【手続補正書】
【提出日】平成17年7月8日(2005.7.8)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【書類名】  明細書
【発明の名称】  コンプレッサ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼、ブロンズ合金、チタン、繊維強化された材料、及び複合材料からなるグループから選ばれる１つの材料から構成され、該材料の伸び限界が５００Ｎ／ｍｍ2を超えている、ハウジング（２）と、
ＣＯ2とＣＯ2を含む混合物からなるグループから選ばれる不活性ガスを含む冷却剤と、
前記ハウジング（２）内に配置された、前記冷却剤を吸入して圧縮する圧縮機ユニット（１）とを含む
自動車の空調装置用のコンプレッサ。
【請求項２】
前記ハウジング（２）の材料は鋼である
ことを特徴とする請求項１に記載のコンプレッサ。
【請求項３】
前記ハウジング（２）の材料の伸び限界は７００Ｎ／ｍｍ2と８００Ｎ／ｍｍ2の間の範囲にある
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のコンプレッサ。
【請求項４】
前記ハウジング（２）が、全体において鋳造技術で形成されている
ことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のコンプレッサ。
【請求項５】
前記ハウジング（２）が、深絞り形成されている
ことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のコンプレッサ。
【請求項６】
前記ハウジング（２）が、冷間および／または熱間加工されている
ことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のコンプレッサ。
【請求項７】
前記ハウジング（２）が、冷間押出し形成されている
ことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のコンプレッサ。
【請求項８】
前記ハウジング（２）は極めて堅牢な材料からなるハウジング外表面と肉薄の油密および気密の内張りとを有する
ことを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載のコンプレッサ。
【請求項９】
前記内張りがアルミニウムからなる
ことを特徴とする請求項８に記載のコンプレッサ。
【請求項１０】
前記ハウジング（２）の外表面に、腐蝕保護が設けられている
ことを特徴とする請求項１ないし請求項９のいずれか１項に記載のコンプレッサ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ハウジングとそのハウジング内に配置された、冷却剤や冷媒を吸入して圧縮する圧縮機ユニットないしポンプユニットとを有する、特に自動車の空調装置用のコンプレッサに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ここで言う種類のコンプレッサは、多くは空調コンプレッサと称され、実際に様々な実施形態で知られている。この種のコンプレッサはハウジングを有し、そのハウジングが外部から駆動される圧縮機ユニットないしポンプユニットを包囲している。たとえばアキシャルピストンポンプとして形成されたポンプユニットは、少なくとも１つのピストンを有し、そのピストンがシリンダブロック内で往復移動することができる。通常は、この種のコンプレッサには多数のピストンが設けられている。そのピストンは回転斜板が回転する際に収容ディスクよりも回転斜板の反対側でその長手軸の方向へ往復移動される。この場合、回転斜板は駆動軸に固定されて斜面カムのように機能し、回転斜板に回転自在であはるが、ハウジングに対して回転を拘束されて軸承された収容ディスクはピストンに対して往復運動を与える。
【０００３】
様々な構造の空調コンプレッサは、冷却剤や冷媒を作動させ、その場合に冷却剤や冷媒の選択は、エコロジーの視点の元でだんだんと問題になってきている。いずれにしろ現在では圧倒的に冷却剤Ｒ１３４ａが使用されており、その場合に時が経つにつれてこの冷却剤に対しても著しいエコロジー上の疑念が出てきている。
実際から知られている、冷却剤Ｒ１３４ａを作動させるコンプレッサは、通常はアルミニウム材料から形成されたハウジングを有し、そのハウジングはそこで設定されている最大８ＭＰａの破裂圧力（破壊強度）において約３ｍｍから５ｍｍの材厚を有する。
しかし実際から知られている空調コンプレッサは、１００％環境に馴染む冷却剤や冷媒を求める要請がだんだんと高まっているという点で、問題がある。自動車購入者の環境意識が増すにつれて、この要請はどんどんと前面へ出てくる。
【０００４】
空調コンプレッサが自動車に使用されるように定められている場合には、さらに、−同様にだんだんと強く−組立て大きさを小さくする要請が高まる。しかし公知のコンプレッサにおいては、それ以上減少されず、特に空調システムの所定の熱出力ないし冷却出力すなわち冷却能力と、それに伴ってそれに応じた冷却剤や冷媒の給送体積ないしはそれに応じた質量流を実現しなければならず、それによっても最小組立て大きさが定められる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従って本発明の課題は、その組立て大きさが従来知られているコンプレッサに比較して減少され、その場合に圧縮出力や冷却能力を低下させることのない、自動車の空調装置に使用するのに適したコンプレッサを提供することである。
さらに、本発明の課題は、その場合にエコロジー的に問題のない冷却剤や冷媒の使用を可能にするコンプレッサを提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明によるコンプレッサは、請求項１の特徴によって上記の課題を解決する。それによれば、冒頭で挙げた種類のコンプレッサにおいて、ハウジングが極めて堅牢な材料から形成されており、冷却剤や冷媒として吸入状態においてすでに高い密度を有するガスが用いられることを特徴としている。
【０００７】
本発明によれば、エコロジーの視点だけでなく、減少させるべきコンプレッサの組立て大きさに関しても、冷却剤や冷媒に極めて重要な意味があることが認識された。すなわち本発明によれば、気相の冷却剤や冷媒は密度又は圧力が増すほど、コンプレッサへの吸入状態において、すでにそれだけ多くの熱量を移送できることが明らかになった。従って質量流量が同じならば、給送すべきガス体積が小さくなり、それによっても導管横断面積ないしは流れ通路が減少する。その結果、この種の冷却剤や冷媒によって、原則的に、コンプレッサの組立て大きさを全体的に減少させることが可能になる。
【０００８】
コンプレッサのハウジングに極めて堅牢な材料を使用する場合には、すでに吸入状態において高い密度や発生した高い圧力の冷却剤や冷媒の場合に必要とされる強度を与えることが容易に可能となる。すなわち、約１６０°Ｃから１７０°Ｃの領域の流出温度において３０ＭＰａまでの破裂圧力（破壊強度）が容易に実現され、その場合に組立て大きさを犠牲にしてコンプレッサハウジングの材厚を全体として増大させる必要はない。
【０００９】
ハウジングの特に簡単な構成の範囲内で、ハウジングを極めて堅牢な鋼から形成することができ、それによってその機械的な特性に基づき組立て空間がアルミニウムハウジングに比べて約１０％減少される。さらに、鋼ハウジングはアルミニウムハウジングに比較してより低い製造コストをもたらす。これは、特に製造が容易であることと材料の値段が安いことに起因する。さらにアルミニウムに比べて鋼の熱伝導率が低いことによって、すなわちコンプレッサハウジングの圧力側から吸引側への熱伝達がわずかしか行われないことによって、コンプレッサの効率が改良される。
【００１０】
同様に、他の構成の範囲内において、ハウジングを他の極めて堅牢な材料から、すなわちたとえばブロンズ合金から、またはチタンから形成することが可能である。他の材料も同様に考えられ、その場合に常に、すべてのコンプレッサ部分がほぼ等しい熱膨張を有し、それによって温度に関係する誤差がないように、すなわちたとえば軸受の遊びなどの温度依存性が発生しないように注意しなければならない。同様に、アルミニウムに比較して熱伝導性が小さいように注意し、それによってすでにコンプレッサの効率が支援され、ないしは改良されるようにしなければならない。
【００１１】
極めて堅牢な材料特性を支援するために、同様に繊維強化された材料または複合材料も考えられる。繊維強化された材料を使用する場合には、繊維を材料内へ連続的に挿入することができる。繊維強化が適切であって、そして最適な力吸収のための繊維の方位性を基礎にして、ハウジングの材厚を、特に従来の同様な繊維強化なしの材料に比較して大幅に減少させることができる。
【００１２】
原則的にここで考えられる極めて堅牢な材料は、少なくとも５００Ｎ／ｍｍ2までの伸び限界ないしは降伏点、ないしは少なくとも７００Ｎ／ｍｍ2から８００Ｎ／ｍｍ2までの最大耐力すなわち破壊限界を持たなければならない。理想的にはハウジング材料の伸び限界は、７００Ｎ／ｍｍ2と８００Ｎ／ｍｍ2の間の範囲にあって、その場合にさらに加工性が保証されなければならない。ハウジングは、最小可能な材厚において約３０ＭＰａまでの極めて高い破裂圧力（破壊強度）に耐えることができなければならない。
【００１３】
製造技術的な観点において、特に鋼からなるハウジングを基礎にして、ハウジングを全体において鋳造技術で形成することができる。原則的には、ハウジングを深絞り、冷間加工および／または熱間加工すること、ないしは冷間押出しによって形成することが可能である。その場合に材料選択が重要である。
【００１４】
極めて堅牢なハウジングによって十分な油密性および気密性が得られない場合には、ハウジングが極めて堅牢な材料からなるハウジングの表面に加えて肉薄の油密および気密の内張りを有すると、特に効果的である。この内張りをアルミニウムから形成することもでき、その場合に内張りの機械的な特性は、あまり重視されない。その点において、極めて堅牢な外側ハウジングと油密および気密の内側ハウジングの組合せが形成される。
特にハウジング材料として極めて堅牢な鋼を使用する場合には、ハウジング構成部分の外側部分ないしは外側面に腐蝕を防止する手段が設けられていると、さらに効果的である。その点においては、ハウジングの外側の表面に直接、特にたとえば少なくともかなりの温度に強いコーティングの形状で、腐蝕保護を設けることができる。
【００１５】
以上の説明の中ですでに、ここでまず第１に要求される特徴−極めて堅牢なハウジング材料と吸入状態においてすでに高い密度又は高い圧力を有するガス−は、コンプレッサの組立て大きさないしは組立て空間を間接的に減少させるための巧緻を極めた特徴の組合せであることが強調されている。その点において、使用すべき冷却剤又は冷媒に関して、それがヘリウム、ネオン、アルゴン等の不活性ガス、すなわち外気内での材料の望ましくない反応を阻止するガス、すなわち無毒のガスであると、極めて効果的である。それに応じて冷却剤や冷媒が不活性ガス混合気、すなわちたとえば二酸化炭素（ＣＯ2）を含む不活性ガス混合気であっても良い。
極めて好ましいことに、冷却剤や冷媒として不活性ガスＣＯ2が適しており、それによってもコンプレッサの内部に高い圧力がもたらされる。従来の冷却剤や冷媒とは異なり、ＣＯ2を使用する場合には、高圧部分において液化が行われることはほとんどない。ＣＯ2はほぼ無限に供給可能であり、無毒であって、不燃性であり、さらに環境にまったく残滓あるいは損害をもたらさない。
【００１６】
吸入圧力が約３０バールである場合に、８０バールを越える排出圧力が得られ、その場合にＣＯ2の密度が比較的高いことによって、従来の冷却剤や冷媒に比較して質量流量をそのままにして空調システムの極めて高い熱出力ないしは冷却出力や冷却能力を実現することができる。最終的に同じ出力においても、給送すべき冷却剤や冷媒の体積が減少し、それによって予め定められた出力要請において、コンプレッサのより小さい組立て大きさが得られる。
【００１７】
本発明の理念を好ましい方法で構成し、かつ展開する種々の方法がある。そのために請求項１に従属する各請求項と以下における本発明の実施例の説明を参照することができる。図面を用いての本発明の好ましい実施例の説明に関連して、本理念の一般的に好ましい構成と展開についても説明する。
【００１８】
【発明の実施の形態】
図１において単に例として示す実施例は、アキシャルピストン型圧縮機であって、その場合にここでは詳しく説明しない圧縮機ユニット１がハウジング２内に配置されている。ハウジング２は全体において２つのハウジング部分３、４を有し、その場合にハウジング部分３がいわゆる駆動室５を形成し、その中に圧縮機ユニット１が配置されている。
ハウジング部分３は、一端において外形が縮小されている。ハウジング部分３は、前記一端において、径方向のフランジと軸方向に突出するハブを有する。このハブの外周にベルトディスク３が回転自在に支持されている。ベルトディスク６は、前記一端側にフライホイールが固着され、縮小部分の開口に挿通される駆動軸７が前記フライホイールに固着されている。ベルトディスク６及びフライホイールは、ハウジング部分３と実質的に同じ外径サイズである。
ハウジング部分４は、ハウジング部分３の他端開口にこれを密封するように固着されている。そして、ハウジング部分３は、フランジを含めて、ハウジング部分４とボルトにより強固に固定されている。
【００１９】
圧縮機ユニット１はベルトディスク６を介してたとえば内燃機関によって駆動される。駆動力はベルトディスク６及びフライホイールを介して、回転軸８を中心に回転する駆動軸７に伝達される。駆動軸７はハウジング２内でベルトディスク６の領域において回転自在に支持されている。また、回転軸７は、ハウジング部分３の他端側において、ピストン９を往復動自在に支持するブロックによっても回転自在に支持されている。
【００２０】
駆動軸７には、ピストン９を往復駆動するための回転斜板１０が設けられている。回転斜板１０は、駆動軸７に固着されており、回転しながら偏心運動を行う。回転斜板１０の他端側（右側）には、収容ディスク１２が設けられている。収容ディスク１２は、回転斜板１０の斜面及び軸側外周面に対して、それぞれニードルベアリング１１及びボールベアリングを介して支持されている。また、この収容ディスク１２は、ハウジング２内のスライダに係止されて回転しないように支持されている。そして、駆動軸７とともに回転斜板１０が回転すると、収容ディスク１２は揺動運動を行う。
【００２１】
収容ディスク１２はコネクティングロッド１３を介して１本または複数本のピストン９と結合されている。ピストン９はブロックのボアに摺動自在に嵌挿されている。それぞれのコネクティングロッド１３は両端が球状になっている。収容ディスク１２及びピストン９は、それぞれコネクティングロッド１３の球状端部を収納するポケットを有している。これにより、ピストン９は回転斜板１０が回転する場合に収容ディスク１２を介してその長手軸の方向へ双方向移動する。なお、図１を参照して説明した実施例では多数のピストン９が設けられている。
ハウジング２内に吸入された冷却剤や冷媒は、ピストン９が往復動することにより圧縮されて外部に供給される。
【００２２】
本発明によれば、ハウジング２ないしはハウジング部分３，４は、極めて堅牢な材料から形成されており、特に本例においては極めて堅牢な鋼から形成されている。冷却剤としては、不活性ガス、すなわちＣＯ2が利用される。この特徴の組合せによって、コンプレッサの組立て大きさが全体的に減少し、その場合に詳細な説明の導入部の説明に基づく十分なコンプレッサ出力が保証される。
すなわち、ハウジング２内に冷却剤であるＣＯ2を正圧（ゲージ圧）で吸引し、吸入状態において既に冷却剤が高い密度を有するようにし、その冷却剤をさらに圧縮して給送することにより、同じ体積で冷却剤の質量流量を増加させ、冷却剤による熱伝達量を増やして冷却効率を向上させることができる。
最後に強調したいことは、上述の単なる例として挙げた実施例は、本発明の理念を単に説明するだけであって、本発明の理念は本実施例に限定されるものではないことである。
【００２３】
【発明の効果】
本発明では、ハウジングを極めて堅牢な鋼から形成することにより、その機械的な特性に基づき組立て空間がアルミニウムハウジングに比べて約１０％減少できる。鋼ハウジングはアルミニウムハウジングに比較して、製造が容易であることと材料の値段が安いことにより、製造コストを低減することができる。鋼はアルミニウムに比べて熱伝導率が小さいことによって、コンプレッサハウジングの圧力側から吸引側への熱伝達がわずかしか行われないことによって、コンプレッサの冷却効率を改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に基づくコンプレッサの実施例を断面で示す側面図。
【符号の説明】
１    圧縮機ユニット
２    ハウジング
３    ハウジング部分（円筒状）
４    ハウジング部分（端面側の終端部）
５    駆動室（ハウジング部分３内の）
６    ベルトディスク
７    駆動軸
８    回転軸（駆動軸の）
９    ピストン
１０  回転斜板
１１  軸受
１２  収容ディスク
１３  コネクティングロッド