KR100592851B1 - 냉동기의 오일회수장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 터보냉동기의 냉매순환계통으로 불필요하게 혼입되는 오일의 양을 줄여서 압축효율과 열교환율을 향상시키기 위한 것으로, 그 기술적 구성은 냉동기의 냉매순환계통에 축적된 오일을 이젝터가 구비된 오일회수라인을 통해 오일탱크로 회수하는 오일회수장치에 있어서, 상기 이젝터의 토출구에는 적어도 일측으로 절곡된 절곡관이 연결 설치된 것을 특징으로 한다.

터보냉동기, 냉매순환계통, 오일탱크, 이젝터

Description

냉동기의 오일회수장치{Oil reclaim system for refrigerator}

도 1은 종래 터보냉동기의 냉매 및 오일 흐름도.

도 2는 종래 오일탱크를 겸한 기어박스 구조도.

도 3은 본 발명에 따른 냉동기의 오일회수장치의 구성도.

- 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 -

10 : 압축기 11 : 기어박스

12 : 모터 13 : 오일탱크

14 : 응축기 16 : 증발기

22 : 증속기어 24 : 오일히터

25 : 이젝터 27 : 냉매회수라인

28 : 구동관 29 : 흡입구

30 : 토출구 40 : 오일수집기

42 : 격벽 43 : 절곡관

본 발명은 터보냉동기의 오일회수장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 터보냉동기에서 냉매순환계통으로 불필요하게 혼입되는 오일의 양을 줄여서 압축효율과 열교환율을 향상시킴은 물론, 윤활 부위의 오일 공급을 원활하게 할 수 있도록 된 냉동기의 오일회수장치에 관한 것이다.

일반적으로, 터보냉동기의 압축기는 도 1에 도시된 바와 같이, 통상 모터(12)에 직결되거나 증속기어(22)를 통해 연결되어 임펠러(9)를 고속 회전시키므로써, 이 임펠러(9)의 원심력에 의하여 증발기(16)로부터 기체상태의 냉매를 흡입하여 압축하게 된다.

이때, 상기 증속기어(22)와 베어링(31) 등의 회전계에는 오일이 공급되어 윤활 작동되도록 구성되는데, 이를 위해 기어박스(11)의 하부에는 오일탱크(13)가 설치되고, 이 오일탱크는 오일펌프(21)가 구비된 오일공급라인(26)을 통해 증속기어(22)와 베어링(31)에 오일을 공급하게 된다.

그런데, 상기 증속기어(22)와 베어링(31) 등의 회전계에 공급된 오일의 일부는 불가피하게 누설되어 상기 모터(12)와 압축기(10) 등을 통해 냉매에 혼합되어 냉매순환계통을 순환하면서 응축기(14) 및 증발기(16)로 유입되고, 유입된 오일은 전열면을 오염시켜서 열교환기의 성능을 저하시키게 된다.

또한, 종래의 터보냉동기는 응축기(14)로부터 액체냉매를 일부 추출하여 모터(12) 및 베어링(31)을 냉각한 후 증발기(16)로 회수하기 때문에, 이러한 과정에서 모터(12) 하우징 내부로 공급된 오일의 일부가 냉매와 혼합되어 증발기(16)에 축적된다.

이와 같이 증발기(16) 하부에 축적된 오일은 별도의 오일펌프 또는 이젝터에 의해 액체냉매와 혼합된 상태로 오일탱크(13)로 회수된다.

이때, 오일탱크(13)로 회수된 오일 중에는 냉매가 포함되어 있기 때문에, 오일탱크(13) 내부에는 도 2에서와 같이, 히터(24)가 장착되어 회수된 오일 중에 포함된 냉매를 가열하여 증발시키므로써, 오일만을 분리하여 상기 오일펌프(21)를 이용하여 회전계통으로 오일을 재공급하게 된다.

한편, 도 2에서와 같이, 히터(24)에 의해 증발된 기체상태의 냉매(32)는 기어박스(11) 상부의 냉매회수라인(27)을 통하여 도 1의 압축기(10) 전단의 저압부로 회수되는데, 이 과정에서 기어박스(11) 내부에 액적상태로 분포하는 비산된 오일이 일부 냉매회수라인(27)을 통해 흡입되어 냉매와 함께 압축기(10) 전단의 저압부로 유입된다.

뿐만 아니라, 증발기(16)로부터 압축기(10)로 흡입되는 기체상태의 냉매에도 증발기(16)에서 완전히 회수되지 못한 오일이 냉매와 혼합되어 액적상태로 부유된다.

이와 같이, 액적상태로 냉매와 혼합된 오일은 도 1의 압축기(10) 입구의 안내베인(Inlet Guide Vane)을 통과할 때, 베인에 충돌되어 베인 하우징과 시라우드 사이의 틈새를 통해 흡입하우징 하부에 축적되며, 베어링(31)을 통하여 누설된 오일(33)과 함께 압축기(10)의 볼류트 하부에 축적된다.

이때, 상기 흡입하우징과 볼류트는 도 2의 이젝터(25) 흡입구(29)와 이젝터 구동부(28)에 각각 연결되어, 볼류트 하부에 축적된 고압의 오일 및 냉매를 이용하여 흡입하우징 내에 축적된 저압의 오일 및 냉매를 유도하여 분출시킴으로써, 축적된 오일이 이젝터(25)를 통해 오일탱크(13)로 회수되도록 구성된다.

그러나, 이상에서 설명한 종래의 오일회수 방식은 증속기어 및 베어링에 공급된 후 오일탱크로 흘러내리는 오일이 고속으로 회전되는 증속기어의 원심력에 의해 비산될 뿐만 아니라, 오일탱크의 하부에 축적된 오일도 이젝터의 토출구로부터 분출되는 고압의 유체에 의하여 비산되어서, 다량의 오일이 냉매회수라인으로 직접 흡입되어 냉매와 함께 압축기 전단으로 유입되어 압축기의 효율을 크게 저하시킬 뿐만 아니라, 회수되는 오일의 양도 감소되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위해 창작된 것으로서, 본 발명의 목적은 이젝터의 분출압에 의해 오일탱크 내부의 오일이 비산되는 것을 억제시켜 냉매회수라인으로 흡입되는 오일의 양을 줄임과 더불어, 냉매회수라인에는 오일회수수단을 설치하여 압축기 전단으로 유입되는 오일의 양을 현저히 줄이므로써, 압축효율과 열교환효율을 향상시키고, 오일의 회수율을 높일 수 있도록 된 오일회수장치를 제공함에 있다.

상기와 같은 목적을 실현하기 위한 본 발명의 제1특징은, 냉동기의 냉매순환 계통에 축적된 오일을 이젝터가 구비된 오일회수라인을 통해 오일탱크로 회수하는 오일회수장치에 있어서, 상기 이젝터의 토출구에는 적어도 일측으로 절곡된 절곡관이 연결 설치된 것을 특징으로 한다.

위에서, 상기 절곡관의 배출구는 오일탱크 내부의 오일에 잠겨져 설치된 것을 특징으로 한다.

상기 이젝터는 통형상의 바디와, 이 바디 내부로 관통 설치되며 압축기의 토출측 또는 볼류트 또는 응축기에 연결되어 고압의 유체가 공급되는 벤츄리관 형태의 구동관과, 이 구동관에 대해 교차되는 방향으로 상기 바디에 형성되며 냉매순환계통에 연결되어 축적된 오일이 상기 바디 내부로 흡입되도록 하는 흡입구와, 상기 구동관 전방에 위치되도록 상기 바디에 형성된 토출구로 이루어진 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제2특징은 히터가 구비된 오일탱크와, 이 오일탱크 상측의 기어박스에 연결되며 히터에 의해 가열되어 증발된 냉매가스를 압축기 전단으로 공급하는 냉매회수라인을 포함하여 구성된 냉동기의 오일회수장치에 있어서, 상기 냉매회수라인에는 밀폐된 용기 형태의 오일수집기가 연결되고, 이 오일수집기의 하측에는 오일탱크로 이어지는 오일회수라인이 연결되어 냉매회수라인으로부터 오일을 회수할 수 있도록 된 것을 특징으로 한다.

위에서, 상기 오일수집기의 내부에는 수직의 격벽이 구비되어, 냉매가스에 포함된 액적상태의 오일이 이 격벽에 부딪혀 격벽을 따라 흘러내려서 회수되도록 된 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.

또한, 본 실시예는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것은 아니고, 단지 예시로 제시된 것이며 종래 구성과 동일한 부분은 동일한 부호 및 명칭을 사용한다.

도 3은 본 발명에 따른 냉동기의 오일회수장치의 구성도이다.

이를 참조하면, 상기 냉동기의 오일회수장치는 냉매순환계통에 축적된 오일을 이젝터(25)가 구비된 오일회수라인을 통해 오일탱크(13)로 회수하되, 상기 이젝터(25)의 토출구(30)에는 적어도 일측으로 수평 절곡된 절곡관(43)이 연결되어 오일탱크(13) 내부의 오일(23)이 이젝터(25)를 통해 상측으로 분출되는 것을 방지함과 더불어, 상기 오일탱크(13)와 도 1의 압축기(10) 전단을 연결하는 냉매회수라인(27)에는 밀폐된 용기 형태의 오일수집기(40)가 설치되고, 이 오일수집기(40)는 오일회수라인(41)을 통해 오일탱크(13)로 연결되어 냉매회수라인(27)의 오일을 다시 오일탱크(13)로 회수할 수 있도록 구성된다.

상기 이젝터(25)는 도 1의 증발기(16) 등의 냉매순환계통에 축적된 오일을 오일탱크(13)로 회수되도록 하는 것으로, 밀폐된 통형상의 바디(25a)와, 이 바디(25a)의 바닥면을 관통하여 내부로 연장되도록 수직 설치되며 도 1의 압축기(10) 토출측 또는 볼류트 또는 응축기(14) 중의 어느 하나에 연결되어 고압의 유체가 공급되는 벤츄리관 형태의 구동관(28)과, 이 구동관(28)에 대해 교차되는 방향으로 상기 바디(25a)의 일측에 관통 형성되어 상기 오일회수라인과 연결되는 흡입구(29)와, 상기 구동관(28) 상측에 위치되도록 상기 바디(25a)의 상단부에 형성된 토출구(30)로 이루어진다. 따라서, 이러한 이젝터(25)는 상기 구동관(28)을 통해 고압의 유체가 공급되면 흡입구(29)에 연결된 오일회수라인에 진공흡입력이 작용되어 냉매순환계통에 축적된 오일을 오일탱크(13)로 회수되도록 하는 것이다.

상기 절곡관(43)은 이젝터(25)의 토출구(30)에 설치되어 이젝터(25)를 통해 분출되는 유체의 압력에 의해 오일회수탱크(13)에 저장된 오일(23)이 상측으로 비산되는 것을 방지하기 위한 것이다.

이러한 절곡관(43)은 적어도 일측으로 직각 절곡되어 그 배출구(43a)가 저장된 오일(23)에 잠겨지도록 설치된 것으로, ㄱ자형 또는 Ｔ자형 굴곡관 등 다양한 형태로 구현 가능하다.

또한, 상기 오일탱크(13)에는 도 2의 히터(24)가 구비되어 회수된 오일(23)에 포함된 냉매를 증발시켜서, 이 오일탱크(13) 상측의 기어박스(11)에 연결된 냉매회수라인(27)을 통해 도 1의 압축기(10) 전단의 저압부로 재공급한다.

이때, 상기 냉매회수라인(27)에는 밀폐된 용기 형태의 오일수집기(40)가 연결되고, 이 오일수집기(40)의 하측에는 오일탱크(13)로 이어지는 오일회수라인(41)이 연결되어 냉매에 포함된 오일을 냉매회수라인(27)으로부터 회수하여 오일탱크(13)로 보내게 된다.

이때, 상기 오일회수라인(41)의 단부에는 전술한 이젝터(25)와 굴곡관(43)이 설치되어 오일수집기(40)에 수집된 오일이 오일탱크(13)로 원활하게 이송되도록 하면서도 고압의 유체에 의해 회수된 오일이 비산되는 것을 방지할 수 있도록 구성된다.

또한, 상기 오일수집기(40)의 내부에는 수직의 격벽(42)이 구비되어, 냉매가 스에 포함된 액적상태의 오일이 이 격벽(42)에 부딪혀서 격벽(42)을 따라 흘러내려서 오일수집기(40)에 침적될 수 있도록 구성된다.

이상의 구성에 의한 본 발명의 작용예에 대해 설명하면 다음과 같다.

먼저, 본 발명은 오일회수라인의 단부에 설치된 이젝터(25)로부터 고압의 유체가 분출되더라도 이 이젝터(25)의 토출구(30)에는 절곡관(43)이 설치되어서, 토출되는 유체가 절곡관(43)을 통과하면서 운동에너지가 감소되어 오일의 비산을 줄여줄 뿐만 아니라, 이 절곡관(43)은 그 배출구(43a)가 수평 배치되어 오일을 상측으로 분출되지 않도록 하므로써, 오일의 비산이 방지된다.

더욱이, 상기 절곡관(43)의 배출구(43a)는 항상 오일(23)에 잠겨지도록 설치되어서, 토출되는 유체의 운동에너지가 오일(23)의 점성에 의해 더욱 감소되어 오일(23)의 비산이 방지되므로, 기어박스(11) 상측의 냉매회수라인(27)으로 비산된 오일이 혼입되는 것을 현저히 줄일 수 있다.

또한, 상기 냉매회수라인(27)에는 오일수집기(40)가 설치되어 냉매에 소량으로 혼입된 오일도 다시 회수하게 된다.

즉, 냉매회수라인(27)으로 혼입된 오일은 기체상태의 냉매와 함께 유로벽면을 따라 도 1의 압축기(10)쪽으로 흐르다가 오일수집기(40)에 도달하면, 오일수집기(40)의 벽면을 따라 하부로 흘러내려 축적된다.

더불어, 상기 오일수집기(40)에는 수직의 격벽(42)이 구비되어 액적상태로 혼입된 오일이 이 격벽(42)에 부딪혀서 격벽(42)을 따라 하부로 흘러내려 오일수집기(40)에 축적될 수 있도록 하므로써, 오일의 회수율을 더욱 향상시키게 된다.

상기와 같은 본 발명은, 이젝터의 유체 분출압에 의해 오일이 상부로 비산되는 것을 방지하여 기어박스 상측에 구비된 냉매회수라인으로 혼입되는 오일의 양을 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 상기 냉매회수라인으로 소량 혼입된 오일도 오일수집기를 통해 다시 회수하여 오일탱크로 전달하므로써, 냉매회수라인을 통해 압축기 전단으로 유입되는 오일의 양을 현저히 줄일 수 있다.

따라서, 본 발명은 압축기 전단으로 유입되는 오일의 양을 현저히 줄이므로써, 압축기의 효율을 향상시킴은 물론, 냉매순환계통으로 혼입되는 오일의 양도 현저히 감소되어 열교환기의 성능을 향상시킬 수 있다.

그 외에도, 오일이 적정량으로 유지되므로, 증속기어와 베어링 등에 오일을 원활하게 공급할 수 있는 등의 장점도 있다.

Claims (5)

1. 냉동기의 냉매순환계통에 축적된 오일을 이젝터가 구비된 오일회수라인을 통해 오일탱크로 회수하며, 상기 이젝터의 토출구에 적어도 일측으로 절곡된 절곡관을 연결 설치한 오일회수장치에 있어서,

   상기 절곡관의 배출구는 오일탱크 내부의 오일에 잠겨지게 설치됨으로써 상기 오일의 점성에 의해 토출되는 유체의 운동에너지를 격감시켜 오일의 비산을 최소화시키는 것을 특징으로 하는 냉동기의 오일회수장치.
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서,

   상기 이젝터는 통형상의 바디와;

   상기 바디 내부로 관통 설치되며 압축기의 토출측 또는 볼류트 또는 응축기에 연결되어 고압의 유체가 공급되는 벤츄리관 형태의 구동관과;

   상기 구동관에 대해 교차되는 방향으로 상기 바디에 형성되며 냉매순환계통에 연결되어 축적된 오일이 상기 바디 내부로 흡입되도록 하는 흡입구와;

   상기 구동관 전방에 위치되도록 상기 바디에 형성된 토출구로 이루어진 것을 특징으로 하는 냉동기의 오일회수장치.
4. 삭제
5. 삭제

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