JP2010209730A - 圧縮機のハウジングの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】鋳造により成形した場合でも十分な耐圧強度を有するハウジングを製造することができる圧縮機のハウジングの製造方法の提供。
【解決手段】ハウジング１内において冷媒の圧縮を行って外部に吐出する圧縮機のハウジング１の製造方法である。製造方法においては、先ず、Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ−Ｍｇ系のアルミニウム合金からなり、固相率が２０〜４０％の半凝固金属スラリーを用いてハウジング１を半凝固法により鋳造する鋳造工程を行う。次に、４９０℃以上の処理温度に３時間以上保持する溶体化処理を行った後、水焼入れを行い、その後に１４０〜１６０℃の処理温度に２４時間以上保持する時効処理を行う熱処理工程を行う。
【選択図】 図１

Description

本発明は、圧縮機のハウジングの製造方法に関する。

車両用空調機には、冷媒を圧縮して高圧状態で吐出するための圧縮機が使用される。この圧縮機のハウジングは軽量化を目的としてアルミニウム合金製とされることが多いが、冷媒としてＣＯ_２ガスが用いられる場合、ハウジング内部が使用中に高圧状態になってハウジングに亀裂が生じてしまう可能性があることから、ハウジングには耐圧強度が要求される。

耐圧強度を有するハウジングをアルミニウム合金を用いて鋳造により製造する方法として、下記特許文献１所載のように、ハウジングを半凝固法により鋳造することが知られている。

特開２００５−１７１７７９号公報

しかしながら、アルミニウム合金を用いて単に半凝固法により鋳造しただけでは所望の耐圧強度を得ることができないことから、冷媒としてＣＯ_２ガスを用いる圧縮機のハウジングは依然としてアルミニウム合金鍛造材を機械加工することによって製造されている。アルミニウム合金鍛造材を機械加工することによる製造法は、ハウジング形状に制約が生じ易く、生産効率も悪いという問題を有している。

そこで、本発明は上記従来の問題点に鑑みてなされ、鋳造により成形した場合でも十分な耐圧強度を有するハウジングを製造することができる圧縮機のハウジングの製造方法を提供することを課題とする。

本発明は、ハウジング内において冷媒の圧縮を行って外部に吐出する圧縮機のハウジングの製造方法であって、Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ−Ｍｇ系合金からなり、固相率が２０〜４０％の半凝固金属スラリーを用いて該ハウジング１を半凝固法により鋳造する鋳造工程と、４９０℃以上の処理温度に３時間以上保持する溶体化処理を行った後、水焼入れを行い、その後に１４０〜１６０℃の処理温度に２４時間以上保持する時効処理を行う熱処理工程とを有する圧縮機のハウジングの製造方法を提供している。

ここで、該アルミニウム合金は、Ｓｉを５．０〜７．０質量％、Ｃｕを２．０〜５．０質量％、Ｍｇを０．２〜０．５質量％含有することが好ましい。

本発明の圧縮機のハウジングの製造方法によれば、冷媒としてＣＯ_２ガスを用いることが可能な耐圧強度を有する圧縮機のハウジングを鋳造により成形することで製造することができる。鋳造で成形することができることから、ハウジングの設計自由度を高くすることができると共に、生産性を向上させることができる。

本発明の実施の形態による圧縮機のハウジングの斜視図であり、（ａ）は前方斜視図、（ｂ）は後方斜視図である。

本発明の実施の形態による圧縮機のハウジングの製造方法について図を参照して説明する。図１は本発明の実施の形態による圧縮機のハウジングの製造方法により製造された圧縮ハウジング１である。圧縮ハウジング１は、圧縮ユニットを収容するものであり、駆動ユニットを収容する図示せぬ駆動ハウジング等と共に圧縮機のハウジングを構成する。尚、圧縮機は自動車等の車両の車両用空調機に搭載されるものであり、ハウジング内でＣＯ_２ガス等の冷媒の圧縮を行って外部に吐出する従来から公知の内部構成を有するものであるので、圧縮機の内部構成については説明を省略する。

圧縮機のハウジングの製造方法では、先ず半凝固金属スラリーを作製するスラリー作製工程を行う。スラリー作製工程では、先ず、ＪＩＳ−ＡＣ２Ｂ合金等のＡｌ−Ｓｉ−Ｃｕ−Ｍｇ系のアルミニウム合金を溶解し、金属溶湯とする。ここで、Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ−Ｍｇ系のアルミニウム合金は、Ｓｉを５．０〜７．０質量％、Ｃｕを２．０〜５．０質量％、Ｍｇを０．２〜０．５質量％、含有していることが好ましい。Ｓｉが５．０〜７．０質量％の範囲外であると、固相率２０〜４０％の半凝固スラリーを作製することが困難になるので、Ｓｉは５．０〜７．０質量％とした。また、Ｃｕは２．０質量％未満では強度が低くなり、５．０質量％を超えると後述の熱処理工程の溶体化処理によって欠陥が発生するので、Ｃｕは２．０〜５．０質量％とした。また、Ｍｇは０．２質量％未満では強度が低くなり、０．５質量％を超えると鋳造性が低下するので、Ｍｇは０．２〜０．５質量％とした。

次に、先端に金属溶湯と同一組成のアルミニウム合金を保持した撹拌棒を金属溶湯内に挿入する。そして、撹拌棒を回転装置により回転させ、撹拌棒の先端に保持されたアルミニウム合金を溶解させながら金属溶融を撹拌棒で撹拌することにより、金属溶融を固相率が２０〜４０％の半凝固金属スラリーとする。以上がスラリー作製工程である。作製された半凝固金属スラリーの固相率が２０％未満であると、後述の鋳造工程において成形されるハウジングに引け巣が発生することが避けられなくなり、固相率が４０％を超えると、後述の熱処理工程を行っても十分な強度が得られないので、半凝固金属スラリーの固相率は２０〜４０％の範囲とする。

次に、スラリー作製工程で作製された半凝固金属スラリーを用いてハウジングを半凝固法により鋳造する鋳造工程を行う。鋳造工程においては、作製した半凝固金属スラリーを射出スリーブに供給し、プランジャーチップで加圧することにより、固定型と可動型により画成されたキャビティに半凝固金属スラリーを充填する。そして、キャビティ内で半凝固金属スラリーが凝固した後、可動型を固定型から離間させて、成形された製品を取り出す。以上が鋳造工程である。

鋳造工程により成形された鋳造品からランナー部等をトリミングした後に、鋳造品に熱処理工程を行う。熱処理工程では、先ず４９０℃以上の処理温度に３時間以上保持する溶体化処理を行う。処理温度が４９０℃以下の場合には十分な強度が得られないので、処理温度は４９０℃以上とする。又、処理時間が３時間未満の場合においても十分な強度が得られないなので、処理時間は３時間以上とする。

次に、溶体化処理が終わった鋳造品を焼入れ水に漬けて水焼入れを行う。焼入れ水は通常の水でもよいし、何らかの添加剤を加えたものでもよい。

水焼入れが終わった後、鋳造品には１４０〜１６０℃の処理温度で２４時間以上保持する時効処理を行う。処理温度が１４０〜１６０℃の範囲外では十分な強度が得られないので、処理温度は１４０〜１６０℃とする。又、保持時間が２４時間未満の場合にはおいても十分な強度が得られないので、保持時間は２４時間以上とする。以上が熱処理工程である。

熱処理工程が終わった鋳造品に機械加工を施すことにより図１に示される圧縮ハウジング１が完成される。

本発明の実施の形態の圧縮ハウジング１の引張試験を行った。引張試験を行った圧縮ハウジング１は、Ｓｉを６．２質量％、Ｃｕを３．９質量％、Ｍｇを０．２９質量％含有し、残部がＡｌと不可避的不純物からなるアルミニウム合金を用いてスラリー作製工程を行い、充填速度（ゲート通過速度）３．０ｍ／ｓ、充填圧力９０Ｍｐａの鋳造条件で鋳造工程を行い、４９０℃の処理温度に３時間保持する溶体化処理、水焼入れ、１５０℃の処理温度に２４時間保持する時効処理という条件の熱処理工程を行ったものである。引張試験を行った結果、引張強度は４１２ＭＰａ、０．２％耐力は３８９Ｍｐａ、破断伸びは２．６％であり、冷媒としてＣＯ_２ガスを用いる場合にハウジングが必要とする耐圧強度を十分に備えるものであった。

本発明の圧縮機のハウジングの製造方法は、上述した実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載した範囲で種々の変形や改良が可能である。例えば、上述の実施の形態においては、圧縮ハウジング１が本発明の製造方法によって製造されたが、駆動ハウジング等の圧縮機のハウジングを構成する他のハウジングが本発明の製造方法によって製造されてもよい。

また、圧縮機で圧縮される冷媒はＣＯ_２ガスに限定されない、Ｒ１５２ａ等の新代替ガスやプロパン等のＨＣ（ハイドロカーボン）ガスであってもよい。

本発明の圧縮機のハウジングの製造方法は、車両用空調システムに搭載される圧縮機のハウジングを製造する場合に有用である。

1…圧縮ハウジング（圧縮機のハウジング）

Claims (2)

1. ハウジング内において冷媒の圧縮を行って外部に吐出する圧縮機のハウジングの製造方法であって、Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ−Ｍｇ系のアルミニウム合金からなり、固相率が２０〜４０％の半凝固金属スラリーを用いて該ハウジングを半凝固法により鋳造する鋳造工程と、４９０℃以上の処理温度に３時間以上保持する溶体化処理を行った後、水焼入れを行い、その後に１４０〜１６０℃の処理温度に２４時間以上保持する時効処理を行う熱処理工程とを有することを特徴とする圧縮機のハウジングの製造方法。
2. 該アルミニウム合金は、Ｓｉを５．０〜７．０質量％、Ｃｕを２．０〜５．０質量％、Ｍｇを０．２〜０．５質量％含有することを特徴とする請求項１に記載の圧縮機のハウジングの製造方法。

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