以下、本発明の実施の形態に係る摺動部品� ��用いた圧縮機について、高低圧ドーム型ス� ��ロール圧縮機を例に挙げて説明する。なお� ��本発明の実施の形態に係る高低圧ドーム型� ��縮機は、冷媒として二酸化炭素冷媒(CO ₂ )やR410A等の高圧冷媒に耐え得るように設計さ れている。
 本発明の実施の形態に係る高低圧ドーム型� ��クロール圧縮機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、� �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� �タ16、下部主軸受60、吸入管19及び吐出管20か ら構成されている。以下、この高低圧ドーム 型スクロール圧縮機1の構成部品についてそ� �ぞれ詳述していく。

 <高低圧ドーム型スクロール圧縮機の構成 部品の詳細>
 (1)ケーシング
 ケーシング10は、密閉容器であって、主に� �略円筒状の胴部ケーシング部11、椀状の上壁 部12及び椀状の底壁部13から構成されている� �上壁部12は、胴部ケーシング部11の上端部に� ��接されている。底壁部13は、胴部ケーシン� �部11の下端部に溶接されている。そして、こ のケーシング10には、主に、ガス冷媒を圧縮� ��るスクロール圧縮機構15と、スクロール圧� �機構15の下方に配置される駆動モータ16とが� ��容されている。このスクロール圧縮機構15� �駆動モータ16とは、ケーシング10内を上下方� ��に延びるように配置されるクランク軸17に� �って連結されている。そして、この結果、� �クロール圧縮機構15と駆動モータ16との間に� ��、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� ��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� ��、固定スクロール24に噛合する可動スクロ� �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� ��詳述していく。
  a)ハウジング
 ハウジング23は、その外周面において周方� �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� ��ハウジング23とは全周に亘って密着されて� �る。このため、ケーシング10の内部は、ハウ ジング23の下方の高圧空間28とハウジング23の 上方の低圧空間29とに区画されていることに� ��る。また、このハウジング23には、上端面� �固定スクロール24の下端面と密着するように 、固定スクロール24がボルト38により締結固� �されている。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、� ��面中央から下方に延設された軸受部32とが� �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にクランク軸17の主軸部17b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、図1に示されるように� ��主に、鏡板24aと、鏡板24aの鏡面から鏡面と� ��直交する方向に沿って下方に延びる渦巻き� ��(インボリュート状)のラップ24bとから構成� �れている。鏡板24aには、後述する圧縮室40に 連通する吐出穴41と、吐出穴41に連通する拡� �凹部42とが形成されている。吐出穴41は、鏡� ��24aの中央部分において上下方向に延びるよ� ��に形成されている。拡大凹部42は、鏡板24a� �上面に水平方向に広がるように形成された� �部である。
 そして、固定スクロール24の上面には、こ� �拡大凹部42を塞ぐように蓋体44がボルト44aに� ��り締結固定されている。そして、拡大凹部4 2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マフラ� ��空間45が形成されている。なお、固定スク� �ール24と蓋体44とは、図示しないパッキンを� ��して密着させることによりシールされてい� ��。

  c)可動スクロール
 可動スクロール26は、アウタードライブ型� �可動スクロールであって、図1、図2及び図3� �示されるように、主に、鏡板26aと、鏡板26a� �鏡面26Pから鏡面26Pと略直交する方向に沿っ� �上方に延びる渦巻き状(インボリュート状)の ラップ26bと、鏡板26aの下面から下方に延びク ランク軸17の偏心軸部17aの外側に嵌合する軸� ��部26cと、鏡板26aの両端部に形成される溝部2 6d(図3参照)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26d� �オルダムリング39(図1参照)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、� ��受部26cにはクランク軸17の偏心軸部17aが嵌� �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� ��てクランク軸17の回転により自転すること� �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� �ラップ24bに噛合させられており、両ラップ24 b,26bの接触部の間には圧縮室40が形成される� �そして、この圧縮室40では、可動スクロール 26の公転に伴い中心に向かって変位し、その� ��積が収縮していく。この高低圧ドーム型ス� ��ロール圧縮機1では、このようにして圧縮室 40に入ったガス冷媒が圧縮される。

  d)その他
 また、このスクロール圧縮機構15には、固� �スクロール24とハウジング23とに亘り、連絡� ��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� ��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とから構成される。そし� ��、連絡通路46の上端、即ちスクロール側通� �47の上端は拡大凹部42に開口し、連絡通路46� �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、� ��のハウジング側通路48の下端開口は、連絡� �路46の冷媒を間隙空間18に流出させる吐出口4 9となっている。
 (3)オルダムリング
 オルダムリング39は、可動スクロール26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の上面に形成されているオルダム溝( 図示せず)に嵌め込まれている。なお、この� �ルダム溝は、長円形状の溝であって、ハウ� �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、直流モータであって、主� �、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� �(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� ��、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� ��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� �れており、上方及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� ��は、ステータ51の上端面から下端面に亘り� �つ周方向に所定間隔をおいて複数個所に切� �形成されているコアカット部が設けられて� �る。そして、このコアカット部により、胴� �ケーシング部11とステータ51との間に上下方� ��に延びるモータ冷却通路55が形成されてい� �。

 ロータ52は、上下方向に延びるように胴部� �ーシング部11の軸心に配置されたクランク軸 17を介してスクロール圧縮機構15の可動スク� �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� �路55に案内する案内板58が、間隙空間18に配� �されている。
 (5)クランク軸
 クランク軸17は、図1に示されるように、略� ��柱状の一体成形部品であって、主に、偏心� ��部17a、主軸部17b、バランスウェイト部17c及� ��副軸部17dから成る。偏心軸部17aは、可動ス� ��ロール26の軸受部26cに収容される。主軸部17 bは、ハウジング23の軸受孔33に軸受34を介し� �収容される。副軸部17dは、下部主軸受60に収 容される。

 (6)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� �ランク軸17の下端側軸受を構成し、クランク 軸17の副軸部17dを収容している。
 (7)吸入管
 吸入管19は、冷媒回路の冷媒をスクロール� �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� ��と共に、内端部が固定スクロール24に嵌入� �れている。
 (8)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、� ��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、� ��下方向に延びる円筒形状に形成されハウジ� ��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� ��は、下方に向かって開口されている。

 <高低圧ドーム型スクロール圧縮機の運転 動作>
 次に、高低圧ドーム型スクロール圧縮機1の 運転動作について簡単に説明する。駆動モー タ16が駆動されると、先ず、クランク軸17が� �転し、可動スクロール26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� �室40に吸引され、圧縮室40の容積変化に伴っ� ��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� �ら吐出穴41を通ってマフラー空間45へ吐出さ� ��、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� �空間18へ流出し、案内板58と胴部ケーシング� ��11の内面との間を下側に向かって流れる。� �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� ��る際に、一部が分流して案内板58と駆動モ� �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� ��タ下部空間にまで流れた後、反転してステ� ��タ51とローター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� �左側)のモータ冷却通路55を上方に向かって� �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� ��流れてきたガス冷媒とは、間隙空間18で合� �して吐出管20の内端部36から吐出管20に流入� �、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� ��路を循環した後、再度吸入管19を通ってス� �ロール圧縮機構15に吸入されて圧縮される。

 <摺動部品の製造方法>
 本発明の実施の形態に係る高低圧ドーム型� ��クロール圧縮機1において、クランク軸17、� ��ウジング23、固定スクロール24、可動スクロ ール26、オルダムリング39及び下部主軸受60は 摺動部品であり、これらの摺動部品は下記製 造方法により製造される。
 (1)原材料
 本発明の実施の形態において上記摺動部品� ��原材料となる鉄素材としては、C:2.2~2.5wt%、S i:1.8~2.2wt%、Mn:0.5~0.7wt%、P:<0.035wt%、S:<0.04wt %、Cr:0.00~0.50wt%、Ni:0.50~1.00wt%が添加されてい� �ビレットが採用される。なお、ここにいう� �量割合は全量に対する割合である。また、� �こに「ビレット」とは、一端、上記成分の� �素材が溶融炉において溶融された後に、連� �鋳造装置により円柱形状等に成形された最� �成形前の素材を意味する。なお、ここで、C� ��びSiの含有量は、引張強度及び引張弾性率� �片状黒鉛鋳鉄より高くなること、及び複雑� �形状の摺動部品基体を成形するのに適切な� �動性を備えていることの両方を満足するよ� �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
 本発明の実施の形態に係る摺動部品は、半� ��融ダイキャスト成形工程、熱処理工程、仕� ��げ工程及び部分熱処理工程を経て製造され� ��。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、� ��レットを高周波加熱して半溶融状態とする� ��次いで、その半溶融状態のビレットを所定� ��金型に注入する際に、ダイキャストマシン� ��所定圧力を加えながらビレットを所望の形� ��に成形し摺動部品基体を得る。そして、摺� ��部品基体を金型内で急冷して凝固させると� ��その摺動部品基体の金属組織は、全体的に� ��銑化したものとなる。なお、摺動部品基体� ��最終的に得られる摺動部品よりも若干大き� ��、この摺動部品基体は、後の仕上げ工程に� ��いて加工代が取り除かれて最終的な摺動部� ��となる。

 なお、本発明の実施の形態において、可動� ��クロール26の基体126は図4及び図5に示される 金型80を用いて成形される。
 可動スクロール26の基体126を半溶融ダイキ� �スト成形するための金型80は、図4に示され� �ように、第1型部分81及び第2型部分82からな� �。なお、湯口(図示せず)は鏡板相当部分のほ ぼ中心に配置されている。そして、第2型部� �82には、図4及び図5に示されるように、鏡板2 6aの上部を形成するための凹部823と、ラップ2 6bを形成するための渦巻き溝部821と、渦巻き� ��部821の巻き終わり端から内周側の渦巻き溝� ��821に連通する連通溝部822とが形成されてい� ��。なお、渦巻き溝部821は、可動スクロール2 6の基体126を抜きやすくするために、底部(チ� ��プ部分に対応する部分)から凹部823に向かう に従って幅が広がるように形成されている。 したがって、この金型80により形成される可� ��スクロール26の基体126では、ラップ相当部� �はチップ相当部分から鏡板相当部分に向か� �に従って幅が広くなる。また、連通溝部822� �よって形成される部分は、後の仕上げ工程� �おいて除去されることになる。

  b)熱処理工程
 熱処理工程では、半溶融ダイキャスト成形� ��程後の摺動部品基体が熱処理される。この� ��処理工程において、摺動部品基体の金属組� ��は、白銑化組織からパーライト/フェライト 基地、塊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 Rev iew 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� ��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(SAE J 417硬さ換算表からの換算値))~ HB200(HRB96(SAE J 417硬さ換算表からの換算値))� �度の硬度を有する金属組織を得ることがで� �る。このような金属組織はフェライト中心� �あるために軟らかく被削性に優れるが、機� �加工時に構成刃先を形成して刃具寿命を低� �させる可能性がある。また、1000℃で60分保� �した後に空冷し、さらに最初の温度より少� �低い温度で所定時間保持した後に空冷する� �とにより、600MPa~900MPa程度の引張強度、HB200(H RB96(SAE J 417硬さ換算表からの換算値))~HB250(HR B105,HRC26(SAE J 417硬さ換算表からの換算値、� �おHRB105は試験タイプの有効な実用範囲を超� �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� ��引張強度、HB250(HRB105,HRC26(SAE J 417硬さ換算� ��からの換算値、なおHRB105は試験タイプの有� ��な実用範囲を超えるため参考値である))~HB35 0(HRB122,HRC41(SAE J 417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� ��えるため参考値である))程度の硬度を有す� �金属組織を得ることができる。このような� �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。� �だし、硬すぎることによる摺動相手材への� �撃性を有する可能性がある。

 なお、本発明の実施の形態において、この� ��処理工程では、摺動部品基体の硬度がHRB90(H B176(SAE J 417硬さ換算表からの換算値))よりも 高くHRB100(HB219(SAE J 417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� ��る。
  c)仕上げ工程
 仕上げ工程では、摺動部品基体が機械加工� ��れて摺動部品の完成となる。
 <金型損傷メカニズム>
 半溶融ダイキャスト成形や半凝固ダイキャ� ��ト成形に、図6に示されるような従来の第2� �部分を有する金型が用いられた場合の金型� �傷メカニズムを参考までに以下に説明する� �なお、第1型部分は上述した第1型部分と全く 同一である。

 先ず、金型に高温の半溶融金属が加圧され� ��がら投入されると、第2型部分82Aの渦巻き溝 部821Aの巻き終わり端(外周側の端)近傍の溝壁 (以下「外周端溝壁」という)を押す力が生じ� ��。つまり、このとき、外周端溝壁には、引� ��荷重が負荷されることになる。なお、図8に は、外周端溝壁に作用する引張応力を解析し た結果(コンター図)を示した。
 次に、充填された高温の半溶融金属からの� ��熱により金型の温度が急上昇し、数秒後に� ��形品が取り出されると、金型80の温度は外� �側から低下していく。なお、図7には、金型� ��中央部の溝壁と外周端溝壁とにおける実測� ��度値の時系列変化図を示す。また、図10に� �、金型の温度をサーモビュワーを用いて測� �した結果を示す。
 そして、このように金型の中央部の溝壁と� ��周端溝壁との間に大きな温度差が発生する� ��、外周端溝壁には、熱膨張による圧縮荷重� ��作用する。なお、図9には、外周端溝壁に作 用する圧縮応力を解析した結果(コンター図)� ��示した。

 したがって、このような金型では、外終端� ��壁に、加圧による引張荷重と熱膨張による� ��縮荷重とが交互に繰り返し負荷され、その� ��果、外周端溝壁に大きな応力振幅が発生す� ��ことになる。そして、その応力振幅が金型� ��材料の疲労限度を越えると、疲労破壊が発� ��して外周端溝壁に亀裂CRが生じることにな� �。
 <金型の特徴>
 本実施の形態に係る金型80には連通溝部822� �形成されている。このため、この金型82には 、従来の金型に存在していた外周端溝壁が存 在しない。したがって、この金型82では、一� ��の溝壁への応力集中を防ぐことができ、応� ��振幅の大きさを大幅に低減できる。よって� ��半溶融ダイキャスト成形や半凝固ダイキャ� ��ト成形においてこのような金型を利用すれ� ��、応力振幅による金型負荷を軽減すること� ��でき、引いては金型寿命を10倍以上延ばす� �とができる。

 <変形例>
 (A)
 先の実施形態に係る金型80では第2型部分82� �連通溝部822が図5に示されるような形状とさ� ��ていたが、連通溝部の形状については特に� ��定されず、例えば、は図11~図14に示される� �うな連通溝部822A,822B,822C,822Dが形成されても� ��い。なお、応力解析(平均応力、応力振幅、 疲労限に対する安全率等を考慮)の結果、図13 及び図14に示されるような形状の連通溝部822C ,822Dが特に好ましい。図13では、底面視にお� �て渦巻き溝部821及び連通溝部822Cの外周辺が� ��弧に近い形状とされている。また、図14で� �、底面視において連通溝部822Dの外周辺が円� ��と、渦巻き溝部821の外周辺上の点から延び� ��接線とから構成されている。

 (B)
 先の実施の形態では本発明が可動スクロー� ��26の成形金型に適用されたが、固定スクロ� �ルやハウジング等、他の部品の成形金型に� �発明が適用されてもよい。例えば、平板部� �の成形において図15に示されるような金型部 分100が用いられてもよい。なお、かかる場合 、符号110で示される溝部が成形品部分に対応 する溝部であり、符号120で示される溝部が連 通溝部であって機械加工等によって除去され る部分に対応する溝部である。また、例えば 、図18および図19に示されるような補強リブ25 1を有するハウジング250の成形において、図16 および図17に示されるような金型200が用いら� ��てもよい。なお、かかる場合、符号210で示� ��れる溝部が補強リブ251に対応する溝部であ� ��、符号220で示される溝部が連通溝部であっ� ��機械加工等によって除去される部分に対応� ��る溝部である。

 (C)
 先の実施の形態では密閉型の高低圧ドーム� ��スクロール圧縮機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。
 (D)
 先の実施の形態では鉄素材としてC:2.2~2.5wt%� ��Si:1.8~2.2wt%、Mn:0.5~0.7wt%、P:<0.035wt%、S:<0.0 4wt%、Cr:0.00~0.50wt%、Ni:0.50~1.00wt%が添加されて� �るビレットが採用されたが、鉄素材の元素� �合は、本発明の趣旨を損ねない限り、任意� �決定することができる。

 (E)
 先の実施の形態では自転防止機構としてオ� ��ダムリング39が採用されているが、自転防� �機構としてピン、ボールカップリング、ク� �ンク等、いかなる機構が採用されてもよい� �
 (F)
 先の実施の形態ではスクロール圧縮機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。
 (G)
 先の実施の形態に係るスクロール圧縮機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� ��プの圧縮機、送風機、過給機、ポンプであ� ��てもよい。

 (H)
 先の実施の形態に係る高低圧ドーム型スク� ��ール圧縮機1は、アウタードライブ型のスク ロール圧縮機であったが、本発明に係るスク ロール圧縮機はインナードライブ型のスクロ ール圧縮機であってもよい。
 (I)
 先の実施の形態に係る可動スクロール26で� �切欠部がエンドミル等により形成されたが� �図5に示される可動スクロール26の鏡板26aの� �心部分の上面において切欠部(座ぐり部)が半 溶融ダイキャスト成形工程において予め形成 されてもよい。
 (J)
 先の実施の形態では、摺動部品の原材料と� ��て鉄素材が用いられたが、本発明の趣旨を� ��ねない限り、鉄以外の金属材料が用いられ� ��もかまわない。