KR100194146B1 - 증발기에 유입되는 냉매 내에 함유된 오일을 분리하는 오일 분리장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 응축기로부터의 냉매가 통과하는 모세관과 상기 모세관으로부터의 냉매를 수령하는 증발기 사이에 설치되어 상기 증발기에 유입되는 냉매 내에 함유된 오일을 분리시키는 오일분리 장치에 관한 것으로서, 모세관에 접속되는 유입포트와, 증발기 배관에 접속되어 유입포트로부터의 냉매를 상향유출하는 냉매유출포트와, 냉매유출포트의 하부에 배치되어 오일유도관이 접속되는 오일유출포트를 포함하는 것이다. 이에 의해, 증발기 내로 유입되는 냉매 내의 오일이 분리되어 증발기 내에 오일이 누증되는 것이 방지할 수 있고 압축기 내의 오일의 감소를 방지하여 냉각시스템의 효율을 높일 수 있다.

Description

증발기에 유입되는 냉매 내에 함유된 오일을 분리하는 오일 분리장치

제1도는 본 발명에 따른 오일분리장치를 갖는 증발기 주변의 개략적 단면도.

제2도는 오일분리장치의 확대단면도.

제3도는 오일분리장치의 분해사시도.

제4도는 냉매 사이클 수행하는 냉기생성 시스템을 설명하기 위해 냉각시스템의 개략적 블럭도.

제5도는 종래의 증발기 주변의 개략적 단면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 모세관 7 : 증발기

11 : 유입포트 15 : 걸림부재

21 : 냉매유출포트 31 : 오일유출포트

40 : 오일분리장치 51 : 압축기

53 : 응축기 55 : 모세관

57 : 증발기

본 발명은 오일분리장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 응축기로부터의 냉매가 통과하는 모세관과 상기 모세관으로부터의 냉매를 수령하는 증발기 사이에 설치되어, 상기 증발기에 유입되는 냉매 내에 함유된 오일을 분리시키는 오일분리장치에 관한 것이다.

냉장고나 에어컨과 같이 냉기를 생성하는 제품에서는 냉기를 생성하기 위해 냉매를 압축하고 증발시키는 등의 일련의 냉매사이클을 수행한다. 제4도는 이러한 냉매사이클을 설명하기 위한 냉각시스템의 개략적 블럭도이고, 제5도는 종래의 증발기 주변의 개략적 단면도이다. 냉기생성 시스템은 압축기(51), 응축기(53), 모세관(55) 및 증발기(57)로 구성되어 있다. 압축기(51)는 기체상태의 냉매를 압축하여 고온고압의 기체로 만들고, 응축기는 이 고온고압의 기체 냉매로부터 열을 방출하여 액체 상태로 만든다. 액화된 고압의 냉매는 모세관(55)을 거쳐 감압되고, 모세관(55)로부터의 냉매는 증발기(57)에 유입되어 기화된다. 이때 기화가 일어나면서 주위의 열을 흡수함으로써 증발기(57) 주변의 공기가 냉각되고, 이에 따라 냉기가 생성되어 냉장실 또는 냉동실이나 실내에 공급된다. 기화된 냉매는 다시 압축기(51)에 유입되어 고온고압의 기체로 압축된다.

이러한 냉각시스템에서 압축기(51)는 기계적인 작동으로 냉매를 압축하므로 구동을 위한 윤활작용을 하는 오일이 필요하게 된다. 윤활용 오일은 냉매의 순환 과정에서 불가피하게 혼입되게 되고, 따라서 냉매는 오일을 함유한 상태로 냉각시스템 내에서 순환하게 된다. 오일은 냉각시스템 내에서 냉매와 함께 흐르다가, 냉매가 모세관(55)에서 증발기로 유입되어 기화될 때 냉매가 주위의 열을 흡수하여 저온이 됨에 따라 오일은 기체 상태로 변환되지 않고 냉매와 분리되게 된다. 이에 따라 오일은 증발기 내부에 누증된다. 이러한 오일의 분리는 HFC-134a 냉매에 에스테르계의 오일이 섞여 있는 경우에 더 많이 발생한다. 특히, 압축기(51)의 조립시에는 미네랄계의 오일을 많이 사용하는데, 이 미네랄계 오일이 압축기 내의 에스테르계 오일과 혼합될 경우에는 증발기 내에서 냉매가 기화할 때 냉매와 오일의 분리가 더욱 심하게 발생하여 증발기 내의 오일의 누증이 심하게 된다.

증발기 내에 오일이 누증되면 증발기는 주위에서 열을 많이 뻬앗지 못하여 냉각 효율이 저하되며, 압축기 내의 오일은 감소하여 압축기 내부의 마모가 심해지고 압축효율도 떨어지게 되어, 전체 냉각시스템의 구동에 영향을 주게 된다.

따라서, 본 발명의 목적은, 증발기에 유입되는 냉매에서 오일을 분리함으로써 증발기 내의 오일의 누증과 압축기 내의 오일의 감소를 방지하여, 압축기 및 증발기의 기능을 유지하고 우수한 냉각 효과를 유지할 수 있도록 하는 오일분리장치를 제공하는 것이다.

상기 목적은, 본 발명에 따라, 응축기로부터의 냉매가 통과하는 모세관과 상기 모세관으로부터의 냉매를 수령하는 증발기 사이에 설치되어, 상기 증발기에 유입되는 냉매 내에 함유된 오일을 분리시키는 오일분리장치에 있어서, 상기 모세관에 접속되는 유입포트와, 상기 증발기 배관에 접속되어 냉매를 상향유출하는 냉매유출포트와, 상기 냉매유출포트의 하부에 배치되어 오일유도관이 접속되는 오일유출포트를 포함하는 것을 특징으로 하는 오일분리장치에 의해 달성된다.

여기서, 상기 오일유도관의 내경이 상기 냉매유출포트의 내경보다 작게 형성되도록 함으로써, 냉매의 흐름이 증발기쪽으로 유도하고 오일유도관쪽으로의 냉매 유입을 방지할 수 있으며, 이때 상기 오일유도관의 내경은 상기 냉매 유출포트의 내경의 ¼ 이하 정도의 크기를 갖도록 하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 오일유도관은 말단부가 상기 증발기의 냉매유출구와 연통되도록 하여 증발기를 거친 냉매가 다시 오일과 합쳐지게 함으로써, 오일이 혼합된 냉매가 압축기에 재 유입되게 하여 압축기 내의 오일의 감소를 방지할 수 있다.

또한, 상기 냉매유출포트의 내벽면에 형성되어 상기 증발기로 유입되는 오일의 흐름을 차단하는 걸림턱을 더 포함하도록 하여 냉매유출포트의 관벽을 따라 증발기에 유입되는 오일을 걸러내고 오일유도관으로 떨어지게 하는 것이 바람직하며, 이때 상기 걸림턱은 상기 냉매유출포트의 내벽면으로부터 연장되어 하향절곡 형성되도록 하는 것이 바람직하다.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.

제1도는 본 고안에 따른 오일분리장치를 갖는 증발기 주변의 개략적 단면도이다. 오일분리장치(40)는 모세관(5)과 증발기(7)의 연결부위에 설치되어 있으며, 모세관(5)의 말단부에 설치되어 모세관(5)으로부터의 냉매를 수령하는 유입포트(11)와, 증발기(7) 배관에 접속되어 있으며 유입포트(11)로부터의 냉매를 상향유출하여 증발기(7)에 공급하는 냉매유출포트(21)와, 냉매유출포트(21)의 하부에 배치되어 있는 오일유출포트(31) 및, 유입포트(11)와 냉매유출포트(21) 사이에 설치되는 걸림부재(15)로 이루어져 있다.

제2도는 오일분리장치의 확대단면도이고, 제3도는 오일분리장치의 분해사시도이다. 걸리부재(15)는 냉매유출포트(21)의 내벽면 하향연장 형성된 걸림턱(16)을 제공한다. 유입포트(11)와 걸림부재(15) 및 걸림부재(15)와 냉매유출포트(21)는 전기 용접 등으로 융착된다. 오일유출포트(31)는 하부쪽으로 갈수록 점차 내경이 좁아지도록 형성되어 있고, 오일유출포트(31)의 하부에는 오일유도관(19)이 설치되어 있다. 오일유도관(19)의 내경은, 냉매유출포트(21)의 내경보다 작게 형성되어 있고, 냉매 유출포트(31)의 내경의 ¼ 이하 정도의 크기를 갖는다. 오일유도관(19)은 말단부가 증발기(7) 말단부의 냉매유출구(7a)와 연통하여 있다.

모세관(5)으로부터 유입된 액체 상태의 냉매는 유입포트(11)에 유입되면서 기화된다. 오일유도관(19)의 내경은 냉매유출포트(21)의 내경보다 작게 형성되어 있으므로 기화된 냉매는 오일유출포트(31)를 통해 거의 빠져나가지 않고 대부분이 냉매유출포트(21)를 통해 증발기에 공급된다. 모세관(5)으로부터 유입포트(11)로 유입된 냉매 내에 함유되어 있던 오일은 기화되지 못하여 액상으로 존재하면서 냉매로부터 분리된다. 이 분리된 오일(25)은, 일부는 점성에 의해 오일분리장치(40)의 관벽을 따라 이동하고 일부는 자중에 의해 하향하여 오일유출포트(31)를 거쳐 오일유도관(19)으로 향한다. 냉매유출포트(21)의 관벽에 붙어 있는 오일(25)은 기화된 냉매의 흐름에 의해 상향하는 힘을 받게 되고, 이에 의해 냉매유출포트(21)의 관벽을 따라 상향하는 오일(25)은 걸림턱(16)에 걸리어 모이게 된다. 오일(25)이 어느 정도 모이면 자중에 의해 아래로 떨어져 오일유도관(19)에 유입된다. 오일유출포트(31)의 점진적으로 좁아지는 내경은 오일유도관(19)으로 오일(25)을 안내한다. 이러한 구성에 의해 냉매 내의 오일이 분리되어, 오일을 거의 함유하지 않는 냉매가 증발기(7)에 유입된다.

오일유도관(19)은 증발기(6)의 말단에 있는 냉매유출구(7a)에 연통하고 있으므로 오일유도관(19)으로 유입된 오일은 증발기(7)를 거쳐나온 기체 상태의 냉매와 합쳐지게 된다. 이에 따라 오일(25)과 합쳐진 냉매가 압축기에 다시 공급되어 압축기 내의 오일의 감소가 일어나지 않게 된다.

상기와 같은 오일분리장치에 의해, 증발기 내로 유입되는 냉매 내의 오일이 분리되어 증발기 내에 오일이 누증되는 것이 방지할 수 있고 압축기 내의 오일의 감소를 방지하여 냉각시스템의 효율을 높일 수 있다.

Claims (6)

1. 응축기로부터의 냉매가 통과하는 모세관과 상기 모세관으로부터의 냉매를 수령하는 증발기 사이에 설치되어, 상기 증발기에 유입되는 냉매 내에 함유된 오일을 분리시키는 오일분리장치에 있어서, 상기 모세관에 접속되는 유입포트와, 상기 증발기 배관에 접속되어 상기 유입포트로부터의 냉매를 상향유출하는 냉매유출포트와, 상기 냉매유출포트의 하부에 배치되어 오일유도관이 접속되는 오일유출포트를 포함하는 것을 특징으로 하는 오일분리장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 오일유도관의 내경은, 상기 냉매유출포트의 내경보다 작게 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 오일분리장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 오일유도관의 내경은, 상기 냉매 유출포트의 내경의 ¼ 이하의 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 오일분리장치.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 오일유도관은, 말단부가 상기 증발기의 냉매유출구와 연통하는 것을 특징으로 하는 오일분리장치.
5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 냉매유출포트의 내벽면에 형성되어 상기 증발기로 유입되는 오일의 흐름을 차단하는 걸림턱을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 오일분리장치.
6. 제5항에 있어서, 상기 걸림턱은 상기 냉매유출포트의 내벽면으로부터 연장되어 하향절곡 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 오일분리장치.