KR20050076956A - Scroll and its manufacturing method - Google Patents
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Abstract
본 발명은 스크롤을 구성하는 블레이드와 이를 지지하는 플레이트 또는 하우징을 각각 분리 제작하여 결합한 결합형 스크롤에 관한 것으로서, 본 발명의 결합형 스크롤(200)은 고정스크롤(210)에 편심된 회전스크롤(220)이 맞물려 회전하면서 유체를 압축 또는 팽창시키는 구조를 갖는 것으로서, 회전스크롤(220)은 나선형태를 갖는 블레이드(221)와, 블레이드의 일측이 끼워져 접합되는 나선형 홈(222a)이 일면에 형성된 플레이트(222)로 구성되고, 고정스크롤(210)은 나선형태를 갖는 블레이드(211)와, 블레이드의 일측이 끼워져 접합되는 나선형 홈이 내부 일면에 형성된 하우징(212)으로 구성된다. 따라서 본 발명은 스크롤을 구성하는 블레이드와 이를 지지하는 플레이트 또는 하우징을 각각 분리 제작하여 결합함으로 가공시간이 훨씬 단축되고 절차가 간단해져 생산성이 향상되며 재료의 낭비가 없어 비용이 절감되는 효과가 있다. The present invention relates to a combined scroll formed by combining the blade constituting the scroll and the plate or housing supporting it, respectively, the combined scroll 200 of the present invention is a rotating scroll 220 eccentric to the fixed scroll (210) ) Is a structure that compresses or expands the fluid while engaging and rotating, the rotating scroll 220 is a plate formed with a blade 221 having a spiral shape and a spiral groove 222a on which one side of the blade is fitted. 222, the fixed scroll 210 is composed of a blade 211 having a spiral shape, and a housing 212 formed on one inner surface of a spiral groove into which one side of the blade is fitted and joined. Therefore, the present invention has the effect of reducing the processing time is much shorter, the procedure is simpler, productivity is improved, and there is no waste of materials by separately manufacturing and combining the blade constituting the scroll and the plate or housing supporting the scroll.
Description
본 발명은 압축기 또는 팽창기에 사용되는 스크롤에 관한 것이며, 특히, 스크롤을 구성하는 블레이드와 이를 지지하는 플레이트 또는 하우징을 각각 분리 제작하여 결합한 결합형 스크롤 및 그 제조방법에 관한 것이다. The present invention relates to a scroll used in a compressor or an expander, and more particularly, to a combined scroll and a method of manufacturing the combined scrolling blades constituting the plate and the housing supporting the same, respectively.
도 1은 통상적인 스크롤의 개념도이고, 도 2a 및 도 2b는 도 1에 도시된 스크롤을 구성하는 회전스크롤 및 고정스크롤의 개념도이다. 도 1 내지 도 2b에 도시된 바와 같이, 통상적인 스크롤(100)은 고정스크롤(110)에 편심된 회전스크롤(120)이 맞물려 회전하면서 유체를 압축 또는 팽창시키는 구조를 갖는다. 이 때, 회전스크롤(120)은 블레이드(121)와 원판형태의 플레이트(122)가 일체형으로 구성된 형태를 갖는다. 그리고 고정스크롤(110)은 회전스크롤(120)과 유사하게 구성된 것으로서, 블레이드(111)와 하우징(112)이 일체형으로 구성된 형태를 갖는다. 1 is a conceptual diagram of a conventional scroll, Figures 2a and 2b is a conceptual diagram of a rotating scroll and a fixed scroll constituting the scroll shown in FIG. As shown in FIGS. 1 and 2B, the conventional scroll 100 has a structure that compresses or expands a fluid while the rotating scroll 120 eccentric to the fixed scroll 110 is engaged to rotate. At this time, the rotating scroll 120 has a form in which the blade 121 and the plate 122 of the disc shape is integrally formed. The fixed scroll 110 is configured to be similar to the rotary scroll 120, and has a shape in which the blade 111 and the housing 112 are integrally formed.
상기 회전스크롤(120)은 회전관성이 작아야 하고 효율적인 유체의 압축 또는 팽창을 수행할 수 있도록 충분한 강성 및 강도와 뛰어난 정밀도를 요구하며, 작동환경에서 유체압력과 마찰열로 인한 변형이 작아야 한다. 한편, 고정스크롤(110)은 회전관성을 제외하고 회전스크롤(120)과 동일한 요건들을 모두 갖추어야 한다. 그리고 블레이드(111, 121)는 유체의 압력으로 인해 굽힘 하중을 받는다. 따라서 고정스크롤(110) 및 회전스크롤(120)은 블레이드(111, 121)와 하우징(112) 또는 플레이트(122)의 경계부에서 응력집중현상이 발생하는데, 이를 최소화하기 위하여 정밀한 필렛가공이 필요하다. The rotating scroll 120 should have a low rotational inertia, require sufficient rigidity and strength and excellent precision to perform efficient compression or expansion of fluid, and should be small in deformation due to fluid pressure and frictional heat in an operating environment. On the other hand, the fixed scroll 110 should have all the same requirements as the rotary scroll 120 except for the rotational inertia. The blades 111 and 121 are subjected to bending loads due to the pressure of the fluid. Therefore, the fixed scroll 110 and the rotating scroll 120 are stress concentration phenomenon occurs at the boundary of the blades 111 and 121 and the housing 112 or the plate 122, in order to minimize the precise fillet processing is required.
현재 사용되는 스크롤(100)은 가벼운 무게, 충분한 강성, 높은 정밀도 및 작동환경에서의 낮은 변형율을 만족시키기 위해 알루미늄 또는 알루미늄 합금을 주조하거나, 주조된 알루미늄 또는 알루미늄 합금을 CNC 가공하여 제조하고 있다. 그러나 주조 또는 가공된 스크롤의 블레이드는 유체의 압력에 견딜 수 있도록 두껍게 제작하고 있다. 그로 인해 스크롤은 그 중량이 증가함에 따라 구동효율이 떨어지고 제조 후 열변형으로 인해 정밀도를 만족시키기 어려운 실정이다. 또한, CNC 가공방법은 그 가공특성상 절삭량이 적기 때문에 가공시간이 길어지고 블레이드와 플레이트 또는 하우징이 연결되는 부분의 응력집중을 막기 위한 필렛가공에 세심한 주의가 필요하다. 따라서 상기와 같은 스크롤의 제조방법은 가공비가 많이 소요되고 재료의 낭비가 심하다는 단점이 있다. Currently used scroll 100 is manufactured by casting aluminum or aluminum alloy, or CNC machining the cast aluminum or aluminum alloy to satisfy light weight, sufficient rigidity, high precision and low strain in the operating environment. However, cast or machined scroll blades are made thicker to withstand the pressure of the fluid. Therefore, as the weight of the scroll increases, the driving efficiency decreases, and it is difficult to satisfy the precision due to thermal deformation after manufacture. In addition, since the CNC machining method has a small cutting amount due to its machining characteristics, careful processing is required for the fillet processing in order to prevent the stress concentration of the portion where the blade, the plate, or the housing are connected. Therefore, the manufacturing method of the scroll as described above has a disadvantage in that the processing cost is high and the waste of material is severe.
상기와 같은 스크롤의 단점을 보완하기 위해 복합재료를 이용한 스크롤이 제안된 바 있는데, 그 기술내용을 살펴보면 다음과 같다.In order to compensate for the drawbacks of the scroll as described above, a scroll using a composite material has been proposed.
미국특허 제5,131,827호에는 열가소성수지, 섬유 또는 휘스커(Whisker)를 보강한 열가소성수지, 내열섬유를 보강한 열가소성수지를 사출성형하여 일체로 제조한 스크롤에 대해 기술되어 있다. 또한, 미국특허 제6,190,146호에는 페놀수지(Phenol resin) 혹은 페놀 아랄킬 수지(Phenol aralkyl resin)를 기반으로 하되 보강재로 유리섬유(Glass fiber) 혹은 유리비드(Glass bead)를 혼합하여 일체로 성형한 복합재료 스크롤에 대해 기술되어 있다. U. S. Patent No. 5,131, 827 describes scrolls made integrally by injection molding thermoplastics, fibers or whisker reinforced thermoplastics and thermoplastics reinforced with heat resistant fibers. In addition, U.S. Patent No. 6,190,146 is based on phenol resin or phenol aralkyl resin, but is integrally formed by mixing glass fiber or glass bead as a reinforcing material. Composite scrolls are described.
상기와 같은 재료를 사용하여 제작한 스크롤은 경량화의 효과를 얻을 수는 있으나, 수지를 기반으로 한 복합재료를 이용하여 일체로 제작하기 때문에 고용량 압축기 또는 팽창기에 적용하기에는 충분한 기계적 물성을 얻을 수 없는 단점이 있다. 또한, 상기 미국특허의 스크롤은 수지를 기반으로 일체로 제작하기 때문에 성형함에 있어 수지의 열변형으로 인해 정밀도를 만족시키기 어려워 세밀한 금형설계가 필요한 단점이 있다. 그로 인해 상기 미국특허의 스크롤은 널리 실용화되지 못하고 있는 실정이다.Although the scroll made of the above materials can achieve the effect of weight reduction, it is not possible to obtain sufficient mechanical properties to be applied to a high capacity compressor or expander because it is manufactured integrally using a resin-based composite material. There is this. In addition, since the scroll of the United States patent is manufactured integrally based on the resin, it is difficult to satisfy the precision due to the thermal deformation of the resin in molding, which requires a detailed mold design. For this reason, the scroll of the US patent is not widely used.
따라서 본 발명은 앞서 설명한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 스크롤을 구성하는 블레이드와 이를 지지하는 플레이트 또는 하우징을 각각 분리 제작하여 결합함으로써 성능 및 생산성을 향상시키는 결합형 스크롤 및 그 제조방법을 제공하는 데 그 목적이 있다. Accordingly, the present invention has been made to solve the problems of the prior art as described above, combined scroll and its performance to improve the performance and productivity by separately manufacturing and combining the blade constituting the scroll and the plate or housing supporting the scroll and its The purpose is to provide a manufacturing method.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따르면, 고정스크롤에 편심된 회전스크롤이 맞물려 회전하면서 유체를 압축 또는 팽창시키는 구조를 갖는 스크롤에 있어서, 상기 회전스크롤은 나선형태를 갖는 블레이드와, 상기 블레이드의 일측이 끼워져 접합되는 나선형 홈이 일면에 형성된 플레이트로 구성되고, 상기 고정스크롤은 나선형태를 갖는 블레이드와, 상기 블레이드의 일측이 끼워져 접합되는 나선형 홈이 내부 일면에 형성된 하우징으로 구성되는 것을 특징으로 한다. According to the present invention for achieving the above object, in a scroll having a structure for compressing or expanding a fluid while rotating the rotation scroll eccentric to the fixed scroll, the rotating scroll has a spiral blade and one side of the blade The spiral groove to be inserted and joined is composed of a plate formed on one surface, and the fixed scroll is characterized by consisting of a blade having a spiral shape, and a housing in which one side of the blade is fitted and joined to the spiral groove formed on one surface thereof.
또한, 본 발명에 따르면, 고정스크롤에 편심된 회전스크롤이 맞물려 회전하면서 유체를 압축 또는 팽창시키는 구조를 갖는 스크롤을 제조하는 방법에 있어서, 상기 고정스크롤 및 상기 회전스크롤을 구성하는 블레이드, 플레이트 및 하우징을 복합재료 프리프레그로 각각 성형하는 단계와, 상기 블레이드, 상기 플레이트 또는 상기 하우징을 서로 접합하여 상기 회전스크롤 및 상기 고정 스크롤을 각각 제조하는 단계, 및 상기 회전스크롤과 상기 고정 스크롤을 서로 결합하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. Further, according to the present invention, in the method of manufacturing a scroll having a structure for compressing or expanding a fluid while the rotating scroll eccentric to the fixed scroll is engaged, the blade, plate and housing constituting the fixed scroll and the rotating scroll Molding each of the composite material into a prepreg, manufacturing the rotating scroll and the fixed scroll by bonding the blades, the plate, or the housing to each other, and combining the rotating scroll and the fixed scroll with each other. Characterized in that it comprises a.
아래에서, 본 발명에 따른 결합형 스크롤 및 그 제조방법의 양호한 실시예를 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명하겠다. In the following, with reference to the accompanying drawings, a preferred embodiment of a combined scroll and a method of manufacturing the same according to the present invention will be described in detail.
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 결합형 스크롤의 구성관계를 도시한 분해사시도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 결합형 스크롤(200)은 고정스크롤(210)에 편심된 회전스크롤(220)이 맞물려 회전하면서 유체를 압축 또는 팽창시키는 구조를 갖는다. 이 때, 회전스크롤(220)은 나선형태를 갖는 블레이드(221)와 플레이트(222)를 서로 결합하여 구성한 것이다. 그리고 고정스크롤(210)은 회전스크롤(220)과 유사하게 구성된 것으로서, 나선형태를 갖는 블레이드(211)와 하우징(212)을 서로 결합하여 구성한 것이다. 따라서 본 발명의 결합형 스크롤(200)은 상기와 같은 고정스크롤(210)과 회전스크롤(220)을 서로 결합함으로써 완성된다. 3 is an exploded perspective view showing the configuration of the combined scroll according to an embodiment of the present invention. As shown in Figure 3, the combined scroll 200 of the present invention has a structure that compresses or expands the fluid while the rotating scroll 220 eccentric to the fixed scroll 210 is engaged to rotate. At this time, the rotary scroll 220 is configured by combining the blade 221 having a spiral shape and the plate 222 with each other. In addition, the fixed scroll 210 is configured similarly to the rotary scroll 220, and is configured by combining the blade 211 and the housing 212 having a spiral shape. Therefore, the combined scroll 200 of the present invention is completed by combining the fixed scroll 210 and the rotary scroll 220 as described above.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 고정스크롤(210)과 회전스크롤(220)은 동일 재질과 동일 방법으로 제작됨으로, 이하에서는 회전스크롤(220)을 일례로 하여 설명하도록 하겠다. Since the fixed scroll 210 and the rotating scroll 220 of the present invention configured as described above are manufactured by the same material and the same method, the rotating scroll 220 will be described as an example.
본 발명의 블레이드(221)는 종래와 동일한 알루미늄 혹은 알루미늄 합금 판재를 소성 가공함으로써 제작된다. 그리고 플레이트(222)는 블레이드(221)와 동일한 알루미늄 혹은 알루미늄 합금으로 제작되며, 그 일면에는 블레이드(221)의 일측이 끼워질 수 있는 나선형 홈(222a)이 형성되어 있다. 이러한 나선형 홈(222a)은 통상의 기계가공을 통해 형성된다. 본 발명의 회전스크롤(220)은 플레이트(222)의 나선형 홈(222a)에 블레이드(221)의 일측을 끼워 임시로 결합한 상태에서 서로 간에 맞닿은 경계부를 브레이징(Brazing) 접합하거나 접착제를 이용하여 접합한다. 상기와 같은 브레이징 접합은 블레이드(221)와 플레이트(222) 사이의 강한 접합강도를 제공하고 접합부가 깨끗하여 후가공이 필요 없는 필렛형태의 접합부를 얻는 효과가 있다. 또한, 접착제 접합은 여분의 접착제가 접합부의 필렛을 형성하여 별도의 가공 없이도 응력집중을 방지하는 효과가 있다. 본 발명의 회전스크롤(220)은 플레이트(222)의 나선형 홈(222a)에 블레이드(221)의 일측을 열박음 또는 억지끼움과 같은 간섭결합(Interference fitting)할 수도 있다. The blade 221 of the present invention is produced by plastic working the same aluminum or aluminum alloy plate as in the prior art. The plate 222 is made of the same aluminum or aluminum alloy as the blade 221, and a spiral groove 222a to which one side of the blade 221 is fitted is formed at one surface thereof. These spiral grooves 222a are formed through conventional machining. Rotating scroll 220 of the present invention by brazing or joining the boundary portion abutting each other in the state in which the one side of the blade 221 is temporarily bonded to the spiral groove 222a of the plate 222 by bonding or using an adhesive . Such brazing bonding provides a strong bonding strength between the blade 221 and the plate 222, and the bonding portion is clean, and thus, it is effective to obtain a fillet-shaped joint without post processing. In addition, the adhesive bonding has an effect of preventing the stress concentration without extra processing by forming a fillet of the bonding portion of the adhesive. The rotary scroll 220 of the present invention may be an interference fitting such as shrinkage or interference fit on one side of the blade 221 in the spiral groove 222a of the plate 222.
본 발명의 블레이드(221)는 상기와 같은 알루미늄 혹은 알루미늄 합금 이외에 다른 소재, 예를 들어 복합재료로 제작할 수 있다.Blade 221 of the present invention can be made of other materials, for example, composite materials in addition to the aluminum or aluminum alloy as described above.
도 4a 및 도 4b는 본 발명에 따른 결합형 스크롤을 구성하는 블레이드의 제조방법을 도시한 개략도이다. 본 발명의 블레이드는 복합재료로 성형하여 제작할 수도 있다. 즉, 도 4a에 도시된 바와 같이, 먼저 통상의 스크롤을 구성하는 블레이드의 외면을 제작할 수 있는 외부금형(310)에 임시로 적층한 복합재료 프리프레그(320)를 삽입한다. 이 때, 프리프레그(320)는 블레이드 형태를 갖는다. 그런 다음, 프리프레그(320)가 감긴 외부금형(310)에 실리콘 러버와 같은 일라스토머(Elastomer) 재질의 내부금형(330)을 결합한다. 이렇게 하여 내외부금형(310, 330)이 서로 결합되면, 결합된 금형을 도 4b와 같이 진공백(340)으로 감싼 후 진공을 가한다. 이렇게 함으로써 금형주위에 형성된 진공에 의해 내부금형(330)은 압축되고, 내외부금형(310, 330) 사이에 위치하는 프리프레그(320)는 정수압을 받으면서 압밀된다. 이 상태로 진공백(340)을 비롯한 내외부금형(310, 330)을 오토클레이브(Autoclave)에 넣고 일정한 경화 사이클로 가열하여 복합재료 프리프레그를 경화시킨 후 꺼내 분리함으로써 본 발명의 블레이드를 제조한다. 4A and 4B are schematic views showing a method of manufacturing a blade constituting the combined scroll according to the present invention. The blade of the present invention can also be produced by molding from a composite material. That is, as shown in Figure 4a, first, the composite material prepreg 320 is temporarily inserted into the outer mold 310, which can produce the outer surface of the blade constituting the conventional scroll. At this time, the prepreg 320 has a blade shape. Then, the inner mold 330 of an elastomer material such as silicon rubber is coupled to the outer mold 310 wound around the prepreg 320. In this way, when the inner and outer molds 310 and 330 are coupled to each other, the combined mold is wrapped with the vacuum bag 340 as shown in FIG. 4B and then vacuum is applied. In this way, the inner mold 330 is compressed by the vacuum formed around the mold, and the prepreg 320 positioned between the inner and outer molds 310 and 330 is consolidated while receiving hydrostatic pressure. In this state, the inner and outer molds 310 and 330 including the vacuum bag 340 are placed in an autoclave and heated in a constant curing cycle to cure the composite prepreg, and then taken out to prepare a blade of the present invention.
또한, 본 발명의 블레이드는 복합재료를 이용하여 성형하되 금형을 이용하지 않고 펄트루젼(Pultrusion) 방식을 이용하여 그 단면이 블레이드 형태를 갖도록 길게 성형한 후 일정 폭으로 절단하여 제조할 수도 있다. In addition, the blade of the present invention may be manufactured by molding using a composite material, but using a pultrusion method without using a mold to form a long section so that its cross section has a blade shape and then cut to a predetermined width.
또한, 본 발명의 블레이드는 복합재료를 이용하여 프리폼(Preform)을 금형 내에 위치시킨 후 수지를 주입하는 RTM(Resin transfer molding) 성형방법을 이용하여 제조할 수도 있다. In addition, the blade of the present invention may be manufactured using a resin transfer molding (RTM) molding method in which a resin is injected after the preform is placed in a mold using a composite material.
상기와 같은 방식으로 블레이드를 제조함에 있어서, 복합재료로는 탄소섬유-에폭시(Carbon-epoxy) 수지, 유리섬유-에폭시(Glass-epoxy) 수지, 탄소섬유-페놀(Carbon-phenol) 수지, 탄소섬유-폴리에스터(Carbon-polyester) 수지, 유리섬유-폴리에스터(Glass-polyester) 수지 등이 사용될 수 있으며, 특히 내열성이 우수한 페놀수지를 고강성 탄소섬유로 강화한 복합재료를 사용한다면 뛰어난 강성과 내열성, 내마모성을 모두 만족시키는 바람직한 블레이드를 제조할 수 있다. In manufacturing the blade in the above manner, the composite material is a carbon fiber-epoxy resin, glass fiber-epoxy resin, carbon fiber-phenol resin, carbon fiber Carbon-polyester resin, glass-polyester resin, etc. can be used. Especially when using composite materials reinforced with high-strength carbon fiber, phenolic resin with excellent heat resistance, It is possible to produce a preferred blade that satisfies all the wear resistance.
이렇듯, 본 발명은 고강성의 강화섬유가 기반을 이루는 복합재료 블레이드를 제조함으로써 얇은 두께로도 충분한 강성을 가질 수 있어 경량이면서도 고용량의 스크롤을 제조할 수 있다. As such, the present invention can manufacture a composite blade on which the high-strength reinforcing fiber is based to have sufficient rigidity even in a thin thickness, thereby making it possible to manufacture a lightweight and high-capacity scroll.
앞서 설명한 바와 같은 방식과 재료로 제조된 복합재료 블레이드는 도 3에 도시된 바와 같이 일면에 나선형 홈(222a)이 형성된 원판형태의 플레이트(222)에 그 일측이 끼워져 접착제 접합에 의해 서로 결합된다. 이렇게 접합함으로써 알루미늄 혹은 알루미늄 합금과 복합재료로 구성되는 하이브리드형 회전스크롤이 완성된다.Composite blades made of the same method and material as described above, one side of the plate-shaped plate 222 having a spiral groove 222a formed on one surface thereof is coupled to each other by adhesive bonding as shown in FIG. In this way, a hybrid rotary scroll composed of aluminum or an aluminum alloy and a composite material is completed.
그리고 본 발명의 플레이트(222)는 상기와 같은 알루미늄 혹은 알루미늄 합금 이외에 다른 소재, 예를 들어 복합재료로 제작할 수 있다. 이러한 복합재료 플레이트는 상술한 복합재료 블레이드와 동일한 방법으로 제조된다. 즉, 복합재료 플레이트는 프리프레그를 적층경화시키는 방법, SMC(Sheet Molding Compound), RTM(Resin Transfer Molding) 등의 다양한 방법으로 제조할 수 있다. 이 때, 사용되는 복합재료로는 복합재료 블레이드의 제조시에 사용되는 것과 동일한 복합재료를 사용하는 것이 바람직하다. 그 이외에도 단섬유 탄소섬유나 유리섬유로 강화한 에폭시, 폴리에스터, 페놀수지 등, 수지가 기반을 이루는 복합재료를 이용하여 제조할 수도 있다. In addition, the plate 222 of the present invention may be made of another material, for example, a composite material in addition to the aluminum or aluminum alloy as described above. This composite plate is manufactured in the same manner as the composite blade described above. That is, the composite plate may be manufactured by various methods such as stack hardening the prepreg, sheet molding compound (SMC), resin transfer molding (RTM), and the like. At this time, it is preferable to use the same composite material as used for the manufacture of the composite blade as the composite material to be used. In addition, it can also be produced using a composite material on which the resin is based, such as epoxy, polyester, phenolic resin reinforced with short-fiber carbon fiber or glass fiber.
이러한 복합재료 플레이트의 일면에도 블레이드가 끼워지는 나선형 홈을 형성하여야 하는데, 이러한 나선형 홈은 복합재료를 이용한 플레이트의 제조시에 일체로 정형성형(Net shape manufacturing)하여 형성하거나, 복합재료 플레이트를 제조한 후 기계가공하여 형성하면 된다. On one surface of the composite plate, a spiral groove into which the blade is fitted should be formed. The spiral groove may be formed by integrally net shape manufacturing at the time of manufacture of the plate using the composite material, or the composite plate may be manufactured. It may be formed after machining.
앞서 설명한 바와 같은 방식과 재료로 제조된 복합재료 플레이트는 그 일면에 형성된 나선형 홈에 상기와 같이 구성되는 복합재료 블레이드의 일측을 끼우고 접착제로 접합함으로써 서로 결합된다. 이렇게 접합함으로써 복합재료만으로 구성되는 복합재료 회전스크롤이 완성된다. Composite plates made of the method and material as described above are joined to each other by sandwiching one side of the composite blade configured as described above in a spiral groove formed on one surface thereof and bonding with an adhesive. In this way, the composite material rotating scroll composed of only the composite material is completed.
상기 복합재료 회전스크롤을 구성함에 있어서, 내마모성 및 내화학성을 개선하기 위하여 복합재료 블레이드 및/또는 복합재료 플레이트의 제조시에 수지에 테프론과 같은 불소수지 입자 혹은 MbS2 입자 등을 첨가하여 제조할 수도 있다.In constructing the composite rotating scroll, in order to improve wear resistance and chemical resistance, the resin may be prepared by adding fluororesin particles such as Teflon or MbS 2 particles to the resin during the manufacture of the composite blade and / or the composite plate. have.
또한, 복합재료 회전스크롤을 구성함에 있어서, 비교적 높은 온도에서 작동유체에 장기간 노출됨에 따른 물성저하를 막기 위해 화학증착법, 플라즈마 화학증착법, 플라즈마 용사코팅법 등을 이용하여 다양한 보호층을 코팅할 수도 있다. 이 때, 표면에 코팅되는 물질로는 내마모성 및 내화학성이 뛰어난 폴리머나 금속, 세라믹 등을 이용하는 것이 바람직하다. In addition, in forming a composite rotating scroll, various protective layers may be coated using chemical vapor deposition, plasma chemical vapor deposition, plasma spray coating, or the like to prevent physical degradation caused by prolonged exposure to a working fluid at a relatively high temperature. . At this time, it is preferable to use a polymer, a metal, a ceramic, etc. which are excellent in abrasion resistance and chemical resistance as a material coated on the surface.
위에서는 본 발명의 회전스크롤(220)의 구성관계에 대해서만 상세히 설명했는데, 본 발명의 고정스크롤(210) 또한 회전스크롤(220)과 동일한 재질 및 동일한 방법으로 제조된다. 즉, 본 발명의 고정스크롤(210)은 알루미늄 혹은 알루미늄 합금 판재, 또는 복합재료로 제작된 각각의 블레이드(211) 및 하우징(212)을 서로 접합하여 제조한다. 따라서, 본 발명의 고정스크롤(210)은 알루미늄 혹은 알루미늄 합금으로 제조된 알루미늄 혹은 알루미늄 합금형, 알루미늄 혹은 알루미늄 합금과 복합재료로 구성된 하이브리드형, 및 복합재료들로 구성된 복합재료형으로 구성된다. In the above, only the configuration of the rotating scroll 220 of the present invention was described in detail, but the fixed scroll 210 of the present invention is also manufactured by the same material and the same method as the rotating scroll 220. That is, the fixed scroll 210 of the present invention is manufactured by bonding each blade 211 and the housing 212 made of aluminum or an aluminum alloy sheet or a composite material to each other. Therefore, the fixed scroll 210 of the present invention is composed of aluminum or aluminum alloy type made of aluminum or aluminum alloy, hybrid type composed of aluminum or aluminum alloy and composite material, and composite material type composed of composite materials.
상기와 같은 타입 중에서 복합재료만으로 구성되는 복합재료 고정스크롤과 복합재료 회전스크롤로 구성되는 복합재료 스크롤은 알루미늄 스크롤에 비해 훨씬 가벼워 압축기 또는 팽창기의 구동효율을 극대화 시킬 수 있으며, 고강성의 복합재료를 이용할 경우에는 소형으로도 고용량, 고효율의 기능을 가질 수 있다. Among the above types, the composite scroll composed of the composite material fixed scroll and the composite material rotating scroll is much lighter than the aluminum scroll, which can maximize the driving efficiency of the compressor or the expander, When used, it can have a small capacity and a high capacity and high efficiency.
앞서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명은 스크롤을 구성하는 블레이드와 이를 지지하는 플레이트 또는 하우징을 각각 분리 제작하여 결합함으로 가공시간이 훨씬 단축되고 절차가 간단해져 생산성이 향상되며 재료의 낭비가 없어 비용이 절감되는 효과가 있다. As described in detail above, the present invention separates and manufactures the blade constituting the scroll and the plate or the housing supporting the same, thereby shortening the processing time and simplifying the procedure, thereby improving productivity and reducing the cost of waste of materials. It works.
또한, 본 발명은 강화섬유를 기반으로 하는 복합재료를 이용함으로 가볍고, 강성이 높으며 소형이면서도 보다 높은 압력에 견딜 수 있는 스크롤을 제조하는 효과가 있다. In addition, the present invention by using a composite material based on the reinforcing fiber is light, high rigidity, small and has the effect of producing a scroll that can withstand higher pressure.
또한, 본 발명은 강화섬유를 기반으로 하는 복합재료를 이용함으로 고용량, 고효율의 스크롤 압축기 또는 팽창기의 설계가 가능하다. In addition, the present invention enables the design of a high capacity, high efficiency scroll compressor or expander by using a composite material based on the reinforcing fiber.
이상에서 본 발명의 결합형 스크롤 및 그 제조방법에 대한 기술사항을 첨부도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 가장 양호한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. Although the technical details of the combined scroll of the present invention and a method for manufacturing the same have been described with the accompanying drawings, this is for illustrative purposes only and not for limiting the present invention.
또한, 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자이면 누구나 본 발명의 기술사상의 범주를 이탈하지 않고 첨부한 특허청구의 범위내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.In addition, it is obvious that any person skilled in the art can make various modifications and imitations within the scope of the appended claims without departing from the scope of the technical idea of the present invention.
도 1은 통상적인 스크롤의 개념도이고, 1 is a conceptual diagram of a conventional scroll,
도 2a 및 도 2b는 도 1에 도시된 스크롤을 구성하는 회전 스크롤 및 고정 스크롤의 개념도이며, 2A and 2B are conceptual views of a rotating scroll and a fixed scroll constituting the scroll shown in FIG. 1,
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 결합형 스크롤의 구성관계를 도시한 분해사시도이고, 3 is an exploded perspective view showing the configuration of the combined scroll according to an embodiment of the present invention,
도 4a 및 도 4b는 본 발명에 따른 결합형 스크롤을 구성하는 블레이드의 제조방법을 도시한 개략도이다. 4A and 4B are schematic views showing a method of manufacturing a blade constituting the combined scroll according to the present invention.
♠ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ♠ ♠ Explanation of symbols on the main parts of the drawing ♠
200 : 결합형 스크롤 210 : 고정스크롤 200: combined scroll 210: fixed scroll
211 : 블레이드 212 : 하우징211: blade 212: housing
220 : 회전스크롤 221 : 블레이드220: rotating scroll 221: blade
222 : 플레이트 222a : 나선형 홈222 plate 222a spiral groove
310 : 외부금형 320 : 복합재료 프리프레그310: external mold 320: composite prepreg
330 : 내부금형 340 : 진공백330: internal mold 340: vacuum bag
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