KR101599537B1

KR101599537B1 - 냉장시스템

Info

Publication number: KR101599537B1
Application number: KR1020140093712A
Authority: KR
Inventors: 곽태희; 오세윤; 유윤호
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2014-07-24
Filing date: 2014-07-24
Publication date: 2016-03-14
Anticipated expiration: 2034-07-24
Also published as: KR20160012383A

Abstract

본 발명은 냉장시스템 압축기의 오일회수 시스템에 관한 것으로, 냉매를 압축하는 제1 압축기, 상기 제1 압축기와 직렬 연결되고, 상기 제1 압축기보다 압축 용량이 작은 제2 압축기, 상기 제2 압축기와 연결되고, 상기 제2 압축기로부터 상기 제1 압축기로 오일을 안내하는 제1 균유배관, 상기 제1 균유배관에 마련되어 제1 균유배관을 개폐하는 제1 균유밸브, 상기 제2 압축기의 구동여부에 따라, 상기 제1 압축기의 운전주파수 및 상기 균유밸브 중 적어도 하나를 제어함으로써 상기 제1 압축기로 회수되는 오일량을 증가시키는 제어부;를 포함하는 냉장시스템을 제공할 수 있다.

Description

냉장시스템{Refrigerating system}

본 발명은 압축기의 오일 회수방식을 개선하여 압축기의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 냉장시스템에 관한 것이다.

일반적으로 냉동사이클 장치는 압축기, 실외 열교환기(응축기), 팽창기 그리고 실내 열교환기(증발기)로 이루어진 냉동사이클을 이용하여 실내를 냉, 난방시키거나, 냉장고, 쇼케이스와 같은 냉장시스템의 고내 온도를 저온으로 유지시키는 장치이다.

냉동사이클 장치의 압축기는 냉매를 압축하는 장치로, 작동부위의 마찰에 의한 마모 방지, 압축 시 발생되는 열의 냉각을 위하여 오일이 사용된다.

이러한 오일은 압축기에서 토출되는 고온고압의 냉매가스와 함께 냉동사이클을 순환하게 된다. 이때, 오일이 냉동사이클의 실외 열교환기(응축기)나 실내 열교환기(증발기) 또는 사이클을 이루는 배관에 쌓이게 되면 냉동사이클의 능력이 저하되며, 압축기 내에는 오일 양이 부족하게 되어 압축기의 소손을 야기하게 된다.

한편, 냉동사이클의 효율을 향상시키기 위해서, 또는 부하에 따라 냉동사이클의 효율을 가변시키기 위하여 압축기는 복수개의 다단 압축부를 포함하거나, 복수개의 압축기가 연결되어 구성될 수 있다.

이때, 복수개의 압축기를 구비하는 냉동사이클에서는 운전 형태에 따라 또는, 압축기 용량에 따라 오일이 어느 한쪽의 압축기로 심하게 편중될 수 있다.

특히, 복수개의 압축기가 직렬로 연결되어 다단 압축하는 경우 오일의 이동량이 서로 다르기 때문에 한쪽 압축기에 오일이 집중되면서 다른 쪽 압축기에는 오일 부족이 발생될 수 있다.

이로 인해 오일이 부족한 압축기에서는 내부 온도의 상승, 소손, 고장이 발생될 수 있다.

즉, 압축기 간의 운전상황에 따라 오일회수량이 불균일하게 되어 어느 한쪽의 압축기에서는 급유 부족 현상이 발생하여 압축기 수명을 단축시키고 신뢰성을 저하시키는 문제를 발생하게 된다.

그리고, 한쪽 압축기의 고장에 의한 구동 정지시 다른 쪽 압축기로의 오일 전환이 용이한 오일 회수 시스템이 요구된다.

본 발명은 오일 불균형에 의한 압축기의 마모, 파손 등의 위험을 미연에 방지할 수 있는 냉장시스템을 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.

또한, 본 발명은 미작동 상태의 압축기로부터의 오일 회수가 가능한 냉장시스템을 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.

또한, 본 발명은 압축기의 신뢰성을 향상시키고, 압축기의 수명을 연장시키는 냉장시스템을 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.

또한, 본 발명은 복수개의 압축기를 구비하는 냉장시스템에 대하여 오일 불균형 문제없이 부하에 따라 압축기를 선택적으로 작동시킬 수 있는 냉장시스템을 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.

또한, 본 발명은 한쪽 압축기에서 고장이 발생하더라도 다른 쪽 압축기에 의해 냉동사이클의 운전이 가능하여 안정적으로 운전을 할 수 있는 냉장시스템을 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.

또한, 본 발명은 신뢰성이 확보되고, 소비전력을 절감할 수 있는 냉장시스템을 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.

상기한 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 일 측면에 따르면, 냉매를 압축하는 제1 압축기; 상기 제1 압축기와 직렬 연결되고 상기 제1 압축기보다 압축 용량이 작은 제2 압축기; 상기 제2 압축기와 연결되고, 상기 제2 압축기로부터 상기 제1 압축기로 오일을 안내하는 제1 균유배관; 상기 제1 균유배관에 마련되어 제1 균유배관을 개폐하는 제1 균유밸브;를 포함하는 냉장시스템이 제공된다.

그리고, 본 발명의 냉장시스템은 상기 제2 압축기의 구동여부에 따라, 상기 제1 압축기의 운전주파수 및 상기 균유밸브 중 적어도 하나를 제어함으로써 상기 제1 압축기로 회수되는 오일량을 증가시키는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

일 실시예로 상기 제1 균유배관은 일측은 상기 제2 압축기의 오일 섬프와 연결되고, 타측은 상기 제1 압축기의 흡입배관과 연결될 수 있다.

이때, 상기 제어부는 상기 제1 압축기만 구동하는 1단 압축시, 정지 상태의 상기 제2 압축기의 오일을 상기 제1 압축기로 공급하기 위하여 상기 균유밸브를 개방할 수 있다.

그리고, 상기 제어부는 상기 제1 압축기 및 제2 압축기가 동시 구동하는 2단 압축시, 상기 제2 압축기의 오일을 상기 제1 압축기로 공급하기 위하여 상기 균유밸브를 개방할 수 있다.

다른 실시예로, 상기 제1 균유배관은 일측은 상기 제2 압축기의 오일 섬프와 연결되고, 타측은 상기 제1 압축기의 오일 섬프와 연결될 수 있다.

이때, 상기 제어부는 상기 제1 압축기만 구동하는 1단 압축시, 냉동사이클로부터 오일을 회수하기 위하여 상기 제1 압축기의 주파수를 상승시킬 수 있다.

그리고, 상기 제어부는 상기 제1 압축기 및 제2 압축기가 동시 구동하는 2단 압축시, 상기 제2 압축기의 오일을 상기 제1 압축기로 안내하기 위하여 상기 균유밸브를 개방할 수 있다.

한편, 본 발명의 냉장시스템에서 상기 제어부는 상기 제1 압축기는 상시 구동시키고, 상기 제2 압축기는 부하에 따라 선택적으로 구동시킬 수 있다.

상기한 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 다른 측면에 따르면, 냉매를 압축하는 제1 압축기; 상기 제1 압축기로부터 토출된 오일을 냉매와 분리시키는 제1 오일분리기; 상기 제1 압축기와 직렬 연결되고, 상기 제1 압축기보다 압축 용량이 작은 제2 압축기; 상기 냉장시스템은 상기 제2 압축기로부터 토출된 오일을 냉매와 분리시키는 제2 오일분리기;를 포함하는 냉장시스템을 제공할 수 있다.

그리고, 상기 냉장시스템은 상기 제2 압축기와 연결되고, 상기 제1 압축기로 오일을 안내하는 제1 균유배관; 상기 제1 균유배관에 마련되어 제1 균유배관을 개폐하는 제1 균유밸브; 및 상기 제1 압축기와 연결되고, 상기 제2 압축기로 오일을 안내하는 제2 균유배관; 상기 제2 균유배관에 마련되어 제2 균유배관을 개폐하는 제2 균유밸브;을 포함할 수 있다.

그리고, 상기 냉장시스템은 상기 제1 압축기 또는 제2 압축기의 구동여부에 따라, 제1 균유밸브 또는 제2 균유밸브를 제어함으로써 상기 제1 압축기 또는 제2 압축기로 회수되는 오일량을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 냉장시스템은 상기 제1 압축기 내부의 오일량을 측정하는 제1 오일레벨센서; 및 상기 제2 압축기 내부의 오일량을 측정하는 제2 오일레벨센서;를 더 포함할 수 있다.

한편, 상기 냉장시스템의 제어부는, 상기 제2 압축기의 구동여부에 따라 상기 제1 압축기의 오일 레벨이 소정값 이하일 경우, 상기 제1 압축기의 운전주파수 및 상기 제1 균유밸브 중 적어도 하나를 제어함으로써 상기 제1 압축기로 회수되는 오일량을 증가시킬 수 있다.

그리고, 상기 냉장시스템의 제어부는, 상기 제1 압축기의 구동여부에 따라 상기 제2 압축기의 오일 레벨이 소정값 이하일 경우, 제2 균유밸브를 제어함으로써 상기 제2 압축기로 회수되는 오일량을 증가시킬 수 있다.

이때, 상기 제2 균유배관의 양측은 상기 제1 오일분리기의 유입관과 토출배관에 각각 연결되어 설치되어 상기 제2 균유배관은 상기 제1 오일분리기를 통과하지 않고, 상기 제2 압축기와 직접 연결될 수 있다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 일 실시예와 관련된 냉장시스템에 따르면, 압축기에서 요구되는 오일의 양을 항상 최적으로 유지할 수 있어 압축기의 마모, 파손 등을 미연에 방지할 수 있고 압축기의 수명을 연장시킬 수 있다.

본 발명의 일 실시예와 관련된 냉장시스템에 따르면, 복수개의 압축기를 구비한 냉장시스템에서 미작동 상태의 압축기로부터의 오일 회수가 가능하여 압축기의 단독 구동이 가능한 냉장시스템을 제공할 수 있다.

본 발명의 일 실시예와 관련된 냉장시스템에 따르면, 복수개의 압축기를 직렬로 구비한 냉장시스템에서 고압 압축기의 구동여부에 따라, 저압 압축기의 운전주파수 및 균유밸브 중 적어도 하나를 제어하여 오일을 회수함에 따라 오일 회수 효율을 향상시킬 수 있다.

본 발명의 일 실시예와 관련된 냉장시스템에 따르면, 복수개의 압축기 중에서 한쪽 압축기에서 고장이 발생하더라도 다른 쪽 압축기에 의해 냉동사이클의 운전이 가능하여 냉장시스템이 안정적으로 유지될 수 있다.

본 발명의 일 실시예와 관련된 냉장시스템에 따르면, 오일 불균형 문제없이 복수개의 압축기 중 압축기를 선택적으로 작동시킬 수 있는 냉장시스템을 제공할 수 있다.

본 발명의 일 실시예와 관련된 냉장시스템에 따르면, 부하에 따라 복수개의 압축기 중 압축기를 선택적으로 작동시킬 수 있어 소비전력을 절감할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉장시스템의 압축기 오일회수 시스템을 나타내는 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 냉장시스템의 압축기 오일회수 시스템을 나타내는 구성도의 변형예이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 냉장시스템의 압축기 오일회수 시스템을 나타내는 구성도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 냉장시스템의 압축기 오일회수 시스템을 나타내는 구성도의 변형예이다.

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 냉장시스템을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 첨부된 도면은 본 발명의 예시적인 형태를 도시한 것으로, 이는 본 발명을 상세히 설명하기 위해 제공되는 것일 뿐 이에 의해 본 발명의 기술적인 범위가 한정되는 것은 아니다.

또한, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응되는 구성요소는 동일한 참조번

호를 부여하고 이에 대한 중복 설명은 생략하기로 하며, 설명의 편의를 위하여 도시된 각 구성 부재의 크기 및 형상은 과장되거나 축소될 수 있다.

한편, 제 1 또는 제 2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들 을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들이 상기 용어들에 의해 한정되지 않으며, 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별시키는 목적으로만 사용된다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명과 관련된 냉장시스템과, 냉장시스템의 압축기 오일 회수를 위한 각 구성요소를 구체적으로 설명한다. 이하에서 언급되는 각각의 요소들은 상술한 설명과 도면을 참조하여 이해하여야 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉장시스템의 압축기 오일회수 시스템을 나타내는 구성도이다. 이하에서는 도 1을 참고하여, 본 발명의 냉장시스템에 대하여 상세히 기술한다.

본 발명의 일 실시예의 냉장시스템(10)은 상품을 보관하고 진열하는 냉장 실내기(20)와 상기 냉장 실내기(20)와 냉매배관으로 연결되는 냉장 실외기(30)를 포함할 수 있다.

도 1에서는 하나의 냉장 실내기(20)와 하나의 냉장 실외기(30)가 연결된 냉장시스템을 도시하고 있으나, 복수개의 냉장 실내기(20)와 냉장 실외기(30)가 냉매배관으로 연결될 수도 있다.

또한, 냉장시스템(10)은 냉매를 압축하기 위한 압축기(100), 실외 공기와 냉매의 열교환을 위한 실외 열교환기(120), 팽창장치(130) 및 상기 냉장 실내기(20) 내부를 순환하는 공기와 냉매의 열교환을 위한 실내 열교환기(140)를 포함하는 냉동사이클을 포함한다.

냉장 실외기(30)에는 압축기(100)와 실외 열교환기(120) 및 실외팬(121)이 설치될 수 있다. 냉장 실내기(20)에는 팽창장치(130)와 실내 열교환기(140) 및 실내팬(141)이 설치될 수 있다.

한편, 냉장시스템(10)은 식품을 저장 또는 진열하기 위한 기기로 공조사이클에 비하여 냉동사이클은 증발온도가 낮으며, 연간 연속으로 운전되어야 하므로 전력 소비량이 많다.

그리고, 이러한 냉장시스템(10)에 높은 압축비를 가지는 하나의 압축기를 적용할 경우, 과도한 압축비에 따른 압축기 신뢰성 저하와 모터 효율의 급격한 저하 등의 문제점이 수반되어 왔다.

또한 부하에 따른 가변 운전을 할 수 없으므로, 비효율적 운전에 따른 불필요한 전력 소비가 발생하는 문제점도 있었다.

즉, 부하가 큰 경우, 예를 들어 외기 온도가 높은 계절에는 압축기의 높은 압력비가 요구되며, 부하가 작은 경우, 외기 온도가 낮은 계절에는 외기 온도가 높은 계절에 비하여 상대적으로 작은 압력비가 요구된다.

따라서, 본 발명의 압축기(100)는, 부하에 따라 압력비를 가변시키기 위하여 복수개의 다단 압축부를 포함하거나, 복수개의 압축기(100)가 연결되어 구성될 수 있다.

즉, 부하에 따른 효율적인 운전을 위하여 본 발명과 같이 제1 압축기(200)와 제2 압축기(300)가 직렬로 연결될 수 있다.

상기 냉장시스템(10)의 제어부(160)는 냉장시스템(10)의 부하에 따라 상기 제1 압축기(200)를 단독으로 구동시키는 1단 압축을 수행하거나, 상기 제1 압축기(200)와 제2 압축기(300)를 동시에 구동시키는 2단 압축을 수행할 수 있다.

본 발명의 냉장 실내기(20)는 식품이 보관되는 공간의 온도가 설정값에 도달될 경우 냉장 실내기(20) 구동이 정지되므로 상기 냉장시스템(10)의 부하는 상기 냉장 실내기(20)의 구동 주기 또는 구동 시간이 될 수 있다.

예를 들면, 외기 온도가 낮은 동절기에는 냉장 실내기(20)의 구동 주기가 길어지고, 구동 시간 또한 짧아져 냉장시스템(10)의 부하가 작아지므로, 상기 제1 압축기(200)만 단독으로 구동시킬 수 있다.

반면, 외기 온도가 높은 하절기에는 냉장 실내기(20)의 구동 주기가 짧아지고, 구동 시간 또한 길어져 냉장시스템(10)의 부하가 커지므로 상기 제1 압축기(200)와 제2 압축기(300)를 동시에 구동시킬 수 있다.

전술한 바와 같이 본 발명의 냉장시스템(10)은 부하에 따라 복수개의 압축기(100)를 가변적으로 작동시킴에 따라 소비전력은 줄이면서 압축기의 신뢰성을 확보할 수 있다.

한편, 복수개의 압축기(100)의 가변 작동을 위해서는 각각의 압축기(100)의 마모, 파손을 방지하기 위한 오일의 균일한 배분이 요구된다.

상기 제1 압축기(200)는 상기 실내 열교환기(140)로부터 토출된 냉매가 유입되어 1차 압축되는 저압 압축기로 상기 제1 압축기(200)에서 압축된 냉매는 오일과 함께 토출되어 상기 제2 압축기(300)로 이동할 수 있다.

상기 제2 압축기(300)는 상기 제1 압축기(200)로부터 토출된 냉매와 오일이 2차 압축되는 고압 압축기로 상기 제1 압축기(200)로부터 토출된 냉매보다 상대적으로 밀도가 높은 상태의 냉매를 실외 열교환기(120)로 토출할 수 있다.

그리고, 상기 제1 압축기(200)와 제2 압축기(300) 사이에는 냉매전환밸브(150)가 마련될 수 있다. 따라서, 제어부(160)는 냉장시스템(10)의 부하에 따라 냉매전환밸브(150)를 제어해 제1 압축기(200)를 단독으로 구동시키나, 제1 압축기(200) 및 제2 압축기(300)를 동시에 구동시킬 수 있다.

상기 제1 압축기(200)와 제2 압축기(300)는 각각 토출단에 제1 오일분리기(250)와 제2 오일분리기(350)를 구비할 수 있다.

압축기(100)로부터 고온 고압의 기체가 토출할 때 오일이 냉매와 함께 토출하게 되는데 토출된 오일의 대부분은 상기 오일분리기(250, 350)에서 분리되어 압축기(100)로 재유입되고, 일부는 냉매와 함께 냉동사이클을 순환한 후 압축기(100)로 유입될 수 있다.

상기 제1 오일분리기(250)와 제2 오일분리기(350)는 각각의 오일분리기(250, 350)에 연결된 오일회수관(251, 351)을 통하여 분리된 오일을 압축기(200, 300)로 재유입 시킬 수 있다. 상기 오일회수관(251, 351)은 일측은 상기 오일분리기(250, 350)에 연결되고, 타측은 각각의 압축기(200, 300)의 쉘 내부공간에 연통되도록 연결될 수 있다.

그리고, 상기 오일회수관(251, 351)에는 상기 오일분리기(250, 350)에서 분리되어 압축기(200, 300)로 회수되는 오일이 역류하는 것을 방지하기 위한 역류방지밸브(252, 352)가 더 구비될 수 있다.

그리고, 각 오일분리기 토출배관(254, 354)의 후단에도 각각 냉매 역류방지밸브(221, 321)가 마련되어 상기 오일분리기(250, 350)로부터 토출된 냉매와 오일이 오일분리기(250, 350)로 역류하는 것을 방지할 수 있다.

한편, 본 발명의 냉장시스템(10)은 냉장 실내기(20)의 부하에 따라 압축기(100) 구동 대수를 달리할 수 있다. 따라서 압축기(100) 중 일부만 구동하게 될 경우, 일부로만 오일이 집중될 수 있기 때문에 이를 방지하기 위하여 오일이 과다한 압축기(100)로부터 오일이 부족한 압축기(100)로 오일을 공급할 필요가 있다.

또한, 본 발명의 압축기(100)는 제1 압축기(200)와 상기 제1 압축기(200)보다 작은 용량을 갖는 제2 압축기(300)가 직렬로 연결되어 구성될 수 있다. 이로 인해 제1 압축기(200)의 오일 토출량이 제2 압축기(300)의 오일 토출량에 비해 현저하게 많을 수 있다. 그 결과 연속 운전을 하게 되면 제1 압축기(200)의 오일량은 점차적으로 감소되고, 제2 압축기(300)의 오일량이 증가되는 오일 불균형을 이루게 된다.

따라서 제1 압축기(200)의 오일 부족 시 제2 압축기(300)로부터 제1 압축기(200)로 오일을 공급할 필요가 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 냉장시스템(10)은 압축기 오일회수 시스템을 포함할 수 있다.

이하에서는 도 1을 참고하여 본 발명의 일 실시예의 냉장시스템에서의 압축기 오일회수 시스템에 대하여 상세히 기술한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 냉장시스템(10)의 압축기 오일회수 시스템은, 제1 압축기(200)와 상기 제1 압축기(200)보다 압축 용량이 작은 제2 압축기(300) 가 직렬 연결된 압축기(100)에 대하여, 상기 제2 압축기(300)와 연결되고 상기 제1 압축기(200)로 오일을 안내하는 제1 균유배관(410)을 포함할 수 있다.

그리고, 상기 제1 균유배관(410)에는 제1 균유배관(410)을 개폐하는 제1 균유밸브(420)가 마련될 수 있다. 상기 제1 균유밸브(420)는 제어부(160)와 연결되어 상기 제1 압축기(200)의 오일량에 따라 상기 제1 균유배관(410)을 자동으로 개폐할 수 있다.

또한, 상기 제1 균유배관(410)에 제1 균유배관 역류방지밸브(430)가 구비되어 상기 제2 압축기(300)로 오일이 역류하는 것을 방지할 수 있다.

그리고, 냉장시스템(10)의 압축기 오일회수 시스템은 제2 압축기(300)의 구동여부에 따라, 상기 제1 압축기(200)의 운전주파수 및 상기 제1 균유밸브(420) 중 적어도 어느 하나를 제어하여 상기 제1 압축기(200)로 회수되는 오일량을 증가시키는 제어부(160)를 포함할 수 있다.

그리고, 상기 제1 압축기(200) 및 제2 압축기(300) 내부의 오일량을 측정하는 오일량 감지센서가 더 마련될 수 있다. 본 발명에서는 감지센서로 상기 제1 압축기(200) 및 상기 제2 압축기(300) 내부의 오일량을 측정하는 제1 오일레벨센서(240) 및 제2 오일레벨센서(340)를 기준으로 기술하나 이에 한정되지는 않을 것이다.

한편, 상기 제1 균유배관(410)의 일측은 제2 압축기(300)에 연결되고, 타측은 제1 압축기 흡입배관(210)에 연결될 수 있다.

더 구체적으로 기술하면, 상기 제1 균유배관(410)의 일측은 상기 제2 압축기(300)의 쉘 저면을 관통하여 제2 압축기 오일 섬프(330)와 연결되고, 상기 제1 균유배관(410)의 타측은 상기 제1 압축기 흡입배관(210)에 연결될 수 있다.

이때, 상기 제1 압축기 흡입배관(210)은 상기 제2 압축기(300)의 쉘 내부보다 저압이므로 오일은 상기 제2 압축기 오일 섬프(330)로부터 원활히 상기 제1 압축기 흡입배관(210)으로 유동할 수 있다.

한편, 냉장시스템(10)의 부하가 작을 경우 제어부(160)는 냉매전환밸브(150)를 전환하여 상기 제1 압축기(200)가 단독 운전되도록 제어할 수 있다.

그리고, 제1 압축기(200) 내부에 마련되는 제1 오일레벨센서(240)에 의해 감지된 상기 제1 압축기(200) 내부의 오일 레벨이 소정 높이 이하로 감지될 경우, 제어부(160)는 미구동 상태의 제2 압축기(300)로부터 오일을 회수하기 위하여 상기 제1 균유밸브(420)를 소정시간 개방하는 제1 균유운전을 할 수 있다.

이때 제2 압축기(300)로부터 유출되는 오일량은 제2 압축기(300) 내부의 적정 유면높이 이하로 오일이 유출되지 않도록 하는 것이 바람직하다. 따라서, 상기 제1 균유밸브(420)의 개방시간은 상기 제2 압축기(300) 내부의 잔류 오일량에 따라 달라질 수 있다.

따라서, 상기 제1 압축기(200)의 단독 운전 시, 즉 제2 압축기(300)가 미구동 상태일 때 상기 제어부(160)는 상기 제1 균유밸브(420)를 개방함으로써, 제2 압축기(300)로부터 제1 압축기(200)로 오일 회수를 할 수 있다.

한편, 냉장시스템(10)의 부하가 클 경우 제어부(160)는 냉매전환밸브(150)를 전환하여 상기 제1 압축기(200)로부터 토출된 냉매가 상기 제2 압축기(300)로 유입되도록 제어할 수 있다.

그리고, 상기 제1 압축기(200)의 오일이 소정량 이하일 경우 제어부(160)는 제2 압축기(300)로부터 오일을 회수하기 위하여 상기 제1 균유밸브(420)를 소정시간 개방할 수 있다.

전술한바와 같이, 제1 압축기(200)보다 상대적으로 제2 압축기(300)의 용량이 작기 때문에, 제1 압축기(200)의 오일 토출량이 제2 압축기(300)의 오일 토출량에 비해 현저하게 많으며, 연속으로 운전할수록 제2 압축기(300)에 오일은 쌓이게 된다.

따라서, 상기 제1 압축기(200)와 제2 압축기(300)의 동시 운전시에, 상기 제어부(160)는 상기 제1 균유밸브(420)를 개방함으써 제2 압축기(300)로부터 제1 압축기(200)로 오일 회수를 할 수 있다.

즉, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1 균유배관(410)이 상기 제2 압축기 오일 섬프(330)와 상기 제1 압축기 흡입배관(210)에 연결됨에 따라, 상기 제2 압축기(300)의 운전 여부에 관계없이 상기 제2 압축기(300)로부터 제1 압축기(200)로 오일을 회수할 수 있는 장점이 있다.

전술한바와 같이 압축기(100)의 오일 회수는 제2 압축기(300)에서 제1 압축기(200)로 오일을 회수하는 것이 일반적이다.

왜냐하면, 복수개의 압축기(100)가 직렬로 연결되는 경우 전단의 압축기 내부의 압력이 후단의 압축기 내부 압력보다 낮게 형성되기 때문에 후단의 압축기의 오일을 전단의 압축기로 보내는 것은 가능하나, 전단의 압축기로부터 후단의 압축기로 오일을 보내는 것은 어렵기 때문이다.

즉, 본 발명의 일 실시예에서와 같이 제1 균유배관(410)으로 제1 압축기(200)에서 제2 압축기(300)로 오일을 보내는 것은 압력차에 의해 불가능하다고 할 수 있다.

그러나, 본 발명의 일 실시예에서와 같이 제1 압축기(200)가 제2 압축기(300)에 비하여 구동이 빈번할 경우, 제1 압축기(200)의 수명이 더 짧을 수 있다.

또한, 제1 압축기(200)의 고장 등에 의해 작동이 불가능할 경우 제2 압축기(300)를 단독 구동할 수도 있다.

그러나, 제2 압축기(300)의 구동 중 오일 부족 문제가 발생할 경우 전술한 바와 같이 제1 균유배관(410)으로의 오일 회수는 불가능하다.

이하에서는 도 2를 참고하여, 본 발명의 일 실시예의 따른 냉장시스템에서의 압축기 오일회수 시스템의 변형예에 대하여 상세히 기술한다. 도 2는 본 발명에 의한 냉장시스템의 압축기 오일 회수를 위한 일 실시예의 변형예를 나타내는 구성도이다.

상기 냉장시스템(10)은 제1 압축기(200)와 상기 제1 압축기(200)로부터 토출된 오일을 냉매와 분리시키는 제1 오일분리기(250) 및 상기 제1 압축기(200)보다 압축 용량이 작은 제2 압축기(300)와 상기 제2 압축기(300)로부터 토출된 오일을 냉매와 분리시키는 제2 오일분리기(350)를 포함할 수 있다.

그리고, 상기 제2 압축기(300)와 연결되고, 상기 제1 압축기(200)로 오일을 안내하는 제1 균유배관(410)과 상기 제1 균유배관(410)에 마련되어 제1 균유배관(410)을 개폐하는 제1 균유밸브(420)를 포함할 수 있다.

이때, 상기 제1 균유배관(410)은 일측은 상기 제2 압축기 오일 섬프(330)와 연결되고, 타측은 상기 제1 압축기 흡입배관(210)에 연결될 수 있다.

또한, 상기 제1 압축기(200)와 연결되고, 상기 제2 압축기(300)로 오일을 안내하는 제2 균유배관(450)과 상기 제2 균유배관(450)에 마련되어 제2 균유배관(450)을 개폐하는 제2 균유밸브(460)를 더 포함할 수 있다.

그리고, 상기 제1 압축기(200) 또는 제2 압축기(300)의 구동여부에 따라, 제1 균유밸브(420) 또는 제2 균유밸브(460)를 제어함으로써 상기 제1 압축기(200) 또는 제2 압축기(300)로 회수되는 오일량을 제어하는 제어부(160)를 포함할 수 있다.

구체적으로 기술하면, 상기 냉장시스템(10)의 압축기 오일회수 시스템은 제2 압축기(300)에서 제1 압축기(200)로의 오일 회수를 위한 제1 균유배관(410) 및 제1 균유밸브(420)와, 제1 압축기(200)에서 제2 압축기(300)로의 오일 회수를 위한 제2 균유배관(450) 및 제2 균유밸브(460)를 포함할 수 있다.

상기 제2 균유배관(450)의 양측은 상기 제1 압축기 토출배관(220)상에 마련되는 상기 제1 오일분리기 유입관(253)과 상기 제1 오일분리기 토출관(254)에 각각 연결되어 설치될 수 있다. 즉, 상기 제2 균유배관(450)은 상기 제1 오일분리기(250)를 통과하지 않고, 상기 제1 오일분리기 토출관(254)과 연결되는 제2 압축기 흡입배관(310)으로 직접 오일을 보낼 수 있다.

이는, 상기 제1 오일분리기(250)는 제1 압축기(200)로부터 토출된 오일이 포함된 냉매로부터 오일을 분리하여 제1 압축기(200)로 재유입시키므로 제1 압축기(200)의 오일을 상기 제1 오일분리기(250)를 거치지 않고 제2 압축기(300)로 직접 배출하기 위함이다.

한편, 상기 제어부(160)는 상기 제1 압축기(200)의 구동여부에 따라, 제2 균유밸브(460)를 제어함으로써 상기 제2 압축기(300)로 회수되는 오일량을 증가시킬 수 있다.

즉, 상기 제어부(160)는, 상기 제1 압축기(200)의 구동가능여부 감지 후, 상기 제1 압축기(200)의 구동이 불가할 경우 상기 제2 압축기(300)를 단독으로 구동시킬 수 있다.

이때, 상기 제2 오일레벨센서(340)에서 감지된 상기 제2 압축기(300)의 오일 레벨이 설정값 이하로 감지되면 상기 제2 균유배관(450)에 마련된 제2 균유밸브(460)를 개방해 미구동 상태인 제1 압축기(200)의 오일을 제2 압축기(300)로 공급하는 제2 균유운전을 수행할 수 있다.

이하에서는 도 3을 참고하여 본 발명의 다른 실시예의 냉장시스템에서의 압축기 오일회수 시스템에 대하여 상세히 기술한다. 도 3은 본 발명에 의한 냉장시스템의 압축기 오일 회수를 위한 다른 실시예를 나타내는 구성도이다.

본 발명의 냉장시스템의 압축기 오일 회수를 위하여 다른 실시예에 따르면, 제1 균유배관(410)의 일측은 제2 압축기 오일섬프(330)에 연결되고, 타측은 제1 압축기 오일섬프(230)에 연결될 수 있다. 즉, 상기 제1 균유배관(410)은 제2 압축기 오일섬프(330)와 제1 압축기 오일섬프(230)를 직접 연결할 수 있다.

이때, 상기 제1 압축기(200)의 쉘 내부가 미구동 상태의 상기 제2 압축기(300)의 쉘 내부보다 상대적으로 고압이므로 상기 제1 균유배관(410)을 통하여 상기 제2 압축기(300)로부터 상기 제1 압축기(200)로 오일이 유동할 수 없다.

따라서, 제1 압축기(200) 내부에 마련되는 제1 오일레벨센서(240)에 의해 감지된 상기 제1 압축기(200) 내부의 오일 레벨이 소정 높이 이하로 감지될 경우, 제어부(160)는 오일 회수를 위한 다른 방법으로, 상기 제1 압축기(200)의 주파수를 상승시켜 냉동사이클 내부의 오일을 회수할 수 있다.

즉, 본 발명의 다른 실시예로, 제1 압축기(200)의 단독 운전 시 제어부(160)는 상기 제1 압축기(200)의 주파수를 상승시켜 오일을 포함한 냉매의 토출 속도뿐만 아니라, 냉동사이클의 오일 회수 속도를 증가시킴으로써 제1 압축기(200)로 오일을 회수할 수 있다.

그리고, 제1 압축기(200) 내부에 마련되는 제1 오일레벨센서(240)에 의해 감지된 상기 제1 압축기(200) 내부의 오일 레벨이 소정 높이 이하로 감지될 경우, 제어부(160)는 제2 압축기(300)로부터 오일을 회수하기 위하여 상기 제1 균유밸브(420)를 소정시간 개방하는 제1 균유운전을 할 수 있다.

이때, 상기 제1 균유배관(410)이 제1 압축기(200)와 제2 압축기(300)의 쉘 내부를 관통하여 제1 압축기(200)와 제2 압축기 오일섬프(330)를 직접 연결함으로써, 상기 제1 압축기(200)로의 오일 회수 효율을 상승시킬 수 있는 장점이 있다.

이하에서는 도 4를 참고하여, 본 발명의 다른 실시예의 따른 냉장시스템에서의 압축기 오일회수 시스템의 변형예에 대하여 상세히 기술한다. 도 4는 본 발명에 의한 냉장시스템의 압축기 오일 회수를 위한 다른 실시예의 변형예를 나타내는 구성도이다.

이때, 상기 제1 균유배관(410)은 일측은 상기 제2 압축기 오일 섬프(330)와 연결되고, 타측은 상기 제1 압축기 오일 섬프(230)와 연결될 수 있다.

구체적으로 기술하면, 상기 냉장시스템(10)의 압축기 오일회수 시스템은 제2 압축기(300)에서 제1 압축기(200)로의 오일 회수를 위한 제1 균유배관(410) 및 제1 균유밸브(420), 제1 압축기(200)에서 제2 압축기(300)로의 오일 회수를 위한 제2 균유배관(450) 및 제2 균유밸브(460)를 포함할 수 있다.

상기 제2 균유배관(450)의 양측은 상기 제1 오일분리기 유입관(253)과 제1 오일분리기 토출배관(254)에 각각 연결되어 설치될 수 있다. 즉, 상기 제2 균유배관(450)은 상기 제1 오일분리기(250)를 통과하지 않고, 상기 제1 오일분리기 토출관(254)과 연결되는 제2 압축기 흡입배관(310)으로 직접 오일을 보낼 수 있다.

이는, 상기 제1 오일분리기(250)는 제1 압축기(200)로부터 토출된 오일이 포함된 냉매로부터 오일을 분리하여 제1 압축기(200)로 재유입시키므로 제1 압축기(200)의 오일을 상기 제1 오일분리기(250)를 거치지 않고 제2 압축기(300)로 직접 공급하기 위함이다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 기술되었지만, 본 발명이 속하는 기술분야에 있어서 통상의 지식을 가진 사람이라면, 첨부된 청구 범위에 정의된 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 본 발명을 여러 가지로 변형하여 실시할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 앞으로의 실시예들의 변경은 본 발명의 기술을 벗어날 수 없을 것이다.

10: 냉장시스템 20: 냉장 실내기
30: 냉장 실외기 120: 실외 열교환기
130: 팽창장치 140: 실내 열교환기
150: 냉매전환밸브 160: 제어부
100: 압축기 200: 제1 압축기
210: 제1 압축기 흡입배관 220: 제2 압축기 흡입배관
240: 제1 압축기 오일레벨센서 250: 제1 오일분리기
253: 제1 오일분리기 유입관 253: 제1 오일분리기 토출관
300: 제2 압축기 330: 제2 압축기 오일섬프
340: 제2 압축기 오일레벨센서 350: 제2 오일분리기
410: 제1 균유배관 420: 제1 균유밸브
450: 제2 균유배관 460: 제2 균유밸브

Claims

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냉매를 압축하는 제1 압축기;
상기 제1 압축기로부터 토출된 오일을 냉매와 분리시키는 제1 오일분리기;
상기 제1 압축기와 직렬 연결되어 상기 제1 오일분리기로부터 토출된 냉매를 압축하는 제2 압축기; 및,
상기 제2 압축기로부터 토출된 오일을 냉매와 분리시키는 제2 오일분리기;
상기 제1 압축기와 제2 압축기 사이에 마련되어 상기 제1 오일분리기로부터 토출된 냉매의 유동방향을 전환하는 냉매전환밸브;
상기 제2 압축기의 오일섬프와 연결되고, 상기 제1 압축기로 오일을 안내하는 제1 균유배관;
상기 제1 균유배관에 마련되어 제1 균유배관을 개폐하는 제1 균유밸브; 및
상기 제1 압축기의 토출측에 연결되고, 상기 제2 압축기로 오일을 안내하는 제2 균유배관;
상기 제2 균유배관에 마련되어 제2 균유배관을 개폐하는 제2 균유밸브; 및
상기 제2 압축기의 구동여부에 따라 상기 제1 압축기의 운전주파수 및 상기 제1 균유밸브 중 적어도 하나를 제어하고, 상기 제1 압축기의 구동여부에 따라 상기 제2 균유밸브를 제어함으로써 상기 제1 압축기 또는 제2 압축기로 회수되는 오일량을 증가시키는 제어부;를 포함하고,
상기 제2 압축기는 상기 제1 압축기보다 압축 용량이 작으며,
상기 제어부는, 상기 제1 압축기만 구동하는 1단 압축시, 정지 상태의 상기 제2 압축기의 오일을 상기 제1 압축기로 공급하기 위하여 상기 제1 균유밸브를 개방하며,
상기 제2 균유배관은 상기 제1 오일분리기를 통과하지 않고, 상기 제2 압축기와 직접 연결된 것을 특징으로 하는 냉장시스템.
제12항에 있어서,
상기 제1 압축기 내부의 오일량을 측정하는 제1 오일레벨센서; 및
상기 제2 압축기 내부의 오일량을 측정하는 제2 오일레벨센서;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 냉장시스템.
제13항에 있어서,
상기 제어부는, 상기 제1 오일레벨센서로부터 감지된 상기 제1 압축기의 오일량이 소정값 이하일 경우, 상기 제2 압축기의 구동여부에 따라 상기 제1 압축기의 운전주파수 및 상기 제1 균유밸브 중 적어도 하나를 제어함으로써 상기 제1 압축기로 회수되는 오일량을 증가시키는 것을 특징으로 하는 냉장시스템.
제13항에 있어서,
상기 제어부는, 상기 제2 오일레벨센서로부터 감지된 상기 제2 압축기의 오일량이 소정값 이하일 경우, 상기 제1 압축기의 구동여부에 따라 상기 제2 균유밸브를 제어함으로써 상기 제2 압축기로 회수되는 오일량을 증가시키는 것을 특징으로 하는 냉장시스템.
제12항에 있어서,
상기 제2 균유배관의 양측은 상기 제1 오일분리기의 유입관과 토출관에 각각 연결되어 설치되는 것을 특징으로 하는 냉장시스템.
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