KR20100003871A

KR20100003871A - 오일 분리기

Info

Publication number: KR20100003871A
Application number: KR1020080063900A
Authority: KR
Inventors: 이건호; 구인회; 한영창
Original assignee: 학교법인 두원학원; 주식회사 두원전자
Priority date: 2008-07-02
Filing date: 2008-07-02
Publication date: 2010-01-12
Also published as: US20110146215A1; WO2010002128A3; CN102084094A; WO2010002128A2; KR101042393B1

Abstract

본 발명의 오일 분리기는, 유입구와 드레인홀이 형성되는 중공의 아웃터 바디 및 상기 아웃터 바디의 중공 내주면과 간격을 두고 배치되며, 중앙에는 토출구가 형성되는 이너 튜브를 포함하되, 상기 아웃터 튜브의 내주면은 상기 토출구의 반대방향의 드레인홀을 향해 오일을 안내하는 구조가 형성된 것을 특징으로 한다. 본 발명은 원심력 증대를 통한 오일분리효과를 극대화할 수 있는 효과를 제공한다. 또한, 원심력에 의해 분리된 오일을 나사 및 테이퍼에 의해 진행방향을 안내하여 가스와 오일이 재차 혼합되는 것을 방지함으로써 오일분리성능을 극대화할 수 있는 효과를 제공한다.

오일 분리기, 원심력, 테이퍼, 나선부

Description

오일 분리기{Oil separator}

본 발명은 오일 분리기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 스크롤 압축기 등에 사용되어 원심분리의 원리에 의해 오일과 가스로 자연스럽게 분리배출하여 오일분리성능을 극대화시킨 오일 분리기에 관한 것이다.

일반적으로, 스크롤 압축기는, 나선형 스크롤 랩이 형성되어 있고 구동축의 회전에 관계없이 고정되어 있는 고정 스크롤과, 역시 나선형 스크롤 랩이 형성되어 있고 구동축의 회전에 따라 선회하는 선회 스크롤을 포함하되, 상기 고정스크롤과 선회스크롤 사이에 형성된 압축실에 냉매를 흡입한 상태에서 고정스크롤에 대하여 선회스크롤을 선회시킴으로써 스크롤 랩 사이에 부피가 변형하도록 형성되는 포켓을 통해 냉매를 압축하는 장치이다.

이와 같은 종래 스크롤 압축기의 대표적인 예가 한국특허출원 제10-2006-0053798호(이하, '종래기술'이라 함)에 개시되어 있으며 도 1a 내지 도 1c를 참조하여 그 구조에 관해서 기술하면 이하와 같다.

도시된 바와 같이, 종래기술에 따른 스크롤 압축기는, 하우징과, 회전력이 발생되는 구동부와, 흡입된 유체를 압축하기 위해 스크롤 랩(510)으로 구성되고 구동축(200)의 회전에 관계없이 고정되어 있는 고정 스크롤(500)과, 상기 구동부에 의해 선회하며 나선형의 스크롤 랩(410)이 형성되는 선회 스크롤(400)로 구성되는 압축실로 구성되어 있다.

여기서, 하우징의 전방부(600)에는 토출관(미도시)과 토출실(610)이 형성되어 있고, 하우징의 중도부(300)에는 냉매가 통과하는 통로가 형성되어 있으며,하우징의 후방부(700)에는 도시되지 않은 흡입관과 흡입실(710)이 각각 형성되어 있다.

그리고, 상기 구동부는 고정자(210) 및 상기 고정자(210)의 내측에 위치하는 회전자(220)로 형성되는 구동 모터(230)와, 구동 모터(230)의 중심부에 끼워져서 회전하는 구동축(200)이 포함된다.

그리고, 상기 구동 모터(230)에 의해 회전구동되는 구동축(200)의 앞쪽에는 메인 베어링(240)과 서브 베어링(250)이 설치되어 있으며, 상기 서브 베어링(250)은 상기 구동축(200)에 대하여 편심되게 설치된 편심작용부(260)의 둘레부분을 지지한다.

상기 구동축(200)의 내부에는 하우징 전방부(600)의 토출실(610)로부터 오일이 복귀하도록 복귀유로(290)가 길이방향으로 관통 형성되어 있다.

상기 구동축(200)에 설치된 편심작용부(260)는 서브 베어링(250)을 매개로 선회 스크롤(400)에 연결된다.

이에 따라서, 구동축(200)이 회전함에 따라 상기 편심작용부(260)가 구동축(200)에 대하여 편심회전하고, 결국 상기 편심작용부(260)에 서브 베어링(250)을 매개로 설치된 선회 스크롤(400)이 고정 스크롤(500)에 대하여 선회운동하게 된다.

그리고, 전술한 바와 같이, 상기 선회 스크롤(400)의 선회운동에 따라 스크롤 랩(410)(510) 사이에 포켓이 형성되고, 그 부피가 연속적으로 변화하면서 냉매가 압축된다.

또한, 상기 고정 스크롤(500)의 중앙부에는 압축된 냉매를 하우징 전방부(600)의 토출실(610)로 내보내기 위한 토출포트(560)가 형성되어 있다.

한편, 상기 하우징 전방부(600)의 안쪽에는 토출실(610)이 형성되어 있고, 외주면 일측에는 상기 토출실(610)과 연통되는 토출관(650)이 형성되어 있다.

그리고, 상기 하우징 전방부(600)에는, 토출실(610)에 유입된 냉매를 오일과 가스로 분리하는 오일 분리기(680)가 형성되어 있다.

도 1b와 도 1c에 나타낸 바와 같이, 상기 오일 분리기(680)는 전체적으로 원통형의 공간으로 형성되어 있으며, 그 공간에 접선방향으로 형성된 냉매 유입관(681)과, 유입된 냉매가 가스와 오일로 각각 분기되어 배출되기 위한 가스 분기관(682)과 오일 분기관(683)이 각각 형성되어 있다. 이에 따라, 오일 분리기(680)에서, 접선방향으로 유입된 냉매가 회전하면서 원심분리의 원리에 의해 오일과 가스로 자연스럽게 분리되어 배출된다.

특히, 상기 원통형 공간의 바닥 중앙에는 가이드 돌기(684)가 형성되어 있어 원심분리의 효과를 더욱 높일 수 있다. 그리고, 개구부는 고정 스크롤(500)에 맞닿아 폐쇄되어 있다. 따라서, 가스는 가스 분기관(682)과 고정 스크롤(500) 사이에 형성된 통로를 통해 배출된다.

그러나, 이와 같은 종래기술의 스크롤 압축기에 따르면, 오일분리기(680)에서 냉매유로의 단면적이 일정하여 냉매의 진행에 따라 원심력의 크기가 거의 일정하므로 냉매의 흡입속도가 다소 떨어질 경우에는 충분한 오일분리가 이루어지지 않는 단점이 있었다.

이 경우, 오일이 냉매가스에 포함되어 배출되므로 윤활효과가 떨어질 뿐만 아니라 압축기의 성능에도 악영향을 주었다.

또한, 가이드 돌기(684)를 벗어난 냉매 유로의 단면적이 커서 충분한 유속이 확보되지 않으므로 원심력에 의한 오일분리효과가 다소 떨어졌다.

또한, 흡입냉매가 가이드 돌기(684) 둘레를 연속적으로 회전하기 때문에 일단 분리되어 바닥에 고인 오일이 흡입냉매와 다시 혼합되어 오일분리효과가 떨어지는 단점도 있었다.

본 발명은 전술한 종래의 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 원심력 증대를 통한 오일분리효과를 극대화할 수 있는 오일 분리기를 제공하는데 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 원심력에 의해 분리된 오일을 나선부 및 테이퍼에 의해 진행방향을 안내하여 가스와 오일이 재차 혼합되는 것을 방지함으로써 오일분리성능을 극대화할 수 있는 오일 분리기를 제공하는데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 오일 분리기는, 유입구와 드레인홀이 형성되는 중공의 아웃터 바디 및 상기 아웃터 바디의 중공 내주면과 간격을 두고 배치되며, 중앙에는 토출구가 형성되는 이너 튜브를 포함하되, 상기 아웃터 튜브의 내주면은 상기 토출구의 반대방향의 드레인홀을 향해 오일을 안내하는 구조가 형성된 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 아웃터 투브의 내주면에는 상기 드레인홀 방향으로 갈수록 내경이 커지도록 테이퍼가 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 아웃터 바디의 내주면에는 나선부가 형성되는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 유입구는 상기 아웃터 바디의 내주면 접선방향으로 형성되는 것이 바람직하다.

한편, 상기 아웃터 바디의 내주면으로 그 길이방향을 따라 오일홈이 형성되는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 오일 분리기에 따르면, 원심력 증대를 통한 오일분리효과를 극대화할 수 있는 효과를 제공한다.

또한, 원심력에 의해 분리된 오일을 나사 및 테이퍼에 의해 진행방향을 안내하여 가스와 오일이 재차 혼합되는 것을 방지함으로써 오일분리성능을 극대화할 수 있는 효과를 제공한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

여기서, 도 2는 본 발명에 따른 오일 분리기를 구비하는 스크롤 압축기의 구조를 나타내는 종단면도이고, 도 3은 본 발명에 따른 오일 분리기를 나타내는 횡단면도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예로 도 3의 A-A 단면에서 바라본 종단면도이고, 도 5는 본 발명의 다른 실시예로 도 3의 A-A 단면에서 바라본 종단면도이다.

이하, 첨부된 도 2 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

먼저, 도 2에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 스크롤 압축기는(CP), 하우 징(10), 상기 하우징(10) 내에 설치되어 회전력을 발생하는 구동부(20), 서로 대향하여 압축실(33)을 형성하는 고정스크롤(31)과 선회스크롤(32) 및, 상기 하우징(10)의 토출실(11)에 형성된 오일 분리기(60)를 포함한다.

통상적으로, 상기 구동부(20)는 구동축(21), 구동모터(22), 슬라이딩 부시(23), 메인베어링(24) 및 보조 베어링(25) 등으로 구성되어 있다.

그 밖의 구조는 공지된 종래의 다양한 구성이 채용될 수 있으므로 구체적인 설명은 생략하도록 한다.

여기서, 상기 오일 분리기(60)는 압축실(33)을 통과한 냉매로부터 오일을 분리하여 가스 냉매만이 응축기(미도시)로 향하도록 함으로써 압축기의 효율이 떨어지는 것을 방지하는 역할을 수행한다.

아울러, 상기 오일 분리기(60)에 의해 분리된 오일은 오리피스(31a)를 통해 압축실(33)의 저압부(외주 근방)나 베어링으로 공급된다.

이하, 상술한 오일 분리기를 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이 본 발명의 오일 분리기(60)는, 유입구(61a)와 드레인홀(61b)이 형성되는 중공의 아웃터 바디(61) 및 중앙으로 토출구(62a)가 형성되는 이너 튜브(62)로 구성된다.

여기서, 상기 이너 튜브(62)의 일단은 아웃터 바디(61)의 일측 벽면에 고정되게 형성되며, 타단은 아웃터 바디(61)의 타측 벽면과 간격을 가지도록 형성된다. 즉, 상기 아웃터 바디(61)와 이너 튜브(62)에 의해 상기 유입구(61a)로 유입된 냉 매는 상기 토출구(62a)로 연통되도록 유로가 형성되어는 것이다.

또한, 상기 유입구(61a)는 상기 아웃터 바디(61)의 내주면(61c) 접선방향으로 경사지게 형성하는 것이 좋다. 이는, 냉매가 상기 유입구(61a)의 초기부분을 지날 때 주변구조에 의한 저항을 최대한 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 상기 유입구(61a)로 냉매가 진입시에 상기 아웃터 바디(61)의 내주면(61c) 접선방향으로 원활하게 진입하여 곧바로 원심력을 발생시키게 된다.

이에 따라, 유입구(61a)를 통해 흡입된 냉매는 상기 아웃터 바디(61)의 내주면(61c)을 따라 진행하는 동안 원심력을 받아 가스냉매와 오일로 분리된다.

이후, 분리된 오일은 드레인홀(61b)로 배출되며, 배출된 오일은 상술한 오리피스(31a, 도 2 참고)로 안내되는 것이다.

아울러, 상기 아웃터 바디(61)의 내주면(61c)으로 상기 드레인홀(61b)로 오일을 안내하는 오일홈(61d)이 형성되면, 상기 오일홈(61d)에 의해 냉매가스와 분리된 오일은 상기 드레인홀(61b)로 원활하게 안내될 수 있다.

이에 따라, 상기 오일홈(61d)으로 인입된 오일은 냉매가스의 원심력에 영향을 받지 않으며 상기 드레인홀(61b)로 안정적으로 배출된다.

한편, 상기 아웃터 바디(61)의 내주면(61c)에는 도 4에 도시된 바와 같이 나선부가 형성되며, 상기 나선부는 점도를 가지는 오일의 융착 면적을 늘려줌과 아울러 상기 드레인홀(61b) 방향으로 형성되어 오일을 안내한다.

또한, 상기 아웃터 바디(61)의 내주면(61c)에는 도 5에 도시된 바와 같이 상기 드레인홀(61b) 방향으로 갈수록 내경이 커지도록 테이퍼가 형성되며, 상기 테이 퍼는 경사를 가지므로 상기 아웃터 바디(61)의 내주면(61c)에 부착된 오일을 드레인홀(61b) 방향으로 자연스럽게 안내한다.

아울러, 상기 아웃터 바디(61)의 내주면(61c)에는 상술한 나선부와 테이퍼가 함께 형성되는 것도 가능하며 상세한 설명은 생략한다.

따라서, 상기 유입구(61a)로 유입된 냉매는 상기 아웃터 바디(61)의 내주면(61c)을 원심력에 의해 회전하여 냉매가스와 오일로 분리되며, 분리된 오일은 상기 내주면(61c)에 형성된 나선부, 테이퍼 및 오일홈(61d)에 의해 상기 드레인홀(61b)로 배출된다.

이후, 오일과 분리된 냉매가스(61b)는 토출구로 안내되어 다음 단계(응축기)를 향해 배출된다.

한편, 본 발명의 오일 분리기(60)를 스크롤 압축기(SC)에 적용하여 설명하였지만 이에 한정하는 것은 아니며 기체와 액체를 분리할 수 있는 장치라면 모두 적용 가능함을 밝혀둔다.

이상, 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 기술적 범위는 전술한 실시 예에 한정되지 않고 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 이때, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 고려해야 할 것이다.

도 1a는 종래기술에 따른 스크롤 압축기의 일 예를 나타내는 종단면도이다.

도 1b는 도 1a에서 오일분리구조를 나타내는 사시도이다.

도 1c는 도 1a에서 오일분리구조를 나타내는 종단면도이다.

도 2는 본 발명에 따른 오일 분리기를 구비하는 스크롤 압축기의 구조를 나타내는 종단면도이다.

도 3은 본 발명에 따른 오일 분리기를 나타내는 횡단면도이다.

도 4는 본 발명의 일 실시예로 도 3의 A-A 단면에서 바라본 종단면도이다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예로 도 3의 A-A 단면에서 바라본 종단면도이다.

*도면중 주요부분에 관한 부호의 설명*

60 - 오일 분리기 61 - 아웃터 바디

62 - 이너 튜브

Claims

유입구와 드레인홀이 형성되는 중공의 아웃터 바디; 및

상기 아웃터 바디의 중공 내주면과 간격을 두고 배치되며, 중앙에는 토출구가 형성되는 이너 튜브;

를 포함하되,

상기 아웃터 튜브의 내주면은 상기 토출구의 반대방향의 드레인홀을 향해 오일을 안내하는 구조가 형성된 것을 특징으로 하는 오일 분리기.
제 1항에 있어서,

상기 아웃터 투브의 내주면에는 상기 드레인홀 방향으로 갈수록 내경이 커지도록 테이퍼가 형성되는 것을 특징으로 하는 오일 분리기.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,

상기 아웃터 바디의 내주면에는 나선부가 형성되는 것을 특징으로 하는 오일 분리기.
제 1항에 있어서,

상기 유입구는 상기 아웃터 바디의 내주면 접선방향으로 형성되는 것을 특징으로 하는 오일 분리기.
제 4항에 있어서,

상기 아웃터 바디의 내주면으로 그 길이방향을 따라 오일홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 오일 분리기.