JP2956306B2 - スクロール流体機械のハネおよび製作法 - Google Patents

スクロール流体機械のハネおよび製作法

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明はスクロール流体機械の
ハネ材料およびその製作方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図６はスクロール流体機械の一種である
スクロール圧縮機である。このようなスクロール流体機
械のスクロールハネは要求される強度から鋳鉄または鋼
で製作されることが多く、要求精度が高いため、主にエ
ンドミルなどの切削による加工を施して使用される場合
が多い。実際にはねずみ鋳鉄または球状黒鉛鋳鉄製材料
と主にエンドミルなどの切削による仕上げ加工の組合せ
による従来例が多い。
【０００３】図３に示すようにスクロールハネはその形
状が複雑で、要求精度が高いため、主にエンドミルなど
の切削による加工の時間が極めて長い傾向にある。従っ
て、スクロール流体機械を安価で製作するためには、ス
クロールハネを安価に製作することが必要である。
【０００４】スクロールハネの加工時間を短縮するため
に、主としてエンドミルなどの切削加工工具の切削早さ
を向上する必要があるが、その手段として主としてエン
ドミルなどの切削加工工具の１回転当たりの加工量を増
加させる方法と主としてエンドミルなどの切削加工工具
の１回転の早さを増加させる方法が一般に考えられる。
【０００５】主としてエンドミルなどの切削加工工具の
１回転当たりの加工量を増加させると、加工精度が低下
するため、高い精度を要求されるスクロールハネの加工
においては、主としてエンドミルなどの切削加工工具の
１回転当たりの加工量を増加することは困難であり、主
としてエンドミルなどの切削加工工具の１回転の早さを
増加させる事により切削早さを向上させ、加工時間およ
び工数を短縮しなければならない。ところが、主として
エンドミルなどの切削加工工具の１回転の早さを向上さ
せると工具寿命が短くなり、主としてエンドミルなどの
切削加工工具交換に要する時間および工数がかかり生産
性が低下する。一般に、加工精度と加工時間バランスを
取ることがスクロールハネを安価に製作するポイントと
なっている。また、鋳物を使用する場合でも、材料を仕
上げ形状に近い形状で製作することが困難でありスクロ
ールハネを仕上げるまでに材料を加工除去する体積が多
いため、加工工数がかかり生産性が低くなる。
【０００６】一般に、加工精度・加工時間と加工除去体
積のバランスを取ることがスクロールハネを安価に製作
するポイントとなっている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】スクロールハネを実用
化するに当たり、高い加工精度の実現と加工工数の短縮
をはかり、スクロールハネの安価な製造コストを実現す
ることである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】高い加工精度の実現と加
工工数の短縮をはかるため、 １）ハネ材料に切削加工性の良好な共晶黒鉛鋳鉄を用
い、その共晶シェルの大きさをスクロールハネのラップ
高さの１／４以下とした材料を使用する。
【０００９】２）ハネ材料に切削加工性の良好な共晶黒
鉛鋳鉄を用い、その共晶シェルの大きさをスクロールハ
ネのラップ高さの１／４以下とし、その鋳型に金属を用
いたハネ材料製作法で製作された材料を使用する。
【００１０】また、鋳型材料を選定することにより、切
削加工性が良好な材料で、仕上げ形状に近い形状でハネ
材料を製作し、加工除去体積の減少を行ったハネ材料製
作法で製作された材料を使用する。
【００１１】３）ハネ材料に切削加工性の良好な共晶黒
鉛鋳鉄を用い、その共晶シェルの大きさをスクロールハ
ネのラップ高さの１／４以下とし、その鋳型に砂型を用
いたハネ材料製作法で製作された材料を使用する。
【００１２】また、鋳型製作法を選定することにより、
切削加工性が良好な材料で、仕上げ形状に近い形状でハ
ネ材料を製作し、加工除去体積の減少を行いスクロール
ハネ材料から仕上げまでの加工工数の低減を行ったハネ
材料製作法で製作された材料を使用する。といった、手
段を講じたものである。
【００１３】
【作用】図１は共晶黒鉛鋳鉄で作成されたスクロールハ
ネの縦断面の組織の詳細図である。スクロールハネは１
の鏡板とそれに立てたラップ２よりなる。
【００１４】一般に、共晶黒鉛鋳鉄は、その黒鉛形状
（目の細かい点）が微細で均一に分布しているため黒鉛
間距離が小さくそのために、切削加工性が良好であり、
ローリングピストン流体機械のシリンダーについてはそ
の切削性のためにほとんどが共晶黒鉛鋳鉄で製作されて
いる。ところが、共晶シェルの境界４（黒い部分）に
は、硬度の高いパーライトが析出し、主としてエンドミ
ルなどの切削加工した場合、他の部分３との硬度差のた
めうねりが生じ高い精度を維持することが困難である。
本発明では共晶シェルの大きさをスクロールハネの１／
４以下と限定された共晶黒鉛鋳鉄を採用することにより
組織内の硬度差によるラップの高さ方向のうねりを均一
化し高い加工精度のスクロールハネの実現を可能にして
いる。
【００１５】また、共晶黒鉛鋳鉄はエンドミルなどによ
る切削加工性が良好であるため、主にエンドミルなどに
よる切削加工時間を短縮する手段として、切削工具の１
回転の早さを向上させても切削工具の寿命が短くなるこ
とがほとんどないため、切削加工工具の１回転の早さを
向上することによるスクロールハネ加工時間の短縮を実
現できる。
【００１６】またスクロールハネはそのラップ壁面に大
きな圧力を受けるために特に強度を要求される。このた
めエンドミルなどの切削加工性に影響のない範囲でパー
ライト４を析出させるので、強度を向上することができ
る。本発明では、強度を求めかつ主にエンドミルなどの
切削加工性に影響がない組織として共晶黒鉛鋳鉄の基地
のパーライト量を７〜３０％とすることにより解決して
いる。
【００１７】図６に示した圧縮機等のスクロール流体機
械では一般にそのスクロールハネのラップの高さは１０
ｍｍ〜３０ｍｍである。このようなスクロールハネにお
いて、そのハネの高さＨの１／４以下の共晶シェルの大
きさをもった共晶黒鉛鋳鉄を得るためには特殊な条件を
必要とする。
【００１８】まずその組成成分は炭素ＣとシリコンＳｉ
の量をできる限り共晶域に近ずけることであり、そのた
めＣ２．０〜４．５％，Ｓｉ１．０〜４．０％が適当で
ある。また共晶組織を成長させるＴｉを０．０５％〜
１．３％を入れるのが良い。さらに共晶シェルの大きさ
を支配するのは鋳込後の冷却速度であり、本発明では、
このような組織の共晶黒鉛鋳鉄を得るための製作方法と
して、冷却速度を速くするため鋳型に金属を用いるハネ
材料製作方法を提供している。
【００１９】金属を鋳型とした場合、図２のような単純
形状は容易に係成できるが、図３に示すような複雑な形
状を作成する場合は、金型の熱変形等により、鋳型から
鋳物が抜けにくくなる可能性がある。本発明では、鋳型
に銅合金を使用し、水冷却することにより、鋳型の形状
を仕上げ形状に近い複雑な形状とするハネ材料製作方法
を提供している。鋳型の形状を仕上げ形状に近い形状と
することにより、スクロールハネの材料から仕上げまで
の加工除去体積の減少が可能となり加工工数が低減さ
れ、その黒鉛形状が微細で均一に分布しているため黒鉛
間距離が小さく、そのために主にエンドミルなどによる
切削加工性の良好な共晶黒鉛鋳鉄の効果も加わって、高
い加工精度で、更に暗かなスクロールハネの製作が可能
となる。
【００２０】前記共晶黒鉛鋳鉄を得るための製作方法と
して、本発明では、鋳型に黒鉛を使用することにより、
鋳型の形状を仕上げ形状に近い形状とすることができる
ハネ材料製作方法を提供している。
【００２１】さらに別の方法で前記共晶黒鉛鋳鉄を得る
手段として、鋳型に砂型を用い、組成成分調整にて共晶
黒鉛組織を得るハネ材料製作方法を提供している。
【００２２】また鋳型の製作法の一手段としてシェルモ
ールド法を使用することにより、より鋳型の形状を仕上
げ形状に近い形状とすることができる。
【００２３】また前記共晶黒鉛鋳鉄を得るための製作方
法として、本発明では、鋳型の製作法にロストワックス
法を使用することにより、さらに鋳型の形状を仕上げ形
状に近い形状とするハネ材料製作方法を提供している。
【００２４】このような方法で鋳型の形状を仕上げ形状
に近い形状とすることにより、スクロールハネの材料か
ら仕上げまでの加工除去体積の減少が可能となり加工工
数が低減され、その黒鉛形状が微細で均一に分布してい
るため黒鉛間距離が小さく、そのために主にエンドミル
などによる切削加工性の良好な共晶黒鉛鋳鉄の効果も加
わって高い加工精度で更に安価なスクロールハネの製作
が可能となる。
【００２５】
【実施例】図１は、本発明の１実施例のスクロールハネ
のラップの断面組織である。スクロールハネは、鏡板１
とこの鏡板にたてたラップ２により構成されており、共
晶黒鉛鋳鉄で製作されており、その共晶シェルの大きさ
が前記ラップの高さの１／４以下となっている事を表し
ている。
【００２６】図２は、本発明の他の実施例のスクロール
ハネ材料の斜視図である。鋳型に金型を用いた製作法ま
たは、砂型を用いた製作法で製作された実施例を表して
おり、スクロールハネの仕上げ形状が全くない形状とな
っている。
【００２７】図３は、本発明の他の実施例のスクロール
ハネ材料の斜視図である。鋳型に銅合金または黒鉛を用
い、鋳型の形状は仕上げ形状に近い形状である共晶黒鉛
鋳鉄で製作された実施例を表しており、スクロールハネ
の仕上げ形状に近い形状となっている。
【００２８】鋳型を砂型とし、組成成分調整にて共晶黒
鉛鋳鉄を得、鋳型の製作法をシェルモールドまたはロス
トワックス法を用い、鋳型の形状は仕上げ形状に近い形
状である共晶黒鉛鋳鉄で製作された場合も同様なスクロ
ールハネの仕上げ形状に近い形状となっている。
【００２９】図４は、図３の鋳型に銅合金または黒鉛を
使用した製作法で製作されたスクロールハネのラップの
断面であり、冷却速度が速いためより細かな共晶シェル
組織となっている。図５は鋳型を砂型とし、組成成分に
て共晶黒鉛鋳鉄を得、鋳型の製作法をシェルモールドま
たはロストワックス法を用いた製作法で製作されたスク
ロールハネのラップの断面であり、やや大き目な共晶シ
ェル組織となる。
【００３０】
【発明の効果】本発明によれば、ハネ材料として共晶黒
鉛鋳鉄を採用することによりスクロールハネの製作にお
いて、主にエンドミルなどによる切削加工における加工
時間を短縮することができ、かつ主にエンドミルなどの
切削加工工具寿命の短縮がほとんどないため、スクロー
ル流体機械用のスクロールハネを安価に実用化すること
ができさらにその共晶シェルの大きさをハネのラップ高
さの１／４以下の大きさにすることにより、組織内の硬
度差によるうねりを抑制し、より精度の高い加工が可能
になるという効果がある。
【００３１】さらに、銅、黒鉛等の金型、またシェルモ
ールド法、ロストワックス法等の鋳造方法により、複雑
形状に成形でき、材料形状から仕上げ形状までの加工除
去体積が減少できるため加工工数の減少が行え、スクロ
ール流体機械用のスクロールハネを安価に製作すること
ができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の１実施例のスクロールハネのラップの
断面図
【図２】本発明の他の実施例のスクロールハネ形状の無
い材料の斜視図
【図３】本発明の他の実施例のスクロールハネ形状を出
した材料の斜視図
【図４】図３の鋳型に銅合金又は黒鉛を使用した製作法
で製作されたスクロールハネのラップの断面図
【図５】鋳型を砂型とし、組成成分にて共晶組織を得た
場合のスクロールハネのラップ断面図
【図６】本発明のスクロールハネを組み込んだスクロー
ル圧縮機の縦断面図
【符号の説明】
１ 鏡板 ２ ラップ

Claims (9)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】鏡板とこの鏡板にたてたラップにより構成
    され、材料を共晶黒鉛鋳鉄とし、その共晶シェルの大き
    さを前記ラップの高さの１／４以下としたスクロール流
    体機械のハネ。
  2. 【請求項２】共晶黒鉛鋳鉄の組成成分をＴｉ０．０５〜
    １．３％，Ｃ２．０〜４．５％，Ｓｉ１．０〜４．０％
    とした請求項１記載のスクロール流体機械のハネ。
  3. 【請求項３】共晶黒鉛鋳鉄の基地のパーライトを７％〜
    ３０％とした請求項１記載のスクロールハネ。
  4. 【請求項４】鏡板とこの鏡板にたてたラップにより構成
    されるスクロール流体機械のハネの材料を共晶黒鉛鋳鉄
    とし、その共晶シェルの大きさを前記ラップの高さの１
    ／４以下とするスクロール流体機械のハネの鋳型に金属
    を用いたハネ材料製作法。
  5. 【請求項５】鋳型の材料として、銅合金を用い、前記鋳
    型の形状を仕上げ形状に近い形状とした請求項４記載の
    ハネ材料製作法。
  6. 【請求項６】鋳型の材料として、黒鉛を用い、前記鋳型
    の形状を仕上げ形状に近い形状とした請求項４記載のハ
    ネ材料製作法。
  7. 【請求項７】鏡板とこの鏡板にたてたラップにより構成
    されるスクロールハネの材料を共晶黒鉛鋳鉄とし、その
    共晶シェルの大きさを前記ラップの高さの１／４以下と
    するスクロールハネの組成成分をＴｉ０．０５〜１．３
    ％とし、その鋳型として砂型を用いたハネ材料製作法。
  8. 【請求項８】鋳型の製作法をシェルモールド法とし、前
    記鋳型の形状を仕上げ形状に近い形状とした請求項７記
    載のハネ材料製作法。
  9. 【請求項９】鋳型の製作法をロストワックス法とし、前
    記鋳型の形状を仕上げ形状に近い形状とした請求項７記
    載のハネ材料製作法。
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