KR19980041803A - 사판식 압축기 - Google Patents

Abstract

본 발명의 과제는 사판과 슈와의 슬라이드접촉면의 윤활성능을 고성능화하고, 이것을 장기간 유지하는 것에 있다. 이러한 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 사판(8) 및 슈(16)가 슬라이드접촉하는 사판(8) 또는 슈(16)의 어느 한쪽의 표면에, 표면 피복층으로서 주석을 주성분으로 하는 합금의 도금층(21)을 붙이고, 또한, 그 위에 고체 윤활제층으로서 이류화 몰리브덴을 주성분으로 하는 합금의 코팅층(22)을 붙인다. 바람직하게는, 사판(8)을 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 하여, 이 사판 표면에 상기 도금층(21) 및 코팅층(22)을 붙인다.

Description

사판식 압축기

본 발명은 사판식 압축기에 관한 것으로, 특히, 사판의 슈와의 슬라이드접촉면에 있어서의 윤활성능의 향상에 관한 것이다.

종래부터 자동차의 공기조절장치 등에는, 냉매가스를 압축하는 장치로서, 축과 평행하게 설치된 복수개의 실린더 보어를 갖는 실린더 블록과, 실린더 블록내에서 회전축에 의해 회전하는 사판과, 실린더 보어내에 활주가능하게 결합된 피스톤과, 피스톤과 사판과의 사이에 개재하여, 사판의 회전에 의해 피스톤을 왕복운동시키는 슈를 구비하는 사판식 압축기가 사용되고 있다.

이 사판식 압축기에 있어서는 일반적으로, 사판과 슈의 슬라이드접촉면에는 큰 하중 및 큰 미끄러짐 속도가 작용하는 것으로부터, 사판이라든지 슈의 슬라이드 접촉면은 타서 눌러붙기 쉽다고 하는 문제가 있다. 특히, 사판의 모재에는 경량화의 면에서 알루미늄 혹은 알루미늄 합금이 사용되지만, 이 알루미늄 혹은 알루미늄 합금은 응착하기 쉽기 때문에, 시동시의 무윤활 상태라든가, 활주하중이 크다고 하는 가혹한 활주 조건하에서는 타서 눌어붙기 쉽다고 하는 문제가 있다.

그 대책으로서, 특개소60-22080호 공보에 기재된 바와 같이, 사판 또는 슈의 적어도 한쪽을 알루미늄 또는 알루미늄 합금을 모재로 하여, 그 슬라이드접촉면에 고체 윤활제층으로서 이류화 몰리브덴(MoS₂)을 주성분으로 하는 합금을 코팅한 것이 있다. 또한, 특개평2-130272호 공보에 기재된 바와 같이, 표면 피복층으로서 사판의 표면에 주석을 주성분으로 하는 합금을 도금한 것이 있다.

그러나, 전자의 것에 있어서는 이류화 몰리브덴을 주성분으로 하는 고체 윤활제층은 윤활성능에는 우수하지만, 내마모성에서 뒤떨어지며 수명이 짧다고 하는 결점이 있다.

또한, 후자의 것은 경도도 크게 내마모성에서 우수하지만, 윤활성능이 전자만큼 높지 않다고 하는 결점이 있다.

본 발명은, 이와 같이 종래의 기술에 존재하는 문제점에 착안하여 이루어진 것이며, 사판과 슈와의 슬라이드접촉면의 윤활성능을 고성능화하여, 이것을 장기간 유지하는 것을 목적으로 한다.

상기의 목적을 달성하기 위하여, 청구항 제1항에 기재된 발명은, 축과 평행하게 설치된 복수개의 실린더 보어를 갖는 실린더 블록과, 해당 실린더 블록내에 회전가능하게 유지된 회전축과, 해당 회전축에 고정되어 실린더 블록내에서 회전하는 사판과, 실린더 보어내에 활주가능하게 배치된 피스톤과, 해당 피스톤과 사판사이에 활주가능하게 개재하여, 사판의 회전에 의해 피스톤을 왕복운동시키는 슈를 구비하는 사판식 압축기에 있어서, 사판과 슈가 슬라이드접촉하는 사판 또는 슈의 어느 한쪽의 표면에, 표면 피복층으로서 주석을 주성분으로 하는 합금의 도금층을 붙이고, 또한, 그 위에 고체 윤활제층으로서 이류화 몰리브덴을 주성분으로 하는 합금의 코팅층을 붙인 것을 특징으로 한다.

여기에, 주석을 주성분으로 하는 합금의 도금층이란, 합금 성분에 있어서 주석의 중량이 다른 성분의 중량에 비하여 가장 많은 합금의 도금층을 의미한다. 또한, 이류화 몰리브덴을 주성분으로 하는 합금의 코팅층이란, 바인더를 제한 합금성분에 있어서 이류화 몰리브덴의 중량이 가장 많은 합금의 코팅층을 의미한다.

이와 같이 구성함으로써, 슬라이드접촉하는 사판의 표면에 이류화 몰리브덴을 주성분으로 하는 고체 윤활제층이 형성되기 때문에, 윤활성능이 우수한 것으로 구성된다. 또한 이 이류화 몰리브덴을 주성분으로 하는 합금의 고체 윤활제층은, 내마모성이 뒤떨어진다고 하는 결점을 가지기 때문에, 사용기간이 길어진 상태에 있어서는, 피스톤이 상사점에 오는 경우에 큰 슬라이드접촉하중이 작용하여, 이류화 몰리브데을 주성분으로 하는 합금의 코팅층이 마모 혹은 박리될 것이 고려된다. 그러나, 하층에 주석을 주성분으로 하는 합금의 도금층이 행해지고 있고, 이 도금층은 내마모성에서 우수하며, 또한, 이 도금층과 이류화 몰리브덴의 합금과의 밀착이 우수하기 때문에, 슬라이드접촉하중이 간결적으로 감소하는 동안에, 마찰열에 의해 주위의 이류화 몰리브덴을 주성분으로 하는 합금이 마모 혹은 박리부분에 흘러든다. 이 때문에, 마모 혹은 박리에 의해 주석을 주성분으로 하는 합금의 도금층이 표면에 나타난 부분이, 다시 이류화 몰리브덴을 주성분으로 하는 합금의 고체 윤활제층에 의해 덮혀져서 수복된다.

이와 같이, 사판과 슈의 슬라이드접촉면은 슬라이드접촉하중이 주기적으로 대소 반복되지만, 슬라이드접촉하중이 작아질 때에, 이류화 몰리브덴을 주성분으로 하는 합금의 고체 윤활제층이 항상 수복되기 때문에 장기에 걸쳐서 고윤활성능이 유지된다.

또한, 청구항 제2항에 기재된 발명은, 사판을 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 하여, 사판과 슈의 슬라이드접촉면에서의 사판표면에, 표면 피복층으로서 주석을 주체로 하는 도금층을 붙이고, 그 위에 고체 윤활체층으로서 이류화 몰리브덴을 주성분으로 하는 코팅층을 붙인 것을 특징으로 한다.

이와 같이 하면, 주석을 주성분으로 하는 합금의 도금층의 그 모재와의 밀착성이 향상되고, 이 도금층의 수명이 장기화하기 때문에, 고윤활성능이 보다 장기에 걸쳐서 유지된다.

또한, 청구항 제3항에 기재된 발명은, 상기 표면을 초청 실리콘 입자가 노출한 상태로 하여, 그 표면에 표면 피복층으로서 주석을 주체로 하는 도금층을 붙이고, 또한 그 위에 고체 윤활제층으로서 이류화 몰리브덴을 주성분으로 하는 코팅층을 붙인 것을 특징으로 한다.

이와 같이 함으로써, 주석을 주성분으로 하는 합금의 도금층과 그 모재와의 밀착성이 또한 향상되고, 고윤활성능의 유지기간이 더욱 장기화된다.

도 1은 실시예의 양두 사판식 압축기의 전체 구성을 나타내는 단면도.

도 2는 본 발명의 주요부로서, 사판에 주석을 주성분으로 하는 합금의 도금층을 붙이고, 그 위에 이류화 몰리브덴을 주성분으로 하는 코팅층을 붙인 상태의 사판본체 표면의 모식단면도.

도 3은 도 2의 도금층 및 코팅층을 갖는 윤활성능의 개략비교도.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

4 : 실린더 블록5 : 회전축

8 : 사판10 : 실린더 보어

11 : 피스톤16 : 슈

18 : 사판의 슬라이드접촉면20 : 사판본체

21a : 초정 실리콘 입자21 : 주석을 주성분으로 하는 합금의 도금층

22 : 이류화 몰리브덴을 주성분으로 하는 합금의 코팅층

이하, 본 발명을 양두 사판식 압축기에 구체화된 실시예를 도 1 내지 도 3에 근거하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 실시예의 양두 사판식 압축기의 전체단면도로서, 4는 실린더 블록이고, 이 실린더 블록(4)내에는 회전축(5)이 베어링(6, 7)을 통해 회전가능하게 축지되어 있다. 이 회전축(5)에는, 사판(8)이 연결되어 고정되고, 그 전후 양측에는 스러스트 베어링(9)이 배치되어 있다. 그리고, 상기 실린더 블록(4)에는 통상 72도의 등간격 위치에 5개의 실린더 보어(10)가 각각 형성되고, 각 실린더 보어(10)내에는, 피스톤(11)이 활주가능하게 결합되어 있다. 이 실린더 블록(4)의 좌단개구부는, 펄프 플레이트(12) 및 프런트 하우징(13)에 의해서 폐색되고, 또한, 우측개구부는 밸브 플레이트(14) 및 리어 하우징(15)에 의해 폐색되어 있다.

전후 피스톤(11) 중앙부분에는 사판(8)의 외주부분을 받아 들이는 오목부(11a)가 형성되고, 이 오목부(11a)의 축방향 대향면에는, 각각 둥근형상 오목부(11b)가 형성되어 있다. 그리고, 사판(8)의 슬라이드접촉면에는 빈둥근형상의 슈(16)가 슬라이드접촉되어, 상기 사판(8)의 회전을 피스톤(11)에 왕복운동으로서 전달하도록 되어 있다. 또한, 이상의 구성은 기본적으로는 종래의 일반적인 양두 사판식 압축기의 구조와 동일하다.

본 실시예에서는, 슈는 스테인레스강 등의 철계금속을 모재로 하고 있다. 또한, 사판(8)은 알루미늄 또는 알루미늄 합금을 모재로 하고 있다. 알루미늄 합금으로서는, 예를들면, Al-Si-Cu-Mg계합금 또는 Si를 포함하지 않은 알루미늄 합금을 사용할 수 있지만, 초정 실리콘을 경질의 굵은 입자로서 포함하는 알질합금을 사용하는 것이 바람직하다. 알질합금은 실리콘 함유율이 13∼30중량% 정도와 공정조성 이상의 높은 실리콘 함유율을 가지며, 매트릭스중에 초정 실리콘을 갖는 것이다.

본 실시예에서는, 슬라이드접촉하는 사판(8)과 슈(16)중 사판(8)의 슬라이드접촉면(18)이 다음과 같이 구성되어 있다. 즉, 사판(8)은 도 2에 주요부 단면도를 나타낸 바와 같이, 실리콘17 중량% 함유한 알질합금을 모재로 하는 사판본체(20)의 표면에, 표면 피복층으로서 주석을 주성분으로 하는 합금의 도금층(21)을 형성하고, 그 위에, 고체 윤활제층으로서 이류화 몰리브덴을 주성분으로 하는 합금의 코팅층(22)을 형성하고 있다.

상기 도금층의 형성처리는 사판(8) 표면을 연마하여 마무리하고, 사판본체(20)의 모재중에 산재하는 초정 실리콘 입자(20a)가 표면에 돌출하여 노출하는 형태로 한 뒤, 공지의 주석도금법에 의해 도금을 행한다. 이와 같이 함으로써 주석을 주성분으로 하는 도금층(21)과 사판본체(20)와의 밀착성이 보다 한층더 향상한다.

또한, 상기 도금층을 주석만으로 형성한 경우에 비하여, 주석과 함께 아연, 납, 인듐으로부터 선택하는 금속을 공존시킴으로써, 표면 피복층의 마찰계수는 낮게 유지할 수 있는 동시에 경도가 향상하여 내마모성에 우수한 것으로 할 수 있다.

이상의 구성에 있어서, 사판(8)과 슈(16)와의 슬라이드접촉면에는, 피스톤(11)이 상사점 위치에 있을 때에 최대의 슬라이드접촉하중이 작용하여, 피스톤(11)이 하사점 위치에 있을 때에 최소의 슬라이드접촉하중이 작용하게 된다.

따라서, 이 양두 사판식 압축기를 장기 사용하고 있으면, 이류화 몰리브덴을 주성분으로 하는 합금의 코팅층(22)의 내마모성이 열화하여, 피스톤(11)이 상사점 위치에 있을 때에 마모되어 박리하여, 이 부분은 주석을 주성분으로 하는 도금층(21)이 표면에 노출하게 된다.

그러나, 모재와의 밀착성은 도금층(21) 쪽이 이류화 몰리브덴을 주성분으로 하는 합금의 코팅층에 비하여 높고, 또한, 경도도 크고 내마모성에서 우수하기 때문에, 이 도금층(21)은 마모되어 박리하지 않고서 유지된다. 또한, 이류화 몰리브덴을 주성분으로 하는 합금의 코팅층(22)은 주석을 주성분으로 하는 합금의 도금층(21)과의 밀착이 좋고, 또한, 사판(8)의 슬라이드접촉면(18)은 슈(16)가 회전축(5)의 축심을 중심으로 하는 일정원주상에 분산배치되어 있기(이 경우 72도의 간격으로 배치되어 있다) 때문에, 슈(16)은 상호간에 있어서는 슬라이드접촉하중이 작용하지 않는다. 이 때문에, 이 슬라이드접촉하중의 작용하지 않을 때에, 코팅층(22)의 마모되어 박리한 부분은, 그 주위에서 이류화 몰리브덴을 주성분으로 하는 합금이 마찰열에 의해 융해되어 흐르고, 표면에 노출한 도금층(21)이 다시 이류화 몰리브덴을 중심으로 하는 합금에 덮혀 코팅층(22)이 수복된다.

이렇게 하여, 본 실시예의 것은 사판(8)과 슈(16)와의 슬라이드접촉면의 윤활성능이 장기간 고성능으로 유지된다.

여기에서, 이류화 몰리브덴을 주성분으로 하는 합금의 코팅층을 직접 모재표면에 형성한 것 A(예를들면, 일본 특허공개소60-22080호 공보지재의 것)와, 주석을 주성분으로 하는 합금의 도금층을 직접 모재 표면에 형성한 것 B(예를 들면, 특개평2-130272호 공보기재의 것)와 본 실시예의 것 C를 윤활성능에 대하여 비교하면 도 3과 같이 된다.

즉, A의 것은 당초는 고윤활성능이 발휘되지만, 내마모성에 뒤떨어지기 때문에, 마모되어 박리가 생겨 급격히 윤활성능이 열화하여 간다. 또한, B의 것은 모재와의 밀착성도 좋고, 또한 내마모성에 우수하기 때문에, 윤활성능은 장기간을 거쳐도 그다지 변화하지 않지만, 이것은 원래의 윤활성능이 그다지 좋지 않다. 이들 종래 공지의 A 및 B에 대하여 C의 것(본 실시예의 것으로, 도 3에서는 일점쇄선으로 나타나고 있다)은, 초기 사용단계에 있어서의 이류화 몰리브덴을 주성분으로 하는 합금의 코팅층(22)에 전혀 마모되어 박리가 생기지 않기 때문에, 이 코팅층(22) 그 자체의 고윤활성능이 발휘된다. 그리고, 사용기간이 길어져, 이 코팅층(22)이 마모되어 박리가 시작될 때에는, 윤활성능은 약간 저하되지만, 상기한 바와 같은 코팅층(22)의 수복작용에 의해 그 후도 장기간에 걸쳐서 고윤활성능이 유지된다.

상기 도금층(21) 및 코팅층(22)은 사판본체(20)의 표면이 아니고 슈(16)의 슬라이드접촉면에 붙여도 좋다. 상기의 경우, 슈(16)의 슬라이드접촉면은 언제나 슬라이드접촉하중이 작용하고 있지만, 사판(8)이 1회전하는 동안에 피스톤(11)이 상사점에서 하사점에 한번 왕복하기 위해서, 슬라이드접촉하중은 항상 변화하고 있고, 슬라이드접촉하중이 작을때에 사익의 코팅층(22)의 수복기능이 발휘된다.

또한, 일반적으로 사판(8)은 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 형성되고, 슈(16)은 스테인레스강 등의 철계금속으로 제작되지만, 이와 같이 재료가 사용되는 경우는, 주석을 주성분으로 하는 합금의 도금층과 모재와의 밀착성을 고려하여, 알루미늄 또는 알루미늄 합금이 사용되는 사판(8)의 표면에 도금층(21) 및 코팅층(22)을 형성한 쪽이 내마모성에서 우수하여, 고윤활성능을 보다 장기간 유지할 수 있다.

상기의 실시예에 있어서는, 도금층(21)과 코팅층(22)을 사판본체(20) 표면의 전체에 행하고 있지만, 상기와 같이 슈(16)표면 전체에 이들을 붙여도 좋다. 또한, 사판(8) 혹은 슈(16)의 슬라이드접촉면에 부분적으로 붙여도 좋다.

상기의 실시예에서는, 본 발명을 양두 사판식 압축기에 구체화하고 있지만, 편상부 사판식 압축기에 구체화하여도 좋다.

본 발명은 상기와 같이 구성되어 있기 때문에, 다음과 같은 효과가 있다.

청구항 제1항에 기재된 발명은, 주석을 주성분으로 하는 합금의 도금층을 붙이고, 그 위에 이류화 몰리브덴을 주성분으로 하는 합금의 코팅층을 붙임으로써 모재에 대한 밀착성이 향상하고, 또한, 이류화 몰리브덴을 주성분으로 하는 합금의 코팅층에 수복기능을 구비하여, 장기간에 걸쳐서 고윤활성능을 발휘한다.

청구항 제2항에 기재된 발명은, 주석을 주성분으로 하는 합금의 도금층과 그 모재와의 밀착성이 우수하며, 내구성이 향상된다.

청구항 제3항에 기재된 발명은, 주석을 주성분으로 하는 합금의 도금층과 그 모재와의 밀착성이 또한 우수하며, 또한 내구성이 향상된다.

Claims (3)

1. 축과 평행하게 설치된 복수개의 실린더 보어를 갖는 실린더 블록과, 해당 실린더 블록내에 회전가능하게 유지된 회전축과, 해당 회전축에 고정되어 실린더 블럭내에서 회전하는 사판과, 실린더 보어내에 활주가능하게 배치된 피스톤과, 해당 피스톤과 사판 사이에 활주가능하게 개재하여, 사판의 회전에 의해 피스톤을 왕복운동시키는 슈를 구비하는 사판식 압축기에 있어서,

   사판과 슈가 슬라이드접촉하는 사판 또는 슈의 어느 한쪽의 표면에, 표면 피복층으로서 주석을 주성분으로 하는 합금의 도금층을 붙이고, 또한 그 위에 고체윤활제층으로서 이류화 몰리브덴을 주성분으로 하는 합금의 코팅층을 붙이는 것을 특징으로 하는 사판식 압축기.
2. 제1항에 있어서, 사판을 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 하여, 사판과 슈의 슬라이드접촉면에 있어서의 사판표면에, 상기와 같이 표면 피복층으로서 주석을 주체로 하는 도금층을 붙이고, 그 위에 고체 윤활제층으로서 이류화 몰리브덴을 주성분으로 하는 코팅층을 붙이는 것을 특징으로 하는 사판식 압축기.
3. 제2항에 있어서, 상기 사판 표면을 초정 실리콘 입자가 노출된 상태로 하여, 그 표면에 상기와 같이 표면 피복층으로서 주석을 주체로 하는 도금층을 붙이고, 또한 그 위에 고체 윤활제층으로서 이류화 몰리브덴을 주성분으로 하는 코팅층을 붙이는 것을 특징으로 하는 사판식 압축기.