KR100542150B1 - 오일분리기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 구조를 단순화하여 최적화시키고 오일분리 성능을 향상시키며 조립공정을 간편히 행할 수 있는 오일분리기에 관한 것으로, 상·하부가 개구되고 외주면 상부에 입구공 및 출구공이 서로 대향하여 형성된 관체형상의 오일분리실을 갖는 본체;

상기 본체의 상부 개구부를 밀폐하는 상캡;

상기 본체의 하부 개구부를 밀폐하며 중앙에 두께방향으로 오일배출구가 관통된 하캡;

상기 상캡의 저면 중앙으로부터 오일분리실 내부 하방으로 소정길이 돌설되며 폭방향 양측면이 상기 오일분리실 내주면과 접면되어 상기 입구공을 통해 유입된 냉매.오일 혼합기체가 Ｕ자 형태의 유동경로를 갖도록 하는 배플; 및

상기 오일분리실에 형성된 입구공과 배플사이에 나선형상으로 권면되어 냉매와 오일의 혼합기체로부터 오일을 분리하는 분리망;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

오일분리기{Oil separator}

본 발명은 차량 공조장치에 이용되는 냉각시스템에 있어서, 압축기에서 토출되는 냉매와 오일의 혼합기체로부터 오일과 냉매를 분리하고 분리된 오일을 압축기로 환원하는 오일분리기에 관한 것이다.

일반적으로 압축기는 냉매가스에 미스트형으로 분산된 오일에 의해 압축운전 중에 있는 압축기내의 습동부의 윤활을 도모하고 있다.

그러나 오일이 압축기의 기계적인 마찰로 인해 필수적이기는 하나 열교환기측으로 흐를 경우 냉매와 혼합된 오일이 냉매의 열용량을 흡수하므로 고압측의 온도를 하강시키고 반대로 저압측에서는 온도를 높이는 등 열교환기의 열교환 효율을 떨어뜨리게 된다. 또한 열교환기를 흐르는 오일이 열교환기의 전열표면에 대류함으로써 냉매의 유동분배가 균일하지 못해 압력강하가 커지게 된다.

이런점을 감안하여 압축 운전중에 토출냉매가스에 포함된 오일을 오일분리기에서 분리하여 저유실에 저장하도록 하고 있다. 오일분리기는 압축기에 일체로 형성된 내장형과 압축기의 토출측과 응축기사이에 개재되는 분리형이 있다.

종래의 분리형 오일분리기의 일예로 일본국 특개형 9-187617호는 압축기와 응축기 사이의 고압측 냉매와 오일의 혼합기체로부터 오일을 분리하는 오일분리기를 예시하고 있다. 2중 원통형 구조로서 비교적 복잡하고 제작하기에 어려우며 오일분리기의 크기가 커서 좁은 공간에 장착하기에 어려운 단점이 있다.

다른 예의 오일분리기는 오일분리 효율이 비교적 우수한데 반해 체적이 커지며 조립공수가 많은 단점이 있다.

본 발명의 목적은 구조를 단순화하여 최적화시키고 오일분리 성능을 향상시키며 조립공정을 간편히 행할 수 있는 오일분리기를 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 오일분리기는, 상·하부가 개구되고 외주면 상부에 입구공 및 출구공이 서로 대향하여 형성된 관체형상의 오일분리실을 갖는 본체; 상기 본체의 상부 개구부를 밀폐하는 상캡; 상기 본체의 하부 개구부를 밀폐하며 중앙에 두께방향으로 오일배출구가 관통된 하캡; 상기 상캡의 저면 중앙으로부터 오일분리실 내부 하방으로 소정길이 돌설되며 폭방향 양측면이 상기 오일분리실 내주면과 접면되어 상기 입구공을 통해 유입된 냉매.오일 혼합기체가 Ｕ자 형태의 유동경로를 갖도록 하는 배플; 및 상기 오일분리실에 형성된 입구공과 배플사이에 나선형상으로 권면되어 냉매와 오일의 혼합기체로부터 오일을 분리하는 분리망;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

이러한 구성에 의하면, 압축기에서 유입된 냉매와 오일의 혼합기체는 분리망에 의해 1차로 오일이 분리되며, 배플에 의해 Ｕ턴하면서 그 원심력에 의해 2차로 오일을 분리하게 된다. 냉매와 오일의 혼합기체로부터 분리된 오일은 자중에 의해 오일분리실 하부로 낙하되어 오일배출구를 통해 증발기로부터 유입된 액냉매와 혼합되어 압축기의 흡입측으로 환원된다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 통해 설명한다. 도 1은 본 발명의 실시예에 대한 오일분리기가 설치된 냉각싸이클을 보인 것으로, 압축기(1)의 토출측과 흡입측 사이에 외장형 오일분리기(2)를 설치하여 냉매와 함께 유동하는 압축기 윤활오일을 냉매와 오일의 혼합기체로부터 분리하여 압축기(1)로 다시 환원시키도록 한다.

오일분리기(2)에서 분리된 기냉매는 응축기(3)를 통해 수액기(4), 팽창밸브(5), 증발기(6)를 경유하면서 열교환을 행한 후 압축기(1)로 유입되는 싸이클을 행하게 되고 동시에 오일분리기(2)에서 분리된 오일은 오일반환통로를 통해 압축기(1)의 흡입측으로 유동하면서 증발기(6)에서 압송된 냉매와 함께 혼합되어 재차 압축기(1)로 유입된 후 압축기의 습동부분을 윤할하게 된다.

도 2는 본 발명에 따른 오일분리기의 평단면도이고, 도 3은 오일분리기의 종단면도를 보이고 있다.

전체를 부호 2로 표시한 오일분리기는 상·하부가 개구된 관체형상의 본체(7)를 갖으며, 외주면에 양측에는 입구파이프(14)와 출구파이프(15)가 결합되는 입구공(7a)과 출구공(7b)이 서로 대향하고 있다.

본체(7)의 개구부는 각각 상캡(9)과 하캡(10)에 의해 밀폐시켜 오일분리실(8)의 공간을 형성하고 있다.

상캡(9)의 저면 중앙에는 오일분리실(8)을 수직으로 구획하는 배플(11)이 하방으로 돌설되어 있으며, 상기 배플(11)의 끝단은 오일분리실(8)의 저면으로부터 소정거리 이격되어 오일분리실(8)의 내부 단면이 Ｕ자형의 오일와 냉매의 혼합기체의 유동 경로를 갖게 된다.

좀더 상세하게는 배플(11)은 상기 상캡(9)의 저면 중앙으로부터 오일분리실 내부 하방으로 소정 길이 돌설되며, 폭방향으로 양측면이 상기 오일분리실(8) 내주면과 접면되어 상기 입구공(7a)을 통해 유입된 냉매와 오일의 혼합기체가 U자 형태의 유동경로를 갖는다.

이러한 Ｕ형의 경로는 냉매와 오일의 혼합기체가 배플(11)의해 Ｕ턴할 때 원심력에 의해 오일을 분리하게 된다.

하캡(10)은 중앙에 두께방향으로 오일배출구(10a)가 형성되어 있으며, 오일배출구(10a)의 단부에는 필터(12)를 체결하여 오일속에 포함된 이물질을 여과함으로써 오일통로가 막히는 것을 방지하도록 하고 있다.

오일분리실(8)에는 압축기(1)로부터 토출된 냉매와 오일의 혼합기체로부터 냉매와 오일을 분리하기 위한 분리망(13)이 설치되어 있다.

부언하면, 상기 분리망(13)은 상기 오일분리실(8)에 형성된 입구공(7a)과 배플(11) 사이에 나선 형상으로 권면되어 있다.

더욱이 분리망(13)은 미세한 세선을 직조한 것으로 일측이 입구파이프(14)의 내부로 삽입되고, 타측이 배플(11)에 접하고 있으며, 도 4와 같이 나선형상으로 감긴채로 설치함으로써 오일분리 성능을 높일 수 있다.

도면중 미설명 부호 16,17은 압축기의 토출측과 입구파이프(14)를 연결하고, 또한 출구파이프(15)와 응축기(3)의 흡입측과 연결하기 위한 연결블록들을 도시한 것이다.

이하, 작용을 설명한다. 압축기(1)에서 배출되는 고온·고압의 냉매와 오일의 혼합기체에서 오일은 안개와 같이 작은 방울로 섞여 유동한다. 오일분리기(2)의 내부는 입구파이프(14)에 비해 유동단면적이 확대되는 형상으로 되어 있어 오일분리실(8)로 유입된 냉매와 오일의 혼합기체는 유속이 감속되면서 분리망(13)을 통과하므로써 오일의 작은 입자들이 뭉치게 된다.

더욱이 분리망(13)은 나선형상으로 감겨진 상태로 설치되므로 상대적으로 냉매와 오일의 혼합기체가 분리망(13)에 접하는 면적이 증대되어 오일분리력이 높아진다.

이와 같이 뭉쳐진 오일은 오일방울을 형성하면서 비산되거나 중력에 의해 오일분리실(8)로 하부로 낙하된다. 이때 비산된 오일방울은 오일분리실(8)의 벽면이나 배플(11)에 달라 붙고 이들은 중력에 의해 하방으로 이동하면서 오일분리실(8) 하부에 집유된다.

오일방울중 일부는 혼합기체의 흐름에 따라 유동하게 되는데 오일분리실(8) 중앙에 형성된 배플(11)에 의해 Ｕ턴 하면서 이때 발생하는 강한 원심력에 의해 이탈되어 낙하하게 된다.

혼합기체가 유동하는 Ｕ턴 부위는 유동 단면적이 줄어 들기 때문에 상대적으로 유속이 빨라 강한 원심력이 나타난다. 혼합기체가 입구파이프(14)를 지나서 오일분리실(8)로 유입될 때 공간이 넓어지므로 유동의 속도가 감속하면서 분리망(13)에 의해 안개상태의 오일이 방울로 뭉치게 되고 오일분리실(8)의 하방으로 Ｕ턴 할 때 유속이 증가되면서 원심력이 극대화 된다.

따라서 오일방울은 원심력에 혼합기체의 경로로부터 이탈하여 하부로 낙하되고 동시에 기냉매는 오일분리실(8)의 출구파이프(15)를 향해 유동한다.

즉, 본 발명은 혼합기체로부터 오일을 분리함에 있어서, 분리망(13)에 의해 방울형태로 뭉쳐진 오일입자들은 오일분리실(8) 유입시 유동에 의해 1차적으로 비산되고 2차적으로 배플(11)에 의해 Ｕ턴시 원심력과 오일방울의 중력에 의해 혼합기체로부터 분리된다.

원심력과 중력은 모두 질량에 비례하는 힘으로 냉매와 오일의 혼합기체에서 고온.고압의 냉매기체에 비해 오일방울의 질량이 크므로 원심력과 중력이 크게 작용하게 된다. 또한 원심력과 중력이 작용하는 방향이 오일분리실(8) 하부를 향한 방향과 일치하므로 오일분리 성능이 극대화된다.

이상과 같은 원리에 의해 냉매와 오일의 혼합기체로부터 분리된 오일은 오일분리실(8) 하부에 집유된 후 오일배출구(10a)를 통해 압축기(1)의 흡입측으로 유동하게 된다. 이때 오일분리실(8) 저면에 집유된 오일에는 에어컨 가동시 발생하는 불순물 즉, 압축기(1)의 구동샤프트가 회전하면서 기계적 마찰 및 냉매라인의 부식에 의해 발생하는 미세입자들이 냉매와 함께 순환하면서 유입되어 오일속에 존재하게 되는데 본 발명은 오일배출구(10a)의 단부에 체결된 미세하게 직조된 필터(12)에 의해 필터링됨으로써 불순물이 압축기(1)로의 유입되지 않는다.

이후, 오일은 냉매회로를 순환하여 유입되는 냉매와 함께 혼합되어 압축기(1)의 흡입측으로 환원하는 순환과정을 연속적으로 반복하게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 비교적 구조가 간단한 오일분리기를 제작할 수 있고, 더욱이 분리망을 나선형상으로 감아 설치함으로써 오일분리 성능을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 오일분리기의 설치예를 보인 냉각싸이클 구성도,

도 2는 오일분리기의 평단도,

도 3은 오일분리기의 종단면도,

도 4는 도 3의 A-A선 단면도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

2;오일분리기 7;본체

8;오일분리실 9;상캡

10;하캡 10a;오일배출구

11;배플 12;필터

13;분리망 14;입구파이프

Claims (1)

1. 상·하부가 개구되고 외주면 상부에 입구공 및 출구공이 서로 대향하여 형성된 관체형상의 오일분리실을 갖는 본체;

   상기 본체의 상부 개구부를 밀폐하는 상캡;

   상기 본체의 하부 개구부를 밀폐하며 중앙에 두께방향으로 오일배출구가 관통된 하캡;

   상기 상캡의 저면 중앙으로부터 오일분리실 내부 하방으로 소정길이 돌설되며 폭방향 양측면이 상기 오일분리실 내주면과 접면되어 상기 입구공을 통해 유입된 냉매.오일 혼합기체가 Ｕ자 형태의 유동경로를 갖도록 하는 배플; 및

   상기 오일분리실에 형성된 입구공과 배플사이에 나선형상으로 권면되어 냉매와 오일의 혼합기체로부터 오일을 분리하는 분리망;을 포함하는 것을 특징으로 하는 오일분리기.