JP2003225735A - 斜板式圧縮機用ピストンの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】中空頭部を有する斜板式圧縮機用ピストンを安
価に製造する。 【解決手段】ピストン１４を製造するためのピストン素
材１６０は、ダイカスト工程Ｓ１２でポアフリーダイカ
スト法により製造する。中子鋳造工程Ｓ１０で製造した
中子を、金型内のキャビティ内に位置決め支持部材によ
って位置決めする。中子がピストン素材１６０の頭部の
内部空間を成形する。湯道のキャビティ側開口部を他の
部分より小径のゲートとすることで、溶湯が細かい霧状
となってキャビティ内に噴出する。ゲートはキャビティ
内の中子の表面にぶつからない複数箇所に開口する。ポ
アフリー法で、ピストン素材１６０の頭部の周壁を要求
強度を満たしつつ薄肉に製造できる。位置決め支持部材
がピストン素材１６０から離脱した後に頭部の周壁に貫
通穴が形成される。その後、熱処理工程Ｓ１４と低融点
材流出工程Ｓ１６とを並行して行い、ピストン素材１６
０の材料の特性を改善するとともに、頭部内の中子材料
を溶融させて貫通穴から流出させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、斜板式圧縮機用ピ
ストンの製造方法に関するものであり、特に、シリンダ
ボアに嵌合する頭部が中空である中空ピストンの製造方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】斜板式圧縮機の中空ピストンは既に知ら
れている。斜板式圧縮機は、一般に、ハウジングと、そ
のハウジングにより軸線まわりに回転可能に保持された
回転軸と、その回転軸の軸線と直交する平面に対して傾
斜した状態で回転軸と共に回転する斜板と、複数のピス
トンと、複数組のシュー装置とを含むように構成され
る。各ピストンは、ハウジングに回転軸の軸線を中心と
する一円周上にその軸線と平行に形成された複数のシリ
ンダボアにそれぞれ摺動可能に嵌合された頭部、および
その頭部と一体に形成されて斜板と係合する係合部を備
えたものとされ、シュー装置は、複数のピストンの各係
合部と斜板の外周部との間に１組ずつ配設される。

【０００３】斜板式圧縮機には、回転軸の軸線と直交す
る平面と斜板とのなす角である斜板傾斜角が固定のもの
と、可変のものとがある。前者においては、一つの係合
部の両側に頭部を有する両頭ピストンが使用されること
が多く、後者においては、係合部の片側のみに頭部を有
する片頭ピストンが使用される。いずれにしても、頭部
が、概して中空円筒状をなす円筒部と、その円筒部の一
方の開口を閉じる円板状の頂板部と、他方の開口を閉じ
るとともに、斜板との係合部と一体に形成された閉塞部
とを含み、前記係合部が、中空頭部の軸線にほぼ平行な
基部とその基部の両端部から軸線とほぼ直交しかつ互い
に平行に延びる一対のアーム部とを含んで斜板の外周部
を収容する係合凹部を画定する形状とされる。

【０００４】従来は、中空頭部を形成するために、一端
が開口した有底円筒状の部分を有する部材と、開口を閉
塞する部材とをそれぞれ鋳造や鍛造で製造し、その後、
両部材をビーム溶接等により結合することが行われてい
た。しかし、この製造方法、特に２部材の接合には、多
大の時間と経費とを要し、斜板式圧縮機用ピストンの製
造コスト低減の妨げとなっていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題，課題解決手段および効
果】本発明は、以上の事情を背景とし、斜板式圧縮機用
ピストンであって少なくとも頭部が中空であるものを、
できる限り安価に製造し得るようにすることを課題とし
てなされたものであり、本発明によって、下記各態様の
斜板式圧縮機用ピストンの製造方法が得られる。各態様
は請求項と同様に、項に区分し、各項に番号を付し、必
要に応じて他の項の番号を引用する形式で記載する。こ
れは、あくまでも本発明の理解を容易にするためであ
り、本明細書に記載の技術的特徴およびそれらの組合わ
せが以下の各項に記載のものに限定されると解釈される
べきではない。また、一つの項に複数の事項が記載され
ている場合、それら複数の事項を常に一緒に採用しなけ
ればならないわけではない。一部の事項のみを選択して
採用することも可能なのである。

【０００６】なお、以下の各項において、(1)項が請求
項１に相当し、(2)項が請求項２に、(5)項および(6)項
を合わせたものが請求項３に、(7)項が請求項４に、(8)
項が請求項５に、(11)項が請求項６にそれぞれ相当す
る。

【０００７】（１）アルミニウム合金よりも融点の低い
低融点材料から成り、表面が被膜により被覆された低融
点材製中子を準備する中子準備工程と、前記低融点材製
中子をキャビティ内に設置して金型を閉じ、キャビティ
内にポアフリー法でアルミニウム合金の溶湯を注湯して
硬化させ、ピストン素材を得るダイカスト工程と、前記
金型から前記ピストン素材を取り出し、低融点材料を溶
融させて流出させる低融点材流出工程とを含むことを特
徴とする斜板式圧縮機用ピストンの製造方法。低融点材
製中子をキャビティ内に設置して金型を閉じ、キャビテ
ィ内にアルミニウム合金の溶湯を注湯しても、低融点材
製中子の表面を適宜の材料の被膜で被覆しておけば、低
融点材製中子が溶融する前に溶湯が硬化し、低融点材製
中子の形状に対応した中空部を内包した頭部を形成する
ことができる。特に、本発明は、ダイカスト工程をポア
フリー法で実施するものであるため、中空頭部を一層容
易に形成することができる。ポアフリー法は、金型のキ
ャビティ内に酸素を充満させた状態で、ゲートから溶湯
を微細化して噴出させ、酸素と溶湯との反応によりキャ
ビティ内に真空状態を現出させ、その真空状態のキャビ
ティに溶湯を充満させる方法であるため、通常のダイカ
スト法におけるように太い溶湯の流れが低融点材製中子
の表面にぶつかることが回避され、また、短時間で溶湯
がキャビティに充満させられて硬化させられ、さらに、
ピストン素材が薄くされることによって溶湯が短時間で
硬化させられ、これらの要因によって低融点材製中子の
溶融が良好に回避されるのである。本発明に従って、低
融点材製中子を使用して中空頭部を形成すれば、低融点
材料を流出させるための開口、あるいは低融点材製中子
をキャビティ内に位置決めするための位置決めピン等位
置決め部材により形成される開口以外を有さず、ほぼ完
全に閉じた状態の中空頭部を形成することができる。ま
た、従来におけるように、一端が開口した概して有底円
筒状部をなす部分を有する部材の開口を閉塞部材で閉塞
し、両部材をビーム溶接等により互いに結合することに
よって、中空頭部を形成するのに比較して、溶接等の結
合工程を省略することができるため、強度に優れたピス
トンを安価に製造することが可能となる。 （２）前記中子準備工程が、金属シートを金型キャビテ
ィ内面に沿わせて配置し、その金属シートの内側に前記
低融点材を注湯して、前記被膜としての金属シートに包
まれた低融点材製中子を金型鋳造する中子鋳造工程を含
む (1)項に記載の斜板式圧縮機用ピストンの製造方法。
本項に記載の特徴によれば、アルミニウムシート等の金
属シートにより被覆された低融点材製中子を容易に製造
することができる。 （３）前記低融点材料として亜鉛を主成分とする亜鉛系
材料を使用する (1)項または (2)項に記載の斜板式圧縮
機用ピストンの製造方法。低融点材料は、アルミニウム
合金との関係で、ダイカスト工程においては溶融せず、
低融点材流出工程においては十分溶融する融点を有する
ものであればよいが、亜鉛を主成分とする亜鉛系材料が
特に適している。 （４）前記ダイカスト工程において、前記キャビティ
の、前記ピストン素材の他の部分に比較して肉厚の厚い
部分を成形する部分に、その部分の肉厚の方向とほぼ直
交する方向に前記溶湯を噴出させるゲートを有するもの
を前記金型として使用する (1)項ないし (3)項のいずれ
かに記載の斜板式圧縮機用ピストンの製造方法。金型キ
ャビティ内への注湯時に、溶湯が低融点材製中子の表面
に直角に近い角度で連続的に当たり続ければ、低融点材
製中子のその部分が溶融してしまう不都合が生じ易いの
であるが、本項の特徴によればその不都合を良好に回避
することができる。金型キャビティの、ピストン素材の
肉厚の厚い部分を成形する部分に、その部分の肉厚の方
向とほぼ直交する方向に溶湯を噴出させれば、溶湯が低
融点材製中子の表面に直角に近い角度で連続的に当たり
続けることはないからである。 （５）前記ピストンとして、中空頭部と、斜板と係合す
る係合部とを備え、中空頭部が、概して中空円筒状をな
す円筒部と、その円筒部の一方の開口を閉じる円板状の
頂板部と、他方の開口を閉じるとともに、斜板との係合
部と一体に形成された閉塞部とを含み、前記係合部が前
記中空頭部の軸線にほぼ平行な基部とその基部の両端部
から前記軸線とほぼ直交しかつ互いに平行に延びる一対
のアーム部とを含んで前記斜板の外周部を収容する係合
凹部を画定するものを製造する (1)項ないし (3)項に記
載の斜板式圧縮機用ピストンの製造方法。 （６）前記ダイカスト工程を、(a)前記中空頭部の軸方
向に関して前記頂板部と一致し、その頂板部とほぼ平行
な方向に溶湯を噴出する第１ゲートと、(b)前記中空頭
部の軸方向に関して前記一対のアーム部の少なくとも一
方と一致し、前記頂板部とほぼ平行な方向に溶湯を噴出
する少なくとも１つの第２ゲートとから前記アルミニウ
ム合金の溶湯を噴出させることにより行う (5)項に記載
の斜板式圧縮機用ピストンの製造方法。このように、第
１，第２ゲートから溶湯を噴出させれば、 (4)項に関連
して述べた低融点材製中子の溶融防止の効果が得られる
とともに、溶湯が金型キャビティ内全体に良好に充填さ
れる効果が得られる。斜板式圧縮機用ピストンの中空頭
部の円筒部は、強度設計上肉厚を薄くすることができる
部分であり、例えば、１．８ｍｍ、あるいは１．５ｍｍ
というように薄くされるのであるが、このように肉厚が
薄く、しかも面積の広い部分においては、溶湯が金型お
よび中子により急速に冷却されて硬化してしまうため、
溶湯を完全に充填することが難しいのであるが、その円
筒部の両側に位置する頂板部およびアーム部の両方から
注湯すれば、円筒部にも溶湯を十分に充填することがで
きるのである。 （７）前記ダイカスト工程において前記キャビティ内に
アルミニウム合金の溶湯を注湯するゲートの開口面積を
１０ｍｍ²以下とする (1)項ないし (6)項のいずれかに
記載の斜板式圧縮機用ピストンの製造方法。ゲートの開
口を大きくすれば、溶湯を短時間でキャビティ全体に充
填することができるのであるが、反面、溶湯が低融点材
製中子の特定部分に大量に当たり、その特定部分を溶融
させてしまう可能性がある。したがって、ゲートの数を
多くすることにより、全体として溶湯流入流量を確保し
つつ、１ゲートにおける溶湯流量を小さくすることが望
ましい。その観点から、ゲートの開口面積は１０ｍｍ ²
以下とすることが望ましく、５ｍｍ²以下とすることが
さらに望ましい。 （８）前記低融点材流出工程を、前記ダイカスト工程に
おいて鋳造したピストン素材に熱処理を施す熱処理工程
と並行して行う (1)項ないし (7)項のいずれかに記載の
斜板式圧縮機用ピストンの製造方法。ピストン素材には
強度増大等のためにＴ６，Ｔ７等の熱処理が施されるの
で、この熱処理時の加熱を低融点材料の溶融のために利
用すれば、低融点材料を流出させるために特別に加熱す
る必要がなくなる。しかも、アルミニウム合金の熱処理
は、通常、比較的長い時間かけて行われるため、低融点
材料を確実に流出させることができる。 （９）前記低融点材流出工程において前記低融点材料を
流出させる流出口を前記ピストン素材の機械加工が不要
な場所に形成し、その流出口を塞いだ状態で機械加工を
行う (1)項ないし (8)項のいずれかに記載の斜板式圧縮
機用ピストンの製造方法。流出口をピストン素材の機械
加工が不要な場所に形成すれば、その流出口を除去可能
なプラグ等により一時的に塞いだ状態で機械加工を行う
ことができ、切り屑や加工液（切削液，研削液）が中空
頭部内に侵入することを防止することができる。 （１０）前記ダイカスト工程において、前記低融点材製
中子を前記キャビティ内に位置決めする中子位置決め支
持部材により前記ピストン素材に形成された貫通穴を、
そのピストン素材の機械加工前に埋める穴埋め工程を含
む (1)項ないし (8)項のいずれかに記載の斜板式圧縮機
用ピストンの製造方法。中子位置決め支持部材によりピ
ストン素材に形成された貫通穴は、必ずしも低融点材料
の流出口として利用しなくてもよいが、利用すれば専用
の流出口を形成する必要がなくなる。貫通口は、熱可塑
性樹脂充填，半田付け，ろう付け等により恒久的に塞い
でもよく、プラグ等取り外し可能な閉塞部材で閉塞して
もよい。貫通穴がピストン素材の機械加工が必要な場所
に形成されている場合には前者によって塞ぎ、ピストン
素材と共に機械加工してもよい。ただし、低融点材料を
流出させる前にピストン素材の機械加工を行うこととす
れば、切り屑や加工液が本項における貫通穴や前項に記
載の流出口から中空頭部内に侵入することを回避でき、
上記貫通穴または流出口を塞ぐ工程が不要となる。 （１１）前記ダイカスト工程において製造するピストン
素材を、それぞれ中空頭部と、斜板と係合する係合部と
を１つずつ備え、中空頭部が、概して中空円筒状をなす
円筒部と、その円筒部の一方の開口を閉じる円板状の頂
板部と、他方の開口を閉じるとともに、斜板との係合部
と一体に形成された閉塞部とを含み、前記係合部が前記
中空頭部の軸線にほぼ平行な基部とその基部の両端部か
ら前記軸線とほぼ直交しかつ互いに平行に延びる一対の
アーム部とを含んで前記斜板の外周部を収容する係合凹
部を画定するものを２つ、各々の係合部側において直列
に結合した２連ピストン素材とし、かつ、２つの中空頭
部を成形するための前記低融点材製中子同士を、前記係
合部の基部を貫通する連結手段により一体的に連結した
状態で前記キャビティ内に設置する (1)項ないし(10)項
のいずれかに記載の斜板式圧縮機用ピストンの製造方
法。２つの中空頭部を成形するための低融点材製中子同
士を、係合部の基部を貫通する連結手段により一体的に
連結した状態（この状態の中子を連結中子と称すること
とする）でキャビティ内に設置すれば、低融点材製中子
を個別にキャビティ内に設置する場合に比較して、位置
決めが容易になる。連結中子を１部材として位置決めす
ればよいからである。 （１２）前記連結手段を前記低融点材製中子の材料と同
じ材料で形成し、前記低融点材流出工程において、その
連結手段を構成する低融点材料を流出させた後に前記係
合部の基部を貫通して延びる状態で形成される通路を前
記低融点材製中子の材料の流出通路として利用する(11)
項に記載の斜板式圧縮機用ピストンの製造方法。次項に
おけるように、通路に連通する開口を形成してそれを流
出口とすれば、当然、通路を低融点材料の流出通路とし
て利用することができるが、通路に連通する開口を設け
ることは不可欠ではない。例えば、２つの中空頭部の一
方に形成された開口を空気流入口として利用し、他方の
中空頭部に形成された開口を低融点材の流出口として利
用する場合には、通路を低融点材料の流出通路として利
用することができるのである。 （１３）前記２連ピストンの前記２つの係合部同士を結
合する結合部に前記通路に連通する開口を設け、その開
口を前記低融点材料の流出口として利用する(12)項に記
載の斜板式圧縮機用ピストンの製造方法。結合部は、２
連ピストンが分離されて個々の片頭ピストンとされる際
には除去される部分であるので、他の部分に比較して形
状、寸法上の制約が少なく、適切な流出口を形成するこ
とが容易である。係合部の基部を貫通して延びる状態で
形成される通路に連通する開口を設け、その開口を流出
口として利用すれば、ピストン素材の中空頭部に流出口
を設ける必要がなくなる。例えば、小さい空気流入口を
設ければよくなり、あるいは、空気流入口さえ省略する
ことができるのである。通路に連通する開口を大きいも
のとして、同じ開口の一部から空気を流入させ、他の部
分から低融点材料を流出させることや、通路に連通する
開口を２つ形成し、一方の開口から空気を流入させ、他
方の開口から低融点材料を流出させることができるので
ある。 （１４）前記ピストン素材を、前記頭部のみならず前記
係合部も中空のものとし、係合部を中空とするための低
融点材製中子を前記連結手段と一体に形成する(12)項ま
たは(13)項に記載の斜板式圧縮機用ピストンの製造方
法。 （１５）前記連結手段を前記ピストン素材を形成するア
ルミニウム合金と同等以上の強度を有する材料で形成
し、ピストン素材が完成品とされた後に、その連結手段
が前記係合部の一部として機能するようする(11)項に記
載の斜板式圧縮機用ピストンの製造方法。連結手段を構
成する材料はピストン素材を形成する材料と同じ材料で
もよいが、ピストン素材を形成する材料より強度の大き
いものであることが望ましい。また、ピストン素材を形
成する材料と強固に固着する材料であることが望まし
い。その意味で、連結手段を構成する材料としては、硬
度の高いアルミニウム合金材，鋼材，セラミックス材等
が好適である。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態である
斜板式圧縮機用ピストンの製造方法およびそれにより製
造されたピストンを備える斜板式圧縮機について、図面
に基づいて詳細に説明する。図１に本実施形態における
斜板式圧縮機を示す。図１において、１０はシリンダブ
ロックであり、シリンダブロック１０の中心軸線を中心
とする一円周上には、複数のシリンダボア１２が上記中
心軸線に平行に形成されている。シリンダボア１２の各
々には、片頭ピストン１４（以下、ピストン１４と略称
する）が往復運動可能に配設されている。シリンダブロ
ック１０の軸方向の一端面には、フロントハウジング１
６が取り付けられ、他方の端面には、リヤハウジング１
８がバルブプレート２０を介して取り付けられている。
フロントハウジング１６，リヤハウジング１８，シリン
ダブロック１０等により斜板式圧縮機のハウジングが構
成されている。リヤハウジング１８とバルブプレート２
０との間には、吸入室２２，吐出室２４が形成され、そ
れぞれ、吸入ポート２６，供給ポート２８をを経て、図
示しない冷凍回路に接続される。バルブプレート２０に
は、吸入孔３２，吸入バルブ３４，吐出孔３６，吐出バ
ルブ３８等が設けられている。

【０００９】上記ハウジング内には、回転軸５０が、シ
リンダブロック１０の中心軸線を回転軸線として回転可
能に設けられている。回転軸５０の一端部は、図示しな
い駆動源に連結されている。回転軸５０には、斜板６０
が軸方向に相対移動可能かつ傾動可能に取り付けられて
いる。斜板６０には、中心線を通る貫通穴６１が形成さ
れ、この貫通穴６１を回転軸５０が貫通している。貫通
穴６１は、両端開口側ほど図１における上下方向に内の
り寸法が漸増させられ、それら両端部の横断面形状が長
穴をなしている。回転軸５０にはまた、回転板６２が固
定され、スラストベアリング６４を介してフロントハウ
ジング１６に受けられている。斜板６０は、ヒンジ機構
６６により、回転軸５０と一体的に回転させられるとと
もに、軸方向の移動を伴う傾動を許される。ヒンジ機構
６６は、回転板６２に固定的に設けられた支持アーム６
７と、斜板６０に固定的に設けられ、支持アーム６７の
ガイド穴６８にスライド可能に嵌合されたガイドピン６
９と、斜板６０の貫通穴６１と、回転軸５０の外周面と
を含むものである。

【００１０】前記ピストン１４は、図２に示すように、
斜板６０にそれの外周部を跨ぐ状態で係合させられる係
合部７０と、係合部７０と一体に設けられ、シリンダボ
ア１２に摺動可能に嵌合される頭部７２とを備えてい
る。本実施形態における頭部７２は、中空頭部とされて
軽量化が図られている。頭部７２，シリンダボア１２お
よびバルブプレート２０が共同して圧縮室を形成してい
る。また、係合部７０は一対の球冠状のシュー７６を介
して斜板６０の外周部と係合させられている。なお、本
実施形態におけるピストン１４は、係合部７０の片側の
みに頭部７２を備えることから片頭ピストンと称され
る。

【００１１】ピストン１４は斜板６０の回転により往復
運動させられる。詳しくは、斜板６０の回転運動が、シ
ュー７６を介してピストン１４の往復直線運動に変換さ
れる。ピストン１４が上死点から下死点へ移動する吸入
行程において、吸入室２２内の冷媒ガスが吸入孔３２，
吸入バルブ３４を経てシリンダボア１２内の圧縮室に吸
入される。ピストン１４が下死点から上死点へ移動する
圧縮行程において、シリンダボア１２内の圧縮室の冷媒
ガスが圧縮され、吐出穴３６，吐出バルブ３８を経て吐
出室２４に吐出される。冷媒ガスの圧縮に伴ってピスト
ン１４には、軸方向の圧縮反力が作用する。圧縮反力
は、ピストン１４，斜板６０，回転板６２およびスラス
トベアリング６４を介してフロントハウジング１６に受
けられる。

【００１２】シリンダブロック１０を貫通して給気通路
８０が設けられている。この給気通路８０により、吐出
室２４と、フロントハウジング１６とシリンダブロック
１０との間に形成された斜板室８６とが接続されてい
る。給気通路８０の途中には、電磁制御弁９０が設けら
れている。この電磁制御弁９０のソレノイド９２への電
流供給が、コンピュータを主体とする制御装置（図示省
略）により、冷房負荷等の情報に応じて制御される。

【００１３】回転軸５０の内部には、排出通路１００が
設けられている。排出通路１００は、一端においてシリ
ンダブロック１０の中心部に設けられた支持穴５６に開
口させられるとともに、他端において斜板室８６に開口
させられている。支持穴５６は排出ポート１０４を経て
吸入室２２に連通させられている。

【００１４】本斜板式圧縮機は可変容量型であり、高圧
側である吐出室２４と低圧側である吸入室２２との圧力
差を利用して斜板室８６内の圧力が制御されることによ
り、ピストン１４の前後に作用するシリンダボア１２内
の圧縮室の圧力と斜板室８６の圧力との差が調節され、
斜板６０の傾斜角度（回転軸５０の回転軸線に直角な平
面と斜板６０とのなす角度）が変更されてピストン１４
のストロークが変更され、圧縮機の吐出容量が調節され
る。具体的には、電磁制御弁９０の励磁，消磁の制御に
より、斜板室８６が吐出室２４に連通させられたり、遮
断されたりすることによって、斜板室８６の圧力が制御
される。なお、本実施形態の斜板式圧縮機において斜板
の傾斜角を変更する斜板傾斜角変更装置は、前述のヒン
ジ機構６６を始めとして、シリンダボア１２，ピストン
１４，吸入室２２，吐出室２４，支持穴５６，給気通路
８０，斜板室８６，電磁制御弁９０，排出通路１００，
排出ポート１０４および図示しない制御装置等から構成
されることになる。

【００１５】シリンダブロック１０およびピストン１４
は、金属の一種であるアルミニウム合金製のものとさ
れ、ピストン１４の外周面には、フッ素樹脂のコーティ
ングが施されている。フッ素樹脂でコーティングすれ
ば、同種金属との直接接触を回避して焼付きを防止しつ
つシリンダボア１２との嵌合隙間を可及的に小さくする
ことができる。本実施形態におけるピストン１４は、ア
ルミニウムを主成分とし、シリコンを含有するＡｌ−Ｓ
ｉ系合金から成る。特に、Ｓｉを８〜１６ｍａｓｓ％、
Ｃｕを２〜５ｍａｓｓ％それぞれ含有するアルミニウム
合金、例えばＡＤＣ１０やＡＤＣ１２が好適である。た
だし、シリンダブロック１０やピストン１４の材料、コ
ーティング層の材料等は、上述の材料に限らず、他の材
料であってもよい。

【００１６】ピストン１４の頭部７２は、概して中空円
筒状をなす円筒部１１０と、その円筒部１１０の一方の
開口を閉じる円板状の頂板部１１２と、他方の開口を閉
じるとともに、係合部７０と一体に形成された閉塞部１
１４とを備える。頭部７２の内部空間の内側面の一部で
ある底面１１５を構成する閉塞部１１４の端面は、頭部
７２（円筒部１１０）の中心線に対して非軸対称の３次
元形状を成している。具体的には、頭部７２の中心線に
対して偏心した位置に、底面１１５のその他の部分より
も係合部７０側に窪まされた凹部１１６が形成されてい
る。この凹部１１６の形成により、頭部７２のみならず
係合部７０も軽量化が図られている。ただし、このこと
は不可欠ではなく、頭部７２のみが中空のピストン１４
であってもよい。

【００１７】ピストン１４の係合部７０は、頭部７２の
中心軸線と平行に延びる基部１１８と、その基部１１８
の軸方向に隔たった両端部から、頭部７２の中心軸線と
直交する方向に互いに平行に延びる一対のアーム部１２
０，１２２とを備え、斜板６０の外周部を収容する係合
凹部を画定している。基部１１８は、上記アーム部１２
０，１２２の基端同士を連結している。アーム部１２
０，１２２の互いに対向する内側面には、それぞれシュ
ー保持面となる凹球面部１２８が形成されている。これ
ら２つの凹球面部１２８は同一球面上に位置している。

【００１８】前記一対のシュー７６は、外表面の一方が
概して凸球面をなす球面部と、他方が概して平面をなす
平面部とを有する球冠状である。一対のシュー７６は、
球面部においてピストン１４の凹球面部１２８に摺動可
能に保持され、平面部において斜板６０の外周部の両側
面である両摺動面１４０，１４２に接触し、斜板６０の
外周部を両側から挟持する。一対のシュー７６はその状
態で球面部の凸球面が同一球面上に位置するように設計
されている。つまり、本実施形態におけるシュー７６
は、半球より斜板６０の厚さのほぼ半分だけ小さい球冠
状を成しているのである。なお、シューの形状は上記形
状に限定されるものではない。

【００１９】上記構成のピストン１４は、本実施形態に
おいては、１個のピストン素材から２個製造される。図
３には、ピストン１４を製造するためのピストン素材１
６０が示されている。ピストン素材１６０は、製品とし
てのピストン１４となった場合に頭部７２となる部分で
ある中空の頭部７２と、係合部７０となる係合部７０と
を１つずつ備え、２つの頭部７２が互いに同心となるよ
うに、係合部７０側において結合部１６８を介して直列
に結合された２連ピストンである。頭部７２は、概して
中空円筒状をなす円筒部１１０と、その円筒部１１０の
一方の開口を閉じる円板状の頂板部１１２と、他方の開
口を閉じるとともに、係合部７０と一体に形成された閉
塞部１１４とを備える。頂板部１１２の中央部には、円
形断面の保持部１７６がそれぞれ一体に設けられてい
る。係合部７０は、円筒部１１０の中心軸線と平行に延
びる基部１１８と、その基部１１８の軸方向に隔たった
両端部から、円筒部１１０の軸線とほぼ直交しかつ互い
に平行に延びる一対のアーム部１２０，１２２とを備
え、係合凹部を画定している。係合部７０には、基部１
１８および一対のアーム部１２０，１２２の各内側面同
士を連結する補強部たる補強リブ１８８が一体に形成さ
れている。補強リブ１８８は、係合部７０の剛性を高
め、また、熱による歪みを抑制するために設けられてい
る。

【００２０】ピストン素材１６０は、前述したように、
Ａｌ−Ｓｉ系合金から成り、ダイカスト法により製造さ
れる。このダイカスト工程が実施される前に、ダイカス
ト工程で使用される金型装置２００（図７および図８参
照）に使用される中子２０２が準備される。これが図４
に示す中子準備工程としての中子鋳造工程Ｓ１０であ
る。つまり、本実施形態における中子２０２は、鋳造に
より製造されるのである。中子２０２は、図５に示すよ
うに、亜鉛を主成分とする亜鉛系材料である亜鉛合金の
基材２１０と、その基材２１０の表面を被覆するアルミ
ニウム合金製の被膜２１２とを備えるものである。被膜
２１２の厚みは、５０μｍ〜１００μｍとされている。
基材２１０の材料である亜鉛合金は、ピストン素材１６
０の材料であるアルミニウム合金（融点は約５８０〜６
６０℃）よりも融点の低い低融点材料であり、例えば、
ＺＤＣ１やＺＤＣ２が好適である（融点は約３８０〜３
９０℃）。よく用いられるＺＤＣ２は、Ａｌを３．５〜
４．３ｍａｓｓ％、Ｃｕを０．２５ｍａｓｓ％以下、Ｍ
ｇを０．０２０〜０．０６ｍａｓｓ％、Ｆｅを０．１０
ｍａｓｓ％以下含み、残部がＺｎの亜鉛合金ダイカスト
である。

【００２１】図５に示すように、中子鋳造工程Ｓ１０で
は、一対の金型２２０，２２２が使用される。一対の金
型２２０，２２２は、パーティング面２２４，２２６に
おいて開閉可能である。本実施形態では、金型２２０が
固定金型とされ、金型２２２が金型２２０に接近，離間
させられる可動金型とされている。パーティング面２２
４，２２６の互いに対応する位置に形成されたキャビテ
ィ内面２２８，２２９によって中子の外形に対応する形
状のキャビティ２３０が形成される。キャビティ２３０
は、湯道２３２を経て図示しない注湯装置に接続されて
いる。

【００２２】まず、金型２２０，２２２が開かれた状態
で、金属シートとしてのアルミニウムシート２３６が各
パーティング面２２４，２２６に沿わされる。アルミニ
ウムシート２３６としては、例えば、厚みが５０μｍ〜
１００μｍのものが好適である。アルミニウムシート２
３６は、アルミニウムシートロール２３８から引き出さ
れて供給され、巻取ロール２４０によって巻き取られ
る。アルミニウムシート２３６が押さえ部材２４２によ
ってパーティング面２２４，２２６に沿わされた状態で
配置され、図示しない押付部材あるいはエアーによって
キャビティ内面２２８，２２９に沿わされる。押付部材
により押し付けられる場合には、押付部材がアルミニウ
ムシート２３６の融点よりは低い範囲で可及的に高い温
度に加熱された状態で押し付けられることが望ましい。
エアーによってキャビティ内面２２８，２２９に沿わさ
れる場合でも、エアーが適度の温度に加熱されることが
望ましい。アルミニウムシート２３６の延性を増すため
である。また、押さえ部材２４２は、アルミニウムシー
ト２３６をパーティング面２２４，２２６に押し付ける
ことにより、適度の摩擦力を発生させてアルミニウムシ
ート２３６を拘束し、しわの発生を可及的に防止する役
割を果たすものであるが、アルミニウムシート２３６が
破断することを防止するために、ある程度のしわが発生
することは許容するようにすることも可能である。アル
ミニウムシート２３６がキャビティ内面２２８に沿わさ
れた後、アルミニウムシート２３６の底部に導入部材２
４６が差し込まれ、底部に穴が開けられて湯道２３２に
連通させられる。導入部材２４６は、中空の漏斗状を成
しており、漏斗状の外周面でアルミニウムシート２３６
をキャビティ内面２２８に押し付けるとともに、その先
端の導入口が湯道２３２の内周面に圧入される。したが
って、湯道２３２から供給される溶湯が、導入部材２４
６の導入口を経て、キャビティ内面２２８のアルミニウ
ムシート２３６で覆われた部分よりも内側の空間内に注
入可能となる。

【００２３】上述のようにアルミニウムシート２３６が
各キャビティ内面２２８，２２９に沿わされた状態で、
金型２２０，２２２が閉じられることにより、金型２２
０，２２２内にアルミニウムシート２３６で囲まれたキ
ャビティ２３０が形成される。そして、亜鉛合金の溶湯
が湯道２３２を経てキャビティ２３０内に注入される。
溶湯がキャビティ２３０内に充満させられ、溶湯が凝固
するまで加圧状態に維持される。設定時間経過後、金型
２２０，２２２が開かれ、アルミニウムシート２３６の
不要部が切除されて、亜鉛合金製の基材２１０の表面に
アルミニウム合金製の被膜２１２が形成された中子２０
２が完成する。

【００２４】後のダイカスト工程Ｓ１２では中子２０２
の融点（本実施形態における亜鉛合金の場合約３８０
℃）よりも高い温度のアルミニウム合金の溶湯がキャビ
ティ内に供給されるが、後に説明するように、溶湯は中
子２０２の表面にぶつけられないような構造の金型が使
用され、また、溶湯は短時間で冷却されるため、中子２
０２が溶融することはない。さらに、上述のように中子
２０２の表面がアルミニウム合金製の被膜２１２によっ
て被覆されていることによっても、中子２０２が溶融す
ることが回避される。上記中子鋳造工程Ｓ１０によれ
ば、安価でかつ膜厚の均一な被膜２１２を備える中子２
０２を連続して製造することが容易となる。アルミニウ
ムシート２３６の厚さは適宜選択可能であるが、後のダ
イカスト工程でのアルミニウム合金の溶湯の浸触を防止
するには、上記５０μｍ〜１００μｍの膜厚とすること
が望ましい。

【００２５】上述の中子鋳造工程Ｓ１０では、金型２２
０，２２２のパーティング面２２４，２２６は、製造さ
れる中子２０２の中心線に直角な方向に形成されていた
が、図６に示すように、中子２０２の中心線に平行なパ
ーティング面２５０，２５２を備える金型２５４，２５
６としてもよい。本実施形態においては、湯道２５８が
各パーティング面２５０，２５２に形成された断面形状
が半円の溝の共同によって形成される。したがって、ア
ルミニウムシート２３６は、キャビティ内面２２８，２
２９のみならず、湯道２５８の内周面にも沿わされた状
態で配置される。この実施形態においては、図５の実施
形態における導入部材２４６での穴開けは不要となる。

【００２６】次に、ピストン素材１６０を鋳造により製
造する前記ダイカスト工程Ｓ１２が行われる。本実施形
態では、ピストン素材１６０はポアフリーダイカスト法
により製造される。本実施形態のダイカスト工程Ｓ１２
において使用される金型装置２００の一部を図７および
図８に概略的に示す。金型装置２００は、開閉可能なも
のを使用する。ポアフリーダイカスト法は、金型装置２
００のキャビティ２７０内に酸素等の活性ガスを充満さ
せた状態でアルミニウム合金等の金属の溶湯をキャビテ
ィ２７０内に注入し、溶湯と活性ガスとの反応によりキ
ャビティ２７０内を高度の真空状態とすることによっ
て、鋳造品内部への気体の巻込みを防止する鋳造法であ
り、薄肉で強度の高い鋳造品を得ることができる。

【００２７】金型装置２００は、パーティング面２７
２，２７４において開閉可能な一対の金型２７６，２７
８を備えている。本実施形態においては、金型２７６が
固定金型とされ、金型２７８が金型２７６に対して接
近，離間させられる可動金型とされている。パーティン
グ面２７２，２７４の互いに対応する位置に形成された
キャビティ面２８０，２８２と、前記中子２０２との共
同により、ピストン素材１６０に対応するキャビティ２
７０が形成される。上記キャビティ面２８０，２８２に
よってピストン素材１６０の外形が成形され、中子２０
２によってピストン素材１６０の頭部７２の中空の内部
空間が成形される。中子２０２の中心線方向に隔たった
一方の端面２８４の偏心した位置には、中子２０２の中
心線に平行な方向に突出する突部２８６が一体に形成さ
れている。この突部２８６によって、図２に示すよう
に、閉塞部１１４の底面１１５に凹部１１６が形成され
る。

【００２８】キャビティ２７０は、複数の湯道２８８
（図８参照）を経て注湯装置（図示省略）に接続されて
いる。複数の湯道２８８は、金型２７６，２７８に形成
された断面形状が半円の凹状溝が互いに合わされること
によって形成される。各湯道２８８のキャビティ２７０
側開口近傍には、他の部分よりも小径のゲートがそれぞ
れ形成されている。本実施形態においては、キャビティ
２７０の、頭部７２に対応する部分の軸方向に関して頂
板部１１２に一致し、頭部７２の半径方向にほぼ平行な
向き（頂板部１１２とほぼ平行な方向）に溶湯を噴出す
るゲート２９０と、頭部７２の軸方向に関してアーム部
１２２（閉塞部１１４に隣接する側のアーム部）と一致
し、頭部７２の半径方向にほぼ平行な向きに溶湯を噴出
するゲート２９２と、頭部７２の軸方向に関してアーム
部１２０（結合部１６８および他方の係合部７０に隣接
する側のアーム部）と一致し、頭部７２の半径方向にほ
ぼ平行な向きに溶湯を噴出するゲート２９４とが設けら
れている。つまり、キャビティ２７０の１個のピストン
１４を製造するための部分に対して３個ずつ、ピストン
素材１６０全体に対して合計６個のゲートが設けられて
いる。ゲート２９０，２９２，２９４の開口面積は、１
０ｍｍ²以下とされ、５ｍｍ²以下とされることが望まし
い。ゲート２９０が第１ゲートを、ゲート２９２，２９
４が第２ゲートをそれぞれ構成している。

【００２９】金型２７６には、中子２０２を位置決め支
持する位置決め支持部材としての位置決めピン３００，
３０２が複数個配設される。図示の例では、キャビティ
２７０の２つの頭部７２の各々に対応する部分の、それ
ぞれ直径方向に隔たった２箇所に一対ずつの位置決めピ
ン３００，３０２が設けられている。合計４本の位置決
めピン３００，３０２が設けられているのである。位置
決めピン３００，３０２は、キャビティ２７０内にその
先端部が突出させられる前進端位置と、キャビティ２７
０から退避させられる退避位置とに移動させられる。位
置決めピン３００，３０２を移動させる駆動装置３０８
は、本実施形態においては油圧シリンダとされ、油圧シ
リンダのピストンロッドと位置決めピン３００，３０２
とが一体的に構成されている。位置決めピン３００，３
０２は概して円柱状をなしているが、先端面には、頭部
７２の中心線に平行な係合突部３１６が形成されてい
る。係合突部３１６は、位置決めピン３００，３０２の
一直径に沿って延び、横断面形状が二等辺三角形である
突起である。あるいは、円錐形状でも角錐形状であって
もよい。中子２０２には、当初は係合突部３１６と係合
する係合凹部は形成されていないが、位置決めピン３０
０，３０２が駆動装置３０８の駆動力により前進端位置
まで前進させられれば、係合突部３１６が中子２０２の
表面に食い込んで係合凹部３１８を形成するとともに、
位置決めピン３００，３０２の先端面が中子２０２の表
面に押し付けられてその表面部分を平らにしてその平面
に密着し、中子２０２を金型２７６に対して予め定めら
れた相対位置に位置決めして支持する状態となる。な
お、位置決めピン３００，３０２の先端部と中子２０２
の表面とに予め係合突部と係合凹部とを形成しておくこ
とも可能であり、その場合には、係合突部および係合凹
部を本実施形態におけるよりさらに大きなものとするこ
とができる。

【００３０】ダイカスト工程Ｓ１２においては、金型２
７６，２７８が開かれた状態で、中子２０２が図示を省
略する位置決め装置により金型２７６に対して予め定め
られた相対位置に位置決めされ、その状態において、位
置決めピン３００，３０２が前進端位置へ突出させられ
て中子２０２を金型２７６に対して位置決めして支持す
る。中子２０２の位置決めピン３００，３０２の軸線ま
わりの回転は、係合突部３１６と係合凹部３１８との係
合により防止される。その後、金型２７６，２７８が閉
じられる。金型２７８には、前記駆動装置３０８の配置
を許容する断面形状が半円の凹部が形成されるととも
に、位置決めピン３００，３０２を保持する断面形状が
半円の溝が形成されている。金型２７６，２７８が閉じ
られた状態で、注湯装置によってアルミニウム合金の溶
湯が湯道２８８に注入され、狭いゲート２９０，２９
２，２９４を通ってキャビティ２７０内に一気に噴出さ
せられる。狭いゲート２９０，２９２，２９４を通って
溶湯が細かい霧状にキャビティ２７０内に噴出させられ
ることにより、溶湯が酸素と迅速に反応し、キャビティ
２７０内が強い負圧状態となり、溶湯がキャビティ２７
０全体に確実に充満させられるとともに急速に冷却され
る。また、溶湯の凝固末期に図示しない加圧部材がキャ
ビティ２７０内に突入させられ、半凝固状態にある溶湯
を加圧する。このため、凝固したピストン素材１６０に
気体の巻き込みによる気泡が発生すること、および材料
の収縮に起因する引けが発生することが良好に防止さ
れ、かつ、表面には比較的厚いチル層が形成される。こ
のチル層は、硬度および強度が大きいものであり、した
がって、要求強度を満たしつつピストン素材１６０の薄
肉化を図ることができる。

【００３１】また、噴出口の細いゲート２９０，２９
２，２９４が前述のように配置されていることにより、
ゲート２９０，２９２，２９４から噴出するアルミニウ
ム合金の溶湯が微細化されるとともに、キャビティ２７
０内に配置された中子２０２の表面に直角に近い角度で
ぶつかることが回避される。また、前述のように、中子
２０２が被膜２１２によって被覆されており、これらに
よって中子２０２がダイカスト工程Ｓ１２で溶融するこ
とが回避される。

【００３２】キャビティ２７０内に溶湯が充満させられ
て設定時間経過後、位置決めピン３００，３０２が退避
位置に移動させられ、また、金型２７６，２７８が開か
れてピストン素材１６０が取り出される。金型２７６，
２７８が開かれてから位置決めピン３００，３０２が退
避位置に移動させられてもよい。ピストン素材１６０の
各頭部７２には、位置決めピン３００，３０２が離脱さ
せられた後に円形断面の貫通穴３２０，３２２（図３参
照）が形成される。

【００３３】ダイカスト工程Ｓ１２の直後に、ピストン
素材１６０の材料であるアルミニウム合金の特性を改善
する（アルミニウム合金を硬化させ、強度を増大させ
る）ために、熱処理が実施される。その工程が熱処理工
程Ｓ１４であり、本実施形態における熱処理は、Ｔ６処
理であり、溶体化処理を行った後人工時効硬化処理を行
う。溶体化処理の条件は、加熱炉中に、４５０〜５００
℃の温度で約５分〜２時間保持した後、常温まで急冷す
るものである。また、人工時効硬化処理は、加熱炉中に
１７０〜２３０℃の温度で約１〜８時間保持して行われ
る。このＴ６処理に代えて、Ｔ７処理を行ってもよい。
Ｔ７処理は、溶体化処理を行った後安定化処理（最大強
さを得る人工時効硬化処理条件を超えて過剰時効処理す
ること）を行う処理である。なお、熱処理工程Ｓ１４で
は、ピストン素材１６０は、貫通穴３２０，３２２が上
下方向に位置し、中心軸線が水平となる姿勢で加熱炉中
に保持される。

【００３４】中子２０２の融点はピストン素材１６０の
材料であるアルミニウム合金の融点約５８０〜６６０℃
よりも低いため、上記熱処理工程Ｓ１４のうちの溶体化
処理において、亜鉛合金の融点よりも高くアルミニウム
合金の融点よりも低い温度（本実施形態では４５０〜５
００℃）で一定時間（本実施形態では０．５時間）加熱
されることにより、中子２０２の基材２１０のみが溶融
する。したがって、中子２０２の表面に形成された被膜
２１２の貫通穴３２０，３２２に対応する部分に穴を開
けておけば、溶融した基材２１０の材料がピストン素材
１６０の貫通穴３２０，３２２から流出する。複数の貫
通穴３２０，３２２のうち、上部に位置するものが空気
の流入口として機能し、下部に位置するものが溶融物の
流出口として機能し、この流出口から中子２０２の溶融
したものが流出させられる。流出口からの流出を促進す
るため、ピストン素材１６０を、例えば、一対の把持爪
を備えるチャック装置に保持させ、前記水平な姿勢から
一方の頭部７２が下側になるように傾斜させられ、続い
て他方の頭部７２が下側になるように傾斜させられて揺
動させられてもよいし、水平な姿勢で上下動させられて
もよいし、これら運動を組み合わせてもよい。このよう
にしてピストン素材１６０の頭部７２内部の亜鉛合金が
外部に流出させられて中空頭部とされる。つまり、低融
点材流出工程Ｓ１６が熱処理工程Ｓ１４と並行して行わ
れるのである。また、熱処理工程Ｓ１４によって、ピス
トン素材１６０に生じていた歪が除去される。なお、皮
膜２１２を形成しているアルミニウムシートは溶湯と固
着して中空頭部の内面を形成することになる

【００３５】熱処理工程Ｓ１４および低融点材流出工程
Ｓ１６の後、頭部７２を構成することになる部分の外周
面を始めとする複数の部分の切削加工が行われる。ま
ず、２個の保持部１７６の中央部にセンタ穴３４０（図
３に二点鎖線で図示）が形成される。その後、図示は省
略するが、センタ穴３４０にセンタが嵌合されて心出し
がなされるとともに、２個の保持部１７６がそれぞれチ
ャックにより把持された状態で、回転駆動装置の回転が
ピストン素材１６０に伝達されて頭部７２の外周面等の
旋削が行われる。これが外周面加工工程Ｓ１８である。

【００３６】その後、少なくとも頭部７２の外周面に塗
装が行われ、例えば、ポリテトラフルオロエチレンを主
材料とするコーティング層が形成される。これがコーテ
ィング工程Ｓ２０であるが、このコーティング工程Ｓ２
０は、外周面加工工程Ｓ１８において頭部７２内に侵入
した切り屑や切削液を貫通穴３２０，３２２から排除す
るとともに、全体を洗浄する洗浄工程を含んでいる。コ
ーティング工程Ｓ２０の後、保持部１７６が除去される
とともに頂板部１１２が切削加工され、続いて、コーテ
ィング層が形成された頭部７２等の外周面にセンタレス
研削が行われ、頭部７２が完成する。これが研削工程Ｓ
２２である。さらに、係合部７０にそれぞれ機械加工が
施され、ピストン１４となった際にシュー７６を保持す
る凹球面部１２８（図３に二点鎖線で図示）が形成さ
れ、係合部７０が完成する。これが凹球面部形成工程Ｓ
２４である。最後に、分離工程Ｓ２６でピストン素材１
６０が結合部１６８において２つに切り離され、２個の
完成品たるピストン１４が得られる。なお、製品たるピ
ストン１４においても、貫通穴３２０，３２２が形成さ
れたままであるが、頭部７２の軸方向において係合部７
０に寄った側に形成されており、斜板式圧縮機の前記圧
縮室のシール性を阻害する部分ではないため支障はな
い。

【００３７】位置決め支持部材の配設個数，配置および
横断面形状等は上記実施形態に限られず、状況に応じて
種々に変更可能である。例えば、位置決め支持部材を円
形断面のものとし、前記実施形態と同様、ピストン素材
１６０の頭部７２の直径方向に隔たった２箇所に位置決
め支持部材をそれぞれ設けるとともに、それら位置決め
支持部材の一方から頭部７２の軸方向に隔たった１箇所
にさらに別の位置決め支持部材を配置するのである。ま
た、断面形状が長手形状である等、断面形状が非円形で
ある位置決め支持部材とすることも可能である。

【００３８】上記実施形態では、中子２０２を位置決め
する位置決め支持部材としての位置決めピン３００，３
０２は、金型２７６に対して移動可能に配設されてい
る。これに代えて、一対の金型２７６，２７８の接近，
離間を利用して、中子２０２に対する位置決めピンによ
る位置決めとその解放とを行うようにしてもよい。つま
り、位置決めピンを金型に固定してもよいのである。例
えば、一対の金型２７６，２７８のキャビティ面２８
０，２８２に、キャビティ２７０内に向かって突出する
位置決めピンをそれぞれ固定的に設ける。一方、中子２
０２には、これら位置決めピンと嵌合可能な凹部をそれ
ぞれ形成する。固定側の金型２７６の位置決めピンに中
子２０２の凹部を嵌合させることによって金型２７６内
に中子２０２を支持させた後、可動側の金型２７８を金
型２７６に接近させて型締めする際に、中子２０２に形
成された他方の凹部に金型２７８に設けられた位置決め
ピンが嵌合されることにより、中子２０２がキャビティ
２７０内で位置決め支持される。この場合、金型２７８
を移動させる移動装置が、位置決めピンを中子２０２に
対して相対移動させる移動装置を兼ねていると考えるこ
ともできる。なお、中子２０２の凹部は、中子２０２の
基材２１０の成形時に一緒に成形してもよいし、基材２
１０および被膜２１２の形成後に、機械加工等（例え
ば、切削加工や塑性変形）によって形成してもよい。

【００３９】あるいは、中子２０２に凹部を形成せず、
金型２７６，２７８に固定的に設けられた複数の位置決
めピンが中子２０２の外周面を支持することにより、中
子２０２をキャビティ２７０内に位置決め支持すること
も可能である。例えば、１つの中子２０２について互い
に隔たった複数箇所（例えば中子２０２の中心線方向お
よび周方向に互いに隔たった３箇所以上）を支持し得る
位置決めピンをそれぞれ固定側の金型２７６に固定的に
設ける。この形態において、中子２０２をキャビティ２
７０内に位置決め支持する場合には、まず、２つの中子
２０２がそれら位置決めピンによって金型２７６内に位
置決め支持される。そして、可動側の金型２７８が接近
させられ、金型２７８に設けられた位置決めピン（各中
子２０２について１つずつでもよいし複数個設けてもよ
い）が中子２０２に接触させられて中子２０２を金型２
７６側の位置決めピンに押さえ付けることにより、中子
２０２がキャビティ２７０内に移動不能に位置決め支持
されるのである。後述のように、２つの中子が連結部に
よって連結された連結中子を本形態の位置決めピンによ
って位置決め支持する場合には、位置決めピンの配設個
数を上述の場合よりは少なくすることも可能である。

【００４０】さらに、前記実施形態のように、金属シー
トにより中子２０２を被覆することに代えて、クロムめ
っき等のめっきを施すことも可能であるし、あるいは、
中子２０２の表面を、水ガラスにセラミックスを適量混
合したコーティング層を形成し、そのコーティング層が
乾燥した後、その上にさらに水ガラスを主成分とする別
のコーティング層を形成することも可能である。なお、
めっきの厚さは、アルミニウム合金の溶湯に浸食される
ことを防止するために、２０μｍ以上とすることが望ま
しく、３０μｍ以上とすることがさらに望ましい。

【００４１】本発明の別の実施形態である斜板式圧縮機
用ピストンの製造方法について図９ないし図１２に基づ
いて説明する。ただし、斜板式圧縮機全体の構成，ピス
トン１４およびピストン素材１６０の構成は同じである
ため、同じ符号を付して説明を省略し、異なる部分のみ
について説明する。ピストンの製造方法における工程で
も、同じ工程については同じステップ番号を付して説明
を省略する。

【００４２】本製造方法における各工程を図９にフロー
チャートで示す。中子鋳造工程Ｓ１０で製造される中子
は、図１０に示す連結中子４００であり、ピストン素材
１６０の中空の頭部７２の内部空間をそれぞれ形成する
中子４０１同士が、係合部７０の基部１１８を貫通する
連結手段としての連結部４０２により一体的に連結され
たものである。中子４０１の形状は、中子２０２の形状
と同じものを採用可能であるため、ここでは説明を省略
する。中子４０１は、中子２０２と同様、亜鉛を主成分
とする亜鉛系材料である亜鉛合金の基材２１０と、その
基材２１０の表面を被覆するアルミニウム合金製の被膜
２１２とを備えるものである。被膜２１２の厚みは、５
０μｍ〜１００μｍとされている。ただし、被膜２１２
は、前述のように、クロムめっきや、水ガラス等を含む
コーティング層とすることも可能である。基材２１０の
材料である亜鉛合金は、ピストン素材１６０の材料であ
るアルミニウム合金よりも融点の低い低融点材料であ
る。

【００４３】連結部４０２は、図１０，１１に示すよう
に、係合部７０の基部１１８を貫通して軸方向に延びる
長手形状の板状部材４０６により中子４０１同士を連結
するものであり、板状部材４０６にはそれを厚さ方向に
貫通する複数の貫通穴が形成されている。ピストン素材
１６０の材料との固着力を増すためである。図示の例で
は、単純化のために、連結部４０２の横断面形状が単純
な矩形とされているが、鋳造、プレス加工等によりリブ
やビードが形成され、曲げ剛性やねじり剛性が高められ
たものとされることが望ましい。板状部材４０６の材質
は、ピストン素材１６０の材料と同等以上の強度を有す
るものとされることが望ましく、ピストン素材１６０よ
り強度の大きい材料から成る場合には、図１１に示すよ
うに、係合部７０の基部１１８の厚さ方向における中央
部よりアーム部１２０，１２２が延び出す側（すなわち
係合部７０の内側面に近い側）に配置されることが、基
部１１８の強度確保の上から望ましい。板状部材４０６
の材料としては、例えば、金属基複合材料，セラミック
ス基複合材料等が好適であるが、ピストン素材１６０の
材料であるアルミニウム合金との固着強度を確保する上
で、金属基複合材料、特にアルミニウムまたはその合金
をマトリックスとするものが好適である。強化繊維とし
ては、タングステン，ステンレス鋼等の金属繊維、アル
ミナ，セラミックファイバ等の短繊維、Ａｌ₂Ｏ₃，Ｓｉ
Ｃ等のウィスカーが採用可能である。

【００４４】中子４０１をキャビティ２７０内に位置決
め支持する位置決め支持部材は、前述のキャビティ２７
０内に突出させられた種々の位置決めピン等の位置決め
支持部材とすることも可能であるが、本実施形態におい
ては、図１０，１１に示すように、連結中子４００に一
体的に設けられている。連結部４０２の板状部材４０６
からその板状部材４０６の幅方向に突出する位置決め支
持部４１０が設けられるとともに、一対の中子４０１か
らそれぞれ半径方向外向きに突出して１つずつの位置決
め支持部４１２，４１４が設けられている。位置決め支
持部４１０は板状部材４０６と、また、位置決め支持部
４１２，４１４は中子４０１と、それぞれ同じ材料で形
成されている。

【００４５】ダイカスト工程Ｓ１２においては、金型２
７６，２７８が開かれた状態で、固定側の金型２７６の
キャビティ面２８０の内側に連結中子４００が配置され
る。その際、位置決め支持部４１０，４１２，４１４が
金型２７６のそれぞれ対応する位置に形成された凹部に
係合させられることにより、連結中子４００がキャビテ
ィ面２８０に対して位置決め支持される。他方の金型２
７８にも、同様に位置決め支持部４１０，４１２，４１
４に対応する位置にそれらを収容する凹部が形成されて
いる。金型２７６，２７８が閉じられて連結中子４００
がキャビティ２７０内に位置決め支持された状態で、注
湯装置によってアルミニウム合金の溶湯が湯道２８８に
注入され、狭いゲート２９０，２９２，２９４を通って
キャビティ２７０内に一気に噴出させられる。ただし、
本実施形態においては、頭部７２の軸方向に関してアー
ム部１２２と一致するゲート２９２と、頭部７２の軸方
向に関してアーム部１２０と一致するゲート２９４と
は、噴出させられた溶湯が連結部４０２の表面に直接ぶ
つからないように各開口の位置および方向が設定されて
いる。中子４０１，連結部４０２およびキャビティ面２
８０，２８２によって形成されるキャビティ２７０内に
溶湯が充満させられるとともに、図１１に示すように、
板状部材４０６の貫通穴にも溶湯が充満させられる。

【００４６】ダイカスト工程Ｓ１２の後に、前述のよう
に熱処理工程Ｓ１４および低融点材流出工程Ｓ１６が並
行して行われるのであるが、この時、位置決め支持部４
１２，４１４も中子４０１の基材２１０と共に溶融し、
ピストン素材１６０から流出させられる。そして、図１
２に示すように、位置決め支持部４１２，４１４の痕と
して頭部７２の周壁に貫通穴４２２，４２４が形成され
る。なお、貫通穴４２２，４２４が大きい場合には、貫
通穴４２２，４２４を溶融した材料の流出口として機能
させるのみならず、空気の流入口としても機能させるこ
とができるが、空気の流入が不可能な場合には、貫通穴
４２２，４２４から隔たった位置（例えば、直径方向に
隔たった位置）に、小さい空気流入口を機械加工等で形
成すればよい。また、材料が溶融した段階で、貫通穴４
２２，４２４から、ピストン素材１６０の材料と同等以
上の融点を有する材料製の細いパイプを挿入し、そのパ
イプから空気を供給することも可能である。

【００４７】次に、外周面加工工程Ｓ１８が行われるの
であるが、その前に、前記貫通穴４２２，４２４が埋め
られる。これが穴埋め工程Ｓ１７である。例えば、貫通
穴４２２，４２４に熱可塑性樹脂を充填したり、半田付
け，ろう付け等により金属製の閉塞部材を固定したりさ
れるのである。図１２には、その一例として熱可塑性樹
脂が充填された状態が示されている。

【００４８】穴埋め工程Ｓ１７の後、前述のように外周
面加工工程Ｓ１８，コーティング工程Ｓ２０，研削工程
Ｓ２２、凹球面部形成工程Ｓ２４，分離工程Ｓ２６が実
施され、２個のピストン１４が完成する。なお、分離工
程Ｓ２６において、板状部材４０６から幅方向に突出し
て設けられた位置決め支持部４１０は、結合部１６８と
共に除去される。本実施形態においては、連結部４０２
の板状部材４０６が熱処理工程Ｓ１４後も係合部７０内
にそのまま残り、係合部７０の基部１１８の一部として
機能する。連結部４０２をピストン１４の材料と同等以
上の強度を有する材料で形成することにより、係合部７
０の要求強度を確保しつつ、中子４０１同士を連結する
ことができる。

【００４９】なお、前記図１〜図８に示す実施形態にお
いても、外周面加工工程Ｓ１８等の機械加工の前に、上
記穴埋め工程Ｓ１７を実施し、ピストン素材１６０に形
成された貫通穴３２０，３２２を埋めることも可能であ
る。

【００５０】中子４０１同士を連結する連結手段は上記
実施形態のものに限定されるわけではない。例えば、図
１３に示すように、ピストン素材１６０の材料であるア
ルミニウム合金と同等以上の強度を有する複数本の線材
５１０で形成することもできるのである。線材として
は、長繊維で強化された複合材料製のものが好適であ
る。

【００５１】中子４０１同士を連結する連結手段を、中
子４０１の基材２１０と同じ材料で構成することも可能
である。その一例を図１４ないし図１６に示す。連結部
５２０は、図１４に示すように、係合部７０の基部１１
８を貫通して軸方向に延びる長手形状をなし、図１５に
示すように、基部１１８の中央部に位置するようにされ
ている。連結部５２０の長手方向の中央部から、連結部
５２０の幅方向に平行に位置決め支持部５２２が突出さ
せられ、連結部５２０の各頭部７２に近い部分から、連
結部５２０の幅方向に平行にかつ位置決め支持部５２２
とは逆向きに、それぞれ位置決め支持部５２４が突出さ
せられている。これら位置決め支持部５２２，５２４も
中子４０１の基材２１０と同じ材料で形成されている。
以上中子４０１，連結部５２０，位置決め支持部５２
２，５２４等がダイカストにより一体に形成された連結
中子５３０も、アルミニウムシートで被覆することが可
能であるが、形状がやや複雑であるので、クロムめっ
き、あるいは水ガラスを主成分とするコーティング層等
による被覆の方が適している。

【００５２】ダイカスト工程においては、金型２７６，
２７８が開かれた状態で、固定側の金型２７６のキャビ
ティ面２８０の内側に連結中子５３０が配置される。そ
の際、位置決め支持部５２２，５２４が金型２７６のそ
れぞれ対応する位置に形成された凹部に係合させられる
ことにより、連結中子５３０がキャビティ面２８０に対
して位置決め支持される。他方の金型２７８にも、同様
に位置決め支持部５２２，５２４に対応する位置にそれ
らを収容する凹部が形成されている。金型２７６，２７
８が閉じられて連結中子５３０がキャビティ２７０内に
位置決め支持された状態で、注湯が行われること等は前
記実施形態と同様であるため、説明を省略する。

【００５３】ダイカスト工程の後に、熱処理工程および
低融点材流出工程が並行して行われることも前記実施形
態と同様であるが、本実施形態においては、低融点材流
出工程において、ピストン素材１６０の姿勢が、位置決
め支持部５２４の痕として形成される２つの貫通穴５３
２（図１６参照）が最も低い位置に開口し、位置決め支
持部５２２の痕として形成される貫通穴５３４（図１６
参照）ができる限り高い位置に開口するように設定さ
れ、それによって、貫通穴５３４が空気の流入口、貫通
穴５３２が溶融物の流出口として機能する。以上説明し
た点以外は、前記実施形態と同様である。

【００５４】本実施形態によれば、頭部７２に中子４０
１を支持するための位置決め支持部材の痕として形成さ
れる貫通穴や、溶融物の流出口としての貫通穴が形成さ
れないため、頭部７２自体は完全に閉じたものとなる。
また、図１６に示すように、位置決め支持部５２４の痕
として形成される２つの貫通穴５３２は機械加工されな
い部分に形成され、位置決め支持部５２２の痕として形
成される貫通穴５３４は分離工程まで機械加工されない
部分に形成されるため、治具としてのプラグ等で一時的
に閉塞しておくことが容易であり、機械加工時等に切り
屑等の異物が内部に侵入することを容易に防止すること
ができる。なお、位置決め支持部５２２の痕として形成
される貫通穴５３４は、最終的には分離工程において結
合部１６８と共に切除され、代わりに連結部５２０の痕
としての開口が残る。この開口と、位置決め支持部５２
４の痕として形成される貫通穴５３２とは、そのままに
されてもよいが、使用時に潤滑油や液化した冷媒等が内
部に侵入して溜まることを回避するために、熱硬化性樹
脂等適宜の材料で閉塞されることが望ましい。

【００５５】なお、上記各実施形態においては、中子あ
るいは連結中子を位置決め支持する位置決め支持部の痕
に貫通穴が形成されるようになっていたが、これは不可
欠ではない。例えば、位置決め支持部をアルミニウム合
金製とし、ダイカスト時にピストン素材と一体化される
ようにすることも可能であり、この場合には貫通穴は形
成されないのである。

【００５６】以上、本発明のいくつかの実施形態を詳細
に説明したが、これらは例示に過ぎず、本発明は、前記
〔発明が解決しようとする課題，課題解決手段および効
果〕の項に記載された態様を始めとして、当業者の知識
に基づいて種々の変更、改良を施した形態で実施するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態である斜板式圧縮機用ピス
トンの製造方法により製造されたピストンを備える斜板
式圧縮機を示す正面断面図である。

【図２】上記ピストンを示す正面断面図である。

【図３】上記ピストンを製造するためのピストン素材を
示す正面図（一部断面）である。

【図４】前記斜板式圧縮機用ピストンの製造方法の各工
程を示すフローチャートである。

【図５】上記斜板式圧縮機用ピストンの製造方法の中子
準備工程を説明するための図である。

【図６】上記中子準備工程で使用される金型とは別の形
態の金型を示す正面断面図である。

【図７】前記斜板式圧縮機用ピストンのダイカスト工程
で使用される一対の金型を中子とともに示す正面断面図
である。

【図８】上記一対の金型が開かれた状態を示す平面図で
ある。

【図９】本発明の別の実施形態である斜板式圧縮機用ピ
ストンの製造方法の各工程を示すフローチャートであ
る。

【図１０】上記斜板式圧縮機用ピストンの製造方法のダ
イカスト工程で使用される金型を中子とともに示す正面
断面図である。

【図１１】図１０のＰ−Ｐ断面図である。

【図１２】上記斜板式圧縮機用ピストンの製造方法の穴
埋め工程の一形態を示す側面断面図である。

【図１３】本発明のさらに別の実施形態である斜板式圧
縮機用ピストンの製造方法における中子の連結手段を示
す側面断面図である。

【図１４】本発明のさらに別の実施形態である斜板式圧
縮機用ピストンの製造方法におけるダイカスト工程で使
用される金型を中子とともに示す正面断面図である。

【図１５】図１４のＱ−Ｑ断面図である。

【図１６】前記ダイカスト工程，熱処理工程および低融
点材流出工程を経たピストン素材を示す側面断面図であ
る。

【符号の説明】

１４：片頭ピストン ７０：係合部 ７２：頭部
１１０：円筒部 １１２：頂板部 １１４：閉塞
部 １１８：基部 １２０，１２２：アーム部
１６０：ピストン素材 ２０２：中子 ２２０，２
２２：金型 ２５４，２５６：金型 ２７０：キャ
ビティ ２８８：湯道 ２９０，２９２，２９４：
ゲート ３００，３０２：位置決めピン ３２０，
３２２：貫通穴 ４００：連結中子 ４０１：中子
４０２：連結部 ４１０，４１２，４１４：位置
決め支持部 ４２２，４２４：貫通穴 ５１０：線
材 ５２０：連結部 ５２２，５２４：位置決め支持部
５３０：連結中子 ５３２，５３４：貫通穴

───────────────────────────────────────────────────── 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 17/00 Ｂ２２Ｄ 17/00 Ｂ 17/22 17/22 Ｆ Ｈ Ｆ０４Ｂ 27/08 Ｆ０４Ｂ 39/00 １０７Ｅ 39/00 １０７ 27/08 Ｋ Ｆターム(参考） 3H003 AA03 AB06 AC03 AD01 CB00 3H076 AA06 BB50 CC31 4E092 AA09 EA10 FA10 GA10 4E093 QB10 QC10 TA10

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 アルミニウム合金よりも融点の低い低融
   点材料から成り、表面が被膜により被覆された低融点材
   製中子を準備する中子準備工程と、 前記低融点材製中子をキャビティ内に設置して金型を閉
   じ、キャビティ内にポアフリー法でアルミニウム合金の
   溶湯を注湯して硬化させ、ピストン素材を得るダイカス
   ト工程と、 前記金型から前記ピストン素材を取り出し、低融点材料
   を溶融させて流出させる低融点材流出工程とを含むこと
   を特徴とする斜板式圧縮機用ピストンの製造方法。
2. 【請求項２】 前記中子準備工程が、金属シートを金型
   キャビティ内面に沿わせて配置し、その金属シートの内
   側に前記低融点材を注湯して、前記被膜としての金属シ
   ートに包まれた低融点材製中子を金型鋳造する中子鋳造
   工程を含む請求項１に記載の斜板式圧縮機用ピストンの
   製造方法。
3. 【請求項３】 前記ピストンが、中空頭部と、斜板と係
   合する係合部とを備え、中空頭部が、概して中空円筒状
   をなす円筒部と、その円筒部の一方の開口を閉じる円板
   状の頂板部と、他方の開口を閉じるとともに、斜板との
   係合部と一体に形成された閉塞部とを含み、前記係合部
   が前記中空頭部の軸線にほぼ平行な基部とその基部の両
   端部から前記軸線とほぼ直交しかつ互いに平行に延びる
   一対のアーム部とを含んで前記斜板の外周部を収容する
   係合凹部を画定するものであり、 前記ダイカスト工程を、(a)前記中空頭部の軸方向に関
   して前記頂板部と一致し、その頂板部とほぼ平行な方向
   に溶湯を噴出する第１ゲートと、(b)前記中空頭部の軸
   方向に関して前記一対のアーム部の少なくとも一方と一
   致し、前記頂板部とほぼ平行な方向に溶湯を噴出する少
   なくとも１つの第２ゲートとから前記アルミニウム合金
   の溶湯を噴出させることにより行う請求項１または２に
   記載の斜板式圧縮機用ピストンの製造方法。
4. 【請求項４】 前記ダイカスト工程において前記キャビ
   ティ内にアルミニウム合金の溶湯を注湯するゲートの開
   口面積を１０ｍｍ²以下とする請求項１ないし３のいず
   れかに記載の斜板式圧縮機用ピストンの製造方法。
5. 【請求項５】 前記低融点材流出工程を、前記ダイカス
   ト工程において鋳造したピストン素材に熱処理を施す熱
   処理工程と並行して行う 請求項１ないし４のいずれか
   に記載の斜板式圧縮機用ピストンの製造方法。
6. 【請求項６】 前記ダイカスト工程において製造するピ
   ストン素材を、それぞれ中空頭部と、斜板と係合する係
   合部とを１つずつ備え、中空頭部が、概して中空円筒状
   をなす円筒部と、その円筒部の一方の開口を閉じる円板
   状の頂板部と、他方の開口を閉じるとともに、斜板との
   係合部と一体に形成された閉塞部とを含み、前記係合部
   が前記中空頭部の軸線にほぼ平行な基部とその基部の両
   端部から前記軸線とほぼ直交しかつ互いに平行に延びる
   一対のアーム部とを含んで前記斜板の外周部を収容する
   係合凹部を画定するものを２つ、各々の係合部側におい
   て直列に結合した２連ピストン素材とし、かつ、２つの
   中空頭部を成形するための前記低融点材製中子同士を、
   前記係合部の基部を貫通する連結手段により一体的に連
   結した状態で前記キャビティ内に設置する請求項１ない
   し５のいずれかに記載の斜板式圧縮機用ピストンの製造
   方法。