(57)【要約】【課題】炭酸ガスを冷媒としたコンプレッサに用いる場合、耐食や強度への信頼性を向上させ、軽量化及び小型化することが可能で、良好な加工性及び遮音性を有したハウジングとする。【解決手段】コンプレッサ１は、ハウジング２内に設けた可動部材２１が往復動することにより、ハウジング２内に炭酸ガスを吸入すると共に圧縮してハウジング２外に吐出する。ハウジング２を球状化黒鉛鋳鉄によって成形する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジング（２）内に設けた可動部材（２１）が往復動することにより、ハウジング（２）内に炭酸ガスを吸入すると共に圧縮してハウジング（２）外に吐出するコンプレッサ（１）において、  前記ハウジング（２）が球状化黒鉛鋳鉄によって成形されていることを特徴とするコンプレッサ（１）。
【請求項２】
請求項１記載のコンプレッサ（１）であって、
前記球状化黒鉛鋳鉄は、引張り強度が８００Ｎ／ｍｍ２以上、耐力が４８０〜５００Ｎ／ｍｍ２であることを特徴とするコンプレッサ（１）。
【請求項３】
請求項１または２記載のコンプレッサ（１）であって、
前記可動部材（２１）は、ハウジング（２）の内周面と接触した状態で往復動するように設けられていることを特徴とするコンプレッサ（１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車用エアコン等に用いられるコンプレッサに関し、特に、炭酸ガスを冷媒として用いるコンプレッサに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車用のエアコンに用いられるコンプレッサにおいては、駆動軸やピストン等の可動部材を収容するハウジングの材料としてアルミニウムダイカストが用いられている。これは、アルミニウムダイカストが軽量であり、しかも冷媒としてのフロンを用いるためである。
【０００３】
しかしながら、冷媒として炭酸ガスを用いる場合には、１７０℃における破壊圧力が３２Ｎ／ｍｍ２以上の高温高圧となるため、アルミニウムダイカストからなるハウジングに対しては厳しい条件となる。特に、１７０℃の高温では、アルミニウムの引張り強度が常温時の半分〜１／３以下となり、著しく強度が低下するのに加えて、ボルト等の締結部材の応力が集中しやすい部位では、温度クリープも発生する。この場合、アルミニウムダイカストの肉厚を大きくすることがなされているが、重量が増大して好ましくないものとなる。このようなことから、アルミニウムダイカストからなるハウジングは、炭酸ガスを冷媒としたコンプレッサには不向きとなっている。
【０００４】
これに対し、特許文献１には、コンプレッサのハウジングとして延び限界が５００Ｎ／ｍｍ２以上で、引張り強度が７００〜８００Ｎ／ｍｍ２の鋼材を用いることが記載されている。このハウジングを炭酸ガスを冷媒としたコンプレッサに用いることにより、高温高圧下における強度信頼性及び耐久性を付与している。
【特許文献１】特開２０００−５４９５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１のハウジングでは、鋼材によって形成されているため、表面腐食に対して弱く、しかも熱処理をしないと十分な耐摩耗性を有したものとすることができないものとなっている。また、鋼材のため、加工性に劣ると共に、コンプレッサ内部からの音が外部に洩れ易く、作動時の騒音が大きくなる問題も有している。
【０００６】
本発明は、このような問題点を考慮してなされたものであり、炭酸ガスを冷媒として用いる場合においても、炭酸ガスに対する強度を十分に有し、耐腐食性及び耐摩耗性を備え、加工性が良好であり、音洩れを良好に防止することが可能なコンプレッサを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１記載の発明のコンプレッサは、ハウジング内に設けた可動部材が往復動することにより、ハウジング内に炭酸ガスを吸入すると共に圧縮してハウジング外に吐出するコンプレッサにおいて、  前記ハウジングが球状化黒鉛鋳鉄によって成形されていることを特徴とする。
【０００８】
請求項２記載の発明は、請求項１記載のコンプレッサであって、前記球状化黒鉛鋳鉄は、引張り強度が８００Ｎ／ｍｍ２以上、耐力が４８０〜５００Ｎ／ｍｍ２であることを特徴とする。
【０００９】
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載のコンプレッサであって、前記可動部材は、ハウジングの内周面と接触した状態で往復動するように設けられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１記載の発明によれば、ハウジングを球状化黒鉛鋳鉄によって成形しており、球状化黒鉛鋳鉄の特性をハウジングに付与することができる。このため、耐食や強度への信頼性が向上するばかりでなく、軽量化及び小型化することができ、加工性が良好で、しかも音を遮断するため作動時の騒音を小さくすることが可能できる。
【００１１】
請求項２記載の発明によれば、請求項１記載の発明の効果に加えて、薄肉化ができ、軽量化及び小型化が可能となると共に、水素脆性破壊を抑制することができ、安定した作動を行うことができる。
【００１２】
請求項３記載の発明によれば、請求項１及び２記載の発明の効果に加えて、耐摩耗性を有しているため、可動部材が摺動しても十分な耐久性を有してものとすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１は、本発明の一実施形態が適用されるコンプレッサ１の断面図を示す。コンプレッサ１は、自動車用エアコンに用いられるものであり、フロントハウジング２とリアハウジング３とがバルブプレート４を介して接合されている。
【００１４】
フロントハウジング２におけるリアハウジング３側には、円周方向に等間隔で配置された複数のボア５が形成されている。また、フロントハウジング２におけるボア５の後側には、クランク室６が形成されている。
【００１５】
リアハウジング３には、冷媒の吸入室７及び吐出室８が形成されており、吸入室７に吸入された冷媒がバルブプレート４を介してボア５に吸入され、ボア５内で圧縮された冷媒がバルブプレート４を介して吐出室８に吐出するようになっている。このような冷媒の吸入及び吐出を行うための吸入孔及び吐出孔がバルブプレート４に形成されている。この実施形態において、冷媒としては炭酸ガスを用いるものである。
【００１６】
フロントハウジング２の中心部分には、軸受９，１０，１４を介して駆動軸１１が回転可能に軸支されている。駆動軸１１には、クランク室６内に延びるドライブプレート１２が固定されると共に、軸方向への摺動可能なスリーブ１３が取り付けられている。ドライブプレート１２には、連結ピン１５を介してジャーナル１６が取り付けられており、このジャーナル１６に軸受１７を介してウォッブルプレート（斜板）１８が連結されている。
【００１７】
ウォッブルプレート１８は、回転が拘束された状態で駆動軸１１の軸方向への揺動が可能となっている。このウォッブルプレート１８には、フロントハウジング２のボア５内に収容された状態でボア５内を摺動するピストン２１が連結されている。これにより、駆動軸１１が回転するとジャーナル１６が回転し、ジャーナル１６の回転揺動に伴ってウォッブルプレート１８は回転拘束状態で軸線方向に揺動し、この揺動に伴ってピストン２１がボア５内を往復移動する。ピストン２１はボア５の内周面と接触した状態で往復移動するものであり、これによりピストン２１は、フロントハウジング２の内周面と接触した状態で往復移動する可動部材を構成する。
【００１８】
ピストン２１の往復運動により、冷媒は吸入室７→バルブプレート４の吸入孔→ボア５へと吸入されて圧縮され、その後、ボア５→バルブプレート４の吐出孔→吐出室８へ吐出される。
【００１９】
駆動軸１１の回転は、駆動軸１１の後端部（左端部）側に配置されたプーリ３１から回転力が伝達されることにより行われる。プーリ３１は、フロントハウジング２の外側に位置するように設けられており、筒状の伝達ディスク３２が駆動軸１１の後端部と螺合することにより駆動軸１１に回転力を伝達する。プーリ３１の回転は、エンジンから伝達されることにより行われる。
【００２０】
以上の構造において、フロントハウジング２は、本発明におけるハウジングを構成するものであり、このフロントハウジング２の材質としては、球状化黒鉛鋳鉄を用いるものである。
【００２１】
球状化黒鉛鋳鉄は、アルミニウムダイカストに比べて高温高圧下における強度が大きく、炭酸ガスを冷媒としたコンプレッサのフロントハウジング２として好適に用いることができるものである。
【００２２】
ここで、球状化黒鉛鋳鉄として「ＦＣＤ８００」を選択し、アルミニウムダイカストとして「ＡＤＣ１２」を選択し、フロントハウジング２と同様な円筒状に形成したモデルを用いて比較した結果を説明する。「ＡＤＣ１２」の引張り強度は、２９４Ｎ／ｍｍ２、耐力は１８６Ｎ／ｍｍ２であり、「ＦＣＤ８００」の引張り強度は、８００Ｎ／ｍｍ２、耐力は４８０Ｎ／ｍｍ２となっている。また、比重は「ＡＤＣ１２」が２．７、「ＦＣＤ８００」が７．２である。
【００２３】
上記円筒状のモデルの炭酸ガスによる破壊圧を３２Ｎ／ｍｍ２とし、常温破壊圧に耐え得るモデルの最小板厚ｔを測定した結果、「ＡＤＣ１２」は４．９ｍｍの板厚が必要であるのに対し、「ＦＣＤ８００」は１．８ｍｍの板厚で十分となっている。この場合、モデルの円周方向の応力をσ、圧力をＰ、円筒体の内径をＤ、最小板厚をｔとし、σ＝Ｐ・Ｄ／２００・ｔの計算式で板厚を求めたものである。従って、「ＦＣＤ８００」は、「ＡＤＣ１２」に対し、３倍以上の耐破壊強度を有している。
【００２４】
同様にして、１６５℃における破壊圧３２Ｎ／ｍｍ２に対する耐圧テストを行ったところ、「ＡＤＣ１２」は５．７ｍｍの板厚が必要であるのに対し、「ＦＣＤ８００」は１．５ｍｍの板厚で十分であり、高温下においては、３．８倍以上の耐破壊強度を有している。しかも、板厚を小さくすることができることから、「ＦＣＤ８００」を用いた場合には、フロントハウジング２の外径を小さくすることができ、コンプレッサ１の小型化を行うことができる。さらに、このような板厚に対する重量は、「ＡＤＣ１２」が５６０ｇ、「ＦＣＤ８００」が３７２ｇであり、軽量化も可能となる。従って、冷媒として炭酸ガスを用いた場合のコンプレッサに用いても、強度信頼性が向上するばかりでなく、軽量化及び小型化することができる。
【００２５】
この実施形態において、フロントハウジング２に用いる球状化黒鉛鋳鉄としては、引張り強度が８００Ｎ／ｍｍ２以上で、耐力が４８０〜５００Ｎ／ｍｍ２であることが好ましい。このような球状化黒鉛鋳鉄を用いる場合には、アルミニウムダイカストに比べて薄肉化ができ、軽量化及び小型化が可能となる。なお、耐力が４８０Ｎ／ｍｍ２を下回る場合には、アルミニウムダイカストに対する上述の優位性が明確でなくなり、耐力が５００Ｎ／ｍｍ２を超える場合には、水素脆性破壊が生じやすくなる。
【００２６】
このような材質からなるフロントハウジング２を鋼材からなるハウジングと比較した場合、鋼材からなるハウジングが表面腐食されるのに対し、耐腐食性を有しているのに加え、切削加工性に優れるため、ハウジング構造への加工が容易となるメリットがある。また、音減衰効果が大きいため、コンプレッサ内部からの音を遮断することができ、作動時の騒音を小さくすることが可能となる。
【００２７】
上記引張り強度及び耐力の範囲内の球状化黒鉛鋳鉄は、パーライト組織あるいはソルバイト組織となっており、これらの組織では、水素脆性に対する強度を有することができるものとなる。さらに、自己潤滑性を有しており、高荷重域での潤滑性が向上すると共に、無潤滑に対しても十分な耐性を有している。
【００２８】
この実施形態において、フロントハウジング２の内周面を可動部材であるピストン２１が摺動する構造となっている。この場合においても、フロントハウジング２が上述した材質によって形成されることから耐摩耗性を有しており、ピストン２１が摺動しても摩耗量が少なくなっている。このため、耐久性を有したコンプレッサ１とすることができる。また、フロントハウジング２の内面を摺動するため、ピストン２１が安定して往復動することができ、作動の安定化を図ることができる。
【００２９】
なお、この実施形態では、フロントハウジング２を球状化黒鉛鋳鉄によって形成しているが、リアハウジング３、ピストン２１を球状化黒鉛鋳鉄により形成しても良い。この場合には、コンプレッサ１としての重量及び大きさを考慮して適宜、選択するものである。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の一実施形態のコンプレッサを示す縦断面図である。
【符号の説明】
【００３１】
１  コンプレッサ
２  フロントハウジング
３  リアハウジング
４  バルブプレート
５  ボア
６  クランク室
１１  駆動軸
１８  ウォッブルプレート
２１  ピストン
【図１】
2005248795.tif 000003