JP2004316580A - 非対称ラップ形スクロール圧縮機とその加工法 - Google Patents

Abstract

【課題】非対称ラップ形スクロール圧縮機の旋回スクロールの鏡盤面を砥石で仕上げた際に得られる平面度の安定化と、砥石による加工の安定化を図る。
【解決手段】非対称構造ラップ形スクロール圧縮機の旋回スクロール５の鏡盤面８に歯底面７の段差を拡張した部分で、砥石による仕上げ加工が不用な歯底面拡張部７Ａを設ける。この歯底面拡張部７Ａを用い急激な加減速と停止を伴う砥石４０の移動経路を排除して、ほぼ一定の移動速度と押し付け力で砥石４０により鏡盤面８を加工して、平面度の良好な非対称構造ラップ形スクロール圧縮機の旋回スクロールを得る。
【選択図】 図２

Description

【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圧縮機に関わり、特に非対称ラップ形スクロール圧縮機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図５ないし図８を参照して、従来のスクロール圧縮機の代表的な構造例を説明する。
【０００３】
図５は、空調用スクロール圧縮機の一例の側断面図である。本例において、ケース２７内にモータ２４と圧縮機構部２０を格納しており、モータ２４のロータ２４Ａの回転運動がクランクシャフト２２により伝達されて、圧縮機構部２０を駆動する構成になっている。
【０００４】
圧縮機構部２０では、フレーム２１のベアリング部にクランクシャフト２２が挿入されており、クランクシャフト２２の偏心部は旋回スクロール１に設けられたベアリング部に挿入されている。フレーム２１に設けられたキー溝と旋回スクロール１に設けられたキー溝にはオルダム継ぎ手を形成するオルダムリング２３のキーが挿入されており、固定スクロール１１は旋回スクロール１と組み合わされた状態で、フレーム２１にボルト２６によって締結されている。
【０００５】
上記の構成で、ロータ２４Ａからクランクシャフト２２に与えられる回転運動により、クランクシャフト２２の偏心部を介して旋回スクロール１は固定スクロール１１に対して旋回運動する。この旋回運動によって固定スクロール１１の渦形状のラップ１１Ａと旋回スクロール１の渦形状のラップ１Ａは相対運動を行い、固定スクロール１１に設けられた吸入口パイプ２８を経由して圧縮室３５に動作ガス（図示せず）が吸入され、中心部に進むにしたがって動作ガスは圧縮されていく。圧縮が完了した動作ガスは、固定スクロールの吐出口１４からケース２７の内部へ吐出される。ケース２７の内部へ吐出された動作ガスは、吐出パイプ２９を経て接続された機構（図示せず）に供給される。例えば、空調装置の例では、吐出パイプ２９を出た動作ガスは、放熱器、膨張便、蒸発器（いずれも図示せず）を経由して再び吸入パイプ２８に戻ってくるサイクルを繰り返すが、このサイクルの過程で成される動作ガスの放熱と吸熱によって空調装置としての機能を果たしている。
【０００６】
また、固定スクロール１１とフレーム２１によって形成された背圧室３６には、動作ガスの吸入圧力と吐出圧力の中間的な圧力の動作ガスが導かれている。この背圧室３６に導かれた動作ガスの圧力により、旋回スクロール１は固定スクロール１１に密着させられて、圧縮室３５がシールされた空間を形成したままで移動することが可能となっている。一方、この背圧室３６とケース２７内の圧力差によって、ケース２７の下部に貯留された潤滑油３１がクランクシャフト２２の内部に形成された給油穴２２Ａを上昇して、圧縮機構部２０の摺動部分を潤滑する。この潤滑油３１は、油膜を形成して、圧縮室３５などに必要なシールの機能も担っている。
【０００７】
このようなスクロール圧縮機には、圧縮室３５が複数形成されているが、圧縮室３５の形状が、点対称の構成と、非対称の構成の両構成が実用化されている。図６を用いてこの点対称の構成と、非対称の構成について詳述する。
【０００８】
図６（ａ）は旋回スクロールのラップ１Ａと固定スクロールのラップ１１Ａを噛み合わせた状態の一例を示しており、図５のＡ−Ａ断面からスクロールラップを抽出した図に相当する。旋回スクロールのラップ１Ａは厚さを有する渦巻形状を成しているが、この渦巻形状は、円のインボリュート曲線で規定されるのが通例である。固定スクロールのラップ１１Ａも同様の曲線で規定され、１８０ｄｅｇ位相をずらして噛み合わさっている。この旋回スクロールのラップ１Ａと固定スクロールのラップ１１Ａによって圧縮室３５Ａ、３５Ｂ、３５Ｃ、３５Ｄ、３５Ｅが形成されている。本図は最外周の圧縮室３５Ａと３５Ｂの圧縮室が閉塞されて圧縮室の形を成した瞬間の状態を示している。すなわち、最外周の圧縮室３５Ａと３５Ｂで吸入動作を完了した瞬間の状態にある。この状態から、旋回スクロールのラップ１Ａが固定スクロールのラップ１１Ａに対して旋回運動を行なうことで、圧縮室３５Ａと３５Ｂは体積を縮小しながら中心方向に移動していく。旋回スクロールのラップ１Ａが１周すると、圧縮室３５Ａ内にあった動作ガスは圧縮室３５Ｃの位置に移動し、さらに旋回スクロールのラップ１Ａが旋回することで３５Ｅの位置に移動して圧縮を完了し、中心部３５Ｅの位置に開口した吐出口から圧縮室外へと排気される。この構成で、３５Ｅを除く４室の圧縮室３５Ａ、３５Ｂ、３５Ｃ、３５Ｄは点対称となる配置を成している。圧縮室３５Ａと圧縮室３５Ｂは点対称であり、圧縮室３５Ｃと圧縮室３５Ｄは点対称である。それぞれ、対称となる相手とは内部の容積が等しく、圧力も等しい。旋回スクロールのラップ１Ａが固定スクロールのラップ１１Ａに対して旋回運動を行なう過程でも、この対称の関係が維持される構造になっている。
【０００９】
一方、図６（ｂ）は図６（ａ）と同様に旋回スクロールのラップ１Ａと固定スクロールのラップ１１Ａを噛み合わせた状態を示しているが、圧縮室３７Ａ、３７Ｂ、３７Ｃ、３７Ｄが非対称の構成となっている。図６（ｂ）は最外周の圧縮室３７Ａが閉塞した瞬間を示しているが、この圧縮室３７Ａと対称な形状を成す圧縮室が形成されていない。また、より中心に形成される圧縮室３７Ｂと圧縮室３７Ｃはそれぞれ対称形であるが、吸入した動作ガスの質量が異なるため、異なった圧力の圧縮室になっている。
【００１０】
このように、圧縮室が対称形状を成す構成と非対称形状を成す構成がスクロール圧縮機に存在するが、両者とも実用に供されている。圧力のバランスを重視する場合には対称形状が採用され、小形ながら吸入ガス量の増大を求める場合に非対称形状が利用されている。
【００１１】
このような構造がとられるスクロール圧縮機において、運転中の旋回スクロール１と固定スクロール１１の変形を吸収することを目的に、対称形状のスクロール圧縮機では旋回スクロール１の歯底面に微小な段差を形成する技術が開示されており、利用されている。特開平６−３１７２６９号公報に示されるように、変形が生じる旋回スクロール１の歯底面に１０μｍ程度の段差を形成して、この段差により対となる固定スクロール１１との間隙を適正化する技術である。本技術について図５および図７を用いて詳述する。
【００１２】
図５において、旋回スクロール１は固定スクロール１１から離脱しないように、背圧室３６に圧力をかけて運転されている。よって、旋回スクロール１は運転中に固定スクロール１１に向かう方向（図面の上方）に力が加わり、たわみが生じる。このたわみを吸収する目的で、旋回スクロール１の歯底面に段差を設定している。
【００１３】
図７（ａ）は、歯底面３に段差を設定した旋回スクロールで、対称形スクロール圧縮機用のものを示す。円盤形状の鍔部分である鏡盤面４に対して、歯底面３は１０μｍ程度の段差を形成している。固定スクロールのラップ１１Ａを破線で示すが、歯底面３は固定スクロールのラップ１１Ａの先端が噛み合い摺接する部分である。対称構造であるため、歯底面３の終点Ｐはラップ１Ａの終点Ｑと１８０ｄｅｇずれた位置に形成される。また、歯底面３はラップ１Ａによって挟まれた底面であるが、挟み合うために対となるラップ１Ａが存在しない最外周部では、ラップ１Ａのインボリュート曲線の延長線３Ａによって、鏡盤面４と区画されている。なお、円弧形状の破線３Ｂで示すように、インボリュート曲線の延長線３Ａを外側に拡張して歯底面３を区画する例も採用されている。ここで、対称構造の特徴として、ラップ１Ａの矢印Ｂで示した範囲の外側に噛み合う固定スクロールのラップ１１Ａは存在しない。
【００１４】
このような図７（ａ）に示した旋回スクロール１の鏡盤面４を砥石によって仕上げ加工する場合、仕上げる必要のある範囲は図７（ｂ）にハッチングで示す部分Ｃとなる。この部分Ｃは、ラップ１Ａの間際まで範囲が及ばないのが特徴である。すなわち、矢印Ｄで示した部分では、歯底面の区画線３Ｂの内側は段差部分になるので、鏡盤面４の範囲は３Ｂの外側になる。よって、鏡盤面４はラップ１Ａに隣接しない。また、矢印Ｂで示した部分には、噛み合う固定スクロールのラップが存在しない部分であるため、破線で示す境界線３Ｃの外側が鏡盤面の範囲となる。よって、矢印Ｂで示す範囲にも、ラップ１Ａの根元部分に噛み合う相手が存在しない。これらのことから、砥石で仕上げる範囲Ｃはラップ１Ａの間際まで及ばず、砥石で仕上げる範囲Ｃは、ラップ１Ａから距離を置いた範囲になる。
【００１５】
よって、歯底面３に段差を設けた対称構造の旋回スクロール１では、鏡盤面４を砥石によって仕上げ加工する場合に、複雑な形状のラップ１Ａの近傍まで砥石が接近する必要がない。このことから、砥石が鏡盤面４を加工するにあたり、ラップ１Ａに砥石を誤って接触させる、あるいは、ラップ１Ａの近傍に未加工部分を残留させるような加工時の砥石の運動精度に関わる事項に注力することなく容易に加工が可能であった。
【００１６】
ところで、先に説明した図６（ｂ）の非対称構造の例は、旋回スクロールのラップ５Ａの渦形状を、図６（ａ）の対称構造の例のラップ１Ａと同一にした一例である。この非対称構造用の旋回スクロール５では、対称構造用の場合と異なり、ラップ５Ａの全てが固定スクロールのラップ１５Ａとの噛み合い部分となる。このため、図８に非対称構造用の先回スクロール５を示すが、歯底面７の段差部分の範囲を噛み合わさる固定スクロールのラップ１５Ａの存在範囲に適用すると、図８（ａ）に示す歯底面７となる。この歯底面７の外周部は、旋回スクロールのラップ５Ａの最外周部に固定スクロールのラップ１５Ａの接触範囲を加えた区画線７Ａで示される部分となる。
【００１７】
【特許文献１】
特開平６−３１７２６９号公報
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
前記の非対称構造用の旋回スクロールは、以下のような課題を有していた。
【００１９】
図８（ａ）に示した歯底面７の段差を採用すると、鏡盤面８の最小幅が過小となり、摺動部の幅が不足する。鏡盤面８の幅が最小となる部分は、図８（ａ）に示す幅Ｅとなる。このように、従来の対称構造で機能を果たしていた鏡盤面４に歯底面３を非対称構造用として延長していくと、摺動部として機能させる部分の幅が過小になる。鏡盤面８は荷重を支持しながら摺動する部分であり、この幅が狭まると、鏡盤面８の面圧が過大となり、異常摩耗の起因となる。そこで、鏡盤面８の幅Ｅを確保するために、鏡盤面８の外径を拡大すると、これは旋回スクロール５の外径が拡大することを意味する。旋回スクロール５の外径が拡大すると、固定スクロール１５の外径も拡大することになり、固定スクロール１１を格納しているケース２７の外径を拡大することになる。最終的に圧縮機の外径を大きくすることになる。これは、圧縮機を大形化することを意味するが、より小形化・軽量化を指向するのが常である圧縮機の仕様として相応しい選択ではなくなる。
【００２０】
また、図６（ｂ）に示す例では、固定スクロールのラップ１５Ａの最外周部１５Ａ１は、固定スクロールの鏡盤面１８と連続しており、ラップの最外周部１５Ａ１と鏡盤面１８の境界を形成していない。非対称構造では、このように固定スクロールのラップ１５Ａの最外周部１５Ａ１は、固定スクロールの鏡盤面１８と連続する特徴がある。この固定スクロール１５に図８（ａ）に示した歯底面７を備える旋回スクロール５を噛み合わせると、段差になっている歯底面７は固定スクロールの鏡盤面１８に相対することになる。旋回スクロールの歯底面７が段差になっているために、この歯底面７と固定スクロールの鏡盤面１８との間に空間が生じる。この空間には、動作ガスが流入するが、動作ガスは旋回スクロール５の運動によって、圧力を変化させる。この圧力の変化によって、歯底面７と固定スクロールの鏡盤面１８との間に形成される空間内の圧力も変化し、結果として、旋回スクロールの鏡盤面８と固定スクロールの鏡盤面１８に作用する力が常に変化することになる。旋回スクロール５と固定スクロール１５を引き離そうとする力が常に変化することは好ましくない状態であり、旋回スクロールの歯底面７の段差が固定スクロールの鏡盤面１８に相対する構造は好ましくない。
【００２１】
上述したような摺動面積が過小になる問題と、旋回スクロールと固定スクロールの鏡盤面８、１８の間に空間が生じる問題に対処するために、旋回スクロールの段差の終点Ｐをより内周に設定すると、図８（ｂ）のようになる。この位置は、図８（ａ）の終点Ｐより３６０ｄｅｇ内周側になる。この位置であれば、前述の２点の問題点が生じることはなくなる。図８（ｂ）に示したような歯底面７を備える旋回スクロールの鏡盤面８を、砥石によって仕上げ加工することを試みると、仕上げ加工に必要な範囲は、図８（ｃ）の鏡盤面８にハッチングで示した部分となる。非対称構造では、旋回スクロールのラップ５Ａの全範囲に噛み合い相手が存在するため、鏡板面８もラップ５Ａの直下を含めて全範囲が加工対象となる。よって、図７に示した対称構造の例のように、鏡盤面４に砥石の仕上げ加工が不用となる部分が存在しなくなる。この制約から、図８（ｃ）に示した円環形状の端面を加工面とする砥石４０は、鏡盤面８の全面を走査する必要がある。この要求に対応するため、Ｇ部を加工する際に、砥石４０はラップ５Ａの終点９に衝突せずに全面を加工する必要がある。一例として砥石４０は、矢印Ｈで示す軌跡をとる必要がある。矢印Ｈで示した軌跡には、砥石４０の移動方向を反転させる点Ｋが存在するが、この点Ｋでは瞬時ではあるが砥石４０の移動速度がゼロとなる。他の軌跡を採用しても、このＧ部の加工には、砥石４０が反転する軌跡が生じる。
【００２２】
砥石４０による加工で除去される量は、砥石４０の移動速度に敏感に影響を受け、移動速度が遅くなれば、加工量は増加する。特に、砥石４０が接触したまま停止すると、その部分が他よりも深く掘り込まれることになる。この現象は、平坦な面が必要とされる鏡盤面８にとっては、はなはだ都合が悪い。
【００２３】
また、ラップ５Ａの終点９の形状は、機能上の重要な要素ではないため、ラップ５Ａと比較すると粗い精度で製作されるのが通例である。この粗い精度で製作された終点９の近傍を砥石４０が移動すると、砥石４０が終点９に接触して、砥石４０が破壊する場合を生じる弊害もあった。
【００２４】
さらに、非対称構造では、鏡盤面８の全面を砥石４０で仕上げ加工するため、ラップ５Ａと鏡盤面８の交差したコーナ部に極力砥石４０を接近させる必要があった。この砥石４０の角部は、従来、特段の配慮をせずに、砥石成形時に生じる不定形な丸みを有した状態で使用していた。この不定形な丸みが大きい状態で、鏡盤面８のコーナ部を加工すべく砥石４０をラップ５Ａに近接させていくと、ラップ５Ａに砥石４０の側面が接触しても、砥石４０の丸みの下は加工できないために、コーナ部に未加工部を残留させる問題があった。また、砥石４０がラップ５Ａに接触しながら鏡盤面８を加工すると、ラップ５Ａの形状を劣化させるばかりでなく、意図せぬ振動が発生して、正常に鏡盤面８を加工できない問題があった。
【００２５】
このように、非対称構造の旋回スクロールでは、砥石４０で仕上げた際の鏡盤面８の平面度が劣化する課題や、砥石４０が終点９に接触する場合が発生してしまう課題、および、砥石４０がラップ５Ａに接触することによる振動が発生する課題が存在していた。これらの課題のために、平面度の良好な鏡盤面８を備える非対称構造の旋回スクロール５を安定して生産することが難しく、性能の良好な非対称ラップ形スクロール圧縮機を低コストで提供することに支障があった。
【００２６】
【課題を解決するための手段】
上述してきた非対称ラップ構造のスクロール圧縮機で、歯底面に鏡盤面からの段差を有する旋回スクロールを効率良く生産するために本発明はなされた。
【００２７】
まず、本発明の非対称ラップ形スクロール圧縮機では、鏡板面から渦巻状ラップが直立してなる旋回スクロールおよび固定スクロールを噛み合わせて圧縮室を形成し、前記旋回スクロールと前記固定スクロールの相対運動によって圧縮室の体積を拡大縮小することで動作流体を圧縮するスクロール圧縮機であり、複数形成される圧縮室の形状がラップの中心に対して非対称な形状を成し、旋回スクロールの歯底面には前記鏡板面との段差を形成した、非対称ラップ形スクロール圧縮機であって、前記旋回スクロールの歯底面に形成した段差の外周側終点を前記旋回スクロールのラップ終端部とその一周前のラップに挟まれる歯底面を外周側に延長する方向にあって、相対する固定スクロールに備わる溝が存在する範囲に対面する位置に設定し、内壁が存在しない範囲の段差においては、前記段差の幅は、前記ラップの内線と外線の幅とラップ厚さを加えた寸法以下とするとともに、前記旋回スクロールの鏡盤面は、円環形状端面を備える砥石により仕上げ加工した旋回スクロールを具備することを特徴とする非対称ラップ形スクロール圧縮機である。
【００２８】
また、本発明による非対称ラップ形スクロール圧縮機の旋回スクロールの加工法では、エンドミルにより前記旋回スクロールの歯底面に、外周側終点を、前記旋回スクロールのラップ終端部とその一周前のラップに挟まれる歯底面を外周側に延長する方向にあって、相対する固定スクロールに備わる溝が存在する範囲に対面する位置に設定し、内壁が存在しない範囲においては、幅が前記ラップの内線と外線の幅とラップ厚さを加えた寸法以下となるような段差を加工し、次いで、円環形状端面を備える円筒形砥石を回動させて、ほぼ一定の押付け力で前記鏡盤面に摺接し、前記円筒形砥石がラップ外線の最外周部に沿った軌跡から、その一周前のラップ外線に沿った軌跡に移行する間を前記段差の範囲内に設定して、前記円筒形砥石を移動させ、段差を除く前記鏡盤面の全面を、前記円筒形砥石を離間させることなく加工することを特徴とする非対称ラップ形スクロール圧縮機の旋回スクロールの加工法である。
【００２９】
また、本発明による非対称ラップ形スクロール圧縮機の旋回スクロールの加工法では、前記円筒形砥石の側面と端面の角に形成される丸みの幅を、加工対象である旋回スクロールのラップ側面と歯底面が交差する角に形成された隅肉部の幅より小さくし、前記円筒形砥石の端面を前記旋回スクロールの隅肉部部に接触せず、かつ、ラップ側面から前記面取りの幅よりも離れない位置を通過させることにより、旋回スクロールの鏡盤面に砥石による仕上げ加工することを特徴とする非対称ラップ形スクロール圧縮機の旋回スクロールの加工法である。
【００３０】
【発明の実施の形態】
本発明に関わる一発明実施の形態を図１ないし図４によって説明する。
【００３１】
図１（ａ）は、非対称構造用の固定スクロール１５の一例を示している。固定スクロール１５のラップ１５Ａの最外周部分は、最外周の圧縮室が形成される部分であり、圧縮すべき動作ガスを外部から取り入れるために、吸入口１９を設けている。ラップ１５Ａの圧縮室が形成される最も外側の位置は点Ｌであり、吸入口１９から点Ｌの位置までは溝１９Ａを形成して、吸入される動作ガスの通路としている。動作ガスは吸入口１９より取り入れられて、溝１９Ａを経由して、渦形状のラップ１５Ａの内部へと移送される。
【００３２】
図１（ｂ）は、図１（ａ）に示した固定スクロール１５に、非対称構造用の旋回スクロール５を噛み合わせた状態を示している。旋回スクロール５は破線で表示している。旋回スクロールのラップ５Ａの終点Ｐより外側に固定スクロールの吸入用の溝１９Ａが配置される。
【００３３】
図２に、図１（ｂ）に示した旋回スクロール５と固定スクロール１５の噛み合わせ状態から旋回スクロール５を抜き出して示す。旋回スクロール５は歯底面７に鏡盤面８からの段差を設けているが、歯底面７の段差部の外周側終点Ｐを、ラップ５Ａに挟まれた領域から外側であり、相対する固定スクロール１５の吸入用の溝１９Ａが存在する範囲内に設定している。拡張した部分の歯底面段差７Ａの幅Ｗ１は、相対する固定スクロールの吸入用の溝１９Ａに設定された幅Ｗ２以下としている。このような拡張した部分の歯底面段差７Ａを設けることで、旋回スクロールの鏡盤面８は、固定スクロールの鏡盤面１８に当接するが、溝１９Ａは開口部であり、この部分に相対する旋回スクロールの鏡盤面８では、接触相手をなくすことができる。よって、この形態の拡張した部分の歯底面段差７Ａは、旋回スクロール５の運動によって固定スクロール１５の鏡盤面に相対することがなく、弊害をもたらす空間を鏡盤面上に形成することがない。
【００３４】
次いで、円環形状砥石で鏡盤面を仕上げる際に、段差部を通過する砥石の軌跡の一例を図３に示し、説明する。位置ｓからスタートして、位置αで鏡盤面８に接触した砥石４０は、ラップ５Ａに沿って移動し、歯底面７Ａにかかる位置βに至り、位置βから歯底面７Ａの上を内周側へ移動して位置γに至り、ラップ５Ａに沿って移動する軌跡に移行する。この軌跡の中で、砥石４０は急激な方向転換は必要ない。よって、砥石４０の移動が停止する場所は発生しない。よって、均一な加工量を維持しながら砥石４０は移動することが可能であり、鏡盤面８は平坦に砥石４０で仕上げ加工することが可能となる。
【００３５】
また、ラップの終点９付近を通過するに際しても、砥石４０が加工しなくて良い歯底面７Ａが存在するために、間隔Ｍを大きく設定することが可能で、精度の粗いラップの終点９の近傍を通過する必要がない。よって、砥石４０がラップの終点９に接触して破壊するような生産を大きく阻害する問題が発生することを防止できる。
【００３６】
続いて、歯底面７、７Ａと鏡盤面８の加工法に関わる一例を、同じく図３を参照して説明する。旋回スクロール５は、回動する工具の位置を制御可能な加工装置（図示せず）のチャック（図示せず）に把持し、歯底面７の幅より小さい直径のエンドミル４１を用い、ラップ５Ａの歯底面７の渦巻形状に沿って歯底面７を加工する。この際、同一のエンドミル４１を用いて、歯底面７の渦巻形状に沿った軌跡を延長して、拡張部分の歯底面７Ａを加工する。なお、同一のエンドミル４１を用いて、鏡盤面８の荒加工を行なうことも可能である。続けて、鏡盤面８の最大幅の１／２以上の直径を有する砥石４０を回動させて、砥石４０に押し付け力を付与して、位置ｓから位置αに砥石４０を移動させる。砥石４０に付与する押し付け力は、空気シリンダ、バネなど（図示せず）の圧力制御機構を用いて発生させることができる。砥石４０の押し付け力で加工量を制御する圧力制御方式であるが、切り込み量を位置で制御する位置制御方式に比較して、簡便な機構で制御が可能である。次に、前述したように、砥石４０の円環形状端面による加工を行ないながら位置βに砥石４０を移動させる。位置βで砥石４０を停止させることなく鏡盤面８の内側に向かわせて、位置γに移動させる。位置γで、ラップ５Ａに沿って移動する軌跡に移行する。この後、砥石４０をラップ５Ａに沿って、位置δ１、δ２、δ３と移動させ位置αに戻り、続けて、位置βに移動し、ここからラップ５Ａに沿った軌跡を離れて鏡盤面８の外周を加工するように位置δ４、δ５と移動して、δ６へ離脱する。ほぼ１．５周する軌跡であるが、この軌跡で、鏡盤面８の全面を砥石４０によって加工する。この過程で、砥石４０は停止することはなく、また、急激に加減速を行なうことがないため、ほぼ一定の押し付け力を維持するだけで、均一な加工量の仕上げを行なうことができる。よって、平面度の良好な鏡盤面８を得ることが可能となる。また、上述した軌跡では、砥石４０は位置αで鏡盤面８に接触した後、位置δ６で離脱するまでに、鏡盤面８から離れることなく加工が可能であるため、加工の能率が良い方法である。
【００３７】
このように、エンドミル４１により歯底面７を拡張した段差部７Ａを加工し、砥石４０を用いた定圧加工により鏡盤面８を仕上げ加工することで、精度の良好な鏡盤面８を効率良く得ることが可能となる。
【００３８】
ここで、図３における砥石４０の移動過程で、砥石４０はラップ５Ａに沿って移動するが、砥石４０はラップ５Ａの近傍を移動するにあたり、砥石４０の外周部分はラップ５Ａには接触させない。安定して鏡盤面８を加工するのが目的であるが、本手法について図４を参照して説明する。
【００３９】
図４は、旋回スクロール５のラップ５Ａと鏡盤面８が交差するコーナ部の断面を拡大して模擬的に示した図である。図４のコーナ部５Ｂは、ステップ形状を成している。このステップ形状は、ラップ５Ａの側面と鏡盤面８をそれぞれ別個にエンドミル４１により加工すると形成される。すなわち、エンドミル４１を鏡盤面８に接触させずにラップ５Ａの側面を加工して、次いで、エンドミル４１をラップ５Ａの側面に接触させずに鏡盤面８を加工すると、ステップ形状のコーナが形成される。エンドミル４１の側面と底面を単独で用いて、それぞれに最適な加工条件を採用して高精度な加工を指向する場合に採用する加工法である。一方、エンドミルの底面と側面を同時に使用して、ラップ５Ａの側面と鏡盤面を同時に加工する場合も、エンドミルの角の摩耗などにより、ステップ形状に似たような盛り上がったコーナ部５Ｂが形成される。このステップ形状は圧縮機のシール部分として好ましくない形状であるが、完全にシャープな形状を形成することは不可能であるから、通例、ステップの幅Ｎは０．１ないし０．５ｍｍ程度と微小になるように配慮されている。このような旋回スクロールのコーナ部５Ｂに固定スクロールのラップ１５Ａは噛み合うために、コーナ部５Ｂに対応する部分に面取り１５Ｃを施している。この面取り１５Ｃは、コーナ部５Ｂに最も接近した状態で、コーナ部１５Ｂに接触しない幅が設定されている。このような設定のコーナ部５Ｂに鏡盤面８は隣接している。この鏡盤面８を加工すべく、砥石４０をコーナ部５Ｂに接近させ、砥石の角部４０Ｃがステップ状のコーナ部５Ｂに接触すると、ステップ形状のコーナ部５Ｂによって砥石の角部４０Ｃが損傷を受けることになり、加工中に振動を発するなどの問題を起こす。また、砥石の角部４０Ｃの幅が大きいと、砥石４０の側面４０Ａがラップ５Ａに接触するまで接近しても、鏡盤面８に未加工部を残してしまう問題も起こす。
【００４０】
そこで、本例においては、まず、砥石の角部４０Ｃの幅Ｒを、固定スクロールの面取りの幅Ｔとコーナ部の幅Ｎの差より小さくなるように、砥石を成形する。例えば、０．１ｍｍ程度の砥石の幅Ｒを得るには、＃１０００程度の細粒の砥石４０を選定し、ダイヤモンドドレッサ（図示せず）に０．００２ｍｍ程度の小さな切り込みを与えて、砥石の側面４０Ａと４０Ｂの両方を成形する。このように、砥石の角部４０Ｃの幅Ｒを、固定スクロールの面取りの幅Ｔとコーナ部の幅Ｎの差より小さくなるように成形した砥石４０の端面を、旋回スクロール５のコーナ部５Ｂに接触させず、なおかつ、ラップ５Ａから、固定スクロールの面取りの幅Ｔよりも離れない範囲の位置を移動させる。このようにすると砥石の角部４０Ｃを損傷させることなく、鏡盤面８を砥石４０により加工することが可能となる。また、砥石４０の側面４０Ａがラップ５Ａに接触することなく、かつ鏡盤面８に不具合となる未加工部を残すことなく鏡盤面８を砥石４０により加工することが可能となる。
【００４１】
【発明の効果】
以上の発明実施の形態に述べてきた例のように、本発明によれば、非対称構造用の先回スクロールの鏡盤面を砥石で仕上げる際に発生していた問題点を以下のように解決できる。
【００４２】
従来の非対称構造用の旋回スクロールの鏡盤面を砥石で仕上げ加工するにあたって、鏡盤面の全面が加工対象となっていた。このため、砥石はラップの終点を含めた全形状に倣って移動するために、砥石が加工しながら移動する際に、途中で一旦停止して方向を反転する動作が必要であった。この反転部では、砥石の加減速が激しく、移動速度が一旦ゼロになるために、砥石による過切込みが発生して、鏡盤面の平面度を悪化させていた。加えて、精度の粗いラップの終点に砥石が倣うにあたっては、砥石がラップの終点に接触して破壊し、加工の継続が困難になる場合があった。これら課題に対し、本発明では、砥石で加工が不用なラップの底面部の段差を鏡盤面に拡張した。この部分を設けたことで、砥石の方向逆転が不用になり、砥石の急速な加減速と停止が加工中に生じることを排除した。これにより、砥石はほぼ一定の速度で移動することが可能となり、均一な加工量を可能とし、結果として、平面度の良好な鏡盤面を得ることができるようになった。精度の粗い部分に倣って砥石が移動する動作も不用となり、砥石が破壊して加工の継続が困難になる現象を排除できた。
【００４３】
また、砥石はほぼ一定の速度で移動することが可能となったために、砥石の位置を制御せずに、砥石をほぼ一定の力で押しつけるだけの定圧制御によって鏡盤面の加工が可能となった。定圧制御方式は、位置制御方式に比べて装置が極めて簡易な構造であるため、低コストで鏡盤面の加工が可能となる。
【００４４】
また、非対称構造構造の旋回スクロールでは、ラップの近傍まで鏡盤面を砥石によって加工する必要があるが、従来の砥石成形法では、ラップの側面にも砥石の側面が接触する場合があった。鏡盤面を加工している砥石がラップの側面に接触すると、意図せぬ振動が発生し、高精度な鏡盤面の加工を阻害する原因になっていた。この課題に対し、砥石の角部の形状を非対称構造に対して最適化し、ラップの側面に砥石を接触させずに加工する手法を提供した。この手法によって、加工中の砥石の異常振動を防止し、高精度な加工を安定して継続することが可能とる。これにより、非対称構造の旋回スクロールを安定して生産することが可能となり、生産コストの低減が可能となる。
【００４５】
上述したように、本発明によって従来、非対称ラップ形スクロール圧縮機の旋回スクロールに発生していた問題点を解決することで、精度の良好な旋回スクロールを安定した生産状態で提供することが可能となる。ひいては、性能の良好な非対称ラップ形旋回スクロールを安定して、低コストで提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】非対称構造の旋回スクロールと固定スクロールの噛み合い状態を示した説明図。
【図２】旋回スクロールの鏡盤面に拡張した歯底面を示す説明図。
【図３】砥石の移動軌跡を示した説明図。
【図４】ラップと鏡盤面の交差するコーナ部を示した説明図。
【図５】スクロール圧縮機の構造を示す側断面図。
【図６】旋回スクロールと固定スクロールの噛み合い状態を示した説明図。
【図７】従来の対称構造の旋回スクロールの歯底面と鏡盤面の特徴を示す説明図。
【図８】従来の非対称構造の旋回スクロールの問題点を示す説明図。
【符号の説明】
１…対称構造の旋回スクロール、１Ａ…対称構造のラップ、２…対称構造の歯先面、３…対称構造の歯底面、４…対称構造の鏡盤面、５…非対称構造の旋回スクロール、５Ａ…非対称構造のラップ、６…非対称構造の歯先面、７…非対称構造の歯底面、７Ａ…非対称構造の歯底面拡張部、８…非対称構造の鏡盤面、９…ラップ終点、１１…対称構造の固定スクロール、１Ａ…対称構造のラップ、１２…対称構造の歯先面、１３…対称構造の歯底面、１４…吐出口、１５…非対称構造の固定スクロール、１５Ａ…非対称構造のラップ、１６…非対称構造の歯先面、１７…非対称構造の歯底面、１８…非対称構造の鏡盤面、１９…吸込み口、１９Ａ…溝、２０…圧縮機構部、２１…フレーム、２２…クランクシャフト、２２Ａ…給油穴、２３…オルダムリング、２４…モータ、２４Ａ…ロータ、２４Ｂ…ステータ、２５…副軸受け、２６…ボルト、２７…ケース、２８…吸入パイプ、２９…吐出パイプ、３０…給油パイプ、３１…潤滑油、３５…対称構造の圧縮室、３６…背圧室、３７…非対称構造の圧縮室、４０…砥石、４０Ａ…砥石側面、４０Ｂ…砥石端面、４０Ｃ…砥石角部、４１…エンドミル。

Claims (3)

1. 鏡板面から渦巻状ラップが直立してなる旋回スクロールおよび固定スクロールを噛み合わせて圧縮室を形成し、前記旋回スクロールと前記固定スクロールの相対運動によって圧縮室の体積を拡大縮小することで動作流体を圧縮するスクロール圧縮機であり、複数形成される圧縮室の形状がラップの中心に対して非対称な形状を成し、旋回スクロールの歯底面には前記鏡板面との段差を形成した、非対称ラップ形スクロール圧縮機であって、前記旋回スクロールの歯底面に形成した段差の外周側終点を前記旋回スクロールのラップ終端部とその一周前のラップに挟まれる歯底面を外周側に延長する方向にあって、相対する固定スクロールに備わる溝が存在する範囲に対面する位置に設定し、内壁が存在しない範囲の段差においては、前記段差の幅は、前記固定スクロールの溝の幅以下とするとともに、前記旋回スクロールの鏡盤面は、円環形状端面を備える砥石により仕上げ加工した旋回スクロールを具備することを特徴とする非対称ラップ形スクロール圧縮機。
2. 非対称ラップ形スクロール圧縮機の旋回スクロールの加工法であって、エンドミルにより前記旋回スクロールの歯底面に、外周側終点を、前記旋回スクロールのラップ終端部とその一周前のラップに挟まれる歯底面を外周側に延長する方向にあって、相対する固定スクロールに備わる溝が存在する範囲に対面する位置に設定し、内壁が存在しない範囲においては、幅が前記固定スクロールの溝の幅以下となるような段差を加工し、次いで、円環形状端面を備える円筒形砥石を回動させて、ほぼ一定の押付け力で前記鏡盤面に摺接し、前記円筒形砥石がラップ外線の最外周部に沿った軌跡から、その一周前のラップ外線に沿った軌跡に移行する間を前記段差の範囲内に設定して、前記円筒形砥石を移動させ、段差を除く前記鏡盤面の全面を、前記円筒形砥石を離間させることなく加工することを特徴とする非対称ラップ形スクロール圧縮機の旋回スクロールの加工法。
3. 前記円筒形砥石の側面と端面の角部の幅を、固定スクロールのラップに形成する面取りの幅と加工対象である旋回スクロールのラップ側面と歯底面が交差する角に形成された隅肉部の幅との差より小さくし、前記円筒形砥石の端面を前記旋回スクロールの隅肉部に接触せず、かつ、ラップ側面から前記面取りの幅よりも離れない位置を通過させることにより、旋回スクロールの鏡盤面に砥石による仕上げ加工することを特徴とする非対称ラップ形スクロール圧縮機の旋回スクロールの加工法。

Images