KR101138344B1 - 스크롤압축기용 스윙링크 및 그 표면처리방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스크롤압축기용 스윙링크에 관한 것으로, 보다 상세하게는 내마모성, 내식성, 내구성 등이 향상된 스크롤압축기용 스윙링크 및 그 표면처리방법에 관한 것이다.
본 발명의 일측면은 원통부 및 밸런스웨이트를 가진 스크롤압축기용 스윙링크의 외면을 표면처리하는 스크롤압축기용 스윙링크의 표면처리방법으로, 상기 스윙링크의 내부 응력을 제거하는 응력제거단계; 상기 스윙링크의 내부 조직을 고르게 하는 노말라이징단계; 및 상기 스윙링크를 가스 연질화분위기의 연질화로 내에서 일정 시간 동안 방치한 후에 비활성 질화로 내에서 냉각시키는 저온 연질화단계;로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

스크롤압축기용 스윙링크 및 그 표면처리방법{SWING LINK FOR SCROLL TYPE COMPRESSOR AND METHOD FOR FINISHING THE SURFACE OF THE SAME}

본 발명은 스크롤압축기용 스윙링크에 관한 것으로, 보다 상세하게는 내마모성, 내식성, 내구성 등이 향상된 스크롤압축기용 스윙링크 및 그 표면처리방법에 관한 것이다.

스크롤압축기는 프랑스의 Leon Creux에 의해 개발되어 1905년 미국에서 특허를 취득하였으나 초정밀가공기술 및 가스누설 방지기술의 적용이 가능해진 1980년대 들어와서 그 실용화가 이루어졌다. 이러한 스크롤압축기는 1981년에 Sanden이 자동차 에어컨용 냉매압축기로, 1983년에 Hitachi가 거주형 에어컨용 냉매압축기로 개발하여 그 실용화에 성공한 후에, 많은 제조업체에서 보다 개선된 구조를 구현하기 위한 연구 및 개발이 진행되고 있다.

스크롤압축기는 다른 종류의 압축기에 비해 고효율, 저소음, 저진동 및 경량 등의 장점을 가지고 있으며, 특히 인버터를 장착하였을 때의 적합성 및 압축기 내에 액냉매나 이물질이 주입되었을 때 과압을 자동으로 방지할 수 있는 구조적 특징을 가지고 있다. 이러한 장점에 의해 현재 스크롤압축기의 사용범위는 냉방능력이 2~20ton으로 확장되었으며, 이는 거주형 에어컨 뿐만 아니라 룸에어컨, 영업용 에어컨 등에도 적용가능하다.

이러한 스크롤압축기는 서로 맞물려 상대적으로 선회가능한 2개의 스크롤을 포함하고, 2개의 스크롤은 고정스크롤(fixed scroll) 및 가동스크롤(orbiting scroll)로 구성된다. 각 스크롤은 원형 단부판(circular end plate)과 이 원형 단부판에서 돌출된 나선형요소(wrap or spiral element)를 가진다. 이에 고정스크롤 및 가동스크롤의 각 나선형요소는 서로 맞물려 배치되고, 가동스크롤이 고정스크롤에 대해 상대적으로 선회함에 따라 가동스크롤의 나선형요소와 고정스크롤의 나선형요소 사이에는 그 체적이 가변되면서 이동하는 하나 이상의 유체포켓(fluid pocket)이 형성된다. 가동스크롤의 선회작동이 진행될수록 유체포켓은 하우징의 토출포트로 이동하면서 그 체적이 감소하고, 이에 따라 유체포켓 내의 냉매유체는 압축되어 토출포트를 통해 토출된다.

스크롤압축기의 가동스크롤은 구동축에 의해 구동되며, 이 구동축은 외부의 동력원에 의해 구동한다. 가동스크롤은 스윙링크를 매개로 구동축에 대해 편심되게 설치되고, 구동축의 회전에 의해 가동스크롤은 구동축의 중심에 대해 편심적으로 선회한다. 스윙링크는 가동스크롤의 선회반경을 보상하도록 구성되며, 스윙링크의 일측에는 구동축의 구동핀이 회전지지되는 관통공이 형성되어 있다. 구동축의 구동핀은 구동축의 중심으로부터 반경방향으로 편심되어 있다.

한편, 구동축의 구동핀이 스윙링크의 관통공 내에 삽입되어 회전지지됨에 따라 스크롤압축기의 내구성 시험도중에 스윙링크의 관통공 내경면이 쉽게 마모되는 현상이 쉽게 발생하고, 이로 인해 스윙링크의 관통공 내경면에 데브리스(debris)가 생성되어 스크롤압축기의 전체 내구성을 저하시키는 단점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 내마모성, 내식성, 내구성 등이 향상된 스크롤압축기용 스윙링크 및 그 표면처리방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일측면은 원통부 및 밸런스웨이트를 가진 스크롤압축기용 스윙링크의 외면을 표면처리하는 스크롤압축기용 스윙링크의 표면처리방법으로,

상기 스윙링크의 내부 응력을 제거하는 응력제거단계;

상기 스윙링크의 내부 조직을 고르게 하는 노말라이징단계; 및

상기 스윙링크를 가스 연질화분위기의 연질화로 내에서 일정 시간 동안 방치한 후에 비활성 질화로 내에서 냉각시키는 저온 연질화단계;로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 응력제거단계는 상기 스윙링크를 480~660℃의 온도에서 120±10분 동안 유지후 서냉시키는 것을 특징으로 한다.

상기 노말라이징단계는 상기 스윙링크를 820~930℃의 온도에서 180±10분 동안 유지후 공랭(air quenching)시키는 것을 특징으로 한다.

상기 저온 연질화단계는 상기 스윙링크를 가스 연질화 분위기의 연질화 로 내에서 580±10℃의 온도로 300±30분 동안 유지한 후에 260℃ 이하의 비활성 질화로에서 냉각시키고, 상기 스윙링크의 표면에 묻은 잔류물(oxidton)을 세척을 통해 제거하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 측면은 가동스크롤 측에 회전지지되는 원통부 및 상기 원통부에 일체로 형성된 밸런스웨이트를 가진 스크롤압축기용 스윙링크로서,

상기 원통부의 일측에 관통공이 형성되며, 상기 관통공에는 구동축의 구동핀이 회전지지되게 삽입되며,

상기 스윙링크의 표면에는 저온 연질화처리에 의해 카본 나이트라이드 화합물층이 10~20㎛의 두께로 균일하게 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 스윙링크의 표면에 형성된 카본 나이트라이드 화합물층의 경도가 HK732 이상인 것을 특징으로 한다.

이상과 같은 본 발명에 의하면, 스윙링크의 표면 특히, 구동축의 구동핀이 삽입되어 회전지지되는 관통공 내경면 또는 스윙링크의 전체 표면이 질화처리됨에 따라 내마모성, 내식성 등이 향상되어 스크롤압축기의 전체 내구성을 대폭 향상시킬 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스크롤압축기용 스윙링크를 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명에 의한 스크롤압축기용 스윙링크의 표면처리방법을 도시한 공정도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 일 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 스크롤압축기용 스윙링크(10)는 가동스크롤 측에 회전지지되는 원통부(11), 원통부(11)의 일측에 연결된 밸런스웨이트(12)를 포함한다.

원통부(11)에는 구동축(20)의 구동핀(21)이 삽입되는 관통공(11a)이 형성되고, 원통부(11)의 외주면은 베어링 등을 통해 가동스크롤 측에 회전가능하게 지지된다.

특히, 원통부(11)의 관통공(11a)은 그 내경면에 구동축(20)의 구동핀(21)이 삽입되어 회전지지됨에 따라 충분한 표면경도를 가짐이 바람직하다.

구동핀(21)은 구동축(20)의 중심에서 반경방향으로 편심되게 위치하고, 밸런스웨이트(12)는 원통부(11)의 일측에 일체로 형성되어 있다.

본 발명에 의한 스윙링크(10)는 그 외면 특히, 스윙링크(10)의 관통공(11a) 내경면이 질화 열처리에 의해 표면처리됨에 따라 내마모성, 내식성 등이 향상되는 장점이 있다.

도 2는 본 발명에 의한 스크롤압축기용 스윙링크의 표면처리방법을 도시한 것으로, 응력제거단계(S1), 노말라이징단계(S2), 저온 연질화단계(S3)로 이루어진다.

구상흑연주철(dutile iron casting) 재질로 성형된 스윙링크(10)를 준비한다. 이러한 스윙링크(10)는 앞서 언급한 바와 같이 원통부(11) 및 밸런스웨이트(12)를 가진 형상으로 성형된다.

응력제거단계(S1)는 스윙링크(10)의 내부 응력을 제거하는 공정으로, 바람직하게는 스윙링크(10)를 480~660℃의 온도에서 120±10분 동안 유지한 후 서냉시킨다(cooled down slowly).

노말라이징단계(S2, normalizing)는 응력제거된 스윙링크(10)의 내부조직을 고른 조직으로 만드는 공정으로, 바람직하게는 스윙링크(10)를 820~930℃의 온도에서 180±10분 동안 유지한 후 공랭(air quenching)시킨다.

저온 연질화단계(S3, low-temperature nitro-carburizing)는 스윙링크(10)를 가스 연질화 분위기(gaseous ferritic nitro-carburzing atmosphere)의 연질화 로(nitro-carburizing furnace) 내에서 580±10℃의 온도로 300±30분 동안 유지한 후에 260℃ 이하의 비활성 질화로에서 냉각시킨다. 그 후에 스윙링크(10)의 표면에 묻은 잔류물(oxidton)을 세척을 통해 제거한다.

이러한 저온 연질화처리를 통해, 본 발명에 의한 스윙링크(10)는 그 표면에 카본 나이트라이드 화합물층(epsilon iron carbon-nitride compound layer)이 10~20㎛의 두께로 균일하게 형성되고, 그 표면 경도는 HRC(HK732) 이상이 된다.

이와 같이, 본 발명은 스윙링크(10)의 표면 특히, 구동축(20)의 구동핀(21)이 삽입되어 회전지지되는 관통공(11a) 내경면 또는 스윙링크(10)의 전체 표면이 질화처리됨에 따라 내마모성, 내식성 등이 향상되어 스크롤압축기의 전체 내구성을 대폭 향상시킬 수 있는 장점이 있다.

10: 스윙링크 11: 원통부
11a: 관통공 12: 밸런스웨이트
20: 구동축 21: 구동핀

Claims (6)

1. 원통부 및 밸런스웨이트를 가진 스크롤압축기용 스윙링크의 외면을 표면처리하는 스크롤압축기용 스윙링크의 표면처리방법으로,
   상기 스윙링크를 480~660℃의 온도에서 120±10분 동안 유지후 냉각시키는 응력제거단계;
   상기 스윙링크를 820~930℃의 온도에서 180±10분 동안 유지후 공랭(air quenching)시키는 노말라이징단계; 및
   상기 스윙링크를 연질화로 내에서 580±10℃의 온도로 300±30분 동안 유지한 후에 질화로에서 냉각시키고, 상기 스윙링크의 표면에 묻은 잔류물(oxidton)을 세척을 통해 제거하는 연질화 단계:로 이루어지는 것을 특징으로 하는 스크롤압축기용 스윙링크의 표면처리방법.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 제1항의 표면처리방법에 의해 형성된 스크롤압축기용 스윙링크로서,
   가동스크롤 측에 회전지지되는 원통부 및 상기 원통부에 일체로 형성된 밸런스웨이트를 포함하고,
   상기 원통부의 일측에 관통공이 형성되며, 상기 관통공에는 구동축의 구동핀이 회전지지되게 삽입되며,
   상기 스윙링크의 표면을 연질화 처리함에 의해 카본 나이트라이드 화합물층을 10~20㎛의 두께로 균일하게 형성시키는 것을 특징으로 하는 스크롤압축기용 스윙링크.
6. 제5항에 있어서,
   상기 스윙링크의 표면에 형성된 카본 나이트라이드 화합물층의 경도가 HK732 이상인 것을 특징으로 하는 스크롤압축기용 스윙링크.

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