KR19990004278A - 압축기의 베인 - Google Patents

Abstract

본 발명에 의한 압축기의 베인은, 실린더내에서 회전하는 캠의 외주면에 삽입된 롤러와, 상기 롤러의 외주면에 미끄럼접촉하면서 상기 실린더내를 흡입공간 및 압축공간으로 구획하는 베인이 설치된 압축기에 있어서, 상기 베인의 표면에는, 베인이 전후동작될 때 회전되는 롤러에 접촉되어 마모 및 부식되는 것을 억제하도록 질화 처리한 제1표면처리층 및 마이크로피니쉬 처리한 제2표면처리층과, 상기 제2표면처리층의 표면에 티타늄나이트라이드의 박막을 코팅한 제1표면코팅층 및 텅스텐카바이드카본의 박막을 코팅한 제2표면코팅층을 다층으로 형성한 것을 특징으로 되어 있으므로, 베인의 내마모 및 내부식나 소착되는 현상을 방지하여 압축기의 수명을 높일 수 있는 것이다.

Description

압축기의 베인

본 발명은 냉매등의 유체를 압축하여 토출시키는 로타리식 압축기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 베인의 내마모 및 내부식성을 향상시킨 압축기의 베인에 관한 것이다.

종래의 압축기는 도1에 도시된 바와 같이, 밀폐된 케이스(1)의 내측에는 고정자(2)다 설치되어 있고, 상기 고정자(2)의 내측에는 회전축(3)을 갖는 회전자(4)가 회전되도록 설치되어 있으며, 상기 회전축(3)의 하측에 편심 형성된 캠(3a)의 외측에는 롤러(5)가 삽입 설치되어 있고, 상기 캠(3a) 및 롤러(5)는 실린더(6)의 내측에서 회전되게 삽입 설치되어 있으며, 상기 실린더(6)의 상하측에는 상기 회전축(3)을 회전가능게 지지하는 상부 및 하부플랜지(7)(8)가 체결 고정되어 있다.

그리고, 상기 상부플랜지(7)의 상측에는 실린더(6)내에서 압축된 냉매가스를 통출시키는 머플러(9)가 체결고정되어 있으며, 상기 실린더(6)의 일측에는 냉매의 흡입에 따른 소음이나 진동을 감쇠시키는 어규뮬레이터(10)가 흡입관(11)을 개재하여 접속되어 있고, 상기 케이스(1)의 상측에는 상기 머플러(9)를 통하여 토출된 냉매가스를 케이스(1)의 외측으로 토출시키는 토출관(12)이 접속되어 있다.

또한, 상기 회전축(3)의 내측에는 케이스(1)내에 저류된 오일(13)을 상승시켜 상기 실린더(6)의 내측 및 상부플랜지(7)의 내측등으로 공급하는 오일픽업부재(14)가 삽입설치되어 있다.

도2에 도시된 바와 같이, 상기 실린더(6)에는 상기 회전축(3)의 하단에 편심된 캠(3a)의 외주면에 설치된 롤러(5)가 상기 실린더(6)의 내주면과 구름 접촉하면서 실린더(6)내의 공간을 흡입공간과 압축공간으로 구획하도록 상기 롤러(5)와 미끄럼접촉하는 베인(15)이 설치되어 있고, 상기 베인(15)의 후측단에는 베인(15)이 항상 전방으로 탄발력을 갖도록 스프링(16)이 설치되어 있다.

즉,상기 실린더(6)에는 상기 베인(15)의 일측에 냉매를 흡입하도록 상기 흡입관(11)과 연결된 흡입구(6a)가 형성되고, 상기 베인(15)의 타측에는 압축된 냉매가스가 토출되는 토출구(6b)가 형성되어 있다.

이오 같이 구성된 압축기는 고정자(2)에 전류가 인가됨에 따라 형성되는 자장에 의해 회전자(4) 및 회전축(3)이 회전 작동하면, 상기 회전축(3)과 일체로 회전되는 캠(3a) 및 롤러(5)의 편심회전에 의해 실린더(6)의 내부에서는 베인(15)의 슬라이드 운동하면서 상기 롤러(5)의 외주면과 미끄럼접촉하여 흡입공간과 압축공간을 구획 형성하게 되는데, 이때 상기 캠(3a)이 시계방향으로 회전을 반복하면서 작용하는 흡입력에 의해 상기 어큐뮬레이터(10) 및 흡입관(11)을 거쳐 상기 흡입구(6a)를 통해 냉매가 흡입되고, 상기 토출구(6b)를 통해 고온 고압으로 압축된 냉매가 토출되어 진다.

그리고, 상기 회전축(3)의 작동에 따라 회전되는 오일픽업부재(14)는 케이스(1)내에 저류된 오일(13)을 상승시켜 회전축(3)의 외주면을 통하여 토출시킴으로써 실린더(6)의 내측이나 상부플랜지(7)의 내측으로 오일(13)을 공급하여 원활한 회전 작동이 이루어지게 되는 것이다.

그러나, 상기한 바와 같은 종래의 압축기는 상기 실린더(6)의 흡입구(6a)를 통해 흡입되는 냉매인 하이드로클로플르오르카본(HCFC) 계통의 R22와 이와 상용성이 있는 냉도오일인 미네랄(Minera) 계통이 사용하여 왔으나, 이들 냉매는 지구의 오존층으 파괴한다는 이유로 사용이 규제되면서 그 대신에 대체된 혼합냉매인 하이드로플르오르카본 계통의 R407c 또는 R410A와 상용성이 있는 폴리올에스터(Poly Ol Ester) 또는 에테르(Ether) 계통의 냉동 오일을 사용하게 됨에 따라 상기 실린더(6)내에서 베인(15)과 롤러(5)와의 접촉에 의해 베인(15)이 빠른 속도로 마모 및 부식되어 소착되는 현상이 발생됨은 물론 압축기의 수명을 단축시킨다는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로써, 본 발명의 목적은 하이드로플르오르카본 계통의 대체냉매인 R407C 또는 R410A와 상용성이 있는 폴리올에스터 또는 에테르 계통의 냉동 오일을 사용하는 조건에서 베인의 마모 및 부식이나 소착되는 현상을 방지하여 압축기의 수명을 높일 수 있도록 한 압축기의 베인을 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 실현하기 위하여 본 발명에 의한 압축기의 베인은, 실린더내에서 회전하는 캠의 외주면에 삽입된 롤러와, 상기 롤러의 외주면에 미끄럼접촉하면서 상기 실린더내를 흡입공간 및 압축공간으로 구획하는 베인이 설치된 압축기에 있어서, 상기 베인의 표면에는, 베인이 전후동작될 때 회전되는 롤러에 접촉되어 마모 및 부식되는 것을 억제하도록 질화 처리한 제1표면처리층 및 마이크로피니쉬 처리한 제2표면처리층과, 상기 제2표면처리층의 표면에 티타늄나이트라이드의 박막을 코팅한 제1표면코팅층 및 텅스텐카바이드카본의 박막을 코팅한 제2표면코팅층을 다층으로 형성한 것을 특징으로 한다.

도1은 일반적인 압축기를 도시한 종단면도,

도2는 압축기의 실린더를 도시한 평단면도,

도3은 본 발명의 베인을 도시한 단면도이다.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

3 : 회전축 3a : 캠

5 : 롤러 6 : 실린더

15 : 베인 101,102 : 제1및 제2표면처리층

103,104 : 제1 및 제2표면코팅층

이하, 본 발명의 일실시예를 구성 및 작용을 상세히 설명한다.

도면에서 종래의 구성과 동일한 구성에 대해서는 동일명칭 및 동일부호를 부여하고, 그에데한 상세한 설명은 생략한다.

본 발명의 베인(15)의 표면에는 도 3에 도시한 바와 같이, 하이드로플르오르카본 계통의 대체냉매인 R407C 또는 R410A와 상용성이 있는 폴리올에스터 또는 에테르 계통의 냉동 오일을 사용하는 조건에서 베인(15)이 전후동작될때 회전되는 롤러(5)에 접촉되어 마모 및 부식되는 것을 억제하도록 질화(Nitriding)로 처리한 제1표면처리층(101)과 마이크로피니쉬(Micro Finish)로 처리한 제2표면처리층(102)이 순차적으로 형성되고, 상기 제2표면처리층(102)의 표면에는 티타늄나이트라이드(TiN)의 박막을 코팅한 제1표면코팅층(103)과 텅스텐카바이드카본(Tungsten Cemented Carbon)의 박막을 코팅한 제2표면코팅층(104)이 순차적으로 형성된다.

즉, 상기 베인(15)의 표면에는 질화의 제1표면처리층(101), 마이크로피니쉬의 제2표면처리층(102), 티타늄나이트라이드의 제1표면코팅층(103), 텅스텐카바이드카본의 제2표면코팅층(104)의 순으로 다층 구성되어 있다.

이때, 상기 제1표면처리층(101)의 침탄 두께범위는 0.1 내지 30㎛ 으로 되어 있고, 제2표면처리층(102)의 조도는 0.2Ra 이하로 되어 있으며, 제1 및 제2표면코팅층(103)(104)의 박막 두께범위는 0.1 내지 10㎛으로 되어 있다.

또한, 상기 제1 및 제2표면처리층(101)(102)과 제 1 및 제2표면코팅층(103)(104)은 상기 베인(15)의 표면에 대하여 전체 또는 노이즈(Nose)부분에 처리 및 코팅되어 있다.

일반적으로 기계부품중의 표면은 경도가 높아서 마모나 피로에 잘 견디고, 중심부는 강인하여 충격에 의해서 파손되기 어려운 특성이 요구될때가 많다. 이러한 특성 때문에 강의 표면만을 경화시키는 열처리방법을 표면경화법이라고 한다.

즉, 표면경화법에는 물리적 표면경화법과 화학적 표면경화법의 2종류가 있으며, 기타 넓은 의미로는 도금법과 가공경화법 등이 있다.

상기한 화학적 표면경화법은 저탄소강의 표면에 탄소를 침투시켜 고탄소강으로 만든 다음 이것을 담금질하여 경화하는 침탄경화법과, 강의 표면에 질소를 침투시켜서 표면을 경화하는 질화법등의 방법이 있다.

즉, 질화법은 가열된 철이나 또는 강철에 질소를 작용시키면, 질화철이 되고, 이것이 내부로 확산되어 질화층을 형성하게 되는 데 이러한 질화물은 경도가 커지지만 취성이 있어 질화층의 두께를 0.1 내지 30㎛으로 하여 표면에만 질화처리하게 되면, 마모저항 및 경도가 큰 재질이 된다.

이러한, 질화법은 상기한 침탄경화법과는 달리 질소의 침투만으로 경화층이 만들어지므로, 질화후에는 별도로 담금질할 필요가 없다.

한편, 제 1 및 제 2표면코팅층(103)(104)의 코팅은 금속표면처리방법의 일종으로 금속표면에 내마멸성, 내부식성, 내열성 또는 윤활성등을 주기 위한 처리이다.

그밖에 금속표면처리로서 금속면에 대한 도금, 착색, 도장등이 있다.

이러한 코팅에 의해 특히, 베인(15)에 내마모 및 내부식성이 향상되고 표면에 상기 타타늄나이트라이드와 텅스텐카바이드카본의 박막을 각각 0.1 내지 10㎛으로 코팅한 제 1 및 제 2 표면 코팅층 (103)(104)을 형성함으로써 표면경도가 상승하게 된다.

따라서, 상기 베인(15)의 표면에 제1 및 제2표면처리층(101)(102)과 제1 및 제2표면코팅층(103)(104)을 다층으로 형성하여 주게 됨으로, 종래의 금속 표면에 대한 마모량 55.2㎛보다 27.6배가 낮은 2㎛ 이하로 내마모 및 내부식성을 향상시킴과 동시에 상기 실린더(6)의 내벽 및 그 내의 롤러(5)와 베인(15) 등의 부품의 윤활을 돕는 오일(13)의 윤활성이 향상되는 것이다.

상기한 바와 같이, 본 발명에 의한 압축기의 베인에 의하면, 실린더내에서 롤러가 회전될 때 그 외주면에 접촉되는 베인의 표면에 질화침탄 두께를 0.1 내지 30㎛으로 처리하고, 이 질화층에 마이크로피니쉬의 조도를 0.2Ra 이하로 처리한 다음, 마이크로피니쉬층에 티타늄나이트라이드와 텅스텐카바이드 카본의 박막두께를 0.1 내지 10㎛으로 각각 코팅시킨 구조로 되어 있기 때문에 베인의 표면의 내마모성 및 내부식성을 향상시킴과 동시에 소착되는 현상을 방지하여 압축기의 수명을 높일 수 있는 효과가 있다.

Claims (7)

1. 실린더내에서 회전하는 캠의 외주면에 삽입된 롤러와, 상기 롤러의 외주면에 미끄럼접촉하면서 상기 실린더내를 흡입공간 및 압축공간으로 구획하는 베인이 설치된 압축기에 있어서, 상기 베인의 표면에는, 베인이 전후동작될 때 회전되는 롤러에 접촉되어 마모 및 부식되는 것을 억제하도록 질화 처리한 제1표면처리층 및 마이크로피니쉬 처리한 제2표면처리층과, 상기 제2표면처리층의 표면에 티타늄나이트라이드의 박막을 코팅한 제1표면코팅층 및 텅스텐카바이드카본의 박막을 코팅한 제2표면코팅층을 다층으로 형성한 것을 특징으로 하는 압축기의 베인.
2. 제1항에 있어서, 상기 베인의 표면은 제1표면처리층, 제2표면처리층, 제1표면코팅층, 제2표면코팅층의 순으로 다층 형성된 것을 특징으로 하는 압축기의 베인.
3. 제1항에 있어서, 상기 제1표면처리층의 침탄 두께범위는 0.1 내지 30㎛으로 처리된 것을 특징으로 하는 압축기의 베인.
4. 제1항에 있어서, 상기 제2표면처리층의 조도는 0.2Ra 이하로 처리된 것을 특징으로 하는 압축기의 베인.
5. 제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2표면코팅층의 박막 두께범위는 0.1 내지 10㎛으로 코팅된 것을 특징으로 하는 압축기의 베인.
6. 제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2표면처리층과 제1 및 제2표면코팅층은 하이드로플르오르카본 계통의 대체냉매인 R407C 또는 R410A와 상용성이 있는 폴리올에스터 또는 에테르 계통의 냉동 오일을 사용하는 조건에서 형성된 것을 특징으로 하는 압축기의 베인.
7. 제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2표면처리층과 제1 및 제2표면코팅층은 상기 베인의 노이즈부분에 형성된 것을 특징으로 하는 압축기의 베인.