(57)【要約】【課題】軽金属からなる部材を他の部材と連結した場合において、軽金属からなる部材においてリラクゼーション現象が生じても、ボルトの軸力が確保される流体機械のための締結装置、及び、当該締結装置を備えた流体機械を提供する。【解決手段】流体機械のための締結装置は、流体機械の一部をそれぞれ構成し且つ少なくとも一方は軽金属からなる第１の部材及び第２の部材を相互に連結する。締結装置の介挿部材(76)は、ボルトを介して第１の部材と第２の部材とを連結するときの連結温度よりも高温であり且つ流体機械の動作温度よりも低温であるマルテンサイト変態温度を有する形状記憶合金からなり、そして、第１の部材と第２の部材とを連結した後に当該介挿部材の温度がマルテンサイト変態温度を超えたときに、ボルトの軸力を増大させるように変形する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体機械の一部をそれぞれ構成し且つ少なくとも一方は軽金属からなる第１の部材及び第２の部材を相互に連結する流体機械のための締結装置において、
前記第１の部材から前記第２の部材に渡って延びるボルトと、
前記第１の部材と前記第２の部材との間、又は、前記ボルトのヘッド若しくは前記ボルトにねじ込まれるナットと前記第１の部材との間に介挿された介挿部材とを備え、
前記介挿部材は、
前記ボルトを介して前記第１の部材と前記第２の部材とを連結するときの連結温度よりも高温であり且つ前記流体機械の動作温度よりも低温であるマルテンサイト変態温度を有する形状記憶合金からなり、そして、
前記第１の部材と前記第２の部材とを連結した後に当該介挿部材の温度が前記マルテンサイト変態温度を超えたときに、前記ボルトの軸力を増大させるように変形する
ことを特徴とする流体機械のための締結装置。
【請求項２】
前記介挿部材は、連結温度では平坦な形状を有し、且つ、当該介挿部材の温度が初めて前記マルテンサイト変態温度を超えるときに前記平坦な形状を含む面から突出するように変形する部分を有することを特徴とする請求項１に記載の流体機械のための締結装置。
【請求項３】
前記介挿部材は座金であることを特徴とする請求項１又は２に記載の流体機械のための締結装置。
【請求項４】
前記介挿部材は、前記第１の部材と前記第２の部材との間の気密性を確保するガスケットとしての機能を更に有することを特徴とする請求項１又は２に記載の流体機械のための締結装置。
【請求項５】
請求項１乃至４の何れか１つに記載の流体機械のための締結装置を備えることを特徴とする流体機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は流体機械のための締結装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
流体機械としては、例えば、冷凍サイクルを実行する車両用空調システムに適用される往復動圧縮機がある。往復動圧縮機はシリンダーブロックを備え、シリンダーブロックの一方の側にはシリンダーヘッドが、他方の側にはフロントハウジング（クランクケース）がそれぞれ気密に固定される。通常、シリンダーブロックに対するシリンダーヘッド及びフロントハウジングの固定にはボルトが用いられる。
【０００３】
例えば、特許文献１により開示された圧縮機は、シリンダーヘッドとシリンダーブロックとの間を連結するためのショートボルトと、シリンダーブロックを介してフロントハウジングとシリンダーヘッドとを締結するためのロングボルトとを別個に備えている。
【特許文献１】特開２００１−９９０５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
シリンダーブロック、シリンダーヘッド、又は、フロントハウジング等の部材の材料として軽金属を用いた場合、ボルトを締め付けた当初は、締め付けによって与えられた歪みに応じて応力が発生し、ボルトの軸力が確保される。
しかしながら、軽金属からなる部材が歪みを与えられた状態で放置されると、応力が時間とともに低下するリラクゼーション現象が発生する。この現象は、高温であるほど顕著になるため、圧縮機等の流体機械を長時間使用すると、ボルトによる締め付けが徐々に緩み、部材間の面圧が低下し、シール性が低下してしまう。
【０００５】
ボルトの軸力低下を防止するために、鉄鋼材料を用いることも可能であるが、この場合、流体機械の質量が大幅に増大してしまう。
本発明は上述した事情に基づいてなされ、その目的とするところは、軽金属からなる部材を他の部材と連結した場合において、軽金属からなる部材においてリラクゼーション現象が生じても、ボルトの軸力が確保される流体機械のための締結装置、及び、当該締結装置を備えた流体機械を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するべく、本発明の一態様によれば、流体機械の一部をそれぞれ構成し且つ少なくとも一方は軽金属からなる第１の部材及び第２の部材を相互に連結する流体機械のための締結装置において、前記第１の部材から前記第２の部材に渡って延びるボルトと、前記第１の部材と前記第２の部材との間、又は、前記ボルトのヘッド若しくは前記ボルトにねじ込まれるナットと前記第１の部材との間に介挿された介挿部材とを備え、前記介挿部材は、前記ボルトを介して前記第１の部材と前記第２の部材とを連結するときの連結温度よりも高温であり且つ前記流体機械の動作温度よりも低温であるマルテンサイト変態温度を有する形状記憶合金からなり、そして、前記第１の部材と前記第２の部材とを連結した後に当該介挿部材の温度が前記マルテンサイト変態温度を超えたときに、前記ボルトの軸力を増大させるように変形することを特徴とする流体機械のための締結装置が提供される（請求項１）。
【０００７】
好ましくは、前記介挿部材は、連結温度では平坦な形状を有し、且つ、当該介挿部材の温度が初めて前記マルテンサイト変態温度を超えるときに前記平坦な形状を含む面から突出するように変形する部分を有する（請求項２）。
好ましくは、前記介挿部材は座金である（請求項３）。
好ましくは、前記介挿部材は、前記第１の部材と前記第２の部材との間の気密性を確保するガスケットとしての機能を更に有する（請求項４）。
【０００８】
上記した目的を達成するため、本発明の他の一態様によれば、請求項１乃至４の何れか１つに記載の流体機械のための締結装置を備えることを特徴とする流体機械が提供される（請求項５）。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の請求項１の流体機械のための締結装置によれば、第１の部材及び第２の部材のうち少なくとも一方が軽金属からなるため、流体機械の軽量化が図られる。
一方、この締結装置によれば、軽金属からなる部材においてリラクゼーション現象が発生したとしても、介挿部材がボルトの軸力を増大させるように変形する。このため、第１の部材及び第２の部材との間が長期に渡り強固に連結され、流体機械のシール性が確保される。
【００１０】
その上、この締結装置によれば、軽金属からなる部材に対するリラクゼーション現象を防止するための処理を省略してもよく、流体機械を安価に提供可能である。
請求項２の流体機械のための締結装置によれば、簡単な構成にて、ボルトの軸力が長期に渡り確保される。
請求項３の流体機械のための締結装置によれば、簡単な構成にて、ボルトの軸力が長期に渡り確保される。
【００１１】
請求項４の流体機械のための締結装置によれば、簡単な構成にて、ボルトの軸力が長期に渡り確保される。
請求項５の流体機械は、上述の締結装置を備えているため、軽量化が図られるとともに、良好なシール性を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１は車両用空調システムに適用された、冷凍サイクルシステムの概略構成を示す。冷凍サイクルシステムは、冷媒が循環する循環路２を備え、循環路２には圧縮機４、放熱器（凝縮器又はガスクーラ）６、膨張弁８及び蒸発器１０が順次介挿されている。圧縮機４は冷媒を吸入・圧縮してから放熱器６に向けて吐出し、これにより、冷媒が循環路２を循環する。
【００１３】
図１の圧縮機４はいわゆる可変容量型の斜板式圧縮機として示され、圧縮機４はハウジングの一部を構成するクランクケース（フロントハウジング）１２を備えている。クランクケース１２は略円筒形状の周壁１４を有し、周壁１４の先端には、ガスケット１６を介して、略円筒形状のシリンダーブロック１８が気密に連結されている。
例えば、シリンダーブロック１８は軽金属からなる。軽金属としては、アルミニウム、マグネシウム、又は、これらの金属のうち少なくとも一方を主成分として含む合金を用いることができ、好ましくはアルミニウム合金を用いることができる。
【００１４】
シリンダーブロック１８の一端面とクランクケース１２の端壁２０との間にはクランク室２２が区画されている。クランクケース１２内には回転軸２４が設けられ、回転軸２４は、クランク室２２を縦断して延びている。回転軸２４は、軸受２６，２８を介して、シリンダーブロック１８及びクランクケース１２の端壁２０によって回転自在に支持されている。
【００１５】
また、クランク室２２内には、回転軸２４によって貫通された環状の斜板３０が収容され、斜板３０は、傾動ユニット３２を介して回転軸２４に取付けられている。斜板３０は、回転軸２４とともに一体的に回転可能であるとともに、回転軸２４に対して傾動可能である。
シリンダーブロック１８には、複数のシリンダボア３４が同心上に形成され、各シリンダボア３４内には、クランク室２２側からピストン３６が往復動自在に挿入されている。クランク室２２内に突出したピストン３６の端部には、回転軸２４に向けて開口した凹所が形成され、凹所の内面には球面座が設けられている。球面座にはそれぞれ半球形状をなす一対のシュー３８が配置され、これらシュー３８は斜板３０の外周縁を摺動自在に挟んでいる。
【００１６】
シリンダーブロック１８の他端面には、ガスケット４２及びバルブプレート４４を介して、シリンダーヘッド４６が気密に連結されている。シリンダーヘッド４６には、図示しないけれども、循環路２に接続される吸入ポート及び吐出ポートが形成されている。また、シリンダーヘッド４６の内部には、これら吸入及び吐出ポートに連通する吸入室４７及び吐出室４８が区画され、更に、電磁制御弁５０が収容されている。
【００１７】
電磁制御弁５０は、吐出室４８からクランク室２２に亘って延びる給気通路５２に介挿され、電磁制御弁５０を介して給気通路５２を開閉することによって、圧縮機４の吐出容量を調整可能である。
なお、吸入室４７は、吸入リード弁（図示せず）を介して各シリンダボア３４に連通する一方、シリンダーヘッド４６に形成された固定絞り５４等を介してクランク室２２と常時連通している。また、吐出室４８も、リード弁体５６及び弁押さえ５８からなる吐出リード弁を介して各シリンダボア３４に連通している。
【００１８】
一方、クランクケース１２は小径筒部６０を有し、小径筒部６０は、端壁２０から同軸且つ一体に突出している。小径筒部６０の外側には、電磁クラッチ６２が配置されており、回転軸２４の端部には、電磁クラッチ６２のドリブン側ユニットが連結されている。
電磁クラッチ６２のドライブ側ユニットは、軸受６４を介して小径筒部６０により回転自在に支持され、電磁クラッチ６２は、エンジン６６からの動力を回転軸２４に断続的に伝達可能である。
【００１９】
なお、小径筒部６０の内部には、メカニカルシール等の軸封装置６８が配置され、軸封装置６８によって、クランク室２２と外部との間のシール性が確保されている。
ここで、クランクケース１２は、長尺の片頭のボルト（ロングボルト）７０の軸力により、シリンダーブロック１８及びシリンダーヘッド４６に締結されている。
また、シリンダーヘッド４６は、短尺の片頭のボルト（ショートボルト）７２の軸力によりシリンダーブロック１８に締結されている。
【００２０】
より詳しくは、シリンダーブロック１８のクランク室２２側には凹所が形成され、凹所の内端面にボルト孔７４が開口している。ボルト孔７４は回転軸２４の軸線方向にてシリンダーブロック１８を貫通し、ショートボルト７２は、その軸部がボルト孔７４を貫通している。ショートボルト７２の軸部先端の雄螺子は、シリンダーヘッド４６に形成された雌螺子にねじ込まれている。
【００２１】
そして、ショートボルト７２のヘッドと、シリンダーブロック１８の凹所の内端面との間には、座金７６が配置されている。
座金７６は、図２に示したように、皿ばね形状を有し、外周側に対して、内周側が軸線方向に一定高さで突出している。座金７６は、形状記憶合金からなり、この形状記憶合金のマルテンサイト変態温度は、ショートボルト７２を螺子込むときの周囲の温度（連結温度）、換言すれば、座金７６の温度、例えば−４０℃よりも高く、圧縮機４が作動しているときの座金７６の温度（動作温度）、例えば−３０℃よりも低い。
【００２２】
図２に示した形状は、座金７６が記憶している形状であり、マルテンサイト変態温度以下の温度にて、ショートボルト７２を螺子込んだとき、図３に示したように、座金７６は平坦な形状になる。そして、圧縮機４が作動し、座金７６の温度がマルテンサイト変態温度を初めて超えると、図４に示したように、座金７６は記憶した形状に戻る。
このような形状記憶合金としては、例えば、Ｎｉ−Ｔｉ系合金、Ｃｕ−Ｚｎ−Ａｌ系合金、Ｃｕ−Ｚｎ−Ｓｉ系合金、又は、Ｆｅ−Ｍｎ−Ｓｉ系合金等を用いることができる。
【００２３】
また、図５は、ガスケット１６の平面形状を示し、平面でみて、ガスケット１６は環形状を有する。そして、図６は、図５のＶＩ−ＶＩ線に沿う部分断面図であり、ガスケット１６を断面でみたとき、内周縁側及び外周縁側に比べて、中央部が軸線方向に一定高さで突出している。
ガスケット１６も形状記憶合金からなり、ガスケット１６に用いられた形状記憶合金のマルテンサイト変態温度は、ロングボルト７０を螺子込むときの周囲の温度（連結温度）、換言すれば、ガスケット１６の温度、例えば−４０℃よりも高く、圧縮機４が作動しているときのガスケット１６の温度（動作温度）、例えば−３０℃よりも低い。
【００２４】
なお、連結温度が室温よりも低い場合、例えば冷蔵室又は冷凍室等の低温環境下でショートボルト７２及びロングボルト７０が螺子込まれる。
図６に示した形状は、ガスケット１６が記憶している形状であり、マルテンサイト変態温度以下の温度にて、ロングボルト７０を螺子込んだとき、図７に示したように、ガスケット１６は平坦な形状になる。そして、例えば圧縮機４が作動することにより、ガスケット１６の温度が初めてマルテンサイト変態温度を超えると、図８に示したように、ガスケット１６は記憶した形状に戻る。
【００２５】
ガスケット１６の形状記憶合金としては、座金７６と同じものを用いることができ、例えば、Ｎｉ−Ｔｉ系合金、Ｃｕ−Ｚｎ−Ａｌ系合金、Ｃｕ−Ｚｎ−Ｓｉ系合金、又は、Ｆｅ−Ｍｎ−Ｓｉ系合金等を用いることができる。
本発明は上述した一実施例に制約されるものではなく、種々の変形が可能である。
一実施例では、流体機械として、圧縮機４を例に説明したが、本発明は膨張機等にも適用可能である。
【００２６】
本発明の流体機械のための締結装置は、軽金属からなる部材と軽金属以外の部材との締結のみならず、軽金属からなる部材同士の連結にも適用可能である。また、連結される部材の種類も、シリンダーブロック、シリンダーヘッド、及び、フロントハウジングに限定されることはなく、連結される部材の数も２つ以上であってもよい。連結される部材の数が２つ以上の場合、少なくとも１つの部材が軽金属からなるものであればよい。
【００２７】
一実施例では、ロングボルト７０及びショートボルト７２として、片頭のボルトをそれぞれ用いたけれども、ボルトの種類は特に限定されず、例えば、スタッドボルトを用いてもよい。
一実施例では、座金７６とガスケット１６を例に説明したが、連結される部材同士の間、又は、ボルトのヘッド若しくはナットと部材との間に介挿される部材（介挿部材）は、これらに限定されることはない。
【００２８】
一実施例では、座金７６が皿ばね形状を有していたが、図９に示したように、ばね形状の座金７８を用いてもよい。すなわち、介挿部材の温度がマルテンサイト変態温度を超えたときに、介挿部材がボルトの軸線方向に伸長し、ボルトの軸力が増大するような形状を介挿部材が記憶していればよい。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】第１実施形態の流体機械のための締結装置が適用された圧縮機とともに、冷凍サイクルシステムの概略構成を示す図である。
【図２】図１の締結装置に使用された座金の縦断面図及び平面図である。
【図３】ショートボルトをねじ込んだ直後の座金の状態を示す部分断面図である。
【図４】座金の温度がマルテンサイト変態温度を超えた後の座金の状態を示す部分断面図である。
【図５】図１の締結装置に使用されたガスケットの平面図である。
【図６】図５のＶＩ−ＶＩ線に沿うガスケットの部分断面図である。
【図７】ロングボルトをねじ込んだ直後のガスケットの状態を示す部分断面図である。
【図８】ガスケットの温度がマルテンサイト変態温度を超えた後のガスケットの状態を示す部分断面図である。
【図９】変形例に係る座金の側面図及び平面図である。
【符号の説明】
【００３０】
４    圧縮機（流体機械）
１２    クランクケース（フロントハウジング）
１６    ガスケット（介挿部材）
１８    シリンダーブロック
４６    シリンダーヘッド
７６    座金（介挿部材）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2010138709.tif 000009
【図８】
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【図９】
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