KR20000042682A - 밀폐형 압축기의 피스톤 에이징 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 밀폐형 압축기를 구성하는 기계부의 피스톤과 피스톤로드가 볼 죠인트 방식에 의해 연결된 볼 죠인트 방식의 압축기에서 상기 피스톤과 피스톤로드의 마찰저항을 감소시켜 주기 위한 피스톤의 에이징(Aging) 방법에 관한 것이다.

본 발명의 에이징 방법은 볼 죠인트 방식의 피스톤 어셈브리를 약 300℃ 의 에어 분위기에서 약 10 분간 방치하여 가열시킨 후 공랭시켜서 된다.

상기의 방법에 의해 에이징된 압축기는 초기의 토오크가 약 0.4㎏fㆍ㎝ 정도로 감소되어 압축기의 효율이 2∼3% 향상되는 효과를 얻을수 있다.

Description

밀폐형 압축기의 피스톤 에이징 방법

본 발명은 냉장고 등에 설치되어 밀폐된 케이스 내에서 흡입된 냉매가스를 압축 및 토출시켜 주는 밀폐형 압축기에 관한 것이다.

더욱 상세하게는, 기계부의 피스톤과 피스톤로드가 볼 죠인트 방식에 의해 연결된 볼 죠인트 방식의 압축기에서 상기 피스톤과 피스톤로드의 마찰저항을 감소시켜 주기 위한 피스톤의 에이징(Aging) 방법에 관한 것이다.

일반적으로 압축기는 기계적인 에너지를 압축성 유체의 압축에너지로 변환시켜 주는 기기로서, 그 종류로는 왕복압축기, 회전압축기, 터보압축기 등이 있으며, 이들 압축기는 증발기로 부터 유입된 저압의 냉매가스를 응축압력 까지 높여주는 역할을 하게 된다.

도 1은 일반적인 밀폐형 압축기를 나타낸 단면도로서, 밀폐형 압축기는 용접에 의해 밀폐된 상하부케이스(10,20) 내에 압축기 본체가 내장되어 있다.

압축기 본체는 크게 골격 역할을 하는 프레임(30)과, 이 프레임의 하부에 설치되어 전동매체인 샤프트(60)를 회전시켜 주는 구동부(또는 모터부,40) 및, 상기 샤프트의 회전운동을 직선운동으로 변환하여 흡입된 냉매가스를 압축 및 토출시켜 주는 기계부(50)로 구성되어 있다.

상기 프레임(30)은 구동부와 기계부 전체를 지지하며, 그 자신은 상하부케이스(10,20)에 각각 완충 및 소음방지수단인 사이드 스토퍼(70)와 코일스프링(80)에 의해 지지된다.

상기 구동부(40)는 프레임에 지지되며 고정자 역할을 하는 스테이터(90) 및, 샤프트(60)를 회전시켜 주는 로터(100)로 구성된다.

상기 기계부(50)는 프레임 상단에 고정되는 실린더(110)와, 상기 실린더에 삽입되는 피스톤(120) 및, 상기 피스톤과 샤프트(60)의 크랭크부(61) 사이에 연결되어 샤프트의 회전운동을 직선운동으로 변환시켜 주는 피스톤로드(130)로 구성된다.

이러한 압축기는 구동부(40)에 의해 회전하는 샤프트(60)가 크랭크부(61)를 통하여 기계부(50)의 피스톤로드(130)를 왕복 운동시키고, 피스톤로드는 실린더(110) 내의 피스톤(120)을 직선 왕복운동시키므로서 실린더 내의 냉매가스를 압축 및 토출시켜 주고, 이 냉매가스는 냉동장치를 순환하면서 피냉각물체로 부터 열을 빼앗아 소기의 냉동목적을 달성하게 된다.

상기 동작중, 냉매가스의 흡입 및 토출은 밸브 플레이트(140)에 구비된 흡입 및 토출밸브에 의해 이루어지며, 흡입 및 토출되는 냉매가스는 흡입 또는 토출머플러의 안내를 받는다.

이러한 밀폐형 압축기는 기계부(50)의 피스톤(120)과 피스톤로드(130)의 연결방식에 따라 커넥팅로드(Connecting Rod) 방식과 볼 죠인트(Ball Joint) 방식으로 나뉘어 진다.

커넥팅로드 방식은 피스톤에 피스톤로드의 소단부를 삽입하여 핀으로 연결하고, 피스톤로드의 대단부는 샤프트의 크랭크부에 삽입하여서 연결한 것으로, 상기 피스톤과 피스톤로드의 접촉면적이 크고 이들 사이의 접촉면에 윤활유의 공급이 충분하게 이루어져 면압이 작게 걸리므로 마찰손실을 줄일수 있다는 잇점이 있는 반면, 구조가 복잡해지고 제조원가가 높다는 단점이 있다.

또한, 볼 죠인트 방식은 도 2와 같이 피스톤(120)의 내면에 코오킹부(121)를 일체로 형성하여 그 내부에 테프론(170)을 삽입하고, 상기 코오킹부에 피스톤로드(130)의 볼(150)을 삽입한 후 코오킹(Caulking)을 실시하여서 연결하는 방식이다.

이 볼 죠인트 방식은 구조가 간단하지만, 윤활유의 공급이 나쁘고 마찰 및 마모량이 많다는 단점이 있다.

특히, 코오킹 하는 과정에서 피스톤(120)의 코오킹부(121)에 볼(150)이 과다하게 압착되어(꽉 끼이게 되어) 초기에 높은 면압(마찰저항)이 발생하므로 초기의 출력 토오크(Torque)가 감소되고, 또한 원하는 만큼의 출력을 얻기 위해서는 상대적으로 초기의 입력이 커져야 하는데, 이 때문에 압축기의 전체적인 효율이 떨어지는 문제점이 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 압축기의 조립이 완료되면 곧바로 에이징(Aging) 작업을 실시한다.

에이징은 압축기의 조립이 완료된 뒤 기계부(50)를 공회전시켜 피스톤(120)과 피스톤로드(130)의 볼(150) 사이에 존재하는 초기면압을 제거하므로서 구동이 원할하게 이루어 지도록 하는 조작을 말한다.

종래의 에이징 방법은 압축기의 조립이 완료된 뒤 이를 간이 사이클에 설치하여 프레온 분위기에서 약 12∼15㎏f/㎠ 의 토출압으로 20∼30 시간 정도 연속운전을 실시하였던 것이다.

따라서, 이와 같은 방법은 에이징에 너무 많은 시간이 소요될 뿐만 아니라 제한된 범위 내에서 한정된 수량 만큼만 실시가 가능하므로 현실적인 양산 체제하에서는 적용하기가 사실상 어렵고, 볼(150)과 테프론(170) 사이의 열팽창 계수가 다르기 때문에 자칫 잘못하면 오히려 압축기의 수명단축을 초래할 염려가 있었던 것이다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로 그 기술적인 과제는 압축기의 수량에 관계없이 짧은 시간 안에 에이징 효과를 얻을수 있는 에이징 방법을 제공함에 있다.

도 1은 일반적인 밀폐형 압축기의 단면도

도 2는 종래 볼 죠인트 방식 밀폐형 압축기에서 피스톤 어셈브리의 단면도

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 상부케이스 20 : 하부케이스

30 : 프레임 40 : 구동부

50 : 기계부 60 : 샤프트

61 : 크랭크부 70 : 사이드 스토퍼

110 : 실린더 120 : 피스톤

121 : 코오킹부 130 : 피스톤로드

150 : 볼

상기의 과제를 달성하기 위하여 본 발명은 볼 죠인트 방식의 피스톤 어셈브리를 약 300℃ 의 에어 분위기에서 약 10 분간 방치하여 가열시킨 후 공랭시키므로서 된다.

상기의 방법에 의해 에이징된 압축기는 초기의 토오크가 약 0.4㎏fㆍ㎝ 정도로 감소되어 압축기의 효율이 2∼3% 향상되는 효과를 얻을수 있다.

이하에서 본 발명을 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

밀폐형 압축기에서 피스톤(120)의 코오킹부(121)에 테프론(170)을 삽입하고, 상기 코오킹부에 피스톤로드(130)의 볼(150)을 삽입한 후 코오킹(Caulking)으로 연결하는 볼 죠인트 방식의 피스톤 어셈브리에 있어서,

상기 피스톤 어셈브리를 약 300℃ 의 에어 분위기에서 약 10 분간 가열한 후 공랭시키는 것이다.

이때, 가열온도인 300℃ 는 피스톤(120)의 외경에 변화가 없고, 테프론(170)의 열적변화 없는 온도로서, 가급적 이 온도의 범위 내에서 가열하는 것이 좋다.

그래야만, 피스톤의 치수변화가 발생하지 않고, 테프론의 열적, 화학적 변화가 방지된다.

상기의 방법에 의해 에이징된 피스톤 어셈브리는 초기의 토오크가 약 0.4㎏fㆍ㎝ 정도로 감소되고, 압축기의 효율은 2∼3% 향상된다.

상기의 방법을 양산되고 있는 압축기에 적용한 바, 초기의 입력전원이 약 3∼4W 감소되었고, 압축기의 효율은 2∼3% 향상되었다.

즉, 본 발명의 에이징 효과로 인해 피스톤과 볼 사이의 초기면압이 감소되어 마찰손실이 줄어들고, 상대적으로 압축기의 성능이 향상됨을 알수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 볼 죠인트 방식의 피스톤 어셈브리를 약 300℃ 의 에어 분위기에서 약 10 분간 방치하여 가열시킨 후 공랭시키므로서 압축기는 초기 토오크가 감소되어 압축기의 전체적인 효율이 증가하는 효과가 있는 것이다.

또한, 에이징 시간이 짧고 간단한 방법을 통하여 최대한의 에이징 효과를 얻으므로 생산성이 높고, 압축기의 수명연장에도 기여할수 있는 것이다.

Claims (1)

1. 밀폐형 압축기에서 피스톤(120)의 코오킹부(121)에 테프론(170)을 삽입하고, 상기 코오킹부에 피스톤로드(130)의 볼(150)을 삽입한 후 코오킹(Caulking)으로 연결하는 볼 죠인트 방식의 피스톤 어셈브리에 있어서,

   상기 피스톤 어셈브리를 약 300℃ 의 에어 분위기에서 약 10 분간 가열한 후 공랭시켜서 됨을 특징으로 하는 밀폐형 압축기의 피스톤 에이징 방법.