KR20090132939A - 오일분배장치 및 이를 포함하는 공기 조화기 - Google Patents

Abstract

본 발명의 오일분배장치는 복수개의 압축기 각각이 수용할 수 있는 양을 초과하여 유출되는 오일을 다시 각각의 압축기로 균등하게 재분배한다.

따라서 복수개의 압축기의 다양한 운전모드에 따라 각 압축기에 적절한 양의 오일을 분배할 수 있어서, 복수개의 압축기 운전시 일부 압축기의 오일부족으로 인한 손상을 방지할 수 있다.

공기조화기, 압축기, 오일분배장치, 기액분리기

Description

오일분배장치 및 이를 포함하는 공기 조화기 {Oil distribution device and air-conditioning apparatus comprising the same}

본 발명은 복수개의 압축기에서 유출된 오일은 다시 각 압축기로 균등하게 분배하는 오일분배장치 및 이를 포함하는 공기 조화기에 관한 것이다.

일반적으로 공기조화기는 압축기, 응축기, 팽창기구 및 증발기를 포함한다. 그리고 압축기에서 토출된 냉매는 응축기에서 응축된 후, 팽창기구에서 팽창된다. 팽창된 냉매는 증발기에서 증발된 후 압축기로 흡입되는 냉매의 냉동사이클을 이용하여 실내를 냉난방 시키거나 공기를 정화시킨다.

한편, 상기 압축기는 작동 시 기계적인 마찰이 생기고, 압축기를 기계적인 마찰로부터 보호하기 위해 오일을 통해 윤활이 이루어지도록 한다. 그리고 압축기 내의 오일은 압축기에서 압축된 고온고압의 냉매가스와 함께 사이클을 순환하게 된다.

한편, 이러한 오일은 사이클의 응축기, 증발기 및 배관에 쌓이는 경우 능력 저하를 가져오고, 압축기로의 복귀가 원활하지 않을 경우 압축기의 내의 오일량이 부족하여 압축기의 소손을 야기하게 된다. 따라서 이러한 현상을 방지하기 위해 압 축기의 토출 파이프에 고온고압의 냉매가스로부터 오일을 분리하는 오일분리기를 연결하여 압축기 흡입부측으로 오일을 회수시킨다. 결국 사이클을 순환하는 오일의 양은 줄게 되고, 압축기의 오일 부족 현상을 방지되게 된다.

최근에는 냉동 장치가 대형화됨에 따라 상기 복수개의 압축기가 장착되고, 부하에 따라 상기 복수개 압축기의 용량을 가변시킴에 따라 복수개의 압축기 구동에 필요한 소비 전력을 줄이는 추세이다.

따라서 복수개의 압축기는 다양한 운전모드로 작동이 되고, 이에 따라 각 압축기간에 오일의 불균형이 생길 수 있다. 그리고 이로 인한 압축기가 기계적인 마찰에 의해 손상을 입는 등의 부작용이 있었다.

본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 복수개의 압축기의 다양한 운전모드에 대응하여 각 압축기의 적절량의 오일을 분배하여 압축기를 기계적인 마찰로부터 보호하는 오일분배장치 및 이를 포함하는 공기조화기를 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 복수개의 압축기 중 일부 압축기가 동작하지 않는 경우 동작을 하는 압축기로만 오일을 분배하여 불필요한 오일의 분배를 막는 오일분배장치 및 이를 포함하는 공기조화기를 제공함에 있다.

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 오일분배장치는, 냉매가 유입되는 냉매유입유로 및 기상의 냉매와 오일이 배출되는 냉매배출유로를 포함하는 기액분리기, 상기 냉매배출유로와 연결되고, 바닥면에서 일정거리 이격된 부분에 오일유출부가 형성된 복수개의 압축기 및 상기 각각의 오일유출부에 연결되어 각 오일유출부를 통하여 나온 오일을 기액분리기쪽으로 유도하는 복수개의 균유유로를 포함한다.

그리고 상기 균유유로는 복수개의 압축기 각각에 연결된 복수개의 오일배출유로와 상기 복수개의 오일배출유로의 오일을 기액분리기로 유도하는 연결유로를 포함한다. 또한 상기 각 오일배출유로는 오일의 역류를 방지하는 체크 밸브를 포함한다. 그리고 상기 연결유로에는 상기 연결유로를 기설정된 일정시간 간격으로 개 폐하는 밸브를 포함한다.

한편, 상기 연결유로는 상기 냉매유입부에 연결되거나 상기 냉매토출유로에 연결된다.

그리고 본 발명의 공기조화기는 상기 오일 분배 장치를 포함한다.

상기의 구성을 가지는 본 발명에 따른 오일분배장치 및 이를 포함하는 공기조화기는 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 복수개의 압축기의 운전모드에 따라 각 압축기에 적절량의 오일을 유지할 수 있다. 따라서 오일의 과잉공급에 따른 압축기의 효율저하를 막을 수 있다.

둘째, 복수개의 압축기 중 일부 압축기가 동작하지 않는 경우 동작을 하는 압축기로만 오일을 순환시킨다. 따라서 불필요한 오일의 분배를 방지하여 압축기의 효율을 증대시킬 수 있다.

이하 본 발명의 목적이 구체적으로 실현될 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 본 실시예들을 설명함에 있어서, 동일 구성에 대해서는 동일 명칭 및 동일 부호가 사용되며, 이에 따른 부가적인 설명은 생략하기로 한다.

제1실시예

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 오일분배장치를 포함한 공기조화기 실외기의 개략 구성도이다.

도 1 에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 공기 조화기 실외기(2)는 실외 열교환기(50), 팽창기구(60), 사방밸브(40), 복수개의 압축기(10, 20) 및 기액분리기(70)를 포함한다.

실외기(2)는 실내기와 냉매배관(4,6)으로 연결되어 있다. 즉 실내기(미도시)에서 열교환된 냉매는 냉매배관(4,6)을 통하여 실외기(2)로 유입되어 실외기를 유동하면서 냉방사이클을 완성하게 된다.

실외 열교환기(50)은 열교환기(50)를 통과하는 냉매와 실외공기를 열교환시키는 역할을 한다. 즉 공기조화기의 냉방시에는 냉매를 실외공기를 이용하여 응축시키는 역할을 하고, 난방시는 실외공기를 이용하여 냉매를 증발시키는 역할을 한다.

팽창기구(60)는 열교환기에서 응축된 냉매가 증발이 잘 될 수 있도록 팽창시키는 역할을 한다. 즉 공기조화기의 냉방운전시, 실외열교환기(50)에서 응축된 냉매를 팽창시킨다. 그리고 공기조화기의 난방운전시에는 실내열교환기(미도시)에서 응축된 냉매를 팽창시킨다. 따라서 팽창기구(60)는 실내열교환기(미도시)와 실외열교환기(50)의 중간 배관에 위치한다.

사방밸브(40)는 공기조화기의 냉방 및 난방 운전에 따라 냉매의 흐름을 바꾸는 역할을 한다. 따라서 실내외 열교환기와 압축기의 사이에 위치하면서 공기조화기의 운전에 따라 냉매의 흐름을 바꾸어준다. 구체적으로 냉방운전시 실내열교환 기(미도시)를 통과한 냉매를 압축기(10,20)로 유도하고, 압축기에서 압축된 냉매를 실외열교환기(50)로 유도한다. 그리고 난방운전시 실외 열교환기(50)에서 증발된 냉매를 압축기(10,20)로 유도하고, 압축기(10,20)에서 압축된 냉매를 실내 열교환기(미도시)로 유도한다.

압축기(10,20)는 열교환기에서 증발된 냉매를 압축하는 역할과 냉매가 실내기(미도시) 및 실외기(2)상을 순환할 수 있게 순환력을 부여하는 역할을 한다.

한편, 압축기는 공기조화기의 용량에 복수개가 구비될 수 있다. 그리고 복수개의 압축기 중 일부가 용량이 가변되는 경우 압축기 구동의 소비전력을 최소화할 수 있다. 즉 용량이 가변되는 용량 가변 압축기와 정속 구동되는 정속 압축기를 설치하는 경우 실내기의 부하가 작을 경우 용량 가변 압축기만 부하에 맞게 구동하고, 실내기의 부하가 클 경우 용량 가변 압축기와 정속 압축기를 같이 구동하게 되면, 부하의 변화에 따른 공기조화기의 소비전력을 줄일 수 있다.

따라서 본실시예에서의 복수개의 압축기(10,20)는 복수개의 정속 압축기로 구성될 수도 있고, 용량 가변 압축기와 정속 압축기로 구성될 수도 있다.

그리고 본 실시예의 복수개의 압축기(10,20)에 설치된 오일분리기(14,24)와 배관(15,25)은 동일하기 때문에 이하 하나의 구성에 대해서만 설명한다.

압축기(10,20)는 냉매를 압축하는 압축실을 갖는 압축부(미도시), 상기 압축실을 가변시키는 모터부(미도시) 및 상기 모터부 및 압축부의 윤활을 위해 오일을 펌핑하는 오일펌프(미도시)를 포함한다.

오일분리기(14,24)는 압축기(10,20)에서 압축된 고온고압의 기상 냉매에 포함된 오일을 분리하는 역할을 한다. 따라서 냉매가 사이클 상에서 원활하게 유동할 수 있게 하고, 분리된 오일을 압축기(10,20)측으로 회수하여 압축기의 오일 부족을 방지한다.

오일분리기(14,24)는 압축기 토출부(24)와 연결되어 압축기(20)에서 토출된 냉매와 오일이 유입된다. 그리고 사방밸브(40)와 연결되어 오일분리기(14,240)에서 분리된 냉매를 사방밸브(40)로 보낸다. 또한 오일분리기(14,24)에서 분리된 오일은 오일회수배관(15,25)을 통하여 압축긴(10,20)로 회수된다. 본 실시예에서는 오일회수배관(15,25)이 각 압축기에 연결된 냉매배출배관(74)에 연결된다.

한편, 사방 밸브(40)와 오일분리기(14,24)사이에는 체크 밸브(17,27)가 설치되어 오일분리기에서 분리된 냉매가 오일분리기로 역류하는 것을 막는다. 그리고 오일회수유로(15,25)에는 캐필러리 튜브(16,26)가 설치되어 오일분리기(14,25)에서 분리되지 않은 냉매가 오일회수유로(15,25)를 통하여 다시 압축기(10,20)로 유입되지 않게 한다.

그리고 압축기(10,20)의 저면에는 오일이 수용되고, 압축기의 저면과 일정거리 이격된 부분에 오일유출부(10a, 20a)가 형성된다. 따라서 압축기의 저면에 수용된 오일의 높이가 상기 일정거리를 넘는 경우 오일유출부(10a, 20a)를 통하여 압축기(10,20)의 외부로 유출된다.

그리고 상기 오일유출부(10a, 20a)에는 균유유로(30)가 연결된다. 균유유로(30)는 상기 오일유출부(10a, 20a)를 통하여 유출된 오일을 기액분리기측으로 유도한다. 따라서 복수개의 압축기(10,20)에 과공급된 오일은 기액분리기(70)에 수용 된다. 그리고 후술할 냉매배출유로(74)를 통해 복수개의 압축기(10,20) 각각으로 재분배가 된다.

한편, 복수개의 압축기(10,20)에 연결된 균유유로(30)은 직접 기액분리기(70)로 연결되어 각 압축기(10,20)의 과공급된 오일을 기액분리기(70)로 보낼 수도 있다. 이 경우 기액분리기(70)에는 복수개의 균유유로(30)가 삽입되는 복수개의 홀이 형성된다.

하지만 본 실시예에서 균유유로(30)는 압축기(10,20)에 각 오일유출부(10a, 20a)에 연결된 오일배출유로(33,35)와 상기 오일배출유로(33,35)를 통과한 오일을 후술할 기액분리기(70)로 유도하는 연결유로(31)를 포함한다.

그리고 본 실시예에서 연결유로(31)는 후술할 기액분리기(70)의 냉매유입유로(72)에 연결된다. 따라서 연결유로(31)를 통과한 오일은 냉매유입유로(72)를 통하여 사이클을 순환하는 냉매 및 냉매에 포함된 일정량의 오일과 함께 기액분리기(70)으로 유입된다. 따라서 기액분리기(70)에 연결유로가 연결되는 별도의 홀 등을 형성하지 않아도 된다.

한편, 오일배출유로(33,35)에는 캐필러리 튜브(11,21)가 설치된다.캐필러리 튜브(11,21)는 오일유출부(10a,20a)를 통하여 오일이 유출될 때, 압축기(10,20) 내부의 냉매가 오일과 함께 오일 유출부(10a,20a)를 통하여 나와 기액분리기로 유동하는 것을 방지하는 역할을 한다.

그리고 오일배출유로(33,35)에는 체크밸브(12,22)가 각각 설치된다.

체크 밸브(12,22)는 오일유출부(10a, 20a)를 통하여 오일배출유로(33,35)상으로 유출된 오일이 압축기(10,20)로 역류하는 걸 방지하는 역할을 한다. 특히, 공기조화기 전체의 부하가 작아서 압축기(10,20) 중 일부가 작동을 하지 않는 경우 작동을 하지 않는 압축기는 작동을 하는 압축기보다 낮은 압력을 형성하게 된다. 이 경우 작동을 하는 압축기에서 유출된 오일의 일부가 작동을 하지 않는 압축기로 이동을 하게 된다. 결국 작동을 하지 않는데도 불필요한 오일의 분배가 이루어져 작동을 하는 압축기에 오일 부족현상을 초래할 수 있다.

따라서 체크밸브(12,22)를 다는 경우 작동을 하는 압축기에서 나온 오일은 작동을 하지 않는 압축기측으로 유동을 하게 되더라도 작동을 하지 않는 압축기로 유입될 수 없다. 결국 작동하는 압축기들에만 오일를 분배 및 순환하게 하여 오일의 부족현상을 막는 효과가 있다.

결국 본 실시예에서는 하나의 압축기(20)가 작동을 하지 않는 경우 나머지 하나의 압축기(10)의 오일유출부(10a)를 통하여 나온 오일이 오일배출유로(33), 연결유로(31), 기액분리기(70) 및 냉매배출유로(74)를 경유하여 작동을 하는 압축기(10)로 다시 유입되게 된다.

상기 연결유로(31)에는 기설정된 일정시간 간격으로 연결유로(31)를 개폐하는 밸브(37)가 설치된다. 구체적으로 초기기동시에는 복수개의 압축기간에 오일의 불균형이 있을 수 있으므로, 초기 기동후 일정시간 간격으로 상기 밸브(37)를 개방한다. 따라서 복수개의 압축기(10,20)에 과공급되어 있는 오일은 오일배출유로(33,35), 연결유로(31) 및 냉매유입유로(72)를 통하여 기액분리기(70)로 유입되어 합쳐진 후, 냉매배출유로(74)를 통하여 각 압축기(10,20)으로 분배된다. 결국 오일이 과공급되어 있는 압축기에서 유출된 오일을 오일이 부족한 압축기측으로 보내어 압축기의 오일부족현상을 방지한다.

그리고 초기기동후 기설정된 일정시간이 지나면 각 밸브(37)가 닫힌다. 즉 오일을 균등하게 분배하는 일련의 과정을 통하여 복수개의 압축기(10,20)의 오일량은 균등하게 된 후에는 밸브(37)를 닫아서 오일을 분배하는 과정을 중단한다.

한편, 다시 일정시간이 지나면 압축기(10,20)의 운전주파수 등의 차이에 의해 압축기(19,20)간의 오일 불균형이 발생한다. 그러면 상기 밸브(37)를 개방하여 불균형이 생긴 오일을 균등하게 분배하는 과정을 거친다.

즉 일정시간 간격으로 상기 오일분배장치를 작동시켜서 압축기에 적절량의 오일이 공급될 수 있도록 조절하게 된다.

또한, 각 압축기의 오일의 높이 등 오일량을 센싱하는 센서부, 각 센서의 오일량에 대한 센싱결과를 수용하는 제어부를 포함하여 구성될 수도 있다. 따라서 센싱결과에 따라 밸브(37)를 개폐할 수도 있다.

기액분리기(70)은 압축기로 기상의 냉매만 유입될 수 있도록 액, 상의 냉매를 분리하는 역할을 한다. 기액분리기(70)에는 액상 및 기상의 냉매와 냉매에 포함되어 있는 오일이 유입되는 냉매유입유로(72)와 기상의 냉매 및 오일을 압축기(10,20)로 유도하는 냉매배출유로(74)를 포함한다.

상기 설명한 바와 같이 본 실시예에서는 연결유로(31)가 냉매유입유로(72)에 설치된다. 따라서 기액분리기(70)에 연결유로(31)가 연결되는 홀을 형성하지 않아도 된다. 즉 냉매유입유로(72)를 통하여 기상 및 액상의 냉매, 상기 냉매에 포함 되어 사이클은 순환한 오일 및 복수개의 압축기(10,20)에 과공급 되어 오일유출부(10a, 20a)를 통하여 배출된 오일이 기액분리기(70)로 유입된다. 그리고 기액분리기(70)에서 기상 냉매와 액상 냉매가 분리가 되고, 분리된 기상의 냉매는 냉매배출유로(74)를 통하여 복수개의 압축기로 각각 송부된다.

상기 냉매배출유로(74)에는 기액분리기(70)로 유입된 오일이 배출되는 홀(미도시)이 형성된다. 그리고 상기 홀을 통하여 냉매배출유로(74)로 유입된 오일은 냉매배출유로(74)를 유동하는 기상의 냉매와 함께 복수개의 압축기(10,20)로 이동된다.

이하, 본 발명의 오일분배장치에서의 오일의 흐름을 다시 설명한다.

복수개의 압축기(10,20) 각각에 과공급된 오일은 압축기의 오일유출부(10a, 20a)를 통하여 오일배출유로(31,35)로 유입된다. 상기 오일은 각 오일배출유로(33,35)에 설치된 캐필러리 튜브(11,21)와 체크 밸브(12,22)를 통과하여 연결유로(31)로 유입된다. 그리고 냉매유입유로(72)로 유입된 오일은 냉매유입유로(72)를 통과하는 냉매와 함께 기액분리기(70)로 유입된다. 그리고 기액분리기 내부에서 냉매배출유로(74)에 형성된 홀(미도시)를 통하여 냉매배출유로(74)로 유입된다. 즉 오일은 기액분리기(70)에서 분리되어 냉매배출유로(74)를 통하여 복수개의 압축기(10,20)로 유동하는 기상의 냉매와 함께 복수개의 압축기로(10,20)로 다시 분배되게 된다.

제2실시예

도 2는 본 발명의 제2실시예에 따른 오일분배장치를 포함한 공기조화기 실외기의 개략 구성도이다.

본 실시예에 따른 오일분배장치는, 도 2에 도시된 바와 같이 연결유로(31')가 기액분리기(70')에 직접 연결된다. 그리고 기액분리기(70')에는 연결유로(31')가 연결되는 홀이 형성된다. 오일이 냉매유입배관(72)를 거치지 않고 직접 기액분리기(31')로 유입되므로, 냉매유입배관(72)을 통과하는 냉매의 유동저항을 향상시킬 수 있다.

그리고 기타 구성 및 작용은 본 발명의 제 1 실시예와 동일하므로 동일 부호를 사용하고 그에 대한 상세한 설명은 생략한다.

제3실시예

도 3는 본 발명의 제3실시예에 따른 오일분배장치를 포함한 공기조화기 실외기의 개략 구성도이다.

본 실시예에 따른 오일분배장치는, 도 3에 도시된 바와 같이 연결유로(31)가 냉매배출유로(74)에 직접 연결된다. 따라서 기액분리기(70)에 연결유로(31)가 연결되는 홀 등을 형성하지 않아도 된다.

그리고 기타 구성 및 작용은 본 발명의 제 1 실시예와 동일하므로 동일 부호를 사용하고 그에 대한 상세한 설명은 생략한다.

이러한 본 발명의 범위는 상기한 실시예에 한정되지 않고, 상기와 같은 기 술범위 안에서 당 업계의 통상의 기술자에게 있어서는 본 발명을 기초로 하는 다른 많은 변형이 가능할 것이다.

도 1는 본 발명의 제1실시예에 따른 오일분배장치를 포함한 공기조화기 실외기의 개략 구성도이다.

도 2는 본 발명의 제2실시예에 따른 오일분배장치를 포함한 공기조화기 실외기의 개략 구성도이다.

도 3는 본 발명의 제3실시예에 따른 오일분배장치를 포함한 공기조화기 실외기의 개략 구성도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

2: 실외기 4, 6: 냉매배관

10, 20: 압축기 10a, 20a: 오일 유출부

11, 21: 캐필러리 튜브 12, 22: 체크 밸브

14,24: 오일분리기 15,25: 오일회수유로

16,26: 캐필러리 튜브 17,27: 체크 밸브

30: 균유유로 31: 연결유로

33,35: 오일배출유로 37: 밸브

40: 사방밸브 50: 실외 열교환기

60: 팽창기구 70: 기액분리기

72: 냉매유입유로 74: 냉매배출유로

Claims (7)

1. 냉매가 유입되는 냉매유입유로 및 기상의 냉매와 오일이 배출되는 냉매배출유로를 포함하는 기액분리기;

   상기 냉매배출유로와 연결되고, 바닥면에서 일정거리 이격된 부분에 오일유출부가 형성된 복수개의 압축기; 및

   상기 각각의 오일유출부에 연결되어 각 오일유출부를 통하여 나온 오일을 기액분리기쪽으로 유도하는 복수개의 균유유로;

   를 포함하는 오일분배장치.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 균유유로는 복수개의 압축기 각각에 연결된 복수개의 오일배출유로와 상기 복수개의 오일배출유로의 오일을 기액분리기로 유도하는 연결유로를 포함하는 오일분배장치.
3. 청구항 2에 있어서,

   상기 각 오일배출유로는 오일의 역류를 방지하는 체크 밸브를 포함하는 오일분배장치.
4. 청구항 2에 있어서,

   상기 연결유로에는 상기 연결유로를 기 설정된 일정시간 간격으로 개폐하는 밸브를 포함하는 오일분배장치.
5. 청구항 2에 있어서,

   상기 연결유로는 상기 냉매유입부에 연결되는 오일분배장치.
6. 청구항 2에 있어서,

   상기 연결유로는 상기 냉매토출유로에 연결되는 오일분배장치.
7. 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 오일 분배 장치를 포함하는 공기조화기.

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