JPH07119661A - ベーン型コンプレッサ並びに該ベーン型コンプレッサに用いるシリンダヘッド及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 従来のサイドブロックを除去したベーン型コ
ンプレッサ及びそのシリンダヘッドを提供すると共に、
このシリンダヘッドを成形する際に中子を残留させるこ
とのないシリンダヘッド製造方法を提供する。 【構成】 シリンダの開口端部を直接シリンダヘッドで
閉塞し、このシリンダヘッド内に圧縮室に通じるチャン
バーを形成する。このへッドは、樹脂中子を型内に固定
して溶融金属を圧入し、この金属を凝固した後に前記中
子と共に取り出し、しかる後に樹脂の融点よりも高く且
つ金属の融点よりも低い温度までシリンダヘッドを加熱
して樹脂を溶解させ、残った樹脂は溶剤で溶かし出して
シリンダヘッド内部から除去することにより形成され
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、シリンダ内にロータ
とこのロータと共に回転するベーンとが収納されてなる
ベーン型コンプレッサ、並びに、このベーン型コンプレ
ッサの両端部を構成するシリンダヘッド、及びシリンダ
ヘッドの製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より知られているベーン型コンプレ
ッサは、例えば、特開平４−１５９４８５号公報に示さ
れているように、シリンダ内にロータと、ロータに形成
されたベーン溝内を摺動自在に摺動するベーンとが収納
され、このシリンダの両端開口部がサイドブロックで閉
塞され、さらにその外側にシリンダヘッドが取り付けら
れている。そして、一方のサイドブロックとその外側に
取り付けられるシリンダヘッドとでシリンダ内の圧縮室
に連通する低圧チャンバーが形成され、他方のサイドブ
ロックとその外側に取り付けられるシリンダヘッドとで
圧縮室で圧縮された気体を流出する高圧チャンバーが形
成されている。

【０００３】このように、低圧チャンバーまたは高圧チ
ャンバーは、サイドブロックとシリンダヘッドとを重ね
合わせて設けられるわけであるが、気密を良くするため
にサイドブロックとシリンダヘッドとの間にシール部材
を挟む必要があり、部品点数やコストの増加の要因とな
っている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】これを解決するために
は、サイドブロックとシリンダヘッドとを一体に鋳造で
きれば好ましいが、サイドブロックとシリンダヘッドと
を一体鋳造する場合には、砂中子を用いて鋳造する従来
からの手法に頼らなければならなかった。この砂中子に
よる鋳造は、型の内側に砂中子を固定し、圧入された溶
融金属を凝固させて取り出した後に、砂中子を砕いてシ
リンダヘッド内から取り除くものであり、砂が完全に取
り除けれる保障はなく、シリンダヘッド内に砂が残存し
てしまう。このため、従来においては、中子によるサイ
ドブロックとシリンダヘッドとの一体鋳造の実現がはば
まれていた。

【０００５】そこで、この発明においては、上記点を解
消するために、従来のサイドブロックを介在させる必要
のないベーン型コンプレッサとそのシリンダヘッドを提
供し、気密管理を容易にすると共に、部品点数を少なく
することを課題としている。また、このシリンダヘッド
を成形する際に、中子を容易に除去することができるシ
リンダヘッドの製造方法を提供することを課題としてい
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】しかして、上記課題を達
成するために、本発明のベーン型コンプレッサの要旨と
するところは、両端が開口されたシリンダと、駆動軸に
固装されて前記シリンダに挿入されたロータと、このロ
ータのベーン溝に摺動自在に挿入され、前記シリンダの
内面と接触しながら前記ロータと共に回転するベーン
と、前記シリンダの開口された両端部のそれぞれに取り
付けられ、前記ロータ、ベーン、シリンダと共に囲まれ
て形成された圧縮室に被圧縮気体を流入または流出する
シリンダヘッドとを具備することにある。

【０００７】また、ベーン型コンプレッサのシリンダヘ
ッドには、駆動軸に固装されたロータと、このロータの
ベーン溝に摺動自在に挿入されて前記ロータと共に回転
するベーンとが収納されているシリンダの開口端部を閉
塞し、前記ロータ、ベーン、シリンダと共に囲まれて形
成された圧縮室に通じるチャンバーが内部に形成されて
いるものを用いる。

【０００８】そして、前記シリンダヘッドの製造方法と
しては、シリンダヘッド内部に形成されるチャンバー、
及びシリンダと対峙する壁面に形成される孔を少なくと
も型取った中子を樹脂で構成し、この中子を前記シリン
ダヘッドを形成する型に固定して型締めし、前記型内に
溶融金属を圧入し、この金属が凝固した後に前記中子と
共に取り出し、しかる後に前記樹脂の融点よりも高く且
つ前記金属の融点よりも低い温度まで前記シリンダヘッ
ドを加熱して前記樹脂を溶かし出し、残った樹脂はさら
に溶剤で溶かし出して前記シリンダヘッドの内部から除
去する方法がある。

【０００９】

【作用】したがって、ロータの開口端部にシリンダヘッ
ドが直接設けられているので、駆動軸が回転すると、ロ
ータとこれに設けられたベーンとが回転し、吸入工程時
には一方のシリンダヘッドを介して圧縮室内に被圧縮気
体が供給され、圧縮工程時には他方のシリンダヘッドに
圧縮室から圧縮気体が流出される。

【００１０】ここで用いられるシリンダヘッドは、従来
のサイドブロックに相当する部分を一体に有しているも
のであり、ロータやベーンが収納されたシリンダにこの
シリンダブロックを組付けさえすればコンプレッサは完
了する。この際、シリンダとシリンダブロックとの接合
部分以外の気密管理は不要となる。

【００１１】上記シリンダヘッドを成形する場合には、
従来の砂中子とは異なり、樹脂中子を用い、しかもこの
樹脂中子は、金属が凝固した後に、樹脂の融点よりも高
く且つ金属の融点よりも低い温度までシリンダヘッドを
加熱することで中子のみを溶解させ、シリンダヘッドの
内部から中子を大部分除去し、その後残った樹脂を溶剤
で除去するようにしたので、中子を確実に除去すること
ができる。

【００１２】

【実施例】以下、この発明の実施例を図面により説明す
る。

【００１３】図１及び図２において、この発明に係るシ
リンダヘッドを用いたベーン型コンプレッサが示され、
該コンプレッサは、略楕円形状の内面が形成されたシリ
ンダ１を有し、このシリンダ１の両端部を閉じるフロン
トシリンダヘッド２とリアシリンダヘッド３とから構成
されている。シリンダ１には、真円形状のロータ４が内
部に配置され、このロータ４によりシリンダ内に２つの
空間５が対称な位置に区画されている。ロータ４は、両
シリンダヘッド２、３に軸受７、８を介して軸支された
駆動軸９に固く結合され、該ロータ４には、その略径方
向に例えば５つのベーン溝１０が放射状に形成されてお
り、各ベーン溝１０にベーン１１がそれぞれ摺動自在に
挿入されている。したがって、ロータ４の回転に伴って
前記シリンダ１の内面に該ベーン９の先端が案内されな
がら回転し、シリンダ１、ロータ４、両シリンダヘッド
２、３及び隣合うベーン１１とで囲まれた圧縮室１２が
形成され、この圧縮室１２がロータ４の回転に伴って移
動しながらその容積を変化するようになっている。

【００１４】フロントシリンダヘッド２、シリンダ１、
及びリアシリンダヘッド３は、例えばリアシリンダヘッ
ド３の側方から挿入されるねじ１３により一体に組付け
られている。このうち、リアシリンダヘッド３は、図３
にも示されるように、その内部に低圧チャンバー１５が
形成され、この低圧チャンバー１５は、該リアシリンダ
ヘッド３に形成された吸入通路１６に吸入圧力制御弁
（図示せず）を介して連通している。また、シリンダ１
と接合する端面には、前記空間５に臨むように吸入孔１
７が形成され、この吸入孔１７は、ロータ４の回転方向
に対して空間５が徐々に拡大するシリンダ内面の短径部
以降に開口しており、低圧チャンバー内に導かれた被圧
縮気体を圧縮室１２に供給するようになっている。

【００１５】また、リアシリンダヘッド３は、その中央
に駆動軸９を挿入する凹部３３が形成されると共に、低
圧チャンバー１５を避けるように下記する高圧チャンバ
ー２４と連通する連通室３４およびこの連通室３４と凹
部３３とを連通する潤滑油供給通路（図示せず）等が設
けられている。更に、シリンダ１と接合する端面には、
前記吸入孔１７とは別に低圧チャンバー１５と連通する
通孔３５が形成され、この通孔３５は、シリンダ１にリ
アシリンダヘッド３を組付けた際に空間５に臨むことな
くシリンダ１の壁端面によって閉塞されるようになって
いる。

【００１６】吐出孔１８は、シリンダ１の対向する２か
所に形成され、該吐出孔１８の一端は、ロータ４の回転
方向に対して空間５が徐々に縮小するシリンダ内面の短
径部付近で圧縮室１２に開口している。また、シリンダ
１の外周面が平坦状にカットされてカバー装着部１９が
形成され、このカバー装着部１９に断面略円弧状の溝凹
部２０が形成されており、吐出孔１８の他端がこの溝凹
部２０に開口している。カバー２１は、シリンダ１のカ
バー装着部１９にねじ止めされており、カバー２１と溝
凹部２０との間には、弁挿入空間２２が形成されている
と共に、弾性部材を円筒状に巻いてロール状に形成され
た吐出弁２３が前記吐出孔１８を閉塞するように取り付
けられている。

【００１７】フロントシリンダヘッド２は、図４にも示
されるように、その内部に高圧チャンバー２４が形成さ
れ、この高圧チャンバー２４は、図示しない吐出通路と
連通していると共に、図１に示されるように、駆動源か
ら駆動軸９へ動力を伝達するためのクラッチを装着する
クラッチ装着部２６が形成されている。前記弁挿入空間
２２と高圧チャンバー２４とは、フロントシリンダヘッ
ド２とに形成された接続孔２７を介して連通している。

【００１８】また、フロントシリンダヘッド２には、そ
の中央に駆動軸９を挿通する挿通孔３６が形成され、シ
リンダ１と接合する端面の数カ所（この実施例において
は３か所）に前記接続孔２７とは別の通孔３７が形成さ
れている。この通孔３７は、シリンダ１にフロントシリ
ンダヘッド２を組付けた際に空間５に臨むことなくシリ
ンダ１の壁端面によって閉塞されるようになっている。
尚、３２は、シリンダ１とフロントシリンダヘッド２と
の間の気密を保つために設けられたパッキンであり、接
続孔２７及び通孔３７の外側を這わすように環状に設け
られている。

【００１９】しかして、駆動軸９が回転されると、ロー
タ４とベーン１１とがシリンダ１の内面に沿って回転
し、圧縮室１２が容積変化する。圧縮室１２が拡大する
吸入工程時には、圧縮室１２と吸入孔１７とが連通する
ので、吸入孔１７から圧縮室１２にガスが吸入される。
隣合うベーン１１のうち、後側のベーン１１が吸入孔１
７を通り過ぎると、圧縮室内にガスが封じ込められ、圧
縮室１２の容積が縮小して圧縮される。そして、ベーン
１１が吐出孔１８に近づくと、圧縮室１２と吐出孔１８
とが連通しているため、圧縮室１２のガス圧により吐出
弁２３を押し開き、弁挿入空間２２に圧縮されたガスが
吐出される。この弁挿入空間２２に吐出されたガスは、
接続孔２７を介して高圧チャンバー２４に至り、さらに
吐出通路からコンプレッサ外部へ吐出される。

【００２０】上記フロントシリンダヘッド２の成形は、
図５に示されるような鋳造サイクルによって行われる。
即ち、ステップ１００において、図６に示されるよう
に、高圧チャンバー２４とこの高圧チャンバー２４に通
じる接続孔２７及び通孔３７等を型取った中子４０をシ
リンダヘッドの外形、挿通孔３６、ボルト穴等を形成す
るための固定金型４１に固定し、移動金型４２が可動し
て中子４０と金型４１、４２とで最終形状と同等の空間
を形成する（型締め）。ここで、中子４０は、例えばポ
リカーボネート等の樹脂で構成され、その融点（例え
ば、約１４５度）は、金型に圧入する溶融金属（ＡＤＣ
１２）の凝固点（例えば、約６４０度）より低くなって
いる。

【００２１】そして、組付けられた固定金型４１及び移
動金型４２と、樹脂中子４０との間の空間に溶融金属を
圧入する（ステップ２００）。図７に示されるように、
溶融金属は、瞬時（ΔＴの後）に凝固点まで低下し、樹
脂中子の温度が溶融金属からの伝導熱で融点に至る前に
金属表面が凝固し、樹脂が溶け始める前に製品の形状が
でき上がる。この溶融金属を完全に凝固させ（ステップ
３００）、凝固した後に型開きをし（ステップ４０
０）、中子と共に鋳造されたシリンダヘッドを押し出し
とりだす（ステップ５００）。その後、シリンダヘッド
を樹脂中子と共に加熱し、シリンダヘッドを構成する金
属の融点よりも低い温度ではあるが、樹脂の融点より高
い温度に設定し（ステップ６００）、樹脂を溶融させて
シリンダヘッドに形成された孔から除去する（ステップ
７００）。最後に、中に残った樹脂を溶剤で完全に溶か
し出せば、高圧チャンバー２４が一体に形成されたフロ
ントシリンダヘッド２が完成する（ステップ８００）。

【００２２】このような鋳造サイクルを用いれば、凝固
されたシリンダヘッドの中から中子を除去するために、
中子を加熱して溶解し、接続孔２７又は通孔３７から中
子を流し出し、残った樹脂は溶剤で溶かし出せばよく、
シリンダヘッド内部に中子を残存させることなく除去す
ることができる。また、フロントシリンダヘッド２にあ
っては接続孔２７が、リアシリンダヘッド３にあっては
吸入孔１７がそれぞれ中子抜きの孔としても用いられる
ので、作業工数の削減も図れる。

【００２３】

【発明の効果】以上述べたように、この発明によれば、
シリンダの開口端部にシリンダヘッドを直接取付け、シ
リンダヘッドの内部に圧縮室に通じるチャンバーを形成
するようにしたので、従来のようなサイドブロックが不
要となり、また、サイドブロックとの間の気密を良くす
るためのシール部材も不要となり、気密管理が容易にな
ると共に、組立工数や部品点数が少なくなり、コストの
低減を図ることができる。

【００２４】また、樹脂中子を利用してシリンダヘッド
を成形するようにしたので、鋳造されたシリンダヘッド
から中子を容易に除去することができ、中子の残留もな
くなり、信頼性の高いシリンダヘッドを提供することが
できる。

【００２５】更には、従来のサイドブロックを一体化し
たシリンダヘッドの鋳造により、製品の剛性も高まり、
組付時の変形が極力少なくなり、精度の安定維持が図れ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係るベーン型コンプレッサの実施例
を示す断面図である。

【図２】図１に係るベーン型コンプレッサのＡ−Ａ線で
切断した断面図である。

【図３】図１に係るベーン型コンプレッサのシリンダ側
から見たリアシリンダヘッドを示す図である。

【図４】図１に係るベーン型コンプレッサのシリンダ側
から見たフロントシリンダヘッドを示す図である。

【図５】シリンダヘッドを成形するための鋳造サイクル
を示すフローチャートである。

【図６】図１に示すフロントシリンダヘッドを成形する
ための金型と樹脂中子を示す断面図である。

【図７】鋳造過程における金属と樹脂中子との温度変化
を示す特性曲線である。

【符号の説明】

１ シリンダ ２ フロントシリンダヘッド ３ リアシリンダヘッド ４ ロータ ９ 駆動軸 １０ ベーン溝 １１ ベーン １２ 圧縮室 １５ 低圧チャンバー ２４ 高圧チャンバー ４０ 樹脂中子 ４１ 固定金型 ４２ 移動金型

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 両端が開口されたシリンダと、駆動軸に
   固装されて前記シリンダに挿入されたロータと、このロ
   ータのベーン溝に摺動自在に挿入され、前記シリンダの
   内面と接触しながら前記ロータと共に回転するベーン
   と、前記シリンダの開口された両端部のそれぞれに取り
   付けられたシリンダヘッドとを具備することを特徴とす
   るベーン型コンプレッサ。
2. 【請求項２】 駆動軸に固装されたロータと、このロー
   タと共に回転するベーンとが収納されているシリンダの
   開口端部を閉塞し、前記ロータ、ベーン、シリンダと共
   に囲まれて形成された圧縮室に直接または間接的通じる
   チャンバーが内部に形成されていることを特徴とするベ
   ーン型コンプレッサのシリンダヘッド。
3. 【請求項３】 シリンダヘッド内部に形成されるチャン
   バー、及びシリンダと対峙する壁面に形成される孔を少
   なくとも型取った中子を樹脂で構成し、この中子を前記
   シリンダヘッドを形成する型に固定して型締めし、前記
   型内に溶融金属を圧入し、この金属が凝固した後に前記
   中子と共に取り出し、しかる後に前記樹脂の融点よりも
   高く且つ前記金属の融点よりも低い温度まで前記シリン
   ダヘッドを加熱し、前記樹脂を溶かし出して前記シリン
   ダヘッドの内部から除去し、残った樹脂は溶剤で除去す
   るようにしたことを特徴とするベーン型コンプレッサに
   用いるシリンダヘッドの製造方法。