JPH03242486A - スクロール部材およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、スクロール部材およびその製造方法に係シ１
％に、アルミニウム合金の基材の表層を同種の粉末焼結
材で被覆して、高強度と軽量化を図るのに好適なスクロ
ール流体機械用のスクロール部材およびその製造方法に
関するものである。

〔従来の技術〕

スクロール液体機械用スクロール部材には、＃止した固
定スクロールと、その固定スクロールと組み合った状態
で揺動する旋回スクロールとがある。従来、これらは、
鉄系の鋳造品から切削によって仕上げ加工されている。

近年、スクロール流体機械の高効率化、軽量化の要求か
ら、鉄系（比重的８）より比重の小さいアルミニウム合
金（比重的２−７）を用いたスクロール部材の必要性が
高まっている。

その場合１例えばスクロール圧ｊｉｆＩｉＫかいて圧縮
時の内圧に耐えるため、強度の高いアルミニウム合金を
使用する必要がある。そこで１強度を上げるため、アル
ミニウムにシリコンｆｔ１０％含有させた。この材料を
用いてグイキャスト法によシスクロール部材を加工する
と１強度の点では問題ないが、シリコンが４析するため
、後加工の切削時にシリコンの扇析部が表面へ露出して
表面粗さ食感化させる原因となり、さらに表面のシリコ
ンの脱落部が波労破壊の届点となることも悪念され、ス
クロール部材としてスクロール流体機械に搭載すること
について信頼性に欠けるものであった。

筐た。従来技術として１例えば特開昭５８−９１５８８
号公報には、基材ｔ−鋳物、鋼等で＃作した旋回、固定
スクロール部材の互いに対向する表面層にプラスチ１り
のコーディングを施したものが開示されているが、ｆＦ
ｆ久性に雌があり軽量化についても十分配慮されていな
かった。

〔発明が解決しようとする課題〕

高シリコン含有アルミニクム合金の粉末を圧粉後、態量
押出し加工を行いシリコンを均一に分散させた鍛線材ｆ
ｔ素材として、熱間鍛造でスクロール部材を製造するこ
とも考えられる。しかし、シリコンの含有量が２０９６
以上になると延性不足から鍛造が困難となる１Ｓｌｆｆ
題があった。

筐た、粉末を金型で圧粉しｇａＭする方法も考えられる
が、渦巻状の２１１部の肉厚に対する高さの割合いが約
６倍あシ、粉末を圧粉する型はさらにその５倍程度の高
さ全必要とするため、金型の加工が困難であるとともに
、高さ方向金物−な密度に成形することが難かしく強度
上の問題が懸念される。

さらに、粉末の射出成形も考えられるが、粉末の射出成
形では粒径が１０μｍ以下の敵粉末を使用することから
コスト高とな９．スクロール部材のような大物品の加工
例は報告されていない。

本発明は、上記従来技術の問題点に慮みてなされたもの
で１強度の高いアルミニウム合金を使用して軽量化を可
能にし、かつ表層部にシリコン等の漏析部が露出しない
、安価で信頼性の高いスクロール流体機械用のスクロー
ル部材およびその製造方法を提供することを、その目的
とするものである。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的ｔ−達成するために、不発明に係るスクロール
部材の構ｇＦｉ、鏡板に直立して渦巻状にラッグ部を有
するスクロール部材にかいて、＊記鏡板およびラツ１部
の基材を高強度アルミニウム合金からなるものとし、そ
の基材の表層を、同種の材料で被覆したものである。

詳しくは、基材が、１０％以上のシリコン金含有するア
ルミニウム合金であシ、＆材表層のａ８１４ｉｔが１０
％以上のシリコンを含有するアルミニウム合金の粉末ｓ
＃Ｉｌ材である。

また、上記目的をａ成するために１本発明に係るスクロ
ール部材の製造方法の構成は　ｍ板に直立して渦巻状に
ラップ部を形成するスクロール部材の製造方法にシいて
、前記鏡板および前記２１１部の基材を、１０％以上の
シリコンを含有するアルミニウム合金でグイキャスト成
形したのち。

前記基材表層に、同種材料の粉末焼結材をバインダとと
もにインサート底形によう被覆し、バインダを除去した
のち焼結するようにしたものである。

〔作用〕

上記の技術的手段による働きは次のとシシである。

高シリコン含有のアルミニウム合金の基材をダイキャス
トで成形することによシ、基材も粉末成形する場合と比
較して、製造コストは大幅に低減できる。

スクロール部材をアルミニウム合金としたことにより、
旋回スクロールの回転数を高めることができ、スクロー
ル流体機械の高効率化、＠量化が遠戚可能になった。

〔！！施例〕

以下１本発明の一実施例ｔ−第１図ないし第４図を参照
して説明する。

第１図は１本発明の一実施例に係る旋回スクロールの部
分断面図、第２図は１本発明のスクロール部材の製造プ
ロセスのブロック図、第５図は。

第１図の旋回スクロールを製造する射出成形時の金型お
よびキャビティ内に基材を装着した状態を示す略示断面
図、第４図は、旋回スクロールの外観を示′ｊ斜視図で
ある。

例えば、スクロール圧縮機用のスクロール部材には、固
定スクロールと、固定スクロールと組み合った状態で揺
動する旋回スクロールとがある。

固定スクロールは静止しているため、従来一般に鉄系の
鋳造品を切削して仕上げている。しかし近年、旋回スク
ロールは、？ｉｔ１効率化金図ることから、毎分１万Ｕ
ＥＪｆｉｉＡ前後の回転数が要求されるに到シ、鉄系の
材料からアルくニクム合金へと転換されることが必至で
ある。

したがって１本発明のアルミニウム合金製のスクロール
部材は旋回スクロールに適用するのが最適である。

第４図に旋回スクロールの外観図を示す。

旋回スクロールは１円板状の鏡板１、その上面部１ｏか
ら満巻状に直立して形成されるラフ１部２、および軸受
部３から構成されている。ラップ部２の高さは、その肉
厚の約６倍程度になっている。

第１図に、その要部を示す旋回スクロールは、鏡板１お
よびラップ部２０基材１ｂ、２ｂは一体に形成されてか
シ、材質は５０％のシリコンと、若干のニフケル、マグ
ネシェームを含有したアルミニウムダイキャスト品であ
る。また、＊板１の上面部１０および側面部１ｄ（第４
図参照）とラップ部２の２１１表層部２ａとは基材部と
同じ材質の粉末焼結材で構成されている。

このように構成された旋回スクロールは、軽量であるた
め毎分１万＠１転前後の高速回転にかいても軸受機構（
図示せず）等に対する面圧などのダメージが小さい。筐
た。基材１ｂ、２ｂには扇析部が存在していても、表層
Ｆ！６１　ｍ　、　２　ｍがシリコン等の均一に分散し
た粉末焼結材であるため、切削仕上げ面も良好で、表面
に疲労破壊の起点となるようなシリコンの脱落部が生じ
ない信頼性の高い旋回スクロール部材が形成される。

したがって１本実施例の旋回スクロールを１例えばスク
ロール圧ｍ機に搭載すれば、高速回転が可能となシ、小
形、軽量、かつ高効率、高信頼性が達成できる。

欠に、成形方法について、＠２図に示す製造プロセスに
従って説明する。

原料粉としては、ａ述の５０％のシリコンに若干のニッ
ケルおよびマグネシウムが含有されたアルミニウム合金
の球伏議細合金粉末（粒径：約１５．１Ｉ１１以下）ｆ
：使用する。

この原料粉に、ワックスほか可塑剤、カップリング剤、
離型剤を加えたバインダを容積比で４０％混合し、１本
アーム攪拌混ｇａｉｔ−用いて約１時間はど混練した。

混疎後、造粒機によシー４．長さ７０１！ｌのペレクト
に形成する。

一方、基材１ｂ、２ｂは表層部Ｉ　ＪＬ　＃　２　ｍと
同一の組成をもつアルミニウム合金をグイキャストによ
シ成形する。この場合の各部の寸法は、最終製品に対し
て１表層部１　ａ　ａ　２　＠の厚さおよび切削の仕上
代を考慮して決定する。例えば、最終製品のラップ部２
の肉厚が３ｍｍであ９１表層部Ｉｍ、２ｍの成形時の肉
厚ｆｔ１１５ｍｍ、Ｉ７Ｉ削仕上仕上住１ｍｌ１１とす
ると、切削仕上前のラップ部の肉厚は５２１！ｌｍであ
シ、基材の肉厚は２２゜。となる。

次に、グイキャストで成形した基材１ｂ、２ｂに、射出
成形のインサート底形で表層部１ａ＊２ａを形成する。

第５図は、射出成形時の金型部（型閉めした状ａ）の−
例と、金型のキャビデイ７に装麿固定された基材１ｂ、
２ｂとを併せて示したものである。

この金型は固定型４と可動型５とから構成されている。

固定型４は、型閉めしたとき旋回スクロールのラップ部
２と同形状のキャビティ７ｔ−有し、旋回スクロールの
ラブプ部ｇＩＡｔ−成形する型であシ、可動型５は、焼
結体で被覆しない腕板のａ面および軸受部を固定する型
である。固定型４には、キャビティ７にアルミニウム合
金粉末をバインダとともに充填することができるゲート
６が設けられている。

ここで、固定ｍ４のキャビティの形状寸法は。

焼結時の収Ｍ’に考慮し、収縮後に最終成形品の寸法に
なるように、最終成形品の寸法よう大きくする必要があ
る。焼Ｍ時の収縮率は焼結条件によって異なるが、１５
〜２０％の線収縮が発生する。

本５ｊ！施例では、約１８％の収縮が生じる焼結条件を
予備実験で把握してシシ、その値をもとに。

キャビティ７０寸薇を決定した。

上記の金５を射出成形ａｌ（図示せず）に装着し。

前述のベレットを用いて、射出成形のインサート成形を
行う。まず、ペレットを射出成形機のホッパ（図示せず
）に入れ、次の条件、すなわち。

シ！７ｙ／”温ｆｆ：　１８０℃、金５！ｆｆ＝４ｏ℃
。

射出圧カニ２００ＭＰａ、保圧カニ８０ＭＰａ。

射出時間：５８．冷却時間：　１５　ｇ　＋スクリ為−
回転数＝ｒ１．６１１ で成形する。

このような条件で成形した成形体を離型し、乾燥炉でバ
インダを除去する。これが、脱バインダの工程である。

脱バインダ条件は、室温から２ｈ（時間）の間に２００
℃１で上昇させ、３ｈ保持し、炉冷する。

バインダ除去後、水素ガス環元雰囲気の焼結炉で、５０
０℃、３ｈ保持して炉冷する。

本実施例では、基材の表層部のみ金属粉末の射出成形１
に実施しているため、全体を射出成形で成形した場合に
くらべて、脱バインダおよび焼結の時間ｔ−１１５以下
に低減することができる。

焼結後、後処理として表層部を約ｌ１１ｍｍ切削するこ
とによシ所定の寸法に仕上げる。

なか、実施例の仕上げ代ＩＩＬ１ｍ＋ｓｉさらに小さく
するため、サイジング工程を入れてもよい。。

被覆した焼Ｍ部の密度は、微細粉を使用しているため約
９３％であＪ、３０ｆｉ圧の７レオンガスもリークする
ことがなく、圧ａｍ部品としての特性を満足している。

本実施例によれば、下記のような効果がある。

表面にシリコン等の鳴析部が露出することのない、強度
が高く、線膨張係数が鉄系材料に近いアｋｉニウム合金
製のスクロール圧ｍｍ用スクロール部材ｔ−提供できる
。

そのため、特に固定スクロール側を安価な鉄系の鋳物品
とし、旋回スクロール側のみ本実施例のスクロール部材
とすることによシ１両方のスクロール部材をアルミニウ
ム合金で加工するよシ安価となシ、しかも毎分１万回転
前後の回転数が可能な、高効率スクロール圧縮ｍ″Ｉｋ
提供することができる。

また、シリコン等の含有物を均一に分散した微細粉をス
クロールの表層部のみに射出成形で被覆したため、全体
を射出成形で形成する場合に比較して、高価な原料粉の
使用量が１１′ｌＩあた）約１／１０となシ、加工工程
中の脱バインダ時間、焼結時間も約１１５となシ、信頼
性の高いスクロール圧ａｍ用スクロールＷ６材を５！ｉ
！価に提共することができる。

なか、前述の実施例では、基材を高強度アルミニウム合
金でグイキャスト成形し、表層部を同種材料の粉末焼結
材で被覆した旋回スクロールを。

スクロール圧縮機に適用した例を説明したが、本発明の
スクロール部材は、他のスクロール流体機械１例えば真
空ボン１．膨張４１１等にも適用できることは言う筐で
もない。

〔発明の効果〕

以上詳細に説明したように１本発明によれば、強度の高
いアルミニウム合金を使用して軽量化を可能にし、かつ
表層部にシリコン等の端析部が露出しない、安価で信頼
性の高いスクロール流体機械用のスクロール部材および
その製造方＠全提供することができる。

また、信頼性の高い高効率のスクロール流体機械を安価
に提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は１本発明の一実施例に係る旋回スクロ−ルの部
分断面図、第２図は１本発明のスフローｈ部ｕｏ製造プ
ロセスのブロック図、第５図は、第１図の旋回スクロー
ルｔ−製造する射出成形時の金型およびキャビティ内に
基材を装着した状態を示す略示断面図、第４図は、旋回
スクロールの外観を示す斜視図である。 １・・・鏡板、２・・・２ツ１部、１ｂ、２ｂ・・・基
材。 １　ｍ　＋　２　ａ・・・表層部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、鏡板に直立して渦巻状にラップ部を有するスクロー
   ル部材において、前記鏡板およびラップ部の基材を高強
   度アルミニウム合金からなるものとし、その基材の表層
   を、同種の材料で被覆したことを特徴とするスクロール
   部材。 ２、基材が、１０％以上のシリコンを含有するアルミニ
   ウム合金であることを特徴とする請求項４記載のスクロ
   ール部材。 ３、基材表層の被覆材が１０％以上のシリコンを含有す
   るアルミニウム合金の粉末焼結材であることを特徴とす
   る請求項１記載のスクロール部材。 ４、請求項１記載のスクロール部材を用いた旋回スクロ
   ールと、鉄系材料またはアルミニウム合金のいずれかか
   らなる固定スクロールとを用いたことを特徴とするスク
   ロール流体機械。 ５、鏡板に直立して渦巻状にラップ部を形成するスクロ
   ール部材の製造方法において、 前記鏡板および前記ラップ部の基材を、１０％以上のシ
   リコンを含有するアルミニウム合金でダイキャスト成形
   したのち、 前記基材表層に、同種材料の粉末焼結材をバインダとと
   もにインサート成形により被覆し、バインダを除去した
   のち焼結する ことを特徴とするスクロール部材の製造方法。