JP6336534B2 - 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

Description

本発明は、スクロール流体機械およびスクロール部材の加工方法に関するものである。

一般に、端板上に渦巻状の壁体が設けられた固定スクロール部材と旋回スクロール部材とを噛み合わせ、公転旋回運動を行わせて流体を圧縮または膨張するスクロール流体機械が知られている。

このようなスクロール流体機械として、特許文献１に示すようないわゆる段付きスクロール圧縮機が知られている。この段付きスクロール圧縮機は、固定スクロールおよび旋回スクロールの渦巻状の壁体の歯先面および歯底面の渦巻き方向に沿う位置に各々段部が設けられ、各段部を境に壁体の外周側の高さが内周側の高さよりも高くされている。段付きスクロール圧縮機は、壁体の周方向だけでなく、高さ方向にも圧縮（三次元圧縮）されるため、段部を備えていない一般的なスクロール圧縮機（二次元圧縮）に比べ、押しのけ量を大きくし、圧縮機容量を増加することができる。

特開２０１５−５５１７３号公報

しかし、段付きスクロール圧縮機は、段部における流体漏れが大きいという問題がある。また、段部の根元部分に応力が集中して強度が低下するという問題がある。

これに対して、発明者等は、壁体及び端板に設けられた段部に代えて連続的な傾斜部を設けることを検討している。

しかし、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という問題がある。壁体の根元の歯底角部の加工精度が低下すると、歯底角部に対向する壁体の歯先角部が接触してしまい、スクロール流体機械の性能が低下するおそれがある。

また、壁体の周壁部を例えばエンドミルで加工する際には、歯底角部に隣接する歯底も同時に加工することになるが、連続的な傾斜部とされた歯底を精度良く加工することが望まれる。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、歯先角部と歯底角部との接触を防止することができるスクロール流体機械およびスクロール部材の加工方法を提供することを目的とする。
また、連続的な傾斜部とされた歯底を精度良く加工することができるスクロール部材の加工方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明のスクロール流体機械およびスクロール部材の加工方法は以下の手段を採用する。
本発明の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スクロール部材とを備え、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が設けられ、前記第１壁体および前記第２壁体の少なくともいずれか一方の最外周部および最内周部には、高さが変化しない壁体平坦部が設けられ、前記第１端板および前記第２端板の少なくともいずれか一方には、前記壁体平坦部に対応した端板平坦部が設けられ、前記最外周部の前記壁体平坦部から前記最内周部の前記壁体平坦部との間にわたって、前記傾斜部を形成するように外周側から内周側に向かって前記壁体の高さが連続的に減少する壁体傾斜部が設けられ、前記最外周部の前記端板平坦部から前記最内周部の前記端板平坦部との間にわたって、前記壁体傾斜部の歯先に対向する歯底面が該壁体傾斜部の傾斜に応じて傾斜する端板傾斜部が設けられ、前記壁体傾斜部の渦巻き方向の長さは、前記最外周部の前記壁体平坦部の渦巻き方向の長さよりも長く、かつ、前記最内周部の前記壁体平坦部の渦巻き方向の長さよりも長く、前記端板傾斜部の渦巻き方向の長さは、前記最外周部の前記端板平坦部の渦巻き方向の長さよりも長く、かつ、前記最内周部の前記端板平坦部の渦巻き方向の長さよりも長いスクロール流体機械であって、前記壁体の歯先には、噛み合う前記壁体の根元の歯底角部に対向する歯先角部に、面取り部が設けられていることを特徴とする。

第１端板と第２端板との対向面間距離が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が設けられているので、外周側から吸い込まれた流体は内周側に向かうにしたがい、壁体の渦巻形状に応じた圧縮室の減少によって圧縮されるだけでなく、端板間の対向面間距離の減少によって更に圧縮されることになる。
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、歯底角部に対向する歯先角部が接触して不具合が生じるおそれがある。そこで、歯先角部に、面取り部を設けることとして、歯先角部が歯底角部に接触することを防止することとした。これにより、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。

さらに、本発明のスクロール流体機械では、前記面取り部は、前記歯底角部に形成された段部との接触を回避する形状とされていることを特徴とする。

工具をワークに対して移動させる際の加工ピッチには精度に限界があるため、傾斜部を滑らかに加工することは難しい。したがって、歯底の加工と歯底の両側に設けられた壁体の周壁面の加工とを一度に１パスで行わない限り、歯底角部に段部（高さのずれ）が生じるおそれがある。
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。
上述のような段部が歯底角部に存在すると、歯先角部が接触して不具合が生じるおそれがある。そこで、歯先角部に、段部との接触を回避する形状の面取り部を設けることとして、歯先角部が段部に接触することを防止することとした。これにより、スクロール流体機械の効率の低下を抑えることができる。

さらに、本発明の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スクロール部材とを備えたスクロール流体機械であって、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、前記壁体の歯先には、噛み合う前記壁体の根元の歯底角部に対向する歯先角部に、面取り部が設けられており、前記第１壁体および前記第２壁体の最外周部および／または最内周部に設けられ、高さが変化しない壁体平坦部と、前記第１端板および前記第２端板に設けられ、前記壁体平坦部に対応した端板平坦部とを備え、前記傾斜部に対応する前記壁体の歯先角部には、前記面取り部が設けられ、前記壁体平坦部の歯先角部には、前記面取り部が設けられていないことを特徴とする。

傾斜部の加工は困難なため、上述のように歯先角部に面取り部を設けて歯底角部との接触を回避することとする。
これに対して、平坦部は、傾斜部のように加工が困難ではないため、歯底角部の加工精度を確保することができる。したがって、壁体平坦部の歯先角部には面取り部を設けないこととした。よって、壁体平坦部の歯先角部は、壁体の周壁面と歯先面とを加工した後の形状であって面取り加工が施されない形状とされる。したがって、平坦部では、歯先角部と歯底角部との間の隙間を小さくして、流体の漏れを可及的に小さくすることができる。

また、本発明のスクロール部材の加工方法は、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、前記壁体は、外周側から内周側に向かって該壁体の高さが連続的に減少する壁体傾斜部を有し、前記端板は、前記壁体傾斜部の高さの減少に応じて、外周側から内周側に向かって該端板の高さが連続的に増大する端板傾斜部を有し、前記壁体の最外周部および最内周部には、高さが変化しない壁体平坦部が設けられ、前記端板には、前記壁体平坦部に対応した端板平坦部が設けられ、前記最外周部の前記壁体平坦部から前記最内周部の前記壁体平坦部との間にわたって、外周側から内周側に向かって前記壁体の高さが連続的に減少する前記壁体傾斜部が設けられ、前記最外周部の前記端板平坦部から前記最内周部の前記端板平坦部との間にわたって、前記壁体傾斜部の歯先に対向する歯底面が該壁体傾斜部の傾斜に応じて傾斜する前記端板傾斜部が設けられ、前記壁体傾斜部の渦巻き方向の長さは、前記最外周部の前記壁体平坦部の渦巻き方向の長さよりも長く、かつ、前記最内周部の前記壁体平坦部の渦巻き方向の長さよりも長く、前記端板傾斜部の渦巻き方向の長さは、前記最外周部の前記端板平坦部の渦巻き方向の長さよりも長く、かつ、前記最内周部の前記端板平坦部の渦巻き方向の長さよりも長く、前記壁体の歯先には、噛み合う前記壁体の根元の歯底角部に対向する歯先角部に、面取り部が設けられている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、前記壁体の歯先角部に面取り部を形成する面取り加工工程とを有することを特徴とする。
また、本発明のスクロール部材の加工方法は、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、前記壁体は、外周側から内周側に向かって該壁体の高さが連続的に減少する壁体傾斜部を有し、前記端板は、前記壁体傾斜部の高さの減少に応じて、外周側から内周側に向かって該端板の高さが連続的に増大する端板傾斜部を有し、前記壁体の歯先には、噛み合う前記壁体の根元の歯底角部に対向する歯先角部に、面取り部が設けられており、前記壁体の最外周部および／または最内周部に設けられ、高さが変化しない壁体平坦部と、前記端板に設けられ、高さが変化しない端板平坦部とを備え、前記傾斜部に対応する前記壁体の歯先角部には、前記面取り部が設けられ、前記壁体平坦部の歯先角部には、前記面取り部が設けられていない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、前記壁体の歯先角部に面取り部を形成する面取り加工工程とを有することを特徴とする。

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。したがって、周壁面のそれぞれを加工する工程と、歯底のみを加工する工程とを分けて、３パスで周壁面および歯底を加工するようにした。これにより、傾斜部となる歯底を精度良く加工することができる。
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。

歯先角部に面取り部を加工することによって、対向する歯底角部に接触しない歯先を形成することができる。

歯先角部に面取り部を設けることとしたので、歯先角部と歯底角部との接触を防止して、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。
壁体の周壁部の加工とは別の工程で歯底のみを加工することとしたので、連続的な傾斜部とされた歯底を精度良く加工することができる。

本発明の一実施形態にかかるスクロール圧縮機の固定スクロール及び旋回スクロールを示し、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は固定スクロールの壁体側から見た平面図である。 図１の旋回スクロールを示した斜視図である。 固定スクロールに設けた端板平坦部を示した平面図である。 固定スクロールに設けた壁体平坦部を示した平面図である。 渦巻き方向に伸ばして表示した壁体を示す模式図である。 図１（ｂ）の符号Ｚの領域を拡大して示した部分拡大図である。 図６で示した部分のチップシール隙間を示し、（ａ）はチップシール隙間が相対的に小さい状態を示した側面図であり、（ｂ）はチップシール隙間が相対的に大きい状態を示した側面図である。 傾斜部において半径方向に切断した歯先近傍の断面を示した縦断面図である。 図８の変形例を示した縦断面図である。 変形例を示し、（ａ）は段部を有していないスクロールとの組合せを示す縦断面図であり、（ｂ）は段付きスクロールとの組合せを示した縦断面図である。

以下に、本発明にかかる一実施形態について、図面を参照して説明する。
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。

固定スクロール３及び旋回スクロール５は、アルミ合金製や鉄製等の金属製の圧縮機構とされ、図示しないハウジング内に収容されている。固定スクロール３及び旋回スクロール５は、ハウジング内に導かれた流体を外周側から吸い込み、固定スクロール３の中央の吐出ポート３ｃから外部へと圧縮後の流体を吐出する。

固定スクロール３は、ハウジングに固定されており、図１（ａ）に示されているように、略円板形状の端板（第１端板）３ａと、端板３ａの一側面上に立設された渦巻状の壁体（第１壁体）３ｂとを備えている。旋回スクロール５は、略円板形状の端板（第２端板）５ａと、端板５ａの一側面上に立設された渦巻状の壁体（第２壁体）５ｂとを備えている。各壁体３ｂ，５ｂの渦巻形状は、例えば、インボリュート曲線やアルキメデス曲線を用いて定義されている。

固定スクロール３と旋回スクロール５は、その中心を旋回半径ρだけ離し、壁体３ｂ，５ｂの位相を１８０°ずらして噛み合わされ、両スクロールの壁体３ｂ、５ｂの歯先と歯底間に常温で僅かな高さ方向のクリアランス（チップクリアランス）を有するように組み付けられている。これにより、両スクロール３，５間に、その端板３ａ，５ａと壁体３ｂ、５ｂとにより囲まれて形成される複数対の圧縮室がスクロール中心に対して対称に形成される。旋回スクロール５は、図示しないオルダムリング等の自転防止機構によって固定スクロール３の周りを公転旋回運動する。

図１（ａ）に示すように、向かい合う両端板３ａ，５ａ間の対向面間距離Ｌが、渦巻状の壁体３ｂ，５ｂ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が設けられている。

図２に示すように、旋回スクロール５の壁体５ｂには、外周側から内周側に向かって高さが連続的に減少する壁体傾斜部５ｂ１が設けられている。この壁体傾斜部５ｂ１の歯先が対向する固定スクロール３の歯底面には、壁体傾斜部５ｂ１の傾斜に応じて傾斜する端板傾斜部３ａ１（図１（ａ）参照）が設けられている。これら壁体傾斜部５ｂ１及び端板傾斜部３ａ１によって、連続的な傾斜部が構成されている。同様に、固定スクロール３の壁体３ｂにも高さが外周側から内周側に向かって連続的に傾斜する壁体傾斜部３ｂ１が設けられ、この壁体傾斜部３ｂ１の歯先に対向する端板傾斜部５ａ１が旋回スクロール５の端板５ａに設けられている。

なお、本実施形態でいう傾斜部における連続的という意味は、滑らかに接続された傾斜に限定されるものではなく、加工時に不可避的に生じるような小さな段部が階段状に接続されており、傾斜部を全体としてみれば連続的に傾斜しているものも含まれる。ただし、いわゆる段付きスクロールのような大きな段部は含まれない。

壁体傾斜部３ｂ１，５ｂ１及び／又は端板傾斜部３ａ１，５ａ１には、コーティングが施されている。コーティングとしては、例えば、リン酸マンガン処理やニッケルリンめっき等が挙げられる。

図２に示されているように、旋回スクロール５の壁体５ｂの最内周側と最外周側には、それぞれ、高さが一定とされた壁体平坦部５ｂ２，５ｂ３が設けられている。これら壁体平坦部５ｂ２，５ｂ３は、旋回スクロール５の中心Ｏ２（図１（ａ）参照）まわりに１８０°の領域にわたって設けられている。壁体平坦部５ｂ２，５ｂ３と壁体傾斜部５ｂ１とが接続される位置には、それぞれ、屈曲部となる壁体傾斜接続部５ｂ４，５ｂ５が設けられている。
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。

図３及び図４にハッチングにて示すように、固定スクロール３についても、旋回スクロール５と同様に、端板平坦部３ａ２，３ａ３、壁体平坦部３ｂ２，３ｂ３、端板傾斜接続部３ａ４，３ａ５及び壁体傾斜接続部３ｂ４，３ｂ５が設けられている。

図５には、渦巻き方向に伸ばして表示した壁体３ｂ，５ｂが示されている。同図に示されているように、最内周側の壁体平坦部３ｂ２，５ｂ２が距離Ｄ２にわたって設けられ、最外周側の壁体平坦部３ｂ３，５ｂ３が距離Ｄ３にわたって設けられている。距離Ｄ２及び距離Ｄ３は、それぞれ、各スクロール３，５の中心Ｏ１，Ｏ２まわりに１８０°とされた領域に相当する長さとなっている。最内周側の壁体平坦部３ｂ２，５ｂ２と最外周側の壁体平坦部３ｂ３，５ｂ３との間に、壁体傾斜部３ｂ１，５ｂ１が距離Ｄ１にわたって設けられている。最内周側の壁体平坦部３ｂ２，５ｂ２と最外周側の壁体平坦部３ｂ３，５ｂ３との高低差をｈとすると、壁体傾斜部３ｂ１，５ｂ１の傾きφは下式とされる。
φ＝tan ^-1 （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。

図６には、図１（ｂ）の符号Ｚで示した領域の拡大図が示されている。図６に示されているように、固定スクロール３の壁体３ｂの歯先には、チップシール７が設けられている。チップシール７は樹脂製とされており、対向する旋回スクロール５の端板５ａの歯底に接触して流体をシールする。チップシール７は、壁体３ｂの歯先に周方向にわたって形成されたチップシール溝３ｄ内に収容されている。このチップシール溝３ｄ内に圧縮流体が入り込み、チップシール７を背面から押圧して歯底側に押し出すことで対向する歯底に接触させるようになっている。なお、旋回スクロール５の壁体５ｂの歯先に対しても、同様にチップシールが設けられている。

図７に示すように、壁体３ｂの高さ方向におけるチップシール７の高さＨｃは、周方向に一定とされている。
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。

図８には、固定スクロール３の壁体傾斜部３ｂ１の所定位置において半径方向に切断した歯先近傍の断面が示されている。なお、旋回スクロール５の壁体傾斜部５ｂ１において半径方向に切断した歯先近傍の断面も同様の形状とされる。したがって、以下では、固定スクロール３の壁体傾斜部３ｂ１の歯先と、これに対向する旋回スクロール５の端板傾斜部５ａ１の歯底との関係についてのみ説明する。

同図に示されているように、壁体３ｂの歯先と端板５ａの歯底とが対向して位置している。壁体３ｂの歯先には、チップシール溝３ｄ内に収納されたチップシール７が配置されている。チップシール７は、チップシール７の背面に入り込んだ流体の圧力によって、歯底側（同図において下側）に押し付けられている。壁体３ｂは、一方の壁体５ｂＲ（同図において右側）近傍に位置しており、この位置で圧縮室を閉じるようにシールがなされる。壁体３ｂは、他方の壁体５ｂＬ（同図において左側）から離間しており、これらの間に圧縮室が形成される。

壁体傾斜部３ｂ１の両側の歯先角部８には、Ｃ面取り形状とされた面取り部８ａが設けられている。面取り部８ａは、渦巻き方向に連なって壁体傾斜部３ｂ１に対応した領域にわたって設けられている。なお、面取り部８ａは、Ｒ面取り形状とされていても良く、突出する角形状を除去した形状であれば他の形状であっても良い。

面取り部８ａは、平坦部３ｂ２，３ｂ３には設けられていない。つまり、平坦部３ｂ２，３ｂ３における歯先角部は、壁体３ｂの周壁面と歯先面とを加工した後の形状であって面取り加工が施されない形状、例えば略９０°とされた角部を有する形状とされる。

面取り部８ａは、旋回スクロール５の壁体５ｂの根元に隣接する歯底角部９に存在する段部９ａと接触しない形状とされている。例えば、面取り部８ａのＣ面取りとしては、Ｃ０．１以上０．５以下とされる。

歯底角部９に位置する段部９ａは、端板傾斜部５ａ１の加工を行うことによって不可避的に形成される。なぜなら、端板５ａの歯底に傾斜面を形成する加工は、平坦面を加工する場合に比べて難易度が高いからである。端板傾斜部５ａ１は、次の３パスからなる加工工程によって加工される。

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（第１周壁面加工工程）。この工程での加工ピッチは、第１加工ピッチｐ１として、ＮＣ（Numerical Control）工作機械の指令プログラムとして与えられる。このときのエンドミルの直径はＤｅとされ、歯底幅Ｔｇよりも僅かに小さい寸法とされる。
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。

以上のように３パスとされた加工工程を経て端板傾斜部５ａ１とこれに隣接する壁体５ｂの周壁面を加工する。このとき、歯底を加工する３パス目の際に用いる第２加工ピッチｐ２が１パス目及び２パス目の第１加工ピッチｐ１よりも細かいので、３パス目の加工が施されていない両側の歯底角部９に段部９ａが残されることになる。
この段部９ａの幅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。
段部９ａの高さＳｈは、第１加工ピッチｐ１と第２加工ピッチｐ２との差に起因する寸法となり、例えば数μｍｎ〜数十μｍとされる。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。

壁体３ｂの歯先である壁体傾斜部３ｂ１の加工は、上述した３パス目の加工と同じ第２加工ピッチｐ２を用いて加工される。
その後に、歯先角部８に面取り部８ａを形成するように除去加工が行われる（面取り加工工程）。

上述したスクロール圧縮機１は、以下のように動作する。
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。

本実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
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５ｂの根元の歯底角部９の加工精度が低下するおそれがある。歯底角部９の加工精度が低下すると、歯底角部９に対向する壁体３ｂの歯先角部８が接触して不具合が生じるおそれがある。そこで、歯先角部８に、面取り部８ａを設けることとして、歯先角部８が歯底角部９に接触することを防止することとした。これにより、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。

エンドミル（工具）をワークに対して移動させる際の加工ピッチには精度に限界があるため、傾斜部を滑らかに加工することは難しい。したがって、歯底の加工と歯底の両側に設けられた壁体５ｂの周壁面の加工とを一度に１パスで行わない限り、歯底角部９に隣接する歯底に段部（高さのずれ）が生じるおそれがある。
本実施形態では、一方の壁体５ｂＲの周壁面及び隣接する歯底を第１加工ピッチｐ１で加工し、他方の壁体５ｂＬの周壁面及び隣接する歯底を同じ第１加工ピッチｐ１で加工した後に、中央の歯底のみを第１加工ピッチｐ１よりもさらに細かい第２加工ピッチｐ２で加工することとした。この場合には、第２加工ピッチｐ２よりも粗い第１加工ピッチｐ１に対応した段部９ａが歯底角部９に隣接する歯底に発生する。
そこで、壁体３ｂの歯先角部８に、段部９ａとの接触を回避する形状の面取り部８ａを設けることとして、歯先角部８が段部９ａに接触することを防止することとした。

平坦部は、傾斜部のように加工が困難ではないため、歯底角部９の加工精度を確保することができる。したがって、壁体平坦部３ｂ２，３ｂ３，５ｂ２，５ｂ３の歯先角部８には面取り部８ａを設けないこととした。すなわち、壁体平坦部３ｂ２，３ｂ３，５ｂ２，５ｂ３の歯先角部８は、壁体３ｂ，５ｂの周壁面と歯先面とを加工した後の形状であって面取り加工が施されない形状とされる。したがって、平坦部３ｂ２，３ｂ３，５ｂ２，５ｂ３では、歯先角部８と歯底角部９との間の隙間を小さくして、圧縮流体の漏れを可及的に小さくすることができる。

壁体５ｂＲ，５ｂＬの周壁面のそれぞれを加工する工程と、歯底のみを加工する工程とを分けて、３パスで周壁面および歯底を加工するようにした。これにより、傾斜部となる歯底を精度良く加工することができる。

なお、本実施形態では、３パスの加工によって歯底が加工された場合に生じる段部９ａとの接触を回避するように歯先角部８に面取り部８ａを設ける構成を説明したが、本発明は、図９に示すように、２パスの加工によって歯底が加工された場合に生じる段部９ａ’に対しても適用できる。

図９に示された端板５ａの歯底は、次のように２パスで加工される。
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。

このような２パスによる加工を行うと、上述したように加工ピッチの相違や、１パス目と２パス目との加工時におけるエンドミルの刃先高さの相違（加工誤差）によって、段部９ａ’が不可避的に生じることとなる。
段部９ａ’との接触を回避するように、壁体３ｂの歯先角部８に面取り部８ａ’を設ける。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、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。

また、本実施形態では、端板傾斜部３ａ１，５ａ１及び壁体傾斜部３ｂ１，５ｂ１を両スクロール３，５に設けることとしたが、いずれか一方に設けても良い。
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。

本実施形態では、壁体平坦部３ｂ２，３ｂ３，５ｂ２，５ｂ３および端板平坦部３ａ２，３ａ３，５ａ２，５ａ３を設けることとしたが、内周側及び／又は外周側の平坦部を省略して傾斜部を壁体３ｂ，５ｂの全体に延長して設けるようにしてもよい。

本実施形態では、スクロール圧縮機として説明したが、膨張機として用いるスクロール膨張機に対しても本発明を適用することができる。

１ スクロール圧縮機（スクロール流体機械）
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
８ａ 面取り部
９ 歯底角部
９ａ 段部
Ｄｅ エンドミル直径
Ｌ 対向面間距離
Ｔ チップクリアランス
Ｔｇ 歯底幅
φ 傾き

Claims (5)

1. 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、
   を備え、
   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が設けられ、
   前記第１壁体および前記第２壁体の少なくともいずれか一方の最外周部および最内周部には、高さが変化しない壁体平坦部が設けられ、
   前記第１端板および前記第２端板の少なくともいずれか一方には、前記壁体平坦部に対応した端板平坦部が設けられ、
   前記最外周部の前記壁体平坦部から前記最内周部の前記壁体平坦部との間にわたって、前記傾斜部を形成するように外周側から内周側に向かって前記壁体の高さが連続的に減少する壁体傾斜部が設けられ、
   前記最外周部の前記端板平坦部から前記最内周部の前記端板平坦部との間にわたって、前記壁体傾斜部の歯先に対向する歯底面が該壁体傾斜部の傾斜に応じて傾斜する端板傾斜部が設けられ、
   前記壁体傾斜部の渦巻き方向の長さは、前記最外周部の前記壁体平坦部の渦巻き方向の長さよりも長く、かつ、前記最内周部の前記壁体平坦部の渦巻き方向の長さよりも長く、
   前記端板傾斜部の渦巻き方向の長さは、前記最外周部の前記端板平坦部の渦巻き方向の長さよりも長く、かつ、前記最内周部の前記端板平坦部の渦巻き方向の長さよりも長いスクロール流体機械であって、
   前記壁体の歯先には、噛み合う前記壁体の根元の歯底角部に対向する歯先角部に、面取り部が設けられていることを特徴とするスクロール流体機械。
2. 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、
   を備えたスクロール流体機械であって、
   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、
   前記壁体の歯先には、噛み合う前記壁体の根元の歯底角部に対向する歯先角部に、面取り部が設けられており、
   前記第１壁体および前記第２壁体の最外周部および／または最内周部に設けられ、高さが変化しない壁体平坦部と、
   前記第１端板および前記第２端板に設けられ、前記壁体平坦部に対応した端板平坦部と、
   を備え、
   前記傾斜部に対応する前記壁体の歯先角部には、前記面取り部が設けられ、
   前記壁体平坦部の歯先角部には、前記面取り部が設けられていないことを特徴とするスクロール流体機械。
3. 前記面取り部は、前記歯底角部に形成された段部との接触を回避する形状とされていることを特徴とする請求項１又は２に記載のスクロール流体機械。
4. 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、
   前記壁体は、外周側から内周側に向かって該壁体の高さが連続的に減少する壁体傾斜部を有し、
   前記端板は、前記壁体傾斜部の高さの減少に応じて、外周側から内周側に向かって該端板の高さが連続的に増大する端板傾斜部を有し、
   前記壁体の最外周部および最内周部には、高さが変化しない壁体平坦部が設けられ、
   前記端板には、前記壁体平坦部に対応した端板平坦部が設けられ、
   前記最外周部の前記壁体平坦部から前記最内周部の前記壁体平坦部との間にわたって、外周側から内周側に向かって前記壁体の高さが連続的に減少する前記壁体傾斜部が設けられ、
   前記最外周部の前記端板平坦部から前記最内周部の前記端板平坦部との間にわたって、前記壁体傾斜部の歯先に対向する歯底面が該壁体傾斜部の傾斜に応じて傾斜する前記端板傾斜部が設けられ、
   前記壁体傾斜部の渦巻き方向の長さは、前記最外周部の前記壁体平坦部の渦巻き方向の長さよりも長く、かつ、前記最内周部の前記壁体平坦部の渦巻き方向の長さよりも長く、
   前記端板傾斜部の渦巻き方向の長さは、前記最外周部の前記端板平坦部の渦巻き方向の長さよりも長く、かつ、前記最内周部の前記端板平坦部の渦巻き方向の長さよりも長く、
   前記壁体の歯先には、噛み合う前記壁体の根元の歯底角部に対向する歯先角部に、面取り部が設けられている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、
   前記壁体の歯先角部に面取り部を形成する面取り加工工程と、
   を有することを特徴とするスクロール部材の加工方法。
5. 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、
   前記壁体は、外周側から内周側に向かって該壁体の高さが連続的に減少する壁体傾斜部を有し、
   前記端板は、前記壁体傾斜部の高さの減少に応じて、外周側から内周側に向かって該端板の高さが連続的に増大する端板傾斜部を有し、
   前記壁体の歯先には、噛み合う前記壁体の根元の歯底角部に対向する歯先角部に、面取り部が設けられており、
   前記壁体の最外周部および／または最内周部に設けられ、高さが変化しない壁体平坦部と、
   前記端板に設けられ、高さが変化しない端板平坦部と、
   を備え、
   前記傾斜部に対応する前記壁体の歯先角部には、前記面取り部が設けられ、
   前記壁体平坦部の歯先角部には、前記面取り部が設けられていない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、
   前記壁体の歯先角部に面取り部を形成する面取り加工工程と、
   を有す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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