KR102178462B1 - 스크롤 유체 기계 및 스크롤 부재의 가공 방법 - Google Patents

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미츠비시 쥬코 서멀 시스템즈 가부시키가이샤
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Abstract

치선 모서리부와 치저 모서리부의 접촉을 방지할 수 있는 스크롤 유체 기계를 제공한다. 단판 사이의 대향면 간 거리가 외주 측으로부터 내주 측을 향하여 연속적으로 감소하는 벽체 경사부(3b1) 및 단판 경사부(5a1)을 구비하고 있다. 벽체(3b)의 치선에는, 맞물리는 벽체(5b)의 근원의 치저 모서리부(9)에 대향하는 치선 모서리부(8)에, 모따기부(8a)가 마련되어 있다. 모따기부(8a)는 치저 모서리부(9)에 인접하는 치저에 형성된 단차부(9a)와의 접촉을 회피하는 형상으로 되어있다.

Description

스크롤 유체 기계 및 스크롤 부재의 가공 방법
본 발명은, 스크롤 유체 기계 및 스크롤 부재의 가공 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 단판(端板) 상에 스파이럴 형상의 벽체가 마련된 고정 스크롤 부재와 선회 스크롤 부재를 맞물리게 하여, 공전 선회 운동을 행하게 하여 유체를 압축 또는 팽창시키는 스크롤 유체 기계가 알려져 있다.
이와 같은 스크롤 유체 기계로서, 특허문헌 1에 나타내는 이른바 단차를 갖는 스크롤 압축기가 알려져 있다. 이 단차를 갖는 스크롤 압축기는, 고정 스크롤 및 선회 스크롤의 스파이럴 형상의 벽체의 치선면(齒先面) 및 치저면(齒底面)의 스파이럴 방향을 따른 위치에 각각 단차부가 마련되고, 각 단차부를 경계로 벽체의 외주 측의 높이가 내주 측의 높이보다 높게 되어 있다. 단차를 갖는 스크롤 압축기는, 벽체의 둘레 방향뿐만 아니라, 높이 방향으로도 압축(3차원 압축)되기 때문에, 단차부를 구비하고 있지 않은 일반적인 스크롤 압축기(2차원 압축)에 비하여, 변위량을 크게 하여, 압축기 용량을 증가시킬 수 있다.
일본 공개특허공보 2015-55173호
그러나, 단차를 갖는 스크롤 압축기는, 단차부에 있어서의 유체 누출이 크다는 문제가 있다. 또, 단차부의 근원 부분에 응력이 집중되어 강도가 저하된다는 문제가 있다.
이에 대하여, 발명자들은, 벽체 및 단판에 마련된 단차부 대신에 연속적인 경사부를 마련하는 것을 검토하고 있다.
그러나, 경사부의 가공은, 평탄면을 가공하는 경우에 비하여 난이도가 높다는 문제가 있다. 벽체의 근원의 치저 모서리부의 가공 정밀도가 저하되면, 치저 모서리부에 대향하는 벽체의 치선 모서리부가 접촉하게 되어, 스크롤 유체 기계의 성능이 저하될 우려가 있다.
또, 벽체의 둘레 벽부를 예로 들면 엔드 밀로 가공할 때에는, 치저 모서리부에 인접하는 치저도 동시에 가공하게 되지만, 연속적인 경사부로 된 치저를 양호한 정밀도로 가공하는 것이 요망된다.
본 발명은, 이와 같은 사정을 감안하여 이루어진 것이며, 치선 모서리부와 치저 모서리부의 접촉을 방지할 수 있는 스크롤 유체 기계 및 스크롤 부재의 가공 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또, 연속적인 경사부로 된 치저를 양호한 정밀도로 가공할 수 있는 스크롤 부재의 가공 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 스크롤 유체 기계 및 스크롤 부재의 가공 방법은 이하의 수단을 채용한다.
본 발명의 스크롤 유체 기계는, 제1 단판 상에 스파이럴 형상의 제1 벽체가 마련된 제1 스크롤 부재와, 상기 제1 단판에 마주보도록 배치된 제2 단판 상에 스파이럴 형상의 제2 벽체가 마련되고, 상기 제2 벽체가 상기 제1 벽체와 맞물려 상대적으로 공전 선회 운동을 행하는 제2 스크롤 부재를 구비한 스크롤 유체 기계로서, 마주보는 상기 제1 단판과 상기 제2 단판의 대향면 간 거리가, 상기 제1 벽체 및 상기 제2 벽체의 외주 측으로부터 내주 측을 향하여, 연속적으로 감소하는 경사부를 구비하며, 상기 벽체의 치선에는, 맞물리는 상기 벽체의 근원의 치저 모서리부에 대향하는 치선 모서리부에, 모따기부가 마련되어 있다.
제1 단판과 제2 단판의 대향면 간 거리가 벽체의 외주 측으로부터 내주 측을 향하여 연속적으로 감소하는 경사부가 마련되어 있으므로, 외주 측으로부터 흡입된 유체는 내주 측을 향함에 따라, 벽체의 스파이럴 형상에 따른 압축실의 감소에 의하여 압축될 뿐만 아니라, 단판 사이의 대향면 간 거리의 감소에 의하여 더 압축되게 된다.
경사부의 가공은 평탄면을 가공하는 경우에 비하여 난이도가 높기 때문에, 벽체의 근원의 치저 모서리부의 가공 정밀도가 저하될 우려가 있다. 치저 모서리부의 가공 정밀도가 저하되면, 치저 모서리부에 대향하는 치선 모서리부가 접촉하여 문제가 발생할 우려가 있다. 따라서, 치선 모서리부에, 모따기부를 마련하는 것으로 하여, 치선 모서리부가 치저 모서리부에 접촉하는 것을 방지하는 것으로 했다. 이로써, 스크롤 유체 기계의 성능의 저하를 억제할 수 있다.
또한, 본 발명의 스크롤 유체 기계에서는, 상기 모따기부는, 상기 치저 모서리부에 형성된 단차부와의 접촉을 회피하는 형상으로 되어 있다.
공구를 워크에 대하여 이동시킬 때의 가공 피치에는 정밀도에 한계가 있기 때문에, 경사부를 원활하게 가공하는 것은 어렵다. 따라서, 치저의 가공과 치저의 양측에 마련된 벽체의 둘레 벽면의 가공을 한 번에 1패스로 행하지 않는 한, 치저 모서리부에 단차부(높이의 편차)가 발생할 우려가 있다.
예를 들면, 벽체의 한쪽의 둘레 벽면 및 인접하는 치저를 가공하고, 그 후에 공통의 치저를 사이에 두고 대향하는 다른 쪽의 둘레 벽면 및 인접하는 치저를 가공하면, 적어도 2패스의 가공 공정을 거치게 된다. 이 경우에는, 치저의 높이를 2패스 사이에서 정확하게 일치시키는 것이 곤란하기 때문에, 치저의 높이에 편차가 발생하여, 치저 모서리부에 단차부가 발생한다.
또, 벽체의 한쪽의 둘레 벽면 및 인접하는 치저를 소정의 제1 가공 피치로 가공하고, 벽체의 다른 쪽의 둘레 벽면 및 인접하는 치저를 동일한 제1 가공 피치로 가공한 후에, 치저만을 제1 가공 피치보다 더 간격이 좁은 제2 가공 피치로 가공한 경우에는, 제2 가공 피치보다 간격이 넓은 제1 가공 피치에 대응한 단차부가 치저 모서리부에 인접하는 치저에 발생한다.
상술한 바와 같은 단차부가 치저 모서리부에 존재하면, 치선 모서리부가 접촉하여 문제가 발생할 우려가 있다. 따라서, 치선 모서리부에, 단차부와의 접촉을 회피하는 형상의 모따기부를 마련하는 것으로 하여, 치선 모서리부가 단차부에 접촉하는 것을 방지하는 것으로 했다. 이로써, 스크롤 유체 기계의 효율의 저하를 억제할 수 있다.
또한, 본 발명의 스크롤 유체 기계에서는, 상기 제1 벽체 및 상기 제2 벽체의 최외주부 및/또는 최내주부에 마련되어, 높이가 변화하지 않는 벽체 평탄부와, 상기 제1 단판 및 상기 제2 단판에 마련되어, 상기 벽체 평탄부에 대응한 단판 평탄부를 구비하고, 상기 경사부에 대응하는 상기 벽체의 치선 모서리부에는, 상기 모따기부가 마련되며, 상기 벽체 평탄부의 치선 모서리부에는, 상기 모따기부가 마련되어 있지 않다.
경사부의 가공은 곤란하기 때문에, 상술한 바와 같이 치선 모서리부에 모따기부를 마련하여 치저 모서리부와의 접촉을 회피하는 것으로 한다.
반면에, 평탄부는, 경사부와 같이 가공이 곤란하지 않기 때문에, 치저 모서리부의 가공 정밀도를 확보할 수 있다. 따라서, 벽체 평탄부의 치선 모서리부에는 모따기부를 마련하지 않는 것으로 했다. 따라서, 벽체 평탄부의 치선 모서리부는, 벽체의 둘레 벽면과 치선면을 가공한 후의 형상이며 모따기 가공이 실시되지 않는 형상이 된다. 따라서, 평탄부에서는, 치선 모서리부와 치저 모서리부의 사이의 간극을 작게 하여, 유체의 누출을 가급적으로 작게 할 수 있다.
또, 본 발명의 스크롤 부재의 가공 방법은, 단판과, 상기 단판 상에 마련된 스파이럴 형상의 벽체를 구비하고, 상기 벽체의 치저부터 치선까지의 높이가 스파이럴 방향으로 연속적으로 변화하는 경사부를 구비한 스크롤 부재의 가공 방법으로서, 상기 벽체의 한쪽의 둘레 벽면 및 인접하는 치저를 가공하는 제1 둘레 벽면 가공 공정과, 상기 벽체의 다른 쪽의 둘레 벽면 및 인접하는 치저를 가공하는 제2 둘레 벽면 가공 공정과, 상기 한쪽의 둘레 벽면과 상기 다른 쪽의 둘레 벽면의 사이의 치저만을 가공하는 치저 가공 공정을 갖는다.
경사부의 가공은 평탄면을 가공하는 경우에 비하여 난이도가 높다. 따라서, 둘레 벽면의 각각을 가공하는 공정과, 치저만을 가공하는 공정을 나누어, 3패스로 둘레 벽면 및 치저를 가공하도록 했다. 이로써, 경사부가 되는 치저를 양호한 정밀도로 가공할 수 있다.
또한, 치저 가공 공정의 가공 피치를 각 둘레 벽면 가공 공정의 가공 피치보다 간격을 좁게 하여, 보다 치저의 경사부를 양호한 정밀도로 가공하는 것이 바람직하다.
또, 경사부의 치선에 대해서도, 치저 가공 공정과 동등한 가공 피치로서 가공하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 스크롤 부재의 가공 방법은, 상기 벽체의 치선 모서리부에 모따기부를 형성하는 모따기 가공 공정을 갖는다.
치선 모서리부에 모따기부를 가공함으로써, 대향하는 치저 모서리부에 접촉하지 않는 치선을 형성할 수 있다.
치선 모서리부에 모따기부를 마련하는 것으로 했으므로, 치선 모서리부와 치저 모서리부의 접촉을 방지하여, 스크롤 유체 기계의 성능의 저하를 억제할 수 있다.
벽체의 둘레 벽부의 가공과는 다른 공정으로 치저만을 가공하는 것으로 했으므로, 연속적인 경사부로 된 치저를 양호한 정밀도로 가공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 관한 스크롤 압축기의 고정 스크롤 및 선회 스크롤을 나타내고, (a)는 종단면도, (b)는 고정 스크롤의 벽체 측에서 본 평면도이다.
도 2는 도 1의 선회 스크롤을 나타낸 사시도이다.
도 3은 고정 스크롤에 마련한 단판 평탄부를 나타낸 평면도이다.
도 4는 고정 스크롤에 마련한 벽체 평탄부를 나타낸 평면도이다.
도 5는 스파이럴 방향으로 연장하여 표시한 벽체를 나타내는 모식도이다.
도 6은 도 1(b)의 부호 Z의 영역을 확대하여 나타낸 부분 확대도이다.
도 7은 도 6에서 나타낸 부분의 칩 시일 간극을 나타내고, (a)는 칩 시일 간극이 상대적으로 작은 상태를 나타낸 측면도이며, (b)는 칩 시일 간극이 상대적으로 큰 상태를 나타낸 측면도이다.
도 8은 경사부에 있어서 반경 방향으로 절단한 치선 근방의 단면을 나타낸 종단면도이다.
도 9는 도 8의 변형예를 나타낸 종단면도이다.
도 10은 변형예를 나타내고, (a)는 단차부를 갖고 있지 않은 스크롤과의 조합을 나타내는 종단면도이며, (b)는 단차를 갖는 스크롤과의 조합을 나타낸 종단면도이다.
이하에, 본 발명에 관한 일 실시형태에 대하여, 도면을 참조하여 설명한다.
도 1에는, 스크롤 압축기(스크롤 유체 기계)(1)의 고정 스크롤(제1 스크롤 부재)(3)과 선회 스크롤(제2 스크롤 부재)(5)가 나타나 있다. 스크롤 압축기(1)은, 예를 들면 공기 조절기 등의 냉동 사이클을 행하는 가스 냉매(유체)를 압축하는 압축기로서 이용된다.
고정 스크롤(3) 및 선회 스크롤(5)는, 알루미늄 합금제나 철제 등의 금속제의 압축 기구이며, 도시하지 않은 하우징 내에 수용되어 있다. 고정 스크롤(3) 및 선회 스크롤(5)는, 하우징 내로 유도된 유체를 외주 측으로부터 흡입하고, 고정 스크롤(3)의 중앙의 토출 포트(3c)로부터 외부로 압축 후의 유체를 토출한다.
고정 스크롤(3)은, 하우징에 고정되어 있으며, 도 1(a)에 나타나 있는 바와 같이, 대략 원판 형상의 단판(제1 단판)(3a)와, 단판(3a)의 일 측면 상에 세워 설치된 스파이럴 형상의 벽체(제1 벽체)(3b)를 구비하고 있다. 선회 스크롤(5)는, 대략 원판 형상의 단판(제2 단판)(5a)와, 단판(5a)의 일 측면 상에 세워 설치된 스파이럴 형상의 벽체(제2 벽체)(5b)를 구비하고 있다. 각 벽체(3b, 5b)의 스파이럴 형상은, 예를 들면 인벌류트 곡선이나 아르키메데스 곡선을 이용하여 정의되어 있다.
고정 스크롤(3)으로 선회 스크롤(5)는, 그 중심을 선회 반경(ρ)만큼 분리하여, 벽체(3b, 5b)의 위상이 180° 어긋나게 맞물려 양 스크롤의 벽체(3b, 5b)의 치선과 치저 사이에 상온에서 약간 높이 방향의 클리어런스(칩 클리어런스)를 갖도록 조립되어 있다. 이로써, 양 스크롤(3, 5) 사이에, 그 단판(3a, 5a)와 벽체(3b, 5b)에 의하여 둘러싸여 형성되는 복수 쌍의 압축실이 스크롤 중심에 대하여 대칭으로 형성된다. 선회 스크롤(5)는, 도시하지 않은 올담 링 등의 자전 방지 기구에 의하여 고정 스크롤(3)을 중심으로 공전 선회 운동한다.
도 1(a)에 나타내는 바와 같이, 마주보는 양 단판(3a, 5a) 사이의 대향면 간 거리(L)이, 스파이럴 형상의 벽체(3b, 5b)의 외주 측으로부터 내주 측을 향하여, 연속적으로 감소하는 경사부가 마련되어 있다.
도 2에 나타내는 바와 같이, 선회 스크롤(5)의 벽체(5b)에는, 외주 측으로부터 내주 측을 향하여 높이가 연속적으로 감소하는 벽체 경사부(5b1)이 마련되어 있다. 이 벽체 경사부(5b1)의 치선이 대향하는 고정 스크롤(3)의 치저면에는, 벽체 경사부(5b1)의 경사에 따라 경사진 단판 경사부(3a1)(도 1(a) 참조)이 마련되어 있다. 이들 벽체 경사부(5b1) 및 단판 경사부(3a1)에 의하여, 연속적인 경사부가 구성되어 있다. 마찬가지로, 고정 스크롤(3)의 벽체(3b)에도 높이가 외주 측으로부터 내주 측을 향하여 연속적으로 경사진 벽체 경사부(3b1)이 마련되고, 이 벽체 경사부(3b1)의 치선에 대향하는 단판 경사부(5a1)이 선회 스크롤(5)의 단판(5a)에 마련되어 있다.
또한, 본 실시형태에서 말하는 경사부에 있어서의 연속적이라는 의미는, 원활하게 접속된 경사에 한정되는 것은 아니고, 가공 시에 불가피적으로 발생하는 작은 단차부가 계단 형상으로 접속되어 있어, 경사부를 전체적으로 보면 연속적으로 경사져 있는 것도 포함된다. 단, 이른바 단차를 갖는 스크롤과 같이 큰 단차부는 포함되지 않는다.
벽체 경사부(3b1, 5b1) 및/또는 단판 경사부(3a1, 5a1)에는, 코팅이 실시되어 있다. 코팅으로서는, 예를 들면 인산 망가니즈 처리나 니켈 인 도금 등을 들 수 있다.
도 2에 나타나 있는 바와 같이, 선회 스크롤(5)의 벽체(5b)의 최내주 측과 최외주 측에는, 각각, 높이가 일정해진 벽체 평탄부(5b2, 5b3)이 마련되어 있다. 이들 벽체 평탄부(5b2, 5b3)은, 선회 스크롤(5)의 중심(O2)(도 1(a) 참조)을 중심으로 180°의 영역에 걸쳐 마련되어 있다. 벽체 평탄부(5b2, 5b3)과 벽체 경사부(5b1)이 접속되는 위치에는, 각각, 굴곡부가 되는 벽체 경사 접속부(5b4, 5b5)가 마련되어 있다.
선회 스크롤(5)의 단판(5a)의 치저에 대해서도 마찬가지로, 높이가 일정해진 단판 평탄부(5a2, 5a3)이 마련되어 있다. 이들 단판 평탄부(5a2, 5a3)에 대해서도, 선회 스크롤(5)의 중심을 중심으로 180°의 영역에 걸쳐 마련되어 있다. 단판 평탄부(5a2, 5a3)과 단판 경사부(5a1)이 접속되는 위치에는, 각각, 굴곡부가 되는 단판 경사 접속부(5a4, 5a5)가 마련되어 있다.
도 3 및 도 4에 햇칭으로 나타내는 바와 같이, 고정 스크롤(3)에 대해서도, 선회 스크롤(5)와 마찬가지로, 단판 평탄부(3a2, 3a3), 벽체 평탄부(3b2, 3b3), 단판 경사 접속부(3a4, 3a5) 및 벽체 경사 접속부(3b4, 3b5)가 마련되어 있다.
도 5에는, 스파이럴 방향으로 연장하여 표시한 벽체(3b, 5b)가 나타나 있다. 동 도면에 나타나 있는 바와 같이, 최내주 측의 벽체 평탄부(3b2, 5b2)가 거리(D2)에 걸쳐 마련되고, 최외주 측의 벽체 평탄부(3b3, 5b3)이 거리(D3)에 걸쳐 마련되어 있다. 거리(D2) 및 거리(D3)은, 각각, 각 스크롤(3, 5)의 중심(O1, O2)을 중심으로 180°가 된 영역에 상당하는 길이로 되어 있다. 최내주 측의 벽체 평탄부(3b2, 5b2)와 최외주 측의 벽체 평탄부(3b3, 5b3)의 사이에, 벽체 경사부(3b1, 5b1)이 거리(D1)에 걸쳐 마련되어 있다. 최내주 측의 벽체 평탄부(3b2, 5b2)와 최외주 측의 벽체 평탄부(3b3, 5b3)의 고저차를 h로 하면, 벽체 경사부(3b1, 5b1)의 기울기(φ)는 하기 식이 된다.
φ=tan-1(h/D1)…(1)
이와 같이, 경사부에 있어서의 기울기(φ)는, 스파이럴 형상의 벽체(3b, 5b)가 연장되는 둘레 방향에 대하여 일정하게 되어 있다.
도 6에는, 도 1(b)의 부호 Z로 나타낸 영역의 확대도가 나타나 있다. 도 6에 나타나 있는 바와 같이, 고정 스크롤(3)의 벽체(3b)의 치선에는, 칩 시일(7)이 마련되어 있다. 칩 시일(7)은 수지제로 되어 있으며, 대향하는 선회 스크롤(5)의 단판(5a)의 치저에 접촉하여 유체를 시일한다. 칩 시일(7)은, 벽체(3b)의 치선에 둘레 방향에 걸쳐 형성된 칩 시일 홈(3d) 내에 수용되어 있다. 이 칩 시일 홈(3d) 내에 압축 유체가 들어가, 칩 시일(7)을 배면으로부터 압압하여 치저 측으로 압출함으로써 대향하는 치저에 접촉시키도록 되어 있다. 또한, 선회 스크롤(5)의 벽체(5b)의 치선에 대해서도, 동일하게 칩 시일이 마련되어 있다.
도 7에 나타내는 바와 같이, 벽체(3b)의 높이 방향에 있어서의 칩 시일(7)의 높이(Hc)는, 둘레 방향에 일정하게 되어 있다.
양 스크롤(3, 5)가 상대적으로 공전 선회 운동을 행하면, 선회 직경(선회 반경 ρ×2)만큼 치선과 치저의 위치가 상대적으로 어긋난다. 이 치선과 치저의 위치 어긋남에 기인하여, 경사부에서는, 치선과 치저의 사이의 칩 클리어런스가 변화한다. 예를 들면, 도 7(a)에서는 칩 클리어런스(T)가 작고, 도 7(b)에서는 칩 클리어런스(T)가 큰 것을 나타내고 있다. 칩 시일(7)은, 이 칩 클리어런스(T)가 선회 운동에 의하여 변화해도, 배면으로부터 압축 유체에 의하여 단판(5a)의 치저 측으로 압압되므로, 추종하여 시일할 수 있도록 되어 있다.
도 8에는, 고정 스크롤(3)의 벽체 경사부(3b1)의 소정 위치에 있어서 반경 방향으로 절단한 치선 근방의 단면이 나타나 있다. 또한, 선회 스크롤(5)의 벽체 경사부(5b1)에 있어서 반경 방향으로 절단한 치선 근방의 단면도 동일한 형상이 된다. 따라서, 이하에서는, 고정 스크롤(3)의 벽체 경사부(3b1)의 치선과, 이에 대향하는 선회 스크롤(5)의 단판 경사부(5a1)의 치저의 관계에 대해서만 설명한다.
동 도면에 나타나 있는 바와 같이, 벽체(3b)의 치선과 단판(5a)의 치저가 대향하여 위치하고 있다. 벽체(3b)의 치선에는, 칩 시일 홈(3d) 내에 수납된 칩 시일(7)이 배치되어 있다. 칩 시일(7)은, 칩 시일(7)의 배면에 들어간 유체의 압력에 의하여, 치저 측(동 도면에 있어서 하측)으로 압압되어 있다. 벽체(3b)는, 한쪽의 벽체(5bR)(동 도면에 있어서 우측) 근방에 위치하고 있고, 이 위치에서 압축실을 폐쇄하도록 시일이 이루어진다. 벽체(3b)는, 다른 쪽의 벽체(5bL)(동 도면에 있어서 좌측)로부터 이간되어 있으며, 이들 사이에 압축실이 형성된다.
벽체 경사부(3b1)의 양측의 치선 모서리부(8)에는, C 모따기 형상이 된 모따기부(8a)가 마련되어 있다. 모따기부(8a)는, 스파이럴 방향으로 연결된 벽체 경사부(3b1)에 대응한 영역에 걸쳐 마련되어 있다. 또한, 모따기부(8a)는, R 모따기 형상으로 되어 있어도 되고, 돌출되는 모서리 형상을 제거한 형상이면 다른 형상이어도 된다.
모따기부(8a)는, 평탄부(3b2, 3b3)에는 마련되어 있지 않다. 즉, 평탄부(3b2, 3b3)에 있어서의 치선 모서리부는, 벽체(3b)의 둘레 벽면과 치선면을 가공한 후의 형상이며 모따기 가공이 실시되지 않는 형상, 예를 들면 대략 90°로 된 모서리부를 갖는 형상이 된다.
모따기부(8a)는, 선회 스크롤(5)의 벽체(5b)의 근원에 인접하는 치저 모서리부(9)에 존재하는 단차부(9a)와 접촉하지 않는 형상으로 되어 있다. 예를 들면, 모따기부(8a)의 C 모따기로서는, C 0.1 이상 0.5 이하가 된다.
치저 모서리부(9)에 위치하는 단차부(9a)는, 단판 경사부(5a1)의 가공을 행함으로써 불가피적으로 형성된다. 왜냐하면, 단판(5a)의 치저에 경사면을 형성하는 가공은, 평탄면을 가공하는 경우에 비하여 난이도가 높기 때문이다. 단판 경사부(5a1)는, 다음의 3패스로 이루어지는 가공 공정에 의하여 가공된다.
먼저, 1패스째의 가공으로서, 한쪽의 벽체(5bR)의 둘레 벽면 및 인접하는 치저를 엔드 밀로 가공한다(제1 둘레 벽면 가공 공정). 이 공정에서의 가공 피치는, 제1 가공 피치(p1)로서, NC(Numerical Control) 공작 기계의 지령 프로그램으로서 부여된다. 이때의 엔드 밀의 직경은 De가 되고, 치저폭(Tg)보다 약간 작은 치수가 된다.
다음으로, 2패스째의 가공으로서, 다른 쪽의 벽체(5bL)의 둘레 벽면 및 인접하는 치저를 엔드 밀로 가공한다(제2 둘레 벽면 가공 공정). 이 공정에서의 가공 피치는, 1패스째와 동일한 제1 가공 피치(p1)이 된다. 엔드 밀의 직경은 1패스째와 동일한 직경(De)가 이용된다.
마지막으로, 3패스째의 가공으로서, 한쪽의 벽체(5bR)의 둘레 벽면과 다른 쪽의 벽체(5bL)의 둘레 벽면의 사이의 중앙의 치저만을 가공한다(치저 가공 공정). 이 공정에서의 가공 피치는, 1패스째 및 2패스째의 제1 가공 피치(p1)보다 간격이 좁은 제2 가공 피치(p2)가 이용된다. 이로써, 치저면의 경사가 가급적으로 원활하게 형성된다. 엔드 밀의 직경은, 치저폭(Tg)보다 작은 치수가 되고, 예를 들면 1패스째 및 2패스째와 동일한 직경(De)가 이용된다.
이상과 같이 3패스로 된 가공 공정을 거쳐 단판 경사부(5a1)과 이에 인접하는 벽체(5b)의 둘레 벽면을 가공한다. 이때, 치저를 가공하는 3패스째 시에 이용하는 제2 가공 피치(p2)가 1패스째 및 2패스째의 제1 가공 피치(p1)보다 간격이 좁으므로, 3패스째의 가공이 실시되어 있지 않은 양측의 치저 모서리부(9)에 단차부(9a)가 남겨지게 된다.
이 단차부(9a)의 폭(Sw)는, 3패스째의 가공이 치저폭의 중심을 따라 행해졌다고 가정하면, (Tg-De)/2가 된다.
단차부(9a)의 높이(Sh)는, 제1 가공 피치(p1)과 제2 가공 피치(p2)의 차에 기인하는 치수가 되고, 예를 들면 수 μmn~수십 μm가 된다. 단차부(9a)는, 1패스째 및 2패스째의 가공 시에 있어서의 엔드 밀의 날끝 높이(동 도면에 있어서 상하 방향)와, 3패스째의 가공 시에 있어서의 엔드 밀의 날끝 높이의 상이(가공 오차)에 의해서도 발생할 수 있다.
벽체(3b)의 치선인 벽체 경사부(3b1)의 가공은, 상술한 3패스째의 가공과 동일한 제2 가공 피치(p2)를 이용하여 가공된다.
그 후에, 치선 모서리부(8)에 모따기부(8a)를 형성하도록 제거 가공이 행해진다(모따기 가공 공정).
상술한 스크롤 압축기(1)은, 이하와 같이 동작한다.
도시하지 않은 전동 모터 등의 구동원에 의하여, 선회 스크롤(5)가 고정 스크롤(3) 중심으로 공전 선회 운동을 행한다. 이로써, 각 스크롤(3, 5)의 외주 측으로부터 유체를 흡입하여, 각 벽체(3b, 5b) 및 각 단판(3a, 5a)에 의하여 둘러싸인 압축실에 유체를 취입한다. 압축실 내의 유체는 외주 측으로부터 내주 측으로 이동함에 따라 순차 압축되고, 최종적으로 고정 스크롤(3)에 형성된 토출 포트(3c)로부터 압축 유체가 토출된다. 유체가 압축될 때에, 단판 경사부(3a1, 5a1) 및 벽체 경사부(3b1, 5b1)에 의하여 형성된 경사부에서는 벽체(3b, 5b)의 높이 방향으로도 압축되어, 3차원 압축이 행해진다.
본 실시형태에 의하면, 이하의 작용 효과를 나타낸다.
경사부의 가공은 평탄면을 가공하는 경우에 비하여 난이도가 높기 때문에, 벽체(5b)의 근원의 치저 모서리부(9)의 가공 정밀도가 저하될 우려가 있다. 치저 모서리부(9)의 가공 정밀도가 저하되면, 치저 모서리부(9)에 대향하는 벽체(3b)의 치선 모서리부(8)이 접촉하여 문제가 발생할 우려가 있다. 따라서, 치선 모서리부(8)에, 모따기부(8a)를 마련하는 것으로 하여, 치선 모서리부(8)이 치저 모서리부(9)에 접촉하는 것을 방지하는 것으로 했다. 이로써, 스크롤 압축기(1)의 성능의 저하를 억제할 수 있다.
엔드 밀(공구)을 워크에 대하여 이동시킬 때의 가공 피치에는 정밀도에 한계가 있기 때문에, 경사부를 원활하게 가공하는 것은 어렵다. 따라서, 치저의 가공과 치저의 양측에 마련된 벽체(5b)의 둘레 벽면의 가공을 한 번에 1패스로 행하지 않는 한, 치저 모서리부(9)에 인접하는 치저에 단차부(높이의 편차)가 발생할 우려가 있다.
본 실시형태에서는, 한쪽의 벽체(5bR)의 둘레 벽면 및 인접하는 치저를 제1 가공 피치(p1)로 가공하고, 다른 쪽의 벽체(5bL)의 둘레 벽면 및 인접하는 치저를 동일한 제1 가공 피치(p1)로 가공한 후에, 중앙의 치저만을 제1 가공 피치(p1)보다 더 간격이 좁은 제2 가공 피치(p2)로 가공하는 것으로 했다. 이 경우에는, 제2 가공 피치(p2)보다 간격이 넓은 제1 가공 피치(p1)에 대응한 단차부(9a)가 치저 모서리부(9)에 인접하는 치저에 발생한다.
따라서, 벽체(3b)의 치선 모서리부(8)에, 단차부(9a)와의 접촉을 회피하는 형상의 모따기부(8a)를 마련하는 것으로 하여, 치선 모서리부(8)이 단차부(9a)에 접촉하는 것을 방지하는 것으로 했다.
평탄부는, 경사부와 같이 가공이 곤란하지 않기 때문에, 치저 모서리부(9)의 가공 정밀도를 확보할 수 있다. 따라서, 벽체 평탄부(3b2, 3b3, 5b2, 5b3)의 치선 모서리부(8)에는 모따기부(8a)를 마련하지 않는 것으로 했다. 즉, 벽체 평탄부(3b2, 3b3, 5b2, 5b3)의 치선 모서리부(8)은, 벽체(3b, 5b)의 둘레 벽면과 치선면을 가공한 후의 형상이며 모따기 가공이 실시되어 있지 않은 형상이 된다. 따라서, 평탄부(3b2, 3b3, 5b2, 5b3)에서는, 치선 모서리부(8)과 치저 모서리부(9)의 사이의 간극을 작게 하여, 압축 유체의 누출을 가급적으로 작게 할 수 있다.
벽체(5bR, 5bL)의 둘레 벽면의 각각을 가공하는 공정과, 치저만을 가공하는 공정을 나누어, 3패스로 둘레 벽면 및 치저를 가공하도록 했다. 이로써, 경사부가 되는 치저를 양호한 정밀도로 가공할 수 있다.
또한, 본 실시형태에서는, 3패스의 가공에 의하여 치저가 가공된 경우에 발생하는 단차부(9a)와의 접촉을 회피하도록 치선 모서리부(8)에 모따기부(8a)를 마련하는 구성을 설명했지만, 본 발명은, 도 9에 나타내는 바와 같이, 2패스의 가공에 의하여 치저가 가공된 경우에 발생하는 단차부(9a’)에 대해서도 적용할 수 있다.
도 9에 나타난 단판(5a)의 치저는, 다음과 같이 2패스로 가공된다.
먼저, 1패스째의 가공으로서, 한쪽의 벽체(5bR)의 둘레 벽면 및 인접하는 치저를 엔드 밀로 가공한다.
다음으로, 2패스째의 가공으로서, 다른 쪽의 벽체(5bL)의 둘레 벽면 및 인접하는 치저를 엔드 밀로 가공한다. 이때에 형성된 치저를 최종 형상으로 한다. 2패스째에서는, 가공 피치를 1패스째의 제1 가공 피치(p1)보다 작은 제2 가공 피치(p2)를 이용해도 되고, 제1 가공 피치(p1)를 이용해도 된다.
이와 같은 2패스에 의한 가공을 행하면, 상술한 바와 같이 가공 피치의 상이나, 1패스째와 2패스째의 가공 시에 있어서의 엔드 밀의 날끝 높이의 상이(가공 오차)에 의하여, 단차부(9a’)가 불가피적으로 발생하게 된다.
단차부(9a’)와의 접촉을 회피하도록, 벽체(3b)의 치선 모서리부(8)에 모따기부(8a’)를 마련한다. 이로써, 2패스 가공에 의하여 발생하는 단차부(9a’)에 대해서도, 접촉을 회피하여 스크롤 압축기(1)의 성능 저하를 억제할 수 있다.
또, 본 실시형태에서는, 단판 경사부(3a1, 5a1) 및 벽체 경사부(3b1, 5b1)을 양 스크롤(3, 5)에 마련하는 것으로 했지만, 어느 한쪽에 마련해도 된다.
구체적으로는, 도 10(a)에 나타내는 바와 같이, 한쪽의 벽체(예를 들면 선회 스크롤(5))에 벽체 경사부(5b1)을 마련하고, 다른 쪽의 단판(3a)에 단판 경사부(3a1)을 마련한 경우에는, 다른 쪽의 벽체와 한쪽의 단판(5a)는 평탄으로 해도 된다.
또, 도 10(b)에 나타내는 바와 같이, 종래의 단차 형상과 조합한 형상, 즉, 고정 스크롤(3)의 단판(3a)에 단판 경사부(3a1)을 마련하는 한편, 선회 스크롤(5)의 단판(5a)에 단차부가 마련된 형상과 조합해도 된다.
본 실시형태에서는, 벽체 평탄부(3b2, 3b3, 5b2, 5b3) 및 단판 평탄부(3a2, 3a3, 5a2, 5a3)를 마련하는 것으로 했지만, 내주 측 및/또는 외주 측의 평탄부를 생략하여 경사부를 벽체(3b, 5b) 전체에 연장하여 마련하도록 해도 된다.
본 실시형태에서는, 스크롤 압축기로서 설명했지만, 팽창기로서 이용하는 스크롤 팽창기에 대해서도 본 발명을 적용할 수 있다.
1 스크롤 압축기(스크롤 유체 기계)
3 고정 스크롤(제1 스크롤 부재)
3a 단판(제1 단판)
3a1 단판 경사부
3a2 단판 평탄부(내주 측)
3a3 단판 평탄부(외주 측)
3a4 단판 경사 접속부(내주 측)
3a5 단판 경사 접속부(외주 측)
3b 벽체(제1 벽체)
3b1 벽체 경사부
3b2 벽체 평탄부(내주 측)
3b3 벽체 평탄부(외주 측)
3b4 벽체 경사 접속부(내주 측)
3b5 벽체 경사 접속부(외주 측)
3c 토출 포트
3d 칩 시일 홈
5 선회 스크롤(제2 스크롤 부재)
5a 단판(제2 단판)
5a1 단판 경사부
5a2 단판 평탄부(내주 측)
5a3 단판 평탄부(외주 측)
5a4 단판 경사 접속부(내주 측)
5a5 단판 경사 접속부(외주 측)
5b 벽체(제2 벽체)
5b1 벽체 경사부
5b2 벽체 평탄부(내주 측)
5b3 벽체 평탄부(외주 측)
5b4 벽체 경사 접속부(내주 측)
5b5 벽체 경사 접속부(외주 측)
7 칩 시일
8 치선 모서리부
8a 모따기부
9 치저 모서리부
9a 단차부
De 엔드 밀 직경
L 대향면 간 거리
T 칩 클리어런스
Tg 치저폭
φ 기울기

Claims (5)

  1. 제1 단판 상에 스파이럴 형상의 제1 벽체가 마련된 제1 스크롤 부재와,
    상기 제1 단판에 마주보도록 배치된 제2 단판 상에 스파이럴 형상의 제2 벽체가 마련되고, 상기 제2 벽체가 상기 제1 벽체와 맞물려 상대적으로 공전 선회 운동을 행하는 제2 스크롤 부재를 구비하고,
    마주보는 상기 제1 단판과 상기 제2 단판의 대향면 간 거리가, 상기 제1 벽체 및 상기 제2 벽체의 외주 측으로부터 내주 측을 향하여, 연속적으로 감소하는 경사부가 마련되고,
    상기 제1 벽체 및 상기 제2 벽체 중 적어도 어느 한쪽의 최외주부 및 최내주부에는, 높이가 변화하지 않는 벽체 평탄부가 마련되고,
    상기 제1 단판 및 상기 제2 단판 중 적어도 어느 한쪽에는, 상기 벽체 평탄부에 대응한 단판 평탄부가 마련되고,
    상기 최외주부의 상기 벽체 평탄부로부터 상기 최내주부의 상기 벽체 평탄부의 사이에 걸쳐, 상기 경사부를 형성하도록 외주 측으로부터 내주 측을 향하여 상기 벽체의 높이가 연속적으로 감소하는 벽체 경사부가 마련되고,
    상기 최외주부의 상기 단판 평탄부로부터 상기 최내주부의 상기 단판 평탄부의 사이에 걸쳐, 상기 벽체 경사부의 치선(齒先)에 대향하는 치저(齒底)면이 상기 벽체 경사부의 경사에 따라서 경사지는 단판 경사부가 마련되고,
    상기 벽체 경사부의 스파이럴 방향의 길이는, 상기 최외주부의 상기 벽체 평탄부의 스파이럴 방향의 길이보다도 길고, 또한, 상기 최내주부의 상기 벽체 평탄부의 스파이럴 방향의 길이보다도 길며,
    상기 단판 경사부의 스파이럴 방향의 길이는, 상기 최외주부의 상기 단판 평탄부의 스파이럴 방향의 길이보다도 길고, 또한, 상기 최내주부의 상기 단판 평탄부의 스파이럴 방향의 길이보다도 긴 스크롤 유체 기계로서,
    상기 제1 벽체의 치선에는, 맞물리는 상기 제2 벽체의 근원의 치저 모서리부에 대향하는 치선 모서리부에, 모따기부가 마련되는 구성 및 상기 제2 벽체의 치선에는, 맞물리는 상기 제1 벽체의 근원의 치저 모서리부에 대향하는 치선 모서리부에, 모따기부가 마련되는 구성 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 스크롤 유체 기계.
  2. 제1 단판 상에 스파이럴 형상의 제1 벽체가 마련된 제1 스크롤 부재와,
    상기 제1 단판에 마주보도록 배치된 제2 단판 상에 스파이럴 형상의 제2 벽체가 마련되고, 상기 제2 벽체가 상기 제1 벽체와 맞물려 상대적으로 공전 선회 운동을 행하는 제2 스크롤 부재
    를 구비한 스크롤 유체 기계로서,
    마주보는 상기 제1 단판과 상기 제2 단판의 대향면 간 거리가, 상기 제1 벽체 및 상기 제2 벽체의 외주 측으로부터 내주 측을 향하여, 연속적으로 감소하는 경사부를 구비하고,
    상기 제1 벽체의 치선에는, 맞물리는 상기 제2 벽체의 근원의 치저 모서리부에 대향하는 치선 모서리부에, 모따기부가 마련되는 구성 및 상기 제2 벽체의 치선에는, 맞물리는 상기 제1 벽체의 근원의 치저 모서리부에 대향하는 치선 모서리부에, 모따기부가 마련되는 구성 중 적어도 어느 하나를 포함하며,
    상기 제1 벽체 및 상기 제2 벽체의 최외주부 및/또는 최내주부에 마련되고, 높이가 변화하지 않는 벽체 평탄부와,
    상기 제1 단판 및 상기 제2 단판에 마련되고, 상기 벽체 평탄부에 대응한 단판 평탄부
    를 구비하고,
    상기 경사부에 대응하는 상기 제1 벽체 및 상기 제2 벽체 중 적어도 어느 하나의 치선 모서리부에는, 상기 모따기부가 마련되고,
    상기 벽체 평탄부의 치선 모서리부에는, 상기 모따기부가 마련되어 있지 않은 것을 특징으로 하는 스크롤 유체 기계.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 모따기부는, 상기 치저 모서리부에 형성된 단차부와의 접촉을 회피하는 형상으로 되어 있는 것을 특징으로 하는 스크롤 유체 기계.
  4. 단판과,
    상기 단판 상에 마련된 스파이럴 형상의 벽체를 구비하고,
    상기 벽체의 치저부터 치선까지의 높이가 스파이럴 방향으로 연속적으로 변화하는 경사부를 구비하고,
    상기 벽체는, 외주 측으로부터 내주 측을 향하여 상기 벽체의 높이가 연속적으로 감소하는 벽체 경사부를 갖고,
    상기 단판은, 상기 벽체 경사부의 높이의 감소에 따라서, 외주 측으로부터 내주 측을 향하여 상기 단판의 높이가 연속적으로 증대되는 단판 경사부를 갖고,
    상기 벽체의 최외주부 및 최내주부에는, 높이가 변화하지 않는 벽체 평탄부가 마련되고,
    상기 단판에는, 상기 벽체 평탄부에 대응한 단판 평탄부가 마련되고,
    상기 최외주부의 상기 벽체 평탄부로부터 상기 최내주부의 상기 벽체 평탄부의 사이에 걸쳐, 외주 측으로부터 내주 측을 향하여 상기 벽체의 높이가 연속적으로 감소하는 상기 벽체 경사부가 마련되고,
    상기 최외주부의 상기 단판 평탄부로부터 상기 최내주부의 상기 단판 평탄부와의 사이에 걸쳐, 상기 벽체 경사부의 치선에 대향하는 치저면이 상기 벽체 경사부의 경사에 따라서 경사지는 상기 단판 경사부가 마련되고,
    상기 벽체 경사부의 스파이럴 방향의 길이는, 상기 최외주부의 상기 벽체 평탄부의 스파이럴 방향의 길이보다도 길고, 또한, 상기 최내주부의 상기 벽체 평탄부의 스파이럴 방향의 길이보다도 길며,
    상기 단판 경사부의 스파이럴 방향의 길이는, 상기 최외주부의 상기 단판 평탄부의 스파이럴 방향의 길이보다도 길고, 또한, 상기 최내주부의 상기 단판 평탄부의 스파이럴 방향의 길이보다도 길며,
    상기 벽체의 치선에는, 맞물리는 상기 벽체의 근원의 치저 모서리부에 대향하는 치선 모서리부에, 모따기부가 마련되어 있는 스크롤 부재의 가공 방법으로서,
    상기 벽체의 한쪽의 둘레 벽면 및 인접하는 치저를 가공하는 제1 둘레 벽면 가공 공정과,
    상기 벽체의 다른 쪽의 둘레 벽면 및 인접하는 치저를 가공하는 제2 둘레 벽면 가공 공정과,
    상기 한쪽의 둘레 벽면과 상기 다른 쪽의 둘레 벽면의 사이의 치저만을 가공하는 치저 가공 공정과,
    상기 벽체의 치선 모서리부에 모따기부를 형성하는 모따기 가공 공정
    을 갖는 것을 특징으로 하는 스크롤 부재의 가공 방법.
  5. 단판과,
    상기 단판 상에 마련된 스파이럴 형상의 벽체
    를 구비하고,
    상기 벽체의 치저로부터 치선까지의 높이가 스파이럴 방향으로 연속적으로 변화하는 경사부를 구비하고,
    상기 벽체는, 외주 측으로부터 내주 측을 향하여 상기 벽체의 높이가 연속적으로 감소하는 벽체 경사부를 갖고,
    상기 단판은, 상기 벽체 경사부의 높이의 감소에 따라서, 외주 측으로부터 내주 측을 향하여 상기 단판의 높이가 연속적으로 증대되는 단판 경사부를 갖고,
    상기 벽체의 치선에는, 맞물리는 상기 벽체의 근원의 치저 모서리부에 대향하는 치선 모서리부에, 모따기부가 마련되어 있으며,
    상기 벽체의 최외주부 및/또는 최내주부에 마련되고, 높이가 변화하지 않는 벽체 평탄부와,
    상기 단판에 마련되고, 높이가 변화하지 않는 단판 평탄부
    를 구비하고,
    상기 경사부에 대응하는 상기 벽체의 치선 모서리부에는, 상기 모따기부가 마련되고,
    상기 벽체 평탄부의 치선 모서리부에는, 상기 모따기부가 마련되어 있지 않은 스크롤 부재의 가공 방법으로서,
    상기 벽체의 한쪽의 둘레 벽면 및 인접하는 치저를 가공하는 제1 둘레 벽면 가공 공정과,
    상기 벽체의 다른 쪽의 둘레 벽면 및 인접하는 치저를 가공하는 제2 둘레 벽면 가공 공정과,
    상기 한쪽의 둘레 벽면과 상기 다른 쪽의 둘레 벽면의 사이의 치저만을 가공하는 치저 가공 공정과,
    상기 벽체의 치선 모서리부에 모따기부를 형성하는 모따기 가공 공정
    을 갖는 것을 특징으로 하는 스크롤 부재의 가공 방법.
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