JP4894486B2

JP4894486B2 - 圧縮機

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Publication number: JP4894486B2
Application number: JP2006328808A
Authority: JP
Inventors: 光彦岸川; 隆廣内; 洋行山路; 美絵新井; 幹央梶原
Original assignee: Daikin Industries Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 2006-03-03
Filing date: 2006-12-05
Publication date: 2012-03-14
Anticipated expiration: 2026-12-05
Also published as: JP2007263105A

Description

本発明は、圧縮機、特に小型化（小径化）を達成した圧縮機に関する。

過去に「鋳鉄と鋼材との間に純ニッケル薄膜を挟み込み、鋼材側からレーザ光を照射して、鋳鉄と鋼材とを溶接する」という技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００１−３３４３７８号公報

ところで、近年、特に日本社会では、設置スペース等の確保が難しいことから空気調和機や給湯機などの小型化が望まれている。この小型化を達成するためには、要素部品の中でも大きい部類に属する圧縮機を小型化することは避けて通ることができない。

そこで、例えば、構成部品の接合方法を、従来から行われている「ボルト止め」から「レーザ溶接」に切り換えることが考えられる。このように接合方法を「ボルト止め」から「レーザ溶接」に切り換えれば、専らボルト接合用に設けられている部分を排除することができるため、圧縮機の小型化（小径化）が可能になるという訳である。しかも、ボルト接合用に設けられている部分に使用されていた分の素材が必要なくなるので、素材費を低減することができるというメリットも享受できる。しかし、レーザ溶接として、上述したような従来技術を採用すると、ニッケル自体が高価なので、上記の素材費低減効果が十分に享受できないおそれがある。

また、炭素鋼を溶接する場合、通常、炭素量が０．３ｗｔ％以下の炭素鋼が選択される。しかし、圧縮機では摺動部品が多々あるため、摺動性を確保するために炭素含有量の多い素材が好まれるという事情がある。また、炭素量が低くなるとその素材が加工性に乏しくなるので、炭素量はできるだけ多い方が好ましい。

本発明の課題は、小型化が可能であって、市場に安価に提供することができ、かつ、従来の摺動性および加工性を失うことがない圧縮機を提供することにある。

第１発明に係る圧縮機は、第１構成部品および第１摺動部品を備える。第１構成部品は、第１板部と、第１板部から立設される第１囲い壁部と、第１囲い壁部の第１板部側の反対側の端面である第１締結面とを有する。第１構成部品は、レーザ溶接が可能である。第１摺動部品は、第２板部と、第２板部から立設される第２囲い壁部と、第２囲い壁部の第２板部側の反対側の端面である第２締結面とを有する。第１摺動部品は、２．０ｗｔ％以上２．７ｗｔ％以下の炭素量を有しレーザ溶接が可能である鋳鉄から成っている。なお、ここにいう「２．０ｗｔ％以上２．７ｗｔ％以下の炭素量を有しレーザ溶接が可能である鋳鉄」とは、例えば、半溶融ダイキャスト成形法や半凝固ダイキャスト成形法によって製造された成形品を構成する鋳鉄などである。そして、この第１摺動部品は、溶加材を用いることなくレーザ溶接により第１構成部品と接合されている。なお、構成部品は、第１摺動部品とは異なる摺動部品であってもよいし非摺動部品であってもよい。また、ここにいう「摺動部品」とは、例えば、固定スクロールやハウジング（軸受け部分）などである。レーザ溶接では、第１締結面と第２締結面とが密着した状態で、第１締結面と第２締結面との当接面を挟むようにレーザ光が照射され、第１締結面と第２締結面とが、外周から内周に至るまでレーザ溶接される。

この圧縮機では、２．０ｗｔ％以上２．７ｗｔ％以下の炭素量を有しレーザ溶接が可能である鋳鉄から成る第１摺動部品が、レーザ溶接によって第１構成部品と接合されている。このため、この圧縮機では、ボルト止めが不要となり小型化（小径化）が可能となるとともに従来の摺動性および加工性を失うことがない。また、ボルト接合用に設けられていた部分を排除することができ、さらに、レーザ溶接においてニッケル材のような溶加材は用いられないため、原料コストを十分に低減することができる。したがって、この圧縮機は、小型化が可能であって、市場に安価に提供することができ、かつ、従来の摺動性および加工性を失うことがない。

また、この圧縮機では、第１締結面が第１囲い壁部の第１板部側の反対側の端面であり、第２締結面が第２囲い壁部の第２板部側の反対側の端面である。このため、この圧縮機は、ボルトの締め付けトルクや、ボルトの取付け忘れ、ボルトの内部混入等に配慮する必要がなくなるとともに小型化（小径化）することができる。

第２発明に係る圧縮機は、第１発明に係る圧縮機であって、鋳鉄は、急冷されて全体がチル化された後、引張強度が６００ＭＰａ以上９００ＭＰａ以下となるように熱処理された結果、微細な金属組織が形成されている鋳鉄である。つまり、この第１摺動部品は、半溶融ダイキャスト成形法や半凝固ダイキャスト成形法などにより成形された後、熱処理されたものに相当する。なお、ここにいう「微細な」という文言は片状黒鉛鋳鉄の金属組織よりも細かいということを意味している。

この圧縮機では、鋳鉄は、急冷されて全体がチル化された後、引張強度が６００ＭＰａ以上９００ＭＰａ以下となるように熱処理された結果、微細な金属組織が形成されている鋳鉄である。このため、この圧縮機は、高い耐久性を示すとともに、ＦＣ材と比較すると靭性に優れているため突発的な内圧上昇や異物噛み込みに対して損傷が発生しにくいし仮に損傷しても細かいゴミができにくく配管の洗浄が不要になるというメリット等を享受することができる。

第３発明に係る圧縮機は、第１発明または第２発明に係る圧縮機であって、レーザ溶接では、溶接進行方向の単位長さ当たりの入熱量が１０（Ｊ／ｍｍ）以上７０（Ｊ／ｍｍ）以下となるようにレーザ光が調節される。なお、この入熱量が１０（Ｊ／ｍｍ）未満であると溶け込み深さが浅くなって十分な締結ができなくなり、７０（Ｊ／ｍｍ）よりも大きくなると鋳鉄の引張強度が３〜４割程度低下するとともに疲労強度も低下してしまうという問題がある。

この圧縮機の製造時には、レーザ溶接において、溶接進行方向の単位長さ当たりの入熱量が１０（Ｊ／ｍｍ）以上７０（Ｊ／ｍｍ）以下となるようにレーザ光が調節される。本発明者の実験結果によれば、この入熱量が７０（Ｊ／ｍｍ）以下であればレーザ溶接部分の鋳鉄の引張強度を８割以上維持することができ、また、平面曲げ試験において０．４〜０．５の（疲労限／鋳鉄強度）を得ることができることが明らかになっている。このため、この圧縮機は、レーザ溶接部分の引張強度を８割以上維持することができ、また、平面曲げ試験において０．４〜０．５の（疲労限／鋳鉄強度）を得ることができる。

第４発明に係る圧縮機は、第３発明に係る圧縮機であって、レーザ光は、ファイバーレーザ光である。

この圧縮機では、レーザ溶接に、ファイバーレーザ光が使用される。このため、この圧縮機では、レーザ溶接時に、深い溶け込みが得られるため、低入熱接合が可能となる。

第５発明に係る圧縮機は、第３発明または第４発明に係る圧縮機であって、レーザ光は、φ０．２ｍｍ以上φ０．７ｍｍ以下のスポット径を有する。なお、このスポット径がφ０．２ｍｍ未満であると溶接位置のズレによる溶け込み不良が起こりやすくなり、φ０．７ｍｍよりも大きいと必要な溶け込み深さが得られない。なお、必要な溶け込み深さを得るためには、加工速度を遅くする必要がある。しかし、加工速度を遅くすると、熱影響部分が大きくなり、その部分の引張強度が低下するという問題が生じる。

この圧縮機では、レーザ溶接において、φ０．２ｍｍ以上φ０．７ｍｍ以下のスポット径を有するレーザ光が使用される。このため、この圧縮機では、溶接位置のズレによる溶け込み不良を防止することができる。

第６発明に係る圧縮機は、第１発明から第５発明のいずれかに係る圧縮機であって、第１締結面は、１．２μｍ以下の中心線表面粗さ（Ｒａ）および０．０３ｍｍ以下の平面度を有する。また、第２締結面は、１．２μｍ以下の中心線表面粗さ（Ｒａ）および０．０３ｍｍ以下の平面度を有する。

レーザ溶接を行う場合は、第２締結面と第１締結面とが押しつけられた状態でレーザ光を照射するが、締結面の加工精度が低いと第１締結面と第２締結面との間に隙間が生じやすくなるため溶接欠陥が生じやすくなり、その隙間を小さくするために大きな力で締結面を押しつけると第１摺動部品や第１構成部品に歪みが生じ圧縮機の性能や信頼性の低下に繋がる。しかし、この圧縮機では、第１締結面および第２締結面の中心線表面粗さ（Ｒａ）が１．２μｍ以下であり、平面度が０．０３ｍｍ以下である。このため、この圧縮機では、第１締結面と第２締結面との間に隙間が生じるのを防止することができる。したがって、この圧縮機では、大きな力で締結面を押す必要がなくなる。つまり、この圧縮機では、性能や信頼性などを維持しながら溶接欠陥を防止することができる。

第７発明に係る圧縮機は、第１発明から第６発明のいずれかに係る圧縮機であって、レーザ溶接では、第１締結面と第２締結面との当接部分が全周に渡って溶接される。

この圧縮機では、レーザ溶接において第１締結面と第２締結面との当接部分が全周に渡って溶接される。このため、この圧縮機では、ボルト締結に比べて確実なシールが可能となり、性能向上を期待することができる。

第８発明に係る圧縮機は、第１発明から第７発明のいずれかに係る圧縮機であって、二酸化炭素を圧縮する。

第１構成部品と第１摺動部品とが通常の態様でボルト締めされた圧縮機に二酸化炭素等の高圧冷媒を圧縮させる場合、その締結強度が十分でないため、締結部から冷媒等の漏れが発生したり、その圧縮機がスクロール圧縮機である場合にはスクロールの渦巻部の不均一な歪みが生じたりする。しかし、本発明に係る圧縮機では、第１構成部品と第１摺動部品とがレーザ溶接により強固に締結される。このため、この圧縮機では、冷媒として二酸化炭素が採用される場合であってもそのような問題は生じない。なお、第１構成部品と第１摺動部品とは、全周に渡ってレーザ溶接されるのが好ましい。

第１発明に係る圧縮機は、小型化が可能であって、市場に安価に提供することができ、かつ、従来の摺動性および加工性を失うことがない。また、第１発明に係る圧縮機は、ボルトの締め付けトルクや、ボルトの取付け忘れ、ボルトの内部混入等に配慮する必要がなくなるとともに小型化（小径化）することができる。

第２発明に係る圧縮機は、高い耐久性を示すとともに、ＦＣ材と比較すると靭性に優れているため突発的な内圧上昇や異物噛み込みに対して損傷が発生しにくいし仮に損傷しても細かいゴミができにくく配管の洗浄が不要になるというメリット等を享受することができる。

第３発明に係る圧縮機は、レーザ溶接部分の引張引張強度を８割以上維持することができ、また、平面曲げ試験において０．４〜０．５の（疲労限／鋳鉄強度）を得ることができる。

第４発明に係る圧縮機では、レーザ溶接時に、深い溶け込みが得られるため、低入熱接合が可能となる。

第５発明に係る圧縮機では、溶接位置のズレによる溶け込み不良を防止することができる。

第６発明に係る圧縮機では、第１締結面と第２締結面との間に隙間が生じるのを防止することができる。したがって、この圧縮機では、大きな力で締結面を押す必要がなくなる。つまり、この圧縮機では、性能や信頼性などを維持しながら溶接欠陥を防止することができる。

第７発明に係る圧縮機では、ボルト締結に比べて確実なシールが可能となり、性能向上を期待することができる。

第８発明に係る圧縮機では、第１構成部品と第１摺動部品とがレーザ溶接により強固に締結されるため、冷媒として二酸化炭素が採用される場合であっても、締結部からの冷媒等の漏れやスクロールの渦巻部の不均一な歪み等が生じたりすることがない。

本発明の実施の形態に係る高低圧ドーム型圧縮機１は、蒸発器や、凝縮器、膨張機構などと共に冷媒回路を構成し、その冷媒回路中のガス冷媒を圧縮する役割を担うものであって、図１に示されるように、主に、縦長円筒状の密閉ドーム型のケーシング１０、スクロール圧縮機構１５、オルダムリング３９、駆動モータ１６、下部主軸受６０、吸入管１９、および吐出管２０から構成されている。以下、この高低圧ドーム型圧縮機１の構成部品についてそれぞれ詳述していく。

〔高低圧ドーム型圧縮機の構成部品の詳細〕
（１）ケーシング
ケーシング１０は、略円筒状の胴部ケーシング部１１と、胴部ケーシング部１１の上端部に気密状に溶接される椀状の上壁部１２と、胴部ケーシング部１１の下端部に気密状に溶接される椀状の底壁部１３とを有する。そして、このケーシング１０には、主に、ガス冷媒を圧縮するスクロール圧縮機構１５と、スクロール圧縮機構１５の下方に配置される駆動モータ１６とが収容されている。このスクロール圧縮機構１５と駆動モータ１６とは、ケーシング１０内を上下方向に延びるように配置される駆動軸１７によって連結されている。そして、この結果、スクロール圧縮機構１５と駆動モータ１６との間には、間隙空間１８が生じる。

（２）スクロール圧縮機構
スクロール圧縮機構１５は、図１に示されるように、主に、ハウジング２３と、ハウジング２３の上方に密着して配置される固定スクロール２４と、固定スクロール２４に噛合する可動スクロール２６とから構成されている。以下、このスクロール圧縮機構１５の構成部品についてそれぞれ詳述していく。

ａ）ハウジング
ハウジング２３は、主に、板部２３ａと、板部の外周面から立設される第１外周壁２３ｂとから構成される。そして、このハウジング２３は、その外周面において周方向の全体に亘って胴部ケーシング部１１に圧入固定されている。つまり、胴部ケーシング部１１とハウジング２３とは全周に亘って気密状に密着されている。このため、ケーシング１０の内部は、ハウジング２３下方の高圧空間２８とハウジング２３上方の低圧空間２９とに区画されていることになる。また、このハウジング２３には、上面中央に凹設されたハウジング凹部３１と、下面中央から下方に延設された軸受部３２とが形成されている。そして、この軸受部３２には、上下方向に貫通する軸受孔３３が形成されており、この軸受孔３３に駆動軸１７が軸受３４を介して回転自在に嵌入されている。

ｂ）固定スクロール
固定スクロール２４は、主に、鏡板２４ａと、鏡板２４ａの下面に形成された渦巻き状（インボリュート状）のラップ２４ｂと、ラップ２４ｂを囲う第２外周壁２４ｃとから構成されている。鏡板２４ａには、圧縮室４０（後述）に連通する吐出通路４１と、吐出通路４１に連通する拡大凹部４２とが形成されている。吐出通路４１は、鏡板２４ａの中央部分において上下方向に延びるように形成されている。拡大凹部４２は、鏡板２４ａの上面に凹設された水平方向に広がる凹部により構成されている。そして、固定スクロール２４の上面には、この拡大凹部４２を塞ぐように蓋体４４がボルト４４ａにより締結固定されている。そして、拡大凹部４２に蓋体４４が覆い被せられることによりスクロール圧縮機構１５の運転音を消音させる膨張室からなるマフラー空間４５が形成されている。固定スクロール２４と蓋体４４とは、図示しないパッキンを介して密着させることによりシールされている。

ｃ）可動スクロール
可動スクロール２６は、主に、鏡板２６ａと、鏡板２６ａの上面に形成された渦巻き状（インボリュート状）のラップ２６ｂと、鏡板２６ａの下面に形成された軸受部２６ｃと、鏡板２６ａの両端部に形成される溝部２６ｄとから構成されている。そして、この可動スクロール２６は、溝部にオルダムリング３９が嵌め込まれることによりハウジング２３に支持される。また、軸受部２６ｃには駆動軸１７の上端が嵌入される。可動スクロール２６は、このようにスクロール圧縮機構１５に組み込まれることによって駆動軸１７の回転により自転することなくハウジング２３内を公転する。そして、可動スクロール２６のラップ２６ｂは固定スクロール２４のラップ２４ｂに噛合させられており、両ラップ２４ｂ，２６ｂの接触部の間には圧縮室４０が形成されている。そして、この圧縮室４０では、可動スクロール２６の公転に伴い、両ラップ２４ｂ，２６ｂ間の容積が中心に向かって収縮する。本実施形態に係る高低圧ドーム型圧縮機１では、このようにしてガス冷媒を圧縮するようになっている。

ｄ）その他
また、このスクロール圧縮機構１５には、固定スクロール２４とハウジング２３とに亘り、連絡通路４６が形成されている。この連絡通路４６は、固定スクロール２４に切欠形成されたスクロール側通路４７と、ハウジング２３に切欠形成されたハウジング側通路４８とが連通するように形成されている。そして、連絡通路４６の上端、即ちスクロール側通路４７の上端は拡大凹部４２に開口し、連絡通路４６の下端、即ちハウジング側通路４８の下端はハウジング２３の下端面に開口している。つまり、このハウジング側通路４８の下端開口により、連絡通路４６の冷媒を間隙空間１８に流出させる吐出口４９が構成されていることになる。

（３）オルダムリング
オルダムリング３９は、上述したように、可動スクロールの自転運動を防止するための部材であって、ハウジング２３に形成されるオルダム溝（図示せず）に嵌め込まれている。なお、このオルダム溝は、長円形状の溝であって、ハウジング２３において互いに対向する位置に配設されている。

（４）駆動モータ
駆動モータ１６は、本実施の形態において直流モータであって、主に、ケーシング１０の内壁面に固定された環状のステータ５１と、ステータ５１の内側に僅かな隙間（エアギャップ通路）をもって回転自在に収容されたロータ５２とから構成されている。そして、この駆動モータ１６は、ステータ５１の上側に形成されているコイルエンド５３の上端がハウジング２３の軸受部３２の下端とほぼ同じ高さ位置になるように配置されている。

ステータ５１には、ティース部に銅線が巻回されており、上方および下方にコイルエンド５３が形成されている。また、ステータ５１の外周面には、ステータ５１の上端面から下端面に亘り且つ周方向に所定間隔をおいて複数個所に切欠形成されているコアカット部が設けられている。そして、このコアカット部により、胴部ケーシング部１１とステータ５１との間に上下方向に延びるモータ冷却通路５５が形成されている。

ロータ５２は、上下方向に延びるように胴部ケーシング部１１の軸心に配置された駆動軸１７を介してスクロール圧縮機構１５の可動スクロール２６に駆動連結されている。また、連絡通路４６の吐出口４９を流出した冷媒をモータ冷却通路５５に案内する案内板５８が、間隙空間１８に配設されている。

（５）下部主軸受
下部主軸受６０は、駆動モータ１６の下方の下部空間に配設されている。この下部主軸受６０は、胴部ケーシング部１１に固定されるとともに駆動軸１７の下端側軸受を構成し、駆動軸１７を支持している。

（６）吸入管
吸入管１９は、冷媒回路の冷媒をスクロール圧縮機構１５に導くためのものであって、ケーシング１０の上壁部１２に気密状に嵌入されている。吸入管１９は、低圧空間２９を上下方向に貫通すると共に、内端部が固定スクロール２４に嵌入されている。

（７）吐出管
吐出管２０は、ケーシング１０内の冷媒をケーシング１０外に吐出させるためのものであって、ケーシング１０の胴部ケーシング部１１に気密状に嵌入されている。そして、この吐出管２０は、上下方向に延びる円筒形状に形成されハウジング２３の下端部に固定される内端部３６を有している。なお、吐出管２０の内端開口、即ち流入口は、下方に向かって開口されている。

〔ハウジング及び固定スクロールの製造方法〕
本実施の形態では、ハウジング２３及び固定スクロール２４は、下記製造方法により製造される。

（１）原材料
本実施の形態において上記構成部品の原材料となる鉄素材としては、Ｃ：２．３〜２．４ｗｔ％、Ｓｉ：１．９５〜２．０５ｗｔ％、Ｍｎ：０．６〜０．７ｗｔ％、Ｐ：＜０．０３５ｗｔ％、Ｓ：＜０．０４ｗｔ％、Ｃｒ：０．００〜０．５０ｗｔ％、Ｎｉ：０．５０〜１．００ｗｔ％が添加されているビレットが採用される。なお、ここにいう重量割合は全量に対する割合である。また、ここに「ビレット」とは、一端、上記成分の鉄素材が溶融炉において溶融された後に、連続鋳造装置により円柱形状等に成形された最終成形前の素材を意味する。なお、ここで、ＣおよびＳｉの含有量は、引張強度および引張弾性率が片状黒鉛鋳鉄より高くなること、および複雑な形状の構成部品基体（最終的な構成部品となる前の物）を成形するのに適切な流動性を備えていることの両方を満足するように決定される。また、Ｎｉの含有量は、金属組織の靭性を向上させて成形時の表面クラックを防止するのに適切な金属組成を構成するように決定されている。

（２）製造工程
上記構成部品は、半溶融ダイキャスト成形工程、熱処理工程、および最終仕上げ工程を経て製造される。以下、各工程について詳述する。

ａ）半溶融ダイキャスト成形工程
半溶融ダイキャスト成形工程では、先ず、ビレットを高周波加熱することにより半溶融状態とする。次いで、その半溶融状態のビレットを所定の金型に注入する際に、ダイキャストマシンで所定圧力を加えながらビレットを所望の形状に成形し構成部品基体を得る。そして、構成部品基体を金型から取り出して急冷させると、その構成部品基体の金属組織は、全体的に白銑化したものとなる。なお、構成部品基体は最終的に得られる構成部品よりも若干大きく、この構成部品基体は、後の最終仕上げ工程において加工代が取り除かれて最終的な構成部品となる。

ｂ）熱処理工程
熱処理工程では、半溶融ダイキャスト成形工程後の構成部品基体が熱処理される。この熱処理工程において、構成部品基体の金属組織は、白銑化組織からパーライト／フェライト基地、粒状黒鉛から成る金属組織へと変化する。なお、この白銑化組織の黒鉛化、パーライト化については熱処理温度、保持時間、冷却速度などを調節することにより調節することができる。例えば、Honda R&D Technical Review の Vol.14 No.1 の論文「鉄の半溶融成形技術の研究」にあるように、９５０℃で６０分保持した後に０．０５〜０．１０℃／ｓｅｃの冷却速度で炉中にて徐冷することにより、５００ＭＰａ〜７００ＭＰａ程度の引張強度、ＨＢ１５０（ＨＲＢ８１（ＳＡＥＪ４１７硬さ換算表からの換算値））〜ＨＢ２００（ＨＲＢ９６（ＳＡＥＪ４１７硬さ換算表からの換算値））程度の硬度を有する金属組織を得ることができる。このような金属組織はフェライト中心であるために軟らかく被削性に優れるが、機械加工時に構成刃先を形成して刃具寿命を低下させる可能性がある。また、１０００℃で６０分保持した後に空冷し、さらに最初の温度より少し低い温度で所定時間保持した後に空冷することにより、６００ＭＰａ〜９００ＭＰａ程度の引張強度、ＨＢ２００（ＨＲＢ９６（ＳＡＥＪ４１７硬さ換算表からの換算値））〜ＨＢ２５０（ＨＲＢ１０５，ＨＲＣ２６（ＳＡＥＪ４１７硬さ換算表からの換算値、なおＨＲＢ１０５は試験タイプの有効な実用範囲を超えるため参考値である））程度の硬度を有する金属組織を得ることができる。このような金属組織において、片状黒鉛鋳鉄と同等の硬度を有するものは、片状黒鉛鋳鉄と同等の被削性を有し、同等の延性・靭性を有する球状黒鉛鋳鉄と比較すると被削性に優れている。また、１０００℃で６０分保持した後に油冷し、さらに最初の温度より少し低い温度で所定時間保持した後に空冷することにより、８００ＭＰａ〜１３００ＭＰａ程度の引張強度、ＨＢ２５０（ＨＲＢ１０５，ＨＲＣ２６（ＳＡＥＪ４１７硬さ換算表からの換算値、なおＨＲＢ１０５は試験タイプの有効な実用範囲を超えるため参考値である））〜ＨＢ３５０（ＨＲＢ１２２，ＨＲＣ４１（ＳＡＥＪ４１７硬さ換算表からの換算値、なおＨＲＢ１２２は試験タイプの有効な実用範囲を超えるため参考値である））程度の硬度を有する金属組織を得ることができる。このような金属組織はパーライト中心であるために硬く、被削性に劣るが、耐摩耗性に優れている。ただし、硬すぎることによる摺動相手材への攻撃性を有する可能性がある。

なお、本実施の形態において、この熱処理工程では、摺動部品基体の硬度がＨＲＢ９０（ＨＢ１７６（ＳＡＥＪ４１７硬さ換算表からの換算値））よりも高くＨＲＢ１００（ＨＢ２１９（ＳＡＥＪ４１７硬さ換算表からの換算値））よりも低くなるような条件下で熱処理される。なお、摺動部品基体が半溶融ダイキャスト成形法により製造される場合、摺動部品基体の硬度はその摺動部品基体の引張強度と比例関係になることが明らかとなっている。また、このときの摺動部品基体の引張強度は６００ＭＰａから９００ＭＰａの範囲にほぼ相当する。

ｃ）最終仕上げ工程
最終仕上げ工程では、構成部品基体が機械加工されて構成部品の完成となる。なお、本実施の形態において、固定スクロール２４の下端面Ｐｓ２（図２参照）の中心線表面粗さ（Ｒａ）の規格値は０．６〜１．２μｍとされており、平面度の規格値は０．０１〜０．０３ｍｍとされている。また、ハウジング２３の上端面Ｐｓ１（図２参照）の中心線表面粗さ（Ｒａ）の規格値は０．６〜１．２μｍとされており、平面度の規格値は０．０１〜０．０３ｍｍとされている。

〔ハウジングと固定スクロールとの接合方法〕
本実施の形態において、ハウジング２３と固定スクロール２４とはボルト止めではなくレーザ溶接によって締結されている。具体的には、ハウジング２３にクランク軸１７や、可動スクロール２６、オルダムリング３９等を組み込んだ後、ハウジング２３の上端面Ｐｓ１と固定スクロール２４の下端面Ｐｓ２と突き合わせて両側から押しつけた状態で、その当接面を挟むようにスポット径φ０．３ｍｍのファイバーレーザ光ＬＳが照射される。なお、このとき、ファイバーレーザ光ＬＳは、溶接進行方向の単位長さ当たりの入熱量が５０±５（Ｊ／ｍｍ）となるように出力・溶接速度が調節される。また、本実施の形態において、当接面は、全周に渡ってレーザ溶接されている。また、本実施の形態において、外周から内周に至るまでレーザ溶接されている。

〔高低圧ドーム型圧縮機の運転動作〕
駆動モータ１６が駆動されると、駆動軸１７が回転し、可動スクロールが自転することなく公転運転を行う。すると、低圧のガス冷媒が、吸入管１９を通って圧縮室４０の周縁側から圧縮室４０に吸引され、圧縮室４０の容積変化に伴って圧縮され、高圧のガス冷媒となる。そして、この高圧のガス冷媒は、圧縮室４０の中央部から吐出通路４１を通ってマフラー空間４５へ吐出され、その後、連絡通路４６、スクロール側通路４７、ハウジング側通路４８、吐出口４９を通って間隙空間１８へ流出し、案内板５８と胴部ケーシング部１１の内面との間を下側に向かって流れる。そして、このガス冷媒は、案内板５８と胴部ケーシング部１１の内面との間を下側に向かって流れる際に、一部が分流して案内板５８と駆動モータ１６との間を円周方向に流れる。なお、このとき、ガス冷媒に混入している潤滑油が分離される。一方、分流したガス冷媒の他部は、モータ冷却通路５５を下側に向かって流れ、モータ下部空間にまで流れた後、反転してステータ５１とロータ５２との間のエアギャップ通路、または連絡通路４６に対向する側（図１における左側）のモータ冷却通路５５を上方に向かって流れる。その後、案内板５８を通過したガス冷媒と、エアギャップ通路又はモータ冷却通路５５を流れてきたガス冷媒とは、間隙空間１８で合流して吐出管２０の内端部３６から吐出管２０に流入し、ケーシング１０外に吐出される。そして、ケーシング１０外に吐出されたガス冷媒は、冷媒回路を循環した後、再度吸入管１９を通ってスクロール圧縮機構１５に吸入されて圧縮される。

〔高低圧ドーム型圧縮機の特徴〕
（１）
本発明の実施の形態に係る高低圧ドーム型圧縮機１では、半溶融ダイキャスト成形法によって製造され２．３〜２．４ｗｔ％の炭素量を含む固定スクロール２４が、ボルト止めではなくレーザ溶接によってハウジング２３と締結されている。このため、この高低圧ドーム型圧縮機１では、小型化（小径化）が可能となるとともに従来の摺動性および加工性を失うことがない。

（２）
本発明の実施の形態に係る高低圧ドーム型圧縮機１では、固定スクロール２４が半溶融ダイキャスト成形法により成形され、熱処理によりその引張強度が６００ＭＰａ以上９００ＭＰａ以下となるよう調節されている。このため、高低圧ドーム型圧縮機１は、高い耐久性を示すとともに、ＦＣ材と比較すると靭性に優れているため突発的な内圧上昇や異物噛み込みに対して損傷が発生しにくいし仮に損傷しても細かいゴミができにくく配管の洗浄が不要になる。

（３）
本発明の実施の形態に係る高低圧ドーム型圧縮機１では、ハウジング２３と固定スクロール２４とをレーザ溶接する際、溶接進行方向の単位長さ当たりの入熱量が５０±５（Ｊ／ｍｍ）となるようにファイバーレーザ光ＬＳの出力・溶接速度が調節される。このため、この高低圧ドーム型圧縮機１では、レーザ溶接部分Ｗの引張強度を８割以上維持することができ、また、平面曲げ試験において０．４〜０．５の（疲労限／鋳鉄強度）を得ることができる。

（４）
本発明の実施の形態に係る高低圧ドーム型圧縮機１では、ハウジング２３と固定スクロール２４とをレーザ溶接する際、ファイバーレーザ光ＬＳが使用される。このため、この高低圧ドーム型圧縮機１では、レーザ溶接時に、深い溶け込みが得られるため、低入熱接合が可能となる。

（５）
本発明の実施の形態に係る高低圧ドーム型圧縮機１では、レーザ溶接において、φ０．３ｍｍのスポット径を有するファイバーレーザ光ＬＳが使用される。このため、この高低圧ドーム型圧縮機１では、溶接位置のズレによる溶け込み不良を防止することができる。

（６）
本実施の形態の形態に係る高低圧ドーム型圧縮機１では、固定スクロール２４の下端面Ｐｓ２およびハウジング２３の上端面Ｐｓ１の中心線表面粗さ（Ｒａ）の規格値は０．６〜１．２μｍとされており、平面度の規格値は０．０１〜０．０３ｍｍとされている。このため、この高低圧ドーム型圧縮機１では、性能や信頼性などを維持しながら溶接欠陥を防止することができる。

（７）
本実施の形態の形態に係る高低圧ドーム型圧縮機１では、当接面が全周に渡ってレーザ溶接される。このため、この高低圧ドーム型圧縮機１では、ボルト止めに比べて確実なシールが可能となり、性能向上を期待することができる。したがって、この高低圧ドーム型圧縮機１は、二酸化炭素等の高圧冷媒を圧縮することができる。

〔変形例〕
（Ａ）
先の実施の形態では密閉型の高低圧ドーム型圧縮機１が採用されたが、圧縮機は、高圧ドーム型の圧縮機であっても低圧ドーム型の圧縮機であってもよい。また、半密閉形や開放型の圧縮機であってもよい。

（Ｂ）
先の実施の形態に係る高低圧ドーム型圧縮機１では、自転防止機構としてオルダムリング３９が採用されていたが、ピン、ボールカップリング、クランク等が自転防止機構として採用されてもよい。

（Ｃ）
先の実施の形態では圧縮機１が冷媒回路内で用いられる場合を例に挙げたが、用途に付いては空調用に限定するものではなく、単体もしくはシステムに組込まれて用いられる圧縮機や送風機、過給機、ポンプなどであってもよい。

（Ｄ）
先の実施の形態に係る高低圧ドーム型圧縮機１には潤滑油が存在したが、オイルレス若しくはオイルフリー（油があってもなくてもよい）タイプの圧縮機、送風機、過給機、ポンプであってもよい。

（Ｅ）
先の実施の形態に係る高低圧ドーム型圧縮機１では、ハウジング２３及び固定スクロール２４が半溶融ダイキャスト成形法により成形されており、２．３〜２．４ｗｔ％の炭素量を含んでいたが、炭素量は２．０ｗｔ％以上２．７ｗｔ％以下であればよい。

（Ｆ）
先の実施の形態に係る高低圧ドーム型圧縮機１では、ハウジング２３及び固定スクロール２４が半溶融ダイキャスト成形法により成形されていたが、ハウジング２３及び固定スクロール２４は、半凝固ダイキャスト成形法により成形されてもよい。

（Ｇ）
先の実施の形態に係るレーザ溶接では、スポット径φ０．３ｍｍのファイバーレーザ光ＬＳが使用されたが、スポット径はφ０．２ｍｍ以上φ０．７ｍｍ以下であればよい。

（Ｈ）
先の実施の形態に係るレーザ溶接では、ファイバーレーザ光が使用されたが、他種のレーザ光が使用されてもよい。

（Ｉ）
先の実施の形態に係る高低圧ドーム型圧縮機１では、レーザ溶接前の固定スクロール２４の下端面Ｐｓ２およびハウジング２３の上端面Ｐｓ１の中心線表面粗さ（Ｒａ）の規格値が０．６〜１．２μｍとされていたが、中心線表面粗さ（Ｒａ）の規格値は、１．２μｍ以下であればよい。

（Ｊ）
先の実施の形態に係る高低圧ドーム型圧縮機１では、レーザ溶接前の固定スクロール２４の下端面Ｐｓ２およびハウジング２３の上端面Ｐｓ１の平面度の規格値が０．０１〜０．０３ｍｍとされていたが、平面度の規格値は０．０３ｍｍ以下であればよい。

（Ｋ）
先の実施の形態では、高低圧ドーム型圧縮機１において、炭素含有量２．３〜２．４ｗｔ％のビュレットを用いて半溶融ダイキャスト成形法によりハウジング２３および固定スクロール２４を成形したが、スイング圧縮機やロータリー圧縮機において、シリンダや、フロントヘッド、リアヘッド、ミドルプレート等を同様に炭素含有量２．３〜２．４ｗｔ％のビュレットを用いて半溶融ダイキャスト成形法により成形し、先の実施の形態と同じ要領でレーザ溶接するようにしてもよい。

（Ｌ）
先の実施の形態に係るレーザ溶接では、溶接進行方向の単位長さ当たりの入熱量が５０±５（Ｊ／ｍｍ）となるようにファイバーレーザ光ＬＳの出力・溶接速度が調節されたが、入熱量は１０（Ｊ／ｍｍ）以上７０（Ｊ／ｍｍ）以下であればよい。

本発明に係る圧縮機は、小型化が可能であって、市場に安価に提供することができ、かつ、従来の摺動性および加工性を失うことがないという特徴を有し、狭い設置スペースに据え付けされる圧縮機として有用である。

本発明の実施の形態に係る高低圧ドーム型圧縮機の縦断面図である。本発明の実施の形態に係る高低圧ドーム型圧縮機のハウジングと固定スクロールとの締結箇所の拡大図である。

１高低圧ドーム型圧縮機（圧縮機）
２３ハウジング（第１構成部品）
２３ａ板部（第１板部）
２３ｂ第１外周壁（第１囲い壁部）
２４固定スクロール（第１摺動部品）
２４ａ鏡板（第２板部）
２４ｃ第２外周壁（第２囲い壁部）
Ｐｓ１ハウジングの上端面（第１締結面）
Ｐｓ２固定スクロールの下端面（第２締結面）

Claims

第１板部（２３ａ）と、前記第１板部から立設される第１囲い壁部（２３ｂ）と、前記第１囲い壁部の前記第１板部側の反対側の端面である第１締結面（Ｐｓ１）とを有し、レーザ溶接が可能である第１構成部品（２３）と、
第２板部（２４ａ）と、前記第２板部から立設される第２囲い壁部（２４ｃ）と、前記第２囲い壁部の前記第２板部側の反対側の端面である第２締結面（Ｐｓ２）とを有し、２．０ｗｔ％以上２．７ｗｔ％以下の炭素量を有しレーザ溶接が可能である鋳鉄から成り、溶加材を用いることなくレーザ溶接により前記第１構成部品と接合されている第１摺動部品（２４）と、
を備え、
前記レーザ溶接では、前記第１締結面と前記第２締結面とが密着した状態で、前記第１締結面と前記第２締結面との当接面を挟むようにレーザ光が照射され、前記第１締結面と前記第２締結面とが、外周から内周に至るまでレーザ溶接される、
圧縮機（１）。
前記鋳鉄は、急冷されて全体がチル化された後、引張強度が６００ＭＰａ以上９００ＭＰａ以下となるように熱処理された結果、微細な金属組織が形成されている鋳鉄である、
請求項１に記載の圧縮機。
前記レーザ溶接では、溶接進行方向の単位長さ当たりの入熱量が１０（Ｊ／ｍｍ）以上７０（Ｊ／ｍｍ）以下となるようにレーザ光（ＬＳ）が調節される、
請求項１または２に記載の圧縮機。
前記レーザ光は、ファイバーレーザ光である、
請求項３に記載の圧縮機。
前記レーザ光は、φ０．２ｍｍ以上φ０．７ｍｍ以下のスポット径を有する、
請求項３または４に記載の圧縮機。
前記第１締結面（Ｐｓ１）は、１．２μｍ以下の中心線表面粗さ（Ｒａ）と０．０３ｍｍ以下の平面度とを有し、
前記第２締結面（Ｐｓ２）は、１．２μｍ以下の中心線表面粗さ（Ｒａ）と０．０３ｍｍ以下の平面度とを有する、
請求項１から５のいずれかに記載の圧縮機。
前記レーザ溶接では、前記第１締結面と前記第２締結面との当接部分が全周に渡って溶接される、
請求項１から６のいずれかに記載の圧縮機。
二酸化炭素を圧縮する、
請求項１から７のいずれかに係る圧縮機。