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KR101525849B1 - 압축기 및 이를 이용한 공기조화기 - Google Patents

압축기 및 이를 이용한 공기조화기 Download PDF

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KR101525849B1
KR101525849B1 KR1020130083449A KR20130083449A KR101525849B1 KR 101525849 B1 KR101525849 B1 KR 101525849B1 KR 1020130083449 A KR1020130083449 A KR 1020130083449A KR 20130083449 A KR20130083449 A KR 20130083449A KR 101525849 B1 KR101525849 B1 KR 101525849B1
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KR
South Korea
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refrigerant
compressor
compression
oil
temperature
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박수돌
남기훈
이정배
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삼성전자 주식회사
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Publication date
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Priority to CN201480040409.4A priority patent/CN105431690B/zh
Priority to ES14825950T priority patent/ES2882092T3/es
Priority to RU2016101059A priority patent/RU2642550C2/ru
Priority to PCT/KR2014/006290 priority patent/WO2015008982A1/en
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Abstract

냉매를 압축하는 압축기, 실외 공기와 상기 냉매 사이의 열교환을 수행하는 실외 열교환기, 실내 공기와 상기 냉매 사이의 열교환을 수행하는 실내 열교환기, 상기 냉매를 감압하는 팽창밸브를 포함하되, 상기 냉매는 수소불화탄소(hydro fluoro carbon, HFC)로 이루어지고, 상기 압축기는 상기 냉매를 압축하는 압축부, 상기 압축부와 연결된 회전축을 통하여 상기 압축부에 회전력을 제공하는 모터부, 상기 회전축과 상기 압축부 사이의 마찰을 감소시키고 상기 압축기의 온도를 낮추는 오일을 저장하는 오일 수용부를 포함하고, 상기 오일은 탄소 나노 입자를 포함하는 공기조화기는 압축기에서의 토출 온도가 높은 수소불화탄소 계열의 냉매를 이용하더라도 고온으로 인한 압축기의 열화를 방지할 수 있을 뿐만 아니라 압축기의 동작 온도를 낮춤으로써 공기조화기의 신뢰성 및 성능을 향상시킬 수 있다.

Description

압축기 및 이를 이용한 공기조화기{COMPRESSOR AND AIR CONDITIONING APPARATUS USING THE SAME}
본 발명은 압축기 및 이를 이용한 공기조화기에 관한 발명으로, 더욱 상세하게는 R32 냉매를 이용하는 압축기 및 이를 이용한 공기조화기에 관한 발명이다.
공기조화기는 실외 공기와 냉매 사이의 열교환을 수행하는 실외기와 실내 공기와 냉매 사이의 열교환을 수행하는 실내기를 포함하고 냉매를 통하여 실내 공기의 열 에너지를 실외로 방출하거나 실외 공기의 열 에너지를 실내로 흡입하는 장치를 의미한다.
종래 공기조화기에서 실내 열 에너지를 실외로 전달하거나, 실외 열 에너지를 실내로 전달하는 냉매는 프레온 가스로 널리 알려진 염화불화탄소(chloro fluoro carbon, CFC) 계열 냉매를 주로 이용하였다.
이와 같은 염화불화탄소가 성층권의 오존층을 붕괴시키는 주용한 원인으로 지목된 이후 염화불화탄소 계열 냉매의 사용이 전 세계적으로 완전히 금지되었으며, 대체 냉매로써 수소염화불화탄소(hydro chloro fluoro carbon, HCFC) 계열 냉매가 이용되었다.
최근에는 냉매 사용에 대한 규제의 기준이 오존층 파괴 지수(Ozone Depletion Potential, ODP)에서 지구 온난화 지수(Global Warming Potential, GWP)로 변경된 이후 지구 온난화의 원인으로 지목된 수소염화불화탄소 계열 냉매를 대체할 냉매로 수소불화탄소(hydro fluoro carbon, HFC) 계열 냉매가 각광을 받고 있다.
그러나, 수소불화탄소 계열 냉매는 압축기에서 토출온도가 수소염화불화탄소 계열 냉매에 비하여 20℃ 내지 25℃ 높아 고온으로 인한 압축기 구성 부품의 열화되어, 압축기의 신뢰성 및 성능 저하가 문제된다.
상술한 문제를 해결하기 위하여 개시된 발명의 일 측면은 수소불화탄소 계열 냉매를 사용하더라도 그 신뢰성과 성능을 유지할 수 있는 압축기 및 이를 이용한 공기조화기를 제공하고자 한다.
일 측면에 따른 공기조화기는 냉매를 압축하는 압축기, 실외 공기와 상기 냉매 사이의 열교환을 수행하는 실외 열교환기, 실내 공기와 상기 냉매 사이의 열교환을 수행하는 실내 열교환기, 상기 냉매를 감압하는 팽창밸브를 포함하되, 상기 냉매는 수소불화탄소(hydro fluoro carbon, HFC)로 이루어지고, 상기 압축기는 상기 냉매를 압축하는 압축부, 상기 압축부와 연결된 회전축을 통하여 상기 압축부에 회전력을 제공하는 모터부, 상기 회전축과 상기 압축부 사이의 마찰을 감소시키고 상기 압축기의 온도를 낮추는 오일을 저장하는 오일 수용부를 포함하고, 상기 오일은 탄소 나노 입자를 포함할 수 있다.
또한, 상기 냉매는 메틸렌플로라이드(methylene fluoride)를 적어도 40% 포함할 수 있다.
또한, 상기 냉매는 펜타플루오로에탄(penta-fluoro ethane) 및 테트라 플루오로에탄(tetra-fluoro ethane) 중에 적어도 어느 하나를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 오일은 상기 오일의 중량 대비 0.01% 내지 0.3%의 탄소 나노 입자를 포함할 수 있다.
또한, 상기 오일은 크기가 3나노미터(nanometer) 내지 10나노미터인 탄소 나노 입자를 포함할 수 있다.
또한, 상기 탄소 나노 입자는 구 또는 타원체의 형태를 갖는 플러렌(fullerene)을 포함할 수 있다.
또한, 상기 플러렌은 60개의 탄소 원자가 공유 결합하여 구의 형태를 갖는 C60을 포함할 수 있다.
또한, 상기 오일은 상기 압축기의 전체 체적 가운데 상기 모터부 및 상기 압축부의 체적을 제외한 상기 압축기 내부 실체적 대비 35% 내지 45%의 체적을 갖을 수 있다.
또한, 상기 압축기로부터 토출되는 상기 냉매의 온도는 상기 압축부로부터 토출되는 상기 냉매의 온도보다 8℃ 낮은 것일 수 있다.
또한, 상기 모터부는 상기 압축기의 내부에 고정되는 고정자, 상기 회전축과 연결되며 상기 고정자 내부에 회전 가능하게 마련되는 회전자를 포함하고, 상기 고정자는 회전하는 자기장을 생성하는 코일, 상기 코일을 고정시키는 코일 고정 부재를 포함할 수 있다.
또한, 상기 코일을 절연하는 절연 부재는 155℃까지 허용하는 내열 등급 F종 물질로 구성될 수 있다.
또한, 상기 절연 부재는 실리콘 알키드 수지(silicon alkyd resin) 또는 실리콘 수지(silicon resin)일 수 있다.
또한, 상기 코일 고정 부재는 140℃의 내열 온도를 갖는 절연 물질로 구성될 수 있다.
또한, 상기 코일 고정 부재는 운모, 석면, 유리섬유 가운데 적어도 하나로 구성될 수 있다.
또한, 상기 압축기는 상기 압축부로부터 토출된 냉매를 저장하는 냉매 수용부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 압축부는 상기 냉매를 압축하는 압축공간을 형성하는 실린더, 상기 회전축과 연결되어 상기 실린더 내부에서 편심 회전하는 롤링 피스톤, 상기 실린더의 내주면으로부터 상기 회전축을 향하여 돌출되어 상기 압축공간을 상기 냉매를 압축하는 압축실과 상기 냉매를 흡입하는 흡입실로 구획하는 베인을 포함할 수 있다.
또한, 상기 롤링 피스톤은 상기 회전축에 대하여 편심회전하며 상기 압축실 내부의 냉매를 압축할 수 있다.
또한, 상기 압축부는 상기 압축실 내부의 냉매의 압력이 미리 정해진 압력 이상이 되면 상기 압축실 내부의 냉매를 상기 냉매 수용부로 토출할 수 있다.
또한, 상기 압축부는 상기 회전축을 고정시키고 상기 실린더의 상부 및 하부를 복개(覆蓋)하여 상기 압축공간을 밀폐하는 복수의 베어링 플레이트를 더 포함할 수 있다.
다른 일 측면에 따른 압축기는 냉매를 압축하는 압축부, 상기 압축부와 연결된 회전축을 통하여 상기 압축부에 회전력을 제공하는 모터부, 상기 회전축과 상기 압축부 사이의 마찰을 감소시키고 상기 압축기의 온도를 낮추는 오일을 저장하는 오일 수용부를 포함하되, 상기 압축부는 상기 냉매를 압축하는 압축공간을 형성하는 실린더, 상기 회전축과 연결되어 상기 실린더 내부에서 편심 회전하는 롤링 피스톤, 상기 실린더의 내주면으로부터 상기 회전축을 향하여 돌출되어 상기 압축공간을 상기 냉매를 압축하는 압축실과 상기 냉매를 흡입하는 흡입실로 구획하는 베인을 포함하고, 상기 냉매는 수소불화탄소(hydro fluoro carbon, HFC)로 이루어지고, 상기 오일은 탄소 나노 입자를 포함할 수 있다.
또한, 상기 냉매는 메틸렌플로라이드(methylene fluoride)를 적어도 40% 포함할 수 있다.
또한, 상기 냉매는 펜타플루오로에탄(penta-fluoro ethane) 및 테트라 플루오로에탄(tetra-fluoro ethane) 중에 적어도 어느 하나를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 오일은 상기 오일의 중량 대비 0.01% 내지 0.3%의 탄소 나노 입자를 포함할 수 있다.
또한, 상기 오일은 크기가 3나노미터(nanometer) 내지 10나노미터인 탄소 나노 입자를 포함할 수 있다.
또한, 상기 탄소 나노 입자는 구 또는 타원체의 형태를 갖는 플러렌(fullerene)을 포함할 수 있다.
또한, 상기 플러렌은 60개의 탄소 원자가 공유 결합하여 구의 형태를 갖는 C60을 포함할 수 있다.
또한, 상기 오일은 상기 압축기의 전체 체적 가운데 상기 모터부 및 상기 압축부의 체적을 제외한 상기 압축기 내부 실체적 대비 35% 내지 45%의 체적을 갖을 수 있다.
또한, 상기 압축기로부터 토출되는 상기 냉매의 온도는 상기 압축부로부터 토출되는 상기 냉매의 온도보다 8℃ 낮은 것일 수 있다.
또한, 상기 모터부는 상기 압축기의 내부에 고정되는 고정자, 상기 회전축과 연결되며 상기 고정자 내부에 회전 가능하게 마련되는 회전자를 포함하고, 상기 고정자는 회전하는 자기장을 생성하는 코일, 상기 코일을 고정시키는 코일 고정 부재를 포함할 수 있다.
또한, 상기 코일을 절연하는 절연 부재는 155℃까지 허용하는 내열 등급 F종 물질로 구성될 수 있다.
또한, 상기 절연 부재는 실리콘 알키드 수지(silicon alkyd resin) 또는 실리콘 수지(silicon resin)일 수 있다.
또한, 상기 코일 고정 부재는 140℃의 내열 온도를 갖는 절연 물질로 구성될 수 있다.
또한, 상기 코일 고정 부재는 운모, 석면, 유리섬유 가운데 적어도 하나로 구성될 수 있다.
개시된 발명의 일 측면에 따르면, 압축기에서의 토출 온도가 높은 수소불화탄소 계열의 냉매를 이용하더라도 고온으로 인한 압축기의 열화를 방지할 수 있을 뿐만 아니라 압축기의 동작 온도를 낮춤으로써 수소불화탄소 계열의 냉매를 이용하는 압축기 및 이를 이용한 공기조화기의 신뢰성 및 성능을 향상시킬 수 있다.
도 1은 일 실시예에 의한 공기조화기의 외관을 도시한 도면이다.
도 2는 일 실시예에 의한 공기조화기의 냉매의 흐름과 관련된 구성을 도시한 도면이다.
도 3은 일 실시예에 의한 공기조화기에 포함되는 실외기의 제어 신호의 흐름을 도시한 블럭도이다.
도 4는 일 실시예에 의한 공기조화기에 포함되는 실내기의 제어 신호의 흐름을 도시한 블럭도이다.
도 5는 일 실시예에 의한 공기조화기에 포함된 압축기와 어큐뮬레이터의 측단면을 도시한 도면이다.
도 6은 일 실시예에 의한 공기조화기에 포함된 압축기의 모터부를 도시한 사시도이다.
도 7은 일 실시예에 의한 공기조화기에 포함된 압축기의 압축부 분해 사시도이다.
도 8은 도 5의 A-A' 의 단면을 도시한 도면이다.
도 9 내지 도 11은 일 실시예에 의한 공기조화기에 포함된 압축기의 동작에 관한 도면이다.
도 12는 일 실시예에 의한 공기조화기에 포함된 냉매를 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 내열 등급에 따른 대표적인 물질을 도시한 도면이다.
도 14는 일 실시예에 의한 공기조화기에 포함된 압축기의 압축기 오일 수용부를 도시한 도면이다.
도 15는 도 5의 B 영역을 확대한 도면이다.
본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 개시된 발명의 바람직한 예에 불과할 뿐이며, 본 출원의 출원시점에 있어서 본 명세서의 실시예와 도면을 대체할 수 있는 다양한 변형 예들이 있음을 이해하여야 한다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 개시된 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명한다.
도 1은 일 실시예에 의한 공기조화기의 외관을 도시한 도면이다.
도 1을 참고하면, 공기조화기(1)는 실외 공간에 마련되어 실외 공기와 냉매 사이의 열교환을 수행하는 실외기(100), 실내 공간에 마련되어 실내 공기와 냉매 사이에 열교환을 수행하는 실내기(200)를 포함한다.
실외기(100)는 실외기(100)의 외관을 형성하는 실외기 본체(110), 실외기 본체(110)의 일측에 마련되어 열교환된 공기를 토출하는 실외기 토출구(111)를 포함한다.
실내기(200)는 실내기(200)의 외관을 형성하는 실내기 본체(210), 실내기 본체(210)의 정면에 마련되어 열교환된 공기를 토출하는 실내기 토출구(211), 사용자로부터 공기조화기(1)에 대한 동작 명령을 입력받는 조작 패널(212), 공기조화기(1)의 동작 정보를 표시하는 표시 패널(213)을 포함한다.
이해를 돕기 위하여, 공기조화기의 냉매의 흐름과 신호의 흐름을 분리하여 설명하되, 공기조화기의 냉매의 흐름을 먼저 설명한 후 공기조화기의 신호의 흐름에 대해서는 아래에서 설명한다.
도 2는 일 실시예에 의한 공기조화기의 냉매의 흐름과 관련된 구성을 도시한 도면이다.
도 2를 참조하면, 공기조화기(1)는 실외기(100), 실내기(200)와 함께 실외기(100)와 실내기(200) 사이를 연결하며 기상 냉매가 유동하는 통로가 되는 가스관(P1)과 액상 냉매가 유동하는 통로가 되는 액관(P2)을 포함하며, 가스관(P1)과 액관(P2)은 실내기(100) 및 실외기(200) 내부로 연장된다.
실외기(100)는 냉매를 압축하는 압축기(300), 실외 공기와 냉매 사이의 열교환을 수행하는 실외 열교환기(122), 난방 또는 냉방 모드에 따라 압축기(300)에서 압축된 냉매를 실외 열교환기(122)와 실내기(200) 가운데 어느 하나로 선택적으로 안내하는 사방밸브(123), 난방 모드 시에 실외 열교환기(122)로 안내되는 냉매를 감압하는 실외 팽창밸브(124), 미처 증발되지 못한 액상 냉매가 압축기(300)로 유입되는 것을 방지하는 어큐뮬레이터(125)를 포함한다.
압축기(300)는 외부 전원으로부터 전기에너지를 공급받아서 회전하는 압축기 모터(미도시)의 회전력을 이용하여 저압의 기상 냉매를 고압으로 압축한다. 압축기(300)에 대해서는 아래에서 자세하게 설명한다.
사방밸브(123)는 냉방 시에는 압축기(300)에서 압축된 냉매를 실외 열교환기(122)로 안내하고, 난방 시에는 압축기(300)에서 압축된 냉매를 실내기(200)로 안내한다.
실외 열교환기(122)는 냉방 시에 압축기(300)에서 압축된 냉매를 응축하고, 난방 시에 실내기(200)에서 감압된 냉매를 증발시킨다. 이와 같은 실외 열교환기(122)는 냉매가 통과하는 실외 열교환기 냉매관(미도시)과 실외 열교환기 냉매관(미도시)과 실외 공기가 접촉하는 표면적을 넓게 함으로써 냉매와 실외 공기 사이의 열교환 효율을 향상시키기 위한 실외 열교환기 냉각핀(미도시), 실외 열교화기(122)에 실외 공기를 송풍시키는 냉각팬(122a)을 포함할 수 있다.
실외 팽창밸브(124)는 난방 모드 시에 냉매를 감압할 뿐만 아니라 실외 열교환기(122)에서 충분한 열교환이 이루어지도록 실외 열교환기(122)에 제공되는 냉매의 양을 조절할 수도 있다. 구체적으로, 실외 팽창밸브(124)는 냉매가 좁은 유로를 통과하면 외부와의 열교환없이도 압력이 감소하는 냉매의 교축(throttling) 작용을 이용하여 냉매를 감압한다. 이와 같은 실외 팽창밸브(124)는 실외 팽창밸브(124)를 통과하는 냉매의 양을 조절하기 위하여 개도 조절이 가능한 전자식 밸브를 채용할 수 있다.
실내기(200)는 실내 공기로 냉매 사이의 열교환을 수행하는 실내 열교환기(222), 냉방 시에 실내 열교환기(222)로 제공되는 냉매를 감압하는 실내 팽창밸브(224)를 포함한다.
실내 열교환기(222)는 냉방 시에는 저압의 액상 냉매를 증발시키고, 난방 시에는 고압의 기상 냉매를 응축한다. 이와 같은 실내 열교환기(222)는 실외기(100)의 실외 열교환기(122)와 마찬가지로 냉매가 통과하는 실내 열교환기 냉매관(미도시)과 냉매와 실내 공기 사이의 열교환 효율을 향상시키기 위한 실내 열교환기 냉각핀(미도시) 및 실내 열교환기(222)에서 냉매와 열교환된 공기를 실내로 송풍시키는 송풍팬(222a)을 포함할 수 있다.
실내 팽창밸브(224)는 교축 작용을 이용하여 냉매를 감압할 뿐만 아니라 실내 열교환기(222)에서 충분한 열교환이 이루어지도록 실외 열교환기(122)에 제공되는 냉매의 양을 조절할 수도 있다. 이와 같은 실내 팽창밸브(224)는 실내 팽창밸브(224)를 통과하는 냉매의 양을 조절하기 위하여 개도 조절이 가능한 전자식 밸브를 채용할 수 있다.
이하에서는 공기조화기(1)의 동작 모드 즉, 냉방 모드 또는 난방 모드에 따른 냉매의 흐름에 대하여 설명한다.
공기조화기(1)가 냉방 모드로 동작하는 경우 냉매는 실외기(100)의 압축기(300)에 의하여 고압으로 압축된다. 냉매는 압축되면서 냉매의 압력과 온도가 함께 증가한다.
압축된 냉매는 사방밸브(125)에 의하여 실외 열교환기(122)로 안내된다. 실외 열교환기(122)로 안내된 냉매는 실외 열교환기(122)에서 응축되며, 냉매가 응축되는 동안 냉매와 실외 공기 사이에 열교환이 이루어진다. 구체적으로, 냉매가 기체 상태에서 액체 상태로 상태 변화되는 동안 냉매는 기체 상태의 냉매의 내부 에너지와 액체 상태의 냉매의 내부 에너지의 차이 만큼의 에너지(잠열)를 실외로 방출한다.
응축된 액상 냉매는 실외 팽창밸브(124)를 통과한 후 액관(P2)을 통하여 실내기(200)로 제공된다.
실내기(200)로 제공된 액상 냉매는 액관(P2) 상에 마련된 실내 팽창밸브(224)에서 냉매는 그 온도가 낮아지며 감압된다. 구체적으로, 실내 팽창밸브(224)는 유체가 좁은 유로를 통과하면 외부와의 열교환없이도 압력이 감소하는 냉매의 교축(throttling) 작용을 이용하여 냉매를 감압한다.
이와 같은 실내 팽창밸브(224)는 후술한 실내 열교환기(222)로 유입되는 냉매의 양을 조절하기 위하여 개도 조절이 가능한 전자식 밸브를 채용할 수 있다.
감압된 액상 냉매는 실내 열교환기(222)에서 증발되며, 냉매가 증발되는 동안 냉매와 실내 공기 사이에 열교환이 이루어진다. 구체적으로, 냉매가 액체 상태에서 기체 상태로 상태 변화되는 동안 냉매는 기체 상태의 냉매의 내부 에너지와 액체 상태의 냉매의 내부 에너지 차이 만큼의 에너지(잠열)를 실내 공기로부터 흡수한다. 이와 같이 냉방모드에서 공기조화기(1)는 실내 열교환기(222)에서 발생하는 냉매와 실내 공기 사이의 열교환 즉, 냉매가 실내 공기로부터 잠열을 흡수하는 것을 이용하여 실내 공기를 냉각시킬 수 있다.
증발된 기상 냉매는 가스관(P1)을 통하여 실외기(100)로 제공되고, 사방 밸브(123)를 거쳐 어큐뮬레이터(125)로 제공된다. 어큐뮬레이터(125)에서 냉매는 미쳐 증발되지 못한 액상 냉매와 증발된 기상 냉매가 분리되며, 기상 냉매는 다시 압축기(300)로 제공된다.
압축기(300)로 제공된 기상 냉매는 압축기(300)에서 압축으로써 상술한 냉매 순환이 반복된다.
냉방모드로 동작하는 공기조화기(1)에서 냉매에 의한 열교환을 요약하면, 냉매는 실내기(200)의 실내 열교환기(222)에서 실내 공기의 열에너지를 흡수하고, 실외기(100)의 실외 열교환기(122)에서 실외로 열에너지를 방출함으로써 실내의 열에너지를 실외로 전달한다.
공기조화기(1)가 난방 모드로 동작하는 경우 냉매는 실외기(100)의 압축기(300)에 의하여 고압으로 압축되며, 냉매의 압력과 함께 냉매의 온도가 증가한다.
압축된 냉매는 사방밸브(125)를 통과한 후 가스관(P1)을 따라 실내기(200)로 안내된다.
실내 열교환기(222)에서 냉매는 응축되며 냉매가 응축되는 동안 냉매와 실내 공기 사이에 열교환이 발생한다. 구체적으로, 냉매가 기체 상태에서 액체 상태로 상태 변환되는 동안 냉매는 기체 상태의 내부 에너지와 액체 상태의 내부 에너지 사이의 차이 만큼의 에너지(잠열)를 실내로 방출한다. 이와 같이 난방모드에서 공기조화기(1)는 실내 열교환기(222)에서 발생하는 냉매와 실내 공기 사이의 열교환 즉, 냉매가 잠열을 방출하는 것을 이용하여 실내 공기를 가열할 수 있다.
응축된 액상 냉매는 팽창밸브(224)를 통과한 후 액관(P2)을 따라 다시 실외기(100)로 제공된다.
실외기(100)로 제공된 액상 냉매는 액관(P2) 상에 마련된 실외 팽창밸브(124)에서 감압되며 냉매의 온도도 함께 낮아진다. 이와 같은 실외 팽창밸브(124)는 후술할 실외 열교환기(122)에 유입되는 냉매의 양을 조절하기 위하여 개도 조절이 가능한 전자식 밸브를 채용할 수 있다.
감압된 액상 냉매는 실외 열교환기(122)에서 증발되며, 냉매가 증발되는 동안 냉매와 실외 공기 사이에 열교환이 이루어진다. 구체적으로, 냉매가 액체 상태에서 기체 상태로 상태 변화되는 동안 냉매는 기체 상태의 냉매의 내부 에너지와 액체 상태의 냉매의 내부 에너지 차이 만큼의 에너지(잠열)를 실외 공기로부터 흡수한다.
실외 열교환기(122)에서 증발된 기상 냉매는 사방밸브(125)를 통하여 어큐뮬레이터(150)로 제공된다. 어큐뮬레이터(150)에서 냉매는 미쳐 증발되지 못한 액상 냉매와 증발된 기상 냉매가 분리되며, 기상 냉매는 압축기(300)로 제공된다.
압축기(300)로 제공된 기상 냉매는 압축기(300)에서 압축됨으로써 냉매의 순환이 반복된다.
난방모드로 동작하는 공기조화기(1)에서 냉매에 의한 열교환을 요약하면, 냉매는 실외기(100)의 실외 열교환기(122)에서 실외 공기의 열에너지를 흡수하고, 실내기(200)의 실내 열교환기(222)에서 실내로 열에너지를 방출함으로써 실외의 열에너지를 실내로 전달한다.
이상에서는 공기조화기에 포함된 구성들 사이의 냉매의 흐름에 대하여 설명하였다. 이하에서는 공기조화기에 포함된 구성들의 신호의 흐름에 대하여 설명한다.
도 3은 일 실시예에 의한 공기조화기에 포함되는 실외기의 제어 신호의 흐름을 도시한 블럭도이다.
도 3을 참조하면, 실외기(100)는 사용자로부터 실외기(100)에 대한 동작 명령을 입력받는 실외기 조작부(132), 실외기(100)의 동작 정보를 표시하는 실외기 표시부(133), 실외기(100)에 포함된 압축기(300), 냉각팬(122a) 및 사방밸브(123)를 구동하는 구동 전류를 생성하는 실외기 구동부(136), 실외기(100)의 동작과 관련된 프로그램 및 데이터를 저장하는 실외기 저장부(137), 실내기(200)와 통신하는 실외기 통신부(138), 실외기(100)에 포함된 각 구성의 동작을 제어하는 실외기 제어부(131)를 포함한다.
도 4는 일 실시예에 의한 공기조화기에 포함되는 실내기의 제어 신호의 흐름을 도시한 블럭도이다.
도 4를 참조하면, 실내기(200)는 사용자로부터 실내기(200)에 대한 동작 명령을 입력받는 실내기 조작부(232), 실내기(200)의 동작 정보를 표시하는 실내기 표시부(233), 실내기(200)가 위치하는 실내의 온도를 검출하는 온도검출부(234), 실내기(200)의 송풍팬(222a)를 구동하는 실내기 구동부(236), 실내기(200)의 동작과 관련된 프로그램 및 데이터를 저장하는 실내기 저장부(237), 실외기(100)와 통신하는 실내기 통신부(238), 실내기(200)에 포함된 각 구성의 동작을 제어하는 실내기 제어부(231)를 포함한다.
이상에서는 공기조화기의 구성에 대하여 설명하였다. 이하에서는 공기조화기에 포함되는 압축기에 대하여 설명한다.
도 5는 일 실시예에 의한 공기조화기에 포함된 압축기와 어큐뮬레이터의 측단면을 도시한 도면이다.
도 5를 참조하면, 압축기(300)는 어큐뮬레이터(125)는 근접하여 마련되며, 압축기(300)는 외관을 형성하는 케이싱(310)과, 케이싱(310)의 내측 상부에 설치되는 모터부(320)와, 케이싱(310)의 내측 하부에 설치되며 모터부(320)와 모터부(320)의 회전축(321)을 통해 연결되는 압축부(330)를 구비할 수 있다. 또한, 케이싱(310)의 내부에는 압축부(330)에서 압축된 고압의 기상 냉매를 수용하는 냉매 수용부(311)와 모터부(320)의 회전을 원활하게 하고 케이싱(310) 내부의 온도를 저하시키는 압축기 오일을 수용하는 압축기 오일 수용부(313)이 마련된다. 또한, 압축기 오일 수용부(313)의 상부에는 압축기 오일이 압축부(330)로 유입될 수 있도록 압축기 오일 유입구(313a)가 마련된다.
도 6은 일 실시예에 의한 공기조화기에 포함된 압축기의 모터부를 도시한 사시도이다.
도 6을 참조하면, 모터부(320)는 케이싱(310)의 내면에 고정된 원통형 고정자(323)와, 고정자(323)의 내부에 회전 가능하게 설치되고 중심부가 회전축(321)에 결합된 회전자(322)를 포함한다.
고정자(323)는 회전하는 자기장을 생성하기 위한 복수의 코일(323a), 복수의 코일(323a)을 고정시키는 코일 고정 부재(323b)를 포함한다.
회전자(322)는 모터부(320)의 종류에 따라 그 형태가 달라질 수 있다. 즉, 모터부(320)가 동기 모터(synchronous motor)인 경우 회전자(322)는 회전축(321)의 외주면을 따라 마련된 복수의 영구 자석(미도시)을 포함할 수 있으며, 모터가 인덕션 모터(induction motor)인 경우 회전자(322)는 유도 자기장을 생성하기 위한 복수의 코일을 포함할 수 있다.
이와 같은, 모터부(230)는 고정자(323)가 생성하는 자기장과 회전자(322)가 생성하는 자기장 사이의 상호 작용을 통하여 회전자(322)를 회전시키며, 회전축(321)을 통하여 회전자(322)의 회전을 압축부(330)에 전달함으로써 압축부(330)를 회전 구동시킬 수 있다.
도 7은 일 실시예에 의한 공기조화기에 포함된 압축기의 압축부 분해 사시도이고, 도 8은 도 5의 A-A' 의 단면을 도시한 도면이다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 압축부(330)는 케이싱(310) 내부에 마련되어 상호 구획된 압축공간(350, 352)을 가지는 복수의 실린더(332, 334)와, 복수의 실린더(332, 334) 각각의 상하를 복개(覆蓋)하여 함께 압축공간(350, 352)을 형성하는 복수의 베어링 플레이트(340, 342, 344)를 포함할 수 있다.
복수의 실린더(332, 334)는 내부에 형성되는 압축공간(350, 352)과, 압축공간(350, 352)에서 서로 다른 중심을 가지고 선회 운동하는 롤링 피스톤(360, 362)과, 롤링 피스톤(360, 362)의 외주에 접하고 압축공간(350, 352)을 흡입실(354)과 압축실(355)로 구획하는 베인(371, 381)과, 베인(371, 381)이 진퇴하도록 압축공간(350, 352)의 외측을 향해 함몰되어 형성되는 베인 챔버(370, 380)를 포함한다.
실린더(332, 334)는 제1 압축공간(350)이 형성된 제1 실린더(332)와, 제1 실린더(332)의 하부에 배치되며 제2 압축공간(352)이 형성되는 제2 실린더(334)를 포함할 수 있다. 도면은 2개의 실린더(323, 334)를 포함하는 압축기(300)를 예시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며 압축기(300)는 1개 또는 3개 이상의 실린더를 포함할 수 있다.
베어링 플레이트(340, 342, 344)는 복수의 실린더(332, 334) 각각의 상하를 복개(覆蓋)하여 함께 압축공간(350, 352)을 형성하며, 제1 실린더(332)와 제2 실린더(334)의 사이에 마련되는 제2 베어링 플레이트(342), 제1 실린더(332)의 상부에 마련되어 제1 압축공간(350)의 상측 개구를 폐쇄하는 제1 베어링 플레이트(340), 제2 실린더(334)의 하부에 각각 마련되어 제2 압축공간(352)의 하측 개구를 폐쇄하는 제3 베어링 플레이트(344)를 포함할 수 있다. 뿐만 아니라, 베이링 플레이트(340, 342, 344)는 모터부(320)의 회전축(321)을 지지한다.
제1 실린더(332)와 제2 실린더(334) 각각에는 제1 압축공간(350)과 제2 압축공간(352)로 기상 냉매가 유입될 수 있도록 제1 흡입배관(390)과 제2 흡입배관(392)들과 각각 연결되는 제1 흡입구(391)와 제2 흡입구(393)가 형성되고, 제1 베어링 플레이트(340)과 제3 베어링 플레이트(344) 각각에는 제1 압축공간(350)과 제2 압축공간(352) 내부에서 압축된 기상 냉매가 케이싱(310) 내부로 토출되도록 하는 제1 토출구(394)와 제2 토출구(395)가 형성된다. 따라서 압축기(300)가 가동될 때 케이싱(310) 내부는 토출구(394, 395)들을 통해 배출되는 압축기상 냉매에 의해 고압으로 유지되고, 케이싱(310) 내부의 압축기상 냉매는 케이싱(310) 상부에 마련된 배출배관(396)을 통해 외부로 배출된다.
회전축(321)은 제1 압축공간(350) 및 제2 압축공간(352)의 중심을 관통하며 제1 압축공간(350)과 제2 압축공간(352)의 내부에 마련되는 제1 롤링 피스톤(360)과 제2 롤링 피스톤(362)와 연결된다.
제1 롤링 피스톤(360)과 제2 롤링 피스톤(362)은 회전축(321)과 결합하며, 자세하게는 서로 다른 중심을 가지고 결합이 될 수 있다. 이러한 구성을 통해 압축공간(350, 352)상에서 제1 롤링 피스톤(360)과 제2 롤링 피스톤(362)는 편심 회전하며 기상 냉매를 압축할 수 있다.
베인(371, 381)은 제1 실린더(332)에 구비되는 제1 베인(371)과 제2 실린더(334)에 구비되는 제2 베인(381)으로 구성되며, 롤링 피스톤(360, 362)의 외주에 접하도록 마련되어 압축공간(350, 352)을 각각 흡입실(354)과 압축실(355)로 구획한다.
베인 챔버(370, 380)는 압축공간(350, 352)의 외측을 향해 함몰되어 형성되며, 제1 실린더(332)에 구비되는 제1 베인 챔버(370)와 제2 실린더(334)에 구비되는 제2 베인 챔버(380)를 한다.
제1 베인 챔버(370)는 제1 롤링 피스톤(360)에 접하게 구성되는 제1 베인(371)이 제1 롤링 피스톤(360)의 회전과 함께 진퇴 운동할 수 있도록 제1 베인(371)을 가이드하는 제1 베인 가이드(372)와 제1 베인(371)이 제1 압축공간(350)을 구획할 수 있도록 제1 베인(371)을 제1 롤링 피스톤(360)을 향하여 가압하는 제1 베인 스프링(374)이 설치되는 제1 베인 스프링 수용부(373)를 포함한다.
또한, 제2 베인 챔버(380)는 제2 압축공간(352)의 외측을 향해 함몰 형성되어 제2 베인(381)을 가이드하는 제2 베인 가이드(382)와, 제2 베인(381)이 제2 압축공간(352)을 구획할 수 있도록 제2 베인(381)을 제2 롤링 피스톤(362)쪽으로 가압하는 제2 베인 스프링(384)이 설치되는 제2 베인 스프링 수용부(383)를 포함한다.
이상에서는 압축기(300)의 구성에 대하여 설명하였다. 이하에서는 제1 실린더(332)를 예로 들어 압축기(300)의 동작에 대하여 설명한다.
도 9 내지 도 11은 일 실시예에 의한 공기조화기에 포함된 압축기의 동작에 관한 도면이다. 구체적으로, 도 9 내지 도 11은 압축기(300)의 동작을 쉽게 이해할 수 있도록 도 8에 도시된 제1 실린더(332)의 단면을 간략히 도시한 도면이다.
제1 롤링 피스톤(360)의 외주면과 제1 실린더(332)의 내주면이 접하는 접점(P)이 제1 흡입구(391)에 위치하는 도 9를 참조하면, 압축실(355)은 제1 롤링 피스톤(360)의 외주면, 제1 실린더(332)의 내주면 및 제1 베인(371)의 우측면에 의하여 형성되며, 회전축(321)과 제1 롤링 피스톤(360)의 회전에 의하여 흡입된 기상 냉매가 압축실(355)을 채운다.
회전축(321)이 반시계 방향으로 회전하면, 제1 롤링 피스톤(360)의 외주면과 제1 실린더(332)의 내주면이 접하는 접점(P)이 제1 실린더(332)의 내주면을 따라 반시계 방향으로 회전하며, 제1 베인(371)은 제1 롤링 피스톤(360)의 외주면을 따라 회전축(321)을 향하여 돌출된다. 이에 따라 압축실(355)의 공간은 점점 좁아지고 압축실(355) 내부의 기상 냉매는 압축된다.
이와 함께, 제1 롤링 피스톤(360)의 외주면, 제1 실린더(332)의 내주면 및 제1 베인(371)의 좌측면에 의하여 형성되는 흡입실(354)의 공간이 점점 넓어지며, 어큐뮬레이터(125)로부터 제1 흡입구(391)를 통하여 흡입실(354)로 기상 냉매가 흡입된다.
도 9에 도시된 위치로부터 회전축(321)이 회전하여 제1 롤링 피스톤(360)의 외주면과 제1 실린더(332)의 내주면이 접하는 접점(P)이 제1 베인(371)의 반대편에 위치하는 도 10을 참조하면, 압축실(355)의 공간은 도 9에 도시된 압축실(355)의 공간에 비하여 대략 절반 정도로 감소한다. 그에 따라 압축실(355)의 기상 냉매는 압력이 대략 2배 가량 증가한다.
또한, 압축실(355)의 공간이 좁아짐과 함께 흡입실(354)의 공간은 점점 넓어지며, 어큐뮬레이터(125)의 기상 냉매가 제1 흡입구(390)을 통하여 흡입실(354)로 계속해서 흡입된다.
도 10에 도시된 위치로부터 회전축(321)이 더욱 회전하여 제1 롤링 피스톤(360)의 외주면과 제1 실린더(332)의 내주면이 접하는 접점(P)이 제1 토출구(394)에 근접하게 위치하는 도 11을 참조하면, 압축실(355)의 공간은 도 10에 도시된 압축실(355)의 공간에 비하여 상당히 감소하였으며, 그로 인하여 압축실(355)의 기상 냉매는 매우 높은 압력으로 압축된다.
압축실(355)에 위치하는 기상 냉매의 압력이 미리 정해진 압력 이상이 되면, 제1 실린더(332)의 제1 토출구(394)를 폐쇄하던 압력 밸브(미도시)가 개방되고, 압축실(355)에 위치하는 고압의 기상 냉매는 제1 토출구(394)를 통하여 압축기(300)의 냉매 수용부(311)로 토출된다.
또한, 압축실(355)의 공간이 좁아짐과 함께 흡입실(354)의 공간은 점점 넓어져서 제1 실린더(332) 내구 공간의 대부분을 차지하게 된다.
이후, 회전축(321)이 반시계방향으로 더 회전하여 다시 제1 롤링 피스톤(360)이 도 9에 도신된 위치에 위치하게 되면 기상 냉매를 흡입하던 흡입실(354)이었던 공간은 기상 냉매를 압축하는 압축실(355)이 되며, 회전축(321)의 회전에 따라 새로운 압축실(355)은 그 내부의 기상 냉매를 압축한다.
이상에서는 공기조화기의 구성 및 공기조화기에 포함된 압축기의 구조에 대하여 설명하였다.
이하에서는 공기조화기에 포함되는 냉매에 대하여 설명한다.
냉매란 넓은 의미에서 냉각작용을 일으키는 모든 물질을 가리키며, 특히 냉동장치, 히트펌프, 공기조화기 등의 열교환 사이클을 순환하면서 저온부에서 증발함으로써 주위로부터 열을 흡수하고 고온부에서 응축되며 열을 방출하는 유체를 의미한다.
이와 같은 냉매는 일반적으로 할로카본(halocarbon), 탄화수소(hydrocarbon), 유기화합물, 무기화합물 등 네 종류의 화물물 중 하나이며, 할로카본류의 물질이 냉매로써 널리 이용된다.
할로카본은 메탄(CH4) 및 에탄(C2H6)의 수소 원자를 불소 원자, 염소 원자 또는 브롬 원자 등의 할로겐 원자로 치환하여 만든 화합물이다. 이때, 할로카본은 치환한 할로겐 원자의 종류와 수에 따라 물리적, 화학적 설징이 순차적으로 변하기 때문에 사용조건에 따라 적절한 냉매를 선택할 수 있다.
이와 같이 다양한 냉매를 표기할 때 냉매의 표준 명칭을 그대로 쓰면 복잡하고 불편하기 때문에 냉매(refigerants)의 머리글자 "R"과 국제표준화기구(International Organization for Standardization, ISO)에서 정하는 방법에 따라 부여된 번호를 결합하여 "R+번호"의 형태로 표시한다.
도 12는 일 실시예에 의한 공기조화기에 포함된 냉매를 설명하기 위한 도면이다. 구체적으로, 도 12는 메탄계열 할로카본의 구성도를 나타내며, 메탄(CH4), 사염화탄소(CCl4) 및 사불화탄소(CF4)을 꼭지점으로 하여 할로카본 냉매의 구성을 체계적으로 도시한 도면이다.
도 12를 참조하면, 메탄(CH4, R50, methane)에 포함된 수소 원자가 염소 원자로 치환됨에 따라 R40 냉매(CH3C), R30 냉매(CH2Cl2), R20 냉매(CHCl3), R10 냉매(CCl4) 순으로 변화하며, 염소 원자의 수가 증가할수록 냉매의 비등점 및 임계온도가 증가한다. 또한, 사염화탄소(CCl4)에 포함된 염소 원자가 불소 원자로 치환됨에 따라 R11 냉매(CCl3F), R12 냉매(CCl2F2), R13 냉매(CClF33), R14 냉매(CF4) 순으로 변화하며, 불소 원자의 수가 증가할수록 냉매의 비등점 및 임계온도가 증가한다. 또한, 메탄(CH4, R50)의 수소원자가 불소 원자로 치환됨에 따라 R41 냉매(CH3F), R32 냉매(CH2F2), R23 냉매(CHF3), R14 냉매(CF4) 순으로 변화하며, 냉매의 비등점 및 임계온도는 R32 냉매가 가장 높다.
또한, 냉매의 가연성은 수소 원자의 개수가 가장 많은 R50 냉매가 가장 크고 수소 원자의 개수가 적어질수록 가연성은 감소하고, 냉매의 독성은 염소 원자의 개수가 가장 많은 R10 냉매가 가장 크고 염소 원자의 개수가 적어질수록 냉매의 독성은 감소한다. 또한, 열분해에 대한 안정성은 불소 원자의 개수가 가장 많은 R14가 가장 크고 불소 원자의 개수가 적어질수록 열분해에 대한 안정성이 감소한다.
또한, 수소원자를 포함하지 않은 R10 냉매, R11 냉매, R12 냉매, R13 냉매, R14 냉매는 완전히 할로겐화된 냉매로써 대기권 내에서 쉽게 분해되지 않아 성층권의 오존층 붕괴의 원인이 된다. 즉, 냉매에 수소 원자의 수가 적을 수록 대기권 내에서 쉽게 분해되지 않고 성층권의 오존층 붕괴의 원인이 된다.
종래에는 염화불화탄소(chloro fluoro carbon, CFC, 일명 프레온 가스)의 일종인 R12 냉매(CCl2F2, 디클로로디플루오로메탄, di-chloro di-fluoro methane)가 냉매로 널리 이용되었으나, 상술한 바와 같이 R12 냉매가 성층권에 존재하는 오존층 붕괴의 주요한 원인으로 지목되면서, 이후에는 수소염화불화탄소(hydro chloro fluoro carbon, HCFC)의 일종인 R22(CHClF2, 클로로디플루오로메탄, chloro difluoro methane) 냉매가 널리 이용되었고 R12 냉매의 사용이 완전히 금지되었다.
이후, 냉매 사용 규제의 기준이 오존층 파괴 지수(Ozone Depletion Potential, ODP)에서 최근 사회적 문제로 대두되고 있는 지구 온난화와 관련된 지구온난화지수(Global Warming Potential, GWP)로 변경되었다. R22 냉매의 지구온난화지수는 2090으로 지구 온난화 문제의 원인으로 지목되어 최근 R22 냉매의 사용에 대한 규제가 시작되었다.
이에 R22 냉매의 대체 물질로 수소불화탄소(hydro fluoro carbon, HFC)의 일종으로 지구온난화지수가 675인 R32 냉매(CH2F2, 메틸렌플로라이드, methylene fluoride)가 주목받고 있다. 또한, R32 냉매와 수소불화탄소의 일종인 R125 냉매 (CHF2CF3, 펜타플루오로에탄, penta-fluoro ethane) 또는 R134a 냉매(CH2FCF3, 테트라플루오로에탄, tetra-fluoro ethane)를 혼합한 R32 혼합 냉매 역시 R32 단일 냉매와 함께 새로운 냉매로 주목받고 있다.
2종 R32 혼합 냉매로는 R32 냉매와 R125 냉매를 50 대 50의 중량비로 혼합한 R410A 냉매, R32 냉매와 R125 냉매를 45 대 55의 중량비로 혼합한 R410B 냉매가 있다. 또한, 3종 R32 혼합 냉매로는 R32 냉매와 R123 냉매와 R134a 냉매를 20대40대40의 중량비로 혼합한 R407A 냉매, R32 냉매와 R123 냉매와 R134a 냉매를 10대70대20의 중량비로 혼합한 R407B 냉매, R32 냉매와 R123 냉매와 R134a 냉매를 23대25대52의 중량비로 혼합한 R407C 냉매, R32 냉매와 R123 냉매와 R134a 냉매를 15대15대70의 중량비로 혼합한 R407D 냉매가 있다.
R32 단일 냉매 및 R32 혼합 냉매(이하에서는 R32 단일 냉매와 R32 혼합 냉매를 통칭하여 R32 냉매라 한다.)는 상술한 바와 같이 비등점 및 임계온도가 높아 압축기의 토출온도가 R22 냉매에 비하여 이론상 17.6℃ 실제 평가에 의하면 20~25℃ 높다. 그 결과 압축기의 고온화를 유발하고, 압축기의 고온화로 인하여 압축기의 열화가 발생한다. 구체적으로 종래 압축기는 내열온도 120℃(내열 등급 E종)를 기준으로 한 재료를 이용하여 제작되었으나, R32 냉매를 이용하면 냉매가 압축기에서 토출되는 토출온도가 120℃를 초과하므로 종래 압축기는 고온으로 인하여 변형될 수 있다. 특히, 압축기에 포함된 모터부의 코일을 절연시키는 코팅 부재와 코일을 고정하는 코일 고정 부재는 플라스틱 등의 절연 물질을 이용하며 열에 취약하다.
이하에서는 압축기의 내열성에 대하여 설명한다.
도 13은 내열 등급에 따른 대표적인 물질을 도시한 도면이다.
도 13을 참조하면, 내열등급이라 함은 일본 공업 규격(Japanese Industrial Standards, JIS)에서 절연체를 내열 온도별도 분류한 것으로, 상세하게는 코일 고정 부재의 최고 허용 온도를 의미한다. 예를 들어, 내열 등급 A의 절연체는 최고 105℃까지 허용할 수 있어야 한다. 즉 내열 등급 A의 절연체는 적어도 85℃에서 변형되지 않아야 한다. 또한, 내열 등급 E의 절연체는 120℃까지 허용할 수 있어야 하며, 내열 등급 B의 절연체는 130℃까지 허용할 수 있어야 하며, 내열 등급 F의 절연체는 155℃까지 허용할 수 있어야 한다.
도 13에 도시된 바와 같이, 내열 등급 F에 속하는 물질은 운모, 석면, 유리섬유와 같은 무기재료이며, 접착 물질로는 실리콘 알키드 수지(silicon alkyd resin)가 있다.
R32 냉매를 냉매로 이용하는 공기조화기에 포함된 압축기는 절연물질로서 내열 온도가 140℃ 이상인 절연 물질을 채용할 수 있다. 특히, 절연물질로서 내열 등급 F종(내열온도 155℃)의 물질을 이용하는 것이 바람직하다.
압축기의 모터부를 도시한 도 6을 다시 참조하여 설명하면, 압축기(300)는 대부분이 금속 물질로 구성되지만, 압축기(300)의 모터부(320)의 포함된 코일(323b)과 코일 고정 부재(323a)는 압축기(300)가 동작하는 온도에 따라 내열성이 결정되는 절연 물질을 포함한다. 구체적으로, 코일(323b)은 구리 등의 전기가 잘 통하는 전도성 물질과 전도성 물질의 표면에 코팅되는 코팅 부재를 포함하며, 이와 같은 코팅 부재는 코일(323b) 사이를 절연시키기 위한 절연 물질로 구성된다. 또한, 코일(323b)을 고정시키는 코일 고정 부재(323b)는 코일(323a) 사이를 절연시키기 위한 절연 물질로 구성된다. 이와 같은 코일(323a)에 포함된 코팅 부재와 코일(323b)을 고정하는 코일 고정 부재(323b)는 압축기(300)가 동작하는 온도에 따라 그 내열성이 결정된다.
상술한 바와 같이 R32 냉매를 이용하는 공기조화기(1)는 종래의 R22 냉매를 이용한 공기조화기(1)에 비하여 토출온도가 20℃ 내지 25℃ 높으므로 R32 냉매를 이용하는 공기조화기(1)에 포함된 압축기(300)는 적어도 140℃에서 동작할 수 있도록 코일(323a)과 코일 고정 부재(323b)의 재질로 내열 온도 140℃ 이상인 절연 물질 더욱 바람직하게는 내열 등급이 F종인 절연 물질을 채용한다. 구체적으로, 코일(323a)의 표면을 도포하는 코팅 부재는 실리콘 알키드 수지 또는 실리콘 수지 등의 내열 등급 F종의 코팅 물질을 채용하고, 코일(323a)을 고정시키는 코일 고정 부재(323b)는 운모, 석면, 유리섬유와 같은 무기재료를 채용한다.
이와 같이, 코일(323a)의 코팅 부재와 코일 고정 부재(323b)를 내열 등급 F종인 물질을 채용함으로써 R32 냉매의 토출온도인 140℃에서 모터부(320)의 코일(323a) 및 코일 고정 부재(323b)가 변형되지 않을 수 있다.
이하에서는 냉매의 토출온도를 낮추기 위한 압축기의 압축기 오일에 대하여 설명한다.
압축기의 측단면을 도시한 도 5를 다시 참조하면, 압축기(300)는 케이싱(310) 내부에 고압의 냉매를 수용하는 냉매 수용부(311)와 압축기 오일을 수용하는 압축기 오일 수용부(313)를 포함한다.
압축기 오일은 압축기(300)를 구성하는 구성 부품 사이의 마찰을 감소시키는 윤활 기능, 압축기(300) 내에서 발생하는 열을 흡수하여 외부로 방출하는 방열(heat dissipation) 기능, 압축기(300)에서 냉매가 누설되는 것을 방지하는 밀봉 기능 등을 수행한다. 이와 같은 압축기 오일은 정제과정을 거친 원유에 첨가제를 첨가하여 생성된 광유와 나프타(naphta)를 적절한 화학구조를 갖도록 합성한 합성유로 구분될 수 있다. 광유는 교체주기가 1,000시간 정도이며, 합성유는 교체주가 4,000시간 정도로 광유에 비하여 길다.
압축기 오일은 압축기 오일 수용부(313)에 저장되며, 압축부(330) 하부에 마련된 압축기 오일 유입구(313a)를 통하여 압축부(330)로 유입된다. 압축부(330)로 유입된 압축기 오일은 모터부(320)의 회전축(321)이 원활히 회전할 수 있도록 모터부(320)의 회전축(321)과 압축부(330)의 베어링 플레이트(340, 342, 344) 사이의 마찰을 감소시킨다. 또한, 압축기 오일은 실린더(332, 334) 내부에서 롤링 피스톤(360, 362)이 원활히 회전할 수 있도록 실린더(332, 334)와 롤링 피스톤(360, 362) 사이의 마찰을 감소시킨다.
또한, 압축기 오일은 냉매를 압축할 때 압축실(355)에 위치하는 고압의 냉매가 흡입식(354)로 유입되는 것을 방지한다. 즉, 압축기 오일은 롤링 피스톤(360, 362)과 베인(371, 381) 사이의 미세한 틈새를 밀봉함으로써 압축실(355)에 위치하는 고압의 냉매가 롤링 피스톤(360, 362)과 베인(371, 381) 사이의 틈새를 통하여 저압의 흡입실(354)로 유입되는 것을 방지한다.
이와 같이 윤활 및 냉매 누설 방지를 위하여 압축기 오일은 실린더(332, 334) 내부에 위치하며, 실린더(332, 334) 내부에 위치하는 압축기 오일은 냉매가 압축부(330)로부터 냉매 수용부(311)로 토출될 때 냉매와 함께 압축부(330)로부터 냉매 수용부(313)로 토출된다. 또한, 압축기 오일은 냉매와 함께 냉매 수용부(313)로 토출될 때 냉매로부터 열을 흡수하여 냉매의 토출 온도를 낮춘다. 다시 말해, 압축기 오일은 압축기(300)의 동작 온도를 낮출 수 있다.
압축기 오일이 방열 기능을 적절히 수행하기 위해서는 압축기 오일이 냉매로부터 많은 열을 흡수하더라도 압축기 오일의 온도 변화가 작아야 한다. 즉, 열용량이 큰 압축기 오일일수록 압축기 오일의 방열 기능이 잘 발휘된다.
열용량이라 함은 어떤 물체의 온도를 1℃(K) 올리는데 필요한 열량을 의미한다. 수학식 1과 같이 구할 수 있다.
[수학식 1]
(단, C는 열용량, Q는 열량, Δt는 온도 변화이다.)
수학식 1에 의하면 물체의 열용량은 가해준 열량에 비례하고, 온도 변화에 반비례한다. 즉 같은 열량을 가할 때 온도변화가 적으면 물체의 열용량은 크고 온도변화가 크면 물체의 열용량은 작다.
열용량의 크기는 물체의 질량과 물체의 비열에 비례한다. 즉, 열용량과 물체의 질량과 물체의 비열 사이의 관계는 수학식 2와 같다.
[수학식 2]
(단, C는 열용량, c는 물체의 비열, m은 물체의 질량이다.)
수학식 2에 의하면 열용량을 크게하기 위해서는 물체의 비열을 크게 하거나 물체의 질량을 크게 하여야 한다.
우선 비열을 크게하여 압축기 오일의 열용량을 크게하는 것에 대하여 설명한다.
물질의 비열이라 함은 단위 질량(1kg)의 물질의 온도를 1℃(K) 올리는 데 필요한 열량과 단위 질량(1kg)의 물의 온도를 1℃(K) 올리는데 필요한 열량의 비를 의미하며, 비열은 수학식 3에 의하여 구할 수 있다.
[수학식 3]
(단, C는 열용량, Q는 열량, m은 질량, Δt는 온도 변화이다.)
이와 같은 비열은 물질의 고유한 특징으로 비열이 다르다면 다른 물질을 의미한다. 따라서, 압축기 오일이 압축기(300)로부터 많은 열을 흡수하면서 압축기 오일의 온도 변화를 작게 하기 위해서는 압축기 오일로써 비열이 큰 물질을 채용하여야 한다. 즉 다른 물질의 압축기 오일을 채용하여야 한다.
다음으로 질량을 크게하여 압축기 오일의 열용량을 크게하는 것에 대하여 설명한다.
도 14는 일 실시예에 의한 공기조화기에 포함된 압축기의 압축기 오일 수용부를 도시한 도면이다.
많은 양의 압축기 오일을 수용하기 위하여 압축기(300)에 포함된 압축기 오일 수용부(313)의 크기를 크게하는 것을 도시한 도 14의 (a)를 참조하면, 압축기(300)가 많은 양의 압축기 오일을 수용하기 위하여 압축기 오일 수용부(313)의 깊이를 깊게 한다. 즉, 압축기(300)의 나머지 부분은 동일하게 한채 압축기 오일 수용부(313)의 크기를 크게함으로써 압축기(300)가 수용하는 압축기 오일의 양을 증가시킬 수 있다.
이하에서는 압축기 오일 수용부(313)의 크기에 따른 압축기 오일 체적률과 토출 온도의 차이를 도시한 도 14(b)의 참조하여 압축기 오일 체적률과 토출 온도의 차이에 대하여 설명한다.
도 14의 (b)의 세로축은 압축기 오일 수용부(313)의 깊이를 나타내며, 세로축의 아래에 위치할수록 압축기 오일 수용부(313)의 깊이는 깊어지고 압축기(300)가 많은 양의 압축기 오일을 수용할 수 있다.
도 14의 (b)의 아래 가로축은 압축기 오일 체적률을 나타내며, 압축기 오일 체적률은 수학식 4와 같다.
[수학식 4]
압축기 오일체적은 압축기 오일의 체적 즉 압축기 오일 수용부(313)의 체적을 의미하고, 압축기 내부 실체적은 압축기(300)의 체적에서 모터부(320) 및 압축부(330)를 제외한 체적 즉, 압축기(300) 내부에 빈 공간의 체적을 의미한다.
압축기 오일 수용부(313)의 깊이에 따른 압축기 오일 체적률을 나타내는 도 14의 (b)의 실선을 참조하면, 압축기 오일 수용부(313)의 깊이가 깊어질수록 압축기 오일 체적률은 지수함수와 같이 증가한다. 다시 말해, 압축기 오일 수용부(313)의 깊이가 깊어질수록 압축기 오일 체적률의 증가폭이 커진다.
도 14의 (b)의 위 가로축은 토출 온도의 차이를 나타낸다. 여기서 토출 온도의 차이라 함은 압축기(300)에 포함된 실린더(332, 334, 도 5참조)의 토출구(394, 395, 도 5 참조)에서 토출되는 냉매의 온도와 압축기(300)의 배출배관(396, 도 5 참조)에서 배출되는 냉매의 온도의 차이를 의미한다.
토출 온도의 차이가 크다는 것은 실린더(332, 334, 도 5참조)에서 토출된 고온고압의 냉매가 냉매 수용부(311, 도 5 참조)에서 온도가 낮아진 후 압축기(300)의 배출배관(396, 도 5 참조)로 배출되었음을 의미한다. 다시 말해, 압축기(300)의 온도가 낮아졌음을 의미한다.
압축기 오일 수용부(313)의 깊이에 따른 토출 온도의 차이를 나타내는 도 14의 (b)의 점선을 참조하면, 압축기 오일 수용부(313)의 깊이가 깊어질수록 토출 온도의 차이는 로그함수와 같이 증가한다. 다시 말해, 압축기 오일 수용부(313)의 깊이가 깊어질수록 토출 온도의 차이의 증가폭이 작아진다.
뿐만 아니라, 토출 온도의 차이가 일정 이상되면 토출 온도의 차이는 더 이상 증가하지 않고 포화된다. 도 14의 (b)에 의하며 토출 온도의 차이가 8℃(K)가 되면 토출 온도의 차이는 더 이상 증가하지 않고 포화된다.
이와 같이 토출 온도의 차이가 더 이상 증가하지 않고 포화될 때의 압축기 오일 체적률은 35% 내지 45%가 된다. 다시 말해, 압축기 오일 체적률이 35% 내지 45%가 되면 압축기(300)의 동작 온도는 더 이상이 낮아지지 않거나 압축기(300)의 동작 온도가 낮아지더라고 압축기(300)의 동작 온도가 낮아지는 양이 미미하다.
결론적으로, 압축기 오일 체적률이 35% 내지 45%가 되도록 압축기 오일 수용부(313)의 크기를 정하면 적정한 냉매의 배출온도를 달성할 수 있다.
이상에서는 압축기 오일의 열용량을 증가시킴으로써 냉매의 배출온도 즉 압축기의 동작 온도를 낮추는 방법에 대하여 설명하였다.
이하에서는 실린더 내부의 온도를 낮춤으로써 냉매가 실린더에서 토출되는 온도를 낮추는 방법에 대하여 설명한다.
냉매가 실린더에서 토출되는 온도를 증가시키는 원인은 크게 2가지로 구분할 수 있다.
우선, 냉매가 압축되는 동안 냉매 입자 사이의 충돌이 증가하여 냉매의 온도가 상승하는 것과 냉매가 압축되는 동안 압축기의 마찰열이 냉매로 전달되는 것이다.
첫째, 냉매가 압축되는 도안 냉매 입자 사이의 충돌이 증가하여 냉매의 온도가 상승하는 것은 냉매의 물성에 해당하는 것으로 냉매의 종류를 변경함으로써 해결 가능하다.
둘째, 냉매가 압축되는 동안 압축기의 마찰열이 냉매로 전달되어 냉매의 온도가 상승하는 것은 압축기의 마찰열을 감소시킴으로써 해결 가능하다. 구체적으로, 상술한 압축기 오일의 기능 가운데 윤활 기능을 향상시킴으로서 압축기의 마찰열을 감소시킬 수 있다.
개시된 발명에 의한 공기조화기의 압축기에 포함되는 압축기 오일은 탄소 나노 입자(carbon nanoparticle)를 포함한다. 구체적으로 압축기 오일은 크기가 3나노미터 내지 10나노미터에 해당하는 탄소 나노 입자를 0.01% 내지 0.3% 중량비로 포함한다.
탄소 나노 입자는 그 크기가 수 나노미터(nanometer, 10억분의 1미터) 내지 수백 나노미터에 해당하는 탄소 입자를 의미하며, 대표적인 탄소 나노 입자로 구 또는 타원체의 형태를 갖는 플러렌(Fullerene)이 있다.
플러렌이란 60개의 탄소 원자가 축구공 모양으로 공유 결합하여 구의 형태를 갖는 C60, 타원체의 형태를 갖는 C70 이외에 C76, C78, C82, C90, C94, C96 등 다양한 형태의 나노 스케일의 탄소 입자를 의미한다. 이들 가운데 C60은 60개 탄소 원자 공유 결합하여 생성되며, 12개의 5원환과 20개의 6원환으로 구성된다. 이와 같은 C60은 그 직경이 대략 1나노미터로 대표적인 탄소 나노 입자라 할 수 있다.
이와 같은 플러렌은 다이아몬드만큼 강하면서도 미끄러운 성질을 지니고 있고, 탄소 원자 사이의 강한 공유 결합으로 반응성이 적고 인체에 대한 독성이 없다. 또한, 플러렌은 빛을 흡수하고 전자를 잘 획득하는 성질이 있다.
이와 같이 플러렌으로 대표되는 탄소 나노 입자를 압축기 오일에 첨가함으로써 압축기 오일의 윤활 기능을 향상시킬 수 있다. 구체적으로 탄소 나노 입자는 상술한 바와 같이 불활성 물질로 고온에서도 압축기 오일과 반응하지 않고, 구의 형태를 가지고 있어 윤활 대상의 표면에 부착되지 않고 구름으로써 윤활 대상 사이의 마찰을 크게 감소시킬 수 있다.
도 15는 도 5의 B 영역을 확대한 도면이다. 구체적으로 도 15는 압축부(330)의 베어링 플레이트(340, 342, 344)과 베어링 플레이트(340, 342, 344)에 삽입된 모터부(320)의 회전축(321)이 접촉하는 부분을 도시한 도면이다.
도 15와 이미 설명한 도 5를 참조하면, 베어링 플레이트(340, 342, 344)에 삽입된 회전축(321)은 베어링 플레이트(340, 342, 344)와 접촉하여 베어링 플레이트(340, 342, 344)에 의하여 고정된다. 뿐만 아니라, 회전축(321)이 회전할 때 회전축(321)의 외주면과 베어링 플레이트(340, 342, 344)의 내주면 사이에는 마찰이 발생한다.
이와 같은 회전축(321)의 외주면과 베어링 플레이트(340, 342, 344)가 서로 접촉하며 회전축(321)이 회전할 때 구형의 탄소 나노 입자는 회전축(321)의 외주면과 베어링 플레이트(340, 342, 344)의 내주면 사이에서 구름 접촉하는 베어링 역할을 수행하여 회전축(321)과 베어링 플레이트(340, 342, 344) 사이의 마찰을 감소시킨다.
또한, 탄소 나노 입자는 회전축(321)의 외주면과 베어링 플레이트(340, 342, 344)의 내주면에 발생할 수 있는 스파이크(spike) 형태의 균열을 채워 마찰을 감소시킨다.
탄소 나노 입자가 구름 접촉 베어링 역할을 수행하여 회전축(321)과 베어링 플레이트(340, 343, 344) 사이의 마찰을 감소시키더라도 외력에 의하여 회전축(321)과 베어링 플레이트(340, 342, 344)가 접촉함으로써 도 15의 (a)에 도시된 바와 같은 회전축(321)의 외주면 또는 베어링 플레이트(340, 342, 344)의 내주면에 스파이크 형태의 균열이 형성될 수 있다. 이와 같은 스파이크 형태의 균열에 의하여 회전축(321)과 베어링 플레이트(340, 342, 344) 사이의 마찰이 증가한다.
종래 압축기 오일은 도 15의 (b)에 도시된 바와 같이 회전축(321)의 외주면과 베어링 플레이트(340, 342, 344)의 내주면에 일정한 두께로 도포될 뿐이므로 여전히 스파이크 형태의 균열에 의하여 회전축(321)과 베어링 플레이트(340, 342, 344)사이의 마찰이 증가한다.
이에 반하여 탄소 나노 입자가 첨가된 압축기 오일의 경우, 도 15의 (c)에 도시된 바와 같이 압축기 오일에 함유된 탄소 나노 입자가 회전축(321)의 외주면 또는 베어링 플레이트(340, 342, 344)의 내주면에 형성된 스파이크 형태의 균열을 채움으로써 스파이크 형태의 균열에 의한 회전축(321)과 베어링 플레이트(340, 342, 344) 사이의 마찰을 감소시킨다.
이와 같이 탄소 나노 입자를 함유한 압축기 오일은 회전축(321)과 베어링 플레이트(340, 342, 344) 사이의 마찰을 감소시킴으로써 마찰열을 감소시킨다. 회전축(321)과 베어링 플레이트(340, 342, 344) 사이의 마찰열이 감소함으로써 실린더(340, 342) 내부의 온도가 하강하고 냉매가 실린더(340, 342)로부터 토출될 때의 토출 온도가 감소한다.
이와 같이 R32 냉매를 이용하는 압축기에 있어서, 압축기의 모터부에 포함된 코일과 코일 고정 부재를 내열 등급 F종 절연 물질을 이용함으로써 압축기가 고온에서 동작하더라도 압축기의 신뢰성과 성능을 확보할 수 있다.
또한, 압축기 오일을 수용하는 오일 수용부의 용량을 크게함으로써 오일의 열용량을 증가시키고, 압축기 오일에 탄소 나노 입자를 첨가함으로써 압축기에 포함된 부품 사이의 마찰을 감소시키고 압축기의 동작 온도를 감소시켜 압축기의 신뢰성과 성능을 확보할 수 있다.
이상에서는 개시된 발명의 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 개시된 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며 청구범위에서 청구하는 개시된 발명의 요지를 벗어남 없이 개시된 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 다양한 변형실시가 가능함을 물론이고 이러한 변형실시들은 개시된 발명의 기술적 사상으로부터 개별적으로 이해되어져서는 아니될 것이다.
1: 공기조화기 100: 실외기
200: 실내기 300: 압축기
310: 케이싱 311: 냉매 수용부
313: 오일 수용부 320: 모터부
321: 회전축 322: 회전자
323: 고정자 323a: 코일
323b: 코일 고정 부재 330: 압축부
332: 제1 실린더 334: 제2 실린더
340: 제1 베어링 플레이트 342: 제2 베어링 플레이트
344: 제3 베어링 플레이트 350: 제1 압축공간
352: 제2 압축공간 354: 흡입실
355: 압축실 360: 제1 롤링 피스톤
362: 제2 롤링 피스톤 364: 제2 롤링 피스톤
371: 제1 베인 381: 제2 베인
390: 제1 흡입배관 391: 제1 흡입구
392: 제2 흡입배관 393: 제2 흡입구
394: 제1 토출구 395: 제2 토출구
396: 배출배관

Claims (33)

  1. 냉매를 압축하는 압축기;
    실외 공기와 상기 냉매 사이의 열교환을 수행하는 실외 열교환기;
    실내 공기와 상기 냉매 사이의 열교환을 수행하는 실내 열교환기;
    상기 냉매를 감압하는 팽창밸브를 포함하되,
    상기 냉매는 메틸렌플로라이드(methylene fluoride)를 적어도 40% 포함하고,
    상기 압축기는 상기 냉매를 압축하는 압축부, 상기 압축부와 연결된 회전축을 통하여 상기 압축부에 회전력을 제공하는 모터부, 상기 회전축과 상기 압축부 사이의 마찰을 감소시키고 상기 압축기의 온도를 낮추는 오일을 저장하는 오일 수용부를 포함하고,
    상기 오일은 상기 압축기의 전체 체적 가운데 상기 모터부 및 상기 압축부의 체적을 제외한 상기 압축기 내부 실체적 대비 35% 내지 45%의 체적을 갖는 것인 공기조화기.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 냉매는 펜타플루오로에탄(penta-fluoro ethane) 및 테트라 플루오로에탄(tetra-fluoro ethane) 중에 적어도 어느 하나를 더 포함하는 것인 공기조화기.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 오일은 상기 오일의 중량 대비 0.01% 내지 0.3%의 탄소 나노 입자를 포함하는 것인 공기조화기.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 오일은 크기가 3나노미터(nanometer) 내지 10나노미터인 탄소 나노 입자를 포함하는 것인 공기조화기.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 탄소 나노 입자는 구 또는 타원체의 형태를 갖는 플러렌(fullerene)을 포함하는 것인 공기조화기.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 플러렌은 60개의 탄소 원자가 공유 결합하여 구의 형태를 갖는 C60을 포함하는 것인 공기조화기.
  8. 삭제
  9. 제1항에 있어서,
    상기 압축기로부터 토출되는 상기 냉매의 온도는 상기 압축부로부터 토출되는 상기 냉매의 온도보다 8℃ 낮은 것인 공기조화기.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 모터부는 상기 압축기의 내부에 고정되는 고정자, 상기 회전축과 연결되며 상기 고정자 내부에 회전 가능하게 마련되는 회전자를 포함하고,
    상기 고정자는 회전하는 자기장을 생성하는 코일, 상기 코일을 고정시키는 코일 고정 부재를 포함하는 것인 공기조화기.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 코일을 절연하는 절연 부재는 140℃의 내열 온도를 갖는 절연 물질로 구성되는 것인 공기조화기.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 절연 부재는 실리콘 알키드 수지(silicon alkyd resin) 또는 실리콘 수지(silicon resin)인 것인 공기조화기.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 코일 고정 부재는 155℃까지 허용하는 내열 등급 F종 물질로 구성되는 것인 공기조화기.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 코일 고정 부재는 운모, 석면, 유리섬유 가운데 적어도 하나로 구성되는 것인 공기조화기.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 압축기는 상기 압축부로부터 토출된 냉매를 저장하는 냉매 수용부를 더 포함하는 것인 공기조화기.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 압축부는,
    상기 냉매를 압축하는 압축공간을 형성하는 실린더;
    상기 회전축과 연결되어 상기 실린더 내부에서 편심 회전하는 롤링 피스톤;
    상기 실린더의 내주면으로부터 상기 회전축을 향하여 돌출되어 상기 압축공간을 상기 냉매를 압축하는 압축실과 상기 냉매를 흡입하는 흡입실로 구획하는 베인을 포함하는 것인 공기조화기.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 롤링 피스톤은 상기 회전축에 대하여 편심회전하며 상기 압축실 내부의 냉매를 압축하는 것인 공기조화기.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 압축부는 상기 압축실 내부의 냉매의 압력이 미리 정해진 압력 이상이 되면 상기 압축실 내부의 냉매를 상기 냉매 수용부로 토출하는 것인 공기조화기.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 압축부는 상기 회전축을 고정시키고 상기 실린더의 상부 및 하부를 복개(覆蓋)하여 상기 압축공간을 밀폐하는 복수의 베어링 플레이트를 더 포함하는 것인 공기조화기.
  20. 냉매를 압축하는 압축부;
    상기 압축부와 연결된 회전축을 통하여 상기 압축부에 회전력을 제공하는 모터부;
    상기 회전축과 상기 압축부 사이의 마찰을 감소시키고 압축기의 온도를 낮추는 오일을 저장하는 오일 수용부를 포함하되,
    상기 압축부는 상기 냉매를 압축하는 압축공간을 형성하는 실린더, 상기 회전축과 연결되어 상기 실린더 내부에서 편심 회전하는 롤링 피스톤, 상기 실린더의 내주면으로부터 상기 회전축을 향하여 돌출되어 상기 압축공간을 상기 냉매를 압축하는 압축실과 상기 냉매를 흡입하는 흡입실로 구획하는 베인을 포함하고,
    상기 냉매는 메틸렌플로라이드(methylene fluoride)를 적어도 40% 포함하고,
    상기 오일은 상기 압축기의 전체 체적 가운데 상기 모터부 및 상기 압축부의 체적을 제외한 상기 압축기 내부 실체적 대비 35% 내지 45%의 체적을 갖는 것인 압축기.
  21. 삭제
  22. 제20항에 있어서,
    상기 냉매는 펜타플루오로에탄(penta-fluoro ethane) 및 테트라 플루오로에탄(tetra-fluoro ethane) 중에 적어도 어느 하나를 더 포함하는 것인 압축기.
  23. 제20항에 있어서,
    상기 오일은 상기 오일의 중량 대비 0.01% 내지 0.3%의 탄소 나노 입자를 포함하는 것인 압축기.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 오일은 크기가 3나노미터(nanometer) 내지 10나노미터인 탄소 나노 입자를 포함하는 것인 압축기.
  25. 제24항에 있어서,
    상기 탄소 나노 입자는 구 또는 타원체의 형태를 갖는 플러렌(fullerene)을 포함하는 것인 압축기.
  26. 제25항에 있어서,
    상기 플러렌은 60개의 탄소 원자가 공유 결합하여 구의 형태를 갖는 C60을 포함하는 것인 압축기.
  27. 삭제
  28. 제20항에 있어서,
    상기 압축기로부터 토출되는 상기 냉매의 온도는 상기 압축부로부터 토출되는 상기 냉매의 온도보다 8℃ 낮은 것인 압축기.
  29. 제20항에 있어서,
    상기 모터부는 상기 압축기의 내부에 고정되는 고정자, 상기 회전축과 연결되며 상기 고정자 내부에 회전 가능하게 마련되는 회전자를 포함하고,
    상기 고정자는 회전하는 자기장을 생성하는 코일, 상기 코일을 고정시키는 코일 고정 부재를 포함하는 것인 압축기.
  30. 제29항에 있어서,
    상기 코일을 절연하는 절연 부재는 140℃의 내열 온도를 갖는 절연 물질로 구성되는 것인 압축기.
  31. 제30항에 있어서,
    상기 절연 부재는 실리콘 알키드 수지(silicon alkyd resin) 또는 실리콘 수지(silicon resin)인 것인 압축기.
  32. 제29항에 있어서,
    상기 코일 고정 부재는 155℃까지 허용하는 내열 등급 F종 물질로 구성되는 것인 압축기.
  33. 제32항에 있어서,
    상기 코일 고정 부재는 운모, 석면, 유리섬유 가운데 적어도 하나로 구성되는 것인 압축기.
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