KR101176454B1

KR101176454B1 - 압축기 균유장치 및 냉동기

Info

Publication number: KR101176454B1
Application number: KR1020060013647A
Authority: KR
Inventors: 미치요시 쿠사카; 타카시 카네코
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2005-10-06
Filing date: 2006-02-13
Publication date: 2012-08-30
Also published as: JP2007101090A; CN1945175A; KR20070038866A; CN100541056C; JP4116030B2

Abstract

본 발명은 냉동기에 있어서 간단한 구성으로 안정적으로 실외 유닛간의 냉동기유의 균등화를 도모하는 압축기 균유장치에 관한 것으로서, 본 발명의 압축기 균유장치는 각 실외기마다 마련된 균유 유닛을 유닛간 균유관으로 연결한 구성을 갖는다. 각 균유 유닛은 압축기에 접속된 기액분리수단과, 기액분리수단의 제 1 유출단과 그 압축기의 흡입 분기관을 연결하는 오일 귀환관과, 기액분리수단의 제 2 유출단과 흡입 배관을 연결하는 균유관 및 균유집합관을 가지며, 오일 귀환관 및 균유관에는 캐필러리 튜브가 마련되고 균유집합관에는 개폐밸브가 설치되어 있다.

균유관, 기액분리수단, 압축기, 냉동기, 개폐밸브

Description

압축기 균유장치 및 냉동기{Compressor Distributing Apparatus And Refrigerator}

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 냉동기 및 압축기 균유장치의 구성을 나타낸 도면이고,

도 2는 기액분리수단의 용적 범위를 나타낸 도면이고,

도 3은 개폐밸브의 개폐를 나타낸 타이밍 차트이고,

도 4는 도 3의 시간 t1에서의 압축기 균유장치 냉동기유의 이동을 설명하는 도면이고,

도 5는 압축기 균유장치의 기액분리수단의 작용을 설명하는 도면이고,

도 6은 압축기 균유장치의 기액분리수단의 작용을 설명하는 도면이고,

도 7은 도 3의 시간 t2에서의 압축기 균유장치 냉동기유의 이동을 설명하는 도면이고,

도 8은 도 3의 시간 t3에서의 압축기 균유장치 냉동기유의 이동을 설명하는 도면이고,

도 9는 개폐밸브의 개폐를 나타내는 타이밍 차트를 나타낸 도면이다.

*****도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*****

1: 냉동기 2, 3, 4: 실외기

5: 집합 가스관(가스관) 6: 집합 액관(액관)

7: 실외기 10: 제 1 압축기

11: 제 2 압축기 23: 흡입 배관

51: 압축기 균유장치 55: 유닛간 균유관

63: 기액분리수단 63B: 제 1 유출단

63C: 제 2 유출단 65: 캐필러리 튜브(제 1 감압수단)

66: 균유관 67: 캐필러리 튜브(제 2 감압수단)

69, 70, 71: 개폐밸브 75: 제어장치

ΔT1, ΔT2 시간 간격

본 발명은 복수의 실외기의 압축기 사이에서 냉동기유를 균등하게 하는 압축기 균유장치, 압축기 균유장치를 갖는 냉동기에 관한 것이다.

냉동기의 경우, 복수의 압축기를 사용하여 냉매를 순환시키면 각 압축기들 사이에서 냉동기유가 불균일해져 특정한 압축기의 냉동기유가 부족해지는 경우가 있다. 이러한 냉동기유가 불균일해지는 상태를 해소하기 위해 예를 들어 일본국 특개평 10-238881호 공보에 개시된 종래의 냉동기에서는 압축기 사이의 냉동기유의 균형을 맞추는 압축기 균유장치를 장착하였다. 이러한 종류의 압축기 균유장치는 2 개의 압축기를 갖는 실외 유닛이 복수개 병렬로 배치된 냉동기에 탑재되어 있고, 동일한 실외 유닛의 두 압축기의 오일썸프들을 접속시키는 균유관과 각 실외 유닛 각각의 균유관들을 접속시키는 유닛간 균유관을 가지며, 유닛간 균유관에는 실외 유닛마다 전자밸브가 마련되어 있다. 냉동기유가 불균일해졌을 때에는 냉동기유가 부족한 압축기를 정지시키고 냉동기유가 남아 있는 압축기를 운전시킨다. 개폐밸브를 개폐시켜 이 압축기들을 연통시키면 정지중인 압축기의 내압이 상대적으로 낮아지므로 운전중인 냉동기유가 많은 압축기로부터 냉동기유가 이동하여 정지중인 압축기로 유입된다. 그 결과 이 압축기들 사이에서 냉동기유가 균등화된다.

이와 같이 종래의 압축기 균유 장치를 이용해 실외 유닛간의 냉동기유를 균등하게 하기 위해서는 어느 실외 유닛의 압축기를 정지시켜 압축기간에 차압을 발생시킬 필요가 있었다. 이를 위해 일정시간마다 특정한 실외 유닛을 강제적으로 정지시켜야 하므로 냉동기의 운전이 불안정해져 실온이 안정화되기 어려웠다. 특히, 모든 실외 유닛이 운전하고 있을 때, 하나 이상의 실외 유닛이 강제적으로 정지되면 능력 부족을 초래할 우려가 높았다.

본 발명은 이러한 사정을 감안하여 이루어진 것으로서, 그 목적은 간단한 구성으로 안정적으로 실외 유닛간의 냉동기유의 균등화를 도모하는 것이다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명은, 복수의 실외기와 실내기 사이를 가스관 및 액관으로 접속시키고, 실외기에 탑재된 압축기에 흡입 배관을 통해 냉매를 흡입시켜 가압한 후 토출함으로써 냉매를 순환시키는 냉동기에 사용되어 상기 압축기간에 냉동기유를 균등하게 유지하는 압축기 균유장치로서, 상기 압축기의 고압용기에 접속되는 기액분리수단을 가지며, 상기 기액분리수단에는 주로 냉동기유를 유출시키는 제 1 유출단과, 주로 가스 냉매를 유출시키고 상기 기액분리수단이 냉동기유로 채워졌을 경우에는 냉동기유를 유출시키는 제 2 유출단이 마련되어 있으며, 상기 제 1 유출단은 제 1 감압수단을 통해 흡입 배관에 있어서 그 압축기로 냉매를 공급하는 부분에 접속되고, 상기 제 2 유출단은 균유관이 접속되어 있고, 상기 균유관은 그 경로중에 제 2 감압수단 및 개폐밸브가 마련된 후 그 압축기가 탑재된 상기 실외기의 상기 흡입 배관에서 모든 상기 압축기로 냉매를 공급할 수 있는 부분에 접속되고, 상기 균유관의 상기 제 2 감압수단으로부터 상기 개폐밸브까지의 사이와 다른 상기 실외기의 상기 균유관의 상기 제 2 감압수단으로부터 상기 개폐밸브까지의 사이를 배관 접속한 것을 특징으로 한다.

상기 압축기 균유 장치에서는 기액분리수단이 접속된 압축기에 있어서, 기액분리수단의 유입단에 접속되는 배관의 접속 높이보다 그 압축기 냉동기유의 유면이 낮을 경우에는 냉동기유 미스트가 섞여있는 냉매가 기액분리수단으로 유입되어 냉동기유의 미스트가 기액분리수단에 의해 냉매로부터 분리되어 본래의 압축기로 되돌아간다. 한편 그 압축기 냉동기유의 유면이 배관의 접속 높이보다 높을 경우에는 냉동기유가 기액분리수단으로 유입되어 냉동기유가 균유관으로도 유출된다. 이 냉동기유는 균유관이나 유닛간 균유관을 통해 개폐밸브가 열려 있는 실외기의 흡입 배관으로 유입되어 그 실외기 압축기로 공급된다.

이하, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 대해 도면을 참조하면서 상세히 설명한다.

도 1에 본 발명의 일 실시 형태에 따른 냉동기의 구성을 도시하였다. 냉동기(1)는 3대의 실외기(2～4)가 집합 가스관(5)(가스관) 및 집합 액관(6)(액관)에 병렬로 접속되어 있고, 집합 가스관(5) 및 집합 액관(6)에는 옥내에서 사용되는 실내기(7)가 복수대 병렬로 접속되어 있다. 한편, 실외기(2～4)의 수 및 실내기(7)의 수는 도시된 것에 한정되지 않는다.

실외기(2)에는 제 1 압축기(10)와 제 2 압축기(11)가 탑재되어 있다. 제 1 및 제 2 압축기(10, 11) 각각의 토출구에는 토출배관(14)이 접속되어 있다. 토출배관(14)은 하나로 합류한 후 오일 분리기(15)를 통해 사방밸브(16)의 제 1 포트(16A)에 접속되어 있다. 사방밸브(16)는 4개의 포트를 가지며 제 1 포트(16A)와 제 2 포트(16B)를 접속했을 때에는 제 3 포트(16C)와 제 4 포트(16D)가 접속되고, 제 1 포트(16A)와 제 4 포트(16D)를 접속했을 때에는 제 2 포트(16B)와 제 3 포트(16C)가 접속되도록 전환 가능하게 구성되어 있다. 사방밸브(16)의 제 2 포트(16B)는 실외 열교환기(17)를 통해 액관(6A)에 접속되어 있다. 액관(6A)은 집합 액관(6)에 접속되어 있고, 그 관로상에는 실외측 감압장치(18)가 설치되어 있다. 집합 액관(6)은 각 실외기(2～4)로부터의 액관(6A)이 접속됨과 아울러 실내기(7)측에서 3개의 액관(6B)으로 분기되어 있으며 이 액관(6B)들은 3대의 실내기(7) 내로 하나씩 인입되어 각 실내기(7)의 실내측 감압장치(20)에 각각 접속되어 있다.

실내기(7)는 실내측 감압장치(20)와 실내 열교환기(21)가 직렬로 접속되어 있고, 실내 열교환기(21)에는 집합 가스관(5)의 가스관(5B)이 접속되어 있다.

가스관(5B)은 집합 가스관(5)에 접속되어 있다. 집합 가스관(5)은 실외기(2)측에서 3개의 가스관(5A)으로 분기되어 있으며 이 가스관(5A)들이 하나씩 실외기(2～4) 내로 인입되어 사방밸브(16)의 제 4 포트(16D)에 접속되어 있다. 그리고, 사방밸브(16)의 제 3 포트(16C)에는 흡입 배관(23)이 접속되어 있다. 흡입 배관(23)은 실내기(7)를 거쳐 실외기(7)로 회수된 가스 냉매가 제 1 및 제 2 압축기(10, 11)로 흡입될 때 통과하는 배관으로서, 오일 분리기(15)로부터의 오일 귀환관(24)이 합류한 후 제 1 및 제 2 압축기(10, 11)에 대해 2개의 흡입 분기관(23A, 23B)으로 분기되어 있다. 한편, 오일 귀환관(24)에는 그 관로상에 캐필러리 튜브 등의 감압수단(25)이 마련되어 있다.

흡입 배관(23)의 각 흡입 분기관(23A)은 제 1 및 제 2 압축기(10, 11)에 접속되어 있다. 각 흡입 분기관(23A)은 대응하는 하나의 압축기(10, 11)로 흡입되는 냉매만이 통류하는 배관이다. 제 1 및 제 2 압축기(10, 11) 각각은 소정량의 냉동기유가 봉입되어 있다. 또한, 실외기(3)는 제 3 압축기(30) 및 제 4 압축기(31)를 가지며 실외기(2)와 동일한 구성을 가지고 있다. 실외기(4)는 제5 압축기(40) 및 제6 압축기(41)를 가지며 실외기(2)와 동일한 구성을 가지고 있다.

여기서 냉동기(1)에는 각 압축기(10, 11, 30, 31, 40, 41) 각각에 접속되는 압축기 균유장치(51)가 마련되어 있다. 압축기 균유장치(51)는 실외기(2)에 내장되는 제 1 균유 유닛(52)과, 실외기(3)에 내장되는 제 2 균유 유닛(53)과, 실외기(4)에 내장되는 제 3 균유 유닛(54)을 가지며 이 각 균유 유닛(52～54)들이 유닛간 균 유관(55)으로 연결된 구성을 갖는다.

제 1 균유 유닛(52)은 제 1 압축기(10)의 오일썸프의 저부로부터 소정 높이에 접속된 접속관(62)을 가지고 있다. 이 접속관(62)은 기액분리수단(63)의 유입단에 접속되어 있다. 기액분리수단(63)은 예를 들면 원심력을 이용하여 기액이 혼합된 유체를 기체와 액체로 분리하도록 구성되어 있다. 기액분리수단(63)에서 주로 액체가 유출되는 제 1 유출단에는 오일 귀환관(64)이 접속되어 있다. 오일 귀환관(64)은 그 관로상에 제 1 감압수단인 캐필러리 튜브(65)가 설치된 후 제 1 압축기(10)로 흡입되는 냉매만이 통류하는 흡입 분기관(23A)에 접속되어 있다. 한편, 도 1에서는 흡입 분기관(23A)의 배관상에 설치된 어큐뮬레이터(28)에 접속되어 있으나 어큐뮬레이터(28) 이외의 배관 부분에 접속되는 것도 가능하다. 한편 기액분리수단(63)에서 주로 기체로서 가스 냉매가 유출되는 제 2 유출단에는 균유관(66)이 접속되어 있다. 균유관(66)은 그 관로 도중에 제 2 감압수단인 캐필러리 튜브(67)가 설치되고 균유집합관(68)(균유관)에 접속되어 있다. 균유집합관(68)은 제 2 압축기(11)측의 균유관(66)이 접속되고 제 1 개폐밸브(69)가 설치된 후 흡입 배관(23)에 접속되어 있다.

제 2 압축기(11)에는 오일썸프의 저부로부터 소정 높이에 접속관(62)이 접속되어 있고 이 접속관(62)은 기액분리수단(63)의 유입단에 접속되어 있다. 기액분리수단(63)의 제 1 유출단에는 오일 귀환관(64)이 접속되어 있다. 오일 귀환관(64)은 캐필러리 튜브(65)가 마련되어 있고 제 2 압축기(11)로만 흡입되는 냉매가 지나는 흡입 분기관(23B)의 어큐뮬레이터(28)에 접속되어 있다. 기액분리수단(63)의 제 2 유출단에는 균유관(66)이 접속되어 있다. 이 균유관(66)은 캐필러리 튜브(67)가 마련된 후 균유집합관(68)에 접속되어 있다.

마찬가지로, 제 2 균유 유닛(53)은 제 3 압축기(30)의 오일썸프의 저부로부터 소정 높이에 접속관(62)을 통해 접속된 기액분리수단(63)을 가지고 있다. 기액분리수단(63)의 제 1 유출단측의 오일 귀환관(64)은 캐필러리 튜브(65)가 마련된 후 제 3 압축기(30)의 흡입 분기관(23A)에 접속되어 있다. 기액분리수단(63)의 제 2 유출단측의 균유관(66)은 캐필러리 튜브(67)가 마련된 후 균유집합관(68)에 접속되어 있다. 또한 제 4 압축기(31)측도 마찬가지로 접속관(62)을 통해 제 4 압축기(31)에 접속된 기액분리수단(63)과, 오일 귀환관(64)과, 균유관(66)과, 캐필러리 튜브(65, 67)를 가지고 있다. 오일 귀환관(64)은 제 4 압축기(31)의 흡입 분기관(23B)에 접속되어 있다. 균유집합관(68)은 제 2 개폐밸브(70)가 마련된 후 실외기(3)의 흡입 배관(23)에 접속되어 있다.

제 3 균유 유닛(54)은 제 5 압축기(40)에 접속관(62)을 통해 접속된 기액분리수단(63)과, 오일 귀환관(64)과, 균유관(66)과, 캐필러리 튜브(65, 67)를 가지고 있다. 오일 귀환관(64)은 제 5 압축기(40)의 흡입 분기관(23A)에 접속되어 있다. 또한 제 6 압축기(41)에 접속관(62)을 통해 접속된 기액분리수단(63)과, 오일 귀환관(64)과, 균유관(66)과, 캐필러리 튜브(65, 67)를 가지고 있다. 오일 귀환관(64)은 제 6 압축기(41)의 흡입 분기관(23B)에 접속되어 있다. 균유집합관(68)은 제 3 개폐밸브(71)가 설치된 후 실외기(4)의 흡입 배관(23)에 접속되어 있다.

유닛간 균유관(55)은 제 1 균유 유닛(52)의 균유집합관(68)에 있어서 균유관 (66)의 접속점으로부터 제 1 개폐밸브(69)에 이르기까지의 사이에 접속되어 있다.

또한, 제 2 균유 유닛(53)의 균유집합관(68)에 있어서 균유관(66)의 접속점으로부터 제 2 개폐밸브(70)에 이르기까지의 사이, 제 3 균유 유닛(54)의 균유집합관(68)에서 균유관(66)의 접속점으로부터 제 3 개폐밸브(71)에 이르기까지의 사이에 각각 접속되어 있다.

한편, 각 실외기(2～4)에는 제어장치(75)가 각각 마련되어 있다. 실외기(2)의 제어장치(75)는 각 압축기(10, 11), 사방밸브(16), 실외측 감압장치(18), 제 1 개폐밸브(69)의 제어를 수행하도록 구성되어 있다. 마찬가지로 실외기(3, 4)의 제어장치(75)는 각각 대응하는 각 압축기(30, 31, 40, 41), 사방밸브(16), 실외측 감압장치(18), 제 2 및 제 3 개폐밸브(70, 71)의 제어를 수행하도록 구성되어 있다.이 제어장치들은 하나의 제어장치(75)로 통합하는 것도 가능하다.

여기서, 캐필러리 튜브(65, 67)는 냉매나 냉동기유의 압력이 각 압축기(10, 11, 30, 31, 40, 41)의 내압 및 기액분리수단(63)의 내압보다도 낮아지도록 감압시키는 한편, 냉매나 냉동기유의 압력이 흡입 배관(23), 흡입 분기관(23A, 23B)의 내압보다는 높아지도록 설정되어 있다. 또한 캐필러리 튜브(65, 67)는 실내, 실외 열교환기(17, 21)를 통과하는 메인 회로를 흐르는 냉매의 유량에 대해, 각 균유 유닛(52, 53, 54)을 흐르는 냉매의 유량이 소정 비율 이하가 되도록 유로저항이 설정되어 있다. 또한, 캐필러리 튜브(65)와 캐필러리 튜브(67)를 비교하면, 이 캐필러리 튜브들(65, 67)은 오일 귀환관(64)을 지나는 유량과, 균유집합관(68)으로 유입되는 유량을 제어하여 각 압축기(10, 11, 30, 31, 40, 41)의 유면이 각각 소정의 레벨로 유지되도록 미리 설정되어 있다. 따라서, 캐필러리 튜브(65)는 제 1 유량조정수단으로서 기능하고 캐필러리 튜브(67)는 제 2 유량조정수단으로서 기능한다.

또한, 기액분리수단(63)의 용적은 각 압축기(10, 11, 30, 31, 40, 41)의 필요 최저 유량에 대해 소정의 용적 이하로 되어 있다. 더욱 구체적으로는 도 2에 도시된 기액분리수단 용적범위(R1) 사이로 되어 있다. 본 실시 예에서, 기액분리수단 용적범위(R1)의 하한값은 냉동기유의 5%에 상응하는 용적이다. 또한, 기액분리수단 용적범위(R1)의 상한값은 냉동기유의 20%에 상응하는 용적이다. 기액분리수단(63)의 용적이 하한값을 밑돌면 액체와 기체의 분리 성능이 떨어지므로 바람직하지 못하다. 또한, 기액분리수단(63)의 용적이 상한값을 상회하면 기액분리수단(63)에 잉여 냉동기유가 체류하여 각 압축기(10, 11, 30, 31, 40, 41)의 운전에 필요한 냉동기유가 부족해지므로 바람직하지 못하다.

이어서 본 실시 형태의 작용에 대해 설명한다.

우선, 3대의 실외기(2～4)를 동시에 운전하여 냉방 운전, 난방 운전할 때의 냉매 흐름에 대해 순차적으로 설명하고자 한다. 한편, 1대 또는 2대의 실외기(2～4)를 정지시키거나 실외기(2～4) 중 어느 하나의 압축기(10, 11, 30, 31, 40, 41)만을 정지시키면서 냉방 운전 또는 난방 운전을 하는 것도 가능하다.

냉방 운전시에는 각 실외기(2～4)의 사방밸브(16)를 전환하여 제 1 포트(16A)와 제 2 포트(16B)를 접속하고 제 3 포트(16C)와 제 4 포트(16D)를 접속한다.

각 압축기(10, 11, 30, 31, 40, 41)로부터 토출되는 고압의 가스 냉매는 오일 분리기(15)에서 가스 냉매 내에 혼입된 냉동기유를 분리한 후, 사방밸브(16)를 통해 실외 열교환기(17)로 안내된다. 실외 열교환기(17)에서는 열교환에 의해 가스 냉매가 액화되어 고압의 액 냉매가 형성된다. 액 냉매는 집합 액관(6)으로 합류하여 운전중인 실내기(7)로 안내된다. 실내기(7) 내에서 액 냉매는 실내측 감압장치(20)에 의해 감압된 후 실내 열교환기(21)로 유입된다. 실내 열교환기(21)에서는 열교환에 의해 저압의 액 냉매가 기화되어 저압의 가스 냉매가 형성되고 이 때 주위의 공기로부터 기화열을 흡수함으로써 실내가 냉방된다. 저압의 가스 냉매는 실내 열교환기(21)로부터 집합 가스관(5)을 통해 각 실외기(2～4)로 분기되면서 회수된다. 각 실외기(2) 내부에서는 사방밸브(16)를 통해 흡입 배관(23)으로 안내되고 흡입 분기관(23A, 23B)을 통해 각 압축기(10, 11, 30, 31, 40, 41)로 흡입된다. 그리고, 다시 가압되어 토출배관(14)으로 토출된다.

냉동기(1)에서 난방 운전을 수행할 때에는 각 실외기(2～4)의 사방밸브(16)를 전환하여 제 1 포트(16A)와 제 4 포트(16D)를 접속하고 제 2 포트(16B)와 제 3 포트(16C)를 접속한다. 각 압축기(10, 11, 30, 31, 40, 41)로부터 토출되는 고압의 가스 냉매는 사방밸브(16)를 통해 집합 가스관(5)에서 합류되고 운전중인 실내기(7)의 실내 열교환기(21)로 안내된다. 실내 열교환기(21)에서는 가스 냉매가 액화되어 액 냉매가 형성되고 이 때에 방출되는 응축열로 실내가 난방된다. 액 냉매는 실내 열교환기(21)로부터 집합 액관(6)을 통해 각 실외기(2～4)로 분기되어 회수되고 실외측 감압장치(18) 및 실외 열교환기(17)를 거쳐 저압의 가스 냉매가 된다.

가스 냉매는 사방밸브(16)를 통해 흡입 배관(23)을 지나 흡입 분기관(23A, 23B)을 통해 압축기(10, 11, 30, 31, 40, 41)로 흡입된다. 그리고, 다시 가압되어 토출배관(14)으로 토출된다.

이와 같이 냉매를 순환시키면서 냉동기(1)가 운전되는 동안 압축기 균유장치(51)에 의해 각 실외기(2～4) 내의 2대의 압축기(10, 11, 30, 31, 40, 41)들간의 냉동기유의 균등화와 실외기(2～4)들간의 냉동기유의 균등화가 이루어진다. 구체적으로는 각 압축기(10, 11, 30, 31, 40, 41)의 가동 상태를 유지한 채로 각 제어장치(75)가 압축기 균유장치(51)의 각 개폐밸브(69～71)의 개폐 제어를 수행한다.

이 때의 개폐밸브(69～71)의 전환예가 도 3의 타이밍 차트에 도시되어 있다.

도 3에 도시된 바와 같이, 3개의 개폐밸브(69～71)는 소정의 시간 간격(ΔT1)마다 어느 하나의 개폐밸브(69~71)만이 열리도록 제어된다. 예를 들어 시간 t1에서는 제 1 개폐밸브(69)만이 열리고, 다른 2개의 개폐밸브(70, 71)는 닫힌다. 이에 의해 도 4에 굵은 선으로 나타낸 바와 같은 유로가 형성된다.

여기서 도 4에 도시된 유로를 통해 동일한 실외기(2～4) 내에서 냉동기유를 이동시켜 각 실외기(2～4) 내에서 냉동기유를 균등화시키는 작용에 대해 먼저 설명한다.

예를 들면 실외기(2)의 제 1 압축기(10) 내의 냉동기유가 많아 그 유면이 접속관(62)의 접속 위치보다 높은 위치에 있는 경우(이하,이러한 상태를“냉동기유가 잉여”라 칭함)에는 도 5에 도시된 바와 같이, 냉동기유만이 접속관(62)을 통해 기액분리수단(63)의 유입단(63A)으로 유입된다. 그 결과, 기액분리수단(63)은 냉동기유로 채워지고 제 1 유출단(63B) 및 제 2 유출단(63C)을 통해 각각 오일 귀환관(64) 및 균유관(66)으로 냉동기유가 유출된다.

오일 귀환관(64)으로 유출된 냉동기유는 본래의 압축기인 제 1 압축기(10)로만 되돌아오나, 균유관(66)으로 흐른 냉동기유는 균유집합관(68)을 통해 실외기(2)의 흡입 배관(23)으로 유입되어 제 1 및 제 2 압축기(10, 11)로 흡입된다. 이에 의해, 제 1 압축기(10)로부터 유출된 냉동기유의 일부가 제 2 압축기(11)로 유입되어 제 1 압축기(10)의 냉동기유가 서서히 감소하고 제 2 압축기(11)의 냉동기유가 서서히 증가한다. 그 결과, 제 1 및 제 2 압축기(10, 11)의 냉동기유의 양이 균등화된다. 제 2 개폐밸브(70) 및 제 3 개폐밸브(71)는 닫혀 있으므로 균유관(66)을 통해 실외기(2)로부터 다른 실외기(3, 4)로 냉동기유가 유입되는 경우는 발생하지 않는다.

제 2 압축기(11)의 냉동기유가 많고 제 1 압축기(10)의 냉동기유가 상대적으로 낮은 경우에도 상기와 마찬가지의 방법으로 냉동기유가 균등화된다.

도 6에 도시된 바와 같이 제 1 압축기(10) 내의 냉동기유가 적어 그 유면이 접속관(62)의 접속 위치보다 낮은 위치에 있을 경우(이하, 이러한 상태를 "냉동기유가 소정량 이하"라 칭함)에는 가스 냉매와 가스 냉매중에 섞여있는 냉동기유 오일 미스트가 접속관(62)을 통해 기액분리수단(63)으로 유입된다. 기액분리수단(63)은 오일 미스트와 가스 냉매를 분리한다. 그리고, 가스 냉매는 제 2 유출단(63C)을 통해 균유관(66)을 지나 균유집합관(68)으로 유출되고 실외기(2)의 흡입 배관(23)을 통해 제 1 및 제 2 압축기(10, 11)로 흡입된다. 오일 미스트는 제 1 유출단(63B)을 통해 오일 귀환관(64)으로 유출되고 오일 귀환관(64)을 지나 흡입 분기관(23A)을 통해 본래의 압축기인 제 1 압축기(10)로 되돌아간다. 따라서 제 1 압축기 (10) 내에서 가스 냉매에 섞여있던 냉동기유가 제 1 압축기(10)로 다시 회수된다.

이에 의해 제 1 압축기(10)로부터의 냉동기유의 유출이 방지되어 제 1 압축기(10) 내의 유면 저하가 방지된다. 제 2 압축기(11)의 냉동기유가 소정량 이하일 경우에는 상기와 같은 방법으로 제 2 압축기(11)로부터의 냉동기유의 유출이 방지되어 유면 저하가 방지된다.

이어서, 도 4에 도시된 유로를 통해 실외기(2～4)들 사이에서 냉동기유를 이동시켜 실외기(2～3)들 사이에서 냉동기유를 균등화시키는 작용에 대해 설명한다.

실외기(3)의 제 3 압축기(30)나 제 4 압축기(31)의 냉동기유가 잉여인 경우, 예를 들면, 제 3 압축기(30)의 냉동기유는 기액분리수단(63)으로 유입되고 오일 귀환관(64) 및 균유관(66) 각각으로 냉동기유가 유출된다. 오일 귀환관(64)으로 유출된 냉동기유는 본래의 압축기인 제 3 압축기(30)로만 되돌아온다. 균유관(66)으로 유출된 냉동기유는 제 2 개폐밸브(70)가 닫혀 있으므로 실외기(3)의 흡입 배관(23)으로는 유입되지 않는다. 여기서, 실외기(2)측의 개폐밸브(69)가 열려 있어 실외기(2)의 균유집합관(68)의 압력이 상대적으로 낮은 상태이므로 이 차압을 이용하여 실외기(3)의 균유집합관(68)의 냉동기유가 유닛간 균유관(55)을 통해 실외기(2)의 균유집합관(68)으로 흐르게 된다. 이 냉동기유는 실외기(2)의 흡입 배관(23)으로 유입되고, 흡입 배관(23)을 통해 제 1 및 제 2 압축기(10, 11)로 흡입된다. 그 결과 제 3 및 제 4 압축기(30, 31) 중 냉동기유가 잉여인 압축기 냉동기유의 양이 감소하고, 제 1 및 제 2 압축기(10, 11)의 냉동기유의 양이 증가한다. 제 3 및 제 4 압축기(30, 31)의 냉동기유가 소정량 이하일 경우에는 오일 미스트를 함유한 냉매 가 기액분리수단(63)으로 유입되고 냉동기유는 오일 귀환관(64)을 통해 각각 본래의 압축기(30, 31)로 되돌아온다. 균유관(66)을 통해 실외기(2)로 안내되는 유체는 냉매 뿐이므로 냉동기유가 소정량 이하의 경우에는 제 3 및 제 4 압축기(30, 31)로부터 실외기(2)로 냉동기유는 유출되지 않는다.

마찬가지로 실외기(4)의 제 5 압축기(40)나 제 6 압축기(41)의 냉동기유가 잉여인 경우에는 제 3 균유 유닛(54)의 균유집합관(68)으로 잉여 냉동기유가 유출된다. 제 3 개폐밸브(71)가 닫히고 제 1 개폐밸브(69)가 열려 있으므로 상대적으로 압력이 낮은 실외기(2)측으로 냉동기유가 이동한다. 냉동기유는 유닛간 균유관(55)을 지나 흡입 배관(23)을 통해 제 1 및 제 2 압축기(10, 11)로 흡입된다. 그 결과, 제 5 및 제 6 압축기(40, 41) 중 냉동기유가 잉여인 압축기 냉동기유의 양이 감소하고, 제 1 및 제 2 압축기(10, 11)의 냉동기유의 양이 증가한다. 제 5 및 제 6 압축기(40, 41)의 냉동기유가 소정량 이하일 경우에는 오일 미스트를 함유한 냉매가 기액분리수단(63)으로 유입되어 냉동기유는 오일 귀환관(64)을 통해 각각 본래의 압축기(40, 41)로 되돌아온다. 균유관(66)을 통해 실외기(2)로 안내되는 유체는 냉매 뿐이므로 냉동기유가 소정량 이하인 경우 제 5 및 제 6 압축기(40, 41)로부터 실외기(2)로 냉동기유는 유출되지 않는다.

이와 같이 하여 제 1 및 제 2 압축기(10, 11)들 사이에서 잉여 냉동기유가 이동하고 또한 실외기(3, 4)로부터 실외기(2)를 향해 잉여 냉동기유가 이동함으로써, 냉동기유가 잉여인 압축기 냉동기유가 서서히 감소하고 냉동기유가 소정량 이하인 압축기 냉동기유가 서서히 증가한다. 그 결과, 제 1 및 제 2 압축기(10, 11) 의 냉동기유의 양이 적을 경우에는 제 1 및 제 2 압축기(10, 11)의 냉동기유가 증가한다.

이어서, 시간 t2에서는 제 2 개폐밸브(70)만이 열리고 다른 개폐밸브(69, 71)는 닫힌다. 이에 의해, 도 7에 굵은 선으로 나타낸 바와 같은 유로가 형성된다.

즉, 실외기(2), 실외기(4)에서의 냉동기유의 잉여분은 유닛간 균유관(55)을 통해 균유집합관(68)으로 안내되어 흡입 배관(23)을 통해 제 3 및 제 4 압축기(30, 31)로 회수된다. 또한 실외기(3) 내부에서는 제 3 압축기(30)와 제 4 압축기(31) 중 냉동기유가 잉여인 압축기가 있을 경우 그 압축기로부터 냉동기유가 유출되어 기액분리수단(63)의 제 2 유출단(63C)을 통해 균유집합관(68)을 지나 제 3 및 제 4 압축기(30, 31)로 분배된다. 또한, 냉동기유가 소정량 이하인 압축기(10, 11, 30, 31, 40, 41)는 대응하는 균유집합관(68)으로 냉매만을 유출시키고 냉매중에 포함되어 있던 오일 미스트는 기액분리수단(63)으로 분리하여 오일 귀환관(64)을 통해 각각 본래의 압축기(10, 11, 30, 31, 40, 41)로 되돌아온다.

이와 같이 제 3 및 제 4 압축기(30, 31) 사이에서 잉여 냉동기유가 이동하고 또한 실외기(2, 4)로부터 실외기(3)를 향해 잉여 냉동기유가 이동함으로써 냉동기유가 잉여인 압축기 냉동기유가 서서히 감소되고, 냉동기유가 소정량 이하인 압축기 냉동기유가 서서히 증가한다. 그 결과 제 3 및 제 4 압축기(30, 31)의 냉동기유의 양이 적을 경우에는 제 3 및 제 4 압축기(30, 31)의 냉동기유가 증가한다.

또한, 시간 t3에서는 제 3 개폐밸브(71)만이 열리고 다른 개폐밸브(69, 70)는 닫힌다.

이에 의해, 도 8에 굵은 선으로 나타낸 바와 같은 유로가 형성된다. 즉, 실외기(2, 3)에서의 냉동기유 잉여분은, 유닛간 균유관(55)을 통해 실외기(4)의 균유집합관(68)으로 안내되고 흡입 배관(23)을 통해 제 5 및 제 6 압축기(40, 41)로 회수된다. 또한 실외기(4) 내부에서는 제 5 압축기(40)와 제 6 압축기(41) 중 냉동기유가 잉여인 압축기가 있을 경우에는 그 압축기로부터 냉동기유가 유출되어 기액분리수단(63)의 제 2 유출단(63C)을 통해 균유집합관(68)을 지나 제 5 및 제 6 압축기(40, 41)로 분배된다. 또한, 냉동기유가 소정량 이하인 압축기(10, 11, 30, 31, 40, 41)는 균유집합관(68)으로 냉매만을 유출시키고, 냉매중에 포함되어 있던 오일 미스트는 기액분리수단(63)으로 분리되어 오일 귀환관(64)을 통해 각각 본래의 압축기(40, 41)로 되돌아온다.

이와 같이 제 5 및 제 6 압축기(40, 41) 사이에서 잉여 냉동기유가 이동하고 또한 실외기(2, 3)로부터 실외기(4)를 향해 잉여 냉동기유가 이동함으로써 냉동기유가 잉여인 압축기 냉동기유가 서서히 감소하고, 냉동기유가 소정량 이하인 압축기 냉동기유가 서서히 증가한다. 그 결과, 제 5 및 제 6 압축기(40, 41)의 냉동기유의 양이 적을 경우에는 제 5 및 제 6 압축기(40, 41)의 냉동기유가 증가된다.

이상과 같이 냉동기유가 적은 압축기(10, 11, 30, 31, 40, 41)는 오일 미스트로서 압축기 균유장치(51)로 유출되는 만큼이 오일 귀환관(64)을 통해 회수되므로 냉동기유의 저하가 방지된다. 한편, 냉동기유의 잉여분은 유닛간 균유관(55)을 통해 개폐밸브(69~71)가 열려 있는 실외기(2～4)의 압축기(10, 11, 30, 31, 40, 41)로 서서히 공급된다. 따라서, 개폐밸브(69~71)의 전환 제어를 시간 간격(ΔT1) 마다 수행함으로써 6개의 압축기(10, 11, 30, 31, 40, 41)의 냉동기유 유면이 균등화된다. 한편, 유닛간 균유관(55)을 통해 실외기(2～4) 사이에서 냉동기유를 왕래시키기 위해 필요한 차압은 개폐밸브(69~71)의 개폐만을 통해 이루어지므로 냉동기유을 균등화시키기 위해 압축기(10, 11, 30, 31, 40, 41)를 온/오프시킬 필요가 없다.

본 실시 예에서는 복수의 실외기(2～4)을 갖는 구성에 있어서, 압축기 균유장치(51)를 마련하여 개폐밸브(69~71)의 개폐를 소정의 시간 간격으로 순차적으로 전환하여 냉동기유의 잉여분을 다른 압축기(10, 11, 30, 31, 40, 41)로 이동시킬 수 있으므로 압축기(10, 11, 30, 31, 40, 41)를 정지시키지 않고 각 압축기(10, 11, 30, 31, 40, 41)의 냉동기유를 균등화시킬 수 있다. 또한 압축기(10, 11, 30, 31, 40, 41)의 온/오프 빈도를 줄여 냉동기를 안정적으로 운전시킬 수 있게 된다.

특히, 단지 냉동기유를 균유시키기 위해서만 압축기(10, 11, 30, 31, 40, 41)를 온/오프시킬 필요가 없으므로 모든 압축기(10, 11, 30, 31, 40, 41)를 운전시키고 있는 경우에도 냉동기(1)의 능력이 부족해지는 경우는 발생하지 않는다. 또한, 오일 귀환관(64)과 균유관(66)에 캐필러리 튜브(65, 67)를 마련했으므로 각 관로별로 압력이나 유량이 제어되어 냉동기(1)의 운전을 안정적으로 수행하면서 모든 압축기(10, 11, 30, 31, 40, 41)의 적정 유량을 유지할 수 있다.

여기서, 본 실시 예의 변형 예에 대해 도 9를 참조하여 설명한다.

도 9는 개폐밸브(69~71)의 전환 제어를 나타내는 타이밍 차트이다. 제어장치(75)는 어느 하나의 개폐밸브(69~71)만이 열리는 제 1 모드와, 모든 개폐밸브 (69~71)가 열리는 제 2 모드를 교대로 형성한다. 제 1 모드는 시간 간격 ΔT1만큼 계속하고 이 때의 작용은 상기한 바와 같다. 제 2 모드는 시간 간격 ΔT2만큼 계속한다. 이 때에는 모든 개폐밸브(69~71)가 열리므로 유닛간 균유관(55)의 각 단부에서의 차압은 거의 발생하지 않아 유닛간 균유관(55)을 통한 실외기(2～4)간의 냉동기유의 이동은 거의 없다. 따라서, 각 실외기(2～4) 내에서의 냉동기유의 이동에 의해 지배적으로 균유가 이루어지게 된다. 예를 들면, 실외기(2)에서는 냉동기유가 잉여인 압축기(10, 11)로부터 냉동기유가 유출되고 균유집합관(68)을 통해 실외기(2)의 흡입 배관(23)을 경유해 2개의 압축기(10, 11)로 분배된다. 냉동기유가 소정량 이하인 압축기(10, 11)는 오일 미스트로서 접속관(62)으로 유출되는 냉동기유가 각각 본래의 압축기(10, 11)로 회수된다. 그 결과 두 압축기(10, 11)간의 냉동기유의 균등화가 이루어진다. 실외기(3, 4)도 이와 동일한 방법에 의해 균등화된다.

한편, 본 발명은 상기의 실시 예에 한정되지 않고 널리 응용할 수 있다.

예를 들면 실외기(2～4)별 압축기(10, 11, 30, 31, 40, 41)는 각각 2개로 한정되지 않고, 1개 또는 3개 이상으로 구성하는 것도 가능하다.

도 1에 도시된 균유집합관(68)은 일단 합류된 후 분기되어 동일한 실외기(2～4)의 흡입 분기관(23A, 23B)의 각각과 접속하도록 구성하는 것도 가능하다.

기액분리수단(63)의 용량은 그 냉동기에 따라 최적의 용적을 선택할 수 있으며 압축기의 운전에 필요한 유량을 확보할 수 있는 용량이면 되고 상기한 기액분리수단 용적범위(R1)에 한정되는 것은 아니다.

제 1 및 제 2 감압수단은 캐필러리 튜브(65, 67) 대신, 팽창밸브나 개폐밸 브, 그 밖의 감압수단도 가능하다.

본 발명에 따르면, 냉동기유가 적은 압축기로부터는 냉동기유가 유출되지 않고 냉동기유가 많은 압축기로부터 다른 실외기를 포함한 다른 압축기로 냉동기유가 유출되어 분배되므로 복수의 실외기를 갖는 냉동기에 있어서 압축기 냉동기유의 양을 소정량으로 유지할 수 있다. 또한, 종래와 같은 특별한 운전 제어를 수행하지 않고도 복수의 압축기 냉동기유의 양을 소정량으로 유지할 수 있다. 따라서, 간단한 구성으로 항상 안정된 운전을 실현할 수 있다.

Claims

복수의 실외기와 실내기 사이를 가스관 및 액관으로 접속하고, 상기 복수의 실외기에 탑재된 각 압축기에 연결된 흡입 배관을 통해 냉매를 흡입시켜 가압한 후 각 압축기에 연결된 토출배관에 토출함으로써 냉매를 순환시키는 냉동기에 사용되어 상기 압축기간에 냉동기유를 균등하게 유지하는 압축기 균유장치로서,

상기 압축기의 고압용기에 접속관을 통해 접속되는 기액분리수단을 가지며, 상기 기액분리수단에는 냉동기유를 유출하는 제 1 유출단과,

가스 냉매를 유출해 상기 기액분리수단이 냉동기유로 채워졌을 경우에는 냉동기유를 유출하는 제 2 유출단이 마련되어 있으며,

상기 제 1 유출단은 제 1 감압수단을 사이에 두고 상기 흡입 배관에 있어서 상기 기액분리수단에 대응하는 압축기로만 냉매를 공급하는 부분에 접속되고,

상기 제 2 유출단은 균유관이 접속되어 있고,

상기 균유관은 제 2 감압수단 및 개폐밸브가 마련된 후 상기 기액분리수단에 대응하는 압축기가 설치된 상기 실외기의 상기 흡입 배관에 있어서 상기 실외기내의 모든 압축기로 냉매를 공급할 수 있는 부분에 접속되고,

상기 균유관의 상기 제 2 감압수단으로부터 상기 개폐밸브까지의 사이와 다른 상기 실외기내에 설치되는 상기 균유관의 상기 제 2 감압수단으로부터 상기 개폐밸브까지의 사이를 배관 접속한 것을 특징으로 하는 압축기 균유장치.
제 1 항에 있어서,

하나의 상기 실외기 내에 복수의 상기 압축기가 설치된 경우, 상기 기액분리수단 각각에 접속된 복수의 상기 균유관은 상기 제 2 감압수단을 거친 후 합류하고 있는 것을 특징으로 하는 압축기 균유장치.
제 2항에 있어서,

상기 개폐밸브는 하나씩 순차적으로 개방되도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 압축기 균유장치.
제 3 항에 있어서,

상기 개폐밸브는 어느 하나의 상기 개폐밸브만이 개방되는 모드와, 모든 상기 개폐밸브가 동시에 개방되는 모드가 교대로 수행되도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 압축기 균유장치.
제 4 항에 있어서,

모든 상기 개폐밸브가 동시에 개방되는 시간은 어느 하나의 개폐밸브만이 개방되는 시간보다 긴 것을 특징으로 하는 압축기 균유장치.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 따른 압축기 균유장치와, 복수의 상기 실외기와, 상기 복수의 실외기에 상기 액관 및 상기 가스관을 통해 접속되고 열교환기를 구비하는 상기 실내기를 포함하며, 상기 압축기 균유장치가 상기 복수의 실외기 내에 설치되는 압축기에 접속되는 것을 특징으로 하는 냉동기.