KR20160049224A - 오일분리기 및 이를 구비한 공기조화기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 오일이 혼합된 냉매를 내부로 안내하는 흡입관과, 상기 오일이 혼합된 냉매에서 분리된 냉매를 외부로 토출시키는 토출관을 포함하는 하우징; 상기 하우징의 하부와 연통되고, 상기 오일이 혼합된 냉매로부터 분리된 오일을 상기 하우징의 외부로 토출시키는 제 1 회수관; 상기 하우징의 측면과 연통되고, 상기 오일이 혼합된 냉매로부터 분리된 오일을 상기 하우징의 외부로 토출시키는 제 2 회수관; 및 상기 제1회수관 또는 상기 제2회수관의 내부에 흐르는 오일의 흐름을 제어하기 위해 상기 제1회수관 또는 상기 제2회수관에 설치되는 제어밸브를 포함하고, 상기 제2회수관은 상기 하우징과 연통되는 지점으로부터 멀어질수록, 하향 구배된 뒤 상향 구배되며, 상기 제1회수관 및 상기 제2회수관의 단부는 서로 합지되는 오일분리기 및 이를 구비한 공기조화기를 제공한다.

Description

오일분리기 및 이를 구비한 공기조화기{Oil separator and Air conditioner including the same}
본 발명은, 오일분리기 및 이를 구비한 공기조화기에 관한 것이다.
일반적으로 공기조화기는 쾌적한 실내의 공기 환경을 조성하기 위해 실내 온도를 조절하는 장치를 의미한다.
이러한 공기조화기는 실내에 설치되는 실내기와, 상기 실내기로 냉매를 공급하는 실외기를 포함한다. 그리고 상기 실외기에는 하나 이상의 상기 실내기가 연결될 수 있다.
그리고 공기조화기는, 상기 실내기로 냉매를 공급하여 냉방 또는 난방 운전으로 작동될 수 있다. 여기서 공기조화기의 작동 방식인 냉방 운전 또는 난방 운전은 순환하는 냉매의 흐름에 따라 결정된다.
즉, 공기조화기는, 냉매의 흐름에 따라 냉방 운전으로 작동할 수도 있고 난방 운전으로 작동할 수도 있다.
먼저, 공기조화기가 냉방 운전으로 작동할 때 냉매의 흐름을 설명한다. 상기 실외기의 압축기에서 압축된 냉매는 상기 실외기의 열교환기를 거쳐서 중온 고압의 액체 냉매가 된다. 상기 액체 냉매가 상기 실내기로 공급되면, 상기 실내기의 열교환기에서 냉매가 팽창되면서 기화 현상이 발생할 수 있다. 상기 기화 현상에 의해 상기 실내기의 열교환기의 주변 공기의 온도가 하강하게 된다. 그리고, 상기 실내기 팬이 회전하면 온도가 하강된 상기 실내기의 열교환기의 주변 공기는 실내로 토출된다.
다음으로 공기조화기가 난방 운전으로 작동할 때 냉매의 흐름은 다음과 같다. 상기 실외기의 압축기에서 고온고압의 기체 냉매가 상기 실내기로 공급되면, 상기 실내기의 열교환기에서 고온고압의 기체 냉매가 액화될 수 있다. 상기 액화 현상에 의해 방출된 에너지는 상기 실내기의 열교환기의 주변 공기의 온도를 상승시킨다. 그리고, 상기 실내기 팬이 회전되면 온도가 상승된 상기 실내기의 열교환기의 주변 공기가 실내로 토출될 수 있다.
한편, 상기 실외기에 구비되는 압축기는 공기조화기의 냉방 또는 난방 운전으로 작동되기 위해 냉매를 고온고압의 기체 상태로 압축시킨다.
상기 압축기가 구동되면 상기 압축기로부터 냉매와 함께 오일이 토출되고, 상기 냉매와 오일은 오일분리기에서 분리된다. 상기 오일분리기에서 분리된 오일은 오일 회수관을 통해 상기 압축기로 회수된다.
다만, 상기 오일분리기로부터 상기 압축기로 회수되는 오일의 양이 적으면, 상기 압축기 내부의 오일 부족을 야기하여 상기 압축기의 고장을 유발할 수 있다. 또한 상기 오일분리기로부터 상기 압축기로 회수되는 오일의 양이 많으면, 상기 압축기 작동 시 냉매와 오일이 함께 압축되므로 상기 압축기의 효율이 저하되는 문제점이 있다.
한편, 본 발명의 배경이 되는 기술은 대한민국 공개특허 제2013-0043977호에 개시된다.
본 발명의 목적은, 압축기의 구동이 원활하게 수행될 수 있도록, 오일분리기로부터 압축기로 토출되는 오일의 양을 적절하게 제어하기 위해, 내부에 오일을 선택적으로 저장할 수 있는 오일분리기 및 이를 구비한 공기조화기를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 의한 오일분리기는, 오일이 혼합된 냉매를 내부로 안내하는 흡입관과, 상기 오일이 혼합된 냉매에서 분리된 냉매를 외부로 토출시키는 토출관을 포함하는 하우징; 상기 하우징의 하부와 연통되고, 상기 오일이 혼합된 냉매로부터 분리된 오일을 압축기로 토출시키는 제 1 회수관; 상기 하우징의 측면과 연통되고, 상기 오일이 혼합된 냉매로부터 분리된 오일을 상기 압축기로 토출시키는 제 2 회수관; 및 상기 제1회수관 또는 상기 제2회수관의 내부에 흐르는 오일의 흐름을 제어하기 위해 상기 제1회수관 또는 상기 제2회수관에 설치되는 제어밸브를 포함하고, 상기 제2회수관은 상기 하우징과 연통되는 지점으로부터 멀어질수록, 하향 구배된 뒤 상향 구배되며, 상기 제1회수관 및 상기 제2회수관의 단부는 서로 합지된다.
상기 제1회수관은 상기 하우징 내부의 최저점과 연통될 수 있다.
상기 제1회수관은 상기 하우징과 연통되는 지점으로부터 멀어질수록, 하향 구배된 뒤 상향 구배될 수 있다.
상기 하우징 내부의 최저점에서 상기 하우징에 상기 제2회수관이 연통된 지점까지의 높이는, 상기 하우징 내부의 최저점에서 상기 제1회수관 및 상기 제2회수관의 단부가 서로 합지되는 지점까지의 높이 이하일 수 있다.
상기 제1회수관은, 상기 하우징의 하부와 연통되고 하향 구배된 제1회수 수직관과, 상기 제1회수 수직관과 연통되는 제1회수 수평관과, 상기 제1회수 수평관과 연통되고 상향 구배된 제1회수 합지관을 포함하고, 상기 제 2 회수관은, 상기 하우징의 측면과 연통되고 하향 구배된 제2회수 수직관과 상기 제2회수 수직관과 연통되는 제2회수 수평관과, 상기 제2회수 수평관과 연통되고 상향 구배된 제2회수 합지관을 포함하고, 상기 제1회수 합지관과 제2회수 합지관의 단부는 서로 합지될 수 있다.
상기 제1회수 수평관은 상기 하우징 내부의 최저점 보다 낮은 지점에 배치될 수 있다.
상기 제2회수 수평관은 상기 제1회수 수평관보다 높은 지점에 배치될 수 있다.
상기 오일분리기는 상기 제어밸브와 연결되어, 상기 압축기에서 필요한 오일의 양에 따라 상기 제어밸브의 개폐 여부를 결정하는 제어부를 더 포함할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 압축기에서 필요한 오일의 양의 설정된 양보다 많을 경우, 상기 제어밸브를 폐쇄하여, 상기 하우징 내부의 오일을 상기 제1회수관을 통해 상기 압축기로 토출시킬 수 있다.
상기 제어부는, 상기 압축기에서 필요한 오일의 양의 설정된 양보다 적을 경우, 상기 제어밸브를 개방하여, 상기 하우징과 상기 제 2 회수관이 연통되는 지점보다 높은 위치의 상기 하우징 내부의 오일만 상기 제2회수관을 통해 상기 압축기로 토출시킬 수 있다.
상기 제어밸브가 폐쇄되면 상기 하우징에 저장된 오일은 상기 제1회수관을 통해 상기 압축기로 토출될 수 있다.
상기 제어밸브가 개방되면 상기 하우징과 상기 제 2 회수관이 연통되는 지점보다 높은 위치의 상기 하우징에 저장된 오일만 상기 제2회수관을 통해 상기 압축기로 토출될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 의하면, 냉매를 압축하는 압축기; 상기 압축기에서 토출된, 오일이 혼합된 냉매에서 오일과 냉매를 분리하여, 분리된 오일을 상기 압축기로 회수하는 오일분리기; 및 상기 오일분리기에서 분리된 냉매를 응축하는 응축기를 포함하고, 상기 오일분리기는, 상기 오일이 혼합된 냉매를 내부로 안내하는 흡입관과, 상기 오일이 혼합된 냉매에서 분리된 냉매를 상기 응축기로 안내하는 토출관을 포함하는 하우징과, 상기 하우징의 하부와 연통되고, 상기 오일이 혼합된 냉매로부터 분리된 오일을 상기 압축기로 회수하는 제 1 회수관과, 상기 하우징의 측면과 연통되고, 상기 오일이 혼합된 냉매로부터 분리된 오일을 상기 압축기로 회수하는 제 2 회수관과, 상기 제1회수관 또는 상기 제2회수관의 내부에 흐르는 오일의 흐름을 제어하기 위해 상기 제1회수관 또는 상기 제2회수관에 설치되는 제어밸브를 포함하고, 상기 제2회수관은 상기 하우징과 연통되는 지점으로부터 멀어질수록, 하향 구배된 뒤 상향 구배되며, 상기 제1회수관 및 상기 제2회수관의 단부는 서로 합지되는 공기조화기를 제공한다.
본 발명에 따른 오일분리기 및 이를 구비한 공기조화기는, 오일분리기의 내부에 오일을 선택적으로 저장할 수 있어, 압축기 내부의 오일의 양을 적절하게 제어할 수 있다.
또한 압축기에서 필요로하는 오일을 양을 실시간으로 제어하여 압축기의 효율을 개선시킬 수 있다.
그리고 제어밸브를 개방하여 개방하여, 제 2 회수관을 통해서 압축기로 오일이 회수될 때, 압축기로 이동되는 오일의 회수기간을 단축할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 공기조화기의 구성도,
도 2는 도 1의 공기조화기의 시스템을 나타내는 도면,
도 3은 도 1의 공기조화기의 오일분리기의 사시도,
도 4는 도 3의 오일분리기의 하우징에 형성된 홀을 보여주는 도면,
도 5는 합지부의 높이와 도 4의 하우징에 형성된 제2회수홀의 높이가 같을 때 오일분리기의 개념도,
도 6는 합지부의 높이가 도 4의 하우징에 형성된 제2회수홀의 높이보다 높을 때 오일분리기의 개념도,
도 7 및 도 8은 제어밸브의 개폐에 따라 오일 회수관을 통과하는 오일의 이동 방향을 나타내는 도면이다.
이하, 본 발명의 일부 실시 예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시 예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 본 발명의 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 오일분리기 및 상기 오일분리기를 구비한 공기조화기를 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 공기조화기의 구성도이다.
도 1을 참조하면, 상기 공기조화기는 실내기(10)와 실외기(20)를 포함한다.
그리고 상기 공기조화기는, 상기 실내기(10)의 형상에 따라 스탠드형, 벽걸이형 또는 천장형 등으로 분류될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 실내기(10)와 상기 실외기(20)의 구분이 없는 일체형일 수도 있다.
상기 실내기(10)는 열교환된 공기를 실내로 토출한다. 그리고 상기 실외기(20) 는 상기 실내기(10)와 연결되어 상기 실내기(10)에서 공기를 조화하는 필요한 냉매를 상기 실내기(10)로 전달한다.
상기 실외기(20)와 실내기(10)는 냉매 배관으로 연결되어 냉매의 순환에 따라 상기 실내기(10)로부터 냉온의 공기가 실내로 토출될 수 있다. 그리고 상기 실내기(10)는 복수 개가 마련되어 각각 상기 실외기(20)에 연결될 수도 있다.
상기 실내기(10)와 실외기(20)는 통신이 가능한 케이블로 연결되어 소정의 통신 방식에 따라 제어 명령을 송신 또는 수신할 수도 있다.
상기 공기조화기는 상기 실내기(10) 및 실외기(20)를 제어하는 원격제어기(미도시)를 더 포함할 수 있다. 또한 상기 공기조화기는, 상기 실내기(10)에 연결되어 사용자의 명령을 입력하고 상기 실내기(10)의 동작 상태를 출력하는 로컬제어기(미도시)를 더 포함할 수 있다.
상기 공기조화기는 상기 실내기(10) 및 실외기(20) 이외에도 환기유닛, 공기청정유닛, 가습유닛, 제습유닛, 히터 등에서 선택된 하나 이상의 유닛을 더 포함할 수 있다. 또한 상기 원격제어기(미도시)에는, 조명유닛, 경보유닛 등이 연결되어 상호 연동하여 동작될 수도 있다.
상기 실내기(10)에는, 실내 공기가 흡입되는 공기 흡입구와, 내부에서 열교환된 공기를 토출하는 토출구가 형성된다. 그리고, 상기 실내기(10)는 상기 토출구에 구비되는 풍향조절수단을 포함할 수 있다. 상기 풍향조절수단은 상기 토출구를 개폐할 수 있고, 상기 토출구로부터 토출되는 공기의 방향을 제어할 수 있다. 또한 상기 실내기(10)는 상기 토출구로부터 토출되는 풍량을 조절할 수도 있다.
그리고 상기 실내기(10)는 상기 공기 흡입구 또는 상기 공기 토출구에 설치되는 베인을 포함할 수 있다. 상기 베인은, 상기 공기 흡입구와 상기 공기 토출구 중 적어도 어느 하나를 개폐할 수 있고, 공기의 유동 방향을 안내할 수도 있다.
이하에서는, 공기조화기의 실내기 및 실외기의 내부 시스템에 대하여 설명한다.
도 2는 도 1의 공기조화기의 시스템을 나타내는 도면이다.
도 2를 참조하면, 상기 실외기(20)는, 실외 공기와 냉매가 열교환되는 실외 열교환기(21), 실외 공기를 상기 실외 열교환기(21)로 송풍시키는 실외 송풍기(22), 기체 냉매만을 추출하는 어큐뮬레이터(23), 상기 어큐뮬레이터(23)에서 추출된 기체 냉매를 압축하는 압축기(24), 냉매 흐름을 전환시키는 사방밸브(25) 및 상기 공기조화기가 난방 운전으로 작동할 때 과냉도와 과열도에 따라 제어될 수 있는 실외용 전자팽창밸브(26)를 포함할 수 있다.
상기 공기조화기가 냉방 운전으로 작동될 때, 상기 실외 열교환기(21)는 상기 실외 열교환기(21)로 전송되는 기상 냉매가 실외 공기에 의해 응축될 수 있는 응축기로 작용할 수 있다. 또한 공기조화기가 난방 운전으로 작동될 때, 상기 실외 열교환기(21)는, 상기 실외 열교환기(21)로 전송되는 액상 냉매가, 실외 공기에 의해 증발될 수 있는 증발기로 작동할 수도 있다.
상기 실외 송풍기(22)는, 동력을 발생시키는 실외 전동기(221)와, 상기 실외 전동기(221)와 연결되어 상기 실외 전동기(221)의 동력에 의해 회전되면서 송풍력을 발생시키는 실외 팬(222)을 포함할 수 있다.
상기 압축기(24)는 인버터 압축기와 정속 압축기를 포함할 수 있다. 그리고 인버터 압축기와 정속 압축기는 개수에 제한이 없다.
상기 공기조화기는 상기 실외기(20)가 복수개로 구비될 수 있다. 더 상세히 상기 실외기(20)는 메인 실외기와 보조 실외기를 포함할 수 있다. 상기 메인 실외기 및 보조 실외기는 각각 상기 실내기(10)와 연결될 수 있다.
복수개의 상기 실내기(10) 중 먼저 동작되는 상기 실내기(10)의 수에 대응하여 상기 메인 실외기가 동작되고, 냉방 또는 난방 용량이 가변됨에 따라 상기 메인 실외기의 수용 용량을 초과하는 경우, 상기 보조 실외기가 동작할 수 있다. 즉, 복수개의 상기 실내기(10)에서 요구되는 냉방 또는 난방 용량에 대응하여 상기 실외기(20)의 작동 대수 및 상기 실외기(20)에 구비된 상기 압축기(24)의 동작이 가변될 수 있다.
실내기(10)는, 실내 공기와 냉매가 열교환되는 실내 열교환기(11), 실내 공기를 상기 실내 열교환기(11)로 송풍시키는 실내 송풍기(12), 과냉도 또는 과열도에 따라 제어되는 실내 유량 조절부인 실내용 전자팽창밸브(13)를 포함할 수 있다.
상기 공기조화기의 냉방 운전으로 작동할 때 상기 실내 열교환기(11)는, 상기 실내 열교환기(11)로 전송되는 액상 냉매가, 실내 공기에 의해 증발될 수 있는 증발기로 작용할 수 있다. 또한 공기조화기의 난방 운전으로 작동할 때 상기 실내 열교환기(11)는, 상기 실내 열교환기(11)로 전송되는 기상 냉매가, 실내 공기에 의해 응축될 수 있는 응축기로 작용할 수도 있다.
상기 실내 송풍기(12)는, 동력을 발생시키는 실내 전동기(122) 및 상기 실내 전동기(122)와 연결되어 상기 실내 전동기(122)에 의해 회전되면서 송풍력을 발생시키는 실내 팬(121)을 포함할 수 있다. 또한, 공기조화기는 실내를 냉방시키는 냉방기로 구성되는 것도 가능하고, 실내를 냉방시키거나 난방시키는 히트 펌프로 구성되는 것도 가능하다.
상기 공기조화기가 냉방 또는 난방 운전으로 작동할 때, 냉매는 하나의 냉매 사이클을 순환하면서 상기 냉매 배관을 통과한다. 즉, 상기 공기조화기가 작동 시, 압축기(24)에 의해 고온 고압의 기체로 압축된 냉매는 상기 압축기(24)에서 토출되는 오일과 함께 흡입관(32)을 따라 오일분리기(30)의 내부로 유입된다. 상기 오일분리기(30)의 내부로 유입된, 오일이 혼합된 냉매는 냉매와 오일로 분리되고, 분리된 냉매는 토출관(31)으로 토출된다. 그리고, 상기 오일분리기(30)의 내부에서 분리된 오일은 오일 회수관(33)을 따라 이동할 수 있다. 상기 오일 회수관(33)은, 압축기(24)로 냉매 유입을 가이드 하는 가이드 배관(35)과 연통된다. 따라서 상기 오일 회수관(33)을 따라 유입되는 오일은, 상기 가이드 배관(35)을 통과하는 냉매와 합지되어 상기 압축기(24)로 유입될 수 있다.
다만, 상기 압축기(24)로 유입되는 오일의 양이 너무 많거나 또는 너무 적으면 상기 압축기(24)의 성능이 저하될 우려가 있다. 따라서 상기 오일 회수관(33)을 통해 상기 압축기(24)로 유입되는 오일의 양은 조절되어야 할 필요가 있다.
도 3은 도 1의 공기조화기의 오일분리기의 사시도이다.
도 3을 참조하면, 상기 오일분리기(30)는 하우징(301), 상기 흡입관(32), 상기 토출관(31), 상기 오일 회수관(33)을 포함할 수 있다.
상기 하우징(301)은 상기 오일분리기(30)의 외면을 형성한다.
상기 흡입관(32)은 상기 하우징(301)과 연통되게 설치되고 상기 압축기(24)로부터 토출되는 오일이 혼합된 냉매를 상기 하우징(301)으로 안내한다.
상기 토출관(31)은 상기 하우징(301) 내부에서 분리된 냉매가 응축기로 토출되도록 안내한다. 그리고 오일 회수관(33)은 상기 하우징(301) 내부에서 분리된 오일이 상기 압축기(24)로 회수되는 통로를 제공한다.
한편, 상기 오일분리기(32)는, 상기 하우징(301)의 하면에 설치되어 상기 하우징(301)을 지지할 수 있는 지지대(302)를 더 포함할 수 있다.
상기 오일 회수관(33)은, 제 1 회수관(331)과 제 2 회수관(332)을 포함할 수 있다.
상기 제 1 회수관(331)은 상기 하우징(301)의 하면에서 상기 하우징(301)의 내부와 연통되게 설치되어 오일의 이동 통로를 제공한다. 그리고 상기 제 2 회수관(332)은 상기 하우징(301)의 측면에서 상기 하우징(301)의 내부와 연통되게 설치되어 오일의 이동 통로를 제공한다.
즉, 상기 하우징(301) 내부에서 분리된 오일은 상기 제 1 회수관(331) 및 상기 제 2 회수관(332)을 통해 다시 상기 압축기(24)로 회수될 수 있다.
그리고 상기 제 1 회수관(331)과 상기 제 2 회수관(332)은 서로 연통되게 설치될 수 있다. 그리고, 상기 제 1 회수관(331)과 상기 제 2 회수관(332)이 서로 연통되게 설치되는 곳에는 합지부(334)가 형성될 수 있다.
따라서, 상기 제 1 회수관(331)을 통과하는 오일과 상기 제 2 회수관(332)을 각각 통과하는 오일은, 상기 합지부(334)에서 지나서, 상기 압축기(24)와 연결된 제3회수관(333)으로 이동하여 상기 압축기(24)로 유입된다.
도 4는 도3의 오일분리기의 하우징에 형성된 홀을 보여주는 도면이고, 도 5는 합지부의 높이와 도 4의 하우징에 형성된 제2회수홀의 높이가 같을 때 오일분리기의 개념도이고, 도 6는 합지부의 높이가 도 4의 하우징에 형성된 제2회수홀의 높이보다 높을 때 오일분리기의 개념도이다.
도 4 내지 도 6을 참조하면, 상기 하우징(301)에는, 상기 흡입관(32), 상기 토출관(31), 및 상기 오일 회수관(33)을 연결하기 위한 복수의 홀(hole)이 형성될 수 있다.
먼저, 상기 하우징(301)의 일측에는 상기 압축기(24)에서 토출된, 오일이 혼합된 냉매가 흡입되는 흡입홀(32a)이 형성된다. 상기 흡입관(32)은 상기 흡입홀(32a)을 통해 상기 하우징(301)과 연통되기 때문에 상기 압축기(24)로부터 토출된, 오일이 혼합된 냉매는 상기 흡입관(32)을 통해 상기 하우징(301) 내부로 유입될 수 있다.
그리고 상기 하우징(301)에는, 상기 하우징(301)에서 분리된 냉매가 토출되기 위한 토출홀(31a)이 형성될 수 있다. 상기 토출홀(31a)은 상기 하우징(301)의 상측에 형성되고, 상기 토출관(31)은 상기 토출홀(31a)을 통해 상기 하우징(301)과 연통될 수 있다.
따라서 상기 하우징(301) 내부에서 분리된 냉매는, 상기 토출홀(31a)과 연통되는 토출관(31)에 의해 가이드 되어 응축기로 이동한다.
그리고 상기 하우징(301)에는 상기 하우징(301) 내부에서 분리된 오일이 토출되는, 제 1 회수홀(331a) 및 제 2 회수홀(332a)이 형성될 수 있다.
상기 제 1 회수홀(331a)은 상기 제 1 회수관(331)과 연통되고 상기 제 2 회수홀(332a)은 상기 제 2 회수관(332)과 연통된다.
그리고 상기 제 1 회수홀(331a)은, 상기 하우징(301)의 하면에 배치될 수 있다. 더 상세히 설명하면, 상기 제 1 회수홀(331a)은 상기 하우징(301)의 내부의 최저점(P1)에 형성되는 것이 바람직하다. 이는 상기 압축기(24)에서 필요로 하는 오일의 양이 많을 때 상기 하우징(301) 내부의 오일을 모두 배출시킬 수 있도록 하기 위함이다.
상기 제 2 회수홀(332a)은, 상기 하우징(301)의 최저점(P1)을 기준으로, 상기 제 1 회수홀(331a) 보다 더 높은 위치에서 상기 하우징(301)의 측면에 배치될 수 있다.
따라서 상기 하우징(301) 내부의 최저점(P1)에서 상기 제2회수홀(332a)이 형성된 높이만큼 상기 하우징(301) 내부에 오일이 저장될 수 있다. 이는 상기 압축기(24)에서 필요로 하는 오일의 양이 적을 때 상기 하우징(301) 내부에 오일을 저장하기 위함이다.
예를 들어, 도 5에 도시된 바와 같이, 최저점(P1)에서 상기 제 2 회수홀(332a)까지의 높이가 H1이라면, 후술할 제어밸브(335)를 개방할 때 상기 하우징(301) 내부에는 오일이 H1높이까지 저장될 수 있다.
그리고 상기 제 1 회수홀(331a) 및 상기 제 2 회수홀(332a)의 위치와, 상기 최저점(P1)에서 상기 제2회수홀(332a)까지의 높이는, 상기 하우징(301) 내부의 오일의 저장량 설계에 따라 변경될 수 있다.
그리고 상기 하우징(301)의 최저점(P1)에서 상기 합지부(334)까지의 높이(H2)는 상기 하우징(301)의 최저점(P1)에서 상기 제 2 회수홀(332a)까지의 높이(H1)와 같거나 높아야 한다.
이는 상기 하우징(301)의 내부에 오일의 저장량은 상기 하우징(301)의 최저점(P1)에서 상기 제2회수홀(332a)의 높이(H1)로 결정되는데, 상기 하우징(301)의 최저점(P1)에서 상기 합지부(334)까지의 높이(H2)가 상기 하우징(301)의 최저점(P1)에서 상기 제 2 회수홀(332a)까지의 높이(H1)보다 낮을 경우 상기 하우징(301) 내부에 오일의 저장량은 설계된 저장량보다 적어지기 때문이다.
그리고, 상기 하우징(301)의 최저점(P1)에서 상기 합지부(334)까지의 높이(H2)가 상기 하우징(301)의 최저점(P1)에서 상기 제 2 회수홀(332a)까지의 높이(H1)와 같거나 높을경우 상기 제 2 회수관(332)을 통해 이동하는 오일의 역류를 방지할 수 있다.
한편, 도 6을 참조하면, 상기 하우징(301)의 최저점(P1)에서 상기 합지부(334)까지의 높이(H2)가 상기 하우징(301)의 최저점(P1)에서 상기 제 2 회수홀(332a)까지의 높이(H1) 보다 높을 경우, 상기 제어밸브(335)를 개방할 때 상기 하우징(301) 내부에는 오일이 H1높이까지 저장되지만, 상기 제 1 회수관(331)에도 H2-H1의 길이 만큼의 오일이 저장될 수 있다.
상기 제1회수관(331)은 상기 하우징(301)과의 연결지점에서 멀어질수록, 하향 구배된 뒤 상향 구배된 형상을 할 수 있다.
상기 제1회수관(331)이 상기 하우징(301)과 연통되는 지점에서 하향 경사질 경우, 상기 하우징(301)의 최저점(P1)에 형성된 상기 제 1 회수홀(331a)을 통해 상기 제1회수관(331)으로 오일이 원활히 배출될 수 있다.
이러한 제1회수관(331)은 상기 제 1 회수홀(331a)과 연통되는 제1회수 수직관(3311)과, 상기 제1회수 수직관(3311)과 연통되는 제1회수 수평관(3312)과, 상기 제1회수 수평관(3312)과 연통되는 제1회수 합지관(3313)을 포함할 수 있다.
상기 제 2 회수관(332)도, 상기 하우징(301)과의 연결지점에서 멀어질수록, 하향 구배된 뒤 상향 구배된 형상을 할 수 있다.
이러한 제 2 회수관(332)은 상기 제 2 회수홀(332a)과 연통되는 제2회수 수직관(3321)과, 상기 제2회수 수직관(3321)과 연통되는 제2회수 수평관(3322)과, 상기 제2회수 수평관(3322)과 연통되는 제2회수 합지관(3323)을 포함할 수 있다.
그리고 상기 제1회수 합지관(3313)과 제2회수 합지관(3323)은 서로 연통되는 지점에는 상기 합지부(334)가 형성된다.
그리고 상기 제 2 회수홀(332a)과 상기 제2회수 수직관(3321) 사이에는 상기 제어밸브(335)가 구비될 수 있다. 상기 제어밸브(335)는 상기 제 2 회수관(332) 내부의 오일의 흐름을 제어할 수 있다.
상기 제 2 회수관(332)이 상기 하우징(301)과의 연결지점에서 멀어질수록, 하향 구배된 뒤 상향 구배된 형상을 할 경우, 상기 제 2 회수관(332)에 일정량의 오일이 저장될 수 있어, 상기 제 2 회수관(332)을 통해 상기 압축기(24)로 오일을 제공할 때, 오일이 상기 제어밸브(335)를 통과하는 시점과 상기 압축기(24)에 오일이 도달되는 시점과의 시간 간격을 최소화할 수 있다.
더 상세히 설명하면, 상기 제어밸브(335)가 폐쇄되어 상기 제1회수관(331)을 통해 오일이 상기 압축기(24)로 이동할 때, 상기 제 2 회수관(332)은 오일이 수용된 상태로 유지된다.
따라서 상기 제어밸브(335)가 개방되어 상기 제 2 회수관(332)을 통해 오일이 상기 압축기(24)로 이동하더라도, 상기 제어밸브(335)를 통과한 오일이 제2회수 수직관(3321)과 제2회수 수평관(3322)을 순차적으로 지나 제2회수 합지관(3323)의 상기 합지부(334)에 이르는 시간만큼 상기 제 2 회수관(332)을 통하여 상기 압축기(24)로 오일이 공급되는 시간이 단축될 수 있다.
상기 하우징(301)의 최저점(P1)을 기준으로 상기 제1회수 수평관(3312)은 상기 최저점(P1)보다 낮은 위치(P2)에 배치되는 것이 바람직하다.
그리고 제2회수 수평관(3322)은 상기 제1회수 수평관(3312)보다 높은 위치(P3)에 배치되는 것이 바람직하다. 이는, 상기 제2회수 수평관(3322)이 상기 제1회수 수평관(3312) 보다 낮은 위치에 배치될 때, 상기 제1회수관(331)과 상기 제 2 회수관(332)의 수두(water head)차에 의해, 상기 하우징(301) 내부에 저장된 오일이 상기 제1회수관(331)을 통해 상기 압축기(24)로 배출되는 현상을 방지하기 위함이다.
이하에서는 상기 오일분리기를 통과하는 냉매 및 오일의 이동 흐름을 설명한다.
먼저 상기 압축기(24)를 통과하는 물질에는, 고온 고압 상태의 기체 냉매와 오일이 포함된다. 상기 압축기(24)를 통과하는 물질인 기체 냉매와 오일은, 오일 혼합 냉매라 이름할 수 있다. 상기 압축기(24)를 통과하는 상기 오일 혼합 냉매는, 상기 흡입관(32)을 통해 상기 하우징(301) 내부로 유입된다. 상기 하우징(301) 내부에서 상기 오일 혼합 냉매는 기체 냉매와 오일로 분리된다.
그리고, 상기 하우징(301)의 내부에서 분리된 냉매는, 상기 토출관(31)을 통해 응축기로 토출될 수 있다. 또한 상기 하우징(301) 내부에서 분리된 오일은, 상기 오일 회수관(33)을 통해 다시 상기 압축기(24)로 유입될 수 있다.
구체적으로, 상기 오일 회수관(33)은, 상기 제 1 회수관(331) 및 상기 제 2 회수관(332)을 포함하기 때문에, 상기 하우징(301) 내부에서 분리된 오일은 제 1 회수관(331) 또는 제 2 회수관(332)을 통해 상기 압축기(24)로 유입될 수 있다.
상기 제어밸브(335)가 개방되면, 상기 제 2 회수관(332)의 내부 흡입 압력이 상기 제 1 회수관(331) 내부의 흡입 압력 보다 더 높아져서 상기 제 2 회수관(332)으로만 오일이 이동될 수 있다. 반대로, 상기 제어밸브(335)가 폐쇄되면, 상기 제 2 회수관(332) 내부의 흡입 압력이 상기 제 1 회수관(331) 내부의 흡입 압력 보다 더 낮아져서 상기 제 1 회수관(331)으로만 오일이 이동될 수 있다.
즉, 상기 하우징(301)의 내부으로부터 상기 압축기(24)로 오일이 이동되는 통로는 상기 제어밸브(335)의 개폐 여부에 따라 달라질 수 있다.
도 7 및 도 8은 제어밸브의 개폐에 따라 오일 회수관을 통과하는 오일의 이동 방향을 나타내는 도면이다.
이하에서는 도 7 및 도8을 참조하여 하우징에 수용된 오일의 양에 따라 제 1 회수관 또는 제 2 회수관을 통해 압축기로 이동하는 오일 이동방향에 대해 설명한다.
상기 오일분리기(30)의 내부로 유입되는 오일의 이동 방향은, 상기 오일분리기(30) 내부에 수용되는 오일의 양에 따라 달라질 수 있다. 즉, 상기 오일분리기(30)로부터 상기 압축기(24) 방향으로 오일이 회수될 때, 상기 하우징(301)과 연통된 제 1 회수관(331) 또는 제 2 회수관(332)을 따라 오일이 이동할 수 있는데, 상기 제어밸브(335)의 개폐에 따라 상기 제 1 회수관(331) 및 제 2 회수관(332) 중 어느 하나의 배관을 통해 오일이 이동될 수 있다.
먼저 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 제 2 회수관(332)에 구비된 제어밸브(335)가 개방되면, 상기 하우징(301) 내부에 수용되는 오일은, 상기 제 2 회수관(332)을 통해서 상기 압축기(24)로 이동될 수 있다.
더 상세히 설명하면, 상기 하우징(301) 내부에서 상기 제2회수홀(332a)의 높이(H1) 보다 높은 위치에 수용된 오일은 상기 제 2 회수관(332)을 통해 상기 압축기(24)로 이동할 수 있다.
즉, 상기 제2회수홀(332a)의 높이(H1) 보다 낮은 위치에 수용되는 오일은, 상기 하우징(301) 내부에 저장되고, 상기 제2회수홀(332a)의 높이(H1) 보다 높은 위치에 수용된 오일만이 상기 제 2 회수관(332)을 통해 상기 압축기(24)로 이동될 수 있다.
이와 반대로, 도 8에 도시된 바와 같이 상기 제어밸브(335)가 폐쇄되면, 상기 하우징(301) 내부에 수용되는 오일은, 상기 제 1 회수관(331)을 통해서만 상기 압축기(24)로 이동될 수 있다. 즉 상기 하우징(301) 내부이 수용된 높이와 관계 없이 오일은 상기 제 1 회수관(331)을 통해 상기 압축기(24)로 이동될 수 있다.
상기 오일분리기(30)는, 상기 압축기(24)에서 필요한 오일량이 많으면, 상기 제어밸브(335)를 폐쇄하여 상기 하우징(301) 내부이 수용된 오일이 모두 상기 제 1 회수관(331)을 따라 상기 압축기(24)로 이동되도록 제어될 수 있다.
반대로, 상기 압축기(24)에서 필요한 오일량이 적으면, 상기 제어밸브(335)를 개방하여 상기 제2회수홀(332a)의 높이(H1) 보다 높은 위치에 수용된 오일만 상기 제 2 회수관(332)을 따라 상기 압축기(24)로 이동되도록 제어할 수 있다.
다만, 상기 제어밸브(335)의 설치 위치가 이에 제한되는 것은 아니다. 즉, 상기 제 1 회수관(331)에 상기 제어밸브(335)가 설치되는 것도 가능할 것이다.
또한 본 발명에 따른 공기조화기는, 상기 압축기(24) 내부에 설치되어 압축기(24) 내부의 오일레벨을 실시간으로 측정하는 오일센서와(미도시), 상기 압축기(24)에 필요한 오일량에 관한 정보가 미리 매핑되는 메모리부(미도시)를 포함할 수 있다.
또한, 상기 공기조화기는, 상기 압축기(24)에 필요한 오일량에 따라 상기 제어밸브(335)의 개폐 여부를 제어할 수 있는 제어부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 제어부(미도시)는, 상기 메모리부(미도시)에 미리 저장된 시스템에 필요한 오일량에 관한 정보와 현재 오일분리기(30)에 저장되어 있는 오일량을 비교하여 상기 제어밸브(335)의 개폐 여부를 제어할 수 있다.
더 상세히 설명하면, 상기 제어부(미도시)는, 상기 압축기(24)에서 필요한 오일의 양의 설정된 양보다 많을 경우, 상기 제어밸브(335)를 폐쇄하여, 상기 하우징(301) 내부의 오일을 상기 제 1 회수관(331)을 통해 상기 압축기(24)로 토출시킬 수 있다.
또한 상기 제어부(미도시)는, 상기 압축기(24)에서 필요한 오일의 양의 설정된 양보다 적을 경우, 상기 제어밸브(335)를 개방하여, 상기 하우징(301)과 상기 제 2 회수관이 연통되는 지점보다 높은 위치의 상기 하우징(301) 내부의 오일만 상기 제2회수관을 통해 상기 압축기(24)로 토출시킬 수 있다.
이상에서, 본 발명의 실시 예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합하거나 결합하여 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시 예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재할 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
30:오일분리기 301:하우징
31:상기 토출관 32:상기 흡입관
33:오일 회수관 331:제 1 회수관
3311:제1회수 수직관 3312:제1회수 수평관
3313:1회수 합지관 335:제어밸브
332:제 2 회수관 3321:제2회수 수직관
3322:제2회수 수평관 3323:제2회수 합지관
334:합지부

Claims (13)

  1. 오일이 혼합된 냉매를 내부로 안내하는 흡입관과, 상기 오일이 혼합된 냉매에서 분리된 냉매를 외부로 토출시키는 토출관을 포함하는 하우징;
    상기 하우징의 하부와 연통되고, 상기 오일이 혼합된 냉매로부터 분리된 오일을 압축기로 토출시키는 제 1 회수관;
    상기 하우징의 측면과 연통되고, 상기 오일이 혼합된 냉매로부터 분리된 오일을 상기 압축기로 토출시키는 제 2 회수관; 및
    상기 제1회수관 또는 상기 제2회수관의 내부에 흐르는 오일의 흐름을 제어하기 위해 상기 제1회수관 또는 상기 제2회수관에 설치되는 제어밸브를 포함하고,
    상기 제2회수관은 상기 하우징과 연통되는 지점으로부터 멀어질수록, 하향 구배된 뒤 상향 구배되며,
    상기 제1회수관 및 상기 제2회수관의 단부는 서로 합지되는 오일분리기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1회수관은 상기 하우징 내부의 최저점과 연통되는 오일분리기.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1회수관은 상기 하우징과 연통되는 지점으로부터 멀어질수록, 하향 구배된 뒤 상향 구배되는 오일분리기.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 하우징 내부의 최저점에서 상기 하우징에 상기 제2회수관이 연통된 지점까지의 높이는, 상기 하우징 내부의 최저점에서 상기 제1회수관 및 상기 제2회수관의 단부가 서로 합지되는 지점까지의 높이 이하인 오일분리기
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1회수관은, 상기 하우징의 하부와 연통되고 하향 구배된 제1회수 수직관과, 상기 제1회수 수직관과 연통되는 제1회수 수평관과, 상기 제1회수 수평관과 연통되고 상향 구배된 제1회수 합지관을 포함하고,
    상기 제 2 회수관은, 상기 하우징의 측면과 연통되고 하향 구배된 제2회수 수직관과 상기 제2회수 수직관과 연통되는 제2회수 수평관과, 상기 제2회수 수평관과 연통되고 상향 구배된 제2회수 합지관을 포함하고,
    상기 제1회수 합지관과 제2회수 합지관의 단부는 서로 합지되는 오일분리기.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1회수 수평관은 상기 하우징 내부의 최저점 보다 낮은 지점에 배치되는 오일분리기.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 제2회수 수평관은 상기 제1회수 수평관보다 높은 지점에 배치되는 오일분리기.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제어밸브와 연결되어, 상기 압축기에서 필요한 오일의 양에 따라 상기 제어밸브의 개폐 여부를 결정하는 제어부를 더 포함하는 오일분리기.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 압축기에서 필요한 오일의 양의 설정된 양보다 많을 경우, 상기 제어밸브를 폐쇄하여, 상기 하우징 내부의 오일을 상기 제1회수관을 통해 상기 압축기로 토출시키는 오일분리기.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 압축기에서 필요한 오일의 양의 설정된 양보다 적을 경우, 상기 제어밸브를 개방하여, 상기 하우징과 상기 제 2 회수관이 연통되는 지점보다 높은 위치의 상기 하우징 내부의 오일만 상기 제2회수관을 통해 상기 압축기로 토출시키는 오일분리기.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 제어밸브가 폐쇄되면 상기 하우징에 저장된 오일은 상기 제1회수관을 통해 상기 압축기로 토출되는 오일분리기.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 제어밸브가 개방되면 상기 하우징과 상기 제 2 회수관이 연통되는 지점보다 높은 위치의 상기 하우징에 저장된 오일만 상기 제2회수관을 통해 상기 압축기로 토출되는 오일분리기.
  13. 냉매를 압축하는 압축기;
    상기 압축기에서 토출된, 오일이 혼합된 냉매에서 오일과 냉매를 분리하여, 분리된 오일을 상기 압축기로 회수하는 오일분리기; 및
    상기 오일분리기에서 분리된 냉매를 응축하는 응축기를 포함하고,
    상기 오일분리기는,
    상기 오일이 혼합된 냉매를 내부로 안내하는 흡입관과, 상기 오일이 혼합된 냉매에서 분리된 냉매를 상기 응축기로 안내하는 토출관을 포함하는 하우징과,
    상기 하우징의 하부와 연통되고, 상기 오일이 혼합된 냉매로부터 분리된 오일을 상기 압축기로 회수하는 제 1 회수관과,
    상기 하우징의 측면과 연통되고, 상기 오일이 혼합된 냉매로부터 분리된 오일을 상기 압축기로 회수하는 제 2 회수관과,
    상기 제1회수관 또는 상기 제2회수관의 내부에 흐르는 오일의 흐름을 제어하기 위해 상기 제1회수관 또는 상기 제2회수관에 설치되는 제어밸브를 포함하고,
    상기 제2회수관은 상기 하우징과 연통되는 지점으로부터 멀어질수록, 하향 구배된 뒤 상향 구배되며,
    상기 제1회수관 및 상기 제2회수관의 단부는 서로 합지되는 공기조화기.
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