(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダと、前記シリンダ内に収納される円筒部を有し、前記シリンダに揺動可能で、半径方向に揺動可能に支持され、シリンダ室を吸入室と圧縮室とに仕切るための平板状のベーンを前記円筒部に突き出すように一体的に形成したピストンと、前記ピストンの円筒部を前記シリンダ内で公転運動させるように円筒部に回転自在に嵌合する偏心部を回転させるクランク軸と、前記クランク軸を支持し、前記シリンダの両端開口を閉塞する端板とを備え、前記ベーン部分を前記シリンダの円筒状内周面の外側に前記円筒状内周面の中心軸と平行中心軸をもって形成した円筒孔部に挿入し、前記ベーン部分と前記円筒孔部との間に前記ベーンの平面部に滑動可能に当接する平面部と前記円筒孔部の円筒状内周面に滑動可能に当接する円筒状外周面とを有するシューを組み込んだ構造である密閉形圧縮機において、
前記シューは、回転駆動された環状の研削面を持つ砥石の切り込み運動と、前記シューを保持したテーブルの回転往復運動とによる２軸加工により円筒状外周面が仕上げ加工されて、前記円筒状外周面に前記砥石による一方向の円弧状の加工条痕が形成されたことを特徴とする密閉形圧縮機。
【請求項２】
回転駆動され回転軸線と直行する環状の研削面を持つ砥石と、
密閉形圧縮機のシューの円筒状外周面の中心軸を前記砥石回転軸に対し、直行する方向でなおかつ円筒状外周面を加工可能に支持するワークチャックと、
前記シューの円筒状外周面の円周方向に回転位置決め可能な回転軸と、
前記シューの円筒状外周面の中心軸に直行し、前記砥石の回転軸に平行に移動、位置決め可能な移動軸と、
前記シューの円筒状外周面の中心軸と、前記砥石の回転軸とに直行する方向に移動、位置決め可能な移動軸と、
前記シューの円筒上外周面の中心軸に平行する方向に移動、位置決め可能な移動軸とをもつ研削装置を用い、
前記砥石を回転駆動し、前記砥石の環状の研削面を前記シューの円筒状外周面に線接触状態にて接触させるとともに、前記シューと前記砥石との線接触状態を維持しながらワークチャックと砥石とが接触しない回転範囲で前記シューおよび前記ワークチャックを往復回転させて、前記シューの円筒状外周面を研削加工することを特徴とする密閉形圧縮機のシューの円筒状外周面の研削加工方法。
【請求項３】
請求項２に記載のシューの円筒状外周面の研削加工方法において、前記砥石を回転駆動し、シューと砥石の線接触状態を維持しつつ、シューを往復回転運動させ、さらに前記シューの中心軸と、前記砥石の回転軸とに直行する方向に前記砥石をシューに対して相対的に往復移動させることを特徴とする密閉形圧縮機のシューの円筒状外周面の研削加工方法。
【請求項４】
請求項２に記載のシューの円筒状外周面の研削加工方法において、前記砥石を回転駆動し、シューと砥石の線接触状態を維持しつつ、シューを往復回転運動させ、さらに前記シューの中心軸と平行する方向に前記砥石をシューに対して相対的に往復移動させることを特徴とする密閉形圧縮機のシューの円筒状外周面の研削加工方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主に空調装置および冷凍装置に使用される密閉形圧縮機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般的には密閉形圧縮機のシューの円筒状外周面は、平面研削盤において総形研削加工により加工されている。つまり、平形の砥石を回転駆動する回転軸と、前記砥石の回転軸と平行な移動軸と、砥石の回転軸に直行する２軸の移動軸を持つ平面研削盤を用い、あらかじめ砥石の回転軸方向の断面形状をシューの仕上がり寸法の曲率半径に成形し、砥石を回転駆動させつつ、シューの円筒状外周面の中心軸方向に砥石を往復移動させ、研削加工によりシューに砥石断面の円筒形状を転写する。その際に、円筒状外周面に残る微小な凹凸による条痕は円筒状外周面の軸方向に平行に見られる。この微小な凹凸は砥石の砥粒分布が不均一なために発生する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
シューの円筒状外周面はこれまで円筒状の砥石の断面形状を所望の曲率半径に成形し、その砥石形状をシューの円筒状外周面に転写する総形研削加工のため、砥石とワークの接触位置を微小に変化させ、砥石断面形状の影響を除去する、いわゆるオシレーション動作を加えることができない。このためシューの円弧方向の断面形状は凹凸が大きく、表面粗さが悪い。また、シューを圧縮機に組み込み、圧縮機の運転を始めると表面粗さが悪いシューの凹凸の凸部の頂点はシリンダの円筒孔内周面との摩擦により摩耗する。この結果、シューの円弧形状が変化するため、シューとシリンダ間の形状変化はシール性を悪化させ、圧縮機性能を劣化させる。
【０００４】
シューの円弧方向の表面粗さを、前記平面研削盤による加工にて改善するためには、砥石を細粒化することが考えられる。しかし、砥石を細粒化すると切込み量を大きくできないため、加工時間が長くなる。さらに、砥石の目詰まりが発生し切れ味が低下する。このため、砥石成形を頻繁に実施しなければならなくなる。
【０００５】
つまり、砥石の粒度を細粒化すると加工能率の低下を招く。
【０００６】
また、円筒状の砥石を所望の曲率半径に成形し、その砥石形状をシューの円筒状外周面に転写する従来のシューの円筒状外周面の加工方法の場合、円弧状に成形した砥石の成形精度が、シューの円筒状外周面の形状精度となる。一方、成形される砥石の砥粒分布が均一ではないこと、また、砥石成形装置から砥石への転写精度が悪いことなどから、砥石の成形精度を高くすることは出来ない。
【０００７】
また、砥石を使用していくと、砥粒の脱落や砥粒の摩耗によって砥石の形状が悪化し、シューの円筒外周面の形状精度が悪化する。
【０００８】
このように、従来の総形研削によるシューの加工は加工精度が悪く、更に加工精度が安定しないという問題がある。また前記加工方法ではシューの円周方向の表面粗さが悪いという問題がある。
【０００９】
シューの形状精度を具体的に示すと、例えば、内面研削盤にて加工されるシリンダの円筒孔部の軸直角断面の理想円形状からの誤差量は０．００１から０．００５mm程度であるにに対し、上記加工方法によって製作されたシューの円筒状外周面の軸直角断面の理想円形状からの誤差量は０．０１から０．０５mm程度と大きい。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記問題を解決するため、本発明はシリンダと、前記シリンダ内に収納される円筒部を有し、前記シリンダに揺動可能で、半径方向に揺動可能に支持され、シリンダ室を吸入室と圧縮室とに仕切るための平板状のベーンを前記円筒部に突き出すように一体的に形成したピストンと、前記ピストンの円筒部を前記シリンダ内で公転運動させるように円筒部に回転自在に嵌合する偏心部を回転させるクランク軸と、前記クランク軸を支持し、前記シリンダの両端開口を閉塞する端板とを備え、前記ベーン部分を前記シリンダの円筒状内周面の外側に前記円筒状内周面の中心軸と平行中心軸をもって形成した円筒孔部に挿入し、前記ベーン部分と前記円筒孔部との間に前記ベーンの平面部に滑動可能に当接する平面部と前記円筒孔部の円筒状内周面に滑動可能に当接する円筒状外周面とを有するシューを組み込んだ構造である密閉形圧縮機において、前記シューは、回転駆動された環状の研削面を持つ砥石の切り込み運動と、前記シューを保持したテーブルの回転往復運動とによる２軸加工により円筒状外周面が仕上げ加工されて、前記円筒状外周面に前記砥石による一方向の円弧状の加工条痕が形成されて、シューのシール性と耐摩耗性を高めたことを特徴とする密閉形圧縮機である。
【００１１】
また、回転駆動され回転軸線と直行する環状の研削面を持つ砥石と、シューを支持するワークチャックとシューの円筒状外周面の円周方向に回転位置決め可能な回転軸と、前記シューの中心軸と前記砥石の回転軸に対し直行方向に移動、位置決め可能な移動軸と、シューの中心軸と平行する方向に移動、位置決め可能な移動軸と、シューの中心軸に直行し砥石の回転軸と平行な方向に位置決め、移動可能な移動軸と、を備えた研削装置を用い、前記砥石の環状の研削面を前記シューの円筒状外周面に線接触状態にて接触させるとともに、前記シューと砥石とが線接触状態を維持しながらシューを回動させることによりシューの研削加工を施すことを特徴とするシューの研削加工方法である。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明に係る密閉形圧縮機およびそのシューの加工方法の実施の形態について図面を用いて説明する。
【００１３】
まず、本発明に係る密閉形圧縮機の実施の形態を図１、および図２をもちいて説明する。図１は本発明に係る密閉形圧縮機の一実施の形態を示す断面図であり、図２は図１のＡ−Ａ矢視断面図である。密閉形圧縮機は密閉容器２１内にモータ部２２と、該モータ部によって回転駆動される圧縮機構部２０とを収納して構成される。モータ部２２は密閉容器２１に固定された固定子２２ａ、および回転子２２ｂから構成される。圧縮機構部２０は密閉容器２１に固定された主軸受２３とシリンダ１１と副軸受２４によって構成される。シリンダ１１は主軸受２３と副軸受２４とでシリンダ１１の両端開口を閉塞し、吸入室（低圧室）１６と圧縮室（高圧室）１７とからなる作動室を形成する。そして、ピストン１の円筒部は回転子２２ｂに固定されたクランク軸１２の偏心部１２ａに回転自在に嵌合される。さらに、ピストン１の円筒部の外周の一箇所に平板状突起部であるブレード部４を一体に成形し、このブレード部４をシリンダ１１の一箇所にシュー１３によって揺動可能で且つ半径方向に揺動可能に支持してシリンダ１１内を吸入室（低圧室）１６と圧縮室（高圧室）１７とに仕切る役目をする。従って、ピストン１は、シリンダ室内において、ブレード部４に依って回転止めされた状態で、偏心部１２ａの偏心回転運動によって円の公転運動が行われ、吸入作用と圧縮作用が繰り返される。
【００１４】
すなわち圧縮機構部２０においてシリンダ１１内にブレード部４を一体的に形成したピストン１が組み込まれているため、ピストン１はモータ部２２に直結したクランク軸１２の偏心回転により、ブレード部で回転止めされた状態で、シリンダ１１の内周円筒面に対して公転運動が行われる。シリンダ１１の内部は、ピストン１のブレード部４とシリンダとピストンの微小な隙間であるシール部１８によって低圧室（吸入室）１６と高圧室（圧縮室）１７に仕切られており、吸入口１４により吸い込まれた冷媒ガスはピストン１の公転運動によって圧縮されて吐出口１５より冷凍サイクル（図示せず）に供給される。なお、２５は副軸受２４に形成された吐出口１５につながる吐出パイプを示し、２６は副軸受２４に形成された吸入口１４と直接つながる吸入パイプを示す。従って、吸入パイプ２６により吸入室１６内に吸入された作動流体（冷媒ガス）は圧縮され、圧縮されたガスは、吐出口１５から吐出弁（図示せず）を通って副軸受２４内の吐出室（図示せず）に入り、その後密閉容器２０内に吐出され、吐出パイプ２５より外部の冷凍サイクル（図示せず）に吐出される。
【００１５】
次に、シュー１３について説明する。シュー１３はシリンダ１１の円筒孔部の円筒状内周面に当接する円筒外周面とピストン１のブレード部４に当接する平板部からなり、さらに主軸受２３と副軸受２４に当接する平板部によって構成される。
【００１６】
ここで、圧縮課程に置いて圧縮された冷媒ガスが高圧室（圧縮室）１７からシュー１３の隙間を通り空間２７、さらに低圧室１６に漏れると圧縮機の容積効率を低下させる原因となる。このため、シュー１３の円筒状外周面および、平板部には高い形状精度と表面粗さが要求される。
【００１７】
次に本発明に係る１つの実施形態として加工装置および加工方法について図３と図４を用いて説明する。
【００１８】
シュー１３の円筒状外周面を加工するための加工装置は３０は、回転駆動され回転軸と直行する方向に環状の研削面をもつ砥石３２と砥石の回転主軸３９と、加工対象のシュー１３を固定するワークチャック３７と、ワークチャック３７を回動させるロータリテーブル３４と、ロータリテーブル３４をシュー１３の円筒面の軸方向と直行しなおかつ砥石の回転軸とも直行する移動方向４５（以下、Ｙ方向とする）に移動させる移動軸３５と、前記移動軸３５を搭載し、シューの円筒状外周面の軸方向である移動方向４６に移動する移動軸３６（以下、Ｘ方向とする）と、シューの半径方向で砥石の切込み方向である移動方向４７（以下、Ｚ方向とする）に移動する移動軸３７とからなり、さらに、砥石３２の端面を修正するドレッサ（図示せず）とこれらを制御する制御盤４０と、これらが搭載されるベース３１と、を備えている。なお、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向は互いに垂直である。
【００１９】
次に加工装置３０のワークチャック３７を説明する。シュー１３の平板部をワークチャック３７の平板部５１に当接させ、シリンダ５２によりクランパ５３を駆動しシュー１３の平行平面部を挟み込むことにより、シュー１３をワークチャック３７に固定する。
【００２０】
次に、以上で説明した加工装置３０を用いた、シュー１３の円筒状外周面の加工方法について説明する。
【００２１】
制御盤４０を操作しＸＹ移動軸を用いてショーと砥石の相対位置を図５に示すように移動する。この際、砥石の円環状外周面がシューの軸方向全面に接触できる位置に移動する。次に、砥石３２を回転させながらＺ軸テーブルによりＺ方向４７にシューに近づける。さらに、シューをロータリテーブルを用いシューの円周方向に往復回転運動させる。往復運動の範囲はシュー全体に研削加工を施すことが出来、更に砥石が完全にシューと接触しない位置で、なおかつワークチャックと砥石が接触しない範囲である。この状態で、更にＺ軸を移動するとシューと砥石が線接触５５し、シューの円筒状外周面が研削加工される。
【００２２】
図６（ａ）、（ｂ）はシューの往復回転運動の始点と終点を示す説明図である。（ａ）、（ｂ）はどちらを始点にしても終点にしても構わないが。また、始点、終点ともに砥石とシューが接触しない位置までワークチャックを回転させなければ、シューは完全な円筒面にはならない。このため、ワークチャックが砥石の中心側に位置する図６（ｂ）の位置にてワークチャックと砥石の干渉が問題となる場合がある。この干渉問題を解決するには、砥石をカップ形砥石にするか、もしくはカップ形に成形すればよい。
【００２３】
さらに、詳細な軸の移動工程は２つの方式がある。一つの加工工程は砥石と接触しない位置までシューを回動させ、次にＺ軸を移動させ砥石軸を移動させ、シューに切り込みを与える。次に、前記回転方向と反対方向にシューを回動させ、砥石からシューが離れるまで研削加工を施す。このように、シューを回動させるごとに切込みを加える加工方法である。また、他方の研削方法はシューを連続的に往復回転運動させ、更にＺ軸も連続的に移動し切り込むを行う同時２軸加工方法である。
【００２４】
いずれの加工方法においてもＺ軸がシューの所望の曲率半径になる座標になりしだい移動を中止し、その後、ロータリテーブルを数回往復運動させることにより、スパークアウトを施し加工を終了する。
【００２５】
上記状態では研削加工時の運動は切込み軸であるＺ軸とシューの回転往復運動の２軸加工である。この加工は主に仕上げ加工の段階に行う加工方法である。なぜなら、前記加工では砥石の円環状端面の一部のみを使用しているため砥石が偏摩耗する。そこで、荒加工の段階には更に移動方向４５であるＹ軸方向にシューが１回の回転運動に対し数回の往復運動を付加し、砥石全面がシュー加工に寄与するようにいわゆるオシレーション動作を付加する。この際、砥石全面を使用するためには砥石とワークが離れる必要があり、加工面は円筒形状ではなくなる。
【００２６】
しかし、オシレーション動作は荒加工時のみであることから問題にはならない。
【００２７】
仕上げ加工実施後のシューの円筒状外周面の表面粗さが悪い場合には、以下の対策を実施する。第１にはスパークアウトの回数を増加する方法であり、第２には仕上げ加工時に砥石とワークの線接触状態を維持しつつ微小にＸ方向または、Ｙ方向にオシレーション動作を付加する方法である。
【００２８】
以上の加工方法によって加工されたシューの円筒状外周面の輪郭形状はロータリテーブルの回転精度に依存するため、従来の総形研削方式に比べ、非常に高い形状精度となる。
【００２９】
また、従来加工法ではオシレーション動作が出来ない加工方式のため、表面粗さが悪かったが、本発明の加工方式の場合、良好な表面粗さを得ることができる。つまり、本発明の加工方法を用いることにより、従来方式に比べ高い形状精度と良好な表面粗さを容易に得ることが出来る。
【００３０】
次にシューの円筒状外周面の微小な凹凸と圧縮機性能の関係を説明する。
【００３１】
シューの円筒状外周面には本発明の加工方法では、図７（ａ）、（ｂ）のように微小な凹部（谷部）と凸部（山部）からなる条痕が円弧状の加工条痕が残る。円弧状の加工条痕は図７（ａ）のように片側の場合と、図７（ｂ）のように両側に現れる場合があり、両者は加工条件の違いによって発生するものである。
【００３２】
本発明では円弧状の加工条痕がシューの円筒状外周面にあることが特徴である。
【００３３】
つまり、図８に示すように、シューの円筒状外周面とシリンダの円筒孔内周面の間を冷媒ガスは高圧側から低圧側に流れ出ようとする。この際シューの円筒状外周面に微小な凹凸を設けると、冷媒ガスは圧縮と膨張を繰り返すこととなり、流れが乱される。このため、微小な凹凸はシューとシリンダの隙間のシール効果を発揮できる。
【００３４】
またさらに、円弧状の加工条痕がシューの円筒状外周面にある場合、シューの凹部に潤滑油が保持されるため油膜保持能力が向上するため、シューとシリンダの摩擦による摩耗を低減でき、シューの形状変化による圧縮機性能の劣化を防止できる。
【００３５】
【発明の効果】
本発明によれば、シューの円筒状外周面に微小な凹凸を付けることによりシリンダと当接する箇所のシール性を向上でき、なおかつシューの摩耗を低減できることから密閉形圧縮機の性能向上と性能の安定化を図れる。
【００３６】
さらに、本発明のシューの加工方式では従来加工方式である総形研削加工に対し形状精度、表面粗さともに良好に加工でき、結果として低価格の密閉形圧縮機を実現できる効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る密閉形圧縮機の一実施の形態を示す部分断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ矢視断面図である。
【図３】本発明に係るシューの加工装置の一実施形態を示す説明図である。
【図４】シューのチャック装置の説明図である。
【図５】砥石とシューの接触状態を示す断面図である。
【図６】砥石とシューおよびワークチャックの位置を説明する断面図である。
【図７】本発明に係るシューの円筒状外周面の条痕を示す説明図である。
【図８】シューとシリンダの断面の拡大図である。
【符号の説明】
１…ピストン、４…ブレード、１１…シリンダ、１２…クランク軸、１２ａ…偏心部、１３…シュー、１４…吸入口、１５…吐出口、１６…吸入室、１７…圧縮室、１８…シール部、２０…圧縮機構部、２１…密閉容器、２２…モータ部、２２ａ…固定子、２２ｂ…回転子、２３…主軸受、２４…副軸受、２７…空間、  ３０…加工装置、３１…ベース、３２…砥石、３４…ロータリテーブル、３５…Ｙ方向移動軸、３６…Ｘ方向移動軸、３７…ワークチャック、３８…Ｚ方向移動軸、３９…砥石主軸、４０…制御盤、４５…移動方向（Ｙ方向）、４６…移動方向（Ｘ方向）、４７…移動方向（Ｚ方向）、５１…平板部、５２…シリンダ、  ５３…クランパ、５５…砥石接触面。
【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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