KR100559124B1 - 냉매 압축기와 그것을 이용한 냉동기 - Google Patents

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타카시 카키우치
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Abstract

냉매 압축기는 압축부와, 구동부와, 제 1, 제 2 접촉부를 갖는다. 압축부는 밀폐 용기 내에 수용되며 냉매 가스를 압축한다. 구동부는 압축부를 구동한다. 제 1, 제 2 접촉부는, 압축부의 구동에 의해 접촉하거나 접동하거나 한다. 그 표면에는 균등하게 배치된 복수의 오목부와 이황화 몰리브덴(MoS2)을 고착시킨 혼합층 중 적어도 어느 하나가 형성되어 있다. 이 구성에 의해, 제 1, 제 1 접촉부의 내마모성이 높아진다.
냉매 압축기, 냉동기, 구동부, 압축부

Description

냉매 압축기와 그것을 이용한 냉동기{Refrigerant compressor and refrigerator using the same}
본 발명은 냉장고, 에어 컨디셔너 등에 사용되는 냉매 압축기와 그것을 이용한 냉동기에 관한 것이다.
근래, 지구 환경 보호의 관점에서 화석 연료의 사용을 적게 하는 고효율의 압축기 개발이 진행되고 있다.
도 58은 종래 기술에 의한 밀폐형 전동 냉매 압축기의 단면도이다. 도 59는 그 압축기의 지지 구조도이다. 밀폐 용기(이하, 용기)(1)는 저부에 오일(2)을 저장함과 동시에, 고정자(3)와 회전자(4)로 이루어지는 전동부(5)와 그에 의해 구동되는 압축부(6)를 수용하고 있다. 전동부(5)와 압축부(6)로 이루어지는 압축기 본체(7)는 밀폐 용기(1) 내에 압축 코일 스프링(이하, 스프링)에 의해 탄성적으로 지지되고 있다.
크랭크 샤프트(9)는 회전자(4)를 고정한 주축부(9A)와 주축부(9A)에 대하여 편심하여 형성된 편심부(9B)로 이루어지며, 급유 펌프(10)가 설치되어 있다. 주축부(9A)는 베어링부(23)에 의해 축지지되고 있다. 실린더 블록(11)은 거의 원통형의 보어(12)로 이루어지는 압축실(13)을 가지고 있다. 보어(12)에 요동 가능하게 삽입 된 피스톤(14)은 편심부(9B)와 슬라이드 기구로 연결되어 있으며, 보어(12)의 단면은 밸브 플레이트(15)로 봉해져 막혀 있다.
헤드(16)는 고압실을 형성하며, 헤드(16)로부터 용기(1) 밖으로 압축된 냉매 가스를 도출하는 토출 경로(17)는 관체(18)를 통하여 용기(1) 밖의 냉동 사이클의 고압측(도시하지 않음)에 접속되어 있다. 관체(18)는 내열성, 내냉매성, 내유성을 갖는 고분자 재료로 이루어지며, 토출 경로(17)의 공진을 방지하고 있다.
전동부(5)의 고정자 체결 볼트(19)의 두부에는 합성 수지제의 유지부재(20)가 장착되고, 용기(1)의 내벽에 설치한 돌기부(21)에는 합성 수지제의 유지부재(22)가 장착되어 있다. 유지부재(20, 22)에는 스프링(8)이 삽입 장착되어 있다.
이상과 같이 구성된 냉매 압축기에 대하여, 이하 그 동작을 설명한다. 상용 전원으로부터 공급되는 전력은 전동부(5)로 공급되어, 전동부(5)의 회전자(4)를 회전시킨다. 회전자(4)는 크랭크 샤프트(9)를 회전시키고, 편심부(9B)의 편심 운동이 피스톤(14)을 구동한다. 이로 인해 피스톤(14)은 보어(12) 내를 왕복 운동하고, 용기(1) 내로 안내된 냉매 가스는 흡입 밸브(도시하지 않음)를 통하여 압축실(13) 내로 도입된다. 그리고 연속하여 압축되고, 압축된 냉매 가스는, 토출 밸브(도시하지 않음), 토출 경로(17), 관체(18)를 통하여 용기(1) 밖으로 내보내진다.
오일(2)은 크랭크 샤프트(9)의 회전에 따라 급유 펌프(10)로부터 각 접동부로 급유되어, 접동부를 윤활시킴과 동시에, 편심부(9B) 선단으로부터 용기(1) 내로 방출된다. 피스톤(14)과 보어(12) 사이에서는 실(Seal)로서 기능한다.
크랭크 샤프트(9)의 추축부(9A)와 베어링부(23), 피스톤(14)과 보어(12) 등 은 각각 상호 접동부를 형성하고 있다. 종래의 압축기에서는, 접동부를 구성하는 접동부재의 한 쪽은 질화 처리한 철계 재료에 인산 망간 처리한 재료로 형성되고, 접동부의 다른 한 쪽은 양극(陽極) 산화 처리한 알루미늄 다이캐스트로 형성되어 있다. 이러한 기술은 일본 특개평 6-117371호 공보에 개시되어 있다.
그러나, 접동부에 경도가 낮은 인산 망간 처리를 이용하는 경우, 기동시 등 접동부에 유막이 발생하지 않은 상태에서 금속 접촉이 생기면 인산 망간층이 마모되어 없어진다. 이 때문에 마찰계수가 높아져 접동 손실이 증가할 가능성이 있다. 또한 마찰계수를 저감시키기 위하여 접동부 사이의 간격을 작게 하면, 금속 접촉이 생겨 인산 망간층이 마모되어 없어지게 되므로 마모의 증가나 이상 마모가 발생할 가능성이 있다. 더욱이, 피스톤(14)-보어(12) 사이에서는, 피스톤(14)의 마모량이 많아짐에 따라 피스톤(14)-보아(12) 사이의 간격이 커진다. 이로 인해, 압축한 냉매 가스가 피스톤(14)과 보어(12)의 틈새에서 새어 나와 효율이 저하될 가능성이 있다.
또한, 접동부에서의 점성 저항을 낮추기 위하여 오일의 점도를 낮게 한 경우에는 상기 문제가 더욱 현저해진다.
또한, 다른 종래의 기술에 따른 압축기에서는, 접동부 표면에 고체 윤활제인 이황산 몰리브덴(MoS2)이 도포되어 있다. 이러한 압축기는 예를 들면, 일본 특개평 8-121361호 공보, 일본 특개평 9-112469호 공보에 개시되어 있다.
MoS2는 접동면에 도포하기 위하여 폴리아미드이미드 수지(PAI)의 바인더를 포함하고 있다. 그러나 PAI는, MoS2 단일체와 비교하여 마찰계수가 높고, 그 결과 접동 손실이 증가한다. 또한, 접동부의 모재를 철이나 알루미늄 등의 금속 재료로 구성하는 경우, 바인더로서 이용하는 PAI와의 결합력이 통상의 금속 결합에 비해 약하다. 이 때문에, MoS2를 도포한 접동부에 있어서 모재와 바인더의 계면에서 박리가 생기고, 그 결과 MoS2의 내마모성 향상의 효과를 얻을 수 없어 마모량이 증가하는 경우가 있다.
또한, 피스톤(14)의 직선 운동이 압축부(6)에 진동을 가함으로써 냉매 압축기(7)의 회전 중 스프링(8)은 항상 미진동을 발생함과 동시에, 기동, 정지시에는 관성력에 의해 압축부(6)가 크게 흔들린다. 그 결과, 스프링(8)도 흔들리기 때문에, 스프링(8)과 유지부재(20, 22)가 간헐적으로 접촉하여 마찰된다. 이 때, 유지부재(20, 22)는 합성 수지제이기 때문에 마찰음을 흡수한다. 이러한 냉매 압축기에 관한 기술은 일본 특개평 6-81766호 공보에 개시되어 있다.
그러나, 이 구성에서는, 유지부재(20)와 유지부재(22)가 합성 수지제로 된 별개의 부품이기 때문에 부품수가 증가하여 제작 비용이 증가한다.
또한, 압축부(6)의 기동, 정지시에 압축부(6)가 크게 흔들리기 때문에, 토출 경로(22)도 크게 흔들린다. 이 때문에, 토출 경로(22)와 관체(23)가 간헐적으로 접촉하여 마찰된다. 관체(23)는 고분자 재료로 이루어지기 때문에 이 때의 마찰음은 흡수되지만, 내열성, 내냉매성, 내유성(耐油性)을 갖기 위하여 높은 비용이 든다.
또한 압축기에서는 압축부(6)의 구동에 따라, 압축실(13)과 용기(1) 사이에 서 냉매 가스를 흡입, 토출하기 위한 밸브(도시하지 않음)가 작동한다. 그 때, 밸브좌와 밸브 시트 등(도시하지 않음)이 접촉하여 소음을 발생시킨다.
이렇게, 압축부(6)의 구동에 따라, 여러 부분이 접촉하거나 접동한다. 그 때문에 마모에 의한 성능 저하를 일으키거나 소음을 발생시키거나 한다. 종래의 기술에서 이것을 해소하기 위해서는, 부품수의 증가나 고가의 재료를 적용할 필요가 있다.
본 발명의 냉매 압축기는, 압축부와, 구동부와, 제 1, 제 2 접촉부를 갖는다. 압축부는 밀폐 용기 내에 수용되며 냉매 가스를 압축한다. 구동부는 압축부를 구동한다. 제 1, 제 2 접촉부는, 압축부의 구동에 의해 접촉하거나 접동한다. 그 표면에는 균등하게 배치된 복수의 오목부와, 이황화 몰리브덴(MoS2)을 고착시킨 혼합층 중 적어도 하나가 형성되어 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에서의 냉매 압축기의 단면도이다.
도 2는 도 1에서의 피스톤과 보어에 의해 형성되는 접동부의 확대도이다.
도 3은 도 1에서의 피스톤과 보어가 접동할 때의 오일의 흐름을 나타낸 도면이다.
도 4는 도 1의 냉매 압축기를 포함하는 냉동기의 냉동 사이클도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 있어서의 마찰열에 의한 손상면 압력을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명 실시예에 있어서의 마찰계수를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명 실시예에 있어서의 마모량을 나타낸 도면이다.
도 8은 도 1에서의 주축부와 베어링부에 의해 형성되는 접동부의 확대도이다.
도 9는 도 1에서의 피스톤 주변의 확대도이다.
도 10은 도 9에서의 피스톤 핀과 콘로드에 의해 형성되는 접동부의 확대도이다.
도 11은 도 1에서의 트러스트 베어링부 주변의 확대도이다.
도 12는 도 11에서의 트러스트부와 트러스트 와셔에 의해 형성되는 접동부의 확대도이다.
도 13은 본 발명 실시예에 있어서의 접동면과 인산 망간층의 마찰계수 특성도이다.
도 14는 본 발명 실시예에 있어서의 컴프레서의 냉동 능력 특성도이다.
도 15는 본 발명 실시예에 따른 컴프레서에 있어서의 효율 특성도이다.
도 16은 본 발명 실시예에서의 다른 냉매 압축기의 단면도이다.
도 17은 도 16의 냉매 압축기를 포함하는 냉동기의 냉동 사이클도이다.
도 18은 도 16의 G-G선을 따라 자른 단면도이다.
도 19는 도 18에서의 벤과 롤링 피스톤에 의해 형성되는 접동부의 확대도이다.
도 20은 도 18에서의 롤링 피스톤과 편심부에 의해 형성되는 접동부의 확대도이다.
도 21A, B는, 본 발명 실시예에서의 피스톤과 보어에 의해 형성되는 접동부의 확대도이다.
도 22는, 도 21B에서의 접동시 오일의 흐름을 나타낸 도면이다.
도 23은 본 발명 실시예에서의 마찰계수를 나타낸 도면이다.
도 24는 본 발명 실시예에서의 마찰량을 나타낸 도면이다.
도 25A, B는, 도 1에서의 주축부와 베어링부에 의해 형성되는 다른 접동부의 확대도이다.
도 26A, B는, 도 1에서의 피스톤 핀과 콘로드에 의해 형성되는 다른 접동부의 확대도이다.
도 27A, B는, 도 1에서의 트러스트부와 트러스트 와셔에 의해 형성되는 다른 접동부의 확대도이다.
도 28은 본 발명 실시예에서의 마찰계수 특성도이다.
도 29는 본 발명 실시예에서의 컴프레서의 냉동 능력 특성도이다.
도 30은 본 발명 실시예에서의 컴프레서의 효율 특성도이다.
도 31A, B는, 도 16에서의 벤과 롤링 피스톤에 의해 형성되는 다른 접동부의 확대도이다.
도 32A, B는, 도 16에서의 롤링 피스톤과 편심부에 의해 형성되는 다른 접동부의 확대도이다.
도 33은 본 발명 실시예에서의 냉매 압축기에 설치한 흡입 밸브 장치의 종단면도이다.
도 34는 도 33에서의 흡입 밸브 장치의 흡입 밸브좌를 나타내는 평면도이다.
도 35는 도 33에서의 흡입 밸브 장치의 흡입 가동 밸브를 나타내는 평면도이다.
도 36은 본 발명 실시예에서의 냉매 압축기에 설치한 토출 밸브 장치의 종단면도이다.
도 37은 도 36에서의 토출 밸브 장치의 토출 밸브좌를 나타내는 평면도이다.
도 38은 도 36에서의 토출 밸브 장치의 토출 가동 밸브의 상호 실링면측을 나타내는 평면도이다.
도 39는 도 36에서의 토출 밸브 장치의 토출 가동 밸브의 타격부측을 나타내는 평면도이다.
도 40은 도 36에서의 토출 밸브 장치의 스톱퍼를 나타내는 평면도이다.
도 41은 본 발명 실시예에서의 냉매 압축기에 설치한 다른 토출 밸브 장치의 종단면도이다.
도 42는 도 41에서의 토출 밸브 장치의 백 업 리드의 토출 가동 밸브와의 타격부측을 나타내는 평면도이다.
도 43은 도 41에서의 토출 밸브 장치의 백 업 리드의 스톱퍼와의 타격부측을 나타내는 평면도이다.
도 44는 도 33에서의 흡입 밸브 장치의 다른 흡입 밸브좌를 나타내는 평면도 이다.
도 45는 도 33에서의 흡입 밸브 장치의 다른 흡입 가동 밸브를 나타내는 평면도이다.
도 46은 도 36에서의 토출 밸브 장치의 다른 도출 밸브좌를 나타내는 평면도이다.
도 47은 도 36에서의 토출 밸브 장치의 다른 토출 가동 밸브의 상호 실링면측을 나타내는 평면도이다.
도 48은 도 36에서의 토출 밸브 장치의 다른 토출 가동 밸브의 타격부측을 나타내는 평면도이다.
도 49는 도 36에서의 토출 밸브 장치의 다른 스톱퍼를 나타내는 평면도이다.
도 50은 도 41에서의 토출 밸브 장치의 다른 백 업 리드의 토출 가동 밸브와의 타격부측을 나타내는 평면도이다.
도 51은 도 41에서의 토출 밸브 장치의 다른 백 업 리드의 스톱퍼와의 타격부측을 나타내는 평면도이다.
도 52는 본 발명 실시예에 따른 또 다른 냉매 압축기의 단면도이다.
도 53은 도 52의 냉매 압축기를 포함하는 냉동기의 냉동 사이클도이다.
도 54는 도 52의 냉매 압축기에서의 토출 경로와 밀착 코일 스프링이 접촉하는 부분의 확대도이다.
도 55A, B는 도 52의 냉매 압축기에서의 다른 토출 경로와 밀착 코일 스프링이 접촉하는 부분의 확대도이다.
도 56은 본 발명의 실시예에 따른 또 다른 냉매 압축기의 단면도이다.
도 57A, B, C는 도 56의 냉매 압축기에서의 압축 코일 스프링과 유지부재가 접촉하는 부분의 확대도이다.
도 58은 종래 기술에 따른 밀폐형 전동 냉매 압축기의 단면도이다.
도 59는 도 58의 압축기의 지지 구조도이다.
(도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명)
1 밀폐용기
2 오일
3 고정자
4 회전자
5 전동부
6 압축부
7 압축기 본체
8 압축 코일 스프링
9 크랭크 샤프트
9A 주축부
9B 편심부
10 급유 펌프
11 실린더 블럭
12 보어
13 압축실
14 피스톤
15 밸브 플레이트
16 헤드
17 토출 경로
18 관체
19 고정자 체결 볼트
20, 22 유지부재
21 돌기부
23 베어링부
60, 70 열교환기
90 팽창 밸브
100 냉매 압축기
101 밀폐용기
102 냉매 가스
103 오일
104 고정자
105 회전자
106 전동부
107 압축부
108 크랭크 샤프트
109 주축부
110 편심부
111 급유 펌프
112 실린더 블럭
113 보어
114 베어링부
115 피스톤
115A, 125, 127, 130A 접동면
116 압축실
117 피스톤 핀
118 콘로드
119 밸브 플레이트
120 헤드
121 흡인 튜브
122 흡인 머플러
123, 123A, 123B 미소 오목부
130, 137, 139 트러스트부
132, 136 플랜지면
134 트러스트 와셔
135 트러스트 베어링부
200 냉매 압축기
205 압축부
207 편심부
208 주축부
209 부축부
210 샤프트
211 압축실
212 실린더
213 주베어링
214 부베어링
215 피스톤
216 벤
217 오일 펌프
218, 219 접동면
220 토출 경로
323 혼합층
324, 328, 331, 335 접동면
419 접동면
517 흡입 밸브좌
519 흡입 가동 밸브
519A 실링부
519B 아암부
525 토출 가동 밸브
525A 실링부
525B 아암부
527 흡입 밸브 장치
528 토출 밸브좌
534, 534A 토출 밸브 장치
535 백 업 리드
537 스톱퍼
541A, 541B, 541C, 541D 타격부
707 압축기 본체
717A, 725 접촉면
718 밀착 코일 스프링
719 커넥팅 로드
908 압축 코일 스프링
919 고정자 체결 볼트
920, 922 유지부재
923 지지부
924 접촉면
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명한다. 또한, 각 실시예에 있어서, 선행하는 실시예와 비슷한 구성을 이루는 것에는 같은 부호를 붙여 설명하고 상세한 설명은 생략한다.
(실시예 1)
도 1은 본 발명의 실시예 1에 따른 냉매 압축기(100)의 단면도이다. 도 2는 도 1에서의 피스톤과 보어에 의해 형성되는 접동부의 확대도이다. 도 3은 도 1에서의 피스톤과 보어가 접동할 때의 오일의 흐름을 나타낸 도면이다. 도 4는 냉매 압축기(100)를 포함하는 냉동기의 냉동 사이클도이다. 도 5는 미세 오목부 유무에 따른 마찰열에 의한 손상면 압력을 나타낸 특성도이다. 도 6은 미세 오목부의 형상, 크기의 차이에 따른 마찰계수를 나타낸 특성도이다. 도 7은 접동부 표면적에 대한 미세 오목부가 차지하는 비율의 차이에 따른 마모량을 나타낸 특성도이다.
도 1 내지 도 3에 있어서, 밀폐 용기(이하, 용기)(101) 내에는 이소부탄으로 이루어진 냉매 가스(102)가 충진되어 있다. 용기(101)는, 저부에 오일(103)을 저장하고, 고정자(104)와 회전자(105)로 이루어지는 전동부(106)와, 이것에 의해 구동되는 왕복식의 압축부(107)를 수용하고 있다. 전동부(106)는 구동부로서, 압축부(107)를 용기(101) 내에 밀폐할 수 있으면 용기(101) 밖에 설치할 수도 있다.
다음으로 압축부(107)를 상세하게 설명한다. 크랭크 샤프트(108)는 회전자 (105)를 압입 고정한 주축부(109)와, 주축부(109)에 대하여 편심하여 형성된 편심부(110)로 이루어진다. 크랭크 샤프트(108)는 하단에 오일(103)과 연통하는 급유 펌프(111)가 설치되어 있다. 주철(鑄鐵)로 이루어진 실린더 블록(112)은 거의 원통형의 보어(113)와 주축부(109)를 축지지하는 베어링부(114)를 형성하고 있다.
보어(113)에 요동 가능하게 삽입된 피스톤(115)은 철계의 재료로 이루어지며, 보어(113)와 함께 압축실(116)을 형성하고 있다. 피스톤(115)은 피스톤 핀(117)을 통하여, 연결부인 콘로드(118)에 의해 편심부(110)와 연결되어 있다. 보어(113)의 단면은 밸브 플레이트(119)로 봉해져 막혀 있다.
헤드(120)는 고압실을 형성하며, 밸브 플레이트(119)의 보어(113)와 반대측에 고정되어 있다. 흡인 튜브(121)는 용기(101)에 고정됨과 동시에 냉동 사이클의 저압측에서 열교환기(60)에 접속되며, 냉매 가스(102)를 용기(101) 내로 안내한다. 흡인 머플러(122)는 밸브 플레이트(119)와 헤드(120) 사이에 끼워져 있다. 헤드(120)에서 토출되는 압축된 냉매(102)는 열교환기(70)로 보내져 방열되고, 팽창 밸브(80)를 통하여 열교환기(60)로 되돌아가 흡열한다. 이렇게 냉동기가 구성되어 있다.
주축부(109)와 베어링부(114), 피스톤(115)과 보어(113), 피스톤 핀(117)과 콘로드(118), 편심부(110)와 콘로드(118)는 각각 상호 접동부를 형성하고 있다. 접동부를 형성하는 각 부는 압축부(107)의 구동에 의해 서로 접동하는 접촉부이다.
피스톤(115)의 접동면(115A)에는 복수의 미세 오목부(이하, 오목부)(123)가 거의 균일하게 형성되어 있다. 오목부(123)의 형상은 구면이며, 크기가 직경 20㎛ ~ 50㎛, 깊이 1㎛ ~ 10㎛인 것이 보다 바람직하다. 또한 접동면(115A)의 표면적에 대한 오목부(123)가 차지하는 면적의 비율은 40~80%인 것이 보다 바람직하다. 또한 철계 재료에 있어서는 접동부 표면의 조직을 마르텐사이트화 하는 것이 보다 바람직하다.
이러한 오목부(123)는, 표면의 에칭, 프레스 성형 등에 의해 형성된다. 본 실시예에 있어서는, 강철구(球)나 세라믹구 등의 경도가 높은 구를 어느 속도 이상으로 충돌시키는 방법으로 오목부(123)를 형성하고 있다. 예를 들면 주철의 표면을 가공 경화에 의해 경도를 높게 하는 경우에는, 주철 재료의 표면에 직경 2 ~ 50㎛ 정도의 세라믹이나 강철구와 같은, 피가공 부품보다 경질인 소형구를 20sec/min 이상의 속도가 되도록 투사장치로 가속하여 분사시킨다. 이렇게 피가공 부품에 고속으로 충돌시키면 표면에 잔류 압축 응력이 부여되어, 빅커스 경도로 600Hv 정도까지 경도를 높일 수 있다.
상기와 같이 구성된 냉매 압축기(100)에 대하여, 이하 그 동작을 설명한다.
상용 전원으로부터 공급되는 전력은 전동부(106)로 공급되어, 전동부(106)의 회전자(105)가 회전한다. 회전자(105)는 크랭크 샤프트(108)를 회전시키고, 편심부(110)의 편심 운동이 연결부의 콘로드(118)로부터 피스톤 핀(117)을 통하여 피스톤(115)을 구동한다. 이로 인해 피스톤(115)은 보어(113) 내를 왕복 운동한다. 흡인 튜브(121)를 통하여 용기(101) 내로 안내된 냉매 가스(102)는 흡인 머플러(122)로부터 흡인되어 압축실(116) 내에서 연속하여 압축된다.
오일(103)은 크랭크 샤프트(108)의 회전에 따라, 급유 펌프(111)로부터 각 접동부로 급유되어, 접동부를 윤활시킴과 동시에 피스톤(115)과 보어(113) 사이에서는 실(seal)로서 기능한다.
피스톤(115)이 보어(113) 내를 왕복 운동하여 냉매 가스(102)를 압축할 때, 압축된 냉매 가스(102)의 일부는 피스톤(115)과 보어(113) 사이의 틈새를 지나 용기(101) 내로 누출되어 체적 효율을 떨어뜨린다. 그러나, 본 실시예에 있어서는 피스톤(115)과 보어(113) 사이의 틈새로 누출된 가스는 오목부(123)에 도달한다. 그러면, 오목부(123)에 있어서 피스톤(115)과 보어(113) 사이의 틈새의 체적이 증가함으로써 래버린스 실과 동일한 작용이 생겨 누출한 냉매 가스의 유속은 급속히 저하한다. 이 결과, 냉매 가스(102)의 누출량이 감소한다. 그 결과, 냉매 압축기(100)의 체적 효율이 향상하기 때문에, 냉매 압축기(100)의 압축 효율은 향상된다.
다음으로, 도 5를 이용하여 미세 오목부의 유무에 따른 마찰열에 의한 손상면 압력을 측정한 결과에 대하여 설명한다. 측정은, CH2FCF3 냉매의 분위기 압력 0.4 MPa 하에서, ISO 점도 그레이드가 VG 8 ~ VG 10인 에스테르 오일을 사용하여 접동 속도를 1.0m/s로 하여 수행한다.
도 5에서 명백하듯이, 오목부(123)를 구비한 피스톤(115)은 오목부(123)가 없는 것에 비하여, 마찰열에 의한 손상면 압력의 대폭적인 개선이 이루어지고 있다. 접동부 표면에 오목부(123)를 거의 균일하게 형성함으로써, 공급된 오일(103)이 오목부(123)에 유지된다. 접동 부재끼리의 틈새가 접동 방향에 대하여 좁아졌을 때, 오목부(123) 내의 오일(103)의 점성과 접동부의 상대 운동에 의해 좁아진 틈새 로 오일(103)이 인입된다. 이로 인해, 부하를 지탱하는 압력이 오일(103)에 생겨 쐐기형 유막이 형성된다. 이 쐐기형 유막이 접동부 사이에 발생하는 금속 접촉을 방지한다. 이로 인해 마찰열에 의한 손상 하중이 상승한다고 생각되어진다.
다음으로 오목부(123)의 형상과 크기를 매개변수로 마찰계수를 측정한 결과를 도 6에 나타낸다. 측정은, CH2FCF3 냉매의 분위기 압력 0.4 MPa 하에서, VG 8 ~ VG 10인 에스테르 오일을 사용하여, 접동 속도 1.0 m/s, 면압력 0.5 MPa에서 수행된다.
이 결과로부터, 구면 형상의 오목부(123)를 구비한 피스톤(115)은 각형상의 미세 오목부를 구비한 것에 비하여 마찰계수가 저하하고 있다는 것을 알 수 있다. 이것은, 오목부(123)의 형상을 구면으로 함으로써, 투영 면적이 같은 다각추에 비하여 체적이 증가하여, 형성되는 쐐기형 유막의 유압이 증가하는 것에 의한 것으로 생각되어진다. 즉, 도 3에 나타낸 바와 같이, 오목부의 형상이 구면이며, 접동부가 접동할 때에 생기는 유막을 발생시키는 오일의 흐름이 오목부 안에서 소용돌이류를 형성하기 쉬워져, 그 결과 유압이 발생함으로써 금속 접촉이 방지된다.
또한, 형상이 구면이기 때문에 접동 방향에 상관없이, 접동에 수반하는 접동부 사이의 틈새의 변화량이 일정하게 되어, 접동부 전체에 균일한 유막이 형성된다. 그리고, 피스톤(115)과 보어(113) 사이의 틈새의 치우침이 작아져, 피스톤(115) 측면으로부터 냉매 가스(102)가 누출되는 양이 적어지기 때문이라고 생각되어진다.
또한, 오목부(123)의 크기가 직경 20 내지 30㎛, 깊이 1 내지 5㎛인 경우에 마찰계수가 최소값이 된다. 이 크기를 중심으로 오목부(123)의 크기가 직경 20㎛ 내지 50㎛, 깊이 1㎛ 내지 10㎛의 범위에서 인산 망간 처리한 경우보다 마찰계수가 낮은 값으로 되어, 윤활 접동 조건이 개선된다.
오일(103)로의 냉매(102)의 용해량은 분위기 압력이 낮을수록 적어진다. 오목부의 크기를 직경 50㎛, 깊이 10㎛ 이상으로 한 경우와 비교하여, 체적이 작아지는 직경 20 내지 50㎛, 깊이 1 내지 10㎛인 오목부에 있어서는, 분위기 압력의 저하가 적다. 이 때문에, 압축된 냉매 가스(102)의 압력이 고압인 채로 유지되고, 오일(103) 중에 용해 가능한 냉매량의 저하가 억제된다. 이로 인해 오일(103) 중의 냉매의 발포 현상이 적어져, 발포에 의해 접동부에 형성된 유막의 파단으로 인해 생기는 금속 접촉의 발생이 방지된다. 이렇게 하여, 마찰계수의 상승이 방지된다고 생각되어진다.
도 7에 나타내는 마모 체적으로부터도 동일하게 말할 수 있다. 또한, 측정은, CH2FCF3 냉매의 분위기 압력 0.4 MPa 하에서, VG 8 ~ VG 10인 에스테르 오일을 사용하여 접동 속도 1.0m/s, 면압력 0.5 MPa에서 수행된다. 도 7은 접동부 표면적에 대한 오목부(123) 이외의 평면 부분이 차지하는 비율과 마모 체적과의 관계를 나타내고 있다. 즉 평면비가 작을수록 오목부(123)가 차지하는 비율이 크다.
이 결과로부터는, 오목부(123)를 접동부 표면에 구비함으로써, 인산 망간 처리한 경우보다 마모량이 적어진다는 것을 알 수 있다. 평면비가 52%에서는 마모량 이 0㎣가 된다. 그러나, 접동부 표면적에 대한 오목부(123)가 차지하는 비율을 크게 함으로써 마모량이 증가한다. 또한 상세한 검토 결과, 평면비가 20% 이상, 60% 이하, 즉 접동부 표면적에 대한 미세 오목부가 차지하는 면적 비율이 40% 이상 80% 이하인 경우에, 도면 중 점선으로 표시한 실제 사용상에 문제가 없는 마모량인 0.05㎣ 이하가 된다.
이러한 범위에 있어서는, 오목부(123)에 의해 슬라이드 방향으로의 쐐기막이 형성되는 경사 표면부와, 접동면에 대하여 평행이 되는 평면부가 접동부에 설치된다고 생각되어진다. 이로 인해, 테이퍼 랜드 베어링과 동일한 형상, 효과를 얻을 수 있으며, 발생하는 유압에 의해 지탱되는 한계 하중이 상승하여 금속 접촉이 저하된다고 생각되어진다.
또한, 접동 부재에 철계 재료를 이용하는 경우, 접동부 표면에 오목부(123)를 형성하는 방법으로서, 표면에 강철구, 세라믹구 등의 물질을 일정 속도 이상으로 충돌시킨다. 이 방법에 따르면, 접동부의 표면층의 조직이 마르텐사이트화하고, 접동부재의 표면 강도가 상승하여 마모의 진행 속도가 저하된다. 또한 오목부(123)를 형성함으로써 접동부 사이의 면적이 저감되어 금속 접촉이 저감된다.
이상, 본 실시예에 있어서는, 피스톤(115)이 접동면에 거의 균일하게 오목부(123)를 구비한다. 또한, 보어(113)에 오목부(123)를 설치하거나, 피스톤(115)과 보어(113) 양쪽 모두에 실시하여도 동일한 작용 효과를 얻을 수 있다.
다음으로, 주축부(109)와 베어링부(114)에 의해 형성되는 접동부에 대하여 설명한다. 도 8은 도 1에 있어서의 주축부(109)와 베어링부(114)에 의해 형성되는 접동부의 확대도이다.
크랭크 샤프트(108)의 주축부(109)에는, 그 접동면(125)에 복수의 오목부(123)가 거의 균일하게 형성되어 있다.
이상과 같이 구성된 냉매 압축기(100)에 대하여, 이하 그 동작을 설명한다.
접동면(125)에 오목부(123)를 거의 균일하게 형성한 크랭크 샤프트(108)의 주축부(109)가 베어링부(114) 내를 회전 운동한다. 이로 인해, 급유 펌프(111)로부터 냉매를 포함한 오일(103)이 베어링부(114)와 크랭크 샤프트(108) 사이의 접동부에 공급된다. 한편, 베어링부(114) 내를 크랭크 샤프트(108)가 1회 회전하는 동안에 주축부(109)와 베어링부(114) 사이의 틈새가 오목부(123)의 깊이에 대응하여 변화한다. 그 때, 주축부(109)와 베어링부(114) 사이의 틈새로 오일(103)이 인입되어 쐐기형 유막이 형성된다.
또한, 오목부(123)가 미세하기 때문에 냉매가 용해된 오일(103)이 오목부(123) 내로 공급되어도 오목부(123)에서의 체적 변화가 작아 분위기 압력의 저하가 적다. 이 때문에, 압축된 냉매 가스(102)의 압력이 고압인 채로 유지되어, 오일(103) 중에 용해 가능한 냉매량의 저하가 억제된다. 이로 인해 오일(103) 중의 냉매의 발포 현상이 적어져, 발포에 의해 접동부에 형성된 유막의 파단으로 인해 생기는 금속 접촉의 발생이 방지되어 마찰계수의 상승이 방지된다.
또한, 오일(103)이 오목부(123)에 괴어, 접동부로의 급유가 수행되지 않은 냉매 압축기(100) 운전 개시시에 있어서도 베어링부(114)와 주축부(109) 사이에 항상 오일(103)이 존재한다. 이 때문에 마찰열에 의한 손상 하중이 상승하여 이상 마 모가 방지된다.
이상, 본 실시예에 있어서는, 크랭크 샤프트(108) 주축부(19)의 접동면(125)에 오목부(123)를 거의 균일하게 설치한다. 오목부(123)를 형성함으로써 접동부 사이의 면적이 저감되어 금속 접촉이 저감된다. 또한, 베어링부(114)에 오목부(123)를 설치하여도, 주축부(109)와 베어링부(114) 양쪽 모두에 설치하여도 동일한 작용 효과를 얻을 수 있다.
다음으로, 콘로드(118)와 피스톤 핀(117)에 의해 형성되는 접동부에 대하여 설명한다. 도 9는 도 1에 있어서의 피스톤 주변의 확대도이다. 도 10은 도 9에 있어서의 피스톤 핀(117)과 콘로드(118)에 의해 형성되는 접동부의 확대도이다.
피스톤 핀(117)은 접동면(127)에 오목부(123)가 거의 균일하게 형성되어 있다. 오목부(123)를 형성함으로써 접동부 사이의 면적이 저감되어 금속 접촉이 저감된다.
이상과 같이 구성된 냉매 압축기(100) 대하여, 이하 그 동작을 설명한다. 크랭크 샤프트(108)가 회전함으로써 연결부인 콘로드(118)에 의해 연결되어 있는 피스톤 핀(117)을 통하여 보어(113)에 요동 가능하게 삽입된 피스톤(115)이 왕복 운동한다. 이 때, 콘로드(118)와 피스톤 핀(117)은, 요동 운동을 수행하지 않는, 피스톤(115)이 상사점 또는 하사점에 도달했을 때에 속도가 0m/s가 되어 유막을 형성할 수 없는 상태가 된다. 이 때에도 피스톤 핀(117)의 접동면(127)의 오목부(123)에 오일(103)이 유지되어 있다. 이 때문에, 접동 부분에 항상 오일(103)이 존재하며, 마찰열에 의한 손상 하중이 상승하여 이상 마모가 방지된다.
이상, 본 실시예에서는, 피스톤 핀(117)의 접동면(127)에 오목부(123)를 거의 균일하게 구비한다. 또한, 콘로드(118)에 오목부(123)를 설치하여도, 피스톤 핀(117)과 콘로드(118) 양쪽 모두에 설치하여도 동일한 작용 효과를 얻을 수 있다.
다음으로, 트러스트 베어링부(135)에 형성되는 접동부에 대하여 설명한다. 도 11은 도 1에 있어서의 트러스트 베어링부(135) 주변의 확대도이다. 도 12는 도 11에서의 트러스트부(130)와 트러스트 와셔(134)가 접하는 부분의 확대도이다.
트러스트부(130)는 접동면(130A)에 오목부(123)을 거의 균일하게 형성하고 있다.
이상과 같이 구성된 냉매 압축기(100)에 대하여, 이하 그 동작을 설명한다.
크랭크 샤프트(108)에는, 회전자(105)가 압입 고정되어 있다. 또한, 회전자(105)에는 플랜지면(132)이 형성되고, 베어링부(114)의 상단면은 트러스트부(130)로 되어 있다. 플랜지면(132)과 베어링부(114)의 트러스트부(130) 사이에는 트러스트 와셔(134)가 삽입되어 있다. 플랜지면(132)과 트러스트부(130)와 트러스트 와셔(134)가 트러스트 베어링부(135)를 구성하며, 크랭크 샤프트(108), 회전자(105) 등의 수직 하중을 지탱하고 있다. 따라서, 냉매 압축기(100)가 운전을 정지하고 있을 때에도 트러스트 베어링부(135)에는 수직 하중이 부하되고 있다.
여기에서, 트러스트부(130)의 접동면(130A)에 오목부(123)를 형성함으로써, 접동부로의 급유가 수행되지 않은 냉매 압축기(100) 운전 개시시에 있어서도 접동부 표면의 오목부(123)에 오일(103)이 유지된다. 이 때문에, 트러스트부(130)와 트러스트 와셔(134) 사이에 금속 접촉이 발생하는 경우라도, 접동부의 마찰 계수가 낮아져 접동 손실이 저하된다. 또한, 오목부(123)에 오일(103)이 유지되어 접동 부분에 항상 오일(103)이 존재함으로써 마찰열에 의한 손상 하중이 상승하여 이상 마모가 방지된다. 또한, 오목부(123)를 형성함으로써 접동부 사이의 면적이 저감되어 금속 접촉이 저감된다.
이상, 본 실시예에서는, 트러스트 베어링부(135)를 플랜지면(132), 트러스트부(130), 트러스트 와셔(134)로 구성하고, 오목부(123)를 접동면(130A)에 형성하고 있다. 또한, 크랭크 샤프트(108)의 주축부(109)와 편심부(110) 사이에도 트러스트부(137)가 되는 플랜지면(136)이 있다. 플랜지면(136)과 그에 대향하는 베어링부(114)의 트러스트부(139)로 트러스트 베어링을 구성할 수도 있다. 그 경우, 트러스트부(137)에 오목부(123)를 설치한다. 이렇게 하는 경우에도 동일한 작용 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 실시예에 있어서는 베어링부(114)의 트러스트부(130)의 접동면(130A)에 오목부(123)를 거의 균일하게 설치한다. 또한, 트러스트 와셔(134)에 오목부(123)를 설치하여도, 트러스트 와셔(134)와 트러스트부(130) 양쪽 모두에 설치하여도 동일한 작용 효과를 얻을 수 있다. 또한, 트러스트 와셔(134)가 회전자(105)의 플랜지면에 접하는 면에 미소 오목부(123)를 설치하여도 좋다. 회전자(105)의 플랜지면에 미소 오목부(123)를 설치할 수도 있다. 또한 크랭크 샤프트(108)의 트러스트부(137)에 오목부(123)을 설치하여도, 크랭크 샤프트(108)의 트러스트부(137)와 베어링부(114)의 트러스트부(139) 양쪽 모두에 설치하여도 동일한 작용 효과를 얻을 수 있다.
다음으로, 오일(103)에 냉매(102)가 용해되기 쉬운 조합의 경우에 대하여, 오목부(123)의 크기와 오일의 점성과의 관계에 대하여 설명한다. 도 13은 미세 오목부를 거의 균일하게 형성한 접동면과 인산 망간층과의 마찰계수 특성도이다. 도 14는, 접동면에 미세 오목부를 거의 균일하게 형성한 경우와 인산 망간층을 형성한 경우의 컴프레서에 있어서의 냉동 능력 특성도이다. 도 15는 접동면에 미세 오목부를 거의 균일하게 형성한 경우와 인산 망간층을 형성한 경우의 컴프레서에 있어서의 효율의 특성도이다.
또한 도 1에 있어서, 용기(101) 안은 이소부탄으로 이루어진 냉매 가스(102)가 충진되어 있음과 동시에, 저부에는 광유로 이루어지며 VG 10 미만 VG 5 이상의 점도를 갖는 오일(103)을 저장하고 있다. 이 이외의 구성은 상술한 바와 같다.
여기에서 주축부(109)와 베어링부(114), 피스톤(115)과 보어(113), 피스톤 핀(117)과 콘로드(118), 편심부(110)와 콘로드(118)의 각 접동부재 사이에 형성된 각 접동부에 있어서의 동작에 대하여 설명한다. 이하, 피스톤(115)을 예로 설명한다.
상기 각 접동부간에 있어서는 오일(103)의 점도가 VG 10 미만 VG 5 이상으로 낮기 때문에, 접동 부품끼리 고체 접촉을 일으키기 쉽다. 또한, 냉매가 이소부탄이기 때문에, 광유로 이루어진 오일(103)에 용해되기 쉬워 오일(103)의 점도가 저하됨에 따라 더욱 고체 접촉을 일으키기 쉬워진다.
그러나, 도 3에 나타낸 바와 같이, 접동부가 접동할 때에 생기는 유막을 발생시키는 오일의 흐름이 구면 형상의 오목부(123) 안에서 소용돌이류를 형성하기 쉬워지며, 그 결과 유압이 발생함으로써 고체 접촉이 방지되어 내마모성이 향상한다. 또한, 오목부(123)를 형성함으로써 접동부 사이의 면적이 저감되어 금속 접촉이 저감된다.
또한, 강철구나 세라믹구 등의 경도가 높은 구를 어느 속도 이상으로 충돌시키는 방법으로 오목부(123)를 형성하고 있기 때문에, 가공 경화 등에 의해 표면의 경도가 상승하고 있다. 이 때문에 고체 접촉이 생기는 경우에도, 이상 마모가 방지되어 내마모성이 향상한다. 특히 접동부가 피스톤(115)과 보어(113), 피스톤 핀(117)과 콘로드(118)로 구성되어 있는 경우, 1 압축 공정당 2회, 상호 접동 속도가 0m/s가 된다. 이 때문에, 유압이 제로가 되어 고체 접촉이 생기기 쉽기 때문에, 본 기술이 특히 유효하다.
여기에서, 도 13을 이용하여 본 실시예에 따른 접동면에 미세 오목부(123)를 거의 균일하게 형성한 경우와 인산 망간층을 형성한 경우에 있어서 오일 점도를 변경했을 때의 마찰 계수에 대하여 설명한다.
측정은, CH2FCF3 냉매의 분위기 압력 0.4 Mpa 하에서, VG 4 ~ VG 22인 에스테르 오일, VG 1 상당의 에탄올을 사용하여 수행한다. 먼저,
1) 직경이 2㎛ ~ 15㎛이고 깊이가 0.5㎛ ~ 1㎛인 오목부(123)
2) 직경이 40㎛ ~ 50㎛이고 깊이가 7㎛ ~ 10㎛인 오목부(123)
1) 직경이 60㎛ ~ 70㎛이고 깊이가 15㎛ ~ 20㎛인 오목부(123)
를 형성한 원판을 준비한다. 이러한 원판을 접동 속도 1.0m/s로 회전시켜, 링 형상으로 형성된 상대재를 면압력 0.5 MPa로 누른다. 도 13은 이러한 조건으로 마모 시험을 수행한 결과를 나타내고 있다.
이 결과로부터 인산 망간층을 형성한 경우와, 직경 60㎛ ~ 70㎛, 깊이 15㎛ ~ 20㎛ 크기의 오목부(123)를 거의 균일하게 형성한 경우에는, 오일 점도를 VG 10 미만으로 하면 마찰 계수가 상승한다. 한편, 직경 40㎛ ~ 50㎛, 깊이 7㎛ ~ 10㎛ 크기의 오목부(123)를 거의 균일하게 형성한 경우와, 직경 2㎛ ~ 15㎛, 깊이 0.5㎛ ~ 1㎛ 크기의 오목부(123)를 거의 균일하게 형성한 경우에는, VG 8까지 오일 점도를 저하시켜도 마찰 계수가 상승하지 않는다. VG 4까지 오일 점도를 저하시킨 경우라도 아주 조금 마찰 계수가 상승할 뿐이다. 또한, 인산 망간 처리에 비하여 마찰 계수가 저하되고 있는 것도 알 수 있다.
접동부에 거의 균일하게 설치한 오목부(123)의 크기가 직경 40㎛ ~ 50㎛, 깊이 7㎛ ~ 10㎛, 혹은 직경 2㎛ ~ 15㎛, 깊이 0.5㎛ ~ 1㎛이면, 접동부 사이의 접동 압력이 균일화됨으로써 틈새가 일정하게 된다. 또한 상세한 검토에 의해, 이들의 중간적인 크기의 오목부를 설치하여도 동일한 효과를 얻을 수 있다. 또한, 오목부(123)에서의 체적 변동이 작아져, 냉매(102)를 포함한 오일(103)이 오목부(123)에 공급될 때에 발생하는 틈새부에서의 압력 저하가 적다. 이로 인해, 오일(103) 중에서의 발포 현상이 억제되어 유막의 파단이 방지되며, 형성되는 유막의 유압이 증가한다. 이렇게 하여 고체 접촉부에 걸리는 하중이 저감됨으로써, 마찰 계수가 저하한다고 생각되어진다.
또한, 오일 점도를 매개변수로, 왕복식 냉매 압축기의 냉동 능력과, 냉매 압 축기의 성적계수(COP)의 변화를 측정한 결과를 도 14, 15에 나타낸다.
시험은, 피스톤(115)의 접동부에 직경 2㎛ ~ 50㎛, 깊이 0.5㎛ ~ 10㎛ 크기의 오목부(123)를 균일하게 설치하고, 이소부탄 냉매와, VG 5와 VG 10의 광유를 이용하여, 응축 온도/증발 온도 54.4℃/-23.3℃, 흡입 가스, 팽창 밸브 전 온도 32.2℃의 조건으로 수행한다. 그 때의 냉매 압축기의 냉동 능력과 성적 계수(COP)를 측정한다. 도 14, 15는, 그 결과를 인산 망간 처리와 비교하여 나타내고 있다.
도 14에서는, 인산 망간 처리한 피스톤을 이용한 압축기에 있어서 오일(103)의 점도를 VG 10에서 VG 5로 저하시켰을 때, 11W 정도까지 냉동 능력이 크게 저하되고 있다. 한편, 오목부(123)를 구비한 피스톤을 이용한 압축기(100)에 있어서는, 냉동 능력의 저하는 1W 정도로 극히 적다.
피스톤(115)이 보어(113) 내를 왕복 운동하여 냉매 가스(102)를 압축할 때, 오일(103)의 점도가 상당히 낮기 때문에, 실링성이 저하된다. 이 때문에, 압축실(116)에서 압축된 냉매 가스(102)가 피스톤과 보어(113) 사이의 틈새로부터 용기(101) 내로 누출하여 냉동 능력이 저하되기 쉽다. 그러나, 피스톤(115)에 구비된 오목부(123)에 의해 쐐기형 유막이 형성된다. 이렇게 하여 피스톤(115)과 보어(113) 사이의 틈새로부터 누출되는 냉매 가스의 양이 저감된다고 추정된다.
즉, 피스톤(115)과 보어(113) 사이의 틈새로 누출된 냉매 가스(102)가 오목부(123)에 도달하면, 오목부(123)에 있어서 피스톤(115)과 보어(113) 사이의 틈새의 체적이 증가한다. 이 때문에, 래버린스 실과 동일한 작용이 생겨 누출된 냉매 가스(102)의 유속은 급속하게 저하됨으로써 냉매 가스(102)의 누출량이 감소한다. 그 결과 냉매 압축기의 냉동 능력의 저하를 극히 작게 억제할 수 있다고 생각되어진다.
마찬가지로 도 15에 있어서는, 인산 망간 처리한 피스톤을 이용한 압축기에 비하여 오목부(123)를 설치한 피스톤(115)을 이용한 압축기(100) 쪽이 압축기의 효율을 나타내는 성적계수(COP)가 상승하고 있다. 이것은 도 14에 나타낸 바와 같이, 냉매 압축기의 냉동 능력의 저하가 극히 작게 억제되어 체적 효율이 유지됨에 따른 것이다. 또한, 도 13에 나타낸 바와 같이 접동부에 있어서의 마찰계수의 상승이 인산 망간 처리한 경우에 비하여 극히 적어 입력이 저감되고 있는 것에도 기인한다. 또한, VG 10에서 VG 5로 오일 점도의 저하에 따른 점성 저항의 저감이 냉매 압축기의 입력의 저감에 크게 기여하고 있다고 생각되어진다.
또한, 이소부탄과 광유의 조합을 예로 들어 설명을 하였으나, 냉매(102)에 같은 하이드로카본계 냉매인 프로판을 사용하는 경우에 있어서도, 또한, 오일(103)로 알킬벤젠, 에스테르, 폴리비닐에테르, 폴리알킬렌글리콜 등을 사용하는 경우에 있어서도 오일(103) 내에 냉매(102)가 용해되어 더욱 점도를 저하시킨다. 이 때문에 본 구성을 적용함으로써 동일한 효과를 얻을 수 있다.
또한 상기 설명에서는, 접동부의 양쪽 모두에 직경 2㎛ ~ 50㎛, 깊이 0.5㎛ ~ 10㎛ 크기의 오목부(123)를 거의 균일하게 설치한다. 오목부(123)는 접동부의 어느 한 쪽에 형성될 수도 있으며 동일한 작용 효과를 얻을 수 있다.
또한 상기 설명에서는 미소 오목부(123)를 피스톤(115)에 형성하는 경우에 대하여 설명하였으나, 다른 접동부에 대해서도 마찬가지이다.
또한, 오일(103)의 점도는 VG 10 미만 VG 5 이상으로 하는 것이 바람직하다. 이렇게 함으로써, 접동부 표면의 오목부(123)에 오일(103)이 괴어 접동면에 오일이 유지된다. 또한, 접동시에 접동부 사이의 틈새가 미세하게 변화함으로써 접동부 사이에 접동 압력이 발생하여 유막이 유지되기 쉬워 고체 접촉의 빈도가 적어진다. 또한 실링부에 있어서는 실링성을 향상시켜 신뢰성과 효율이 높아진다.
(실시예 2)
도 16은, 본 발명의 실시예 2에 따른 냉매 압축기(200)의 단면도이다. 도 17은 냉매 압축기(200)를 포함하는 냉도기의 냉동 사이클도이다. 도 18은 도 16에 있어서의 G-G선 단면도이다. 도 19는 도 18에 있어서의 벤(216)과 롤링 피스톤(이하, 피스톤)(215)가 접하는 부분의 확대도이다. 도 20은 도 18에 있어서의 피스톤(215)과 편심부(207)가 접하는 부분의 확대도이다.
밀폐 용기(이하, 용기)(101)에는 고정자(104)와 회전자(105)로 이루어지는 전동부(106)와, 전동부(106)에 의해 구동되는 롤링 피스톤형 압축부(205)가 오일(103)과 함께 수납되어 있다. 전동부(106)는 구동부이다.
압축부(205)는, 샤프트(210), 실린더(212), 주베어링(213)과 부베어링(214), 피스톤(215), 판형상의 벤(216)을 갖는다. 샤프트(210)는 편심부(207), 주축부(208), 부축부(209)를 갖는다. 실린더(212)는 압축실(211)을 형성한다. 주베어링(213)과 부베어링(214)은, 실린더(212)의 양단면을 봉하여 막음과 동시에 각각 주축부(208)와 부축부(209)를 축지지한다. 피스톤(215)은 편심부(207)에 요동 가능하게 삽입되어 압축실(211) 내를 전동(轉動)한다. 벤(216)은 피스톤(215)에 눌러 끼 워져 압축실(211)을 고압측과 저압측으로 칸막이한다. 주축부(208)에는 회전자(105)가 고정되어 있다.
부베어링(214)에 고정된 오일 펌프(217)는 오일(103)에 연통하고 있다. 오일 펌프(217)는, 편심부(207)와 피스톤(215), 주축부(208)와 주베어링(213), 부축부(209)와 부베어링(214)이 각각 형성하는 접동부로 오일(103)을 공급한다. 접동부를 형성하는 각 부는 압축부(205)의 구동에 의해 서로 접동하는 접촉부이다.
도 19, 20에 나타낸 바와 같이, 피스톤(215)의 접동면(218), 편심부(207)의 접동면(219)에는, 미세 오목부(이하, 오목부)(123)가 거의 균일하게 형성되어 있다. 또한 도시하고 있지 않지만, 주축부(208), 부축부(209)의 접동면에도 오목부(123)가 거의 균일하게 형성되어 있다. 실시예 1과 마찬가지로, 오목부(123)의 형상은 구면이고, 또한 크기가 직경 20㎛ ~ 50㎛, 깊이 1㎛ ~ 10㎛인 것이 보다 바람직하다. 또한, 각 접동면의 표면적에 대한 오목부(123)가 차지하는 면적의 비율은 40 ~ 80%인 것이 보다 바람직하다. 또한 철계 재료에 있어서는 접동부 표면의 조직을 마르텐사이트화하는 것이 보다 바람직하다.
이상과 같이 구성된 냉매 압축기(200)에 대하여, 이하 그 동작을 설명한다.
회전자(105)의 회전에 따라 샤프트(210)는 회전하고, 편심부(207)에 요동 가능하게 삽입된 피스톤(215)이 압축실(211) 내를 전동(轉動)한다. 이로 인해, 벤(216)으로 칸막이된 압축실(211)의 고압측과 저압측 룸의 용적은 연속적으로 변화하고, 이에 수반하여 냉매 가스는 연속하여 압축된다. 또한 압축된 냉매 가스는 용기(101) 내로 토출되고, 토출 경로(220)를 통하여 열교환기(70)로 보내져, 외부로 방열되고, 팽창 밸브(80)를 통하여 열교환기(60)로 되돌아가 외부로부터 흡열한다. 이렇게 냉동기가 구성되어 있다.
상술한 바와 같이, 용기(101) 내가 고압 분위기로 된다. 또한, 용기(101) 내가 고압이기 때문에 벤(216)에 용기(101) 내의 분위기 압력은 배압으로 작용하여 피스톤(215)의 외주 표면으로 벤(216)의 선단을 밀어붙인다. 피스톤(215)의 외주 표면에 벤(216)의 선단이 접촉하는 부분에서는, 원호와 원호의 접촉이 되어 선 접촉의 형태이기 때문에 금속 접촉이 빈번하게 일어난다.
여기에서, 피스톤(215)의 외주 표면에는 오목부(123)가 거의 균일하게 형성되어 있다. 그 때문에, 접동부 사이의 면적이 저감되어 금속 접촉이 저감된다. 또한, 오목부(123)에 오일(103)이 유지되어 접동 부분에 항상 오일(103)이 존재함으로써 마찰열에 의한 손상 하중이 상승하여 이상 마모가 방지된다. 또한, 피스톤(215)의 외주 표면에 오목부(123)를 설치하고 있으나, 벤(216)에 오목부(123)를 설치할 수도 있다. 또한 피스톤(215)의 외주 표면과 벤(216) 양쪽 모두에 설치하여도 동일한 효과를 갖는다.
또한, 샤프트(210)의 회전에 수반하여 오일 펌프(217)는 오일(103)을 연속적으로 각 접동부로 급유한다. 여기에서, 편심부(207)의 접동면(219)이나 주축부(208), 부축부(209)의 접동면에는 오목부(123)가 거의 균일하게 형성되어 있다. 이로 인해, 편심부(207)와 피스톤(215), 주축부(208)와 주베어링(213), 부축부(209)와 부베어링(214)이 각각 형성하는 접동부의 틈새에 오일이 인입되어 쐐기형 유막이 형성된다.
롤링 피스톤형의 냉매 압축기(200)에서는, 피스톤(215)이 편심부(207)에 회전 가능하도록 삽입되어 있다. 그리고, 피스톤(215)과 편심부(207) 사이의 상대 속도는 주축부(208)-주베어링(213) 사이, 부축부(209)-부베어링(214) 사이의 상대 속도에 비해 작다. 이 때문에, 수학식(1)에 의해 구할 수 있는 저널 베어링의 특성을 나타내는 좀머펠트 수 S가 작아진다. 이것은 접동 윤활상 불리한 조건이다.
S=μ×N/P×(R/C)2
수학식 1과 같이, 좀머펠트 수 S는, 베어링 반경 R과 반경 틈새 C와 속도 N과 오일 점도 μ와 면압력 P로 구할 수 있다.
그러나 피스톤(215)과 편심부(207)의 틈새가 오목부(123)의 깊이에 대응하여 변화한다. 이 때문에, 접동 속도가 늦어도 피스톤(215)과 편심부(207)의 틈새에 오일이 인입되어 쐐기형 유막이 형성된다.
또한 롤링 피스톤형의 냉매 압축기에서는, 용기(101) 안이 응축 압력으로 되기 때문에, 내압이 높아 오일(103)의 냉매가 용해되기 쉽다. 이로 인해 오일이 점도는 저하하기 때문에, 상술한 조머펠트 수 S가 작아지며, 이는 접동 윤활상 불리한 조건이다.
그러나, 오목부(123)이 미세하기 때문에 냉매가 용해된 오일(103)이 오목부(123) 내로 공급되어도 오목부(123)에서의 체적 변화가 작아 분위기 압력의 저하가 적다. 즉, 압축된 냉매 가스의 압력이 고압인 채로 유지된다. 이 때문에, 오일 내 에 용해 가능한 냉매량의 저하가 억제되어, 오일 내의 냉매의 발포 현상이 적어진다. 그리고, 발포에 의해 접동부에 형성되는 유막의 파단으로 인해 생기는 금속 접촉의 발생이 방지되어 마모계수의 상승이 방지된다.
또한, 편심부(207), 주축부(208), 부축부(209)의 접동면에 거의 균일하게 오목부(123)를 설치하고 있다. 또한, 피스톤(215)의 내주 표면, 주베어링(213), 부베어링(214) 및, 편심부(207)와 피스톤(215) 내주 표면 양쪽 모두, 주축부(208)와 주베어링(213) 양쪽 모두, 부축부(209)와 부베어링(214) 양쪽 모두에 오목부(123)를 설치하여도 같은 작용 효과를 얻을 수 있다.
다음으로, 오일(103)에 냉매가 용해되기 쉬운 조합의 경우에 대하여, 오목부(123)의 크기에 대하여 설명한다.
여기에서는 도 16에 있어서, 용기(101)에 봉입되어 있는 오일(103)은 광유로 이루어지며 점도 VG 10 미만 VG 5 이상이고, 냉매 가스(도시하지 않음)는 이소부탄으로 이루어지는 것으로 한다.
이미 설명한 바와 같이 편심부(207)와 피스톤(215), 주축부(208)와 주베어링(213), 부축부(209)와 부베어링(214)은, 상호 접동부를 형성하고 있다. 여기에서, 각 접동부의 모재인 철계 재료의 표면에 거의 균일하게 형성되어 있는 오목부(123)의 크기는, 직경이 2㎛ ~ 50㎛이고 깊이가 0.5㎛ ~ 10㎛이다. 또한, 오목부(123)는, 편심부(207)의 접동면(219)에 강철구나 세라믹구 등의 경도가 높은 구를 어느 속도 이상으로 충돌시키는 방법으로 형성하고 있다. 이로 인해 접동면(219)은 가공 경화 등에 의해 표면 경도가 상승하고 있다. 이 때문에 내마모성이 향상하여, 고체 접촉이 생겨도 이상 마모가 방지된다. 또한 오목부(123)를 이러한 크기로 함으로써, 실시예 1과 마찬가지로 냉매가 오일(103)에 용해되기 쉬운 경우라도 고체 촉매의 발생이 감소하여 마찰계수의 상승이 방지된다.
또한, 상기 설명에서는 이소부탄과 광유의 조합을 예로 들어 설명하였으나, 냉매로 같은 하이드로카본계 냉매인 프로판을 사용하는 경우에도, 또한 오일(103)로 알킬벤젠, 에스테르, 폴리비닐에테르, 폴리알킬렌글리콜 등을 사용하는 경우에도, 오일(103) 중에 냉매가 용해되어 점도를 더욱 저하시킨다. 이 경우에도 본 구성을 적용함으로써 동일한 효과를 얻을 수 있다.
(실시예 3)
본 실시예에 따른 냉매 압축기의 기본적인 구성은 도 1을 이용하여 설명한 실시예 1과 같다. 실시예 1과 다른 점은, 주축부(109)와 베어링부(114), 피스톤(115)과 보어(113), 피스톤 핀(117)과 콘로드(118), 편심부(110)와 콘로드(118)가 각각 상호 형성하고 있는 접동부이다. 접동부를 형성하는 각 부는 압축부(107)이 구동에 의해 서로 접촉하는 접촉부이다.
도 21A, B는 피스톤(115)과 보어(113)에 의해 형성되는 접동부의 확대도이다. 도 21A에 있어서, 피스톤(115)의 모재인 철계 재료의 표면 부분인 접동면(324)에는 이황화 몰리브덴(MoS2)을 고착시킨 혼합층(323)이 형성되어 있다. MoS2의 순도를 98% 이상으로 하고, 도 21B와 같이 접동면(324)에 미세 오목부(이하, 오목부)(123)를 거의 균일하게 형성하는 것이 보다 바람직하다. 또한 오목부(123)는 표면 형상이 구형인 동시에 직경이 2㎛ ~ 20㎛이고, 깊이가 0.2㎛ ~ 1.0㎛인 것이 바람직하다.
도 21A와 같이 MoS2를 접동면(324)에 형성하는 방법의 예를 설명한다. 이미드기 등의 열경화성 수지를 바인더로 이용하여, 디메틸아세트아미드 등의 용제에 상기 바인더 용해시킨 용액에 MoS2의 입자를 넣는다. 이러한 용액을 접동면(324)에 도포한 후, 수백도에서 굽는다.
다음으로 도 21B와 같이 MoS2를 고착시킨 혼합층(323)을 표면에 형성하는 방법을 설명한다. MoS2 입자를 어느 속도 이상으로 접동부품의 모재인 철계 혹은 알루미늄계 등의 금속의 접동면에 충돌시킨다. 이렇게 하면, 충돌시에 생기는 열에너지에 의해 MoS2 일부가 모재에 용해되어 금속 결합한다. 이로 인해 혼합층(323)이 고착함과 동시에, 충돌시의 충격력에 의해 오목부(123)가 형성된다.
이상과 같이 구성된 냉매 압축기(100)에 대하여, 이하 그 동작을 도 1, 도 21A, B를 참조하면서 설명한다.
상용 전원으로부터 공급되는 전력은 구동부인 전동부(106)로 공급되어, 전동부(106)의 회전자(105)를 회전시킨다. 회전자(105)는 크랭크 샤프트(108)를 회전시키고, 편심부(110)의 편심 운동이 연결부의 콘로드(118)로부터 피스톤 핀(117)을 통하여 피스톤(115)을 구동한다. 이로 인해 피스톤(115)은 보어(113) 내를 왕복 운동하고, 흡인 튜브(121)를 지나 용기(101) 내로 안내된 냉매 가스(102)는 흡인 머 플러(122)에서 흡입되어 압축실(116) 내에서 압축된다.
이 때, 피스톤(115)이 상사점, 하사점에 도달했을 때에 속도가 0m/s가 되어 금속 접촉이 생기는 경우가 많다. 그러나, 피스톤(115)의 표면층에 MoS2를 고착시킨 혼합층(323)을 형성함으로써 MoS2가 갖는 자기 윤활 작용에 의해 마찰계수가 저하하여 접동 손실이 저하된다.
또한, 도 21B의 구성에서는, 피스톤(115)의 접동면(324)의 혼합층(323)에 거의 균일하게 오목면(123)을 설치하고 있다. 이로 인해 실시예 1과 동일한 효과를 얻을 수 있다. 즉, 오목부(123)를 형성함으로써 접동부 사이의 면적이 저감되어 금속 접촉이 저감된다. 또한, 피스톤(115)과 보어(113) 사이의 틈새의 누출 가스가 피스톤(115)의 표면에 거의 균일하게 형성한 오목부(123)에 도달하면, 오목부(123)에 있어서 피스톤(115)과 보어(113) 사이의 틈새의 체적이 증가한다. 이 때문에 래버린스 실과 동일한 작용이 생겨 누출한 냉매 가스의 유속은 급속히 저하한다. 이 결과, 냉매 가스의 누출량이 감소한다. 그 결과, 냉매 압축기의 체적 효율이 향상하기 때문에 냉매 압축기의 압축 효율은 향상한다.
도 22는 본 실시예에 있어서 접동시 오일의 흐름을 나타낸 도면이다. 오목부(123)의 형상이 구면이면, 접동부가 접동할 때에 생기는 유막을 발생시키는 오일(103)의 흐름이 오목부 안에서 소용돌이류를 형성하기 쉬워진다. 그 결과 유압이 발생함으로써 금속 접촉을 방지하여 내마모성이 향상한다. 또한, 형상이 구면이기 때문에, 접동 방향에 상관없이 접동에 수반하는 접동부 사이의 틈새의 변화량이 일 정하게 되어 접동부 전체에 균일한 유막이 형성된다. 이로 인해 피스톤(115)과 보어(113)의 사이의 틈새의 치우침이 적어져 피스톤(115)의 측면으로부터 냉매 가스가 누출되는 양이 적어진다.
다음으로, 도 23에 나타내는 마찰계수의 특성도를 이용하여 철계 재료에 MoS2를 고착시킨 혼합층(323)의 유무 및 오목부(123)의 유무에 따라 마찰계수를 측정한 결과에 대하여 설명한다. 이 측정은 CH2FCF3 냉매의 분위기 압력 0.4 MPa 하에서, VG 8 내지 VG 10인 에스테르 오일을 사용하여, 접동 속도 1.0m/s, 면압력 0.5 MPa에서 수행된다.
이 결과로부터, 철계 재료에 MoS2를 고착시킨 혼합층(323)은 인산망간 처리에 비하여 마찰계수가 저하하고 있는 것을 알 수 있다. 혼합층(323)을 형성하고 있는 MoS2의 조직은 조밀 육방정이고, 분자의 크기는 약 6×10-4㎛로 작다. 이런 점에서 철계 재료, 알루미늄 등의 상대재에 접촉한 경우, 낮은 마찰계수에서 벽개(劈開)한다고 생각되어진다. 이로 인해, 금속 접촉이 생기고 있는 접동부의 마찰계수가 저하한다고 생각되어진다. 또한, 바인더로서 이용되는 폴리아미드이미드 수지(PAI) 등의 불순물의 마찰계수는, MoS2에 비하여 높기 때문에, MoS2의 순도를 98% 이상으로 하는 것이 바람직하다.
또한, 철계 재료에 MoS2를 고착시킨 혼합층(323)에 구형이며 직경 2㎛ ~ 20㎛, 깊이 0.2㎛ ~ 1.0㎛ 크기의 오목부(123)를 설치함으로써 마찰계수는 저하한다. 이것은 오목부(123)에 의해 형성되는 쐐기형 유막의 유압이 증가함으로써, 금속 접촉부에 걸리는 하중이 저감되어 마찰계수가 저하한 것에 기인하는 것으로 생각되어진다.
다음으로, 철계 재료에 MoS2를 고착시킨 혼합층(323)에 구형이며 동시에 직경 2㎛ ~ 20㎛, 깊이 0.2㎛ ~ 1.0㎛ 크기의 오목부(123)를 설치한 경우의 마모량을 측정한 결과를 설명한다. 도 24는 혼합층(323)의 표면에 오목부(123)를 거의 균일하게 형성한 경우와 혼합층(323)없이 인산망간 처리한 경우의 마모량 특성도이다. 시험은 CH2FCF3 냉매의 분위기 압력 0.4 MPa 하에서, VG 8 내지 VG 10인 에스테르 오일을 사용하여, 접동 속도 1.0m/s, 면압력 0.5 MPa의 조건에서 20시간 수행된다.
이 결과로부터, 혼합층(323)에 오목부(123)를 설치함으로써, 인산망간 처리한 경우보다 마모량이 적어지는 것을 알 수 있다. 이것은, 오목부(123)를 형성함으로써 접동부 사이의 면적이 저감되어 금속 접촉이 저감되는 것에 기인한다. 또한, 형성되는 쐐기형 유막의 유압이 오목부(123)에 의해 증가함으로써, 금속 접촉부에 걸리는 하중이 저감되는 것에 기인하는 것으로 생각되어진다. 또한, MoS2의 입자를 어느 속도 이상으로 철계 재료의 표면에 충돌시키는 방법으로 MoS2를 고착시킨 혼합층(323) 및 오목부(123)를 동시에 형성하고 있다. 이런 점에서, MoS2가 모재 내부로 파고 들어가는 MoS2의 일부가 경도가 높은 금속간 화합물을 형성함으로써 더욱 내마모성이 향상하고 있다.
본 실시의 형태에 있어서는 피스톤(115)의 접동면(324)에 MoS2를 고착시킨 혼합층(323)을 설치하고 있다. 게다가 혼합층(323) 표면에 직경 2㎛ ~ 20㎛, 깊이 0.2㎛ ~ 1.0㎛ 크기의 오목부(123)를 거의 균일하게 설치하고 있다. 또한 보어(113)에 이러한 혼합층(323)을 설치할 수도 있다. 피스톤(115)과 보어(113) 양쪽 모두에 설치하여도 같은 작용 효과를 얻을 수 있다.
다음으로, 주축부(109)와 베어링부(114)에 의해 형성되는 접동부에 대하여 설명한다.도 25A, B는 주축부(109)와 베어링부(114)에 의해 형성되는 접동부의 확대도이다.
크랭크 샤프트(108)의 주축부(109)의 모재인 철계 재료의 표면에 MoS2를 함유시킴으로써 금속 재료 내에 MoS2를 고착시킨 혼합층(323)을 형성하고 있다. 혼합층(323)의 보다 바람직한 형태는 상술한 바와 같다. 도 25B는 혼합층(323)의 표면인 접동면(328)에 오목부(123)을 형성한 경우를 나타내고 있다.
혼합층(323)을 형성함으로써, 접동부로의 급유가 행해지지 않은 냉매 압축기 운전 개시시에 있어서 베어링부(114)와 크랭크 샤프트(108) 사이에 금속 접촉이 발생하여도 접동부의 마찰계수가 낮아져 접동 손실이 저하한다.
또한 혼합층(323)에 오목부(123)을 거의 균일하게 형성함으로써 실시예 1과 마찬가지 효과를 나타낸다.
본 실시예에 있어서는 주축부(109)의 접동면(328)에 MoS2를 고착시킨 혼합층(323)을 설치하고 있다. 그리고 또한 혼합층(323) 표면에 직경 2㎛ ~ 20㎛, 깊이 0.2㎛ ~ 1.0㎛ 크기의 오목부(123)를 거의 균일하게 설치하고 있다. 또한 베어링부(114)에 이러한 혼합층(323)을 설치할 수도 있다. 주축부(109)와 베어링부(114) 양쪽 모두에 설치하여도 같은 작용 효과를 얻을 수 있다.
다음으로, 콘로드(118)와 피스톤 핀(117)에 의해 형성되는 접동부에 대하여 설명한다. 도 26A, B는 피스톤 핀(117)과 콘로드(118)에 의해 형성되는 접동부의 확대도이다.
피스톤 핀(117)의 접동면(331)에는 MoS2를 고착시킨 혼합층(323)이 형성되어 있다. 혼합층(323)의 보다 바람직한 형태는 상술한 바와 같다. 도 26B는 혼합층(323)의 표면에 오목부(123)를 거의 균일하게 형성한 상태를 나타내고 있다.
콘로드(118)와 피스톤 핀(117)은 피스톤(115)이 상사점, 하사점에 도달했을 때에 속도가 0m/s가 되어 유막을 형성할 수 없으므로 금속 접촉이 발생한다. 이러한 경우라도, 혼합층(323)을 형성함으로써, 접동부의 마찰계수가 낮아져 접동 손실이 저하한다.
또한 혼합층(323)에 오목부(123)를 거의 균일하게 형성함으로써 실시예 1과 동일한 효과를 나타낸다.
본 실시예에 있어서는 피스톤 핀(117)의 접동면(331)에 MoS2를 고착시킨 혼합층(323)을 설치하고 있다. 그리고 또한 혼합층(323) 표면에 직경 2㎛ ~ 20㎛, 깊이 0.2㎛ ~ 1.0㎛ 크기의 오목부(123)를 거의 균일하게 설치하고 있다. 또한 콘로드(118)에 이러한 혼합층(323)을 설치할 수도 있다. 피스톤 핀(117)과 콘로드(118) 양쪽 모두에 설치하여도 마찬가지 작용 효과를 얻을 수 있다.
다음으로, 트러스트 베어링부(135)에 형성되는 접동부에 대하여 설명한다. 도 27A, B는 트러스트부(130)와 트러스트 와셔(134)가 접하는 부분의 확대도이다.
트러스트부(130)의 접동면(335)에는 MoS2를 고착시킨 혼합층(323)이 형성되어 있다. 혼합층(323)의 보다 바람직한 형태는 상술한 바와 같다. 도 27B는 혼합층(323)의 표면에 오목부(123)를 거의 균일하게 형성한 상태를 나타내고 있다. 오목부(123)의 보다 바람직한 형태도 상술한 바와 같다.
냉매 압축기가 운전을 정지하고 있을 때에도, 트러스트 베어링부(135)에는 수직 하중이 부하되고 있다. 이렇게 수직 하중이 부하되고, 또한, 접동부로의 급유가 수행되지 않는 냉매 압축기 운전 개시시에 있어서, 트러스트부(130)와 트러스트 와셔(134) 사이에 금속 접촉이 발생한다. 이러한 경우라도, 혼합층(323)을 형성함으로써 접동부의 마찰계수가 낮아져 접동 손실이 저하한다.
또한 혼합층(323)에 오목부(123)를 거의 균일하게 형성함으로써 실시예 1과 동일한 효과를 나타낸다.
본 실시예에 있어서는 베어링부(114)의 트러스트부(130)의 접동면(335)에 MoS2를 고착시킨 혼합층(323)을 설치하고 있다. 그리고 또한 혼합층(323) 표면에 직경 2㎛ ~ 20㎛, 깊이 0.2㎛ ~ 1.0㎛ 크기의 오목부(123)를 거의 균일하게 설치하고 있다. 또한 트러스트 와셔(134)에 이러한 혼합층(323)을 설치할 수도 있다. 트러스트부(130)와 트러스트 와셔(134) 양쪽 모두에 설치하여도 마찬가지 작용 효과를 얻 을 수 있다.
이상, 본 실시예에 있어서는, 트러스트 베어링부(135)를 플랜지면(132), 트러스트부(130), 트러스트 와셔(134)로 구성하고, 혼합층(323)을 접동면(335)에 형성하고 있다. 또한, 크랭크 샤프트(108)의 주축부(109)와 편심부(110) 사이에도 플랜지면(136)이 있다. 플랜지면(136)과 그에 대향하는 베어링부(114)의 트러스트부(139)로 트러스트 베어링을 구성할 수도 있다. 그 경우, 트러스트부(137)에 혼합층(323)을 설치한다. 이렇게 하여 트러스트 베어링을 구성하는 경우에 있어서도 동일한 작용 효과를 얻을 수 있다.
또한, 트러스트 와셔(134)에 혼합층(323)을 설치하여도, 트러스트 와셔(134)와 트러스트부(130) 양쪽 모두에 설치하여도, 마찬가지 작용 효과를 얻을 수 있다. 또한, 트러스트 와셔(134)가 회전자(105)의 플랜지면에 접하는 면에 혼합층(323)을 설치할 수도 있다. 회전자(105)의 플랜지면에 혼합층(323)을 설치할 수도 있다. 크랭크 샤프트(108)의 트러스트부(137)에 혼합층(323)을 설치하여도, 크랭크 샤프트(108)의 트러스트부(137)와 베어링부(114)의 트러스트부(139) 양쪽 모두에 설치하여도 마찬가지 작용 효과를 얻을 수 있다.
또한, 냉매(102)로서 하이드로카본계 냉매인 이소부탄이나 프로판을 사용하는 경우나, 오일(103)로서 광유, 알킬벤젠, 에스테르, 폴리비닐에테르, 폴리알킬렌글리콜 등을 사용하는 경우에 있어서는, 오일(103) 내에 냉매(102)가 용해되어 더욱 점도를 저하시킨다. 이 때문에, 본 구성을 적용함으로써 동일한 효과를 얻을 수 있다. 이에 대하여 이하에 설명한다.
도 28은, MoS2를 고착시켜 형성한 혼합층(323)에 미소 오목부(123)을 형성한 경우와, 인산 망간층을 형성한 경우의 마찰계수 특성도이다. 도 29는 피스톤과 보어에 상기와 같은 혼합층(323)을 형성한 경우와 인산 망간층을 형성한 경우의 컴프레서에 있어서의 냉동 능력 특성도이다. 도 30은 상기 2종류의 콤플레서에 있어서의 효율 특성도이다.
도 1에 있어서, 용기(101) 내에는 이소부탄으로 이루어진 냉매 가스(102)가 충진되어 있다. 용기(101)는, 광유로 이루어지며 VG 10 미만 VG 1 이상의 점도를 갖는 오일(103)을 저부에 저장하고, 고정자(104), 회전자(105)로 이루어지는 전동부(106)와 이것에 의해 구동되는 왕복식의 압축부(107)를 수용하고 있다.
주축부(109)와 베어링부(114), 피스톤(115)과 보어(113), 피스톤 핀(117)과 콘로드(118), 편심부(110)와 콘로드(118)는 상호 접동부를 형성한다. 각 접동부는 압축부(107)의 구동에 의해 접동하는 접촉부이다.
그리고 상기 접동부 표면에는, 모재인 철계 재료의 표면에 MoS2를 고착시킨 혼합층(323)이 형성되어 있다. 그리고 또한, 표면에 직경 2㎛ ~ 50㎛, 깊이 0.5㎛ ~ 10㎛ 크기의 오목부(123)가 거의 균일하게 형성되어 있다.
상기 각 접동부 사이에 있어서, 오일(103)의 점도가 VG 10 미만 VG 1 이상으로 낮기 때문에, 접동 부품끼리가 고체 접촉을 일으키기 쉽다. 더욱이 냉매 가스(102)가 이소부탄이기 때문에 오일(103)에 용해되기 쉬어 오일(103)의 점도가 저하함으로써, 더욱 고체 접촉을 일으키기 쉬워진다. 특히 접동부가 피스톤(115)과 보 어(113), 피스톤 핀(117)과 콘로드(118)인 경우, 1 압축 공정당 2회, 상호 접동 속도가 0m/s가 되기 때문에, 유압이 제로가 되어 고체 접촉이 일어난다.
그러나, 피스톤(115)의 표면층에 MoS2를 고착시킨 혼합층(323)이 형성되어 있기 때문에, MoS2가 갖는 고체 윤활 작용에 의해 이상 마모가 방지됨과 동시에, 마찰계수가 저하하여 접동 손실이 저하된다.
덧붙여 도 22에 나타낸 바와 같이, 접동부가 접동할 때 생기는 유막을 발생시키는 오일(103)의 흐름이 오목부(123) 안에서 소용돌이류를 형성하기 쉽다. 그 결과 유압이 발생함으로써 고체 접촉이 방지되어 내마모성이 향상된다.
여기에서, 도 28을 이용하여 오일(103)의 점도를 변경했을 때의 마찰계수에 대하여 설명한다. 이 측정은, CH2FCF3 냉매의 분위기 압력 0.4 MPa 하에서, VG 4 내지 VG 22인 에스테르 오일, VG 1 상당의 에탄올을 사용하여, 접동 속도 1.0m/s, 면압력 0.5 MPa의 조건에서 수행된다.
이 결과로부터, 인산 망간 처리만 한 경우에는, 오일 점도를 VG 10 미만으로 하면 마찰계수가 상승한다는 것을 알 수 있다. 한편, 오목부(123)를 설치한 혼합층(323)을 설치한 경우에는, VG 1까지 오일 점도를 저하시켜도 마찰계수는 상승하지 않아, 인산 망간 처리한 경우에 비하여 마찰계수가 저하하고 있는 것을 알 수 있다.
또한 오일 점도를 매개변수로, 왕복식 냉매 압축기의 냉동 능력과 냉매 압축기의 성적계수(COP)의 변화를 측정한 결과를 도 29, 도 30을 이용하여 설명한다. 철계 재료의 피스톤(115)의 접동면(324)에는 MoS2를 고착시킨 혼합층(323)에 직경 2㎛ ~ 50㎛, 깊이 0.5㎛ ~ 10㎛ 크기의 오목부(123)가 균일하게 설치되어 있다. 측정은, 이소부탄 냉매와, VG 5와 VG 10인 광유를 이용하여, 응축 온도/증발 온도 : 54.4℃/-23.3℃, 흡입 가스, 팽창 밸브 전 온도 : 32.2℃의 조건에서 수행된다.
도 29에 있어서, 인산 망간 처리를 피스톤에 실시한 압축기에서는 오일(103)의 점도를 VG 10에서 VG 5로 저하시켰을 때, 크게 냉동 능력이 저하하고 있다. 한편, 혼합층(323)을 피스톤에 형성한 압축기에서는 냉동 능력의 저하가 극히 적다는 것을 알 수 있다.
이것은, 실시예 1과 동일한 오목부(123)에 의한 효과와, 혼합층(323)에 의한 효과로 추정된다.
도 30에 있어서는, 인산 망간 처리를 피스톤에 실시한 압축기에 비하여, 오목부(123)를 갖는 혼합층(323)을 피스톤에 설치한 압축기의 효율을 나타내는 성적 계수(COP)가 상승하고 있다. 이것은 도 29에 나타낸 바와 같이, 냉매 압축기의 냉동 능력의 저하가 극히 작게 억제됨으로써 체적 효율이 유지되는 것에 기인한다. 또한, 도 28에 나타낸 바와 같이 접동부에 있어서는 마찰계수의 상승이 인산 망간 처리한 경우에 비하여 극히 적어 입력이 저감되고 있는 것에도 기인한다. 또한 VG 10에서 VG 5로 오일 점도의 저하에 따른 점성 저항의 저감이 냉매 압축기의 입력의 저감에 크게 기여하고 있다고 생각되어진다.
또한, 이소부탄과 광유의 조합을 예로 들어 설명하였으나, 냉매 가스(102)로 같은 하이드로카본계 냉매인 프로판을 사용하는 경우에도, 오일(103)로 알킬벤젠, 에스테르, 폴리비닐에테르, 폴리알킬렌글리콜 등을 사용하는 경우에도 오일(103) 내에 냉매가 용해되어 더욱 점도를 저하시킨다. 이 때문에, 본 구성을 적용함으로써 동일한 효과를 얻을 수 있다.
또한 상기 설명에서는, 접동부 양쪽 모두에 혼합층(323)을 설치한다. 혼합층(323)은 접동부 중 어느 한 쪽에 실시할 수도 있으며, 동일한 작용 효과를 얻을 수 있다.
또한 상기 설명에서는, 혼합층(323)을 피스톤(115)에 형성하는 경우에 대하여 설명하였으나, 다른 접동부에 대해서도 마찬가지이다.
또한, 오일(103)의 점도는 VG 10 미만 VG 1 이상으로 하며, 접동부에서의 오일(103)의 유지성이 저하하여도 접동면에 형성한 혼합층(323) 내의 MoS2의 고체 윤활성에 의해 마찰계수가 저하한다. 이 때문에, 접동 손실이 저감된다. 또한 저점도의 오일(103)을 이용함으로써 접동 손실이 저감된다.
(실시예 4)
본 실시예에 따른 냉매 압축기의 기본적인 구성은 도 16을 이용하여 설명한 실시예 2와 같다. 실시예 2와의 다른 점은, 편심부(207)와 롤링 피스톤(이하, 피스톤)(215), 주축부(208)와 주베어링(213), 부축부(209)와 부베어링(214)이 각각 서로 형성하고 있는 접동부이다. 접동부를 형성하는 각 부는 압축부(205)의 구동에 의해 서로 접동하는 접촉부이다.
도 31A, B는 피스톤(215)과 벤(216)에 의해 형성되는 접동부의 확대도이다. 도 32A, B는 피스톤(215)과 편심부(207)에 의해 형성되는 접동부의 확대도이다.
피스톤(215)의 접동면(419)에는, 모재인 철계 재료에 이황화 몰리브덴(MoS2)을 고착시킨 혼합층(323)이 형성되어 있다. 편심부(207)의 접동면(419)이나, 주축부(208), 부축부(209)의 접동부 표면에도 MoS2를 포함하는 혼합층(323)이 형성되어 있다. MoS2의 순도를 98% 이상으로 하고, 도 31B, 도 32B와 같이 접동면에 미세 오목부(이하, 오목부)(123)를 거의 균일하게 형성하는 것이 바람직하다. 또한 오목부(123)는 표면 형상이 구형이며, 직경이 2㎛ ~ 20㎛, 깊이가 0.2㎛ ~ 1.0㎛인 것이 바람직하다.
이상과 같이 구성된 냉매 압축기(200)에 대하여, 도 16, 도 31A, B, 도 32A, B를 참조하면서 이하에 그 동작을 설명한다.
구동부인 전동부(106)가 통전되면 회전자(103)가 회전한다. 이에 따라 샤프트(210)는 회전하고, 편심부(207)에 요동 가능하게 삽입된 피스톤(215)이 압축실(211) 내를 전동(轉動)한다. 이로 인해, 벤(216)으로 칸막이된 압축실(211)의 고압측과 저압측 룸의 용적은 연속적으로 변화한다. 이에 따라 냉매 가스는 연속하여 압축된다. 또한 압축된 냉매 가스는 밀폐 용기(이하, 용기)(101) 내로 토출되어 용기(101) 내가 고압 분위기가 된다. 또한, 용기(101) 내가 고압이기 때문에 벤(216)에 용기(101) 내의 분위기 압력이 배압으로 작용하여, 피스톤(215)의 외주 표면으로 벤(216)의 선단이 밀어붙여진다. 피스톤(215)의 외주 표면과 벤(216)의 선단의 접촉 부분에 있어서는 원호와 원호의 접촉이 되어 선접촉의 형태이기 때문에 금속 접촉이 빈번하게 발생한다.
그 때, 피스톤(215)의 외주 표면에 MoS2를 포함하는 혼합층(323)을 형성함으로써, 접동부의 마찰계수가 낮아져 접동 손실이 저하된다. 또한, 본 실시예에 있어서, 혼합층(323)을 피스톤(215)의 외주 표면에 설치하고 있으나, 벤(216)에 설치할 수도 있다. 피스톤(215)의 외주 표면과 벤(216) 양쪽 모두에 설치하여도 동등한 효과를 갖는다.
또한, 샤프트(210)의 회전에 따라 오일 펌프(217)는 오일(103)을 연속적으로 각 접동부로 급유한다.
편심부(207), 주축부(208), 부축부(209)의 접동부 표면의 혼합층(323)에는, 오목부(123)가 거의 균일하게 형성되어 있다. 이로 인해, 실시예 2와 같은 효과를 발휘한다.
실시예 2에서 설명한 바와 같이, 롤링 피스톤형의 냉매 압축기에서는, 피스톤(215)이 편심부(207)에 회전 가능하게 삽입되어 있다. 그리고, 피스톤(215)과 편심부(207) 사이의 상대 속도는 주축부(208)-주베어링(213) 사이, 부축부(209)-부베어링(214) 사이의 상대 속도에 비해 작아진다. 이것은 접동 윤활상 금속 접촉이 발생하기 쉬운 불리한 조건이다. 그러나 편심부(207)의 접동면(419)에는, MoS2를 고착시킨 혼합층(323)을 설치하고 있다. 금속 접촉이 발생한 경우, MoS2의 조직이 조밀 육방정이고, 분자의 크기가 약 6×10-4㎛로 작기 때문에 낮은 마찰계수에서 벽개한 다. 이로 인해, 접동부의 마찰계수가 낮아져 접동 손실이 저하한다.
또한 롤링 피스톤형의 냉매 압축기는 용기(101) 내가 응축 압축이 되기 때문에, 내압이 높고 오일(103)에 냉매가 용해되기 쉽다. 이로 인해 오일의 점도가 저하한다. 이것도 접동 윤활상 불리한 조건이다. 그러나, 오목부(123)가 혼합층(323)의 표면에 설치되어 있기 때문에, 실시예 2와 동일한 효과를 나타낸다.
또한, 편심부(207), 주축부(208), 부축부(209)의 접동면에, 직경 2㎛ ~ 20㎛, 깊이 0.2㎛ ~ 1.0㎛ 크기의 미세 오목부(219)를 거의 균일하게 설치한 MoS2를 고착시킨 혼합층(323)을 설치하고 있다. 또한, 피스톤(215)의 내주 표면, 주베어링(213), 부베어링(214)에 혼합층(323)을 설치할 수도 있다. 편심부(207)와 피스톤(215)의 내주 표면 양쪽 모두, 주축부(208)와 주베어링(213) 양쪽 모두, 부축부(209)와 부베어링(214) 양쪽 모두에 혼합층(323)을 설치하여도 같은 효과를 얻을 수 있다.
또한, 냉매로서 하이드로카본계 냉매인 이소부탄이나 프로판을 사용하는 경우나, 오일(103)로서 광유, 알킬벤젠, 에스테르, 폴리비닐에테르, 폴리알킬렌글리콜 등을 사용하는 경우에는, 오일(103) 내에 용매가 용해되어 더욱 점도가 저하한다. 이로 인해 내마모성이 저하하기 때문에 본 구성을 적용함으로써 동일한 효과를 얻을 수 있다. 이에 대하여 이하에 설명한다.
여기에서는 도 16에 있어서, 용기(101)에 봉입되어 있는 오일(103)은 광유로 이루어지며 점도 VG 10 미만 VG 5 이상이고, 냉매 가스(도시하지 않음)는 이소부탄 으로 이루어지는 것으로 한다.
이미 설명한 바와 같이 편심부(207)와 피스톤(215), 주축부(208)와 주베어링(213), 부축부(209)와 부베어링(214)은 상호 접동부를 형성하고 있다. 그리고 각 접동부의 표면에서는, 모재인 철계 재료의 표면에 MoS2를 고착시킨 혼합층(323)이 형성되어 있다. 이 구성에 의해, 실시예 3과 마찬가지로, 고체 접촉이 발생하여도 MoS2가 낮은 마찰계수에서 벽개하여, 접동부의 마찰계수가 낮아져 접동 손실이 저하한다. 또한 그 표면에는, 직경 2㎛ ~ 50㎛, 깊이 0.5㎛ ~ 10㎛ 크기의 오목부(123)가 거의 균일하게 형성되어 있다. 오목부(123)를 이러한 크기로 함으로써, 실시예 2와 마찬가지로 냉매가 오일(103)에 용해되기 쉬운 경우라도 고체 접촉의 발생이 감소하여 마찰계수의 상승이 방지된다.
또한, 상기 설명에서는 이소부탄과 광유와의 조합을 예로 들어 설명하였으나, 냉매로 같은 하이드로카본계 냉매인 프로판을 사용하는 경우에도, 또한, 오일(103)로 알킬벤젠, 에스테르, 폴리비닐에테르, 폴리알킬렌글리콜 등을 사용하는 경우에도, 오일(103) 내에 냉매가 용해되어 더욱 점도를 저하시킨다. 이 경우에도 본 구성을 적용함으로써 같은 효과를 얻을 수 있다.
이상, 실시예 1 ~ 4에서 일정 속도의 압축기에 대하여 설명하고 있다. 또한, 인버터화에 수반하여 냉매 압축기의 저속화가 진행되는 중, 특히 20 Hz를 하회하는 초저속 운전이나 마찬가지로 저속으로 기동을 건 경우에 있어서는 더욱 이상 마모의 문제가 크다. 이러한 압축기에 본 발명의 구성을 적용하면 그 효과가 현저해진 다.
한편, 기동시에 유도 전동기로서 작동하며, 그 후, 전원 주파수에 동기(同期)하여 운전을 수행하는 유도 동기 모터를 탑재한 냉매 압축기에 있어서도, 기동시 동기운전으로 돌입할 때의 가속력이 강하다. 그 때문에, 이상 마모의 과제가 크다. 이러한 압축기에 본 발명의 구성을 적용하면 그 효과가 현저해진다.
또한, 접동부 재료를 철 이외에 알루미늄 등의 다른 재료로 하여도 유막의 형성 원리로부터 생각할 때 동일한 작용 효과를 얻을 수 있다.
(실시예 5)
본 실시예에 따른 냉매 압축기의 기본적인 구성은 도 1을 이용하여 설명한 실시예 1과 동일하다. 실시예 1과의 다른 점은, 밸브 플레이트(119)에 설치된 흡입 밸브 장치(527)와, 토출 밸브 장치(534)이다.
먼저 흡입 밸브 장치에 대하여 설명한다. 도 33은 본 실시예에 있어서의 흡입 밸브 장치의 종단면도이다. 도 34는 흡입 밸브 장치(527)의 흡입 밸브좌(이하, 밸브좌)(517)를 나타내는 평면도이다. 도 35는 흡입 밸브 장치(527)의 흡입 가동 밸브(이하, 밸브)(519)를 나타내는 평면도이다.
밸브 플레이트(119)는 밸브좌(517)를 가지며, 밸브(519)와 함께 흡입 밸브 장치(527)를 구성한다. 밸브좌(517)와, 밸브(519)의 실링부(519A)에는, 상호 실링면에 미세 오목부(이하, 오목부)(123A)가 거의 균일하게 형성되어 있다. 밸브좌(517)와, 밸브(519)의 실링부(519A)는 압축부(107)의 구동에 의해 서로 접촉하는 접촉부이다. 또한, 밸브(519)의 아암부(519B)에는 미세 오목부(이하, 오목부 )(123B)가 거의 균일하게 형성되어 있다. 오목부(123A, 123B)의 형상은 구면이 바람직하며, 또한 크기는 직경 2㎛ ~ 20㎛, 깊이 0.2 ~ 1.0㎛로 하는 것이 바람직하다. 또한 상호 실링 표면적에 대한 오목부(123A, 123B)가 차지하는 면적 비율은 40 ~ 80%가 바람직하다.
또한, 밸브좌(517)와 밸브(519)에 오목부(123A)를 형성하는 방법은 실시예 1에서 오목부(123)를 형성하는 방법과 마찬가지이다. 밸브(519)의 부재로서 표면 조직이 마르텐사이트인 판 탄성 재료를 이용하는 경우에 대해서도 마찬가지로 형성할 수 있다.
이상과 같이 구성된 압축기에 대하여, 도 1, 도 33 ~ 35를 참조하면서 그 동작을 설명한다.
상용 전원으로부터 공급되는 전력은 전동부(106)에 공급되어, 전동부(106)의 회전자(105)를 회전시킨다. 회전자(105)는 크랭크 샤프트(108)를 회전시키고, 편심부(110)의 편심 운동이 연결부의 콘로드(118)로부터 피스톤 핀(117)을 통하여 피스톤(115)을 구동한다. 이로 인해 피스톤(115)은 보어(113) 내를 왕복 운동한다. 흡인 튜브(121)를 통하여 밀폐 용기(이하, 용기)(101) 내로 안내된 냉매 가스(102)는 흡인 머플러(122)에서 흡입 밸브 장치(527)를 통하여 흡입되며, 압축실(116) 내에서 연속하여 압축된다.
흡입 밸브 장치(527)에서 흡입되는 냉매 가스(102)는 미스트 상태로 된 오일(103)을 미량 포함하고 있으며, 흡입 밸브 장치(527)을 구성하는 밸브좌(517)와 밸브(519)의 상호 실링면에 오일(103)을 공급한다. 공급된 오일(103)은 상호 실링면 의 실링과 윤활 기능을 한다.
여기에서, 오목부(123A)를 형성할 때에, 밸브좌(517)와 밸브(519)의 표면층의 조직이 마르텐사이트화되어 표면 강도가 상승하고 있다. 이 때문에, 이들의 내마모성과 내충격성이 향상한다. 또한 오목부(123A)를 형성함으로써 접촉부 사이의 면적이 저감되어 금속 접촉이 저감된다.
피스톤(115)이 보어(113) 내를 왕복 운동하며 냉매 가스(102)를 압축할 때, 압축된 냉매 가스(102)의 일부는 흡입 밸브 장치(527)의 상호 실링면으로부터 흡인 머플러(122)로 누출된다. 이 누출은 체적 효율을 떨어뜨린다. 그러나, 본 실시예에 있어서는 흡입 밸브 장치(527)를 구성하는 밸브좌(517)와 밸브(519)의 실링부(519A)에 거의 균일하게 오목부(123A)를 형성하며, 그 곳에 오일(103)이 체류하고 있다. 오일(103)이 압축된 냉매 가스(102)의 누출에 대하여 저항이 된다. 이 때, 오목부(123A)의 형상을 구면으로 함으로써, 같은 표면부로의 투영 면적의 다각추에 비하여 체적이 증가하여 체류하는 오일(103)의 양이 증가한다. 이 결과, 냉매 가스(102)의 누출량이 감소하여, 압축기의 체적 효율이 향상하기 때문에, 압축기의 압축 효율은 향상한다.
또한, 오목부(123A)에 체류한 오일(103)은, 밸브좌(517)와 밸브(519)의 상호 실링면에 있어서의 윤활성의 향상에도 기여하여, 흡입 밸브 장치(527)의 내마모성이 향상한다. 또한, 오목부(123A)에 체류한 오일(103)은, 밸브(519)가 밸브좌(517)로 착좌할 때의 충격에 대한 댐퍼의 효과가 있기 때문에 흡입 밸브 장치(527) 착좌 충격에 기인하는 압축기의 소음을 저감시킨다. 또한, 아암부(519B)에 오목부(123B) 를 형성할 때에 압축의 잔류 응력을 부여하여 표면을 마르텐사이트화 함으로써 경도가 높아져 내충격성이 향상하고, 피로 파괴 강도가 향상한다.
또한, 본 실시예에서는 오목부(123A)를 밸브좌(517)와 밸브(519)의 실링부(519A) 양쪽 모두에 설치하고 있지만, 어느 한 쪽에 설치할 수도 있다. 또한, 오목부(123B)를 밸브(519)의 아암부(519B)의 양면에 설치하고 있으나, 어느 한 면에 설치해도 상관없다.
다음으로 토출 밸브 장치에 대하여 설명한다. 도 36은 본 실시예에 있어서의 토출 밸브 장치(534)의 종단면도이다. 도 37은 토출 밸브 장치(534)의 토출 밸브좌(이하, 밸브좌)(528)를 나타내는 평면도이다. 도 38은 토출 밸브 장치(534)의 토출 가동 밸브(이하, 밸브)(525)의 상호 실링면측을 나타내는 평면도이다. 도 39는 토출 밸브 장치(534)의 밸브(525)의 타격부(541A)측을 나타내는 평면도이다. 도 40은 토출 밸브 장치(534)의 스톱퍼(537)를 나타내는 평면도이다.
밸브 플레이트(119)는 밸브좌(528)를 가지며, 밸브(525), 스톱퍼(537)와 함께 토출 밸브 장치(534)를 구성한다. 밸브좌(528)와, 밸브(525)의 실링부(525A)는 압축부(107)의 구동에 의해 서로 접촉하는 접촉부이다. 밸브좌(528)와, 밸브(525)의 실링부(525A)에는, 상호 실링면에 오목부(123A)가 거의 균일하게 형성되어 있다. 또한, 밸브(525)의 아암부(525B)에는 오목부(123B)가 거의 균일하게 형성되어 있다. 그리고 밸브(525)의 타격부(541A)와 스톱퍼(537)의 타격부(541B)에도 오목부(123A)가 거의 균일하게 형성되어 있다. 타격부(541A, 541B)도 또한, 압축부(107)의 구동에 의해 서로 접촉하는 접촉부이다. 오목부(123A, 123B)의 보다 바람직한 형태는 상술한 바와 마찬가지이며, 그 형성 방법도 같다.
이하 그 동작을 설명한다. 상용 전원으로부터 공급되는 전력은 구동부인 전동부(106)에 공급되어, 전동부(106)의 회전자(105)를 회전시킨다. 회전자(105)는 크랭크 샤프트(108)를 회전시키고, 편심부(110)의 편심 운동이 연결부인 콘로드(118)로부터 피스톤 핀(117)을 통하여 피스톤(115)을 구동한다. 이로 인해 피스톤(115)은 보어(113) 내를 왕복 운동한다. 흡인 튜브(121)를 통하여 용기(101) 내로 안내된 냉매 가스(102)는 흡인 머플러(122)에서 흡입 밸브 장치(527)를 통하여 흡입되며, 압축실(116) 내에서 연속하여 압축된다. 압축된 냉매 가스(102)는 토출 밸브 장치(534), 헤드(120)를 통하여 토출관(도시하지 않음)으로부터 냉동 사이클의 고압측인 열교환기(70)로 배출된다.
압축실(116) 내에서 연속하여 압축된 냉매 가스(102)는 미스트 상태로 된 오일(103)을 미량 포함하고 있다. 냉매 가스(102)는 토출 밸브 장치(534)를 구성하는 밸브좌(528)와 밸브(525) 실링부(525A)의 상호 실링면과, 밸브(525)의 타격부(541A)와 스톱퍼(537)의 타격부(541B)에 오일(103)을 공급한다. 공급된 오일(103)은 상호 실링면의 실링과 윤활, 타격부(541A, 541B)의 윤활 기능을 한다.
여기에서, 오목부(123A)를 형성할 때에, 밸브좌(528), 밸브(525), 타격부(541A, 541B)의 표면층의 조직이 마르텐사이트화하여 표면 강도가 상승하고 있다. 이 때문에, 이들의 내마모성과 내충격성이 향상한다. 또한 오목부(123A)를 형성함으로써 접촉부 사이의 면적이 저감되어 금속 접촉이 저감된다.
피스톤(115)이 보어(113) 내를 왕복 운동하며 냉매 가스(102)를 흡입, 압축 할 때, 토출 밸브 장치(534)로부터 헤드(120)로 토출된 냉매 가스(102)의 일부는 토출 밸브 장치(534)의 상호 실링면으로부터 압축실(116)로 누출된다. 누출된 냉매 가스(102)는 재팽창을 수행하기 때문에 체적 효율을 떨어뜨린다. 그러나, 본 실시예에 있어서는 토출 밸브 장치(534)를 구성하는 밸브좌(528)와 밸브(525) 실링부(525A)의 상호 실링면에 거의 균일하게 형성한 오목부(123A)에 오일(103)이 체류하고 있다. 오일(103)이, 한 번 헤드(120)로 토출된 냉매 가스(102)의 압축실(116)로의 누출에 대하여 저항이 된다. 이 때, 오목부(123A)의 형상을 구면으로 함으로써, 같은 표면부로의 투영 면적의 다각추에 비하여 체적이 증가하여, 체류하는 오일(103)의 양이 증가한다. 이 결과, 냉매 가스(102)의 누출량이 감소하여 압축기의 체적 효율이 향상하기 때문에, 압축기의 압축 효율은 향상한다.
또한, 오목부(123A)에 체류한 오일(103)은, 밸브좌(528)와 밸브(525) 실링부(525A)에 있어서의 상호 실링면의 윤활성 향상에도 기여하여, 토출 밸브 장치(534)의 내마모성이 향상한다.
또한, 오목부(123A)에 체류한 오일(103)은 밸브(525)의 실링부(525A)가 밸브좌(528)로 착좌할 때의 충격에 대한 댐퍼 효과가 있다. 이 때문에 토출 밸브 장치(534)의 착좌 충격에 기인하는 압축기의 소음이 저감된다. 또한, 아암부(525B)에 오목부(123B)를 형성할 때에 압축의 잔류 응력을 부여함으로서 표면이 마르텐사이트화되어 경도가 높아져, 내충격성이 향상하고 피로 파괴 강도가 향상한다.
또한, 밸브(525)의 타격부(541A)와 스톱퍼(537)의 타격부(541B)에, 거의 균일하게 형성한 오목부(123A)에 오일(103)이 체류한다. 이 오일(103)이 타격부 (541A, 541B)의 윤활성 향상에도 기여하여, 토출 밸브 장치(534)의 내마모성이 향상한다.
또한, 오목부(123A)에 체류한 오일(103)은, 밸브(525)가 개방하여 스톱퍼(537)에 충돌할 때 충격에 대한 댐퍼의 효과가 있다. 이 때문에 토출 밸브 장치(534)의 개방 충격에 기인하는 압축기의 소음이 저감된다. 또한, 표면을 마르텐사이트화함으로써 경도가 높아져 내충격성이 향상한다.
또한 오목부(123A)를 밸브좌(528)와 밸브(525)의 실링부(525A), 타격부(541A)와 타격부(541B) 모두에 설치하고 있으나, 각각의 조합의 한 쪽에 설치해도 상관없다. 또한 오목부(123B)를 밸브(525)의 아암부(525B) 양면에 설치하고 있으나 어느 한 면에 설치해도 상관없다.
다음으로 백 업 리드(535)를 갖는 토출 밸브 장치에 대하여 설명한다. 도 41은 본 발명 실시예에 있어서의 다른 토출 밸브 장치(534A)의 종단면도이다. 도 42는 토출 밸브 장치(534A)의 백 업 리드(535)의, 토출 가동 밸브(이하, 밸브)(525)와의 타격부(541C)측을 나타내는 평면도이다. 도 43은 토출 밸브 장치(534A)의 백 업 리드(535)의, 스톱퍼(537)와의 타격부(541D)측을 나타내는 평면도이다.
도 41에 나타내는 토출 밸브 장치(534A)는, 밸브(525)와 스톱퍼(537) 사이에 백 업 리드(535)를 갖는다. 밸브(525)의 타격부(541A)와 백 업 리드(535)의 타격부(541C), 백 업 리드(535)의 타격부(541D)와 스톱퍼(537)의 타격부(541B)는 각각 압축부(107)의 구동에 의해 서로 접촉하는 접촉부이다. 그리고 백 업 리드(535)의 타격부(541C)와 타격부(541D)에는 오목부(123A)가 거의 균일하게 형성되어 있다. 오 목부(123A)의 보다 바람직한 형태는 상술한 바와 동일하며, 그 형성 방법도 동일하다. 이 이외의 구성은 도 36의 토출 밸브 장치(534)와 동일하다.
이하, 그 동작을 설명한다. 상용 전원으로부터 공급되는 전력은 구동부인 전동부(106)에 공급되어, 전동부(106)의 회전자(105)를 회전시킨다. 회전자(105)는 크랭크 샤프트(108)를 회전시키고, 편심부(110)의 편심 운동이 연결부인 콘로드(118)로부터 피스톤 핀(117)을 통하여 피스톤(115)을 구동한다. 이로 인해 피스톤(115)은 보어(113) 내를 왕복 운동한다. 흡인 튜브(121)를 통하여 용기(101) 내로 안내된 냉매 가스(102)는 흡인 머플러(122)에서 흡입 밸브 장치(527)를 통하여 흡입되며, 압축실(116) 내에서 연속하여 압축된다. 압축된 냉매 가스(102)는 토출 밸브 장치(534), 헤드(120)를 통하여 토출관(도시하지 않음)으로부터 냉동 사이클의 고압측인 열교환기(70)로 배출된다.
압축실(116) 내에서 연속하여 압축된 냉매 가스(102)는 미스트 상태로 된 오일(103)을 미량 포함하고 있다. 압축된 냉매 가스(102)는 토출 밸브 장치(534A)를 구성하는 밸브(525)의 타격부(541A)와 백 업 리드(535)의 타격부(541C), 백 업 리드(535)의 타격부(541D)와 스톱퍼(537)의 타격부(541B)에 오일(103)을 공급한다. 공급된 오일(103)은 타격부(541A, 541B, 541C, 541D)의 윤활 기능을 한다.
오목부(123A)를 형성할 때에, 밸브(525)의 타격부(541A)와 백 업 리드(535)의 타격부(541C), 백 업 리드(535)의 타격부(541D)와 스톱퍼(537)의 타격부(541B)의 표면층 조직이 마르텐사이트화하여 표면 강도가 상승한다. 이 때문에, 이들의 내마모성과 내충격성이 향상한다. 또한 오목부(123A)를 형성함으로써 접촉부 사이 의 면적이 저감되어 금속 접촉이 저감된다.
또한, 오목부(123A)의 형상을 구면으로 함으로써, 같은 표면부로의 투영 면적의 다각추에 비하여 체적이 증가하여, 체류하는 오일(103)의 양이 증가한다. 오목부(123A)에 체류한 오일(103)은, 밸브(525)와 백 업 리드(535)의 타격부(541A, 541C) 및 백 업 리드(535)와 스톱퍼(537)의 타격부(541D, 541B)의 윤활성 향상에 기여한다. 그 결과, 토출 밸브 장치(534)의 내마모성이 향상한다. 또한, 오목부(123A)에 체류한 오일(103)은 밸브(525)가 백 업 리드(535)에 충돌하거나, 백 업 리드(535)가 스톱퍼(537)에 충돌할 때 충격에 대한 댐퍼의 효과가 있다. 이 때문에 토출 밸브 장치(534A)의 개방 충격에 기인하는 압축기의 소음을 저감시킨다. 또한, 표면을 마르텐사이트화함으로써 경도가 높아져 각 접촉부의 내충격성이 향상한다.
또한 오목부(123A)를 밸브좌(528)와 밸브(525)의 실링부(525A), 타격부(541A)와 타격부(541C), 타격부(541D)와 타격부(541B) 모두에 설치하고 있으나, 각각의 조합의 한 쪽에 설치해도 상관없다.
이상과 같이 본 실시예에 따르면, 흡입 밸브 장치, 토출 밸브 장치의 내마모성, 내충격성, 피로 파괴 강도가 향상하여, 압축기의 압축 효율이 향상하고, 압축기의 소음이 저감된다.
(실시예 6)
본 실시예에 따른 냉매 압축기의 기본적인 구성은 도 1을 이용하여 설명한 실시예 5와 같다. 실시예 5와 차이점은, 밸브 플레이트(119)에 설치된 흡입 밸브 장치(527)와, 토출 밸브 장치(534)에 있어서의 각 접촉부이다.
먼저 흡입 밸브 장치에 대하여 설명한다. 도 44는 도 33에 있어서의 다른 흡입 밸브 장치(527)의 흡입 밸브좌(이하, 밸브좌)(517)를 나타내는 평면도이다. 도 45는 흡입 밸브 장치(527)의 흡입 가동밸브(이하, 밸브)(519)를 나타내는 평면도이다. 실시예 5에서는, 접촉부인 밸브좌(517)와, 밸브(519)의 실링부(519A)에 미소 오목부(123A)를 설치하고 있으나, 본 실시예에서는 이황화 몰리브덴(MoS2)을 고착시킨 혼합층(323)이 형성되어 있다. 이 이외의 구성은 실시예 5에 있어서의 흡입 밸브 장치와 같다.
밸브좌(517)와 밸브(519)에 MoS2를 고착시킨 혼합층(323)을 형성하는 방법은 실시예 3과 같다. 특히, 표면에 MoS2의 미세 입자를 일정 속도 이상으로 충돌시키는 방법에 따르면, 충돌시에 생기는 열 에너지에 의해 MoS2의 일부가 모재에 용해되어 금속 결합함으로써 고착시킨 혼합층(323)이 형성된다. 또한, 동시에 충돌시의 충격력에 의해 실시예 3과 마찬가지로 미세 오목부가 형성된다. 그 때, 표면층의 조직이 마르텐사이트화하여, 밸브좌(517)와 밸브(519)의 표면 강도가 상승한다. 밸브(519)의 부재에 표면 조직이 마르텐사이트인 판 스프링 재료를 이용하는 경우에 대해서도 동일하게 형성할 수 있다.
이렇게, 흡입 밸브 장치(527)를 구성하는 밸브좌(517)와 밸브(519)의 실링부(519A)에는, MoS2를 고착시킨 혼합층(323)이 형성되어 있다. 이로 인해, MoS2의 자기 윤활 작용에 의해 밸브좌(517)와 밸브(519) 실링부(519A)의 상호 실링면의 마찰 계수가 낮아져 내마모성이 향상한다. 또한, MoS2의 순도를 98% 이상으로 하여 MoS2에 비해 마찰계수가 높은 불순물의 양을 최대한 줄임으로써, 보다 높은 효과를 얻을 수 있다. 또한, 혼합층(323)의 표면에 거의 균일하게 미세 오목부를 형성하면, 거기에 오일(103)이 개재하여 실시예 5와 같은 효과를 얻을 수 있다. 이 경우, 미세 오목부의 바람직한 형태는 실시예 5와 같다.
이상과 같이 본 실시예에 따르면, 혼합층(323)을 밸브좌(517)와, 밸브(519)의 실링부(519A)에 설치함으로써, 압축기의 흡입 밸브 장치(527)의 내마모성이 향상한다. 또한, 혼합층(323)의 표면에 미소 오목부를 균일하게 설치하면, 흡입 밸브 장치(527)의 내충격성이 향상하여, 압축기의 성능과 효율이 향상하며, 흡입 밸브 장치(527)에 기인하는 소음이 저감된다.
또한, 본 실시예에서는 미소 오목부를 설치한 혼합층(323)을 밸브좌(517)와 밸브(519)의 실링부(519A) 모두에 설치하고 있으나, 어느 한 쪽에 설치해도 상관없다. 또한, 실시예 5와 마찬가지로, 미소 오목부를 밸브(519)의 아암부(519B)의 적어도 어느 한 면에 설치해도 좋다.
다음으로, 토출 밸브 장치에 대하여 설명한다. 도 46은 도 36에 있어서의 다른 토출 밸브 장치(534)의 토출 밸브좌(이하, 밸브좌)(528)를 나타내는 평면도이다. 도 47은 토출 밸브 장치(534)의 토출 가동 밸브(이하, 밸브)(525)의 상호 실링면측을 나타내는 평면도이다. 도 48은 토출 밸브 장치(534)의 밸브(525)의 타격부(541A)측을 나타내는 평면도이다. 도 49는 토출 밸브 장치(534)의 스톱퍼(537)를 나타내는 평면도이다.
실시예 5에서는, 접촉부인 밸브좌(528)와 밸브(525)의 실링부(525A), 타격부(541A)와 타격부(541B)에 미소 오목부(123A)를 설치하고 있다. 한편, 본 실시예에서는 이황화 몰리브덴(MoS2)을 고착시킨 혼합층(323)이 형성되어 있다. 이 이외의 구성은 실시예 5에 있어서의 토출 밸브 장치와 같다.
밸브좌(528)와 밸브(525), 타격부(541A)와 타격부(541B)에 MoS2를 고착시킨 혼합층(323)을 형성하는 방법은 실시예 3과 같다. 특히, 표면에 MoS2의 미세 입자를 일정 속도 이상으로 충돌시키는 방법에 따르면, 충돌시에 생기는 열 에너지에 의해 MoS2의 일부가 모재에 용해되어 금속 결합함으로써 고착시킨 혼합층(323)이 형성된다. 또한 동시에, 충돌시의 충격력에 의해 실시예 3과 마찬가지로 미세 오목부가 형성된다. 그 때, 표면층의 조직이 마르텐사이트화하여, 밸브좌(528)와 밸브(525), 타격부(541A)와 타격부(541B) 각각의 표면 강도가 상승한다. 밸브(525)의 부재에 표면 조직이 마르텐사이트인 판 탄성 재료를 이용하는 경우에 대해서도 동일하게 형성할 수 있다.
이렇게, 토출 밸브 장치(534)를 구성하는 밸브좌(528)와 밸브(525)의 실링부(525A), 타격부(541A)와 타격부(541B)에, MoS2를 고착시킨 혼합층(323)이 형성되어 있다. 이로 인해, MoS2의 자기 윤활 작용에 의해 밸브좌(528)와 밸브(525) 실링부(525A)의 상호 실링면, 타격부(541A), 타격부(541B) 각각의 마찰계수가 낮아져 내 마모성이 향상한다. 또한, MoS2의 순도를 98% 이상으로 하여 MoS2에 비해 마찰계수가 높은 불순물의 양을 최대한 줄임으로써, 보다 높은 효과를 얻을 수 있다. 또한, 혼합층(323)의 표면에 거의 균일하게 미세 오목부를 형성하면, 실시예 5와 같은 효과를 얻을 수 있다. 이 경우, 미세 오목부의 바람직한 형태는 실시예 5와 같다.
이상과 같이 본 실시예에 따르면, 혼합층(323)을 밸브좌(528)와 밸브(525)의 실링부(525A)와, 타격부(541A)와 타격부(541B)에 설치함으로써, 압축기의 흡입 밸브 장치(534)의 내마모성이 향상한다. 또한, 혼합층(323)의 표면에 미소 오목부를 균일하게 설치하면, 토출 밸브 장치(534)의 내충격성이 향상하여, 압축기의 성능과 효율이 향상하며, 토출 밸브 장치(534)에 기인하는 소음이 저감된다.
또한, 미소 오목부를 설치한 혼합층(323)을 밸브좌(528)와 밸브(525)의 실링부(525A), 타격부(541A)와 타격부(541B) 모두에 설치하고 있으나, 각각의 조합의 한 쪽에 설치해도 상관없다. 또한, 실시예 5와 마찬가지로, 미소 오목부를 밸브(525)의 아암부(525B)의 적어도 어느 한 면에 설치해도 좋다.
다음으로, 백 업 리드(535)를 갖는 토출 밸브 장치에 대하여 설명한다. 도 50은 도 41에 있어서의 다른 토출 밸브 장치(534A)의 백 업 리드(535)의, 토출 가동 밸브(이하, 밸브)(525)와의 타격부(541C)측을 나타내는 평면도이다. 도 51은 토출 밸브 장치(534A)의 백 업 리드(535)의, 스톱퍼(537)와의 타격부(541D)측을 나타내는 평면도이다.
실시예 5에서는, 접촉부인 밸브좌(528)와 밸브(525)의 실링부(525A), 타격부 (541A)와 타격부(541C), 타격부(541D)와 타격부(541B)에 각각 미소 오목부(123A)를 설치하고 있다. 한편, 본 실시예에서는 이황화 몰리브덴(MoS2)을 고착시킨 혼합층(323)이 형성되어 있다. 이 이외의 구성은 실시예 5에 있어서의 토출 밸브 장치와 같다.
밸브좌(528)와 밸브(525), 타격부(541A)와 타격부(541C), 타격부(541D)와 타격부(541B)에 MoS2를 고착시킨 혼합층(323)을 형성하는 방법은 실시예 3과 같다. 특히, 표면에 MoS2의 미세 입자를 일정 속도 이상으로 충돌시키는 방법에 따르면, 충돌시에 생기는 열 에너지에 의해 MoS2의 일부가 모재에 용해되어 금속 결합함으로써 고착시킨 혼합층(323)이 형성된다. 또한 동시에, 충돌시의 충격력에 의해 실시예 3과 마찬가지로 미세 오목부가 형성된다. 그 때, 표면층의 조직이 마르텐사이트화하여, 밸브좌(528)와 밸브(525), 타격부(541A)와 타격부(541C), 타격부(541D)와 타격부(541B) 각각의 표면 강도가 상승한다. 밸브(525)나 백 업 리드(535)의 부재에 표면 조직이 마르텐사이트인 판 탄성 재료를 이용하는 경우에 대해서도 마찬가지로 형성할 수 있다.
이렇게, 토출 밸브 장치(534A)를 구성하는 밸브좌(528)와 밸브(525)의 실링부(525A), 타격부(541A)와 타격부(541C), 타격부(541D)와 타격부(541B)에, MoS2를 고착시킨 혼합층(323)이 형성되어 있다. 이로 인해, MoS2의 자기 윤활 작용에 의해 밸브좌(528)와 밸브(525) 실링부(525A)의 상호 실링면, 타격부(541A), 타격부 (541C), 타격부(541D), 타격부(541B) 각각의 마찰계수가 낮아져 내마모성이 향상한다. 또한, MoS2의 순도를 98% 이상으로 하여 MoS2에 비해 마찰계수가 높은 불순물의 양을 최대한 줄임으로써, 보다 높은 효과를 얻을 수 있다. 또한, 혼합층(323)의 표면에 거의 균일하게 미세 오목부를 형성하면, 실시예 5와 같은 효과를 얻을 수 있다. 이 경우, 미세 오목부의 바람직한 형태는 실시예 5와 같다.
이상과 같이 본 실시예에 따르면, 혼합층(323)을 밸브좌(528)와 밸브(525)의 실링부(525A), 타격부(541A)와 타격부(541C), 타격부(541D)와 타격부(541B)에 설치함으로써, 압축기의 토출 밸브 장치(534A)의 내마모성이 향상한다. 또한, 혼합층(323)의 표면에 미소 오목부를 균일하게 설치하면, 토출 밸브 장치(534A)의 내충격성이 향상하여, 압축기의 성능과 효율이 향상하며, 토출 밸브 장치(534A)에 기인하는 소음이 저감된다.
또한, 미소 오목부를 갖는 혼합층(323)을 밸브좌(528)와 밸브(525)의 실링부(525A), 타격부(541A)와 타격부(541C), 타격부(541D)와 타격부(541B) 모두에 설치하고 있으나, 각각의 조합의 한 쪽에 설치해도 상관없다.
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이상과 같이 본 실시예에 따르면, 흡입 밸브 장치, 토출 밸브 장치의 내마모성, 내충격성, 피로 파괴 강도가 향상되고, 압축기의 압축 효율이 향상하며, 압축기의 소음이 저감된다.
또한, 실시예 5, 6에서는 오일(103)을 내포한 왕복식 압축기에 대하여 설명 하였으나, 그 외의 로터리식, 스크롤식, 리니아식 등의 압축 방식의 압축기에 대해서도 마찬가지 효과를 얻을 수 있다. 또한, 오일을 이용하지 않는 리니아식 압축기 등의 압축기에 대해서도 오일이 관여하지 않는 효과를 얻을 수 있다. 예를 들면 경도나 피로 파괴 강도의 개선에 의해 초래되는 내마모성이나 내충격성, 내피로파괴성이 향상된다.
(실시예 7)
도 52는 본 발명의 실시예 7에 따른, 냉매 압축기의 단면도이다. 도 53은 도 52의 냉매 압축기를 포함하는 냉동기의 냉동 사이클도이다. 도 54는 도 52의 냉매 압축기에 있어서의 토출 경로와 밀착 코일 스프링이 접촉하는 부분의 확대도이다.
밀폐 용기(이하, 용기)(101)는 저부에 오일(103)을 저장함과 동시에, 고정자(104)와 회전자(105)로 이루어지는 구동부인 전동부(106)와 그에 의해 구동되는 압축부(107)를 수용하고 있다. 또한, 압축부(107)로부터 용기(101) 밖으로 압축된 냉매 가스를 도출하는 토출 경로(717)가 설치되어 있다. 또한, 강철관으로 이루어지는 토출 경로(717)에는, 공진에 의한 이상 진동을 방지하기 위하여 밀착 코일 스프링(이하, 스프링)(718)이 피복되어 있다. 스프링(718)은 토출 경로(717)의 공진 방지부로서, 고무 등의 탄성체로 구성할 수도 있다.
크랭크 샤프트(108)는 회전자(105)를 고정한 주축부(109)와 주축부(109)에 대하여 편심하여 형성된 편심부(110)로 이루어지며, 급유 펌프(111)가 설치되어 있다. 실린더 블록(112)은 거의 원통형의 보어(113)로 이루어지는 압축실(116)을 가지고 있다. 보어(113)에 유동 가능하게 삽입된 피스톤(115)은, 편심부(110)와 연결 부인 커넥팅 로드(719)로 연결되어 있으며, 보어(113)의 단면은 밸브 플레이트(119)로 봉하여 막혀 있다.
헤드(120)는 고압실을 형성하며, 헤드(120)로부터 용기(101) 밖으로 압축된 냉매 가스를 도출하는 토출 경로(717)는 용기(101)를 통하여 냉동 사이클의 고압측인 열교환기(70)에 접속되어 있다.
또한, 토출 경로(717)의 표면에는, 미세 오목부(이하, 오목부)(123)가 거의 균일하게 형성되어 있다. 오목부(123)는 구형이며 그 크기는 직경 2㎛ ~ 20㎛, 깊이 0.2㎛ ~ 1.0㎛인 것이 바람직하다. 또한 스프링(718)에 토출 경로(717)가 접촉하는 접촉면(717A)의 표면적에 대한 오목부(123)가 차지하는 면적 비율이 40 ~ 80%인 것이 바람직하다.
이러한 오목부(123)를 형성하는 방법은, 실시예 1과 같다.
또한, 냉매 가스는 염소를 포함하지 않는 탄화 수소계 냉매이며, 오일(103)은 이 냉매와 상용성을 갖는다.
이상과 같이 구성된 냉매 압축기에 대하여, 이하 그 동작을 설명한다. 크랭크 샤프트(108)의 회전에 수반하여 피스톤(115)이 직선 운동함으로써, 압축실(116)이 체적 변화한다. 이로 인해 냉매 가스(도시하지 않음)가 압축되고, 토출 경로(717)를 통해 용기(101) 밖으로 도출되어, 열교환기(70)로 보내진다. 냉매 가스는 열교환기(70)에서 외부로 방열되고, 팽창 밸브(80)를 통하여 열교환기(60)로 되돌아가 외부로부터 흡열한다. 이렇게 냉동기가 구성되어 있다.
오일(103)은 크랭크 샤프트(108)의 회전에 수반하여 급유 펌프(111)로부터 각 접동부로 급유되어 접동부를 윤활함과 동시에, 편심부(110) 선단으로부터 용기(101) 내로 방출되고, 토출 경로(717)로도 방출된다.
또한, 압축기 본체(707)는 압축부(107)의 구동 중, 항상 미진동을 발생함과 동시에, 기동, 정지시에 관성력에 의해 압축기 본체(707)가 크게 흔들린다. 그 결과, 토출 경로(717)가 좌우, 앞뒤로 흔들리기 때문에, 토출 경로(717)를 구성하는 강철관과 스프링(718)이 간헐적으로 접촉하여 마찰된다. 이렇게, 토출 경로(717)와 스프링(718)은 압축부(107)의 구동에 따라 서로 접촉하는 접촉부이다.
그러나, 본 실시예에 있어서는 도 54에 나타낸 바와 같이, 토출 경로(717)의 접촉면(717A)에 오목부(123)가 거의 균일하게 형성되어 있다. 이로 인해, 접촉부 사이의 면적이 저감되어 금속 접촉이 저감된다. 또한, 오목부(123)를 형성할 때에, 토출 경로(717)와 스프링(718)의 표면층 조직이 마르텐사이트화하여, 표면 강도가 상승하고 있다. 이 때문에, 이들의 내마모성과 내충격성이 향상한다. 또한, 오일(103)이 오목부(123)에 유지된다. 토출 경로(717)와 스프링(718) 사이의 틈새가 좁아졌을 때, 오목부(123) 내의 오일(103)의 점성과 접촉부의 상대 운동에 의해, 좁아진 틈새로 오일(103)이 스며 들어간다. 그리고, 부하를 지탱하는 압력이 오일(103)에 생겨 쐐기형 유막을 형성한다. 이 쐐기형 유막에 의해, 접촉면(717A)에 발생하는 금속 접촉이 방지되어, 이상음의 발생을 효과적으로 억제할 수 있다.
또한 오목부(123)의 형상을 구면으로 하면, 실시예 1에 있어서의 도 3과 동일한 오일(103)의 흐름이 생겨, 그 결과 유압이 발생함으로써 금속 접촉이 방지된다. 이로 인해, 이상음의 발생이 방지된다.
오목부(123)의 크기는 직경 20㎛ ~ 50㎛, 깊이 1㎛ ~ 10㎛로 오목부(123)의 체적을 작게 설정하고 있다. 이로 인해, 냉매를 포함한 오일(103)이 오목부(123)에 공급될 때의 체적 변동이 작다. 그 결과, 틈새에서의 압력 저하가 별로 생기지 않는다. 이 때문에, 오일(103) 내에 용해되어 있는 냉매의 발포 현상이 별로 생기지 않기 때문에, 접동시에 발생하는 동압에 의해 만들어지는 유막이 냉매의 발포에 의해 파단되는 일이 적다. 따라서, 금속 접촉을 방지하는 작용이 높게 유지되기 때문에, 내마모성이 높고, 또한 이상음의 발생을 방지하는 작용이 높아진다.
또한, 접동면(717A)의 표면적에 대한 오목부(123)가 차지하는 면적 비율을 40 ~ 80%로 하면, 오목부(123)의 구면 형상이 유지된다. 그 결과, 토출 경로(7171)와 스프링(718) 사이에 오목부(123)에 의한 경사 표면부와 접동면(717A)에 대하여 평행한 평면부가 똑같이 설치된다. 즉, 일반적인 테이퍼랜드 베어링과 같은 효과를 얻을 수 있다. 이로 인해 접동시에 발생하는 동압이 더욱 커져 금속 접촉을 더욱 방지하는 효과를 얻을 수 있다.
그리고, 토출 경로(717)를 구성하는 강철관의 표면에 오목부(123)를 형성하기 위하여, 강철구, 세라믹구 등의 물질을 표면에 일정 속도 이상으로 충돌시키고 있다. 이 때문에, 토출 경로(717) 표면층의 조직이 마르텐사이트화되므로 표면 경도가 상승하여 내마모성이 향상하고 있다.
또한, 냉매 가스로는 탄화 수소계 냉매를 사용하고 있는데, 오일(103)과의 상용성이 높은 냉매임에도 불구하고, 상술한 바와 같이 오일(103) 내에 용해되어 있는 냉매의 발포 현상이 별로 생기지 않는다. 이 때문에, 유막이 냉매의 발포에 의해 파단되는 일이 적기 때문에, 오존층의 파괴나 지구 온난화를 억제할 뿐만 아니라 내마모성이 높아 이상음의 발생이 방지된다. 이로 인해, 부품수를 줄이고 제작 비용을 저감한 냉매 압축기를 얻을 수 있다.
(실시예 8)
도 55A, B는 본 발명의 실시예 8에 따른 냉매 압축기에 있어서의 토출 경로와 밀착 코일 스프링이 접촉하는 부분의 확대도이다. 본 실시예에 따른 냉매 압축기는 실시예 7에서 도 52를 이용하여 설명한 냉매 압축기와 기본적인 구조는 같다. 실시예 7에서는, 토출 경로(717)를 구성하는 강철관의 표면에 미세 오목부(이하, 오목부)(123)가 거의 균일하게 형성되어 있다. 이에 대하여 본 실시예에서는 도 55A에 나타낸 바와 같이, 토출 경로(717)를 구성하는 강철관의 표면에 이황화 몰리브덴(MoS2)을 포함하는 혼합층(323)이 형성되어 있다. 이 이외에는 실시예 7과 동일하다.
또한, 도 55B에 나타낸 바와 같이, 혼합층(323)의 표면에 오목부(123)를 거의 균일하게 형성하는 것이 바람직하다. 또한, 오목부(123)는 구형이며 그 크기는 직경 2㎛ ~ 20㎛, 깊이는 0.2㎛ ~ 1.0㎛인 것이 바람직하다. 또한 스프링(718)에 토출 경로(717)가 접촉하는 접촉면(717A)의 표면적에 대한 오목부(123)가 차지하는 면적 비율이 40 ~ 80%인 것이 바람직하다.
이러한 혼합층(323)이나 오목부(123)를 형성하는 방법은 실시예 3과 동일하다.
또한, 냉매 가스는 염소를 포함하지 않는 탄화 수소계 냉매이며, 오일(103)은 그 냉매와 상용성을 갖는다.
압축기 본체(707)는 압축부(107)이 구동 중, 항상 미진동을 발생함과 동시에, 기동, 정지시에 관성력에 의해 압축기 본체(707)가 크게 흔들린다. 그 결과, 토출 경로(717)가 좌우, 앞뒤로 흔들리기 때문에, 토출 경로(717)를 구성하는 강철관과 스프링(718)이 간헐적으로 접촉하여 마찰된다. 이렇게, 토출 경로(717)와 스프링(718)은 압축부(107)의 구동에 수반하여 서로 접촉하는 접촉부이다.
그러나, 본 실시예에 있어서는 토출 경로(717)의 접촉면(717A)에 MoS2를 포함하는 혼합층(323)이 형성되어 있다. MoS2의 조직이 조밀 육방정이기 때문에, 고체 접촉이 생겨도 MoS2가 낮은 마찰계수에서 벽개함으로써 고체 윤활 작용을 발휘한다. 이로 인해, 접촉부의 마찰계수가 낮아져 금속 접촉에 의한 이상음의 발생이 효과적으로 억제된다.
또한, MoS2의 순도를 98% 이상으로 하는 것이 바람직하다. MoS2보다 높은 마찰계수를 갖는 불순물이 극히 미량으로 됨으로써 접촉부의 마찰계수가 더욱 낮아져 금속 접촉에 의한 이상음의 발생이 더욱 억제된다.
또한 도 55B에 나타낸 바와 같이, 혼합층(323)의 접촉면(725)에 오목부(123)를 거의 균일하게 형성함으로써, 실시예 7과 같은 효과를 얻을 수 있다.
오목부(123)의 바람직한 형태는 실시예 7과 같다. 그리고, 강철관으로 이루 어지는 토출 경로(717)의 표면에 오목부(123)를 형성하기 위하여, MoS2 입자를 표면에 일정 속도 이상으로 충돌시키고 있다. 이 때문에, 토출 경로(717) 표면층의 조직이 마르텐사이트화되므로 표면 경도가 상승하여 내마모성이 향상하고 있다.
또한 냉매 가스로는 탄화 수소계 냉매를 사용하고 있는데, 오일(103)과의 상용성이 높은 냉매임에도 불구하고 오일(103) 내에 용해되어 있는 냉매의 발포 현상이 별로 생기지 않는다. 이 때문에, 유막이 냉매의 발포에 의해 파단되는 일이 적기 때문에, 오존층의 파괴나 지구 온난화를 억제할 뿐만 아니라 내마모성이 높아 이상음의 발생이 방지된다. 이로 인해, 부품수를 줄이고 제작 비용을 저감한 냉매 압축기를 실현할 수 있다.
또한, 실시예 7, 8에 있어서 냉매 압축기는 왕복식 압축기로서 설명하고 있다. 또한, 냉매 압축기는 로터리식 압축기, 리니아식 압축기 등, 압축기구로부터 냉매 가스를 용기 밖으로 도출하는 경로를 갖는 것이라도 같은 효과를 얻을 수 있다.
(실시예 9)
본 실시예에 따른 냉매 압축기는 실시예 7에서 도 52를 이용하여 설명한 냉매 압축기와 기본적인 구조는 동일하다. 실시예 7과의 차이점은, 고정자(104)를 통하여 압축부(107)를 밀폐 용기(이하, 용기)(101) 내에 탄성적으로 지지하는 지지부(923)의 구성이다. 도 56은 본 실시예에 따른 냉매 압축기의 단면도이다. 도 57A는 도 56의 냉매 압축기에서의 지지부(923)에 있어서 압축 코일 스프링(908)과 유 지부재(922)가 접촉하는 부분의 확대도이다.
전동부(106)의 고정자(104)를 체결하는 고정자 체결 볼트(919)에는 두부에 일체로 유지부재(920)가 형성되어 있다. 용기(101)의 내벽 저부에는 유지부재(922)가 고착되어 있다. 압축 코일 스프링(이하, 스프링)(908)은, 유지부재(920)와 유지부재(922)에 각각 상단, 하단이 삽입되며, 스프링(908)과 유지부재(920, 922)에 의해 지지부(923)가 구성되어 있다.
또한, 스프링(908), 유지부재(920, 922)는 철계의 금속 재료로 형성되어 있다. 그리고 스프링(908)과 유지부재(920), 스프링(908)과 유지부재(922)의 상호 접촉면의 적어도 어느 한 쪽에는 미소 오목부(이하, 오목부)(123)가 거의 균일하게 형성되어 있다. 도 57A에서는 그 일례로서, 유지부재(922)의 접촉면(924)에 미소 오목부(123)를 형성한 상태를 나타내고 있다.
오목부(123)의 형상은 구면이 바람직하며, 또한 크기는 직경 2㎛ ~ 20㎛, 깊이 0.2㎛ ~ 1.0㎛인 것이 보다 바람직하다. 또한, 상호 실링 표면적에 대한 오목부(123)가 차지하는 면적 비율은 40 ~ 80%가 바람직하다.
또한, 스프링(908)과 유지부재(920, 922)에 오목부(123)를 형성하는 방법은 실시예 1에서 오목부(123)를 형성하는 방법과 같다.
또한, 냉매 가스는 염소를 포함하지 않는 탄화 수소계 냉매이며, 오일(103)은 이 냉매와 상용성을 갖는다.
이상과 같이 구성된 냉매 압축기에 대하여, 이하 그 동작을 설명한다. 크랭크 샤프트(108)의 회전에 수반하여 피스톤(115)이 직선 운동함으로써, 압축실(116) 이 체적 변화한다. 이로 인해 냉매 가스(도시하지 않음)가 압축되며, 토출 경로(717)를 지나 용기(101) 밖으로 도출된다. 오일(103)은 크랭크 샤프트(108)의 회전에 따라 급유 펌프(111)로부터 각 접동부로 급유되어, 접동부를 윤활함과 동시에, 편심부(110) 선단으로부터 용기(101) 내로 방출된다.
또한, 압축기 본체(707)는 압축부(107)의 구동 중, 항상 미진동을 발생함과 동시에, 기동, 정지시에는 관성력에 의해 압축기 본체(707)가 크게 흔들린다. 그 결과, 스프링(908)이 좌우, 앞뒤로 흔들리기 때문에, 스프링(908)과 유지부재(920), 스프링(908)과 유지부재(922)가 간헐적으로 접촉하여 마찰한다. 이렇게, 스프링(908)과 유지부재(920), 스프링(908)과 유지부재(922)는 압축부(107)의 구동에 수반하여 서로 접촉하는 접촉부이다.
그러나 도 57A에 나타낸 바와 같이, 유지부재(922)의 접촉면(924)에는, 거의 균등하게 미소 오목부(123)가 형성되어 있다. 이로 인해 접촉부 사이의 면적이 저감되어 금속 접촉이 저감된다. 또한, 오목부(123)를 형성할 때, 유지부재(922)의 표면층의 조직이 마르텐사이트화하여 표면 강도가 상승하고 있다. 이 때문에, 유지부재(922)의 내마모성과 내충격성이 향상한다. 이 효과를 유효하게 하기 위해서는, 스프링(908)과 유지부재(920, 922)의 모든 접촉면에 미소 오목부(123)를 형성하는 것이 바람직하다.
또한, 접촉면(924) 등의 상호 접촉면에 오목부(123)를 거의 균일하게 형성함으로써, 오일(103)이 오목부(123)에 유지된다. 스프링(908)과 유지부재(920, 922)의 틈새가 좁아졌을 때, 오목부(123) 내의 오일(103)의 점성과 접촉부의 상대 운동 에 의해, 좁아진 틈새에 오일(103)이 스며 들어간다. 이로 인해, 부하를 지탱하는 압력이 오일(103)에 생겨 쐐기형 유막을 형성한다. 이 쐐기형 유막이 상호 접촉면에 발생하는 금속 접촉을 방지함으로써 이상음의 발생이 효과적으로 억제된다.
또한, 오목부(123)의 형상이 구면이기 때문에, 접촉할 때에 생기는 유막을 발생시키는 오일(103)의 흐름이 오목부(123) 내에서 소용돌이류를 형성하기 쉬워진다. 이것은 실시예 1에서 도 3을 이용하여 설명한 것과 같다. 그 결과, 발생하는 유압이 금속 접촉을 방지하기 때문에 이상음의 발생이 방지된다.
오목부(123)의 크기나 접촉부 표면적에 대한 오목부(123)가 차지하는 비율의 바람직한 형태에 대한 설명은 다른 실시예와 같으므로 생략한다.
냉매 가스로는 탄화 수소계 냉매를 사용하고 있는데, 오일(103)과의 상용성이 높은 냉매임에도 불구하고, 상술한 바와 같이 오일(103) 내에 용해되어 있는 냉매의 발포 현상이 별로 생기지 않는다. 이 때문에, 유막이 냉매의 발포에 의해 파단되는 일이 적다. 또한 염소를 포함하지 않는 탄화 수소계 냉매를 사용함으로써, 대기 개방시에 있어서도 오존층의 파괴나 지구 온난화를 억제할 뿐만 아니라 내마모성이 높고 이상음의 발생이 방지된다. 이로 인해, 부품수가 저감되고 제작 비용이 저감된 냉동기를 얻을 수 있다.
또한, 도 57B에 나타낸 바와 같이, 접촉면(924) 등의 상호 접촉면에 이황화 몰리브덴(MoS2)을 고착시킨 혼합층(323)을 형성할 수도 있다. MoS2를 접촉부 표면에 형성하는 방법은 실시예 3과 같다. 이 구성에서는 고체 접촉이 생겨도 MoS2가 낮은 마찰계수에서 벽개함으로써 고체 윤활 작용을 발휘한다. 이로 인해, 접촉부의 마찰계수가 낮아져 금속 접촉에 의한 이상음의 발생이 효과적으로 억제된다. 또한, MoS2의 순도에 대한 설명은, 실시예 3과 같다.
또한, 도 57C에 나타낸 바와 같이, 혼합층(323)이 표면에, 도 57A에 나타낸 바와 같이 오목부(123)를 거의 균등하게 형성할 수도 있다. 이렇게 혼합층(323)과 오목부(123)를 동시에 형성하는 방법은 실시예 3과 동일하다. 또한, 오목부(123)의 바람직한 형태는 상술한 바와 같다. 이렇게 함으로써 도 57A, 도 57B를 이용하여 설명한 효과가 복합적으로 발휘된다.
또한 본 실시예에서는, 유지부재(920, 922)와 그 사이에 배치된 스프링(908)이 지지부(923)를 구성하고 있으며, 소위 코일 스프링 현가 방식이다. 이 이외에, 예를 들면 리프 스프링 방식이나 토션바 방식으로 지지부(923)를 구성할 수도 있다. 그런 경우에는, 압축부(107)의 구동에 의해 접동하는 개소에 오목부(123)나 혼합층(323)을 설치함으로써 동일한 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 실시예에 있어서 냉동기는 왕복식 압축기로 하였으나, 냉동기는 로터리식 압축기, 스크롤 압축기, 리니아식 압축기, 스터링식 펌프 등, 종류에 관계없이 내부 현가식이라면 동일한 효과를 얻을 수 있다.
본 발명의 냉매 압축기는, 압축부와, 구동부와, 제 1, 제 2 접촉부를 갖는다. 압축부는 밀폐 용기 내에 수용되어 냉매 가스를 압축한다. 구동부는 압축부를 구동한다. 제 1, 제 2 접촉부는 압축부의 구동에 의해 접촉하거나 접동하거나 한다. 그 표면에는 균등하게 배치된 복수의 오목부와, 이황화 몰리브덴(MoS2)을 고착시킨 혼합층 중 적어도 어느 하나가 형성되어 있다. 이들의 접촉부로는, 피스톤과 보어 등의 접동부, 흡입 밸브, 토출 밸브의 밸브좌와 가동 밸브, 토출 경로를 구성하는 강철관과 밀착 코일 스프링, 압축부를 유지하는 유지부재와 스프링 등의 지지부 등이 있다. 이 구성에 의해, 제 1, 제 2 접촉부의 내마모성이 높아져, 신뢰성이 높고 고효율인 압축기를 얻을 수 있다. 또한 이러한 압축기를 이용한 냉동기도 신뢰성이 높고 고효율이다.

Claims (28)

  1. 밀폐 용기와,
    상기 밀폐 용기 내에 수용되며, 냉매를 압축하는 압축부와,
    상기 압축부를 구동하는 구동부와,
    상기 압축부의 구동에 의해 접촉과 접동 중 어느 하나를 수행하는 제 1 접촉부와 제 2 접촉부를 구비하고,
    상기 제 1 접촉부와 상기 제 2 접촉부 중 적어도 어느 하나의 표면에 균일하게 배치되는 복수의 오목부를 형성하고, 상기 복수의 오목부가 형성된 적어도 어느 하나의 표면은 이황화 몰리브덴을 고착시킨 혼합층으로 된 것을 특징으로 하는 냉매 압축기.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 접촉부와 상기 제 2 접촉부가 상기 압축부를 구성하는 접동 부품인 것을 특징으로 하는 냉매 압축기.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 압축부가, 피스톤과, 상기 피스톤을 요동 가능하게 삽입한 보어를 가지며,
    상기 제 1 접촉부가 상기 피스톤이고, 상기 제 2 접촉부가 상기 보어인 것을 특징으로 하는 냉매 압축기.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 압축부가, 주축부와 편심부를 갖는 크랭크 샤프트와, 상기 주축부를 축지지한 베어링부를 가지며,
    상기 제 1 접촉부가 상기 주축부이고, 상기 제 2 접촉부가 상기 베어링부인 것을 특징으로 하는 냉매 압축기.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 압축부가, 주축부와 편심부를 갖는 크랭크 샤프트와, 피스톤과, 상기 피스톤에 설치된 피스톤 핀과, 상기 편심부와 상기 피스톤 핀을 연결한 콘로드를 가지며,
    상기 제 1 접촉부가 상기 피스톤 핀이고, 상기 제 2 접촉부가 상기 콘로드인 것을 특징으로 하는 냉매 압축기.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 구동부가 회전자를 가지며,
    상기 압축부가, 주축부와 편심부를 갖는 크랭크 샤프트와, 상기 주축부를 축지지한 베어링부를 가지고,
    상기 냉매 압축기는, 상기 회전자와 상기 베어링부 사이에 트러스트 와셔를 더 구비하며,
    상기 회전자는, 상기 트러스트 와셔와 접하는 플랜지면을 갖고,
    상기 베어링부는, 상기 트러스트 와셔와 접하는 트러스트부를 가지며,
    상기 제 1 접촉부가 상기 트러스트 와셔이고, 상기 제 2 접촉부가 상기 플랜지면과 상기 트러스트면 중 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 하는 냉매 압축기.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 압축부가, 추축부, 편심부, 상기 주축부와 상기 편심부 사이에 설치된 플랜지부를 갖는 크랭크 샤프트와, 상기 주축부를 축지지하며 상기 플랜지부와 접하는 트러스트부를 설치한 베어링부를 가지며,
    상기 제 1 접촉부가 상기 플랜지부이고, 상기 제 2 접촉부가 상기 트러스트부인 것을 특징으로 하는 냉매 압축기.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 압축부가, 압축실과, 상기 압축실 내를 전동하는 롤링 피스톤과, 상기 롤링 피스톤에 눌러 끼워져 상기 압축실을 칸막이 하는 벤을 가지며,
    상기 제 1 접촉부가 상기 롤링 피스톤이고, 상기 제 2 접촉부가 상기 벤인 것을 특징으로 하는 냉매 압축기.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 압축부가, 추축부, 부축부, 편심부를 갖는 샤프트와, 상기 편심부에 요 동 가능하게 삽입된 롤링 피스톤과, 상기 주축부를 축지지하는 주베어링과, 상기 부축부를 축지지하는 부베어링을 가지며,
    상기 제 1 접촉부와 상기 제 2 접촉부 한 조가, 상기 편심부와 상기 롤링 피스톤, 상기 주축부와 상기 주베어링, 상기 부축부와 상기 부베어링 중 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 하는 냉매 압축기.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 압축부는, 흡입 밸브좌와 흡입 가동 밸브좌를 가지며 흡입 공정에서 상기 흡입 가동 밸브가 열리는 흡입 밸브 장치와, 토출 밸브좌와 토출 가동 밸브를 가지며 토출 공정에서 상기 토출 가동 밸브가 열리는 토출 밸브 장치 중 어느 한 쪽을 포함하며,
    상기 제 1 접촉부와 상기 제 2 접촉부 한 조가, 상기 흡입 밸브좌와 상기 흡입 가동 밸브, 상기 토출 밸브좌와 상기 토출 가동 밸브 중 적어도 어느 하나의 조인 것을 특징으로 하는 냉매 압축기.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 흡입 가동 밸브와 상기 토출 가종 밸브 중 적어도 어느 하나가, 표면 조직이 마르텐사이트인 판탄성재로 형성된 것을 특징으로 하는 냉매 압축기.
  12. 제 10항에 있어서,
    상기 흡입 가동 밸브와 상기 토출 가동 밸브 중 적어도 어느 하나가 아암부를 가지며,
    상기 아암부의 적어도 한 쪽 면에 복수의 오목부를 균일하게 형성한 것을 특징으로 하는 냉매 압축기.
  13. 제 10항에 있어서,
    상기 토출 가동 밸브는 제 1 타격부를 가지며,
    상기 토출 밸브 장치는 상기 토출 가동 밸브의 움직임을 규제하고 상기 토출 가동 밸브의 열림 동작에 의해 상기 제 1 타격부와 접하는 제 2 타격부를 갖는 스톱퍼를 더 가지며,
    상기 제 1 접촉부가 상기 제 1 타격부이고, 상기 제 2 접촉부가 상기 제 2 타격부인 것을 특징으로 하는 냉매 압축기.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 토출 밸브 장치는, 상기 스톱퍼와 상기 토출 가동 밸브 사이에 제 3 타격부와 제 4 타격부를 갖는 백 업 리드를 더 가지며,
    상기 제 1 접촉부와 상기 제 2 접촉부 한 조가 상기 제 1 타격부와 상기 제 3 타격부, 상기 제 2 타격부와 상기 제 4 타격부 중 적어도 어느 한 조인 것을 특징으로 하는 냉매 압축기.
  15. 제 1항에 있어서,
    상기 압축부로부터 상기 밀폐 용기 밖으로 압축된 냉매를 도출하는 토출 경로와,
    상기 토출 경로에 피복시킨 공진 방지부를 더 구비하며,
    상기 제 1 접촉부가 상기 토출 경로이고, 상기 제 2 접촉부가 상기 공진 방지부인 것을 특징으로 하는 냉매 압축기.
  16. 제 1항에 있어서,
    상기 압축부를 상기 밀폐 용기에 탄력적으로 접촉 지지하고 상기 제 1 접촉부와 상기 제 2 접촉부를 갖는 지지부를 더 구비한 것을 특징으로 하는 냉매 압축기.
  17. 제 16항에 있어서,
    상기 지지부는, 상기 압축부를 유지하는 제 1 유지부재와, 상기 밀폐 용기 내면에 설치된 제 2 유지부재와, 상기 제 1 유지부재와 상기 제 2 유지부재 사이에 설치된 스프링을 가지며,
    상기 제 1 접촉부가 상기 스프링이고, 상기 제 2 접촉부가 상기 제 1 유지부재와 상기 제 2 유지부재 중 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 하는 냉매 압축기.
  18. 제 1항에 있어서,
    오일을 더 구비하며,
    상기 오일은 상기 오목부에 체류한 상태와 상기 혼합층의 표면에 개재한 상태 중 적어도 어느 한 상태로 있는 것을 특징으로 하는 냉매 압축기.
  19. 제 18항에 있어서,
    상기 오목부의 표면 형상이 구면인 것을 특징으로 하는 냉매 압축기.
  20. 제 18항에 있어서,
    상기 오목부의 직경이 2㎛ 이상 50㎛ 이하이며, 동시에 상기 오목부의 깊이가 0.5㎛ 이상 10㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 냉매 압축기.
  21. 제 18항에 있어서,
    상기 오목부를 설치한 상기 제 1 접촉부와 상기 제 2 접촉부 중 적어도 어느 하나의 표면적에 대한 상기 오목부가 차지하는 면적 비율이 40% 이상 80% 이하인 것을 특징으로 하는 냉매 압축기.
  22. 제 18항에 있어서,
    상기 오일의 점도는 VG 5 이상 VG 10 미만인 것을 특징으로 하는 냉매 압축기.
  23. 제 18항에 있어서,
    상기 냉매는 염소를 포함하지 않는 탄화 수소이고, 상기 오일은 상기 냉매와 상용성이 있는 것을 특징으로 하는 냉매 압축기.
  24. 제 18항에 있어서,
    상기 냉매는, 이소부탄과 프로판 중 적어도 어느 하나를 포함하며,
    상기 오일은, 알킬벤젠, 광유, 에스테르, 폴리비닐에테르, 폴릴알킬렌글리콜 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉매 압축기.
  25. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 접촉부와 상기 제 2 접촉부의 모재가 철계의 재료이며, 상기 제 1 접촉부와 상기 제 2 접촉부 중 적어도 어느 하나의 표면 조직이 마르텐사이트인 것을 특징으로 하는 냉매 압축기.
  26. 제 1항에 있어서,
    상기 혼합층의 이황화 몰리브덴의 순도가 98% 이상인 것을 특징으로 하는 냉매 압축기.
  27. 제 1항에 있어서,
    상기 혼합층의 표면에 상기 오목부를 형성한 것을 특징으로 하는 냉매 압축기.
  28. 밀폐 용기와,
    상기 밀폐 용기 내에 수용되며 냉매를 압축하는 압축부와,
    상기 압축부를 구동하는 구동부와,
    상기 압축부의 구동에 의해 접촉과 접동 중 어느 하나를 수행하는 제 1 접촉부와 제 2 접촉부를 구비하며,
    상기 제 1 접촉부와 상기 제 2 접촉부 중 적어도 어느 하나의 표면에 균일하게 배치되는 복수의 오목부를 형성하고, 상기 복수의 오목부가 형성된 적어도 어느 하나의 표면은 이황화 몰리브덴을 고착시킨 혼합층으로 된 냉매 압축기와,
    상기 냉매 압축기의 고압측에 접속된 제 1 열교환기와,
    상기 냉매 압축기의 저압측에 접속된 제 2 열교환기와,
    상기 제 1 열교환기와 상기 제 2 열교환기 사이에 접속된 팽창 밸브를 구비한 것을 특징으로 하는 냉동기.
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