JPH11236885A - スクロール圧縮機 - Google Patents
スクロール圧縮機Info
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Abstract
のオルダムリングを採用したスクロール圧縮機であっ
て、焼結金属の成形によって後工程の切削加工、研削加
工に適した形状にすることで生産性を向上させ、耐摩耗
性に優れるが被削性に劣る焼結金属を採用しながらも安
価で信頼性の高いスクロール圧縮機を提供する。 【解決手段】オルダムリング1の円環2の端面3に、第
1段の溝3aと第2段の溝3bを焼結金属に成形する。
その後、切削加工あるいは研削加工で端面3より深く、
第2段の溝3bより浅い範囲のキー側面4aを加工して
オルダムリング1を得る。工具の最も摩耗しやすいコー
ナ部の負担を軽減し、主に工具の側面により加工する。
また、第1段の溝3aにより、堕肉が加工部分に形成さ
れるのを防止して、工具の負担を軽減する。
Description
自転防止機構としてオルダム継手を採用した構造のスク
ロール圧縮機に関する。
縮機について図6を参照して説明する。図6はスクロー
ル圧縮機の圧縮機構部の側断面図である。
1aはラップ、11bは吐出口、12は旋回スクロー
ル、12aはラップ、12bはベアリング部、12cは
キー溝、13はフレーム、13aはベアリング部、13
bはキー溝、14はオルダムリング、14aはキー、1
5はクランクシャフト、15aは偏心部、16はボル
ト、17は密閉ケース、18は吸入パイプである。
3のベアリング部13aにクランクシャフト15が挿入
されており、クランクシャフト15の偏心部15aは旋
回スクロール12に設けられたベアリング部12bに挿
入されている。フレーム13に設けられたキー溝13b
と旋回スクロール12に設けられたキー溝12cにはオ
ルダム継ぎ手を形成するオルダムリング14のキー14
aが挿入されており、固定スクロール11は旋回スクロ
ール12と組み合わされた状態で、フレーム13にボル
ト16によって締結されている。
結されたモータ(図示せず)によってクランクシャフト1
5に与えられる回転運動により、クランクシャフトの偏
心部15aを介して旋回スクロール12は固定スクロー
ル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
の渦形状のラップ12a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18を経由してガス
が吸入され、、中心部に進むにしたがってガスは圧縮さ
れていく。圧縮が完了したガスは固定スクロールの吐出
口11bから吐出される。以上の構成で図6に示したス
クロール圧縮機は圧縮機としての機能を果たす。
設けたキー14aをフレーム13と旋回スクロール12
のキー溝13b、12cに挿入してオルダム継ぎ手構造
を形成することにある。このオルダム継ぎ手構造によっ
て、旋回スクロール12が自転することなく固定スクロ
ール11に対して旋回運動を行うことが可能となってい
る。
オルダムリングの一例として、特開平1−30518号
公報に示されるように、素材を焼結金属成形により製作
して、その後切削加工あるいは研削加工を施す構成が知
られている。焼結金属は、金属粉末を金型で成形した後
に加熱して、金属粉末を拡散接合させて製作される。焼
結金属成形は、金型で金属を成形する技術の範疇では複
雑かつ高精度な形状を得られる手法であるが、切削ある
いは研削で得られる程度に高い精度までは得られない。
性能の良いスクロール圧縮機を得るためには、部品精度
を良好にする必要があり、焼結金属成形でオルダムリン
グ形状を形成しても寸法と形状の精度を良好にするには
切削加工あるいは研削加工を施す必要があった。
視図により説明する。
4aはキー、14bはキー側面、14cは端面、14d
は稜線である。
14cは、組み合わされるフレーム(図7には図示せず)
との接触面であるが、キー側面14bとの稜線14dも
同一平面上にある。一方、キー14aはフレームのキー
溝(図7には図示せず)に組み合わされる。よって、キー
側面14bは端面14cとの稜線14d近傍まで平坦に
する必要があった。すなわち、稜線14dは極力シャー
プな隅形状に加工する必要があった。この構造では稜線
14dをシャープな隅形状にすることは、キー側面14
bのみの加工では不可能で端面14cも加工する必要が
あった。そこで切削加工あるいは研削加工ではキー側面
14bと端面14cの両方を加工して、この要求に対応
していた。
を用いて金属粉末を成形して所望の形状を得るが、稜線
14dの部分には金型強度を向上させるために金型に設
けた面取りあるいは丸み形状によって堕肉が生じる。こ
の稜線14dの堕肉を除去するためにはキー側面14b
と端面14cの両方を加工する必要がある。よって、こ
の目的からもキー側面14bと端面14cの両方を切削
加工あるいは研削加工してオルダムリングを得ていた。
して水蒸気処理法がある。この水蒸気処理は、高温の水
蒸気中で鉄を酸化させて四酸三化鉄の皮膜を形成させる
方法である。目的は、酸化膜による摺動部材の耐摩耗性
の向上であり、副次的に防錆の機能も得ることができ
る。この水蒸気処理によって四酸三化鉄の皮膜を形成さ
せると体積が増加するが、鋭利な角部の体積増加は他の
部分よりも多く、結果として水蒸気処理後は角部が盛り
上がった形状になる。角部の盛り上がりが摺動部に存在
すると不具合であるため、摺動部は水蒸気処理後に加工
するのが通例であった。図7の例では、キー14aのキ
ー側面14bはキー溝(図7には図示せず)に摺動自在に
係合されるため、水蒸気処理後に加工して仕上げるのが
通例であった。ここで、焼結金属の場合は金属粉末を原
料としているが、製造工程中で粉末を完全に溶融させる
状態にはしないので、金属粉末と金属粉末の間には空孔
が残っている。焼結金属の空孔は表面から内部まで連な
った状態になっており、水蒸気処理によって表面部のみ
ではなく内部まで四酸三化鉄の皮膜が形成される。よっ
て、水蒸気処理後に表面を加工して除去しても内部の四
酸三化鉄皮膜が表面に露出するため、耐摩耗性向上の目
的は達成することができる。よって、焼結金属のオルダ
ムリングに水蒸気処理を施す場合は、焼結に続いて水蒸
気処理を施し、その後切削加工あるいは研削加工を行う
のが通例であった。
と端面の両方を切削加工あるいは研削加工したオルダム
リングを採用したスクロール圧縮機には以下のような問
題点があった。
く、加工中に工具の温度が高くなりやすい。また、空孔
の存在により断続的な加工になり振動が発生しやすい。
このため、原料粉末と同等成分の鋼材などの溶製材に比
べて被削性が悪い。よって、焼結金属では、最終製品に
極めて近い形状を生産性に優れる金型による成形で得る
ことができる利点があるが、加工にあたっては工具の摩
耗が著しい材料である。このような焼結金属のオルダム
リングを加工する際の問題点を、加工工具としてエンド
ミルを用い切削加工する場合を例に説明する。エンドミ
ルの摩耗がもっとも顕著である部分は、尖鋭な形状であ
る切れ刃先端のコーナである。一方で、従来の焼結金属
製オルダムリングの形状では、キー側面と端面の稜線部
分は堕肉が形成されており、取り代が大きい。この稜線
部分は、エンドミルの切れ刃先端のコーナが加工する。
このため、被削性が悪い焼結金属の取り代が大きい部分
を、エンドミルの最も摩耗しやすい部分で加工すること
になるため、エンドミルの摩耗が著しい。
キー側面と端面の加工が必要である。一般的に、エンド
ミルの底刃を用いる端面加工と外周刃を用いる側面加工
を比較すると、端面加工では切れ刃先端のコーナが被削
材に接触する長さが極めて長い。よって端面加工では、
側面加工に比べてエンドミルが摩耗しやすい特徴があ
る。よって、キー側面の加工と端面の加工を両方行う
と、端面の加工において著しく工具が摩耗する現象が発
生する。
属の取り代が大きい部分をエンドミルの最も摩耗しやす
い角部で削ること、および工具摩耗が早い端面の加工が
あることから、従来の焼結合金製オルダムリングでは極
めて工具寿命が短く生産性が劣悪である問題があった。
砥石を用いる研削加工でも同様で、円筒形状の砥石の端
面を利用してオルダムリング端面を研削した場合には砥
石の角部の摩耗が激しい問題があった。このような問題
があるオルダムリングを採用したスクロール圧縮機で
は、生産性の向上すなわちコスト低減が課題であった。
理では、四酸三化鉄の生成によって体積が増加し、鋭利
な角部は盛り上がる形状となる。摺動部に鋭利な角部が
ある形状で水蒸気処理を施した場合は、この盛り上がり
を除去するために水蒸気処理後に加工を行う工程を採用
していた。しかし、焼結金属に水蒸気処理を施して四酸
三化鉄が形成されると、無処理状態の焼結金属に比べて
工具の摩耗が顕著となり被削性が悪化する。このため、
生産性は無処理状態の焼結金属を加工する場合よりさら
に悪化する。この問題も第一の問題同様にスクロール圧
縮機の生産性を阻害して、コストを増加させる問題であ
った。
スクロール圧縮機を具備した空気調和機では、スクロー
ル圧縮機の生産性に問題がありコストがかかるため空気
調和機のコストも増大する問題がった。
ら第3の問題点を解決するためになされたものである。
求項1乃至請求項4に示した発明がなされた。ここでは
被削性の悪い焼結金属を切削加工、あるいは研削加工す
ることを前提にして、工具の摩耗が著しい工具のコーナ
を多用する端面加工をおこなわずに、側面加工のみでオ
ルダムリングを入手できる焼結金属の形状と加工方法を
提示した。
求項5に示した発明がなされた。ここでは、キーの角部
を丸み形状として鋭利な角部をなくしているため、水蒸
気処理によって盛り上がりが生じない。これにより、被
削性を悪化させる水蒸気処理の前に加工することが可能
となり、オルダムリングを安価に提供できる。
項6に示す発明がなされた。ここでは、第1および第2
の問題点が解決されたスクロール圧縮機を空気調和機に
採用することで、空気調和機のコストの低減が可能とな
る。
図面を参照して説明する。まず、請求項1乃至請求項4
に係わる一実施例を図1、図2によって説明する。
ルダムリングの形状の一例を示す斜視図である。図1に
おいて、1はオルダムリング、2は円環、3は端面、3
aは第1の溝、3bは第2の溝、4はキー、4aはキー
側面、Lは加工範囲の下限である。
環2にキー4が形成されており、オルダムリング1の軸
方向は円環2の端面3に直行する方向である。キー側面
4aの付け根には第1の溝3aが形成され、第1の溝に
連なるように第2の溝3bが形成されている。第1の溝
3aおよび第2の溝3bと端面3の軸方向の高さ関係
は、第1の溝3aが最も低く、第2の溝3b、端面3の
順で高くなる。これらの第1の溝3aおよび第2の溝3
bはキー側面4aの仕上げ加工において、摩耗しやすい
工具の底面を接触させずにキー側面4aを仕上げるため
に設けている。
金で製造された一例である。焼結合金は金属粉末(図示
せず)を金型(図示せず)で成形した後に、加熱して金属
粉末を拡散接合して製造されるが、鍛造又は鋳造等の造
形法に比べ高精度な成形が可能である。第1の溝3aお
よび第2の溝3bは加工する工具が接触しないように設
けた溝であり、焼結合金では金型により成形することで
精度面では十分に満足でき、第1の溝3aおよび第2の
溝3bが効率良く製造されている。
では、表裏両面にキー4が形成された例である。他に
は、キー4は片面にしかなく、円環2の側面に平行な平
面を設けて、他方のキー4の役目を担わせる例もある。
この場合、キー4は片面にのみ存在し、第1の溝3aお
よび第2の溝3bも片面にのみ存在すれば機能を果た
す。図1に示した例では、キー4は表裏両面に存在する
ので、第1の溝3aおよび第2の溝3bも両面に設け
て、キー側面4aの仕上げ加工において、摩耗しやすい
工具の底面を接触させずにキー側面4aを仕上げる機能
を持たせている。
削加工が施されている。より高精度にする場合は研削加
工であっても良い。キー側面4a以外の面は焼結金属製
作過程の成形によって形成されている。角部の面取りあ
るいは丸みは切削加工あるいは研削加工で形成されてい
ても良い。ここで、キー側面4aを切削加工する範囲の
下限Lは第2の溝3bより高く、端面3より低い設定と
なっている。研削加工の場合も同様の位置関係である。
する範囲について図2により詳述する。図2(a)は、焼
結後のオルダムリングの断面形状の一例を示し、図2
(b)はエンドミルによる切削加工の例を用いて工具の位
置の一例を示している。図2においてAはエンドミルで
あり、その他の記号は図1に用いた記号と同じである。
図2に示す断面は、図1のG−G断面である。
1は、第2の溝3bの深さH2よりも深い関係にあり、
端面3が最も高い設定になっている。オルダムリング1
は端面3を支持されて相対するキー溝(図2には図示せ
ず)にキー4が摺動自在に係合される。このため、キー
溝との干渉が生じないようにキー側面4aは端面3と同
等かそれよりも深い位置まで加工しておく必要がある。
面4aを成形する際に平坦部をより深くまで設けて加工
部分に堕肉をなくし、取り代を均一にするために設定し
ている。また、第2の溝3bはキー側面4aを加工する
エンドミルが底刃で加工することなくキー側面4aを端
面3より深い位置まで加工できるように設けている。
ルの位置を示している。エンドミルAの直径Dは、第1
の溝の幅と第2の溝の幅の合計値Wよりも小さい設定に
なっており、エンドミルが通過する深さはHである。こ
の設定において、エンドミルの底刃は端面3、第2の溝
3bに接することなく、キー側面4aのみを加工するこ
とができる。加工範囲の下限LはHの深さとなり、端面
3より低い位置とすることができる。また、第1の溝3
aがあることでキー側面4aの加工範囲に堕肉の発生部
分はなく、キー側面全体で取り代も均一となり、工具寿
命が向上でき、また、良好な精度も得られる。
第2の溝3bの2段階の溝を設けている。堕肉の加工を
防止し、側面4aの取り代を均一にする目的に対して
は、深くて幅の広い溝を1段だけ設ける手法でも目的を
達する。しかし、この場合は円環2の断面積が異なる部
分が占める割合が増加する。焼結金属では断面積の変動
は密度の変動につながり、ひいては円環2に強度の変動
が発生して得策ではない。この観点から、本例のように
2段階の溝を設ける際にも深さH1、H2ともに機能を
満たす範囲で極力浅くし、かつ幅Wも極力狭くしておく
ことが望ましい。
を焼結で成形し、キー側面のみを加工したオルダムリン
グは、被削性の悪い焼結金属を採用しながらも良好な生
産性を可能にできる。ひいては、このオルダムリングを
採用したスクロール圧縮機ではコスト低減が図れる。
に説明してきたが、請求項1、請求項3および請求項4
に係わる内容は、焼結金属以外であることを妨げない。
すなわち、鍛造あるいは射出成形等によって製作された
オルダムリングであっても良い。
4によって説明する。
工程の一例を示した説明図である。なお、図3におい
て、キー側面加工と角部加工の順序は逆でも良いし、キ
ー側面加工に角部加工を含める方法でも良いし、また、
角部の丸みあるいは面取りを成形工程で設けて、角部加
工は省略しても良い。図3に示した製造工程では、原料
粉末を成形し、焼結した後にキーの側面を切削加工ある
いは研削加工し、次に角部を切削加工あるいは研削加工
し、続いて水蒸気処理により四酸三化鉄の皮膜を形成す
る。水蒸気処理する前にキーの角部に丸みを設けて、そ
の後水蒸気処理することが特徴である。
示した斜視図であり、同図で丸み加工する部分を説明す
る。図4において4bはキー上面、4cはキー外面、4
dはキー内面、4eは側面丸み、4fは上面面取りであ
る。4b乃至4f以外の記号は、図1に用いた記号と同
じである。
る工程で設けても良いし、面取り加工の工程で切削加工
あるいは研削加工で設けても良い。このように角部を丸
み形状にすることで、鋭利な角部がなくなる。よって、
水蒸気処理を行ってもオルダムリング1の運動方向であ
るF方向に直行する盛り上がりが形成されることを防止
することができる。上面面取り4fはオルダムリング1
の運動方向に平行な稜線しか形成しないので、平面で形
成される面取りでよい。しかし上面面取り4fの部分を
丸みにしてもよい。
面の両端を丸み形状にしたことで鋭利な角部がなくな
り、水蒸気処理によって運動方向に直行する盛り上がり
が形成されるのを防止できる。さらに、水蒸気処理の前
に加工するので、工具摩耗が小さい状態で生産でき、生
産性にも優れている。よって、上記のオルダムリングを
採用したスクロール圧縮機は生産コストが低い。
によって説明する。図5は空気調和機の一例であるセパ
レート形ルームエアコンの一例を示す斜視図である。図
5において5はセパレート形のルームエアコン、5aは
室外機、5bは室内機、5cはスクロール圧縮機、5d
接続配管である。図5に示すルームエアコン5では室外
機5aに具備したスクロール圧縮機5cにより冷媒ガス
(図示せず)が圧縮され、圧縮された冷媒ガスは接続配管
5dを介して室内機5bに送られ、再び室外機5aのス
クロール圧縮機5cに戻ってくるサイクルとなってい
る。このサイクルの過程で冷媒による放熱と吸熱作用に
よって空調機としての機能を果たしている。図5に示す
構成で、スクロール圧縮機5cは請求項1あるいは請求
項2あるいは請求項3に示したスクロール圧縮機である
ことを特徴としている。スクロール圧縮機5cは冷媒ガ
スを循環させる重要な機構部品であり、また高価な部品
である。請求項1あるいは請求項2あるいは請求項3に
示したオルダムリングを採用することでスクロール圧縮
機のコストが低減でき、ルームエアコン5のコストを低
減できる効果がある。
より、従来存在していた第1の問題点が解決できる。す
なわち、被削性が悪い焼結金属を用いてオルダムリング
を構成しながらも、2段階の溝を設けることで加工する
部分をキー側面のみにとどめ、堕肉の加工と端面の加工
を省略している。これにより、加工コストが少ないオル
ダムリングを入手することができ、製造コストの低いス
クロール圧縮機を得ることが可能となる。
来発生していた第2の問題点が解決できる。すなわち、
キー側面の両端を丸み形状としているため鋭利な角部が
なく、水蒸気処理でオルダムリングの運動方向に盛り上
がりが形成されることがない。これにより、安価で耐久
性の良好な焼結合金製オルダムリングを入手でき、結果
として信頼性が高く、安価なスクロール圧縮機を得られ
る効果がある。
ていた第3の問題点を解決できる。すなわち、安価で信
頼性の高いスクロール圧縮機を具備することで空気調和
機の生産コスト低減と運転信頼性向上を図ることができ
る。
図。
3 ・・・端面 3a・・・第1の溝、 3b・・・第2の溝、
4 ・・・キー 4a・・・キー側面、 4b・・・キー上面、 4
c・・・キー外面 4d・・・キー内面、 4e・・・側面面取り、 4
f・・・上面面取り 5 ・・・ルームエアコン、 5a・・・室外機、5
b・・・室内機 5c・・・スクロール圧縮機、 A ・・・エンドミル
Claims (6)
- 【請求項1】渦巻状のラップを具備する固定スクロール
と旋回スクロールを噛み合わせて圧縮室を形成し、該旋
回スクロールの自転を防止する機構としてオルダムリン
グを具備したスクロール圧縮機であって、前記オルダム
リングは、環状部材と該環状部材の端面に設けられたキ
ーより成り、前記キーの側面と前記環状部材の端面の交
差部に該端面から軸方向に第1の溝を有し、かつ、前記
第1の溝と前記環状部材の端面の間に第2の溝を有し、
第1の溝が第2の溝より深いオルダムリングであること
を特徴とするスクロール圧縮機。 - 【請求項2】請求項1記載のスクロール圧縮機のオルダ
ムリングは、焼結合金であることを特徴とするスクロー
ル圧縮機。 - 【請求項3】請求項1記載のスクロール圧縮機のオルダ
ムリングにおいて、第1の溝および第2の溝をオルダム
リングの両面に設けたことを特徴とするスクロール圧縮
機。 - 【請求項4】渦巻状のラップを具備する固定スクロール
と旋回スクロールを噛み合わせて圧縮室を形成し、該旋
回スクロールの自転を防止する機構として、環状部材と
該環状部材の端面に設けられたキーより成るオルダムリ
ングを具備したスクロール圧縮機の該オルダムリングの
製造方法において、前記オルダムリングは、前記キーの
側面と前記環状部材の端面の交差部に該端面から軸方向
に第1の溝を有し、かつ、前記第1の溝と前記環状部材
の端面の間に第2の溝を有し、第1の溝は第2の溝より
深くした形状に成形し、加工工具の底面の位置を前記環
状部材の端面と前記第2の溝との間にし、前記加工工具
により前記キーの側面を加工することを特徴とするオル
ダムリングの製造方法。 - 【請求項5】渦巻状のラップを具備する固定スクロール
と旋回スクロールを噛み合わせて圧縮室を形成し、該旋
回スクロールの自転を防止する機構として、環状部材と
該環状部材の端面に設けられたキーより成るオルダムリ
ングを具備したスクロール圧縮機の該オルダムリングの
製造方法において、前記オルダムリングは、前記キーの
側面と前記環状部材の端面の交差部に該端面から軸方向
に第1の溝を有し、かつ、前記第1の溝と前記環状部材
の端面間に第2の溝を有し、第1の溝は第2の溝より深
くした形状に原料粉末を成形して焼結し、前記オルダム
リングのキーの稜線部を丸みの形状に加工し、次に水蒸
気処理を施して製造することを特徴とするオルダムリン
グの製造方法。 - 【請求項6】請求項1乃至3いずれか記載のスクロール
圧縮機を具備したことを特徴とする空気調和機。
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