KR101456706B1 - 공기 조화기 - Google Patents

Abstract

본 실시예는 공기 조화기에 관한 것이다.

본 실시예에 따른 공기 조화기는, 압축기; 상기 압축기에서 토출된 냉매와 오일을 분리시키는 오일 분리기; 상기 오일 분리기에서 분리된 오일이 유동하는 오일 회수관; 및 내부의 유체와 상기 분리된 오일이 열교환되도록 하는 열교환 장치가 포함되며, 열교환된 오일은 상기 압축기로 흡입되는 것을 특징으로 한다. 이와 같은 공기 조화기에 의하면, 오일 분리기에서 분리된 고온 상태의 오일이 상기 어큐물레이터에 저장된 저온의 냉매 또는 오일과 열교환되어 온도가 하강된 후에 상기 압축기로 흡입되므로, 상기 압축기로 흡입되기 위한 저온 냉매의 온도가 회수된 오일에 의해서 상승하는 것이 방지된다.

공기 조화기, 오일

Description

공기 조화기{Air conditioner}

본 실시예는 공기 조화기에 관한 것이다.

일반적으로 공기 조화기는 압축-응축-팽창-증발이라는 일련의 사이클 과정을 수행하면서 공기의 온도나 습도를 조절하는 장치이다.

공기 조화기는 실내기와 실외기가 분리되는 분리형 공기 조화기와, 실내기와 실외기가 일체로 형성되는 일체형 공기 조화기로 구분할 수 있다.

그리고, 실내기에는 실내 열교환 장치가 구비되고, 실외기에는 실외 열교환 장치 및 압축기가 구비된다. 상기 압축기의 토출 측에는 상기 압축기에서 토출된 냉매에서 오일을 분리시키는 오일 분리기가 구비된다. 그리고, 상기 오일 분리기에서 분리된 오일은 오일 회수관을 통하여 상기 압축기 흡입 측으로 이동된다.

이 때, 상기 오일 분리기에서 분리된 오일은 상기 고온의 냉매에 의해서 온도가 높은 상태이고, 상기 압축기 흡입 측 냉매는 저온 상태이다.

따라서, 종래 기술에 의하면, 회수된 고온의 오일이 상기 압축기 흡입 측으로 이동됨에 따라, 상기 회수된 오일에 의해서 상기 압축기로 흡입되기 위한 저온의 냉매의 온도가 상승하게 되는 문제가 있다.

그리고, 상기 압축기로 흡입되기 위한 냉매의 온도가 상승하게 되면, 상기 압축기의 효율이 저하되고, 상기 압축기의 토출 온도가 상승하게 되어 상기 압축기가 손상될 수 있는 문제가 있다.

본 실시예는 상기된 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 오일 분리기에서 회수된 고온의 오일에 의해서 압축기로 흡입되기 위한 저온의 냉매의 온도가 상승되는 것이 방지되도록 하는 공기 조화기를 제안하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 실시예는 회수된 고온의 오일이 어큐물레이터에 저장된 저온의 냉매 또는 오일과 열교환되어 온도가 하강되도록 하는 공기 조화기를 제안하는 것을 목적으로 한다.

상기된 바와 같은 목적을 달성하기 위한 공기 조화기는, 압축기; 상기 압축기에서 토출된 냉매와 오일을 분리시키는 오일 분리기; 상기 오일 분리기에서 분리된 오일이 유동하는 오일 회수관; 및 내부의 유체와 상기 분리된 오일이 열교환되도록 하는 열교환 장치가 포함되며, 열교환된 오일은 상기 압축기로 흡입되는 것을 특징으로 한다.

다른 측면에 따른 공기 조화기는 압축기; 상기 압축기에서 토출된 유체에서 오일을 분리시키는 오일 분리기; 상기 오일 분리기에서 분리된 오일을 회수하는 오일 회수관; 상기 오일 회수관의 일부가 삽입되고, 내부의 유체와 상기 회수된 오일이 열교환되도록 하는 어큐물레이터; 및 상기 압축기에 연결되어 상기 어큐물레이터의 내부의 유체가 상기 압축기로 이동되도록 하며, 열교환된 회수 오일이 유입되 는 흡입관이 포함된다.

제안되는 바와 같은 공기 조화기에 의하면, 오일 분리기에서 분리된 고온 상태의 오일이 상기 어큐물레이터에 저장된 저온의 냉매 또는 오일과 열교환되어 온도가 하강하게 되므로, 압축기로 흡입되기 위한 저온 냉매의 온도가 회수된 오일에 의해서 상승하는 것이 방지되는 장점이 있다.

또한, 상기 압축기 흡입 측 냉매의 온도 상승이 방지됨에 따라 상기 압축기의 효율이 저하되는 것이 방지되고, 상기 압축기의 토출 온도 상승이 방지되어 압축기의 손상이 방지될 수 있는 장점이 있다.

이하에서는 도면을 참조하여 실시예에 대해서 상세하게 설명한다.

도 1은 제 1 실시예에 따른 공기 조화기의 냉매 사이클 구성도이다.

도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 공기 조화기(1)는, 압축기(11)와, 상기 압축기(11)로부터 토출된 오일을 회수하기 위하여 상기 압축기(11)에서 토출된 냉매와 오일을 분리시키는 오일 분리기(12)와, 상기 오일 분리기(12)에서 배출된 냉매를 응축시키는 응축기(13)와, 상기 응축기(13)에서 배출된 냉매를 팽창시키는 팽창기(14)와, 상기 팽창기(14)에서 배출된 냉매를 증발시키는 증발기(15)와, 상기 증발기(15)에서 배출된 냉매가 유입되며, 액상 냉매와 기상 냉매를 분리시켜 기상 냉매 만이 상기 압축기(11)로 이동되도록 하는 어큐물레이터(10)와, 상기 오일 분리기(12)에서 분리된 오일이 상기 어큐물레이터(10)로 이동되도록 하는 오일 회수 관(16)이 포함된다.

상세히, 상기 어큐물레이터(10)로 유입되는 냉매는 저온 상태이다. 그리고, 상기 어큐물레이터(10)로 유입된 냉매는 액 냉매와 기상 냉매가 혼합되어 있을 수 있다. 그리고, 상기 어큐물레이터(10)에서는 기상 냉매와 액 냉매가 분리되며, 분리된 액 냉매는 상기 어큐물레이터(10)에 저장되고, 분리된 기상 냉매는 상기 압축기(11)로 이동된다.

그리고, 상기 오일 분리기(12)에서 분리되지 않은 일부 오일이 상기 응축기, 팽창기 및 증발기를 거쳐 상기 어큐물레이터(10)로 냉매와 함께 유입된다. 이 때, 냉매와 함께 유입되는 오일은 상기 증발기(15)를 통과한 저온의 냉매에 의해서 저온 상태이다.

그리고, 상기 어큐물레이터(10)에 유입된 오일과 액 냉매는 비중차에 의해서, 하측에 오일이 쌓이고, 오일의 상측에 액 냉매가 쌓인다.

여기서, 상기 오일 분리기(12)에서 분리된 오일은 상기 압축기(11)에서 토출된 고온의 냉매에 의해서 고온 상태이다. 따라서, 본 실시예에서는 상기 오일 분리기(12)에서 분리된 고온의 오일이 상기 압축기(11)로 바로 흡입되지 않고, 상기 어큐물레이터(10)에 저장된 저온의 액 냉매 또는 오일과 열교환될 수 있도록, 분리된 오일이 상기 어큐물레이터(10)로 유입되도록 구성된다.

이하에서는 상기 어큐물레이터(10)의 구조에 대해서 상세하게 설명한다.

도 2는 제 1 실시예에 따른 어큐물레이터의 내부 구조를 보여주는 단면도이다.

도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 어큐물레이터(10)는, 외형을 형성하는 하우징(110)과, 상기 하우징(110)의 내부에 구비되어 기상 냉매가 이동되도록 하는 기상 냉매관(120)이 포함된다.

그리고, 상기 기상 냉매관(120)은 상기 압축기(11)의 흡입측 배관(17)과 연통된다. 그리고, 상기 하우징(110)의 내부에는 상기 증발기(15)와 연결된 배관(18)과 연통되며, 상기 하우징(110)의 내부 상면에서 하방으로 소정 길이로 연장되는 가이드 관(130)이 형성된다.

상세히, 상기 기상 냉매관(120)은 대략 "U" 형상으로 형성된다. 그리고, 상기 기상 냉매관(120)의 일단(121)은 상기 케이싱(110)의 내부 상면으로부터 이격되고, 타단(122)은 상기 케이싱(110)의 내부 상면에 고정된다. 그리고, 상기 기상 냉매관(120)의 일단(121)은 상기 하우징(110) 내부로 유입된 기상 냉매가 유입되는 입구 역할을 한다.

여기서, 상기 가이드 관(130)을 따라 상기 하우징(110)으로 유입되는 액 냉매가 상기 기상 냉매관(120)으로 유입되는 것을 방지하기 위하여, 상기 가이드 관(130)의 하측 단부는 상기 기상 냉매관(120)의 입구의 하측에 위치된다.

따라서, 상기 기상 냉매관(120)은 액 냉매와 기상 냉매의 혼합 냉매에서 기상 냉매가 분리되도록 하는 역할을 한다.

그리고, 상기 기상 냉매관(120)의 하측에는 상기 어큐물레이터(10)에 저장된 오일이 상기 기상 냉매관(120)으로 유입되도록 하는 오일 유입홀(124)이 형성된다.

그리고, 상기 오일 회수관(16)은 직경은 상기 기상 냉매관(120)의 직경 보다 작게 형성되며, 상기 하우징(110)의 상측을 관통하여 상기 하우징(110) 내부로 삽입된다. 그리고, 삽입된 상기 오일 회수관(16)의 일 부분은 상기 기상 냉매관(120)의 입구를 통하여 상기 기상 냉매관(120)에 삽입된다.

따라서, 상기 오일 회수관(16)을 따라 회수되는 오일은 상기 기상 냉매관(120)을 따라 유동된 후에 상기 압축기(11)로 흡입된다.

따라서, 본 실시예에서 상기 어큐물레이터(10)는 액 냉매과 기상 냉매가 분리되도록 하는 역할을 할 뿐만 아니라, 회수된 오일이 상기 어큐물레이터(10)에 저장된 오일 또는 냉매와 열교환되어 온도가 하강되도록 하는 역할을 하는 것으로 이해될 수 있다. 열교환 측면에서 상기 어큐물레이터(10)는 "열교환 장치"라 이름 할 수 있다.

상기되는 구성에 의한 공기 조화기(1)의 작동에 대해서 설명하기로 한다.

압축기(11)가 작동하면, 상기 압축기(11)로 흡입된 저온의 냉매가 고온으로 변화된 상태에서 오일과 함께 상기 압축기(11)에서 토출된다.

그리고, 상기 압축기(11)에서 토출된 고온의 냉매 및 오일은 상기 오일 분리기(12) 내부에서 상호 분리된다. 그리고, 분리된 오일은 상기 오일 회수관(16)을 따라 상기 어큐물레이터(10)로 이동하고, 분리된 냉매 및 상기 냉매에서 분리되지 않은 일부 오일은 순차적으로 상기 응축기(13), 팽창기(14) 및 증발기(15)를 거쳐 상기 어큐물레이터(10)로 이동한다.

상기 오일 회수관(16)을 따라 회수되는 고온 상태의 오일은 상기 기상 냉매관(120)으로 유입된다. 그리고, 상기 기상 냉매관(120)으로 유입된 고온 상태의 오 일은 상기 기상 냉매관(120)을 따라 이동하면서, 상기 어큐물레이터(10)에 저장된 저온 상태의 액 냉매 및 오일과 간접적으로 접촉하면서 열교환된다. 그리고, 고온의 오일은 상기 기상 냉매관(120)을 따라 이동하는 과정에서 온도가 하강하게 된다.

그리고, 열교환된 오일은, 기상 냉매 및 상기 오일 유입홀(124)을 통하여 상기 기상 냉매관(120)으로 유입된 오일과 함께 상기 압축기 흡입측 배관(17)을 따라 상기 압축기(11)로 흡입된다.

그리고, 상기 증발기(15)로부터 유입되는 냉매 및 오일은 상기 가이드 관(130)을 따라 상기 하우징(110) 내부로 유입된다. 그리고, 유입된 혼합 냉매에서 기상 냉매는 상기 기상 냉매관(120)으로 유입되고, 액 냉매는 오일과 함께 하측에 저장된다.

이와 같은 실시예에 의하면, 상기 오일 회수관(16)을 따라 이동되는 고온의 오일이 상기 기상 냉매관(120)을 따라 이동하면서 열교환되어 온도가 하강하므로, 회수된 오일에 의해서 상기 압축기(11)로 흡입되기 위한 저온의 기상 냉매의 온도가 상승하는 것이 방지될 수 있게 된다.

그리고, 상기 압축기(11)로 흡입되기 위한 저온의 기상 냉매의 온도 상승이 방지되면, 상기 압축기(11)의 토출 온도의 과도한 상승이 방지되어 상기 압축기(11)의 손상이 방지되고, 상기 압축기(11)의 성능이 저하되는 것이 방지된다.

본 실시예에서는 상기 오일 분리기에서 분리된 오일이 상기 오일 회수관(16)을 따라 바로 상기 어큐물레이터(10)로 유입되나, 이와 달리 상기 오일 회수관(16) 에 캐필러리를 설치하여 회수되는 오일의 온도 및 압력을 일차적으로 낮추어준 상태에서 상기 어큐물레이터(10)로 유입되도록 할 수 있다.

도 3은 제 2 실시예에 따른 어큐물레이터의 내부 구조를 보여주는 단면도이다.

본 실시예는 다른 부분에 있어서는 제 1 실시예와 동일하고, 다만, 회수된 오일의 열교환 방법에 있어서 차이가 있는 것을 특징으로 한다. 따라서, 이하에서는 본 실시예의 특징적인 부분에 대해서만 설명하고, 제 1 실시예와 동일한 부분은 제 1 실시예를 원용하기로 한다.

도 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 오일 회수관(21)은 상기 어큐물레이터(10)의 상측에서 상기 어큐물레이터(10)의 내부에 삽입된다. 그리고, 상기 오일 회수관(21)을 따라 이동하는 고온의 오일은 상기 하우징(110)의 저장 공간(111)으로 바로 배출된다.

그리고, 상기 오일 회수관(21)에서 배출된 고온의 오일은 상기 저장 공간(111)에 저장된다. 이 때, 상기 회수된 고온의 오일은 액 냉매와의 비중 차이에 의해서 하측으로 이동되며, 이동 과정에서 저온의 액 냉매에 의해서 온도가 하강하게 된다. 그리고, 하측으로 이동된 오일은 미리 저장되어 있는 오일과 함께 상기 오일 유입홀(124)을 통하여 상기 기상 냉매관(120)으로 유입된다.

이와 같은 본 실시예에 의하면, 회수된 고온의 오일이 상기 하우징(110) 내부에 저장된 저온의 액 냉매와 직접 접촉하므로, 온도가 더욱 하강할 수 있는 장점이 있다.

도 4는 제 3 실시예에 따른 어큐물레이터의 내부 구조를 보여주는 단면도이다.

본 실시예는 다른 부분에 있어서는 제 1 실시예와 동일하고, 다만, 기상 냉매관의 구조에 있어서 차이가 있는 것을 특징으로 한다. 따라서, 이하에서는 본 실시예의 특징적인 부분에 대해서만 설명하고, 제 1 실시예와 동일한 부분은 제 1 실시예를 원용하기로 한다.

도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 기상 냉매관(210)은, 양단부(211, 212)가 상기 하우징(110)의 내부 상면에 고정된다. 그리고, 상기 기상 냉매관(210)의 일단(211)은 상기 압축기 흡입측 배관(17)과 연통된다. 그리고, 상기 기상 냉매관(210)의 타단(212)에는 상기 오일 회수관(16)의 일부가 삽입된다.

그리고, 상기 기상 냉매관(210)의 타 단부에는 기상 냉매가 유입되기 위한 기상 냉매 입구(214)가 형성된다. 그리고, 상기 기상 냉매관(210)의 하측에는 상기 하우징(110)에 저장된 오일이 유입되는 오일 유입홀(216)이 형성된다.

이와 같은 본 실시예에 의하면, 상기 기상 냉매관(210)의 양단부가 상기 하우징(110) 내부에 고정되므로, 상기 어큐물레이터(10)의 진동시 상기 기상 냉매관(210)이 상기 하우징(110)에 대해서 진동하는 것이 저감되는 장점이 있게 된다.

도 5는 제 4 실시예에 따른 어큐물레이터의 내부 구조를 보여주는 단면도이다.

본 실시예는 다른 부분에 있어서는 제 1 실시예와 동일하고, 다만, 회수된 오일의 열교환 방법에 있어서 차이가 있는 것을 특징으로 한다. 따라서, 이하에서 는 본 실시예의 특징적인 부분에 대해서만 설명하고, 제 1 실시예와 동일한 부분은 제 1 실시예를 원용하기로 한다.

도 5를 참조하면, 본 실시예에 따른 오일 회수관(22)은 상기 어큐물레이터(10)의 하측을 관통한다. 그리고, 상기 오일 회수관(22)과 상기 하우징(110)의 접촉 부위에는 실링 부재(23)가 제공될 수 있다.

그리고, 상기 오일 회수관(22)의 일단은 상기 오일 분리기에 결합되고, 타단은 상기 압축기 흡입측 배관(17)에 연결된다.

따라서, 상기 오일 회수관(22)을 이동하는 고온의 오일은 상기 어큐물레이터(10)의 내부로 유입되기는 하나, 상기 어큐물레이터(10)에 저장된 액 냉매 및 오일과 섞이지는 않는다.

그리고, 회수되는 고온의 오일은 상기 오일 회수관(22)을 따라 이동하는 과정에서 상기 어큐물레이터(10)에 저장된 저온의 액 냉매 또는 오일과 열교환되어 온도가 하강하게 된다. 그리고, 열교환된 오일은 상기 압축기 흡입측 배관(17)으로 유입된다.

본 실시예에서는 상기 오일 회수관(22)이 상기 어큐물레이터(10)의 내부에 수평 방향으로 배치되는 것이 도시되나, 열교환 면적을 늘리기 위하여 상기 오일 회수관(22)이 상기 어큐물레이터(10)의 내부에서 다수 회 절곡되어 배치될 수도 있을 것이다.

상기의 실시예 들은 하나의 압축기가 사용되는 공기 조화기에 대해서 예를 들어 설명하였으나, 본 실시예의 사상은 이에 한정되지 않고, 다수 개의 압축기가 사용되는 경우에도 동일하게 적용될 수 있다.

다수 개의 압축기가 사용되는 경우에는 각 압축기에 토출된 냉매가 합쳐지는 배관에 하나의 오일 분리기를 설치하고, 상기 오일 분리기에 오일 회수관을 연결하도록 구성할 수 있다.

또한, 각 압축기의 토출 측에 오일 분리기가 각각 설치되고, 상기 각 오일 분리기에 오일이 회수되도록 하는 오일 회수관을 연결할 수 있다. 그리고, 어느 한 오일 회수관에 다른 오일 회수관을 연결하여 각 오일 회수관의 오일이 합쳐진 상태에서 흐르도록 할 수 있다.

본 실시예에 의하면, 오일 분리기에서 분리된 고온 상태의 오일이 상기 어큐물레이터에 저장된 저온의 냉매 또는 오일과 열교환되어 온도가 하강된 후에 상기 압축기로 흡입되므로, 상기 압축기로 흡입되기 위한 저온 냉매의 온도가 회수된 오일에 의해서 상승하는 것이 방지되므로, 산업상 이용가능성이 높다.

도 1은 본 실시예에 따른 공기 조화기의 냉매 사이클 구성도.

도 2는 제 1 실시예에 따른 어큐물레이터의 내부 구조를 보여주는 단면도.

도 3은 제 2 실시예에 따른 어큐물레이터의 내부 구조를 보여주는 단면도.

도 4는 제 3 실시예에 따른 어큐물레이터의 내부 구조를 보여주는 단면도.

도 5는 제 4 실시예에 따른 어큐물레이터의 내부 구조를 보여주는 단면도.

Claims (14)

1. 압축기;

   상기 압축기에서 토출된 냉매와 오일을 분리시키는 오일 분리기;

   상기 오일 분리기에서 분리된 오일이 유동하는 오일 회수관; 및

   내부의 유체와 상기 오일 분리기에서 분리된 오일이 열교환되도록 하는 열교환 장치를 포함하고,

   상기 열교환 장치는,

   상기 내부의 유체와 상기 오일 분리기에서 분리된 오일이 열교환되는 내부공간을 제공하는 하우징과,

   상기 하우징과 상대적으로 진동되는 것을 방지하기 위해 양단부가 상기 하우징 내부에 각각 고정되고, 일측에는 상기 내부의 유체에서 분리된 기상 냉매가 유입되는 기상냉매 입구가 형성되는 기상 냉매관을 포함하고,

   상기 오일 회수관의 일단부는 상기 오일 분리기와 연결되고 타단부는 상기 기상 냉매관에 삽입되는 공기 조화기.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 제 1 항에 있어서,

   상기 오일 회수관을 따라 이동하는 오일은 상기 열교환 장치 내부에서 저장되는 공기 조화기.
8. 삭제
9. 제 1 항에 있어서,

   상기 오일 회수관에는 감압을 위한 캐필러리가 형성되는 공기 조화기.
10. 압축기;

    상기 압축기에서 토출된 냉매와 오일을 분리시키는 오일 분리기;

    상기 오일 분리기에서 분리된 오일이 유동하는 오일 회수관; 및

    내부의 유체와 상기 오일 분리기에서 분리된 오일이 열교환되도록 하는 열교환 장치를 포함하고,

    상기 열교환 장치는,

    상기 내부의 유체와 상기 오일 분리기에서 분리된 오일이 열교환되는 내부공간을 제공하는 하우징과,

    일단부가 상기 하우징 내부에 고정되고, 타단부로 상기 내부의 유체에서 분리된 기상 냉매가 유입되는 기상 냉매관을 포함하고,

    상기 오일 회수관의 일단부는 상기 오일 분리기와 연결되고 타단부는 상기 기상 냉매관과 이격되어 상기 하우징의 내부공간에 위치하는 공기 조화기.
11. 삭제
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14. 삭제

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