(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋳造される圧縮機用スクロール部材の形状に相当するキャビティを有する金型内に溶融金属を加圧充填し、かつ加圧プランジャにより前記充填された溶融金属を加圧することにより前記圧縮機用スクロール部材を鋳造する方法において、
前記スクロール部材の渦巻き状の歯のほぼ中心部に相当する歯の巻き始め部分の位置であって、前記加圧プランジャの先端部外周面が投影される線が、少なくとも歯部中心の隅部に形成される丸み部が設けられる歯部の投影面と交差しない位置に前記加圧プランジャを配置するとともに、
前記圧縮機用スクロールの歯部が立設される台板部に相当するキャビティの背部より前記充填された溶融金属を加圧し、前記加圧プランジャの加圧力を前記歯の中心付近の溶湯に与えることを特徴とする圧縮機用スクロールの鋳造方法。
【請求項２】
鋳造される圧縮機用スクロール部材の形状に相当するキャビティを有する金型内に溶融金属を加圧充填し、かつ加圧プランジャにより前記充填された溶融金属を加圧することにより前記圧縮機用スクロール部材を鋳造する方法において、
前記加圧プランジャの先端部外周面が投影される線が、少なくとも歯部中心の隅部に形成される丸み部が設けられる歯部の投影面と交差しない位置に前記加圧プランジャを配置するとともに、
前記圧縮機用スクロールの歯部が立設される台板部に相当するキャビティの背部より前記充填された溶融金属を加圧することを特徴とする圧縮機用スクロールの鋳造方法であって、
前記加圧プランジャの位置は、前記加圧プランジャの先端部外周面が投影される線が、歯部中心の隅部に形成される丸み部が設けられる歯部の投影面を内包する位置であることを特徴とする圧縮機用スクロールの鋳造方法。
【請求項３】
鋳造される圧縮機用スクロールの形状に相当するキャビティを有する金型と、
前記金型内に溶融金属を加圧充填するプランジャと、
前記充填された溶融金属をさらに加圧する加圧プランジャとを有する鋳造装置において、
前記プランジャは、前記圧縮機用スクロールの歯部が立設される台板部に相当するキャビティの背部より前記充填された溶融金属を加圧するように設けられ、
前記加圧プランジャの位置は、前記加圧プランジャの先端部外周面が投影される線が、歯部中心の隅部に形成される丸み部が設けられる歯部の投影面を内包する位置であって、前記加圧プランジャの先端外周面が少なくとも歯部中心の隅部に形成される丸み部が設けられる歯部の投影面と交差しない位置に設けられていることを特徴とする圧縮機用スクロールの鋳造装置。
【請求項４】
前記キャビティにより鋳造される前記圧縮機用スクロールの形状は、前記台板部と前記歯部との隅部に前記歯部中心の隅部に形成される前記丸み部を含む丸みが形成されており、
前記歯部中心の隅部に形成される前記丸み部の曲率は、他の部分の丸みの曲率より小さいことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の圧縮機用スクロールの鋳造方法。
【請求項５】
前記キャビティにより鋳造される前記圧縮機用スクロールの形状は、前記台板部と前記歯部との隅部に前記歯部中心の隅部に形成される前記丸み部を含む丸みが形成されており、
前記歯部中心の隅部に形成される前記丸み部の曲率は、他の部分の丸みの曲率より小さいことを特徴とする請求項３に記載の圧縮機用スクロールの鋳造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、圧縮機に用いられるスクロールの鋳造方法及びその鋳造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両等の空調装置の冷媒を圧縮する圧縮機にスクロール型の圧縮機が用いられている。このスクロール型圧縮機は渦巻き状の歯部を有する２つのスクロール部材を噛み合わせて一方のスクロール部材を他方のスクロール部材に対し、偏心回転させて２つの渦巻き状の歯の間に形成された空間部に吸入された媒体を圧縮することによって圧縮機として作用するものである。
【０００３】
このように２つの渦巻き状の歯部を持つスクロール部材には、圧縮時にかなりの高圧が歯面に作用するため、材質的にも強度が必要となるため、従来より様々な加工方法が試みられている。この中で、強度、耐圧気密性を向上させるため、加圧充填式鋳造方法として特公昭５９−１３９４２公報に示されるようないわゆるスクイズ加圧方式の鋳造方法を用いて鋳造されることが考えられる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
加圧プランジャを用いた場合、スクロール部材において特に強度を必要とする部分は、渦巻き状の歯のほぼ中心部に相当する歯の巻き始め部分で、歯にかかる圧力が高圧から低圧に急変する。そのため、この位置に加圧プランジャを配置されるように構成することが強度的にもっとも有利であるが、加圧プランジャが加圧する付近には、偏析層が生じやすいため部分的に強度が弱くなる部分が生じてしまう可能性がある（図６、図７）。これを回避するため、製品部分にまで偏析層が及ばないように板厚を製品より厚くしておいて、鋳造後に偏析層が生じている部分を加工等により削除することが考えられるが、余分な材料や加工が必要で煩雑となってしまう。
【０００５】
そこで本発明は、加圧プランジャを有する加圧鋳造方法を用いてスクロール部材を鋳造する際に、強度を劣化することなく効率的に高品質に鋳造できる圧縮機用スクロールの鋳造方法及びその鋳造装置を提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するために、鋳造される圧縮機用スクロール部材の形状に相当するキャビティを有する金型内に溶融金属を加圧充填し、かつ加圧プランジャにより前記充填された溶融金属を加圧することにより前記圧縮機用スクロール部材を鋳造する方法において、前記スクロール部材の渦巻き状の歯のほぼ中心部に相当する歯の巻き始め部分の位置であって、前記加圧プランジャの先端部外周面が投影される線が、少なくとも歯部中心の隅部に形成される丸み部が設けられる歯部の投影面と交差しない位置に前記加圧プランジャを配置するとともに、前記圧縮機用スクロールの歯部が立設される台板部に相当するキャビティの背部より前記充填された溶融金属を加圧し、前記加圧プランジャの加圧力を前記歯の中心付近の溶湯に与えるという技術的手段を採用するものである。
本発明は、鋳造される圧縮機用スクロール部材の形状に相当するキャビティを有する金型内に溶融金属を加圧充填し、かつ加圧プランジャにより前記充填された溶融金属を加圧することにより前記圧縮機用スクロール部材を鋳造する方法において、前記加圧プランジャの先端部外周面が投影される線が、少なくとも歯部中心の隅部に形成される丸み部が設けられる歯部の投影面と交差しない位置に前記加圧プランジャを配置するとともに、前記圧縮機用スクロールの歯部が立設される台板部に相当するキャビティの背部より前記充填された溶融金属を加圧することを特徴とする圧縮機用スクロールの鋳造方法であって、前記加圧プランジャの位置は、前記加圧プランジャの先端部外周面が投影される線が、歯部中心の隅部に形成される丸み部が設けられる歯部の投影面を内包する位置であることを特徴とする圧縮機用スクロールの鋳造方法という技術的手段を採用する。
本発明は、鋳造される圧縮機用スクロールの形状に相当するキャビティを有する金型と、
前記金型内に溶融金属を加圧充填するプランジャと、前記充填された溶融金属をさらに加圧する加圧プランジャとを有する鋳造装置において、前記プランジャは、前記圧縮機用スクロールの歯部が立設される台板部に相当するキャビティの背部より前記充填された溶融金属を加圧するように設けられ、前記加圧プランジャの位置は、前記加圧プランジャの先端部外周面が投影される線が、歯部中心の隅部に形成される丸み部が設けられる歯部の投影面を内包する位置であって、前記加圧プランジャの先端外周面が少なくとも歯部中心の隅部に形成される丸み部が設けられる歯部の投影面と交差しない位置に設けられていることを特徴とする圧縮機用スクロールの鋳造装置という技術的手段を採用する。
【０００７】
【作用】
本発明の鋳造方法及び鋳造装置によれば、鋳造される圧縮機用スクロールの形状に相当するキャビティを有する金型内に溶融金属が、射出プランジャ等を用いて射出充填され、さらに充填された溶融金属は、金型内に配置された加圧プランジャにより加圧される。その際、加圧プランジャの位置は、前記スクロール部材の渦巻き状の歯のほぼ中心部に相当する歯の巻き始め部分の位置であって、加圧プランジャの先端部外周面が投影される線が、少なくとも歯部中心の隅部に形成される丸み部が設けられる歯部の投影面と交差しない位置に前記加圧プランジャが配置されており、さらに歯部が立設される台板部に相当するキャビティの背部より充填された溶融金属を加圧し、前記加圧プランジャの加圧力を前記歯の中心付近の溶湯に与えるため、加圧プランジャの先端付近の加圧される金属部に生じる偏析層は、圧縮機用スクロールの特に強度を必要とするスクロール歯の中心部付近に生じることがない。
他の本発明の圧縮機用スクロールの鋳造方法によると、鋳造される圧縮機用スクロールの形状に相当するキャビティを有する金型内に溶融金属が、射出プランジャ等を用いて射出充填され、さらに充填された溶融金属は、金型内に配置された加圧プランジャにより加圧される。その際、加圧プランジャの位置は、加圧プランジャの先端部外周面が投影される線が、歯部中心の隅部に形成される丸み部が設けられる歯部の投影面を内包する位置であり、さらに歯部が立設される台板部に相当するキャビティの背部より充填された溶融金属を加圧するため、加圧プランジャの先端付近の加圧される金属部に生じる偏析層は、圧縮機用スクロールの特に強度を必要とするスクロール歯の中心部付近に生じることがない。
【０００８】
【実施例】
以下図を基に本願発明の実施例について説明する。
図１は、本発明における鋳造方法を実施する鋳造装置の一実施例を示す断面図である。鋳造される圧縮機用スクロール部材に相当するキャビティ１０は固定型２０、可動型３０によって形成されており、  可動型３０には鋳造される圧縮機用スクロール部材の台板部に相当する空間が形成されるよう金型面３０ａが形成されており、一方固定型２０には、鋳造される圧縮機用スクロール部材の渦巻き状の歯部に相当する空間が形成されるよう金型面２０ａが形成されている。
【０００９】
固定型２０は、固定ブロック２１により保持され、さらに固定ブロック２１は、固定型支持台２２に固定されている。可動型３０も同様にして、可動型ブロック３１に保持されている。可動型ブロック３１はさらに可動型支持台３２、３３、３４により支持されており、図示しない油圧ピストンにより、可動型３０、可動ブロック３１、可動型支持台３２、３３、３４が共に固定型に向けて図中左右方向に移動駆動される。
【００１０】
固定ブロック２１及び固定型支持台２２の下方には、キャビティ内に溶湯を射出するための射出シリンダ４０が設けられており、射出シリンダ４０内を溶湯５を射出するための射出プランジャ５０が摺動自在に設けられている。
一方可動型３０には、加圧用プランジャ６０が、可動型３０後方より挿入されており、加圧用プランジャ６０の移動によりキャビティ１０内に充填された溶湯を加圧する。加圧用プランジャ６０には油圧シリンダ６１が設けられており、油圧切替えバルブ６４により油圧シリンダ６１への油圧の供給を切り換えることにより、加圧用プランジャ６０をキャビティ１０へ向けて突出後退させる。さらに可動型３０には、加圧凝固された製品を可動型３０より引き離すためのエジェクタピン７０が設けられており、図示しない駆動ピストンによりキャビティ内へ向けて突出後退するように構成されている。
【００１１】
次に本発明の鋳造装置による鋳造方法について説明する。
図示しないピストンを駆動させることにより、可動型支持台３２、３３、３４が図中右方向に移動駆動され、可動型支持台３２に固定支持されている可動ブロック３１及び可動型３０もともに右方向へと移動し、可動型３０を固定型２０に当接、密着させて圧縮機用スクロールの型空間となるキャビティ１０を形成する。
【００１２】
次に溶湯注入器３を用いて、溶湯５を給湯口４１より、射出スリーブ４０内に流し込む。そして図示しない油圧ピストンにより、射出プランジャ５０を図中左方向へ所定の圧力でもって移動する。そしてこの射出プランジャの移動によって、射出スリーブ内に流し込まれた溶湯をランナー８０を通じて、キャビティ１０に射出し、キャビティ１０内及びランナー８０内に溶湯を充填する。なお、この時点での溶湯に加わる圧力（射出圧力）は、５００〜１５００気圧程度となっている。ここで、キャビティ１０及びランナー８０内に存在していた空気は、この射出時に溶湯内に巻き込まれて鋳巣の発生原因となるため、この可動型３０と固定型２０との接触部分のうち所定箇所に設けた図示しないエアベントによってキャビティ１０及びランナー８０に存在していた空気の一部を逃がすようにしている。
【００１３】
次に溶湯を充填させた後、充填された溶湯が凝固しきってしまわないうちに、加圧プランジャ６０を移動させて加圧シリンダ６５内の溶湯をキャビティ内へ向けて押し出し始める。
キャビティ１０内の凝固が完了すれば、それ以上加圧プランジャにより加圧し続けても押し出しすることができないので、油圧切替えバルブ６４を切り換えて、加圧プランジャ６０を図中左方向に後退させる。
【００１４】
加圧プランジャ６０を後退させたのち、図示しないピストンを駆動させて、可動型支持台３２、３３、３４とともに可動ブロック３１、可動型３０を図中左方向に移動させ、可動型３０を固定型２０より引き離す。ついで、エジェクタピンを図示しない駆動ピストンにより可動型３０へ向けて押し出すことにより、製品を可動型３０より引き離す。
【００１５】
最後にランナー８０内で凝固した部分等を切削して製品を完成させる。図４に本発明における鋳造装置により鋳造されるスクロール部材１の中央部付近の部分斜視図を、また図５にスクロール部材の中心部の縦断面図を示す。この種のスクロール型圧縮機においては、圧縮動作時に歯部３に作用する繰り返し曲げモーメントにより台板２と渦巻き状の歯部３との隅部にクラックが発生し易い。このため、図４、図５に示すように台板２と歯部３との隅部に丸み３ａ，３ｂが形成されている。このスクロール部材により圧縮される媒体の圧力は、歯部３の中心付近に近づくほど高い。そのため歯部３の中心部の丸み３ｂの曲率Ｒ６が他の部分の丸み３ａの曲率Ｒ５よりも小さく設定され、歯部３の中心部の疲労強度を高めている。
【００１６】
ところで、鋳造時において加圧プランジャ６０が、溶湯の充填後一定期間押し出しする間に、キャビティ内の溶湯は徐々に凝固されていくが、特に加圧プランジャの外周部においては、加圧力が集中するため、加圧前に結晶した金属が一箇所に集められることによって偏析層が生じてしまう。加圧プランジャによる加圧は、キャビティ内の溶湯全体に圧力を及ぼす必要があることからある一定の時間を必要とするため、この偏析層は少なからず生ずる。そのためこのような偏析層が、特に応力の集中する歯部３の中心部の隅部に近い部分に発生することを防ぐ必要がある。
【００１７】
そこで、本発明においては、鋳造される圧縮機用スクロールの歯部の中心部の丸み３ｂの曲率Ｒ６が形成される部分に対応する金型面２０ｂに対し、図３に示すように、加圧プランジャ６０の外周面または加圧用シリンダ６５の内周面６５ａが交差しない位置に位置決めされている。即ち、丸み３ｂが形成される部分が、加圧プランジャ６０の外周面に内包されるように配置されている。加圧プランジャ６０をこのような位置に設定して加圧することで、最も強度を必要とする歯部３の中心部の丸み３ｂ付近に偏析層を発生させることなく、また加圧プランジャ６０の加圧力を最も効率のよい形で、歯部の中心付近の溶湯に与えることができ、特殊な処置をすることなく高強度なスクロール部材を鋳造することができる。
【００１８】
【発明の効果】
以上本発明の鋳造方法及び鋳造装置によれば、加圧プランジャの位置は、加圧プランジャの先端部外周面が投影される線が、少なくとも前記スクロールの歯部の中心付近に形成される歯元Ｒに相当する型面と交差しない位置に設けられており、さらに歯部が立設される台板部に相当するキャビティの背部より充填された溶融金属を加圧するため、加圧プランジャの先端付近の加圧される金属部に生じる偏析層は、圧縮機用スクロールの特に強度を必要とする歯部中心付近の隅部に形成される丸み部付近に生じることがないので、偏析層を製品に及ぼさないようにするために特に捨て肉を設ける必要もなく、効率的に高品質、高強度な圧縮機用スクロールを鋳造することができる。
他の本発明の鋳造方法によれば、加圧プランジャの位置は、加圧プランジャの先端部外周面が投影される線が、歯部中心の隅部に形成される丸み部が設けられる歯部の投影面を内包する位置である。このため、加圧プランジャの先端付近の加圧される金属部に生じる偏析層は、圧縮機用スクロールの特に強度を必要とする歯部中心付近の隅部に形成される丸み部付近に生じることがないので、偏析層を製品に及ぼさないようにするために特に捨て肉を設ける必要もなく、効率的に高品質、高強度な圧縮機用スクロールを鋳造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における鋳造装置の一実施例を示す全体構成図である。
【図２】スクロール部材が形成されるキャビティ部の詳細な断面図である。
【図３】図２におけるキャビティ部のＡ−Ａ断面図。
【図４】スクロール部材の中心付近の部分斜視図である。
【図５】スクロール部材の中心付近の縦断面図でる。
【図６】プランジャの位置とスクロール歯部との位置関係を示す図。
【図７】偏析層が生じる状態を示す図。
【符号の説明】
１  スクロール部材
２  台板部
３  歯部
３ａ  丸み部（Ｒ５）
３ｂ  丸み部（Ｒ６）
１０  キャビティ
２０  固定型
３０  可動型
４０  射出スリーブ
５０  射出プランジャ
６０  加圧プランジャ
６５  加圧スリーブ
７０  エジェクタピン
８０  ランナー
【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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