JP2018031349A - スクロール流体機械およびスクロール部材の加工方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明に係るスクロール流体機械は、第1端板上に渦巻状の第1壁体が設けられた第1スクロール部材と、前記第1端板に向かい合うように配置された第2端板上に渦巻状の第2壁体が設けられ、該第2壁体が前記第1壁体と噛み合って相対的に公転旋回運動を行う第2スクロール部材と、前記第1壁体及び前記第2壁体の歯先に形成された溝部に設けられ、対向する歯底に接触して流体をシールするチップシールとを備えたスクロール流体機械であって、一方の前記壁体の歯先角部に対向する他方の前記壁体の根元の歯底角部には、段部が設けられ、前記溝部は、前記段部に対向する位置よりも前記壁体の厚さ方向中心側に形成されていることを特徴とする。
そこで、段部に対向する位置よりも壁体の厚さ方向中心側に溝部を形成することとして、チップシールが段部に接触しないようにした。これにより、チップシールと段部との隙間からの流体漏れを低減するとともにチップシールの摩耗を抑えることができ、スクロール流体機械の性能の低下を抑えることができる。
なお、歯底角部に設けられた段部は、加工によって不可避的に形成されたものも含む。
傾斜部の加工は平坦面を加工する場合に比べて難易度が高いため、壁体の根元の歯底角部の加工精度が低下するおそれがある。歯底角部の加工精度が低下すると、歯底角部に段部が生じる。
例えば、壁体の一方の周壁面及び隣接する歯底を加工し、その後に共通の歯底を挟んで対向する他方の周壁面及び隣接する歯底を加工すると、少なくとも2パスの加工工程を経ることになる。この場合には、歯底の高さを2パス間で正確に一致させることが困難なため、歯底の高さにずれが生じ、歯底角部に隣接する歯底に段部が発生する。
また、壁体の一方の周壁面及び隣接する歯底を所定の第1加工ピッチで加工し、壁体の他方の周壁面及び隣接する歯底を同じ第1加工ピッチで加工した後に、歯底のみを第1加工ピッチよりもさらに細かい第2加工ピッチで加工した場合には、第2加工ピッチよりも粗い第1加工ピッチに対応した段部が歯底角部に隣接する歯底に発生する。
このように、傾斜部を有するスクロール部材は歯底角部に段部が生じやすいので、上述のように溝部の位置を段部に対向しないようにしてチップシールを段部に接触させないようにすることが特に有効となる。
なお、歯底角部に設けられた段部は、加工によって不可避的に形成されたものも含む。
また、スクロール部材は、前記壁体の高さが外周側から内周側に向かって連続的に減少する壁体傾斜部、および/または、前記端板の高さが外周側から内周側に向かって連続的に増大する壁体傾斜部を備えていても良い。
また、加工難度が高い傾斜部を有するスクロール部材は、歯底角部に段部が生じやすいので、上述のように溝部の位置を段部に対向しないようにしてチップシールを段部に接触させないようにすることが特に有効となる。
なお、歯底加工工程の加工ピッチを各周壁面加工工程の加工ピッチよりも細かくして、より歯底の傾斜部を精度良く加工することが好ましい。
また、傾斜部の歯先についても、歯底加工工程と同等の加工ピッチとして加工することが好ましい。
また、歯底角部に設けられた段部は、加工によって不可避的に形成されたものも含む。
図1には、スクロール圧縮機(スクロール流体機械)1の固定スクロール(第1スクロール部材)3と旋回スクロール(第2スクロール部材)5が示されている。スクロール圧縮機1は、例えば空調機等の冷凍サイクルを行うガス冷媒(流体)を圧縮する圧縮機として用いられる。
旋回スクロール5の端板5aの歯底についても同様に、高さが一定とされた端板平坦部5a2,5a3が設けられている。これら端板平坦部5a2,5a3についても、旋回スクロール5の中心まわりに180°の領域にわたって設けられている。端板平坦部5a2,5a3と端板傾斜部5a1とが接続される位置には、それぞれ、屈曲部となる端板傾斜接続部5a4,5a5が設けられている。
φ=tan(h/D1) ・・・(1)
このように、傾斜部における傾きφは、渦巻状の壁体3b,5bが延在する周方向に対して一定とされている。
両スクロール3,5が相対的に公転旋回運動を行うと、旋回直径(旋回半径ρ×2)分だけ歯先と歯底の位置が相対的にずれる。この歯先と歯底の位置ずれに起因して、傾斜部では、歯先と歯底との間のチップクリアランスが変化する。例えば、図7(a)ではチップクリアランスTが小さく、図7(b)ではチップクリアランスTが大きいことを示している。チップシール7は、このチップクリアランスTが旋回運動によって変化しても、背面から圧縮流体によって端板5aの歯底側に押圧されるので、追従してシールできるようになっている。
次に、2パス目の加工として、他方の壁体5bLの周壁面及び隣接する歯底をエンドミルで加工する(第2周壁面加工工程)。この工程での加工ピッチは、1パス目と同じ第1加工ピッチp1とされる。エンドミルの直径は1パス目と同じ直径Deが用いられる。
最後に、3パス目の加工として、一方の壁体5bRの周壁面と他方の壁体5bLの周壁面との間の中央の歯底のみを加工する(歯底加工工程)。この工程での加工ピッチは、1パス目及び2パス目の第1加工ピッチp1よりも細かい第2加工ピッチp2が用いられる。これにより、歯底面の傾斜が可及的に滑らかに形成される。エンドミルの直径は、歯底幅Tgよりも小さい寸法とされ、例えば1パス目及び2パス目と同じ直径Deが用いられる。
この段部9aの段部幅Swは、3パス目の加工が歯底幅の中心に沿って行われたと仮定すれば、(Tg−De)/2となる。
なお、段部9aは、1パス目及び2パス目の加工時におけるエンドミルの刃先高さ(同図において上下方向)と、3パス目の加工時におけるエンドミルの刃先高さとの相違(加工誤差)によっても生じ得る。
図示しない電動モータ等の駆動源によって、旋回スクロール5が固定スクロール3回りに公転旋回運動を行う。これにより、各スクロール3,5の外周側から流体を吸い込み、各壁体3b,5b及び各端板3a,5aによって囲まれた圧縮室に流体を取り込む。圧縮室内の流体は外周側から内周側に移動するに従い順次圧縮され、最終的に固定スクロール3に形成された吐出ポート3cから圧縮流体が吐出される。流体が圧縮される際に、端板傾斜部3a1,5a1及び壁体傾斜部3b1,5b1によって形成された傾斜部では壁体3b,5bの高さ方向にも圧縮されて、三次元圧縮が行われる。
歯底の加工を行う際に、壁体5bの根元の歯底角部9に段部9aが形成される。この段部9aを跨がるようにチップシール7が接触すると、チップシール7と歯底との間に隙間が生じて流体の漏れが発生するおそれがあり、またチップシール7が摩耗するおそれがある。
そこで、本実施形態では、段部9aに対向する位置よりも壁体3bの厚さ方向中心側にチップシール溝3dを形成することとして、チップシール7が段部9aに接触しないようにした。すなわち、土手幅Taを段部幅Swよりも大きくした(Ta>Sw)。これにより、漏れを低減するとともにチップシール7の摩耗を抑えることができ、スクロール圧縮機1の性能の低下を抑えることができる。
先ず、1パス目の加工として、一方の壁体5bRの周壁面及び隣接する歯底をエンドミルで加工する。
次に、2パス目の加工として、他方の壁体5bLの周壁面及び隣接する歯底をエンドミルで加工する。このときに形成した歯底を最終形状とする。2パス目では、加工ピッチを1パス目の第1加工ピッチp1よりも小さい第2加工ピッチp2を用いても良いし、第1加工ピッチp1を用いても良い。
段部9a’との接触を回避するように、段部9a’に対向する位置よりも壁体3bの厚さ方向中心側にチップシール溝3dを形成する。これにより、2パス加工によって生じる段部9a’に対しても、チップシール7との接触を回避してスクロール圧縮機1の性能低下を抑えることができる。
具体的には、図10(a)に示すように、一方の壁体(例えば旋回スクロール5)に壁体傾斜部5b1を設け、他方の端板3aに端板傾斜部3a1を設けた場合には、他方の壁体と一方の端板5aは平坦としても良い。
また、図10(b)に示すように、従来の段付き形状と組み合わせた形状、すなわち、固定スクロール3の端板3aに端板傾斜部3a1を設ける一方で、旋回スクロール5の端板5aに段部が設けられた形状と組み合わせても良い。
3 固定スクロール(第1スクロール部材)
3a 端板(第1端板)
3a1 端板傾斜部
3a2 端板平坦部(内周側)
3a3 端板平坦部(外周側)
3a4 端板傾斜接続部(内周側)
3a5 端板傾斜接続部(外周側)
3b 壁体(第1壁体)
3b1 壁体傾斜部
3b2 壁体平坦部(内周側)
3b3 壁体平坦部(外周側)
3b4 壁体傾斜接続部(内周側)
3b5 壁体傾斜接続部(外周側)
3c 吐出ポート
3d チップシール溝
5 旋回スクロール(第2スクロール部材)
5a 端板(第2端板)
5a1 端板傾斜部
5a2 端板平坦部(内周側)
5a3 端板平坦部(外周側)
5a4 端板傾斜接続部(内周側)
5a5 端板傾斜接続部(外周側)
5b 壁体(第2壁体)
5b1 壁体傾斜部
5b2 壁体平坦部(内周側)
5b3 壁体平坦部(外周側)
5b4 壁体傾斜接続部(内周側)
5b5 壁体傾斜接続部(外周側)
7 チップシール
8 歯先角部
9 歯底角部
9a 段部
De エンドミル直径
L 対向面間距離
Sw 段部幅
T チップクリアランス
Ta 土手幅
Tr 壁体幅
Tw 溝幅
Tg 歯底幅
φ 傾き
Claims (5)
- 第1端板上に渦巻状の第1壁体が設けられた第1スクロール部材と、
前記第1端板に向かい合うように配置された第2端板上に渦巻状の第2壁体が設けられ、該第2壁体が前記第1壁体と噛み合って相対的に公転旋回運動を行う第2スクロール部材と、
前記第1壁体及び前記第2壁体の歯先に形成された溝部に設けられ、対向する歯底に接触して流体をシールするチップシールと、
を備えたスクロール流体機械であって、
一方の前記壁体の歯先角部に対向する他方の前記壁体の根元の歯底角部には、段部が設けられ、
前記溝部は、前記段部に対向する位置よりも前記壁体の厚さ方向中心側に形成されていることを特徴とするスクロール流体機械。 - 向かい合う前記第1端板と前記第2端板との対向面間距離が、前記第1壁体及び前記第2壁体の外周側から内周側に向かって、連続的に減少する傾斜部を備えていることを特徴とする請求項1に記載のスクロール流体機械。
- 端板と、
該端板上に設けられた渦巻状の壁体と、
を備え、
前記壁体の歯先にチップシールを収納する溝部が設けられたスクロール部材の加工方法であって、
前記壁体の一方の周壁面及び隣接する歯底を加工する第1周壁面加工工程と、
前記壁体の他方の周壁面及び隣接する歯底を加工する第2周壁面加工工程と、
前記端板の歯先に前記溝部を形成する溝部加工工程と、
を有し、
前記壁体の根元の歯底角部には、段部が設けられ、
前記溝部は、前記段部に対向する位置よりも前記壁体の厚さ方向中心側に形成されていることを特徴とするスクロール部材の加工方法。 - 前記スクロール部材は、前記壁体の高さが外周側から内周側に向かって連続的に減少する壁体傾斜部、および/または、前記端板の高さが外周側から内周側に向かって連続的に増大する壁体傾斜部を備えていることを特徴とする請求項3に記載のスクロール部材の加工方法。
- 端板と、
該端板上に設けられた渦巻状の壁体と、
を備え、
前記壁体の歯底から歯先までの高さが渦巻き方向に連続的に変化する傾斜部を備えたスクロール部材の加工方法であって、
前記壁体の一方の周壁面及び隣接する歯底を加工する第1周壁面加工工程と、
前記壁体の他方の周壁面及び隣接する歯底を加工する第2周壁面加工工程と、
前記一方の周壁面と前記他方の周壁面との間の歯底のみを加工する歯底加工工程と、
前記端板の歯先に溝部を形成する溝部加工工程と、
を有し、
前記壁体の根元の歯底角部には、段部が設けられ、
前記溝部は、前記段部に対向する位置よりも前記壁体の厚さ方向中心側に形成されていることを特徴とするスクロール部材の加工方法。
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