JPH0829389B2 - エアコン用アルミスクロールの生産方法 - Google Patents

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、冷間プレス加工による高い寸法精度のスクロール
を成形後、再度冷間プレス加工により超高精度のサイジ
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生産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。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問題があ
る。

【０００４】そこで、本出願人は摂氏４００〜４５０度
程度の熱間プレス加工によって大きい加工を与え、しか
るのち、常温で冷間プレス加工によって仕上げる方法に
よりスクロールを製造するエアコン用アルミスクロール
の生産方法の提案を行っている（１９９３年５月２０特
許出願）。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記熱
間プレス加工によって大きい加工を与え、しかるのち、
常温で冷間プレス加工によって仕上げる方法によると、
熱間プレス加工では寸法精度が冷間プレス加工に比べて
はるかに劣るため、第２工程でのサイジング加工によっ
ても十分な寸法精度が得られない虞れがある。また、ス
クロール素材を摂氏４００〜４５０度に加熱するための
電気炉などの温度調節を正確に行える加熱手段が必要と
なる。そして、第１工程が熱間プレス加工であり、第２
工程が冷間プレス加工であるので、第１工程から第２工
程に移る場合にアルミスクロール素材は熱間で加工され
ているので、常温程度に温度が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が必要となる。それ
によって、温度の管理も注意が必要となる。さらに、ア
ルミの場合は他の金属に比べると、酸化しやすいこと、
熱伝導度が良いこと、熱膨張係数が大きいこと、融点に
比べて比熱、溶融潜熱が大きいことなどのため、冷えに
よる収縮代の算定や、型の設計などに特別な技術や熟練
を要するなどの解決すべき課題がある。

【０００６】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
を常温で冷間プレス加工によって大きく加工し、再度冷
間プレス加工を行って仕上げることにより、超高精度な
寸法精度が得られ、加熱手段や冷却装置などの補助装置
類が不要となり、また、冷却期間、温度の管理、及び特
別な技術や熟練も必要としない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。

【０００７】

【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、冷間でスクロールを高い寸法精度でプレス加工する
べく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、前記切断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
形状の高い寸法精度のスクロール素材１に冷間でプレス
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を冷間で超高精度なサイジング加工を
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。

【０００８】

【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冷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
よって高い寸法精度の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、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ストローク加工で超高精度なサイジンング
加工が施される。

【０００９】

【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。

【００１０】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。

【００１１】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。

【００１２】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、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
程の冷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。

【００１３】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。

【００１４】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の冷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、また冷間プレス加工後に
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。

【００１５】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第１工程
の冷間プレス加工方法と、常圧力をかけないでフリーに
しておく第１工程の冷間プレス加工方法がある。前記常
圧力をかける第１工程の冷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。フリーにしておく第１工程の冷間
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工程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。

【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１工程である冷間プレス加工時
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。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冷間
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の表側に高い寸法精度の羽根部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が同時に冷間でプレス加工
される。

【００１７】この第１工程の冷間プレス加工は、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。

【００１８】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を、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、
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
高い超高精度な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。

【００１９】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。

【００２０】上記実施例によると、エアコン用スクロー
ルの羽根部９を冷間鍛造によって製作することによって
材料の歩留まりが上昇し、省資源化、省エネルギー化の
点においても有利である。また、冷間で加工が行われる
ため副次的に得られる鍛造効果による材質の向上（結晶
粒の微細化）が期待できる。さらに、熱間での加工のよ
うにスケールの発生が多くなりそれによるひどい肌荒れ
を生じることもない。また、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。そして、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。

【００２１】

【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
ロールを常温で冷間プレス加工によって大きく加工し、
再度冷間プレス加工を行って仕上げることにより、超高
精度な寸法精度が得られ、加熱手段や冷却装置などの補
助装置類が不要となり、また、冷却期間や温度の管理も
不要となり、さらに、特別な技術や熟練も必要としない
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

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−33738（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−136491（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−342887（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−337586（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−61542（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−151341（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−328183（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 冷間でスクロールを高い寸法精度でプレ
   ス加工するべく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、 前記切断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高い寸法精度
   のスクロール素材に冷間でプレス加工し、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超高精
   度な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スクロール
   素材の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。