KR0173162B1 - 냉동 공기조화용 압축기 및 그것을 사용한 냉동공기조화 사이클 - Google Patents

Abstract

냉동 공기조화용 압축기에 관한 것으로서, 두께증가나 재료변경에 의한 강도상승을 하는 일없이 코스트의 상승을 억제하면서 압축기의 소형화와 피로강도의 향상을 도모하기 위해서, 압축기구부의 구조부재로서 Cu를 첨가한 쥐색주철을 사용하고 여기에서 Cu의 첨가량을 0.1∼1.0% 사이로 하였으며, 압축형식이 왕복운동식이고 또한 압축기구부재로서 크랭크축, 크랭크축의 편심부에 장착된 슬라이더, 슬라이더를 그의 내부에 슬라이드가능하게 갖는 슬라이드관, 슬라이드관과 일체적으로 형성된 피스톤 및 피스톤이 크랭크축의 회전에 의해 그의 내부를 왕복운동하는 실린더를 구비한 냉동 공기조화용 압축기에 있어서 압축기구부의 구조부재 중의 적어도 1개를 Cu를 첨가한 쥐색주철을 사용해서 형성하도록 하였다.

이것에 의해, 생산성이 양호하고 염가이며 신뢰성이 높은 냉동공기 조화용 압축기 시스템이 얻어진다.

Description

냉동 공기조화용 압축기 및 그것을 사용한 냉동공기조화 사이클

제1도는 본 발명의 1실시예에 관한 왕복운동식 압축기의 종단면도.

제2도는 제1도의 장치에 있어서의 피스톤에 작용하는 힘의 변화를 도시한 선도.

제3도는 본 발명의 다른 실시예에 관한 냉동 공기조화용 왕복운동식 압축기의 압축기구부의 주요부 단면도.

제4도는 본 발명의 또 다른 실시예에 관한 냉동 공기조화용 회전식 압축기의 압축기구부의주요부 단면도.

제5도는 본 발명의 또 다른 실시예에 관한 냉동 공기조화용 스크롤식 압축기의 압축기구부의 주요부 단면도.

제6도는 종래의 Cu무첨가의 쥐색주철의 시료단면을 도시한 배율150의 현미경 사진을 모식도화한 조직도.

제7도는 본 발명의 Cu를 첨가한 쥐색주철의 시료단면을 도시한 배율150의 현미경 사진을 모식도화한 조직도.

제8도는 Cu무첨가 쥐색주철과 Cu첨가 쥐색주철과의 S-N곡선을 비교한 선도.

제9도는 본 발명의 압축기를 냉동사이클에 적용한 예를 도시한 계통도.

제10도는 쥐색주철에 Cu를 첨가했을 때와 첨가하지 않았을 때의 경도를 비교한 1예를 도시한 비교도.

본 발명은 냉장고, 룸에어콘 등에 사용되는 냉동 공기조화용 압축기 및 그것을 사용한 냉동공기조화 사이클에 관한 것으로서, 특히 압축기구부의 구조부재의 강도신뢰성을 향상시킨 냉동 공기조화용 압축기에 관한 것이다.

종래의 냉동 공기조화용 압축기는 압축기구부재로서 쥐색주철(gray cast iron)(FC)가 많이 사용되고 있다. 일반적으로, 이 쥐색주철은 탄소C가 많이 존재하기 때문에 상대부재와의 친숙성(fitting)이 양호하여 내마모성 및 내소결성이 높고 또 염가라는 여러 가지 장점을 가지며, 냉동 공기조화용 압축기의 크랭크축이나 피스톤 등의 슬라이딩부재 뿐만 아니라 구조부재 일반에 널리 사용되고 있다. 그러나, 쥐색주철은 편형상 흑연이 산재하고, 이것이 노치(notch)작용으로 되어 균열이 발생하기 쉬우므로 재료강도의 저하를 초래한다는 결점이 있었다.

그래서, 노치작용을 작게 해서 강도향상을 도모하기 위해, 쥐색주철에 있어서의 편형상 흑연을 구형화한 구형상 흑연주철을 채용하는 것이 알려져 있다. 예를들면, 일본국 특허공개공보 평성5-71488호에는 구리(Cu)를 첨가하는 것에 의해 구형상 흑연주철의 모재를 모두 퍼라이트(pearlite)화해서 재료강도를 향상시키는 방법이 개시되어 있다. 또, 기계공학 편람신판(소화 62년 발행) 페이지 B4-60 표62에 퍼라이트형 구형상 흑연주철은 Sn 0.1%이상, Cu 2% 정도로 용이하게 얻어진다는 것이 기술되어 있다.

그런데, 종래의 냉장고에서는 냉동사이클의 작동물질로서 냉매CFC12 등이 사용되어 왔지만, 요즈음에는 오존층 파괴의 문제 때문에 염소Cℓ을 함유하는 CFC나 HCFC의 프론사용이 규제되고 있어 오존층을 파괴하는 염소Cℓ을 함유하지 않는 대체프론 HFC 등이 검토되고 있다.

일반적으로, 대채냉매를 사용하는 경우, 물성의 차이로 인해 흡입, 배출의 압력차의 증대나 냉동능력저하에 따른 배기량의 상승이 필요하게 되며, 이들에 의해 크랭크축이나 프레임 등의 부재에 가해지는 반복하중이 종래의 냉매보다 증대하게 되어 피로강도에 대해서 배려할 필요가 생겨났다.

이와 같은 부하하중의 증가에 대응하기 위해서, 두께증가나 재료변경에 의한 강도상승을 실행시키는 방법이 있다. 두께가 상승하면 가동부의 불균형 질량이 크게 되어 진동의 상승을 초래하는 것 이외에도 생산성의 저하나 코스트상승을 초래하게 된다는 문제가 있었다.

재료변경에서는 쥐색주철에 있어서의 편형상 흑연을 구형화한 구형상 흑연주철로 하는 것에 의해 노치작용을 작게 해서 강도를 향상할 수 있다는 것이 알려져 있지만, 경도도 높게 되어 가공성의 저하가 현저하고 또 흑연을 구형화하기 때문에 셀륨, 마그네슘 등을 첨가하는 등 제조공정을 엄격하게 관리할 필요가 있다. 또한, 일본국 특허공개공보 평성5-71488호에 개시된 바와 같이, 입자 경계깨어짐을 일으키는 등의 문제나 개선후에도 또 표면처리의 선택에 제한이 있다. 또, 재료를 강으로 변경하는 경우에는 상대재와의 친숙성의 관계로 인해 대폭적인 구조변경으로 되는 일이 있어 마찬가지로 생산성의 저하나 코스트상승을 초래한다는 문제가 있었다.

특히, 상기 일본국 특허공개공보 평성5-71488호에 기재된 바와 같이 Cu를 첨가하는 것에 의해 구형상 흑연주철의 모재 전부를 퍼라이트화하는 것에서는 내마모성, 내소결성을 개선하기 위해 표면처리를 실행하면, 처리액이 지금(地金)과 탄소 사이로 확산하거나 예를들면 질화표면처리 등을 실행하면, 연마면에 노출되어 있는 구형상 흑연을 오버행해서 덮고 있는 지금부와 구형상 흑연 사이에 질화물이 침입해서 지금부가 무르게 되며, 고온에 노출된 경우에는 상대재와 슬라이딩할 때에 지금부가 현저하게 박리되어 수㎛∼수십㎛의 미소한 금속가루로 되고, 이 미소한 금속가루가 축과 축받이와의 클리어런스부에 끼어들어가서 소결이나 록이 발생하여 역으로 신뢰성을 손상시킨다는 문제가 있으며, 구형상 흑연주철을 사용하는 경우에는 상기 문제를 해결하기 위한 대책을 강구할 필요가 있었다.

본 발명의 목적은 상기 종래기술의 문제점을 감안해서 이루어진 것으로서, 두께증가나 재료변경에 의한 강도상승을 수반하지 않고 코스트의 상승을 억제하면서 압축기의 소형화와 피로강도의 향상을 도모하여 신뢰성이 높은 냉동 공기조화용 압축기를 제공하는 것이다.

또, 본 발명의 다른 목적은 재료의 절삭가공성이 향상하여 생산성이 양호한 냉동 공기조화용 압축기를 제공하는 것이다.

또, 본 발명의 또 다른 목적은 프론규제 대체냉매의 사용을 가능하게 하는 염가이며 신뢰성이 높은 냉동 공기조화용 압축기 및 그것을 사용한 냉동 공기조화사이클 시스템을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에 관한 냉동 공기조화용 압축기의 구성은 냉동 공기조화용 압축기에 있어서 압축기구부의 구조부재로서 Cu를 첨가한 쥐색주철을 사용한 것이다. 여기에서 Cu의 첨가량을 0.1∼1.0% 사이로 한 것이다.

쥐색주철에 구리(Cu)를 첨가하는 것에 의해, 주철조직의 퍼라이트화율이 상승하여 조직이 치밀하게 됨과 동시에 편형상 흑연이 미세화되어 노치작용이 적어진다. 따라서, 재료강도의 편차가 저감하여 피로파괴강도를 대폭으로 향상시킬 수가 있다. 이것에 의해, 냉동 공기조화용 압축기의 구조부재의 강도신뢰성을 향상할 수가 있다.

일반적으로, 금속재료는 피로현상이 알려져 있으며, 1회의 부하에 견딜수 있는 응력보다 낮은 반복응력으로 파괴된다. 이 피로강도의 향상이 압축기 신뢰성 향상에 커다란 영향을 끼친다.

본 발명은 쥐색주철을 사용한 크랭크축 이외의 구조부재에 Cu를 0.1∼1.0% 첨가하는 것에 의해서 저코스트이며 피로강도를 향상시킬 수 있는 것이다.

먼저, 제6도∼제8도를 참조해서 본 발명의 냉동 공기조화용 압축기의 구조부재에 채용되는 쥐색주철체 대해서 설명한다.

제6도는 종래의 Cu를 첨가하지 않은 쥐색주철의 시료단면을 도시한 배율150의 현미경 사진을 모식도화한 조직도, 제7도는 본 발명의 Cu를 첨가한 쥐색주철의 시료단면을 도시한 배율150의 현미경 사진을 모식도화한 조직도, 제8도는 Cu무첨가 쥐색주철과 Cu첨가 쥐색주철과의 S-N곡선을 비교한 선도이다.

제6도에 도시한 Cu무첨가의 종래의 쥐색주철의 조직을 보면, 철바닥부(28)에 편형상 흑연(29)가 산재해서 석출되고 있다. 이 때문에, Cu무첨가의 종래의 쥐색주철에서는 석출된 편형상 흑연(29) 선단의 노치작용에 의한 응력집중이 커서 재료강도가 저하하고 있었다.

그러나, 제7도에 도시한 Cu를 0.1∼1.0% 첨가한 쥐색주철의 조직을 보면, 철바닥부(28)에 α철과 시멘타이트Fe₃C가 교대로 늘어선 퍼라이트조직(30)이 현저하게 석출되고 편형상 흑연(29)는 미세화되어 있다. 편형상 흑연이 미세화하는 것에 의해 노치작용을 작게 할 수 있음과 동시에, 퍼라이트조직(30)은 치밀한 결정입자경계구조로서 균열진전의 억제효과가 있어 강도향상에 기여하는 것이다.

더욱 상세하게 설명하면, 제6도에 도시한 편형상 흑연(29)가 석출된 결정입자경계가 조대화한 것에서는 부하에 의한 변형시에 결정격자사이에서 미끄럼이 발생한다. 한편, 제7도에 도시한 퍼라이트조직(30)이 석출된 것은 편형상 흑연(29)와는 다른 결정입자경계가 존재하여 서로 인접하는 결정입자경계의 늘어선 방향이 다르기 때문에, 부하에 의한 변형시에 블럭되어 미끄럼이 적어진다. 요컨대, 퍼라이트화된 주름형상의 부분에서 변형단위가 작아지고 퍼라이트화되어 있지 않은 부분의 변형도 작아지는 것이다.

제8도는 횡축에 하중반복수(N), 종축에 부하하중의 크기(S)를 취해서 종래의 Cu를 첨가하지 않은 쥐색주철과 본 발명의 Cu를 0.5% 첨가한 쥐색주철과의 피로강도를 나타내는 S-N곡선의 1예를 도시한 것이다. 제8도에서 명확한 바와 같이, Cu를 0.5% 첨가한 쥐색주철에서는 주철의 피로강도를 Cu를 첨가하지 않은 종래의 쥐색주철의 약 1.3배로 향상할 수 있다는 것을 알수 있다.

Cu첨가량이 0.1%미만일 때는 제8도에 도시한 피로강도의 향상을 실현하는 것이 불가능하고, Cu첨가량이 1.0%를 초과할 때는 제7도에 도시한 퍼라이트화가 충분하지 않아 제8도에 도시한 피로강도의 향상을 실현할 수 없다는 것이 실험적으로 확실시되었다.

또한, 쥐색주철에 Cu를 첨가하는 방법으로서는, Fe의 융점1536℃에 대해서 Cu의 융점은 1083℃로 낮고 또 첨가량의 범위에 대해서도 0.1∼1.0%로 비교적 허용범위가 넓기 때문에, 주형에 주탕하기 직전의 레이들(ladle)내의 종래의 쥐색주철의 주탕에 Cu재를 주탕하기에 적당한 양만큼 부가하는 것에 의해 용이하게 실현할 수가 있다.

다음에, Cu를 0.1∼1.0% 첨가한 쥐색주철을 구조부재로 채용한 냉동 공기조화용 압축기의 실시예에 대해서 설명한다.

[실시예 1]

제1도는 본 발명의 1실시예에 관한 왕복운동식 압축기의 종단면도, 제2도는 제1도의 장치에 있어서의 피스톤에 작용하는 힘의 변화를 도시한 선도이다.

제1도에 도시한 냉동 공기조화용 밀폐형 왕복운동식 압축기는 밀폐용기(1)내에 전동기(2), 압축기구부(3)을 수납하고, 스프링(4)를 거쳐서 밀폐용기(1)에 탄성적으로 지지되어 있다. 또, 밀폐용기(1)의 바닥부에는 윤활유(5)를 저장하고 있으며, 크랭크축(6)의 회전원심력에 의해서 세로구멍(6c)를 통해 프레임(7)의 축받이부(7a), 크랭크축 편심부(6a) 등으로 급유하는 한편 크랭크축 상부공간으로 분무형상으로 끌어올려서 피스톤(8)의 바깥지름 등으로 윤활유를 공급하고 있다.

전동기부(2)는 고정자(2a)와 회전자(2b)로 이루어지고, 고정자(2a)는 프레임(7)에 고정되고 회전자(2b)는 크랭크축 (6)에 소결고정되어 있다. 압축기구부(3)는 스코치요크타입(scorch yoke type)이라 불리는 왕복운동식의 타입으로서, 크랭크축(6), 이 크랭크축(6)을 지지하는 축받이부를 갖는 프레임(7), 크랭크축(6)의 편심부(6a)에 끼워맞춰진 슬라이더(9) 및 이 슬라이더(9)가 내부에서 왕복운동하는 슬라이드관을 일체로 갖는 피스톤(8), 피스톤(8)을 왕복운동시키는 실린더(10) 및 실린더(10)의 끝면에 마련된 흡입밸브(11), 밸브좌판(12), 배출밸브(13), 흡입과 배출경로를 분리하는 커버부재(15)가 순서대로 마련되고, 커버부재(14)와 밀폐용기 외부를 배출파이프(15)에 의해 접속하는 구조로 되어 있다.

피스톤(8)의 하강운동에 따라서 실린더(10)내가 부압으로 되어 흡입밸브(11)이 열리고, 압축되는 유체는 흡입파이트(16)에 의해 일단 밀폐용기(1)내에 가득채워진 후 압축실(17)내로 흡입된다. 다음에, 피스톤(8)이 하사점에서 상승운동으로 바뀌면 흡입밸브(11)이 닫히고, 압축실(17)의 용적이 감소해서 유체의 압력이 상승한다. 유체의 압력이 배출압력에 도달하면, 배출밸브(13)이 열리고, 피스톤(8)이 상사점에 도달할 때까지 유체를 커버부재의 배출실(14a)로 배출하다. 배출된 가스는 배출파이프(15)를 통해서 밀폐용기(1)밖으로 유도된다. 이상과 같은 흡입, 압축, 배출의 공정을 크랭크축(6)의 회전에 의해 반복한다.

이때, 압축실(17)내의 압력과 밀폐용기(1)내의 흡입압력의 압력차가 피스톤(8)에 가해져 실린더(10)의 중심방향으로 집중하중F가 작용한다고 생각되며, 슬라이더(9)를 거쳐서 크랭크축 편심부(6a)에 작용하고 크랭크축 저널부를 거쳐서 프레임미끄럼 축받이부(7a)에서 받는다. 이 집중하중은 흡입압력을 대략 일정하다고 고려하면, 압축실의 압력상승에 비례해서 커지고 크랭크축(6)의 회전각에 대해서 제2도와 같이 변화하며, 압력이 배출압력에 도달했을 때에 최대Fmax로 된다.

이와 같이, 압축기 슬라이드부재는 1회의 회전에 의해 하중F가 대략 0∼Fmax까지 변화하는 맥동하중(pulsating load)을 받고, 2상타입의 유도형 전동기인 경우에는 1초간에 전원주파수에 거의 가까운 횟수의 반복하중을 받게 된다. 또, 압축실(17)의 압력변화에 따라서, 실린더(10)이나 밸브좌판(12) 등의 구조부재도 반복하중을 받는다.

그래서, 본 발명에서는 이들 구조부재, 즉 상기 크랭크축(6), 슬라이더(9), 피스톤(8), 실린더(10) 등의 적어도 1개로서 Cu를 첨가한 쥐색주철을 사용하고, 나머지 압축기부재로 통상의 쥐색주철을 사용하는 것이다. 여기에서, Cu의 첨가량을 0.1∼1.0% 사이로 한다. 제1도의 실시예에서는 크랭크축(6) 및 피스톤(8)(이것과 일체로 형성된 슬라이드관(9a)를 포함)로 Cu를 첨가한 쥐색주철을 사용하고, 슬라이더(9), 실린더(10), 축받이(7)은 통상의 쥐색주철을 사용해서 형성되어 있다.

쥐색주철에 구리(Cu)를 첨가하는 것에 의해 주철조직의 퍼라이트화율이 상승하여 조직이 치밀하게 됨과 동시에 편형상 흑연이 미세화되어 노치작용이 적어진다. 따라서, 상기 냉동 공기조화용 밀폐형 왕복운동식 압축기의 구조재료의 강도의 편차가 저감해서 피로파괴강도를 대폭으로 향상시킬 수가 있다. 이것에 의해, 냉동 공기조화용 압축기의 구조부재의 강도신뢰성을 향상할 수가 있다.

[실시예 2]

제3도는 본 발명의 다른 실시예에 관한 냉동 공기조화용 왕복운동식 압축기의 압축기구부의 주요부 단면도이다. 도면중 제1도와 동일부호인 것은 상기 실시예1과 마찬가지 기능을 하는 것이므로 그 설명을 생략한다.

크랭크축 편심부(6a)에 연접봉(18)이 배치되고, 연접봉(18)의 또다른 한쪽끝에는 핀(19)를 거쳐서 회전이 자유롭게 피스톤(8A)가 결합되어 있다. 피스톤(8A)는 실린더(10)내에 삽입되어 있고, 크랭크축(6)의 회전에 의해 피스톤(8A)는 왕복운동하며 냉매를 흡입, 압축, 배출한다. 따라서, 제1도의 경우와 마찬가지로 연접봉(18), 핀(19) 등도 반복하중을 받게 된다.

그래서, 이들 구조부재, 즉 크랭크축(6), 연접봉(18), 피스톤(8A), 실린더(10) 등의 적어도 1개로서 Cu를 0.1∼1% 첨가한 쥐색주철을 사용하였다.

본 실시예에 의하면, 상기 제1도의 실시예와 마찬가지로 냉동 공기조화용 압축기의 구조재료의 강도의 편차가 저감하여 구조부재의 강도신뢰성을 향상할 수가 있다.

[실시예 3]

제4도는 본 발명의 또 다른 실시예에 관한 냉동 공기조화용 회전식 압축기의 압축기구부의 주요부 단면도이다.

제4도에 도시한 압축기구부에 있어서는 크랭크축 편심부(6a)에 끼워맞춰진 로울러(20)이 크랭크축(6)의 회전중심과 안지름이 대략 동심으로 짜여진 실린더(10A)내에 수납되고, 실린더(10A)의 상하에 축받이(21A), (21B)가 마련되어 있다. 압축실(17)은 이들 로울러(20), 실린더(10A), 상하축받이(21A), (21B) 등과 실린더(10)에 마련된 홈내에 삽입되고 스프링(23)에 의해 로울러(20)에 추종해서 왕복운동하는 베인(22)에 의해서 구성된다.

크랭크축(6)의 회전에 의해 로울러(20)은 편심회전운동하고, 압축실(17)에 냉매를 흡입하고 서서히 압력을 높여 배출하다. 회전식 압축기인 경우, 흡입과 압축이 크랭크축(6)의 1회전에 걸쳐서 동시에 진행하지만, 왕복운동식의 경우와 마찬가지로 크랭크축(6), 로울러(20), 실린더(10A), 축받이(21A), (21B), 베인(22) 등도 반복하중을 받는다.

그래서, 상기 크랭크축(6), 로울러(20), 베인(22), 실린더(10A), 축받이(21A), (21B) 등의 적어도 1개로서 Cu를 0.1∼1.0% 첨가한 쥐색주철을 사용하였다.

본 실시예에 의하면, 상기 제1도의 실시예와 마찬가지로 냉동 공기조화용 회전식 압축기의 구조재료의 강도의 편차가 저감하여 구조부재의 강도신뢰성을 향상할 수가 있다.

[실시예 4]

제5도는 본 발명의 또 다른 실시예에 관한 냉동 공기조화용 스크롤식 압축기의 압축기구부의 주요부 단면도이다.

제5도에 도시한 압축기구부에 있어서, 압축실(17B)는 1쌍의 스크롤랩(24a), (25a)를 갖는 고정, 선회스크롤부재(24), (25)를 서로 편심시키고 맞물리게 해서 구성되어 있다. 즉, 프레임(26)에 의해 지지된 크랭크축(6B)의 회전을 올덤링(27)을 거쳐서 한쪽의 선회스크롤부재(25)를 공전운동시켜 냉매를 압축하는 것으로서, 상기 스크롤부재(24), (25), 크랭크축(6B), 올덩림(27) 등도 반복하중을 받는다.

그래서, 상기 고정, 선회 스크롤부재(25), (25), 크랭크축(6B), 올덤링(27) 등의 적어도 1개로서 Cu를 0.1∼1.0% 첨가한 쥐색주철을 사용하였다.

본 실시예에 의하면, 상기 제1도의 실시예와 마찬가지로 냉동 공기조화용 스크롤식 압축기의 구조재료의 강도의 편차가 저감해서 구조부재의 강도신뢰성을 향상할 수가 있다.

따라서, 종래와 동일한 냉매이며 동일한 능력의 압축기인 경우, Cu를 첨가한 쥐색주철을 사용하는 것에 의해서 더욱 소형의 압축기로 할 수 있어 코스트의 저감, 냉동 공기조화기기로의 설비성이 향상한다.

그런데, 프론규제 문제때문에 새로운 냉매로서 검토되고 있는 HFC134a를 사용한 경우에는 흡입, 배출의 압력차의 증대에 의한 부하하중이 종래의 냉매 CFC12에 대해 약15% 증대한다. 이 때문에, 압축기의 구조부재는 강도상승이 필요하다.

일반적으로, 강도를 상승시키는 방법으로서는 슬라이드부재의 두께상승이나 재료의 변경이 고려되지만, 두께상승은 압축기 본체의 대형화 및 소비전력의 증가, 더 나아가서는 불균형 질량증가에 따른 진동증가 및 코스트의 증가가 염려된다. 또, 재료의 종류의 변경이나 재질의 구배상승(grade up)은, 예를들면 강으로 변경하는 경우만이 아니라 편형상 흑연을 구형상화해서 강도를 향상시킨 구형상 흑연주철을 사용하는 경우에 있어서도 절삭가공성이 현저하게 저하하는 것이나 셀륨, 마그네슘 등의 흑연을 구형상화하기 위한 재료의 관리 등 주조기술이 필요하게 된다. 즉, 재료의 코스트상승 뿐만 아니라 생산성이 저하하는 등 이점이라고 말할 수 없는 경우가 많았다.

예를들면, 종래기술의 설명에서 기술한 바와 같이, 일본국 특허공개공보 평성5-71488호에는 Cu를 첨가하는 것에 의해 구형상흑연주철의 모재를 모두 퍼라이트화해서 재료강도를 향상시키는 방법이 개시되어 있지만, 표면처리 등을 실행하면 구형상 흑연을 덮고 있는 지금부가 박리되어 버린다는 문제가 있었다. 이에 비해, 쥐색주철의 경우는 연마표면에 노출된 흑연에 지금이 뒤덮여지는 경우는 없어 각종 표면처리를 선택할 수가 있다.

그래서, 본 발명과 같이 구조부재로서 Cu를 0.1∼1.0% 첨가한 쥐색주철을 사용하는 것에 의해서 크랭크축이나 피스톤 등의 슬라이드부의 두께상승을 수반하지 않고 또 재료변경도 하는 일없이 부하하중의 증대에 견딜 수 있는 구조로 할 수 있어 신뢰성을 확보할 수가 있다.

제10도는 쥐색주철에 Cu를 첨가했을 때와 첨가하지 않았을 때의 경도를 비교한 1예를 도시한 비교도이다.

Cu첨가에 의해 재료의 경도는 제10도에 도시한 바와 같이 다소 저하하지만 내마모성의 저하가 문제로 되는 정도는 아니며, 오히려 절삭가공성이 향상하여 생산성 향상 등의 이점이 있다. 이것에 의해, 슬라이드부재 뿐만 아니라 프레임이나 밸브좌판 등의 압축기 구조부재 일반에 대해서도 Cu첨가의 쥐색주철을 사용해서 제조코스트의 저감을 도모할 수가 있다.

상기 각 실시예의 냉동 공기조화용 압축기를 응용하는데 적합한 냉장고, 룸에어콘 등에 있어서의 가장 기본적인 냉동 사이클의 모식도를 제9도에 도시한다.

제9도는 본 발명의 압축기를 응용하는데 적합한 냉동 사이클의 예를 도시한 계통도이다.

제9도에 도시한 바와 같이, 냉동사이클의 배관에 의해 압축기(31)의 배출측은 응축기(32), 팽창기구(33), 증발기(34) 순으로 연결되며 압축기(31)의 흡입측에 접속된다. 압축기(31)은 사이클내에 봉해 넣어진 냉매가스를 압축해서 압력, 온도를 높여서 순환시키는 작용을 한다. 냉매는 응축기(32)에서 주위로 열을 방출해서 액체로 되며, 팽창기구(33)에서 압력이 저감되어 저압, 저온으로 되고, 증발기(34)에서 주위의 열을 빼앗아 다시 가스로 되어 압축기로 되돌아가고, 이하 이것을 반복한다.

이와 같은 냉동사이클에 있어서, 예를들면 프론규제대응의 염소를 함유하지 않는 냉매를 사용하는 경우, 상기한 본 발명에 의한 압축기를 사용하는 것에 의해서 압축기 자체로서도 냉동사이클 전체로서도 소형이며 염가이고 또한 고성능, 고신뢰성인 것이 얻어진다. 다음에 그 이유에 대해서 설명한다.

프론규제대응의 냉매를 사용하면, 부하하중(배출압력Pd-흡입압력Ps)이 큰 압축기를 사용하거나 응축기를 대형화하는 것 등에 의해서 배출압력Pd를 작게 할 필요가 있다. 그러나, 후자의 방법에서는 냉동사이클이 대형화하여 바람직하지 않다. 또, 전자의 방법에서도 종래와 같이 단순히 압축기구부의 구조부재의 고급재화나 두께를 두껍게 하는 것으로 대처하는 것에서는 압축기의 고가격화, 대형화를 초래한다.

이와 같은 경우에, 본 발명에 의하면 압축기구부의 구조부재를 소량의 Cu를 첨가한 쥐색주철로 형성하는 것에 의해서, 소형이고 염가이며 또한 부하하중이 큰 압축기구가 얻어지기 때문에 소형이고 염가이며 또한 고성능, 고신뢰도의 프론규제대응 냉매에 의한 냉동사이클을 용이하게 실현할 수가 있다.

즉, 제9도와 같은 냉동 공기조화시스템의 기기의 심장부라고도 말할 수 있는 것이 압축기로서, 시스템의 신뢰성, 코스트, 외형치수 등을 결정하는 커다란 요소를 차지한다. 본 발명의 냉동 공기조화용 압축기를 적용하면, 신뢰성이 높고 염가이며 소형인 압축기를 사용하는 것에 의해서 신뢰성이 높은 냉동 공기조화 및 냉동사이클 시스템을 구성할 수가 있다.

이상 상세하게 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면 두께증가나 재료변경에 의한 강도상승을 수반하지 않고 코스트의 상승을 억제하면서 압축기의 소형화와 피로강도의 향상을 도모하여 신뢰성이 높은 냉동 공기조화용 압축기를 제공할 수가 있다.

또, 본 발명에 의하면 재료의 절삭가공성이 향상하여 생산성이 양호한 냉동 공기조화용 압축기를 제공할 수가 있다.

또한, 본 발명에 의하면 프론규제 대체냉매의 사용을 가능하게 하는 염가이며 신뢰성이 높은 냉동 공기조화용 압축기 및 냉동사이클 시스템을 제공할 수가 있다.

Claims (7)

1. 압축기구부의 구조부재를 Cu를 0.1∼1.0% 첨가한 쥐색주철을 사용해서 형성한 것을 특징으로 하는 냉동 공기조화용 압축기.
2. 압축형식이 왕복운동식이고, 압축기구부재로서 크랭크축, 상기 크랭크축의 편심부에 장착된 슬라이더, 상기 슬라이더를 그의 내부에 슬라이드 가능하게 갖는 슬라이드관, 상기 슬라이드관과 일체적으로 형성된 피스톤 및 상기 피스톤이 상기 크랭크축의 회전에 의해 그의 내부를 왕복운동하는 실린더를 구비한 냉동 공기조화용 압축기에 있어서, 상기 압축기구부의 구조부재 중의 적어도 하나를 Cu를 0.1∼1.0% 첨가한 쥐색주철을 사용해서 형성한 것을 특징으로 하는 냉동 공기조화용 압축기.
3. 압축형식이 왕복운동식이고, 압축기구부재로서 크랭크축, 한쪽끝이 상기 크랭크축의 편심부에 회전운동가능하게 장착된 연접봉, 상기 연접봉의 다른쪽끝에 핀을 거쳐서 회전자유롭게 결합된 피스톤 및 상기 피스톤이 상기 크랭크축의 회전에 의해 그의 내부를 왕복운동하는 실린더를 구비한 냉동 공기조화용 압축기에 있어서, 상기 압축기구부의 구조부재 중의 적어도 하나를 Cu를 0.1∼1.0% 첨가한 쥐색주철을 사용해서 형성한 것을 특징으로 하는 냉동 공기조화용 압축기.
4. 압축형식이 회전식이고, 압축기구부재로서 크랭크축, 상기 크랭크축의 편심부에 걸어맞춰진 로울러, 흡입실과 압축실을 분리하는 베인, 상기 로울러 및 베인부를 수납하는 실린더, 상기 실린더의 양끝부의 밀폐를 겸하는 축받이부를 구비한 냉동 공기조화용 압축기에 있어서, 상기 압축기구부의 구조부재 중의 적어도 하나를 Cu를 0.1∼1.0% 첨가한 쥐색주철을 사용해서 형성한 것을 특징으로 하는 냉동 공기조화용 압축기.
5. 압축형식이 스크롤식이고, 압축기구부재로서 크랭크축, 압축실을 구성하는 소용돌이부재를 갖는 1쌍의 스크롤부재 및 상기 크랭크축의 회전에 의해 상기 1쌍의 스크롤부재의 한쪽의 스크롤부재를 공전시키는 올덤링을 구비한 냉동 공기조화용 압축기에 있어서, 압축기구부의 구조부재 중의 적어도 하나를 Cu를 0.1∼1.0% 첨가한 쥐색주철을 사용해서 형성한 것을 특징으로 하는 냉동 공기조화용 압축기.
6. 압축기구부의 구조부재를 Cu를 0.1∼1.0% 첨가한 쥐색주철을 사용해서 형성하고, 압축작동냉매로서 프론규제 대응의 염소를 함유하지 않는 냉매를 사용한 것을 특징으로 하는 냉동 공기조화용 압축기.
7. 압축기구부의 구조부재를 Cu를 0.1∼1.0% 첨가한 쥐색주철을 사용해서 형성한 냉동 공기조화용 압축기를 사용해서 구성한 것을 특징으로 하는 냉동 공기조화용 압축기.