專利名稱:壓縮機(jī)構(gòu)和渦旋壓縮機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及一種壓縮機(jī)和渦旋壓縮機(jī),特別是涉及一種用于壓縮機(jī)構(gòu)的材質(zhì)。
背景技術(shù):
渦旋型壓縮機(jī)具有壓縮致冷劑的壓縮機(jī)構(gòu)。壓縮機(jī)構(gòu)包括具有相互嚙合的以漩渦 狀(渦巻狀)延伸的壓縮部件的靜渦旋盤(fixed scroll)和動渦旋盤(movable scroll)。
以往,靜渦旋盤和動渦旋盤大多使用相同的材質(zhì)。對于該材質(zhì)提案有采用例如灰 口鑄鐵品、通過半熔融壓鑄法成形鑄鐵而得到的成形品等。
另外,本發(fā)明有關(guān)的技術(shù)如下所示。
專利文獻(xiàn)1 :日本特開2005-36693號公報(bào) 但是,在靜渦旋盤和動渦旋盤使用相同材質(zhì)的情況下,存在以下的問題。 S卩,即使能夠提高壓縮機(jī)構(gòu)的強(qiáng)度和剛性,但是容易產(chǎn)生靜渦旋盤和動渦旋盤的
燒結(jié)。如果產(chǎn)生燒結(jié),則不能夠驅(qū)動壓縮機(jī)構(gòu)。該問題在采用由半熔融壓鑄法所得的成形
品的情況下顯著。 另外,即使能夠難以生成燒結(jié),壓縮機(jī)構(gòu)的強(qiáng)度和剛性卻維持較低。為了確保吸入 容積并使壓縮機(jī)構(gòu)小型化,需要減小漩渦狀的壓縮部件的厚度并且增大其高度。但是若強(qiáng) 度和剛性較低,則驅(qū)動時(shí)壓縮部件會變形或破裂。該問題在采用灰口鑄鐵品的情況下顯著。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于上述問題而研發(fā)的,其目的在于能夠提高壓縮機(jī)構(gòu)的強(qiáng)度和剛性, 并能夠防止燒結(jié)。 第一發(fā)明的壓縮機(jī)構(gòu)是用于渦旋壓縮機(jī)的壓縮機(jī)構(gòu),其具有靜渦旋盤和動渦旋 盤。靜渦旋盤和動渦旋盤的任一方是通過半熔融壓鑄法將鑄鐵成形而得到的成形品,另一 方為灰口鑄鐵品。 第二發(fā)明的壓縮機(jī)構(gòu),在第一發(fā)明的壓縮機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)上,成形品的表面的石墨的 面積率和灰口鑄鐵品的表面的石墨的面積率之和為10%以上且20%以下。
第三方面的壓縮機(jī)構(gòu),在第二發(fā)明的壓縮機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)上,成形品的石墨的所述面 積率為2%以上且6%以下。 第四發(fā)明的壓縮機(jī)構(gòu),在第一至第三發(fā)明的任一發(fā)明的壓縮機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)上,灰口 鑄鐵品的拉伸強(qiáng)度為250N/mm2以上且不足300N/mm2。 第五發(fā)明的壓縮機(jī)構(gòu),在第一至第四發(fā)明的任一發(fā)明的壓縮機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)上,靜渦 旋盤為灰口鑄鐵品,動渦旋盤為成形品。 第六發(fā)明的壓縮機(jī)構(gòu),在第五發(fā)明的壓縮機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)上,動渦旋盤被按壓配設(shè)在 靜渦旋盤側(cè)。 第七發(fā)明的壓縮機(jī)構(gòu),在第五或第六發(fā)明的壓縮機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)上,靜渦旋盤和動渦 旋盤具有彼此嚙合的以漩渦狀延伸的壓縮部件和分別固定壓縮部件的固定部件。在靜渦旋盤的固定部件上設(shè)置有連通第一空間和第二空間的孔。第一空間由靜渦旋盤的壓縮部件形 成,以漩渦狀延伸。第二空間位于動渦旋盤的相反側(cè)。動渦旋盤的壓縮部件能夠堵塞孔的 第一空間側(cè)的入口。 第八發(fā)明的壓縮機(jī)構(gòu),在第七發(fā)明的壓縮機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)上,從動渦旋盤側(cè)觀察時(shí)的 孔,其一部分與靜渦旋盤的壓縮部件重合。 第九發(fā)明的壓縮機(jī)構(gòu),在第五至第八發(fā)明的任一發(fā)明的壓縮機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)上,靜渦 旋盤和動渦旋盤具有相互嚙合的以漩渦狀延伸的壓縮部件。動渦旋盤還具有延長部件。延 長部件是從動渦旋盤的壓縮部件的外周側(cè)的端延伸的部件,與靜渦旋盤的壓縮部件不嚙合。 第十發(fā)明的壓縮機(jī)構(gòu),在第一至第九發(fā)明的任一發(fā)明的壓縮機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)上,靜渦 旋盤和動渦旋盤分別具有相互嚙合的以渦旋狀延伸的壓縮部件。靜渦旋盤和動渦旋盤中屬 于成形品的壓縮部件的厚度相對于屬于灰口鑄鐵品的壓縮部件的厚度的比,與根據(jù)成形品 的楊氏模量相對于灰口鑄鐵品的楊氏模量的比計(jì)算出的值相等。 第十一發(fā)明的壓縮機(jī)構(gòu),在第十發(fā)明的壓縮機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)上,厚度的比為楊氏模量 的比的倒數(shù)以下。 第十二發(fā)明的壓縮機(jī)構(gòu),在第十或第十一發(fā)明的壓縮機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)上,成形品的楊 氏模量為175GPa以上且190GPa以下。 第十三發(fā)明的渦旋壓縮機(jī),具有第一至第十二發(fā)明任一發(fā)明的壓縮機(jī)構(gòu)。 第十四發(fā)明的渦旋壓縮機(jī),在第十三發(fā)明的渦旋壓縮機(jī)的基礎(chǔ)上,壓縮以二氧化
碳為主要成分的致冷劑。 根據(jù)第一發(fā)明的壓縮機(jī)構(gòu),由于靜渦旋盤和動渦旋盤的任一方為利用半熔融壓鑄 法的成形品,另一方為灰口鑄鐵品,所以與都為利用半熔融壓鑄法的成形品的情況相比,靜 渦旋盤和動渦旋盤難以燒結(jié)。 而且,由于利用半熔融壓鑄法的成形品其強(qiáng)度和剛性比灰口鑄鐵品高,所以在具 有相互嚙合的以漩渦狀延伸的壓縮部件的靜渦旋盤和動渦旋盤中,與靜渦旋盤和動渦旋盤 兩者都使用灰口鑄鐵品的情況相比,能夠減小壓縮部件的厚度。由此,能夠確保相同吸入容 積并能夠使壓縮機(jī)構(gòu)小型化。在采用相同尺寸的壓縮機(jī)構(gòu)的情況下,能夠增大吸入容積。
另外,由于利用半熔融壓鑄法的成形品其剛性比灰口鑄鐵品高,所以能夠防止壓 縮時(shí)的壓力導(dǎo)致壓縮機(jī)構(gòu)變形。這樣,幾乎沒有壓縮氣體從壓縮機(jī)構(gòu)泄漏,由此能夠防止壓 縮機(jī)效率的降低。 根據(jù)第二發(fā)明的壓縮機(jī)構(gòu),由于石墨的面積率之和大,所以容易防止靜渦旋盤和 動渦旋盤的燒結(jié)。 根據(jù)第三發(fā)明的壓縮機(jī)構(gòu),能夠確保成形品中防止燒結(jié)所需的石墨面積率。由此, 靜渦旋盤和動渦旋盤難以燒結(jié)。 根據(jù)第四發(fā)明的壓縮機(jī)構(gòu),能夠確保防止變形或破裂所必要的強(qiáng)度和剛性。
根據(jù)第五發(fā)明的壓縮機(jī)構(gòu),由于利用半熔融壓鑄法的成形品其強(qiáng)度和剛性高,所 以在具有相互嚙合的以漩渦狀延伸的壓縮部件的靜渦旋盤和動渦旋盤中,與靜渦旋盤和動 渦旋盤兩者都使用灰口鑄鐵品的情況相比,能夠減小壓縮部件的厚度。由此,能夠確保相同 吸入容積并能夠使壓縮機(jī)構(gòu)小型化。在采用相同尺寸的壓縮機(jī)構(gòu)的情況下,能夠增大吸入容積。而且,能夠減輕動渦旋盤,由此能夠降低動渦旋盤的驅(qū)動所需的轉(zhuǎn)矩。另外,能夠抑 制使用利用半熔融壓鑄法得到的成形品的成本增加。 根據(jù)第六發(fā)明的壓縮機(jī)構(gòu),能夠防止靜渦旋盤和動渦旋盤的壓縮部件之間產(chǎn)生間 隙,由此能夠防止壓縮機(jī)效率的降低。而且,由于動渦旋盤為利用半熔融壓鑄法得到的成形 品,其強(qiáng)度和剛性高,所以即使靠壓靜渦旋盤也不會發(fā)生變形。 根據(jù)第七發(fā)明的壓縮機(jī)構(gòu),能夠防止因設(shè)置孔而導(dǎo)致的壓縮機(jī)效率的降低。這在 動渦旋盤的壓縮部件橫穿孔時(shí),孔的入口不在壓縮部件的兩側(cè)開口。即,由壓縮部件隔開的 第一空間不經(jīng)由孔連通。 根據(jù)第八發(fā)明的壓縮機(jī)構(gòu),能夠使第二空間側(cè)的出口的面積比第一空間側(cè)的入口 的面積大。由此,能夠良好地抽取壓縮氣體。 根據(jù)第九發(fā)明的壓縮機(jī)構(gòu),通過設(shè)置第二部分,位于渦旋中心的相反側(cè)的第一部 分的端的強(qiáng)度和剛性提高。這樣,能夠防止第一部分的加工時(shí)的變形。 根據(jù)第十發(fā)明的壓縮機(jī)構(gòu),通過根據(jù)楊氏模量的比計(jì)算厚度的比,能夠使成形品 的壓縮部件的撓曲量和灰口鑄鐵品的壓縮部件的撓曲量大致相同。由此,能夠防止因該壓 縮部件撓曲而引起的壓縮機(jī)效率的降低。 根據(jù)第十一發(fā)明的壓縮機(jī)構(gòu),由于能夠減小成形品的壓縮部件的厚度,所以能夠 使壓縮機(jī)構(gòu)小型化。 根據(jù)第十二發(fā)明的壓縮機(jī)構(gòu),幾乎不產(chǎn)生因成形品的撓曲所導(dǎo)致的壓縮機(jī)效率的 降低。 根據(jù)第十三發(fā)明的壓縮機(jī)構(gòu),在壓縮機(jī)構(gòu)中能夠防止靜渦旋盤和動渦旋盤的燒 結(jié)。由此,渦旋壓縮機(jī)難以發(fā)生故障。 根據(jù)第十四發(fā)明的渦旋壓縮機(jī),即使在使用二氧化碳作為致冷劑的情況下,也能 夠使渦旋壓縮機(jī)的壓縮機(jī)效率得到提高。
圖1是概念表示本發(fā)明的實(shí)施方式的渦旋壓縮機(jī)的剖面圖。 圖2是表示圖1所示的位置II-II的壓縮機(jī)構(gòu)15的剖面的圖示。 圖3是表示耐燒結(jié)面壓、石墨面積率、硬度的各自的值的圖示。 圖4是由曲線表示石墨面積率和耐燒結(jié)面壓的關(guān)系的圖示。 圖5是表示呈現(xiàn)與由圖2所示的形狀不同的形狀的壓縮機(jī)構(gòu)15的圖示。 圖6是概念表示外周側(cè)的端部的部分的厚度大的壓縮部件的圖示。 圖7是概念表示外周側(cè)的端部的部分的厚度大的壓縮部件的圖示。 圖8是概念表示外周側(cè)的端部的部分的厚度大的壓縮部件的圖示。 圖9是概念表示設(shè)置有延長部件的動渦旋盤的圖示。 圖10是概念表示設(shè)置有延長部件的動渦旋盤的圖示。 圖11是概念表示設(shè)置有延長部件的動渦旋盤的圖示。 圖12是由曲線圖表示撓曲量A S相對于厚度d2的比和長度L2相對于厚度d2的 比的關(guān)系的圖示。 圖13是表示釋放孔的以往例的圖示。
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圖14是表示以往例中減小壓縮部件的厚度的實(shí)施方式的圖示。 圖15是表示以往例中細(xì)化釋放孔的實(shí)施方式的圖示。 圖16是概念表示能夠適用于壓縮機(jī)構(gòu)15的釋放孔241的圖示。 圖17是概念表示能夠適用于壓縮機(jī)構(gòu)15的釋放孔241的圖示。 圖18是概念表示能夠適用于壓縮機(jī)構(gòu)15的釋放孔241的圖示。 圖19是表示關(guān)于釋放孔的、沿著方向91的剖面的圖示。 圖20是表示在鏡板24a上設(shè)置多個(gè)釋放孔241的壓縮機(jī)構(gòu)的圖示。 圖21是表示在鏡板24a上設(shè)置多個(gè)釋放孔241的壓縮機(jī)構(gòu)的圖示。 附圖標(biāo)記說明 1渦旋壓縮機(jī) 15壓縮機(jī)構(gòu) 24靜渦旋盤(Fixed scroll) 26動渦旋盤(Movable scroll) 24a、26a鏡板(Plate portion)(固定部件) 24b、26b壓縮部件 26b2端部 26b4延長部件 40 、45空間 241釋放孔(排放孔、Relief hole(Through hole)) dl、d2厚度 dl/d2、d2/dl比
具體實(shí)施例方式圖1是概念表示本發(fā)明的實(shí)施方式的渦旋壓縮機(jī)1的圖示。另外,在圖1中表示 出方向91,以下,方向91的箭頭的前側(cè)為"上側(cè)",其相反側(cè)表示"下側(cè)"。
渦旋壓縮機(jī)1包括外殼11和壓縮機(jī)構(gòu)15。外殼11為筒狀,沿著方向91延伸。壓 縮機(jī)構(gòu)15被收納在外殼11內(nèi)。 圖2是表示圖1所示的位置II-II的壓縮機(jī)構(gòu)15的剖面的圖示。壓縮機(jī)15具有 靜渦旋盤24和動渦旋盤26,用于壓縮致冷劑(圖1和圖2)。對于致冷劑能夠采用例如以 二氧化碳為主成分的材料。 靜渦旋盤24包含鏡板(端板)24a和壓縮部件24b。鏡板24a被固定在外殼11的 內(nèi)壁lla上,壓縮部件24b連結(jié)在鏡板24a的下側(cè)(圖1)。壓縮部件24b以漩渦狀延伸,在 漩渦之間形成槽24c (圖2)。另外,鏡板24a能夠作為固定壓縮部件24b的固定部件。
動渦旋盤26具有鏡板26a和壓縮部件26b。壓縮部件26b與鏡板26a的上側(cè)連結(jié) (圖1),以渦巻狀延伸(圖2)。另外,鏡板26a能夠作為固定壓縮部件26b的固定部件。
壓縮部件26b被收納在靜渦旋盤24的槽24c中(圖2)。在壓縮部件15中,壓縮 部件24b和壓縮部件26b之間的空間40由鏡板24a、26a密閉,從而作為壓縮室來使用(圖 1)。 以下,關(guān)于壓縮機(jī)構(gòu)15,對用于靜渦旋盤24和動渦旋盤26的材質(zhì)、壓縮部件24b、26b的形狀、和設(shè)置于靜渦旋盤24上的釋放孔(排放孔),分別通過第一至第三實(shí)施方式進(jìn) 行說明。 第一實(shí)施方式 在本實(shí)施方式的壓縮機(jī)構(gòu)15中,對于靜渦旋盤24和動渦旋盤26所使用的材質(zhì)相 互不同。 具體地,靜渦旋盤24和動渦旋盤26的任一方是由半熔融壓鑄法將鑄鐵成形的成 形品(以下,稱作"半熔融壓鑄法成形品(semi-moltendie cast molding)")。在半熔融壓 鑄法成形品中能夠采用拉伸強(qiáng)度為600N/mm2以上且900N/mm2以下的部件。
并且,另一方是灰口鑄鐵品?;铱阼T鐵品能夠采用拉伸強(qiáng)度為250N/mm2以上且不 足300N/mn^的部件。這是由于能夠確保用于防止變形或破裂所必要的強(qiáng)度和剛性。另外, 拉伸強(qiáng)度為250N/mm2以上且不足300N/mm2的灰口鑄鐵品,在JIS (J即anese Industrial Standards :日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn))中作為FC 250而標(biāo)準(zhǔn)化。 圖3是表示壓縮機(jī)構(gòu)15的耐燒結(jié)面壓(耐燒面壓力)(MPa)、石墨面積率(% )和 硬度(HRB)各自的值的表。在此,耐燒結(jié)面壓是在耐燒結(jié)性試驗(yàn)中產(chǎn)生燒結(jié)的面壓(面壓 力)。另外,耐燒結(jié)性試驗(yàn)是以規(guī)定的條件使成形為針狀的材料(以下、稱作"針(Pin)") 在成形為盤狀的材料(以下、稱作"盤(disk)")的表面上滑動。規(guī)定的條件為在使盤和針 浸于R410A致冷劑和醚油(揮發(fā)油、香精油、ethereal oil) (IO(TC )的混合液的狀態(tài)下使 針以平均速度2.0(m/s)進(jìn)行滑動。并且,使針和盤的面壓變化,測量產(chǎn)生燒結(jié)的面壓。石 墨面積率為每單位面積所占石墨的面積的比率。 另外,在圖3中,靜渦旋盤24和動渦旋盤26的任一方表示為滑動部件A,另一方表 示為滑動部件B,也分別表示出石墨面積率(%)和硬度(HRB)。以下,滑動部件A的石墨面 積率和滑動部件B的石墨面積率的總和(sum)單稱作"石墨面積率"。 圖3表示出使用針狀的半熔融壓鑄法成形品和盤狀的灰口鑄鐵品(FC250)進(jìn)行耐 燒結(jié)性試驗(yàn)時(shí)的結(jié)果(圖3中表示為"半熔融壓鑄法成形品/FC250")。另外,為了與該結(jié) 果進(jìn)行比較,還表示出對于針和盤使用相同材質(zhì)進(jìn)行耐燒結(jié)性試驗(yàn)的結(jié)果。
作為相同的材質(zhì)的情況在圖3中例示有 1.使用灰口鑄鐵品(FC250)的針和盤的情況下(圖3中表示為"FC250彼此組 合"); 2.使用由半熔融壓鑄法成形的情況下(圖3中表示為"半熔融壓鑄成形品彼此組 合")。 如圖3所示,在"半熔融壓鑄成形品/FC250"中,耐燒結(jié)面壓為152(MPa)。石墨面 積率為10 20 (% ),滑動部件A的石墨面積率為2 6 (% ),滑動部件B的石墨面積率為 8 14(% )。硬度在滑動部件A中為HRB90 HRB100,在滑動部件B中為HRB90 HRB100。 另外,在圖3中表示滑動部件A為半熔融壓鑄成形品,滑動部件B為灰口鑄鐵品(FC250)的 情況的值。 另一方面,在"FC250彼此組合"中,耐燒結(jié)面壓為169(MPa)。石墨面積率為 28 (% ),滑動部件A和B各自的石墨面積率為14 (% )。硬度在滑動部件A和B的各自中均 為HRB93。 在"半熔融壓鑄成形品彼此組合"中,耐燒結(jié)面壓為140(MPa)。石墨面積率為
88 (% ),滑動部件A和B的各自的石墨面積率為4. 0 (% )。硬度在滑動部件A和B的各自中 均為HRB98。 根據(jù)圖3所示的試驗(yàn)結(jié)果可知,關(guān)于耐燒結(jié)面壓,"半熔融壓鑄成形品/FC250的組 合"的耐燒結(jié)面壓比"半熔融壓鑄成形品彼此組合"的耐燒結(jié)面壓大,其理由如下。
圖4是由曲線圖表示石墨面積率和耐燒結(jié)面壓的關(guān)系的圖示。根據(jù)圖4所示的曲 線圖可知,石墨面積率越高,則耐燒結(jié)面壓越大。即,"半熔融壓鑄成形品/FC250"比"半熔 融壓鑄成形品彼此組合"的石墨面積率大,所以耐燒結(jié)面積也大。 在"半熔融壓鑄成形品/FC250"中,灰口鑄鐵品(FC250)的石墨面積率為8 14(%),與石墨面積率為2 6(%)的半熔融壓鑄成形品相比顯著大。針和盤之間的石墨 面積率的顯著差別被認(rèn)為是增大耐燒結(jié)面壓的一個(gè)原因。另外,在成形品中為了防止燒結(jié), 需要至少2%程度的石墨面積率。 以上,根據(jù)本實(shí)施方式的壓縮機(jī)構(gòu)15,與靜渦旋盤24和動渦旋盤26的任一個(gè)都使 用半熔融壓鑄成形品的情況相比,更能夠防止靜渦旋盤24和動渦旋盤26的燒結(jié)。
而且,與靜渦旋盤24和動渦旋盤26的任一個(gè)都使用灰口鑄鐵品(FC250)的情況 相比,硬度更高,強(qiáng)度和剛性也更高。這樣,靜渦旋盤24和動渦旋盤26中關(guān)于半熔融壓鑄 成形品的渦旋部件,能夠減小壓縮部件26b(24b)的厚度d2(dl)(圖2),并且能夠增大其高 度,由此不會降低壓縮機(jī)效率,而能夠使壓縮機(jī)構(gòu)15小型化。在采用相同尺寸的壓縮機(jī)構(gòu) 15的情況下,能夠增大吸入容積。 在壓縮機(jī)構(gòu)15中,優(yōu)選半熔融壓鑄成形品的石墨面積率為4 6 (% )。其原因是, 由于半熔融壓鑄成形品的硬度接近HRB90(HRB90 HRB95),所以半熔融壓鑄成形品的加工 性得到提高。 另外,在壓縮機(jī)構(gòu)15中,優(yōu)選靜渦旋盤24采用灰口鑄鐵品(FC250),動渦旋盤26
采用半熔融壓鑄成形品。其原因是,由于半熔融壓鑄成形品其強(qiáng)度和剛性高,所以通過使其
適用于動渦旋盤26,而能夠減小壓縮部件26b的厚度和鏡板26a的厚度。 由此,能夠確保相同吸入容積并且使壓縮機(jī)構(gòu)15小型化。在相同尺寸的壓縮機(jī)構(gòu)
15中,能夠增大吸入容積。而且能夠減輕動渦旋盤26,由此能夠降低動渦旋盤26的驅(qū)動所
必要的轉(zhuǎn)矩。另外,能夠抑制因使用半熔融壓鑄成形品所導(dǎo)致的成本的增大。 動渦旋盤26被按壓配設(shè)在靜渦旋盤24側(cè)。這是為了防止在靜渦旋盤24與動渦
旋盤26的壓縮部件26b之間產(chǎn)生間隙,S卩,為了防止壓縮機(jī)效率降低。 在按壓配設(shè)的方式中,動渦旋盤26采用半熔融壓鑄成形品。其原因是,由于動渦
旋盤26的強(qiáng)度和剛性提高,所以即使動渦旋盤26被按壓在靜渦旋盤24上,壓縮部件26b
也不會變形。 第二實(shí)施方式 在本實(shí)施方式中,關(guān)于在第一實(shí)施方式中說明的壓縮機(jī)構(gòu)15的形狀進(jìn)行說明。
〈壓縮部件的厚度〉 如第一實(shí)施方式中所說明的,通過靜渦旋盤24和動渦旋盤26的任一個(gè)使用半熔 融壓鑄成形品,從而增加半熔融壓鑄成形品的渦旋部件的強(qiáng)度和剛性。由此,半熔融壓鑄成 形品的渦旋部件難以破裂,并且難以撓曲。 另一方面,當(dāng)渦旋部件的強(qiáng)度和剛性增大,則能夠減小半熔融壓鑄成形品的壓縮部件26b (24b)的厚度d2(dl)。但是,關(guān)于半熔融壓鑄成形品,其強(qiáng)度為FC250的強(qiáng)度的 2. 4 3. 6倍(600 900MPa/250MPa)程度,相對于此,剛性僅為FC250的剛性的1. 6 1. 7 倍(175 190GPa/110GPa)程度。因此,若根據(jù)強(qiáng)度決定不產(chǎn)生破裂的厚度d2(dl),則壓縮 部件26b(24b)容易撓曲。 因此,在靜渦旋盤24和動渦旋盤26中半熔融壓鑄成形品的壓縮部件26b(24b)的 厚度d2(dl)相對于灰口鑄鐵品的壓縮部件24b(26b)的厚度dl(d2)的比d2/dl(dl/d2),根 據(jù)半熔融壓鑄成形品的楊氏模量相對于灰口鑄鐵品的楊氏模量的比a計(jì)算出。
例如,當(dāng)靜渦旋盤24采用灰口鑄鐵品,動渦旋盤26采用半熔融壓鑄成形品的情況 下,壓縮部件26b的厚度d2相對于壓縮部件24b的厚度dl的比d2/dl,與根據(jù)楊氏模量的 比a計(jì)算出的值相等。 對于楊氏模量的比a采用1.6程度的值。另外,從防止因半熔融壓鑄成形品的撓 曲導(dǎo)致的壓縮機(jī)效率降低的觀點(diǎn)出發(fā),半熔融壓鑄成形品的楊氏模量優(yōu)選為175(GPa)以 上且190(GPa)以下。 確定厚度dl、 d2,以得到根據(jù)楊氏模量的比計(jì)算出的比d2/dl(dl/d2),從而使壓 縮部件24b的撓曲量和壓縮部件26b的撓曲量大致相等。這樣,在壓縮部件15中,能夠防 止因壓縮部件24b、26b撓曲而導(dǎo)致的壓縮機(jī)效率的降低。 在壓縮機(jī)構(gòu)15的小型化和大容量化優(yōu)先的情況下,從減小半熔融壓鑄成形品的 渦旋部件的厚度d2(dl)的觀點(diǎn)出發(fā),厚度的比d2/dl(dl/d2)為楊氏模量的比a的倒數(shù) (=1/a)以下。 在靜渦旋盤24采用半熔融壓鑄成形品,動渦旋盤26采用灰口鑄鐵品的情況下,壓 縮部件24b的厚度dl相對于壓縮部件26b的厚度d2的比dl/d2根據(jù)楊氏模量的比a計(jì) 算出。在這種實(shí)施方式中,與上述情況同樣地能夠使壓縮部件24b、26b的各自的撓曲量大 致相等?!磯嚎s部件的形狀〉 圖5是表示呈現(xiàn)與圖2所示的形狀不同的形狀的壓縮機(jī)構(gòu)15的圖示。在圖5中, 表示圖1所示的位置II-II的剖面。 如第一實(shí)施方式所述,靜渦旋盤24和動渦旋盤26中關(guān)于半熔融壓鑄成形品的渦
旋部件,能夠減小壓縮部件26b(24b)的厚度d2(dl)。并且,在考慮到壓縮機(jī)構(gòu)15的驅(qū)動
時(shí)的壓縮部件26b(24b)的撓曲的情況下,優(yōu)選壓縮部件26b(24b)距鏡板26a(24a)的高度
h2(hl)的、相對于厚度d2(dl)的比h2/d2(hl/dl)為13以上且19以下。在靜渦旋盤24中,壓縮部件24b的外周側(cè)的端部24b2由屬于靜渦旋盤24的其它
部件24d支承。因此,靜渦旋盤24采用半熔融壓鑄成形品,即使減小厚度dl,壓縮部件24b
的加工也難以變困難。 另一方面,在動渦旋盤26中,壓縮部件26b的外周側(cè)的端部26b2并非類似于靜渦 旋盤24所示那樣固定。因此,在加工壓縮部件26b時(shí),特別是在加工外周側(cè)的端部26b2的 部分時(shí),由于產(chǎn)生撓曲,所以壓縮部件26b的加工困難。 另外,關(guān)于半熔融壓鑄成形品,其強(qiáng)度為FC250的強(qiáng)度的2. 4 3. 6倍(600 900MPa/250MPa),相對于此,剛性僅是FC250的剛性的1. 6 1. 7倍(175 190GPa/110GPa) 程度。因此,若根據(jù)強(qiáng)度決定不產(chǎn)生破裂的厚度d2(dl),則壓縮部件26b(24b)容易撓曲。熔融壓鑄成形品的動渦旋盤26,接近壓縮部件26b的外周側(cè)的 端部26b的部分的、加工前的厚度比其它部分的厚度大。由此,能夠精度良好地加工壓縮部 件26b。 圖6至圖8都表示加工前的壓縮部件26b的形狀。另外,在圖6至圖8中,關(guān)于動 渦旋盤26的壓縮部件26b,僅表示接近外周側(cè)的端部26b2的部分。 在圖6中,端部26b2附近的部分,與壓縮部件26b的其它部分相比,朝向外側(cè)變厚
(厚度d12)。在這種情況下,端部26b2附近的部分的加工如以下進(jìn)行。 S卩,對內(nèi)側(cè)的面實(shí)施精加工。此時(shí),由于端部26b2附近的部分朝向外側(cè)變厚,所以
即使對內(nèi)側(cè)的面實(shí)施精加工,也幾乎不產(chǎn)生撓曲。由此使得精加工容易。 之后,削去較厚的部分,精加工端部26b2附近的部分。另外,在圖6中,以虛線來
表示加工后的壓縮部件26b。 在圖7中,端部26b2附近的部分與壓縮部件26b的其它部分相比,朝向內(nèi)側(cè)變厚
(厚度d13)。在這種情況下,端部26b2附近的部分的加工如以下進(jìn)行。 S卩,對外側(cè)的面實(shí)施精加工。這時(shí),端部26b2附近的部分由于朝向內(nèi)側(cè)變厚,所以
即使對外側(cè)的面實(shí)施精加工,也幾乎不產(chǎn)生撓曲。從而使得精加工容易。 之后,削去較厚的部分,精加工端部26b2附近的部分。另外,在圖7中,以虛線來
表示加工后的壓縮部件26b。 在圖8中,端部26b2附近的部分與壓縮部件26b的其它部分相比,朝向外側(cè)和內(nèi) 側(cè)兩方變厚(厚度d14)。在這種情形下,端部26b2附近的部分的加工如以下進(jìn)行。
S卩,對外側(cè)或者內(nèi)側(cè)的面順次實(shí)施粗加工和精加工。例如,在對內(nèi)側(cè)的面實(shí)施粗加 工和精加工的情況下,端部26b2附近的部分朝向外側(cè)變厚,所以即使對內(nèi)側(cè)的面實(shí)施這些 加工,也幾乎不產(chǎn)生撓曲。由此,使內(nèi)側(cè)的面的加工變得容易。 之后,削去外側(cè)較厚的部分進(jìn)行精加工。對外側(cè)的面進(jìn)行粗加工和精加工的情況 下也同樣。另外,在圖8中加工后的壓縮部件26b由虛線所示。 例如,如圖9所示,也可以較長地成形端部26b2的部分。具體地,動渦旋盤26還 具有延長部件26b4。延長部件26b4是從壓縮部件26b的外周側(cè)的端部26b2延伸的部件, 不與靜渦旋盤24的壓縮部件24b嚙合。 根據(jù)圖9所示的動渦旋盤26,通過設(shè)置延長部件26b4,從而壓縮部件26b的外周 側(cè)的端部26b2的強(qiáng)度和剛性得到提高。由此能夠防止壓縮部件26b的加工時(shí)的變形。
在壓縮部件26b的加工后,延長部件26b4可以直接留下,也可以切去。但是在直 接留下延長部件26b4的情況下,存在以下問題。 S卩,如圖10和圖11所示,在壓縮部件26b的外周側(cè)的端部的附近,在靜渦旋盤24 的鏡板24a上設(shè)置有吸入致冷劑的孔41b(以下稱作"吸入用的孔")。因此,在壓縮機(jī)構(gòu)15 的驅(qū)動時(shí),若延長部件26b4覆蓋入用的孔41b,則產(chǎn)生吸入壓力的損失,進(jìn)而導(dǎo)致壓縮機(jī)效 率的降低。 因此,延長部件26b4被設(shè)置成在驅(qū)動時(shí)不覆蓋吸入用的孔41b。如圖10和圖11 所示,延長部件26b4的側(cè)面呈半徑r的圓弧的情況下,如以下設(shè)計(jì)。 S卩,在壓縮機(jī)構(gòu)15的驅(qū)動時(shí)延長部件26b4最接近吸入用的孔41b時(shí)的、延長部件 26b4和吸入用的孔41b的距離d3為半徑r以上(圖10)。
11
然后,從靜渦旋盤24的、與動渦旋盤26的壓縮部件26b的液封點(diǎn)SP離開半徑r 以上的距離d4,定位呈圓弧狀的延長部件26b4的側(cè)面(圖11)。 圖12是由曲線圖表示液封點(diǎn)SP的壓縮部件26b的撓曲量AS相對于厚度d2的 比A S/d2、和延長部件26b4的長度L2相對于壓縮部件26b的厚度d2的比L2/d2的關(guān)系的 圖示。 比A S/d2優(yōu)選為10以下。其原因是,能夠在靜渦旋盤24的壓縮部件24b和動渦 旋盤26的壓縮部件26b之間以不降低壓縮機(jī)效率的程度設(shè)置間隙。通過設(shè)置該間隙,能夠 降低壓縮部件24b、26b彼此的干涉,由此能夠降低噪音或破損。 由此,延長部件26b4的長度L2在與壓縮部件26b的厚度d2的關(guān)系上,優(yōu)選長度 L2相對于厚度d2的比L2/d2為0. 3以上。這在上述的比h2/d2的范圍(13以上且16以 下)中、比h2/d2采用下限值(13)的情況下特別優(yōu)選(圖12)。比h2/d2采用上限值(16) 的情況下,比L2/d2優(yōu)選為2. 6以上(圖12)。 延長部件26b4的高度與壓縮部件26b的高度h2相比,也可以小。
第三實(shí)施方式 在本實(shí)施方式中,涉及靜渦旋盤24采用灰口鑄鐵品(FC250)、動渦旋盤26采用半 熔融壓鑄成形品的壓縮機(jī)構(gòu)15,說明設(shè)于靜渦旋盤上的釋放孔(排放孔)。
首先,關(guān)于釋放孔,使用圖13說明以往例。釋放孔242設(shè)于靜渦旋盤24上。具體 地,在呈現(xiàn)漩渦狀的壓縮部件24b之間的位置設(shè)置于鏡板24a上。釋放孔242連通壓縮室 (空間40)和在后述的實(shí)施例中說明的空間45(圖1)。另外,空間45相對于靜渦旋盤24 的鏡板24a位于動渦旋盤26的相反側(cè)(圖1)。 以往,靜渦旋盤24和動渦旋盤26的任一個(gè)例如使用灰口鑄鐵品(FC250),壓縮部
件24b的厚度dl與壓縮部件26b的厚度d2大致相同。并且,使用灰口鑄鐵品(FC250)的
情況下,為了提高壓縮部件24b、26b的強(qiáng)度和剛性,需要增大厚度dl 、 d2。 動渦旋盤26的壓縮部件26b的兩側(cè)的壓縮室(空間40)為了防止經(jīng)由釋放孔242
連通,需要使釋放孔242的直徑形成為壓縮部件26b的厚度d2以下。但是,由于厚度d2大,
所以能夠增大釋放孔242的直徑,由此,致冷劑能夠容易通過釋放孔242。 但是,如圖14所示,若減小屬于作為半熔融壓鑄成形品的動渦旋盤26的壓縮部件
26b的厚度d2,則在釋放孔241的剖面積與以往的釋放孔242(圖13)的剖面積相同的狀態(tài)
下,由壓縮部件24b分隔壓縮機(jī)構(gòu)15的壓縮室(空間40)而成的兩個(gè)部分連通,壓縮機(jī)效
率降低。 另外,如圖15所示,由于簡單地減小了釋放孔241的剖面積,致冷劑難以通過釋放 孔241。 圖16是概念地表示能夠適用于第一和第二實(shí)施方式中說明的壓縮機(jī)構(gòu)15的釋放 孔241的圖示。另外,在圖16中,關(guān)于壓縮機(jī)構(gòu)15,表示沿著方向91的剖面。
釋放孔241,其距壓縮室(空間40)的入口的直徑rl為屬于動渦旋盤26的厚度d2 以下(圖16)。并且,釋放孔241的空間45側(cè)的剖面積S2比入口附近的剖面積Sl大(圖 16)。 根據(jù)該釋放孔241,即使屬于動渦旋盤26的壓縮部件26b的厚度d2小,由壓縮部 件26b分隔的空間40的一方和另一方不會經(jīng)由釋放孔241連通。由此,能夠防止壓縮機(jī)效
12率降低。 而且,由于釋放孔241的空間45側(cè)的剖面積S2大,所以浸入釋放孔241的致冷劑 容易流向空間45。 S卩,壓縮氣體的排放性良好。 圖16所示的釋放孔241是組合剖面積不同的兩個(gè)孔而成,但是也可以是例如圖17 至圖21所示的釋放孔241。 圖17是關(guān)于壓縮機(jī)構(gòu)15,表示沿著方向91的剖面的圖示。在圖17中,釋放孔241 隨著從入口到空間45,剖面積變大。在這種情況下,能夠得到與圖16所示的釋放孔241相 同的效果。 圖18是表示圖1所示的位置II-II的壓縮機(jī)構(gòu)15的剖面的圖。圖19是關(guān)于圖 18所示的壓縮機(jī)構(gòu)15,表示沿著方向91的剖面的圖。在圖18和圖19中,釋放孔241采用 與以往的釋放孔242(圖13)大致相同的大小的結(jié)構(gòu)。其中,釋放孔241的一部分由屬于靜 渦旋盤24的壓縮部件24b填塞(圖18)。換言之,從動渦旋盤26側(cè)觀察時(shí)的釋放孔241, 其一部分與靜渦旋盤24的壓縮部件24b重疊(重合)。 根據(jù)該釋放孔241,釋放孔241的入口的剖面積Sl小,空間45側(cè)的剖面積S2大 (圖19)。由此,能夠得到與圖16所示的釋放孔241相同的效果。 在圖20和圖21中,直徑rl比壓縮部件26b的厚度d2小的釋放孔241在鏡板24a 上設(shè)置有多個(gè)。例如,也可以在鏡板24a上設(shè)置橢圓形狀的釋放孔。 在圖21中,在本發(fā)明的實(shí)施方式中采用的排出用的孔41由實(shí)線表示,以往的排出 用的孔41a由虛線表示。排出用的孔41其剖面積比以往的排出用的孔41a小。這是減小 壓縮部件26b的厚度d2引起的設(shè)計(jì)上的變更。 當(dāng)排出用的孔41的剖面積變小時(shí),致冷劑從孔41的排出量變小。但是,在圖21 中,由于設(shè)置有多個(gè)釋放孔241,將其作為壓縮的致冷劑排出用的孔輔助使用,從而能夠防 止排出量的減少。 具體地,使致冷劑經(jīng)由釋放孔241排出的空間與致冷劑經(jīng)由排出用的孔41排出的 空間相同。在本實(shí)施方式中,從釋放孔241和排出用的孔41排出的致冷劑都被引導(dǎo)向空間 45(圖1、圖19)。由此,能夠?qū)尼尫趴?41排出的致冷劑作為由壓縮機(jī)構(gòu)15壓縮的致冷 劑使用。 實(shí)施例〈渦旋壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)〉 使用圖1更詳細(xì)地說明渦旋壓縮機(jī)1的結(jié)構(gòu)。壓縮機(jī)1,除外殼11和壓縮機(jī)構(gòu)15 外,還具有歐氏環(huán)(Oldham ring、十字連接環(huán))2、固定部件12、馬達(dá)16、曲軸17、吸入管19、 排出管20和軸承60。 外殼11為筒狀,沿著方向91延伸。歐氏環(huán)2、固定部件12、馬達(dá)16、曲軸17和軸 承60被收納在外殼11內(nèi)。 馬達(dá)16具有定子51和轉(zhuǎn)子52。定子51為環(huán)狀,固定在外殼11的內(nèi)壁lla上。 轉(zhuǎn)子52設(shè)于定子51的內(nèi)周側(cè),與定子51隔著空氣隙(air g即、空氣間隙)相對。
曲軸17沿著方向91延伸,具有主軸17a和偏心部17b。主軸17a、是以旋轉(zhuǎn)軸90 為中心旋轉(zhuǎn)的部分,與轉(zhuǎn)子52連接。偏心部17b是從旋轉(zhuǎn)軸90偏離配置的部分,與主軸 17a的上側(cè)連接。曲軸17的下側(cè)的端部由軸承60滑動自如地被支承。
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固定部件12具體地、在圖1中為機(jī)殼,沒有間隙地嵌合在外殼11的內(nèi)壁11a上。
例如通過壓入或熱裝(熱壓配合、利用熱膨脹和收縮原理連接物體的方法)等方法,使固定
部件12嵌合在內(nèi)壁11a上。固定部件12也可以經(jīng)由密封件嵌合在內(nèi)壁11a上。 固定部件12由于沒有間隙地嵌合在內(nèi)壁lla上,所以將位于固定部件12的下側(cè)
的空間28和位于上側(cè)的空間29無間隙地分隔。由此,固定部件12能夠維持空間28和空
間29之間產(chǎn)生的壓力差。另外,空間28的壓力高、空間29的壓力低。 在固定部件12上,向上側(cè)開口的凹陷31,設(shè)置在旋轉(zhuǎn)軸90附近。在凹陷31中收
納曲軸17的偏心部17b。另外,固定部件12具有軸承32和孔33。在曲軸17的主軸17a
貫通孔33的狀態(tài)下,軸承32支承主軸17a。 靜渦旋盤24的上側(cè)的面呈現(xiàn)凹狀。該面中呈現(xiàn)凹狀的部分42所包圍的空間45
由蓋44堵塞。蓋44分隔壓力不同的兩個(gè)空間,即空間45及其上側(cè)的空間29。 動渦旋盤26還具有軸承26c。軸承26c與鏡板26a的下側(cè)連接,滑動自如地支承
曲軸17的偏心部17b?!粗吕鋭┑牧鲃印?使用圖1說明渦旋壓縮機(jī)1內(nèi)的致冷劑的流動。另外,在圖1中,由箭頭表示致冷劑的流動。從吸入管19吸入致冷劑,向壓縮機(jī)構(gòu)15的壓縮室(空間40)引導(dǎo)。在壓縮室(空間40)中壓縮的致冷劑,從設(shè)置于靜渦旋盤24的中心附近的排出用的孔41向空間45排出。由此,空間45的壓力高。另一方面,通過蓋44而與空間45分隔的空間29的壓力保持小的狀態(tài)。 空間45內(nèi)的致冷劑,順次通過設(shè)置于靜渦旋盤26上的孔46和設(shè)置于固定部件12上的孔48,向固定部件12的下側(cè)的空間28流動。在空間28中,致冷劑通過引導(dǎo)板58被引導(dǎo)向間隙55。在此,間隙55設(shè)于定子51的側(cè)面的一部分和外殼11之間。
通過間隙55向馬達(dá)16的下側(cè)流動的致冷劑通過馬達(dá)16的空氣隙或間隙56而向排出管20流動。在此,間隙56被設(shè)置于定子51的側(cè)面的另一部分和外殼11之間。
權(quán)利要求
一種壓縮機(jī)構(gòu)(15),用于渦旋壓縮機(jī)(1),該壓縮機(jī)構(gòu)(15)的特征在于,包括靜渦旋盤(24);和動渦旋盤(26),所述靜渦旋盤和所述動渦旋盤的任一方是通過半熔融壓鑄法將鑄鐵成形的成形品,另一方是灰口鑄鐵品。
2. 如權(quán)利要求1所述的壓縮機(jī)構(gòu),其特征在于所述成形品的表面的石墨的面積率和所述灰口鑄鐵品的表面的石墨的面積率之和為10%以上且20%以下。
3. 如權(quán)利要求2所述的壓縮機(jī)構(gòu),其特征在于所述成形品的所述石墨的所述面積率為2%以上且6%以上。
4. 如權(quán)利要求1 3中任一項(xiàng)所述的壓縮機(jī)構(gòu),其特征在于 所述灰口鑄鐵品的拉伸強(qiáng)度為250N/mm2以上且不足300N/mm2。
5. 如權(quán)利要求1 4中任一項(xiàng)所述的壓縮機(jī)構(gòu),其特征在于 所述靜渦旋盤(24)為所述灰口鑄鐵品,所述動渦旋盤(26)為所述成形品。
6. 如權(quán)利要求5所述的壓縮機(jī)構(gòu),其特征在于 所述動渦旋盤(26)被按壓配設(shè)在所述靜渦旋盤(24)側(cè)。
7. 如權(quán)利要求5或6所述的壓縮機(jī)構(gòu),其特征在于所述靜渦旋盤(24)和所述動渦旋盤(26)具有彼此嚙合的以漩渦狀延伸的壓縮部件 (24b、26b)和分別固定所述壓縮部件的固定部件(24a、26a),在所述靜渦旋盤的所述固定部件上設(shè)置有連通由所述靜渦旋盤的所述壓縮部件形成 的以漩渦狀延伸的第一空間(40)和與所述動渦旋盤相反側(cè)的第二空間(45)的孔(241),所述動渦旋盤的所述壓縮部件(26b)能夠堵塞所述孔的所述第一空間側(cè)的入口。
8. 如權(quán)利要求7所述的壓縮機(jī)構(gòu),其特征在于從所述動渦旋盤側(cè)觀察時(shí)的所述孔,其一部分與所述靜渦旋盤(24)的所述壓縮部件 (24b)重合。
9. 如權(quán)利要求5 8中任一項(xiàng)所述的壓縮機(jī)構(gòu),其特征在于所述靜渦旋盤(24)和所述動渦旋盤(26)具有相互嚙合的以漩渦狀延伸的壓縮部件 (24b、26b),所述動渦旋盤還具有從自身的所述壓縮部件(26b)的外周側(cè)的端(26b2)延伸、且與所 述靜渦旋盤的所述壓縮部件不嚙合的延長部件(26b4)。
10. 如權(quán)利要求1 9中任一項(xiàng)所述的壓縮機(jī)構(gòu),其特征在于所述靜渦旋盤(24)和所述動渦旋盤(26)分別具有相互嚙合的以渦旋狀延伸的壓縮部 件(24b、26b),所述靜渦旋盤和所述動渦旋盤中屬于所述成形品的所述壓縮部件(24b;26b)的厚度(dl ;d2)相對于屬于所述灰口鑄鐵品的所述壓縮部件(26b ;24b)的厚度(d2 ;dl)的比(dl/d2;d2/dl),與所述成形品的楊氏模量相對于所述灰口鑄鐵品的楊氏模量的比(a)值相等。
11. 如權(quán)利要求10所述的壓縮機(jī)構(gòu),其特征在于所述厚度的所述比(dl/d2 ;d2/dl)為所述楊氏模量的所述比(a)的倒數(shù)以下。
12. 如權(quán)利要求10或11所述的壓縮機(jī)構(gòu),其特征在于 所述成形品的所述楊氏模量為175GPa以上且190GPa以下。
13. —種渦旋壓縮機(jī),其特征在于具有權(quán)利要求1 12中任一項(xiàng)所述的壓縮機(jī)構(gòu) (15)。
14. 如權(quán)利要求13所述的渦旋壓縮機(jī),其特征在于 壓縮以二氧化碳為主要成分的致冷劑。
全文摘要
本發(fā)明提供一種壓縮機(jī)構(gòu),其目的在于提高壓縮機(jī)構(gòu)的強(qiáng)度和剛性并且防止燒結(jié)。渦旋壓縮機(jī)(1)具有壓縮機(jī)構(gòu)(15)。壓縮機(jī)構(gòu)(15)具有靜渦旋盤(24)和動渦旋盤(26),壓縮機(jī)構(gòu)用于壓縮致冷劑。靜渦旋盤(24)和動渦旋盤(26)所使用的材料不同。具體地,靜渦旋盤(24)和動渦旋盤(26)的任一方是由半熔融壓鑄法成形鑄鐵而成的成形品。而另一方是灰口鑄鐵品。灰口鑄鐵品能夠采用拉伸強(qiáng)度在250N/mm2以上且不足300N/mm2的材料。
文檔編號F04C29/00GK101772647SQ20088010215
公開日2010年7月7日 申請日期2008年8月5日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月6日
發(fā)明者山本哲, 山路洋行, 岸川光彥, 新井美繪, 村上泰弘, 梶原干央 申請人:大金工業(yè)株式會社