KR102229832B1 - 전동압축기용 유분리기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전동압축기용 유분리기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 냉매가 토출되는 토출실(110)이 형성된 리어헤드(100); 상기 토출실(110)의 내주면 중 상측 테두리를 따라 일정하게 연장된 제1 통로(210)와, 상기 제1 통로(210)의 단부와 연통되고 면적이 확장되며 상기 제1 통로(210)를 경유한 냉매의 확산이 이루어지는 제1 확장 통로(220)와, 상기 제1 확장 통로(220)의 상측과 연통되고 상기 토출실(110)의 상측 테두리를 따라 연장된 제2 통로(230)를 포함하는 통로부(200); 및 상기 제1 확장 통로()의 하측에 위치되고 상기 제1 확장 통로()를 경유한 냉매에 포함된 오일이 분리되는 오일 분리실(300)을 포함한다.

Description

전동압축기용 유분리기{Oil separator for compressor}
본 발명은 냉매에 포함된 오일을 분리하기 위한 유분리기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 리어헤드의 내측에 냉매에 포함된 오일에 대한 분리를 위해 비중 차이를 이용하여 중력 방향을 기준으로 하측으로 오일을 분리하고, 가스 상태의 냉매는 냉배 배출구를 통해 안정적으로 냉매와 분리하여 사용할 수 있는 전동압축기용 유분리기에 관한 것이다.
공조시스템에서 사용되는 압축기는 증발기로부터 증발이 완료된 냉매를 흡입하여 액화하기 쉬운 고온 고압상태로 변화시켜 응축기로 전달하고 상기 압축기는 증발기를 경유하여 이동된 냉매를 압축하기 위해 작동된다.
압축기는 냉매에 대한 압축을 위한 구동원이 왕복운동을 하면서 압축을 수행하는 왕복식과 회전운동을 하면서 압축을 수행하는 회전식이 있으며, 상기 왕복식에는 구동원의 구동력을 크랭크를 사용하여 복수개의 피스톤으로 전달하는 크랭크식과, 사판이 설치된 회전축으로 전달하는 사판식과, 워블 플레이트를 사용하는 워블플레이트식이있다.
이와 같이 사용되는 압축기는 냉매와 오일이 혼용된 상태로 사용되다가 유분리기에 의해 순순한 냉매 상태의 가스와 오일이 분리되고 냉매는 증발기로 이동되고,오일은 압축기의 내부 윤활을 위해 재사용 된다.
상기 냉매에 포함된 오일을 안정적으로 분리하기 위한 다양한 기술이 근래에 사용되고 있으며 증발기의 성능 향상 및 상기 유분리기가 장착된 전동압축기의 효율 향상을 위해 튜브를 사용하지 않는 방식이 최근에는 주목 받고 있다.
대한민국공개특허 제10-2013-0126837호
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 리어헤드에 튜브 형태의 유분리기를 사용하지 않고 냉매의 이동 경로를 C자 형태로 변형시켜 냉매에 포함된 오일과 가스 상태의 냉매를 손쉽게 분리할 수 있는 전동압축기용 유분리기를 제공하고자 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 냉매가 토출되는 토출실(110)이 형성된 리어헤드(100); 상기 토출실(110)의 내주면 중 상측 테두리를 따라 일정하게 연장된 제1 통로(210)와, 상기 제1 통로(210)의 단부와 연통되고 면적이 확장되며 상기 제1 통로(210)를 경유한 냉매의 확산이 이루어지는 제1 확장 통로(220)와, 상기 제1 확장 통로(220)의 상측과 연통되고 상기 토출실(110)의 상측 테두리를 따라 연장된 제2 통로(230)를 포함하는 통로부(200); 및 상기 제1 확장 통로()의 하측에 위치되고 상기 제1 확장 통로(220)를 경유한 냉매에 포함된 오일이 분리되는 오일 분리실(300)을 포함한다.
상기 제1 통로(210)는 상기 토출실(110)에 형성된 냉매 배출 홀(110a)의 상부에 위치되고, 상기 제1 통로(210)의 입구단에는 하측을 향해 돌출된 돌기(202)가 형성된다.
상기 제1 확장 통로(220)는 상기 오일 분리실(300)을 향해 좌측과 우측이 각각 경사진 제1 경사면(222)을 더 포함하고, 상기 제1 경사면(222)에 의해 냉매에 포함된 오일이 비중 차이에 의해 상기 오일 분리실(300)로 이동되는 것을 특징으로 한다.
상기 제2 통로(230)는 상기 제1 확장 통로(220)의 상측과 연통되어 상기 제1 통로(210)의 상측을 따라 냉매 배출구(500)가 위치된 곳까지 연장된 것을 특징으로 한다.
상기 제2 통로(230)는 상기 리어헤드(100)의 원주 방향을 따라 소정의 길이로 연장되고 냉매 배출구(500)와 연통되는 위치에서 면적이 확장된 제2 확장 통로(232)를 더 포함한다.
상기 제2 통로(230)는 상기 제1 확장 통로(220)에서 상기 토출실(110)의 최 상측을 향해 라운드지게 연장된 것을 특징으로 한다.
상기 제1 통로(210)는 상기 제1 확장 통로(220)보다 상대적으로 높은 위치에 배치된 것을 특징으로 한다.
상기 오일 분리실(300)의 하측에는 분리된 오일이 유입되는 필터부(400)가 구비된 것을 특징으로 한다.
상기 오일 분리실(300)은 내측 바닥면이 좌우 양측으로 각각 경사지게 연장된 제2 경사면(310)을 더 포함하고, 상기 제2 경사면(310)에 상기 필터부(400)를 향해 개구된 오일 공급 홀(320)을 더 포함한다.
상기 오일 공급 홀(320)은 상기 제2 경사면(310)의 경사진 구간 중 상측 위치에 위치된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 전동압축기의 냉매에 포함된 오일을 분리하기 위해 튜브를 사용하지 않고서도 안정적으로 냉매에 포함된 오일과 가스를 손쉽게 분리 할 수 있다.
본 발명의 실시 예들은 냉매의 이동에 따라 비중에 따라 하측 방향으로 이동되는 오일과 가스 상태의 냉매를 한정된 리어헤드의 내측 형상을 최대한 이용하여 유분리를 실시하여 부품 및 재료비의 절감을 도모하고자 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 의한 압축기용 유분리기를 도시한 종 단면도.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 의한 압축기용 유분리기를 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 의한 압축기용 유분리기의 작동 상태도.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 첨부된 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의를 위해 과장되게 도시되어 있을 수 있다.
또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 판례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 하여 내려져야 할 것이다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 첨부된 도 1은 본 발명의 일 실시 예에 의한 압축기용 유분리기를 도시한 종 단면도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 의한 압축기용 유분리기를 도시한 도면이며, 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 의한 압축기용 유분리기의 작동 상태도이다.
첨부된 도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 실시 예에 의한 압축기용 유분리기는 외형을 이루며 냉매가 흡입되는 흡입구 위치에 형성된 전방 하우징(2a)과, 중간 하우징(2b) 및 리어헤드(100)로 구성되고, 상기 중간 하우징(2b)에는 내부에 구동부(3)와 압축 유닛(5)이 내장되며, 상기 구동부(3)는 고정자와 회전자 및 상기 회전자의 중앙에 삽입된 회전축(4)을 포함하여 구성된다.
상기 모터부(3)에서 발생된 회전력은 압축 유닛(5)에 전달되어 냉매에 대한 압축과 토출이 이루어지는데 상기 압축 유닛(5)은 고정 스크롤과 선회 스크롤을 포함하여 구성되며, 상기 고정 스크롤은 전동압축기(1)에서 고정된 상태가 유지되고, 상기 선회 스크롤은 상기 고정 스크롤에 대해 편심 회전 가능하게 설치되어 상대 이동이 이루어지면서 냉매를 압축한다.
리어헤드(100)는 상기 중간 하우징(2b)의 일측 단부에 위치되는데 보다 상세하게는 도면을 기준으로 우측 단부에 밀착된 상태로 상기 중간 하우징(2b)에 선택적으로 탈부착 가능하게 장착된다.
상기 압축유닛(5)에서 토출된 냉매는 배압실을 경유하여 토출 홀(110a)을 통해서 토출챔버(110)를 향해 소정의 압력으로 토출된다. 그리고 상기 토출챔버(110)로 토출된 냉매의 압력은 30bar 전후의 압력으로 토출이 이루어진다.
리어헤드(100)sms 냉매가 토출되는 토출실(110)이 형성되고, 상기 토출실(110)의 내주면 중 상측 테두리를 따라 일정하게 연장된 제1 통로(210)와, 상기 제1 통로(210)의 단부와 연통되고 면적이 확장되며 상기 제1 통로(210)를 경유한 냉매의 확산이 이루어지는 제1 확장 통로(220)와, 상기 제1 확장 통로(220)의 상측과 연통되고 상기 토출실(110)의 상측 테두리를 따라 연장된 제2 통로(230)를 포함하는 통로부(200); 및 상기 제1 확장 통로(220)의 하측에 위치되고 상기 제1 확장 통로(220)를 경유한 냉매에 포함된 오일이 분리되는 오일 분리실(300)을 포함한다.
상기 통로부(200)는 토출실(110)로 통출된 냉매에 포함된 오일을 상기 리어헤드(100)의 레이아웃을 고려하여 유분리가 이루어지는데, 본 실시 예는 통로부(200)의 형태가 알파벳 C자 형태와 유사하게 형성된 구조를 갖고 상기 리어헤드(100)에 배치된다.
상기 토출실(110)은 냉매가 토출되는 공간을 제공하는데, 상기 공간은 리어헤드(100)의 중앙에 위치되고, 은선으로 표시된 냉매 배출 홀(110a)을 통해 오일이 포함된 고압의 냉매가 배출된다. 참고로 도번 10번은 밸브 리테이너를 도시한 것이다.
상기 제1 통로(210)는 냉매 배출 홀(110a)의 상부에 위치되며, 도면 기준으로는 정면 상측에서 좌측을 향해 원호 형태로 연장되고 단부가 제1 확장 통로(220)와 연통된다.
상기 제1 통로(210)는 고압의 냉매가 최초 유입되는 곳으로써 입구단에는 돌기(202)가 하측을 향해 돌출 형성되어 있으며, 상기 돌기(202)에 의해 고압의 냉매가 제1 통로(210)를 경유하여 제1 확장 통로(220)로 이동되는 속도가 상대적으로 저하된 상태로 유도되며 압력도 일정 부분 하강되도록 유도된다.
제1 확장 통로(220)는 제1 통로(210)를 기준으로 좌측 단부에 위치된다. 이와 같이 위치되는 이유는 고압의 냉매에 포함된 오일을 분리시킬 때 중력을 이용하여 냉매에 포함된 오일을 후술할 오일 분리실(300)로 손쉽게 분리시키고 냉매만 상측에 위치된 제2 통로(230)를 통해 공급하여 상기 리어헤드(100)의 내측 형상을 최대한 이용하여 냉매에 포함된 오일을 분리하기 위해서이다.
또한 고압의 압력을 갖는 냉매가 제1 확장 통로(220)에서 상기 제2 통로(230)를 향해 일부 이동되는 경우에도 중력에 의해 상기 제1 확장 통로(220)를 향해 낙하 되도록 유도할 수 있으며 순수한 가스 상태의 냉매만 제2 통로(230)로 이동된다. 따라서 냉매에 포함된 오일과 가스 상태의 냉매가 안정적으로 분리된다.
제1 확장 통로(220)는 상기 오일 분리실(300)을 향해 좌측과 우측이 각각 경사진 제1 경사면(222)을 더 포함하고, 상기 제1 경사면(222)에 의해 냉매에 포함된 오일이 비중 차이에 의해 상기 오일 분리실(300)을 향해 보다 신속하게 이동될 수 있다.
상기 제1 경사면(222)은 제1 통로(210)를 통해 이동된 냉매에 포함된 오일이 상기 오일 분리실(300)을 향해 용이하게 이동시키기 위해 좌우 양측에서 각각 경사지게 연장되므로 오일이 특정 위치에서 이동하지 않고 표면장력에 의해 제1 경사면(222)에 붙어있는 상태가 발생되지 않는다.
예를 들어 냉매에 포함된 오일은 비중이 가스 상태의 냉매에 비해 상대적으로 높기 때문에 상기 제1 경사면(222)에 의해 냉매에 포함된 오일은 오일 분리실(300)을 향해 용이하게 이동될 수 있다.
상기 제1 확장 통로(220)는 제1 통로(210)에 비해 상대적으로 큰 면적으로 구성되고, 상기 오일 분리실(300)을 향해 개구된 개구 홀(224)을 포함하고, 상기 개구 홀(224)은 제1 확장 통로(220)의 중앙에 배치되어 있어 제1 경사면(222)의 어느 위치로 오일이 위치된 경우에도 오일 분리실(300)을 향해 용이하게 이동될 수 있다.
따라서 상기 냉매는 제1 확장 통로(220)에서 오일과 가스 상태의 냉매가 손쉽게 분리되어 오일은 하측으로 이동되고 가스 상태의 냉매는 제2 통로(230)를 향해 안정적으로 이동되어 유분리 효율이 향상된다.
상기 제1 통로(210)는 상기 제1 확장 통로(220)보다 상대적으로 높은 위치에 배치되므로 다량의 냉매가 상기 제1 확장 통로(220)로 이동될 경우 냉매가 갖는 운동 에너지가 감소되고 상기 냉매의 확산에 의해 상기 냉매에 포함된 오일도 손쉽게 분리된다.
제2 통로(230)는 상기 제1 확장 통로(220)의 상측과 연통되어 상기 제1 통로(210)의 상측을 따라 냉매 배출구(500)가 위치된 곳 까지 연장된다. 상기 제2 통로(230)는 전술한 제1 통로(210)와 유사한 구조로 구성되고 직경을 도면에 도시된 바와 같은 구조로 구성하여 일정량의 냉매 가스가 후술할 냉배 배출구(400)로 이동하도록 구성된다.
상기 제2 통로(230)는 상기 리어헤드(100)의 원주 방향을 따라 소정의 길이로 연장되고 냉매 배출구(500)와 연통되는 위치에서 면적이 확장된 제2 확장 통로(232)를 더 포함한다.
예를 들어 제2 통로(230)로 냉매 가스가 이동되는 도중 소량의 오일이 포함된 경우에도 원심 분리 효과로 인해 상기 제2 통로(230)의 하측에 위치된 제1 확장 통로(220)로 오일이 이동된다. 따라서 상기 제1 확장 통로(220)에서 1차로 냉매에 포함된 오일에 대한 분리가 이루어지고, 추가로 상기 제2 통로(230)를 통해 이동되는 가스에 포함된 소량의 오일이 분리될 수 있어 유분리 효율이 향상된다.
상기 제2 통로(230)는 상기 제1 확장 통로(220)에서 상기 토출실(110)의 최 상측을 향해 라운드지게 연장되므로 상기 리어헤드(100)의 레이아웃에 따른 제약이 최소화 된다.
제2 확장 통로(232)는 도면에 도시된 바와 같이 리어헤드(100)의 원주 방향을 따라 소정의 길이로 연장되고 냉매 배출구(500)와 연통된다. 제2 확장 통로(232)는 다량의 가스가 유입되도록 도면에 도시된 면적으로 구성되며 상기 냉매 배출구(500)를 통해 전동 압축기로 재공급 된다.
상기 냉매 배출구(500)는 도면에 도시된 길이로 연장되는 경우에도 냉매가스를 안정적으로 재공급할 수 있으며 유분리를 위한 구성이 전술한 제1 확장 통로(220)와 오일 분리실(300)에서 안정적으로 이루어지므로 추가적인 유분리를 위한 구성이 필요 없게 되므로 구조와 레이아웃이 간단해진다.
오일 분리실(300)은 내측 바닥면이 좌우 양측으로 각각 경사지게 연장된 제2 경사면(310)을 더 포함하고, 상기 제2 경사면(310)에 상기 필터부(400)를 향해 개구된 오일 공급 홀(320)을 더 포함한다.
오일 분리실(300)은 전술한 제1 확장 통로(220) 보다 상대적으로 큰 면적으로 구성되고 상기 제1 확장 통로(220)에서 분리된 오일이 안정적으로 보관된다. 상기 오일 공급 홀(320)은 상기 제2 경사면(310)의 경사진 구간 중 상측 위치에 위치되므로 일정량의 오일이 분리된 후에 상기 오일 공급 홀(320)이 개구된 위치 이상 유면이 유지되는 경우 후술할 필터부(400)로 오일이 유입된다.
상기 오일 분리실(300)은 제1 확장 통로(220)로 오일이 역류되지 않도록 상기 제1 확장 통로(220)의 하측에 배치되어 있어 오일 역류로 인해 냉매 배출구(500)로 이동되는 현상이 발생되지 않아 전동 압축기의 안정적인 작동 및 효율을 일정하게 유지할 수 있다.
상기 오일 분리실(300)의 하측에는 분리된 오일이 유입되는 필터부(400)가 구비되는데, 상기 필터부(400)는 오일에 포함된 이물질을 필터링하기 위해 구비되며 상기 메쉬 형태로 구성된 필터본체가 안착된 필터 프레임을 포함하여 구성된다.
필터부(400)는 전동압축기의 구동부(3)로 공급되기 이전에 냉매에서 분리된 오일에 대한 필터링을 통해 양질의 오일만을 공급하여 안정적인 윤활을 도모한다.
상술한 바와 같이 본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
100 :리어헤드
110 : 토출실
110a : 배출 홀
200 : 통로부
202 : 돌기
210 : 제1 통로
220 : 제1 확장 통로
222 : 제1 경사면
230 : 제2 통로
300 : 오일 분리실
400 : 필터부
500 : 냉배 배출구

Claims (11)

  1. 냉매가 토출되는 토출실(110)이 형성된 리어헤드(100);
    상기 토출실(110)의 내주면 중 상측 테두리를 따라 일정하게 연장된 제1 통로(210)와, 상기 제1 통로(210)의 단부와 연통되고 면적이 확장되며 상기 제1 통로(210)를 경유한 냉매의 확산이 이루어지는 제1 확장 통로(220)와, 상기 제1 확장 통로(220)의 상측과 연통되고 상기 토출실(110)의 상측 테두리를 따라 연장된 제2 통로(230)를 포함하는 통로부(200); 및
    상기 제1 확장 통로(220)의 하측에 위치되고 상기 제1 확장 통로(220)를 경유한 냉매에 포함된 오일이 분리되는 오일 분리실(300)을 포함하는 전동압축기용 유분리기.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 통로(210)는,
    상기 토출실(110)에 형성된 냉매 배출 홀(110a)의 상부에 위치되고, 상기 제1 통로(210)의 입구단에는 하측을 향해 돌출된 돌기(202)가 형성된 것을 특징으로 하는 전동압축기용 유분리기.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 확장 통로(220)는,
    상기 오일 분리실(300)을 향해 좌측과 우측이 각각 경사진 제1 경사면(222)을 더 포함하고, 상기 제1 경사면(222)에 의해 냉매에 포함된 오일이 비중 차이에 의해 상기 오일 분리실(300)로 이동되는 것을 특징으로 하는 전동압축기용 유분리기.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 통로(230)는,
    상기 제1 확장 통로(220)의 상측과 연통되어 상기 제1 통로(210)의 상측을 따라 냉매 배출구(500)가 위치된 곳 까지 연장된 것을 특징으로 하는 전동압축기용 유분리기.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 통로(230)는,
    상기 리어헤드(100)의 원주 방향을 따라 소정의 길이로 연장되고 냉매 배출구(500)와 연통되는 위치에서 면적이 확장된 제2 확장 통로(232)를 더 포함하는 전동압축기용 유분리기.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 제2 통로(230)는,
    상기 제1 확장 통로(220)에서 상기 토출실(110)의 최 상측을 향해 라운드지게 연장된 것을 특징으로 하는 전동압축기용 유분리기.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 통로(210)는,
    상기 제1 확장 통로(220)보다 상대적으로 높은 위치에 배치된 것을 특징으로 하는 전동압축기용 유분리기.
  8. 삭제
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 오일 분리실(300)의 하측에는 분리된 오일이 유입되는 필터부(400)가 구비된 것을 특징으로 하는 전동압축기용 유분리기.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 오일 분리실(300)은,
    내측 바닥면이 좌우 양측으로 각각 경사지게 연장된 제2 경사면(310)을 더 포함하고, 상기 제2 경사면(310)에 상기 필터부(400)를 향해 개구된 오일 공급 홀(320)을 더 포함하는 전동압축기용 유분리기.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 오일 공급 홀(320)은,
    상기 제2 경사면(310)의 경사진 구간 중 상측 위치에 위치된 것을 특징으로 하는 전동압축기용 유분리기.
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