KR101545580B1

KR101545580B1 - 냉동 사이클

Info

Publication number: KR101545580B1
Application number: KR1020080106128A
Authority: KR
Inventors: 최세헌; 조남규; 박효근; 이병철
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2008-10-28
Filing date: 2008-10-28
Publication date: 2015-08-19
Also published as: KR20100047043A

Abstract

냉동시스템이 개시된다. 개시되는 냉동시스템은 복수의 압축기들을 포함하는 냉동사이클로서, 상기 복수의 압축기들에서 토출되는 냉매로부터 오일을 분리하는 복수의 오일분리기; 상기 복수의 오일분리기에 의해 분리된 오일을 한 곳으로 모으는 합유(合油)배관; 상기 합유배관을 통해 모아진 오일을 각 압축기의 내부로 공급하는 급유(給油)배관; 및 상기 급유배관 각각에 구비되어 오일의 공급여부를 제어하는 제어밸브;를 포함함으로써, 복수의 압축기에 장착된 오일분리기에서 분리된 오일을 합유배관으로 일단 합친 후 각 압축기로 직접 공급하게 되므로, 유량이 많은 압축기로 많은 오일이 공급되게 되어 복수의 압축기 간의 오일 분배 신뢰성이 향상되는 이점이 있다.

냉동사이클, 압축기, 합유배관, 급유배관

Description

냉동 사이클{REFRIGERATION CYCLE}

본 발명은 냉동사이클에 관한 것으로, 특히 복수의 압축기를 포함하며 각 압축기에서 토출되는 냉매에서 분리된 오일을 각 압축기로 적절하게 분배하여 공급할 수 있는 냉동사이클에 관한 것이다.

냉동사이클은 압축기, 응축기, 팽창기, 증발기를 주요 구성으로 하며, 이들로 이루어진 폐루프를 순환하는 작동유체의 상변화를 이용하여 냉각작용을 발휘하는 장치이다.

여기서, 압축기는 기계적 에너지를 이용하여 압축성 유체를 압축시키는 기계장치로, 구동력을 발생시키는 구동모터와 그 구동모터의 구동력을 전달받아 유체를 압축하는 압축유닛을 포함하며, 구동모터를 냉각하거나 또는 압축유닛의 윤활과 실링 등을 위해 일정량의 오일이 주입된 상태로 제조된다.

또한, 압축기의 운전과정에서 발생되는 오일의 부족을 방지하기 위해, 압축기로부터 냉매와 함께 토출되는 오일을 분리하여 압축기의 내부로 다시 돌려보내기 위한 오일회수장치가 더 부가되게 된다.

일반적으로 하나의 냉동사이클에는 하나의 압축기가 장착되나, 최근 들어, 요구되는 냉각성능이 상향되는 경향과 압축운전 중 냉동부하의 크기에 따라 압축용량의 가변이 요구되는 이유로 복수의 압축기가 장착된 냉동사이클이 다수 출시되고 있다.

이 경우, 상기 복수의 압축기들 중 전부를 운전시키거나 일부를 운전시키는 방식으로 냉각성능의 조절 및 압축용량의 가변이 가능하게 된다.

따라서, 복수의 압축기들 각각의 작동상태에 따라 냉매를 분배하여 공급하는 기술과 함께, 운전/비운전 압축기 사이 및 운전 중인 압축기 사이의 오일 토출량 등의 차이로 인해 발생되는 압축기들 사이의 오일 레벨의 차이를 보상할 수 있도록 회수된 오일을 각각의 압축기로 적정하게 분배하는 기술에 대한 요구가 증대하고 있다.

종래의 경우, 복수의 압축기 각각의 오일회수장치에서 분리된 오일을 복수의 압축기들 각각의 흡입관이 하나로 연결된 공통흡입라인에 연결하여 압축기의 동작여부에 따라 냉매와 함께 흡입되도록 하는 분배방식이 개시된 바 있다.

그러나, 이 경우 흡입관으로 흡입되는 냉매에 비해 상대적으로 고온인 오일이 함께 유입되므로 냉매의 비체적이 증가하게 되어 압축효율이 저하되는 문제가 있었다.

따라서, 복수의 압축기가 장착된 냉동사이클에 있어서, 제조비용의 증가를 최소화하면서 압축기의 압축효율의 저하를 방지할 수 있는 복수의 압축기 간의 오일 분배 방식에 대한 기술의 요구가 증대하고 있다.

본 발명은, 복수의 압축기가 장착된 냉동사이클에 있어서, 제조비용의 증가를 최소화하면서 압축기의 압축효율의 저하를 방지할 수 있는 복수의 압축기 간의 오일 분배 방식이 적용된 냉동사이클의 제공을 일 목적으로 한다.

상기한 본 발명의 일 목적을 달성하기 위해, 복수의 압축기들을 포함하는 냉동사이클로서, 상기 복수의 압축기들에서 토출되는 냉매로부터 오일을 분리하는 복수의 오일분리기; 상기 복수의 오일분리기에 의해 분리된 오일을 한 곳으로 모으는 합유(合油)배관; 상기 합유배관을 통해 모아진 오일을 각 압축기의 내부로 공급하는 급유(給油)배관; 및 상기 급유배관 각각에 구비되어 오일의 공급여부를 제어하는 제어밸브;를 포함하는 냉동사이클이 제공된다.

또한, 본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 복수의 압축기들 각각은, 밀폐된 내부공간을 갖고 흡입관과 토출관이 연결되는 케이싱; 상기 케이싱의 내부공간에 설치되고 구동력을 발생하는 구동모터; 및 상기 케이싱의 내부공간에 설치되고 상기 구동모터에 의해 작동하여 냉매를 압축하는 압축실이 형성되는 압축유닛;을 포함하며, 상기 급유배관은 상기 압축실의 내부와 연통되게 구비될 수 있다.

또한, 본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 압축실은, 상기 케이싱의 내부공간에 고정되는 고정스크롤과, 상기 구동모터에 의해 선회운동하는 선회스크롤에 의해 형성되며, 상기 급유배관은, 상기 고정스크롤을 관통하여 상기 압축실과 연통되게 마련될 수 있다.

또한, 본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 압축실은, 상기 고정스크롤의 중심에 대해 대칭되는 위치에 한 쌍으로 형성되고, 각 압축실은 상기 오일회수관과 동시에 연통되게 구비될 수 있다.

또한, 본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 급유배관은, 냉매의 압축이 시작되는 단계의 압축실과 연통되게 구비될 수 있다.

또한, 본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 제어밸브는, 작동하지 않는 압축기의 압축실로 오일의 유입 및 그로부터 오일의 유출이 방지되게 제어하도록 구비될 수 있다.

또한, 본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 합유배관에는 갑압수단이 더 구비될 수 있다.

또한, 본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 복수의 압축기들 각각은, 흡입관과 토출관이 연결되어 밀폐된 내부공간 내부에 설치되어 구동력을 발생하는 구동모터; 상기 구동모터에 의해 작동되어 냉매를 압축하는 압축유닛; 상기 구동모터와 압축유닛을 윤활 또는 냉각하는 오일이 저장되는 저유(貯油)부; 및 상기 저유부로부터 상기 구동모터와 압축유닛으로 오일을 펌핑하여 급유하는 급유펌프;를 포함하며, 상기 급유배관은, 상기 급유펌프에 연결되게 구비될 수 있다.

또한, 본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 복수의 압축기들은, 흡입관과 토출관이 연결된 밀폐된 내부공간 내부에 설치되어 구동력을 발생하는 구동모터, 상기 구동모터에 의해 작동되는 압축유닛 및 상기 구동모터와 압축유닛을 윤활 또는 냉 각하는 오일이 저장되는 저유(貯油)부를 포함하며, 상기 급유배관은, 상기 저유부에 연결되게 구비될 수 있다.

본 발명과 관련된 일 예에 따른 냉동사이클에 의하면,

복수의 압축기에 장착된 오일분리기에서 분리된 오일을 합유배관으로 일단 합친 후 각 압축기로 직접 공급하게 되므로, 유량이 많은 압축기로 많은 오일이 공급되게 되어 복수의 압축기 간의 오일 분배 신뢰성이 향상되는 이점이 있다.

또한, 급유라인을 통해 각 압축기의 압축실로 오일을 직접 공급함으로써 복수의 압축기의 흡입라인에 오일을 공급함으로써 발생되는 압축 성능 저하는 방지할 수 있는 이점이 있다.

이하에서는, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 냉동사이클에 대해 자세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉동사이클을 개략적으로 보인 도면, 도 2는 도 1에 있어서 하나의 압축기의 내부와 배관 연결 상태를 보인 도면, 도 3은 도 2에 있어서 I-I의 단면을 보인 도면, 도 4는 도 2에 있어서 I-I 단면의 다른 예를 보인 도면이다.

먼저, 도 1을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 냉동사이클의 구성에 대해 설명한다.

도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 냉동사이클(10)은 외부로 열을 방출하여 내부의 냉매를 중온 고압의 액체 냉매로 응축시키는 응축기(20), 응축기(20)에서 토출된 냉매를 저온 저압의 액체 냉매로 감압시키는 팽창장치(30), 팽창장치(30)에서 토출된 냉매를 외부로부터 흡수된 열을 이용하여 고온 저압의 기체 냉매로 증발시키는 증발기(40)를 포함하며, 증발기(40)에서 토출된 냉매를 압축시켜 고온 고압의 기체 냉매로 만드는 압축기(100)가 복수 개(100a, 100b, 100c)로 구비된다.

그리고, 상기 복수의 압축기(100a, 100b, 100c) 각각에는 그로부터 토출되는 냉매에서 오일을 분리하기 위해 오일분리기(50a, 50b, 50c)가 구비된다.

상기 오일분리기(50a, 50b, 50c) 각각은 냉매가 토출되는 냉매배관(55a, 55b, 55c)과 분리된 오일이 배출되어 하나로 합쳐지는 합유(合油)배관(101a, 101b, 101c)이 연결된다.

상기 냉매배관(55a, 55b, 55c)은 상기 응축기(20)에 연결되며, 상기 합유배관(101a, 101b, 101c)은 하나로 모여져 연결배관(109)과 연결되고, 상기 연결배관(109)은 상기 합유배관(101a, 101b, 101c)을 통해 모아진 오일을 각 압축기(100a, 100b, 100c)의 내부로 공급하는 급유(給油)배관(103a, 103b, 103c)과 연결된다.

또한, 상기 급유배관(103a, 103b, 103c) 각각에는 그에 연결된 압축기(100a, 100b, 100c)의 동작 여부에 따라 오일의 공급여부를 제어하는 제어밸브(105a, 105b, 105c)가 구비된다.

상기 제어밸브(105a, 105b, 105c)는 동작하지 않는 압축기로 오일의 유입 및 그로부터 오일의 유출이 방지되게 제어할 수 있는 솔레노이드 등과 같은 밸브장치 로 구비될 수 있다.

여기서, 압축기(100)의 수는 설명을 위해 3개로 한정한 것이며 이상에서 설명한 배관 구조를 참고로 하여 N개로 확장하는 것은 본 발명의 당업자에 있어서 단순한 설계 변경에 불과한 것이라 할 것이다.

상기한 구성을 포함하는 냉동사이클(10)의 동작에 대해 설명하면 다음과 같다.

먼저, 냉동부하가 큰 경우, 복수의 압축기(100a, 100b, 100c)가 모두 운전되며 각 압축기(100a, 100b, 100c)에서 토출된 오일은 합유배관(101a, 101b, 101c), 연결배관(109), 급유배관(103a, 103b, 103c)으로 순차적으로 이동되어 상기 압축기(100a, 100b, 100c)의 내부로 공급되게 된다.

이때, 상기 급유배관(103a, 103b, 103c)에 구비된 제어밸브(105a, 105b, 105c)는 모두 개방되게 제어되며, 상기 각각의 압축기(100a, 100b, 100c)에 공급되는 오일의 양은 각 압축기(100a, 100b, 100c)의 회전속도에 비례하여 공급되게 된다. 따라서 유량이 많은 압축기로 많은 오일이 공급되게 되므로 압축기 간의 적정한 오일 분배가 용이하게 이루어지게 된다.

다음으로, 냉동부하가 작아지는 경우, 복수의 압축기(100a, 100b, 100c) 중 일부가 운전되며 나머지 일부는 운전이 정지되게 된다.

이 경우, 상기 급유배관(103a, 103b, 103c)에 구비된 제어밸브(105a, 105b, 105c) 중 운전이 정지된 압축기에 연결된 제어밸브는 닫혀진 상태로 제어되게 된다.

이에 의해, 정지된 압축기의 내부로 오일의 유입 및 그로부터 오일의 유출이 방지되게 된다.

한편, 본 실시예에 있어서 상기 합유배관(101a, 101b, 101c) 각각에는 오일분리기(50a, 50b, 50c)에서 배출되는 오일이 역류되는 것을 방지하기 위해 압력을 낮추는 감압수단(107a, 107b, 107c)가 더 구비될 수 있다.

또한, 본 실시예에 있어서 상기 급유배관(103a, 103b, 103c)은 상기 복수의 압축기(100a, 100b, 100c)의 내부에 형성되는 압축실(P)에 연통되게 설치된다.

이와 관련된 구성은 아래에서 자세히 설명한다.

다음으로, 도 2 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 냉동사이클에 있어서 하나의 압축기와 이에 오일을 공급하기 위한 배관 구조를 자세히 설명한다.

도 2 내지 도 3을 참조하면, 본 실시예에 있어서 압축기(100a)는, 압축기 케이싱(이하, '케이싱'으로 약칭함)(110), 구동모터(120), 압축유닛(130), 상기 압축기(100a)의 토출측과 응축기(20)의 입구측을 연결하는 배관에 설치되어 상기 토출관(114)을 통해 토출되는 냉매에 섞인 오일을 분리하는 오일분리기(50a), 상기 오일분리기(50a)에서 분리된 오일을 압축유닛(130)으로 공급하는 합유배관(101a), 연결배관(109) 및 급유배관(103a)을 포함한다.

아래에서는 본 실시예에 따른 압축기(100a)의 구성에 대해 자세히 설명한다.

먼저, 상기 케이싱(110)은, 밀폐된 내부공간을 갖도록 형성되며, 증발기(40)를 통과한 저압의 기체 상태 냉매가 유입되는 흡입관(113)과 압축된 고압의 기체 상태 냉매가 토출되는 토출관(114)이 결합된다.

상기 케이싱(110)의 내부공간에는 상기 구동유닛(120)의 일 단을 지지하며, 상기 구동유닛(120)에 의해 구동되어 냉매를 압축하는 지지하는 메인프레임(111)돠, 상기 구동유닛(120)의 타 단을 지지하는 서브프레임(112)이 고정 설치된다.

한편, 상기 압축기 케이싱(110)의 하반부에는 그 압축기 케이싱(110)의 내부공간에 오일을 주입하기 위한 오일공급구멍(115)이 형성된다.

상기 오일공급구멍(115)은 압축기가 복수 개 구비되는 경우 각 압축기의 유면높이를 일치시키기 위해 복수의 압축기를 서로 연통시키는 균유공으로 활용할 수도 있다.

다음으로, 상기 구동유닛(120)은, 상기 케이싱(110)의 내부공간에 설치되어 구동력을 발생하는 구동모터(120)와 상기 구동모터(120)에 결합되어 구동되는 회전 샤프트(123)을 포함한다.

상기 구동모터(120)는 상기 케이싱(110)의 내주면에 고정되는 고정자(121a)와, 상기 고정자(121a)의 안쪽에 회전 가능하게 배치되는 회전자(121b)를 포함한다.

상기 회전 샤프트(123)는 상기 회전자(122)의 중심에 결합되며, 상기 메인프레임(111)과 서브프레임(112)에 의해 지지되어, 상기 회전자(121b)의 회전력을 상기 압축유닛(130)에 전달한다. 또한, 상기 압축유닛(130)으로 공급되는 오일이 통과하도록 상기 회전 샤프트(123)의 축방향으로는 오일유로(123a)가 관통 형성된다.

다음으로, 상기 압축유닛(130)은, 상기 구동모터(120)에 의해 구동되는 회전 샤프트(123)에 의해 동작되어 냉매를 압축하는 고정스크롤(131)과 회전스크롤(132)을 포함한다.

상기 고정스크롤(131)은 상기 메인프레임(111)에 결합되어 고정되며, 압축된 냉매가 토출되는 토출구(131c)와 상기 토출구(131c)를 통해 토출되는 토출가스의 역류를 차단하는 역지밸브(134)를 포함할 수 있다.

상기 선회스크롤(132)은 상기 메인프레임(111)에 의해 지지되며 상기 고정스크롤(131)과 맞물리게 위치되고 상기 회전 샤프트(123)에 의해 선회운동하게 된다.

이때, 상기 선회스크롤(132)와 상기 메인프레임(111) 사이에는 상기 선회스크롤(132)의 선회운동을 유도하는 올담링(133)이 구비될 수 있다.

그리고, 상기 고정스크롤(131)과 선회스크롤(132)에는 서로 맞물려 연속으로 두 개 한 쌍의 압축실(P)을 형성하는 고정랩(131a)과 선회랩(132a)이 나선형으로 각각 형성된다.

상기 압축실(P)은, 상기 케이싱(100)의 내부공간에 고정되는 고정스크롤(131)의 고정랩(131a)과 상기 구동모터(120)에 의해 상기 고정스크롤(131)에 대해 선회운동하는 선회스크롤(132)의 선회랩(132a)에 의해 형성되며, 상기 선회스크롤(132)의 회전에 의해 내부 체적이 변화되면서 내부의 냉매를 압축시키게 된다.

또한, 상기 압축실(P)은, 상기 선회스크롤(132)의 회전에 의해 상기 고정스크롤(131)의 중앙부로 이동되며, 상기 고정스크롤(131)에 형성된 토출구를 통해 압축된 냉매가 토출되게 된다.

한편, 상기 고정스크롤(131)의 흡입구(131b)에는 냉동사이클로부터 냉매를 안내하는 흡입관(113)이 직접 연결되고, 상기 고정스크롤(131)의 토출구(131c)는 상기 케이싱(110)의 내부공간에 연통된다.

이에 의해, 상기 케이싱(110)의 내부공간은 토출압과 같은 압력의 냉매로 채워지게 되며, 이러한 형태의 밀폐형 압축기를 소위 '고압식 밀폐형 압축기'라 한다.

이와 달리, 상기 케이싱(110)의 내부공간이 흡입압과 같은 압력의 냉매로 채워질 수 있도록 상기 압축유닛(130)의 흡입측을 케이싱(110)의 내부공간과 연통되게 하고, 토출관(114)은 압축유닛(130)의 토출측에 직접 연결되는 밀폐형 압축기를 소위 '저압식 밀폐형 압축기'라 한다.

도 2에 있어서, 본 실시예에 따른 밀폐형 압축기를 고압식 밀폐형 압축기를 도시하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고 저압식 밀폐형 압축기에도 적용될 수 있음은 물론이다.

한편, 상기 오일분리기(50a)는, 상기 케이싱(110)의 외부로 토출되는 냉매에서 오일을 분리하기 위한 장치로, 상기 압축기(100)의 토출관(114)과 연결되며, 오일이 분리된 냉매는 냉매배관(55)를 통해 응축기(20)로 공급되고, 분리된 오일은 합유배관(101a), 연결배관(109) 및 급유배관(103a)을 순차적으로 통과하여 압축유닛(130)의 압축실(P)에 공급된다.

상기 오일분리기(50a)는, 밀폐된 내부공간을 가지는 통모양으로 형성되며, 상기 케이싱(110)의 일측에 나란하게 배치되고, 상기 케이싱(110)에 지지되거나 또는 상기 오일분리기(50a)를 감싸 상기 케이싱(110)에 고정되는 클램프와 같은 별도 의 지지부재(52)로 지지될 수 있다.

그리고 상기 오일분리기(50a)의 내부공간에는 메쉬스크린이 설치되어 냉매와 오일이 분리되도록 하거나 또는 상기 토출관(114)이 오일분리기(50a)의 축중심에 대해 오프셋(off-set)되게 연결되어 냉매가 사이클론 형태로 회전하면서 상대적으로 무거운 오일이 분리되도록 하는 등 오일이 분리될 수 있는 다양한 방식이 적용될 수 있다.

한편, 상기 합유배관(101a)은 분리된 오일이 저장되는 상기 오일분리기(50a)의 하부와 일 단이 연결되며, 타 단은 나머지 압축기(100b, 100c)로부터 분리된 오일을 회수하는 합유배관(101b, 101c)과 합쳐져 연결배관(109)의 일 단과 연결된다.

상기 연결배관(109)의 타 단은 상기 압축기(100a) 각각의 압축실(P)에 연결되는 급유배관(103a)과 연결된다.

또한, 상기 급유배관(103a)에는 그를 통한 오일의 이동여부를 제어하는 제어밸브(105a)가 구비되며, 상기 제어밸브(105a)는 상기 압축기(100a)가 운전시에 개방되며, 비 운전시 닫혀지게 제어된다.

한편, 본 실시예에 있어서, 상기 합유배관(101a)에는 모세관 등과 같은 감압수단(107a)이 더 구비될 수 있다.

이에 의해, 상기 오일분리기(50a)으로부터 배출된 냉매가 역류되는 것을 방지하게 된다.

한편, 본 실시예에 있어서, 상기 압축실(P)은, 상기 고정스크롤(131)의 중심에 대해 대칭되는 위치에 한 쌍(P1,P2)으로 형성되며, 그 내부 압력은 서로 동일하 게 마련되고, 상기 급유배관(103a)은 상기 한 쌍의 압축실(P1,P2)과 동시에 연통되게 구비된다.

앞서 설명한 바와 같이, 상기 압축실(P)는 선회스크롤(132)의 선회 회전에 따라 상기 고정스크롤(131)의 중앙부로 이동되면서 내부의 냉매를 압축하게 되는데, 상기 한 쌍의 압축실(P1,P2)의 내부압력은 선회스크롤(132)의 선회 회전에 의한 각 압축실의 이동거리를 동일하게 함으로써 동일한 압력으로 마련될 수 있다.

한편, 본 실시예에 있어서, 상기 급유배관(103a)은 압축이 시작되는 단계에있는 상기 한 쌍의 압축실(P1,P2)에 연통되게 구비되는 것이 바람직하다. 즉, 고정랩(131a)과 선회랩(132a)에 의해 압축실(P1,P2)이 생성된 직후의 압축실(P1,P2)로 오일이 공급되게 상기 급유배관(103a)이 구비되는 것이 바람직하다.

이에 의해, 상대적으로 저압 상태인 압축실(P1,P2)로 오일이 공급이 원활하게 일어나게 되며, 일단 압축실(P1,P2)의 체적이 형성된 상태이므로 흡입되는 냉매에 비해 상대적으로 고온인 오일로 인한 냉매의 비체적 증가 문제가 방지되게 된다.

한편, 본 실시예에 있어서, 상기 급유배관(103a)의 말단은 상기 한 쌍의 압축실(P1,P2)에 각각 연결되어, 오일이 상기 급유배관(103a)을 통해 각 압축실(P1,P2)에 동시에 공급되게 구비되는 것이 바람직하다.

이를 위해, 상기 급유배관(103a)을 분지하여 각 압축실(P1,P2)에 연통시키는 것도 가능할 것이나, 상기 고정스크롤(131)의 내부에 상기 압축실(P1,P2)와 연통되는 한 쌍의 오일공급유로(103aa, 103ab)를 형성하고 상기 오일공급유로(103aa, 103ab)의 말단이 상기 급유배관(103a)과 연통되게 구비하는 것이 바람직하다.

이 때, 상기 오일공급유로(103aa, 103ab)를 통해 공급되는 오일의 양이 동일하도록 상기 한 쌍의 오일공급유로(103aa, 103ab)의 길이는 동일하게 구비되는 것이 바람직하다.

한편, 본 실시예에 있어서, 상기 압축실(P1,P2)와 연통되는 상기 오일공급유로(103aa, 103ab)의 말단 또는 상기 급유배관(103a)의 말단은 상기 선회스크롤(132)이 선회 회전함에 따라 상기 선회랩(132a)의 임의의 포인트가 이동하는 원 궤적 중심에 위치되게 상기 고정스크롤(131)의 고정랩(131a)에 의해 형성되는 압축공간(C)와 연통되게 구비되는 것이 바람직하다.

이에 의해, 상기 선회스크롤(131)이 선회 회전함에 따라, 상기 오일공급유로(103aa, 103ab)의 말단 또는 상기 급유배관(103a)의 말단을 통해 공급되는 오일은 상기 한 쌍의 압축실(P1,P2)로 번갈아 공급되게 된다.

한편, 본 실시예에 따른 압축기(100a)에는 상기 케이싱(110)의 내부에 저장된 오일을 상기 압축유닛(130) 및 구동유닛(120)으로 공급하기 위한 급유유닛(140)이 더 구비될 수 있다.

상기 급유유닛(140)은, 상기 회전 샤프트(123)에 결합되어 구동되어 가변용적부(150a)을 발생시키고 그 가변용적부(150a)을 이용하여 펌핑하는 트로코이드기어 펌프 등과 같은 오일펌프(150), 상기 오일펌프(150)를 수용하며 상기 케이싱(110)의 내부에 설치되는 펌프하우징(141), 상기 펌프하우징(141)에 결합되어 상기 오일펌프(150)로 오일을 공급하는 펌프커버(142)를 포함할 수 있다.

이에 의해, 상기 오일펌프(150)가 회전 샤프트(123)에 의해 작동되면서, 상기 케이싱(110)의 내부공간에 채워진 오일을 펌핑하고, 이 펌핑된 오일은 상기 회전 샤프트(123)의 오일유로(123a)를 따라 상부로 이동되어 상기 압축유닛(130)을 윤활하는 동시에 구동모터(120)를 냉각시키게 된다.

다음으로, 도 4를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 냉동사이클에 있어서 압축기의 압축실에 오일을 공급하기 위한 배관의 구조의 다른 일 예에 대해 설명한다.

도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 압축기(100a)에 있어서, 상기 압축실(P)은 고정스크롤(131)의 중심에 대해 대칭되는 위치에 한 쌍(P1,P2)으로 형성되고, 각 압축실(P1,P2)은 서로 다른 내부압력을 갖게 마련된다. 이를 앞서 설명한 "대칭형"과 구별되게 "비대칭형"이라 한다.

이 경우, 냉매의 압축이 상기 고정스크롤(131)의 고정랩(131a)에 의해 형성되는 압축공간 중 흡입부(131b)에 가까운 위치에서부터 압축이 시작되므로 압축의 성능이 높아지는 이점이 있다.

한편, 본 실시예에 있어서, 급유배관(103a)의 말단은 상기 한 쌍의 압축실(P1,P2)와 번갈아 연통되는 위치에 형성된다.

따라서, 상기 급유배관(103a)의 말단은, 상기 선회스크롤(132)이 선회 회전함에 따라 상기 선회랩(132a)의 임의의 포인트가 이동하는 원 궤적 중심에 위치되게 설치되는 것이 바람직하다.

이하에서는, 본 발명과 관련된 냉동사이클의 다른 실시예에 대해 도 5를 참 조하여 자세히 설명한다.

다만, 이를 설명함에 있어서, 앞서 설명한 본 발명과 관련된 냉동사이클의 일 실시예와 중복되는 구성 및 그에 대한 자세한 설명은 앞서 설명한 것으로 갈음하고 이하에서는 생략하기로 한다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 냉동사이클에 있어서 하나의 압축기의 내부와 배관 연결 상태를 보인 도면이다.

도 5를 참조하면, 본 실시예에 따른 냉동사이클에 있어서 하나의 압축기(200a)는 압축기 케이싱(이하, '케이싱'으로 약칭함)(110), 구동모터(120), 압축유닛(130), 상기 압축기(100a)의 토출측과 응축기(20)의 입구측을 연결하는 배관에 설치되어 상기 토출관(114)을 통해 토출되는 냉매에 섞인 오일을 분리하는 오일분리기(50a)에서 분리된 오일을 압축기(200a)로 공급하는 합유배관(201a), 연결배관(209) 및 급유배관(203a)을 포함하는 점에서 앞서 설명한 일 실시예와 동일하다.

다만, 본 실시예에 있어서, 상기 급유배관(203a)은 상기 케이싱(110)의 내부로 연통되게 구비된다.

자세하게는, 본 실시예에 있어서, 상기 케이싱(110)의 하부에는 상기 구동모터(120)와 압축유닛(130)을 윤활 또는 냉각하는 오일이 저장되는 저유(貯油)부(116)이 형성되며, 상기 급유배관(203a)은 상기 저유부(116)로 연통되게 설치된다.

이에 의해, 앞선 실시예와 비교할 때 고정스크롤(131)에 오일이 통과하는 유로를 형성하는데 소요되는 비용을 절감시킬 수 있으며, 간단한 구성으로 형성될 수 있으므로 안정적인 오일의 공급이 가능하게 된다.

이하에서는, 본 발명과 관련된 냉동사이클의 또 다른 실시예에 대해 도 6 및 도 7을 참조하여 자세히 설명한다.

도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 냉동사이클에 있어서 하나의 압축기의 내부와 배관 연결 상태를 보인 도면, 도 7은 도 6에 있어서 II-II의 단면을 보인 도면이다.

도 6 내지 도 7을 참조하면, 본 실시예에 따른 냉동사이클에 있어서 하나의 압축기(200a)는 압축기 케이싱(이하, '케이싱'으로 약칭함)(110), 구동모터(120), 압축유닛(130), 상기 압축기(100a)의 토출측과 응축기(20)의 입구측을 연결하는 배관에 설치되어 상기 토출관(114)을 통해 토출되는 냉매에 섞인 오일을 분리하는 오일분리기(50a)에서 분리된 오일을 압축기(300a)로 공급하는 합유배관(301a), 연결배관(309) 및 급유배관(303a)을 포함하는 점에서 앞서 설명한 일 실시예와 동일하다.

다만, 본 실시예에 있어서 상기 압축기(300a)는 상기 구동모터(120)와 압축유닛(130)을 윤활 또는 냉각하는 오일이 저장되는 저유(貯油)부(116)와, 상기 저유부(116)로부터 상기 구동모터(120)와 압축유닛(130)으로 오일을 펌핑하여 급유하는 급유펌프(140)를 포함하며, 상기 급유배관(303a)은 상기 급유펌프(140)에 연결된 다.

상기 급유펌프(140)에 연결되어 오일을 흡입하는 동작에 대해서는 아래에서 자세히 설명한다.

상기 급유펌프(140)는 상기 회전 샤프트(123)에 결합되어 구동되어 가변용적부(150a)을 발생시키고 그 가변용적부(150a)를 이용하여 펌핑하는 오일펌프(150), 상기 오일펌프(150)를 수용하며 상기 케이싱(110)의 내부에 설치되는 펌프하우징(141), 상기 펌프하우징(140)에 결합되어 상기 오일펌프(150)로 오일을 공급하는 펌프커버(142)를 포함한다.

상기 펌프하우징(141)에는, 오일펌프(150)가 수용되는 펌프수용부(141b)가 형성되며, 상기 회전 샤프트(123)로부터 연장되어 형성된 핀부(123b)가 관통 수용된다.

또한, 상기 펌프하우징(141)은, 상기 서브프레임(112)의 하부에 결합되거나, 상기 서브프레임(112)과 일체로 형성된다.

상기 오일펌프(150)는, 트로코이드기어 펌프와 같이 용적이 가변되면서 오일을 펌핑하는 용적펌프로 이루어진다.

즉, 상기 오일펌프(150)는 상기 펌프하우징(110)에 형성된 펌프수용부(141b)에 회전가능하게 수용되며, 상기 회전 샤프트(123)에 결합되어 편심 회전을 하는 내측기어(151)와, 그 내측기어(151)에 맞물려 가변용적부(150a)을 형성하는 외측기어(152)로 이루어진다.

이에 의해, 상기 오일펌프(150)는 회전 샤프트(123)에 의해 작동되며 상기 케이싱(110)의 내부공간에 채워진 오일이나 상기 급유배관(303a)을 통해 이동되는 오일을 펌핑하고, 이 펌핑된 오일은 상기 회전 샤프트(123)의 오일유로(123a)를 따라 상부로 이동되어 상기 압축유닛(130)을 윤활하는 동시에 구동모터(120)를 냉각시키게 된다.

상기 펌프커버(142)에는, 상기 급유배관(303a)을 통해 이동되는 오일이 펌 핑되는 제1 흡입구(142a)와 상기 케이싱(110)의 바닥면으로부터 오일을 회수하는 제2 흡입구(142b)가 형성된다.

상기 제1 흡입구(142a)는 급유배관(303a)과 연통되도록 반경방향으로 형성되고, 상기 제2 흡입구(142b)는 상기 케이싱(110)에 채워진 오일을 흡입하는 오일흡입관(148)과 연통되도록 축방향으로 형성된다.

따라서, 상기 오일흡입관(148)은 그 입구단이 상기 케이싱(110)에 채워진 오일에 잠길 수 있는 길이로 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 펌프커버(142)는, 상면 중앙에 상기 회전 샤프트(123)의 오일유로(123a)가 연통되도록 연통홈(153)이 형성된다.

상기 연통홈(153)의 일측 주변에는, 즉 상기 내측기어(151)와 외측기어(152)에 의해 형성되는 가변용적부(150a)와 상기 제1 흡입구(142a)를 연통시키는 제1 흡입안내홈(154)이 원호상으로 형성된다.

상기 제1 흡입안내홈(154)으로부터 원주방향으로 이격된 위치에 상기 제2 흡입구(142b)와 연통되는 제2 흡입안내홈(155)이 원호상으로 형성된다.

또한, 상기 제1 흡입안내홈(154)과 제2 흡입안내홈(155)로부터 원주방향으로 이격된 위치에는 상기 오일펌프(150)에 의해 펌핑된 오일이 토출되는 토출안내홈(156)이 원호상으로 형성된다.

그리고, 상기 토출안내홈(156)의 내측벽에는 상기 연통홈(153)과 연통되도록 토출슬릿(157)이 형성된다.

여기서, 상기 제1 흡입구(142a)와 제2 흡입구(142b)는 서로 연통되도록 형성될 수도 있으나, 상기 제1 흡입구(142a)와 제2 흡입구(142b) 사이의 압력차가 발생될 경우 오일이 역류할 수 있으므로 가급적 상기 제1 흡입구(142a)와 제2 흡입구(142b)는 서로 직접 연통되지 않도록 평면상에서 일정 간격으로 형성되는 것이 바람직할 수 있다.

또한, 상기 제1 흡입안내홈(154)과 제2 흡입안내홈(155)은 대략 90°정도씩의 원호각을 갖는 원호형상으로 형성되고, 상기 제1 흡입안내홈(154)과 제2 흡입안내홈(155)은 격벽으로 구분된다. 그리고 상기 토출안내홈(156)은 대략 180°의 원호각을 가지도록 원호형상으로 형성되는 것이 바람직하다.

이에 의해, 상기 내측기어(151)가 회전 샤프트(123)에 의해 회전되므로 상기 압축기(300a)에 공급되는 오일의 양은 압축기(300a)의 회전속도에 비례하여 공급되게 된다. 따라서 유량이 많은 압축기로 많은 오일이 공급되게 되므로 압축기 간의 적정한 오일 분배가 용이하게 이루어지게 된다.

이하에서는, 본 발명과 관련된 냉동사이클의 또 다른 실시예에 대해 도 8을 참조하여 자세히 설명한다.

도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 냉동사이클에 있어서 하나의 압축기의 내부와 배관 연결 상태를 보인 도면이다.

도 8을 참조하면, 본 실시예에 따른 냉동시스템에 있어서 압축기(400a)는, 오일분리기(450a)가 상기 압축기(400a)의 케이싱(110)의 내부에 설치된다.

즉, 복수의 압축기(400a, 400b, 400c) 각각의 내부에 오일분리기(250a, 250b, 250c)가 설치되는 점에서 앞서 설명한 일 실시예와 다르며, 나머지 구성에 있어서는 대동소이하다.

이에 의해, 압축유닛(130)에서 토출된 압축된 냉매는 상기 케이싱(110)의 내부로 토출되어 케이싱(110)의 내부를 순환하면서 일부 오일이 분리되어 케이싱(110)의 하부로 떨어지게 되며, 분리되지 않은 오일과 압축된 냉매는 상기 케이싱(110)의 내부에 위치되는 오일분리기(450a)의 흡입구(452)를 통해 오일분리기(450a)의 내부로 유입된다.

이후, 상기 오일분리기(450a)의 내부에서 분리된 오일은 상기 오일분리기(450a)의 케이스(451)의 저부에 고이게 되며, 상기 케이스(451)의 저부에는 오일을 회수하는 합유배관(401a)이 연결되며, 연결배관(409)을 지나 급유배관(403a, 403b, 403c)으로 연결되어 앞서 설명한 실시예들에서와 같이 압축실(P), 케이싱(110)의 저유부(116) 또는 급유펌프(140)로 공급되게 구비될 수 있다.

이에 의해, 압축기 간의 적정한 오일 분배가 용이하게 이루어지면서도 오일 분리기가 차지하는 용적을 줄일 수 있는 이점이 있다.

이상에서, 본 발명의 특정한 실시예에 관하여 도시되고 설명되었다. 그러나, 본 발명은, 그 사상 또는 본질적인 특징에서 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 형태로 실시될 수 있으므로, 위에서 설명된 실시예는 그 상세한 설명의 내용에 의해 제한되지 않아야 하며, 또한, 앞서 기술한 상세한 설명에서 일일이 나열되지 않은 실시예라 하더라도 첨부된 특허청구범위에서 정의된 그 사상과 범위 내에서 넓게 해석되어야 할 것이다. 그리고, 상기 특허청구범위의 기술적 범위와 그 균등범위 내에 포함되는 모든 변경 및 변형은 첨부된 특허청구범위에 의해 포섭되어야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉동사이클을 개략적으로 보인 도면,

도 2는 도 1에 있어서 하나의 압축기의 내부와 배관 연결 상태를 보인 도면,

도 3은 도 2에 있어서 I-I의 단면을 보인 도면,

도 4는 도 2에 있어서 I-I 단면의 다른 예를 보인 도면,

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 냉동사이클에 있어서 하나의 압축기의 내부와 배관 연결 상태를 보인 도면,

도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 냉동사이클에 있어서 하나의 압축기의 내부와 배관 연결 상태를 보인 도면,

도 7은 도 6에 있어서 II-II의 단면을 보인 도면,

Claims

흡입관을 통해 흡입된 냉매를 압축하는 복수의 압축기들을 포함하는 냉동사이클에 있어서,

상기 복수의 압축기들에서 토출되는 냉매로부터 오일을 분리하는 복수의 오일분리기;

상기 복수의 오일분리기에 의해 분리된 오일을 한 곳으로 모으는 합유(合油)배관;

상기 합유배관을 통해 모아진 오일을 각 압축기의 내부로 공급하는 급유(給油)배관; 및

상기 급유배관 각각에 구비되어 오일의 공급여부를 제어하는 제어밸브;를 포함하고,

상기 급유배관은 상기 흡입관에 연통되지 않는 것을 특징으로 하는 냉동사이클.
제 1 항에 있어서, 상기 복수의 압축기들 각각은,

밀폐된 내부공간을 갖고 흡입관과 토출관이 연결되는 케이싱;

상기 케이싱의 내부공간에 설치되고 구동력을 발생하는 구동모터; 및

상기 케이싱의 내부공간에 설치되고 상기 구동모터에 의해 작동하여 냉매를 압축하는 압축실이 형성되는 압축유닛;을 포함하며,

상기 급유배관은 상기 압축실의 내부와 연통되게 구비되는 냉동사이클.
제 2 항에 있어서,

상기 압축실은, 상기 케이싱의 내부공간에 고정되는 고정스크롤과, 상기 구동모터에 의해 선회운동하는 선회스크롤에 의해 형성되며,

상기 급유배관은, 상기 고정스크롤을 관통하여 상기 압축실과 연통되게 마련되는 냉동사이클.
제 3 항에 있어서,

상기 압축실은, 상기 고정스크롤의 중심에 대해 대칭되는 위치에 한 쌍으로 형성되고, 각 압축실은 상기 오일회수관과 동시에 연통되는 냉동사이클.
제 3 항에 있어서, 상기 급유배관은,

냉매의 압축이 시작되는 단계의 압축실과 연통되게 구비되는 냉동사이클.
제 1 항에 있어서, 상기 제어밸브는,

작동하지 않는 압축기의 압축실로 오일의 유입 및 그로부터 오일의 유출이 방지되게 제어하는 냉동사이클. (예를 들면, 솔레노이드 밸브가 별도의 제어수단에 의해 동작)
제 1 항에 있어서, 상기 합유배관에는 감압수단이 더 구비되는 냉동사이클.
제 1 항에 있어서, 상기 복수의 압축기들 각각은,

흡입관과 토출관이 연결되어 밀폐된 내부공간 내부에 설치되어 구동력을 발생하는 구동모터;

상기 구동모터에 의해 작동되어 냉매를 압축하는 압축유닛;

상기 구동모터와 압축유닛을 윤활 또는 냉각하는 오일이 저장되는 저유(貯油)부; 및

상기 저유부로부터 상기 구동모터와 압축유닛으로 오일을 펌핑하여 급유하는 급유펌프;를 포함하며,

상기 급유배관은, 상기 급유펌프에 연결되는 냉동사이클.
제 1 항에 있어서, 상기 복수의 압축기들은,

흡입관과 토출관이 연결된 밀폐된 내부공간 내부에 설치되어 구동력을 발생하는 구동모터,

상기 구동모터에 의해 작동되는 압축유닛 및

상기 구동모터와 압축유닛을 윤활 또는 냉각하는 오일이 저장되는 저유(貯油)부를 포함하며,

상기 급유배관은, 상기 저유부에 연결되는 냉동사이클.