KR20060059498A - 공기조화기의 원심식 오일분리기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 공기조화기의 냉매에 포함된 오일을 분리시키는 오일분리기에 관한 것이다.

본 발명은 내부에 원통형의 공간을 가지는 쉘과; 압축기로부터 냉매를 공급받아 상기 쉘의 내주의 접선방향으로 냉매를 토출하는 냉매 공급관과; 상기 쉘의 외측으로 설치되어 냉매를 외측으로 토출하는 외부 냉매 토출관과; 상기 쉘의 내부에 설치됨과 아울러, 일단이 상기 외부 냉매 토출관과 연결되게 설치되어 상기 쉘 내부의 냉매를 흡입하는 내부 냉매 토출관과; 상기 쉘의 하부에 구비된 오일 회수관:을 포함하여 이루어지는 공기조화기의 원심식 오일분리기를 제공한다.

따라서, 본 발명에 의하면 오일분리기의 효율이 향상되는 효과가 있다.

공기조화기, 냉매, 오일, 오일분리기, 원심식

Description

공기조화기의 원심식 오일분리기{Cyclone type oil separator}

도 1은 종래의 일반적인 공기조화기의 구성을 간략히 도시한 구성도.

도 2는 종래의 오일분리기의 종단면을 도시한 종단면도.

도 3은 종래의 오일분리기의 횡단면을 도시한 횡단면도.

도 4는 본 발명의 공기조화기의 원심식 오일분리기의 바람직한 일 실시예의 종단면을 도시한 종단면도.

도 5는 도 4의 원심식 오일분리기의 횡단면을 도시한 횡단면도.

도 6은 본 발명의 원심식 오일분리기의 다른 실시예의 종단면을 도시한 종단면도.

* 도면의 주요한 부위에 대한 부호설명 *

160 : 오일 분리기 162 : 쉘

164 : 냉매 공급관 166 : 냉매 토출관

166a : 외부 냉매 토출관 166b : 내부 냉매 토출관

166c : 흡입단 168 : 오일 회수관

170 : 냉매기류 171 : 오일액적

본 발명은 공기조화기에 관한것으로서, 좀 더 상세하게는 공기조화기의 냉매에 포함된 오일을 분리시키는 오일분리기에 관한 것이다.

일반적으로, 공기조화기는 주거공간, 레스토랑 또는 사무실등의 실내공간을 냉방 또는 난방시키기 위한 장치이다.

도 1 은 일반적인 공기조화기의 구성도로서, 종래의 공기조화기는 실내에 설치되는 실내기와, 실외에 설치되는 실외기가 냉매 배관을 통해 연결되는데, 상기 실내기에는 실내 열교환기(10) 및 팽창밸브(20)가 설치되며, 실외기에는 실외 열교환기(30)와 압축기(40) 및 어큐뮬레이터(50)등이 설치된다.

그리고, 냉매가 상기 실외기와 실내기를 냉매배관을 통해서 순환되면서, 상변화를 통해 실내의 냉방 및 난방을 수행한다.

한편, 상기 압축기(40)는 운동하는 부품으로서, 작동부위의 마찰부분의 마모를 방지하고, 압축시 발생되는 열을 일부 냉각하며, 금속부품의 피로를 분산시키고, 실링라인에 유막을 형성함으로써 압축된 냉매의 누설을 방지하기 위하여 내부에 다량의 오일이 분사된다.

그런데, 냉매가 상기 압축기(40)내에서 압축되면서 압축기(40)에 분사된 오일이 섞이게 되어 토출되는데, 이렇게 냉매에 오일이 포함된 상태로 유동되면 유로일측에 고이게 되어 냉매유동을 방해하기도 하고 압축기(40)내의 오일량이 감소되어 압축기(40)의 성능이 저하될 수 있는 우려가 있다.

따라서, 상기 압축기(40)의 토출측에 냉매에 포함된 오일을 분리하여 압축기 (40)로 회수시키는 오일분리기(60)가 설치된다.

상기 오일분리기(60)로서, 근래에는 냉매와 오일액적의 질량차이를 이용하여 원심력으로서 오일을 분리시키는 원심식 오일분리기가 개발되고 있다.

도 2 및 도 3은 종래의 원심식 오일분리기를 도시한 도면이다.

상기 원심식 오일분리기는 도 2에 도시된 것처럼, 내부에 원통형상의 공간을 가지는 쉘(62)과, 압축기(40)의 토출측과 연결되어 상기 쉘(62)의 내부로 냉매를 토출시키는 냉매 공급관(64)과, 쉘(62) 내부의 냉매를 외부로 토출시키는 냉매 토출관(66)과, 쉘(62) 내부에서 냉매와 분리된 오일을 압축기(40)측으로 회수하는 오일 회수관(68)으로 이루어져 있다.

여기서, 상기 냉매 공급관(64)은 도 3에 도시된 것처럼, 토출되는 냉매(70)가 상기 쉘(62) 내주면을 타고 곡류(曲流)되어 유동할 수 있도록 상기 쉘(62) 단면의 내주(內周)방향으로 설치되어 있다.

따라서, 오일이 포함된 냉매(70)는 상기 냉매 공급관(64)을 통해 상기 쉘(62)의 내부로 토출되는데, 토출된 냉매(70)는 원형의 상기 쉘(62) 내주면을 타고 곡류된다.

이 때, 상기 냉매(70)에 포함된 오일(72)은 미세한 분무(噴霧)의 액적(液滴)상태이고, 상기 냉매(70)의 질량보다 비교적 큰 질량을 갖고 있다.

그러므로, 상기 냉매(70)가 곡류될 때, 그 원심력으로 인해 질량이 큰 오일액적(72)은 외측으로 쏠리게 되고, 질량이 작은 냉매(70)는 안쪽으로 쏠리게 되어 오일액적(72)이 냉매(70)와 분리된다.

또한, 외측으로 쏠린 오일액적(72)은 서로 충돌하여 합쳐짐으로써 그 크기와 질량이 점점 성장하게 된다.

그리고, 오일액적(72)과 분리되어 중앙부로 모인 냉매(70)는 상기 쉘(62)의 내주면을 따라 돌면서 하강하여 상기 냉매 토출관(66)을 통하여 외부로 배출되고, 상기 오일액적(72)은 그 무게로 인하여 상기 쉘(62)의 하부로 낙하한 후 상기 오일 회수관(68)을 통하여 압축기(40)로 회수된다.

그러나, 상기와 같은 종래의 오일분리기는 다음과 같은 문제점이 있다.

상기 쉘의 내주면을 따라 회전하면서 하측으로 하강한 냉매가 상기 냉매 토출관으로 흡입될 때, 그 유동속도가 매우 빠르기 때문에 냉매에 포함된 오일액적이 미쳐 분리되지 못하고 상기 냉매 토출관으로 같이 흡입되게 되어 오일분리기의 오일분리 효율이 낮아지게 되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 오일액적의 분리효율이 높은 공기조화기의 원심식 오일분리기를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 내부에 원통형의 공간을 가지는 쉘과; 압축기로부터 냉매를 공급받아 상기 쉘의 내주의 접선방향으로 냉매를 토출하는 냉매 공급관과; 상기 쉘의 외측으로 설치되어 냉매를 외측으로 토출하는 외부 냉매 토출관과; 상기 쉘의 내부에 설치됨과 아울러, 일단이 상기 외부 냉매 토출관과 연결되게 설치되어 상기 쉘 내부의 냉매를 흡입하는 내부 냉매 토출관과; 상기 쉘의 하부에 구비된 오일 회수관:을 포함하여 이루어지는 공기조화기의 원심식 오일분리기를 제공한다.

또한, 상기 내부 냉매 토출관의 냉매를 흡입하는 흡입단의 직경은 상기 외부 냉매 토출관의 직경보다 큰 것을 특징으로 한다.

따라서, 본 발명의 공기조화기의 원심식 오일분리기에 의하면, 오일 분리효율이 향상되는 효과가 있다.

이하, 상기의 목적을 구체적으로 실현할 수 있는 본 발명의 공기조화기의 원심식 오일분리기에 따른 바람직한 일 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.

또한, 종래와 동일한 구성요소는 설명의 편의상 동일 명칭 및 동일 부호를 부여하며, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.

도 4 및 도 5는 본 발명의 공기조화기의 원심식 오일분리기의 바람직한 실시예를 도시한 도면이다.

먼저, 도 4에 도시된 바와같이 냉매를 압축하는 압축기(40 : 도 1참조)의 토출단에 오일분리기(160)의 외형을 구성하는 쉘(162))이 설치된다.

여기서, 상기 쉘(162))은 내부에 원통형상의 공간을 가지도록 형성되는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 쉘(162))의 내부에 압축기(40 : 도 1참조)의 토출구와 연결된 냉매 공급관(164)이 구비된다

여기서, 상기 냉매 공급관(164)은 압축기(40 : 도 1참조)로부터 냉매를 공급받아 상기 쉘(162))의 내부에 냉매를 토출한다. 그런데, 상기 냉매 공급관(164)은 도 5에 도시된 바와같이, 상기 쉘(162))의 내부에 토출되는 냉매가 상기 쉘(162))의 내주(內周)면을 타고 곡류(曲流)되어 유동할 수 있도록 상기 쉘(162))의 내주의 접선방향으로 설치되는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 쉘(162))의 중앙부에 상기 쉘(162)) 내부의 냉매가 외부로 토출되는 냉매 토출관(166)이 구비된다.

여기서, 상기 냉매 토출관(166)은 외부 냉매 토출관(166a)과 내부 냉매 토출관(166b)으로 구성된다.

상기 외부 냉매 토출관(166a)은 상기 쉘(162))의 외측으로 설치되어 냉매를 상기 쉘(162))의 외부로 토출한다.

그리고, 상기 쉘(162))의 내부에는 내부 냉매 토출관(166b)이 설치되는데, 상기 내부 냉매 토출관(166b)은 그 일단이 상기 외부 냉매 토출관(166a)과 연결되도록 설치되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 내부 냉매 토출관(166b)은 상기 쉘(162))의 상부로부터 하부를 향하여 소정길이 연장되도록 설치되는 것이 바람직하다.

즉, 상기 쉘(162)) 내부로 토출된 냉매는 상기 내부 냉매 토출관(166b)에서 흡입되어 상기 외부 냉매 토출관(166a)을 통해 쉘(162))의 외부로 토출되게 된다.

또한, 상기 내부 냉매 토출관(166b)의 냉매를 흡입하는 흡입단(166c)의 직경은 상기 외부 냉매 토출관(166a)의 직경보다 크게 형성된다.

여기서, 상기 내부 냉매 토출관(166b)의 흡입단(166c)이란 상기 쉘(162))의 내부의 냉매기류(170)가 흡입되는 내부 냉매 토출관(166b)의 끝단을 지칭한다.

좀 더 자세히 설명하자면, 상기 내부 냉매 토출관(166b)의 흡입단(166c)의 직경은 상기 외부 냉매 토출관(166a)의 직경보다 적어도 2배 이상 큰 것이 바람직하다.

또한, 본 실시예에서 상기 내부 냉매 토출관(166b)은 그 길이에 걸쳐 일정한 직경을 갖도록 형성되는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 쉘(162))의 하부에 오일(171)을 회수하는 오일 회수관(168)이 구비된다.

따라서, 상기 냉매 공급관(164)에서 쉘(162))의 내부로 토출된 냉매기류(170)는 상기 쉘(162))의 내주면을 따라 원을 그리며 유동하면서 점차 쉘(162))의 하부쪽으로 내려가게 된다.

한편, 상기 냉매기류(170)속에 포함된 오일액적(171)은 냉매의 질량에 비하여 큰 질량을 갖고 있으므로, 냉매기류(170)의 유동방향이 변하게 되면 원심력의 차이로 인하여 상기 오일액적(171)은 외측으로 모이게 되고, 냉매는 안쪽으로 모이게된다.

따라서, 상기 냉매기류(170)가 쉘(162))의 내주면을 따라 원을 그리며 유동할 때, 상기 냉매기류(170)속에 포함된 오일액적(171)은 냉매기류(170)의 외측으로 쏠리게 된다.

상기와 같이, 냉매기류(170)의 외측으로 쏠린 오일액적(171)은 상기 쉘(162))의 내주면에 충돌하여 쉘(162))의 내주면에 묻거나 상기 냉매기류(170)내에서 서로 충돌하여 그 크기와 질량이 커지게 된다.

그런데, 상기 쉘(162))의 하부쪽으로 이동한 냉매기류(170)가 상기 내부 냉매 토출관(166b)의 흡입단(166c)을 만나게 되면 상기 내부 냉매 토출관(166b)으로 흡입되게 된다.

이 때, 상기 냉매기류(170)의 유동방향이 급격히 바뀌게 되고, 상기 냉매기류(170)에 포함된 오일액적(171)은 그 크기와 질량이 커져있는 상태이므로 상기 냉매기류(170)에서 이탈되어 상기 쉘(162))의 하부로 떨어지게 된다.

여기서, 상기 내부 냉매 토출관(166b)의 직경이 외부 냉매 토출관(166a)에 비하여 2배이상 크므로, 상기 내부 냉매 토출관(166b)으로 흡입되는 냉매기류(170)의 유동속도가 순간적으로 느려지게 되어 상기 오일액적(171)이 냉매기류(170)에서 이탈되는 효율이 더욱 향상된다.

따라서, 상기 쉘(162)) 내주면에 묻은 오일(171)과 냉매기류(170)에서 이탈된 오일(171)이 쉘(162))의 하부에 모이게 되어 상기 오일 회수관(168)을 통하여 압축기(40 : 도 1참조)로 회수된다.

또한, 전술한 실시예에서는 상기 내부 냉매 토출관이 일정한 직경을 갖도록 형성되었으나, 본 발명의 공기조화기의 원심식 오일분리기의 다른 실시예에 의하면, 내부 냉매 토출관이 깔대기의 형상으로 이루어질 수도 있다.

이하, 본 발명의 다른 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명하기로 한다.

도 6은 본 발명의 공기조화기의 원심식 오일분리기의 다른실시예에 따른 오일분리기의 단면을 도시한 도면이다.

본 실시예에서는 상기 내부 냉매 토출관(266b)의 냉매를 흡입하는 흡입단 (266c)의 직경이 상기 외부 냉매 토출관(266a)에 접해 있는쪽의 직경보다 크게 형성된다.

이 때, 상기 내부 냉매 토출관(266b)의 흡입단(266c)의 직경은 외부 냉매 토출관(266a)의 직경보다 적어도 2배 이상 큰 것이 바람직하다.

그리고, 상기 내부 냉매 토출관(266b)은 상부측으로 갈수록 그 직경이 좁아지게 형성되어 외부 냉매 토출관(266a)에 접해 있는쪽의 직경은 상기 외부 냉매 토출관(266a)의 직경과 같도록 형성되는 것이 바람직하다.

즉, 본 발명의 공기조화기의 원심식 오일분리기의 다른 실시예에 의하면 상기 내부 냉매 토출관(266b)은 깔대기의 형상을 이루게 된다.

따라서, 본 발명의 공기조화기의 원심식 오일분리기의 다른 실시예에 의하면, 상기 쉘(262)의 하부쪽으로 이동한 냉매기류(270)가 상기 내부 냉매 토출관(266b)의 흡입단(266c)으로 흡입될 때, 상기 흡입단(266c)의 직경이 크게 형성되어 있으므로, 흡입단(266c)으로 흡입되는 냉매기류(270)의 유동속도가 순간적으로 느려지게 되어 냉매기류(270)에 포함된 오일액적(271)이 냉매기류(270)에서 이탈되는 효율이 더욱 향상되게 된다.

또한, 상기 내부 냉매 토출관(266b)이 깔대기 모양으로 이루어져 있으므로, 상기 내부 냉매 토출관(266b)으로 흡입된 냉매기류(270)가 상기 외부 냉매 토출관(266a)을 통과할 때 냉매의 유동저항이 저감되는 효과가 있다.

이하, 본 실시예의 다른 구성요소나 작용은 전술한 실시예와 동일하므로 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.

상기에서 설명한 본 발명의 공기조화기의 원심식 오일분리기의 효과를 설명하면 다음과 같다.

냉매기류가 내부 냉매 토출관의 흡입단으로 흡입될 때, 상기 흡입단의 직경이 크게 형성되어 있으므로, 흡입단으로 흡입되는 냉매기류의 유동속도가 순간적으로 느려지게 되어 냉매기류에 포함된 오일액적이 냉매기류에서 이탈되는 효율이 더욱 향상되므로, 오일분리기의 효율이 향상되는 효과가 있다.

Claims (5)

1. 내부에 원통형의 공간을 가지는 쉘;

   압축기로부터 냉매를 공급받아 상기 쉘의 내주의 접선방향으로 냉매를 토출하는 냉매 공급관;

   상기 쉘의 외측으로 설치되어 냉매를 외측으로 토출하는 외부 냉매 토출관;

   상기 쉘의 내부에 설치됨과 아울러, 일단이 상기 외부 냉매 토출관과 연결되게 설치되어 상기 쉘 내부의 냉매를 흡입하는 내부 냉매 토출관;

   상기 쉘의 하부에 구비된 오일 회수관:을 포함하여 이루어지는 공기조화기의 원심식 오일분리기.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 내부 냉매 토출관의 냉매를 흡입하는 흡입단의 직경은 상기 외부 냉매 토출관의 직경보다 큰 것을 특징으로 하는 공기조화기의 원심식 오일분리기.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 내부 냉매 토출관의 흡입단의 직경은 상기 외부 냉매 토출관의 직경보다 적어도 2배 이상 큰 것을 특징으로 하는 공기조화기의 원심식 오일분리기.
4. 제 2 항에 있어서,

   상기 내부 냉매 토출관은 그 길이에 걸쳐 일정한 직경을 갖도록 형성되는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 원심식 오일분리기.
5. 제 2 항에 있어서,

   상기 내부 냉매 토출관은 일단이 타단보다 직경이 넓은 깔대기 모양으로 형성되는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 원심식 오일분리기.

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