KR19980047230A - 밀폐형 회전식 압축기의 베인제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에 의한 밀폐형 회전식 압축기의 베인제조방법은 베인 모재로서 C; 0.4~0.5%, Si; 0.15~0.5%, Cr; 1.3~1.7%, Mo; 0.15~0.3, Al;0.7~1.2, 나머지는 Fe의 조성을 갖는 질화강에 가스질화처리를 하고, 상기 가스질화처리를 한 질화강에 PVD(CrN) 표면처리를 함으로써, 비용을 절감하고, 베인마모를 저감하여 신뢰성 높은 압축기를 제조하도록 하였다.

Description

밀폐형 회전식 압축기의 베인제조방법

본 발명은 대체냉매를 적용하는 밀폐형 회전식 압축기의 베인제조방법에 관한 것으로, 특히 베인의 모재를 질화강으로 하여 비용을 절감하고, 표면처리로서 가스 질화처리 및 가스질화처리에 PVD(CrN)를 더 한 처리를 함으로써, 베인마모를 저감하여 신뢰성 높은 압축기를 제조하도록 한 밀폐형 회전식압축기의 베인제조방법에 관한 것이다.

일반적인 밀폐형 회전식 압축기의 구성 및 작용은 다음과 같다. 압축기 외부를 둘러 싸는 용기가 있고, 이 용기에 전동기구부가 설치되고, 상기 용기의 내면 하부에는 회전자의 내경에 압입 고정되는 회전축과, 상기 회전축의 하부에는 상베어링 및 하베어링이 보울트로 결합되어 있는 실린더로 구성되며, 상기 실린더에는 편심축에 결합되어 실린더의 내경을 접하면서 회전하는 롤러가 설치되며, 상기 롤러와 접촉되면서 압축실 및 흡입실의 압축공간을 형성하는 베인이 상기 실린더의 일측에 탄성 지지된다.

상기와 구성된 일반적인 밀폐형 회전식 압축기의 압축부 작동을 도 1을 참고로 상술한다.

흡입관을 통해 실린더 내부의 밀폐공간으로 흡입된 냉매가스는 롤러(2)의 회전에 의해 실린더(3)내에서 압축되고, 일정 압력이상으로 압축된 냉매가스의 상베어링에 형성된 토출밸브를 통해 소음기 쪽으로 배출된다. 이때 롤러(2)와 접하며 직선 왕복운동을 하는 베인(1)의 작용에 의해 실린더(3)를 흡입실(3a)과 압축실(3b)로 분리하게 되며, 이렇게분리된 상태에서 냉매를 흡입, 압축하게 된다.

도면중 미설명 부호 4는 베인을 탄성지지하는 스프링을 나타내고, 5는 흡입구를 나타내며, 6은 토출구를 나타낸다.

상기와 같은 작용을 하는 베인(1)은 베인선단부와 롤러(2)의 외주면이 끊임없이 접하며 동작을 하기 때문에 마모량이 많게 되며, 높은 신뢰성을 요구하게 된다.

최근 공조용 압축기는 고성능화나 고능력화에 기인되어 사용조건이 더욱 엄격해지고, 압축기 각부품의 내구성 향상이 요구된다. 한편, 오존층 파괴 등의 환경문제로 인하여 종래 사용되어 왔던, R22 냉매 등의 HCFC계 냉매의 사용이 규제됨으로써, 염소기가 전혀 없는 HFC계 냉매로의 변경이 필수적이다.

상기한 HFC계의 냉매로서는 R407C (R32 : R125 : R134A = 23 : 25 : 52), R410A(R32 : R125 = 50 : 50), 그리고 R410B(R32 : R125 = 60 : 40) 등이 있다.

종래의 기술에 의한 밀폐형 회전식 압축기에 이와 같은 HFC계의 냉매를 적용할 경우, 냉매 분자내에 염소기를 포함하지 않기 때문에 압축기내의 윤활성능을 악화시켜 압축기의 신뢰성이 떨어지게 된다. 이와 같은 악조건에서의 압축기는 종래 설명과 같이 베인(1) 선단부와 롤러(2) 외주면에서의 마모에 의해 압축기는 신뢰성이 떨어지므로, 종래에는 베인(1) 선단부에 각종 표면처리, 즉 PVD 처리 또는 질화처리 등을 실시해 오고 있으나, 이와 같은 베인 재질인 고속도강에 PVD 처리나 질화처리를 하게 되면, 비용이 상승하게 되는 문제점이 있는 바, 본 발명의 목적은 상기와 같은 문제점을 고려하여 안출한 것으로, 베인의 모재를 질화강으로 하여 비용을 절감하고, 표면처리로서 가스질화처리 및 가스질화처리에 PVD(CrN)를 더한 처리를 함으로써, 베인마모를 저감하여 신뢰성 높은 압축기를 제조하도록 한 밀폐형 회전식 압축기의 베인제조방법을 제공함에 있다.

도 1은 일반적인 밀폐형 회전식 압축기의 롤러 및 실린더에 설치된 베인을 나타내는 단면도.

도 2는 일반적인 밀폐형 회전식 압축기의 베인을 나타내는 사시도.

도 3은 본 발명에 의한 베인의 구성을 나타내는 형상도.

도 4는 본 발명에 의한 베인 구성의 다른 실시예를 나타내는 형상도.

도 5는 본 발명에 의해 베인 선단부 및 롤러외경의 마모량을 비교하여 나타낸 선도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

1; 베인2; 롤러

3; 실린더10a; 베인의 모재

10b; 가스질화의 확산층10c; 가스질화의 최표면층

10d; PVC(CrN) 표면층

이러한, 본 발명의 목적은 베인 모재로서 C; 0.4~0.5%, Si; 0.15~0.5%, Cr; 1.3~1.7%, Mo; 0.15~0.3%, Al;0.7~1.2, 나머지는 Fe의 조성을 갖는 질화강에 가스질화처리를 하는 밀폐형 회전식 압축기의 베인제조방법에 의해 달성된다.

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

도 3은 본 발명에 의한 베인의 구성을 나타내는 형상도이고, 도 4는 본 발명에 의한 베인 구성의 다른 실시예를 나타내는 형상도이며, 도 5는 본 발명에 의한 베인 선단부 및 롤러외경의 마모량을 비교하여 나타낸 선도를 각각 보인 것이다.

이에 도시한 바와 같이, 본 발명에 의한 밀폐형 회전식 압축기의 베인제조방법은 베인 모재로서 C; 0.4~0.5%, Si; 0.15~0.5%, Cr; 1.3~1.7%, Mo; 0.15~0.3%, Al;0.7~1.2%, 나머지는 Fe의 조성을 갖는 질화강에 가스질화처리를 한다. 또한, 상기 가스처리를 한 질화강에 PVD(CrN) 표면처리를 한 것을 특징으로 한다.

이와 같이 제조되는 본 발명에 의한 밀폐형 회전식 압축기의 베인제조방법을 상술하면 다음과 같다.

본 발명은 밀폐형 회전식압축기의 베인제조방법으로, 대체 냉매적용 회전식 압축기의 베인재질변경 및 표면처리를 함으로써, 베인 마모를 저감하여 신뢰성을 높인 밀폐형 회전 압축기를 제조하는데 있다.

본 발명은 종래의 고속도강보다 저렴한 재질인 질화강의 표면에 가스질화처리 또는 가스질화처리에 PVD(CrN)를 더한 처리를 하여, 베인과 롤러의 마모를 억제하는 동시에 응착마모를 방지함을 특징으로 한다. 즉 질화강의 표면에 도 3과 같이, 가스질화처리를 실시한 가스질화의 최표면층(10c)을 형성함으로써 종래의 FeN 층 보다 더 안정된 Fe-Cr-Al-N 화합물로 경화층을 형성시킬 수있다. 도면중 미설명 부호 10a는 베인의 모재를 나타내고, 10b는 가스질화의 확산층을 나타낸다.

또 다른 실시예로써, 도 4와 같이 질화강에 가스질화와 PVD(CrN)를 더한 표면처리를 한 가스질화 최표면층(10c)과, PVD(CrN) 표면층(10d)을 형성함으로써, 훨씬 더 강한 조직이 표면에 형성된다고 할 수 있다. 본 실시예에서는 가스질화 확산층(10b)을 약 60㎛로 하고, PVD(CrN) 표면층(10d)을 약 5㎛으로 하였다.

이상과 같이 제조된 베인(1)을 사용한 시료는 각각 SKH51, 질화강+가스질화(확산층 60㎛), 그리고 질화강+가스질화(확산층(60㎛)+PVD(CrN) 표면처리로 하고, 흡입압 10㎏/㎠, 토출압 40㎏/㎠, 냉매는 R410A를 사용하여, 압축기를 3000시간 운전하여 베인 선단부와 롤러 외경부의 마모량을 도시한 것이 도 5이다. 이에 도시한 바와 같이, 베인의 재료 및 표면처리에 관계없이 롤러재 마모량은 4~6㎛로 일정한 반면, 베인은 SKH51의 경우 11~13㎛, 질화강+가스질화의 경우 3~5㎛, 질화강+가스질화+PVD(CrN)의 경우 1~2㎛의 마모량을 나타냄을 알수 있다.

이와 같은 원인은 질화처리가 잘 이루어지는 질화강에 가스질화처리를 하여 Fe-Cr-Al-N의 화합물로 구성된 경화층을 형성함으로써, 훨씬 적은 마모량을 나타낸다고 하겠다. 한편, 질화강+가스질화 표면층에는 PVD처리를 할수 있는데 PVD 처리중 CrN 화합물 층을 입힘으로써 질화강+가스질화층 보다 더욱더 적은 마모량을 나타낸다 하겠다.

베인의 모재로서 SKH51을 질화강으로 변경함으로써 비용을 절감할 수 있고, 표면처리를 가스질화 및 가스질화+PVD(CrN)을 행함으로써 신뢰성 높은 압축기를 제조할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 밀폐형 회전식 압축기의 베인제조방법은 베인 모재로서 C; 0.4~0.5%, Si; 0.15~0.5%, Cr; 1.3~1.7%, Mo; 0.15~0.3%, Al;0.7~1.2%, 나머지는 Fe의 조성을 갖는 질화강에 가스질화처리를 하고, 상기 가스질화처리를 한 질화강에 PVD(CrN) 표면처리를 함으로써, 비용을 절감하고, 베인마모를 저감하여 신뢰성 높은 압축기를 제조하도록 한 효과가 있다.

Claims (2)

1. 베인 모재로서 C; 0.4~0.5%, Si; 0.15~0.5%, Cr; 1.3~1.7%, Mo; 0.15~0.3%, Al;0.7~1.2%, 나머지는 Fe의 조성을 갖는 질화강에 가스질화처리를 한 것을 특징으로 하는 밀폐형 회전식 압축기의 베인제조방법.
2. 제 1항에 있어서, 상기 가스질화처리를 한 질화강에 PVD(CrN) 표면처리를 한 것을 특징으로 하는 밀폐형 회전식 압축기의 베인제조방법.