KR20200071975A

KR20200071975A - 공기조화기

Info

Publication number: KR20200071975A
Application number: KR1020180159635A
Authority: KR
Inventors: 류병진; 곽병윤; 유윤호
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2018-12-12
Filing date: 2018-12-12
Publication date: 2020-06-22
Also published as: WO2020122615A1

Abstract

본 발명의 공기조화기는 냉매를 압축하고 토출하는 압축기; 상기 압축기에서 압축된 냉매를 응축하는 응축기: 상기 응축기에서 응축된 냉매를 팽창하는 팽창장치; 상기 팽창장치에서 팽창된 냉매가 증발되며 실내 공기와 열교환하고, 증발된 냉매를 상기 압축기로 토출하는 증발기; 상기 압축기에서 유출된 냉매에서 오일을 분리하는 오일분리기; 및 상기 오일분리기에서 분리된 오일을 냉각하여 상기 압축기로 공급하는 오일리턴 유닛을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

공기조화기{Air Conditioner}

본 발명은 공기조화기에 관한 것이다.

일반적으로 공기조화기는 압축기, 응축기, 팽창장치 및 증발기를 포함하는 냉동 사이클을 이용하여 실내 또는 일정 공간을 냉방시키는 장치이다.

이러한 공기조화기는 냉동, 냉장상품을 진열하도록 구성된 쇼케이스를 냉각하는 장치로 활용된다. 즉, 공기조화기의 증발기는 쇼케이스에 배치되고, 응축기는 실외에 배치되게 된다.

종래의 공기조화기는 압축기의 신뢰성을 확보하기 위해 압축기로부터 냉매와 함께 토출되는 냉동 오일(Oil)이 적절하게 압축기로 회수되어서 압축기 내에 냉동오일의 고갈을 방지해야 할 필요성이 존재한다.

일반적으로 공기 조화기에 사용되는 냉동오일 그 자체의 점도는 저온일 수록 커지게 된다. 쇼케이스에 사용되는 증발기에서 냉매의 온도는 -40℃ ~ -5℃ 정도로 유지되게 된다.

따라서, 증발기의 토출단에서 압축기의 흡입단을 연결하는 가스관 내의 오일은 점도가 매우 높아지게 되고, 유동성이 저하되게 된다. 냉동오일은 가스관에 체류하게 되어 압축기로 회수되지 못하고, 압축기의 신뢰성은 저하된다.

또한, 증발기와 압축기 사이의 가스관은 보통 수십 미터에서 수백 미터의 길이를 가지는 데, 가스관에 체류하는 냉동오일 때문에 설치 시에 가스관의 길이가 제한되는 문제점이 존재한다.

아래 선행문헌을 참조하면, 일반적인 공기 조화기는 압축기에서 토출된 냉매 중에 오일을 오일분리기를 통해 분리하여 압축기 입력단으로 다시 리턴시켜 준다. 그러나, 선행문헌의 경우, 시스템이 운전되는 다양하고 폭넓은 조건 고려 시 오일리턴회로에서 리턴되는 유체는 오일과 냉매가 섞인 혼합일 경우가 많게 된다. 이는, 압축된 냉매가 흡입측으로 무의미하게 바이패스 되어 증발 유량의 감소 유발하고, 시스템 성능 저하를 유발하게 되는 문제점이 존재한다.

또한, 선행기술은 압축기의 입력단으로 리턴되는 고온의 오일 및 냉매로 인한 압축기 흡입측 온도 상승으로 냉매 밀도가 감소하여 압축기의 토출 유량 감소를 유발하여 시스템 성능 저하를 심화시키는 문제점이 존재한다.

또한, 선행기술은 압축기 흡입측 온도 상승이 압축기 토출온도의 상승을 유발하며 엔탈피 차를 증가시켜서, 시스템 성능 저하를 더욱 심화시키는 문제점이 존재한다.

또한, 선행기술은 외기온도가 상승하는(냉방 과부하) 조건에서는 상기 원인으로 인한 성능 저하가 극대화되어 냉력 감소로 인한 실내온도 상승과 함께 비효율적인 에너지 사용량 증대로 이어지는 문제점이 존재한다.

한국공개공보 제10-2009-0046224호

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 오일분리기에서 분리된 오일에 냉매가 섞이게 되어서, 압축된 냉매가 흡입측으로 무의미하게 바이패스 되어 증발 유량의 감소 유발하고, 시스템 성능 저하를 유발하게 되는 문제점을 해결하는 공기조화기를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 압축기의 흡입단의 온도 감소로 인해 압축기의 토출온도를 상승을 최소화하여 압축일을 최소화하여 효율이 우수한 공기조화기를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 가스관의 길이를 늘려서, 설치 자유도를 혁신하고, 효율이 향상되고, 압축기의 신뢰성이 향상된 공기조화기를 제공하는 것이다.

본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화기는 오일분리기에서 분리된 오일을 외기와 열교환하여 압축기로 공급하는 것이다.

구체적으로, 본 발명은 냉매를 압축하고 토출하는 압축기; 상기 압축기에서 압축된 냉매를 응축하는 응축기: 상기 응축기에서 응축된 냉매를 팽창하는 팽창장치; 상기 팽창장치에서 팽창된 냉매가 증발되며 실내 공기와 열교환하고, 증발된 냉매를 상기 압축기로 토출하는 증발기; 상기 압축기에서 유출된 냉매에서 오일을 분리하는 오일분리기; 및 상기 오일분리기에서 분리된 오일을 냉각하여 상기 압축기로 공급하는 오일리턴 유닛을 포함한다.

상기 오일리턴 유닛은, 상기 오일분리기에서 분리된 오일을 상기 압축기로 제공하는 오일리턴 유로; 상기 오일리턴 유로를 통해 공급된 오일을 외부 공기와 열교환하는 오일 냉각부; 및 상기 오일리턴 유로 내의 오일의 흐름을 조절하는 오일 조절밸브를 포함할 수 있다.

상기 오일 냉각부는 상기 응축기와 일체로 형성될 수 있다.

상기 오일 냉각부의 열교환 면적은 상기 응축기의 열교환 면적 보다 작을 수 있다.

상기 오일 냉각부의 열교환 면적은 상기 응축기의 열교환 면적 대비 2% 내지 6% 일 수 있다.

상기 오일리턴 유로는 상기 오일분리기와 상기 압축기의 흡입단을 연결할 수 있다.

상기 오일리턴 유로 내를 흐르는 오일을 팽창시키는 오일 팽창밸브를 더 포함할 수 있다.

상기 오일리턴 유로 내를 흐르는 오일을 팽창시키고, 상기 오일 팽창밸브의 후단에 배치되는 캐필러리 튜브를 더 포함할 수 있다.

본 발명은 상기 응축기에서 토출된 냉매의 일부를 상기 압축기로 안내하는 인젝션 배관; 상기 인젝션 배관 내의 냉매를 교축하는 인젝션 밸브; 및 상기 인젝션 밸브에서 교축된 인젝션 냉매와 상기 응축기에서 상기 증발기로 유동되는 메인 냉매를 열교환하는 인젝션 열교환기를 더 포함할 수 있다.

상기 오일리턴 유로는 상기 인젝션 배관에 연결될 수 있다.

상기 오일리턴 유로는 상기 인젝션 배관에서 상기 인젝션 열교환기와 압축기 사이에 연결될 수 있다.

상기 오일리턴 유로에서 상기 오일 냉각부 후단에 배치되어 냉각된 오일의 온도를 측정하는 오일 온도센서를 더 포함할 수 있다.

본 발명은 상기 오일 온도센서에서 입력된 오일의 온도 값을 기준으로 상기 오일 팽창밸브의 개도 값을 조절하는 제어유닛을 더 포함할 수 있다.

상기 응축기와 상기 팽창장치를 연결하는 액관과, 상기 증발기와 상기 압축기를 연결하는 가스관을 연결하는 바이패스 배관과, 상기 바이패스 배관에 배치되고, 냉매의 흐름을 조절하는 단속밸브를 더 포함할 수 있다.

상기 압축기 내에 오일의 양을 감지하는 오일레벨 센서와, 상기 압축기 내의 오일의 양에 따라 상기 오일 조절밸브를 조절할 수 있다.

본 발명은 상기 응축기와 상기 팽창장치를 연결하는 액관과, 상기 증발기와 상기 압축기를 연결하는 가스관을 연결하는 바이패스 배관; 및 상기 바이패스 배관에 배치되고, 냉매의 흐름을 조절하는 단속밸브를 더 포함할 수 있다.

상기 바이패스 배관은 상기 가스관에서 상기 증발기에 인접하여 연결될 수 있다.

다른 예로, 본 발명은 냉매를 압축하고 토출하는 압축기; 상기 압축기에서 유출된 냉매에서 오일을 분리하는 오일분리기; 상기 오일분리기에서 분리된 오일을 상기 압축기로 제공하는 오일리턴 유로; 상기 오일리턴 유로를 통해 공급된 오일을 외부 공기와 열교환하는 오일 냉각부; 및 상기 오일리턴 유로 내의 오일의 흐름을 조절하는 오일 조절밸브를 포함할 수 있다.

기타 실시 예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.

본 발명의 공기조화기에 따르면 다음과 같은 효과가 하나 혹은 그 이상 있다.

첫째,　본 발명은 오일분리기에서 분리된 오일을 바로 압축기로 공급하지 않고, 냉각하여 압축기로 공급하여서, 압축 냉매의 손실을 최소화 시키고, 시스템 성능 향상시킬 수 있는 이점이 존재한다.

둘째, 본 발명은 오일분리기에서 분리된 오일의 공급량을 냉각된 오일의 온도를 측정하여서 조절하므로, 시스템이 운전되는 다양하고 폭 넓은 조건에서도 최적의 오일 리턴 양을 제어할 수 있는 이점이 존재한다.

셋째, 본 발명은 냉방 과부하와 같은 혹서 조건에서도 압축기 신뢰성 확보를 위한 토출온도 감소용에 사용되는 에너지를 최소화하여 효율적인 운전 가능한 이점이 존재한다.

넷째,　본 발명은 가스관에 잔류하는 오일을 빠르게 회수할 수 있으므로, 압축기의 신뢰성을 향상시키는 이점이 존재한다.

다섯째, 본 발명은 가스관에 잔류하는 오일량이 낮아지므로, 가스관의 길이를 길게 할 수 있고, 쇼케이스의 배치에 자율성을 향상시킬 수 있다.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화기를 도시한 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화기에 대한 블럭도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 쇼케이스에 대한 사시도이다.
도 4는 도 3에 도시된 쇼케이스에 대한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화기의 정상운전 시 냉매 흐름을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화기의 오일회수 운전시 냉매 흐름을 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 공기조화기를 도시한 구성도이다.
도 8는 본 발명의 다른 실시예에 따른 공기조화기의 정상운전 시 냉매 흐름을 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 공기조화기의 오일회수 운전시 냉매 흐름을 나타낸 도면이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 구성 요소들과 다른 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작 시 구성요소의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들면, 도면에 도시되어 있는 구성요소를 뒤집을 경우, 다른 구성요소의 "아래(below)"또는 "아래(beneath)"로 기술된 구성요소는 다른 구성요소의 "위(above)"에 놓여질 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "아래"는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 구성요소는 다른 방향으로도 배향될 수 있고, 이에 따라 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계 및/또는 동작은 하나 이상의 다른 구성요소, 단계 및/또는 동작의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않은 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.

도면에서 각 구성요소의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 또한 각 구성요소의 크기와 면적은 실제크기나 면적을 전적으로 반영하는 것은 아니다.

이하, 첨부도면은 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하면 다름과 같다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화기를 도시한 구성도, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화기에 대한 블럭도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화기(10)는 냉매를 압축하고 토출하는 압축기(210), 압축기(210)에서 압축된 냉매를 응축하는 응축기(240), 응축기(240)에서 응축된 냉매를 팽창하는 팽창장치(22), 팽창장치(22)에서 팽창된 냉매가 증발되며 실내 공기와 열교환하고, 증발된 냉매를 압축기(210)로 토출하는 증발기(160), 오일분리기 및 오일리턴 유닛을 포함한다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화기(10)는 압축기(210)로 유입되는 냉매 중 액냉매가 유입되는 것을 제한하는 어큐물레이터(260), 응축기(240)에서 토출된 냉매 중 일부를 증발기(160)의 토출단으로 선택적으로 유동시키는 바이패스유닛, 및 어큐물레이터(260)에서 토출된 냉매 중 일부를 어큐물레이터(260)의 흡입단으로 선택적으로 유동시키는 냉매 리턴 유닛을 포함할 수 있다.

또한, 실시예의 공기조화기(10)는 공기 조화기의 전반적인 작동을 제어하는 제어유닛(300)을 더 포함할 수 있다.

공기조화기(10)는 실외에 배치되는 실외기(200)와 실내에 배치되는 실내기(100)를 포함하며, 실내기(100)와 실외기(200)는 서로 연결된다. 실외기(200)는 압축기(210), 응축기(240), 열교환 유닛을 포함한다. 실내기(100)는 증발기(160) 및 팽창장치(22)가 구비된다.

압축기(210)는 실외기(200)에 설치되며 유입되는 저온, 저압의 냉매를 고온, 고압의 냉매로 압축시킨 후 토출시킨다. 압축기(210)는 다양한 구조가 적용될 수 있으며, 실린더 및 피스톤을 이용한 왕복운동 압축기(210), 선회 스크롤 및 고정스크롤을 이용한 스크롤 압축기(210), 운전주파수에 따라 냉매의 압축량을 조절하는 인버터 압축기(210) 등이 될 수 있다.

압축기(210)는 실시예에 따라 하나 또는 복수로 구비될 수 있으며, 본 실시예에서는 1개의 압축기(210)가 구비된다. 또한, 압축기(210)는 내부에 압력이 다른 압축실을 가지는 다단 압축기로 구성될 수도 있다.

압축기(210)는 증발기(160) 및 응축기(240)와 연결된다. 구체적으로, 압축기(210)는 정상운전(냉동운전) 시 증발기(160)에서 증발된 냉매가 유입되거나, 오일회수 운전 시 바이패스된 냉매와 증발기(160)에서 증발된 냉매가 합류되어 유입되는 유입포트(211)와, 압축된 냉매가 응축기(240)로 토출되는 토출포트(212)와 인젝션 된 냉매가 공급되는 인젝션 포트(213)를 포함한다.

압축기(210)는 응축기(240)와 연결관(13)으로 연결되고, 증발기(160)와 가스관(12)으로 연결된다. 압축기(210)의 유입포트(211)는 가스관(12)과 연결되고, 압축기(210)의 토출포트(212)는 연결관(13)이 연결된다. 인젝션 포트(213)는 인젝션 배관(273)과 연결된다.

또한, 압축기(210)의 출력단에는 압축기(210)에서 토출되는 냉매의 온도를 측정하는 컴프 토출 온도센서(277)가 더 배치될 수 있다. 컴프 토출 온도센서(277)는 압축기(210)에서 출력되는 냉매의 온도를 측정하고 그 온도 값은 제어유닛(300)에 제공한다.

여기서, 압축기(210)의 출력단은 압축기(210)와 연결된 연결관(13)에서 압축기(210)에 인접한 위치를 의미한다.

실시예는 압축기(210) 내에 오일의 정도를 감지하는 오일 레벨센서(230)를 더 포함한다. 오일 레벨센서(230)는 압축기(210) 내의 오일량을 감지하여서, 오일량 정보를 제어유닛(300)에 제공한다.

연결관(13)에는 압축기(210)에서 토출된 냉매와 오일 중 오일을 분리하여 압축기(210)로 회수하는 오일분리기(220)가 설치된다. 오일분리기(220)는 압축기(210)에서 토출된 냉매를 공급받아 원심력 등의 물리력과, 비중 차이를 이용해 냉매와 오일로 분리한다.

구체적으로, 오일분리기(220)는, 오일리턴 유닛의 오일 냉각부(228), 응축기와 연결된다. 오일분리기(220)는 압축기(210)에서 토출된 냉매가 유입되는 흡입포트(221)와, 오일분리기(220)에서 분리된 오일이 유출되는 오일포트(223)와, 오일분리기(220)에서 오일이 분리된 냉매가 토출되는 배출포트(222)를 포함할 수 있다. 여기서, 오일포트(223)를 통해 유출되는 오일은 100% 오일 뿐만 아니고, 미량의 일반 냉매를 포함할 수도 있다.

응축기(240)는 실외 공간에 배치된 실외기(200) 내에 배치되며, 응축기(240)를 통과하는 냉매를 실외 공기와 열 교환시킨다. 응축기(240)는 냉방운전 시 냉매를 응축한다.

응축기(240)는 압축기(210), 팽창장치(22) 및 증발기(160)와 연결된다. 냉방운전 시 압축기(210)에서 압축되어 압축기(210)의 토출포트(212)를 통과한 냉매는 응축기(240)로 유입된 후 응축되어 팽창장치(22)로 유동된다.

응축기(240)는 증발기(160)와 액관(11)에 의해 연결된다. 액관(11)에는 냉매를 팽창시키는 팽창장치(22)가 구비된다. 팽창장치(22)는 전자식 팽창밸브 또는 온도식 팽창밸브를 포함한다. 팽창장치(22)는 실내기(100) 또는 실외기(200)에 구비될 수 있다. 팽창장치(22)는 실내기(100)에 구비되고, 실외기(200)와 실내기(100)는 별도의 제조사에서 제조되어서 서로 비통신되는 것이 일반적이다. 바람직하게는, 팽창장치(22)는 온도식 팽창밸브를 포함한다. 온도식 팽창밸브는 측정되는 냉매의 온도에 따라 자동으로 개도 값이 조절된다. 팽창장치(22)는 유입되는 냉매를 팽창시킨다.

증발기(160)는 실내 공간에 배치된 실내기(100) 내에 배치되고, 증발기(160)를 통과한 냉매를 실내공기와 열 교환시킨다. 증발기(160)는 냉방운전 시 냉매를 증발한다.

증발기(160)는 응축기(240), 팽창장치(22) 및 압축기(210)와 연결된다. 냉방운전 시 팽창장치(22)에서 팽창된 냉매는 증발기(160)로 유입된 후 증발되어 압축기(210)로 유동된다. 증발기(160)는 압축기(210)와 가스관(12)에 의해 연결된다. 증발기(160)에서 증발된 냉매는 가스관(12)을 통해 압축기(210)로 유입된다.

증발기(160)는 상술한 바와 같이 실내기(100)에 구비될 수 있다. 실내기(100)는 일 예로 상품을 진열하고 외부로 개방된 쇼케이스로 구현될 수 있다. 쇼케이스에 대한 자세한 구조는 후술한다. 실내기(100)에는 응축기(240)에서 증발기(160)로 유입되는 냉매를 단속하는 쇼케이스 밸브(210)가 구비된다. 쇼케이스 밸브(210)는 액관(11)에 배치되어서, 개폐되어 냉매의 흐름을 조절한다.

증발기(160)에서 증발된 냉매는 압축기(210)로 흡입되고, 냉매의 순환사이클이 완성된다. 가스관(12)에는 압축기(210)로 유입되는 냉매 중 액냉매가 유입되는 것을 제한하는 어큐물레이터(260)가 설치된다.

구체적으로, 가스관(12)은 어큐물레이터(260)와 증발기(160)를 연결하는 제1가스관((12-1)과, 어큐물레이터(260)와 압축기(210)의 입력포트를 연결하는 제2가스관(12-2)을 포함한다.

가스관(12)에는 증발기(160)에서 토출되는 냉매의 온도를 측정하는 토출 온도센서(25)가 구비된다. 토출 온도센서(25)는 증발기(160)에서 토출되는 냉매의 온도에 과한 온도정보를 제어유닛(300)에 제공한다. 바람직하게는, 토출 온도센서(25)는 가스관(12) 중 증발기(160)에 인접한 위치에 배치된다. 즉, 토출 온도센서(25)는 제1가스관((12-1)에서 증발기(160)에 인접한 위치에 배치된다.

바이패스 유닛은 응축기(240)에서 토출된 냉매 중 일부를 선택적으로 증발기(160)를 바이패스하여 증발기(160)의 토출단으로 유동시킨다. 바이패스 유닛은 냉방운전(정상운전) 시, 폐쇄되고, 오일회수 운전 시, 응축기(240)에서 토출된 고온 고압의 냉매 중 일부를 증발기(160)의 토출단인 가스관(12)으로 공급한다.

바이패스 유닛에 의해 가스관(12)으로 공급된 고온, 고압의 냉매는 가스관(12) 내에 냉매를 2상으로 상 변화시키고, 온도를 상승시킨다. 가스관(12) 내의 오일의 온도는 상승되고, 용해도는 증가되며, 점도는 감소된다. 따라서, 정상운전 과정에서 가스관(12) 내에 큰 점도를 가지고 잔류하던 오일의 점도가 감소되어서 냉매의 압력으로 압축기(210)로 쉽게 회수된다. 결국, 압축기(210)의 신뢰성이 향상되는 효과가 존재한다.

바이패스 유닛은 응축기(240)와 팽창장치(22)를 연결하는 액관(11)과, 증발기(160)와 압축기(210)를 연결하는 가스관(12)을 연결하는 바이패스 배관(31)과, 바이패스 배관(31)에 배치되고, 냉매의 흐름을 조절하는 단속밸브(32)를 포함한다.

바이패스 배관(31)은 응축기(240)에서 응축된 냉매 중 일부를 증발기(160)의 토출단으로 바이패스한다. 바이패스 배관(31)의 일측은 액관(11)에 연결되고, 바이패스 배관(31)의 타측은 가스관(12)에 연결된다.

가스관(12)에 정체된 오일의 효율적인 회수를 위해서는 바이패스 배관(31)의 연결위치가 중요하다. 배관의 길이와, 효율을 고려하면, 바이패스 배관(31)은 가스관(12)에서 압축기(210)와 증발기(160) 중에서 상대적으로 증발기(160)와 가까운 위치에 연결되는 것이 바람직하다. 바이패스 배관(31)은 가스관(12)에서 증발기(160)와 인접한 위치에 연결된다. 구체적으로, 바이패스 배관(31)의 타측은 제1가스관((12-1)에 연결된다.

단속밸브(32)는 바이패스 배관(31)을 흐르는 냉매의 흐름을 조절한다. 단속밸브(32)는 솔레노이드 밸브 또는 전자식 팽창밸브를 포함한다. 바람직하게는, 단속밸브(32)는 다양한 개도 값이 조절되는 전자식 팽창밸브를 포함한다. 단속밸브(32)는 제어유닛(300)의 제어신호에 의해 그 개도 값이 조절된다. 단속밸브(32)의 개도 값이 조절되어서, 실시예의 공기조화기는 냉방운전(정상운전) 중에 오일회수 운전을 병행할 수도 있고, 냉방운전을 정지하고, 오일회수 운전만을 수행할 수도 있다.

바이패스 배관(31)에 유입된 냉매는 가스관(12)의 냉매를 2상으로 변환시킨다. 따라서, 가스관(12) 내의 2상 냉매는 어큐물레이터(260)로 유입되어서 어큐물레이터(260) 내에 액상 냉매의 축적을 가속화하고, 이로 인해 어큐물레이터(260)에서 압축기(210)로 토출되는 냉매에 액상이 포함되게 되고, 압축기(210)에 손상을 유발한다.

상술한 압축기(210)의 손상을 방지하기 위해, 실시예의 냉매 리턴 유닛은 어큐물레이터(260)에서 토출된 냉매의 일부를 선택적으로 어큐물레이터(260)의 흡입단으로 유동시켜서, 압축기(210)의 손상을 방지한다. 냉매 리턴 유닛은 어큐물레이터(260)에서 토출된 기상 냉매(냉매의 대부분이 기상)를 어큐물레이터(260)에 입력단에 공급하여서, 어큐물레이터(260)에 열을 제공하므로, 어큐물레이터(260)에서 토출되는 애매 중 기상 냉매의 비율을 높이게 된다.

냉매 리턴 유닛은 어큐물레이터(260)에서 토출된 냉매를 어큐물레이터(260)의 입력단으로 안내하고, 어큐물레이터(260)의 토출단과 어큐물레이터(260)의 입력단을 연결하는 리턴 배관(251)과, 리턴 배관(251)에 배치되는 조절밸브(252)를 포함할 수 있다.

리턴 배관(251)은 어큐물레이터(260)에서 토출된 냉매의 일부를 다시 어큐물레이터(260)의 입력단으로 공급한다. 구체적으로, 리턴 배관(251)의 일단은 제2 가스관(12-2)에 연결되고 타단은 제1 가스관(12)에 연결된다.

조절밸브(252)는 리턴 배관(251) 내의 냉매의 흐름을 조절한다. 조절밸브(252)는 솔레노이드 밸브 또는 전자식 팽창밸브를 포함할 수 있다. 조절밸브(252)는 정상운전 시에 폐쇄되고, 오일회수 운전 시 또는 액상 냉매 유입방지 운전 시에 개방된다.

실시예에서 공기 조화기의 효율을 상승시키기 위해 응축기에서 토출된 냉매의 일부를 증발기를 바이패스하여 압축기(210)로 공급할 수 있다. 구체적으로, 실시예는 인젝션 배관(273), 인젝션 밸브(272) 미 인젝션 열교환기(271)를 더 포함할 수 있다.

인젝션 배관(273)은 응축기에서 토출된 냉매 중 일부를 압축기(210)로 안내한다. 구체적으로, 인젝션 배관(273)은 증발기(160)와 응축기를 연결하는 액관(11)에서 분지되어 압축기(210)의 인젝션포트(213)와 연결된다.

인젝션 밸브(272)는 인젝션 배관(273)에 배치되어 인젝션되는 냉매(인젝션 냉매)의 유량을 단속한다. 인젝션 밸브(272)의 개방도를 제어함으로써, 인젝션되는 냉매량 및 냉매압력을 제어할 수 있다. 인젝션 밸브(272)는 인젝션 냉매를 팽창시킬 수 있다.

인젝션 열교환기(271)는 압축기(210), 인젝션 밸브(272), 증발기 및 응축기와 연결된다. 구체적으로, 인젝션 열교환기(271)는 인젝션 배관(273)과 액관(11)을 통과하는 냉매들을 서로 열 교환시킨다. 더욱 구체적으로, 인젝션 열교환기(271)는 인젝션 밸브(272)에서 교축된 냉매와, 응축기에서 증발기로 유동되는 메인 냉매를 인젝션 냉매와 열 교환시킨다. 여기서, 인젝션 냉매는 응축기에서 토출된 냉매 중 인젝션 배관(273)을 통해 유동되는 냉매를 의미한다.

오일분리기(220)에서 분리된 오일이 바로 압축기(210)로 공급되면, 압축기(210)의 흡입측으로 리턴되는 고온의 오일 및 냉매로 인한 압축기(210) 흡입측 온도 상승으로 냉매 밀도가 감소하여 압축기(210)의 토출 유량 감소를 유발하여 시스템 성능 저하를 심화시키는 문제점이 존재한다.

이러한 문제점을 해결하기 위해, 일 실시예의 오일리턴 유닛은 오일분리기(220)에서 분리된 오일을 냉각하여 압축기(210)로 공급한다. 따라서, 오일리턴 유닛은 오일분리기(220)에서 분리된 오일과 일부 냉매를 다시 냉각하여서, 압축기(210)에 입력단으로 공급하므로, 압축기(210) 흡입측의 온도가 상승하는 것을 방지할 수 있다. 압축기(210) 흡입측의 온도 상승이 억제되면, 압축 냉매의 손실을 최소화 시키고, 시스템 성능 향상시킬 수 있다.

예를 들면, 오일리턴 유닛은 오일분리기(220)에서 분리된 오일을 압축기(210)로 제공하는 오일리턴 유로(224), 오일리턴 유로(224)를 통해 공급된 오일을 외부 공기와 열교환하는 오일 냉각부(228) 및 오일리턴 유로(224) 내의 오일의 흐름을 조절하는 오일 조절밸브를 포함할 수 있다.

오일리턴 유로(224)는 오일분리기(220)에서 분리된 오일을 압축기(210)로 제공한다. 오일리턴 유로(224)는 오일분리기(220)와 압축기(210)의 흡입단을 연결한다. 오일리턴 유로(224)의 일부는 외기에 노출되고, 오일리턴 유로(224)의 일단은 오일포트(223)에 연결되고, 오일리턴 유로(224)의 타단은 압축기(210)의 입력단에 연결된다.

여기서, 압축기(210)의 입력단에 연결된다 함은 압축기(210)와 어큐물레이터(260) 사이의 제2가스관(12-2)에 연결되거나, 압축기(210)의 유입포트(211)에 연결되는 것을 의미한다.

오일 냉각부(228)는 오일리턴 유로(224)를 통해 공급된 오일을 외부 공기와 열교환한다. 오일 냉각부(228)는 오일리턴 유로(224)의 일부가 외기에 노출되어 형성되거나, 오일리턴 유로(224)를 통해 공급된 오일을 복수의 오일 튜브(224a)를 통해 분지시켜서 형성될 수 있다.

오일 냉각부(228)는 실외기에 설치되어서, 별도의 공간을 차지 않게 하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 오일 냉각부(228)는 응축기와 일체로 형성될 수 있다. 구체적으로, 응축기는 다수의 냉매튜브가 전열 플레이트(242)에 구비되고, 오일 냉각부(228)의 오일 튜브(224a)가 전열 플레이트(242)의 일부 영역에 설치될 수 있다. 따라서, 응축기의 전열 플레이트(242)의 남은 공간을 활용하여서 별도의 열교환기를 설치하지 않아서 제조 비용을 절감할 수 있다.

오일 냉각부(228)의 열교환 면적은 응축기의 열교환 면적 보다 작을 수 있다. 오일 냉각부(228)의 열교환 면적은 응축기의 열교환 면적 대비 2% 내지 6% 인 것이 바람직하다. 열교환 면적은 오일 튜브(224a)들의 표면적의 합이거나, 냉매 튜브(241)들의 표면적의 합이다.

이는 오일 냉각부(228)의 열교환 면적이 응축기의 열교환 면적 대비 2% 보다 작은 경우, 오일을 효과적으로 냉각할 수 없고, 오일 냉각부(228)의 열교환 면적이 응축기의 열교환 면적 대비 6% 보다 큰 경우, 응축기에서 응축되는 냉매의 응축효율을 저하시키기 때문이다.

냉매 튜브(241)와 오일 튜브(224a)의 직경이 동일하다면, 냉매 튜브(241)가 30-40개 일 때, 오일 튜브(224a)는 1개 내지 3개가 되는 것이 바람직하다. 이때, 전열 플레이트(242)에서 오일 튜브(224a)가 차지하는 면적도 냉매튜브가 차지하는 면적 대비 2% 내지 6% 인 것이 바람직하다.

오일 조절밸브는 오일리턴 유로(224) 내의 오일의 흐름을 조절한다. 예를 들면, 오일 조절밸브는 솔레노이드 밸브 또는/및 오일 팽창밸브(226)를 포함할 수 있다. 바람직하게는, 오일 조절밸브는 오일 팽창밸브(226)이다.

오일 팽창밸브(226)는 오일리턴 유로(224) 내를 흐르는 오일을 팽창시킨다. 오일 팽창밸브(226)는 오일 냉각부(228) 및 압축기(210)와 연결된다. 구체적으로, 오일 팽창밸브(226)는 오일리턴 유로(224)에서 압축기(210)와 오일 냉각부(228) 사이에 위치되고, 오일 냉각부(228)에서 냉각된 오일을 팽창시킬 수 있다.

오일 팽창밸브(226)는 압축기(210)의 입력단과 같은 압력까지 오일을 팽창한다. 오일 팽창밸브(226)는 오일이 2 °C 이상의 과냉도를 가지도록 조절될 수 있다. 과냉도는 응축온도에서 냉각된 오일의 온도를 뺀 값이다.

실시예에 따라서, 오일리턴 유로(224)에는 캐필러리 튜브(227)가 더 설치될 수 있다. 캐필러리 튜브(227)는 오일리턴 유로(224) 내를 흐르는 오일을 팽창시킨다. 캐필러리 튜브(227)는 오일 팽창밸브(226)의 후단에 배치될 수 있다. 즉, 캐필러리 튜브(227)는 압축기(210)와 오일 팽창밸브(226) 사이에 배치된다. 캐필러리 튜브(227)는 오일 팽창밸브(226) 고장 시에 압축기(210)의 고장을 방지할 수 있고, 적은 유량에서도 오일 팽창밸브(226)의 개도를 일정 이상으로 증가시켜 운전할 수 있도록 해준다.

오일리턴 유로(224)에는 냉각된 오일의 온도를 측정하는 오일 온도센서(225)가 설치될 수 있다. 오일 온도센서(225)는 오일 냉각부(228)에서 유출되는 오일의 온도를 측정하여 그 온도 값을 제어유닛에 제공한다. 오일 온도센서(225)는 오일 냉각부(228) 후단에 배치될 수 있다. 구체적으로, 오일 온도센서(225)는 오일 냉각부(228)와 오일 팽창밸브(226)의 사이에 배치된다.

제어유닛(300)은 공기 조화기의 전반적인 작동을 제어한다. 제어유닛(300)은 논리적인 파단이 가능한 처리장치와, 메모리 등으로 구성될 수 있다.

제어유닛(300)은 공기 조화기에서 센싱된 각종 정보를 바탕으로 공기 조화기를 정상운전, 오일회수 운전 및 액상 냉매 유입방지 운전 중 적어도 한 상태로 제어한다. 제어유닛(300)은 오일회수 운전 시에 정상운전을 병행하거나, 정상운전을 정지할 수 있다. 제어유닛(300)은 액상 냉매 유입방지 운전 중에 정상운전 또는 오일회수 운전을 병행할 수 있다.

제어유닛(300)은 압축기(210) 내의 오일이 부족한 경우 오일회수 운전이라고 판단하고, 오일회수 운전을 시작한다. 구체적으로, 제어유닛(300)은 오일 레벨센서(230)에서 입력된 오일 레벨이 기준 오일 레벨 보다 낮은 경우, 오일회수 운전을 실행하고, 제어유닛(300)은 오일 레벨센서(230)에서 입력된 오일 레벨이 기준 오일 레벨 보다 높은 경우, 정상운전을 실행한다.

제어유닛(300)은 가스관(12)의 온도가 낮은 경우 오일회수 운전이라고 판단하고 오일회수 운전을 시작할 수 있다. 제어유닛(300)은 토출 온도센서(25)에서 입력된 토출온도 값이 기준 토출온도 값 보다 낮은 경우, 오일회수 운전을 실행하고, 토출 온도센서(25)에서 입력된 토출온도 값이 기준 토출온도 값 보다 높은 경우, 정상운전을 실행한다.

제어유닛(300)은 오일회수 운전 시에, 바이패스유닛이 응축기(240)에서 토출된 냉매를 증발기(160)의 토출단으로 공급되도록 제어한다. 여기서, 증발기(160)의 토출단은 가스관(12)에서 증발기(160)에 인접한 위치를 의미한다.

제어유닛(300)은 오일 온도센서(225)에서 입력된 오일의 온도 값을 기준으로 오일 팽창밸브(226)의 개도 값을 조절할 수 있다. 제어유닛은 정상운전 또는/및 오일회수 운전 중 오일 팽창밸브(226)를 개방된 상태에서 개도 값을 조절한다.

구체적으로, 제어유닛(300)은 정상운전 시에 압축기(210)를 구동하여서, 쇼케이스에 냉기를 공급한다. 제어유닛(300)은 오일회수 운전 시에, 압축기(210)를 구동하고, 단속밸브(32)를 개방하여서 가스관(12)에 고온 고압의 냉매를 공급한다. 제어유닛(300)은 오일회수 운전 시에, 단속밸브(32)의 개도 값과, 개방 시간을 조절할 수 있다. 제어유닛(300)은 오일회수 운전 시에 쇼케이스 밸브(210)를 개방하여서, 증발기(160)에 냉매를 공급하거나, 쇼케이스 밸브(210)를 폐쇄하여서 증발기(160)에 냉매를 공급하지 않을 수 있다.

제어유닛(300)은 오일회수 운전 시에, 냉매 리턴 유닛이 어큐물레이터(260)에서 토출된 냉매의 일부를 어큐물레이터(260)의 흡입단으로 유동하도록 제어할 수 있다.

제어유닛(300)은 압축기(210)로 유입되는 냉매에 액상 냉매가 과도하게 포함되었다고 판단되는 경우, 액상 냉매 유입방지 운전이라고 판단하고, 액상 냉매 유입방지 운전을 시작한다.

구체적으로, 제어유닛(300)은 정상운전 또는/및 오일회수 운전 중에, 컴프 토출 온도센서(277)에서 입력된 컴프 토출온도 값이 제1 기준온도 값 보다 낮은 경우 냉매 리턴 유닛이 어큐물레이터(260)에서 토출된 냉매의 일부를 어큐물레이터(260)의 흡입단으로 유동하도록 제어할 수 있다. 더욱 구체적으로, 제어유닛(300)은 정상운전 또는/및 오일회수 운전 중에, 제어유닛(300)은 컴프 토출 온도센서(277)에서 입력된 컴프 토출온도 값이 제1 기준온도 값 보다 낮은 경우, 조절밸브(252)를 개방하고, 컴프 토출온도 값이 제1 기준온도 값 보다 높은 경우, 조절밸브(252)를 폐쇄한다.

물론, 제어유닛(300)은 정상운전 또는/및 오일회수 운전 중에, 컴프 토출 온도센서(277)에서 입력된 컴프 토출온도 값이 제1 기준온도 값 보다 낮은 경우, 핫가스 유닛이 압축기(210)에서 토출된 냉매의 일부를 압축기(210)의 입력단으로 유동하도록 제어하고, 냉매 리턴 유닛이 어큐물레이터(260)에서 토출된 냉매의 일부를 어큐물레이터(260)의 흡입단으로 유동하도록 제어할 수 있다.

이하, 도 3 및 도 4를 참조하여서, 쇼케이스의 일 실시예의 구조를 설명하도록 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 쇼케이스는, 물품이 저장되는 저장실(110)을 형성하며 전면이 개방된 케이스(100)와, 케이스(100)의 상면 전단에 형성되어 냉기를 하측으로 토출하는 상면 토출구(121)와, 케이스(100)의 내부에 배치되어 물품이 안착되는 복수의 선반(111)과, 복수의 선반(111) 중 적어도 하나의 선반(111)의 전단에 배치되어 상면 토출구(121)에서 토출되는 냉기를 흡입하여 하측으로 토출하는 선반 팬(189)을 포함한다.

케이스(100)는 저장실(110)을 형성하도록 전면이 개방된 대략적인 육면체 형상으로 형성된다. 케이스(100)는 외관을 형성하는 외부 케이스(101)와, 외부 케이스(101)의 내부에 배치되어 저장실(110)을 형성하는 내부 케이스(103)를 포함한다. 저장실(110)은 전면이 개방된 대략적인 육면체 형상으로 형성된다.

외부 케이스(101)는 외관을 형성한다. 외부 케이스(101)는 전면 일부가 개방되는 대략적인 육면체 형상으로 형성되는 것이 바람직하다. 실시예에 따라 외부 케이스(101)는 측면 일부가 개방될 수 있다.

내부 케이스(103)는 외부 케이스(101)의 내부에 배치된다. 내부 케이스(103)는 외부 케이스(101)와 유사하게 전면이 개방되는 대략적인 육면체 형상으로 형성된다. 실시예에 따라 내부 케이스(103)는 측면 일부가 개방될 수 있다. 내부 케이스(103)는 물품이 수납되는 저장실(110)을 형성한다. 외부 케이스(101)와 내부 케이스(103)의 사이 및 내부 케이스(103)의 내부에는 저장실(110)에 저장된 물품을 냉장 또는 냉동하는 냉기가 유동된다.

내부 케이스(103)의 내부인 저장실(110)에는 복수의 선반(111)이 배치된다. 선반(111)의 상면에는 다양이 물품이 안착된다. 선반(111)은 내부 케이스(103)의 후면에 고정된다. 선반(111)은 내부 케이스(103)의 개구된 전면을 향하여 수평방향으로 형성된다. 복수의 선반(111)은 수직방향(상하방향)으로 나열되어 저장실(110)을 상하로 구획한다.

내부 케이스(103)의 후면에는 냉기가 토출되는 복수의 후면 토출구(123)가 형성된다. 복수의 후면 토출구(123)는 상하 또는 좌우로 이격하여 배치된다. 복수의 후면 토출구(123)는 복수의 선반(111) 사이에 각각 배치되는 것이 바람직하다. 복수의 후면 토출구(123)는 후술할 증발기(160)에서 냉매와 열교환되어 냉각된 냉기를 전방으로 토출한다. 내부 케이스(103)의 후면에 구비된 형성된 복수의 후면 토출구(123)는 냉기를 내부 케이스(103)의 개구된 전면으로 토출한다. 복수의 후면 토출구(123)에서 토출된 냉기는 선반의 수평방향을 따라 유동되며 복수의 선반(111) 각각에 올려진 물품을 냉장하거나 냉각한다.

내부 케이스(103)의 상면 전단에는 냉기가 토출되는 상면 토출구(121)가 형성된다. 상면 토출구(121)는 내부 케이스(103)의 상면 전단에 좌우로 길게 형성된다. 상면 토출구(121)는 선반 팬(189)이 구비되지 않은 복수의 선반(111)의 전단보다 전방으로 배치되는 것이 바람직하다.

상면 토출구(121)는 후술할 증발기(160)에서 냉매와 열교환되어 냉각된 냉기를 하측으로 토출한다. 상면 토출구(121)에서 토출되는 냉기는 선반 팬(189)에서 가속된 후 후술할 냉기 흡입구(130)로 흡입된다.

상면 토출구(121)는 토출된 냉기가 저장실(110)의 전면을 따라 하측으로 유동되도록 한다. 상면 토출구(121)에서 토출되는 냉기는 저장실(110)의 내부로 외부 공기가 유입되는 것을 방지하는 에어커튼 역할을 수행한다. 상면 토출구(121)에서 토출되는 냉기는 수직방향으로 유동하며, 실시예에 따라 수직방향에 대하여 예각으로 경사게 유동할 수 있다.

선반 팬(189)은 복수의 선반(111) 중 적어도 하나의 선반(111)의 전단에 배치된다. 선반 팬(189)은 복수의 선반(111) 중 가운데에 배치되는 선반(111)에 배치되는 것이 바람직하다. 실시예에 따라 복수의 선반 팬(189)이 구비되는 경우 복수의 선반 팬(189)은 상면 토출구(121)와 냉기 흡입구(130) 사이에 동일한 간격으로 배치되는 것이 바람직하다.

선반 팬(189)은 상면 토출구(121)에서 토출되는 냉기를 흡입하여 하측으로 토출한다. 선반 팬(189)은 좌우 방향으로 길게 형성되는 시로코팬인 것이 바람직하다. 선반 팬(189)은 상면 토출구(121)에서 토출되는 냉기를 가속하여 하측으로 토출하며, 선반 팬(189)에서 토출된 냉기는 냉기 흡입구(130)로 흡입된다.

선반 팬(189)은 선반 팬(189)이 배치되지 않은 복수의 선반(111)의 전단보다 돌출되어 배치된다. 선반 팬(189)은 상면 토출구(121)의 하측에 배치되는 것이 바람직하다. 선반 팬(189)은 상면 토출구(121)와 냉기 흡입구(130)를 연결하는 선상에 배치되는 것이 바람직하다.

선반 팬(189)은 선반 팬 하우징(180)에 의하여 지지된다. 선반 팬 하우징(180)은 선반 팬(189)이 배치되는 선반(111)의 전단에 형성된다. 선반 팬 하우징(180)은 선반 팬(189)이 배치되는 선반(111)과 일체로 형성되거나 별도로 형성되어 선반(111)과 결합된다. 선반 팬 하우징(180)은 선반 팬(189)이 배치되지 않은 복수의 선반(111)의 전단보다 돌출되어 배치된다.

선반 팬 하우징(180)의 상측에는 상면 토출구(121)에서 토출되는 냉기를 흡입하는 선반 흡입구(181)가 형성된다. 선반 흡입구(181)는 상면 토출구(121)의 하측에 배치되는 것이 바람직하다. 선반 팬 하우징(180)의 하측에는 선반 흡입구(181)로 흡입된 냉기를 토출하는 선반 토출구(182)가 형성된다. 선반 토출구(182)는 하측으로 냉기를 토출한다. 선반 토출구(182)는 냉기 흡입구(130)의 상측에 배치되는 것이 바람직하다.

선반 팬 하우징(180)의 내부에는 선반 팬(189)이 구비된다. 선반 팬 하우징(180)은 선반 팬(189)을 회전 가능하도록 지지한다. 선반 팬 하우징(180)의 내부에는 선반 팬(189)을 회전하는 선반 팬 모터(188)가 구비된다.

내부 케이스(103)의 저면에는 냉기가 흡입되는 냉기 흡입구(130)가 형성된다. 냉기 흡입구(130)는 내부 케이스(103)의 저면에 좌우로 길게 형성되는 것이 바람직하다. 냉기 흡입구(130)는 선반 팬(189)의 하측에 배치되는 것이 바람직하다. 냉기 흡입구(130)는 선반 팬 하우징(180)의 선반 토출구(182)의 하측에 배치되는 것이 바람직하다.

냉기 흡입구(130)는 상면 토출구(121)에서 토출되어 선반 팬(189)에 의하여 선반 흡입구(181)로 흡입된 후 선반 토출구(182)로 토출된 냉기를 흡입한다. 냉기 흡입구(130)는 복수의 후면 토출구(123)에서 토출된 냉기를 흡입한다. 냉기 흡입구(130)로 흡입된 냉기는 내부 케이스(103)의 하측에 형성된 하부 유로(141)로 유동된다.

하부 유로(141)는 내부 케이스(103)의 저면 하측에 형성된다. 하부 유로(141)는 내부 케이스(103) 저면과 외부 케이스(101)의 저면 사이에 형성된다. 하부 유로(141)는 냉기 흡입구(130)와 연통된다. 하부 유로(141) 내부에는 송풍 팬(150)이 구비된다.

송풍 팬(150)은 내부 케이스(103)의 저면 하측에 형성된 하부 유로(141) 내부에 배치된다. 송풍 팬(150)은 내부 케이스(103)의 저면과 외부 케이스(101)의 저면 사이에 회전 가능하도록 배치된다. 송풍 팬(150)은 냉기 흡입구(130)로 냉기가 흡입되도록 냉기의 흐름을 형성한다. 송풍 팬(150)은 냉기의 흐름을 형성하여 후면 토출구(123) 및 상면 토출구(121)로 냉기가 토출되도록 한다.

하부 유로(141)는 후방 유로(143)와 연결된다. 후방 유로(143)는 내부 케이스(103)의 후면과 외부 케이스(101)의 후면 사이에 형성된다. 냉기 흡입구(130)로 흡입되어 하부 유로(141)로 유동된 냉기는 송풍 팬(150)에 의하여 후방 유로(143)를 따라 상승한다.

후방 유로(143)는 복수의 후면 토출구(123)와 연통된다. 후방 유로(143)를 유동하는 냉기는 복수의 후면 토출구(123) 각각으로 분배되어 토출된다.

후방 유로(143) 내부에는 냉기를 냉각하는 증발기(160)가 배치된다. 증발기(160) 내에는 냉매가 유동하여 증발기(160)의 냉매는 후방 유로(143)를 유동하는 냉기와 열교환한다. 압축기(210)에서 압축되어 응축기(240)에서 응축된 후 팽창장치(22)에서 팽창된 냉매는 증발기(160)에서 냉기와 열교환되며 증발한다. 증발기(160)를 유동하는 냉매는 냉기로부터 열을 전달받아 증발하고 냉기는 냉각된다.

후방 유로(143)는 상부 유로(145)와 연결된다. 상부 유로(145)는 내부 케이스(103)의 상면 상측에 형성된다. 상부 유로(145)는 내부 케이스(103)의 상면과 외부 케이스(101)의 상면 사이에 형성된다. 상부 유로(145)는 상면 토출구(121)와 연통된다. 후방 유로(143)를 통하여 상부 유로(145)로 유동된 냉기는 상면 토출구(121)를 통하여 토출된다.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 쇼케이스의 작용을 설명하면 다음과 같다

송풍 팬(150)이 구동되면, 저장실(110) 내부의 냉기가 냉기 흡입구(130)를 통하여 하부 유로(141) 내부로 흡입된다. 하부 유로(141)로 유동된 냉기는 송풍 팬(150)에 의하여 후방 유로(143)를 따라 상승한다.

후방 유로(143)로 유동된 냉기는 증발기(160)에서 열교환되어 냉각된다. 증발기(160)에서 냉각된 냉기는 후방 유로(143)를 따라 상승하며 일부가 복수의 후면 토출구(123)를 통하여 토출된다. 복수의 후면 토출구(123)에서 토출된 냉기는 선반의 수평방향을 따라 유동되며 복수의 선반(111) 각각에 올려진 물품을 냉장하거나 냉각한다. 복수의 후면 토출구(123)에서 토출되어 복수의 선반(111) 각각을 따라 유동된 냉기는 하측으로 유동되어 냉기 흡입구(130)로 흡입된다.

후방 유로(143)를 통하여 상승하여 상부 유로(145)로 유동된 냉기는 상면 토출구(121)를 통하여 토출된다. 선반 팬(189)의 구동에 따라 상면 토출구(121)에서 토출된 냉기는 선반 팬 하우징(180)의 선반 흡입구(181)로 흡입되어 선반 토출구(182)로 토출된다. 상면 토출구(121)에서 토출된 냉기는 선반 팬(189)에 의하여 가속되어 선반 토출구(182)로 토출된 후 냉기 흡입구(130)로 흡입된다.

상면 토출구(121)를 통하여 토출되어 선반 팬(189)에 의하여 가속된 후 냉기 흡입구(130)로 흡입되는 냉기는 저장실(110)의 전면에 에어커튼을 형성한다. 냉기가 형성하는 에어커튼은 외부공기가 저장실(110) 내부로 유입되는 것을 차단한다. 또한, 복수의 후면 토출구(123)로 토출된 냉기가 저장실(110) 외부로 유출되는 것을 차단한다.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 공기조화기의 작용을 설명하면 다음과 같다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화기의 정상운전 시 냉매 흐름을 나타낸 도면이다.

이하 도 5을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화기(100)의 정상운전(냉방운전) 시 작용을 설명한다.

압축기(210)에서 압축된 냉매는 토출포트(212)에서 토출되어 연결관(13)으로 유동된다. 토출포트(212)에서 토출되어 연결관(13)으로 유동되는 냉매는 오일분리기(220)에서 오일이 분리되고 응축기(240)로 유동된다.

오일분리기(220)에서 분리된 오일은 오일포트(223)를 통해 오일리턴 유로(224)로 유동되고, 오일리턴 유로(224)를 통해 유동된 냉매는 오일 냉각부(228)에서 냉각되고, 오일 팽창밸브(226)에서 팽창되고, 압축기(210)의 유입포트(211)로 유동된다.

연결관(13)에서 응축기(240)로 유동된 냉매는 응축기(240)에서 실외공기와 열교환을 하여 응축된다. 응축기(240)에서 응축된 냉매의 일부는 액관(11)을 거쳐 팽창장치(22)로 유동되고, 다른 일부는 인젝션 열교환기(271)를 거쳐 압축기(210)의 인젝션포트(213)로 유동된다.

팽창장치(22)는 유입되는 냉매를 팽창시킨다. 팽창장치(22)는 온도 값에 따라 자동으로 그 개도 값이 조절된다.

팽창장치(22)로 유동된 냉매는 팽창되어 증발기(160)로 유동된다. 증발기(160)로 유동된 냉매는 증발기(160)에서 실내공기와 열교환하여 증발된다. 증발기(160)에서 실냉공기와 열교환하면서 쇼케이스를 냉각한다.

증발기(160)에서 증발된 냉매는 가스관(12)으로 유동된다. 가스관(12)으로 유동된 냉매는 어큐물레이터(260)를 거쳐 압축기(210)로 유입된다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화기의 오일회수 운전시 냉매 흐름을 나타낸 도면이다.

이하 도 6을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화기(100)의 오일회수 운전 시 작용을 설명한다.

압축기(210)에서 압축된 냉매 중 다른 일부는 응축기로 공급된다. 응축기(240)에서 응축된 냉매의 일부는 액관(11)을 거쳐 팽창장치(22)로 유동되고, 다른 일부는 인젝션 열교환기(271)를 거쳐 압축기(210)의 인젝션포트(213)로 유동된다.

응축기(240)에서 액관(11)으로 유동된 냉매의 일부는 팽창장치(22)로 유동된다. 팽창장치(22)는 유입되는 냉매를 팽창시킨다. 팽창장치(22)는 온도 값에 따라 자동으로 그 개도 값이 조절된다. 팽창장치(22)로 유동된 냉매는 팽창되어 증발기(160)로 유동된다. 증발기(160)로 유동된 냉매는 증발기(160)에서 실내공기와 열교환하여 증발된다. 증발기(160)에서 실냉공기와 열교환하면서 쇼케이스를 냉각한다.

응축기(240)에서 액관(11)으로 유동된 냉매의 다른 일부는 바이패스 배관(31)으로 유동되고, 증발기(160)에 인접한 가스관(12)으로 유입된다. 바이패스 배관(31)을 통해 유입된 냉매는 가스관(12)의 온도를 상승시키고, 가스관(12) 내의 냉매를 2상으로 변화시켜서, 가스관(12) 내의 오일의 점도를 낮추고 유동성은 증가시킨다.

증발기(160)에서 증발된 냉매와, 바이패스 배관(31)으로 바이패스된 냉매는 가스관(12)으로 유동된다. 가스관(12)으로 유동된 냉매는 어큐물레이터(260)를 거쳐 압축기(210)로 유입된다.

어큐물레이터(260)에서 토출된 냉매 중 일부는 리턴 배관(251)을 통해 어큐물레이터(260)의 입력단으로 유동된다. 어큐물레이터(260)에서 토출된 냉매 중 다른 일부는 압축기(210)의 입력단으로 공급된다.

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 공기조화기를 도시한 구성도이다.

도 7을 참조하면, 다른 실시예에 따른 공기조화기는 도 1의 실시예와 비교하면, 오일리턴 유로(224)의 배치에 차이가 존재한다.

다른 실시예의 오일리턴 유로(224)는 냉각된 냉매를 압축기(210)의 인젝션 포트(213)로 공급할 수 있다. 구체적으로, 오일리턴 유로(224)의 일단은 오일포트(223)에 연결되고, 오일리턴 유로(224)의 타단은 인젝션 포트(213) 또는 인젝션 배관(273)에 연결될 수 있다.

더욱 구체적으로, 오일리턴 유로(224)의 타단은 인젝션 열교환기(271)와 인젝션 포트(213) 사이의 인젝션 배관(273)에 연결될 수 있다. 오일리턴 유로(224)를 통해 인젝션 배관(273)에 공급되는 오일의 온도는 인젝션 배관(273) 내의 냉매의 온도와 동일한 것이 바람직하다.

오일리턴 유로(224)가 인젝션 배관(273)에 연결되면, 압축기(210)의 중간압에서 냉매의 냉각을 효율적으로 할 수 있게 되므로, 공기조화기의 효율을 향상시킬 수 있다.

도 8는 본 발명의 다른 실시예에 따른 공기조화기의 정상운전 시 냉매 흐름을 나타낸 도면이다.

이하 도 8을 참조하여 도 7읠 실시예에 따른 공기조화기(100)의 정상운전(냉방운전) 시 작용을 설명한다.

오일분리기(220)에서 분리된 오일은 오일포트(223)를 통해 오일리턴 유로(224)로 유동되고, 오일리턴 유로(224)를 통해 유동된 냉매는 오일 냉각부(228)에서 냉각되고, 오일 팽창밸브(226)에서 팽창되고, 인젝션 배관(273)을 거쳐 압축기(210)의 인젝션 포트(213)로 유동된다.

연결관(13)에서 응축기(240)로 유동된 냉매는 응축기(240)에서 실외공기와 열교환을 하여 응축된다. 응축기(240)에서 응축된 냉매의 일부는 액관(11)을 거쳐 팽창장치(22)로 유동되고, 다른 일부는 인젝션 열교환기(271)를 거쳐 오일과 혼합되어 압축기(210)의 인젝션포트(213)로 유동된다.

도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 공기조화기의 오일회수 운전시 냉매 흐름을 나타낸 도면이다.

이하 도 9를 참조하여 도 7의 실시예에 따른 공기조화기(100)의 오일회수 운전 시 작용을 설명한다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안될 것이다.

Claims

냉매를 압축하고 토출하는 압축기;
상기 압축기에서 압축된 냉매를 응축하는 응축기:
상기 응축기에서 응축된 냉매를 팽창하는 팽창장치;
상기 팽창장치에서 팽창된 냉매가 증발되며 실내 공기와 열교환하고, 증발된 냉매를 상기 압축기로 토출하는 증발기;
상기 압축기에서 유출된 냉매에서 오일을 분리하는 오일분리기; 및
상기 오일분리기에서 분리된 오일을 냉각하여 상기 압축기로 공급하는 오일리턴 유닛을 포함하는 공기 조화기.
제1항에 있어서,
상기 오일리턴 유닛은,
상기 오일분리기에서 분리된 오일을 상기 압축기로 제공하는 오일리턴 유로;
상기 오일리턴 유로를 통해 공급된 오일을 외부 공기와 열교환하는 오일 냉각부; 및
상기 오일리턴 유로 내의 오일의 흐름을 조절하는 오일 조절밸브를 포함하는 공기 조화기.
제2항에 있어서,
상기 오일 냉각부는 상기 응축기와 일체로 형성되는 공기 조화기.
제3항에 있어서,
상기 오일 냉각부의 열교환 면적은 상기 응축기의 열교환 면적 보다 작은 공기 조화기.
제3항에 있어서,
상기 오일 냉각부의 열교환 면적은 상기 응축기의 열교환 면적 대비 2% 내지 6% 인 공기 조화기.
제2항에 있어서,
상기 오일리턴 유로는 상기 오일분리기와 상기 압축기의 흡입단을 연결하는 공기 조화기.
제2항에 있어서,
상기 오일 조절밸브는 상기 오일리턴 유로 내를 흐르는 오일을 팽창시키는 오일 팽창밸브를 포함하는 공기 조화기.
제7항에 있어서,
상기 오일리턴 유로 내를 흐르는 오일을 팽창시키고, 상기 오일 팽창밸브의 후단에 배치되는 캐필러리 튜브를 더 포함하는 공기 조화기.
제2항에 있어서,
상기 응축기에서 토출된 냉매의 일부를 상기 압축기로 안내하는 인젝션 배관;
상기 인젝션 배관 내의 냉매를 교축하는 인젝션 밸브; 및
상기 인젝션 밸브에서 교축된 인젝션 냉매와 상기 응축기에서 상기 증발기로 유동되는 메인 냉매를 열교환하는 인젝션 열교환기를 더 포함하는 공기 조화기.
제9항에 있어서,
상기 오일리턴 유로는 상기 인젝션 배관에 연결되는 공기 조화기.
제10항에 있어서,
상기 오일리턴 유로는 상기 인젝션 배관에서 상기 인젝션 열교환기와 압축기 사이에 연결되는 공기 조화기.
제7항에 있어서,
상기 오일리턴 유로에서 상기 오일 냉각부 후단에 배치되어 냉각된 오일의 온도를 측정하는 오일 온도센서를 더 포함하는 공기 조화기.
제12항에 있어서,
상기 오일 온도센서에서 입력된 오일의 온도 값을 기준으로 상기 오일 팽창밸브의 개도 값을 조절하는 제어유닛을 더 포함하는 공기 조화기.
제1항에 있어서,
상기 응축기와 상기 팽창장치를 연결하는 액관과, 상기 증발기와 상기 압축기를 연결하는 가스관을 연결하는 바이패스 배관과,
상기 바이패스 배관에 배치되고, 냉매의 흐름을 조절하는 단속밸브를 더 포함하는 공기 조화기.
제2항에 있어서,
상기 압축기 내에 오일의 양을 감지하는 오일레벨 센서와,
상기 압축기 내의 오일의 양에 따라 상기 오일 조절밸브를 조절하는 공기 조화기.
제2항에 있어서,
상기 응축기와 상기 팽창장치를 연결하는 액관과, 상기 증발기와 상기 압축기를 연결하는 가스관을 연결하는 바이패스 배관; 및
상기 바이패스 배관에 배치되고, 냉매의 흐름을 조절하는 단속밸브를 더 포함하는 공기 조화기.
제16항에 있어서,
상기 바이패스 배관은 상기 가스관에서 상기 증발기에 인접하여 연결되는 공기 조화기.
냉매를 압축하고 토출하는 압축기;
상기 압축기에서 유출된 냉매에서 오일을 분리하는 오일분리기;
상기 오일분리기에서 분리된 오일을 상기 압축기로 제공하는 오일리턴 유로;
상기 오일리턴 유로를 통해 공급된 오일을 외부 공기와 열교환하는 오일 냉각부; 및
상기 오일리턴 유로 내의 오일의 흐름을 조절하는 오일 조절밸브를 포함하는 공기 조화기.