KR100589655B1

KR100589655B1 - 공기조화기

Info

Publication number: KR100589655B1
Application number: KR1020050031832A
Authority: KR
Inventors: 순지 모리와키
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2004-12-15
Filing date: 2005-04-18
Publication date: 2006-06-14
Also published as: JP2006170515A; JP4027931B2

Abstract

복수의 압축기를 구비하는 공기조화기에 있어서 간단한 구성으로 각 압축기로 확실하게 오일이 되돌아오도록 하는 것으로서, 공기조화기(1)는 실외기(2)에 제1 및 제2 압축기(10, 11)를 가지며 이 압축기(10, 11)들로부터 토출되는 가스 냉매속에 포함되는 오일을 분리하여 회수하기 위한 오일 세퍼레이터(14)가 마련되어 있다. 오일 세퍼레이터(14)에는 오일 귀환관(25)이 접속되어 있고 오일 귀환관(25)은 노즐(30)을 통해 주흡입배관(21)의 주흡입배관 분기부(22)의 근방에 접속되어 있다.

Description

공기조화기{Air conditioner}

도 1은, 본 발명의 실시 형태에 따른 공기조화기의 시스템 구성을 도시한 도면이고,

도 2는, 주흡입배관과 오일 귀환의 일 접속예를 도시한 도면이고,

도 3은, 오일 귀환관의 노즐 구성을 도시한 단면도이다.

****도면의 주요부분에 대한 부호의 설명****

1 공기조화기

2 실외기

5 실내기

10 제1 압축기

11 제2 압축기

13 토출배관

14 오일 세퍼레이터

17, 18 열교환기

21 주흡입배관

22 주흡입배관 분기부(분기부)

23, 24 분기 흡입배관

25 오일 귀환관

30 노즐(오일 미스트화 수단)

본 발명은, 복수의 압축기를 구비하는 공기조화기에 관한 것이다.

공기조화기에는, 압축기 내의 윤활용으로 오일이 공급되어 있으며, 이 오일은 압축된 가스 냉매와 함께 압축기로부터 토출되어 관로를 통류한 후 압축기로 회수된다.

압축기를 2대 구비하는 공기조화기의 경우에는 가스 냉매 및 오일을 흡입시키는 흡입배관이 압축기별로 분기되고 그 각각의 흡입 분기 배관이 압축기에 접속되어 있다 (일본국 공개실용신안공보 소50-76648호 참조). 여기서 각 압축기로 오일이 균등하게 귀환되도록 각 분기 흡입배관은 그 길이 및 형상이 동일하도록 구성되고 관내 저항이 동일하도록 설계되어 있다.

그러나 흡입배관이나 분기 흡입배관에 구부러짐이나 기울어짐 등이 있을 경우에는 오일의 흐름이 쉽게 흐트러지게 되어 오일을 균등하게 되돌리는 것이 곤란해지므로 배관 형상의 자유도가 극단적으로 낮아지는 문제가 있었다. 또한, 실제로는 배관 제조시의 오차나 공기조화기의 운전 상태, 설치 상태 등의 미묘한 변화에 의해 배관 저항이 달라지므로 각 압축기로 오일을 균등하게 되돌리는 것은 곤란했다. 또한, 이러한 문제를 해결하기 위해 압축기마다 오일 세퍼레이터를 마련하 여 오일 세퍼레이터에서 가스 냉매로부터 분리한 오일을 그 압축기의 분기 흡입배관으로 직접 되돌리도록 구성하는 것도 가능하나, 이러한 공기조화기는 장치 구성이 복잡하여 가격이 상승하는 문제가 있었다.

본 발명은 이러한 사정을 감안하여 이루어진 것으로서 그 목적은 복수의 압축기를 구비하는 공기조화기에 있어서 간단한 구성으로 각 압축기로 확실하게 오일이 되돌아오도록 함에 있다.

상기 과제를 해결하기 위해 본 발명은, 병렬로 배치된 복수의 압축기와, 상기 압축기의 토출측에 접속된 토출배관과, 상기 토출배관으로 토출되는 냉매가 공급되는 실외기의 열교환기 및 실내기의 열교환기와, 이 열교환기들을 통류한 냉매가 유입되는 주흡입배관과, 상기 주흡입배관으로부터 분기되어 상기 압축기의 각각에 접속되는 분기 흡입배관과, 상기 토출배관 도중에 마련된 오일 세퍼레이터에서 냉매로부터 분리된 오일을 통류시키는 오일 귀환관을 구비하고, 상기 오일 귀환관에는 상기 주흡입배관으로 개구되어 오일을 미스트 상태로 상기 주흡입배관으로 분출하는 오일 미스트화 수단이 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 공기조화기를 제공한다.

상기 공기조화기에서는, 오일이 주흡입배관으로 유입될 때 오일 미스트화 수 단에 의해 오일이 미스트 상태로 되어 주흡입배관으로 분출된다. 미스트 상태로 분출된 오일은 주흡입배관을 흐르는 냉매에 균일하게 혼합되고 분기부를 지나 각 분기 흡입배관으로 분배되어 각각의 압축기로 흡입된다.

또한, 상기 오일 귀환관은, 상기 주흡입배관으로부터 상기 분기 흡입배관으로 분기되는 분기부의 직전에서 상기 주흡입배관에 접속되어 있는 것을 특징으로 한다.

이에 의해, 오일 세퍼레이터에서 냉매로부터 분리된 오일이 주흡입배관으로 유입되어 냉매와 혼합된 후 즉시 분기부를 지나 각 분기 흡입배관으로 분배된다. 따라서, 주흡입배관의 관벽 등에 오일의 액막이 부착되지 않고 분기부를 지나 각 분기 흡입배관으로 분배되어 각각의 압축기로 흡입된다.

이하, 발명을 실시하기 위한 최선의 형태에 대해 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1에 시스템 구성이 도시된 바와 같이, 공기조화기(1)는 배관(3, 4)을 통해 실외기(2)에 실내기(5)가 접속된 구성을 갖는다. 실외기(2)는, 제1 압축기(10)와 제1 압축기(10)보다 용량이 큰 제2 압축기(11)를 구비하고 있으며 이 압축기(10, 11)들은 균유관(12)에 의해 연결되어 있다. 한편, 균유관(12)은 본 실시 형태에 필수적인 구성 요소는 아니다. 각 압축기(10, 11)의 토출측에는 토출배관(13)이 접속되어 있고 토출배관(13)은 오일 세퍼레이터(14)를 사이에 두고 사방밸브(15)의 제1 포트(15A)에 접속되어 있다. 사방밸브(15)의 제1 포트(15A)는 제2 포트(15B) 또는 제3 포트(15C) 중 하나에 접속 가능하고 이에 대응하여 제4 포트 (15D)는 제3 포트(15C) 또는 제2 포트(15B)에 접속되도록 되어 있다. 제2 포트(15B)는 배관(16)을 통해 실외열교환기(17)에 접속되어 있고, 실외열교환기(17)는 배관(3)에 의해 실내기(5)의 실내열교환기(18)에 접속되어 있다. 이 배관(3) 중도에는 실외열교환기(17)측에 팽창밸브(19)가 마련되고 실내열교환기(18)측에 팽창밸브(20)가 마련되어 있다. 또한 실내열교환기(18)는 배관(4)을 통해 제3 포트(15C)에 접속되어 있다. 제4 포트(15D)는 주흡입배관(21)에 접속되어 있고 주흡입배관(21)은 주흡입배관 분기부(22)에서 제1 압축기(10)의 흡입측에 접속되는 제1 분기 흡입배관(23)과 제2 압축기(11)의 흡입측에 접속되는 제2 분기 흡입배관(24)으로 분기되어 있다.

여기서 제1 및 제2 압축기(10, 11)의 토출측에 배치되어 있는 오일 세퍼레이터(14)에는 고압의 가스 냉매와 함께 제1 및 제2 압축기(10, 11)로부터 토출되는 오일을 회수하기 위한 오일 귀환관(25)이 접속되어 있다. 도 2에 상세히 도시된 바와 같이 이 오일 귀환관(25)은 주흡입배관(21)의 주흡입배관 분기부(22)의 직전에 접속되어 있으며 이 오일 귀환관(25)에는 주흡입배관(21)과의 접속 부분에 노즐(30)이 마련되어 있다. 도 3에 단면도로 도시된 바와 같이 노즐(30)은, 오일 귀환관(25)의 내경과 동일한 직경의 입력 포트(31)를 가지며 입력 포트(31)의 선단부에는 직경이 감소하는 교축부(32)가 마련된 오일 미스트화 수단이다. 교축부(32)는, 테이퍼상으로 직경이 축소된 후 그 형상을 유지하면서 출력 포트(33)에 연결되어 있다. 출력 포트(33)는 주흡입배관(21)으로 개구되는 분출부(34)를 가지며 분출부(34)에는 주흡입배관(21)을 향해 직경이 확대되는 테이퍼가 마련되어 있다. 한편, 분출부(34)의 최대 직경은 오일 귀환관(25)의 내경보다 작게 되어 있다.

이러한 오일 귀환관(25) 및 주흡입배관(21)의 접속 위치의 예로서는, 주흡입배관 분기부(22)에서 냉매가 실제로 분류되는 분기점으로부터 오일 귀환관(25)까지의 거리가 50mm이상 200mm 이하인 범위내로서, 주흡입배관 분기부(22)로부터 오일 귀환관(25)의 접속점까지의 사이에서 주흡입배관(21)이 만곡하지 않는 범위내인 것이 바람직하다.

본 실시 형태의 작용에 대해 설명하면 다음과 같다.

우선, 냉방 운전시에는 사방밸브(15)의 제1 포트(15A)와 제2 포트(15B)를 접속시킨다. 제1 및 제2 압축기(10, 11)로부터 토출되는 고압의 가스 냉매는 토출배관(13)을 통과하여 오일 세퍼레이터(14)에서 오일이 분리된 후 사방밸브(15)를 통해 실외열교환기(17)로 공급된다. 실외열교환기(17)에서는 열교환에 의해 고압의 액 냉매가 형성되고 이 액냉매는 팽창밸브(19, 20)에 의해 감압된 후 실내기(5)의 실내열교환기(18)로 공급되고 이 실내열교환기(18)에서 증발되어 저압의 가스 냉매가 되며 이 때 흡수하는 열에 의해 실내를 냉방한다. 가스 냉매는 배관(4)을 통해 사방밸브(15)의 제3 및 제4 포트(15C, 15D)를 거쳐 주흡입배관(21)으로 유도되고 주흡입배관 분기부(22)로부터 각 분기 흡입배관(23, 24)을 거쳐 제 1 및 제2 압축기(10, 11)로 흡입된다.

난방 운전시에는 사방밸브(15)의 제1 포트(15A)와 제3 포트(15C)를 접속시킨다. 제1 및 제2 압축기(10, 11)로부터 토출되는 고압의 가스 냉매는 사방밸브(15)를 거쳐 배관(4)을 통해 실내열교환기(18)로 공급되어 열교환에 의해 응축되어 고 압의 액 냉매가 됨과 아울러 이 때 방출되는 열에 의해 실내가 난방된다. 액 냉매는, 팽창밸브(19, 20)에서 감압된 후 실외열교환기(17)에서 기화되고, 제2 및 제4 포트(15B, 15D), 주흡입배관(21), 각 분기 흡입배관(23, 24)을 거쳐 제1 및 제2 압축기(10, 11)로 회수된다.

여기서, 어떠한 운전 모드를 실시했을 경우라도 오일 세퍼레이터(14)에서 분리된 오일 및 소량의 고압 가스 냉매(이하, 오일이라 약칭함)는 오일 귀환관(25)을 통과하여 주흡입배관(21)으로 유도된다. 오일 귀환관(25)을 흐르는 오일은, 노즐(30)의 입력 포트(31)로부터 세경의 교축부(32)로 유도되어 교축부(32)을 통류할 때 고속의 유체가 된 후 출력 포트(33)의 분출부(34)로부터 주흡입배관(21)을 향해 분출된다. 이 때 오일은 미스트화(미세화)되어 주흡입배관(21) 내로 방출되어 저압의 가스 냉매와 혼합되고 즉시 주흡입배관 분기부(22)로부터 각 분기 흡입배관(23, 24)으로 분류되어 그대로 제1 및 제2 압축기(10, 11)로 흡입된다. 이 때 미스트 상태로 되어 있는 오일은 가스 냉매에 거의 균등하게 혼합되므로 각 분기 흡입배관(23, 24)을 흐르는 가스 냉매의 유량에 따라 제1 및 제2 압축기(10, 11)로 회수되는 오일의 양도 변화된다. 즉, 용량비에 따라 제1 압축기(10)보다 제2 압축기(11) 측에 더 많은 가스 냉매 및 오일이 흡입된다.

본 실시 형태에 따르면, 오일 세퍼레이터(14)로부터 주흡입배관(21)으로 접속되는 오일 귀환관(25)에 주흡입배관 (21)으로 개구되는 노즐(30)을 마련했으므로 오일을 미스트 상태로 하여 가스 냉매와 혼합시킬 수 있다. 이에 의해 오일의 분배가 적정하게 이루어질 수 있게 되어 제1 및 제2 압축기(10, 11)의 용량이 다른 경우에도 용량비에 따라 적정한 오일의 귀환량을 확보할 수 있다. 여기서, 노즐(30)은 분출부(34)의 개구경이 오일 귀환관(25)의 내경보다 작아져 있으므로 미세한 미스트를 형성하는 것이 가능하여 오일을 가스 냉매에 혼합시킨 상태로 제1 및 제2압축기(10, 11)로 쉽게 흡입되도록 할 수 있다.

또한 주흡입배관 분기부(22)의 직전에 오일 귀환관(25)을 접속시켰으므로 오일 귀환관(25)으로부터 주흡입배관(21)으로 유입되는 오일을 즉시 각 분기 흡입배관(23, 24)으로 분배할 수 있다. 따라서 제1 및 제2 압축기(10, 11)로 오일의 귀환량을 적정하게 분배할 수 있다. 또한, 종래와 같이 주흡입배관 분기부(22)와 오일 귀환관(25)과의 거리가 길면 주흡입배관 분기부(22)에 이르기까지의 주흡입배관(21)의 형상 등에 따라서는 관벽에 오일의 액막이 형성되기 쉽고 또한 액막의 편중이 발생하기 쉬웠으나 본 실시 형태에서는 주흡입배관 분기부(22)까지의 거리가 짧아 주흡입배관(21)에서의 액막의 발생이 방지되므로 오일의 귀환량을 안정되게 할 수 있음과 아울러 배관 설계의 자유도가 향상된다.

한편, 본 발명은 상기한 실시 형태에 한정되지 않고 널리 응용할 수 있다.

예를 들면 2개의 압축기(10, 11)는 동일한 용량일 수도 있고 적어도 하나의 압축기(10, 11)가 용량 가변형일 수도 있다.

오일 귀환관(25)은 노즐(30)의 분출부(34)가 주흡입배관 분기부(22)를 향하도록 비스듬하게 주흡입배관(21)에 접속되는 것도 가능하다. 또한, 노즐(30)이 주흡입배관(21) 내로 돌출하도록 접속하는 것도 가능하다. 또한, 오일 미스트화 수단은 노즐(30)에 한정되지 않고 오일을 미스트 상태로 할 수 있는 형상, 기구이면 어떤 것이라도 가능하다.

본 발명에 따르면, 복수의 압축기로부터 냉매와 함께 토출되는 오일을 주흡입배관을 거쳐 압축기로 되돌릴 때 주흡입배관으로 개구되는 오일 미스트 수단을 마련하였으므로 주흡입배관으로 미스트 상태의 오일을 분출하는 것이 가능하게 되어 오일과 냉매를 균일하게 혼합하는 것이 가능해진다. 따라서, 각 압축기로 오일을 적정하게 분배할 수 있게 되어 압축기의 용량이 다른 경우에도 압축기마다 적정한 오일의 귀환량을 확보할 수 있다. 또한, 주흡입배관으로부터 각 압축기로 분기되는 분기부의 직전에서 오일이 유입되도록 하면 주흡입배관의 형상에 의한 오일의 편류가 방지되어 압축기마다 적정한 오일의 귀환량을 확보할 수 있다. 따라서 압축기마다 오일 세퍼레이터를 접속할 필요가 없게 되어 장치 구성을 간략화할 수 있다.

Claims

병렬로 배치된 복수의 압축기와, 상기 압축기의 토출측에 접속된 토출배관과, 상기 토출배관으로 토출되는 냉매가 공급되는 실외기의 열교환기 및 실내기의 열교환기와, 이 열교환기들을 통류한 냉매가 유입되는 주흡입배관과, 상기 주흡입배관으로부터 분기되어 상기 압축기의 각각에 접속되는 분기 흡입배관과, 상기 토출배관 도중에 마련된 오일 세퍼레이터에서 냉매로부터 분리된 오일을 통류시키는 오일 귀환관을 구비하고, 상기 오일 귀환관에는 상기 주흡입배관으로 개구되어 오일을 미스트 상태로 상기 주흡입배관으로 분출하는 오일 미스트화 수단이 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 공기조화기.
제1 항에 있어서,

상기 오일 귀환관은, 상기 주흡입배관으로부터 상기 분기 흡입배관으로 분기되는 분기부의 직전에서 상기 주흡입배관에 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 공기조화기.