KR101342649B1 - 공기조화기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 복수의 압축기에서 압축된 냉매에 혼합된 오일을 함께 분리하여 효율적으로 회수하는 공기조화기에 관한 것이다. 본 발명의 실시예에 따른 공기조화기는, 냉매를 압축하는 복수의 압축기; 상기 복수의 압축기와 연결되어 상기 복수의 압축기에서 압축된 냉매가 혼합되어 냉매에 혼합된 오일을 분리하는 오일분리기; 상기 오일분리기에 연결되어 상기 오일분리기에서 분리된 오일이 배출되는 오일 배출관; 및 상기 오일 배출관에서 분지되어 상기 오일분리기에서 분리된 오일이 상기 복수의 압축기로 회수되는 복수의 오일 회수관을 포함한다.

Description

공기조화기 {AIR CONDITIONER}
본 발명은 공기조화기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 복수의 압축기에서 압축된 냉매에 혼합된 오일을 함께 분리하여 효율적으로 회수하는 공기조화기에 관한 것이다.
일반적으로 공기조화기는 압축기, 실외열교환기, 팽창장치 및 실내열교환기를 포함하는 냉동 사이클을 이용하여 실내를 냉방 또는 난방시키는 장치이다. 즉 실내를 냉방시키는 냉방기, 실내를 난방시키는 난방기로 구성될 수 있다. 그리고 실내를 냉방 또는 난방시키는 냉난방 겸용 공기조화기로 구성될 수도 있다.
이러한 공기조화기는, 하나의 실외기에 하나의 실내기가 연결되는 통상적인 공기조화기와, 적어도 하나의 실외기에 복수의 실내기가 연결되는 멀티형 공기조화기로 구분된다.
통상 멀티형 공기조화기는 건물 내에 구획된 복수의 공간을 선택적으로 공조시키기 위한 용도로 사용되며, 전체 공조 부하에 따라 필요한 개수만큼 선택적으로 작동시키기 위하여 복수의 압축기가 구비된다.
압축기는 냉매를 압축하는 장치로서, 작동부위의 마찰부분의 마모를 방지하고, 압축시 발생되는 열을 일부 냉각하며, 금속부품의 피로를 분산시키고, 실링 라인에 유막을 형성함으로써 압축된 냉매의 누설을 방지하기 위하여 내부에 다량의 오일이 수용된다. 냉매가 상기 압축기 내에서 압축되면서 압축기에 수용된 오일이 섞이게 되어 토출되는데, 냉매에 오일이 혼합된 상태로 유동하면 유로 일측에 고여서 냉매 유동을 방해하고, 압축기 내의 오일량이 감소되어 압축기의 성능이 저하될 수가 있다.
따라서, 공기조화기에는 압축기로부터 토출되는 냉매 내에 혼합되는 오일을 분리하여 압축기로 되돌리는 오일분리기가 구비된다. 압축기 복수로 구비되는 경우 오일분리기도 복수로 구비되어 복수의 압축기에서 토출되는 냉매에서 복수의 오일분리기가 각각 오일을 분리하였다.
복수의 압축기가 함께 작동되는 경우, 각각의 압축기에서 토출되는 냉매를 각각의 오일분리기가 분리하여 각각 회수하므로 각 압축기의 오일레벨의 차이가 발생한다. 오일이 부족한 경우 급유 불량에 의한 압축기 고장을 야기할 수 있다. 또한, 오일이 과다한 경우 압축기 내부 모터의 소요 동력을 증가시켜 효율이 감소한다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 복수의 압축기에서 압축된 냉매에 혼합된 오일을 함께 분리하여 효율적으로 회수하는 공기조화기를 제공하는 것이다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 공기조화기는, 냉매를 압축하는 복수의 압축기; 상기 복수의 압축기와 연결되어 상기 복수의 압축기에서 압축된 냉매가 혼합되어 냉매에 혼합된 오일을 분리하는 오일분리기; 상기 오일분리기에 연결되어 상기 오일분리기에서 분리된 오일이 배출되는 오일 배출관; 및 상기 오일 배출관에서 분지되어 상기 오일분리기에서 분리된 오일이 상기 복수의 압축기로 회수되는 복수의 오일 회수관을 포함한다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 공기조화기에 따르면 다음과 같은 효과가 하나 혹은 그 이상 있다.
첫째,　첫째, 복수의 압축기에서 압축된 냉매에 혼합된 오일을 하나의 오일분리기에서 함께 분리한 후 오일이 필요한 압축기로 회수하여 오일의 불균형을 해소하는 장점이 있다.
둘째, 복수의 압축기에서 압축된 냉매에 혼합된 오일을 하나의 오일분리기에서 함께 분리하여 압축기에 수용되는 오일량을 줄일 수 있는 장점도 있다.
셋째, 복수의 압축기에서 압축된 냉매가 하나의 오일분리기 내로 효율적으로 유입하여 냉매에 혼합된 오일이 효율적으로 분리되는 장점도 있다.
넷째, 압축기 내부에 오일 레벨 센서가 구비되어 오일 레벨에 따라 오일의 회수가 제어될 수 있는 장점도 있다.
다섯째, 압축기에 오일 펌프가 구비되어 오일 회수가 효율적으로 이루어지는 장점도 있다.
여섯째, 압축기의 냉매 유입 포트로 오일이 회수되어 오일 회수가 효율적으로 이루어지는 장점도 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화기의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 오일분리기에 대한 일부 절개 사시도이다.
도 3은 도 2에 도시된 오일분리기의 A-A’ 방향에 대한 단면도이다.
도 4 도 2에 도시된 오일분리기에 대한 측면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 공기조화기의 구성도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
이하, 본 발명의 실시예들에 의하여 공기조화기를 설명하기 위한 도면들을 참고하여 본 발명에 대해 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화기의 구성도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화기는, 냉매를 압축하는 복수의 압축기(110)와, 압축된 냉매가 공기와 열교환을 하여 응축되는 응축기(130)와, 응축된 냉매가 팽창되는 팽창장치(140)와, 팽창된 냉매가 공기와 열교환을 하여 증발되는 증발기(150)와, 복수의 압축기(110)에서 압축되어 토출되는 냉매에 혼합된 오일을 분리하는 오일분리기(160)를 포함한다. 증발기(150)와 복수의 압축기(110) 사이에는 기상 냉매와 액상 냉매를 분리하는 기액분리기(120)가 구비될 수 있다.
공기조화기가 냉방기로 작동되는 경우 응축기(130)는 실외에 배치되어 냉매와 실외 공기를 열교환하는 실외열교환기에 해당하고 증발기(150)는 실내에 배치되어 냉매와 실내 공기를 열교환하는 실내열교환기에 해당한다. 공기조화기가 난방기로 작동되는 경우 응축기(130)는 실내에 배치되어 냉매와 실내 공기를 열교환하는 실내열교환기에 해당하고 증발기(150)는 실외에 배치되어 냉매와 실외 공기를 열교환하는 실외열교환기에 해당한다.
복수의 압축기(110)는 유입되는 저온 저압의 냉매를 고온 고압의 냉매로 압축시킨다. 복수의 압축기(110)는 다양한 구조가 적용될 수 있으며, 인버터형 압축기 또는 정속 압축기가 채택될 수 있다. 본 실시예에서 복수의 압축기(110)는 제 1 압축기(110(1))와 제 2 압축기(110(2))를 포함한다. 제 1 압축기(110(1)) 및 제 2 압축기(110(2))는 모두 운전상태에 따라 압축능력이 변화되는 인버터형 압축기인 것이 바람직하다.
압축기(110)는 냉매가 유입되는 냉매 유입 포트(111)와, 압축된 냉매가 토출되는 냉매 토출 포트(112)와, 내부의 오일 높이를 측정하는 오일 레벨 센서(113)와, 오일을 내부로 유입시키는 오일 펌프(114)를 포함한다.
냉매 유입 포트(111)는 냉매가 유입되는 포트로서 흡입배관(199)이 연결된다. 냉매 유입 포트(111)는 기액분리기(120)를 통과하여 흡입배관(199)으로 유동되는 냉매가 유입된다. 제 1 압축기(110(1))는 제 1 냉매 유입 포트(111(1))를 포함하고, 제 2 압축기(110(2))는 제 2 냉매 유입 포트(111(2))를 포함한다. 제 1 냉매 유입 포트(111(1))는 제 1 흡입배관(199(1))과 연결되고, 제 2 냉매 유입 포트(111(2))는 제 2 흡입배관(199(2))과 연결된다.
냉매 토출 포트(112)는 압축기에서 압축된 냉매가 토출된다. 냉매 토출 포트(112)는 냉매 토출관(194)과 연결된다. 냉매 토출 포트(112)에서는 압축된 냉매와 함께 압축기(110) 내부의 오일이 함께 토출된다. 냉매 토출 포트(112)에서 토출되는 오일이 혼합된 냉매는 냉매 토출관(194)을 거쳐 오일분리기(160)로 유동된다. 제 1 압축기(110(1))는 제 1 냉매 토출 포트(112(1))를 포함하고, 제 2 압축기(110(2))는 제 2 냉매 토출 포트(112(2))를 포함한다. 제 1 냉매 토출 포트(112(1))는 제 1 냉매 토출관(194(1))과 연결되고, 제 2 냉매 토출 포트(112(2))는 제 2 냉매 토출관(194(2))과 연결된다.
오일 레벨 센서(113)는 압축기(110) 내부의 오일 높이를 측정한다. 압축기(110)의 내부에는 오일이 수용되며, 오일은 냉매를 압축하기 위한 기계적 장치를 윤활 및 냉각한다. 오일은 압축기(110)의 저면에 채워져 압축기(110)의 구동시 펌핑된다. 오일 레벨 센서(113)는 압축기(110) 내부의 저면에 수용되는 오일의 높이를 측정한다. 오일 레벨 센서(113)가 측정한 오일 높이에 따라 후술할 오일 회수 밸브(196)의 개폐 여부가 결정된다. 제 1 압축기(110(1))는 제 1 오일 레벨 센서(113(1))를 포함하고, 제 2 압축기(110(2))는 제 2 오일 레벨 센서(113(2))를 포함한다.
오일 펌프(114)는 오일 회수관(195)에 연결되어 오일분리기(160)에서 분리된 오일을 압축기(110) 내부로 유입시킨다. 오일 펌프(114)는 압축기(110) 내부에 구비되어 오일분리기(160)에서 분리된 오일을 압축기(110)의 저면에 채운다. 오일 펌프(114)는 압축기(110)에서 오일 레벨 센서(113)보다 하측에 구비되는 것이 바람직하다. 제 1 압축기(110(1))는 제 1 오일 펌프(114(1))를 포함하고, 제 2 압축기(110(2))는 제 2 오일 펌프(114(2))를 포함한다.
오일 펌프(114)는 오일을 압송하는 트로코이드 펌프인 것이 바람직하다. 오일 펌프(114)는 고압식 압축기의 경우에 구비되는 것이 바람직하며, 저압식 압축기의 경우 생략될 수 있다. 압축기(110)가 저압식 압축기인 경우 오일 회수관(195)은 압축기(110)에 직접 연결되는 것이 바람직하다.
또한, 오일 펌프(114)는 별도로 구비되는 펌프가 아닌 압축기(110) 내부에 구비되어 압축기 저면의 오일을 상부로 펌핑하는 펌프일 수 있다. 이러한 펌프는 오일을 상부로 압송하는 트로코이드 펌프인 것이 바람직하며, 압축기(110) 내부의 오일이 상부로 압송되어 오일 회수관(195)의 오일을 압축기(110) 내부로 흡입시킨다. 이 경우 오일 회수관(195)은 오일 펌프(114)와 직접 연결되지 않는다.
오일분리기(160)는 복수의 압축기(110)와 연결되어 복수의 압축기(110)에서 압축된 냉매가 각각 원호 형태로 유입되어 선회하면서 혼합되어 냉매에 혼합된 오일을 분리한다. 오일분리기(160)에 대한 자세한 구조는 도 2 내지 도 4를 참조하여 후술한다. 오일분리기(160)는 단수로 구비되어 제 1 압축기(110(1)) 및 제 2 압축기(110(2))와 연결된다.
오일분리기(160)와 복수의 압축기(110)는 복수의 냉매 토출관(194)으로 연결된다. 복수의 냉매 토출관(194)은 복수의 압축기(110) 각각의 냉매 토출 포트(112)와 연결된다. 복수의 냉매 토출관(194) 각각에는 냉매의 역류를 방지하는 체크 밸브가 구비되는 것이 바람직하다. 복수의 냉매 토출관(194)은 제 1 압축기(110(1))와 오일분리기(160)를 연결하는 제 1 냉매 토출관(194(1))과, 제 2 압축기(110(2))와 오일분리기(160)를 연결하는 제 2 냉매 토출관(194(2))을 포함한다.
오일분리기(160)에서 분리된 오일은 오일 배출관(192)으로 배출된다. 오일 배출관(192)은 오일분리기(160)에 연결되어 오일분리기(160)에서 분리된 오일이 배출된다. 오일 배출관(192)은 복수의 오일 회수관(195)으로 분지된다. 오일 배출관(192)에는 오일의 역류를 방지하는 체크 밸브가 구비되는 것이 바람직하다.
오일분리기(160)에서 오일이 분리된 냉매는 토출배관(191)으로 토출된다. 오일분리기(160)에서 토출배관(191)으로 토출된 냉매는 응축기(13)로 유동한다. 토출배관(191)은 오일분리기(160)와 응축기(130)를 연결한다.
오일 회수관(195)은 오일분리기(160)에서 분리된 오일이 유동하여 압축기(110)로 회수되는 관이다. 오일 회수관(195)은 오일 배출관(192)과 압축기(110)를 연결한다. 오일 회수관(195)은 압축기(110)와 연결되며, 오일 펌프(114)와 직접 연결될 수 있다.
오일 회수관(195)은 복수로 구비되어, 복수의 오일 회수관(195)은 오일 배출관(192)과 연결된다. 복수의 오일 회수관(195)은 오일 배출관(192)에서 분지되어 오일분리기(160)에서 분리된 오일이 복수의 압축기(110)로 회수된다.
복수의 오일 회수관(195)은 오일 배출관(192)과 제 1 압축기(110(1))를 연결하는 제 1 오일 회수관(195(1))과, 오일 배출관(192)과 제 2 압축기(110(2))를 연결하는 제 2 오일 회수관(195(2))을 포함한다.
오일 회수 밸브(196)는 오일 회수관(195)에 설치되어 오일 회수관(195)을 개폐한다. 오일 회수 밸브(196)는 오일분리기(160)에서 분리된 오일이 압축기(110)로 회수되는 것을 허용하거나 차단한다. 오일 회수 밸브(196)는 오일 레벨 센서(113)가 측정한 오일 높이에 따라 개폐된다. 오일 회수 밸브(196)가 구비되는 오일 회수관(195)이 연결된 압축기(110) 내부의 오일이 오일 레벨 센서(113) 이하인 경우 개방되며, 오일 레벨 센서(113) 이상인 경우 폐쇄된다.
오일 회수 밸브(196)는 복수로 구비되어, 복수의 오일 회수 밸브(196)는 복수의 오일 회수관(195)에 각각 설치되어 복수의 오일 회수관(195)을 각각 개폐한다. 복수의 오일 회수 밸브(196)는, 제 1 오일 회수관(195(1))에 설치되는 제 1 오일 회수 밸브(196(1))와, 제 2 오일 회수관(195(2))에 설치되는 제 2 오일 회수 밸브(196(2))를 포함한다.
제 1 오일 회수 밸브(196(1))는 제 1 압축기(110(1)) 내부의 오일의 높이가 제 1 오일 레벨 센서(113(1)) 이하인 경우 개방되며, 제 1 오일 레벨 센서(113(1)) 이상인 경우 폐쇄된다. 마찬가지로, 제 2 오일 회수 밸브(196(2))는 제 2 압축기(110(2)) 내부의 오일의 높이가 제 2 오일 레벨 센서(113(2)) 이하인 경우 개방되며, 제 2 오일 레벨 센서(113(2)) 이상인 경우 폐쇄된다.
기액분리기(120)는 증발기(150)에서 증발된 냉매에서 기상 냉매와 액상 냉매를 분리한다. 기액분리기(120)에서 분리된 기상 냉매는 복수의 흡입배관(199)으로 유동된다. 복수의 흡입배관(199)은 제 1 압축기(110(1))와 연결되는 제 1 흡입배관(199(1))과 제 2 압축기(110(2))와 연결되는 제 2 흡입배관(199(2))을 포함한다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 공기조화기의 작용을 설명하면 다음과 같다.
복수의 압축기(110)에서 압축된 냉매는 각각의 냉매 토출 포트(112)를 통하여 오일과 함께 토출된다. 복수의 압축기(110)의 냉매 토출 포트(112)로 토출된 냉매와 오일은 각각 복수의 냉매 토출관(194)을 거쳐 오일분리기(160)로 유입된다.
오일분리기(160)는 냉매와 오일을 분리한다. 오일분리기(160)에서 오일이 분리된 냉매는 토출배관(191)으로 토출된다. 오일분리기(160)에서 분리된 오일은 오일 배출관(192)으로 각각 배출된다.
오일 배출관(192)으로 배출된 오일은 복수의 오일 레벨 센서(113)에서 측정된 복수의 압축기(110) 내부의 오일 높이에 따라 각기 달리 유동된다.
제 1 압축기(110(1)) 내부의 오일의 높이가 제 1 오일 레벨 센서(113(1)) 이하이고, 제 2 압축기(110(2)) 내부의 오일의 높이가 제 2 오일 레벨 센서(113(2)) 이상인 경우, 제 1 오일 회수 밸브(196(1))는 개방되고, 제 2 오일 회수 밸브(196(2))는 폐쇄된다. 이 경우 오일분리기(160)에서 분리된 오일은 모두 제 1 압축기(110(1))로 회수된다. 즉, 오일분리기(160)에서 분리된 오일은 오일 배출관(192)과 제 1 오일 회수관(195(1))을 거쳐 제 1 오일 펌프(114(1))에 의하여 제 1 압축기(110(1))로 회수된다.
제 1 압축기(110(1)) 내부의 오일의 높이가 제 1 오일 레벨 센서(113(1)) 이상이고, 제 2 압축기(110(2)) 내부의 오일의 높이가 제 2 오일 레벨 센서(113(2)) 이하인 경우, 제 1 오일 회수 밸브(196(1))는 폐쇄되고, 제 2 오일 회수 밸브(196(2))는 개방된다. 이 경우 오일분리기(160)에서 분리된 오일은 모두 제 2 압축기(110(2))로 회수된다. 즉, 오일분리기(160)에서 분리된 오일은 오일 배출관(192)과 제 2 오일 회수관(195(2))을 거쳐 제 2 오일 펌프(114(2))에 의하여 제 2 압축기(110(2))로 회수된다.
제 1 압축기(110(1)) 내부의 오일의 높이가 제 1 오일 레벨 센서(113(1)) 이하이고, 제 2 압축기(110(2)) 내부의 오일의 높이가 제 2 오일 레벨 센서(113(2)) 이하인 경우, 제 1 오일 회수 밸브(196(1))는 개방되고, 제 2 오일 회수 밸브(196(2))도 개방된다. 이 경우 오일분리기(160)에서 분리된 오일은 제 1 압축기(110(1)) 및 제 2 압축기(110(2))로 회수된다. 즉, 오일분리기(160)에서 분리된 오일은 오일 배출관(192)으로 토출되고, 제 1 오일 회수관(195(1))으로 유동되는 오일은 제 1 오일 펌프(114(1))에 의하여 제 1 압축기(110(1))로 회수되며, 제 2 오일 회수관(195(2))으로 유동되는 오일은 제 2 오일 펌프(114(2))에 의하여 제 2 압축기(110(2))로 회수된다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 오일분리기에 대한 일부 절개 사시도이고, 도 3은 도 2에 도시된 오일분리기의 A-A’ 방향에 대한 단면도이고, 도 4는 도 2에 도시된 오일분리기에 대한 측면도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 오일분리기(160)는, 수평방향의 단면이 원형인 원통형상의 케이스(161)와, 오일이 혼합된 냉매가 케이스(161) 내부로 유입되는 복수의 흡입관(164)과, 케이스(161)의 상측에서 수직방향으로 삽입되어 케이스(161) 내부의 냉매가 토출되는 냉매 배출관(163)과, 케이스(161)의 하측에 연결되어 케이스(161) 내부의 오일이 토출되는 오일 토출관(165)을 포함한다.
케이스(161)는 원통형상으로 형성되어 밀폐된 수용 공간을 형성한다. 케이스(161)는 수평방향의 단면이 원형으로 형성된다. 이 때, 케이스(161)의 수평방향 단면은 완전한 원형이 아닌 실질적으로 원형에 가까운 형상일 수 있다.
여기서 수평방향이란 중력방향과 수직한 방향으로서 원통형상의 케이스(161)의 높이방향을 의미하고, 수직방향이란 중력방향인 케이스(161)의 높이방향을 의미한다.
케이스(161)의 측면에는 복수의 흡입관(164)이 연결되고, 상측에는 냉매 배출관(163)이 연결되며, 하측에는 오일 토출관(165)이 연결된다. 케이스(161)는 지지부재(162)에 의하여 바닥면으로부터 지지된다. 지지부재(162)는 공기조화기의 압축기(110)가 설치되는 실외기(미도시)의 바닥면에 결합되는 것이 바람직하다.
복수의 흡입관(164)은 케이스(161)와 연결되어 오일이 포함된 냉매가 케이스(161) 내부로 유입되는 통로이다. 복수의 흡입관(164)은 복수의 압축기(110)에서 압축된 냉매가 케이스(161) 내부로 각각 유입되어 혼합되도록 안내한다. 복수의 흡입관(164)은 복수의 압축기(110)에서 압축된 냉매가 토출되는 복수의 냉매 토출관(194)과 각각 연결된다. 각각의 흡입관(164)과 냉매 토출관(194)은 일체로 형성되거나 케이스(161)와 연결되는 부분에서 연결될 수 있다.
복수의 흡입관(164)은 케이스(161)의 측면으로 각각 삽입된다. 복수의 흡입관(164)은 케이스(161) 측면 상부에서 케이스(161)와 각각 연결되는 것이 바람직하다.
도 3을 참고하면, 복수의 흡입관(164) 각각은 케이스(161) 내부에서 케이스(161)의 내측면을 따라 휘어진다. 복수의 흡입관(164) 각각은 오일이 혼합된 냉매가 각각 유입되어 케이스(161) 내부에서 선회하도록 안내한다.
오일이 혼합된 냉매가 휘어진 흡입관(164)을 통과하면, 오일이 혼합된 냉매가 선회하면서 원심력에 의하여 상대적으로 질량이 큰 오일은 반경방향인 케이스(161)의 내측면 쪽으로 이동한다. 오일이 케이스(161)의 내측면에 닿으면 케이스(161)의 내측면을 따라 중력방향인 수직방향으로 흘러내려 오일 토출관(165)으로 토출된다.
복수의 흡입관(164) 각각은 케이스(161) 내부에서 원호 형상으로 형성된다. 이 때, 복수의 흡입관(164) 각각은 수평방향으로 케이스(161)의 수평방향 단면과 동일한 곡률인 것이 바람직하다. 압축기(110)에서 압축된 냉매는 원호 형상으로 휘어지는 흡입관(164)을 따라 원호 형태로 유입되어 선회하면서 냉매에 혼합된 오일이 분리된다.
흡입관(164)은 흡입관(164)이 케이스(161)와 연결되는 흡입관 연결부(164b)에서 오일이 토출되는 흡입관 단부(164a)까지 원호 형상으로 형성된다. 흡입관(164)은 흡입관 연결부(164b)로부터 흡입관 단부(164a)까지 중심각이 90도 이하인 원호를 형성하는 것이 바람직하다.
오일이 혼합된 냉매가 원호 형상의 흡입관(164) 내를 유동하면 2차 유동의 효과로 유동이 엉키면서 오일 입자간에 충돌이 일어나 오일이 큰 액적을 형성한다. 액적이 커진 오일은 원심력이 더욱 커지게 되어 오일의 분리가 더 잘 일어나게 된다. 이 때, 흡입관(164)의 길이가 너무 길게 되면 오일의 액적이 너무 커져 흡입관(164) 내에서 오일이 적층될 수 있으므로 케이스(161) 내부의 흡입관(164)은 중심각이 90도 이하인 원호 형상인 것이 바람직하다. 또한, 복수의 흡입관(164)이 케이스(161) 내부에서 상호 간섭되지 않도록 복수의 흡입관(164) 각각은 중심각이 90도 이하인 원호 형상인 것이 바람직하다.
도 4를 참조하면, 복수의 흡입관(164) 각각은 케이스(161) 내부에서 케이스(161)의 내측면을 따라 수평 방향으로 휘어짐과 동시에 상측으로 휘어질 수 있다. 이 때 상측은 중력방향과 반대 방향이다. 흡입관(164)은 흡입관 단부(164a)가 흡입관 연결부(164b)보다 높게 위치하도록 형성될 수 있다.
오일이 혼합된 냉매가 흡입관(164)을 따라 유동하여 토출되면 자중에 의해 하측으로 선회하며 나선 모양으로 유동하며 오일이 분리된다. 이 때, 냉매가 상측으로 휘어진 흡입관(164)을 따라 유동하여 상측으로 토출되면 수평으로 토출되는 경우보다 더 오래 선회하며 유동하여 오일이 더 많이 분리될 수 있다.
복수의 흡입관(164) 각각이 상측으로 휘어지는 경우, 복수의 흡입관(164) 각각은 케이스(161) 내부에서 수평면으로 투영된 형상이 원호 형상으로 형성되며, 수직면으로 투영된 형상도 원호 형상으로 형성될 수 있다. 이 때, 복수의 흡입관(164) 각각은 수평면으로 투영된 형상이 케이스(161)의 수평방향 단면과 동일한 곡률인 것이 바람직하다.
복수의 흡입관(164)은 케이스(161)의 측면으로 삽입되는 제 1 흡입관(164(1)) 및 케이스(161)의 측면에서 제 1 흡입관(164(1))과 반대측으로 삽입되는 제 2 흡입관(164(2))을 포함한다.
제 1 흡입관(164(1))은 제 1 압축기(110(1))에서 압축된 냉매가 케이스(161) 내부로 유입되도록 안내하며, 제 2 흡입관(164(2))은 제 2 압축기(110(2))에서 압축된 냉매가 케이스(161) 내부로 유입되도록 안내한다. 제 1 흡입관(164(1))은 제 1 냉매 토출관(194(1))과 연결되고, 제 2 흡입관(164(2))은 제 2 냉매 토출관(194(2))과 연결된다.
제 1 흡입관(164(1))의 제 1 흡입관 연결부(164b(1))와 제 2 흡입관(164(2))의 제 2 흡입관 연결부(164b(2))는 냉매 배출관(163)을 중심으로 서로 반대측에 대칭으로 배치된다. 제 1 흡입관 연결부(164b(1))와 제 2 흡입관 연결부(164b(2))는 케이스(161)의 수평방향 단면의 중심을 지나는 선상에 배치된다. 즉, 제 1 흡입관 연결부(164b(1))와 제 2 흡입관 연결부(164b(2))는 케이스(161)의 수평방향 단면의 지름 선상에 배치된다.
제 1 흡입관(164(1))과 제 2 흡입관(164(2))은 케이스(161) 내부에서 동일한 방향으로 휘어진다. 제 1 흡입관(164(1))과 제 2 흡입관(164(2))은 수평방향으로 볼 때 모두 시계 방향으로 휘어지거나 반시계 방향으로 휘어진다. 본 실시예에서, 제 1 흡입관(164(1))과 제 2 흡입관(164(2))은 상측에서 볼 때 모두 반시계 방향으로 휘어져 냉매가 동일한 방향인 반시계 방향으로 선회하도록 안내한다. 또한, 제 1 흡입관(164(1))과 제 2 흡입관(164(2))은 케이스(161) 내부에서 모두 상측으로 휘어질 수 있다.
제 1 흡입관(164(1))과 제 2 흡입관(164(2))은 냉매 배출관(163)을 중심으로 서로 대칭으로 형성된다. 제 1 흡입관(164(1))과 제 2 흡입관(164(2))은 케이스(161) 내부에서 동일한 길이로 형성되는 것이 바람직하며 동일한 방향으로 휘어진다.
제 1 흡입관(164(1))의 제 1 흡입관 단부(164a(1))와 제 2 흡입관(164(2))의 제 2 흡입관 단부(164a(2))는 냉매 배출관(163)을 중심으로 서로 반대측에 배치된다. 제 1 흡입관 단부(164a(1))와 제 2 흡입관 단부(164a(2))는 케이스(161)의 수평방향 단면의 중심을 지나는 선상에 배치된다. 즉, 제 1 흡입관 단부(164a(1))와 제 2 흡입관 단부(164a(2))는 케이스(161)의 수평방향 단면의 지름 선상에 배치된다.
냉매 배출관(163)은 케이스(161)의 상측에서 수직방향으로 삽입된다. 냉매 배출관(163)은 냉매가 흡입되는 단부가 복수의 흡입관(164)보다 하측에 배치되는 것이 바람직하다. 복수의 흡입관(164)을 통과한 냉매는 하측으로 선회하여 혼합되어 나선 모양으로 유동되며 오일이 분리되면 냉매 배출관(163)을 통하여 케이스(161) 외부로 토출된다.
냉매 배출관(163)은 토출배관(191)과 연결된다. 냉매 배출관(163)은 토출배관(191)과 일체로 형성되거나, 케이스(161)와 연결되는 부분에서 연결될 수 있다. 냉매 배출관(163)으로 토출된 냉매는 토출배관(191)을 따라 응축기(130)로 유동된다.
오일 토출관(165)은 케이스(161)의 하측에 연결된다. 냉매에서 분리된 오일은 케이스(161)의 내측면을 타고 흘러내려 케이스(161)의 바닥에 모인 오일은 오일 토출관(165)을 통하여 케이스(161)의 외부로 배출된다.
오일 토출관(165)은 오일 배출관(192)과 연결된다. 오일 토출관(165)과 오일 배출관(192)은 일체로 형성될 수 있다. 오일 토출관(165)으로 토출된 오일은 오일 배출관(192)과 복수의 오일 회수관(195)을 거쳐 복수의 압축기(110)로 회수된다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 오일분리기의 작용을 설명하면 다음과 같다.
제 1 압축기(110(1))에서 토출된 오일이 포함된 냉매가 제 1 흡입관(164(1))을 통하여 케이스(161) 내부로 유입되고, 제 2 압축기(110(2))에서 토출된 오일이 포함된 냉매가 제 2 흡입관(164(2))을 통하여 케이스(161) 내부로 유입된다.
제 1 흡입관(164(1))을 통하여 유입된 냉매와 제 2 흡입관(164(2))을 통하여 유입된 냉매는 동일한 방향으로 선회하며 하측으로 유동하며 혼합된다. 오일이 포함된 냉매가 나선 모양으로 선회하면 원심력에 의하여 오일이 케이스(161) 내측면에 닿아 흘러내려 오일 토출관(165)으로 토출된다. 오일이 분리된 냉매는 냉매 배출관(163)을 통하여 토출된다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 공기조화기의 구성도이다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 공기조화기의 복수의 오일 회수관(295)은 복수의 압축기(210)의 냉매 유입 포트(211)와 각각 연결된다. 이 경우 복수의 압축기(210)는 저압식 압축기인 경우로서 오일 펌프를 따로 필요로 하지 않는다.
복수의 오일 회수관(295)은 제 1 압축기(210(1))의 제 1 냉매 유입 포트(211(1))와 연결되는 제 1 오일 회수관(295(1))과, 제 2 압축기(210(2))의 제 2 냉매 유입 포트(211(2))와 연결되는 제 2 오일 회수관(295(2))을 포함한다.
냉매 유입 포트(211)는 흡입배관(299) 및 오일 회수관(295)과 연결되어 기액분리기(120)를 통과하여 흡입배관(299)으로 유동되는 냉매 및 오일분리기(260)에서 분리되어 오일 회수관(295)으로 유동하는 오일이 유입된다.
제 1 오일 회수관(295(1))은 제 1 흡입배관(299(1))과 연결되어 제 1 냉매 유입 포트(211(1))와 연결될 수 있고, 제 2 오일 회수관(295(2))은 제 2 흡입배관(299(2))과 연결되어 제 2 냉매 유입 포트(211(2))와 연결될 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안될 것이다.
110: 압축기 111: 냉매 유입 포트
112: 냉매 토출 포트 113: 오일 레벨 센서
114: 오일 펌프 120: 기액 분리기
130: 응축기 140: 팽창장치
150: 증발기 160: 오일분리기
161: 케이스 162: 지지부재
163: 냉매 배출관 164: 흡입관
165: 오일 토출관 191: 토출배관
192: 오일 배출관 194: 냉매 토출관
195: 오일 회수관 196: 오일 회수 밸브
199: 흡입배관

Claims (10)

  1. 냉매를 압축하는 제 1 압축기 및 제 2 압축기;
    상기 제 1 압축기와 연결되어 상기 제 1 압축기에서 압축된 냉매가 토출되는 제 1 냉매 토출관;
    상기 제 2 압축기와 연결되어 상기 제 2 압축기에서 압축된 냉매가 토출되는 제 2 냉매 토출관;
    상기 제 1 냉매 토출관 및 상기 제 2 냉매 토출관과 연결되어 냉매에 혼합된 오일을 분리하는 오일분리기;
    상기 오일분리기에 연결되어 상기 오일분리기에서 분리된 오일이 배출되는 오일 배출관; 및
    상기 오일 배출관과 연결되어 상기 오일분리기에서 분리된 오일이 상기 제 1 압축기로 회수되는 제 1 오일 회수관; 및
    상기 오일 배출관과 연결되어 상기 오일분리기에서 분리된 오일이 상기 제 2 압축기로 회수되는 제 2 오일 회수관을 포함하고,
    상기 오일분리기는,
    원통 형상의 케이스;
    상기 제 1 냉매 토출관과 연결되고 상기 케이스의 측면으로 삽입되어 냉매가 상기 케이스 내부로 유입되도록 상기 케이스 내부에서 상기 케이스의 내측면을 따라 휘어지는 제 1 흡입관; 및
    상기 제 2 냉매 토출관과 연결되고, 상기 케이스의 측면에서 상기 제 1 흡입관과 반대측으로 삽입되어 냉매가 상기 케이스 내부로 유입되도록 상기 케이스 내부에서 상기 케이스의 내측면을 따라 상기 제 1 흡입관과 동일한 방향으로 휘어지는 제 2 흡입관을 포함하고,
    상기 제 1 흡입관 연결부와 상기 제 2 흡입관 연결부는 상기 케이스의 수평방향 단면의 지름 선상에 배치되고,
    상기 제 1 흡입관 단부와 상기 제 2 흡입관 단부는 상기 케이스의 수평방향 단면의 지름 선상에 배치되는 공기조화기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 오일 회수관에 설치되어 상기 제 1 오일 회수관을 개폐하는 제 1 오일 회수 밸브; 및
    상기 제 2 오일 회수관에 설치되어 상기 제 2 오일 회수관을 개폐하는 제 2 오일 회수 밸브를 더 포함하는 공기조화기.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 압축기는 내부의 오일 높이를 측정하는 제 1 오일 레벨 센서를 포함하고,
    상기 제 2 압축기는 내부의 오일 높이를 측정하는 제 2 오일 레벨 센서를 포함하는 공기조화기.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 오일 회수 밸브 및 상기 제 2 오일 회수 밸브는 상기 제 1 오일 레벨 센서 및 상기 제 2 오일 레벨 센서가 측정한 오일 높이에 따라 각각 개폐되는 공기조화기.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 오일 회수 밸브는 상기 제 1 압축기 내부의 오일이 상기 제 1 오일 레벨 센서 이하인 경우 개방되고 상기 제 1 오일 레벨 센서 이상인 경우 폐쇄되는 공기조화기.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 2 오일 회수 밸브는 상기 제 2 압축기 내부의 오일이 상기 제 2 오일 레벨 센서 이하인 경우 개방되고 상기 제 2 오일 레벨 센서 이상인 경우 폐쇄되는 공기조화기.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 압축기는 상기 제 1 오일 회수관에 연결되어 오일을 상기 제 1 압축기 내부로 유입시키는 제 1 오일 펌프를 포함하고,
    상기 제 2 압축기는 상기 제 2 오일 회수관에 연결되어 오일을 상기 제 2 압축기 내부로 유입시키는 제 2 오일 펌프를 포함하는 공기조화기.
  8. 삭제
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 압축기는 냉매가 유입되는 제 1 냉매 유입 포트를 포함하고,
    상기 제 2 압축기는 냉매가 유입되는 제 2 냉매 유입 포트를 포함하고,
    상기 제 1 오일 회수관은 상기 제 1 냉매 유입 포트와 연결되고,
    상기 제 2 오일 회수관은 상기 제 2 냉매 유입 포트와 연결되는 공기조화기.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 압축기는 압축된 냉매가 토출되는 제 1 냉매 토출 포트를 포함하고,
    상기 제 2 압축기는 압축된 냉매가 토출되는 제 2 냉매 토출 포트를 포함하고,
    상기 제 1 냉매 토출관은 상기 제 1 냉매 토출 포트와 연결되고,
    상기 제 2 냉매 토출관은 상기 제 2 냉매 토출 포트와 연결되는 공기조화기.
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