KR100413433B1 - 어큐뮬레이터-오일 분리기 어셈블리 - Google Patents

Abstract

본 발명은 공기조화기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 어큐뮬레이터 및 오일 분리기의 구조를 개선하여 공기조화기의 성능 및 효율을 향상시키도록 한 것이다.

이를 위해, 본 발명은 캐이싱(211)의 내측에 오일 분리 수단(215)이 고정되고, 유입관(212)으로부터 유입된 냉매를 통과시켜 오일을 분리시키고, 분리된 냉매를 유출관(213)을 통해 배출시키며, 분리된 오일을 오일 회수관(214)을 통해 압축기(1)에 공급하는 오일 분리기(210)와; 상기 오일 분리기(210)의 내부를 밀폐시키도록 캐이싱(211)의 상부에 고정되고, 흡입관(222)을 통해 냉매를 흡입하여 쉘(221) 내부에 냉매를 저장하고, 토출관(223)을 통해 기체냉매만 압축기(1)에 토출시키는 어큐뮬레이터(220)로 이루어진 어큐뮬레이터-오일 분리기 어셈블리를 제공한다.

Description

어큐뮬레이터-오일 분리기 어셈블리{accumulator-oil separator assemble}

본 발명은 공기조화기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 어큐뮬레이터 및 오일 분리기의 구조를 개선하여 공기조화기의 성능 및 효율을 향상시키도록 한 어큐뮬레이터-오일 분리기 어셈블리에 관한 것이다.

일반적인 공기조화기는 냉방 및 난방 기능을 겸비한 히트 펌프와, 냉방기능을 갖는 에어컨디셔너 등으로 나뉜다.

상기 히트 펌프와 에어컨디셔너의 냉각 사이클은 거의 동일하므로 이하 에어컨디셔너의 냉각 사이클에 대해 참조도면 도 1 및 도 2를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 1은 종래 에어컨디셔너의 냉각 사이클을 나타낸 개략도로서 이를 참조하면, 종래의 에어컨디셔너는 압축기(1), 응축기(2), 팽창밸브(3), 증발기(4) 등으로 구성된다.

이렇게 구성된 에어컨디셔너의 냉각 사이클에 관해 설명하면 다음과 같다.

상기 압축기(1)에 의해 압축된 냉매는 고온고압의 기체상태로 토출되고, 이 토출된 냉매는 오일 분리기(150)를 통과한 후에 응축기(2)로 압송된다.

이때, 상기 압축기(1)에는 기구부(미도시)가 설치되어 냉매를 압축시키는데, 이 기구부에는 오일이 공급되어 냉매의 압축작용이 원활하게 되도록 돕는다.

이러한 오일이 고온고압의 기체냉매와 혼합되어 오일 분리기(150)에 도달하게 된다.

이어, 상기 오일 분리기(150)는 유입된 오일을 회수하여 압축기(1)에 다시 보내고 기체상태의 냉매만 응축기(2)로 보낸다.

상기 고온고압의 기체냉매는 응축기(2)를 통과하면서 공기와 열교환되며, 이에 따라 고온고압의 액체냉매로 전환된다.

이때, 상기 액체냉매는 리시버(110)를 통과하여 팽창밸브(3)에 보내지는데, 상기 리시버(110)는 잉여냉매를 임시적으로 저장하는 기능을 한다.

액체냉매는 팽창밸브(3)를 거치면서 팽창되어 저온저압의 냉매로 바뀌고, 이 냉매는 증발기(4)에 보내져 실내공기와 열교환함으로써 실내의 온도를 낮춘다.

증발기(4)를 통과한 저온저압의 액체냉매는 어큐뮬레이터(140)를 통과한 후에 기체냉매만 압축기(1)에 보내지게 된다.

한편, 상기 응축기(2)를 통과한 냉매는 저온상태로 토출되는 것이 냉각 사이클의 효율을 높이는 것이다.

또한, 증발기(4)를 통과한 냉매는 고온고압 상태로 압축기(1)에 보내지는 것이 압축기(1)의 효율을 높이는 것이다.

이를 위해, 종래의 공기조화기는 참조도면 도 2와 같이 어큐뮬레이터-리시버 어셈블리를 적용하는데, 상기 어큐뮬레이터-리시버 어셈블리의 구조 및 그 작용에 대해 도 2를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 2는 종래 냉매 어큐뮬레이터-리시버 어셈블리를 나타낸 상태단면도로서 이를 참조하면, 상기 어큐뮬레이터-리시버 어셈블리(100)는 리시버(110)의 상단부에 어큐뮬레이터(140)가 고정되어 상기 리시버(110)의 내부를 밀폐시킨다.

먼저, 상기 어큐뮬레이터(140)는 쉘(141), 흡입관(142), 토출관(143)으로 이루어지는데, 증발기(4)로부터 토출된 액체상태 및 기체상태가 혼합된 2상의 냉매는 상기 흡입관(142)을 통하여 쉘(141)에 유입된다.

이어, 쉘(141)의 내측 하부에는 액체냉매가 위치하고, 이 액체냉매의 상부에는 기체냉매가 위치하게 된다.

한편, 상기 토출관(143)은 쉘(141)의 내측에 위치하는 부분이 "U"자 형상으로 형성되며, 이 토출관(143)의 일단부가 쉘(141)의 상부에 위치하게 된다.

또한, 상기 토출관(143)의 절곡부는 쉘(141)의 하부에 위치하고, 이 절곡된 부분에는 오일 회수홀(143a)이 형성되어 있다.

이러한 어큐뮬레이터(140)의 구조에 의해 상기 쉘(141)의 상부에 위치한 기체냉매는 토출관(143)의 일단부에 흡입되게 된다.

또한, 상기 액체냉매에는 오일 분리기(150)에서 걸러지지 않은 소량의 오일이 혼합되어 있으므로, 이 액체냉매는 오일 회수홀(143a)에서 팽창되면서 흡입되므로 압축기(1)에 기체상태의 냉매를 보낼 수 있게 된다.

다음으로, 상기 어큐뮬레이터(140)의 하부에 고정된 리시버(110)는 저장실(111), 유입관(112) 및 유출관(113)으로 이루어진다.

상기 유입관(112)은 응축기(2)에서 토출된 고온고압의 액체냉매를 저장실(111)에 유입시키고, 상기 저장실(111)은 고온고압의 잉여냉매를 저장하며, 상기 유출관(113)은 저장된 냉매를 증발기측으로 보내는 기능을 한다.

한편, 상기 유입관(112) 및 유출관(113)은 어큐뮬레이터(140)의 내부를 관통하도록 설치되는데, 이는 상기 유입관(112) 및 유출관(113)을 통해 흐르는 고온의 냉매와 어큐뮬레이터(140)의 저온 냉매와 열교환시키도록 하기 위함이다.

이와 같은 어큐뮬레이터-리시버 어셈블리(100)는 어큐뮬레이터(140)의 저온 냉매와 리시버(110)의 고온 냉매를 열교환시킨다.

이에 따라, 상기 어큐뮬레이터(140)의 저온저압의 냉매는 보다 온도가 높아진 상태로 압축기(1)에 보내지며, 상기 리시버(110)의 고온고압의 냉매는 보다 온도가 낮아진 상태로 증발기(4)에 보내진다.

이상에서와 같이, 어큐뮬레이터(140)의 토출구측에서의 냉매 온도를 증가시킴과 동시에 리시버(110)의 유출측에서의 냉매의 온도를 저감시킴으로써 상기 냉각 사이클의 성능 및 효율을 증대시킨다.

한편, 두 물질간의 온도차가 크면 클수록 두 물질간의 열교환 효율은 증대되는데, 상기 리시버(110)의 냉매는 약 35-45℃의 온도를 가지므로 압축기(1)에서 토출된 냉매에 비해 비교적 온도가 낮다.

따라서, 상기 리시버(110)와 어큐뮬레이터(140)의 냉매간에 열교환 효율을 향상시키기 위해서는 상기 리시버(110)의 냉매보다 높은 온도를 갖는 냉매와 열교환시키는 것이 요구된다.

상기 어큐뮬레이터(140)의 저온 냉매는 어큐뮬레이터(140)의 쉘(141) 하면과 리시버(110)의 유입관(112) 및 유출관(113)의 열전도에 의해 열전달된다.

또한, 상기 리시버(110)의 액체냉매는 기체냉매보다 분자운동이 활발하지 못하기 때문에 어큐뮬레이터(140)의 하면과의 열전달량이 작다.

그러므로, 공기조화기의 구조를 개선하여 그 성능 및 효율을 향상시키는 것이 요구된다.

본 발명은 상기한 제반 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 어큐뮬레이터 및 오일 분리기의 구조를 개선하여 냉매간의 열교환 효율을 향상시킴으로써 공기조화기의 성능 및 효율을 향상시키는 것을 그 목적으로 한다.

도 1은 종래 에어컨디셔너의 냉각 사이클을 나타낸 개략도.

도 2는 도 1의 어큐뮬레이터-리시버 어셈블리를 나타낸 상태단면도.

도 3은 본 발명에 따른 에어컨디셔너의 냉각 사이클을 나타낸 개략도.

도 4는 도 3의 어큐뮬레이터-오일 분리기 어셈블리의 구조를 나타낸 상태단면도.

도 5는 본 발명의 다른 실시예를 나타낸 상태단면도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

200 : 어큐뮬레이터-오일 분리기 어셈블리 210 : 오일 분리기

211 : 캐이싱 212 : 유입관

213 : 유출관 214 : 오일 회수관

215 : 오일 분리 수단 215a : 상부 메쉬

215b : 분리망 215c : 하부 메쉬

215d : 지지대 220 : 어큐뮬레이터

221 : 쉘 222 : 흡입관

223 : 토출관 223a : 오일 회수홀

230 : 리시버

상기의 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 캐이싱의 내측에 오일 분리 수단이 고정되고, 유입관으로부터 유입된 냉매를 통과시켜 오일을 분리시키고, 분리된 냉매를 유출관을 통해 배출시키며, 분리된 오일을 오일 회수관을 통해 압축기에 공급하는 오일 분리기와; 상기 오일 분리기의 내부를 밀폐시키도록 캐이싱의 상부에 고정되고, 흡입관을 통해 냉매를 흡입하여 쉘 내부에 냉매를 저장하고, 토출관을 통해 기체냉매만 압축기에 토출시키는 어큐뮬레이터로 이루어진 어큐뮬레이터-오일 분리기 어셈블리에 관한 것이다.

또한, 흡입관을 통해 냉매를 흡입하여 쉘 내부에 냉매를 저장하고, 토출관을 통해 기체냉매만 압축기에 토출시키는 어큐뮬레이터와; 상기 어큐뮬레이터의 내부를 밀폐시키도록 쉘의 상부에 고정되고, 캐이싱의 내측에 오일 분리 수단이 구비되고, 유입관으로부터 유입된 냉매를 오일 분리 수단에 통과시켜 오일을 분리시키고, 분리된 냉매를 유출관을 통해 배출시키며, 분리된 오일을 오일 회수관을 통해 압축기에 공급하는 오일 분리기로 이루어지며; 상기 오일 분리기의 캐이싱은 쉘의 상단부에 고정되어 쉘의 내측을 밀폐시키는 상부 캡의 내측면에 고정된 것을 특징으로 하는 어큐뮬레이터-오일 분리기 어셈블리에 관한 것이다.

본 발명의 공기조화기는 종래의 공기조화기의 구성 및 그 작용이 유사하므로 동일한 부분에 대해서는 동일한 도번을 부여하고 동일한 구성에 대하여는 그 설명을 생략하기로 한다.

이하, 본 발명에 따른 어큐뮬레이터-오일 분리기 어셈블리에 관해 참조도면 도 3 내지 도 5를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명에 따른 에어컨디셔너의 냉각 사이클을 나타낸 개략도이고, 도 4는 도 3의 어큐뮬레이터-오일 분리기 어셈블리의 구조를 나타낸 상태단면도이다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 상기 어큐뮬레이터-오일 분리기 어셈블리(200)는 오일 분리기(210)와 어큐뮬레이터(220)로 이루어진다.

상기 어큐뮬레이터(220)는 오일 분리기(210)의 내부를 밀폐시키도록 오일 분리기(210)의 상부에 고정된다.

또한, 상기 오일 분리기(210)는 캐이싱(211), 오일 분리 수단(215), 유입관(212), 유출관(213) 및 오일 회수관(214) 이루어지고, 상기 어큐뮬레이터(220)는 쉘(221), 흡입관(222) 및 토출관(223)으로 이루어진다.

상기 캐이싱(211)의 내부에 설치된 오일 분리 수단(215)은 상부 메쉬(215a), 분리망(215b) 및 하부 메쉬(215c)의 순서대로 적층되어 있다.

이와 같은 오일 분리 수단(215)은 다수개의 지지대(215d)에 의해캐이싱(211)의 내측에 고정된다.

그리고, 상기 하부 메쉬(215c)의 하부에는 유입관(212)이 캐이싱(211)의 저면에서 돌출되도록 고정되고, 상기 캐이싱(211)의 저면에는 오일 회수관(214)이 고정되며, 상기 상부 메쉬(215a)의 상부에는 유출관(213)이 고정된다.

다음으로, 상기 어큐뮬레이터(220)의 쉘(221)은 캐이싱(211)의 상단부를 덮는 상부 캡의 내측면에 고정되며, 쉘(221) 내부에는 흡입관(222)과 "U"자 형상을 갖는 토출관(223)이 고정된다.

상기 토출관(223)은 쉘(221)의 내측 상부에 배치되는 일단부와, 쉘(221)의 내측 하부에 위치하며 오일 회수홀(223a)이 형성된 절곡부로 이루어진다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예를 나타낸 상태단면도로서 이를 참조하면, 상기 어큐뮬레이터-오일 분리기 어셈블리는 어큐뮬레이터(220)의 상부에 오일회수기가 고정되어 어큐뮬레이터(220)의 쉘(221)을 밀폐시킨다.

상기 오일회수기의 내부 구조는 도 4의 오일회수기와 거의 유사하므로 동일한 구조에 대해서는 그 설명을 생략하기로 한다.

상기 유입관(212)은 상부 캡을 관통하여 캐이싱(211) 내부와 연통되도록 고정되고, 상기 유출관(213) 및 오일 회수관(214)은 어큐뮬레이터(220)의 쉘(221)을 관통하여 캐이싱(211) 내측과 연통되도록 고정된다.

이때, 상기 유출관(213) 및 오일 회수관(214)은 어큐뮬레이터(220)의 냉매와 접촉될 수 있는 면적이 넓도록 설치되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 오일 분리기(210)의 캐이싱(211)은 쉘(221)에 고인 액체냉매에잠길 수 있도록 설치될 수도 있다.

이렇게 설치하면 오일 분리기(210)의 고온냉매와 어큐뮬레이터(220)의 저온냉매간에 열교환 효율은 향상시킬 수 있으나 어큐뮬레이터(220)의 용량이 작아질 수 있다.

그러므로, 상기 어큐뮬레이터(220)의 용량과 오일 분리기(210)의 용량을 고려하여 어큐뮬레이터-오일 분리기 어셈블리를 설계해야 한다.

이와 같은 구조를 갖는 공기조화기의 어큐뮬레이터-오일 분리기 어셈블리에 관해 그 작용을 설명하면 다음과 같다.

압축기(1)에서 토출된 고온고압의 기체냉매는 오일이 혼합된 상태로 오일 분리기(210)에 압송된다.

이 기체냉매는 오일 분리기(210)의 유입관(212)을 통하여 캐이싱(211)의 내부로 유입되며, 이어 하부 메쉬(215c), 분리망(215b) 및 상부 메쉬(215a)를 순차적으로 통과한다.

이때, 상부 메쉬(215a) 및 하부 메쉬(215c)는 오일이 혼합된 기체냉매에서 불순물을 제거하며, 분리망(215b)은 기체냉매에서 오일을 분리한다.

이렇게 분리된 오일은 캐이싱(211) 하부에 고정된 오일 회수관(214)을 통해 압축기(1)에 보내지게 된다.

한편, 상기 유입관(212)은 그 일단을 캐이싱(211)의 저면에서 상방으로 돌출되도록 설치하여 저면에 고인 오일이 유입되는 것을 방지한다.

분리망(215b)을 통과한 기체냉매는 상부 메쉬(215a)를 통과한 후에유출관(213)을 통해 응축기(2)로 보내진다.

이러한 과정에서 도 4와 같이 상기 고온고압의 기체냉매는 유출관(213)을 통과하여 배출될 때까지 어큐뮬레이터의 쉘(221)과 열교환 작용을 한다.

이와 동시에 상기 어큐뮬레이터(220)에는 증발기(4)로부터 토출된 냉매가 흡입관(222)을 통해 유입된다.

이렇게 유입된 액체냉매는 쉘(221)의 하부에 고이며 기체냉매는 액체냉매의 상부에 위치하게 된다.

이때, 쉘(221) 내부에 고정된 토출관(223)은 그 일단이 쉘(221)의 상부에 배치되는데, 이는 기체상태의 냉매만을 압축기(1)에 보내도록 하기 위함이다.

상기 토출관(223)의 절곡부는 액체냉매에 잠기도록 쉘(221) 하부에 배치되므로 절곡부에 형성된 오일 회수홀(223a)을 통해 액체냉매를 흡입한다.

이 액체냉매에는 오일 분리기(210)에서 걸러지지 못한 오일이 소량 포함되어 있으며, 이 오일과 액체냉매는 상기 오일 회수홀(223a)을 통과하면서 팽창된다.

한편, 오일 분리기(210)의 캐이싱(211)에는 고온고압의 냉매가 유동되는 반면에 어큐뮬레이터(220)의 쉘(221)에는 저온저압의 냉매가 유동된다.

이때, 상기 오일 분리기(210)의 고온 냉매는 어큐뮬레이터(220)의 저온 냉매와 열교환한다.

이에 따라, 오일 분리기(210)의 고온 냉매는 온도가 보다 낮아진 상태에서 응축기(2)에 보내진다.

반면에, 어큐뮬레이터(220)의 저온 냉매는 온도가 보다 높아진 상태에서 압축기(1)에 보내진다.

이렇게 하여 응축기(2)에는 보다 저온의 냉매를 공급하고 압축기(1)에는 보다 고온의 냉매를 보낼 수 있으므로 공기조화기의 냉각 효율을 향상시킬 수 있다.

또한, 오일 분리기(210)에 유입된 기체냉매는 그 온도가 약 50-90℃이며 리시버(110)의 냉매온도는 35-45℃이다.

따라서, 어큐뮬레이터(220)의 냉매와 오일 분리기(210)의 냉매간의 온도차가 보다 크므로 열전달에 보다 유리하다.

이에 따라, 상기 어큐뮬레이터(220)의 저온냉매는 열교환됨에 의해 보다 온도가 상승하게 되므로 기체냉매의 증발량을 증가시킬 수 있다.

그러므로, 어큐뮬레이터-오일 분리기 어셈블리는 분자운동이 활발한 고온 기체냉매와 어큐뮬레이터의 저온 냉매 사이의 열교환 효율을 증대시킬 수 있는 잇점이 있다.

이상에서와 같이, 본 발명은 어큐뮬레이터 및 오일 분리기의 냉매 사이에 열교환 효율을 상당히 증가시킬 수 있다.

또한, 시스템 내의 엔탈피차가 증가하고 저압 및 고압간의 압력비가 감소하여 시스템의 성능 및 효율이 증가된다.

Claims (7)

1. 캐이싱의 내측에 오일 분리 수단이 고정되고, 유입관으로부터 유입된 냉매를 통과시켜 오일을 분리시키고, 분리된 냉매를 유출관을 통해 배출시키며, 분리된 오일을 오일 회수관을 통해 압축기에 공급하는 오일 분리기와;

   상기 오일 분리기의 내부를 밀폐시키도록 캐이싱의 상부에 고정되고, 흡입관을 통해 냉매를 흡입하여 쉘 내부에 냉매를 저장하고, 토출관을 통해 기체냉매만 압축기에 토출시키는 어큐뮬레이터로 이루어진 어큐뮬레이터-오일 분리기 어셈블리.
2. 흡입관을 통해 냉매를 흡입하여 쉘 내부에 냉매를 저장하고, 토출관을 통해 기체냉매만 압축기에 토출시키는 어큐뮬레이터와;

   상기 어큐뮬레이터의 내부를 밀폐시키도록 쉘의 상부에 고정되고, 캐이싱의 내측에 오일 분리 수단이 구비되고, 유입관으로부터 유입된 냉매를 오일 분리 수단에 통과시켜 오일을 분리시키고, 분리된 냉매를 유출관을 통해 배출시키며, 분리된 오일을 오일 회수관을 통해 압축기에 공급하는 오일 분리기로 이루어지며;

   상기 오일 분리기의 캐이싱은 쉘의 상단부에 고정되어 쉘의 내측을 밀폐시키는 상부 캡의 내측면에 고정된 것을 특징으로 하는 어큐뮬레이터-오일 분리기 어셈블리.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 어큐뮬레이터의 쉘은 캐이싱의 상단부에 고정되어 내측을 밀폐시키는상부 캡의 내측면에 고정되는 것을 특징으로 하는 어큐뮬레이터-오일 분리기 어셈블리.
4. 삭제
5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 오일 분리기는 캐이싱의 내부에 오일 분리 수단이 고정되고, 상기 오일 분리 수단의 하부에 유입관의 일단이 돌출되도록 고정되고, 상기 오일 분리 수단의 상부에 유출관의 일단이 고정되고, 상기 캐이싱의 저면에 오일 회수관의 일단이 고정되는 어큐뮬레이터-오일 분리기 어셈블리.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 오일 분리 수단은 불순물을 제거하도록 고정되는 상부 메쉬 및 하부 메쉬와, 상기 상부 메쉬와 하부 메쉬 사이에 고정되어 냉매에 혼합된 오일을 분리시키는 오일 분리망을 포함하는 것을 특징으로 하는 어큐뮬레이터-오일 분리기 어셈블리.
7. 제 6 항에 있어서,

   상기 오일 분리 수단은 메쉬를 지지할 수 있도록 다수개의 지지대를 갖는 것을 특징으로 하는 어큐뮬레이터-오일 분리기 어셈블리.