WO2020122615A1 - 공기조화기 - Google Patents

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WO2020122615A1
WO2020122615A1 PCT/KR2019/017537 KR2019017537W WO2020122615A1 WO 2020122615 A1 WO2020122615 A1 WO 2020122615A1 KR 2019017537 W KR2019017537 W KR 2019017537W WO 2020122615 A1 WO2020122615 A1 WO 2020122615A1
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WO
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oil
refrigerant
compressor
air conditioner
condenser
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PCT/KR2019/017537
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English (en)
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류병진
곽병윤
유윤호
Original Assignee
엘지전자 주식회사
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Publication date
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    • F25B2700/21—Temperatures
    • F25B2700/2105—Oil temperatures

Definitions

  • the present invention relates to an air conditioner.
  • an air conditioner is a device that cools a room or a certain space using a refrigeration cycle including a compressor, a condenser, an expansion device, and an evaporator.
  • the air conditioner is used as a device for cooling a showcase configured to display frozen and refrigerated products. That is, the evaporator of the air conditioner is arranged in the showcase, and the condenser is arranged outdoors.
  • a conventional air conditioner has a need to prevent the depletion of refrigeration oil in the compressor by refrigerating oil (Oil) discharged from the compressor with refrigerant being properly recovered to the compressor.
  • refrigerating oil Oil
  • the viscosity of the refrigerating oil itself used in the air conditioner increases as the temperature decreases.
  • the temperature of the refrigerant is maintained at about -40°C to -5°C.
  • the oil in the gas pipe connecting the suction end of the compressor at the discharge end of the evaporator has a very high viscosity, and the fluidity decreases. Refrigeration oil stays in the gas pipe and cannot be recovered by the compressor, and the reliability of the compressor is reduced.
  • the gas pipe between the evaporator and the compressor usually has a length of several tens to hundreds of meters, but there is a problem in that the length of the gas pipe is limited during installation due to the refrigeration oil staying in the gas pipe.
  • the general air conditioner separates oil from the refrigerant discharged from the compressor through an oil separator and returns it to the compressor input.
  • the fluid returned from the oil return circuit is often a mixture of oil and refrigerant. This causes a problem that the compressed refrigerant is insignificantly bypassed to the suction side, causing a decrease in evaporation flow rate and a decrease in system performance.
  • the prior art has a problem in that the refrigerant density decreases due to a rise in the compressor suction side temperature due to the high temperature oil and refrigerant returned to the input terminal of the compressor, thereby causing a decrease in the discharge flow rate of the compressor, thereby worsening system performance.
  • the increase in the compressor suction side temperature causes the increase in the discharge temperature of the compressor and increases the enthalpy difference, which further worsens the system performance degradation.
  • the prior art has a problem that the performance decrease due to the above is maximized under the condition that the outside air temperature rises (cooling overload), leading to an increase in the indoor temperature due to a decrease in cooling power and an increase in inefficient energy use.
  • the problem to be solved by the present invention is to solve the problem that the refrigerant is mixed with the oil separated from the oil separator, the compressed refrigerant is inadvertently bypassed to the suction side, causing a decrease in evaporation flow rate and a decrease in system performance. It is to provide harmony.
  • Another problem to be solved by the present invention is to provide a high-efficiency air conditioner by minimizing an increase in the discharge temperature of the compressor due to a decrease in the temperature of the suction end of the compressor, thereby minimizing compression days.
  • Another problem to be solved by the present invention is to provide an air conditioner that increases the length of a gas pipe, innovates installation freedom, improves efficiency, and improves reliability of a compressor.
  • the air conditioner according to an embodiment of the present invention is to supply the oil separated from the oil separator to the compressor by exchanging heat with the outside air.
  • the present invention is a compressor for compressing and discharging a refrigerant;
  • a condenser for condensing the refrigerant compressed in the compressor : an expansion device for expanding the refrigerant condensed in the condenser; An evaporator in which the refrigerant expanded in the expansion device is evaporated, heat exchanges with indoor air, and discharges the evaporated refrigerant to the compressor;
  • An oil separator for separating oil from refrigerant discharged from the compressor;
  • an oil return unit that cools the oil separated from the oil separator and supplies it to the compressor.
  • the oil return unit may include an oil return flow path that provides oil separated from the oil separator to the compressor; An oil cooling unit for exchanging oil supplied through the oil return flow path with external air; And it may include an oil control valve for controlling the flow of oil in the oil return passage.
  • the oil cooling unit may be integrally formed with the condenser.
  • the heat exchange area of the oil cooling unit may be smaller than the heat exchange area of the condenser.
  • the heat exchange area of the oil cooling unit may be 2% to 6% compared to the heat exchange area of the condenser.
  • the oil return passage may connect the oil separator and the suction end of the compressor.
  • An oil expansion valve for expanding oil flowing in the oil return flow path may be further included.
  • the oil flowing in the oil return flow path may be expanded, and a capillary tube disposed at a rear end of the oil expansion valve may be further included.
  • the present invention is an injection pipe for guiding a portion of the refrigerant discharged from the condenser to the compressor; An injection valve for throttling the refrigerant in the injection pipe; And it may further include an injection heat exchanger for exchanging the injection refrigerant throttled in the injection valve and the main refrigerant flowing from the condenser to the evaporator.
  • the oil return passage may be connected to the injection pipe.
  • the oil return passage may be connected between the injection heat exchanger and the compressor in the injection pipe.
  • the oil return passage may further include an oil temperature sensor disposed at a rear end of the oil cooling unit to measure the temperature of the cooled oil.
  • the present invention may further include a control unit for adjusting the opening value of the oil expansion valve based on the temperature value of the oil input from the oil temperature sensor.
  • a liquid pipe connecting the condenser and the expansion device, a bypass pipe connecting a gas pipe connecting the evaporator and the compressor, and an intermittent valve disposed in the bypass pipe and controlling a flow of the refrigerant may be further included.
  • An oil level sensor that detects the amount of oil in the compressor, and the oil control valve may be adjusted according to the amount of oil in the compressor.
  • the present invention is a bypass pipe connecting a liquid pipe connecting the condenser and the expansion device, and a gas pipe connecting the evaporator and the compressor; And an intermittent valve disposed in the bypass pipe and controlling a flow of the refrigerant.
  • the bypass pipe may be connected to the evaporator adjacent to the gas pipe.
  • the present invention is a compressor for compressing and discharging a refrigerant; An oil separator for separating oil from refrigerant discharged from the compressor; An oil return flow passage providing oil separated from the oil separator to the compressor; An oil cooling unit for exchanging oil supplied through the oil return flow path with external air; And it may include an oil control valve for controlling the flow of oil in the oil return passage.
  • the present invention has the advantage of minimizing the loss of compressed refrigerant and improving system performance by supplying the oil separated from the oil separator directly to the compressor, rather than supplying it to the compressor.
  • the present invention has an advantage in that it is possible to control the optimal amount of oil return even in various and wide conditions in which the system is operated since the amount of oil separated from the oil separator is adjusted by measuring the temperature of the cooled oil.
  • the present invention has the advantage that it is possible to operate efficiently by minimizing the energy used for reducing the discharge temperature in order to secure the reliability of the compressor even in severe conditions such as cooling overload.
  • the present invention can quickly recover oil remaining in the gas pipe, there is an advantage of improving the reliability of the compressor.
  • the length of the gas pipe can be increased, and autonomy can be improved in the arrangement of the showcase.
  • FIG. 1 is a block diagram showing an air conditioner according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a block diagram of an air conditioner according to an embodiment of the present invention.
  • FIG 3 is a perspective view of a showcase according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of the showcase shown in FIG. 3.
  • FIG. 5 is a view showing a refrigerant flow during normal operation of the air conditioner according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a view showing a refrigerant flow during the oil recovery operation of the air conditioner according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a block diagram showing an air conditioner according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a view showing a refrigerant flow during normal operation of an air conditioner according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a view showing a refrigerant flow during the oil recovery operation of the air conditioner according to another embodiment of the present invention.
  • the spatially relative terms “below”, “beneath”, “lower”, “above”, “upper”, etc., are as shown in the figure. It can be used to easily describe the correlation between components and other components.
  • the spatially relative terms should be understood as terms including different directions of components in use or operation in addition to the directions shown in the drawings. For example, when a component shown in the drawing is turned over, a component described as “below” or “beneath” of another component will be placed “above” another component. Can be. Accordingly, the exemplary term “below” can include both the directions below and above. Components can also be oriented in different directions, and thus spatially relative terms can be interpreted according to orientation.
  • each component is exaggerated, omitted, or schematically illustrated for convenience and clarity.
  • the size and area of each component does not entirely reflect the actual size or area.
  • FIG. 1 is a block diagram showing an air conditioner according to an embodiment of the present invention
  • Figure 2 is a block diagram of an air conditioner according to an embodiment of the present invention.
  • the air conditioner 10 is a compressor 210 for compressing and discharging the refrigerant, a condenser 240 for condensing the compressed refrigerant in the compressor 210 ,
  • the expansion device 22 for expanding the refrigerant condensed in the condenser 240, the refrigerant expanded in the expansion device 22 is evaporated, heat exchange with the indoor air, evaporator 160 for discharging the evaporated refrigerant to the compressor 210 ), an oil separator and an oil return unit.
  • the air conditioner 10 is among the refrigerant discharged from the accumulator 260 and the condenser 240 that restricts the introduction of the liquid refrigerant among the refrigerant flowing into the compressor 210.
  • a bypass unit that selectively flows a portion of the evaporator 160 to the discharge end, and a refrigerant return unit that selectively flows some of the refrigerant discharged from the accumulator 260 to the suction end of the accumulator 260. It can contain.
  • the air conditioner 10 of the embodiment may further include a control unit 300 that controls the overall operation of the air conditioner.
  • the air conditioner 10 includes an outdoor unit 200 disposed outdoors and an indoor unit 100 disposed indoors, and the indoor unit 100 and the outdoor unit 200 are connected to each other.
  • the outdoor unit 200 includes a compressor 210, a condenser 240, and a heat exchange unit.
  • the indoor unit 100 is provided with an evaporator 160 and an expansion device 22.
  • the compressor 210 is installed in the outdoor unit 200 and compresses the low-temperature and low-pressure refrigerant flowing into the high-temperature and high-pressure refrigerant and discharges the refrigerant.
  • Compressor 210 may be applied to a variety of structures, a reciprocating compressor 210 using a cylinder and a piston, a scroll compressor 210 using a turning scroll and a fixed scroll, and an inverter compressor controlling the amount of refrigerant compression according to the operating frequency 210, and the like.
  • Compressor 210 may be provided in one or more, depending on the embodiment, in this embodiment, one compressor 210 is provided. In addition, the compressor 210 may be configured as a multi-stage compressor having a compression chamber having different pressures therein.
  • the compressor 210 is connected to the evaporator 160 and the condenser 240. Specifically, in the compressor 210, the refrigerant evaporated from the evaporator 160 flows in during normal operation (refrigeration operation), or the bypassed refrigerant and the refrigerant evaporated from the evaporator 160 confluence during the oil recovery operation. It includes a port 211, a discharge port 212 through which the compressed refrigerant is discharged to the condenser 240, and an injection port 213 through which the injected refrigerant is supplied.
  • the compressor 210 is connected to the condenser 240 and the connection pipe 13, and is connected to the evaporator 160 and the gas pipe 12.
  • the inlet port 211 of the compressor 210 is connected to the gas pipe 12, and the discharge port 212 of the compressor 210 is connected to the connection pipe 13.
  • the injection port 213 is connected to the injection pipe 273.
  • a compressor discharge temperature sensor 277 for measuring the temperature of the refrigerant discharged from the compressor 210 may be further disposed at an output terminal of the compressor 210.
  • the comp discharge temperature sensor 277 measures the temperature of the refrigerant output from the compressor 210 and provides the temperature value to the control unit 300.
  • the output terminal of the compressor 210 means a position adjacent to the compressor 210 in the connector 13 connected to the compressor 210.
  • the embodiment further includes an oil level sensor 230 that detects the degree of oil in the compressor 210.
  • the oil level sensor 230 detects the amount of oil in the compressor 210 and provides oil amount information to the control unit 300.
  • An oil separator 220 for separating the refrigerant discharged from the compressor 210 and oil from the oil and returning the oil to the compressor 210 is installed in the connection pipe 13.
  • the oil separator 220 receives the refrigerant discharged from the compressor 210 and separates it into refrigerant and oil by using a difference in physical force, such as centrifugal force, and specific gravity.
  • the oil separator 220 is connected to the oil cooling unit 228 and the condenser of the oil return unit.
  • the oil separator 220 includes a suction port 221 through which refrigerant discharged from the compressor 210 flows, an oil port 223 through which oil separated from the oil separator 220 flows out, and oil from the oil separator 220.
  • a discharge port 222 through which the separated refrigerant is discharged may be included.
  • the oil flowing out through the oil port 223 may include not only 100% oil, but also a trace amount of general refrigerant.
  • the condenser 240 is disposed in the outdoor unit 200 disposed in the outdoor space, and heat exchanges the refrigerant passing through the condenser 240 with outdoor air.
  • the condenser 240 condenses the refrigerant during cooling operation.
  • the condenser 240 is connected to the compressor 210, the expansion device 22 and the evaporator 160. During the cooling operation, the refrigerant compressed by the compressor 210 and passed through the discharge port 212 of the compressor 210 flows into the condenser 240 and then condenses to flow to the expansion device 22.
  • the condenser 240 is connected by an evaporator 160 and a liquid pipe 11.
  • the liquid pipe 11 is provided with an expansion device 22 for expanding the refrigerant.
  • the expansion device 22 includes an electronic expansion valve or a temperature expansion valve.
  • the expansion device 22 may be provided in the indoor unit 100 or the outdoor unit 200.
  • the expansion device 22 is provided in the indoor unit 100, and the outdoor unit 200 and the indoor unit 100 are generally manufactured by separate manufacturers and are not communicated with each other.
  • the expansion device 22 includes a temperature-type expansion valve.
  • the temperature expansion valve automatically adjusts the opening value according to the measured refrigerant temperature.
  • the expansion device 22 expands the incoming refrigerant.
  • the evaporator 160 is disposed in the indoor unit 100 disposed in the indoor space, and heat exchanges the refrigerant passing through the evaporator 160 with indoor air.
  • the evaporator 160 evaporates the refrigerant during cooling operation.
  • the evaporator 160 is connected to the condenser 240, the expansion device 22 and the compressor 210.
  • the refrigerant expanded in the expansion device 22 during the cooling operation flows into the compressor 210 after being introduced into the evaporator 160 and evaporated.
  • the evaporator 160 is connected by the compressor 210 and the gas pipe 12.
  • the refrigerant evaporated in the evaporator 160 flows into the compressor 210 through the gas pipe 12.
  • the evaporator 160 may be provided in the indoor unit 100 as described above.
  • the indoor unit 100 may be embodied as a showcase for displaying products and opening to the outside as an example. The detailed structure of the showcase will be described later.
  • the indoor unit 100 is provided with a showcase valve 210 that controls the refrigerant flowing from the condenser 240 to the evaporator 160.
  • the showcase valve 210 is disposed on the liquid pipe 11 to be opened and closed to regulate the flow of the refrigerant.
  • the refrigerant evaporated in the evaporator 160 is sucked into the compressor 210, and the circulation cycle of the refrigerant is completed.
  • the gas pipe 12 is provided with an accumulator 260 that restricts the introduction of liquid refrigerant among refrigerant flowing into the compressor 210.
  • the gas pipe 12 connects the first gas pipe 12-1 connecting the accumulator 260 and the evaporator 160, and the input ports of the accumulator 260 and the compressor 210. It includes a second gas pipe (12-2).
  • the gas pipe 12 is provided with a discharge temperature sensor 25 that measures the temperature of the refrigerant discharged from the evaporator 160.
  • the discharge temperature sensor 25 provides temperature information exceeding the temperature of the refrigerant discharged from the evaporator 160 to the control unit 300.
  • the discharge temperature sensor 25 is disposed at a position adjacent to the evaporator 160 of the gas pipe 12. That is, the discharge temperature sensor 25 is disposed at a position adjacent to the evaporator 160 in the first gas pipe 12-1.
  • the bypass unit selectively passes some of the refrigerant discharged from the condenser 240 to the evaporator 160 to flow to the discharge end of the evaporator 160.
  • the bypass unit is closed during the cooling operation (normal operation), and during the oil recovery operation, supplies some of the high-temperature and high-pressure refrigerant discharged from the condenser 240 to the gas pipe 12 which is the discharge end of the evaporator 160.
  • the high-temperature, high-pressure refrigerant supplied to the gas pipe 12 by the bypass unit phase changes the refrigerant into two phases in the gas pipe 12 and raises the temperature.
  • the temperature of the oil in the gas pipe 12 rises, solubility increases, and viscosity decreases. Therefore, the viscosity of the oil that has remained with a large viscosity in the gas pipe 12 during the normal operation is reduced, and is easily recovered by the compressor 210 under the pressure of the refrigerant. As a result, there is an effect that the reliability of the compressor 210 is improved.
  • the bypass unit includes a liquid pipe 11 connecting the condenser 240 and the expansion device 22, a bypass pipe 31 connecting the gas pipe 12 connecting the evaporator 160 and the compressor 210, It is disposed on the bypass pipe 31, and includes an intermittent valve 32 that controls the flow of the refrigerant.
  • the bypass pipe 31 bypasses some of the refrigerant condensed in the condenser 240 to the discharge end of the evaporator 160.
  • One side of the bypass pipe 31 is connected to the liquid pipe 11 and the other side of the bypass pipe 31 is connected to the gas pipe 12.
  • the connection position of the bypass pipe 31 is important for efficient recovery of the oil stagnated in the gas pipe 12. Considering the length and efficiency of the pipe, it is preferable that the bypass pipe 31 is connected to a position relatively close to the evaporator 160 among the compressor 210 and the evaporator 160 in the gas pipe 12.
  • the bypass pipe 31 is connected to a location adjacent to the evaporator 160 in the gas pipe 12. Specifically, the other side of the bypass pipe 31 is connected to the first gas pipe (12-1).
  • the intermittent valve 32 controls the flow of refrigerant flowing through the bypass pipe 31.
  • the intermittent valve 32 includes a solenoid valve or an electronic expansion valve.
  • the intermittent valve 32 includes an electronic expansion valve in which various opening values are adjusted.
  • the intermittent valve 32 has its opening value adjusted by a control signal from the control unit 300. Since the opening value of the intermittent valve 32 is adjusted, the air conditioner of the embodiment may perform the oil recovery operation in parallel during the cooling operation (normal operation), stop the cooling operation, or perform only the oil recovery operation.
  • the refrigerant flowing into the bypass pipe 31 converts the refrigerant in the gas pipe 12 into two phases. Therefore, the two-phase refrigerant in the gas pipe 12 flows into the accumulator 260 to accelerate the accumulation of liquid refrigerant in the accumulator 260, thereby discharging the accumulator 260 to the compressor 210.
  • the refrigerant is contained in the liquid phase, causing damage to the compressor 210.
  • the refrigerant return unit of the embodiment selectively flows a portion of the refrigerant discharged from the accumulator 260 to the suction end of the accumulator 260, thereby compressing the compressor 210. ) To prevent damage.
  • the refrigerant return unit supplies heat to the accumulator 260 by supplying the gaseous refrigerant discharged from the accumulator 260 to the input terminal of the accumulator 260 (most of the refrigerant is gaseous), thereby accumulating the accumulator.
  • the proportion of gaseous refrigerant among the elusions discharged at 260 is increased.
  • the refrigerant return unit guides the refrigerant discharged from the accumulator 260 to the input terminal of the accumulator 260, and returns a piping connecting the discharge terminal of the accumulator 260 and the input terminal of the accumulator 260 ( 251) and a control valve 252 disposed in the return pipe 251.
  • the return pipe 251 supplies a part of the refrigerant discharged from the accumulator 260 to the input terminal of the accumulator 260 again. Specifically, one end of the return pipe 251 is connected to the second gas pipe 12-2 and the other end is connected to the first gas pipe 12.
  • the regulating valve 252 regulates the flow of refrigerant in the return pipe 251.
  • the regulating valve 252 may include a solenoid valve or an electronic expansion valve.
  • the regulating valve 252 is closed during normal operation, and opened during oil recovery operation or liquid refrigerant inflow prevention operation.
  • a part of the refrigerant discharged from the condenser may be bypassed and supplied to the compressor 210.
  • the embodiment may further include an injection pipe 273, an injection valve 272, and an uninjected heat exchanger 271.
  • the injection pipe 273 guides some of the refrigerant discharged from the condenser to the compressor 210. Specifically, the injection pipe 273 is branched from the liquid pipe 11 connecting the evaporator 160 and the condenser, and is connected to the injection port 213 of the compressor 210.
  • the injection valve 272 is disposed in the injection pipe 273 to regulate the flow rate of the injected refrigerant (injection refrigerant). By controlling the opening degree of the injection valve 272, it is possible to control the amount of refrigerant injected and the pressure of the refrigerant.
  • the injection valve 272 may expand the injection refrigerant.
  • the injection heat exchanger 271 is connected to the compressor 210, the injection valve 272, the evaporator and the condenser. Specifically, the injection heat exchanger 271 heat exchanges refrigerants passing through the injection pipe 273 and the liquid pipe 11 to each other. More specifically, the injection heat exchanger 271 heat exchanges the refrigerant throttled at the injection valve 272 with the main refrigerant flowing from the condenser to the evaporator.
  • the injection refrigerant means a refrigerant flowing through the injection pipe 273 among refrigerant discharged from the condenser.
  • the refrigerant density decreases due to the increase in the suction side temperature of the compressor 210 due to the high temperature oil and refrigerant returned to the suction side of the compressor 210, thereby reducing the compressor density.
  • the oil return unit in one embodiment cools the oil separated from the oil separator 220 and supplies it to the compressor 210. Therefore, the oil return unit cools the oil separated from the oil separator 220 and some refrigerant again, and supplies it to the input terminal of the compressor 210, thereby preventing the temperature of the suction side of the compressor 210 from rising.
  • the temperature rise on the suction side of the compressor 210 is suppressed, loss of compressed refrigerant can be minimized and system performance can be improved.
  • the oil return unit is an oil returning oil 224 that provides the oil separated from the oil separator 220 to the compressor 210, and oil that exchanges oil supplied through the oil returning passage 224 with external air. It may include an oil control valve for controlling the flow of oil in the cooling unit 228 and the oil return passage 224.
  • the oil return flow path 224 provides the oil separated from the oil separator 220 to the compressor 210.
  • the oil return passage 224 connects the oil separator 220 and the suction end of the compressor 210. A part of the oil return channel 224 is exposed to the outside air, one end of the oil return channel 224 is connected to the oil port 223, and the other end of the oil return channel 224 is connected to the input terminal of the compressor 210. .
  • connection to the input terminal of the compressor 210 is connected to the second gas pipe 12-2 between the compressor 210 and the accumulator 260, or to the inlet port 211 of the compressor 210. It means being.
  • the oil cooling unit 228 heats the oil supplied through the oil return channel 224 with external air.
  • the oil cooling unit 228 may be formed by partially exposing the oil return passage 224 to outside air, or by branching the oil supplied through the oil return passage 224 through a plurality of oil tubes 224a. .
  • the oil cooling unit 228 is installed in the outdoor unit, so that it does not take up a separate space.
  • the oil cooling unit 228 may be integrally formed with a condenser.
  • a plurality of refrigerant tubes are provided in the heat transfer plate 242, and the oil tube 224a of the oil cooling unit 228 may be installed in some regions of the heat transfer plate 242. Therefore, by utilizing the remaining space of the heat transfer plate 242 of the condenser, a separate heat exchanger is not installed, thereby reducing manufacturing cost.
  • the heat exchange area of the oil cooling unit 228 may be smaller than the heat exchange area of the condenser.
  • the heat exchange area of the oil cooling unit 228 is preferably 2% to 6% of the heat exchange area of the condenser.
  • the heat exchange area is the sum of the surface areas of the oil tubes 224a, or the sum of the surface areas of the refrigerant tubes 241.
  • the oil tubes 224a are 1 to 3 pieces.
  • the area occupied by the oil tube 224a in the heat transfer plate 242 is also preferably 2% to 6% of the area occupied by the refrigerant tube.
  • the oil control valve regulates the flow of oil in the oil return passage 224.
  • the oil control valve may include a solenoid valve and/or oil expansion valve 226.
  • the oil control valve is an oil expansion valve 226.
  • the oil expansion valve 226 expands oil flowing in the oil return passage 224.
  • the oil expansion valve 226 is connected to the oil cooling unit 228 and the compressor 210. Specifically, the oil expansion valve 226 is located between the compressor 210 and the oil cooling unit 228 in the oil return passage 224, and may expand the oil cooled in the oil cooling unit 228.
  • the oil expansion valve 226 expands the oil to the same pressure as the input end of the compressor 210.
  • Oil expansion valve 226 may be adjusted so that the oil has a supercooling degree of 2 °C or more.
  • the supercooling is the condensing temperature minus the temperature of the cooled oil.
  • a capillary tube 227 may be further installed in the oil return passage 224.
  • the capillary tube 227 expands oil flowing in the oil return passage 224.
  • the capillary tube 227 may be disposed at the rear end of the oil expansion valve 226. That is, the capillary tube 227 is disposed between the compressor 210 and the oil expansion valve 226.
  • the capillary tube 227 can prevent the compressor 210 from failing when the oil expansion valve 226 breaks down, and increases the opening degree of the oil expansion valve 226 to a certain level or more even at a low flow rate, thereby allowing operation. .
  • An oil temperature sensor 225 for measuring the temperature of the cooled oil may be installed in the oil return passage 224.
  • the oil temperature sensor 225 measures the temperature of the oil flowing out of the oil cooling unit 228 and provides the temperature value to the control unit.
  • the oil temperature sensor 225 may be disposed at the rear end of the oil cooling unit 228. Specifically, the oil temperature sensor 225 is disposed between the oil cooling unit 228 and the oil expansion valve 226.
  • the control unit 300 controls the overall operation of the air conditioner.
  • the control unit 300 may be configured of a processing device capable of logical breaking, a memory, and the like.
  • the control unit 300 controls the air conditioner to at least one of normal operation, oil recovery operation, and liquid refrigerant inflow prevention operation based on various information sensed by the air conditioner.
  • the control unit 300 may perform normal operation in parallel with oil recovery operation or stop normal operation.
  • the control unit 300 may perform a normal operation or an oil recovery operation in parallel during the liquid refrigerant inflow prevention operation.
  • the control unit 300 determines that it is an oil recovery operation, and starts the oil recovery operation. Specifically, when the oil level input from the oil level sensor 230 is lower than the reference oil level, the control unit 300 executes an oil recovery operation, and the control unit 300 inputs the oil level sensor 230 If the oil level is higher than the reference oil level, normal operation is performed.
  • the control unit 300 may determine that it is an oil recovery operation and start the oil recovery operation. When the discharge temperature value input from the discharge temperature sensor 25 is lower than the reference discharge temperature value, the control unit 300 executes oil recovery operation, and the discharge temperature value input from the discharge temperature sensor 25 is the reference discharge temperature. If it is higher than the value, normal operation is executed.
  • the control unit 300 controls the bypass unit to supply the refrigerant discharged from the condenser 240 to the discharge end of the evaporator 160 during the oil recovery operation.
  • the discharge end of the evaporator 160 means a position adjacent to the evaporator 160 in the gas pipe 12.
  • the control unit 300 may adjust the opening value of the oil expansion valve 226 based on the temperature value of the oil input from the oil temperature sensor 225.
  • the control unit adjusts the opening degree value while the oil expansion valve 226 is opened during normal operation and/or oil recovery operation.
  • control unit 300 drives the compressor 210 during normal operation to supply cold air to the showcase.
  • the control unit 300 drives the compressor 210 and opens the intermittent valve 32 to supply high-temperature and high-pressure refrigerant to the gas pipe 12.
  • the control unit 300 may adjust the opening value of the intermittent valve 32 and the opening time during the oil recovery operation.
  • the control unit 300 may not supply the refrigerant to the evaporator 160 by opening the showcase valve 210 during the oil recovery operation, or supplying the refrigerant to the evaporator 160 or closing the showcase valve 210. .
  • the control unit 300 may control the refrigerant return unit to flow a portion of the refrigerant discharged from the accumulator 260 to the suction end of the accumulator 260 during the oil recovery operation.
  • the control unit 300 determines that the liquid refrigerant is inflow prevention operation and starts the liquid refrigerant inflow prevention operation.
  • the control unit 300 when the compressor discharge temperature value input from the comp discharge temperature sensor 277 is lower than the first reference temperature value, the refrigerant return unit accumulator ( A portion of the refrigerant discharged from the 260) can be controlled to flow to the suction end of the accumulator 260. More specifically, when the control unit 300 is in a normal operation and/or an oil recovery operation, the control unit 300 has a lower value of the comp discharge temperature input from the comp discharge temperature sensor 277 than the first reference temperature value. The control valve 252 is opened, and when the comp discharge temperature value is higher than the first reference temperature value, the control valve 252 is closed.
  • control unit 300 during the normal operation and / and oil recovery operation, when the comp discharge temperature value input from the comp discharge temperature sensor 277 is lower than the first reference temperature value, the hot gas unit is the compressor 210 A portion of the refrigerant discharged from the control is controlled to flow to the input terminal of the compressor 210, and the refrigerant return unit is controlled to flow a portion of the refrigerant discharged from the accumulator 260 to the suction end of the accumulator 260. Can be.
  • the showcase forms a storage chamber 110 in which items are stored, and the front surface is opened and the front surface of the case 100 is formed at the front end of the case 100 and discharges cold air downward.
  • a plurality of shelves 111 are disposed inside the case 100, the article is seated, and disposed on the front end of at least one of the shelves 111 of the plurality of shelves 111, the upper discharge port 121 It includes a shelf fan (189) for discharging the cold air discharged from the lower side.
  • the case 100 is formed in an approximately hexahedral shape with a front surface open to form the storage chamber 110.
  • the case 100 includes an outer case 101 forming an exterior and an inner case 103 disposed inside the outer case 101 to form a storage chamber 110.
  • the storage chamber 110 is formed in an approximate hexahedral shape with an open front.
  • the outer case 101 forms an exterior.
  • the outer case 101 is preferably formed in an approximate hexahedral shape in which a part of the front surface is opened. Depending on the embodiment, the outer case 101 may have a part of the side opened.
  • the inner case 103 is disposed inside the outer case 101.
  • the inner case 103 is formed in an approximate hexahedral shape with an open front surface similar to the outer case 101. Depending on the embodiment, the inner case 103 may have a part of its side open.
  • the inner case 103 forms a storage compartment 110 in which items are stored. Between the outer case 101 and the inner case 103 and inside the inner case 103, cold air for refrigerating or freezing the items stored in the storage chamber 110 flows.
  • a plurality of shelves 111 are disposed in the storage chamber 110 which is the interior of the inner case 103. Various items are mounted on the upper surface of the shelf 111.
  • the shelf 111 is fixed to the back of the inner case 103.
  • the shelf 111 is formed in a horizontal direction toward the opened front of the inner case 103.
  • the plurality of shelves 111 are arranged in a vertical direction (up and down direction) to divide the storage chamber 110 up and down.
  • a plurality of rear discharge ports 123 through which cold air is discharged is formed on the rear surface of the inner case 103.
  • the plurality of rear discharge ports 123 are spaced apart vertically or horizontally.
  • the plurality of rear discharge ports 123 are preferably disposed between the plurality of shelves 111, respectively.
  • the plurality of rear discharge ports 123 discharge heat from the evaporator 160, which will be described later, with the refrigerant to discharge the cooled cold air.
  • the plurality of rear discharge ports 123 formed on the rear surface of the inner case 103 discharges cold air to the opened front surface of the inner case 103.
  • the cold air discharged from the plurality of rear discharge ports 123 flows along the horizontal direction of the shelf and refrigerates or cools the articles placed on each of the plurality of shelves 111.
  • the upper surface front end of the inner case 103 is formed with an upper surface discharge port 121 through which cold air is discharged.
  • the upper surface discharge port 121 is formed to be long left and right at the front end of the upper surface of the inner case 103.
  • the upper discharge port 121 is preferably disposed forward than the front end of a plurality of shelves 111 without a shelf fan 189.
  • the upper discharge port 121 heats the refrigerant in the evaporator 160, which will be described later, and discharges the cooled cold air downward.
  • the cold air discharged from the upper discharge port 121 is accelerated by the shelf fan 189 and then sucked into the cold air suction port 130 to be described later.
  • the upper discharge port 121 allows the discharged cold air to flow downward along the front surface of the storage chamber 110.
  • the cold air discharged from the upper discharge port 121 serves as an air curtain to prevent external air from entering the storage chamber 110.
  • the cold air discharged from the upper discharge port 121 flows in the vertical direction, and may be inclined at an acute angle with respect to the vertical direction according to an embodiment.
  • the shelf fan 189 is disposed at the front end of at least one shelf 111 of the plurality of shelves 111.
  • the shelf fan 189 is preferably disposed on the shelf 111 disposed in the middle of the plurality of shelves 111.
  • the plurality of shelf fans 189 are preferably disposed at equal intervals between the upper discharge port 121 and the cold air intake 130.
  • the shelf fan 189 sucks cold air discharged from the upper surface discharge port 121 and discharges it downward. It is preferable that the shelf fan 189 is a sirocco fan which is formed long in the left-right direction. The shelf fan 189 accelerates the cold air discharged from the upper discharge port 121 and discharges it downward, and the cold air discharged from the shelf fan 189 is sucked into the cold air suction port 130.
  • the shelf fan 189 is disposed to protrude from the front end of a plurality of shelves 111 in which the shelf fan 189 is not disposed.
  • the shelf fan 189 is preferably disposed under the upper surface discharge port 121.
  • the shelf fan 189 is preferably disposed on a line connecting the upper surface discharge port 121 and the cold air suction port 130.
  • the shelf fan 189 is supported by a shelf fan housing 180.
  • the shelf fan housing 180 is formed at the front end of the shelf 111 in which the shelf fan 189 is disposed.
  • the shelf fan housing 180 is formed integrally with the shelf 111 on which the shelf fan 189 is disposed or separately formed to be combined with the shelf 111.
  • the shelf fan housing 180 is disposed to protrude from the front ends of the plurality of shelves 111 in which the shelf fan 189 is not disposed.
  • a shelf suction port 181 for sucking cold air discharged from the upper surface discharge port 121 is formed on the upper side of the shelf fan housing 180.
  • the shelf suction port 181 is preferably disposed below the upper surface discharge port 121.
  • a shelf discharge port 182 for discharging cold air sucked into the shelf suction port 181 is formed below the shelf fan housing 180.
  • the shelf discharge port 182 discharges cold air downward.
  • the shelf outlet 182 is preferably disposed above the cold air intake 130.
  • a shelf fan 189 is provided inside the shelf fan housing 180.
  • the shelf fan housing 180 supports the shelf fan 189 to be rotatable.
  • a shelf fan motor 188 for rotating the shelf fan 189 is provided inside the shelf fan housing 180.
  • a cold air intake 130 through which cold air is sucked is formed on the bottom surface of the inner case 103.
  • the cold air intake 130 is preferably formed to the left and right long on the bottom surface of the inner case 103.
  • the cold air intake 130 is preferably disposed below the shelf fan 189.
  • the cold air intake 130 is preferably disposed below the shelf outlet 182 of the shelf fan housing 180.
  • the cold air suction port 130 is discharged from the upper surface discharge port 121 and sucked into the shelf discharge port 182 after being sucked into the shelf suction port 181 by the shelf fan 189.
  • the cold air suction port 130 sucks the cold air discharged from the plurality of rear discharge ports 123.
  • the cold air sucked into the cold air intake 130 flows into the lower flow path 141 formed under the inner case 103.
  • the lower flow path 141 is formed under the bottom surface of the inner case 103.
  • the lower flow path 141 is formed between the bottom surface of the inner case 103 and the bottom surface of the outer case 101.
  • the lower flow path 141 communicates with the cold air intake 130.
  • a blower fan 150 is provided inside the lower flow path 141.
  • the blowing fan 150 is disposed inside the lower flow path 141 formed on the bottom of the bottom surface of the inner case 103.
  • the blowing fan 150 is disposed to be rotatable between the bottom surface of the inner case 103 and the bottom surface of the outer case 101.
  • the blowing fan 150 forms a flow of cold air so that the cold air is sucked into the cold air intake 130.
  • the blowing fan 150 forms a flow of cold air so that cold air is discharged to the rear discharge port 123 and the upper surface discharge port 121.
  • the lower flow path 141 is connected to the rear flow path 143.
  • the rear flow path 143 is formed between the rear surface of the inner case 103 and the rear surface of the outer case 101. The cold air sucked through the cold air intake 130 and flowed into the lower flow path 141 rises along the rear flow path 143 by the blowing fan 150.
  • the rear flow passage 143 communicates with a plurality of rear discharge ports 123.
  • the cold air flowing through the rear flow path 143 is distributed to each of the plurality of rear discharge ports 123 and discharged.
  • an evaporator 160 for cooling cold air is disposed inside the rear flow path 143.
  • the refrigerant flows in the evaporator 160 so that the refrigerant in the evaporator 160 exchanges heat with cold air flowing through the rear flow path 143.
  • the refrigerant compressed in the compressor 210 and condensed in the condenser 240 and then expanded in the expansion device 22 exchanges heat with cold air in the evaporator 160 to evaporate.
  • the refrigerant flowing through the evaporator 160 receives heat from the cold air to evaporate, and the cold air is cooled.
  • the rear flow path 143 is connected to the upper flow path 145.
  • the upper flow path 145 is formed on the upper surface of the inner case 103.
  • the upper flow path 145 is formed between the upper surface of the inner case 103 and the upper surface of the outer case 101.
  • the upper flow path 145 communicates with the upper surface discharge port 121. The cold air flowing into the upper flow path 145 through the rear flow path 143 is discharged through the upper surface discharge port 121.
  • the cold air flowing into the rear flow path 143 is cooled by heat exchange in the evaporator 160.
  • the cold air cooled in the evaporator 160 rises along the rear flow path 143 and is partially discharged through a plurality of rear discharge ports 123.
  • the cold air discharged from the plurality of rear discharge ports 123 flows along the horizontal direction of the shelf and refrigerates or cools the articles placed on each of the plurality of shelves 111.
  • the cold air discharged from the plurality of rear discharge ports 123 and flowed along each of the plurality of shelves 111 flows downward and is sucked into the cold air intake 130.
  • the cold air rising through the rear flow path 143 and flowing to the upper flow path 145 is discharged through the upper surface discharge port 121.
  • Cold air discharged from the upper surface discharge port 121 according to the driving of the shelf fan 189 is sucked into the shelf suction port 181 of the shelf fan housing 180 and discharged to the shelf discharge port 182.
  • the cold air discharged from the upper surface discharge port 121 is accelerated by the shelf fan 189 and discharged to the shelf discharge port 182 and then sucked into the cold air suction port 130.
  • the cold air sucked into the cold air suction port 130 forms an air curtain on the front surface of the storage chamber 110.
  • the air curtain formed by the cold air blocks external air from flowing into the storage chamber 110.
  • the cooling air discharged through the plurality of rear discharge ports 123 is prevented from flowing out of the storage chamber 110.
  • FIG. 5 is a view showing a refrigerant flow during normal operation of the air conditioner according to an embodiment of the present invention.
  • the refrigerant compressed in the compressor 210 is discharged from the discharge port 212 and flows to the connection pipe 13.
  • the refrigerant discharged from the discharge port 212 and flows to the connection pipe 13 is separated from the oil separator 220 and flows to the condenser 240.
  • the oil separated from the oil separator 220 flows into the oil return passage 224 through the oil port 223, and the refrigerant flowed through the oil return passage 224 is cooled in the oil cooling unit 228, and the oil
  • the expansion valve 226 expands and flows to the inlet port 211 of the compressor 210.
  • the refrigerant flowing from the connector 13 to the condenser 240 is condensed by exchanging heat with outdoor air in the condenser 240.
  • a portion of the refrigerant condensed in the condenser 240 flows through the liquid pipe 11 to the expansion device 22, and the other portion flows through the injection heat exchanger 271 to the injection port 213 of the compressor 210. .
  • the expansion device 22 expands the incoming refrigerant.
  • the expansion device 22 automatically adjusts its opening value according to the temperature value.
  • the refrigerant flowing into the expansion device 22 expands and flows to the evaporator 160.
  • the refrigerant flowing into the evaporator 160 is evaporated by exchanging heat with indoor air in the evaporator 160.
  • the evaporator 160 cools the showcase while exchanging heat with room cooling air.
  • the refrigerant evaporated in the evaporator 160 flows into the gas pipe 12.
  • the refrigerant flowing into the gas pipe 12 flows into the compressor 210 through the accumulator 260.
  • FIG. 6 is a view showing a refrigerant flow during the oil recovery operation of the air conditioner according to an embodiment of the present invention.
  • the refrigerant compressed in the compressor 210 is discharged from the discharge port 212 and flows to the connection pipe 13.
  • the refrigerant discharged from the discharge port 212 and flows to the connection pipe 13 is separated from the oil separator 220 and flows to the condenser 240.
  • the oil separated from the oil separator 220 flows into the oil return passage 224 through the oil port 223, and the refrigerant flowed through the oil return passage 224 is cooled in the oil cooling unit 228, and the oil
  • the expansion valve 226 expands and flows to the inlet port 211 of the compressor 210.
  • the other part of the refrigerant compressed in the compressor 210 is supplied to the condenser.
  • the expansion device 22 expands the incoming refrigerant.
  • the expansion device 22 automatically adjusts its opening value according to the temperature value.
  • the refrigerant flowing into the expansion device 22 expands and flows to the evaporator 160.
  • the refrigerant flowing into the evaporator 160 is evaporated by exchanging heat with indoor air in the evaporator 160.
  • the evaporator 160 cools the showcase while exchanging heat with room cooling air.
  • the other part of the refrigerant flowing from the condenser 240 to the liquid pipe 11 flows into the bypass pipe 31 and flows into the gas pipe 12 adjacent to the evaporator 160.
  • the refrigerant introduced through the bypass pipe 31 increases the temperature of the gas pipe 12 and changes the refrigerant in the gas pipe 12 to two phases, thereby lowering the viscosity of the oil in the gas pipe 12 and increasing the fluidity.
  • Some of the refrigerant discharged from the accumulator 260 flows through the return pipe 251 to the input end of the accumulator 260.
  • the other part of the refrigerant discharged from the accumulator 260 is supplied to the input terminal of the compressor 210.
  • FIG. 7 is a block diagram showing an air conditioner according to another embodiment of the present invention.
  • the air conditioner according to another embodiment has a difference in the arrangement of the oil return passage 224 as compared with the embodiment of FIG. 1.
  • the oil return passage 224 of another embodiment may supply the cooled refrigerant to the injection port 213 of the compressor 210. Specifically, one end of the oil return flow path 224 may be connected to the oil port 223, and the other end of the oil return flow path 224 may be connected to the injection port 213 or the injection pipe 273.
  • the other end of the oil return flow path 224 may be connected to the injection pipe 273 between the injection heat exchanger 271 and the injection port 213.
  • the temperature of the oil supplied to the injection pipe 273 through the oil return flow path 224 is preferably the same as the temperature of the refrigerant in the injection pipe 273.
  • FIG. 8 is a view showing a refrigerant flow during normal operation of an air conditioner according to another embodiment of the present invention.
  • the refrigerant compressed in the compressor 210 is discharged from the discharge port 212 and flows to the connection pipe 13.
  • the refrigerant discharged from the discharge port 212 and flows to the connection pipe 13 is separated from the oil separator 220 and flows to the condenser 240.
  • the oil separated from the oil separator 220 flows into the oil return passage 224 through the oil port 223, and the refrigerant flowed through the oil return passage 224 is cooled in the oil cooling unit 228, and the oil It expands in the expansion valve 226 and flows through the injection pipe 273 to the injection port 213 of the compressor 210.
  • the refrigerant flowing from the connector 13 to the condenser 240 is condensed by exchanging heat with outdoor air in the condenser 240.
  • a portion of the refrigerant condensed in the condenser 240 flows through the liquid pipe 11 to the expansion device 22, and the other portion is mixed with oil through the injection heat exchanger 271 and mixed with oil, so that the injection port 213 of the compressor 210 ).
  • the expansion device 22 expands the incoming refrigerant.
  • the expansion device 22 automatically adjusts its opening value according to the temperature value.
  • the refrigerant flowing into the expansion device 22 expands and flows to the evaporator 160.
  • the refrigerant flowing into the evaporator 160 is evaporated by exchanging heat with indoor air in the evaporator 160.
  • the evaporator 160 cools the showcase while exchanging heat with room cooling air.
  • the refrigerant evaporated in the evaporator 160 flows into the gas pipe 12.
  • the refrigerant flowing into the gas pipe 12 flows into the compressor 210 through the accumulator 260.
  • FIG. 9 is a view showing a refrigerant flow during the oil recovery operation of the air conditioner according to another embodiment of the present invention.
  • the refrigerant compressed in the compressor 210 is discharged from the discharge port 212 and flows to the connection pipe 13.
  • the refrigerant discharged from the discharge port 212 and flows to the connection pipe 13 is separated from the oil separator 220 and flows to the condenser 240.
  • the oil separated from the oil separator 220 flows into the oil return passage 224 through the oil port 223, and the refrigerant flowed through the oil return passage 224 is cooled in the oil cooling unit 228, and the oil It expands in the expansion valve 226 and flows through the injection pipe 273 to the injection port 213 of the compressor 210.
  • the other part of the refrigerant compressed in the compressor 210 is supplied to the condenser.
  • the expansion device 22 expands the incoming refrigerant.
  • the expansion device 22 automatically adjusts its opening value according to the temperature value.
  • the refrigerant flowing into the expansion device 22 expands and flows to the evaporator 160.
  • the refrigerant flowing into the evaporator 160 is evaporated by exchanging heat with indoor air in the evaporator 160.
  • the evaporator 160 cools the showcase while exchanging heat with room cooling air.
  • the other part of the refrigerant flowing from the condenser 240 to the liquid pipe 11 flows into the bypass pipe 31 and flows into the gas pipe 12 adjacent to the evaporator 160.
  • the refrigerant introduced through the bypass pipe 31 increases the temperature of the gas pipe 12 and changes the refrigerant in the gas pipe 12 to two phases, thereby lowering the viscosity of the oil in the gas pipe 12 and increasing the fluidity.
  • Some of the refrigerant discharged from the accumulator 260 flows through the return pipe 251 to the input end of the accumulator 260.
  • the other part of the refrigerant discharged from the accumulator 260 is supplied to the input terminal of the compressor 210.

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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
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.
-선행기술문헌
-특허문헌
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 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.
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.
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, 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.
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 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.
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, 인젝션 배관(273)을 거쳐 압축기(210)의 인젝션 포트(213)로 유동된다.
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.
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 (20)

  1. 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.
  2. 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.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 오일 냉각부는 상기 응축기와 일체로 형성되는 공기 조화기.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 오일 냉각부의 열교환 면적은 상기 응축기의 열교환 면적 보다 작은 공기 조화기.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 오일 냉각부의 열교환 면적은 상기 응축기의 열교환 면적 대비 2% 내지 6% 인 공기 조화기.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 오일리턴 유로는 상기 오일분리기와 상기 압축기의 흡입단을 연결하는 공기 조화기.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 오일 조절밸브는 상기 오일리턴 유로 내를 흐르는 오일을 팽창시키는 오일 팽창밸브를 포함하는 공기 조화기.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 오일리턴 유로 내를 흐르는 오일을 팽창시키고, 상기 오일 팽창밸브의 후단에 배치되는 캐필러리 튜브를 더 포함하는 공기 조화기.
  9. 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.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 오일리턴 유로는 상기 인젝션 배관에 연결되는 공기 조화기.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 오일리턴 유로는 상기 인젝션 배관에서 상기 인젝션 열교환기와 압축기 사이에 연결되는 공기 조화기.
  12. 제7항에 있어서,
    상기 오일리턴 유로에서 상기 오일 냉각부 후단에 배치되어 냉각된 오일의 온도를 측정하는 오일 온도센서를 더 포함하는 공기 조화기.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 오일 온도센서에서 입력된 오일의 온도 값을 기준으로 상기 오일 팽창밸브의 개도 값을 조절하는 제어유닛을 더 포함하는 공기 조화기.
  14. 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.
  15. 제2항에 있어서,
    상기 압축기 내에 오일의 양을 감지하는 오일레벨 센서와,
    상기 압축기 내의 오일의 양에 따라 상기 오일 조절밸브를 조절하는 공기 조화기.
  16. 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 공기조화기.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 바이패스 배관은 상기 가스관에서 상기 증발기에 인접하여 연결되는 공기 조화기.
  18. 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.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 오일 냉각부는 상기 응축기와 일체로 형성되는 공기 조화기.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 오일 냉각부의 열교환 면적은 상기 응축기의 열교환 면적 보다 작은 공기 조화기.
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