KR100759791B1 - 오일 분리기를 갖는 압축기 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따르면, 오일 분리기 내장형 압축기는 흡입 머플러 및 토출 머플러를 구비하는 하우징과; 상기 하우징과 결합되며, 압축된 열교환 매체가 유입되는 상기 유입구와 토출 머플러와 연결되는 토출구를 가진 오일 분리실을 형성하는 커버부재와; 상기 하우징과 커버부재의 적어도 일측에 설치되어 유입구로 유입된 열교환 매체의 유로를 연장하기 위한 배플과; 상기 하우징과 커버부재의 사이에 개재되어 이들을 실링하며 상기 오일분리실에 의해 분리된 오일을 흡입머플러와 연통되는 오일 공급로로 공급하기 위한 오일 회수로를 가진 가스켓과; 상기 오일분리실에 설치되며 상기 유입구로부터 유입된 열교환매체로부터 오일을 분리 및 냉각하는 적어도 하나의 오일 분리 휜을 포함하여 된 것을 특징으로 한다.

Description

오일 분리기를 갖는 압축기{Compressor having an oil spraration apparatus}

도 1은 종래 압축기의 오일 분리기를 도시한 단면도,

도 2는 본 발명에 따른 압축기의 오일 분리기를 발췌하여 도시한 분리사시도,

도 3은 도 2에 도시된 오일 분리 휜을 발췌하여 도시한 확대도,

도 4은 하우징의 일부절제 단면도,

도 5은 도 2에 도시된 오일 분리수단을 발췌하여 도시한 사시도,

도 6은 오일 분리 휜의 다른 실시예를 도시한 사시도.

본 발명은 압축기에 관한 것으로, 더 상세하게는 냉매에 편승되어 이동되는 오일을 분리하는 오일 분리기를 가지는 압축기에 관한 것이다.

통상적으로 자동차용 공기 조화장치에 사용되는 압축기는 증발기 내에서 기화된 열교환 매체를 흡입하는 작용과, 흡입된 열교환 매체를 압축하는 작용과, 압축된 열교환 매체를 토출하는 작용으로 열교환매체(냉매)를 연속적으로 펌핑하게 된다.

이러한 압축기는 압축방식 및 구동방식에 따라 스와쉬 플레이트 타입, 스크롤 타입(scroll type), 로터리 타입(rotary type) 및 와블 플레이트 타입(wobble plate type), 크랭크식등 여러 종류의 것이 있다.

상기와 같은 압축기는 구동부의 원활을 위하여 내부에 윤활유가 충전되어 있다. 이와 같이 충전된 오일은 압축기의 구동시 압축매체인 열교환 매체에 편승하여 압축기의 기계적 마찰이 일어나는 부위를 윤활한다.

한편, 압축기에 의해 열교환매체의 압축이 이루어지는 과정에서 토출되는 열교환매체에는 오일이 편승되어 유출된다. 토출된 오일은 압축기의 토출구와 연결되는 응축기, 응축기와 증발기를 연결하는 관로 또는 팽창밸브 등의 열교환매체 통로의 내벽에 코팅되거나 열교환매체의 유동공간을 점유하게 되어 열교환매체의 유동성을 떨어뜨리게 된다. 상기와 같은 열교환매체의 유동성의 저하나 응축기 또는 증발기 내벽에 오일의 코팅은 열교환매체와 외기와의 열교환 효율을 저하시킨다. 또한 압축기의 오일이 공기조화 장치의 전 시스템을 순환하게 되면 압축기 내의 오일량 변동이 심하여 압축기 구동부의 윤활이 안정적이고 원활하게 이루어지지 않은 문제점이 있다. 이를 방지하기 위하여 상대적으로 많은 오일량을 압축기에 공급하게 되면 오일이 열교환매체의 상변화를 방지하게 되어 공기조화 시스템의 냉방효율을 떨어 뜨리게 된다.

이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 상변화되는 열교환매체를 압축하는 공기조화 시스템의 압축기에는 열교환매체를 압축하여 토출하는 토출측에 열교환매체 와 오일을 분리하여 압축기로 귀환시키는 오일 분리기가 설치된다.

상기 오일분리기는 압축기의 내부에 설치되는 내장형과, 공기조화 시스템의 회로상에 설치되는 외장형으로 대별된다. 외장형의 오일 분리기는 압축기의 토출구와 접속된 토출관에 별도로 설치되어 오일을 분리하고 분리된 오일은 압축기의 흡입구와 연결된 흡입관과 모세관에 의해 연결되어 압축기로 회수된다. 이러한 외장형은 설치가 쉽고 오일 분리 성능의 확보가 용이하다는 장점을 가지나 넓은 설치공간을 필요로 하므로 좁은 엔진룸에 장착하기 어려운 문제점이 있다.

상기 내장형 외일분리기는 압축기 본체의 내부에 설치되는 것으로, 일예가 특개평 제5-240158호에 개시되어 있다.

도 1에 도시된 바와 같이 오일 분리기가 내장된 압축기의 하우징(11)에는 실린더 보어에서 토출되는 열교환 매체로부터 오일을 분리하여 저장하는 오일 분리실(12)과, 상기 오일분리실(12)과 인접되게 설치되는 오일 공급실(13)과, 상기 오일 분리실(12)과 오일 공급실(13)을 상호 연통시키며 이들의 압력차이에 의해 오일을 분리실(12)로부터 오일을 공급하는 오일관로(14)가 형성된다. 그리고 상기 하우징(11)에는 오일 공급실(13)으로부터 크랭크실(15)로 오일을 공급하는 공급로(16)가 형성되며 이 공급로(16)의 입구측(16a)에는 크랭크실로 유입되는 오일량을 제어하는 유량제어밸브(17)가 설치된다.

상기와 같이 압축기의 내부에 내장된 오일 분리기는 압축기의 하우징(11)과 오일 분리실(12)과 오일 공급실(13)이 나란하게 설치되어 있으므로 오일 분리실(12)과 오일 공급실(13)을 확대 하는데 한계가 있어 열교환매체로부터의 오 일의 분리가 원활하게 이루어지지 않고 분리된 오일을 충분히 저장할 수 없는 문제점을 가지고 있다. 특히, 오일 공급실(13)에 오일량이 적거나 없는 경우에는 토출되는 열교환 매체가 크랭크실로 유입되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로, 압축기로부터 토출되는 열교환 매체에 무화되어 편승된 오일의 분리 효율을 향상시킬 수 있으며, 분리된 오일의 냉각효율을 향상시킬 수 있는 오일 분리기 내장형 압축기를 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 압축기로 오일의 사이클 및 귀환량을 증가시켜 압축기 구동부의 윤활을 원활하게 하고, 오일 분리실이 머플러 역할을 함으로써 압축기의 구동으로 발생되는 맥동과 소음을 줄일 수 있는 오일 분리기 내장형 압축기를 제공함에 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 오일 분리기 내장형 압축기는 흡입 머플러 및 토출 머플러를 구비하는 하우징과;

상기 하우징과 결합되어 압축된 열교환 매체가 유입되는 유입구와 토출머플러와 연결되는 토출구를 가진 오일 분리실을 형성하는 커버부재와;

상기 하우징과 커버부재의 적어도 일측에 설치되어 유입구로 유입된 열교환 매체의 유로를 연장하기 위한 배플과;

상기 하우징과 커버부재의 사이에 개재되어 이들을 실링하며 상기 오일분리실에 의해 분리된 오일을 흡입머플러와 연통되는 오일 공급로로 공급하기 위한 오일 회수로를 가진 가스켓과;

상기 오일분리실에 설치되며 상기 유입구로부터 유입된 열교환매체로부터 오일을 분리 및 냉각하는 적어도 하나의 오일 분리 휜;을 포함하여 된 것을 그 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 오일 분리 휜부재는 다수의 홀이 형성되어 오일이 통과하는 오일통과부와 열교환매체가 통과하는 열교환 매체 통과부가 단차진 박판으로 이루어진다. 그리고 오일의 분리실에는 오일의 회수를 촉진시키기 위해 오일 분리실의 하측에 위치되는 집유부측으로 경사진 포집격벽이 형성된다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 한 바람직한 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 오일 분리기 내장형 압축기는 압축기로부터 압축되어 토출되는 열교환매체에 무화되어 편승된 오일을 분리하는 것으로 그 일 실시예를 도 2 및 도 5에 나타내 보였다.

도시된 바와 같이 오일 분리기 내장형 압축기(20)는 흡입머플러(21a)와 토출머플러(21b)가 형성된 하우징(21)과, 상기 하우징(21)과 결합되어 압축기로부터 토출되는 토출통로상에 오일 분리실(22)을 형성하는 커버부재(23)를 포함한다. 상기 하우징(21)은 단일의 구조로 형성되거나 실린더와 리어헤드 및 프론트헤드가 결합되어 이루어질 수 있는데 압축기의 본체를 이루는 구조이면 어느 것이나 가능하다.

상기 오일 분리실(22)이 형성된 하우징(21)에는 토출되는 열교환매체를 공급하기 위한 유입구(24a)와 상기 오일 분리실(22)로부터 오일이 분리된 열교환매체를 토출머플러(21b)로 토출시키기 위한 토출구(24b)가 형성된다. 그리고 상기 오일 분리실(22)의 내부에는 하우징(21)과 커버부재(23)의 적어도 일측에 형성되어 상기 유입구(24a)로부터 유입되어 토출구(24b)로 유출되는 열교환 매체의 이동궤적을 길게하고 유동장내에 장애물의 역할을 하여 점성을 가진 오일을 포집하는 배플(25)이 형성된다. 상기 배플(25)은 상기 유입구(24a)와 토출구(24b)의 사이에 상기 오일 분리실(22)의 상부가장자리로부터 하방으로 소정길이 연장된다. 그리고 상기 배플(25)의 하부에는 오일 분리실(22)의 측벽으로부터 배플(25)과 소정간격 이격되며 경사져 오일의 회수 흐름을 원활하는 분리격벽(26)이 형성될 수 있다. 상기 배플(25)에 의해 구획된 열교환 매체의 유동궤적중 상기 유입구(24a)와 인접된 측에는 상기 유입구(24a)을 통하여 유입된 열교환 매체로부터 오일을 분리시키고 이를 냉각시키는 오일 분리수단(30)이 설치된다. 상기 오일 분리수단(30)은 도 2 내지 도 5에 도시된 바와 같이 배플(25)의 측면과 이와 대응되는 오일 분리실(22)의 측면에 그 양단부가 지지수단(32)에 의해 지지되는 적어도 하나의 오일 분리 휜(oil separator fin ;31)으로 이루어진다.

상기 오일 분리 휜(31)은 도 3 및 도 5에 도시된 바와 같이 박판이 크랭크 형상으로 절곡되어 이루어진 것으로, 단차진 오일 분리부(31a)와, 상기 오일 분리부(31a)들을 단차지게 연결하는 연결부(31b)로 이루어진다. 상기 오일 분리부(31a)에는 오일이 통과하는 다수의 오일 통과공(31c)이 형성되고, 상기 연결부에는 열교환매체의 통과저항을 줄이기 위하여 상대적으로 큰 다수의 열교환 매체 통과공(31d)이 형성된다.

상기 지지수단(32)은 오일 분리 휜(31)들의 양단부를 지지하는 것으로, 도 5에 도시된 바와 같이 배플(25)의 측면과 이와 대응되는 오일 분리실(22)의 측벽에 각각 오일 분리 휜(31)의 단부가 끼워지도록 소정간격(실질적으로 오일 분리 휜의 두께와 동일한 두께로 이격됨)으로 이격되어 쌍을 이루는 돌기(32a)들이 복수개 형성된다.

여기에서 상기 오일 분리 휜(31)와 이를 지지하는 지지수단은 상술한 실시예에 의해 한정되지 않고 다양한 형태로 가능함은 물론이다. 예컨대, 도 6에 도시된 바와 같이 오일 분리부(31a)의 사이에 열교환 매체 통과공(31d)가 형성된 파형 또는 산형의 절곡부(31e)가 형성될 수 있다. 또한 상기 오일 분리 휜은 박판을 루버타입 또는 코러게이트 타입으로 성형하여 제작할 수 있으며, 상기 오일 분리 휜을 지지하는 지지수단은 유입구과 인접되는 배플 및 이와 대응되는 오일 분리실의 측벽에 오일 분리 휜의 단부가 삽입되는 삽입홈을 형성함으로써 이루어질 수 있다.

그리고 상기 하우징(21)과 커버부재(23)의 사이에는 이들의 결합에 따른 실링을 위하여 가스켓(40)이 설치되는데, 이 가스켓(40)에는 오일 분리실(22)의 집유부(22a)로 모인 오일을 하우징에 형성된 오일 공급로(21c)에 공급하기 위한 오일 회수로(41)가 형성된다. 여기에서 상기 오일 회수로(41)의 일측은 오일 분리실(22)의 집유부(22a)와 대응되는 측에 형성되며 타측은 오일 공급로(21c)와 연통될 수 있도록 형성된다.

상술한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 오일 분리기 내장형 압축기의 오일의 순환에 따른 작용을 설명하면 다음과 같다.

먼저 압축기의 크랭크실에 압축기의 구동에 필요한 오일이 주입되어 있는 상태에서 압축기가 구동되면, 오일은 무화된 상태로 기화된 열교환 매체에 편승하여 오일 분리실(22)와 연통되는 유입구(24a)를 통하여 오일분리실(22)로 유입된다.

상기 유입구(24a)를 통하여 오일 분리실(22)로 유입된 오일은 배플(25)에 의해 상대적으로 긴 경로가 형성되고 유입구(24a)와 인접되는 경로상에는 오일 분리수단(30)이 이 설치되어 있으므로 열교환 매체로부터 오일의 분리 효율을 높일 수 있다.

이를 더욱 상세하게 설명하면, 상기 유입구(24a)를 통하여 유입되는 오일이 포함된 열교환 매체는 오일 분리수단(30)의 오일 분리 휜(31)을 통과하게 되는데, 열교환 매체는 기화된 상태이고, 상기 열교환 매체에 편성된 오일은 무화 상태이므로 오일의 점성에 오일 분리 휜(31)의 표면에 부착된다. 특히 상기 오일 분리 휜(31)들은 도 3에 도시된 바와 같이 양 오일 분리부(31a)들의 사이에 연결부(31b)가 형성되어 단차져 있으며, 상호 소정간격 이격되도록 지지수단(32)에 의해 지지되어 있으므로 이를 통과하는 열교환매체는 사류(zigzag flow)를 이루게 되며, 일부의 열교환 매체는 오일 분리부(31a)의 오일 통과공을 통과하게 된다. 따라서 열교환 매체와 오일 분리 휜(31)과의 접촉면적이 상대적으로 넓어지게 되고, 점성이 상대적으로 큰 무화된 오일은 오일 분리 휜(31)에 부착됨으로써 열교환 매체와 분리된다. 상기와 같이 분리된 오일과 오일 분리실(22)의 내벽 및 배플의 표면에 부착되어 분리된 오일은 상기 오일 분리부(31a)의 오일 통과공(31c)을 통과하여 오일 분리실(22)의 집유부(22a)로 모이게 된다.

그리고 상기 오일 분리수단(30)을 통과하면서 분리되지 못하고 열교환 매체에 편성된 오일은 토출되는 열교환 매체가 배플(25)의 단부를 경계로하여 유턴(U turn)하게 되고, 이 유동으로 인하여 상대적으로 비중이 큰 오일은 원심력을 받게되어 오일 분리실의 내벽(27) 또는 분리 격벽(26)의 표면에 부착됨으로써 분리된다. 이 분리된 오일은 경사진 분리 격벽(26)을 타고 흘러내려 집유부(22a)로 모이게 된다. 상기와 같이 오일이 분리된 열교환 매체는 토출구(24b)과 토출머플러(21b)의 연결관을 통하여 응축기(미도시)측으로 토출된다.

한편 열교환 매체로부터 분리되어 집유부(22a)에 모인 오일은 압축기의 오일 분리실(22) 내에 작용하는 토출압과 흡입 머플러(21a)에 작용하는 흡입압의 차이에 의해 상기 가스켓(40)에 형성된 오일 회수로(41)와 오일 공급로(21c)를 통하여 흡입머플러(21a)로 재흡입됨으로써 크랭크실로 귀환된다.

상술한 바와 같이 본원 발명의 오일 분리기 내장형 압축기는 무화된 오일이 편승된 열교환 매체의 유동장내에 오일 분리 휜으로 이루어진 오일 분리수단을 설치함으로써 상대적으로 점성이 높은 오일의 포집력을 높여 오일이 토출 머플러를 통하여 외부와 공기조화 시스템을 이루는 응축기, 연결관, 팽창밸브 등으로 흐르는 것을 방지할 수 있다. 이러한 오일의 분리력의 향상은 오일의 귀한이 짧은 시간내에 이루어지도록 하여 압축기의 크랭크실 내의 오일 부족으로 인한 윤활작용의 저하로 인하여 압축기가 고착되는 것을 근본적으로 해결할 수 있다. 또한 상기 오일 분리 휜에 의해 포집된 오일은 오일 분리부의 오일 통과공을 통과하면서 불순물의 필터 효과도 기대할 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.

Claims (4)

1. 흡입 머플러 및 머플러를 구비하는 하우징과;

   하우징과 결합되며,압축된 열교환 매체가 유입되는 유입구와 토출머플러와 연결되는 토출구를 가진 오일 분리실을 형성하는 커버부재와;

   상기 하우징과 커버부재의 적어도 일측에 설치되어 유입구로 유입된 열교환 매체의 유로를 연장하기 위한 배플과;

   상기 하우징과 커버부재의 사이에 형성되어 상기 오일분리실에 의해 분리된 오일을 상기 흡입 머플러와 연통되는 오일 공급로로 공급하기 위한 오일 회수로와;

   상기 오일분리실에 설치되며 상기 유입구로부터 유입된 열교환매체로부터 오일을 분리 및 냉각하는 적어도 하나의 오일 분리 휜;을 포함하며,

   상기 오일 분리 휜은 다수의 홀이 형성되어 오일을 분리하는 오일 분리부들과 이 오일 분리부 사이를 연결하며 오일통과공이 형성된 연결부를 구비하여 단차진 박판으로 이루어진 것을 특징으로 하는 오일 분리기 내장형 압축기.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,

   상기 오일 분리실에 오일의 회수를 촉진시키기 위해 오일 분리실의 하측에 위치되는 집유부측으로 경사진 분리 격벽을 포함하여 된 것을 특징으로 하는 오일 분리기 내장형 압축기.
4. 제1항에 있어서,

   상기 오일 회수로는 상기 하우징과 커버부재 사이에 개재되는 가스캣에 형성된 것을 특징으로 하는 오일 분리기 내장형 압축기.

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