KR20160040936A - 오일분리기가 설치된 압축기 - Google Patents

오일분리기가 설치된 압축기 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 압축기의 리어케이싱 내에 별도의 분리관을 설치할 필요가 없도록 하면서도 오일함유 가스가 상부로만 흐르면서 원심분리가 이루어질 수 있도록 하기 위한 것으로, 본 발명에 따르면, 압축기(1)의 리어케이싱(250)내에, 토출실(150)로부터 유입되는 오일함유 가스로부터 오일을 분리하는 오일분리기가 설치된 압축기에 있어서, 상기 리어케이싱(250)은 상기 오일이 분리된 가스를 압축기 외부로 토출하는 토출포트(260)를 포함하고, 상기 오일분리기는, 상기 토출실(150)로부터 오일함유 가스가 유입되는 하부 연통구멍(280) 및 오일이 분리된 가스가 상측으로 배출되는 상측배출구(290)를 구비하는 제1분리실(270)과, 상기 제1분리실(270)의 상측배출구(290)와 상기 토출포트(260)사이를 연통하는 제2분리실(300)을 포함하는 것을 특징으로 하는 오일분리기가 설치된 압축기가 제공된다.

Description

오일분리기가 설치된 압축기{A compressor having an oil separator}
본 발명은 오일분리기가 설치된 압축기에 관한 것으로, 특히 차량의 공조 시스템의 냉동회로에 결합되는 압축기에 관한 것이다.
종래부터, 차량용 공조 장치의 냉동 시스템에 결합되는 압축기로서 원심분리 방식의 오일분리기를 설치한 압축기가 알려져 있다(특허문헌1 및 특허문헌2).
도 1은 종래의 오일분리기가 설치된 스크롤 형 압축기의 축방향 단면을 개략적으로 도시한 것이며, 도 2는 도 1의 A-A선 절단면을 축방향인 B방향으로 보았을 때의 리어케이싱의 단면도를 도시한 것이다.
종래의 압축기(1)는 구동케이싱(10), 압축케이싱(20) 및 리어케이싱(30)으로 이루어지고, 구동케이싱(10)내에는 베어링(50)에 의해 구동축(40)이 회전가능하게 지지되며, 압축 케이싱(20)내에는 가동스크롤(110) 및 고정스크롤(120)로 이루어진 스크롤유닛(80)이 수용되어, 압축케이싱(20)의 내주벽과 스크롤유닛(80)사이에, 흡입포트(90)와 연통하는 흡인실(100)이 형성된다.
가동스크롤(110) 및 고정스크롤(120)은 서로 대향하면서 맞물리도록 배치되어 이들 사이에 압축실(130)이 형성되고, 구동축(40)에 연결된 가동스크롤(110)이 고정스크롤(120)에 대해 회전하면, 압축실(130)내로 가스가 흡입되어 가스가 압축 및 토출된다.
압축 케이싱(20)의 축방향 외측에는, 원통형의 분리실(60)과 토출포트(70)가 내부에 형성된 리어케이싱(30)이 설치된다.
고정스크롤(120)의 단부벽(140)과 리어케이싱(30)의 벽부(180)사이에는 토출실(150)이 형성되어, 단부벽(140)에 형성된 토출 구멍(160)를 통해서 압축실(130)과 연통하고, 토출구멍(160)은 토출밸브(170)에 의해 개폐된다.
도 1에서 선 X-X는 리어케이싱(30)의 중심축(도 2의 점(X)에 해당)을 나타내며, 리어케이싱(30)의 중심축(X)을 기준으로 토출포트(70)측을 "상부", 리어케이싱(30) 중심축(X)을 기준으로 토출포트(70)의 대향 측을 "하부"로 정의한다.
리어케이싱(30)의 내부에는 리어케이싱(30)의 중심축(X)와 대략 수직방향으로 원통형의 분리실(60)이 형성되고, 리어케이싱(30)의 벽부(180)의 상부 즉, 리어케이싱(30)의 중심축(X)을 기준으로 리어케이싱(30)의 상부에 형성된 연통구멍(190)을 통하여 토출실(150)은 분리실(180) 및 토출포트(70)와 연통한다.
압축기(1)내로 흡입된 가스에는 윤활유로서의 오일이 포함되어 가스와 함께 압축기(1)내의 베어링이나 접동면에 공급되어 윤활과 씰 기능을 발휘하는데, 오일량이 과도하면 냉동회로의 냉방 능력을 저하시키는 요인이 되기 때문에, 리어케이싱(30)의 토출포트(70)에 분리관(200)이 삽입설치되며, 분리관(200)은 분리실(60)과 동축관계로 배치되므로, 분리관(200)의 외주면과 분리실(60)의 내주면 사이에는 환형의 공간이 형성되며, 연통구멍(190)은 분리관(200)의 외주면과 분리실(60)의 내주면 사이의 공간을 지향하도록 형성된다.
따라서, 구동축(10)이 회전하여 가동스크롤(110)이 선회운동하면, 압축실(130)의 용적이 증감하여, 흡인실(100)로부터 압축실(130)내로 오일함유 가스(냉매)가 흡입/압축되고, 토출 구멍(160)을 통해 토출실(150)내로 토출된다.
압축된 오일함유 가스는, 토출실(150)로부터 연통구멍(190)을 통해서 분리실(60)내로 유입되어, 분리관(200)의 외주면과 분리실(60)내주면 사이의 환형공간을 나선형으로 선회하면서 하부를 향하여 흐르고, 이 때 가스에 포함된 오일이, 원심 분리되어 분리실(60)의 내주면에 부착한 후, 그 자중에 의해 하강하여 저유실(210)로 유입된다.
또한, 오일이 분리된 가스는, 분리관(200)의 하단으로부터 분리관(200)내로 유입되어 상승하고 토출포트(70)를 통하여 압축기(1)의 외부로 토출된다.
고정스크롤(120)의 하부에는, 저유실(210)로부터 가동스크롤(110)까지 연장하는 연통로(220)가 형성되고 이 연통로(220)에는 필터(230) 및 오리피스(240)가 설치되어 있다. 따라서, 저유실(210)의 오일은, 도 1의 화살표로 표시한 바와 같이, 오리피스(240)를 통해 가동스크롤(120)측으로 공급되어, 흡인실(100)으로 되돌려진다.
상술한 바와 같이 구성된 종래의 압축기(1)의 분리실(60)에는 별개 부품으로 된 분리관(200)을 삽입설치해야 하기 때문에, 조립공정이 불편하고, 부품수가 증가하며, 이에 따른 생산원가가 상승하는 문제가 있게 된다.
또한, 종래의 압축기(1)는 분리실(60)내로 유입된 가스가 오일이 고여있는 저유실을 향하여 분리실(60)하부로 먼저 흐르고, 오일이 분리된 가스가 저유실에 고인 오일면과 충돌한 후, 분리관의 하측을 통해 상부로 배출되므로, 오일분리 효율이 저하되는 문제가 있다.
특허문헌1: 일본 특개 2005-320873 (2005.11.17.공개) 특허문헌2: 일본 특개 2006-207494 (2006.8.10.공개)
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 압축기의 리어케이싱 내에 별도의 별도의 분리관을 설치할 필요가 없도록 형성된 오일분리기를 채용함으로써, 압축기 조립의 용이화, 부품점수의 감소 및 제조비용의 절감을 도모한 압축기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 오일함유 가스가 상부로만 흐르면서 원심분리가 이루어질 수 있도록 분리실을 구성함으로 오일분리 효과를 향상시킨 압축기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 목적을 실현하기 위해, 본 발명에 따르면, 압축기(1)의 리어케이싱(250)내에, 토출실(150)로부터 유입되는 오일함유 가스로부터 오일을 분리하는 오일분리기가 설치된 압축기에 있어서, 상기 리어케이싱(250)은 상기 오일이 분리된 가스를 압축기 외부로 토출하는 토출포트(260)를 포함하고, 상기 오일분리기는, 상기 토출실(150)로부터 오일함유 가스가 유입되는 하부 연통구멍(280) 및 오일이 분리된 가스가 상측으로 배출되는 상측배출구(290)를 구비하는 제1분리실(270)과, 상기 제1분리실(270)의 상측배출구(290)와 상기 토출포트(260)사이를 연통하는 제2분리실(300)을 포함하는 것을 특징으로 하는 오일분리기가 설치된 압축기가 제공된다 .
상기 하부 연통구멍(280)은 리어케이싱(250)의 중심축(X)을 기준으로 리어케이싱(250)의 하부에 형성된다.
또한, 상기 제1분리실(270)은, 상기 리어케이싱(250)의 반경방향 단면으로 보았을 때, 상기 제1분리실(270)의 구멍축 연장선(310)이, 상기 토출포트(260)의 구멍축 연장선(320)과 교차하도록 상기 제1분리실(270)이 형성된다.
상기 제2분리실(300)은, 상기 리어케이싱(250)의 반경방향 단면으로 보았을 때, 상기 리어케이싱(250)의 내벽을 따라 원호형상으로 연장하도록 형성된다.
상기한 본 발명에 따르면, 압축기의 리어케이싱 내에 별도의 별도의 분리관을 설치할 필요가 없게 되므로, 압축기 조립의 용이하게 되고, 분리관을 제조하고 결합하는데 필요한 관련 부품점수를 감소할 수 있게 되며, 이에 따른 제조비용의 절감을 실현할 수 있게 된다.
또한, 본 발명에 따르면, 오일함유 가스가 제1분리실과 제2분리실을 따라 상측으로만 흐르면서(upward flow) 원심분리가 이루어지므로 원심분리에 의한 오일분리 효율이 향상되고, 이에 따라 압축기부터 토출되는 최종 냉매의 증발 냉방성능을 향상시킬 수 있게 된다.
도 1은 종래의 오일분리기가 설치된 압축기의 축방향 단면도.
도 2는 도 1의 A-A선 절단면을 B방향으로 보았을 때의 리어케이싱의 단면도.
도 3은 본 발명에 따른 실시예로서, 도 2와 같은 방향에서 보았을 때의 리어케이싱 단면도.
도 3은 본 발명에 따른 오일분리기가 설치된 압축기의 실시예를 도시하는 것으로, 도 2에 도시된 것과 같은 방향에서 보았을 때의 리어케이싱(250)의 단면도를 도시한다.
도 3에서 점(X)는 리어케이싱(30)의 가상의 중심축(X)을 도시한다.
본 발명의 실시예를 설명함에 있어서, 리어케이싱(250)의 내부구성을 제외한 구동케이싱(10) 및 압축케이싱(20)의 구성은 도 1에 도시된 종래의 압축기(1)의 구성과 동일하므로, 본 발명에 있어서도 동일한 참조번호를 사용하여 설명한다.
도 1에 도시된 토출실(150)로부터 리어케이싱(250)내로 유입되는 오일함유 가스를 리어케이싱(250)내에 형성된 오일분리기에 의해 분리한 후, 압축기 외부로 토출하기 위해 리어케이싱(250)내측 상부에는 토출포트(260)가 형성된다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 오일분리기는 긴 원통형상으로 형성된 제1분리실(270)과 리어케이싱(250)의 내벽을 따라 원호형상으로 형성된 제2분리실(300)로 이루어진다.
또한, 본 발명에 따른 토출포트(260)와 제1분리실(270)은, 도 1의 A-A선을 따르는 리어케이싱(250)의 반경방향 단면을 도 1의 B방향에서 보았을 때, 제1분리실(270)의 구멍축 연장선(310)이, 토출포트(260)의 구멍축 연장선(320)과 교차하도록 형성된다.
따라서, 종래의 분리실(60)과 토출포트(70)가 동축관계로 직접연결되도록 형성되는 것(도 2)과 달리, 본 발명에 따른 제1분리실(270)과 토출포트(260)는 서로 다른 방향으로 형성되며 직접 연결되지 않는다.
한편, 제1분리실(270)내로 유입되는 오일함유 가스가 리어케이싱(30)의 하부에서 상부를 향하여 흐르도록, 제1분리실(270)은 리어케이싱(250)의 하부에서 상부를 향하여 경사지게 형성된다.
도 1에 도시된 토출실(150)로부터 오일함유 가스가 상기 제1분리실(270)의 하측으로 유입되도록 하기 위해, 하부 연통구멍(280)이 리어케이싱(250)의 중심축(X)을 기준으로 리어케이싱(250)의 하부에 형성된다. 제1분리실(270)에서 오일이 분리된 가스는 제1분리실(270)상측에 형성된 상측배출구(290)를 통해 제2분리실(300)로 배출된다.
제1분리실(270)의 하부 연통구멍(280)은 제1분리실(270)의 원주면에 대략 접선방향을 향하도록 개구되어, 토출실(150)로부터 유입되는 오일함유 가스가 제1분리실(270)의 원주면을 따라 유입되어 가스가 제1분리실(270)의 원주면을 따라 상측으로 선회하면서 흐르게 된다.
제2분리실(300)은 제1분리실(270)의 상측배출구(290)와 토출포트(260)하측의 개구를 연통하도록 형성되는데, 제2분리실(300)은, 도 1의 A-A선을 따르는 리어케이싱(250)의 반경방향 단면을 도 1의 B방향에서 보았을 때, 상기 리어케이싱(250)의 내벽을 따라 원호형상으로 연장하는 원통형상의 채널로 형성된다.
제1분리실(270)은 리어케이싱(250)을 홀 가공하는 방법 등에 의하여 형성하는데, 이 과정에서 리어케이싱(250)의 외측으로 개방된 개구는 릴리프 밸브(330)에 의해 폐쇄된다.
한편, 제1분리실의 상측배출구(290)는 제2분리실(300)의 원주면에 대략 접선방향을 향하도록 개구되어 제1분리실(270)로부터 배출되는 오일함유 가스가 상기 제2분리실(300)의 원주면을 따라 유입된다.
본 발명에 따른, 오일분리기의 구성에 따르면, 오일 함유가스가 토출실(150)로부터 리어케이싱(30)의 하부에 형성된 하부 연통구멍(280)을 통해 제1분리실(270)로 유입된 후, 제1분리실(270)의 원주면을 따라 상측으로 선회하면서 오일과 가스가 1차로 원심분리되고, 이어서 가스는 상측배출구(290)를 통하여 제2분리실(300)로 배출된다.
이 때, 상측배출구(290)를 통하여 배출되는 가스는 제2분리실(300)의 원주면을 따라 선회하고 제2분리실(300)의 원호형상의 유로를 따라 계속해서 리어케싱의 (250)의 상부를 향하여 흐르면서 2차로 원심분리가 이루어진다.
10: 구동케이싱 20: 압축케이싱
30: 리어케이싱 60: 분리실
80: 스크롤유닛 100: 흡인실
130: 압축실 150: 토출실
160: 토출구멍 190: 연통구멍
200: 분리관 210: 저유실
250: 리어케이싱 260: 토출포트
270: 제1분리실 280: 하부 연통구멍
290: 상측배출구 300: 제2분리실
310: 구멍축 연장선 320: 구멍축 연장선
X: 리어케이싱(30)의 중심축

Claims (8)

  1. 압축기(1)의 리어케이싱(250)내에, 토출실(150)로부터 유입되는 오일함유 가스로부터 오일을 분리하는 오일분리기가 설치된 압축기에 있어서,
    상기 리어케이싱(250)은 상기 오일이 분리된 가스를 압축기 외부로 토출하는 토출포트(260)를 포함하고,
    상기 오일분리기는, 상기 토출실(150)로부터 오일함유 가스가 유입되는 하부 연통구멍(280) 및 오일이 분리된 가스가 상측으로 배출되는 상측배출구(290)를 구비하는 제1분리실(270)과,
    상기 제1분리실(270)의 상측배출구(290)와 상기 토출포트(260)사이를 연통하는 제2분리실(300)을 포함하는 것을 특징으로 하는 오일분리기가 설치된 압축기.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 하부 연통구멍(280)은 리어케이싱(250)의 중심축(X)을 기준으로 리어케이싱(250)의 하부에 형성되는 것을 특징으로 하는 오일분리기가 설치된 압축기.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 제1분리실(270)은, 상기 리어케이싱(250)의 반경방향 단면으로 보았을 때,
    상기 제1분리실(270)의 구멍축 연장선(310)이, 상기 토출포트(260)의 구멍축 연장선(320)과 교차하도록 상기 제1분리실(270)이 형성되는 것을 특징으로 하는 오일분리기가 설치된 압축기.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 제1분리실(270)은 긴 원통형상인 것을 특징으로 하는 오일분리기가 설치된 압축기.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 제2분리실(300)은, 상기 리어케이싱(250)의 반경방향 단면으로 보았을 때,
    상기 리어케이싱(250)의 내벽을 따라 원호형상으로 연장하는 것을 특징으로 하는 오일분리기가 설치된 압축기.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 하부 연통구멍(280)은 상기 토출실(150)로부터 유입되는 오일함유 가스가 상기 제1분리실(270)의 원주면을 따라 유입되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 오일분리기가 설치된 압축기.
  7. 청구항 6에 있어서, 상기 제2분리실(300)은 원통형상의 채널로 형성되는 것을 특징으로 하는 오일분리기가 설치된 압축기.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 상측배출구(290)는 상기 제1분리실(270)로부터 배출되는 오일함유 가스가 상기 제2분리실(300)의 원주면을 따라 유입되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 오일분리기가 설치된 압축기.
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