KR20020023514A - 스크롤압축기의 올담링 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스크롤압축기의 올담링 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 본 발명은 선회스크롤의 자전을 방지할 수 있도록 상기 선회스크롤과 메인프레임의 사이에 설치되고 소정의 내마모성을 갖도록 그 표면에 양극산화피막이 형성된 스크롤압축기의 올담링 및 이를 구현하기 위한 스크롤압축기의 올담링 제조방법을 제공함으로써 대체냉매에 대응할 수 있는 내마모성을 갖게 됨은 물론 윤활성이 개선되어 압축기의 신뢰성 및 에너지효율을 향상시키는 동시에 제작비용도 최대한 절감할 수 있도록 한 것이다.

Description

스크롤압축기의 올담링 및 그 제조방법{OLDHAM RING OF SCROLL COMPRESSOR AND THE MANUFACTURING METHOD OF IT}

본 발명은 스크롤압축기의 올담링 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 특히 대체냉매에 대응할 수 있도록 그 표면에 산화피막이 형성된 스크롤압축기의 올담링 및 그 제조방법에 관한 것이다.

일반적인 스크롤 압축기는 도 1에 도시된 바와 같이, 소정의 내부 체적을 갖는 밀폐용기(1)의 내부 상, 하측으로 메인프레임(2) 및 서브프레임(3)이 각각 결합되며, 상기 메인프레임(2)과 서브프레임(3)의 사이에 모터를 이루는 고정자(4) 및 회전자(5)가 설치되어 있다.

또한, 상기 회전자(5)의 중심에 회전자(5)의 회전에 따라 함께 회전하는 편심부(6a)가 형성된 회전축(6)이 결합되어 있으며, 상기 메인프레임(2)에 고정스크롤(7)이 고정되어 있다.

또한, 상기 고정스크롤(7)에 형성된 인벌류트 형상의 랩(7a)과 이에 맞물리는 선회스크롤(8)의 랩(8a)은 서로 선회 가능하도록 맞물려 있고, 상기 선회스크롤(8)의 하부는 상기 회전축(6)의 편심부(6a)와 결합된다.

또한, 상기 선회스크롤(8)과 메인프레임(2) 사이에는 선회스크롤(8)의 자전을 방지하기 위한 올담링(9)이 결합되는데, 상기 올담링(9)에는 도 2에 도시된 바와 같이 메인프레임(2)에 형성된 키홈에 대해 상대운동하는 메인프레임용 키(9a)와 선회스크롤(8)에 형성된 키홈에 대해 상대운동하는 선회스크롤용 키(9b)가 각각 형성되어 있다.

또한, 상기 올담링(9)은 통상 가볍고 가공이 용이한 알루미늄 재질로 제작된다.

또한, 상기 고정스크롤(7)의 중심부에는 압축공간인 압축포켓에서 압축된 고온고압의 냉매가스를 상기 압축포켓 외부로 토출시키는 토출포트(7b)가 형성되고, 상기 고정스크롤(7)의 상면에는 토출포트(7b)를 개폐시키는 체크밸브(10) 및 상기 체크밸브(10)를 지지하는 밸브하우징(11)이 설치되어 있다.

또한, 상기 고정스크롤(7)의 상측에는 밀폐용기(1)의 내부를 고압부와 저압부로 분리하는 고저압 분리판(13)이 설치되고, 상기 고저압 분리판(13)은 다수개의 볼트(14)에 의해 상기 고정스크롤(7)에 결합되는 동시에 밀폐용기(1)에 용접되어 있다.

또한, 상기 밀폐용기(1)의 측부에는 냉매가스가 흡입되는 흡입관(15) 및 토출관(16)이 형성되어 있으며, 상기 밀폐용기(1)의 하부에는 슬라이딩되는 부분의 윤활을 위해 공급되는 오일이 채워져 있다.

상기한 바와 같은 각 구성 부품을 포함하여 구성된 스크롤 압축기의 작동은 먼저, 인가되는 전류에 의해 회전자(5)가 회전하게 되면 회전자(5)의 회전에 의해 회전축(6)이 회전하면서 회전축 편심부(6a)의 편심된 거리를 반지름으로 하여 선회스크롤(8)을 원운동, 즉 선회 운동시키게 된다.

이때, 상기 선회스크롤(8)은 올담링(9)에 의해 자전이 방지되면서 축 중심을 원점으로 하여 선회반경 만큼 떨어진 거리에서 선회원을 그리며 선회 운동하게 된다.

상기와 같은 선회스크롤(8)의 선회운동에 의해 고정스크롤(7)과 선회스크롤(8)의 랩(7a, 8a) 사이에 압축공간인 압축포켓이 형성되며, 이 압축포켓은 선회스크롤(8)의 지속되는 선회운동에 의해 중심으로 이동하면서 체적이 감소되어 흡입되는 냉매가스를 압축한다.

이와 같은 과정을 통해 냉매가스가 압축 완료되어 일정압 이상이 되면 상기 고정스크롤(7)의 토출포트(7b)를 막고 있던 체크밸브(10)가 상기한 냉매가스의 토출압에 의해 상승되어 상기 토출포트(7b)가 오픈된다.

이후, 상기한 냉매가스는 상기 토출포트(7b)를 통해 압축포켓의 외부로 토출된 후 고압부로 이동되어 토출관(16)을 통해 압축기 외부로 토출된다.

상기한 바와 같이 구성되고 작동되는 스크롤압축기 중 현재 일반적으로 사용되고 있는 것은 R-22 냉매용 스크롤압축기로서, 알루미늄으로 제작된 올담링(9)에 별도의 표면처리를 하지 않더라도 상기 올담링(9)의 내마모성이 충분히 유지되게 된다.

그런데, 상기한 R-22 냉매용 스크롤압축기는 오존층 파괴의 영향으로 그 사용이 곤란하여 현재는 기존의 R-22 냉매 대신 R410A 냉매가 대체냉매로 검토되고 있는 추세이다.

하지만, 상기한 R410A 냉매는 금속의 내마모성을 저하시키는 물성이 있을 뿐만 아니라 기존의 R-22 냉매 대신 R410A 냉매를 적용하면 압축기의 운전중 냉매압력이 기존의 2배 정도로 증가하게 된다.

따라서, 스크롤압축기에 R410A 냉매를 적용하면 각 기구부품의 마모량이 증가하게 되는데, 대부분의 기구부품은 대체냉매에 대한 충분한 내마모성을 갖고 있으나 선회스크롤(8)의 자전을 방지하기 위한 올담링(9)은 재료 선택의 제약이 심하여 내마모성을 향상시키는데 상당한 곤란이 뒤따르게 되므로 대체냉매에 대응할만한 충분한 내마모성을 갖고 있지 못하다.

즉, 상기 올담링(9)은 스크롤압축기에서 직선운동을 하는 유일한 부품으로서 중량이 증가하면 운전중의 진동이 증가하게 되므로 가볍고 가공이 용이한 알루미늄 재질로 만들어져 왔는데, 이러한 알루미늄 재질의 올담링(9)은 스크롤압축기에 대체냉매를 적용하게 되면 내마모성의 저하로 사용이 불가능하게 된다.

이와 같은 이유로 올담링(9)을 알루미늄 재질로 만든 후 그 표면에 부분적으로 알루마이트 처리를 하거나 상기 올담링(9)을 분말단조 성형으로 제작하는 방식 등이 검토되고 있으나 이 방식들은 충분한 내마모성의 확보가 어려울 뿐만 아니라 제작비용이 상당히 증가되어 실제로 적용하기가 곤란하다.

따라서, 대체냉매에도 충분히 대응할 수 있는 내마모성을 갖는 동시에 제작비용도 최대한 절감할 수 있는 올담링(9)을 개발할 필요가 있다.

상기한 바와 같은 문제점을 감안하여 안출한 본 발명의 목적은, 표면에 산화피막이 형성됨으로써 대체냉매에 대응할 수 있는 내마모성을 갖게 됨은 물론 윤활성이 개선되어 압축기의 신뢰성 및 에너지효율을 향상시키는 동시에 제작비용도 최대한 절감할 수 있도록 하는 스크롤압축기의 올담링 및 그 제조방법을 제공함에 있다.

도 1은 스크롤압축기의 내부 구조가 도시된 종단면도,

도 2는 올담링이 도시된 평면도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 밀폐용기 2 : 메인프레임

8 : 선회스크롤 9 : 올담링

상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 선회스크롤의 자전을 방지할 수 있도록 상기 선회스크롤과 메인프레임의 사이에 설치되고 소정의 내마모성을 갖도록 그 표면에 양극산화피막이 형성된 것을 특징으로 하는 스크롤압축기의 올담링이 제공된다.

또한, 본 발명에 의하면, 선회스크롤과 메인프레임 사이에 설치되어 상기 선회스크롤의 자전을 방지하는 올담링을 제조하기 위한 스크롤압축기의 올담링 제조방법에 있어서, 알루미늄재를 올담링 형상으로 가공하여 알루미늄 가공품을 제작한 후 알루마이트처리를 통해 상기 알루미늄 가공품의 표면을 산화시키는 제 1과정과, 상기 제 1과정을 거친 알루미늄 가공품의 표면에 양극통전처리를 통해 다공질의 양극산화피막을 형성하는 제 2과정과, 상기 제 2과정을 거친 알루미늄 가공품을 상기 양극산화피막의 다공에 몰리브덴 유화물이 함침되도록 전해액에 전해처리하여 올담링을 완성하는 제 3과정으로 이루어진 것을 특징으로 하는 스크롤압축기의 올담링 제조방법이 제공된다.

이하, 본 발명의 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.

본 발명에 따른 스크롤압축기의 올담링은, 선회스크롤(8)의 자전을 방지할 수 있도록 상기 선회스크롤(8)과 메인프레임(2)의 사이에 설치되는 것으로서, 소정의 내마모성을 갖도록 그 표면에 양극산화피막이 형성된다.

여기서, 상기 양극산화피막은 0.01∼0.03㎜의 두께를 갖도록 형성된다.

또한, 상기 선회스크롤(8) 및 메인프레임(2)과 마찰되는 기구마찰면은 연마가공을 통해 소정의 표면조도를 갖도록 형성된다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 올담링의 제조방법은 다음과 같다.

먼저, 알루미늄재를 올담링(9) 형상으로 가공하여 알루미늄 가공품을 제작한 후 알루마이트 처리를 통해 상기 알루미늄 가공품의 표면을 산화시킨다. 이때, 상기 알루미늄 가공품의 표면이 산화되는 화학반응은 하기의 화학식 1과 같이 나타낼 수 있다.

상기와 같이 알루미늄 가공품의 표면이 산화되면 양극통전처리를 통해 상기 알루미늄 가공품의 표면에 다공질의 양극산화피막을 형성한다. 이때, 상기 알루미늄 가공품이 양극통전처리되는 화학반응은 하기의 화학식 2와 같이 나타낼 수 있다.

이후, 다공질의 양극산화피막이 형성된 알루미늄 가공품을 티오몰리브덴산 암모늄액으로 전해처리하여 상기 양극산화피막의 미세 다공에 몰리브덴 유화물을 함침시킨다.

즉, 상기한 티오몰리브덴산 암모늄의 수용액에서 다공질 양극산화피막의 전해를 행하면 상기 양극산화피막의 미세 다공 저부의 배리어층으로부터 방출된 수소이온과 전해액에서 해리된이온이 서로 반응하여 상기한 미세 다공의 저부에서부터 입구까지 몰리브덴 유화물의 침전이 순차적으로 진행되게 된다.

상기와 같이 다공질 양극산화피막의 미세 다공에 몰리브덴 유화물이 함침되는 화학반응은 하기의 화학식 3과 같이 나타낼 수 있다.

이때, 상기 다공질의 양극산화피막을 직접 전극으로 하거나 전극을 부착하여 사용하고 그 대극으로는 카본, 스테인레스, 알루미늄 등과 같은 재료를 사용한다.

또한, 상기 알루미늄 가공품의 양극산화피막의 다공에 몰리브덴 유화물을 함침시키기 위해 사용되는 전해액에는 0.01∼0.1WT%의 순수 티오몰리브덴산 암모늄액을 사용한다.

이후, 상기 선회스크롤(8) 및 메인프레임(2)과 마찰되는 올담링(9)의 기구마찰면이 소정의 표면조도를 갖도록 상기한 기구마찰면을 연마가공함으로써 상기한 올담링(9)을 완성한다.

상기와 같이 양극산화피막이 형성된 올담링(9)은 상기 양극산화피막이 없는 올담링(9)에 비해 그 내마모성이 월등하게 우수하여 마모량이 약 1/20으로 감소되게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 스크롤압축기의 올담링 및 그 제조방법은, 올담링(9)의 내마모성 향상을 위해 상기 올담링(9)의 표면에 경질의 양극산화피막이 형성되므로 올담링(9)이 대체냉매에 대응할 수 있는 내마모성을 갖게 됨은 물론 윤활성이 개선되어 압축기의 신뢰성 및 에너지효율이 향상되는 동시에 제작비용도 최대한 절감할 수 있는 이점이 있다.

Claims (6)

1. 선회스크롤의 자전을 방지할 수 있도록 상기 선회스크롤과 메인프레임의 사이에 설치되고 소정의 내마모성을 갖도록 그 표면에 양극산화피막이 형성된 것을 특징으로 하는 스크롤압축기의 올담링.
2. 제 1항에 있어서, 상기 양극산화피막은 0.01∼0.03㎜의 두께를 갖도록 형성된 것을 특징으로 하는 스크롤압축기의 올담링.
3. 제 1항에 있어서, 상기 선회스크롤 및 메인프레임과 마찰되는 기구마찰면은 연마가공을 통해 소정의 표면조도를 갖도록 형성된 것을 특징으로 하는 스크롤압축기의 올담링.
4. 선회스크롤과 메인프레임 사이에 설치되어 상기 선회스크롤의 자전을 방지하는 올담링을 제조하기 위한 스크롤압축기의 올담링 제조방법에 있어서,

   알루미늄재를 올담링 형상으로 가공하여 알루미늄 가공품을 제작한 후 알루마이트처리를 통해 상기 알루미늄 가공품의 표면을 산화시키는 제 1과정과, 상기 제 1과정을 거친 알루미늄 가공품의 표면에 양극통전처리를 통해 다공질의 양극산화피막을 형성하는 제 2과정과, 상기 제 2과정을 거친 알루미늄 가공품을 상기 양극산화피막의 다공에 몰리브덴 유화물이 함침되도록 전해액에 전해처리하여 올담링을 완성하는 제 3과정으로 이루어진 것을 특징으로 하는 스크롤압축기의 올담링 제조방법.
5. 제 4항에 있어서, 상기 제 3과정에서 전해액은 0.01∼0.1WT%의 순수 티오몰리브덴산 암모늄액인 것을 특징으로 하는 스크롤압축기의 올담링 제조방법.
6. 제 4항에 있어서, 상기 제 3과정 후에는 올담링 중 선회스크롤 및 메인프레임과 마찰되는 기구마찰면이 소정의 표면조도를 갖도록 상기한 기구마찰면을 연마가공하는 제 3과정이 더 포함되는 것을 특징으로 하는 스크롤압축기의 올담링 제조방법.