(57)【要約】斜板のモーメント特性を悪化させることなく、斜板とシューとの間の摺動性及び耐力の高くした可変容量コンプレッサを提供する。前記回転斜板のピストン側側面に固着される摺動板を設けると共に、該摺動板は、軸受合金層と、該軸受合金層の表面に形成される固体潤滑材からなる潤滑層とによって構成される。前記軸受合金層は、鉄系材料からなる基板層と、該基板層の表面に焼結によって青銅系材料からなる焼結層を形成し、前記潤滑層は前記焼結層の表面に形成される。前記回転斜板と前記摺動板の間の接合面には、内周側端部と外周側端部とを連通する冷却用溝が形成される。
2003104653.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダブロックに回転自在に保持された回転軸と、該回転軸に対する傾斜角度が可変自在である斜板と、前記シリンダブロックに前記回転軸と軸方向を同じくして形成された複数のシリンダと、該シリンダの各々に摺動自在に挿入されるピストンと、前記ピストンの端部に配され、前記回転斜板を摺動自在に挟持するシューと、前記回転斜板の傾斜角度を制御する可変容量制御機構とを少なくとも具備する可変容量コンプレッサにおいて、
前記回転斜板のピストン側側面に固着される摺動板を設けると共に、該摺動板は、軸受合金層と、該軸受合金層の表面に形成される固体潤滑材からなる潤滑層とによって構成されることを特徴とする可変容量コンプレッサ。
【請求項２】
前記軸受合金層は、鉄系材料からなる基板層と、該基板層の表面に焼結によって青銅系材料からなる焼結層を形成し、前記潤滑層は前記焼結層の表面に形成されることを特徴とする請求項１記載の可変容量コンプレッサ。
【請求項３】
前記鉄系材料からなる基板層の表面に銅メッキを施した後、焼結層を形成するようにしたことを特徴とする請求項１記載の可変容量コンプレッサ。
【請求項４】
前記軸受合金層は、青銅系鋳物からなることを特徴とする請求項１記載の可変容量コンプレッサ。
【請求項５】
前記軸受合金層は、銅系焼結材料からなることを特徴とする請求項１記載の可変容量コンプレッサ。
【請求項６】
前記摺動板の外径寸法は、回転斜板外径寸法よりも少し小さくすることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の可変容量コンプレッサ。
【請求項７】
前記摺動板の外周端部には、内側方向に傾斜するテーパが形成されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の可変容量コンプレッサ。
【請求項８】
前記回転斜板と前記摺動板の間の接合面には、内周側端部と外周側端部とを連通する冷却用溝が形成されることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一つに記載の可変容量コンプレッサ。
【請求項９】
前記冷却用溝は、環状に連通する複数の環状溝と、隣合う環状溝を連通する径方向溝からなることを特徴とする請求項８記載の可変容量コンプレッサ。
【請求項１０】
前記冷却用溝は、回転斜板側に形成されることを特徴とする請求項８又は９記載の可変容量コンプレッサ。
【発明の詳細な説明】
技術分野
この発明は、傾斜角度自在に回転軸に固定され且つこの回転軸と共に回転し、ピストンをシリンダに対して往復動させる回転斜板を有し、回転斜板の傾斜角度を制御して吐出容量を可変とする可変容量コンプレッサに関する。
背景技術
実開昭６３−８６３７９号は、斜板式圧縮機において、アルミニウム材料又は合成樹脂からなる軽量材で形成されたボスの外周には、前記一対のシューに各々接触する前後一対の鉄製の接触板と、各接触板間の一部を連結する鉄製の連結部と、前記接触板間の残部に充填された軽量材とから構成される円盤状の斜板部が突出形成されることを開示する。
特開平１０−１２２１３９号は、片斜板式圧縮機において、冷却媒体の圧縮反力を受ける側のシュー材料に強度の比較的大なる第１の材料を用い、冷却媒体の圧縮力を受けない側のシューの材質に比較的軽い第２の材料を用いることを開示する。
特開２００１−９０６５５号は、斜板式コンプレッサ用斜板を、鉄製の斜板本体と、斜板本体に接合され摺動面を形成するＡｌ合金製の摺動板とを備えるように構成し、斜板本体と摺動板との接合部に接合金属を介在させて両者を接合させる態様とすることを開示する。
従来、斜板式コンプレッサの斜板に求められてきたものは、固定容量型コンプレッサの場合、▲１▼圧縮反力、ピストン慣性力を支える強度があること、▲２▼シューとの摺動に関して耐力があること、▲３▼軽量かつ安価であることであり、可変容量コンプレッサの場合、▲１▼圧縮反力、ピストン慣性力を支える強度があること、▲２▼シューとの摺動に関して耐力があること、▲３▼容量制御のために斜板の揺動運動を制御できるためのモーメント特性を持つこと、▲４▼安価であることである。
したがって、斜板式コンプレッサの斜板は、固定容量型コンプレッサの場合には、本体をアルミニウム又はアルミニウム合金で形成し、二硫化モリブデン等をコーティングして用いるものであったが、可変容量型コンプレッサの場合にはアルミニウムではモーメント特性を満足させることができないので、斜板本体を鋳鉄で形成していた。これは、可変容量型コンプレッサの場合、特に片斜板型の場合には、コンプレッサの回転速度が高くなるにつれて斜板自体のモーメント特性とクランク室と吸入室側の圧力差を用いて斜板角を制御し、吐出量を制御するものであり、前記モーメント特性は、斜板の質量に比例し、円板の半径の２乗に比例しているため、可能の限り比重の高い材料で、半径を大きくする必要があるからである。
以上のことから、従来の片斜板型の容量可変コンプレッサでは、斜板を鋳鉄で形成し、ピストン材としてアルミ材、シューの材質として鉄系材料を使用するので、シューとの摺動性、すなわち鉄材（シュー）と鉄材（斜板）との摺動性を確保するために、シュー又は斜板にアルミや銅を主成分として材料を溶射して表面処理を行う必要があった。しかしながら、斜板自体に溶射を施すことは、安全面、作業面において設備や工程が多くなるため、コスト高になるという問題点がある。
近年、可変容量コンプレッサには、クラッチレス化や高速化に対応することが要求され、且つ燃費の低減に関する要求が厳しい。これらの要求を斜板に対する要求として据えるとするならば、▲１▼冷媒が循環しないオフ状態でも回転軸が回転しつづけるので、潤滑の良くない状態でもシューとの摺動に関して耐力があること、▲２▼回転軸が常に回転しつづけるので、コンプレッサの回転負荷低減のため、シュー−斜板間の摺動抵抗が十分に小さいこと、▲３▼従来のものよりも高速回転で使用してもシュー−斜板間の摺動に関して十分な耐力があること、▲４▼高速回転化すればするほど、制御性（モーメント特性）が良好であることである。
また、前述した特開２００１−９０６５５号は、銅合金の溶射が高価である点、溶射された銅合金の付着強度が弱い点を踏まえて、摺動板にＡｌ合金を使用したものであるが、Ａｌ合金の場合、シューとの摺動に関して耐力が低い、摺動抵抗が大きい等の問題があり、特に高速回転で回転する斜板の摺動についてはこれらの問題が致命的となる。
発明の開示
以上のことから、この発明は、斜板のモーメント特性を悪化させることなく、斜板とシューとの間の摺動性及び耐力の高くした可変容量コンプレッサを提供することにある。
よって、この発明は、シリンダブロックに回転自在に保持された回転軸と、該回転軸に対する傾斜角度が可変自在である斜板と、前記シリンダブロックに前記回転軸と軸方向を同じくして形成された複数のシリンダと、該シリンダの各々に摺動自在に挿入されるピストンと、前記ピストンの端部に配され、前記回転斜板を摺動自在に挟持するシューと、前記回転斜板の傾斜角度を制御する可変容量制御機構とを少なくとも具備する可変容量コンプレッサにおいて、前記回転斜板のピストン側側面に固着される摺動板を設けると共に、該摺動板は、軸受合金層と、該軸受合金層の表面に形成される固体潤滑材からなる潤滑層とによって構成されることにある。尚、前記固体潤滑材は、ポリテトラフルオロエチレン、二硫化モリブデンなどである。また、摺動板は、スナップリングによって回転斜板の軸部に固定されるものであっても良く、回転斜板の軸に圧入によって固定されるものでも良い。また、ロックナット、ねじ止めなどの機械的結合であっても良く、溶接等による固定であっても良い。さらに、回転斜板と摺動板との間を接着剤によって固定するようにしても良いものである。さらにまた、回転斜板の軸部にキー溝を形成し、これに摺動板に形成した突起を装着して摺動板を回転斜板に噛み合わせるようにしても良いものである。
また、前記軸受合金層は、鉄系材料からなる基板層と、該基板層の表面に焼結によって青銅系材料からなる焼結層を形成し、前記潤滑層は前記焼結層の表面に形成されることが望ましい。さらに、前記鉄系材料からなる基板層の表面に銅メッキを施した後、焼結層を形成するものである。
さらにまた、前記軸受合金層は、青銅系鋳物からなるものであってもよく、銅系焼結材料からなるものであってもよい。尚、青銅系鋳物としては、ＪＩＳＬＢＣ３Ｃ等がある。
また、前記摺動板の外径寸法は、回転斜板外径寸法よりも少し小さくすることが望ましく、さらに前記摺動板の外周端部には、内側方向に傾斜するテーパが形成されることが望ましい。
さらに、前記回転斜板と前記摺動板の間の接合面には、内周側端部と外周側端部とを連通する冷却用溝が形成されることが望ましい。また、前記冷却用溝は、環状に連通する複数の環状溝と、隣合う環状溝を連通する径方向溝からなるものが望ましい。さらにまた、前記冷却用溝は、回転斜板側に形成されることが望ましい。
発明を実施するための最良の形態
以下、この発明の実施の形態について図面により説明する。
第１図において、本発明に係るピストンを用いた可変容量型斜板式圧縮機が示されている。この圧縮機は、シリンダブロック１と、このシリンダブロック１のリア側（図中、右側）にバルブプレート２を介して組み付けられたリアヘッド３と、シリンダブロック１のフロント側（図中、左側）を閉塞するように組み付けられたフロントヘッド４とを有して構成される。これらフロントヘッド４、シリンダブロック１、バルブプレート２、及びリアヘッド３は、締結ボルト５により軸方向に締結されて圧縮機全体のハウジングを構成している。
フロントヘッド４とシリンダブロック１とによって画成されるクランク室６には、一端がフロントヘッド４から突出する回転軸７が収容されている。この回転軸７のフロントヘッド４から突出した部分には、ボルトによって軸方向に取り付けられた中継部材９が固定されており、フロントヘッド４の端部に回転自在に外嵌されると共に図示しない車両のエンジンにベルトを介して連結される駆動プーリ１０が中継部材９にネジ止めなどの適当な手段によって固定されている。また、この回転軸７の一端側は、フロントヘッド４との間に設けられたシール部材１１でフロントヘッド４との間が気密よく封じられると共にラジアル軸受１２によって回転自在に支持されており、回転軸７の他端側は、シリンダブロック１に収容されたラジアル軸受１３によって回転自在に支持されている。
シリンダブロック１には、前記ラジアル軸受１３が収容される貫通孔１４と、この貫通孔１４を中心とする円周上に等間隔に配された複数のシリンダボア１５とが形成されており、それぞれのシリンダボア１５には、片頭ピストン１６が往復摺動可能に挿入されている。この片頭ピストン１６は、シリンダボア１５内に摺動可能に挿入される頭部１６ａと、クランク室に突出する係合部１６ｂとを有しているもので、中空に形成されている。
前記回転軸７には、クランク室６内において、該回転軸７と一体に回転するスラストフランジ１７が固定されている。このスラストフランジ１７は、フロントヘッド４に対してスラスト軸受１８を介して回転自在に支持されており、リンク機構１９を介して回転斜板２０が連結されている。この回転斜板２０は、回転軸７を中心に揺動可能に取り付けられているもので、スラストフランジ１７の回転に同期して一体に回転するようになっている。そして、この回転斜板２０は、その周縁部分を前後に挟み込むように設けられた一対のシュー２１を介して片頭ピストン１６の係合部１６ｂに係留されている。リンク機構１９は、前記スラストフランジ１７に形成された装着溝１９ｃと、この装着溝１９ｃに移動可能に装着される装着ピン１９ｂとによって構成され、この装着ピン１９ｂは、前記回転斜板２０から延出するアーム部１９ａから突出する。
したがって、回転軸７が回転すると、これに伴って回転斜板２０が回転し、この回転斜板２０の回転運動がシュー２１を介して片頭ピストン１６の往復直線運動に変換され、シリンダボア１５内の片頭ピストン１６とバルブプレート２との間に形成される圧縮室２３の容積が変更されることとなる。
バルブプレート２には、それぞれのシリンダボア１５に対応して吸入孔２４と吐出孔２５とが形成され、さらにリアヘッド３には、圧縮室２３に供給する作動流体を収容する吸入室２６と、圧縮室２３から吐出した作動流体を収容する吐出室２７とが画成されている。吸入室２６は、リアヘッド３の中央部分に形成されており、蒸発器の出口側に通じる吸入口２８に連通すると共にバルブプレート２の吸入孔２４を介して圧縮室２３に連通可能となっている。また、吐出室２７は、吸入室６の周囲に連続的に形成されており、図示しない凝縮器の入口側に通じる吐出口に連通すると共にバルブプレート２の吐出孔２５を介して圧縮室２３に連通可能となっている。ここで、吸入孔２４は、バルブプレート２のフロント側端面に設けられた吸入弁２９によって開閉され、吐出孔２５は、バルブプレート２のリア側端面に設けられた吐出弁３０によって開閉されるようになっている。
さらに、この例においては、バルブプレート２に、シリンダブロック１の貫通孔１４と吸入室２６とを連通するオリフィス状のリークポート３１が形成され、また、回転軸７に、一端がシリンダブロック１の貫通孔１４に開口し、他端が回転軸周囲のシール部材１１とラジアル軸受１２との間に開口する排出通路３２が形成されている。したがって、クランク室６と低圧室２６とは、スラスト軸受１８やラジアル軸受１２の隙間、回転軸７の排出通路３２、シリンダブロック１の環通孔１４、及びリークポート３１を介して連通しており、クランク室圧は、吸入室２６に徐々にリークするようになっている。
また、リアヘッド３には、吐出室２７とクランク室６とを連通する通路（図示せず）上に配された圧力制御弁３３が取り付けられている。この圧力制御弁３３は、吐出室２７とクランク室６との連通状態を調節してクランク室圧を制御するもので、このクランク室圧の制御により、片頭ピストン１６の前後に作用する圧力（クランク室圧とシリンダボア内の圧力）の差を調節し、さらにこの圧力差と回転斜板２０のモーメント特性により回転斜板２０の揺動傾角を調節して片頭ピストン１６のストローク、即ち吐出容量を制御するようにしている。
以上の構成において、本願発明の実施の形態に係る回転斜板２０は、第２図及び第４図に示すように、前記回転軸７が貫通する貫通孔２０ａと、この貫通孔２０ａの周囲に形成されるボス部２０ｃと、このボス部２０ｃから径方向に延出する斜板本体部２０ｂと、前記アーム部１９ａと、前記装着ピン１９ｂとによって構成される。この回転斜板２０は、基本的に必要なモーメント特性を得るために鋳鉄によって形成される。
前記斜板本体部２０ｂのピストン側側面（２０ｅ）に装着固定される摺動板４０には、第６図及び第７図に示すように、前記ボス部２０ｃに装着するための装着部４０ａが中央に開口し、その内周の一部に前記ボス部２０ｃの外周の一部に形成された噛合溝２０ｄに噛合する噛合爪４４が形成される。また、この実施の形態では、前記摺動板４０はスナップリング４３によって前記ボス部２０ｃに固定される。このため、この実施の形態では、噛合爪４４がボス部２０ｃの噛合溝２０ｄに噛合することによって、前記摺動板４０を回転斜板２０と共に確実に回転させるようにしている。
また、第３図で示すように、前記摺動板４０は、基材部分４０ａが鉄系材料によって形成され、その表面に青銅系焼結によって軸受合金層４１が形成され、さらにその表面に固体潤滑材をコーティングして潤滑層４２を形成する。尚、固体潤滑材としては、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、二硫化モリブデン（ＭｏＳ２）がある。これによって、摺動板４０は、３層構造となる。また、鉄系の基材部分４０ａの表面に銅メッキを予め施し、その表面に軸受合金層４１を焼成することによって、軸受合金層４１と基材部分４０ａとの密着性を向上させることができるものである。
さらに、別の実施の形態では、基材部分４０ａ及び軸受合金層４１を一体として、青銅系焼結材料（青銅系鋳物：例えば、ＪＩＳＬＢＣ３Ｃ）によって形成しても良く、また銅系焼結軸受合金としても良いものである。そして、この場合は、軸受合金層の上に固定潤滑材をコーティングするため、上述の実施の形態と異なり２層構造となる。
また、前記摺動板４０の固定として、スナップリングによって固定するようにしたが、圧入、ロックナットなどがあり、また第８図に示すようにねじ止めで固定するようにしても良いものである。さらに、摺動板４０と回転斜板２０との間に接着剤を配して両者を固定することによってさらに両者の一体性を向上させることができる。
さらに、第３図に示すように、摺動板４０は、回転斜板２０の径よりも少し小さめに形成されることが望ましい。これによって、摺動板４０が回転斜板２０に対して浮くように回転することを防止することができ、異音の発生を防止できる。また、第３図に示すように、摺動板４０の外周縁部には、所定の幅のテーパを形成しても良いものである。
また、第４図及び第５図で示す実施の形態では、前記回転斜板２０と摺動板４０との当接面、特に回転斜板側の当接面２０ｅに、冷却用溝５０が形成される。この冷却用溝５０は、同心円状に所定の間隔で設けられた複数の環状溝５１と、径方向に延出して貫通孔２０ａと環状溝５１、隣合う環状溝５１，５１、及び環状溝５１と外周端部とを連通する径方向溝５２とによって構成される。これによって、回転斜板２０と摺動板４０との当接面に、回転斜板２０及び摺動板４０の回転に伴って中央から外方に、潤滑油や冷媒を流して当接面を冷却することが出来るので、シュー２１の摺動に伴う発熱を低減することができるものである。
産業上の利用可能性
以上説明したように、この発明によれば、シューが摺動する部分に摺動板を設けたことから、回転斜板に直接溶射や焼結を行うことなく摺動性を向上させることができるので、大幅なコストダウンを達成できるものである。
また、当接面に冷却用溝を形成することができるので、摺動部分の発熱を低減することができ、焼付き等を防止できるものである。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本願発明の実施の形態に係るクラッチレスの片斜板型コンプレッサの一例を示した断面図である。第２図は、本願発明の実施の形態に係る摺動板が装着された回転斜板の断面図である。第３図は、前記摺動板が装着された回転斜板の一部拡大断面図である。第４図は、冷却用溝が形成された回転斜板の断面図である。第５図は、冷却用溝が形成された回転斜板の正面図である。第６図は、摺動板の断面図である。第７図は、摺動板の正面図である。第８図は、摺動板をねじ止めした回転斜板の断面図である。
【図１】
2003104653.tif 000003
【図２】
2003104653.tif 000004
【図３】
2003104653.tif 000005
【図４】
2003104653.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【手続補正書】
【提出日】平成15年10月17日(2003.10.17)
【手続補正００１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】シリンダブロックに回転自在に保持された回転軸と、該回転軸に対する傾斜角度が可変自在である斜板と、前記シリンダブロックに前記回転軸と軸方向を同じくして形成された複数のシリンダと、該シリンダの各々に摺動自在に挿入されるピストンと、前記ピストンの端部に配され、前記回転斜板を摺動自在に挟持するシューと、前記回転斜板の傾斜角度を制御する可変容量制御機構とを少なくとも具備する可変容量コンプレッサにおいて、
前記回転斜板のピストン側側画に固着される摺動板を設けると共に、該摺動板は、軸受合金層と、該軸受合金層の表面に形成される固体潤滑材からなる潤滑層とによって構成されると共に、
前記軸受合金層は、鉄系材料からなる基板層と、該基板層の表面に焼結によって青銅系材料からなる焼結層を形成し、前記潤滑層は前記焼結層の表面に形成されることを特徴とする可変容量コンプレッサ。
【請求項２】（削除）
【請求項３】前記焼結層は、鉄系材料からなる基板層の表面に銅メッキを施した後、焼結することによって形成されることを特徴とする請求の範囲第１項記載の可変容量コンプレッサ。
【請求項４】シリンダブロックに回転自在に保持された回転軸と、該回転軸に対する傾斜角度が可変自在である斜板と、前記シリンダブロックに前記回転軸と軸方向を同じくして形成された複数のシリンダと、該シリンダの各々に摺動自在に挿入されるピストンと、前記ピストンの端部に配され、前記回転斜板を摺動自在に挟持するシューと、前記回転斜板の傾斜角度を制御する可変容量制御機構とを少なくとも具備する可変容量コンプレッサにおいて、
前記回転斜板のピストン側側面に固着される摺動板を設けると共に、該摺動板は、軸受合金層と、該軸受合金層の表面に形成される固体潤滑材からなる潤滑層とによって構成されると共に、
前記軸受合金層は、青銅系鋳物からなることを特徴とする可変容量コンプレッサ。
【請求項５】シリンダブロックに回転自在に保持された回転軸と、該回転軸に対する傾斜角度が可変自在である斜板と、前記ジリンダブロックに前記回転軸と軸方向を同じくして形成された複数のシリンダと、該シリンダの各々に摺動自在に挿入されるピストンと、前記ピストンの端部に配され、前記回転斜板を摺動自在に挟持するシューと、前記回転斜板の傾斜角度を制御する可変容量制御機構とを少なくとも具備する可変容量コンプレッサにおいて、
前記回転斜板のピストン側側面に固着される摺動板を設けると共に、該摺動板は、軸受合金層と、該軸受合金層の表面に形成される固体潤滑材からなる潤滑層とによって構成されると共に、
前記軸受合金層は、銅系焼結材料からなることを特徴とする可変容量コンプレッサ。
【請求項６】前記摺動板の外径寸法は、回転斜板外径寸法よりも少し小さくすることを特徴とする請求の範囲第１項、第３項〜第５項のいずれか一つに記載の可変容量コンプレッサ。
【請求項７】前記摺動板の外周端部には、内側方向に傾斜するテーパが形成されることを特徴とする請求の範囲第１項、第３項〜第６項のいずれか一つに記載の可変容量コンプレッサ。
【請求項８】前記回転斜板と前記摺動板の間の接合面には、内周側端部と外周側端部とを連通する冷却用溝が形成されることを特徴とする請求の範囲第１項、第３項〜第７項のいずれか一つに記載の可変容量コンプレッサ。
【請求項９】前記冷却用溝は、環状に連通する複数の環状溝と、隣合う環状溝を連通する径方向溝からなることを特徴とする請求の範囲第８項記載の可変容量コンプレッサ。
【請求項１０】前記冷却用溝は、回転斜板側に形成されることを特徴とする請求の範囲第８項又は第９項記載の可変容量コンプレッサ。
【請求項１１】シリンダブロックに回転自在に保持された回転軸と、該回転軸に対する傾斜角度が可変自在である斜板と、前記シリンダブロックに前記回転軸と軸方向を同じくして形成された複数のシリンダと、該シリンダの各々に摺動自在に挿入されるピストンと、前記ピストンの端部に配され、前記回転斜板を摺動自在に挟持するシューと、前記回転斜板の傾斜角度を制御する可変容量制御機構とを少なくとも具備する可変容量コンプレッサにおいて、
前記回転斜板のピストン側側面に固着される摺動板を設けると共に、該摺動板は、軸受合金層と、該軸受合金層の表面に形成される固体潤滑材からなる潤滑層とによって構成されると共に、
前記摺動板の外周端部には、内側方向に傾斜するテーパが形成されることを特徴とする可変容量コンプレッサ。
【請求項１２】前記回転斜板と前記摺動板の間の接合面には、内周側端部と外周側端部とを連通する冷却用溝が形成されることを特徴とする請求の範囲第１１項に記載の可変容量コンプレッサ。




【国際調査報告】
2003104653.tif 000011
2003104653.tif 000012
2003104653.tif 000013
2003104653.tif 000014