KR20090132938A - 오일냉각장치 및 이를 포함하는 공기 조화기 - Google Patents

Abstract

본 발명의 오일냉각장치는 오일분리기에서 분리된 오일을 압축기로 회수하는 압축기 오일회수유로의 적어도 일부분을 기액분리기의 액상의 냉매가 존재하는 영역과 열교환을 시킨다.

따라서 압축기로 재유입되는 오일을 냉각효과를 얻을 수 있을 뿐만 아니라 기액분리기의 액상의 냉매를 증발시킬 수 있다. 따라서 압축기의 효율을 증가시킬 수 있다.

공기조화기, 압축기, 오일회수유로, 기액분리기

Description

오일냉각장치 및 이를 포함하는 공기 조화기 {Oil cooling device and air-conditioning apparatus comprising the same}

본 발명은 오일분리기에서 분리된 오일을 압축기로 회수하는 오일회수유로의 일부분을 기액분리기내의 액상의 냉매를 이용하여 냉각하는 오일냉각장치 및 이를 포함하는 공기 조화기에 관한 것이다.

일반적으로 공기조화기는 압축기, 응축기, 팽창기구, 증발기를 포함한다. 그리고 압축기에서 토출된 냉매는 응축기에서 응축된 후, 팽창기에서 팽창된다. 팽창된 냉매는 증발기에서 증발된 후 압축기로 흡입되는 냉매의 냉동사이클을 이용하여 실내를 냉난방 시키거나 공기를 정화시킨다.

한편, 상기 압축기는 작동시 기계적인 마찰이 생기고, 압축기를 기계적인 마찰로부터 보호하기 위해 오일을 통해 윤활이 이루어지도록 한다. 그리고 압축기 내의 오일은 압축기에서 압축된 고온고압의 냉매가스와 함께 사이클을 순환하게 된다.

한편, 이러한 오일은 사이클의 응축기, 증발기 및 배관에 쌓이는 경우 능력 저하를 가져오고, 압축기로의 복귀가 원활하지 않을 경우 압축기의 내의 오일량 이 부족하여 압축기의 소손을 야기하게 된다. 따라서 이러한 현상을 방지하기 위해 압축기의 토출 파이프에 고온고압의 냉매가스로부터 오일을 분리하는 오일분리기를 연결하여 압축기 흡입부측으로 오일을 회수시킨다. 결국 사이클을 순환하는 오일의 양은 줄게 되고, 압축기의 오일 부족 현상을 방지되게 된다.

그런데 냉매는 압축기에서 압축되면서 고온고압의 냉매가 되고, 상기 냉매와 같이 토출되는 오일도 고온이 된다. 따라서 상기 고온의 냉매가 오일분리기를 통과하여 다시 압축기로 들어오는 경우 압축기 내부의 과다 온도 상승을 가져오게 되어 압축기의 효율을 떨어뜨리는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 압축기에서 토출되어 오일분리기에서 분리된 고온의 오일을 압축기로 회수하는 오일회수유로의 일부분을 기액분리기의 액상의 냉매가 존재하는 부분과 열교환시키는 오일냉각장치 및 이를 포함하는 공기조화기를 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 기액분리기내의 액상의 냉매와 압축기를 나온 고온의 오일을 열교환시켜서 기액분리기의 액상의 냉매를 증발시키는 오일냉각장치 및 이를 포함하는 공기조화기를 제공함에 있다.

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 오일냉각장치는, 유입되는 냉매 중 기상의 냉매와 액상의 냉매를 분리하고, 분리된 액상의 냉매가 존재하는 영역을 구비하는 기액분리기, 상기 기액분리기에서 분리된 기상의 냉매를 유입, 압축시키는 압축기, 상기 압축기에 연결되어 압축기에서 토출되는 냉매에서 오일을 분리하는 오일분리기 및 상기 오일분리기에서 분리된 오일을 상기 압축기로 회수하고, 적어도 일부분이 상기 기액분리기의 액상의 냉매만 존재하는 영역과 열교환되는 오일회수유로를 포함한다.

상기 분리된 액상의 냉매는 기액분리기의 저면에 수용되고, 상기 오일회수유로는 적어도 일부가 상기 기액분리기의 하부에 삽입되어 액상의 냉매와 열교환된다.

그리고 상기 기액분리기에는 오일회수유로가 삽입될 수 있는 삽입홀이 형성되고, 상기 오일회수유로는 상기 기액분리기의 액상의 냉매만 존재하는 영역을 통과하도록 상기 삽입홀에 삽입된다.

한편, 상기 오일 회수 유로는 상기 오일분리기에서 분리된 오일이 유동하는 오일분리기 연결유로, 상기 오일분리기 연결유로에 연결되고, 상기 기액분리기의 액상의 냉매가 존재하는 영역을 통과하도록 상기 기액분리기에 삽입된 열교환유로 및 상기 열교환유로와 상기 압축기를 연결하는 압축기 연결유로를 포함한다.

여기서 상기 열교환유로는 상기 액상의 냉매와 열교환면적이 최대가 되도록 적어도 하나 이상의 라운드부를 포함한다. 그리고 상기 열교환유로는 상기 라운드부 사이에 위치하는 적어도 하나 이상의 직선부를 더 포함할 수 있다. 또한 상기 열교환유로는 상기 액상의 냉매와 열교환면적이 최대가 되도록 나선형상으로 이루어질 수 있다.

그리고 본 발명의 공기조화기는 상기 오일냉각장치를 포함한다.

상기의 구성을 가지는 본 발명에 따른 오일분배장치 및 이를 포함하는 공기조화기는 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 압축기에서 나온 고온의 오일을 다시 압축기로 회수하기 전에 기액분리기의 액상의 냉매와 열교환시켜서 압축기로 유입되는 오일의 온도를 낮춘다. 따라서 저온의 오일을 이용함으로써 압축기의 효율을 증가시킬 수 있다.

둘째, 상기 압축기에서 토출된 고온의 오일을 냉각시키는 별도의 냉각장치를 구비하지 않고도 오일을 냉각시킬 수 있어서 공기조화기의 부피를 줄일 수 있다는 효과가 있다.

셋째, 상기 압축기에서 토출된 고온의 오일과 기액분리기 내부에 수용된 증발되지 않은 액상의 냉매를 열교환시키서 증발기에서 증발되지 않은 액상의 냉매를 증발을 촉진시킬 수 있다.

이하 본 발명의 목적이 구체적으로 실현될 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 본 실시예들을 설명함에 있어서, 동일 구성에 대해서는 동일 명칭 및 동일 부호가 사용되며, 이에 따른 부가적인 설명은 생략하기로 한다.

제1실시예

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 오일냉각장치를 포함한 공기조화기 실외기의 개략 구성도이다. 그리고 도2는 본 발명의 제1실시예에 따른 오일회수유로가 삽입된 기액분리기 내부를 나타내는 도면이다.

도 1 에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 공기 조화기 실외기(2)는 기액분리기(10), 압축기(20), 오일분리기(30), 오일회수유로(50), 실외 열교환기(60) 및 팽창기구(70)를 포함한다.

실외기(2)는 실내기(미도시)와 냉매배관(4,6)으로 연결되어 있다. 그리고 실내기에 위치한 실내 열교환기(미도시)에서 열교환된 냉매는 냉매배관(4)을 통하여 실외기(2)로 유입되어 실외기를 유동하면서 냉방사이클을 완성하게 된다.

도2에 도시된 바와 같이, 기액분리기(10)은 냉매배관(4)를 통하여 들어오는 냉매중에서 기상의 냉매를 분리하는 역할을 한다. 분리된 기상의 냉매는 냉매유입유로(40)을 통하여 압축기(20)로 이동된다. 그리고 분리된 액상의 냉매는 기액분리기(10)의 저면에 수용되게 된다. 따라서 기액분리기(10)에는 액상의 냉매가 존재하는 가상의 영역(10a)가 형성된다.

그리고 가상의 영역(10a)에 존재하는 냉매는 후술할 오일회수유로(30)를 유동하는 오일과 열교환을 하게 된다.

구체적으로 오일회수유로(50)가 상기 가상의 영역(10a)이 위치하는 기액분리기(10)의 부분과 인접하게 위치하면서 열교환 될 수 있다. 즉 오일회수유로(50)는 기액분리기(10)의 하부의 외주면을 둘러싸는 형태로 위치하거나, 하부면의 외부와 인접하게 위치하여 열교환될 수 있다.

하지만 본 실시예에서는 열교환 효율의 증대를 위해서 오일회수유로(50)가 상기 가상의 영역(10a)과 직접적으로 열교환을 할 수 있도록 기액분리기(10)에 삽입되어 가상의 영역을 통과하는 구조로 형성된다. 또한 기액분리기(10)에는 오일회수유로가 삽입될 수 있는 삽입홀이 형성된다.

한편, 삽입홀은 가상의 영역(10a)이 존재하는 부분 외의 부분에도 형성될 수 있다. 그리고 삽입홀의 개수 및 위치는 기액분리기의 형상 및 위치, 실외기(2)의 내부의 구조 등에 따라 다양하게 형성될 수 있다.

하지만 본 실시예에서는 오일회수유로 삽입홀(12,14)은 가상의 영역(10a)이 존재하는 기액분리기의 하단 측면에 형성된다. 그리고 오일회수유로(50)가 들어와서 가상의 영역(10a)과 열교환을 한 후, 나갈 수 있도록 2개의 삽입홀(12,14)이 형성된다. 그리고 각 삽입홀(12,14)과 오일회수유로(50)의 사이에는 액상의 냉매가 기액분리기(10)외부로 유출되지 않게 하는 실링제(16)로 처리한다.

그리고 기액분리기에는 냉매가 유입되는 냉매배관(4)과 분리된 기상의 냉매가 압축기(20)측으로 토출되는 냉매유입유로(40)가 삽입 형성된다. 냉매유입유로(40)는 도2에 도시된 바와 같이 일부분이 액상의 냉매가 존재하는 영역(10a)를 통과하도록 U자관 형태로 형성된다. 그리고 냉매배관(4) 및 냉매유입유로(40)와 기액분리기(10)의 사이에도 실링제(17,18)로 처리하여 기액분리기(10) 내부의 기상의 냉매가 외부로 유출되지 않게 한다.

압축기(20)는 기액분리기(10)에서 분리된 기상의 냉매를 고온고압의 기상 냉매로 압축하는 역할과 냉매가 실내기(미도시) 및 실외기(2)상을 순환할 수 있게 순환력을 부여하는 역할을 한다.

그리고 압축기(20)에는 냉매유입유로(40) 및 오일회수유로(50)가 연결되는 압축기 흡입부(22)와 압축된 냉매가 유출되는 압축기 토출부(24)가 형성된다. 또한 압축기(20)는 냉매를 압축하는 압축실을 갖는 압축부(미도시), 상기 압축실을 가변시키는 모터부(미도시) 및 상기 모터부 및 압축부의 윤활을 위해 오일을 펌핑하는 오일펌프(미도시)를 포함한다.

오일분리기(30)는 압축기(20)에서 압축된 고온고압의 기상 냉매에 포함된 오일을 분리하는 역할을 한다. 따라서 냉매가 사이클 상에서 원활하게 유동할 수 있게 하고, 분리된 오일을 압축기(20)측으로 회수하여 압축기의 오일 부족을 방지한다.

오일분리기(30)는 압축기 토출부(24)와 연결되고, 압축기(20)에서 토출된 냉매와 오일이 유입된다. 그리고 실외 열교환기(60)와 연결되어 오일분리기(30)에서 분리된 냉매를 실외 열교환기(60)로 보낸다. 또한 오일회수유로(50)과 연결되어 분리된 오일을 압축기(20)측으로 보낸다.

실외 열교환기(60)은 유입된 냉매와 실외공기를 열교환시키는 역할을 한다. 즉 오일분리기(30)과 연결되어 오일분리기(30)에서 분리된 냉매를 열교환시킨 후, 팽창기구(70)으로 보낸다.

팽창기구(70)는 실외 열교환기(60)와 연결되어 실외 열교환기(60)에서 열교환된 냉매가 증발이 잘 될 수 있도록 팽창시키는 역할을 한다. 그리고 팽창기구(70)에서 팽창된 냉매는 냉매배관(6)를 통하여 실내기로 유입된다.

오일회수유로(50)는 오일분리기(30)에서 냉매와 분리된 오일을 압축기(20)로 다시 보내는 역할을 한다. 그리고 오일회수유로(50)에 흐르는 오일이 기액분리기(10)내의 액상의 냉매가 존재하는 가상의 영역(10a)과 열교환을 하게 된다.

구체적으로 오일회수유로(50)가 상기 가상의 영역(10a)이 위치하는 기액분리기(10)의 부분과 인접하게 위치하면서 열교환 될 수 있다.

하지만 본 실시예에서는 열교환 효율의 증대를 위해서 오일회수유로(50)의 적어도 일부분이 상기 가상의 영역(10a)과 직접적으로 열교환을 할 수 있도록 기액 분리기(10)에 삽입되어 가상의 영역을 통과하는 구조로 형성된다.

구체적으로 오일회수유로(50)는 오일분리기 연결유로(51), 열교환유로(53) 및 압축기 연결유로(55)를 포함한다.

오일분리기 연결유로(51)는 오일분리기(30)와 열교환유로(53)을 연결한다. 한편, 오일분리기 연결유로(51)는 캐필러리 튜브를 포함하여 구성될 수 있다. 캐필러리 튜브는 오일분리기에서 분리되지 못한 냉매가 오일분리기 연결유로(51)로 유입되어 다시 압축기(20)로 들어가는 것을 방지한다.

압축기 연결유로(55)는 열교환유로(53)과 압축기(20)을 연결한다.

열교환유로(53)는 기액분리기(10)의 삽입홀(12,14)에 삽입된다. 그리고 양 끝단이 오일분리기 연결유로(51)와 압축기 연결유로(55)와 끼움결합이나 용접 등 다양한 방식에 의해 결합될 수 있다.

한편, 열교환유로(53)는 액상의 냉매와 열교환면적을 넓게 하기 위해 적어도 하나 이상의 라운드부(53a)를 포함한다. 따라서 액상의 냉매가 존재하는 영역(10a) 내부의 공간에서 열교환유로(53)의 길이를 최대화 하여 열교환면적을 크게 할 수 있다. 즉 상기 설명한 바와 같이 냉매유입유로(40)의 일부분이 액상의 냉매만 존재하는 영역(10a)을 통과하는 형태로 구성되므로, 상기 냉매유입유로(40)가 위치하는 부분을 피하면서 열교환유로(53)를 배치할 수 있다.

또한 열교환유로(53)는 상기 라운드부(53a) 사이에 위치하는 직선부(53b)를 더 포함한다. 따라서 라운드부(53a)만으로 구성되는 경우보다 오일의 유동을 원활히 할 수 있다.

즉 본 실시예에서는 하나의 라운드부(53a)와 2개의 직선부(53b)로 형성되었으나, 라운드부(53a)와 직선부(53b)의 개수 및 결합방법은 가상의 영역(10a)의 크기 및 기액분리기(10)의 크기에 따라 다양하게 형성될 수 있다.

제2실시예

그리고 도3는 본 발명의 제2실시예에 따른 기액분리기의 내부를 나타내는 도면이다.

본 실시예에 따른 압축기 오일 회수장치는, 도 3에 도시된 바와 같이 열교환유로(53')가 나선형상으로 이루어진다. 구체적으로 액상의 냉매가 존재하는 공간(10a)내에서 기액분리기(10)의 내주면을 따라 나선형상으로 형성된다. 따라서 열교환유로(53')를 통과하는 오일의 유동을 원활하게 하면서 열교환면적을 최대화할 수 있다.

그리고 냉매유입유로(40)는 상기 설명한 바와 같이 U형의 관으로 형성되고 U자형 관의 일부가 액상의 냉매가 존재하는 영역(10a)를 통과하도록 구성된다. 따라서 본 실시예의 나선형상의 열교환유로(53')는 냉매유입유로(40)를 둘러싸는 나선형상으로 이루어진다.

그리고 기타 구성 및 작용은 본 발명의 제 1 실시예와 동일하므로 동일 부호를 사용하고 그에 대한 상세한 설명은 생략한다.

이러한 본 발명의 범위는 상기한 실시예에 한정되지 않고, 상기와 같은 기 술범위 안에서 당 업계의 통상의 기술자에게 있어서는 본 발명을 기초로 하는 다른 많은 변형이 가능할 것이다.

도 1는 본 발명의 제1실시예에 따른 오일냉각장치를 포함한 공기조화기 실외기의 개략 구성도이다.

도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 오일회수유로가 삽입된 기액분리기의 내부를 나타내는 도면이다.

도 3는 본 발명의 제2실시예에 따른 오일회수유로가 삽입된 기액분리기의 내부를 나타내는 도면이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

2: 실외기 4, 6: 냉매배관

10: 기액분리기 10a: 액상냉매영역

12, 14: 오일회수유로 삽입홀 16,17,18: 실링제

20: 압축기 22: 압축기 흡입부

24: 압축기 토출부 30: 오일 분리기

40: 냉매유입유로 50: 오일회수유로

51: 오일분리기 연결유로 53: 열교환유로

53a: 라운드부 53b: 직선부

55: 압축기연결유로 60: 실외 열교환기

70: 팽창기구

Claims (8)

1. 유입되는 냉매 중 기상의 냉매와 액상의 냉매를 분리하고, 분리된 액상의 냉매가 존재하는 영역을 구비하는 기액분리기;

   상기 기액분리기에서 분리된 기상의 냉매를 유입, 압축시키는 압축기;

   상기 압축기에 연결되어 압축기에서 토출되는 냉매에서 오일을 분리하는 오일분리기; 및

   상기 오일분리기에서 분리된 오일을 상기 압축기로 회수하고, 적어도 일부분이 상기 기액분리기의 액상의 냉매만 존재하는 영역과 열교환되는 오일회수유로;

   를 포함하는 압축기 오일 회수장치.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 분리된 액상의 냉매는 기액분리기의 저면에 수용되고,

   상기 오일회수유로는 적어도 일부가 상기 기액분리기의 하부에 삽입되어 액상의 냉매와 열교환되는 압축기 오일 회수장치.
3. 청구항 1에 있어서,

   상기 기액분리기에는 오일회수유로가 삽입될 수 있는 삽입홀이 형성되고,

   상기 오일회수유로는 상기 기액분리기의 액상의 냉매만 존재하는 영역을 통과하도록 상기 삽입홀에 삽입되어 있는 압축기 오일 회수장치.
4. 청구항 1에 있어서,

   상기 오일 회수 유로는,

   상기 오일분리기에서 분리된 오일이 유동하는 오일분리기 연결유로;

   상기 오일분리기 연결유로에 연결되고, 상기 기액분리기의 액상의 냉매가 존재하는 영역을 통과하도록 상기 기액분리기에 삽입된 열교환유로; 및

   상기 열교환유로와 상기 압축기를 연결하는 압축기 연결유로;

   를 포함하는 압축기 오일 회수장치.
5. 청구항 4에 있어서,

   상기 열교환유로는 상기 액상의 냉매와 열교환면적이 최대가 되도록 적어도 하나 이상의 라운드부를 포함하는 압축기 오일 회수장치.
6. 청구항 5에 있어서,

   상기 열교환유로는 상기 라운드부 사이에 위치하는 적어도 하나 이상의 직 선부를 포함하는 압축기 오일 회수장치.
7. 청구항 4에 있어서,

   상기 열교환유로는 상기 액상의 냉매와 열교환면적이 최대가 되도록 나선형상으로 이루어지는 압축기 오일 회수장치.
8. 청구항 1 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 압축기 오일 회수 장치를 포함하는 공기조화기.

Images