KR0133388B1 - 밀폐형 회전식 압축기의 습동부재 - Google Patents

Abstract

본 발명에 의한 밀폐형 회전식 압축기의 습동부재는 회전축에 삽입되어 실린더 내면을 따라 회전하는 롤러와, 후면은 스프링에 의해 지지되고 선단부는 상기 롤러의 외경면에 미끄럼 접촉하는 베인을 구비하여 형성된 밀폐형 회전식 압축기에 있어서, 상기 베인재를 SKH51에 질화처리한 것과, 상기 롤러재를 C, Si, P, Mn, Cr, Mo, Fe로 구성함으로써, 대체 냉매의 사용으로 기존소재의 변경이 불가피한 상황에서 양산성과 무관한 고합금 금속이나 세라믹 코팅방법등을 사용하지 않고, 롤러재를 기존소재조직에서 약간의 경화조직인 스테라이트 조직을 보강함으로써 내마모성을 보강하여 신뢰성을 보장하는 동시에 롤러의 마모를 줄여 누설손실이 개선되도록 하였다.

Description

밀폐형 회전식 압축기의 습동부재

제1도는 일반적인 밀폐형 회전식 압축기를 나타내는 종단면도.

제2도는 일반적인 밀폐형 회전식 압축기의 압축부를 나타내는 횡단면도.

제3도는 본 발명에 의한 압축기 롤러재의 성분을 비교한 도표.

제4도는 본 발명에 의한 압축기 롤러재의 기지조직을 나타낸 조직도.

제5도는 본 발명의 마모 실험을 위한 암스라형 마모시험기를 나타낸 개략도.

제6도는 본 발명에 의한 압축기의 습동부재에 대한 마모실험결과를 나타낸 도표.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

8 : 롤러20 : 베인

31 : 스테타이트

본 발명은 밀폐형 회전식 압축기의 습동부재에 관한 것으로, 특히 대체 냉매의 사용으로 기존소재의 변경이 불가능한데 현재 마모를 없애기 위해 양산성과 무관한 고합금 금속이나 세라믹 코팅방법등이 가격이 비싸기 때문에 현실적으로 적용하는데 문제점이 있어, 롤러재를 기존소재조직에서 약간의 경화조직인 스테타이트 조직을 보강함으로써 내마모성을 보강하여 신뢰성을 보장하는 동시에 롤러의 마모가 작아지는 만큼 누설손실이 개선되어 성능이 향상되도록 한 밀폐형 회전식 압축기의 습동부재에 관한 것이다.

최근 오존파괴의 문제때문에 염소계 프레온의 사용이 규제되고 있다. 예를들면 냉동기의 프레온 12(R12)가 R134a라는 대체 냉매로, 공조기의 프레온 22(R22)가 R407C 또는 R410A라는 대체 냉매로써 사용되고 있는데 이에 따른 습동부재의 마모현상이 불가피한 실정이다.

일반적인 기술에 의한 밀폐형 회전식 압축기는 제1도 및 제2도에 도시한 바와 같이, 압축기 외부를 둘러싸는 용기(1)가 있고, 이 용기(1)의 내부 상면에 고정자(4) 및 회전자(5)로 구성되는 전동기구가 설치되고, 상기 용기(1)의 내면 하부에는 상기 회전자(5)의 내경에 압입 고정되는 회전축(7)와, 상기 회전축(7)의 하부에는 상베어링(10) 및 하베어링(9)이 보울트로 결합되어 있는 실린더(6)로 구성되며, 상기 실린더(6)는 편심축에 결합되어 실린더(6)의 내경을 접하면서 회전하는 롤러(8)와, 상기 롤러(8)와 접촉되면서 압축실 및 흡입실의 압축공간을 형성하는 베인(20)으로 구성되는 압축기구부가 형성되어 있다.

이와 같이 형성된 압축기의 작동을 설명하면 다음과 같다.

먼저 흡입관(도면에 도시되지 않음)을 통해 실린더(6) 내부의 밀폐공간으로 흡입된 냉매가스는 롤러(8)의 회전에 의해 실린더(6)내에서 압축되고, 일정 압력이상으로 압축된 냉매가스는 토출밸브(21)를 통해 소음기(15)쪽으로 배출되며, 이때 토출된 냉매가스는 회전자(5)와 고정자(4)의 틈새를 통하여 용기(1) 상부에 있는 토출판(18)을 통해 압축기로부터 토출되어 냉동싸이클내를 순환하게 된다.

실린더(6)내에서의 압축과정을 상술하면, 롤러(8)가 회전축(7)에 끼워맞춰져 있으며, 상기 실린더(6)의 내면을 따라 회전하면서 냉매를 압축하고, 압축부와 흡입부를 구별하는 베일(20)의 선단부(22)가 상기 롤러(8)의 외경면에 미끄럼 접촉하면서 스프링(23)의 탄성력에 의해 전후 이동되면서, 압축된 냉매를 토출밸브(21)로 토출하게 된다.

그러나, 이러한 종래의 기술에서는 롤러(8)와 베인(20)이 선접촉하여 회전하기 때문에 마모가 심하게 일어난다. 이와 같은 습동부재로 종래에는 베인(20)을 고속도강으로, 롤러(8)는 연주재로 사용하였다. 그러나 대체냉매로 사용시 이 부분에 마모가 기존냉매대비 10배로 압축기의 신뢰성을 떨어뜨리는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로, 대체 냉매의 사용으로 기존소재의 변경이 불가피한데 현재 마모를 없애기 위해 양산성과 무관한 고합금 금속이나 세라믹 코팅방법등이 가격이 비싸기 때문에 현실적으로 적용하는데 문제점이 있어, 롤러재를 기존소재 조직에서 약간의 경화조직인 스테타이트 조직을 보강함으로써 내마모성을 보강하여 신뢰성을 보장하는 동시에 롤러의 마모가 작아지는 만큼 누설손실이 개선되어 성능이 향상되도록 한 밀폐형 회전식 압축기의 습동부재를 제공함에 있다.

이러한 본 발명의 목적은 회전축에 삽입되어 실린더 내면을 따라 회전하는 롤러와, 후면은 스프링에 의해 지지되고 선단부는 상기 롤러의 외경면에 미끄럼 접촉하는 베인을 구비하여 형성된 밀폐형 회전식 압축기에 있어서, 상기 베인재를 SKH51에 질화처리 한 것과, 상기 롤러재를 C, Si, P, Mn, Cr, Mo, Fe로 구성함으로써 달성된다.

이하, 본 발명에 의한 밀폐형 회전식 압축기의 습동부재를 첨부도면에 도시한 실시예에 따라서 설명한다.

제1도는 일반적인 밀폐형 회전식 압축기를 나타내는 종단면도이고, 제2도는 일반적인 밀폐형 회전식 압축기의 압축부를 나타내는 횡단면도이며, 제3도는 본 발명에 의한 압축기 롤러재의 성분을 비교한 도표이며, 제4도는 본 발명에 의한 압축기 롤러재의 기지조직을 나타낸 조직도이고, 제5도는 본 발명의 마모 실험을 위한 암스라형 마모시험기를 나타낸 개략도이며, 제6도는 본 발명에 의한 압축기의 습동부재에 대한 마모실험결과를 나타낸 도표를 각각 보인 것이다.

이에 도시한 바와 같이 본 발명에 의한 밀폐형 회전식 압축기의 습동부재는 회전축에 삽입되어 실린더 내면을 따라 회전하는 롤러와, 후면은 스프링에 의해 지지되고 선단부는 상기 롤러의 외경면에 미끄럼 접촉하는 베인을 구비하여 형성된 밀폐형 회전식 압축기에 있어서, 상기 베인재를 SKH51에 질화처리한 것과, 상기 롤러재를 C, Si, P, Mn, Cr, Mo, Fe로 구성한다.

상기 롤러재의 성분을 C는 3.3~3.5%이고, Si는 2.6~2.8%이며, P는 0.4~0.6%이고, Mn은 0.5~0.6%이며, Cr은 0.1~0.2%이고, Mo은 0.1~0.2%로 이루어지며, 나머지는 Fe로 구성된 것을 특징으로 한다.

종래 구성과 동일부분에 대하여는 동일부호를 부여 하였다.

이와 같이 구성된 본 발명에 의한 밀폐형 회전식 압축기의 습동부재의 작용효과를 설명하면 다음과 같다.

대체 냉매로 감에 따라 종래의 롤러와 베인의 습동부재는 마모가 심해 압축기의 신뢰성을 떨어뜨려 더이상 사용할 수 없으므로 습동부재의 변경이 불가피하다. 한편으로 이와 같은 습동부재의 질을 높인 방법은 물리증착을 이용해 습동부재에 세라믹을 코팅한 것도 있는데, 이것들은 물론 마모량이 거의 없어 압축기의 신뢰성을 충분히 확보할 수 있으나, 가격이 기존대비 3배로 양산성이 문제점인 것으로 나타났다. 따라서, 본 발명에서는 기존대비 약 1.5배내의 가격으로 압축기의 신뢰성을 확보할 수 있는 롤러와 베인의 습동부재를 고압하는데 있다. 롤러재는 종래에 비해 합금원소(P, Cr, Mo)를 첨가 함으로써 롤러(8)의 기지조직을 강화시켰다. 제4도는 롤러(8)의 기지조직도인데, 스테타이트(31)라는 경화조직을 형성함으로써 종래보다 강화된 조직을 보여준다. 또 베인재는 기존재에 일반적인 질화표면처리 한 것을 구성한 것이다.

이와 같이 구성한 습동부재의 마모평가로써 암스라형 마포시험기를 이용하였는데, 개념도는 제5도와 같다. 마포실험은 용기(32)내에 오일(33)이 잠겨있고, 롤러재 시편(34)이 일정속도로 회전하고 있다. 이 상태에서 베인재 시편(35)과 롤러재 시편(34)이 접합상태로 회전축에 수직으로 압력으로 가하고, 일정시간후 마모 정도를 측정하였다. (단, 측정조건은 다음과 같다. 주속 : 1m/s, 하중 : 100kg, 오일 : 에스테르유, 유온 : 75℃, 마찰시간 : 7hr) 비교실시예는 종래의 재질인 베인재 시편을 SKH51과, 롤러재인 FCC 25로 구성하고, 본 발명의 재질인 베인재 시편을 SKH51+질회처리와, 롤러재 시편을 합금주철(Fe+C+Si+P+Cr+Mo)로 구성하여 마모실험을 하였다. 마모비교 실험결과는 제6도와 같이 현저한 마모감소를 가져온다. 본 결과에서 보는 바와 같이 롤러재인 경우 종래보다 약 1/10 이하의 마모량을 보이고 베인재로 약 1/3 이하로 마모량을 개선시킬 수 있었다. 따라서 본 발명으로 구성한 롤러재는 종래의 것보다 훨씬 뛰어난 내마모성을 나타냈다. 이와 같은 원인은 주철의 기본 원인 C, Si, Mn 등을 똑같이 하고 P를 0.4-0.6%, Cr를 0.1-0.2%, Mo를 0.1-0.2%를 첨가함으로써 경화조직인 스테라이트(31)가 생성됨으로써, 이 경화 조직이 마모를 개선할 수 있다 하겠다. 한편 베인(20)재는 일반적으로 기존소재에 질화표면처리를 함으로써 상대적으로 높은 내마모성을 나타내었다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 밀폐형 회전식 압축기의 습동부재는 회전측에 삽입되어 실린더 내면을 따라 회전하는 롤러와, 후면은 스프링에 의해 지지되고 선단부는 상기 롤러의 외경면에 미끄럼 접촉하는 베인을 구비하여 형성된 밀폐형 회전식 압축기에 있어서, 상기 베인재를 SKH51에 질화처리한 것과, 상기 롤러재를 C, Si, P, Mn, Cr, Mo, Fe로 구성함으로써, 대체 냉매의 사용으로 기존소재의 변경이 불가피한 상황에서 양산성과 무관한 고합금 금속이나 세라믹 코팅방법등을 사용하지 않고, 롤러재를 기존소재 조직에서 약간의 경화조직인 스테라이트 조직을 보강함으로써 내마모성을 보강하여 신뢰성을 보장하는 동시에 롤러의 마모를 줄여 누설손실을 없애므로 성능이 향상되는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 회전축에 삽입되어 실린더 내면을 따라 회전하는 롤러와, 후면은 스프링에 의해 지지되고 선단부는 상기 롤러의 외경면에 미끄럼 접촉하는 베인을 구비하여 형성된 밀폐형 회전식 압축기에 있어서, 상기 베인재를 SKH51에 질화처리 한 것과, 상기 롤러재를 C, Si, P, Mn, Cr, Mo, Fe로 구성한 것을 특징으로 하는 밀폐형 회전식 압축기의 습동부재.
2. 제1항에 있어서, 상기 롤러재의 성분을 C는 3.3~3.5%이고, Si는 2.6~2.8%이며, P는 0.4~0.6%이고, Mn은 0.5~0.6%이며, Cr은 0.1~0.2%이고, Mo은 0.1~0.2%로 이루어지며, 나머지는 Fe로 구성된 것을 특징으로 하는 밀폐형 회전식 압축기의 습동부재.