JP4017293B2

JP4017293B2 - スクロール圧縮機の製造方法

Info

Publication number: JP4017293B2
Application number: JP20598199A
Authority: JP
Inventors: 弘之福原; 英明松橋; 稔智国木; 邦夫大沢
Original assignee: Panasonic Corp; Toyo Advanced Technologies Co Ltd; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Toyo Advanced Technologies Co Ltd; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1999-07-21
Filing date: 1999-07-21
Publication date: 2007-12-05
Anticipated expiration: 2019-07-21
Also published as: JP2001032786A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、冷凍、空調装置等に使用するスクロール圧縮機の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の圧縮機は主として図８、図９に示すように、スクロール状のラップａ、ｂが鏡板ｃ１、ｄ１からほぼ直角に立ち上がった固定スクロールｃおよび旋回スクロールｄをそれらのラップａ、ｂどうし噛み合わせて相互間に圧縮室ｅを形成し、旋回スクロールｄの円軌道運動によって圧縮室ｅが吸入口ｆに通じる外周側から吐出口ｇに通じる中央部に移動しながら容積を縮小して行き流体の吸入、圧縮、吐出を行なう。
【０００３】
空調機器のスクロール圧縮機では、潤滑性などに配慮してメンテナンスフリー化したものにつき、スクロール圧縮機を、その旋回スクロールｄを駆動する電動機とともに、図示しない密閉容器に収容した密閉型のものも用いられている。このようにンメテナンスフリーなスクロール圧縮機では特に、１０年程度の機能保証が必要である。
【０００４】
ところで、このような固定スクロールや旋回スクロールは従来、鉄系やアルミニウム系金属材料により鋳造などして形成した後、各ラップの摺動し合う側面を２〜１０枚の切り刃を持ったエンドミルｈによる切削加工にて仕上げ加工し、必要な性能を確保するようにされている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のラップのエンドミルによる切削仕上げ加工でのラップ側壁の精度は、エンドミルの加工精度だけでなくエンドミルの取り付け誤差による振れや加工条件にも依存し、安定して良好な精度を確保および管理することが困難であり、表面粗さも粗い。固定スクロールと旋回スクロールが噛み合わさった状態で側面どうし間の隙間を小さくして圧縮ガスの漏れを防止するには側面の精度を向上させる必要がある。
【０００６】
また、鏡板もラップの側面加工とともにエンドミルにより切削加工されるものであるため表面粗さが大きく、表面粗さにおける山の先端形状の尖りがシャープであるため、摺動損失や圧縮ガスの漏れ損失が発生し、圧縮機の効率がまだ十分でないし、経時的に悪化しやすいという問題がある。
【０００７】
さらに、エンドミルの回転数は刃先の摩耗を抑えるために２万回転以下で加工するのが一般的であるのに対し、加工能率の面からすると一回転当たりの送り量を多くせざるを得ない。このようにすると、エンドミルの切り刃のある部分と無い部分とによる周期的な加工むらが切り刃の数の少なさに比例したピッチで生じるし、エンドミルの取り付け誤差による周期的な振れも生じ、これらがラップの側面に長手方向のうねりが発生する原因になり、スクロール圧縮機運転中に旋回スクロールに微少振動が発生し騒音が高くなるという問題がある。
【０００８】
また、ラップ側面と鏡板面との境界部のコーナ形状が、エンドミルの先端外周コーナ部の摩耗により変化するため、噛み合わさった相手ラップ上端面の内外コーナ部の面取りを大きく取る必要があるので、この間に形成される空間も大きくなり、従って圧縮ガスの漏洩が多くなるのでスクロール圧縮機の効率が悪化するという課題がある。
【０００９】
本発明の目的は、上記従来の課題を解決することにあり、加工精度の高いスクロール状ラップを持ったスクロール圧縮機の製造方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明の代表的なスクロール圧縮機の製造方法は、固定スクロールおよび旋回スクロールの各鏡板から立ち上がるスクロール状のラップどうしを噛み合わせて相互間に圧縮室を形成し、旋回スクロールの円軌道運動によって圧縮室が吸入口に通じる外周側から吐出口に通じる中央部に移動しながら容積を縮小して行き流体の吸入、圧縮、吐出を行うスクロール圧縮機を製造するのに、前記各ラップの、摺動し合う少なくともいずれか一方の側面および鏡板をエンドミルにより切削加工した後、固定スクロールや旋回スクロールのエンドミルによる加工時と同じチャッキング状態のまま少なくとも前記側面を砥石により研削加工して仕上げ加工を行うことを特徴とし、エンドミルの場合のような刃のあるところとないところでの周期的な加工むらがなく、取り付け精度上若干の傾きがあっても加工物の表面への馴染み性がよいので、ラップの側面に研削加工による長手方向のうねりができないか、できても小さいし、研削による表面はきめが細かいため、固定スクロールおよび旋回スクロールの各ラップの摺動し合う側面間で圧縮ガスが漏洩するのを防止することができ圧縮効率が向上する。しかも、ラップ側面の周方向のうねりが小さく表面が平滑であることにより運転中に旋回スクロールが微少振動することなく円軌道運動を行うので運転音が従来に増してより静かなスクロール圧縮機を実現することができる。
【００１１】
本発明の代表的なスクロールラップの加工方法としては、スクロール圧縮機を構成する固定スクロールおよび旋回スクロールの鏡板から立ち上がるスクロール状のラップの、摺動し合う少なくともいずれか一方の側面および鏡板を、砥石の形状を管理しながら、１つの砥石によって同時に研削加工し仕上げることを特徴とし、砥石の先端のコーナ部における曲面形状をドレッシングなどによって管理することにより固定スクロールや旋回スクロールのコーナ部を曲面とするときの形状を管理することができる。
【００１２】
本発明のそれ以上の目的および特徴は、以下の詳細な説明および図面の記載によって明らかになる。本発明の各特徴はそれ単独で、あるいは可能な範囲で種々な組み合わせで複合して用いることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下本発明の本実施の形態に係るスクロール圧縮機の製造方法につき、それらの実施例とともに図１〜図７を参照しながら詳細に説明し、本発明の理解に供する。
【００１４】
本実施の形態は図１および図７で１つの実施例を示しているように、固定スクロール１および旋回スクロール２の各鏡板１ａ、２ａから立ち上がるスクロール状のラップ１ｂ、２ｂどうしを噛み合わせて相互間に圧縮室３を形成し、旋回スクロール２の円軌道運動によって圧縮室３が吸入口４に通じる外周側から吐出口５に通じる中央部に移動しながら容積を縮小して行き流体の吸入、圧縮、吐出を行うスクロール圧縮機６で、図７に示す密閉容器７内に旋回スクロール２を駆動する電動機８とともに収容したメンテナンスフリーな空調用のものとした場合の一例である。従って、吸入、圧縮、吐出を行なう流体は冷媒である。しかし、本発明はこれに限られることなく、スクロール状のラップを持った固定スクロールと旋回スクロールとを噛み合わせて圧縮室を形成し、旋回スクロールの円軌道運動により流体の吸入、圧縮、吐出を行なうものであれば有効であり、取扱う流体の種類も特に問うものではない。
【００１５】
図７に示すスクロール圧縮機６は、密閉容器７の内周に電動機８の固定子８ａが固定され、これに対応する電動機８の回転子８ｂが旋回スクロール２を駆動するクランク軸１６に固定されている。クランク軸１６は密閉容器７の内周に固定された主軸受部材１８および副軸受部材２０によって回転できるように軸受されている。本実施例が示す横置きタイプとは異なる縦置きタイプなど、ものによっては一点支持のものでもよい。密閉容器７の下部が潤滑油溜１７となっている。
【００１６】
スクロール圧縮機６の固定スクロール１は主軸受部材１８にボルト止めなどして取り付けられ、この固定スクロール１と噛み合う旋回スクロール２と主軸受部材１８との間に、旋回スクロール２の自転を防止して旋回運動、つまり円軌道運動のみをさせるオルダム継ぎ手１９が設けられている。旋回スクロール２の背面に旋回駆動のために設けられた旋回軸２５は、クランク軸１６の一端に形成したジャーナル軸１６ａの内方の偏心軸受２６に挿入され、クランク軸１６が回転するときのジャーナル軸１６ａの回転に従って、偏心軸受２６および旋回軸２５を介し旋回スクロール２が円軌道運動される。副軸受部材２０にはクランク軸１６の端部に給油機構２７が設けられ、その油吸い込み管２７ａが潤滑油溜１７に没入している。
【００１７】
一方、クランク軸１６内には送油路２８が形成されており、潤滑油溜１７の潤滑油は給油機構２７のクランク軸１６による駆動で油吸い込み管２７ａより吸い込まれ、送油路２８を通してスクロール圧縮機６の各摺動部を潤滑した後密閉容器７内に排出され、電動機８と密閉容器７の隙間を通って油吸い込み管２７ａに戻る。また、スクロール圧縮機６が吸入管２９から吸入した冷媒は、圧縮室３で圧縮し吐出口５を経て、密閉容器７に設けられた吐出管３０を通り密閉容器７外へ吐出される。
【００１８】
図２は固定スクロール１のラップ１ｂの側面１ｂ１、１ｂ２と鏡板１ａとの境界部のコーナ部１ｃを曲面で形成したスクロール圧縮機６を示す。このようにすることにより、旋回スクロール２におけるラップ２ｂの先端の内外コーナ部面取り部３３と、固定スクロール１のコーナ部１ｃとで形成される空間３４を、曲面でない旋回スクロール２のコーナ部２ｃと固定スクロール１におけるラップ１ｂの先端の内外面取り部３５との間に形成される空間３６に比し数分の１に小さくすることができるので、圧縮ガスの漏洩が少ない効率の高いスクロール圧縮機を実現することができる。
【００１９】
図３に示す実施例は本発明のスクロール圧縮機製造方法の一例で、砥石９の先端の外周コーナ部９ａを曲面に形成し、固定スクロール１におけるラップ１ｂの側面１ｂ１、１ｂ２を鏡板１ａの面と同時に加工することにより、コーナ部１ｃを砥石９におけるコーナ部９ａの形状の転写で曲面に形成する。これは、旋回スクロール２にも同様に適用できる。これにより、砥石９の先端のコーナ部９ａにおける曲面形状をドレッシングなどによって管理することにより固定スクロール１や旋回スクロール２のコーナ部１ｃや２ｃを曲面とするときの形状を管理することができる。ここで、砥石９先端におけるコーナ部９ａの曲面形状の管理は、固定スクロール１や旋回スクロール２のコーナ部１ｃや２ｃにおける直接の形状管理に比べて、設備上でも容易であるため加工するごとに確認することができ、品質の高い部品を供給することができる。これは、固定スクロール１や旋回スクロール２におけるコーナ部１ｃ、２ｃと相手ラップ１ｂや２ｂの先端の面取り部３３、３５との間で形成される空間３４、３６を小さく維持する上で大変重要であり、効率の高いスクロール圧縮機を容易に実現することができる。
【００２０】
図４に示す実施例は本発明のもう一つのスクロール圧縮機製造方法の一例で、研削対象となる例えば固定スクロール１をチャッキング装置４１により、チャッキングテーブル４２上で少なくともまわり２箇所からチャッキング部材４３によりチャッキングして固定し、この状態でエンドミル４４により切削代だけ切削加工して、鋳造などによる下地の状態から所定の均一な切削加工面とした後、前記チャッキング装置４１から外すこと無くエンドミル４４による加工時のチャッキング状態のまま、砥石９による研削加工を行っている。
【００２１】
これにより、砥石９による研削加工での仕上げ代Ｓ０．０１ｍｍ程度に小さくしてもエンドミル４４により切削加工した下地である前加工面４５の残りを無くすことができるので、品質の高い部品を得ることができる。特にラップ１ｂは通常インボリュート等の複雑な形状を採用していることが多いため、仕上げ加工工程前にチャッキング装置４１から一度離してしまうと中心ずれや角度ずれが生じてしまい、仕上げ代Ｓを０．０５ｍｍ程度よりも小さくすると前加工面４５が残ってしまい、品質不良となる。また、チャッキング装置４１から外さないで研削加工するため、仕上げ代Ｓが均一になり砥石９への負荷が安定するので加工精度が安定し、また、仕上げ代Ｓが微小であるため砥石９への負荷が小さくなり、砥石９の寿命を長くすることができる。従って、高品質で低コストの製品を供給することができる。なお、本実施例では固定スクロール１で説明したが、旋回スクロール２でも同様である。
【００２２】
図５に示す実施例は本発明のさらにもう一つのスクロール圧縮機製造方法の一例で、固定スクロール１におけるラップ１ｂの側面１ｂ１、１ｂ２を研削加工仕上げするのに、砥石９をその回転軸線１２が進行方向Ｘの側に若干前傾する姿勢にして加工している。これにより、鏡板１ａの面１ａ１に対しても砥石９の先端面９ｃが僅かな角度θを持って加工するようにできる。従って、砥石９の先端面９ｃは加工中常に一部分でのみ鏡板１ａの面１ａ１を加工することができるので、側周面９ｂと同様に断続加工となり、また先端面９ｃが面１ａ１から浮いた隙間５１を通じて加工冷却液の排出が容易となる。よって、砥石９の先端面９ｃの冷却を十分に行えるので、砥石９の長寿命化を図ることができる。
【００２３】
図６は図１３に示す加工方法において、砥石９の中心に冷却液孔５２を設けて加工冷却液５３を加圧、通水し、砥石９の先端面９ｃより加工冷却液５３を噴出させながら加工を行うものである。これにより、砥石９の先端面９ｃへ加工冷却液５３が十分に供給されるため冷却を十分に行えるので工具寿命を延長することができる。また、工具精度が転写される場合のラップ１ｂの精度が安定するので効率が高く安価なスクロール圧縮機を実現することができる。なお、固定スクロール１の場合について説明したが、旋回スクロール２の場合でも同様である。
【００２４】
【発明の効果】
本発明によれば、上記の説明から明らかなように、ラップの側面に研削加工による長手方向のうねりができないか小さいし、研削による表面はきめが細かいため、固定スクロールおよび旋回スクロールの各ラップの摺動し合う側面間で圧縮ガスが漏洩するのを防止することができ圧縮効率が向上する。しかも、ラップ側面の周方向のうねりが小さく表面が平滑であることにより運転中に旋回スクロールが微少振動することなく円軌道運動を行うので運転音が従来に増してより静かなスクロール圧縮機を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係るスクロール圧縮機の一実施例を示す要部の断面図。
【図２】本発明の製造方法が適用されるスクロール圧縮機のスクロール部分断面図。
【図３】本発明のスクロール圧縮機製造方法の一実施例を示す模式断面図。
【図４】本発明のもう一つのスクロール圧縮機製造方法の一実施例を示す模式断面図。
【図５】本発明のさらにもう一つのスクロール圧縮機製造方法の一実施例を示す模式断面図。
【図６】図１３に示すスクロール圧縮機製造方法の加工冷却液供給を示す模式断面図。
【図７】密閉型としたスクロール圧縮機の一実施例の全体構成を示す断面図。
【図８】従来のスクロール圧縮機とその加工方法を示す横断面図
【図９】図８に示す圧縮機の縦断面図
【符号の説明】
１固定スクロール
２旋回スクロール
１ａ、２ａ鏡板
１ａ１、２ａ１鏡板の面
１ｂ、２ｂラップ
１ｂ１、１ｂ２、２ｂ１、２ｂ２側面
１ｃ、２ｃコーナ部
３圧縮室
４吸入口
５吐出口
６スクロール圧縮機
９砥石
９ａコーナ部
９ｂ側周面
９ｃ先端面
１２回転軸線
４１チャッキング装置
４４エンドミル
５３加工冷却液
Ｓ仕上げ代

Claims

スクロール圧縮機を構成する固定スクロールおよび旋回スクロールの鏡板から立ち上がるスクロール状のラップの、摺動し合う少なくともいずれか一方の側面および鏡板をエンドミルにより切削加工した後、固定スクロールや旋回スクロールのエンドミルによる加工時と同じチャッキング状態のまま少なくとも前記側面を砥石により研削加工して仕上げ加工を行うことを特徴とするスクロール圧縮機の製造方法。
スクロール圧縮機を構成する固定スクロールおよび旋回スクロールの鏡板から立ち上がるスクロール状のラップの、摺動し合う少なくともいずれかの側面および鏡板を、砥石の形状を管理しながら、１つの砥石によって同時に研削加工し仕上げることを特徴とするスクロール圧縮機の製造方法。
スクロール圧縮機を構成する固定スクロールおよび旋回スクロールの鏡板から立ち上がるスクロール状のラップの、摺動し合う少なくともいずれかの側面および鏡板を、ラップの長手方向に沿って移動させる回転砥石により削り加工するのに、鏡板に対して回転砥石を進行方向に向い僅かな角度前傾させると同時に、回転砥石の回転中心に加工冷却液を通水し、回転砥石の先端中央部から噴出させて加工することを特徴とするスクロール圧縮機の製造方法。