KR20010023293A - 냉동기용 압축기의 베어링 및 냉동기용 압축기 - Google Patents

Abstract

다공질 청동(1b)과, 다공질 청동(1b)의 다공내에 함침시킨 수지(1c)가 배킹 메탈(1a)상에 형성되어 베어링(1)가 구성되어 있다. 크랭크축(5)과의 접촉면에 있어서 다공질 청동(1b)과 수지(1c)가 드문 드문하게 노출하고 있다. 그리고 접촉면(1d)에 있어서의 다공질 청동(1b)의 노출면적의 비율이 5% 이상 60% 이하이다. 이로써, 경계 윤활시의 소결내력이 크고, 또한 슬라이딩에 의한 마모량이 적은 냉동기용 압축기의 베어링 및 그것을 구비한 냉동기용 압축기를 얻을 수 있다.

Description

냉동기용 압축기의 베어링 및 냉동기용 압축기{Bearing for refrigerating machine compressor and compressor}

지금까지 냉동기용 압축기의 냉매로서, CFC(클로로플루오로카본)나 HCFC(하이드로클로로플루오로카본)가 사용되었다. 그러나 최근에, 이러한 CFC, HCFC에 포함된 염소에 의해서 오존층이 파괴되는 것을 방지하기 위해서, 대체 냉매로서 염소를 포함하지 않는 HFC(하이드로플루오로카본)가 사용되도록 되어 왔다.

이 냉매의 변경에 따라서, 냉동기용 압축기의 베어링 재질의 변경도 필요하게 되었다. 왜냐하면, 지금까지 베어링에 사용되어 온 Al(알루미늄)을 포함하는 재질은, 대체 냉매인 HFC에 의해 부식되기 쉽기 때문이다. 그래서, 베어링의 재질로서, 청동을 포함하는 재질 등을 사용하는 것이 검토되고 있다. 베어링에 청동을 포함하는 재질을 사용한 기술로서는, 예를 들면 일본 공개특허공보소59-194128호가 있다.

상기 공보에는, 합성 수지와 윤활제로 이루어지는 복합물질을 함침시킨 다공질 청동계 합금을 배킹 메탈(backing metal)상에 소결하여 형성한 냉동기용 압축기의 베어링이 개시되어 있다. 그리고, 그 베어링은, 축과의 접촉면에 있어서 그 다공질 청동계 합금과 복합물질과의 양쪽이 드문 드문하게 노출하도록 형성되어 있다.

그러나, 상기 공보에는, 축과의 접촉면에 있어서의 다공질 청동계 합금의 노출 비율은 전혀 개시되어 있지 않다. 그러므로, 상기 공보의 베어링에서는, 경계윤활시 등에서의 소결내력이 저하하는 것으로 소결(seizure, 눌어붙음)을 발생하거나, 또한 슬라이딩에 의한 마모량이 증가하는 것으로 베어링 빈틈이 커지고, 프리스(pries), 소결(seizure) 등의 손상이 생긴다는 문제점이 있었다.

본 발명은 냉동기용 압축기의 베어링 및 냉동기용 압축기에 관한 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 있어서의 냉동기용 압축기의 구성을 부분적으로 도시하는 개략 단면도.

도 2는 미끄럼 베어링의 단면구조를 도시하는 도면.

도 3은 크랭크축과의 접촉면에 있어서의 청동 노출율과 소결 면적과의 관계를 도시하는 도면.

도 4는 크랭크축과의 접촉면에 있어서의 청동노출율과 마모량과의 관계를 도시하는 도면.

도 5는 하우징과 크랭크축과의 슬라이딩부에 미끄럼 베어링을 배치한 모양을 도시하는 개략 단면도.

본 발명의 목적은, 경계 윤활시의 소결내력이 크고, 또한 슬라이딩에 의한 마모량이 적은 냉동기용 압축기의 베어링 및 이를 구비한 냉동기용 압축기를 제공하는 것이다.

본원 발명자들은, 깊이 검토한 결과, 냉동기용 압축기의 베어링에 있어서, 축과의 접촉면(슬라이딩면)에 있어서의 다공질 청동계 합금의 노출 비율을 바꾸는 것으로, 내소결성 및 내마모성이 변하는 것을 발견하였다. 또한, 본원 발명자들은, 이 노출 비율을 소정 범위내로 하는 것으로, 냉동기용 압축기의 베어링에 적합한 내소결성 및 내마모성의 쌍방을 만족한 베어링이 얻어지는 것을 발견하였다.

따라서 본 발명의 냉동기용 압축기의 베어링에서는, 다공질 청동계 합금과, 다공질 청동계 합금의 구멍내에 함침시킨 수지재료가 구비되고, 슬라이딩면에 있어서 다공질 청동계 합금과 수지재료가 노출하고 있고, 또한 슬라이딩면에 있어서의 다공질 청동계 합금의 노출면적의 비율이 5 % 이상 60 % 이하이다.

본 발명의 냉동기용 압축기의 베어링에 있어서, 슬라이딩면에 있어서의 다공질 청동계 합금의 노출면적의 비율을 5 % 이상 60 % 이하로 한 것은, 5 % 미만에서는 슬라이딩에 의한 마모량이 현격히 커져버리고, 60 %를 초과하면 소결내력이 극히 저하하여 소결이 생기기 쉽게 되기 때문이다. 이로써, 경계 윤활시 등에서의 소결내력이 크고, 또한 슬라이딩에 의한 마모량이 작은 냉동기용 압축기의 베어링을 얻을 수 있다.

또한, 다공질 청동계 합금을 사용한 것은, 청동계 합금이 대체냉매에 대하여 부식하기 어렵고, 또한 청동계 합금의 열 전달율이 높기 때문에 베어링이 타는 것을 방지할 수 있기 때문이다. 또한 청동계 합금을 다공질로 한 것은, 구멍 내에 수지가 들어가는 것으로 배킹 메탈에 청동계 합금을 강고하게 결합시키고, 슬라이딩 시에 청동계 합금이 마찰로 넘쳐 흘러 떨어지는 것을 방지하기 위해서이다. 또한 수지재료를 사용한 것은, 청동계 합금만으로는 소결이 생기기 쉽기 때문에, 소결을 방지하기 위해서이다.

또한 축과의 접촉면에 있어서 다공질 청동계 합금과 수지재료를 드문 드문하게 노출시키는 것이 바람직하고, 이로써, 청동계 합금의 내마모성과 수지재료의 내소결성의 효과를 가능하다면 균일하게 발휘시킬 수 있다.

또, 본 명세서에 있어서 다공질 청동계 합금이란, 구리와 주석과의 합금인 청동 중 다공질인 것을 포함하는 재질을 의미하는 것으로 하여, 다공질 청동만으로 이루어지는 재질, 다공질 청동뿐만 아니라 그 이외의 것을 포함하는 재질 등을 포함하는 것으로 한다.

상기의 냉동기용 압축기의 베어링에서는, 슬라이딩면에 있어서의 다공질 청동계 합금의 노출 면적의 비율은 5% 이상 30% 이하인 것이 바람직하다.

슬라이딩면에 있어서의 다공질 청동계 합금의 노출면적의 비율을 30% 이하로 한 것은, 이 범위에서는 내소결성이 거의 최대의 효과가 얻어지기 때문이다.

상기의 냉동기용 압축기의 베어링에서는, 배킹 메탈이 부가로 구비되고, 배킹 메탈상에 다공질 청동계 합금과 수지재료가 형성되어 있는 것이 바람직하다.

이로써, 다공질 청동계 합금의 구멍내에 수지가 들어가는 것으로 배킹 메탈에 청동계 합금을 강고하게 결합시킬 수 있고, 슬라이딩 시에 청동계 합금이 마찰로 넘쳐 흘러 떨어지는 것을 방지할 수 있다.

상기의 냉동기용 압축기의 베어링에서는, 냉동기용 압축기에 의해서 압축되는 냉매는, 염소를 포함하지 않는 하이드로플루오로카본계의 대체냉매인 것이 바람직하다.

이 대체냉매를 사용하는 것에 의해, 오존층의 파괴를 방지할 수 있고, 또한 이 대체냉매를 사용한 경우에도 본 발명의 베어링은 부식하기 어렵다.

상기의 냉동기용 압축기의 베어링에서는, 수지재료는 합성 수지와 윤활제로 이루어지는 복합물질을 포함하는 것이 바람직하다.

이로써, 각 사용상황에 따라서, 수지재료를 적절히 선택할 수 있다.

상기의 냉동기용 압축기의 베어링에서는, 합성 수지는 4불화 에틸렌을 포함하고, 윤활제는 납을 포함하는 것이 바람직하다.

이로써, 합성 수지의 재질을 적절히 선택할 수 있고, 또한 납은 윤활성을 향상시킨다.

상기의 냉동기용 압축기의 베어링에서는, 수지재료는 오일이 함유된 폴리아세탈 수지를 포함하는 것이 바람직하다.

이로써, 수지재료를 적절히 선택할 수 있다.

본 발명의 냉동기용 압축기에서는, 가동 스크롤을 갖는 스크롤형의 압축요소와, 가동 스크롤에 구동력을 전달하기 위한 구동축과, 구동축과의 슬라이딩부에 배치된 베어링을 구비하며, 베어링은, 다공질 청동계 합금과, 다공질 청동계 합금의 구멍내에 함침시킨 수지재료를 구비하고, 슬라이딩면에 있어서 다공질 청동계 합금과 수지재료가 노출하고 있으며, 또한 슬라이딩면에 있어서의 다공질 청동계 합금의 노출면적의 비율이 5% 이상 60% 이하이다.

이로써, 경계 윤활시 등의 소결내력이 크고, 또한 슬라이딩에 의한 마모량이 작은 베어링을 구비한 냉동기용 압축기를 얻을 수 있다.

상기의 냉동기용 압축기에서는, 베어링은, 가동 스크롤과 구동축과의 슬라이딩부에 배치된 미끄럼 베어링인 것이 바람직하다.

이로써, 가동 스크롤과 구동축과의 슬라이딩부에 있어서, 경계 윤활시 등에서의 소결내력을 크게 할 수 있는 동시에, 슬라이딩에 의한 마모량을 작게 할 수 있다.

상기의 냉동기용 압축기에서는, 베어링은, 하우징과 구동축과의 슬라이딩부에 배치된 미끄럼 베어링인 것이 바람직하다.

이로써, 하우징과 구동축과의 슬라이딩부에 있어서, 경계 윤활시 등에서의 소결내력을 크게 할 수 있는 동시에, 슬라이딩에 의한 마모량을 작게 할 수 있다.

상기의 냉동기용 압축기에서는, 구동축에 설치된 급유용 구멍으로부터 베어링으로 기름을 공급할 수 있는 구성을 갖는 것이 바람직하다.

본 발명에 사용되는 베어링은 상술한 바와 같이 소결내력이 크고, 또한 슬라이딩에 의한 마모량이 작다. 이것 때문에, 일시적으로 베어링부로의 급유가 나쁘게 되어 경계 윤활상태가 된 경우라도 소결·마모를 방지할 수 있기 때문에, 상기 급유경로를 갖는 냉동기용 압축기에 적합하다.

이하, 본 발명의 실시예에 관해서 도면에 기초하여 설명한다.

도 1을 참조하면, 밀폐용기(20)내에는, 주로 모터(도시하지 않음)와 압축요소(CF)가 배치되어 있다.

모터의 로터(도시하지 않음)에 연결된 크랭크축(5)의 상단부에는, 크랭크축(5)에 대하여 편심한 편심부(5a)가 설치되어 있고, 이 편심부(5a)에는, 원통형의 슬라이드 부시(3)가 여유있게 끼워져 있다. 이 슬라이드 부시(3)는, 가동 스크롤(11)의 보스부(11b)내에 수용되어 있다. 그리고 보스부(11b)의 내주면에 설치된 미끄럼 베어링(1)의 내주면과 슬라이드 부시(3)의 외주면과는 슬라이딩부를 구성하고 있다. 이로써, 크랭크축(5)의 구동력이 슬라이드 부시(3)를 개재하여 가동 스크롤(11)에 전달되고, 가동 스크롤(11)은 공전한다.

이 가동 스크롤(11)의 공전에 의해, 가동 스크롤(11) 및 고정 스크롤(13)의 각 소용돌이형 기어 이부(11a, 13a)에 의해서 구성된 압축실이 스크롤의 외주측으로부터 내주측으로 서서히 부피를 감소시키면서 이동한다. 이로써, 압축실중의 냉매 가스는, 서서히 압축되어 최내주의 압축실에 도달하고, 그래서 토출구로부터 토출된다.

또 크랭크축(5)에는, 냉동기용 압축기의 하방(도시하지 않음)으로부터 편심부(5a)의 끝면에까지 도달하는 급유용 구멍(5b)이 설치되어 있다. 이 급유용 구멍(5b)에 의해, 냉동기용 압축기의 하방의 기름 받이통으로부터 기름이 편심부(5a)의 끝면으로 유도된 후, 미끄럼 베어링(1)와 슬라이드 부시(3)의 슬라이딩부로 공급된다.

다음에, 도 1에 있어서의 미끄럼 베어링(1)의 구성에 관해서 상세히 설명한다.

도 2를 참조하면, 미끄럼 베어링(1)은, 배킹 메탈(1a)과, 다공질 청동(1b)와, 수지(1c)를 가지고 있다. 다공질 청동(1b)과, 그 다공질 청동(1b)의 구멍 내에 함침시킨 수지(1c)는, 배킹 메탈(1a) 상에 형성되어 있다. 슬라이드 부시(3)와의 접촉면(슬라이딩면)(1d)에 있어서 다공질 청동(1b)과 수지(1c)가 드문 드문히 노출하고 있다. 그리고 그 접촉면(1d)에 있어서의 다공질 청동(1b)의 노출면적의 비율은 5% 이상 60% 이하이다. 또한 접촉면(1d)에 있어서의 다공질 청동(1b)의 노출면적의 비율은 5% 이상 30% 이하인 것이 바람직하다.

본원 발명자들은, 도 1 및 도 2에 도시하는 냉동기용 압축기를 사용하여, 청동의 노출 면적의 비율(노출율)을 변화시킨 경우의 베어링 면적과 마모량을 측정하였다. 그 결과를 도 3 및 도 4에 도시한다.

우선 도 3을 참조하여, 청동의 노출율이 높아지면 베어링 면압이 저하하는 것이 판명되었다. 특히, 청동의 노출율이 60%를 넘으면, 베어링 면압은 3MPa 정도에 낮아지고, 소결되기 쉽게 되어 버리는 것을 알았다. 또한 청동의 노출율이 30% 이하이면, 베어링 면압은 10 MPa 정도로 현격히 높게 할 수 있고, 내소결성이 거의 최대의 효과가 얻어지는 것을 알았다.

다음에 도 4를 참조하여, 청동의 노출율을 높게 하면, 마모량을 작게 할 수 있는 것을 알았다. 또한 청동의 노출율이 5% 미만에서는 급격히 마모량이 많아지는 것을 알았다.

상기 도 3과 도 4의 결과로부터, 청동의 노출면적의 비율이 5% 이상 60% 이하이면, 내소결성 및 및 내마모성의 쌍방이 뛰어난 냉동기용 압축기의 베어링이 얻어지는 것을 판명하였다. 또한 청동 노출율이 5% 이상 30% 이하이면, 보다 내소결성이 뛰어난 냉동기용 압축기의 베어링이 얻어지는 것도 알았다.

이렇게 본 실시예의 미끄럼 베어링(1)은 내소결성 및 내마모성의 쌍방이 우수하기 때문에, 도 1에 도시하는 바와 같이, 급유용 구멍(5b)을 통하여 미끄럼 베어링(1)와 슬라이드 부시(3)와의 슬라이딩부에 기름을 공급하는 구성의 냉동기용 압축기에 특히 적합하다.

또 본 실시예에서는, 다공질 청동(1b)이 사용되고 있지만, 다공질 청동(1b)에 한정되지 않고, 다공질 청동을 포함하는 재질이 사용되어도 되며, 그 의미에 있어서 다공질 청동계 합금이 사용되어도 된다. 또한 수지(1c)가 사용되고 있지만, 이 부분(1c)에는 수지를 포함하는 재료, 예를 들면 합성 수지와 윤활제로 이루어지는 복합물질이 사용되어도 되며, 또한 PTFE(4불화 에틸렌)와 납을 포함하는 재질이 사용되어도 된다. 이 경우, 납은 윤활성을 향상시키는 작용을 한다. 또한, 수지(1c)의 재질은 오일이 함유된 폴리아세탈 수지를 포함하고 있어도 된다.

또한 도 1의 구성에서는, 크랭크축(5)을 상부 하우징(7)으로 지지하기 위해서 구름 베어링(9)이 사용되고 있지만, 구름 베어링(9) 대신에, 도 5에 도시하는 바와 같이 배킹 메탈(1a)과 다공질 청동(1b)과 수지(1c)로 이루어지는 도 2에 도시하는 구성의 미끄럼 베어링(1)이 사용되어도 된다. 또한 도 1에서는 도시하지 않고 있지만, 하부 하우징과 크랭크축(5)과의 사이에 도 2에 도시하는 구성의 미끄러짐 베어링이 사용되어도 된다.

또 도 1의 구성에서는, 압축요소(CF)로서 스크롤형에 관해서 설명하였지만, 압축요소는 이것에 한정되는 것이 아니며, 냉동기에 사용되는 압축기라면 어떠한 것이라도 좋다.

이번에 개시된 실시예는 모든 점에서 예시이며 제한적인 것이 아니라고 생각되어야 한다. 본 발명의 범위는 상기한 설명이 아니고 특허청구의 범위에 의해서 제시되며, 특허청구의 범위와 균등한 의미 및 범위내에서의 모든 변경이 포함되는 것이 의도된다.

본 발명은, 내소결성 및 내마모성의 요구되는 냉동기용 압축기의 베어링 및 그것을 구비한 냉동기용 압축기에 유리하게 적용될 수 있다.

Claims (11)

1. 냉동기용 압축기의 베어링(1)에 있어서,

   다공질 청동계 합금(1b)과, 상기 다공질 청동계 합금(1b)의 구멍내에 함침시킨 수지재료(1c)를 구비하며, 슬라이딩면(1d)에서 상기 다공질 청동계 합금(1b)과 상기 수지재료(1c)가 노출하고 있고, 또한 상기 슬라이딩면(1d)에 있어서의 상기 다공질 청동계 합금(1b)의 노출면적의 비율이 5% 이상 60% 이하인 냉동기용 압축기의 베어링.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 슬라이딩면(1d)에 있어서의 상기 다공질 청동계 합금(1b)의 노출면적의 비율은 5% 이상 30% 이하인 냉동기용 압축기의 베어링.
3. 제 1 항에 있어서, 배킹 메탈(1a)을 추가로 구비하고, 상기 배킹 메탈(1a)상에 상기 다공질 청동계 합금(1b)과 상기 수지재료(1c)가 형성되어 있는 냉동기용 압축기의 베어링.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 냉동기용 압축기에 의해서 압축되는 냉매는 염소를 포함하지 않는 하이드로플루오로카본계의 대체 냉매인 냉동기용 압축기의 베어링.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 수지재료(1c)는 합성 수지와 윤활제로 이루어지는 복합물질을 포함하는 냉동기용 압축기의 베어링.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 합성 수지는 4불화 에틸렌을 포함하고, 상기 윤활제는 납을 포함하는 냉동기용 압축기의 베어링.
7. 제 1 항에 있어서, 상기 수지재료(1c)는 오일이 함유된 폴리아세탈 수지를 포함하는 냉동기용 압축기의 베어링.
8. 가동 스크롤(11)을 갖는 스크롤형의 압축요소(CF)와, 상기 가동 스크롤(11)에 구동력을 전달하기 위한 구동축(5)과, 상기 구동축(5)과의 슬라이딩부에 배치된 베어링(1)를 구비하며,

   상기 베어링(1)은 다공질 청동계 합금(1b)과, 상기 다공질 청동계 합금(1b)의 구멍내에 함침시킨 수지재료(1c)를 구비하고, 슬라이딩면(1d)에 있어서 상기 다공질 청동계 합금(1b)과 상기 수지재료(1c)가 노출하고 있고, 또한 상기 슬라이딩면(1d)에 있어서의 상기 다공질 청동계 합금(1b)의 노출면적의 비율이 5% 이상 60% 이하인 냉동기용 압축기.
9. 제 8 항에 있어서, 상기 베어링(1)은 상기 가동 스크롤(11)과 상기 구동축(5)과의 슬라이딩부에 배치된 미끄럼 베어링인 냉동기용 압축기.
10. 제 8 항에 있어서, 상기 베어링(1)은 하우징(7)과 상기 구동축(5)과의 슬라이딩부에 배치된 미끄럼 베어링인 냉동기용 압축기.
11. 제 8 항에 있어서, 상기 구동축(5)에 설치된 급유용 구멍(5b)으로부터 상기 베어링(1)로 오일을 공급할 수 있는 구성을 갖는 냉동기용 압축기.