JP2001173577A - 密閉形圧縮機およびそのシューの加工方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】シューの円筒状外周面とシリンダの円筒孔状内
周面のシール性と油膜保持能力を向上でき、容積効率が
高くなおかつ性能劣化の少ない密閉形圧縮機を提供す
る。さらに、シューの円筒外周面を安価に高精度に加工
できる加工方法を提供する。 【解決手段】平板状のベーンを円筒部に突き出すように
一体的に形成したピストンと、ベーン部分とシリンダの
円筒孔部との間に前記ベーンの平面部に滑動可能に当接
する平面部と前記円筒孔部の円筒状内周面に滑動可能に
当接する円筒状外周面とを有するシューを組み込んだ構
造である密閉形圧縮機において、前記シューの円筒状外
周面に、少なくとも一方向の円弧状の加工条痕を形成
し、油膜保持能力を向上させることを特徴とする密閉形
圧縮機、および、前記シューの円筒状外周面を高精度に
加工できる加工方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、主に空調装置およ
び冷凍装置に使用される密閉形圧縮機に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般的には密閉形圧縮機のシューの円筒
状外周面は、平面研削盤において総形研削加工により加
工されている。つまり、平形の砥石を回転駆動する回転
軸と、前記砥石の回転軸と平行な移動軸と、砥石の回転
軸に直行する２軸の移動軸を持つ平面研削盤を用い、あ
らかじめ砥石の回転軸方向の断面形状をシューの仕上が
り寸法の曲率半径に成形し、砥石を回転駆動させつつ、
シューの円筒状外周面の中心軸方向に砥石を往復移動さ
せ、研削加工によりシューに砥石断面の円筒形状を転写
する。その際に、円筒状外周面に残る微小な凹凸による
条痕は円筒状外周面の軸方向に平行に見られる。この微
小な凹凸は砥石の砥粒分布が不均一なために発生する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】シューの円筒状外周面
はこれまで円筒状の砥石の断面形状を所望の曲率半径に
成形し、その砥石形状をシューの円筒状外周面に転写す
る総形研削加工のため、砥石とワークの接触位置を微小
に変化させ、砥石断面形状の影響を除去する、いわゆる
オシレーション動作を加えることができない。このため
シューの円弧方向の断面形状は凹凸が大きく、表面粗さ
が悪い。また、シューを圧縮機に組み込み、圧縮機の運
転を始めると表面粗さが悪いシューの凹凸の凸部の頂点
はシリンダの円筒孔内周面との摩擦により摩耗する。こ
の結果、シューの円弧形状が変化するため、シューとシ
リンダ間の形状変化はシール性を悪化させ、圧縮機性能
を劣化させる。

【０００４】シューの円弧方向の表面粗さを、前記平面
研削盤による加工にて改善するためには、砥石を細粒化
することが考えられる。しかし、砥石を細粒化すると切
込み量を大きくできないため、加工時間が長くなる。さ
らに、砥石の目詰まりが発生し切れ味が低下する。この
ため、砥石成形を頻繁に実施しなければならなくなる。

【０００５】つまり、砥石の粒度を細粒化すると加工能
率の低下を招く。

【０００６】また、円筒状の砥石を所望の曲率半径に成
形し、その砥石形状をシューの円筒状外周面に転写する
従来のシューの円筒状外周面の加工方法の場合、円弧状
に成形した砥石の成形精度が、シューの円筒状外周面の
形状精度となる。一方、成形される砥石の砥粒分布が均
一ではないこと、また、砥石成形装置から砥石への転写
精度が悪いことなどから、砥石の成形精度を高くするこ
とは出来ない。

【０００７】また、砥石を使用していくと、砥粒の脱落
や砥粒の摩耗によって砥石の形状が悪化し、シューの円
筒外周面の形状精度が悪化する。

【０００８】このように、従来の総形研削によるシュー
の加工は加工精度が悪く、更に加工精度が安定しないと
いう問題がある。また前記加工方法ではシューの円周方
向の表面粗さが悪いという問題がある。

【０００９】シューの形状精度を具体的に示すと、例え
ば、内面研削盤にて加工されるシリンダの円筒孔部の軸
直角断面の理想円形状からの誤差量は０．００１から
０．００５mm程度であるにに対し、上記加工方法によっ
て製作されたシューの円筒状外周面の軸直角断面の理想
円形状からの誤差量は０．０１から０．０５mm程度と大
きい。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記問題を解決するた
め、本発明はシリンダと、前記シリンダ内に収納される
円筒部を有し、前記シリンダに揺動可能で、半径方向に
揺動可能に支持され、シリンダ室を吸入室と圧縮室とに
仕切るための平板状のベーンを前記円筒部に突き出すよ
うに一体的に形成したピストンと、前記ピストンの円筒
部を前記シリンダ内で公転運動させるように円筒部に回
転自在に嵌合する偏心部を回転させるクランク軸と、前
記クランク軸を支持し、前記シリンダの両端開口を閉塞
する端板とを備え、前記ベーン部分を前記シリンダの円
筒状内周面の外側に前記円筒状内周面の中心軸と平行中
心軸をもって形成した円筒孔部に挿入し、前記ベーン部
分と前記円筒孔部との間に前記ベーンの平面部に滑動可
能に当接する平面部と前記円筒孔部の円筒状内周面に滑
動可能に当接する円筒状外周面とを有するシューを組み
込んだ構造である密閉形圧縮機において前記シューの円
筒状外周面に、少なくとも一方向の円弧状の条痕を形成
し、シューのシール性と耐摩耗性を高めたことを特徴と
する密閉形圧縮機である。

【００１１】また、回転駆動され回転軸線と直行する環
状の研削面を持つ砥石と、シューを支持するワークチャ
ックとシューの円筒状外周面の円周方向に回転位置決め
可能な回転軸と、前記シューの中心軸と前記砥石の回転
軸に対し直行方向に移動、位置決め可能な移動軸と、シ
ューの中心軸と平行する方向に移動、位置決め可能な移
動軸と、シューの中心軸に直行し砥石の回転軸と平行な
方向に位置決め、移動可能な移動軸と、を備えた研削装
置を用い、前記砥石の環状の研削面を前記シューの円筒
状外周面に線接触状態にて接触させるとともに、前記シ
ューと砥石とが線接触状態を維持しながらシューを回動
させることによりシューの研削加工を施すことを特徴と
するシューの研削加工方法である。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明に係る密閉形圧縮機および
そのシューの加工方法の実施の形態について図面を用い
て説明する。

【００１３】まず、本発明に係る密閉形圧縮機の実施の
形態を図１、および図２をもちいて説明する。図１は本
発明に係る密閉形圧縮機の一実施の形態を示す断面図で
あり、図２は図１のＡ−Ａ矢視断面図である。密閉形圧
縮機は密閉容器２１内にモータ部２２と、該モータ部に
よって回転駆動される圧縮機構部２０とを収納して構成
される。モータ部２２は密閉容器２１に固定された固定
子２２ａ、および回転子２２ｂから構成される。圧縮機
構部２０は密閉容器２１に固定された主軸受２３とシリ
ンダ１１と副軸受２４によって構成される。シリンダ１
１は主軸受２３と副軸受２４とでシリンダ１１の両端開
口を閉塞し、吸入室（低圧室）１６と圧縮室（高圧室）
１７とからなる作動室を形成する。そして、ピストン１
の円筒部は回転子２２ｂに固定されたクランク軸１２の
偏心部１２ａに回転自在に嵌合される。さらに、ピスト
ン１の円筒部の外周の一箇所に平板状突起部であるブレ
ード部４を一体に成形し、このブレード部４をシリンダ
１１の一箇所にシュー１３によって揺動可能で且つ半径
方向に揺動可能に支持してシリンダ１１内を吸入室（低
圧室）１６と圧縮室（高圧室）１７とに仕切る役目をす
る。従って、ピストン１は、シリンダ室内において、ブ
レード部４に依って回転止めされた状態で、偏心部１２
ａの偏心回転運動によって円の公転運動が行われ、吸入
作用と圧縮作用が繰り返される。

【００１４】すなわち圧縮機構部２０においてシリンダ
１１内にブレード部４を一体的に形成したピストン１が
組み込まれているため、ピストン１はモータ部２２に直
結したクランク軸１２の偏心回転により、ブレード部で
回転止めされた状態で、シリンダ１１の内周円筒面に対
して公転運動が行われる。シリンダ１１の内部は、ピス
トン１のブレード部４とシリンダとピストンの微小な隙
間であるシール部１８によって低圧室（吸入室）１６と
高圧室（圧縮室）１７に仕切られており、吸入口１４に
より吸い込まれた冷媒ガスはピストン１の公転運動によ
って圧縮されて吐出口１５より冷凍サイクル（図示せ
ず）に供給される。なお、２５は副軸受２４に形成され
た吐出口１５につながる吐出パイプを示し、２６は副軸
受２４に形成された吸入口１４と直接つながる吸入パイ
プを示す。従って、吸入パイプ２６により吸入室１６内
に吸入された作動流体（冷媒ガス）は圧縮され、圧縮さ
れたガスは、吐出口１５から吐出弁（図示せず）を通っ
て副軸受２４内の吐出室（図示せず）に入り、その後密
閉容器２０内に吐出され、吐出パイプ２５より外部の冷
凍サイクル（図示せず）に吐出される。

【００１５】次に、シュー１３について説明する。シュ
ー１３はシリンダ１１の円筒孔部の円筒状内周面に当接
する円筒外周面とピストン１のブレード部４に当接する
平板部からなり、さらに主軸受２３と副軸受２４に当接
する平板部によって構成される。

【００１６】ここで、圧縮課程に置いて圧縮された冷媒
ガスが高圧室（圧縮室）１７からシュー１３の隙間を通
り空間２７、さらに低圧室１６に漏れると圧縮機の容積
効率を低下させる原因となる。このため、シュー１３の
円筒状外周面および、平板部には高い形状精度と表面粗
さが要求される。

【００１７】次に本発明に係る１つの実施形態として加
工装置および加工方法について図３と図４を用いて説明
する。

【００１８】シュー１３の円筒状外周面を加工するため
の加工装置は３０は、回転駆動され回転軸と直行する方
向に環状の研削面をもつ砥石３２と砥石の回転主軸３９
と、加工対象のシュー１３を固定するワークチャック３
７と、ワークチャック３７を回動させるロータリテーブ
ル３４と、ロータリテーブル３４をシュー１３の円筒面
の軸方向と直行しなおかつ砥石の回転軸とも直行する移
動方向４５（以下、Ｙ方向とする）に移動させる移動軸
３５と、前記移動軸３５を搭載し、シューの円筒状外周
面の軸方向である移動方向４６に移動する移動軸３６
（以下、Ｘ方向とする）と、シューの半径方向で砥石の
切込み方向である移動方向４７（以下、Ｚ方向とする）
に移動する移動軸３７とからなり、さらに、砥石３２の
端面を修正するドレッサ（図示せず）とこれらを制御す
る制御盤４０と、これらが搭載されるベース３１と、を
備えている。なお、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向は互いに垂
直である。

【００１９】次に加工装置３０のワークチャック３７を
説明する。シュー１３の平板部をワークチャック３７の
平板部５１に当接させ、シリンダ５２によりクランパ５
３を駆動しシュー１３の平行平面部を挟み込むことによ
り、シュー１３をワークチャック３７に固定する。

【００２０】次に、以上で説明した加工装置３０を用い
た、シュー１３の円筒状外周面の加工方法について説明
する。

【００２１】制御盤４０を操作しＸＹ移動軸を用いてシ
ョーと砥石の相対位置を図５に示すように移動する。こ
の際、砥石の円環状外周面がシューの軸方向全面に接触
できる位置に移動する。次に、砥石３２を回転させなが
らＺ軸テーブルによりＺ方向４７にシューに近づける。
さらに、シューをロータリテーブルを用いシューの円周
方向に往復回転運動させる。往復運動の範囲はシュー全
体に研削加工を施すことが出来、更に砥石が完全にシュ
ーと接触しない位置で、なおかつワークチャックと砥石
が接触しない範囲である。この状態で、更にＺ軸を移動
するとシューと砥石が線接触５５し、シューの円筒状外
周面が研削加工される。

【００２２】図６（ａ）、（ｂ）はシューの往復回転運
動の始点と終点を示す説明図である。（ａ）、（ｂ）は
どちらを始点にしても終点にしても構わないが。また、
始点、終点ともに砥石とシューが接触しない位置までワ
ークチャックを回転させなければ、シューは完全な円筒
面にはならない。このため、ワークチャックが砥石の中
心側に位置する図６（ｂ）の位置にてワークチャックと
砥石の干渉が問題となる場合がある。この干渉問題を解
決するには、砥石をカップ形砥石にするか、もしくはカ
ップ形に成形すればよい。

【００２３】さらに、詳細な軸の移動工程は２つの方式
がある。一つの加工工程は砥石と接触しない位置までシ
ューを回動させ、次にＺ軸を移動させ砥石軸を移動さ
せ、シューに切り込みを与える。次に、前記回転方向と
反対方向にシューを回動させ、砥石からシューが離れる
まで研削加工を施す。このように、シューを回動させる
ごとに切込みを加える加工方法である。また、他方の研
削方法はシューを連続的に往復回転運動させ、更にＺ軸
も連続的に移動し切り込むを行う同時２軸加工方法であ
る。

【００２４】いずれの加工方法においてもＺ軸がシュー
の所望の曲率半径になる座標になりしだい移動を中止
し、その後、ロータリテーブルを数回往復運動させるこ
とにより、スパークアウトを施し加工を終了する。

【００２５】上記状態では研削加工時の運動は切込み軸
であるＺ軸とシューの回転往復運動の２軸加工である。
この加工は主に仕上げ加工の段階に行う加工方法であ
る。なぜなら、前記加工では砥石の円環状端面の一部の
みを使用しているため砥石が偏摩耗する。そこで、荒加
工の段階には更に移動方向４５であるＹ軸方向にシュー
が１回の回転運動に対し数回の往復運動を付加し、砥石
全面がシュー加工に寄与するようにいわゆるオシレーシ
ョン動作を付加する。この際、砥石全面を使用するため
には砥石とワークが離れる必要があり、加工面は円筒形
状ではなくなる。

【００２６】しかし、オシレーション動作は荒加工時の
みであることから問題にはならない。

【００２７】仕上げ加工実施後のシューの円筒状外周面
の表面粗さが悪い場合には、以下の対策を実施する。第
１にはスパークアウトの回数を増加する方法であり、第
２には仕上げ加工時に砥石とワークの線接触状態を維持
しつつ微小にＸ方向または、Ｙ方向にオシレーション動
作を付加する方法である。

【００２８】以上の加工方法によって加工されたシュー
の円筒状外周面の輪郭形状はロータリテーブルの回転精
度に依存するため、従来の総形研削方式に比べ、非常に
高い形状精度となる。

【００２９】また、従来加工法ではオシレーション動作
が出来ない加工方式のため、表面粗さが悪かったが、本
発明の加工方式の場合、良好な表面粗さを得ることがで
きる。つまり、本発明の加工方法を用いることにより、
従来方式に比べ高い形状精度と良好な表面粗さを容易に
得ることが出来る。

【００３０】次にシューの円筒状外周面の微小な凹凸と
圧縮機性能の関係を説明する。

【００３１】シューの円筒状外周面には本発明の加工方
法では、図７（ａ）、（ｂ）のように微小な凹部（谷
部）と凸部（山部）からなる条痕が円弧状の加工条痕が
残る。円弧状の加工条痕は図７（ａ）のように片側の場
合と、図７（ｂ）のように両側に現れる場合があり、両
者は加工条件の違いによって発生するものである。

【００３２】本発明では円弧状の加工条痕がシューの円
筒状外周面にあることが特徴である。

【００３３】つまり、図８に示すように、シューの円筒
状外周面とシリンダの円筒孔内周面の間を冷媒ガスは高
圧側から低圧側に流れ出ようとする。この際シューの円
筒状外周面に微小な凹凸を設けると、冷媒ガスは圧縮と
膨張を繰り返すこととなり、流れが乱される。このた
め、微小な凹凸はシューとシリンダの隙間のシール効果
を発揮できる。

【００３４】またさらに、円弧状の加工条痕がシューの
円筒状外周面にある場合、シューの凹部に潤滑油が保持
されるため油膜保持能力が向上するため、シューとシリ
ンダの摩擦による摩耗を低減でき、シューの形状変化に
よる圧縮機性能の劣化を防止できる。

【００３５】

【発明の効果】本発明によれば、シューの円筒状外周面
に微小な凹凸を付けることによりシリンダと当接する箇
所のシール性を向上でき、なおかつシューの摩耗を低減
できることから密閉形圧縮機の性能向上と性能の安定化
を図れる。

【００３６】さらに、本発明のシューの加工方式では従
来加工方式である総形研削加工に対し形状精度、表面粗
さともに良好に加工でき、結果として低価格の密閉形圧
縮機を実現できる効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る密閉形圧縮機の一実施の形態を示
す部分断面図である。

【図２】図１のＡ−Ａ矢視断面図である。

【図３】本発明に係るシューの加工装置の一実施形態を
示す説明図である。

【図４】シューのチャック装置の説明図である。

【図５】砥石とシューの接触状態を示す断面図である。

【図６】砥石とシューおよびワークチャックの位置を説
明する断面図である。

【図７】本発明に係るシューの円筒状外周面の条痕を示
す説明図である。

【図８】シューとシリンダの断面の拡大図である。

【符号の説明】

１…ピストン、４…ブレード、１１…シリンダ、１２…
クランク軸、１２ａ…偏心部、１３…シュー、１４…吸
入口、１５…吐出口、１６…吸入室、１７…圧縮室、１
８…シール部、２０…圧縮機構部、２１…密閉容器、２
２…モータ部、２２ａ…固定子、２２ｂ…回転子、２３
…主軸受、２４…副軸受、２７…空間、 ３０…加工装
置、３１…ベース、３２…砥石、３４…ロータリテーブ
ル、３５…Ｙ方向移動軸、３６…Ｘ方向移動軸、３７…
ワークチャック、３８…Ｚ方向移動軸、３９…砥石主
軸、４０…制御盤、４５…移動方向（Ｙ方向）、４６…
移動方向（Ｘ方向）、４７…移動方向（Ｚ方向）、５１
…平板部、５２…シリンダ、 ５３…クランパ、５５…
砥石接触面。

フロントページの続き (72)発明者 山中 敏夫 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株 式会社日立製作所生産技術研究所内 (72)発明者 阿部 信雄 栃木県下都賀郡大平町大字富田800番地 株式会社日立製作所冷熱事業部内 (72)発明者 舘野 稔 栃木県下都賀郡大平町大字富田800番地 株式会社日立製作所冷熱事業部内 Ｆターム(参考） 3C049 AA04 AB01 AB04 AB06 CA01 CA02 CB01

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シリンダと、前記シリンダ内に収納され
   る円筒部を有し、前記シリンダに揺動可能で、半径方向
   に揺動可能に支持され、シリンダ室を吸入室と圧縮室と
   に仕切るための平板状のベーンを前記円筒部に突き出す
   ように一体的に形成したピストンと、前記ピストンの円
   筒部を前記シリンダ内で公転運動させるように円筒部に
   回転自在に嵌合する偏心部を回転させるクランク軸と、
   前記クランク軸を支持し、前記シリンダの両端開口を閉
   塞する端板とを備え、前記ベーン部分を前記シリンダの
   円筒状内周面の外側に前記円筒状内周面の中心軸と平行
   中心軸をもって形成した円筒孔部に挿入し、前記ベーン
   部分と前記円筒孔部との間に前記ベーンの平面部に滑動
   可能に当接する平面部と前記円筒孔部の円筒状内周面に
   滑動可能に当接する円筒状外周面とを有するシューを組
   み込んだ構造である密閉形圧縮機において、前記シュー
   の円筒状外周面に、少なくとも一方向の円弧状の加工条
   痕を形成したことを特徴とする密閉形圧縮機。
2. 【請求項２】 回転駆動され回転軸線と直行する環状の
   研削面を持つ砥石と、シューの円筒状外周面の中心軸を
   前記砥石回転軸に対し、直行する方向でなおかつ円筒状
   外周面を加工可能に支持するワークチャックと、シュー
   の円筒状外周面の円周方向に回転位置決め可能な回転軸
   と、前記シューの円筒状外周面の中心軸に直行し、前記
   砥石の回転軸に平行に移動、位置決め可能な移動軸と、
   前記シューの円筒状外周面の中心軸と、前記砥石の回転
   軸とに直行する方向に移動、位置決め可能な移動軸と、
   前記シューの円筒上外周面の中心軸に平行する方向に移
   動、位置決め可能な移動軸とをもつ研削装置を用い、前
   記砥石の環状の研削面を前記シューの円筒状外周面に線
   接触状態にて接触させるとともに、前記シューと砥石と
   の線接触状態を維持しながらワークチャックと砥石とが
   接触しない回転範囲でシューおよびワークチャックを往
   復回転させることを特徴とする密閉形圧縮機のシューの
   円筒状外周面の研削加工方法。
3. 【請求項３】 請求項２に記載のシューの円筒状外周面
   の研削加工方法において、前記砥石を回転駆動し、シュ
   ーと砥石の線接触状態を維持しつつ、シューを往復回転
   運動させ、さらに前記シューの中心軸と、前記砥石の回
   転軸とに直行する方向に前記砥石をシューに対して相対
   的に往復移動させることを特徴とする密閉形圧縮機のシ
   ューの円筒状外周面の研削加工方法。
4. 【請求項４】 請求項２に記載のシューの円筒状外周面
   の研削加工方法において、前記砥石を回転駆動し、シュ
   ーと砥石の線接触状態を維持しつつ、シューを往復回転
   運動させ、さらに前記シューの中心軸と平行する方向に
   前記砥石をシューに対して相対的に往復移動させること
   を特徴とする密閉形圧縮機のシューの円筒状外周面の研
   削加工方法。