KR20050119825A - 에어컨의 압축기 오일 분리장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 압축기로부터 토출되는 압축기 윤활용 냉동 오일이 에어컨의 열교환기를 경유하지 않고 냉매와 분리되어 다시 압축기로 순환되도록 하는 에어컨의 압축기 오일 분리장치를 개시한다.

본 발명의 주요 구성은, 압축기로부터 응축기로 향하는 냉매의 배관에 설치되어 상기 압축기로부터 토출된 냉매와 오일을 분리하되, 냉매는 상기 응축기로 유입되도록 하고 오일은 증발기로부터 압축기로 향하는 냉매를 가열하면서 상기 압축기로 리턴되도록 증발기로부터 압축기로 향하는 배관과 연결된 오일 회수관을 구비한 3-웨이 오일 분리기로 이루어진다.

Description

에어컨의 압축기 오일 분리장치 {Device for Separating Compressor Lubricant Oil from Refrigerant Line of Air Conditioner}

본 발명은 에어컨에 관련된 기술로서, 보다 상세하게는, 에어컨의 압축기에 윤활용으로 공급된 오일이 냉매와 함께 에어컨 시스템을 순환하지 않도록 냉매로부터 분리시키는 에어컨의 압축기 오일 분리장치에 관한 것이다.

통상적인 에어컨 시스템은, 첨부도면 도 1에 도시된 바와 같이, 압축기(10) ·응축기(20) ·리시버 드라이어(30) ·팽창밸브(40) ·증발기(50)의 각 장치를 배관(60)을 통해 냉매가 순환하면서 열교환이 이루어져 냉방 또는 난방을 수행하게 된다. 즉, 압축기(10)에서 고온 고압으로 압축된 냉매가스는 응축기(20)에서 강제 냉각되어 액화되며, 리시버 드라이어(30)를 경유하면서 냉매중에 포함되어 있는 수분과 이물질이 제거된 상태에서 액상 냉매만이 팽창밸브(40)로 보내어져 저온 저압의 상태로 되어 증발기(50)로 들어가고, 이 증발기(50)로부터 주위 공기의 열을 빼앗아 다시 압축기(10)로 흡입되는 순환과정을 밟는다.

한편, 위의 장치들 중, 압축기(10)에는 냉매의 압축을 위한 피스톤의 작동시 윤활을 위하여 냉동 오일이 도포되는데, 이러한 오일은 에어컨이 작동할 때 뜻하지 않게 압축기(10)로부터 냉매와 함께 토출되어 에어컨 시스템을 순환하게 된다. 이와 같이 냉매와 함께 에어컨 시스템을 순환하는 압축기의 윤활용 냉동 오일은 다음과 같은 문제점을 일으키게 된다. 첫째, 오일의 점성과 비중은 냉매보다 크기 때문에 응축기(20)와 증발기(50)에서 열교환에 의한 냉매의 상변화시에도 오일은 상변화를 일으키지 않으므로, 열의 흡수와 방출 속도가 늦어 열교환기의 효율 및 성능을 저하시킨다. 둘째, 냉동 오일은 오직 압축기에만 소용되는 것임에도 불구하고 에어컨 시스템 전체를 순환하게 되는데, 이와 같은 순환 과정에서 압축기(10)로 리턴되는 양이 적을 경우에는 압축기(10)의 윤활 불량에 따라 압축기(10)에 파손이 발생할 수 있다. 셋째, 냉매의 순환 과정에서 냉매가 증발기(50)로부터 나와 압축기(10)로 들어가는 도중에 앞서 언급한 열교환 불량에 따라 액냉매가 존재하게 되면 액압축으로 인해 압축기(10)가 파손될 우려가 있다. 아울러, 앞서 언급한 바와 같은 열교환기의 성능 저하는 에어컨의 전체적인 성능을 약화시키므로 보다 큰 용량의 열교환기가 요구되는데, 이는 에어컨의 컴팩트화라는 최근의 경향에 위배될 뿐만 아니라, 가격 상승의 원인이 되며, 차량 에어컨의 경우에는 에어컨의 장착 공간이 제약되어 있기 때문에 설계적인 면에서도 곤란하다는 문제가 있다.

본 발명은 전술한 바와 같은 종래의 제반 문제점들을 개선하기 위해 안출된 것으로서, 그 목적은, 압축기로부터 토출되는 압축기 윤활용 냉동 오일이 에어컨의 열교환기를 경유하지 않고 냉매와 분리되어 다시 압축기로 순환되도록 하는 에어컨의 압축기 오일 분리장치를 제공하는 데에 있다.

위와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 에어컨의 압축기 오일 분리장치는, 압축기로부터 응축기로 향하는 냉매의 배관에 설치되어 상기 압축기로부터 토출된 냉매와 오일을 분리하되, 냉매는 상기 응축기로 유입되도록 하고 오일은 증발기로부터 압축기로 향하는 냉매를 가열하면서 상기 압축기로 리턴되도록 증발기로부터 압축기로 향하는 배관과 연결된 오일 회수관을 구비한 3-웨이 오일 분리기로 이루어진 것을 요지로 한다.

특히, 상기 3-웨이 오일 분리기는, 상기 압축기에 연결되는 냉매-오일 유입구와, 상기 응축기에 연결되는 냉매 유출구 및, 상기 오일 회수관에 연결되는 오일 유출구가 각각 형성된 3-웨이 파이프; 상기 3-웨이 파이프의 관내에 상기 냉매 유출구 방향을 따라 가로질러 설치되어 관내를 상하로 양분하며, 상기 오일 유출구를 향해 개구된 오일 분리 호울들이 형성되어 있고, 상기 오일 분리 호울들 사이에는 상기 3-웨이 파이프의 상부로 흐르는 냉매-오일 중에 오일이 비중차에 의해 상기 오일 분리 호울로 낙하하도록 유도하는 가이드판이 경사지게 형성되어 있는 격판;으로 이루어질 수 있다.

아울러, 상기 3-웨이 파이프의 내주면에 슬라이드 홈이 형성되고, 이 슬라이드 홈에 상기 격판이 슬라이딩 결합되어 브레이징 용접되는 것이 바람직하다.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명한다.

첨부도면 도 2는 본 발명의 오일 분리장치가 개재된 에어컨 시스템을 나타낸 블럭 구성도로서, 전술한 도 1과 동일한 부위에 대해서는 동일한 참조부호를 부여하여 설명한다. 도시된 바와 같이, 압축기(10)로부터 응축기(20), 리시버 드라이어(30), 팽창밸브(40) 및 증발기(50)로 이어지는 배관(60)을 따라 에어컨 시스템이 구성되어 있는데, 본 발명의 오일 분리장치는 압축기(10)와 응축기(20) 사이의 배관(60) 상에 설치가 된다. 이에 따라, 본 발명의 오일 분리장치는 압축기(10)로부터 응축기(20)로 향하는 냉매의 배관(60) 상에서 압축기(10)로부터 토출된 냉매와 오일을 분리하는데, 냉매는 응축기(20)로 유입되도록 하고, 오일은 증발기(50)로부터 압축기(10)로 향하는 배관으로 유입되도록 한다. 특히, 본 발명의 오일 분리장치는 3-웨이 오일 분리기(70)로 구체화되는데, 이 3-웨이 오일 분리기(70)에는 증발기(50)로부터 압축기(10)로 향하는 배관과 연결된 오일 회수관(71)을 구비함으로써, 증발기(50)로부터 압축기(10)로 향하는 냉매와 오일이 합류하게 된다. 이렇게 냉매와 합류하여 압축기(10)로 리턴하는 오일은 고온의 상태이므로 압축기(10)로 들어가는 냉매를 가열하게 되어 압축기(10)에서 액압축이 일어나지 않게 한다.

한편, 상기 3-웨이 오일 분리기(70)에 대한 보다 구체적인 구성이 첨부도면 도 3 및 도 4에 도시되어 있다. 도면을 보면, 본 발명의 3-웨이 오일 분리기(70)가 크게 두 가지 요소로 이루어져 있음을 알 수 있다. 즉, 세 개의 유출입구를 가진 3-웨이 파이프(72), 그리고 이 3-웨이 파이프(72) 내에 설치되는 격판(73)으로 구분해 볼 수 있다. 먼저, 3-웨이 파이프(72)는, 상기 압축기(10)에 연결되어 압축기(10)로부터 냉매와 오일의 혼합물이 3-웨이 파이프(72) 내부로 유입되게 되는 냉매-오일 유입구(72a)와, 상기 응축기(20)에 연결되어 오일과 분리된 냉매가 응축기(20)로 토출되도록 하는 냉매 유출구(72b), 그리고 전술한 오일 회수관(71)에 연결되어 냉매와 분리된 오일이 토출되도록 하는 오일 유출구(72c)를 각각 구비하고 있다. 다음으로, 격판(73)은, 3-웨이 파이프(72)의 관내에 냉매 유출구(72b)쪽 방향을 따라 가로질러 설치되어 관내를 상하로 양분함으로써 3-웨이 파이프(72)의 상부쪽으로 냉매-오일이 흐르도록 하는 판재로 이루어져 있는데, 이 격판(73)에는 오일 유출구(72c)를 향해 개구된 오일 분리 호울(73a)들이 여러 개 형성되어 있고, 이 오일 분리 호울(73a)들 사이사이에는 3-웨이 파이프(72)의 상부로 흐르는 냉매-오일 중에 오일이 비중차에 의해 오일 분리 호울(73a)로 낙하하도록 유도하는 가이드판(73b)이 경사지게 형성되어 있다. 한편, 3-웨이 파이프(72)의 내주면에는 슬라이드 홈(72d )이 형성되어 있어서, 이 슬라이드 홈(72d)에 격판(73)이 슬라이딩 결합된 상태에서 브레이징 용접된다.

이상과 같이 구성된 본 발명의 오일 분리장치는 다음과 같은 과정에 의해 냉매와 오일을 분리하게 된다.

먼저, 압축기(10)로부터 고온 고압의 냉매가스가 오일과 함께 토출되어 배관(60)을 통해 응축기(20)로 향하는 도중에 3-웨이 오일 분리기(70)로 유입된다. 그리고, 3-웨이 오일 분리기(70)의 3-웨이 파이프(72)에 형성되어 있는 냉매-오일 유입구(72a)로 들어온 냉매가스와 오일은 3-웨이 파이프(72)의 상부를 통해 흐르는데, 냉매가스는 기체상태이고 오일은 액체상태이므로 비중차에 의해 냉매와 오일은 상하로 분리되어 흐르게 된다. 즉, 오일보다 비중이 작은 냉매가스는 상측으로 흐르고, 냉매가스보다 비중이 큰 오일은 냉매가스와 분리되어 하측으로 흐른다. 이에 따라, 냉매가스는 3-웨이 파이프(72)에서 냉매 유출구(72b)를 통해 빠져나가 응축기(20)로 흘러가고, 오일은 가이드판(73b)에 의해 오일 분리 호울(73a) 아래로 떨어져서 오일 유출구(72c)로 배출된다. 특히, 오일 배출구(72c)로 배출된 오일은 오일 회수관(71)으로 흘러서 증발기(50)로부터 압축기(10)로 향하는 배관으로 유입되며, 증발기(50)로부터 배출된 냉매와 합류한다. 그리고, 이 때의 오일은 고온의 상태이므로 증발기(50)로부터 배출된 냉매와 합류하였을 때 냉매를 가열하는 효과를 냄으로써, 압축기(10)로 리턴된 냉매가 액압축되는 현상을 방지하게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 에어컨의 압축기 오일 분리장치는 압축기로부터 토출되는 압축기 윤활용 냉동 오일이 에어컨의 열교환기를 경유하지 않고 냉매와 분리되어 다시 압축기로 순환되도록 함으로써, 구체적으로 다음과 같은 효과를 발휘한다.

첫째, 열교환기에서 상변화를 일으키지 않는 오일이 열교환기로 유입되지 않으므로, 종래에 비해 열교환기의 효율 및 성능이 크게 향상된다.

둘째, 압축기로부터 토출되었던 오일이 거의 전량 압축기로 리턴되므로 압축기의 윤활을 원활히 하여 압축기의 파손을 방지하고 수명을 증대하는 데에 기여한다.

셋째, 압축기로 리턴하는 오일이 증발기로부터 압축기로 회유하는 냉매와 합류하여 냉매를 가열함으로써 압축기에서 냉매의 액압축이 일어나는 것을 방지하게 된다.

넷째, 열교환기의 효율 및 성능 향상에 따라, 에어컨의 전체적인 성능이 향상되고, 에어컨의 컴팩트화에 기여하게 된다.

도 1 : 통상적인 에어컨 시스템을 나타낸 블럭 구성도

도 2 : 본 발명의 오일 분리장치가 개재된 에어컨 시스템을 나타낸 블럭 구성도

도 3 : 도 2의 3-웨이 오일 분리기를 나타낸 부분 절개 사시도

도 4 : 도 3의 3-웨이 오일 분리기를 다른 각도에서 도시한 부분 절개 사시도

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 압축기 20 : 응축기

30 : 리시버 드라이어 40 : 팽창밸브

50 : 증발기 60 : 배관

70 : 3-웨이 오일 분리기 71 : 오일 회수관

72 : 3-웨이 파이프 72a : 냉매-오일 유입구

72b : 냉매 유출구 72c : 오일 유출구

72d : 슬라이드 홈 73 : 격판

73a : 오일 분리 호울 73b : 가이드판

Claims (3)

1. 압축기로부터 응축기로 향하는 냉매의 배관에 설치되어 상기 압축기로부터 토출된 냉매와 오일을 분리하되, 냉매는 상기 응축기로 유입되도록 하고 오일은 증발기로부터 압축기로 향하는 냉매를 가열하면서 상기 압축기로 리턴되도록 증발기로부터 압축기로 향하는 배관과 연결된 오일 회수관을 구비한 3-웨이 오일 분리기로 이루어진 에어컨의 압축기 오일 분리장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 3-웨이 오일 분리기는,

   상기 압축기에 연결되는 냉매-오일 유입구와, 상기 응축기에 연결되는 냉매 유출구 및, 상기 오일 회수관에 연결되는 오일 유출구가 각각 형성된 3-웨이 파이프;

   상기 3-웨이 파이프의 관내에 상기 냉매 유출구 방향을 따라 가로질러 설치되어 관내를 상하로 양분하며, 상기 오일 유출구를 향해 개구된 오일 분리 호울들이 형성되어 있고, 상기 오일 분리 호울들 사이에는 상기 3-웨이 파이프의 상부로 흐르는 냉매-오일 중에 오일이 비중차에 의해 상기 오일 분리 호울로 낙하하도록 유도하는 가이드판이 경사지게 형성되어 있는 격판;으로 이루어진 것을 특징으로 하는 에어컨의 압축기 오일 분리장치.
3. 제2항에 있어서,

   상기 3-웨이 파이프의 내주면에 슬라이드 홈이 형성되고, 이 슬라이드 홈에 상기 격판이 슬라이딩 결합되어 브레이징 용접되는 것을 특징으로 하는 에어컨의 압축기 오일 분리장치.