KR100691460B1 - 압축기 내장형 오일분리기 - Google Patents

Abstract

개시된 본 발명에 의한 압축기 내장형 오일분리기는, 냉매흡입구 및 냉매배출구를 갖춘 압축기 하우징의 일측에 결합되는 커버에 의해 소정의 밀폐된 공간으로 형성되며 상부측에 압축기 하우징의 토출실과 연통하는 유입구 및 압축기 하우징의 냉매배출구와 연통하는 유출구가 마련된 오일저장실; 오일저장실의 유입구와 연통하도록 형성된 도입로와 도입로를 따라 유동하는 냉매를 접선방향으로 유입하여 선회시키는 원형분리공간과 원형분리공간의 상부 일측에 접선방향으로 개방되도록 형성된 오일배출구를 구비하여 냉매 중에 함유된 오일을 분리하는 오일분리수단; 오일분리수단의 원형분리공간에서 오일이 분리 제거된 냉매를 오일저장실의 유출구 쪽으로 배출되도록 안내하기 위하여 커버에 형성되는 안내유로; 및 오일저장실에 집유된 윤활오일을 압축기 하우징의 냉매흡입구측으로 복귀시키기 위한 오일유로;를 구비한다. 이에 의하면, 저속운전시에는 냉매의 유속이 작아지면서 원형분리공간 내에서의 냉매의 선회운동이 둔화되어 오일이 분리되지 않고 냉매와 함께 유출구로 그대로 유출된다. 따라서, 아이들 운전시와 같은 차량의 저속 운전시에 오일이 과도하게 분리됨으로써 냉방성능이 저하되는 것을 방지할 수 있다.

압축기, 오일분리, 오일분리기, 압축기윤활, 오일세퍼레이터

Description

압축기 내장형 오일분리기{OIL SEPARATOR}

도 1a는 일반적인 차량용 공조시스템에서의 오일순환율대 응축기 공기측방열량의 상관관계를 보인 그래프,

도 1b는 일반적인 차량용 공조시스템에서의 오일순환율대 증발기 공기측방열량의 상관관계를 보인 그래프,

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 압축기 내장형 오일분리기의 구조를 보인 분해 사시도,

도 3은 도 2의 조립 단면도,

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 압축기 내장형 오일분리기의 압축기 하우징에 형성되는 오일저장실 및 오일분리수단을 보인 압축기 하우징의 배면도,

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 압축기 내장형 오일분리기의 커버에 형성되는 오일저장실 및 안내유로를 보인 커버의 정면도, 그리고,

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 압축기 내장형 오일분리기에 사용되는 개스킷의 정면도이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

10;압축기 하우징 11;토출실

12;냉매흡입구 13;냉매배출구

20;커버 30;캐스킷

31;차단부 31a;냉매연통홀

31b;유출구연통홀 31c,31d;오일저장실연통홀

40;오일저장실 42;유입구

43;유출구 50;오일분리수단

51;도입로 52;원형분리공간

53;오일배출구 60;안내유로

61;제 1 공간부 62;제 2 공간부

63;연통로 70;오일유로

71;오일공급로 72;오일회수로

본 발명은 공조시스템의 냉동사이클을 순환하는 냉매 중에 함유된 윤활오일을 분리하여 압축기의 흡입측으로 복귀시킴으로써 윤활오일이 열교환기측으로 유출되지 않도록 하는 오일분리기에 관한 것으로, 특히 압축기에 일체로 내장되는 압축기 내장형 오일분리기에 관한 것이다.

잘 알려진 바와 같이, 공조시스템을 구성하는 냉동사이클은 냉매를 압축하는 압축기, 압축된 냉매를 액화시키는 응축기, 응축된 냉매를 증발이 용이한 저온저압의 습포화 증기상태로 변화시키는 팽창밸브, 그리고, 팽창과정을 거쳐 유입되는 냉 매를 기체상태(과열증기)로 변화시키면서 외부의 열을 흡수하는 증발기의 기본적인 구성을 갖는다. 증발기에 의해 열을 빼앗긴 공기는 저온 저습 상태로 변화되어 실내로 송풍되며, 이 과정에서 기체상태로 변화된 냉매는 압축기로 보내져 압축된다.

압축기는 증발기로부터 증발이 완료되어 토출되는 냉매가스를 액화되기 쉬운 고온고압의 냉매가스 상태로 만들어 응축기로 토출시키는 바, 이에 의해 냉매는 냉동사이클을 순환할 수 있게 된다.

이러한 압축기는 압축방식 및 구조에 따라 여러 가지 형태가 알려지고 있으며, 자동차용 공조시스템에서는 사판식 압축기가 일반적으로 사용되고 있다. 이 사판식 압축기는 전,후방 하우징; 상기 전방 하우징 및 후방 하우징에 설치되는 전,후방 실린더; 상기 전,후방 실린더의 보어들에 걸쳐 왕복 운동가능하게 설치되는 다수의 양두 피스톤; 상기 전,후방 하우징 및 전,후방 실린더의 중앙을 관통하여 회전가능하게 설치되는 구동축; 상기 구동축에 경사지게 설치되어 구동축의 회전에 따라 피스톤들을 전후진시키는 사판; 그리고, 상기 전,후방 실린더와 전,후방 하우징의 내면 사이에 각각 설치되는 밸브 유니트를 포함하여 이루어진다.

상기와 같이 구성된 압축기는 구동축에 엔진의 동력이 전달되면 구동축과 함께 회전하는 사판에 의하여 피스톤들이 전후진함으로써 밸브 유니트를 통한 냉매의 흡입, 압축 및 토출 작용이 수행된다.

한편, 상기와 같은 압축기를 채용한 자동차용 공조시스템에서는, 압축기의 구동을 원활하게 하기 위한 윤활목적의 오일을 냉매에 함유시켜 순환시킴으로써 압축기 구동파트의 기계적 마찰면들의 윤활을 수행하고 있다. 이 때, 냉매에 함유된 윤활오일이 응축기 및/또는 증발기나 팽창장치 등으로 유입되면, 윤활오일이 열교환기 등의 냉매유로 내벽에 코팅되거나 열교환기의 냉매유로 공간을 차지하기 때문에 냉매의 유동성이 저하되고, 이로 인하여 열교환기의 열교환효율이 저하된다. 또한, 윤활오일이 공조시스템 전체를 순환하게 되면 압축기에 공급되는 오일량에 심한 변동이 발생하게 되고, 이에 따라 압축기의 윤활이 안정적으로 또한 원활하게 이루어지지 않게 되므로 압축기의 내구성이 저하된다. 따라서, 압축기를 제외한 다른 구성요소로 냉매에 함유된 윤활오일이 유출되지 않도록 할 필요가 있다. 오일분리기는 압축기로부터 토출되는 냉매에 포함된 윤활오일을 분리하여 압축기의 흡입측으로 복귀시킴으로써 윤활오일이 열교환기측으로 유출되어 발생하는 열교환기의 효율 저하를 방지함과 아울러 압축기의 윤활이 안정적으로 이루어지도록 한다.

이러한 오일분리기는 크게 외장형과 압축기 내장형으로 분류된다. 외장형 오일분리기는, 그 입구포트가 압축기의 토출라인에 연결되고, 그 출구포트가 응축기의 입구단에 연결되며, 내부의 오일저장실과 압축기 흡입라인이 캐필러리 튜브(모세관)를 통하여 연결되는 구조를 가진다. 압축기로부터 토출되는 윤활오일을 함유한 냉매는 오일분리기의 입구포트를 통하여 오일분리기 내부로 유입되고, 여기서 냉매와 윤활오일이 서로 분리된다. 냉매는 오일분리기의 출구포트를 통하여 응축기로 공급되고, 윤활오일은 오일분리기의 오일저장실에 일단 저장된 후 캐필러리 튜브를 통하여 압축기 흡입라인으로 공급되어 증발기로부터 배출되는 냉매와 함께 압축기의 내부로 유입된다. 따라서, 윤활오일이 냉매에 혼합된 상태로 응축기나 증발기 등의 열교환기쪽으로 유출되는 것을 방지할 수 있다.

그러나, 상기한 바와 같은 외장형 오일분리기는 제작 및 설계가 비교적 쉽고 오일 분리 효율이 좋다고 하는 장점은 있으나, 압축기와 별개로 설치되고 또 별도의 바이패스회로가 요구되는 등 설치공간을 크게 차지한다고 하는 단점이 있다.

상기와 같은 외장형 오일분리기가 가지는 문제점을 고려하여 제안된 것이 압축기에 일체로 구성되는 압축기 내장형 오일분리기이다. 이러한 압축기 내장형 오일분리기의 대표적인 것으로, 일본 특개평 제 11-93880 호가 있다. 이는 원심력에 의해 윤활오일을 냉매로부터 분리하고 이와 같이 분리되어 오일저장실에 집유된 윤활오일을 개스킷에 형성된 오일유로 및 압축기 하우징의 후부에 형성된 미세 홀을 통하여 압축기의 흡입측으로 복귀시키도록 구성되어 있다.

이러한 오일분리기에 의한 공조시스템의 효과로는 냉방성능의 증대, 압축기 내구성 증대 및 오일충진량 감소 이외에도 소음 감소의 부가적인 효과가 있는 것으로 알려지고 있다.

특히, 오일분리에 따른 공조시스템의 냉방성능은, 일반적으로 시스템 오일순환율[Oil in circulation:오일유량/(냉매유량+오일유량)wt%, 여기서, 오일순환률 계측은 응축기와 팽창밸브 사이의 액냉매 라인에서 측정함]이 작을수록, 즉 열교환기측으로 흐르는 윤활오일의 양이 적을수록 열교환기의 열전달이 촉진되면서 증대되는 것으로 알려져 있다. 그러나, 이는 오일순환율을 일정 수준까지 낮출 때에 나타나는 현상으로, 일정 수준 이하로 오일순환율이 낮아지면 응축기와 증발기에서의 열전달 현상이 상반되게 나타나면서 오히려 냉방성능을 저하시킨다는 것을 실험결과 알 수 있었다.

이러한 현상을 첨부한 도 1a 및 1b를 참조로 구체적으로 설명하면 다음과 같다. 도 1a는 차량용 공조시스템을 순환하는 냉매 중에 포함된 오일량을 wt%로 환산한 오일순환율 대비 응축기의 공기측방열량을 나타낸 것이고, 도 1b는 오일순환율 대비 증발기의 공기측방열량을 나타낸 것이다. 도면에서 가로축이 오일순환율 이고, 세로축이 각각 응축기 공기측방열량, 증발기 공기측방열량이다.

도면에서 보는 바와 같이, 오일순환율이 점점 낮아질수록 응축기 공기측방열량이나 증발기 공기측방열량은 일정수준까지(오일순환율이 대략 4wt%정도까지) 비례적으로 증대된다. 그러나, 오일순환율이 4wt%정도 이하로 낮아지면 응축기 공기측방열량의 증대는 둔화되고, 증발기 공기측방열량은 오히려 감소하는 것을 알 수 있다. 즉, 오일순환율이 너무 낮아지면 증발기의 연전달효율이 떨어져 냉방성능이 저하된다는 것을 알 수 있었다.

이러한 현상은 특히, 차량의 아이들 운전이나 저속 운전 등에 의해 공조시스템을 순환하는 냉매유량이 적을시에 심하게 나타나는데, 이는 열전달과 관련하여 다음과 같이 설명될 수 있다. 증발기 내부의 냉매측 열전달은 기상과 액상의 냉매가 동시에 존재하는 이상상태에서 이루어지며, 열전달이 진행될수록 냉매는 액상에서 기상으로 변화해간다. 증발기의 출구측에 가까워질수록 냉매는 완전 기화에 가깝게 되며, 냉매에서 벽면으로의 열전달은 냉매기체의 전도에 의해 좌우된다. 이 때, 벽면에 오일이 흐르면 오일과 냉매기체 사이의 미끄러짐(slip)에 의해 대류열전달 및 전도열전달이 동시에 일어나면서 열전달이 촉진된다. 하지만 오일막의 두께가 일정수준 이상이 되면 오일이 열저항으로 작용하여 냉방성능이 떨어진다. 따 라서, 차량의 운전 조건에 관계없이 지속적으로 높은 냉방성능을 얻기 위해서는, 저속 운전시, 즉, 냉매유량이 적은 경우에 오일이 과도하게 분리되지 않도록 할 필요가 있다.

그러나, 기존의 공지된 압축기 내장형 오일분리기들은, 상기와 같은 점을 전혀 고려하지 않고, 오일순환율을 낮추어야 한다는 단순한 이론에 입각하여 냉매로부터 오일을 가급적 완전하게 분리하도록 구성됨으로써 저유량시, 예컨대 차량의 아이들 운전시 등에 오일순환율이 지나치게 낮아지면서 냉방성능이 급격하게 저하되는 문제를 야기시키고 있다.

또한, 기존의 공지된 압축기 내장형 오일분리기는, 구조상 오일저장실의 용량이 작게 구성되어 있기 때문에, 저장용량을 초과하여 오일이 존재하는 경우 고속으로 유동하는 냉매에 의해 분리된 오일이 냉매와 함께 유출됨으로써 더 이상 오일 분리가 이루어지지 않으며, 오일저장실의 용량을 키우기 위해서는 압축기의 크기를 키워야 한다고 하는 문제가 있다.

본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로, 차량의 특정 운전 조건, 예컨대 아이들 운전시 등과 같은 저속 운전에서는 냉매에 함유된 윤활오일이 과도하게 분리되지 않아 오일순환율이 지나치게 낮아지지 않도록 함으로써 공조시스템의 냉방성능을 향상시킬 수 있는 압축기 내장형 오일분리기를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은, 오일분리실의 대부분의 공간을 오일저장실로 이용할 수 있도록 구조를 개선함으로써 압축기의 크기를 최소화하면서도 오일저장실의 용량을 극대화시켜 오일분리 효율을 높일 수 있는 압축기 내장형 오일분리기를 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 압축기 내장형 오일분리기는, 냉매흡입구 및 냉매배출구를 갖춘 압축기 하우징의 일측에 결합되는 커버에 의해 소정의 밀폐된 공간으로 형성되며, 상부측에 압축기 하우징의 토출실과 연통하는 유입구 및 압축기 하우징의 냉매배출구와 연통하는 유출구가 각각 마련된 오일저장실; 오일저장실의 유입구와 연통하도록 형성된 도입로, 이 도입로를 따라 유동하는 냉매를 접선방향으로 유입하여 선회시키는 원형분리공간 및 이 원형분리공간의 상부 일측에 접선방향으로 개방되도록 형성된 오일배출구를 구비하여 냉매 중에 함유된 윤활오일을 분리하는 오일분리수단; 오일분리수단의 원형분리공간에서 윤활오일이 분리 제거된 냉매를 오일저장실의 유출구 쪽으로 배출되도록 안내하기 위하여 커버의 내측에 형성되는 안내유로; 및 오일저장실에 집유된 윤활오일을 압축기 하우징의 냉매흡입구측으로 복귀시키기 위한 오일유로;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

오일저장실은, 압축기 하우징의 후면에 일정깊이로 요입형성되는 제 1 요입부와, 커버의 내면에 압축기 하우징의 제 1 요입부에 대응되는 형상으로 요입형성되는 제 2 요입부가 합쳐져 이루어질 수 있다.

그리고, 안내유로는 오일저장실의 유입구와 대응되는 제 1 공간부와, 오일분 리수단의 원형분리공간과 대응되는 제 2 공간부와, 이 제 2 공간부와 오일저장실의 유출구를 연통시키는 연통로를 구비한다.

또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 압축기 하우징과 커버의 결합면에는 기밀유지를 위한 개스킷이 개재된다. 이 개스킷에는 그 상부측에 오일분리수단의 원형분리공간과 냉매안내유로의 제 2 공간부를 연통시키기 위한 냉매출구홀, 유출구연통홀 및 적어도 하나의 오일저장실연통홀을 갖춘 차단부가 구비된다.

또한, 오일분리수단의 원형분리공간의 내부에는 캐스킷에 형성된 냉매출구홀의 가장자리를 지지하기 위한 수개의 제 1 돌기부가 원형으로 배치되고, 냉매안내유로의 제 2 공간부에는 상기 수개의 제 1 돌기부에 지지된 캐스킷의 냉매출구홀 가장자리를 가압하여 밀착시키기 위한 수개의 제 2 돌기부가 배치되며, 또한, 같은 목적의 제 3 및 제 4 돌기부들이 오일저장실의 원형분리공간형성벽과 유출구와의 사이 및 상기 냉매안내유로의 연통로에 각각 배치될 수 있다.

또한, 오일유로는 압축기 하우징의 후방벽 일측에 냉매흡입구와 연통하도록 형성된 오일공급로; 및 오일저장실에 저장된 윤활오일을 압축기 하우징의 냉매흡입구로 복귀시키기 위하여 오일저장실과 오일공급로를 연통시키는 오일회수로;를 구비한다. 여기서, 오일회수로는, 압축기 하우징의 후벽면 가장자리를 따라 위쪽방향으로 요입 형성될 수 있으며, 또한, 개스킷의 일측 가장자리를 따라 위쪽방향으로 절취 형성될 수 있다.

이와 같이 구성된 본 발명에 의한 압축기 내장형 오일분리기는, 오일저장실의 유입구를 통하여 오일분리수단의 원형분리공간으로 유입되는 윤활오일을 함유한 냉매가 그 유속에 의해 원형분리공간에서 선회 운동하는 것에 의해 비중이 큰 윤활오일이 냉매로부터 분리된다. 여기서 분리된 윤활오일은 원형분리공간의 상부측에 형성된 오일배출구를 통해 오일저장실로 배출되며, 윤활오일이 제거된 냉매는 냉매안내유로에 의해 유출구로 안내되어 유출된다. 이 때, 다량의 냉매가 공조시스템을 순환하는 예컨대, 차량의 고속 운전시에는 원형분리공간에서의 냉매의 선회운동이 활발히 진행되면서 정상적인 오일분리 작용이 이루어지며, 소량의 냉매가 공조시스템을 순환하는 예컨대, 아이들 운전 등과 같은 차량의 저속 운전시에는 원형분리공간에서의 냉매의 선회운동이 둔화되면서 오일이 분리되지 않고 냉매와 함께 유출구로 유출된다. 따라서, 저속운전시에 오일순환율이 지나치게 낮아짐으로써 냉방성능이 저하되는 것을 방지할 수 있다.

본 발명의 상술한 목적 및 특징들은 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명함으로써 보다 명백해질 것이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 압축기 내장형 오일분리기의 구조를 보인 분해 사시도, 도 3은 도 2의 조립 단면도, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 압축기 내장형 오일분리기의 압축기 하우징에 형성되는 오일저장실 및 오일분리수단을 보인 압축기 하우징의 배면도, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 압축기 내장형 오일분리기의 커버에 형성되는 오일저장실 및 안내유로를 보인 커버의 정면도, 그리고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 압축기 내장형 오일분리기에 사용되는 개스킷의 정면도이다.

도면에서 참조부호 10은 압축기 하우징, 20은 커버, 30은 개스킷, 40은 오일 저장실, 50은 오일분리수단, 60은 안내유로, 그리고, 70은 오일유로이다.

도시된 바와 같이, 압축기 하우징(10)은 그의 전면에 토출실(11)이 구비된다. 그리고 상기 압축기 하우징(10)의 상면에는 냉매흡입구(12) 및 냉매배출구(13)가 전후로 나란히 구획형성된다.

커버(20)는 압축기 하우징(10)의 후면에 소정의 밀폐된 공간[즉, 오일저장실(40)]을 한정하도록 결합되며, 상기 개스킷(30)은 상기 압축기 하우징(10)과 상기 커버(20)와의 결합면의 기밀 유지를 위하여 이들 사이에 개재된다. 이들 압축기 하우징(10), 커버(20) 및 개스킷(30)은 이들의 가장자리를 따라 서로 대응되도록 형성된 수개의 고정공(15)(25)(35)들을 관통하여 체결되는 볼트(도시되지 않음)에 조립된다.

오일저장실(40)은 상기 압축기 하우징(10)의 후면에 일정깊이로 요입형성되는 제 1 요입부(40a)와, 상기 커버(20)에 상기 제 1 요입부(40a)와 대응되는 형상으로 요입형성되는 제 2 요입부(40b)로 이루어지며, 상기 커버(20)가 압축기 하우징(10)의 후면에 개스킷(30)의 개재하에 결합되는 것에 의해 소정의 밀폐된 공간으로 구비된다. 상기 제 1 요입부(40a)의 일측에는 상기 압축기 하우징(10)의 토출실(11)과 연통하도록 형성되는 유입구(42)가 구비되며, 다른 쪽에는 상기 압축기 하우징(10)의 냉매배출구(13)와 연통하도록 형성되는 유출구(43)가 구비된다. 여기서, 상기 유출구(43)는 유입구(42)의 높이보다 상측에 위치하도록 배치된다. 한편, 도면에서는 상기 오일저장실(40)이 압축기 하우징(10)에 형성되는 제 1 요입부(40a)와 커버(20)에 형성되는 제 2 요입부(40b)가 합쳐지는 것에 의해 구성되는 예를 도시하고 있으나, 이를 한정하는 것은 아니며, 도시되지는 않았으나, 상기 오일저장실(40)은 상기 압축기 하우징(10)에 형성되는 제 1 요입부(40a)만으로도 구성이 가능하다.

오일분리수단(50)은, 상기 오일저장실(40)의 유입구(42)와 연통하도록 형성된 도입로(51)와, 이 도입로(51)를 따라 유동하는 냉매를 접선방향으로 유입하여 선회시키는 원형분리공간(52)과, 이 원형분리공간(52)의 상부 일측에 접선방향으로 개방되도록 형성된 오일배출구(53)로 이루어진다. 상기 유입구(42)를 통하여 오일저장실(40)로 유입되는 냉매는 도입로(51)를 거쳐서 원형분리공간(52)에 접선방향으로 유입된다. 이와 같이 원형분리공간(52)으로 유입되는 냉매는 그 유속에 의해 원형분리공간(52) 내에서 선회운동을 하게 되고, 이에 의해 냉매 중에 함유된 비중이 큰 윤활오일이 냉매로부터 분리되게 된다. 분리된 윤활오일은 오일배출구(53)를 통해 오일저장실(40)로 배출되어 저장되며, 오일이 제거된 냉매는 후술하는 냉매안내유로(60)에 의해 안내되어 오일저장실(40)의 유출구(43)를 통해 배출된다. 여기서, 상기 오일배출구(53)가 원형분리공간(52)의 상부측에 위치되어 있기 때문에, 오일저장실의 공간을 최대로 활용할 수 있으며, 또한, 차량의 아이들 운전 및 저속 운전으로 냉매의 유량 및 유속이 작을 때, 원형분리공간(52) 내에서의 냉매의 선회운동이 둔화되면서 오일이 오일배출구(53)에 이르지 못하므로 오일분리가 이루어지지 않는다. 따라서, 저속에서의 오일순환율을 높일 수 있으므로, 저속시의 냉방성능을 높일 수 있다.

안내유로(60)는 상기 오일분리수단(50)의 원형분리공간(52)에서 윤활오일이 분리 제거된 냉매를 유출구(43) 쪽으로 안내하는 역할을 한다. 이와 같은 안내유로(60)는 커버(20)의 제 2 요입부(40b)에 형성되며, 상기 유입구(42)와 대응되는 제 1 공간부(61)와 상기 원형분리공간(52)과 대응되는 제 2 공간부(62)와 이 제 2 공간부(62)와 상기 유출구(43)를 연통시키는 연통로(63)를 구비한다. 오일분리수단(50)의 원형분리공간(52)에서 윤활오일이 분리 제거된 냉매는 상기 제 2 공간부(62)와 연통로(63)을 통하여 유출구(43)로 배출된다. 여기서, 저속시 윤활오일을 함유하는 냉매 역시 상기와 같은 과정을 통하여 유출구로 배출된다.

오일유로(70)는 상기 오일저장실(40)의 하부에 집유된 윤활오일을 압축기 하우징(10)의 냉매흡입구(12)로 복귀시키기 위한 유로로써, 상기 냉매흡입구(12)와 연통하도록 압축기 하우징(10)에 형성되는 오일공급로(71)와, 이 오일공급로(71)와 상기 오일저장실(40)의 하부를 연통시키는 오일회수로(72)로 이루어진다. 상기 오일회수로(72)는 개스킷(30)의 일측 가장자리를 따라 위쪽방향으로 절취 형성되며, 커버(20)에 의해 그 유로가 밀폐 한정된다. 압축기의 구동시 상기 오일저장실(40)에 집유된 윤활오일은 이 오일저장실(40)과 냉매흡입구측의 압력차에 의해 오일회수로(72) 및 오일공급로(71)를 통하여 냉매흡입구(12)로 유동하게 된다. 한편, 도면에서는 상기 오일회수로(72)가 개스킷(30)에 형성된 예를 도시하고 있으나, 이를 꼭 한정하는 것은 아니며, 상기 오일회수로(72)는 압축기 하우징(10)의 후벽면 가장자리를 따라 위쪽방향으로 요입 형성될 수도 있으며, 이 경우, 압축기 하우징(20)에 결합되는 캐스킷(30) 및 커버(20)에 의해 그 유로가 밀폐 한정된다. 이와 같은 오일회수로는 개스킷에 형성되는 유로보다 그 단면적을 크게 할 수 있다 고 하는 장점이 있다.

한편, 본 발명에 의한 압축기 내장형 오일분리기를 구성하는 개스킷(30)에는 오일저장실(40)을 구성하는 제 1 및 제 2 요입부(40a)(40b)의 상부구간을 차단하기 위한 소정 형상의 차단부(31)를 일체로 구비한다. 상기 차단부(31)에는 원형분리공간(52)와 제 2 공간부(62)가 맞닿는 부분에 원형분리공간(52)와 제 2 공간부(62)를 연통시킴으로써 냉매가 원활히 배출되도록 하기 위한 냉매출구홀(31a)이 형성되며, 오일저장실(40)의 유출구(43)와 대응되는 부분에는 유출구연통홀(31b)이 형성되고, 또한 상기 제 1 및 제 2 요입부(40a)(40b)를 연통시킴으로써 밀폐공간에 냉매기체가 가득차 오일저장용량이 줄어드는 것을 방지하기 위한 2개의 오일저장실연통홀(31c)(31d)이 적소에 형성된다. 여기서, 도시예에서는 2개의 오일저장실연통홀이 형성된 것을 도시하고 있으나, 이를 꼭 한정하는 것은 아니며, 상기 오일저장실연통홀은 하나 이상 형성되면 소기의 목적하는 바를 달성할 수 있다.

그리고, 상기 원형분리공간(52)에는 상기 개스킷(30)에 형성된 냉매출구홀(31a)의 가장자리를 지지하기 위한 수개의 제 1 지지돌기(52a)가 돌설되며, 상기 제 2 공간부(62)에는 상기 수개의 제 1 지지돌기(52a)에 지지된 캐스킷(30)의 냉매출구홀(31a)의 가장자리를 가압하여 밀착시키기 위한 수개의 제 2 지지돌기(62a)가 돌설된다. 또한, 같은 목적의 제 3 지지돌기(52b) 및 제 4 지지돌기(62b)들이 상기 오일저장실(40)의 원형분리공간형성벽과 유출구(43)와의 사이에 및 상기 안내유로(60)의 연통로(63)에 각각 돌설된다.

이하, 상기와 같이 구성된 본 발명에 의한 압축기 내장형 오일분리기의 작용 을 설명한다.

공조시스템의 작동에 따른 냉매의 순환 중 증발기로부터 배출되는 냉매는 냉매흡입구(12)를 통하여 압축기 흡입실로 유입되어 압축된 후 토출실(11)로 배출된다. 이와 같은 냉매의 압축 과정에서 오일저장실(40)의 하부에 집유된 윤활오일은 냉매흡입구측과 오일저장실(40)과의 압력차에 의하여 오일회수로(72) 및 오일공급로(71)를 거쳐 냉매흡입구(12)의 저부로 유동하여 증발기측으로부터 유입되는 냉매와 함께 다시 압축기 흡입측으로 유입된다. 토출실(11)로 배출된 윤활오일을 함유하고 있는 압축혼합냉매가스는 오일저장실(40)의 유입구(42)와 도입로(51)를 통하여 원형분리공간(52)에 접선방향으로 유입된다.

이 때, 정상적인 유량의 냉매, 즉 고유량의 냉매가 유입되는 경우에는 그 유속에 의해 냉매가 원형분리공간(52)의 내부에서 활발한 선회운동을 하게 되며, 이에 따라 냉매에 비하여 비중이 큰 윤활오일이 분리된다. 분리된 윤활오일은 원형분리공간(52)의 상부측에 그 접선방향으로 형성된 오일배출구(53)를 통하여 오일저장실(40)로 배출되어 저장되며, 오일이 분리 제거된 냉매는 원형분리공간(52), 개스킷(30)의 차단부(31)에 형성된 냉매연통홀(31a), 안내유로(60)의 제 2 공간부(62), 연통로(63)를 따라 유출구(43)로 배출된다. 즉, 정상적인 오일분리 작용이 활발히 이루어지면서 냉매에 함유된 윤활오일을 분리하는 것이다.

한편, 아이들 운전시나 저속 운전시에는 공조시스템을 순환하는 냉매의 유량이 적어지게 되며, 따라서, 오일저장실(40)의 유입구(42)를 통하여 유입되는 냉매의 유속이 작아지게 된다. 이와 같은 경우에는 냉매의 유속이 작기 때문에, 도입로(51)를 통하여 원형분리공간(52)으로 유입되는 냉매의 선회운동이 둔화되게 되며, 이에 의해 오일이 분리되지 않을 뿐만 아니라 오일이 원형분리공간(52)의 상부측에 위치한 오일배출구(53)에 이르지 못하므로 오일은 냉매와 함께 상기와 같은 과정을 거쳐 그대로 유출구(43)로 배출되게 된다. 즉, 윤활오일이 제거되지 않은 상태로 냉매가 유출구(43)을 통하여 냉매배출구(13)로 배출되므로, 이 경우에 있어 오일순환율이 지나치게 낮아지지 않게 되며, 따라서, 차량의 저속 운전시에 오일순환율이 지나치게 낮아짐으로써 냉방성능이 저하되는 것을 방지할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 의하면, 차량의 고속 운전 조건에서는 다량의 냉매가 고속으로 오일저장실의 유입구를 통하여 오일분리수단으로 유입되면서 정상적인 오일분리 작용이 이루어지기 때문에, 오일순환율을 낮게 가져갈 수 있어 냉방성능을 높일 수 있고, 또한, 아이들 운전시와 같은 차량의 저속 운전 조건에서는 소량의 냉매가 저속으로 오일저장실의 유입구를 통하여 오일분리수단으로 유입되기 때문에, 오일이 분리되지 않고 냉매와 함께 그대로 유출된다. 따라서, 저속시에 오일순환율이 지나치게 낮아지지 않게 되므로 저속 운전시에 냉방성능이 떨어지는 것을 방지할 수 있다. 즉, 본 발명에 의하면, 차량의 어떠한 운전 조건에서도 공조시스템의 높은 냉방성능을 유지시킬 수 있게 된다.

또한, 본 발명에 의한 압축기 내장형 오일분리기에 의하면, 오일배출구가 원형분리공간의 상부측에 위치되어 있기 때문에, 동일한 압축기 크기 대비 오일저장실의 공간을 최대로 활용할 수 있어, 압축기 크기를 크게 하지 않으면서도 오일분리 효율을 극대화시킬 수 있다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고, 또한 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능함은 물론이며, 그와 같은 변형은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

Claims (8)

1. 냉매흡입구 및 냉매배출구를 갖춘 압축기 하우징의 일측에 결합되는 커버에 의해 소정의 밀폐된 공간으로 형성되며, 상부측에 상기 압축기 하우징의 토출실과 연통하는 유입구 및 상기 압축기 하우징의 냉매배출구와 연통하는 유출구가 각각 마련된 오일저장실;

   상기 오일저장실의 유입구와 연통하도록 형성된 도입로, 이 도입로를 따라 유동하는 냉매를 접선방향으로 유입하여 선회시키는 원형분리공간 및 이 원형분리공간의 상부 일측에 접선방향으로 개방되도록 형성된 오일배출구를 구비하여 냉매 중에 함유된 오일을 분리하는 오일분리수단;

   상기 오일분리수단의 원형분리공간에서 윤활오일이 분리 제거된 냉매를 상기 오일저장실의 유출구 쪽으로 배출되도록 안내하기 위하여 상기 커버의 내측에 형성되는 안내유로; 및

   상기 오일저장실에 집유된 윤활오일을 압축기 하우징의 냉매흡입구측으로 복귀시키기 위한 오일유로;를 포함하는 것을 특징으로 하는 압축기 내장형 오일분리기.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 오일저장실은, 상기 압축기 하우징의 후면에 일정깊이로 요입형성되는 제 1 요입부와 상기 커버의 내면에 상기 제 1 요입부에 대응되는 형상으로 요입형 성되는 제 2 요입부가 합쳐져 이루어짐을 특징으로 하는 압축기 내장형 오일분리기.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 안내유로는 상기 오일저장실의 유입구와 대응되는 제 1 공간부와, 상기 오일분리수단의 원형분리공간과 대응되는 제 2 공간부와, 이 제 2 공간부와 상기 오일저장실의 유출구를 연통시키는 연통로를 구비하는 것을 특징으로 하는 압축기 내장형 오일분리기.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 압축기 하우징과 상기 커버의 결합면에는 기밀유지를 위한 개스킷이 개재되며, 상기 개스킷에는 그 상부측에 상기 원형분리공간과 상기 냉매안내유로의 제 2 공간부를 연통시키는 냉매출구홀, 유출구연통홀 및 적어도 하나의 오일저장실연통홀을 갖춘 차단부가 구비됨을 특징으로 하는 압축기 내장형 오일분리기.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 원형분리공간의 내부에는 상기 캐스킷에 형성된 냉매출구홀의 가장자리를 지지하기 위한 수개의 제 1 돌기부가 원형으로 배치되고, 상기 냉매안내유로의 제 2 공간부에는 상기 수개의 제 1 돌기부에 지지된 캐스킷의 냉매출구홀 가장자리를 가압하여 밀착시키기 위한 수개의 제 2 돌기부가 배치되며, 또한, 같은 목적의 제 3 및 제 4 돌기부들이 상기 오일저장실의 원형분리공간형성벽과 유출구와의 사이 및 상기 냉매안내유의 연통로에 각각 배치된 것을 특징으로 하는 압축기 내장형 오일분리기.
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 오일유로는 상기 압축기 하우징의 후방벽 일측에 상기 냉매흡입구와 연통하도록 형성된 오일공급로; 및

   상기 오일저장실에 저장된 윤활오일을 상기 압축기 하우징의 냉매흡입구로 복귀시키기 위하여 상기 오일저장실과 상기 오일공급로를 연통시키는 오일회수로;를 구비하는 것을 특징으로 하는 압축기 내장형 오일분리기.
7. 제 6 항에 있어서,

   상기 오일회수로는, 상기 압축기 하우징의 후벽면 가장자리를 따라 위쪽방향으로 요입 형성되며, 상기 캐스킷 및 커버에 의해 그 유로가 밀폐 한정됨을 특징으로 하는 압축기 내장형 오일분리기.
8. 제 6 항에 있어서,

   상기 오일회수로는 상기 개스킷의 일측 가장자리를 따라 위쪽방향으로 절취 형성되며, 상기 커버에 의해 그 유로가 밀폐 한정됨을 특징으로 하는 압축기 내장형 오일분리기.

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