KR100753810B1

KR100753810B1 - 압축기용 내장형 오일 분리기

Info

Publication number: KR100753810B1
Application number: KR1020010046035A
Authority: KR
Inventors: 최정원
Original assignee: 한라공조주식회사
Priority date: 2001-07-30
Filing date: 2001-07-30
Publication date: 2007-08-31
Also published as: KR20030012147A

Abstract

본 발명에 따른 압축기용 내장형 오일 분리기는, 흡입구 및 토출구를 구비하는 하우징과; 하우징과 결합되며, 압축된 혼합매체가 유입되는 유입구와 토출구와 연결되는 배출구를 가진 오일 분리실을 형성하는 커버부재와; 유입구에 단부가 연결되어 유입구로부터 유입된 혼합매체를 분무함으로써 열교환매체와 오일을 분리하는 오일 분리관과; 오일 분리관으로부터 분리된 오일을 흡입구와 연통되는 오일 공급로로 공급하기 위한 오일리턴유로와; 하우징과 커버부재의 적어도 일측에 형성되어 오일 분리관으로부터 분무된 오일의 분리를 촉진하는 오일 분리수단;을 구비한다.

Description

압축기용 내장형 오일 분리기{Internal oil separator for compressor}

도 1은 통상적인 압축기를 적용한 냉동 시스템의 설명도,

도 2는 종래의 압축기의 오일 분리기를 발췌하여 도시한 분리사시도,

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 압축기의 오일 분리기를 발췌하여 도시한 분리사시도,

도 4는 도 3에 따른 압축기의 하우징에 설치된 오일 분리관을 도시한 정면도,

도 5는 하우징의 일부절제 단면도,

도 6은 도 3에 도시된 오일 분리수단을 발췌하여 도시한 사시도.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

21, 31...하우징 21a, 31a... 흡입구

21b, 31b...토출구 21c, 31c...오일 공급로

22, 32...오일 공급실 23, 33...커버부재

24a, 34a...유입구 24b, 34b...배출구

35...오일 분리관 36...오일 분리수단

37...분리 격판 38...하부 격판

39...상부 격판 28, 40...가스켓

29, 41...오일리턴유로

본 발명은 압축기용 내장형 오일 분리기에 관한 것으로서, 열교환매체에 편승되어 이동하는 오일을 분리하는 압축기용 내장형 오일 분리기에 관한 것이다.

통상적으로, 자동차용 공기조화장치는 주위의 각종 변화에 따른 온도 및 습도와 공기의 환경을 적당하게 유지함으로서 승차한 사람에게 쾌적한 느낌을 줄 수 있도록 하기 위한 장치로서, 높은 온도를 유지시켜 주는 난방 장치와, 낮은 온도를 유지시켜 주는 냉방 장치로 구분한다. 자동차의 실내는 여러 가지 형태로 외부로부터 열을 받게 된다. 인체에 의하여 발생되는 열에너지와, 태양으로부터 유리를 통하여 복사되는 열에너지와, 차체 부근에서 대류에 의하여 열이 이동되는 등 많은 열적 부하가 발생한다. 이러한 열적 부하는 냉방 장치를 이용하여 통상적인 냉동싸이클에 의하여 열교환매체를 순화시키면서 대기의 열과 교환함으로서 실내의 온도를 낮게하여 쾌적한 온도를 유지할 수가 있다.

도 1을 참조하면, 차량용 냉방장치(10)는 엔진에 의하여 구동되어 저온저압의 열교환매체를 고온고압의 기체상태로 압축하는 압축기(11)와, 상기 압축기(11)의 배출구와 연결되어 압축기(11)로부터 들어온 고온고압의 기체 열교환매체의 열을 대기로 방출시켜 고온고압의 액체로 만드는 응축기(12)와, 상기 응축기(12)의 배출구와 연결되어 응축기(12)로부터 들어온 열교환매체를 저장하며 그 내부에 건 조제를 봉입하여 액화된 열교환매체 속의 수분을 흡수하는 역할도 하는 리시버 드라이어(13)와, 상기 리시버 드라이어(13)로부터 공급된 완전 액체로 된 열교환매체를 급속팽창시켜 저온저압의 액체 상태로 만드는 팽창 밸브(14)와, 상기 팽창 밸브(14)와 연결되어 팽창 밸브(14)로부터 들어온 열교환매체가 기화열에 의하여 저온상태의 기체로 변화되는 증발기(15)를 포함한다. 이와 같이 차량용 냉방 장치(10)는 압축, 응축, 팽창 및 증발 등 4 가지의 작용을 순환 반복함으로써 냉동 싸이클을 이루게 된다.

상기와 같은 압축기는 구동부의 윤활을 위하여 내부에 윤활유, 즉 오일이 충전되어 있다. 이와 같이 충전된 오일은 압축기의 구동시 압축매체인 열교환매체에 편승하여 압축기의 기계적 마찰이 일어나는 부위를 윤활한다.

한편, 압축기에 의해 열교환매체의 압축이 이루어지는 과정에서 토출되는 열교환매체에 오일이 편승되어 유출된다. 이렇게 토출된 오일은 압축기의 토출구와 연결되는 응축기, 응축기와 증발기를 연결하는 관로 또는 팽창밸브등의 열교환매체통로의 내벽에 코팅되거나 열교환매체의 유동공간을 점유하게 되어 열교환매체의 유동성을 떨어뜨리게 된다. 상기와 같은 열교환매체의 유동성의 저하나 응축기 또는 증발기 내벽에 오일의 코팅은 열교환매체와 외기와의 열교환 효율을 저하시킨다. 또한 압축기의 오일이 공기조화 장치의 전 시스템을 순환하게 되면 압축기 내의 오일량 변동이 심하여 압축기 구동부의 윤활이 원활하고 안정적으로 이루어지지 않는 문제점이 있다. 이를 방지하기 위하여 상대적으로 많은 오일량을 압축기에 공급하게 되면 오일이 열교환매체의 상변화를 방지하게 되어 공기조화 시스템의 냉방 효율을 떨어뜨리게 된다.

이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 상변화되는 열교환매체를 압축하는 공기조화 시스템의 압축기에는 열교환매체를 압축하여 토출하는 토출측에 열교환매체와 오일을 분리하여 압축기로 귀환시키는 오일 분리기가 설치된다.

상기 오일 분리기는 압축기의 내부에 설치되는 내장형과, 공기조화 시스템의 관로상에 설치되는 외장형으로 대별된다. 외장형의 오일 분리기는 압축기의 토출구와 접속된 토출관에 별도로 설치되어 오일을 분리하고 분리된 오일은 압축기의 흡입구와 연결된 흡입관과 모세관에 의해 연결되어 압축기로 회수된다. 이러한 외장형은 설치가 쉽고 오일 분리 성능의 확보가 용이하다는 장점을 가지나 넓은 설치공간을 필요로 하므로 좁은 엔진룸에 장착하기 어려운 문제점이 있다.

도 2를 참조하면, 종래의 내장형 오일 분리기(20)는 열교환매체가 흡입 및 토출되는 흡입구(21a) 및 토출구(21b)를 가지는 하우징(21)과, 상기 하우징(21)과 결합되며, 흡입된 열교환매체가 크랭크실(1)에서 압축되고 오일과 혼합된 혼합매체가 유입되는 유입구(24a)와 상기 토출구(21b)와 연결되는 배출구(24b)를 가진 오일 분리실(22)을 형성하는 커버부재(23)와, 상기 하우징과 커버 부재의 적어도 일측에 설치되어 상기 유입구(24a)로 유입된 혼합매체의 유로를 연장하기 위한 배플(25)과, 상기 하우징과 커버부재의 사이에 개재되어 이들을 실링하며 상기 오일 분리실(22)에서 분리된 오일을 흡입구(21a)와 연통되는 오일 공급로(21c)로 공급하기 위한 오일리턴유로(28)를 가진 가스켓(29)을 포함한다.

이러한 내장형 오일분리기(20)는 단순히 혼합매체의 선회유동을 유도하여 중 력의 영향에 의해 오일을 분리하므로 오일 분리 효과가 떨어진다는 문제점이 있다.

또한, 고속으로 혼합매체가 유동시에는 그 효과가 더욱 떨어진다는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 혼합매체를 분무함으로써 열교환매체에 편승되어 이동하는 오일을 분리하여 오일 분리 효과가 향상된 압축기용 내장형 오일 분리기를 제공하는데 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 압축기용 내장형 오일 분리기는, 흡입구 및 토출구를 구비하는 하우징과; 상기 하우징과 결합되며, 압축된 혼합매체가 유입되는 유입구와 상기 토출구와 연결되는 배출구를 가진 오일 분리실을 형성하는 커버부재와; 상기 유입구에 단부가 연결되어 상기 유입구로부터 유입된 혼합매체를 분무함으로써 열교환매체와 오일을 분리하는 오일 분리관과; 상기 오일 분리관으로부터 분리된 오일을 상기 흡입구와 연통되는 오일 공급로로 공급하기 위한 오일리턴유로와; 상기 하우징과 상기 커버부재의 적어도 일측에 형성되어 상기 오일 분리관으로부터 분무된 오일의 분리를 촉진하는 오일 분리수단;을 구비하여 된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 오일 분리관은 상기 혼합매체를 분무하도록 외벽에 다수의 홀이 형성되며 상기 오일 분리수단은 오일 통과공이 형성되어 오일의 분리를 촉진하고 냉각하며 상기 오일 분리실의 집유부측으로 경사진 박판으로 이루어진 적어도 하나의 분리 격판과, 상기 오일 분리실의 하측에 위치되어 오일이 저장되도록 유도하는 하부 격판과, 상기 오일 분리실의 상측에 위치되어 오일이 함유된 열교환매체가 배출구를 통하여 바로 배출되지 않도록 유로를 형성하는 상부 격판을 구비하여 된 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 압축기용 내장형 오일 분리기를 상세히 설명한다.

도 3 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 압축기용 내장형 오일 분리기(30)는 흡입구(31a)와 토출구(31b)가 형성된 하우징(31)과, 상기 하우징(31)과 결합되어 압축기로부터 토출되는 토출 통로상에 오일 분리실(32)을 형성하는 커버부재(33)를 포함한다. 상기 하우징은 단일의 구조로 형성되거나 실린더와 리어헤드 및 프론트헤드가 결합되어 이루어질 수 있는데 압축기의 본체를 이루는 구조이면 어느 것이나 가능하다.

상기 오일 분리실(32)이 형성된 하우징(31)에는 토출되는 혼합매체를 공급하는 유입구(34a)와 상기 오일 분리실(32)로부터 오일이 분리된 열교환매체를 토출구(31b)로 토출시키기 위한 배출구(34b)가 형성된다.

그리고, 상기 오일 분리실(32)의 내부에는 상기 유입구(34a)로부터 유입된 혼합매체를 분무함으로써 열교환매체와 오일로 분리하는 오일 분리관(35)이 형성된다. 상기 오일 분리관(35)은 상기 유입구(34a)에 일단부(35a)가 연결되어 절곡된 형상으로 상기 오일 분리실(32)의 중심부로 소정길이 연장되는 파이프 구조를 가진다. 상기 오일 분리관(35)은 상기 오일 분리실(32) 및 커버부재(33)의 내벽으로부 터 소정간격 이격되게 설치되어 분무효과를 극대화시킨다. 상기 오일 분리관의 타단부(35b)에는 상기 혼합매체를 분무할 수 있도록 다수의 미세한 홀(35c)이 형성된다. 상기 오일 분리관의 외벽(35d)에도 다수의 미세한 홀(35c)이 형성된다. 상기 홀(35c)은 하기의 분리 격판(37)들 사이에 형성되는 것이 바람직하다. 이는 열교환매체와 오일이 분무되는 공간이 막히지 않도록 하기 위함이다. 상기 홀(35c)들의 총 단면적의 크기는 배출구(34b)의 크기이상인 것이 바람직하다.

상기 오일 분리관(35)으로부터 분무된 오일의 분리를 촉진하는 오일 분리수단(36)이 상기 하우징(31)과 커버부재(33)의 적어도 일측에 형성된다.

상기 오일 분리수단(36)은 상기 오일 분리관(35)을 지지하며 단부에 오일 통과공(37b)이 형성된 적어도 하나의 분리 격판(37)과, 상기 오일 분리실(32)의 하측에 위치하는 하부 격판(38)과, 상기 오일 분리실(32)의 상측에 위치하는 상부 격판(39)을 포함한다.

도 6을 참조하면, 상기 분리 격판(37)은 상기 오일 분리관(35)을 지지하도록 일측면에 반원형의 결합부(37a)가 형성되며, 상기 오일 분리관(35)을 통해 분무되어 미립화된 오일을 하측으로 유도하도록 상기 오일 분리실의 집유부(32a)측으로 경사지게 형성된다. 상기 분리 격판(37)은 상기 오일 분리관(35)으로부터 분무되어 배출구(34b)로 유출되는 열교환매체의 이동궤적을 길게하고 유동장내에 장애물의 역할을 하여 점성을 가진 오일을 포집함으로써 오일의 분리를 촉진하고 냉각시킨다.

그리고, 도 4를 참조하면, 상기 분리 격판(37)의 하부에는 오일 분리실(22) 의 내벽으로부터 상기 분리 격판(37)과 소정간격 이격되며, 절곡되고 경사져 오일의 회수 흐름을 원활히 하도록 유도하는 하부 격판(38)이 형성된다. 또한, 상기 하부 격판(38)은 오일 분리실의 집유부(32a)에 저장된 오일이 열교환매체의 급속한 유동에도 영향을 받지 않고 저장되도록 한다.

상기 분리 격판(37)과 상기 배출구(34b)의 사이에 상기 오일 분리실의 옆면가장자리로부터 상기 유입구(34a)쪽으로 소정길이 연장되는 상부 격판(39)이 형성된다. 상기 상부 격판(39)은 오일이 함유된 열교환매체가 바로 토출되지 않도록 유로를 형성함으로써 오일분리 효과를 높이게 된다. 이와 같이, 오일과 분리된 열교환매체는 상부 격판(39)에 의하여 배출구(34b)로 유도되어 토출구(31b)를 통하여 토출된다. 이를 위해 상부 격판의 일단부(39a)는 상측으로 소정각도로 절곡된다.

이렇게 오일 분리수단(36)인 상부격판(38)과 하부격판(39)을 형성함으로써, 집유된 오일이 열교환매체와 섞여 토출되지 않도록 할 수 있어 오일의 분리효과가 극대화된다. 또한, 상기 분리 격판(37), 하부 격판(38), 및 상부 격판(39)은 상기 커버부재(33)내에 하우징(31)의 오일 분리실(32)과 대칭으로 형성됨으로써, 오일 분리 공간을 극대화할 수도 있다.

상기 하우징(31)과 커버부재(33)의 사이에는 이들의 결합에 따른 실링을 위하여 가스켓(40)이 설치되는데, 이 가스켓(40)에는 오일 분리실(32)의 집유부(32a)로 모인 오일을 하우징에 형성된 오일 공급로(31c)에 공급하기 위한 오일 리턴유로(41)가 형성된다. 여기에서 상기 오일리턴유로의 일측(41a)은 오일 분리실(32)의 집유부(32a)와 대응되는 측에 형성되며 타측(41b)은 오일 공급로(31c)와 연통될 수 있도록 형성된다. 그리고, 상기 오일리턴유로의 일측(41a)과 상기 오일 분리실의 집유부(32a)사이에는 상기 오일 분리관(35)을 통해 분리된 오일중에서 불순물을 여과시키는 오일 필터(42)가 설치되는 것이 바람직하다.

상술한 바와 같이, 구성된 본 발명에 따른 오일 분리기 내장형 압축기의 오일의 순환에 따른 작용을 설명하면 다음과 같다.

먼저 압축기의 크랭크실(1)에 압축기의 구동에 필요한 오일이 주입되어 있는 상태에서 압축기가 구동되면, 오일은 기화된 열교환매체에 편승하여 유입구(34a)에 일단부(35a)가 연결된 오일 분리관(35)을 통하여 오일분리실(32)로 분무된다.

상기 오일 분리관의 타단부(35b)와 외벽(35c)에 형성된 미세한 홀(35d)을 기화된 열교환매체와 오일이 통과하는 경우 표면장력과 점성의 영향으로 열교환매체와 오일은 미립화되어 분무된다. 상기 오일 분리관(35)을 통해 미립화된 오일은 분리 격판(37)에 의해 상대적으로 긴 경로가 형성되고 오일의 분리가 촉진되며 냉각된다.

이를 더욱 상세하게 설명하면, 상기 오일 분리관(35)을 통하여 분무되는 열교환매체는 기화된 상태이고, 상기 열교환매체에 편성된 오일은 분무화 상태이므로 오일의 점성에 의해 분리 격판(37)의 표면에 부착된다. 특히 상기 분리 격판(37)은 도 6에 도시된 바와 같이 표면에 미세한 오일 통과공(37b)을 가져도 좋으며, 경사지게 형성되어 있어 이를 통과하는 열교환매체는 사류(zigzag flow)를 이루게 되며, 일부의 열교환매체는 분리 격판(37)의 오일 통과공(37b)을 통과하게 된다. 따라서, 열교환매체와 분리 격판(37)과의 접촉면적이 상대적으로 넓어지게 되고, 점성이 상대적으로 큰 분무화된 오일은 분리 격판(37)에 부착됨으로써 열교환매체와 분리된다. 상기와 같이, 오일 분리실(32)의 내벽 및 분리 격판(37)의 표면에 부착되어 분리된 오일은 상기 분리 격판(37)의 오일 통과공(37b)을 통과하여 오일 분리실(32)의 집유부(32a)로 모이게 된다.

그리고, 상기 오일 분리수단(30)을 통과하면서 분리되지 못하고 열교환매체에 편성된 오일은 하부 격판(38)을 경계로 하여 유턴(U-turn)하게 되고, 이 유동으로 인하여 상대적으로 비중이 큰 오일은 원심력을 받게되어 오일 분리실(32)의 내벽 또는 하부 격판(38)의 표면에 부착됨으로써 분리된다. 이 분리된 오일은 경사진 하부 격판(38)을 타고 흘러내려 집유부(32a)로 모이게 된다. 그리고, 상기와 같이 오일이 분리된 열교환매체는 상부 격판(39)에 의해 배출구(34b)로 유도되고, 토출구(31b) 및 연결관을 통하여 응축기 측으로 토출된다.

한편, 열교환매체로부터 분리되어 집유부(32a)에 모인 오일은 압축기의 오일 분리실(32)내에 작용하는 토출압과 흡입구(31a)에 작용하는 흡입압의 차이에 의해 상기 가스켓(40)에 형성된 오일리턴유로(41)와 오일 공급로(31c)를 통하여 흡입구(31a)로 재흡입됨으로써 크랭크실(1)로 귀환된다.

상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 압축기용 내장형 오일 분리기는 유입구에 혼합매체를 분무하는 오일 분리관을 연결함으로써 열교환매체에 편승되어 이동하는 오일을 분리하는 효과가 향상된다는 이점이 있다.

또한, 혼합매체가 고속으로 유동시에 혼합매체를 적극적으로 분무시켜 오일을 미립화함으로써 선회유동형 오일 분리기보다 오일 분리 효과가 상대적으로 우수하다는 이점이 있다.

본 발명은 첨부된 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

Claims

흡입구 및 토출구를 구비하는 하우징과;

상기 하우징과 결합되며, 압축된 혼합매체가 유입되는 유입구와 상기 토출구와 연결되는 배출구를 가진 오일 분리실을 형성하는 커버부재와;

상기 유입구에 단부가 연결되어 상기 유입구로부터 유입된 혼합매체를 분무함으로써 열교환매체와 오일을 분리하는 오일 분리관과;

상기 오일 분리관으로부터 분리된 오일을 상기 흡입구와 연통되는 오일 공급로로 공급하기 위한 오일리턴유로와;

상기 하우징과 상기 커버부재의 적어도 일측에 형성되어 상기 오일 분리관으로부터 분무된 오일의 분리를 촉진하는 오일 분리수단;을 구비하여 된 것을 특징으로 하는 압축기용 내장형 오일 분리기.
제1항에 있어서,

상기 오일 분리관은 상기 혼합매체를 분무하도록 외벽에 다수의 홀이 형성된 것을 특징으로 하는 압축기용 내장형 오일 분리기.
제1항에 있어서,

상기 오일 분리수단은 오일 통과공이 형성되어 오일의 분리를 촉진하고 냉각하며 상기 오일 분리실의 집유부측으로 경사진 박판으로 이루어진 적어도 하나의 분리 격판과, 상기 오일 분리실의 하측에 위치되어 오일이 저장되도록 유도하는 하부 격판과, 상기 오일 분리실의 상측에 위치되어 오일이 함유된 열교환매체가 배출구를 통하여 바로 배출되지 않도록 유로를 형성하는 상부 격판을 구비하여 된 것을 특징으로 하는 압축기용 내장형 오일 분리기.
제1항에 있어서,

상기 하우징과 커버부재의 사이에는 이들을 실링하는 가스켓이 더 구비되며, 상기 오일리턴유로는 상기 가스켓 또는 하우징 상에 형성된 것을 특징으로 하는 압축기용 내장형 오일 분리기.
제1항 내지 제4항에 있어서,

상기 오일리턴유로의 일측과 상기 오일 분리실의 집유부 사이에는, 상기 혼합매체로부터 분리된 오일 중에서 불순물을 여과시키는 오일 필터가 더 구비된 것을 특징으로 하는 압축기용 내장형 오일 분리기.