(57)【要約】【課題】  シューの摩擦抵抗を低減しながら高い信頼性を維持可能な圧縮機を提供する。【解決手段】  シリンダボア（２２）内を往復動するピストン（２４）の一端側に球面部（２６ａ）を形成し、球面部（２６ａ）に摺動可能に支承されたシュー（２８）を介して斜板（１６）によりピストン（２４）を往復動させる圧縮機（２）であって、  シュー（２８）を支承する球面部（２６ａ）の表面に、圧縮機（２）の最初の起動時から所定期間が経過するまでの間はシュー（２８）と球面部（２６ａ）との間に介在して圧縮機（２）の運転に伴い摩耗しながらシュー（２８）と当接する一方、その後はシュー（２８）と球面部（２６ａ）とが直接摺動することを許容する厚さの、錫を主体とした摩耗層（２６ｂ）を形成する。【選択図】      図２
2007051570.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダボアと、前記シリンダボア内を往復動するピストンと、前記ピストンの一端側に形成された球面部に摺動可能に支承されたシューと、前記シューに摺動可能に係合する斜板と、前記斜板を回転させる駆動軸とを備え、前記斜板の回転により前記ピストンを往復動させて流体の圧縮を行う圧縮機において、
前記シューを支承する前記球面部の表面に、前記圧縮機の最初の起動時から所定期間が経過するまでの間は前記シューと前記球面部との間に介在して前記圧縮機の運転に伴い摩耗しながら前記シューと当接する一方、その後は前記シューと前記球面部とが直接摺動することを許容する厚さの、錫を主体とした摩耗層を形成したことを特徴とする圧縮機。
【請求項２】
前記所定期間は、前記シューの前記球面部との摺動面になじみを得るための慣らし運転に必要な時間に相当することを特徴とする請求項１に記載の圧縮機。
【請求項３】
前記ピストンの前記シリンダボアと摺動する外周面にも錫を主体とした摩耗層が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体の圧縮を行うための斜板式圧縮機であって、例えば空調装置の冷凍回路などに用いられる斜板式圧縮機に関する。
【背景技術】
【０００２】
斜板式圧縮機は、従来より空調装置の冷凍回路などで広く用いられている。この種の圧縮機は、複数のシリンダボアと各シリンダボア内に摺動可能に配設されたピストンとを有し、このピストンの一端側には球面部が形成されており、この球面部に摺動可能にシューが支承されている。そして、このシューに摺動可能に係合する斜板を駆動軸によって回転させることによりピストンを往復動させ、シリンダボア内の流体を圧縮するようになっている。
【０００３】
シューを介して斜板によりピストンを往復動させる際には、ピストンに対する斜板の相対的な角度が変化することにより、シューがピストンの球面部に摺動することになるが、シューと球面部との間の摺動不良や焼き付きを防止するため、摺動部分に錫などの軟質金属からなる被覆層を形成することが知られている（例えば特許文献１など）。
このような被覆層を設けることにより、潤滑油不足などが生じても、錫などの軟質金属の自己潤滑性によって摺動部分の摩擦抵抗が低減され、動力損失が低減されると共に摺動不良や焼き付きなどが防止される。
【特許文献１】特開平８−２４７０２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、このような被覆層を有した圧縮機では、圧縮機が使用される全期間にわたって、被覆層による摺動部分の摩擦抵抗の低減を行うようにしているため、被覆層の摩耗に伴いシューとピストンの球面部との間のクリアランスが次第に拡大していくことになる。
この結果、シューとピストンの球面部との間のクリアランスが過大になると、振動や騒音が発生し、更なる摩耗が促進され、圧縮機の信頼性が低下するという問題が発生する。
【０００５】
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、シューの摩擦抵抗を低減しながら高い信頼性を維持可能な圧縮機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】
【０００６】
上記の目的を達成するべく、本発明による圧縮機は、シリンダボアと、前記シリンダボア内を往復動するピストンと、前記ピストンの一端側に形成された球面部に摺動可能に支承されたシューと、前記シューに摺動可能に係合する斜板と、前記斜板を回転させる駆動軸とを備え、前記斜板の回転により前記ピストンを往復動させて流体の圧縮を行う圧縮機であって、前記シューを支承する前記球面部の表面に、前記圧縮機の最初の起動時から所定期間が経過するまでの間は前記シューと前記球面部との間に介在して前記圧縮機の運転に伴い摩耗しながら前記シューと当接する一方、その後は前記シューと前記球面部とが直接摺動することを許容する厚さの、錫を主体とした摩耗層を形成したことを特徴とする（請求項１）。
【０００７】
より具体的には、前記所定期間は、前記シューの前記球面部との摺動面になじみを得るための慣らし運転に必要な時間に相当することを特徴とする（請求項２）。
また、前記ピストンの前記シリンダボアと摺動する外周面にも前記摩耗層が形成されていることを特徴とする（請求項３）。
【発明の効果】
【０００８】
請求項１乃至３の圧縮機によれば、圧縮機の最初の起動時から所定期間が経過するまでの間は、軟質金属からなる摩耗層がシューとピストンの球面部との間に介在してシューと当接することにより、シューとピストンの球面部との間の摩擦抵抗を低減し、圧縮機製造直後の摩擦面の摺り合わせが完了していない段階での摺動不良や焼き付きを防止すると共に、その後は摩耗層が摩耗してシューと球面部とが直接摺動することが許容されるので更なる摩耗層の摩耗によるシューと球面部との間のクリアランスの拡大がなくなり、振動や騒音の増大や信頼性の低下を抑制することが可能となる。
【０００９】
特に請求項２のように前記所定期間を、シューの球面部との摺動面になじみを得るための慣らし運転に必要な時間に相当するものとした場合には、前記所定期間経過後はシューと球面部とが直接当接することが可能となるが、前記摺動面になじみを得たことにより、摩耗層がなくなってもシューと球面部との間の摩擦抵抗が十分低下しており、摺動不良や焼き付きが発生するおそれはなくなる。従って、摩耗層の厚みを必要最小限に抑えることが可能となり、その結果としてシューと球面部との間に発生するクリアランスも少なくなり、クリアランスによる振動や騒音をより一層低下させて、信頼性をより一層向上することが可能となる。
【００１０】
また、請求項３のように、ピストンの外周面にも錫を主体とした摩耗層を形成した場合には、ピストン外周面とシリンダボア内周面との摺動部分についても、圧縮機製造直後の摺り合わせが完了していない段階における摩擦抵抗の増大による動力損失の増加や摺動不良を摩耗層によって防止すると共に、摺り合わせ完了後はピストン外周面とシリンダボア内周面との直接の摺動が可能となる。従って、シューとピストンの球面部との間のクリアランスと同様に、ピストン外周面とシリンダボア内周面との間のクリアランスも低減することが可能となり、クリアランス増大による振動や騒音の増大を抑制し、高い信頼性を維持することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面に基づき本発明の実施形態について説明する。
図１は、本実施形態に係る圧縮機として、車両用空調装置に使用する斜板式圧縮機の断面構成を示すものである。
図１に示すように、圧縮機２は外部動力源であるエンジンから動力が伝達されて回転する駆動プーリ４を備えており、駆動プーリ４は軸受６を介してフロントハウジング８に回転自在に支持されている。また、駆動プーリ４は電磁クラッチ１０を介して駆動軸１２と連結可能となっており、電磁クラッチ１０がオン作動しているとき、エンジンから駆動プーリ４に伝達された動力が駆動軸１２に伝達され、駆動軸１２が回転する。
【００１２】
駆動軸１２にはロータ１４と斜板１６とが取り付けられており、これらロータ１４及び斜板１６は駆動軸１２と一体的に回転するようになっている。また、斜板１６はロータ１４にヒンジ１８を介して揺動自在に連結されており、これにより駆動軸１２に対する斜板１６の傾斜角が可変できるように構成されている。
圧縮機２はフロントハウジング８内にシリンダブロック２０を備え、このシリンダブロック２０には複数のシリンダボア２２が周方向に並設されている。そして、シリンダボア２２内にはピストン２４が摺動自在に収容されており、ピストン２４の一端側にはピストンブリッジ２６が形成されている。
【００１３】
斜板１６の外周縁部はピストンブリッジ２６に配設されたシュー２８に摺動可能な状態でピストンブリッジ２６と連結されている。従って、駆動軸１２の回転に伴い斜板１６が回転すると、シュー２８を介して斜板１６と連結されたピストンブリッジ２６が駆動軸１２の軸線方向に往復動し、ピストン２４がシリンダボア２２内で往復駆動される。
一方、圧縮機２は内部に吸入室３０と吐出室３２が形成されたシリンダヘッド３４を備えており、このシリンダヘッド３４はバルブプレート３６を挟持してシリンダブロック２０に接合されている。そして、バルブプレート３６とピストン２４とにより各シリンダボア２２内には圧縮室３８が形成され、バルブプレート３６には各シリンダボア２２に対応する位置に吸入ポート４０及び吐出ポート４２がそれぞれ形成されている。
【００１４】
吸入ポート４０には、吸入室３０から圧縮室３８に向けての冷媒の流動のみを許容するリード弁からなる吸入弁４４が設けられている。また、吐出ポート４２には圧縮室３８から吐出室３２に向けての冷媒の流動のみを許容し、圧縮室３８内の冷媒圧力が所定の締切圧を超えると開弁するリード弁からなる吐出弁４６が設けられている。
吸入室３０と吐出室３２は、冷媒回路の冷媒循環経路４８に接続されており、この冷媒循環経路４８には、吐出室３２側から凝縮器５０、膨張弁５２及び蒸発器５４が順次介挿されている。凝縮器５０及び膨張弁５２は圧縮機２と同様に車両のエンジンルーム内に配置され、蒸発器５４は車両の車室側に配置されている。
【００１５】
このような圧縮機２において、エンジンからの動力が駆動プーリ４に伝達され、電磁クラッチ１０がオン作動して駆動軸１２が回転するのに伴い、斜板１６がシュー２８を介してピストン２４を往復動させる。そして、ピストン２４がシリンダボア２２内の圧縮室３８の容積を増加させる方向に移動すると、吸入弁４４が開かれ、吸入室３０から吸入ポート４０を通じて冷媒が吸い込まれる。
【００１６】
この後、ピストン２４が圧縮室３８の容積を減少させる方向に移動すると、圧縮室３８内に吸い込まれた冷媒は圧縮され、この圧縮圧が吐出弁４６の締切圧を超えた時点で吐出弁４６が開かれる。この結果、圧縮された冷媒は圧縮室３８から吐出ポート４２を通じて吐出室３２内から冷媒循環経路４８へと吐出される。
また、蒸発器５４内にて比較的低温低圧のガス状態となった冷媒は、圧縮機２の吸入室３０へ戻り、再び吸入ポート４０から圧縮室３８に吸入された後、ピストン２４により圧縮される。
【００１７】
以上のようにして、斜板１６の回転によりピストン２４を往復動させる際には、斜板１６とピストンブリッジ２６との相対角度の変化により、シュー２８がピストンブリッジ２６内で摺動するため、シュー２８とピストンブリッジ２６との摺動面は、できるだけ摩擦抵抗を低減し、動力損失の増大や焼き付きが発生しないようにする必要がある。
図２は、圧縮機２が製造されてから最初に起動される前の状態におけるピストンブリッジ２６の断面を示すものであり、図２に示すようにシュー２８は、ピストンブリッジ２６に形成された球面部２６ａに摺動可能に嵌合すると共に、斜板１６の外周縁部を摺動可能に挟持している。また、球面部２６ａには、後述する処理方法によって、その表面に錫メッキによる摩耗層２６ｂが形成されている。
【００１８】
従って、圧縮機２の製造直後の状態では、圧縮機２が起動されると、ピストンブリッジ２６に対する斜板１６の相対角度が変化することにより、シュー２８が球面部２６ａの表面に形成された摩耗層２６ｂに摺動する。このとき、摩耗層２６ｂは軟質金属の錫によって形成されているため、シュー２８の摺動面における摩擦抵抗を低減することができる。
圧縮機２の製造直後の状態では、シュー２８の摺動面が球面部２６ａになじんでいないため、摩耗層２６ｂがない状態で直接球面部２６ａにシュー２８を摺動するようにした場合には、シュー２８と球面部２６ａとの間の摩擦抵抗が大きく、動力損失の増大やシュー２８の摺動不良或いは焼き付きなどの不具合を生じるおそれがあるが、このように摩耗層２６ｂを球面部２６ａの表面に形成することにより、潤滑油による摺動部分の潤滑と相俟ってシュー２８と球面部２６ａとの間の摩擦抵抗を低減し、このような不具合を防止することができる。
【００１９】
この摩耗層２６ｂは圧縮機２が運転されている際のシュー２８の摺動によって次第に摩耗し、シュー２８の摺動面になじみが得られる慣らし運転が完了する時点では、シュー２８が当接する部分から消滅して、シュー２８が球面部２６ａと直接当接して摺動するようになる。このとき既にシュー２８の摺動面になじみが得られているため、摩耗層２６ｂがない状態でも、圧縮機２の製造直後のような動力損失の増大や摺動不良或いは焼き付きのおそれがなくなる。
【００２０】
このように、慣らし運転に必要な時間に相当する期間が経過する間に摩耗して、シュー２８が球面部２６ａと直接当接することが可能となるような摩耗層２６ｂの厚さは、本実施形態では０．７〜０．８μｍとしているが、圧縮機２の容量などに応じ、１．０μｍ未満の厚さとすることにより同様の効果を得ることができる。
従来の圧縮機では、常にシュー２８が錫などの軟質金属からなる被覆層を介して摺動するようにしていたため、圧縮機の運転と共にこの被覆層が摩耗することによってシュー２８と被覆層との間のクリアランスが拡大しつづけ、振動や騒音の増大、或いは圧縮機の信頼性低下などの問題があった。これに対して本実施形態では、シュー２８の摺動面になじみが得られる慣らし運転が完了する時点では、シュー２８が球面部２６ａと直接当接して摺動するようにしているため、その後は摩耗層２６ｂの摩耗によるクリアランスの拡大がなくなり、上述した従来の圧縮機における問題の発生を防止することができる。
【００２１】
次に、このような厚さの摩耗層２６ｂを球面部に形成する方法について、以下に説明する。
球面部２６ａ表面における摩耗層２６ｂの形成は、ピストンブリッジ２６を錫酸カリウム水溶液に浸漬することによって行われる。このとき、錫酸カリウムの濃度は６０ｇ／ｌであり、液温４０℃で浸漬を１０秒間行うことにより、球面部２６ａに０．７〜０．８μｍの錫メッキからなる摩耗層２６ｂが形成される。
【００２２】
従来の圧縮機では、常にシュー２８が錫などの軟質金属からなる被覆層を介して摺動するようにしていたため、摩耗量を考慮して被覆層を本実施形態より厚く形成する必要があったが、本実施形態のようにすることにより摩耗層２６ｂの形成に要する時間は従来の被覆層の形成に要する時間より短縮することが可能となると共に、錫酸カリウム水溶液の消費量も低減することが可能となって、圧縮機２の製造コストを低減することができる。
【００２３】
ところで、ピストン２４の外周面は、ピストン２４の往復動によってシリンダボア２２の内壁に摺動するが、このピストン２４の外周面とシリンダボア２２の内壁についても、圧縮機２の製造直後の状態ではなじみが得られておらず、摩擦抵抗が大きくなり、動力損失の増大を招くおそれがある。
そこで、球面部２６ａの表面に摩耗層２６ｂを形成する際に、ピストンブリッジ２６のみを錫酸カリウム水溶液に浸漬するのではなく、ピストン２４全体を錫酸カリウム水溶液に浸漬し、ピストン２４の外周面にも同様の摩耗層を形成することにより、シリンダボア２２内壁になじみが得られるまでの間、シリンダボア２２内壁の摩擦抵抗を低減するようにしてもよい。
【００２４】
このようにピストン２４の外周面に摩耗層を形成することにより、圧縮機２の製造直後におけるシリンダボア２２内壁の摩擦抵抗増大に起因する動力損失の増大を抑制することが可能となる。
なお、この場合にも、シリンダボア２２内壁になじみが得られた後は、ピストン２４の外周面とシリンダボア２２内壁とが直接当接して摺動するようになるので、更なるピストン２４とシリンダボア２２間のクリアランス拡大による振動や騒音の発生を防止することができる。
【００２５】
以上で本発明の一実施形態に係る圧縮機置についての説明を終えるが、本発明は前記実施形態に限定されるものではない。
例えば、前記実施形態は車両用空調装置に使用する斜板式圧縮機であったが、本発明が適用可能な斜板式圧縮機は、車両用以外の空調装置に用いるものであってもよいばかりでなく、冷媒以外の流体を圧縮するための斜板式圧縮機でもよく、斜板式圧縮機の用途は空調装置に限られるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の一実施形態に係る斜板式圧縮機の断面構成図である。
【図２】図１の圧縮機におけるピストンブリッジ周辺の断面図である。
【符号の説明】
【００２７】
２  圧縮機
１２  駆動軸
１６  斜板
２２  シリンダボア
２４  ピストン
２６  ピストンブリッジ
２６ａ  球面部
２６ｂ  摩耗層
２８  シュー
【図１】
2007051570.tif 000003
【図２】
2007051570.tif 000004