JPH06328183A - エアコン用アルミスクロールの生産方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 プレス加工のみによって旋回スクロール及び
固定スクロールを製造し、それによって、加工時間を大
幅に短縮することができ、安価に製作することができる
エアコン用アルミスクロールの生産方法を提供する。 【構成】 第１工程によって摂氏４００〜４５０度の熱
間でアルミ棒材からスクロール素材１の羽根部９がスク
ロール形状に熱間プレス加工され、また、同時に外周円
筒状の本体部１３及び位置決め挿通孔８を設けた複数個
のフランジ５、さらに羽根部９の裏側に取付け凸部１１
が熱間プレス加工される。そして、第２工程によって冷
間でスクロール素材１の位置決め挿通孔８に、雌ダイス
２の位置決めピン７を挿通した状態で前記スクロール素
材１がパンチ３により加圧されて精度の高いサイジンン
グ加工が施される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、アルミ（アルミ合金を
含む）丸棒材を切断して所定体積のスクロール素材を製
作し、熱間プレス加工後、冷間プレス加工によりサイジ
ング加工を行い、長さ方向及び外周鍔部のみ切削加工部
を残す以外は、全てプレス加工によりエアコン用アルミ
スクロールを生産する方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、業務用エアコン、家庭用エアコ
ン、及び自動車用エアコンなどにおける冷却装置用のコ
ンプレッサの種類としては、レシプロタイプ、ロータリ
ータイプ、スクリュータイプ、及びスクロールタイプな
ど色々な種類が使用されている。その中でもスクロール
タイプのコンプレッサは消費電力が少なく、また弁がな
いため騒音や振動のレベルも最も低いという優れた特性
がある。しかし、加工上の難度では最も困難なために未
だ少数派に属している。ここで提供するプレス加工によ
る生産方法が行われる場合は、コストメリットが発生し
大量に採用されることと確信される。さらに、将来のフ
ロンガスの全廃に伴うフロンガスに代わる代用ガスの使
用においても、前記スクロールタイプのコンプレッサは
最も適応が可能であると言われている。前記スクロール
タイプのコンプレッサは、メイン部品をなす渦巻き状の
羽根部を持つ旋回スクロールと、それに対応する同様な
渦巻き状の羽根部を持つ固定スクロールの組み合わせに
よって作られる圧縮室の容積が、旋回スクロールの旋回
によって変化することにより、冷媒の吸入、圧縮、及び
吐出を連続的に行うものであり、冷媒を吸入する弁がな
く、なめらかに回転するため、運転時の振動もほとんど
なく、運転音も小さい。

【０００３】前記旋回スクロールと固定スクロールの渦
巻き状の羽根部は、互いに摺動し合って圧縮作用を行う
ため精密な加工及び仕上げが必要となる。前記旋回スク
ロール及び固定スクロールの加工方法としては、溶湯鍛
造加工法、鋳造法、高圧ダイカスト法、冷間鍛造加工法
などによって余分な取り代をつけておいて、その後精密
な切削加工及び研磨加工を行うことによって精度を高め
て行く方法が取られている。その切削加工及び研磨加工
では前記加工方法によって成型されたスクロール素材を
固定して、高速回転させたエンドミルや砥石によって超
精密に切削及び研磨加工を行う。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記切
削加工及び研磨加工によると３〜５の工程を掛けて仕上
げて行くために、１個のスクロールの加工に１０〜２５
分が必要となり極めて加工工数が大きいという解決すべ
き課題がある。本発明は、上記の課題を解決するために
なされたもので、前記旋回スクロール及び固定スクロー
ルをプレス加工によって製作することにより、１分当た
り１０〜２０個の生産が可能となり、５０〜１００倍の
段違いな加工スピードを得ることができるエアコン用ア
ルミスクロールの生産方法を提供することを目的とす
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するための具体的手段として、主に図１に示すよう
に、アルミ丸棒材を切断して所定の体積を持つスクロー
ル素材１を製作し、前記スクロール素材１をそのスクロ
ール素材１に熱間でスクロールをプレス加工するのに最
も適している加熱温度に加熱し、前記加熱後のスクロー
ル素材１をパンチ３により加圧することにより、スクロ
ール状の羽根穴部１０を有すると共にその羽根穴部１０
に入口面取部１５を持ちかつその入口面取部１５に続い
てストレート部１６、逆テーパ部１７及び逃がし部１８
を持つ雌ダイス２に通すことにより、前記スクロール素
材１を円筒状の本体部１３の表側にスクロール状の羽根
部９を有すると共に、裏側に取付け凸部１１を有し、本
体部外周に位置決め挿通孔８を穿設した複数個のフラン
ジ５を有する形状のスクロール素材１に熱間で加工し、
カウンタ４によりスクロール素材１を雌ダイス２から押
し上げる第１工程と、前記第１工程が終了したスクロー
ル素材１を冷間でサイジング加工を施すべく、中心を基
準に一定の間隔に位置決めピン７が立っている雌ダイス
２上に前記フランジ５の位置決め挿通孔８を嵌め合わせ
てセットし、その雌ダイス２には超高精度な仕上がりを
有すると共に第１工程で加熱したスクロール素材１の冷
えによる収縮代を見込んでさらに成形代を見込んで製作
したスクロール状の羽根穴部１０を有し、その羽根穴部
１０に入口面取部１５を持ちかつその入口面取部１５に
続いてストレート部１６、逆テーパ部１７及び逃がし部
１８を持つ雌ダイス２に前記第１工程が終了したスクロ
ール素材１をパンチ３で加圧し、カウンタ４によって押
し上げる第２工程とを行うことを特徴とするエアコン用
アルミスクロールの生産方法が提供される。

【０００６】

【作用】上記構成のエアコン用アルミスクロールの生産
方法によれば、第１工程によって加熱したスクロール素
材１をパンチ３で雌ダイス２に加圧しカウンタ４で雌ダ
イス２から押し出すことにより熱間でスクロール素材１
の羽根部９が、羽根穴部１０における入口面取部１５、
ストレート部１６、逆テーパ部１７、及び逃がし部１８
の作用によってスクロール形状に加工され、また、同時
に外周円筒状の本体部１３及び位置決め挿通孔８を設け
た複数個のフランジ５、さらに羽根部９の裏側に取付け
凸部１１がプレス１ストローク加工で加工される。そし
て、第２工程によって冷間でスクロール素材１の位置決
め挿通孔８に、雌ダイス２の位置決めピン７を挿通した
状態で前記スクロール素材１が加圧されかつ押し出され
ることにより、熱間プレス時に加工したスクロール１は
冷えると収縮するため収縮代を見込んで、さらに成形代
を見込んで製作した雌ダイス２の羽根穴部１０における
入口面取部１５、ストレート部１６、逆テーパ部１７、
及び逃がし部１８によって、プレス１ストローク加工で
精度の高いサイジンング加工が施される。

【０００７】

【実施例】本発明のエアコン用アルミスクロールの生産
方法の一実施例を添付図面を参照して説明する。スクロ
ール素材１は耐摩耗性の高いアルミ丸棒材を使用し、任
意の方法にて加工後の体積に近い体積（試作によって決
定）になるような長さに切断される。また、必要に応じ
て焼なましやボンデ処理などの処理を施して、材質の均
一化や耐食性の強化を図る。図１はエアコン用アルミス
クロールの生産方法に使用される金型を表す断面図であ
る。前記金型は第１工程用及び第２工程用が設けられ、
外観類似であり後述するように細部の寸法が異なる。旋
回スクロールと固定スクロールでは羽根部９が互いにコ
ンプレッサとして作用し合う関係になるように形状が異
なり、また本体側への取り付け方によって取付け凸部１
１の形状が違ってくるため、旋回スクロール用金型と固
定スクロール用金型は別個に必要となる。図１〜図３は
旋回スクロールを示しており、図５において１ａは旋回
スクロールを示し、１ｂは固定スクロールを示す。図６
は固定スクロールの取付け凸部１１ｂを示す。

【０００８】下型である雌ダイス２は中央部にスクロー
ルの本体部１３を加工すべく、円筒形状に設けられた本
体凹部１４が形成される。そして、その下側にスクロー
ル状の羽根部９を加工すべくスクロール状の羽根穴部１
０が設けられる。前記羽根穴部１０の断面形状は図４に
示すように、入口面取部１５、ストレート部１６、逆テ
ーパ部１７、及び逃がし部１８が設けられる。前記入口
面取部１５は成形時に、スクロール素材１の肉の流れを
スムーズにするために設けられたもので、０．２〜２ミ
リ程度にＲ面取りまたはＣ面取りされる。ストレート部
１６は必要とする寸法に近づけて設けられ、逆テーパ部
１７は入口面取部１５による抜きテーパをとるために設
けられ、逃がし部１８はスクロール素材１の硬化を防ぐ
ために、また、抜き取り時に発生するスクロール素材１
の抜きばりを最小限に抑えるために設けられる。

【０００９】また、複数個（スクロールの大きさによっ
て２〜６個程度）のフランジ５及び位置決め挿通孔８を
加工すべく、本体凹部１４の外側に複数個のフランジ凹
部６及び位置決めピン７（第１工程では位置決め挿通孔
８の加工用であり、第２工程では位置決め用でありスプ
リングによって上下動可能に設けられる）が設けられ
る。第２工程のサイジング加工に用いる雌ダイス２の中
心部は、超高精度な仕上がりを持つ羽根穴部１０と、中
心を基準に一定の間隔に複数の位置決めピン７が立って
いる。この位置決めピン７の上にスクロール素材１をセ
ットして、第２工程のサイジング加工を行う時の位置決
めが精度良くセット可能となる。この位置決めピン７は
サイジング加工時に上部より圧力を受けると雌ダイス２
の上面迄沈み込むように設定されている。

【００１０】前記雌ダイス２は、第１工程であるスクロ
ール成形用と第２工程であるサイジング加工用の２種類
が用意される。第１工程であるスクロール成形用として
は、さほど精度は必要としないが、第２工程時に雌ダイ
ス２の割れやカケなどを防止して型持ちをよくするため
に、スクロール素材１が硬化しないことに重点をおいて
入口面取部１５、ストレート部１６、逆テーパ部１７、
及び逃がし部１８のサイズが設定される。第２工程であ
るサイジング加工用としては、最終加工であるためスク
ロール素材１の多少の硬化は問題とならないが、サイジ
ング加工後の精度に重点がおかれ、必要とする寸法に近
づけて設ける必要がある。このサイジング加工時の特長
は、熱間プレス加工時に加工したスクロール素材１は、
冷えると収縮するため収縮代を見込んで、さらに成形代
を見込んだ羽根穴部１０を持つサイジング用雌ダイス２
を製作する。このサイジング加工は、第１工程の熱間プ
レス加工とほぼ同一金型であるが金型精度は著しく高め
ておく必要がある。

【００１１】上型であるパンチ３は、取付け凸部１１を
加工すべく取り付け凹部１２が設けられる。前記取付け
凸部１１は旋回スクロールをエアコン本体側に取り付け
る場合に用いられる。従って、エアコン本体側の取り付
け方に対応した形状及び寸法となるように設けられる。
固定スクロールをエアコン本体側に取り付けるための取
付け凸部１１ｂは図６に示すように環状である。従っ
て、上型であるパンチ３は、取付け凸部１１ｂを加工す
べく取付け凹部１２が環状に設けられる。

【００１２】カウンタ４は上向きにカウンタ羽根部１９
が設けられる。前記カウンタ羽根部１９は、前記雌ダイ
ス２の羽根穴部１０に嵌合するスクロール形状に設けら
れ、スクロール素材１の熱間プレス加工時における雌ダ
イス２のスラスト力を吸収し、また熱間プレス加工後に
スクロール素材１を雌ダイス２から抜けやすくする為に
前記羽根部９のスクロール幅に対して０．０２〜０．２
ミリ程度小さく設定する。

【００１３】前記カウンタ４には図１に示すようなスプ
リング２０などを用いて上方に常圧力をかける熱間プレ
ス加工方法と、常圧力をかけないでフリーにしておく熱
間プレス加工方法がある。前記常圧力をかける熱間プレ
ス加工方法では、加工時にスクロール素材１の羽根部９
の底に発生する皺を防止することができる。フリーにし
ておく熱間プレス加工方法においては、羽根部９の底に
若干の皺が発生するが、金型の寿命を延ばすことができ
る。また、皺が発生した場合は第２工程時のサイジング
加工において除去することも可能である。従って、スク
ロール素材１の大きさや材質によっていづれかの加工方
法を選定して用いる。第２加工のサイジング加工時にも
カウンタ４は、スプリング２０などの常圧力体を必要と
する場合と必要としない場合があるが、前記同様スクロ
ール素材１の材質及び大きさ等により選定する。

【００１４】次に、上記構成によるエアコン用アルミス
クロールの生産方法の第１工程である熱間プレス加工時
の作動について説明する。まず最初に、下型である雌ダ
イス２の羽根穴部１０にカウンタ４のカウンタ羽根部１
９を嵌め込んでセットし、その上部にある本体凹部１４
にスクロール素材１をセットする。この時のスクロール
素材１の温度はアルミ材の熱間プレス加工に最も適して
いる摂氏４００〜４５０度の温度に加熱するため、電気
炉などの加熱手段を設ける。そして、カウンタ４及びス
クロール素材１がセットされた前記雌ダイス２を、使用
するプレス機の略中央に配置する。次に、パンチ３を前
記雌ダイス２の上から嵌め込み、パンチ３の上部に設け
られた図示略の受圧面に、プレス機の図示略のシリンダ
によって加圧することによりスクロールの熱間プレス加
工が行われる。前記第１工程によってスクロール素材１
は、図２及び図３に示すように円筒状の本体部１３の表
側に羽根部９を有し、裏側に取付け凸部１１を有し、本
体部１３の周囲に位置決め挿通孔８を設けてなるフラン
ジ５が同時に加工される。

【００１５】この第１工程の熱間プレス加工は、プレス
機の１ストローク加工で羽根部９の成形と、裏側の取付
け凸部１１と、外周に用意するフランジ５の位置決め挿
通孔８の成形の３種類の成形を同時に行う加工方法であ
る。第１工程が終了したスクロール素材１の外周に設置
されている位置決め挿通孔８にちょうど良い位置に合わ
せて、雌ダイス２には位置決めピン７が立っている。こ
の位置決めピン７の上にスクロール素材１をセットし
て、第２工程のサイジング加工を行う時の位置決めが精
度良くセット可能になる。

【００１６】次に、上記構成によるエアコン用アルミス
クロールの生産方法の第２工程であるサイジング加工に
ついて説明する。前記第１工程によって加工されたアル
ミスクロール素材１は熱間で加工されているので、常温
程度に下がるまで冷却期間を設けるか、空冷ファンなど
の冷却装置を用いる。そして、第２工程用のカウンタ４
が組み込まれた第２工程用の雌ダイス２の位置決めピン
７に、冷却後のスクロール素材１の位置決め挿通孔８を
嵌め込んでセットし、その上に、スクロール素材１の取
付け凸部１１を嵌め込むように第２工程用のパンチ３を
セットする。次に、プレス機の図示略のシリンダによっ
て加圧されて、第１工程より精度の高いサイジング加工
が行われる。また、フランジ５の切断や取付け凸部１１
の加工に切削加工を用いる。

【００１７】前記第１工程及び第２工程の結合は、所定
の間隔を持つ位置に置かれた２台の汎用プレス機に、第
１工程用及び第２工程用の２種類の金型をそれぞれセッ
トし、前記２台のプレス機間のスクロール素材１の搬送
を、各種フィード装置による自動送り装置を取り付けた
り、作業者によって手送りすることによって連続的に行
われる。また、送り装置が組み込まれた１台のトランス
ファプレス装置に、前記第１工程用及び第２工程用の金
型を組み込んで自動プレスとすることも可能である。一
方、前記第１工程は熱間鍛造であり、第２工程は冷間鍛
造であるので温度の管理に注意が必要となる。

【００１８】上記実施例によると、エアコン用スクロー
ルの金型を一般のプレス装置に組み込むことができるの
で、特別な装置を必要としない。また、雌ダイス２、パ
ンチ３、及びカウンタ４の交換によって簡単に、製造さ
れるエアコン用スクロールのサイズを変えることができ
る。また、プレス装置に組み込んで一体として、エアコ
ン用スクロールの専用加工装置とすることも可能であ
る。

【００１９】

【発明の効果】本発明のエアコン用スクロールの生産方
法は上記した構成を有し、旋回スクロール及び固定スク
ロールのプレス加工による製作を実現することによっ
て、また、位置決めの作用によって高精度なスクロール
とすることができるためスクロールの切削加工が不要と
なることによって、前記スクロールの加工時間を大幅に
短縮することができ、それによって安価に製造すること
ができるという優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のエアコン用スクロールの生産方法を実
施するための金型構成を示す断面図である。

【図２】加工後のスクロール素材を示す側面図である。

【図３】加工後のスクロール素材を示す正面図である。

【図４】雌ダイスの羽根穴部の断面形状を表す断面図で
ある。

【図５】旋回スクロールと固定スクロールの咬み合い状
態を示す斜視図である。

【図６】固定スクロールの取付け部を示す斜視図であ
る。

【符号の説明】

１...スクロール素材、 ２...雌ダイス、 ３...パン
チ、 ４..．カウンタ、５...フランジ、 ６...フラン
ジ凹部、 ７...位置決めピン、 ８...位置決め挿通
孔、 ９...羽根部、 １０...羽根穴部、 １１...取
付け凸部、 １２...取付け凹部、 １３...本体部、
１４...本体凹部、 １５...入口面取部、１６...スト
レート部、 １７...逆テーパ部、 １８...逃がし部、
１９...カウンタ羽根部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 アルミ丸棒材を切断して所定の体積を持
   つスクロール素材を製作し、 前記スクロール素材をそのスクロール素材に熱間でスク
   ロールをプレス加工するのに最も適している加熱温度に
   加熱し、 前記加熱後のスクロール素材をパンチにより加圧するこ
   とにより、スクロール状の羽根穴部を有すると共にその
   羽根穴部に入口面取部を持ちかつその入口面取部に続い
   てストレート部、逆テーパ部及び逃がし部を持つ雌ダイ
   スに通すことにより、前記スクロール素材を円筒状の本
   体部の表側にスクロール状の羽根部を有すると共に、裏
   側に取付け凸部を有し、本体部外周に位置決め挿通孔を
   穿設した複数個のフランジを有する形状のスクロール素
   材に熱間で加工し、カウンタによりスクロール素材を雌
   ダイスから押し上げる第１工程と、 前記第１工程が終了したスクロール素材を冷間でサイジ
   ング加工を施すべく、中心を基準に一定の間隔に位置決
   めピンが立っている雌ダイス上に前記フランジの位置決
   め挿通孔を嵌め合わせてセットし、その雌ダイスには超
   高精度な仕上がりを有すると共に第１工程で加熱したス
   クロール素材の冷えによる収縮代を見込んでさらに成形
   代を見込んで製作したスクロール状の羽根穴部を有し、
   その羽根穴部に入口面取部を持ちかつその入口面取部に
   続いてストレート部、逆テーパ部及び逃がし部を持つ雌
   ダイスに前記第１工程が終了したスクロール素材をパン
   チで加圧し、カウンタによって押し上げる第２工程と、 を行うことを特徴とするエアコン用アルミスクロールの
   生産方法。