KR20180129401A - 냉동 사이클장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 냉동 사이클장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 압축기를 통과하는 냉매에 포함된 오일을 효율적으로 분리하여 압축기로 다시 회수할 수 있는 냉동 사이클장치에 관한 것이다.
이러한 본 발명은, 냉매를 압축하는 압축기; 압축기에서 압축된 냉매를 응축시키는 응축기; 응축기에서 응축된 냉매를 팽창시키는 팽창기; 팽창기에서 팽창된 냉매를 증발시켜 압축기로 전달하는 증발기; 압축기의 제1유로와 응축기의 제2유로 사이에 설치되는 것으로, 압축기를 통과한 냉매에 포함된 오일을 원심력에 의한 비중 차이로 분리하는 유분리기; 유분리기와 압축기에 연결되어 유분리기에서 분리된 오일이 압축기로 회수되도록 하는 오일회수관;을 포함하는 것을 특징으로 하는 냉동 사이클장치를 기술적 요지로 한다.

Description

냉동 사이클장치{Refrigeration cycle device}

본 발명은 냉동 사이클장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 압축기를 통과하는 냉매에 포함된 오일을 효율적으로 분리하여 압축기로 다시 회수할 수 있는 냉동 사이클장치에 관한 것이다.

일반적으로 냉동 사이클장치는 저온저압의 냉매를 압축하여 고온고압의 냉매로 만들어 토출하는 압축기, 압축기로부터 토출되는 고온고압의 냉매를 열교환에 의해 포화액 상태로 만드는 응축기, 응축기로부터 액화되어 이송되는 냉매를 저압의 포화습증기 상태로 만드는 팽창기, 팽창기로부터 이송되는 냉매를 열교환에 의해 증발시켜 포화증기 상태로 만들어 압축기로 전달하는 증발기로 이루어진 것으로, 순환하는 냉매의 상변화를 이용하여 냉각작용을 발휘하는 장치이다.

보통 냉매에는 오일이 함유되어 있는데, 이러한 오일은 냉동 사이클장치 작동시 냉매와 함께 순환되면서 윤활작용을 해 압축기의 구동을 원활하게 해준다.

하지만 오일은 압축기에서 압축되어 냉매와 함께 고온의 미스트(mist) 상으로 토출되기 때문에 장시간 구동시 압축기에 오일이 부족해지는 문제점이 발생한다. 이런 문제점을 해소하기 위하여 압축기로부터 토출된 냉매 중에 포함된 오일을 별도로 분리하여 압축기로 다시 회수하고자 하는 움직임이 있어왔다.

그러나 아직까지 압축기로부터 토출된 냉매에 포함된 오일을 효율적으로 분리하여 압축기로 다시 회수할 수 있는 방법은 아직 미비한 실정이므로, 이를 개선시키기 위한 기술개발 연구가 절실히 요구되는 시점이다.

국내 공개특허공보 제10-1995-0019549호, 1995.07.24.자 공개.

본 발명은 상기한 문제점을 해소하기 위하여 발명된 것으로, 압축기를 통과하는 냉매에 포함된 오일을 효율적으로 분리하여 압축기로 다시 회수할 수 있는 냉동 사이클장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 냉동 사이클장치는, 냉매를 압축하는 압축기; 상기 압축기에서 압축된 냉매를 응축시키는 응축기; 상기 응축기에서 응축된 냉매를 팽창시키는 팽창기; 상기 팽창기에서 팽창된 냉매를 증발시켜 상기 압축기로 전달하는 증발기; 상기 압축기의 제1유로와 상기 응축기의 제2유로 사이에 설치되는 것으로, 상기 압축기를 통과한 냉매에 포함된 오일을 원심력에 의한 비중 차이로 분리하는 유분리기; 및 상기 유분리기와 상기 압축기에 연결되어 상기 유분리기에서 분리된 오일이 상기 압축기로 회수되도록 하는 오일회수관;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는 상기 압축기를 통과한 냉매가 상기 유분리기에 바이패스되도록, 일단이 상기 제1유로에 연결되고 타단이 제2유로에 연결되는 바이패스관;을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 과제의 해결 수단에 의한 본 발명에 따른 냉동 사이클장치는, 압축기를 통과하는 냉매에 포함된 오일을 효율적으로 분리하여 압축기로 다시 회수함으로써, 공정의 효율성을 달성할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 개략도.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 개략도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 냉동 사이클장치는 압축기(100), 응축기(200), 팽창기(300), 증발기(400), 유분리기(500), 오일회수관(600) 및 바이패스관(700)으로 이루어질 수 있다.

본 발명의 압축기(100)는 냉매를 압축하는 구성이다.

즉 압축기(100)는 증발기(400)로부터 전달되는 저온저압의 기상 냉매가 고온고압의 액화 상태로 압축될 수 있는 압축실과, 압축실에서 냉매가 압축될 수 있도록 구동력을 제공하는 모터로 이루어질 수 있다.

이러한 압축기(100)에는 압축실과 모터의 마찰 마모로 인한 손상을 방지하기 위해 오일이 담겨져 있는데, 이 오일은 압축기(100)의 냉매가 제1유로(L1)로 토출될 때 함께 토출된다.

본 발명의 응축기(200)는 압축기(100)에서 압축된 냉매를 응축시키는 구성이다.

말하자면, 응축기(200)는 압축기(100)로부터 압축된 냉매를 응축하여 액화시키는 공간을 제공하는 것으로, 유분리기(500)를 통해 오일로부터 분리된 냉매가 제2유로(L2)를 통과하면서 유입되어 주변으로 열을 방출해 응축되게 하는 작용을 한다.

여기서 응축기(200)에는 소정 두께를 가진 원형관 형태의 전열관이 마련될 수 있는데, 이 전열판은 기상 냉매를 액상 냉매가 되도록 하기 위하여, 주변으로 열을 방출하기 때문에 난방전열관이라고도 한다.

본 발명의 팽창기(300)는 응축기(200)에서 응축된 냉매를 팽창시키는 구성이다.

즉 팽창기(300)는 응축기(200)에서 응축된 냉매를 저온저압으로 감압되게 하는 것으로, 고압의 냉매를 저압의 냉매로 팽창시킨 후, 팽창이 완료된 냉매를 제4유로(L4)를 통하여 증발기(400)로 전달하는 작용을 한다.

단, 팽창기(300)는 응축기(200)와 연결된 제3유로(L3)보다 내경이 작은 캐필러리 튜브이거나, 솔레노이드에 의해 용량이 조절될 수 있는 전자팽창밸브(EEV, electronic expansion valves)일 수 있으나, 응축기(200)에 의해 응축된 냉매를 감압할 수 있는 수단이라면, 어느 것을 적용하여도 무방하다.

본 발명의 증발기(400)는 팽창기(300)에서 팽창된 냉매를 증발시켜 압축기(100)로 전달하는 구성이다.

말하자면, 증발기(400)에는 팽창기(300)에서 팽창된 냉매가 통과하면서 주변으로부터 열을 흡수하여 증발된 후, 압축기(100)로 다시 순환되게 하는 작용을 한다.

다시 말하자면, 증발기(400)는 냉매의 증발 잠열을 이용하여 피냉각물체와 열교환에 의해 냉동효과를 달성하는 것으로, 액상 냉매와 기상 냉매를 분리하여 증발기(400)로부터 제5유로(L5)를 통해 배출되는 저온저압의 기상 냉매만 압축기(100)로 복귀시키게 되는 것이다. 이를 만액식 증발기라고 일컫는다.

이때 증발기(400)에는 소정 두께를 가진 원형관 형태의 전열관이 마련될 수 있는데, 액상 냉매에서 기상 냉매로 상변화하며 열을 흡수하기 때문에 냉방전열관이라고도 한다.

본 발명의 유분리기(500)는 압축기(100)의 제1유로(L1)와 응축기(200)의 제2유로(L2) 사이에 설치되는 것으로, 압축기(100)를 통과한 냉매에 포함된 오일을 원심력에 의한 비중 차이로 분리하는 구성이다.

앞서, 본 발명에서 유분리기(500)가 필요한 이유는 오일이 냉매에 혼입되어 냉동 사이클장치 내를 순환하게 되면 압축기(100)와 응축기(200) 등의 표면에 유막을 형성하여 전열효과가 떨어지고, 오일을 분리하여 압축기(100)로 되돌려주지 않으면 압축기(100) 내의 윤활유가 부족하게 되어 윤활작용이 저하되기 때문에, 이를 보완하기 위함이다.

즉 유분리기(500)는 압축기(100)와 응축기(200)의 사이에 설치되는 것으로, 일측에 압축기(100)와 연결된 제1유로(L1)를 통하여 유동하는 냉매와 오일이 유입될 수 있는 유입구가 형성되고, 원심력에 의한 비중 차에 의해 오일이 섞인 냉매에서 오일만 분리될 수 있도록 내부에 오일분리공간을 갖는 원통 형상의 밀폐된 쉘로 형성된다.

내용인즉 유분리기(500)는 제1유로(L1)와 제2유로(L2)의 사이에 설치되는 것으로, 제1유로(L1)를 통해 흐르는 냉매에 포함된 유분 성분을 분리해 포집하기 위하여 원심력에 의한 냉매와 오일의 비중 차로 오일이 섞인 냉매에서 오일이 분리될 수 있도록 하는 작용을 한다.

이때 제1유로(L1)의 내면 길이방향을 따라 압축기(100)로부터 토출되는 오일이 섞인 냉매가 통과될 때 회전될 수 있도록 회전날개(미도시)가 설치될 수 있는데, 이러한 회전날개는 냉매에 섞인 오일 입자 중 적어도 일부가 상호 충돌하면서 오일 액적(液滴) 상태로 유분리기(500)에 유입될 수 있도록 한다.

이러한 구성에 의하면, 압축기(100)로부터 토출된 냉매에 섞여있는 오일 입자들은 제1유로(L1)를 통과할 때 제1유로(L1) 내부에 형성된 회전날개로 인하여 충돌되면서 오일 액적(液滴) 상태로 냉매와 함께 유분리기(500)의 내부로 유입된다. 이후, 냉매에 포함된 오일은 비중이 가스 상태의 냉매에 비해 상대적으로 높기 때문에 원심력에 의한 냉매와 오일의 비중 차로 냉매로부터 오일을 효율적으로 분리하게 된다.

참고로, 유분리기(500)에는 제1유로(L1)를 통해 유입된 냉매와 오일 각각이 제2유로(L2) 및 오일회수관(600)으로 전달될 수 있도록 메시가 설치되는 것이 바람직하다.

본 발명의 오일회수관(600)은 유분리기(500)와 압축기(100)에 연결되어 유분리기(500)에서 분리된 오일이 압축기(100)로 회수되도록 하는 구성이다.

상세하게는, 오일회수관(600)은 유분리기(500)를 통하여 냉매로부터 분리된 오일이 압축기(100)로 회수되도록 안내하는 것으로, 압축기(100)를 통과하면서 순환되는 냉매와 함께 압축기(100)의 압축실 내로 복귀되도록 하는 작용을 한다.

특히, 오일회수관(600)에는 일방향으로만 유체를 안내하는 역류방지밸브(미도시)가 장착될 수 있는데, 이러한 역류방지밸브는 압축기(100)에서 유분리기(500)로 냉매 또는 오일이 역류하지 못하도록 방지하는 역할을 한다.

부가적으로, 오일회수관(600)에는 오일의 회수를 돕는 캐필러리 튜브(미도시)가 설치될 수도 있다.

본 발명의 바이패스관(700)은 압축기(100)를 통과한 냉매가 유분리기(500)에 바이패스되도록, 일단이 제1유로(L1)에 연결되고 타단이 제2유로(L2)에 연결되는 구성이다.

우선, 상술된 바와 같이 압축기(100)에서 냉매와 함께 토출되는 오일의 양이 많을 때는 냉매 및 오일이 유분리기(500)로 유입되게 하는바, 이는 앞서 상세히 설명하였으므로, 여기서의 설명은 생략하기로 한다.

반면, 바이패스관(700)은 냉매와 함께 토출되는 오일의 양이 적을 때 냉매 및 오일이 유분리기(500)를 바이패스하도록 제1유로(L1)와 제2유로(L2)를 별도로 연결되는 것이다.

이때 압축기(100)의 제1유로(L1)와 바이패스관(700)이 연결되는 부분에 개폐밸브(미도시)가 장착되게 함으로써, 압축기(100)로부터 흘러나오는 오일의 양이 많거나 적은 경우에 따라 바이패스관(700)이 개폐될 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.

따라서 본 발명에 개시된 실시예는 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라, 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것도 아니다.

본 발명의 보호 범위는 특허청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100: 압축기
200: 응축기
300: 팽창기
400: 증발기
500: 유분리기
600: 오일회수관
700: 바이패스관
L1: 제1유로
L2: 제2유로
L3: 제3유로
L4: 제4유로
L5: 제5유로

Claims (2)

1. 냉매를 압축하는 압축기;
   상기 압축기에서 압축된 냉매를 응축시키는 응축기;
   상기 응축기에서 응축된 냉매를 팽창시키는 팽창기;
   상기 팽창기에서 팽창된 냉매를 증발시켜 상기 압축기로 전달하는 증발기;
   상기 압축기의 제1유로와 상기 응축기의 제2유로 사이에 설치되는 것으로, 상기 압축기를 통과한 냉매에 포함된 오일을 원심력에 의한 비중 차이로 분리하는 유분리기; 및
   상기 유분리기와 상기 압축기에 연결되어 상기 유분리기에서 분리된 오일이 상기 압축기로 회수되도록 하는 오일회수관;을 포함하는 것을 특징으로 하는 냉동 사이클장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 압축기를 통과한 냉매가 상기 유분리기에 바이패스되도록, 일단이 상기 제1유로에 연결되고 타단이 제2유로에 연결되는 바이패스관;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 냉동 사이클장치.

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