JP3136846B2 - スクロール流体機械とスクロールのラッピング加工方法 - Google Patents

スクロール流体機械とスクロールのラッピング加工方法

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JP3136846B2 JP05170114A JP17011493A JP3136846B2 JP 3136846 B2 JP3136846 B2 JP 3136846B2 JP 05170114 A JP05170114 A JP 05170114A JP 17011493 A JP17011493 A JP 17011493A JP 3136846 B2 JP3136846 B2 JP 3136846B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はスクロール流体機械とス
クロールのラッピング加工方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】スクロール流体機械の従来技術について
図5を参照しながら説明する。スクロール流体機械は、
固定スクロール1と旋回スクロール2により複数個の渦
巻状の空間を形成し、固定スクロール1に対して旋回ス
クロール2を揺動回転運動させることにより、渦巻状の
空間に吸入した流体を圧縮もしくは膨張させて吐出する
作用をなす機械であることはよく知られている。
【0003】流体が気体でこれを圧縮する場合を例とし
て説明すると、気体(図示せず)は吸入口(図示せず)
より渦巻状空間(以下圧縮室と述べる)3に導かれた
後、順次隣接する圧縮室を移行しながら徐々に圧縮さ
れ、最終的に圧縮室4から吐出口4aに導かれ吐出され
る。このとき吸入口側の圧縮室3から吐出口側の圧縮室
4にいたるまでの各圧縮室中の気体の圧力は徐々に高ま
り、またその圧力は各圧縮室で各々異なるため、各圧縮
室の密閉性が劣ると気体の漏れが生じ圧縮効率が低下
し、前記気体の漏れによってスクロール流体機械の性能
にばらつきが生じる。
【0004】このため圧縮室の密閉性を保つ必要性から
固定スクロール1と旋回スクロール2はミクロンレベル
での加工仕上がり寸法のばらつきによる気体の漏れに対
する影響を小さくするために、固定スクロール1と旋回
スクロール2のラップの幅、ピッチ等の加工仕上がり寸
法をあらかじめ定めた測定部位で各々計測し、加工仕上
がり寸法のばらつき度合によるクラス分けを行い、この
ばらつきを相殺するような加工仕上がり寸法をもつ固定
スクロール1と旋回スクロール2を前記クラス中より各
々選択して組み合わせる工夫がなされている(以下この
操作をマッチング組立と呼ぶ)。
【0005】次に、前記圧縮室の密閉性を阻害し、気体
の漏れを生じさせる加工仕上がり寸法のばらつきの原因
について、固定スクロール1と旋回スクロール2のラッ
プの渦巻状の形状を定義する曲線がインボリュート曲線
である場合を例にとり図6から図8をもとに説明する。
【0006】まず図6によりインボリュート曲線を説明
する。図6は前記ラップの巻き始めの部分を表す図であ
る。前記固定スクロール1および旋回スクロール2の基
準部分(図示せず)を基に定義されるX軸とY軸とから
なる直交座標系において、原点Oを起点に前記ラップの
外側面5を規定するインボリュート曲線の座標点をXo
Yoで定義し、同じく内側面6の曲線の座標点をXiY
iで定義する。さらに前記ラップの外側面5を基準に内
側面6を記述すると、外側面5と内側面6のインボリュ
ート曲線の座標点は Xo=a(cosθ+θ×sinθ) Yo=a(sinθ+θ×cosθ) Xi=a(cosθ+(θ+d)×sinθ) Yi=a(sinθ+(θ+d)×cosθ) で定義される。ここでaはインボリュート曲線の基礎円
8の半径を表し、θはインボリュート曲線が基礎円8上
で伸開される点(伸開点)の角度(伸開角)を表す。な
お、角度θの単位はラジアンである。また、dは前記外
側面5を規定するインボリュート曲線によるラップ形状
加工を開始させる角度θosと前記内側面6を規定する
インボリュート曲線によるラップ形状加工を開始させる
角度θisの角度位相の差を表す。ここで基礎円8の円
周の長さは2aπで算出され、これが前記ラップの渦巻
状外側面5のピッチ寸法を表す値である。渦巻状内側面
6のピッチ寸法も同様に2aπである。またdの値を定
めると、2aπ×(d÷2π)で算出される値が前記ラ
ップの幅の寸法となる。
【0007】次に、以上のインボリュート曲線の説明を
もとに前記固定スクロール1および旋回スクロール2の
ラップの加工仕上がり寸法のばらつきについて述べる。
【0008】図7に示すように角度dが加工時に微小角
度△dのずれを生じた場合、前記ラップの外側面5と内
側面6とで構成されるラップ幅の寸法が2aπ×(△d
÷2π)だけずれる。また図4に示すように前記ラップ
の外側面5を加工するときの原点Ooと内側面6を加工
するときの原点Oiの相対位置が前記XY座標系で(△
X,△Y)だけずれると前記ラップ幅の寸法に偏りが生
じる。
【0009】前記ラップの加工仕上がり寸法のばらつき
に影響するこれらの原因が相互に作用することにより、
前記ラップの外側面5と内側面6の加工仕上がり寸法
は、それぞれ外側面5および内側面6を定義するインボ
リュート曲線に対して各部分でばらつきを生じる。この
ために前記ラップ幅の寸法は前記ラップの巻き始めから
巻き終わりまでの各部分でばらつき(以下ラップ幅の偏
位と呼ぶ)を生じた加工仕上がり状態になる。
【0010】また、前記ラップの外側面5あるいは内側
面6を加工する時に生じる原点Ooあるいは原点Oiと
座標原点Oの相対位置のずれにより、外側面5あるいは
内側面6が固定スクロール1および旋回スクロール2の
基準部分に対して位相のずれを引き起こす。旋回スクロ
ール2はオルダム機構(図示せず)を介して軸受け(図
示せず)に規制されており、軸受けは固定スクロール1
と位置決め固定されるため、固定スクロール1と旋回ス
クロール2を組み立てたときに、固定スクロール1のラ
ップと旋回スクロール2のラップの位相にずれが生じ、
図1および図3で示すようにラップの片面(例えば内側
面)で接触し、他面(例えば外側面)は気体の漏れ隙間
を生じる。
【0011】また、前記ラップの外側面5および内側面
6の表面粗度についての加工のばらつきも、固定スクロ
ール1と旋回スクロール2を組み立てたとき固定スクロ
ール1のラップと旋回スクロール2のラップが接する面
に微小な隙間を生じる原因となる。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】このように前記ラップ
幅の偏位、前記固定スクロールのラップと旋回スクロー
ルのラップの位相のずれのばらつき、前記ラップの表面
粗度のばらつきが、前記ラップ表面におけるラップ形状
の部分的な盛り上がり部あるいは突起部として作用する
ために、固定スクロール1と旋回スクロール2を噛み合
わせたときに、前記ラップ表面のこれらの盛り上がり部
および突起部どうしが接することにより、固定スクロー
ル1のラップと旋回スクロール2のラップが密着せず微
小な隙間を生じる。このため前記各圧縮室の密閉性が阻
害され、前記気体の漏れが生じ、スクロール流体機械の
性能に影響するという弊害が生じる。以上のように、マ
ッチング組立により前記各圧縮室の密閉性を管理しよう
としても、前記ラップおよびラップ表面の細部にわたる
形状までは管理ができず前記各圧縮室の密閉性にばらつ
きが生じることになり、スクロール流体機械の性能のば
らつきを引き起こす。このような難点を解決するため
に、たとえば特開昭60−209601号公報では一方
のスクロールラップの先端面により、他方のスクロール
部材の底面をラッピング剤により研磨加工する方法が示
されているが、このような例ではラップ先端面と底面は
研磨加工され凹凸が除去されるが、側面の凹凸は除去さ
れない。なぜなら、ラッピング加工する場合の固定スク
ロールと相手方の旋回スクロールの角度位相を正確に1
80゜反対にすることはむつかしく、少しでも位相ズレ
が生じると図6で説明したようにラップ片面のみ接触
し、他の片面は隙間が生じることとなり、ラッピング圧
力が得られず、従って片面はまったく研磨されることが
ない。スクロール圧縮機の圧縮室の密閉性はラップの端
面と側面の両方がシールされてはじめて実現するもので
あり、特にチップシール等の他の密封手段がとれないラ
ップ側面については密着度が重要となる。従ってこの方
法では密閉性のばらつきを抑えられない。
【0013】本発明の目的は、圧縮室の密閉性のばらつ
きを少なくし、圧縮室からの気体の漏れを小さくするこ
とにより、良好な性能のスクロール流体機械を提供する
ことにある。
【0014】
【課題を解決するための手段】前記目的は、前記渦巻状
ラップの端面、両側面および底面に噛み合わせの位相角
度を変えながらラッピング加工を施した固定スクロール
1および旋回スクロール2によりスクロール流体機械を
構成することで達成される。
【0015】
【作用】固定スクロール1のラップおよび旋回スクロー
ル2のラップの端面、両側面および底面に噛み合わせの
位相角度を変えながらラッピング加工を施すことにより
ラップおよびラップ表面の形状が成形され、微細は異形
状である前記ラップ表面の盛り上がり部および突起部が
除去される。このため固定スクロール1と旋回スクロー
ル2の噛み合わせ面である端面と側面の密着性が高ま
り、固定スクロール1と旋回スクロール2で形成される
各圧縮室の密閉性が向上するため、スクロール流体機械
の性能が良好なものとなる。噛み合わせ位相角度を変え
ながらラッピング加工を行うと端面と底面だけでなく、
内外両側面にラッピング研磨が施される。
【0016】
【実施例】図1から図4は本発明の一実施例であるラッ
ピング加工手順を示す。図1に示すように、固定スクロ
ール1および旋回スクロール2を噛み合わせ仮組立した
後、ラップ砥粒を含む研削液を吸入口から吐出口に向け
て流すことにより固定スクロール1と旋回スクロール2
の噛み合わせ面へのラップ砥粒の投入を開始する。この
後、固定スクロール1と旋回スクロール2の相対位相を
図2から図3のようにずらしながら固定スクロール1お
よび旋回スクロール2のうち少なくとも一方を他方に対
して揺動回転運動させ、固定スクロール1と旋回スクロ
ール2の噛み合わせ面にラッピング加工を施す。本実施
例の揺動回転運動をさせる駆動機構の一例を図4に示
す。図4において、加工しようとする固定スクロール1
を割り出しテーブル10に置き旋回スクロール2を図1
の相対位置関係になるよう配置する。旋回スクロール2
のキー溝11にオルダムリング12などの回転防止機構
を挿入し、駆動軸13を旋回スクロールの軸14に挿入
し駆動する。駆動軸13の端面には角穴に挿入されスラ
イドするブッシュ16がバネ17とともに配されてい
る。図1の固定スクロールと旋回スクロールの位置関係
では固定スクロールの外側面と旋回スクロールの内側面
のみが当たっており、この面がラッピングされる。この
時旋回スクロールが旋回可能な半径は、正常状態より小
さいためにブッシュはバネ17を押し駆動軸13の中心
より小さな旋回半径位置に位置している。このバネ17
の押圧力がラップ側面を押すラッピング圧力となる。ラ
ッピングをさせながら割り出しテーブル10を回転さ
せ、旋回スクロールと固定スクロールの位相関係を図2
から図3のように移動させる。これにより駆動軸の旋回
半径は徐々に大きくなり、再び小さくなる。この変化は
スライドするブッシュ16とバネ17とで調整され、適
度なラッピング押圧力が保持される。図3の位相角度で
は固定スクロールの内側面と旋回スクロールの外側面が
接触し、従ってこの操作により全面ラッピングが可能と
なる。この実施例において、固定スクロール1と旋回ス
クロール2はともにスクロール流体機械に搭載するもの
を使用することにより、固定スクロール1と旋回スクロ
ール2の共加工によりラッピング加工を施しても良く、
あるいはマスター加工治具となる固定スクロールおよび
旋回スクロールをあらかじめ作成しておき、固定スクロ
ールのマスター加工治具に対して旋回スクロール2を、
旋回スクロールのマスター加工治具に対して固定スクロ
ール1を各々ラッピング加工した後固定スクロール1と
旋回スクロール2を組み立てても良い。
【0017】また、ラップの内外側面のラッピングを実
現する他の手段として、ラップ表面に基材より軟質な物
質にて表面処理を行い、位相角度を固定したままラッピ
ング加工を行うことにより加工時の角度誤差によって生
じる隙間以上の取り代をラッピングにより取る方法もあ
る。
【0018】
【発明の効果】以上のように本発明は、前記固定スクロ
ールと旋回スクロールの噛み合わせ面全面に噛み合わせ
の位相角度を変えながらラッピング加工を施した固定ス
クロールおよび旋回スクロールでスクロール流体機械を
構成することにより、前記圧縮室の密閉性のばらつきを
少なくすることによって圧縮室からの気体の漏れを小さ
くし、良好な性能のスクロール流体機械を提供できると
いう効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例におけるスクロール流体機械
の要部平面断面図
【図2】同要部平面断面図
【図3】同要部平面断面図
【図4】(a)は同要部縦断面図 (b)は同要部平面図
【図5】(a)は従来のスクロール流体機械の要部平面
断面図 (b)は同縦断面図
【図6】インボリュート曲線の説明図
【図7】スクロールのラップの形状加工誤差を表す説明
【図8】スクロールのラップの寸法偏りを表す説明図
【符号の説明】
1 固定スクロール 2 旋回スクロール 3、4 圧縮室 5 ラップの外側面 6 ラップの内側面 8 基礎円 10 割り出しテーブル 11 キー溝 12 オルダムリング 13 駆動軸 14 旋回スクロールの軸 16 スライドブッシュ 17 バネ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−205266(JP,A) 特開 昭63−77612(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F04C 18/02 311

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 渦巻状のラップを有する固定スクロール
    と旋回スクロールを揺動回転自在に噛み合わせ、両スク
    ロール間に複数個の渦巻状空間を形成し、吸入側渦巻状
    空間より吐出側渦巻状空間に向けて流体を連続移行さ
    せ、流体を圧縮もしくは膨張させるスクロール流体機械
    において、前記固定スクロールと旋回スクロールの噛み
    合わせの位相角度を変えながら噛み合わせ面にラッピン
    グ加工を施した固定スクロールおよび旋回スクロールで
    構成されることを特徴としたスクロール流体機械。
  2. 【請求項2】 固定スクロールと旋回スクロールとの共
    加工により前記噛み合わせ面にラッピング加工を施した
    固定スクロールと旋回スクロールで構成されることを特
    徴とした請求項記載のスクロール流体機械。
  3. 【請求項3】 渦巻状のラップを有する固定スクロール
    と旋回スクロールを揺動回転自在に噛み合わせ、両スク
    ロール間に複数個の渦巻状空間を形成し、吸入側渦巻状
    空間より吐出側渦巻状空間に向けて流体を連続移行さ
    せ、流体を圧縮もしくは膨張させるスクロール流体機械
    において、前記固定スクロールと旋回スクロールの噛み
    合わせの位相角度を変えながら噛み合わせ面にラッピン
    グ加工を施すことを特徴とするスクロールのラッピング
    加工方法。
  4. 【請求項4】 固定スクロールと旋回スクロールとの共
    加工により前記噛み合わせ面にラッピング加工を施すこ
    とを特徴とした請求項記載のスクロールのラッピング
    加工方法。
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