KR100388827B1 - 압축기용 피스톤의 코팅막 형성 방법 및 그 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따르면, 압축기용 피스톤의 코팅막 형성방법 및 장치를 개시한다. 본 발명에 따른 압축기용 피스톤의 코팅막 형성장치는 피스톤의 양 단부측면의 회전중심을 지지부재에 의해 지지시킨 상태에서 구동부를 이용하여 피스톤을 회전시키고, 회전하는 피스톤의 코팅부와 소정간격 이격된 위치에 설치된 노즐을 이용하여 도료액을 도포하고, 소정의 압력 공기를 공압노즐을 이용하여 피스톤의 코팅부에 분사하여 도포된 도료를 확포한다.

Description

압축기용 피스톤의 코팅막 형성 방법 및 그 장치{coating layer forming method of piston for compressor and apparatus the same}

본 발명은 압축기에 관한 것으로, 더 상세하게는 실린더와 접촉되는 피스톤의 외주면에 코팅막을 형성하는 방법 및 그 장치에 관한 것이다.

통상적으로 자동차용 공기조화장치에 사용되는 압축기는 증발기 내에서 기화된 열교환매체를 흡입하는 작용과, 흡입된 열교환 매체를 압축하는 작용과, 압축된 열교환 매체를 펌핑하는 작용으로 연속적으로 냉매가 순환될 수 있도록 한다. 이러한 압축기는 구동방식에 따라 스와쉬 플레이트 타입, 스크롤 타입(scroll type), 로터리 타입(rotary rype) 및 워블 플레이트 타입(wobble plate type)등 여러 종류의 것이 있다.

상술한 압축기중 스와쉬 플레이트 타입 또는 워블플레이트 타입의 경우에는 실린더에 다수개의 피스톤이 소정의 행정거리로 왕복 이송되면서 흡입 및 압축작용의 근간을 이루게 된다.

이러한 압축기에 있어서, 피스톤 외주면은 실린의 내면과 접촉되면서 슬라이딩 되므로 내마모성과 실린더의 내주면과의 기밀성이 요구된다.

이러한 내마모성과 기밀성을 향상시키기 위한 피스톤이 일본 특허 공개번호 55-84880호에 개시되어 있다.

개시된 구성은 실린더 블록과 피스톤의 재질을 열팽창율등이 같은 동계의 금속재료인 알루미늄 합금재료로하고, 피스톤의 외주면에는 4-불화에틸렌등의 불화 에틸렌 또는 불화에틸렌과 비닐화합물과의 공중합체로 된 불소수지로 구성된 코팅층이 형성된다.

이러한 코팅층의 형성은 피스톤의 외주면을 쇼트 블라스팅한 후 분말 뿌리기 또는 디핑(dipping)에 의해 상기 피막재를 덮어씌운 후 250 내지 350℃의 로(爐)에서 약 30분간 가열한 것에 의해 얻어진다.

그리고 일본특허 공개번호 소 57-86580호의 사판식 압축기에 있어서, 피스톤과 실린더의 기밀성 및 내마모성을 향상시키기 위하여 피스톤의 표면에 모재보다도열전도율이 작은 불화에틸렌 또는 불화에틸렌과 비닐화합물과의 공중합체로 된 코팅막을 형성한 구성이 개시되어 있다.

이러한 코팅막은 접착력을 향상시키기 위하여 피스톤의 산화막을 제거하고, 피스톤의 양단부를 잡고 코팅을 실시한다. 상기 코팅막의 코팅은 스프레이코팅 또는 정전도장으로 이루어진다. 상기 스프레이 코팅이 이루어지면 이를 250도 내지 350도에서 30분간 베이킹(baking)한다.

상술한 발명들에 있어서 피스톤의 외주면에 코팅막을 형성하는 것은 분말뿌리기, 스프레이 또는 정전도장에 의해 이루어지게 되므로 코팅막의 형성시 코팅막 두께의 산포가 심하다. 특히 스프레이에 코팅막의 형성은 도 2에 도시된 바와 같이 피스톤을 75 내지 80도로 예열하고, 예열된 피스톤을 22±5도에서 1차 스프레이 코팅을 형성한다. 그리고 이를 77 내지 87도에서 급건조하고 2차 스프레이 코팅 한후 저온건조(80 내지 90℃에서 건조) 및 고온건조(135 내지 145℃에서 건조 )한다. 상기와 같이 건조가 완료되면 반복하여 소성한다.

이와 같이 스프레이 코팅하는 것은 코팅공정이 까다롭고, 스프레이 되는 도료가 비산하여 코팅하지 않고자 하는 영역까지 코팅되는 문제점이 있으며, 이에 따라 피막형성을 위한 도료의 모소량이 과다하게 된다. 또한 스프레이 코팅시 비산하는 도료에 의해 주변이 심하게 오염되는 문제점이 있다.

상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 종래에는 일본 공개 특허 공보 평8-173893호와, 국제특허 출원번허 PCT/JP00/00096호에 개시되어 있다.

개시된 피복형성기는 원통형 형상의 부품을 회전가능하게 지지하는 회전지지장치와, 상기 회전지지장치에 의해 회전되는 원통형의 형상의 외주면에 도료를 도포하기 위한 도착 형성부를 가지는 층형성장치와, 상기 층형성장치의 도착형성부(브레이드로 이루어짐)에 부착된 잉여 도료액을 제거하는 도료 제거수단을 포함한다.

상기 피복 형성장치는 도착형성부의 단부에 부착된 도료를 제거하기 위한 장치를 회전하는 원통형 형상의 부품과 인접하는 위치에 설치하여야 하므로 그 구조가 상대적으로 복잡하고, 장치의 소형화가 어려운 문제점이 있다.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로, 피스톤의 외주면에 균일한 코팅막을 형성할 수 있고 도료 사용량을 줄일 수 있는 피스톤의 외주면에 도포된 도료를 확포하기 위한 브레이드의 관리 비용을 절감할 수 있는 압축기용 피스톤의 코팅막 형성방법 및 그 장치를 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 따른 압축기용 피스톤의 코팅막 형성방법을 나타내 보인 블록도,

도 2는 본 발명에 따른 압축기용 피스톤의 코팅막 형성장치를 도시한 사시도,

도 3은 브리지부의 도료코팅 수단에 의해 브리지부에 도료가 코팅되는 상태를 도시한 측면도,

도 4는 도료코팅수단을 도시한 확대 단면도,

도 5는 피스톤의 코팅부에 도료가 코팅되는 상태를 발췌하여 도시한 사시도.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 압축기용 피스톤의 코팅막 형성방법은,

압축기용 피스톤을 회전가능하게 지지하는 지지단계와,

상기 피스톤을 회전시키면서 피스톤의 코팅부에 도료를 주입하여 1차 코팅하는 제1단계와,

상기 코팅부에 소정의 압력으로 공기를 분사하여 코팅부에 1차 코팅된 도료를 균일한 두께로 확산시키는 제2단계와,

상기 피스톤의 코팅부에 도포된 도료를 건조 및 소성하는 제3단계를 포함하여 된 것을 그 특징으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 압축기용 피스톤의 코팅막 형성장치는 피스톤의 양 단부측면의 회전중심을 지지하는 지지부재와, 상기 지지부재중 적어도 일측의 지지부재를 회전시켜 피스톤을 회전시키는 회전수단과,

상기 회전수단에 의해 회전하는 피스톤의 코팅부와 소정간격 이격되게 설치되어 도료액을 도포하는 적어도 하나의 노즐과,

소정의 압력 공기를 피스톤의 코팅부에 분사하여 도료를 확포하는 적어도 하나의 공압노즐를 포함하여 된 것을 그 특징으로 한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 한 바람직한 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 압축기의 실린더와 밀착되어 마찰접촉되는 피스톤의 양 단부의 코팅부에 테프론 불소수지계의 내열성 합성수지 예컨데, 테프론(teflon)을 코팅하기 위한 방법의 일 실시예를 도 1에 나타내 보였다.

도시된 바와 같이 피스톤의 양측에 위치되는 코팅부에 상술한 재질을 이용한 코팅막을 형성하기 위해서는 피스톤의 양단부측면의 회전중심을 지지하여 피스톤을 소정의 회전수로 회전시키는 제1단계(100)와, 상기 회전되는 피스톤의 상부에 위치되는 노즐로부터 소정의 점도를 가지는 액상의 도료를 배출하여 상기 코팅부의 외주면에 부착되도록 도포하여 코팅막을 형성하는 제2단계(200)를 수행한다.

여기에서 상기 제1단계(100)에 있어서, 회전가능하게 지지되어 회전되는 피스톤은 수평상태를 유지하도록 함이 바람직하며, 상기 노즐로부터 코팅부에 주입되는 액상의 도료는 가능한한 넓은 면적에 도포될 수 있도록 함이 바람직한데, 이를 위하여 반드시 상기 노즐을 이용하여 액상의 도료를 배출할 필요는 없다. 액조에 담긴 도료액면에 피스톤의 코팅부가 접촉되어 회전됨으로써 도료가 코팅부에 도포되도록 할 수 있음은 물론이다. 상술한 제2단계(200)에 있어서, 상기 피스톤의 외주면에 도포되는 액상의 도료에는 기포가 포함되지 않아야 하며, 상기 도료는 고형분이 35 내지 37% 포함되어 도료 점도를 상대적으로 높게 함이 바람직하다.

상기와 같이 피스톤의 코팅부에 도료의 도포가 완료되면 상기 도료가 도포된 피스톤의 코팅부에 수평방향으로 균일한 공압을 분사하여 코팅부에 도포된 도료를 확포시키는 제3단계(300)를 수행한다.

상기 제3단계에 있어서, 상기 코팅부에 도포된 도료의 확포를 위한 공압은 코팅부의 외주면에 법선방향이나 접선방향으로 분사될 수 있는데, 이에 한정되지 않고 도료를 확산시킬 수 있는 방향이면 어느 방향이나 가능하다. 또한 상기 공압의 분사를 위한 노즐은 코팅부와 동일한 길이를 가지는 장공의 분사구를 가지거나 미세한 분사구가 코팅부의 길이 방향으로 다수개 배열되어 길이 방향으로 균일한 분사 압력을 갖도록 함이 바람직하다.

상술한 바와 같이 피스톤 코팅부에 도료의 코팅이 환료되면 피스톤의 양 코팅부 사이를 연결하는 브리지부(bridge portion)에 도료를 코팅하는 제4단계를 수행한다. 상기 제4단계(400)에 있어서, 상기 브리지부의 코팅은 디스펜서에 의해 배출되는 저점도 도료에 의해 코팅된다. 상기 제4단계(400)은 상기 제3단계와 동시에 수행할 수도 있다.

상술한 바와 같이 피스톤의 코팅부와 브리지부에 도료의 코팅이 완료되면 코팅막을 80도 내지 140도의 분위기에서 40 내지 50분간 건조시키는 제5단계(500)를 수행하고, 그리고 코팅막의 건조가 완료된 상기 피스톤을 160 내지 180도에서 30분 내지 60분 동안 1차 소성하고, 230도 이상에서 30분 동안 2차 소성하여 피스톤 코팅부에 코팅막의 형성을 완료한다.

상술한 바와 같이 피스톤의 코팅부에 코팅막을 형성하는 과정에서 상기 피스톤의 코팅부로부터 공압을 급격하게 낮추면 도료가 도포된 코팅막에 흔적이 남게 될 수 있는데, 이 경우 소성후 이를 연마하는 연마단계를 더 포함할 수 있다.

상술한 바와 같이 피스톤의 코팅막을 형성하기 위한 방법을 실시하기 위한 장치의 일 실시예를 도 2에 나타내 보였다.

도면을 참조하면, 이 코팅막 형성장치는 피스톤(100)의 양 단부 측면의 회전중심을 지지하는 지지부재(51)(52)와, 상기 지지부재(51)(52)에 지지된 피스톤(100)을 회전시키는 구동부(53)를 포함한다. 상기 지지부재(51)는 프레임(54)에 지지되는 것으로 단부가 피스톤(100)의 양단 측면의 중앙부에 형성된 센터홈(101)과 결합되어 피스톤(100)을 지지할 수 있도록 첨예하게 형성된다. 그리고 상기 구동부는 피스톤(100)을 회전시키는 것으로, 상기 프레임(34)에 지지된 지지부재(51)(52)중 적어도 하나의 지지부재(51)(52)를 구동회전시키는 모우터를 포함한다. 상기 모우터는 공압모우터를 이용할 수 있으나 이에 한정되지는 않는다.

그리고 상기 지지부재(51)(52)에 의해 지지된 피스톤(100)의 코팅부(102)와 대응되는 수직 상부에는 도료를 코팅부(102)의 외주면에 도포하기 위한 노즐 유니트(60)가 설치된다. 이 노즐유니트(60)는 도료를 코팅부(100)에 배출하는 복수개의 배출부(61)를 가지며 도료 공급수단(예컨데 교반된 도료를 펌핑하는 펌프)와 연결된 도료배출노즐(62)를 포함한다. 그리고 상기 도료배출노즐(62)은 승강수단(63)에 의해 지지되어 코팅부에 대해 승강된다. 상기 승강수단은 실린더, 리니어 모우터, 실린더등과 같은 액튜에이터로 이루어진다.

그리고 피스톤의 인접된 측에는 코팅부에 도포된 도료를 확산시키기 위한 도료확산수단(70)이 설치되는데, 이 도료 확산수단(70)은 피스톤의 코팅부(102) 측으로 전후진 되는 적어도 하나의 공압노즐(71)를 포함한다. 상기 공압노즐(71)은 공압을 발생시키는 컴프레셔와 연결관에 의해 접속된다. 상기 공압노즐(71)은 그 본체에 형성된 에어 분출구(도시되지 않음)가 코팅부의 길이 방향으로 긴 장공의 형상을 가지거나 코팅부의 길이 방향으로 다수개 형성될 수 있다. 그리고 상기 공압노즐(71)에 의한 에어의 분사 방향은 상기 코팅부의 외주면과 접선방향이거나 법선 방향인데, 이에 한정되지는 않는다. 그리고 상기 공압의 세기는 코팅부에 코팅되는 도료의 점도 및 도포량, 도료 공급을 위한 노즐이 다수개로 이루어진 경우 이들 노즐들에 의해 도포된 도막 사이의 거리등에 따라 가변될 수 있다.

그리고 상기 지지부(51)(52)에 지지된 피스톤(100)과 인접되는 측에는 피스톤의 브리지부(103)에 도료를 코팅하여 코팅막을 형성하기 위한 브리지부의 도료코팅수단(80)이 더 구비된다.

이 도료코팅수단(80)은 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 도료를 도포하기 위한 디스펜서(81)를 구비하는데, 이 디스펜서(81)은 그 출구(81b)가 이동방향으로 도료를 도포하기 위한 도막의 두께만큼 단차(L)진 본체(81a)와 이 본체(81a)의 내부에 설치되어 도료를 머금은 해면체(81c)들을 포함한다. 그리고 상기 디스펜서(81)는 도면에 도시되어 있지 않으나 별도의 도료 공급펌프등과 같은 도료 공급수단과 연결관에 의해 연결되며, 상기 디스펜서(81)는 실린더 등과 같은 전후진수단에 의해 전후진되며, 피스톤의 브리지부와 접촉되어 이동시 브리지부 단면의 비원형으로 인한 디스펜서의 승강에 따른 변위를 흡수하기 위하여 디스펜서를 브리지측으로 탄성바이어스 시키는 바이어스 수단(미도시)이 더 구비된다.

상기와 같이 구성된 압축기용 피스톤의 코팅막 형성장치의 작용과 이를 통한 코팅방법의 작용을 설명하면 다음과 같다.

먼저 본 발명에 따른 코팅장치를 이용하여 피스톤(100)의 코팅부(102)에 도료를 도포하여 코팅막을 형성하기 위해서는 먼저 구동부를 이용하여 지지부재(51)(52)에 피스톤(100)을 회전시킨다. 상기 피스톤(100)의 회전은 프레임(54)에 지지된 상기 지지부재(52, 또는 51)와 연결된 구동부(53)의 모우터를 회전시킴으로써 이루어질 수 있다.

상기와 같이 피스톤(100)이 회전되는 상태에서 도 5에 도시된 바와 같이 노즐의 승강수단(63)에 의해 도료 배출노즐(62)가 하강시키고 도료배출노즐(62)의 배출공을 통하여 피스톤(100) 코팅부(102)의 외주면에 점도가 높은 도료를 배출시켜 도포한다. 한편 상기 도료 배출노즐(62)로부터 배출된 도료의 양은 코팅부(102)를충분히 도포할 수 있는 정도이면 충분하다. 이 양의 도료가 배출되면 상기 도료 배출노즐(62)은 승강수단에 의해 상승된다.

상술한 바와 같이 코팅부에 도료가 도포되면 상기 공압노즐(71)이 전진하여 상기 코팅부(102)의 외주면에 소정의 압력으로 공기를 분사하여 도포된 도료를 확포하여 도료 코팅막을 형성한다. 여기에서 상기 공압노즐(71)에 의한 도료의 확산을 위한 공기의 분사는 1회전을 기준으로 하여 그 압력을 가변시킬 수 있음은 물론이다.

상술한 바와 같이 코팅부에 도료의 코팅이 완료되면 공압 노즐(71)이 후퇴되고, 상기 도료코팅수단(80)의 디스펜서(81)가 전진하여 브리지부(101)에 접촉되고 상기 디스펜서(81)로부터 점도가 상대적으로 낮은 도료가 해면체(81c)를 통하여 공급됨으로써 브리지부(103)에 도포된다. 이때에 상기 디스펜서의 출구는 도막의 두께만큼 단차져 있으므로 해면체(81c)로부터 공급된 도료는 브리지부(103)에 균일한 두께로 도포된다.

상술한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 압축기의 코팅막 형성방법 및 그 장치는 피스톤의 코팅부에 도료를 코팅하여 코팅막을 형성함에 있어서, 종래 스프레이 방식이나 브레이드 접촉방식에 비하여 도료의 손실을 줄일 수 있으며, 피스톤의 코팅부에 균일한 코팅막을 형성할 수 있다. 또한 코팅부에 도포된 도료를 공압을 이용하여 확산시킴으로써 코팅부에 도포되는 도막의 두께조정이 가능하고 특히, 종래 코팅장치에 있어서, 브레이드의 단부에 부착되는 잉여 도료의 손실을 줄일 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 예컨데, 상기 스프레이 건은 공기조화장치 뿐만 아니라 각종 기계장치에 윤활유 도료 도포등에 다양하게 이용할 수 있다.

Claims (8)

1. 피스톤의 양단부를 지지하여 회전시키면서 피스톤의 코팅부에 도료를 주입하여 1차 코팅하는 제1단계와,

   상기 코팅부에 소정의 압력으로 공기를 분사하여 코팅부에 1차 코팅된 도료를 균일한 두께로 확산시키는 제2단계와,

   상기 피스톤의 코팅부에 도포된 도료를 건조 및 소성하는 제3단계를 포함하여 된 것을 특징으로하는 압축기용 피스톤의 코팅막 형성방법.
2. 제1항에 있어서,

   상기 제2단계에 있어서, 피스톤의 1회전을 기준으로하여 코팅부에 분사되는 공기의 압력을 가변시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 압축기용 피스톤의 코팅막 형성방법.
3. 제1항에 있어서,

   상기 제2단계에서 코팅부를 연결하는 피스톤의 브리지부에 도료를 도포하는 제3단계를 더 구비하여 된 것을 특징으로 하는 압축기용 피스톤의 코팅막 형성방법.
4. 제3항에 있어서,

   상기 제3단계는 브리지의 외주면에 디스펜서의 토출구를 접촉시킨 상태에서 이동시키면서 도료를 도포하는 것을 특징으로 하는 압축기용 피스톤의 코팅막 형성방법.
5. 압축기용 피스톤의 코팅막 형성장치는 피스톤의 양 단부측면의 회전중심을 지지하는 지지부재와, 상기 지지부재중 적어도 일측의 지지부재를 회전시켜 피스톤을 회전시키는 회전수단과,

   상기 회전수단에 의해 회전하는 피스톤의 코팅부와 소정간격 이격되게 설치되어 도료액을 도포하는 적어도 하나의 노즐과,

   소정 압력의 공기를 피스톤의 코팅부에 분사하여 도포된 도료를 확포하는 공압노즐을 가진 도료 확포수단을 포함하여 된 것을 특징으로 하는 압축기용 피스톤의 코팅막 형성장치.
6. 제5항에 있어서,

   상기 피스톤의 코팅부에 대한 공압노즐의 공기 분사방향은 피스톤의 외주면에 대해 접선방향 또는 법선방향을 갖도록 공압노즐이 설치된 것을 특징으로 하는 압축기용 피스톤의 코팅막 형성장치.
7. 제5항에 있어서,

   상기 회전가능하게 설치된 피스톤과 인접되게 설치되어 피스톤의 브리지부를 코팅하는 브리지의 도료 코팅수단을 더 구비하여 된 것을 특징으로 하는 압축기용 피스톤의 코팅막 형성장치.
8. 제7항에 있어서,

   상기 브리지부의 도료 코팅수단은 출구의 전후가 도료의 도포두께 만큼 단차지며 내부에 해면체가 설치된 디스펜서로 이루어진 것을 특징으로 하는 압축기용 피스톤의 코팅막 형성장치.