(57)【要約】【課題】流体機械に用いられる回転体を、連続繊維樹脂と不連続繊維樹脂とを組み合わせたハイブリッド複合材料によって製造可能とするとともに、製造工数およびコストの増大を抑えた製造方法を提供することを目的とする。【解決手段】回転体の回転部分の一部を、連続繊維に樹脂を含浸したプリプレグからなる連続繊維樹脂によって予備成形するプリプレグプリフォーム工程Ｓ２と、前記予備成形された予備成形品を、射出成形機の金型内に前記連続繊維樹脂の融点未満の温度域に管理してセットする冷間インサート工程とＳ３と、その後、金型内に不連続繊維樹脂を射出して前記予備成形品を該不連続繊維樹脂と融着させる射出・冷却工程と、を備えたことを特徴とする。【選択図】図７
2014237301.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体にエネルギーを与える送風機や圧縮機やポンプ、または、流体からエネルギーを受け取る水車やタービンを含む流体機械の回転体の製造方法において、
前記回転体の回転部分の一部を、連続繊維に樹脂を含浸したプリプレグからなる連続繊維樹脂によって予備成形する工程と、
前記予備成形された予備成形品を、射出成形機の金型内に前記連続繊維樹脂の融点未満の温度域に管理してセットする工程と、
その後、金型内に不連続繊維樹脂を射出して前記予備成形品を該不連続繊維樹脂と融着させる工程と、を備えたことを特徴とする流体機械の回転体の製造方法。
【請求項２】
前記予備成形品を金型にセットするとき金型内の温度域を、金型内に射出される前記溶融した不連続繊維樹脂の熱量により、前記予備成形品に含浸された樹脂の表面が溶融される温度に管理することを特徴とする請求項１記載の流体機械の回転体の製造方法。
【請求項３】
前記回転体が、スクロール圧縮機若しくはスクロール膨脹機を構成するスクロール回転体であり、スクロールラップの一部に前記プリプレグからなる連続繊維樹脂による予備成形品をインサートして成形することを特徴とする請求項１または２記載の流体機械の回転体の製造方法。
【請求項４】
前記プリプレグからなる連続繊維樹脂による予備成形品を、前記金型のスクロールラップの渦巻より大径若しくは小径に成形して、前記金型のスクロールラップの壁面に前記予備成形品をセットすることを特徴とする請求項３記載の流体機械の回転体の製造方法。
【請求項５】
前記プリプレグからなる連続繊維樹脂による予備成形品のラップ根本部に位置する箇所に設けられた当接部を、前記金型のスクロールラップを成形するキャビティの入口部に当接してスクロールラップの壁面に沿うように前記予備成形品を位置決めし、該入口部側から不連続繊維樹脂を供給することを特徴とする請求項３記載の流体機械の回転体の製造方法。
【請求項６】
前記金型への不連続繊維樹脂の射出後に、冷却してから製品を取り出す工程を更に有するとともに、製品として取り出した後に、スクロール回転体をマスタースクロールと組み合わせて回転させて、製品寸法を仕上げる仕上げ工程を有していることを特徴とする請求項３記載の流体機械の回転体の製造方法。
【請求項７】
前記回転体が、回転軸に取り付けられるハブ部と、該ハブ部の外周面に設けられる複数枚の翼部とを備えてなる羽根車回転体であり、該ハブ部を前記プリプレグからなる連続繊維樹脂による予備成形品をインサートして成形することを特徴とする請求項１または２記載の流体機械の回転体の製造方法。
【請求項８】
前記ハブ部は、回転軸に直角方向の面に沿って連続繊維を複数方向に配向されるプリプレグシートを回転軸方向に積層して成形することを特徴とする請求項７記載の流体機械の回転体の製造方法。
【請求項９】
前記ハブ部は、さらに、回転軸の周りに連続繊維を周方向に配向するようにプリプレグテープを巻き付けて成形することを特徴する請求項８記載の流体機械の回転体の製造方法。
【請求項１０】
前記回転軸が、前記翼部とともに前記不連続繊維樹脂によって一体成形されることを特徴とする請求項７記載の流体機械の回転体の製造方法。
【請求項１１】
前記金型への不連続繊維樹脂の射出後に、冷却してから製品を取り出す工程を更に有し、該冷却工程において、前記連続繊維樹脂と不連続繊維樹脂との冷却による収縮量の差異を解消するように、前記連続繊維樹脂と不連続繊維樹脂とに対応する金型温度制御することを特徴とする請求項１記載の流体機械の回転体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体機械を構成する回転体、例えば、圧縮機やタービンを構成する回転体を、繊維強化樹脂の複合材料によって製造する製造方法に関する。特に、複合材料の繊維強化樹脂が、不連続繊維を被覆した不連続繊維樹脂と、連続繊維を被覆した連続繊維樹脂との組み合わせからなり、これら繊維強化樹脂によって回転体を製造する製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
流体機械の中で、ハブの外周面に取り付けられた複数の翼からなり、流体にエネルギーを与えるものとして、送風機や圧縮機やポンプの羽根車があり、また、流体からエネルギーを受け取るものとして、水車やタービンの羽根車がある。
これら羽根車は、強度を確保しつつ、慣性モーメントをより一層低減するために繊維強化樹脂製によって形成されるものが知られている。
【０００３】
例えば、特許第３０１８８５３号公報（特許文献１）、および米国特許出願公開第２０１２／０１２４９９４号明細書及び図面（特許文献２）に示されている。
【０００４】
この特許文献１には、繊維強化樹脂製インペラについて開示されており、ターボチャージャ搭載車独自の異音の発生を抑えた、安価な繊維強化樹脂製インペラが示されている。
異音発生防止を目的として、インペラの軸穴の内面とシャフトの外面との間で形成される隙間を管理することで上記目的を達成している。特に、インペラの軸穴の内面と接触する背板側軸穴径管理部位と、ボス側軸穴径管理部位とにおける軸穴径と該軸穴に嵌合するシャフトのシャフト径との隙間関係を一定の範囲内とすることで異音の発生を防止することが示されている。
また。繊維強化樹脂製インペラの製造方法については、炭素繊維強化樹脂ペレットを用いて、所定の射出成型条件で成形することが開示されている。
【０００５】
また、特許文献２には、その文献の図１〜４にターボチャージャのコンプレッサ羽根車１０が繊維強化樹脂によって形成され、軸方向に延びるハブ１２の外周面にコンプレッサ翼２６が複数枚取り付けられ、このコンプレッサ翼２６の部分を、連続繊維３８を含む樹脂で形成されることが示され、該連続繊維の方向が回転軸の径方向２５に配向している場合（特許文献２の図２）、ハブ外周面の方向に沿った方向２９に配向している場合（図３）、これらが組み合わせされた方向に配向される場合（図４）が示され、さらに、ハブ１２は不連続繊維３２で強化されて形成されることが示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第３０１８８５３号公報
【特許文献２】米国特許出願公開第２０１２／０１２４９９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、前述の特許文献１は、繊維強化樹脂製インペラについて開示しているが、インペラの軸穴の内面とシャフトの外面との間で形成される隙間を管理することで異音の防止を図る技術である。また製造方法については、炭素繊維強化樹脂ペレットを用いて、所定の射出成型条件で成形することが開示されているだけであり、不連続繊維の繊維強化樹脂を用いて射出成形されることが示されているだけである。
連続繊維による繊維強化樹脂との組み合せによって製造することについては開示されていない。
【０００８】
また、特許文献２には、繊維強化樹脂製のターボチャージャのコンプレッサ羽根車について開示され、コンプレッサ翼２６の部分は特定の方向に配向した連続繊維３８を含んで構成され、ハブ１２の部分は不連続繊維３２を含んで形成されるものであるが、連続繊維を含む部分と、不連続繊維を含む部分とを具体的にどのような製造方法によって一体的な樹脂製品として製造するかについては開示されていない。
【０００９】
そこで、本発明はかかる技術的課題に鑑みてなされたものであり、流体にエネルギーを与える送風機や圧縮機やポンプ、または、流体からエネルギーを受け取る水車やタービン等の流体機械の回転体を、連続繊維樹脂と不連続繊維樹脂とを組み合わせたハイブリッド複合材料によって製造可能とするとともに、製造工数およびコストの増大を抑えた製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、かかる目的を達成るためになされたものであり、流体にエネルギーを与える送風機や圧縮機やポンプ、または、流体からエネルギーを受け取る水車やタービンを含む流体機械の回転体の製造方法において、
前記回転体の回転部分の一部を、連続繊維に樹脂を含浸したプリプレグからなる連続繊維樹脂によって予備成形する工程と、前記予備成形された予備成形品を、射出成形機の金型内に前記連続繊維樹脂の融点未満の温度域に管理してセットする工程と、その後、金型内に溶融した不連続繊維樹脂を射出して前記予備成形品を該不連続繊維樹脂と融着させる工程と、を備えたことを特徴とする。
【００１１】
かかる発明によれば、回転体の回転部分の一部を、連続繊維に樹脂を含浸したプリプレグからなる連続繊維樹脂によって成形するため、連続繊維の繊維による強度向上が得られるとともに、不連続繊維樹脂とのハイブリッド複合材によって形成されるため軽量化も達成できる。
【００１２】
また、プリプレグからなる連続繊維樹脂によって予備成形品を成形するため、シート状のプリプレグを重ねて、またテープ状のプリプレグを巻いて予備成形品を形成するため容易に形成できる。
また、射出成形機の金型内に前記連続繊維樹脂の融点未満の温度域に管理してセットするため、予備成形品の形状が変形することなく位置決めが確実になされるため、予備成形品のインサートが容易となる。
【００１３】
また、本発明において好ましくは、前記予備成形品を金型にセットするときの金型内の温度域を、金型内に射出される前記溶融した不連続繊維樹脂の熱量により、前記予備成形品に含浸された樹脂の表面が溶融される温度に管理するとよい。
これによって、金型内で、不連続繊維樹脂によって形成される流体機械の回転体の一部に又は回転体の内部に予備成形品を確実にインサートして成形することができる。
【００１４】
また、本発明において好ましくは、前記回転体が、スクロール圧縮機若しくはスクロール膨脹機を構成するスクロール回転体であり、スクロールラップの一部に前記プリプレグからなる連続繊維樹脂による予備成形品をインサートして成形するとよい。
【００１５】
このようにスクロールラップの一部に前記プリプレグからなる連続繊維樹脂による予備成形品をインサートすることで、スクロール回転体を軽量化しつつ、スクロールラップの倒れ込みを抑え、且つ圧縮室若しくは膨張室を形成する際に相手側のスクロールラップとの接触による摩耗を防止して耐久性を向上したスクロール回転体を簡単に製造できる。
【００１６】
また、本発明において好ましくは、前記プリプレグからなる連続繊維樹脂による予備成形品を、前記金型のスクロールラップの渦巻より大径若しくは小径に成形して、前記金型のスクロールラップの壁面に前記予備成形品をセットするとよい。
【００１７】
このように予備成形品を、金型のスクロールラップの渦巻より大径若しくは小径に成形することで、金型のスクロールラップを形成する壁面に予備成形品の変形力によって確実に装着できる。
すなわち、金型の渦巻き状の外周壁面よりも自然状態における渦巻き径が大径となるようにプリフォームし、縮径した状態で金型内の渦巻き状の外周壁面に保持されるようにし、また逆に、渦巻き状の内周壁面よりも自然状態における渦巻き径が小径となるようにプリフォームし、拡径した状態で渦巻き状の内周壁面に保持されるように構成することで、別途位置決め用の治具などを用いずとも、安定した状態で金型内に保持させることが可能となる。
【００１８】
また、本発明において好ましくは、前記プリプレグからなる連続繊維樹脂による予備成形品のラップ根本部に位置する箇所に設けられた当接部を、前記金型のスクロールラップを成形するキャビティの入口部に当接してスクロールラップの壁面に沿うように前記予備成形品を位置決めし、該入口部側から不連続繊維樹脂を供給するとよい。
【００１９】
このように、前記プリプレグからなる連続繊維樹脂による予備成形品のラップ根本部に位置する箇所に設けられた当接部を、前記金型のスクロールラップを成形するキャビティの入口部に当接してスクロールラップの壁面に沿うように前記予備成形品を位置決めするので、スクロールラップの内周壁面または外周壁面に沿った位置に確実に予備成形品をセットできる。
さらに、金型のスクロールラップを成形するキャビティの入口部側から不連続繊維樹脂を供給するので、該不連続繊維樹脂の充填に伴って、予備成形品がラップ高さ方向に伸ばされるため、予備成形品のしわの発生を防止できる。
【００２０】
また、本発明において好ましくは、前記金型への不連続繊維樹脂の射出後に、冷却してから製品を取り出す工程を更に有するとともに、製品として取り出した後に、スクロール回転体をマスタースクロールと組み合わせて回転させて、製品寸法を仕上げる仕上げ工程を有しているとよい。
【００２１】
このように、マスタースクロールとの組み合わせによる仕上げ工程によって、製品寸法の精度が向上するため、スクロールラップの一部にプリプレグからなる連続繊維樹脂による予備成形品をインサートしても、インサートの位置決めや、射出条件の管理を高めなくてもよいので、製造がコストを低減できる。
【００２２】
また、本発明において好ましくは、前記回転体が、回転軸に取り付けられるハブ部と、該ハブ部の外周面に設けられる複数枚の翼部とを備えてなる羽根車回転体であり、該ハブ部を前記プリプレグからなる連続繊維樹脂による予備成形品をインサートして成形するとよい。
【００２３】
このように、回転体が羽根車においても適用可能であり、該羽根車を構成するハブを、プリプレグからなる連続繊維樹脂による予備成形品をインサートして成形することによって、製造が簡単化するとともに、軽量化および強度を有した羽根車を製造できる。
【００２４】
プリプレグ（Ｐｒｅ−ｐｒｅｇ）とは、前もって樹脂を含浸したという意味であり、樹脂を浸み込ませた中間材料のことをいう。従って、連続繊維に樹脂を含浸したプリプレグによってハブ部が構成されるため、連続繊維の強化樹脂材からなるハブ部の製造が容易となる。
【００２５】
また、本発明において好ましくは、前記ハブ部は、回転軸に直角方向の面に沿って連続繊維を複数方向に配向されるプリプレグシートを回転軸方向に積層して成形するとよい。
【００２６】
連続繊維は回転軸に直角方向の面において交差するように複数方向に配向されるので、遠心応力や周方向応力に対して、連続繊維が強度を高める方向に作用してハブ部の強度を向上することができ、高い耐久性を実現できる。
【００２７】
また、本発明において好ましくは、前記ハブ部は、さらに、回転軸の周りに連続繊維を周方向に配向するようにプリプレグテープを巻き付けて成形するとよい。
【００２８】
このように、円周方向に連続繊維を配向するため、ハブ部に作用する回転軸からの回転力および翼部からの翼部の倒れによる応力、さらに、圧縮機の圧縮空気による加熱による熱応力等に対してハブ全体の強度向上を達成することができる。
また、円周方向の連続繊維を配向するために、プリプレグＵＤテープ（一方向テープ、Ｕｎｉ−Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ  ｔａｐｅ）を、回転軸回りに巻きつけるようにして設置することで簡単に予備成形品を製造できる。
【００２９】
また、本発明において好ましくは、前記回転軸が、前記翼部とともに前記不連続繊維樹脂によって一体成形されるとよい。
【００３０】
このように、羽根車回転体の回転軸を、翼部の成形とともに、射出成形によって一体に成形することで、回転軸の羽根車回転体への取り付け作業を別途行わずに済み、羽根車を備えた圧縮機やタービンの組立工数を低減できる。
【００３１】
また、本発明において好ましくは、前記金型への不連続繊維樹脂の射出後に、冷却してから製品を取り出す工程を更に有し、該冷却工程において、前記連続繊維樹脂と不連続繊維樹脂との冷却による収縮量の差異を解消するように、前記連続繊維樹脂と不連続繊維樹脂とに対応する金型温度制御をするとよい。
【００３２】
このように、前記金型への不連続繊維樹脂の射出後に、冷却してから製品を取り出す工程を更に有し、該冷却工程において、連続繊維樹脂と不連続繊維樹脂とに対応する金型面の温度を制御して、冷却時のそれぞれの樹脂の収縮量の差異を解消することで、製品の反りを防止できる。
【発明の効果】
【００３３】
本発明によれば、流体にエネルギーを与える送風機や圧縮機やポンプ、または、流体からエネルギーを受け取る水車やタービン等の流体機械の回転体を、連続繊維樹脂と不連続繊維樹脂とを組み合わせたハイブリッド複合材料によって製造可能として、軽量化および強度を確保した複合材製の回転体を得ることができる。
【００３４】
また、プリプレグからなる予備成形品を、冷間状態（融点未満の温度）で金型内にセットしてインサートして、射出成形によって製品化することで、複雑な形状の回転体においても、軽量化および強度を確保した複合材製の回転体を、製造工数およびコストの増大を抑えて製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の第１実施形態を示し、スクロール回転体を有するスクロール圧縮機の全体構成を示す要部断面図である。
【図２】図１のスクロール回転体（固定スクロールおよび旋回スクロール）の拡大斜視図である。
【図３】固定スクロールおよび旋回スクロールの概略横断面図である。
【図４】図２のＡ−Ａ、Ａ'−Ａ'断面図である。
【図５Ａ】スクロール回転体の製造方法を示す説明図である。
【図５Ｂ】スクロール回転体の製造方法を示す説明図である。
【図５Ｃ】スクロール回転体の製造方法を示す説明図である。
【図５Ｄ】スクロール回転体の製造方法を示す説明図である。
【図５Ｅ】スクロール回転体の製造方法を示す説明図である。
【図６】図５ＣのＣ部の拡大説明図である。
【図７】スクロール回転体の製造手順を示すフローチャートである。
【図８】本発明の第２実施形態を示す製造方法のフローチャートである。
【図９】本発明の第２実施形態の説明図である。
【図１０】本発明の第３次施形態を示し、金型の温度制御を示す概略構成図である。
【図１１】本発明の第４実施形態を示し、羽根車回転体を有する遠心圧縮機の全体構成を示す要部断面図である。
【図１２】ハブ部を背面側より見た背面視（図１１の矢印Ｚ方向視）の説明図である。
【図１３】円盤プリプレグシート部材を構成する連続繊維の配向を示す説明である。
【図１４Ａ】羽根車回転体の製造方法を示す説明図である。
【図１４Ｂ】羽根車回転体の製造方法を示す説明図である。
【図１４Ｃ】羽根車回転体の製造方法を示す説明図である。
【図１４Ｄ】羽根車回転体の製造方法を示す説明図である。
【図１４Ｅ】羽根車回転体の製造方法を示す説明図である。
【図１５】本発明の第５実施形態を示す説明図である。
【図１６】本発明の第６実施形態を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
以下、本発明に係る実施形態について図面を用いて詳細に説明する。なお、以下の実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
【００３７】
（第１実施形態）
第１実施形態は、流体機械の回転体として、スクロール圧縮機またはスクロール膨脹機を構成するスクロール回転体を例として説明する。特に、スクロール圧縮機のスクロール回転体について説明する。
【００３８】
図１は、スクロール圧縮機１の要部断面である。スクロール圧縮機１は、外殻を構成するハウジング３を備え、該ハウジング３内に、クランク軸５がメイン軸受７及びサブ軸受９によって、その回転中心軸線Ｌ回りに回転自在に支持されている。メイン軸受７とサブ軸受９との間に、環状のメカニカルシール１１が設置されて、ハウジング３内を大気とシールしている。
【００３９】
また、クランク軸５の一端側（図１において左側）は、ハウジング３を貫通して一端側から突出している。クランク軸５の他端側（図１において右側）は、クランク軸５の回転中心軸線Ｌより所定距離だけ偏心したクランクピン１３が一体に設けられている。
クランクピン１３には、ドライブブッシュ１５、フローティングブッシュ１７、及びドライブ軸受１９を介して、旋回スクロール２１が旋回駆動されるようになっている。
【００４０】
ハウジング３内には、前記旋回スクロール２１の他に、固定スクロール２３が配置されている。固定スクロール２３は、図２で示すように、略円板状の固定端板２５と、固定端板２５の一面に垂直に立設される固定側ラップ２７からなる。固定側ラップ２７は、平面視においてインボリュート曲線（伸開線）に沿った渦巻き状に形成されており、そのスクロール内周端部には、他のスクロール区間よりも厚肉に形成された厚肉区間が形成されている。
また、固定側ラップ２７のチップ面２９には、チップシール２９ａが埋設されている。また、固定スクロール２３の略中心位置には、圧縮された作動ガスを固定端板２５の裏側に吐出するための吐出口２５Ａが形成されている。
【００４１】
旋回スクロール２１は、図２のように、略円板状の旋回端板３１と、旋回端板３１の一面に垂直に立設される旋回側ラップ３３からなる。旋回側ラップ３３は、固定側ラップ２７の形状を径方向に１８０度反転させたものとなっており、その他については、吐出口２５Ａが設けられていないことを除いて前記固定側ラップ２７と略共通の形状となっている。また、旋回側ラップ３３のチップ面３５には、チップシール３５ａが埋設されている。
【００４２】
固定スクロール２３および旋回スクロール２１は、その中心が旋回半径だけ離間するとともに、固定側ラップ２７および旋回側ラップ３３の位相が１８０°ずらされた状態で噛合されて組み付けられている。これにより、固定側ラップ２７と旋回側ラップ３３との間で密閉空間である圧縮室３７が画定される。
【００４３】
吸入口３９から導入された作動ガスは、図１の吸入チャンバー４１を介して圧縮室３７に導入される。そして、旋回スクロール２１は自転せずに１８０°の位相のズレを保ったまま旋回（公転旋回）することで、圧縮室３７の体積が徐々に減少し、これに伴って、圧縮室３７内に封入されている作動ガスが圧縮されていく。そして、圧縮された高圧ガスは、前記吐出口２５Ａから吐出チャンバー４３を介して外部へ吐出されるようになっている。なお、旋回スクロール２１の自転を阻止するための自転阻止機構４５が設けられている。
【００４４】
以上のスクロール圧縮機１の固定スクロール２３および旋回スクロール２１はともに樹脂によって形成されている。
図４は、固定スクロール２３および旋回スクロール２１の断面形状を示し、固定側ラップ２７および旋回側ラップ３３の少なくともいずれか一方には、連続繊維４７に樹脂を含浸した少なくとも１層以上のプリプレグを積層することで形成されるプリプレグシート部材４９がインサートされて、連続繊維部５１を形成している。
【００４５】
一方、図４で示すように、固定側ラップ２７および旋回側ラップ３３におけるプリプレグシート部材４９以外の旋回端板３１や固定端板２５の部分は、短繊維若しくは長繊維の不連続繊維５３を樹脂で被覆した不連続繊維樹脂によって不連続繊維部５５を形成している。
【００４６】
なお、プリプレグとは、既に説明したが、強化繊維にマトリックス樹脂を含浸した成形中間品であり、一般にシート状をなしている。
本発明の不連続繊維樹脂及び続繊維樹脂における繊維材料及びマトリックス樹脂材料としては次の材料を用いる。
強化繊維としては、炭素繊維、アラミド繊維、ナイロン繊維、高強度ポリエステル繊維、ガラス繊維、ボロン繊維、アルミナ繊維、窒化珪素繊維などの各種の無機繊維及び有機繊維、またはこれらを組み合わせたものを用いることができる。中でも比強度および比弾性に優れる点から炭素繊維が特に好ましい。
【００４７】
また、本発明のマトリックス樹脂としては、熱可塑性樹脂及び熱硬化性樹脂を用いることができる。
熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリトリメチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、液晶ポリエステル等のポリエステルや、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブチレン等のポリオレフィンや、ポリオキシメチレン、ポリアミド、ポリフェニレンスルフィド、ポリケトン、ポリエーテルケトン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルケトンケトン、ポリエーテルニトリル、ポリテトラフルオロエチレンなどのフッ素系樹脂、液晶ポリマーなどの結晶性樹脂、スチレン系樹脂の他や、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート、ポリ塩化ビニル、ポリフェニレンエーテル、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、ポリサルホン、ポリエーテルサルホン、ポリアリレートなどの非晶性樹脂、その他、フェノール系樹脂、フェノキシ樹脂等が挙げられる。また、熱硬化性樹脂としては、例えばエポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、フェノール（レゾール型）樹脂、ユリア・メラミン樹脂、ポリイミド樹脂などが挙げられる。なお、これらの共重合体、変性体、および／または、これらの２種以上をブレンドした樹脂などを適用しても良い。
【００４８】
繊維の長さとしては、平均繊維長が０．５〜１ｍｍ 程度の短繊維、または１〜１０ｍｍ程度の長繊維が用いられて成形される。そして成形後にこれら短繊維、長繊維の配向は一定性を有せずに任意の方向に配向されて不連続性を有している。
これに対して前述した連続繊維樹脂は、繊維長さが１０ｍｍを超えて、繊維の配向が一定の方向性を有して連続して配列されているものである。
【００４９】
本実施形態のスクロール回転体としての固定スクロール２３及び旋回スクロール２１を構成する連続繊維樹脂としては、具体的には繊維が炭素繊維もしくはガラス繊維であり、マトリックス樹脂がポリアミド、変性ポリアミド、もしくはポリエーテルエーテルケトン等の組み合わせである。
また、不連続繊維樹脂としては、具体的には、繊維が炭素繊維もしくはガラス繊維で、その長さが０．５〜９ｍｍの長繊維であり、マトリックス樹脂としては、ポリアミド、変性ポリアミド、もしくはポリエーテルエーテルケトン等の組み合わせである。
【００５０】
図２は、本実施形態における固定スクロール及び旋回スクロールにおけるスクロール部の概略横断面図である。
連続繊維部５１は、固定側ラップ２７及び旋回側ラップ３３ともにその腹面側ラップ面２７ａ、３３ａにのみ形成されるか、又は固定側ラップ２７及び旋回側ラップ３３ともにその背面側ラップ面２７ｂ、３３ｂにのみ形成されている。
図３に示す実施形態では、連続繊維部５１が固定側ラップ２７及び旋回側ラップ３３の腹面側ラップ面２７ａ、３３ａだけに形成されている例を示す。
なお、連続繊維部５１は、プリプレグシート部材４９をインサートする位置に応じて配置できるため、腹面側ラップ面２７ａ、３３ａにのみ、または、背面側ラップ面２７ｂ、３３ｂにのみ形成されているだけでなく、両面側に配置してもよい。
【００５１】
この図３のように、固定側ラップ２７及び旋回側ラップ３３ともにその腹面側ラップ面２７ａ、３３ａにのみ、連続繊維部５１が形成されると、旋回スクロール２１の公転旋回時に連続繊維部５１が形成されたラップ面（図２、３の腹面側ラップ面２７ａ、３３ａ）と不連続繊維部５５が形成されたラップ面（図２、３の背面側ラップ面２７ｂ、３３ｂ）とが接触するように構成された樹脂製のスクロール圧縮機１が提供される。
【００５２】
このように、旋回スクロール２１の公転旋回時に連続繊維部５１が形成されたラップ面（図２、３の腹面側ラップ面２７ａ、３３ａ）と不連続繊維部５５が形成されたラップ面（図２、３の背面側ラップ面２７ｂ、３３ｂ）とが接触するように構成されるため、不連続繊維部５５側の樹脂の方がより摩耗し易く構成されている。このように、不連続繊維部５５の方が連続繊維部５１よりも優先的に摩耗する構成とすることで、連続繊維部５１の連続繊維４７が摩耗によって切断するのを防ぐことができる。連続繊維部５１は不連続繊維部５５と比べて高い強度を発揮することが要求されるため、このような構成はスクロール部材の耐久性を向上させる上で効果的である。
【００５３】
連続繊維部５１の連続繊維４７の配向は、固定側ラップ２７及び旋回側ラップ３３の高さ方向、周方向、それらを組み合わせた方向、その他任意の方向でもよく、連続繊維部５１をインサートする箇所に応じて設定可能である。
【００５４】
また、連続繊維部５１をラップ面に形成することで、連続繊維部５１をラップ面ではなくラップ部の内部に形成する場合と比べて、プリプレグシート部材４９を金型の空洞部内に保持する際の位置決めを容易に行うことができるため、製造性に優れている。
【００５５】
次に、以上の固定スクロール２３、および旋回スクロール２１の製造方法について図５Ａ〜５Ｅ、図６、７を参照して説明する。
全体の製造工程の流れは、図７のフローチャートに示すように、開始するとまずステップＳ１において、プリプレグシートカッティングし、プリプレグシート部材４９を所定の形状にカットする。次にステップ２において、カッティングしたプリプレグシート部材４９をインサートする形状に予備成形する。次にステップＳ３において、予備成形したプリプレグシート部材４９を金型内にセットする。このセットの際には、プリプレグシート部材４９に予熱を加えて、セットし易くするが、融点以下の冷間でセットする。その後、ステップＳ４で、不連続繊維としての長繊維を樹脂で被覆したペレットを、射出成形機に供給して溶融樹脂として型内に射出充填し保圧し冷却する。そして、次のステップＳ５において、金型を開放して製品を取り出す。
【００５６】
次に、前記フローチャートの流れに沿った工程について、より詳細に説明する。
先ず、図５Ａ（フローチャートのステップＳ１に相当）に示すように、プリプレグシート素材を所定枚数積層することで形成されるプリプレグシート原材を所定の形状にカットする。カット形状はインサートされるプリプレグシート部材４９の展開形状であり、略長方形状をしており、長さＨ２はラップ全長に相当し、高さＨ１はラップ高さに相当する。また、突出部Ｖは、図５Ａのラップ根本部に位置する箇所に設けられる屈曲部（当接部）５６に相当する箇所を示している。
【００５７】
次に、図５Ｂ（フローチャートのステップＳ２に相当）に示すように、カットしたプリプレグシート部材４９をローラ５８等によって渦巻き状にプリフォーム（予備成形品）６０を形成する。
プリプレグシート部材４９を用いて、カットおよびローラ等で予備成形品を成形するため、簡単に予備成形品を製造できる。
【００５８】
次に、図５Ｃ（フローチャートのステップＳ３に相当）に示すように、渦巻き状にプリフォームしたプリプレグシート部材４９を金型（可動金型６４及び固定金型６２）内に画定される空洞部７０の所定位置に配置する。この時の空洞部７０は、プリプレグシート部材４９に含まれる樹脂の融点よりも低い温度雰囲気下にあり、含有樹脂が溶融することでプリプレグシート部材４９が変形してしまうことがないように管理されている。
このため、予備成形品の形状が変形することなく位置決めできるので、インサート成形が容易となる。
【００５９】
空洞部７０は、スクロール回転体の端板部（固定スクロール２３の固定端板２５及び旋回スクロール２１の旋回端板３１）に相当する第１キャビティ７０ａと、スクロール回転体のラップ部（固定スクロール２３の固定側ラップ２７及び旋回スクロール２１の旋回側ラップ３３）に相当する第２キャビティ（スクロールラップを成形するキャビティ）７０ｂと、に区分される。
【００６０】
この図５Ｃに示すように、プリフォームされたプリプレグシート部材４９は、ラップに相当する第２キャビティ７０ｂの外周壁面７１ａに沿うようにして空洞部７０に保持されている。
なお、図５Ｃにおける右側の図は、可動金型６４及び固定金型６２の縦断面図、左側の図は、可動金型６４をＢ−Ｂ方向から視認した平断面図である。
【００６１】
図５ＣのＣ部の拡大図を図６に示す。
プリプレグシート部材４９は、屈曲部５６がプリフォームされた状態で金型内の空洞部７０の第２キャビティ７０ｂに挿入される。そして、屈曲部５６の一面５６ａが空洞部７０を画定する壁面７１ｃの一部と当接した状態で、空洞部７０に保持される。この時、空洞部７０はプリプレグシート部材４９に含まれる樹脂の融点よりも低い温度雰囲気下にあり、含有樹脂が溶融することでプリプレグシート部材４９が変形してしまうことがないようになっている。
【００６２】
このようにプリプレグシート部材４９を空洞部７０に保持させる際に、プリフォームされた屈曲部５６を位置決めに利用することで、別途位置決め用の治具などを用いずとも、プリプレグシート部材４９を安定した状態で空洞部７０内に保持させることが出来るため、製造性に優れている。
【００６３】
さらに、図６示すように屈曲部５６の他面側５６ｂから溶融樹脂が射出されるため、屈曲部５６の一面５６ａで位置決めされたプリプレグシート部材４９が、射出される溶融樹脂によって動いたり変形したりすることなく安定した状態で空洞部７０に保持される。よって、出来上がり品の固定スクロール２３（旋回スクロール２１）は、寸法精度が高く、不良品率も低い。
【００６４】
次に、図５Ｄ（フローチャートのステップＳ４に相当）に示すように、可動金型６４を固定金型６２に向かって移動させて、固定金型６２を締切る。そして、空洞部７０を密閉した状態で、固定金型６２側からスプルー６２ａを介して空洞部７０に向かって溶融樹脂６０Ａを射出する。射出する溶融樹脂６０Ａには、上述した１０ｍｍ未満の長さの不連続繊維５３が含まれている。射出された溶融樹脂６０Ａに含まれている不連続繊維５３は空洞部７０において任意の方向に配向される。射出された溶融樹脂６０Ａの熱量によって、プリプレグシート部材４９に含まれる樹脂の表面が溶融されて、プリプレグシート部材４９が溶融樹脂と融着してインサートされる。
従って、プリフォームされたプリプレグシート部材４９を金型にセットするときの金型内の空洞部７０内の温度域は、前述したようにプリプレグシート部材４９に含まれる樹脂の融点よりも低い温度雰囲気下にあるとともに、金型内に射出される溶融樹脂６０Ａの熱量により、プリプレグシート部材４９に含まれる樹脂の表面が溶融される温度に管理される。これは、予め適切な温度に計算等によって求めて管理されている。
【００６５】
その後に、図５Ｅ（フローチャートのステップＳ５に相当）に示すように、溶融樹脂６０Ａを硬化させた後に、可動金型６４を固定金型６２から離して完成したスクロール回転体（固定スクロール２３及び旋回スクロール２１）を取り出す。射出される溶融樹脂６０Ａが熱可塑性樹脂の場合は、空洞部７０を冷却することで溶融樹脂６０Ａを硬化させる。射出される溶融樹脂が熱硬化性樹脂の場合は、空洞部を加熱することで溶融樹脂を硬化させてもよい。硬化した溶融樹脂６０Ａは、スクロール回転体の不連続繊維部５５を構成する。また、硬化したプリプレグシート部材４９は、スクロール回転体の連続繊維部５１を構成する。
【００６６】
このように第１実施形態では、不連続繊維部５５は、プリフォームされたプリプレグシート部材４９が固定金型６２と可動金型６４とで形成された空洞部７０の所定位置に保持された状態で、空洞部７０に不連続繊維５３を含有する溶融樹脂６０Ａを射出することで形成されたものである。このような実施形態によれば、プリフォームされたプリプレグシート部材４９をインサートとする所謂インサート成形によって樹脂製のスクロール回転体（固定スクロール２３および旋回スクロール２１）を製造することができる。
【００６７】
また上述したように、プリプレグシート部材４９を第２キャビティ７０ｂの外周壁面７１ａに沿うように保持させることで、背面側ラップ面２７ｂ、３３ｂに連続繊維部５１が形成されたスクロール回転体（固定スクロール２３および旋回スクロール２１）を形成することができる。
プリプレグシート部材４９を第２キャビティ７０ｂの外周壁面７１ａと内周壁面７１ｂとの中間に保持する場合と比べて、プリプレグシート部材４９の位置決めを容易に行うことができる。
【００６８】
例えば、プリプレグシート部材４９を、可動金型６４内の第２キャビティ７０ｂを画定する渦巻き状の外周壁面７１ａよりも自然状態における渦巻き径が大径となるようにプリフォームし、該プリプレグシート部材４９を縮径した状態で空洞部７０に保持されるように構成することで、別途位置決め用の治具などを用いずとも、プリプレグシート部材４９を安定した状態で空洞部７０に保持させることが可能となる。
【００６９】
また、プリプレグシート部材４９を、第２キャビティ７０ｂの内周壁面７１ｂに沿うように保持させることで、腹面側ラップ面２７ａ、３３ａに連続繊維部５１が形成されたスクロール部材（固定スクロール２３および旋回スクロール２１）を形成することができる。この場合においても、上述した場合と同様に、プリプレグシート部材４９を第２キャビティ７０ｂの外周壁面７１ａと内周壁面７１ｂとの中間に保持する場合と比べて、プリプレグシート部材４９の位置決めを容易に行うことができる。
【００７０】
例えば、プリプレグシート部材４９を可動金型６４内の第２キャビティ７０ｂを画定する渦巻き状の内周壁面７１ｂよりも自然状態における渦巻き径が小径となるようにプリフォームし、該プリプレグシート部材４９を拡径した状態で空洞部７０に保持されるように構成することで、別途位置決め用の治具などを用いずとも、プリプレグシート部材４９を安定した状態で空洞部７０に保持させることが可能となる。
【００７１】
また、本実施形態では、図６のように、ラップ根本部に相当する空洞部７０の入口部に当接するように、プリプレグシート部材４９に屈曲部５６を設けて、金型の空洞部７０の壁面に沿ってプリプレグシート部材４９を位置決めするので、安定した状態で空洞部７０内に保持させることが出来るため、製造性に優れている。
【００７２】
さらに、図６に示すように屈曲部５６の他面側５６ｂから溶融樹脂が射出されるため、屈曲部５６の一面５６ａで位置決めされたプリプレグシート部材４９が、射出される溶融樹脂によって動いたり変形したりすることなく安定した状態で空洞部７０に保持される。さらに、不連続繊維樹脂の充填に伴って、プリプレグシート部材４９がラップの高さ方向に伸ばされるため、しわの発生が防止される。よって、出来上がり品の固定スクロール２３（旋回スクロール２１）は、寸法精度が高く、不良品率も低い。
【００７３】
（第２実施形態）
次に、図８、９を参照して第２実施形態について説明する。
第２実施形態は、射出成形後に取り出されたスクロール回転体のラップ部を、研磨加工して寸法精度を高めるものである、
【００７４】
図８のフローチャートに示すように、ステップＳ１１〜Ｓ１５は、第１実施形態のステップＳ１〜Ｓ５と同様であり、ステップＳ1６が追加されたものである。
このステップＳ１６は成形品の仕上げ工程であり、取り出された成形品の寸法仕上げを行う。
図９に示すように、固定側ラップ２７および旋回側ラップ３３の少なくともいずれか一方と、固定側ラップ２７および旋回側ラップ３３におけるラップ面の仕上がり形状に対応して形成された渦巻き状の砥石面８４ａ、８４ｂを有するマスタースクロール８０とが摺動自在に噛合された状態で、両者を相対的に旋回させることで行われる。
【００７５】
すなわち、マスタースクロール８０の外周側に配向されている砥石面８４ａは、スクロール部材の腹面側ラップ面２７ａ、３３ａの仕上がり形状に対応した渦巻き状に形成されている。一方、マスタースクロール８０の内周側に配向されている砥石面８４ｂは、スクロール部材の背面側ラップ面２７ｂ、３３ｂの仕上がり形状に対応した渦巻き状に形成されている。そして、両者を相対的に旋回させることで、スクロール部材のラップ面がマスタースクロール８０の砥石面８４ａ、８４ｂによって仕上がり形状に研磨加工されるようになっている。
【００７６】
このような実施形態によれば、固定側ラップ２７および旋回側ラップ３３の少なくともいずれか一方と、マスタースクロール８０とを相対的に旋回させることでラップ面を研磨加工することができるため、製品の寸法精度が向上するため、プリプレグシート部材４９のインサート精度や、不連続繊維樹脂の射出成形精度を高く要求しなくてよいため、製造コスト低減が達成でき製造性に優れている。
【００７７】
（第３実施形態）
次に、図１０を参照して第３実施形態について説明する。
図１０のように、ラップ部分を成形する金型の第２キャビティ７０ｂ内においては、連続繊維樹脂が形成される連続繊維部５１側と接する面９１Ａと、不連続繊維部５５側と接する面９１Ｂとの部分に、それぞれ金型温度を制御する金型温度調整手段９３が設けられている。
例えば、電気ヒータ９５Ａ、９５Ｂが、それぞれの面に沿って埋め込まれている。連続繊維樹脂のマトリックス樹脂の熱膨脹係数と、不連続繊維樹脂のマトリックス樹脂の線膨脹係数とを基に、可動金型６４内への不連続繊維樹脂の射出後に、連続繊維樹脂と不連続繊維樹脂との冷却による収縮量の差異を解消するように金型の温度を制御する制御装置９７が設けられている。
制御装置９７によって、熱収縮率が大きい樹脂材料を用いている方の冷却を緩やかに低下させるように、ヒータで加熱して、冷却速度を制御している。
【００７８】
このように、金型（可動金型６４、固定金型６２）への不連続繊維樹脂の射出後に、冷却してから製品を取り出す工程において、連続繊維樹脂と不連続繊維樹脂とに対応する金型の第２キャビティ７０ｂの壁面温度を制御して、冷却時のそれぞれの樹脂の収縮量の差異を解消するので、固定側ラップ２７および旋回側ラップ３３の反りを防止できる。
すなわち、旋回端板３１に垂直に立設される旋回側ラップ３３の垂直度、および固定端板２５に垂直に立設される固定側ラップ２７の垂直度を正確に製造できるため、製品の品質の向上が図れる。
【００７９】
（第４実施形態）
次に、図１１を参照して第４実施形態について説明する。
第１実施形態から第３実施形態までは、前述のようにスクロール回転体の例として説明したが、第４実施形態以降は、羽根車回転体を例として説明する。
図１１は、流体機械の羽根車１０１を示し、該羽根車１０１は、エンジンに設けられる排気ターボ過給機の遠心圧縮機の羽根車を例として示すものである。
図１１において、排気ターボ過給機の遠心圧縮機（コンプレッサ）１０３は、エンジンの排ガスによって駆動される図示しないタービンロータの回転力が、回転軸１０５を介して伝達されるようになっている。
【００８０】
この遠心圧縮機１０３は、回転軸１０５の回転軸線Ｍを中心として回転可能に羽根車１０１がコンプレッサハウジング１０９内に支持されている。圧縮される前の吸気ガス、例えば空気を羽根車１０１に導く吸気通路１１１が回転軸線Ｍ方向に、且つ同心軸状に円筒形状に延びている。そして、該吸気通路１１１に繋がる吸気口１１３が吸気通路１１１の端部に開口している。
【００８１】
羽根車１０１の外側には回転軸線Ｍと直角方向に延びるディフューザ１１５が形成され、該ディフューザ１１５の外周側には渦巻状の空気通路１１７が設けられている。この渦巻状の空気通路１１７は、コンプレッサハウジング１０９の外周部分を形成している。
【００８２】
また、羽根車１０１には、回転軸線Ｍを中心に回転駆動されるハブ部１１９と、該ハブ部１１９の外周面上に複数枚の翼部１２１とが設けられている。ハブ部１１９の内周穴１２０には金属製の回転軸１０５が圧入嵌合して結合されている。
【００８３】
また、翼部１２１は、回転駆動されることによって、空気を吸気口１１３から吸込み、吸気通路１１１を通った空気を圧縮するものであり、形状については特に限定するものではない。このため、短翼と長翼とが植設されるスプリッタブレードであってもよい。
また、翼部１２１には、上流側の縁部である前縁１２１ａと、下流側の縁部である後縁１２１ｂと、径方向外側の縁部である外周縁（外周部）１２１ｃとがそれぞれ形成され、この外周縁１２１ｃは、コンプレッサハウジング１０９のシュラウド部１２３によって覆われた側縁の部分をいう。そして、外周縁１２１ｃは、シュラウド部１２３の内表面の近傍を通過するように配置されている。
【００８４】
コンプレッサ１０３の羽根車１０１は、回転軸１０５の回転駆動力によって、回転軸線Ｍを中心として回転駆動される。そして、吸気口１１３から外部の空気が引き込まれて、羽根車１０１の複数枚の翼部１２１間を流れて、主に動圧が上昇されたけ後に、径方向外側に配置されたディフューザ１１５に流入して、動圧の一部が静圧に変換されて圧力が高められて渦巻状の空気通路１１７を通って排出される。そして、内燃機関に加圧された空気が供給されるようになっている。
【００８５】
羽根車１０１は、前述のように、回転軸１０５に取り付けられて回転されるハブ部１１９と、該ハブ部１１９の外周面上に設けられ複数枚の翼部１２１とから成っており、この翼部１２１は、短繊維若しくは長繊維の不連続繊維１２２を樹脂で被覆した不連続繊維樹脂によって不連続繊維部１２９を形成している。
また、ハブ部１１９は、連続繊維１２４（１２４ａ、１２４ｂ）に樹脂を含浸した少なくとも１層以上のプリプレグを積層することで形成されたプリプレグシート部材１２５ａ、及びプリプレグテープ部材１２５ｂがインサートされて形成された連続繊維部１５１によって形成されている。
この不連続繊維部１２９および連続繊維部１５１は既に第１実施形態で説明した不連続繊維部５５および連続繊維部５１と同様であり、マトリックス樹脂および繊維材料についても前記例示したものが用いられる。
【００８６】
図１１に示すように羽根車１０１のハブ部１１９の部分は、連続繊維１２４（１２４ａ、１２４ｂ）に樹脂を含浸した少なくとも１層以上のプリプレグを積層することで形成されるプリプレグシート部材１２５ａ、プリプレグテープ部材１２５ｂがインサートされた連続繊維部１５１によって形成されている。
【００８７】
ハブ部１１９の背板１３１の部分は、円盤状に形成されたプリプレグシート部材１２５ａによって形成されている。そして、この円盤状に形成されたプリプレグシート部材１２５ａは、例えば炭素繊維が、図１３のＬ１〜Ｌ４で示す直線状の連続繊維１２４ａの方向、つまりそれぞれ４５°方向に交差するように４方向に配向されて形成されている。
網の目状に織られて形成されているか、または、織られていなくてもプリプレグ素材シートを複数枚重ねて、円盤状のプリプレグシート部材１２５ａを形成する際に、プリプレグ素材シートにおける繊維の配向がそれぞれ４５°方向に交差するようにして重ね合わせてもよい。
なお、配向については、少なくとも４５°方向に４方向配置されていればよく、これより狭い角度で交差する繊維がさらに配置されて、４方向以上の配向を有していてもよい。
【００８８】
また、背板１３１以外のハブ部１１９の部分は、図１３のＬ５で示す周方向の連続繊維１２４ｂの方向に配向される。周方向の連続繊維１２４ｂに樹脂を含浸した少なくとも１層以上のプリプレグテープからなるプリプレグテープ部材を回転軸１０５の周りに巻き付けて形成される。
【００８９】
このように、不連続繊維を含む樹脂と、連続繊維を含む樹脂とを組み合わせて羽根車１０１が形成されるため、軽量で高強度の羽根車を形成できる。
さらに、背板１３１を構成する、円盤状のプリプレグシート部材１２５ａは、連続繊維は回転軸１０５に直角方向の面において少なくともそれぞれ４５°に交差して４方向の配向を有しているので、遠心応力や周方向応力に対して、連続繊維が強度を高める方向に作用して背板１３１、さらにはハブ部１１９全体の強度を向上することができ、高い耐久性を実現できる。
【００９０】
図１２は、図１１のハブ部１１９の背板１３１を矢印Ｚ方向から見た背面視図を示す。図１２のように、ハブ部１１９の中心側では回転軸１０５からの回転力が作用するため周方向応力が大きく現れ、中央部分では遠心力による径方向応力が大きく現れ、外周側では翼の付け根での翼の倒れ込みによる影響で周方向応力が大きく現れる。このように、種々の方向の応力が混在するため、強度確保の上で、回転軸１０５の直角面において少なくとも４５°に交差するように４方向の配列を有することによって、背板１３１の強度確保を効果的に行うことができる。
特に、背板１３１の外周はハブ部１１９の外径が最も大きくなる形状が多いため、この背板１３１部分を連続繊維部１５１で補強して強度を高めることはハブ部１１９全体の強度向上に効果的である。
【００９１】
次に、このような羽根車１０１の製造方法について図１４Ａ〜１４Ｅを参照して説明する。
製造方法の主な流れは、図７のフローチャートで既に説明したものと同様である。
図１４Ａ（フローチャートのステップＳ１に相当）に示すように、まず、プリプレグ素材シートを複数枚、繊維方向が所定方向を指向するように重ね合わせて形成されたプリプレグシート部材１２５から、所定の径の円盤状のプリプレグシート部材１２５ａにカッティングする。背板１３１の形状に沿った径を１枚若しくは複数枚切り出す。
また同時に、回転軸１０５の周りに巻き付けて、周方向に連続繊維が配向されるように、連続繊維１２４に樹脂を含浸した少なくとも１層以上のプリプレグテープからなるプリプレグテープ部材１２５ｂを準備する。
【００９２】
なお、プリプレグシート部材１２５ａは、具体的には、連続した炭素繊維に熱可塑性樹脂を含浸してシート状になったプリプレグ素材シート（例えば厚さ１５〜５００μｍ）を複数枚、繊維方向が所定方向を指向するように重ね合わせて、ある程度の厚み（例えば０．５〜４．５ｍｍ）を有したシート部材として形成したものである。
【００９３】
次に、図１４Ｂ（フローチャートのステップＳ２に相当）に示すように、ハブ部１１９をプリフォーム（予備成形）する。
まず、プリプレグテープ部材１２５ｂを回転軸に相当する治具の周りに巻きつける。次に、機械加工によって、ハブ部１１９の外形形状に合うように切断して形状を整える。次に、前述の円盤状のプリプレグシート部材１２５ａによって形成された背板１３１の部分を回転軸に相当する治具に挿入する。次に、背板１３１の円盤状のプリプレグシート部材１２５ａの部分と、背板１３１以外のプリプレグテープ部材１２５ｂの部分とを重ね合わせて、ホットプレスで一体化して、プリフォーム（予備成形品）１１０を製造する。
【００９４】
このプリフォームは、別工程で製造しても、次の金型へのセット時に射出成形機１２８の金型１３０（可動金型１３０ａ、固定金型１３０ｂ）内にて、前記背板１３１の部分と、それ以外の部分とを重ね合わせてセットし、背面側から減圧するとともに、可動金型１３０ａを可動して型締めして型内でプリフォーム（予備成形）してもよい（図１４Ｃの図面は金型内でのプリフォームする場合の概要を示す）。
【００９５】
次に、図１４Ｃ（フローチャートのステップＳ３に相当）に示すように、金型１３０内、または別工程でプリフォームされた連続繊維樹脂で形成されたハブ部１１９を、金型１３０内にセットする。このセットの際には、金型内の温度が連続繊維樹脂のマトリックス樹脂の融点以下の温度にしておくことで、金型内でプリフォームの形状が変形せずに位置決めが確保できので、インサート成形が可能になる。
【００９６】
次に、図１４Ｄ（フローチャートのステップＳ４に相当）に示すように、可動金型１３０ａを固定金型１３０ｂに向かって移動させて、固定金型１３０ｂを締切る。そして、密閉した状態で、固定金型１３０ｂ側からスプルー１３２を介して空洞部に向かって溶融樹脂１３４を射出する。射出する溶融樹脂１３４には、上述した１０ｍｍ未満の長さの不連続繊維１２２が含まれている。
射出された溶融樹脂１３４に含まれている不連続繊維１２２は、空洞部において任意の方向に配向される。
【００９７】
そして、最後に、図１４Ｅ（フローチャートのステップＳ５に相当）に示すように、溶融樹脂１３４を硬化させた後に、可動金型１３０ａを固定金型１３０ｂから離して完成した羽根車１０１の回転体を取り出す。
なお、射出される溶融樹脂１３４が熱可塑性樹脂の場合は、空洞部を冷却することで溶融樹脂１３４を硬化させる。射出される溶融樹脂が熱硬化性樹脂の場合は、空洞部を加熱することで溶融樹脂を硬化させてもよい。硬化した溶融樹脂１３４は、スクロール回転体の不連続繊維部１２９を構成する。また、硬化したプリプレグシート部材１２５ａは、ハブ部１１９の背板１３１の連続繊維部１５１を構成し、硬化したプリプレグテープ部材１２５ｂは、ハブ部１１９の背板１３１部分以外の連続繊維部１５１を構成する。
【００９８】
このように、不連続繊維部１２９が、プリフォームされたハブ部１１９が金型１３０ａ、１３０ｂ内の空洞部の所定位置に保持された状態で、空洞部に不連続繊維１２２を含有する溶融樹脂１３４を射出することで、羽根車１０１が形成される。
【００９９】
ハブ部１１９はプリプレグシート部材１２５ａを回転軸方向に積層して形成されるとともに、プリプレグテープ部材１２５ｂを回転軸周りに巻きつけて形成されるため、ハブ部１１９の連続繊維樹脂による製造が容易となる。
また、翼部１２１に対しては、長繊維の不連続繊維樹脂による射出成形で製造するため、翼部１２１の複雑な形状に対しても、製造可能となり、強度を確保した翼部１２１の製造が容易に行われる。
【０１００】
（第５実施形態）
次に、図１５を参照して第５実施形態について説明する。
図１５に示すように、ハブ部１３３を構成する連続繊維樹脂の繊維の配向が、全て回転軸１０５の回転軸線Ｍに対して直角方向に向いたプリプレグシート部材１２５ａによって形成されるものである。
製造方法は、図１４Ｂのプリフォームの作成の際に、ハブ部１１９の全体、すなわち軸方向の全体を、回転軸方向に複数の径の異なる円盤状のプリプレグシート部材１２５ａを積層して形成する。このため、製造が容易となる。
また、直線状の連続繊維１２４ａは回転軸１０５に直角方向の面において少なくともそれぞれ４５°に交差して４方向の配向を有している。
円盤状のプリプレグシート部材１２５ａは、遠心応力や周方向応力に対して、連続繊維１２４ａが強度を高める方向に作用して背板１３１、さらにはハブ部１１９全体の強度を向上することができ、高い耐久性を実現できる。
【０１０１】
（第６実施形態）
次に、図１６を参照して第６実施形態について説明する。
図１６に示すように、回転軸１３５は、ハブ部１３６の先端部１３６ａと翼部１２１と不連続繊維１２２によって金型内の射出成形時に一体成形されて一体回転軸を形成している。
【０１０２】
このように、回転軸１３５とハブ部１３６とを一体成形されて一体化することによって、回転軸の羽根車への圧入等による取り付け作業を別途行わずに済み、羽根車を備えた圧縮機やタービンの組立工数を低減できる。
【産業上の利用可能性】
【０１０３】
本発明によれば、流体機械の回転体、特にスクロール回転体や羽根車を、連続繊維樹脂と不連続繊維樹脂とを組み合わせたハイブリッド複合材料によって製造可能として、軽量化および強度を確保した複合材製の回転体を得ることができるので、送風機や圧縮機やポンプ、または、水車やタービン等の流体機械の回転体の樹脂化に対して適している。
【符号の説明】
【０１０４】
１  スクロール圧縮機（流体機械）
２３  固定スクロール（スクロール回転体）
２１  旋回スクロール（スクロール回転体）
２７  固定側ラップ（スクロールラップ）
３３  旋回側ラップ（スクロールラップ）
２７ａ、３３ａ  腹面側ラップ面
２７ｂ、３３ｂ  背面側ラップ面
４９  プリプレグシート部材
４７、１２４（１２４ａ、１２４ｂ）  連続繊維
５１、１５１  連続繊維部
５３、１２２  不連続繊維
５５、１３０  不連続繊維部
５６  屈曲部（当接部）
６０、１１０  プリフォーム（予備成形品）
６２、１３０ｂ  固定金型
６４、１３０ａ  可動金型
８０  マスタースクロール
８４ａ、８４ｂ  砥石面
１０１  羽根車（羽根車回転体）
１０３  遠心圧縮機（流体機械）
１０５、１３５  回転軸
１１９、１３３、１３６  ハブ部
１２０  内周穴
１２１  翼部
１２５  プリプレグ部材（プリプレグ）
１２５ａ、４９  プリプレグシート部材
１２５ｂ  プリプレグテープ部材
１３０  金型
１３１  背板
１３５  回転軸
Ｌ１〜Ｌ４  直線状連続繊維の配向  
Ｌ５  円周方向連続繊維の配向
【図１】
2014237301.tif 000003
【図２】
2014237301.tif 000004
【図３】
2014237301.tif 000005
【図４】
2014237301.tif 000006
【図５Ａ】
2014237301.tif 000007
【図５Ｂ】
2014237301.tif 000008
【図５Ｃ】
2014237301.tif 000009
【図５Ｄ】
2014237301.tif 000010
【図５Ｅ】
2014237301.tif 000011
【図６】
2014237301.tif 000012
【図７】
2014237301.tif 000013
【図８】
2014237301.tif 000014
【図９】
2014237301.tif 000015
【図１０】
2014237301.tif 000016
【図１１】
2014237301.tif 000017
【図１２】
2014237301.tif 000018
【図１３】
2014237301.tif 000019
【図１４Ａ】
2014237301.tif 000020
【図１４Ｂ】
2014237301.tif 000021
【図１４Ｃ】
2014237301.tif 000022
【図１４Ｄ】
2014237301.tif 000023
【図１４Ｅ】
2014237301.tif 000024
【図１５】
2014237301.tif 000025
【図１６】
2014237301.tif 000026