(57)【要約】【課題】  スクロール圧縮機の製作方法性において、能向上と製造コスト低減を両立させること。【解決手段】  鏡板とそれに立設するインボリュート曲線あるいはそれに類似した曲線からなるラップを備える固定スクロールと旋回スクロール部材１とを互いに組合せ、旋回スクロール部材１を旋回運動させることにより作動流体の圧縮を行うスクロール圧縮機の製作方法に関する。この製作方法は、旋回スクロール部材１の歯底面５ａまたは歯先面３ａを平坦に仕上げ加工した後に、旋回スクロール部材１の反ラップ側中央に設けられた円筒状ボス部６内にすべり軸受やころ軸受などの円筒状軸受２を圧入することにより歯底面５ａまたは歯先面３ａを曲線状のすり鉢形状にするようにしている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鏡板とそれに立設するインボリュート曲線あるいはそれに類似した曲線からなるラップを備える固定スクロールと旋回スクロール部材とを互いに組合せ、前記旋回スクロール部材を旋回運動させることにより作動流体の圧縮を行うスクロール圧縮機の製作方法において、
前記旋回スクロール部材の歯底面または歯先面を平坦に仕上げ加工した後に、前記旋回スクロール部材の反ラップ側中央に設けられた円筒状ボス部内にすべり軸受やころ軸受などの円筒状軸受を圧入することにより前記歯底面または前記歯先面を曲線状のすり鉢形状にしたことを特徴とするスクロール圧縮機の製作方法。
【請求項２】
請求項１に記載されたスクロール圧縮機の製作方法において、前記円筒状軸受を圧入する際に前記鏡板面を受け面として前記円筒状軸受を圧入することにより前記鏡板面の変形を抑えることを特徴とするスクロール圧縮機の製作方法。
【請求項３】
鏡板とそれに立設するインボリュート曲線あるいはそれに類似した曲線からなるラップを備える固定スクロールと旋回スクロール部材とを互いに組合せ、前記旋回スクロール部材を旋回運動させることにより作動流体の圧縮を行うスクロール圧縮機の製作方法において、
前記固定スクロールまたは前記旋回スクロール部材の中央部を突出するように反ラップ側から加圧し変形させた状態でその歯底面または歯先面を平坦に仕上げ加工した後に、加圧し変形させた状態を解除することにより前記歯底面または前記歯先面を曲線状のすり鉢形状にしたことを特徴とするスクロール圧縮機の製作方法。
【請求項４】
請求項３に記載されたスクロール圧縮機の製作方法において、前記歯底面または前記歯先面を平坦に仕上げ加工する部分を中央部に限定したことを特徴とするスクロール圧縮機の製作方法。
【請求項５】
鏡板とそれに立設するインボリュート曲線あるいはそれに類似した曲線からなるラップを備える固定スクロールと旋回スクロール部材とを互いに組合せ、前記旋回スクロール部材を旋回運動させることにより作動流体の圧縮を行うスクロール圧縮機において、
前記旋回スクロール部材の反ラップ側中央に設けられた円筒状ボス部内に圧入されたすべり軸受やころ軸受などの円筒状軸受を有して前記旋回スクロール部材の歯底面及び歯先面の両方を曲線状のすり鉢形状にしたことを特徴とするスクロール圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スクロール圧縮機およびその製作方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
高温、高圧下で使用されるスクロール圧縮機では、旋回スクロール部材及び固定スクロール部材の中央部が圧縮機運転中の熱膨張や圧力による変形によって接触することが知られている。
【０００３】
これを緩和する方法として特開平６−３１７２６９号公報（特許文献１）や特開平５−２６１８６号公報（特許文献２）に示されたものがある。特許文献１では、圧縮機運転中の熱や圧力による旋回スクロール部材及び固定スクロール部材の変形量と同等量の微小段差を予め旋回スクロール部材もしくは固定スクロール部材、またはその両方の歯先面もしくは歯底面に設けることにより、圧縮機運転中の軸方向隙間を低減するようにしている。また、特許文献２では、旋回スクロール部材の歯先面のラップ中心部の高さを外周ラップ部より数十μｍ低くなる様なテーパー状のラップ高さとし、旋回スクロール部材のラップ部と鏡板部とに馴染層を均一に付着させることにより圧縮機運転中の軸方向隙間を低減するようにしている。
【０００４】
【特許文献１】特開平６−３１７２６９号公報（図２）
【０００５】
【特許文献２】特開平５−２６１８６号公報（図５）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前記特許文献１では、旋回スクロール部材及び固定スクロール部材の中央部の変形に対する接触を緩和するために両者の隙間を大きくしているが、圧縮機運転中に外周側の隙間が大きい状態のままであり、その部分からの漏れによる性能低下を招くという問題があった。
【０００７】
また、前記特許文献２では、旋回スクロール部材の歯先面のラップ中心部の高さを外周ラップ部より数十μｍ低くなる様なテーパー状のラップ高さとする仕上げ加工が極めて困難で加工時間が長くなり、製作コストが高くなるという問題があった。なお、特許文献２において、加工を容易にするために、複数の微小段差を設けてテーパー状に形成することが考えられるが、微小段差部に階段状の微小隙間が残るので、この微小隙間を通しての漏れによる性能低下を招くという課題が生じる。
【０００８】
本発明の目的は、性能向上と製造コスト低減を両立できるスクロール圧縮機およびその製作方法を得ることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記目的を達成するために、本発明は、鏡板とそれに立設するインボリュート曲線あるいはそれに類似した曲線からなるラップを備える固定スクロールと旋回スクロール部材とを互いに組合せ、前記旋回スクロール部材を旋回運動させることにより作動流体の圧縮を行うスクロール圧縮機の製作方法において、前記旋回スクロール部材の歯底面または歯先面を平坦に仕上げ加工した後に、前記旋回スクロール部材の反ラップ側中央に設けられた円筒状ボス部内にすべり軸受やころ軸受などの円筒状軸受を圧入することにより前記歯底面または前記歯先面を曲線状のすり鉢形状にしたことにある。
【００１０】
係る本発明のより好ましい具体例は次の通りである。
（１）前記円筒状軸受を圧入する際に前記鏡板面を受け面として前記円筒状軸受を圧入することにより前記鏡板面の変形を抑えること。
【００１１】
前記目的を達成するために、本発明は、鏡板とそれに立設するインボリュート曲線あるいはそれに類似した曲線からなるラップを備える固定スクロールと旋回スクロール部材とを互いに組合せ、前記旋回スクロール部材を旋回運動させることにより作動流体の圧縮を行うスクロール圧縮機の製作方法において、前記固定スクロールまたは前記旋回スクロール部材の中央部を突出するように反ラップ側から加圧し変形させた状態でその歯底面または歯先面を平坦に仕上げ加工した後に、加圧し変形させた状態を解除することにより前記歯底面または前記歯先面を曲線状のすり鉢形状にしたことにある。
【００１２】
係る本発明のより好ましい具体例は次の通りである。
（１）前記歯底面または前記歯先面を平坦に仕上げ加工する部分を中央部に限定したこと。
【００１３】
更には、前記目的を達成するために、本発明は、鏡板とそれに立設するインボリュート曲線あるいはそれに類似した曲線からなるラップを備える固定スクロールと旋回スクロール部材とを互いに組合せ、前記旋回スクロール部材を旋回運動させることにより作動流体の圧縮を行うスクロール圧縮機において、前記旋回スクロール部材の反ラップ側中央に設けられた円筒状ボス部内に圧入されたすべり軸受やころ軸受などの円筒状軸受を有して前記旋回スクロール部材の歯底面及び歯先面の両方を曲線状のすり鉢形状にしたことにある。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、性能向上と製造コスト低減を両立できるスクロール圧縮機およびその製作方法を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の複数の実施例について図を用いて説明する。各実施例の図における同一符号は同一物または相当物を示す。なお、本発明は、実施例に開示した形態に限られるものではなく、公知技術などに基づく変更を許容するものである。
【００１６】
本発明の第１実施例を図１から図７を用いて説明する。
【００１７】
本実施例のスクロール圧縮機の全体に関して図１を参照しながら説明する。図１は本発明の第１実施例のスクロール圧縮機の縦断面図である。なお、この第１実施例のスクロール圧縮機の全体構成に関しては、後述する第２実施例及び第３実施例においても同様である。
【００１８】
密閉形スクロール圧縮機５０は、旋回スクロール部材１と固定スクロール部材１６より形成される圧縮機構部６０と、圧縮機構部６０を支持するフレーム１７及び旋回スクロール部材１の自転を防止するオルダムリング１４と、旋回スクロール部材１に取付けられた回転軸１３と、回転軸に取付けられた電動機回転子２０及び電動機固定子２１よりなる電動機部７０と、を備えて構成されている。電動機部７０には、電源端子２２を通して電力が供給される。
【００１９】
旋回スクロール部材１は、円盤状の鏡板５と、この鏡板５に立設するインボリュート曲線あるいはそれに類似した曲線からなるラップ３と、鏡板５の反ラップ側に立設された円筒状のボス部６とを備えて構成されている。固定スクロール部材１６は、円盤状の鏡板２６と、この鏡板２６に立設するインボリュート曲線あるいはそれに類似した曲線からなるラップ２７とを備えて構成されている。
【００２０】
かかる構成において、吸入パイプ１８より吸入された冷媒ガスは、圧縮機構部６０で圧縮され吐出空間２５に吐出される。吐出空間内の高圧冷媒ガスはフレーム１７のガス通路を経て耐圧力容器１１の下方部に移動し、電動機部７０を冷却した後に吐出パイプ１９より圧縮機外部へ吐出される。一方、油溜め２４内の冷凍機油は、圧縮機構部６０と油溜めの圧力差と回転軸１３の回転による遠心力とによって給油パイプ２３より圧縮機構部６０に吸い上げられ、各摺動部を潤滑するとともに冷却し、また旋回スクロール部材１と固定スクロール部材１６の歯先面の隙間およびスクロールラップ側面の隙間をシールし、圧縮された冷媒ガスと共に吐出空間２５に吐出される。
【００２１】
次に、旋回スクロール部材１の具体的構造に関して図２を参照しながら説明する。図２は図１のスクロール圧縮機に用いる旋回スクロール部材１の断面図である。
【００２２】
旋回スクロール部材１の鏡板５は、ラップ間の歯底面５ａと、外周部の鏡板面５ｂとを有している。ラップ３はその先端に歯先面３ａを有している。歯底面５ａ、鏡板面５ｂ及び歯先面３ａはそれぞれ仕上げ加工されている。
【００２３】
ボス部６は鏡板５の一側の中央部に設けられている。ボス部６の凹部６ａ内には、円筒状の滑り軸受２が圧入されている。この滑り軸受２は円筒状軸受を構成するものであり、滑り軸受２の代わりにころ軸受などが用いられてもよい。ボス部６内に滑り軸受２が圧入されることによって、ボス部６が拡大されると共に、鏡板５の中央部が彎曲され、歯底面５ａ及び歯先面３ａの中央部が曲線状のすり鉢形状に変形された状態となる。この状態で、歯先面３ａにおける外周部と中央部との高さの差がδ１である。
【００２４】
次に、旋回スクロール部材１の製作方法に関して図２及び図３を参照しながら説明する。図３は図２の旋回スクロール部材１に滑り軸受２を圧入する直前の製作工程を示す断面図である。
【００２５】
旋回スクロール部材１に滑り軸受２を圧入する前に、旋回スクロール部材１のスクロールラップ３の歯先面３ａ、鏡板５の鏡板面５ａ及び歯底面５ｂを仕上げ加工する。この仕上げ加工は、平面仕上げ加工によるため、極めて容易に早くしかも精密に仕上げ加工できる。
【００２６】
かかる仕上げ加工された旋回スクロール部材１を図３に示すように鏡板面５ｂが受け面となるように治具７に設置する。この状態で、旋回スクロール部材１のラップ３は治具７の凹部７ａ内に収納される。歯先面３ａと凹部７ａの底面と間には若干の隙間が形成されている。次いで、プレス等を用いてすべり軸受２を上方からボス部６内に圧入することにより、ボス部６を外側に拡開する。これによって、鏡板面５ｂの変形を抑えつつ、図２に示すように歯底面５ａ及び歯先面３ａを曲線状のすり鉢形状に変形させた状態とすることができる。
【００２７】
本実施例によれば、圧縮機運転中の圧力や熱などにより旋回スクロール部材１及び固定スクロール部材１６が変形した際に、固定スクロール部材１６に対する旋回スクロール部材１の歯先面３ａ及び歯底面５ａの隙間を小さくして、漏れ損失を抑えることができるので、高効率を得ることが出来る。
【００２８】
次に、旋回スクロール部材１の変形に関して図４から図６を参照しながら説明する。図４は図２の旋回スクロール部材１及び滑り軸受２の寸法を説明するための断面図、図５は図２の旋回スクロール部材１のデータ位置を説明するための平面図、図６はデータ位置に対する歯底面５ａの変位を示す図である。
【００２９】
旋回スクロール部材１の各部の寸法は、図４に示すように、ボス部６の肉厚をＴとし、ボス部６の凹部６ａの底面と鏡板面５ａとの間の鏡板５の肉厚をｔとし、ボス部６の凹部６ａの直径をｄ１とする。また、滑り軸受２の筒部の外径をｄ１とし、その筒部の長さ寸法をＬとする。さらには、スクロールラップ３の巻始め部９から巻終り部１０までの歯底面４および歯先面３ａおよび歯底面５ａの各データ位置を図５に示すように位置１〜１１とする。
【００３０】
図２に示す状態の旋回スクロール部材１の各データ位置１〜１１における歯底面５ａの変位は、図６の点線で示すように、曲線状に滑らかになっている。換言すれば、旋回スクロール部材１の歯底面５ａは曲線状の滑らかなすり鉢形状となっている。この変形量は、巻始め部９側が大きく、巻終り部１０側が小さい傾向となっている。また、旋回スクロール部材１の歯先面３ｂも同様に曲線状の滑らかなすり鉢形状となっている。なお、従来技術の欄で説明した複数の微小段差を設けてテーパー状に形成する例は、図６の実線で示す通り変位するものである。
【００３１】
図６から明らかなように、本実施例の旋回スクロール部材１は、微小段差を有する実線で示すものに比較して、滑らかに変化しているので、圧縮機運転時における固定スクロール部材１６の歯先面及び歯底面との隙間をより少なくすることができ、漏れをさらに低減して性能向上を図ることができる。
【００３２】
次に、旋回スクロール部材１の変形量の調整方法に関して図７を参照しながら説明する。図７は旋回スクロール部材１の各部を変更した場合におけるデータ位置に対する歯先面３ａ及び歯底面５ａの変位を示す図である。
【００３３】
本実施例では、旋回スクロール部材１にすべり軸受２を圧入することによる変形量δ１は、圧縮機運転中の固定スクロール部材１６の変形量及び旋回スクロール部材１の変形量の合計と同等になるように設定することで、圧縮機運転時の旋回スクロール部材１と固定スクロール部材１６の接触を緩和し、軸方向隙間を小さくすることが可能である。
【００３４】
旋回スクロール部材１の歯底面５ａ及び歯先面３ａの変形量δ１は、すべり軸受２の圧入代Δ（＝ｄ１−ｄ２）、旋回スクロール部材１のボス部６の肉厚Ｔ、旋回スクロール部材１の鏡板５の中央部厚さｔ、旋回スクロール部材１の材質、すべり軸受の材質、すべり軸受圧入時の圧入圧力および圧入速度などの制御パラメータの設定により任意に設定できる。
【００３５】
これら制御パラメータのうち、すべり軸受２の圧入代Δ、旋回スクロール部材１のボス部６の肉厚Ｔ、及び旋回スクロール部材１の鏡板５の中央部厚さｔと、旋回スクロール部材１の変形量δ１との関係は、簡単なモデルでシミュレーションすることが可能である。そこで、かかるシミュレーションを行なったところ、旋回スクロール部材１の歯底面５ａ及び歯先面３ａの変形量δ１の設定は、すべり軸受２の圧入代Δによることが良いことが判明した。
【００３６】
図７（ａ）にすべり軸受２の圧入代Δと変形量δ１との関係を示す。すべり軸受２の圧入代Δを０．２５Δ〜２Δの範囲で変化させたとき、図７（ａ）に示すように、圧入代Δと変形量δ１とはほぼ比例関係に変化すると共に、大きな変形量δ１が得られるので、所望の変形量δ１を得ることは比較的容易である。
【００３７】
図７（ｂ）に旋回スクロール部材１のボス部６の肉厚Ｔと変形量δ１との関係を示す。ボス部６の肉厚Ｔを０．５Ｔ〜２Ｔの間で変化させたとき、肉厚Ｔが薄くなるほど変形量δ１は大きくなるが、ボス部６の肉厚Ｔの変化量に対する変形量δ１の変化量は比較的小さく、また、肉厚Ｔが薄くなるとボス部６の剛性が弱くなるという欠点がある。
【００３８】
図７（ｃ）に旋回スクロール部材１の鏡板５の中央部の厚さｔと変形量δ１との関係を示す。鏡板５の中央部の厚さｔを０．５ｔ〜２ｔの範囲で変化させたとき、厚さｔが薄くなるほど変形量δ１は大きくなるが、鏡板５の中央部厚さｔの変化量に対する変形量δ１の変化量は比較的小さく、また、厚さｔが薄くなると鏡板５の剛性が弱くなるという欠点がある。
【００３９】
なお、旋回スクロール部材１の材質、すべり軸受２の材質、すべり軸受２の圧入時の圧入圧力および圧入速度などのパラメータは、すべり軸受２の圧入代Δ、旋回スクロール部材１のボス部肉厚Ｔ、鏡板厚さｔと直接関係するため、変形量δ１を制御するにはこれらと共に制御することが好ましい。
【００４０】
次に、本発明の第２実施例を図８を用いて説明する。図８は本発明の第２実施例のスクロール圧縮機に用いる固定スクロール部材１６の製作方法を示す図である。なお、第２実施例の説明において、第１実施例と共通するスクロール圧縮機の全体構造に関する重複する説明は省略する。
【００４１】
この第２実施例では、固定スクロール部材１６を精密仕上げ加工する際に、図８（ａ）に示すように、固定スクロール部材１６の背面側より加圧し、固定スクロール部材１６の中央部が変形量δ２だけ突出するように変形した状態とする。この状態で、固定スクロール部材１６のスクロールラップ２７の歯先面２７ａ、鏡板２６の歯底面２６ａ及び鏡板面２６ｂを仕上げ加工する。この仕上げ加工は、平面仕上げ加工によるため、極めて容易に早くしかも精密に仕上げ加工できる。
【００４２】
この仕上げ加工後に圧力を除去することにより、固定スクロール部材１６は、突出量δ２とほぼ同じ凹み量δ２を有する図８（ｂ）に示す状態となり、歯底面２６ａ及び歯先面１７ａが曲線状のすり鉢形状になる。この時、加圧圧力の大きさを制御することにより、変形量δ２を任意に設定することができ、スクロールラップ巻始めから巻終りにかけての傾斜量を任意に調整できる。
【００４３】
次に、本発明の第３実施例を図９を用いて説明する。図９は本発明の第３実施例のスクロール圧縮機に用いる旋回スクロール部材１の製作方法を示す図である。なお、第３実施例の説明において、第１実施例と共通するスクロール圧縮機の全体構造に関する重複する説明は省略する。
【００４４】
この第３実施例では、旋回スクロール部材１を精密仕上げ加工する際に、図９（ａ）に示すように、旋回スクロール部材１の背面側より加圧し、旋回スクロール部材１の中央部が変形量δ３だけ突出するように変形した状態とする。この状態で、旋回スクロール部材１のラップ３の歯先面３ａ、鏡板５の歯底面５ａ及び鏡板面５ｂを仕上げ加工する。この仕上げ加工は、平面仕上げ加工によるため、極めて容易に早くしかも精密に仕上げ加工できる。
【００４５】
この仕上げ加工後に圧力を除去することにより、旋回スクロール部材１は、突出量δ３とほぼ同じ凹み量δ３の図９（ｂ）に示す状態となり、歯底面５ａ及び歯先面３ａが曲線状のすり鉢形状になる。この時、加圧圧力の大きさを制御することにより、変形量δ３を任意に設定することができ、スクロールラップ巻始め９から巻終り１０にかけての傾斜量を任意に調整できる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の第１実施例のスクロール圧縮機の縦断面図である。
【図２】図１のスクロール圧縮機に用いる旋回スクロール部材の断面図である。
【図３】図２の旋回スクロール部材に滑り軸受を圧入する直前の製作工程を示す断面図である。
【図４】図２の旋回スクロール部材及び滑り軸受の寸法を説明するための断面図である。
【図５】図２の旋回スクロール部材のデータ位置を説明するための平面図である。
【図６】データ位置に対する歯底面の変位を示す図である。
【図７】旋回スクロール部材の各部を変更した場合におけるデータ位置に対する歯先面及び歯底面の変位を示す図である。
【図８】本発明の第２実施例のスクロール圧縮機に用いる固定スクロール部材の製作方法を示す図である。
【図９】本発明の第３実施例のスクロール圧縮機に用いる旋回スクロール部材の製作方法を示す図である。
【符号の説明】
【００４７】
１…旋回スクロール部材、２…すべり軸受、３…ラップ、３ａ…歯先面、５…旋回スクロール鏡板、５ａ…鏡板面、５ｂ…歯底面、６…ボス部、６ａ…凹部、７…圧入治具、８…円筒部材、９…スクロールラップ巻始め部、１０…スクロールラップ巻終り部、１１…耐圧力容器、１３…回転軸、１４…オルダムリング、１５…バランスウェイト、１６…固定スクロール部材、１７…フレーム、１８…吸入パイプ、１９…吐出パイプ、２０…電動機回転子、２１…電動機固定子、２２…電源端子、２３…給油パイプ、２４…油溜め、２５…吐出空間、２６…鏡板、２７…ラップ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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