KR0125101Y1 - 밀폐형 압축기 - Google Patents

Abstract

본 고안은 압축기계의 슬라이딩부의 마모나 손모를 유효적으로 방지하고 압축기성능을 장기간에 걸쳐 유지하고 신뢰성이 높은 밀폐형 압축기에 관한 것으로, 밀폐케이스(1)내에 전동기(12)와 이 전동기(12)에 의해 구동되는 압축기계(13)를 수용하는 밀폐형 압축기(10)에 있어서 압축기용 냉매에 HFC냉매를 사용하고 윤활유(22)에 에스테르계유를 포함하는 냉동기유를 사용함과 동시에 압축기계(13)의 슬라이딩부를 구성하는 한쪽 부재에 인산망간계등으로 불용해성 피막처리를 실시한 주철을 다른쪽의 부재에 탄소강을 각각 사용한 것을 특징으로 한다.

Description

밀폐형 압축기

제1도는 본고안에 관련된 밀폐형 압축기의 한 실시예를 나타낸 종단면도.

제2도는 제1도에서 나타낸 밀폐형 압축기의 평면도.

제3도는 본고안의 밀폐형 압축기에 있어서 왕복식 압축기의 피스톤구좌부(球座部)에 대한 마모량의 시간변화를 나타낸 도면.

제4도는 본고안의 밀폐형 압축기에 있어서 왕복식 압축기계의 실린더슬라이딩면에 대한 마모량의 시간변화를 나타낸 도면.

제5도는 왕복식 압축기의 실린더의 오프세트배치예를 나타낸 도면.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 밀폐형 압축기 11 : 밀폐케이스

12 : 전동기 13 : 왕복식 압축기계

14 : 고정프레임 15 : 지지스프링

17 : 고정자(스테이터) 18 : 회전자(로우터)

19 : 회전샤프트(크랭크샤프트) 19a : 크랭크부

20 : 축베어링 22 : 윤활유

24 : 오일펌프 27 : 실린더

28 : 실린더실 29 : 피스톤

29a : 피스톤구좌부 30 : 연결봉(커넥팅로드)

30a : 연결봉 대(大)단부 30b : 연결봉 소(小)단부

33 : 흡입실 34 : 흡입관

38 : 토출마후라 39 : 토출파이프

40 : 토출관

본 고안은 냉장고 등의 냉동사이클에 편입되는 밀폐형 압축기에 관한 것으로 특히 압축기계의 슬라이딩부의 내마모성을 향상시킨 왕복타입의 밀폐형 압축기에 관한 것이다.

냉장고나 냉동쇼케이스 등의 냉동장치, 실내를 냉난방하는 공기조화기에는 냉동사이클이 구비되고 이 냉동사이클에는 밀폐형 전동압축기인 압축기가 편입되어 있다. 이 밀폐형 압축기에서 압축기용 냉매를 압축하고, 압축되어 고온, 고압화한 압축용 냉매를 냉동사이클에 토출시키도록 되어 있다.

종래의 밀폐형 압축기에는 압축기용 냉매로서 CFC(클로로플루오르카본)12(이하 R12라 한다) 냉매 혹은 HCFC(하다드로플루오르카본)22(이하 R22라 한다) 냉매가 사용되고 윤활유에는 나프텐계나 파라핀계의 광유가 사용되고 있다. 이들의 압축기용 냉매나 윤활유는 압축기의 사용온도, 슬라이딩부재재료, 실린더용적 등을 고려해서 선정된다.

그러나 R12냉매는 대기권에서 화학적으로 안정되고 오존층을 파괴할 우려가 강하기 때문에 규제대상의 특정프레온이 되고 있고 또한 R22냉매는 대기권에서 분해하기 쉽고 오존층을 파괴하는 힘이 약한 지정프레온이지만 오존층 파괴효과가 남은 점에서 이들의 특정프레온이나 지정프레온대신 압축기용 냉매의 개발이 요구되고 있다.

최근에서는 특정프레온이나 지정프레온대신 대체프레온으로서 오존층을 파괴하지 않는 R134a의 HFC냉매가 개발되고 있다. R134a냉매는 CFC냉매의 R12냉매에 가까운 냉매특성을 가진다.

이 R134a의 HFC냉매를 압축기용 냉매로서 밀폐형 압축기를 운전시키면 윤활유에 광유를 사용한 것으로는 HFC냉매와의 상용성(相溶性)이 나쁘고 이 때문에 R134a와 상용성이 뛰어난 윤활유로서 에스테르계유가 검토되고 있다.

밀폐형 압축기의 압축기용 냉매에 R134a의 HFC냉매를 사용하고 이 R134a냉매와 상용성이 뛰어난 에스테르계유를 사용하면 밀폐케이스내에 수용되는 압축기계의 슬라이딩부의 마모가 크고 이 슬라이딩부의 내모마성을 고려하지 않으면 안된다.

한편 종래의 밀폐형 압축기는 그 압축기계에 왕복식 압축기계를 채용한 것으로는 슬라이딩부를 주철이나 탄소강으로 구성함과 동시에 비교적 고하중이나 고부하가 작용하는 곳을 표면처리, 예를들면 질화처리를 실시하고 표면경도를 높이거나 피스톤이 슬라이딩하는 주철제의 실린더를 호닝(honing) 등의 정밀마무리가공을 실시해서 피스톤과 실린더가 원활하게 슬라이딩 하도록 배려하고 있다.

그러나 이러한 배려를 해도 냉매로서 염소를 포함하지 않는 R134a냉매와 윤활유에 에스테르계유를 사용하면 압축기계의 슬라이딩부 특히 엄격한 슬라이딩조건의 실린더와 피스톤과 연결봉의 소단부와 피스톤구좌부의 슬라이딩부의 마모나 손모가 크고 압축기성능과 신뢰성에 문제가 있었다.

본 고안은 상술한 사정을 고려해서 만들어진 것으로 압축기계의 슬라이딩부의 마모나 손모를 효과적으로 방지하고 압축기성능을 장기간에 걸쳐 유지하고 신뢰성이 높은 밀폐형 압축기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 고안의 다른 목적은 압축기용 냉매에 오존파괴계수 제로의 R134a 등의 HFC냉매를 윤활유에 에스테르계유를 포함하는 냉동기유를 사용해도 압축기계의 슬라이딩부의 내마모성과 내손모성을 향상시킨 밀폐형 압축기를 제공하는데 있다.

본 고안의 또다른 목적은 압축기계의 슬라이등부에 윤활피막을 생성해서 금속끼리의 접촉을 방지하고 소착, 골링(galling), 마모, 손모를 효과적으로 방지한 밀폐형 압축기를 제공하는데 있다.

본 고안의 다른 목적은 실린더를 오프셋 배치하는 것에 압축기계의 실린더 슬라이딩부에 작용하는 면압력을 저하시켜 피스톤슬라이등이 원활하고 부드럽게 이루어질 수 있도록 한 밀폐형 압축기를 제공하는 것이다.

이하 본 고안에 관련된 밀폐형 압축기의 한 실시예에 대해 첨부도면을 참조해서 설명한다.

본 고안에 관련된 밀폐된 압축기는 상술한 과제를 해결하기 위해 밀폐케이스내에 전동기와 이 전동기에 의해 구동되는 압축기계를 수용한 밀폐형 압축기에 있어서, 압축기용 냉매에 HFC냉매를 사용하고 윤활유에 에스테르계우를 포함하는 냉동기유를 사용함과 동시에 상기 압축기계의 슬라이딩부를 구성하는 실린더 등의 한쪽의 부재에 인산 망간계등에서 불용해서 피막처리를 실시한 주철을 피스톤 등의 다른쪽의 부재에 탄소강을 각각 사용한 것이다. 상기 불용해성 피막처리를 실시하기 전에 질화처리를 실시해도 좋다.

또한 본 고안에 관련된 밀폐형 압축기로서 왕복식 압축기계는 실린더의 중심축선이 전동기에서의 회전토크를 전달하는 회전샤프트의 축선에서 편위한 위치를 통하도록 실린더를 오프세트배치한 것이다.

본 고안에 관련된 밀폐형 압축기에 있어서는 압축기용 냉매에 HFC냉매(HFC단독 냉매 또는 HFC혼합냉매)를 사용한 것으로 오존파괴계수가 제로로 지구환경보호애 뛰어난 냉매가 되는 한편 윤활유에 에스테르계유를 포함하는 냉동기유를 사용한 것으로 내열성에 뛰어나고 HFC냉매와의 상용성에 뛰어난 것이 된다.

또한 압축기계의 슬라이딩부를 구성하는 한쪽의 부재에 인산망간계등으로 불용해성 피막처리를 실시한 주철을 다른쪽의 부재에 탄소강을 사용한 것으로 슬라이딩부에 불용해성 피막의 윤활피막을 형성해서 금속접촉을 방지하고 소착, 골링, 마모를 효과적으로 방지하고 슬라이딩부의 마모나 손모를 효과적으로 방지해서 압축기성능을 장기간에 걸쳐 유지할 수 있고 신뢰성을 높일 수 있다. 압축기계의 슬라이딩부를 구성하는 한쪽의 부재에 질화처리를 실시하고 또한 인산망간계등으로 불용성 피막처리를 실시한 탄소강을 사용한 것으로 슬라이딩부의 슬라이딩면에 질화처리의 표면처리로 표면경도를 향상시킨데다 불용해성 피막처리를 실시해서 윤활피막을 생성할 수 있기 때문에 비교적 고하중이나 고부하가 작용하는 슬라이딩부에 적용된 것이된다.

슬라이딩부에 형성되는 불용해성 피막은 기계가공 마무리의 가공면의 요철을 깍아내고 슬라이딩부 부재끼리의 초기적응성을 양호하게 할 수 있다.

왕복식 압축기계의 실린더축선이 전동기에서의 회전토크를 전달하는 회전샤프트의 축선에서 편위한 위치를 통하도록 실린더를 오프세트배치했기 때문에 실린더슬라이딩부에 작용하는 면압력을 저감시킬 수 있고 피스톤의 슬라이딩을 보다 원활하게 또는 순조롭게 실시할 수 있다.

[실시예]

이하 본 고안에 관련된 밀폐형 압축기의 한 실시예에 대해 설명한다.

제1도 및 제2도는 냉장고 등의 냉동사이클에 편입되는 왕복타입의 세로형 밀폐형 압축기를 나타낸다. 이 밀폐형 압축기(10)는 밀폐케이스(11)내 하부에 전동기(12)가 상부에 전동기(12)에 의해 구동되는 왕복식 압축기계(13)가 각각 수용된다. 전동기(12)와 압축기계(13)는 고정프레임(14)에 부착되어 일체적으로 조립되고 복수의 지지스프링(15)에 의해 밀폐케이스(11)내에 떠오른상태로 탄성 지지된다. 지지스프링(15)은 밀폐케이스(11)내의 둘레방향을 따라 적당한 간격을 두고 복수개, 예를들면 3개 설치된다.

전동기(12)는 블레이드형상의 고정차철심을 적층해서 구성되는 고정자(스테이터)와 이 고정자(17)에 회전자유롭게 수용되는 회전자(로우터)(18)를 가지고 이 회전자(18)에 회전샤프트(19)가 장착되어 있다. 회전샤프트(19)는 고정프레임(14)에 고정된 미끄럼축베어링 구조의 축베어링(20)에 회전자유롭게 지지되는 한편 회전샤프트(19)의 상부는 축베어링(20)에서 윗방향으로 돌출하고 돌출부에 크랭크부(19a)를 형성하고 크랭크샤프트로서 구성된다.

회전샤프트(19)의 하부는 회전자(18)에서 아랫방향으로 뻗어있고 그 선단은 밀폐케이스(11)에 모아진 윤활유(22)에 침적하고 있다.

회전샤프트(19)내에는 오일펌프(24)가 설치되고 이 회전샤프트(19)의 회전에 따라 오일펌프(24)가 펌프작용하고 윤활유(22)를 회전샤프트(19)내의 오일통로(25)를 통해서 왕복식 압축기계(13)의 슬라이딩부에 공급하고 각 슬라이딩부를 오일 윤활하고 있다.

압축기계(13)의 슬라이딩부를 윤활하는 윤활유(22)에는 내열성이 뛰어난 합성유로서의 에스테르계유가 사용된다. 윤활유(22)에 에스테르계유의 다른 알킬벤젠계유나 에스테르계유와 알킬벤젠계유의 혼합유라도 좋고 또한 에스테르계유를 기유(基油) 혹은 주성분으로 하는 냉동기유라도 좋다.

또한 전동기(12)에 의해 회전샤프트(19)를 지나 구동되는 왕복식 압축기계(13)는 고정프레임(14)상에 설치되는 실린더(27)와 실린더(27)의 실린더보어에 의해 형성되는 실린더실(28)내를 슬라이딩 자유롭게 설치되는 피스톤(29)와 이 피스톤(29)을 회전샤프트(19)의 크랭크부(19a)에 연결하는 콘로드(커넥팅로드)로서의 연결봉(30)과 상기 실린더(27)의 헤드측에 설치되고 도시하지 않은 흡입밸브 및 토출밸브를 구비한 헤드플레이트(31)와 이 헤드플레이트(31)를 외측에서 덮는 실린더커버(31)를 가진다.

실린더커버(32)내에는 제2도에 나타낸 바와 같이 흡입실(33)과 도시하지 않는 토출실를 가지고 흡입관(34)에서 밀폐케이스(11)내에 흡입된 냉매는 흡입챔버(chamber)에서 흡입통로(36)를 지나 흡입실(33)에 들어가고 이 흡입실(33)에서 실린더실(28)내에 안내되도록 되어 있다. 이 밀폐형 압축기(10)는 밀폐케이스(11)내를 저압으로 하는 압축기이다.

또한 실린더커버(32)에는 토출실에 통하는 토출마후라(38)가 일체로 성형되어 있고 이 토출실에는 토출된 압축기용 냉매는 토출마후라(38)에서 토출파이프(39)를 지나 토출관(40)에 토출되도록 되어 있다. 또한 부호 41은 밀폐형 압축기(10)내에 냉매를 밀봉하는 밀봉관이다.

냉매에는 대기중에서 안정되고 오존층을 파괴하지 않고 지구환경보호에 뛰어난 HFC냉매인 1, 1, 1, 2-테트라플루오로에탄(이하 R134a냉매라 한다)이 사용된다.

또한 냉매에는 R134a냉매 대신 다른 HFC냉매를 사용해도 좋다.

다른 HFC냉매로서는 단일냉매로서 HCFC22(R22)냉매보다 토출압력이 높은 디플루오로메탄(R32), 펜타플루오로에탄(R125), 1, 1, 2, 2-테트라플루오로에탄(R134), 1, 1, 2-트리플루오로에탄(R143), 1, 1, 1-트리플루오로에탄(R143a), 1, 1-디플루오로에탄(R152a), 모노플루오로에탄(R161)을 들수 있다.

이들중에서는 R134, R134a, , R143, R143a가 종래의 CFC12(R12)냉매에 가까운 비점을 가지고 대체냉매로서 바람직하다.

또한 HFC냉매는 단일냉매로서 사용할 뿐만 아니라 HFC냉매를 2종이상 혼합시킨 혼합물이라도 좋다. HFC혼합냉매로서는 R125/R143a/134a의 혼합냉매, R32/R134a의 혼합냉매 R32/R125/R134a의 혼합냉매를 생각할 수 있다.

다음으로 밀폐형 압축기의 작용을 설명한다.

밀폐형 압축기(10)의 전동기(12)에 통전하면 전동기(12)가 기동해서 회전자(18)가 회전하게 되고 이 회전자(18)와 일체로 회전샤프트(19)가 회전한다. 전동기(12)의 회전토크는 회전샤프트(19)를 지나 그 크랭크부(19a)에서 콘로드로서의 연결봉(30)를 거쳐 피스톤(29)에 전달되고 이 피스톤(29)을 실린더(27)내에서 왕복운동시킨다.

피스톤(29)의 왕복운동에 따라 흡입실(33)측에서 실린더실(28)에 압축기용 냉매를 흡입해서 이 냉매를 압축한다. 압축기용 냉매의 압축에 의해 고온고온화된 냉매는 토출실에 토출되고 이어서 토출마후라(38)내에서 소음된 후 토출파이프(39)를 통해 토출관(40)에서 냉동사이클내로 토출된다.

한편 냉동사이클에서의 밀폐케이스(11)내에 흡입되고 밀폐케이스(11)내에서 형성되는 흡입챔버(35)에서 흡입실(33)에 도입되고 다음의 냉매압축작용을 갖게 된다.

그런데 왕복식 압축기계(13)의 슬라이딩부는 (i)회전샤프트(9)와 축베어링(20), (ii)회전샤프트(19)의 크랭크부(19a)와 연결봉(30)의 대단부(30a), (iii)연결봉(30)의 소단부(30b)와 피스톤(29)의 구좌부(29a) 및 (iv)실린더(27)와 피스톤(29)로 구성된다. 연결봉(30)의 소단부(30b)는 피스톤(29)의 구좌부(29a)에 고정지지되고 연결결합된다.

이중 회전샤프트(19)와 축베어링(20)과의 슬라이딩부의 회전샤프트(19)의 크랭크부(19a)와 연결봉(30)의 대단부(30a)와의 슬라이딩부(연결결합부)는 회전샤프트(19)에 구비된 원심식 오일펌프(24)의 펌프작용에 의해 회전샤프트(19)에 구비된 원심식 오일펌프(24)의 펌프작용에 의해 회전샤프트(19)의 회전에 따라 윤활유(22)가 충분하게 공급되도록 슬라이딩부는 윤활유(22)의 오일통로가 되고 또한 회전운동에 의해 윤활유의 유막이 유지되기 때문에 슬라이딩부는 안정적 또는 순조롭게 윤활된다.

한편 연결봉(30)의 소단부(30b)는 회전샤프트(19)의 회전에 따라 왕복운동하는 피스톤구좌부(29a)에 대해 요동운동을 한다. 이 소단부(30b)에는 구조상 윤활유(22)가 공급되기 힘들다. 또한 실린더(27)와 피스톤(29)는 왕복운동임과 동시에 실린더(27)의 헤드측은 고온이 되고 클리어랜스의 변화나 기름이 떨어지기 쉽고 심한 슬라이딩 조건이 된다.

한편 레스프로식 압축기계(13)를 구성하는 실린더(27)와 회전샤프트(크랭크샤프트)(19)는 주철로 만들어지고 실린더(27)내를 슬라이딩하는 피스톤(29)와 축베어링(20), 연결봉(30)는 탄소강으로 만들어진다.

그리고 피스톤이 슬라이딩하는 실린더(27)의 보어표면에는 화학반응생성피막으로서 인산 망간계 피막처리가 실시되고 있다.

실린더(27)내를 슬라이딩하는 피스톤(29)은 피막처리를 실시하지 않는 탄소강으로 구성되지만 이 피스톤(29)의 표면에도 인산망간계 피막처리를 실시해도 좋다. 인산망간계 피막처리를 실시함으로서 실린더보어표면에 다공질 결정체로 이루어 지는 불용해서 피막이 생성되고 이 피막이 윤활유를 흡수유지하고 윤활성능을 양호하게 유지하고 있다.

또한 피스톤(29)와 연결봉(30)과의 슬라이딩 연결부는 비교적 고하중과 고부가 집중적으로 작용하는 슬라이딩부이다. 이 점에서 슬라이딩부의 한쪽 부재를 구성하는 탄소강제 피스톤(29)의 구좌부(29a)표면을 질화처리해서 표면경화처리를 실시하는 한편 질화처리를 실시한 피스톤구좌부(29a)에 인산망간계 피막처리를 실시해서 불용해성 피막을 생성하고 윤활성능을 양호하게 하고 있다. 슬라이딩부의 다른쪽 부재를 구성하는 연결봉(30)의 소단부(30b)는 피막처리를 실시하지 않은 탄소강으로 형성된다.

질화처리를 실시한 후에 인산망간계 처리를 실시한 피막처리는 피스톤구좌부(29a)뿐만아니라 이 구좌부(29a)에 걸어 맞추는 연결봉(30)의 소단부(30b)표면에서도 같은 피막처리를 실시해도 좋다.

그런데 CFC12냉매를 사용한 종래의 밀폐형 압축기에서는 CFC12냉매에 포함되는 염소가 슬라이딩부의 윤활작용을 돕는 효과가 있지만 오존층 파괴계수 제로의 HFC냉매로서의 R134a냉매는 염소를 포함하지 않기 때문에 염소에 의한 윤활효과를 기대할 수 없다. 이 밀폐형 압축기(10)에서는 왕복식 압축기계(12)의 슬라이딩부 중적어도 엄격한 슬라이딩조건하에 둔 슬라이딩부의 적어도 한쪽 부재에 인산망간계 피막처리를 실시함으로서 이 피막이 불용해서 피막의 다공질체를 형성해서 윤활유(22)를 흡수유지하기 때문에 바람직한 윤활작용을 실시할 수 있다.

압축기용 냉매에 (R134a)의 HFC냉매를 사용하고 윤활유에 이 HFC냉매와 상용성이 뛰어난 에스테르계유를 사용했을 때의 왕복식 압축기계(12)의 슬라이딩부의 운전시간과 마모량의 한예를 나타낸다.

제3도는 밀폐형 압축기(10)의 단일체 시험에 있어서 피스톤구좌부(29a)의 마모량의 시간변화를 나타낸 것이다. 밀폐형 압축기(10)의 단일체 시험은 토출압 및 흡입압을 조정 가능하게 한 밀폐형 압축기(10)를 냉동사이클에 접속한 시험이고 단일체 시험은 밀폐형 압축기(10)를 토출압력 15㎏/㎠, 흡입압력 0.5㎏/㎠, 실온 35℃, 전동기(12)의 모우터회전수 3000rpm의 운전조건으로 실시했다.

제3도에 있어서 실선 a는 왕복식 압축기계(12)의 슬라이딩부에 인산망간계 피막처리를 실시해서 불용성 피막을 생성한 본 고안의 밀폐형 압축기(10)의 예를 파선(b)은 불용해서 피막을 생성하지 않은 밀폐형 압축기의 예를 각각 나타낸다. 양밀폐형 압축기는 모두 실린더를 오프세트 배치한 것을 채용했다. 실린더의 오프세트배치에 대해서는 후술한다.

제4도는 밀폐형 압축기(10)를 냉장고에 적용하는 제품시험시에 있어서 실린더슬라이딩부의 마모량의 시간변화를 나타낸 것이다. 밀폐형 압축기(10)는 실온35℃, 전동기(12)의 모우터회전수 3600rpm의 운전조건으로 실시했다.

제4도에 있어서 실선 a는 왕복식 압축기계(13)의 슬라이딩부에 인산망간계 피막처리를 실시해서 불용해서 피막을 생성하고 실린더(27)를 오프세트 배치한 예를, 피선(b)은 피막을 생성하지 않고 실린더를 오프세트 배치한 예를, 쇄선(c)은 피막을 생성하지 않고 실린더를 오프세트 배치하지 않은 예를 각각 나타낸다.

제3도 및 제4도의 시험예에서 알수 있는 바와 같이 왕복식 압축기계(13)의 슬라이딩부를 구성하는 피스톤구좌부(29a)와 실린더 슬라이딩부에 인산망간계 피막처리를 실시한 것은 마모량이 적고 마모의 진행성도 보이지 않는 결과가 얻어졌다. 제3도의 피스톤구좌부의 마모량은 피스톤구좌부 슬라이딩면의 깊이방향의 치수변화값을, 제4도의 실린더 슬라이딩면의 마모량은 압축기운동후의 실린더 진원도의 값이 된다.

인산망간계 피막처리를 실시함으로써 다공질 결정체로 이루어 지는 불용해성의 인산망간계 피막이 윤활유를 흡수유지해서 슬라이딩면의 윤활작용을 보조하고 또한 인산망간계 피막이 기계 마무리가공면이나 질화 등의 표면처리면의 요철을 해소해서 초기 적응성을 양호하게 하고 있고 또한 인산망간계 피막의 의존성에 의해 슬라이딩부의 금속접촉을 피하고, 골딩, 마모, 소착 등을 방지하는 효과가 있음을 알 수 있었다.

왕복식 압축기계(13)의 슬라이딩부의 윤활효과를 보다 한층 향상시키기 위해서 인산망간계 피막과 같은 화학반응생성피막의 윤활제로서 이황화몰리브덴이나 그라파이트를 사용해도 좋다. 이황화몰리브덴이나 그라파이트는 인산망간계 피막과 같은 화학반응성 생성피막위에 불어넣어 소착한 것으로 슬라이딩표면의 마모계수를 저하시키는 효과가 있고 화학반응성 생성피막의 수명을 보다 길게 할 수 있다.

다음으로 실린더의 오프세트배치를 설명한다.

제1도에 나타낸 밀폐형 압축기(10)에서는 왕복식 압축기계(13)의 실린더(27)를 오프세트배치한 예를 나타내고 있다. 실린더(27)의 오프세트배치와는 실린더(27)의 실린더축선이 회전샤프트(19)의 축선에서 편위한 위치를 통하도록 설치한 것으로 실린더(27)의 오프세트량(e)은 회전샤프트(19)의 축선으로부터 어긋난량을 말한다.

실린더(27)의 오프세트배치에 의해 제5도에 나타낸 바와 같이 밀폐형 압축기(10)의 냉매압축시에 피스톤실린더슬라이딩면에 작용하는 하중(Fs)을 저감시킬 수 있다. 오프세트량(e)은 회전샤프트의 크랭크반경(r)이하로 오프세트방향은 회전샤프트의 반회전방향으로 세트된다.

실린더의 오프세트량(e)은 회전샤프트(19)의 크랭크반경(r)이 6.1㎜, 연결봉(30)의 길이(L)가 34.3㎜일 때 예를들면 2㎜로 세트된다.

실린더(27)를 오프세트없는 (실린더보어의 축선이 회전샤프트(19)축선을 지나도록 설정한 것) 경우와, 오프세트량 2㎜의 경우의 실린더 슬라이딩면에 작용하는 압력(P)와 압력 × 속도(PV)값의 관계를 표 1에 나타낸다.

이 표에서 알수 있는 바와 같이 실린더(27)의 오프세트량(e)을 2㎜로 함으로서 시린더 슬라이딩면에 작용하는 압력(P)은 38%, PV값은 56%나 감소한다.

구체적으로는 피스톤(29)의 왕복운동시 피스톤(29)의 헤드(톱)면에 압축기용 냉매의 가스압에 의한 하중을 P로 하고 실린더피스톤의 슬라이딩부에 작용하는 하중을 Fs로 하고 실린더 슬라이딩부에 작용하는 면압력을 P로 하면 다음식이 성립한다.

단 D는 실린더보어의 직경, 1은 피스톤의 축방향길이, α는 연결봉과 실린더보어의 축선이 이루는 각도이다.

실린더(27)의 오프세트량(e)의 유무와 실린더 슬라이딩면으로의 인산망간계 피막 처리의 유무에 의한 실린더 슬라이딩면의 마모량의 운전시간의 관계는 제4도에 나타낸다. 이 제4도에서 실린더를 오프세트배치하고 실린더 슬라이딩면에 인산 망간계 피막처리를 실시하면 마모량이 극히 적고 마모의 진행성도 보이지 않는 것을 알 수 있다.

따라서 왕복식 압축기계(13)의 실린더(27)를 오프세트배치하고 왕복식 압축기계(13)의 슬라이딩부에 인산망간계 피막처리를 실시함으로서 불용해성의 인산망간계 피막의 존재가 슬라이딩부의 금속접촉을 피하고 소성, 골딩, 마모 등을 효과적으로 방지하고 순조로운 슬라이딩을 장기간에 걸쳐 보증할 수 있음을 알 수 있다.

또한 본 고안의 한 실시예의 고안에서는 종형 밀폐형 저압 압축기로 밀폐케이스(14)하부에 전동기를 상부에 왕복식 압축기계를 각각 수용한 예를 나타냈지만 이 종형 밀폐형 압축기의 상부에 전동기를, 하부에 왕복식 압축기계를 각각 수용한 것이라도 좋고 밀폐형 압축기는 횡형, 혹은 고압타입이라도 좋다.

또한 밀폐형 압축기는 왕복타입의 압축기뿐만 아니라 로터리타입의 압축기나, 나선형이나 스크롤타입의 압축기라도 좋다. 밀폐케이스내에 전동기의 고정자를 압입이나 수축끼워맞춤등으로 직접 고정해도 압축기계는 고정프레임을 통해 밀폐케이스에 고정시켜도 좋다.

이상에서 서술한 바와 같이 본 고안에 관련된 밀폐형 압축기에 있어서는 압축기용 냉매에 HFC냉매(HFC단독 냉매 또는 HFC혼합냉매)를 사용했기 때문에 오존파괴계수가 제로로 지구환경에 우수한 냉매가 되는 한편 윤활유에 에스테르계유를 포함하는 냉동기유를 사용했기 때문에 내열성이 뛰어나고 HFC냉매와의 상용성에 뛰어난 것이 된다.

또한 압축기계의 슬라이딩부를 구성하는 실린더 등의 한쪽의 부재에 인산망간계등으로 불용해성 피막처리를 실시한 주철을 피스톤 등의 다른쪽 부재에 탄소강을 사용했기 때문에 슬라이딩부의 적어도 한쪽에 불용해서 피막의 윤활피막을 형성해서 금속끼리의 접촉을 방지하고 슬라이딩부의 마모나 손모를 유효적으로 방지해서 압축기성능을 장기간에 걸쳐 유지할 수 있고 신뢰성을 높일 수 있다.

슬라이딩부에 형성되는 불용해성 피막은 기계 가공마무리의 가공면의 요철을 깍아내고 슬라이딩부 부재끼리의 초기 적응성을 양호하게 할 수 있다.

왕복식 압축기계의 실린더축선이 전동기에서의 회전토크를 전달하는 회전샤프트의 축선에서 편위한 위치를 통하도록 실린더를 오프세트배치했기 때문에 실린더 슬라이딩부에 작용하는 면압력을 저감시킬 수 있고 피스톤의 슬라이딩을 보다 원활 또는 순조롭게 실행할 수 있다.

또한 압축기계의 슬라이딩부를 구성하는 한쪽 부재에 질화처리를 실시하고 또한 인산망간계등으로 불용해성 피막처리를 실시함으로서 슬라이딩부의 슬라이딩면에 질화처리를 표면처리로 표면경도를 향상시킨 데다가 불용성 피막처리를 실시해서 윤활피막을 생성할 수 있기 때문에 비교적 고하중과 고부하가 작용하는 슬라이딩부에 적합한 것이 된다.

Claims (5)

1. 밀폐케이스내에 전동기와 이 전동기에 의해 구동되는 압축기계를 수용한 밀폐형 압축기에 있어서, 압축기용 냉매를 HFC냉매를 이용하고, 윤활유에 에스테르계유를 함유하는 냉동기유를 이용한 것에 있어서, 상기 압축기계의 슬라이딩부를 구성하는 한쪽 부재에 질화처리를 실시하고 또 인산망간계로 불용해성 피막처리를 실시한 탄소강을, 다른쪽 부재에 무처리한 탄소강을 이용한 것을 특징으로 하는 밀폐형 압축기.
2. 제1항에 있어서, 상기 압축기계는 왕복식 압축기계이고, 상기 압축기계의 슬라이딩부의 한쪽 부재는 피스톤구좌부이고 다른쪽 부재는 연결봉의 소단부인 것을 특징으로 하는 밀폐형 압축기.
3. 제2항에 있어서, 상기 왕복식 압축기계는 실린더의 중심축선이 전동기로부터의 회전토크를 전달하는 회전샤프트의 축선으로부터 편위한 위치를 지나도록 실린더를 오프세트배치한 것을 특징으로 하는 밀폐형 압축기.
4. 밀폐케이스내에 전동기와 이 전동기에 의해 구동되는 압축기계를 수용하는 밀폐형 압축기에 있어서, 압축기용 냉매로 HFC냉매를 이용하고, 윤활유에 에스테르계유를 함유하는 냉동기유를 이용한 것에 있어서, 상기 압축기계는 왕복식 압축기이고, 이 압축기계의 슬라이딩부를 구성하는 한쪽 실린더에 인산망간계로 불용해성 피막처리를 실시한 주철을, 다른쪽 피스톤에 탄소강을 각각 이용하는 한편 상기 피스톤구좌부에 질화처리를 실시하고 또 인산망간계로 불용해성 피막처리를 실시하며, 이 피스톤구좌부에 걸리는 연결로드의 소단 보울부를 무처리 탄소강으로 형성한 것을 특징으로 하는 밀폐형 압축기.
5. 제4항에 있어서, 상기 왕복식 압축기계는 실린더의 중심축선이 전동기로부터의 회전토크를 전달하는 회전샤프트의 축선으로부터 편위한 위치를 지나도록 실린더를 오프세트배치한 것을 특징으로 하는 밀폐형 압축기.