JP2002310074A - 圧縮機用スクロールの鋳造装置及びスクロール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 スクロールの渦巻き部の先端部の平面加工を
簡易又は不要とし、加工工数の削減が可能なスクロー
ル、及び鋳造装置。 【解決手段】 基盤部２１の型である上型１３には、基
盤部２１に対応する第一成形面３１ａ及びボス部３２に
対応する第二成形面３２ａが設けられている。第一成形
面３１ａは円盤状のキャビティを形成している。該キャ
ビティ外周部には、台形状の凹部３７ａが、等間隔で複
数箇所設けられている。さらに、第二成形面３２ａは円
筒状のキャビティを形成している。該キャビティの外周
部には、台形状の凹部３８ａが同様に設けられている。
凹部３７ａと３８ａ内に凸部であるアンダーカット部３
７、３８が形成される。上型１３は、前記凹部３７ａ、
３８ａを含まず金型の接離方向Ａへ移動する主型１３ａ
と、前記凹部３７ａ、３８ａを含み接離方向Ａに対して
垂直方向Ｂに、かつ放射方向に移動する複数の横型１３
ｂとに分割されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、圧縮機用スクロー
ルの鋳造装置及びそれにより製造されるスクロールに関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】車両空調用の冷媒回路に用いられる圧縮
機の一種に、スクロール型圧縮機がある。一般にスクロ
ール型圧縮機においては、ハウジング内に、基盤部及び
渦巻き部を有する固定スクロールと、同じく基盤部及び
渦巻き部を有する可動スクロールとが、それらの渦巻き
部において互いに噛み合わされた状態で配設されてい
る。

【０００３】そして、両スクロールの渦巻き部間には圧
縮室が形成され、可動スクロールが固定スクロールの軸
心の周りで公転されることにより、この圧縮室が渦巻き
部の外周側から中心側に移動されつつ、外周側から吸入
されたガスが次第に圧縮されるようになっている。

【０００４】前述のような構成においては、圧縮室が移
動されて容積が変化することによって冷媒ガスを圧縮す
るため、圧縮室の密閉性を確保することが重要とされて
いる。

【０００５】ところで、可動スクロール及び固定スクロ
ールは、鋳造の一種であるダイカスト鋳造法によって製
造される。図３（ａ）、（ｂ）に示すように可動側のス
クロールを鋳造する例においては、鋳造装置５５の中央
部にはスクロール５０の渦巻き部側の型である上型４３
と、基盤部側の型である下型３３が設置されている。こ
の上型４３及び下型３３が型合わせされて形成された鋳
造用空間としてのキャビティ３６内に溶融金属が注湯さ
れ、両金型３３、４３内で冷却、固化後に鋳造成形品で
あるスクロール５０が型抜きされる。尚、図３において
は、便宜上スクロール５０のみハッチングで表示してい
る。

【０００６】しかし、従来、型抜きの際には、上下の金
型４３、３３の分離動作と同期して、上型４３内に備え
られた棒状の押出しピン４５により渦巻き部の先端部５
０ａが押出されるように構成されている。さらに、下型
３３においても押出しピン３５により可動側スクロール
５０の基盤部が押出されるように構成されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところが、前述の押出
しピン３５、４５を用いた型抜きでは、金型３３、４３
に設けられた押出しピン孔３４、４４に該ピン３５、４
５が可動状態で挿入されたままダイカストされる。この
ため、押出しピン３５、４５の位置決め不良、磨耗及び
歪みを原因として各押出しピン３５、４５の間に先端形
状のばらつき及び高さの不揃い等が生じる。これが成形
後、スクロール５０の渦巻き部の先端部５０ａにピン跡
の凹凸となって現れた。すなわち押出しピン４５が上型
４３の成形面より僅かに突出した状態では渦巻き部の先
端部５０ａに凹部が形成され、前記成形面よりも僅かに
没入した状態では凸部が形成される。また、スクロール
５０の型抜きの際に、押出しピン４５が渦巻き部の細い
先端部５０ａを押圧するため、渦巻き部壁面が微妙に変
形する。

【０００８】このような凹凸や変形があると、固定スク
ロールと可動スクロールとを組合わせて圧縮室を形成し
た際に、渦巻き部の先端部５０ａではその対向面との間
で凹凸に基づく許容量以上の隙間ができ、また渦巻き部
壁面同士の間にも隙間ができて冷媒ガスが漏れてしまい
不具合であった。従って、圧縮室の密閉性を確保するた
めに、スクロール５０の渦巻き部の先端部５０ａや渦巻
き部の壁面を切削加工により均一な平面にする必要が生
じ、工数を増加させる原因となった。

【０００９】本発明の目的は、スクロールの渦巻き部の
先端部や壁面の平面加工を簡易又は不要とし、加工工数
の削減が可能な鋳造装置、及びこれにより製造されるス
クロール型圧縮機に用いるスクロールの提供にある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、請求項１の発明では、基盤部側の型と渦巻き部側の
型とからなる鋳造用金型を備えた圧縮機のスクロール鋳
造装置であって、前記基盤部側の型の成形面には、前記
鋳造用金型の接離方向に対して垂直方向に延びる複数個
の凹部が設けられており、該凹部によって前記基盤部側
に鋳造形成される凸部と基盤部側の型との係合により前
記渦巻き部が前記接離方向へ型抜き可能とされ、さらに
前記基盤部側の型が、前記凹部を含まず前記接離方向に
移動する型と、前記凹部を含み前記垂直方向に移動する
型とに分割される構造を有していることを要旨とする。

【００１１】前記発明によると、前記渦巻き部の型抜き
に際しては、両金型の接離方向への相対移動により、前
記基盤部側に鋳造形成された前記凸部の係合作用で型抜
きが行われるため、従来の押出しピンのように渦巻き部
の先端部に直接力が加わることがない。これにより、渦
巻き部の先端部には従来の複数の押出しピン跡による表
面の凹凸や、押出すことによる変形が生じず、金型の成
形面に合致した平面形状となって現われる。

【００１２】請求項２の発明では、請求項１の鋳造装置
により鋳造されることを特徴とする圧縮機のスクロール
であることを要旨とする。

【００１３】前記発明によると、渦巻き部の先端部が平
面形状であるスクロールが実現する。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明を具体化した圧縮機
用スクロールの鋳造装置を図１及び図２を参照して説明
する。図１（ａ）に示す鋳造装置２５は、スクロール型
圧縮機に使用されるスクロール２０の鋳造装置である。
この実施形態におけるスクロール２０は可動側のスクロ
ールである。

【００１５】鋳造装置２５の下側には固定側取付座１が
設けられ、この取付座１にはスクロール２０における渦
巻き部側の型としての下型３が設けられている。一方、
鋳造装置２５の上側には可動側取付座１１が設けられ、
該取付座１１には、図示しない昇降駆動装置である昇降
用ピストンシリンダ等が連結している。さらに、可動側
取付座１１には棒材であるステイ１２を介して基盤部側
の型としての金型である上型１３が設けられている。

【００１６】これにより、取付座１１は昇降駆動装置に
より上下方向に移動可能であり、上型１３と下型３とが
接離可能となっている。さらに、上型１３には押出し孔
１４が複数設けられており、押出し孔１４の下端は上型
１３と下型３とで形成される鋳造空間であるキャビティ
６に開口する。押出し孔１４には各々棒状の押出しピン
１５が貫通されている。この押出しピン１５の基端は取
付座１１と上型１３との間に位置する押出し板１６に取
付けられており、この押出し板１６の昇降により押出し
ピン１５の先端がキャビティ６に対し出没する。押出し
ピン１５の昇降は駆動装置としてのピストンシリンダ１
９の作動により行われる。

【００１７】次に、図２（ａ）は鋳造装置２５の上型１
３を取付座１１の側から見た平面図であり、図２（ｂ）
は図２（ａ）のＸ―Ｘ線における上型１３と下型３の断
面図である。これに示すように、鋳造装置２５により製
造されるスクロール２０は基盤部２１と渦巻き部２２と
からなる。基盤部２１の渦巻き部２２と反対側にはボス
部３２を形成している。尚、上型１３に開けられている
押出し孔１４と、これに貫通されている押出しピン１５
の表示を、この図では省いている。

【００１８】基盤部２１の型である上型１３には、基板
部２１に対応する第一成形面３１ａが設けられている。
第一成形面３１ａは円盤状のキャビティを形成してい
る。該キャビティ外周部には、台形状の凹部３７ａが、
等間隔で複数箇所、本実施例においては３箇所設けられ
ている。凹部３７ａの窪み方向は金型１３、３の接離方
向Ａ、すなわち上下の型１３、３の開閉方向に対して垂
直方向Ｂである。

【００１９】さらに、上型１３には、ボス部３２に対応
する第二成形面３２ａが設けられている。第二成形面３
２ａは円筒状のキャビティを形成し、該キャビティ外周
部にも台形状の凹部３８ａが、前記凹部３７ａ同様に等
間隔で複数箇所、本実施例においては３箇所設けられて
いる。凹部３７ａ、３８ａ内にそれぞれ凸部としてのア
ンダーカット部３７、３８が形成されることになる。

【００２０】ここにおいて上型１３は、前記凹部３７
ａ、３８ａを含まず上型１３と下型３との接離方向Ａへ
移動する主型１３ａと、前記凹部３７ａ、３８ａを含み
前記接離方向Ａに対して垂直方向Ｂに、かつスクロール
２０中心に対して放射方向に移動可能な複数の横型１３
ｂとに分割されている。本実施例において横型１３ｂは
３つとなっている。

【００２１】一方、下型３はスクロール２０の渦巻き部
２２の型となっており、渦巻き部２２に対応した渦巻き
形状のキャビティを形成する第三成形面２２ａが設けら
れている。上型１３と下型３が合わされてスクロール形
状のキャビティ６が形成される。

【００２２】以上の構成の鋳造装置２５において、型抜
きを円滑に行うべく、キャビティ６の各所に抜き勾配θ
を形成している。すなわち図２に示すように、まず上型
１３の第二成形面３２ａにはボス部３２の内周及び外周
に対応する面に抜き勾配θが形成されている。また、下
型３の第三成形面２２ａには渦巻き部２２の内周及び外
周に対応する面に抜き勾配θが形成されている。さら
に、前記横型１３ｂの凹部３７ａ、３８ａについては、
その上下面及び両側面に抜き勾配θが形成されている。
もちろん、抜き勾配箇所の増減は型抜きの難易度、成形
後の加工量等を考慮してなされる。

【００２３】なお、横型１３ｂは、図１において、取付
座１１側に設置された横型移動用ピストンシリンダ（図
示せず）と連結している。そして、該ピストンの進退に
より、横型１３ｂは主型１３ａに対する接離方向である
垂直方向Ｂへ移動できる。すなわち前記横型移動用ピス
トンシリンダは、上型１３と下型３との接離方向Ａに対
して垂直方向Ｂに進退するように配置されている。

【００２４】前述のように構成された鋳造装置２５は、
次のように作動する。まず、図１（ａ）に示すように、
前もって主型１３ａと横型１３ｂとが組み合わされて上
型１３を構成する。

【００２５】昇降駆動装置の動作により取付座１１と共
に前記上型１３が下方に移動し、上型１３と下型３が型
合わせされて閉じられ、これによりキャビティ６が形成
される。高熱の溶融金属が下型３内に設けられた図示し
ない注湯口を経由して図示しない注湯用プランジャの動
作により、凹部３７ａ、３８ａも含めてキャビティ６内
に圧入される。この時、押出しピン１５の先端は、押出
し穴１４の下端にあってキャビティ６を塞いでいる。

【００２６】ここで両金型１３、３は、該金型１３、３
内に張り巡らされた図示しない冷却パイプを流れる冷却
水により冷却されているため、キャビティ６内に圧入さ
れた溶融金属は効果的に冷却、固化される。実際の製造
工程では１分程で冷却、固化する。

【００２７】そして、図１（ｂ）に示すように溶融金属
の固化を待って、取付座１１が上昇し、上型１３が下型
３から離れて型抜きを開始する。この時、取付座１１側
に設置された、図示しない横型移動用ピストンシリンダ
と横型１３ｂとが連結しているため、横型１３ｂも取付
座１１と一体的に上昇する。そして横型１３ｂは凹部３
７ａ、３８ａに形成されたアンダーカット部３７、３８
と係合しているため、横型１３ｂを含む上型１３の上昇
に伴い基盤部２１が下型３から引き上げられる。この
時、渦巻き部２２の抜き勾配θにより下型３から容易に
離型する。

【００２８】その後、図１（ｃ）に示すように、横型１
３ｂが上型１３と下型３の接離方向Ａに対しての垂直方
向Ｂ、かつスクロール２０中心に対して放射方向に移動
し、アンダーカット部３７、３８と離型する。

【００２９】それとともに、ピストンシリンダ１９が作
動し、押出しピン１５が下がって、基盤部２１が背面か
ら押出されて主型１３ａから離型する。

【００３０】それに先立ちロボットアーム３９が上型１
３及び下型３の間に進出しているので、スクロール２０
はそれに受け取られ、ロボットアーム３９が次の工程に
移動して型抜きは終了する。

【００３１】前述のようにして製造されたスクロール２
０では渦巻き部２２の先端部２０ａには、従来のような
複数の押出しピン跡による表面の凹凸が生じない。押出
しピン跡は基盤部２１背面に生ずるが、この箇所は別目
的で加工されて消えるか、そのまま残ったとしても圧縮
機として組付けられた状態では表面状態によって機能上
影響を受けるところではない。加えて、型抜きの際に、
押出しピン１５は厚い平坦な基盤部２１を押圧すること
になるので、変形する虞れはない。アンダーカット部３
７、３８は、組付け及びスクロール２０の機能上利用で
きるものであればそのまま使用され得るが、基本的には
切削加工等により取り去られる。

【００３２】本実施例においては以下の効果がある。 （１）前記鋳造装置によると、スクロール２０の渦巻き
部２２先端部２０ａには、従来のような複数の押出しピ
ンによる被押出し表面の凹凸や変形が生じず、平面形状
となる。このため、スクロール２０の渦巻き部２２先端
部２０ａや壁面の平面加工が僅かで済み、又は不要とな
る。これにより、従来に比べ工数を削減することができ
る。 （２）スクロール２０の渦巻き部２２先端部２０ａは抜
き勾配であることからも大きな力を受けることなく型抜
きされる。このため、凹凸や変形がなく、鋳造表面をそ
のまま残した状態、いわゆる黒皮（耐久性、耐磨耗性に
優れる）のままで使用することができる。

【００３３】尚、前述した実施形態は、以下のように一
部変更して実施することも可能である。

【００３４】○実施形態においては、渦巻き部２２→ア
ンダーカット部３７、３８→基盤部２１の順に離型され
る手順になっているが、これに限定されるものではな
い。例えば渦巻き部２２→基盤部２１→アンダーカット
部３７、３８の順でもよい。この場合には、横型１３ｂ
は取付座１１と一体的に上昇しない場合があるので、横
型１３ｂを垂直方向Ｂへ移動させる横型移動用ピストン
シリンダ等を独立して設ける以外に、横型１３ｂを独自
に上昇させる装置を設ける必要がある。

【００３５】○実施形態における上型１３の分割数及び
形状は、これに限定されるものではなく上型１３を構成
する主型１３と横型１３ｂとの分離に支障が生じない構
成であればよい。

【００３６】○実施形態においては、金型は上型１３と
下型３との上下配置となっているが、左右に配置する構
成としてもよい。

【００３７】○実施形態においては、上型１３の駆動装
置はピストンであるがこれに限定されるものではない。
例えばロボットアーム等で代用可能である。

【００３８】○実施形態においては車両空調用の圧縮機
のスクロールであるが、スクロール型圧縮機であれば車
両用に限定されない。

【００３９】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、鋳造成形
品であるスクロールの渦巻き部の先端部が平面形状に成
形されるため、該先端面の平面加工が僅か、又は不要な
スクロールを製造する鋳造装置が実現される。

【００４０】請求項２記載の発明によれば、渦巻き部の
先端部の平面加工が僅か又は不要な圧縮機用スクロール
が実現される。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）は実施形態の鋳造装
置の構成及び作用を示す模式図である。

【図２】（ａ）は実施形態の鋳造装置の金型の平面図で
ある。（ｂ）は実施形態の金型の断面図である。

【図３】（ａ）及び（ｂ）は従来技術における、鋳造装
置の構成及び作用を示す模式図である。

【符号の説明】

１３ 基盤部の型としての上型 ３ 渦巻き部の型としての下型 ２０ スクロール ２５ 鋳造装置 ３１ａ、３２ａ 基盤部の型の成形面としての第一成形
面、第二成形面 ３７ａ、３８ａ 凹部 ３７、３８ 凸部としてのアンダーカット部 ２２ 渦巻き部 １３ａ 凹部を含まず接離方向に移動する型としての主
型 １３ｂ 凹部を含み接離方向に対して垂直方向に移動す
る型としての横型。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｂ２２Ｄ 17/22 Ｂ２２Ｄ 17/22 Ｂ Ｌ Ｆ０４Ｃ 29/00 Ｆ０４Ｃ 29/00 Ｄ (72)発明者 吉田 義治 愛知県大府市共和町茶屋８番地 豊田スル ザー株式会社内 Ｆターム(参考） 3H029 AA02 BB31 CC05 3H039 AA12 BB07 CC02 CC03 CC05 CC08 4E093 FB01 FB10 TA10

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基盤部側の型と渦巻き部側の型とからな
   る鋳造用金型を備えた圧縮機のスクロール鋳造装置であ
   って、前記基盤部側の型の成形面には、前記鋳造用金型
   の接離方向に対して垂直方向に延びる複数個の凹部が設
   けられており、該凹部によって前記基盤部に鋳造形成さ
   れる凸部と基盤部側の型との係合により前記渦巻き部が
   前記接離方向へ型抜き可能とされ、さらに前記基盤部側
   の型が、前記凹部を含まず前記接離方向に移動する型
   と、前記凹部を含み前記垂直方向に移動する型とに分割
   される構造を有し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。
2. 【請求項２】 請求項１の鋳造装置により鋳造されるこ
   とを特徴とするスクロール。