(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シャフトの周囲に配列された複数のシリンダボア内に挿入された複数個のピストンと、前記ピストンを収容するハウジングと、前記ハウジング内に形成された吸入室と、前記シャフトに取り付けられて共に回転することによりピストンを往復運動させる斜板とを備えた斜板型圧縮機において、
少なくとも前記シャフトの一部に形成された冷媒流通路と、
各シリンダボアに導通するように前記ハウジングに形成された導通路と
前記シャフトと一体に形成され、吸入行程にある各ボアの導通路と前記吸入室とを順次連通する吸入通路を有するロータリーバルブと
を備え、
前記ハウジングにおいて前記ロータリーバルブに対応する部位には、前記ハウジングよりも前記シャフトに近い熱膨張係数をもったスリーブが設けられていることを特徴とする斜板型圧縮機。
【請求項２】
前記スリーブは、前記ロータリーバルブの外周面が摺動する摺動面を形成することを特徴とする請求項１に記載の斜板型圧縮機。
【請求項３】
前記シャフトは鉄系金属、前記ハウジングはアルミ系金属であることを特徴とする請求項１または２に記載の斜板型圧縮機。
【請求項４】
前記スリーブは鉄系金属からなることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の斜板型圧縮機。
【請求項５】
前記スリーブは、前記ハウジングにおける前記ロータリーバルブに対応する部位に鋳込みまたは圧入されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の斜板型圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両空調用に供して好適な斜板型圧縮機に係り、特にシャフトと一体形成されたロータリーバルブの軸受け構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば特開平６−１３７２６５号公報記載の往復動型圧縮機のように、軸心まわりに複数のシリンダボアを有するシリンダブロックと、シリンダブロックの軸孔内に嵌挿支承されたシャフトと、シャフトと共動するクランク室内の斜板に連係されてシリンダボア内を直動するピストンと、該軸孔と連通する吸入室及び吸入室の外方域に形成された吐出室を有してシリンダブロックの端面を閉塞するハウジングとを備えた往復動型圧縮機が知られている。この種の圧縮機では、各シリンダボアと軸孔との間には導通路が形成され、シャフトには吸入行程にある各シリンダボアの導通路と吸入室とを順次連通する吸入通路をもつロータリーバルブ（回転弁）が同期回転可能に結合されている。シャフトは鉄系金属、ロータリーバルブはアルミニウム系金属からなり、ロータリーバルブの端部には係合孔部が穿設されている。前記係合孔部にはシャフト端と衡合する基板部と、基板部から抜き曲げ加工により開脚されて係合孔部に嵌入される押出片とを備えた鋼板製ライナが装着されている。前記ライナの開脚開口部はシャフト端に突設された係合軸部と嵌合されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の圧縮機では、シャフトとロータリーバルブとが別部材で構成されていたため、部品点数が多くなっていた。そこで部品点数低減のためにシャフトとロータリーバルブとを一体形成にし、部品点数の低減を図ることが考えられていた。しかしながら、シャフトは強度確保の観点から剛性のある鉄系金属が使用されていたため、シャフトと一体形成されているロータリーバルブも鉄系金属からなっていた。そのため、シャフトが高速回転すると、軽量化のためアルミ系金属が使用されているハウジングと鉄系金属からなるロータリーバルブとの間の摺動面は温度上昇し、熱膨張係数の違いからハウジングとロータリーバルブとの間のクリアランスが増加してしまい、該クリアランスからのガス漏れ及びシール性の低下によって圧縮機の性能が低下してしまうという問題があった。
【０００４】
本発明は、シャフトの高速回転による温度上昇によってハウジングとロータリーバルブとの間のクリアランスが増加し、該クリアランスからのガス漏れによって生じるシール性の低下を防ぐ斜板型圧縮機を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
そこで、上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、斜板型圧縮機において、少なくとも前記シャフトの一部に形成された冷媒流通路と、各シリンダボアに導通するように前記ハウジングに形成された導通路と前記シャフトと一体に形成され、吸入行程にある各ボアの導通路と前記吸入室とを順次連通する吸入通路を有するロータリーバルブとを備え、前記ハウジングにおいて前記ロータリーバルブに対応する部位には、前記ハウジングよりも前記シャフトに近い熱膨張係数をもったスリーブが設けられていることを要旨とする。
【０００６】
この発明によれば、ハウジングには、ハウジングよりもシャフトに近い熱膨張係数の材質を用いたスリーブが形成されている。これにより、シャフト及びロータリーバルブの高速回転によってロータリーバルブの摺動面が温度上昇しても、ロータリーバルブとハウジングとの間のクリアランスを小さく抑えることができる。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記スリーブは、前記ロータリーバルブの外周面が摺動する摺動面を形成することを要旨とする。
この発明によれば、スリーブが、ハウジングのロータリーバルブ受け部に形成されている。このスリーブによって、ロータリーバルブとハウジングとが直接摺動することを規制することができる。
【０００８】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明において、前記シャフトは鉄系金属、前記ハウジングはアルミ系金属であることを要旨とする。
【０００９】
この発明によれば、シャフトに鉄系金属、ハウジングにアルミ系金属を用いることによって、シャフトの耐久性を維持し、ハウジングの軽量化を図ることができる。
【００１０】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載の発明において、前記スリーブは鉄系金属からなることを要旨とする。
この発明によれば、スリーブにシャフトと同じ鉄系金属を用いているため、スリーブとシャフトの熱膨張係数は同等となる。このため、アルミ系金属を用いたハウジングとの摺動面での温度上昇によるクリアランスの増加をほぼ防ぐことができる。
【００１１】
請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか一項に記載の発明において、前記スリーブは、前記ハウジングにおける前記ロータリーバルブに対応する部位に鋳込みまたは圧入されていることを要旨とする。
【００１２】
この発明によれば、スリーブは鋳込みまたは圧入によって形成される。例えば、スリーブが金属ならば鋳込みまたは圧入によって形成でき、樹脂などの場合は圧入によって形成することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を車両用空調装置に用いられる斜板型圧縮機に具体化した一実施形態を図１〜図３に従って説明する。
【００１４】
図１に示すように、フロントハウジング１１はシリンダブロック１２の前端に接合されている。リヤハウジング１３は、シリンダブロック１２の後端に弁・ポート形成体１４を介して接合されている。フロントハウジング１１、シリンダブロック１２及びリヤハウジング１３は、通しボルト１１ａ（図２参照）によって締結固定され、圧縮機のハウジングを構成している。フロントハウジング１１、シリンダブロック１２及びリヤハウジング１３はアルミ系金属からなる。ここで、アルミニウムの熱膨張係数は約１９〜２３×１０-6／℃である。なお、図１の左方を圧縮機の前方とし、右方を後方とする。
【００１５】
弁・ポート形成体１４は、バルブプレート１４ａの後面に吐出弁形成板１４ｂが、吐出弁形成板１４ｂの後面にリテーナ形成板１４ｃがそれぞれ重合された状態に形成されている。弁・ポート形成体１４は、バルブプレート１４ａの前面においてシリンダブロック１２に接合されている。
【００１６】
クランク室１５は、フロントハウジング１１とシリンダブロック１２との間に区画形成されている。鉄系金属からなるシャフト１６はクランク室１５を貫通するように配置され、フロントハウジング１１とシリンダブロック１２との間に回転可能に架設支持されている。シャフト１６の前端部側は、フロントハウジング１１にラジアルベアリング１７を介して支持されている。シリンダブロック１２のほぼ中央部には収容孔１８が貫設され、シャフト１６の後端部は収容孔１８に装備されたラジアルベアリング１９に支持されている。シャフト１６の前端部側には軸封装置２０が設けられている。ここで、鉄の熱膨張係数は約１０〜１２×１０-6／℃である。
【００１７】
複数（図面には二つのみ示す）のシリンダボア１２ａは、シャフト１６を等角度間隔にて取り囲むようにシリンダブロック１２に形成されている。片頭型のピストン２１は、各シリンダボア１２ａに往復動可能に収容されている。シリンダボア１２ａの前後開口は、弁・ポート形成体１４及びピストン２１によって閉塞されており、シリンダボア１２ａ内にはピストン２１の往復動に応じて体積変化する圧縮室２２が区画されている。
【００１８】
ラグプレート２３は、クランク室１５においてシャフト１６に一体回転可能に固定されている。ラグプレート２３はフロントハウジング１１の内壁面１１ｂにスラストベアリング２４を介して当接可能になっている。内壁面１１ｂはピストン２１の圧縮反力による軸荷重を支承し、シャフト１６の前方へのスライド移動を規制する。
【００１９】
斜板２５は、斜板２５に形成された貫通孔にシャフト１６が貫通された状態でクランク室１５内に配設されている。ヒンジ機構２６は、ラグプレート２３と斜板２５との間に介在されている。そして、斜板２５は、ヒンジ機構２６を介したラグプレート２３との間でのヒンジ連結及びシャフト１６の支持により、ラグプレート２３及びシャフトと同期回転可能で、かつシャフト１６の軸線方向へのスライド移動を伴いながらシャフト１６に対し傾動可能となっている。ラグプレート２３及びヒンジ機構２６は容量可変機構を構成する。
【００２０】
ピストン２１はシュー２７を介して斜板２５の周縁部に係留されている。従って、シャフト１６の回転に伴う斜板２５の回転運動が、シュー２７を介してピストン２１の往復運動に変換される。
【００２１】
ラグプレート２３、斜板２５、ヒンジ機構２６及びシュー２７は、シャフト１６の回転運動を圧縮室２２内の冷媒ガスを圧縮するための圧縮運動に変換するクランク機構を構成する。
【００２２】
最小傾角規定部２８は、シャフト１６において斜板２５とシリンダブロック１２との間に配設されている。最小傾角規定部２８は、リング状の部材がシャフト１６の外周面に外嵌固定されてなる。斜板２５の最小傾角は、最小傾角規定部２８との当接により規定され、斜板２５の最大傾角は、ラグプレート２３との当接により規定される。
【００２３】
図１に示すようにリヤハウジング１３内には吸入室２９及び吐出室３０が区画形成されている。弁・ポート形成体１４には各シリンダボア１２ａに対応して、吐出ポート３３、及び同ポート３３を開閉する吐出弁３４が形成されている。吐出ポート３３を介して各シリンダボア１２ａと吐出室３０とが連通される。吸入室２９と吐出室３０とは図示しない外部冷媒回路で接続されている。
【００２４】
シリンダブロック１２及びリヤハウジング１３にはクランク室１５と吐出室３０とを連通する給気通路３５が設けられ、給気通路３５の途中には、容量可変機構を構成する制御弁３６が設けられている。制御弁３６は公知の電磁弁からなり、弁室が給気通路３５上に形成され、ソレノイドの励磁により給気通路３５が閉塞され、ソレノイドの消磁により給気通路３５が開放されるようになっている。また、ソレノイドの励磁電流の大きさにより開度が調整可能となっている。なお、制御弁３６は絞り部としても機能する。
【００２５】
シャフト１６の後端部はロータリーバルブ３７を形成している。シャフト１６とロータリーバルブ３７は一体構成であり、シャフト１６の回転に伴いロータリーバルブ３７は一体回転する。ロータリーバルブ３７は、シャフト１６と一体であるため、シャフト１６と同様の鉄系金属からなる。シャフト１６及びロータリーバルブ３７には、冷媒流通路３８が掘り込み加工されている。冷媒流通路３８の後端部側、即ちロータリーバルブ３７のほぼ中央部には、冷媒ガス中に混在するオイルを分離するオイルセパレータ３９が冷媒流通路３８上に設けられている。また、シャフト１６及びロータリーバルブ３７の表面にはコーティングが施されている。
【００２６】
冷媒流通路３８は、入口３８ａがラジアルベアリング１７より後端部側に形成されている。また後端部側はオイルセパレータ３９を介して拡径され、連通室４１ｂを形成している。連通室４１ｂの後端側と吸入室２９とは、冷媒ガスが流れるように連通している。これにより冷媒流通路３８がクランク室１５と吸入室２９とを連通する抽気通路を構成している。
【００２７】
オイルセパレータ３９は、クランク室１５から吸入室２９へ至る冷媒ガスの流れに対して上流側を先端側とすると、後端側ほど大きくなるように傾斜している。オイルセパレータ３９の径は前記後端において最も大きくなるように形成されている。
【００２８】
シャフト１６と一体になっているロータリーバルブ３７には、図１に示すように、内部の冷媒流通路３８に連通する連通孔４１ａが形成されている。ここで、シャフト１６及びロータリーバルブ３７が図２に矢印で示す方向に回転することにより、シリンダボア１２ａの導通路４２が連通孔４１ａと順次連通する。連通孔４１ａと連通室４１ｂとから吸入通路４１が構成される。
【００２９】
吸入通路４１は、シャフト１６に対してオイルセパレータ３７よりも後端部側（下流側。図１において右側）に設けられている。また、導通路４２は、シリンダブロック１２内に形成され、その一端がシリンダボア１２ａに連通し、その他端は吸入通路４１（連通孔４１ａ）に対応する位置に配置されている。ロータリーバルブ３７の回転時は、吸入行程にあるシリンダボア１２ａの導通路４２が吸入通路４１と連通するとともに、圧縮・吐出行程にあるシリンダボア１２ａの導通路４２が吸入通路４１とは連通していない。このとき、ロータリーバルブ３７とシリンダブロック１２との摺動面（シール部位）は気密状態にシールされている。
【００３０】
シリンダブロック１２のロータリーバルブ３７と摺動する面は、スリーブ４３によって形成されている。スリーブ４３は鋳込みまたは圧入によってシリンダブロック１２に嵌め込まれている。スリーブ４３は前記シャフト１６及びロータリーバルブ３７と同様の鉄系金属からなっている。
【００３１】
次に、前記のように構成された圧縮機の作用を説明する。
シャフト１６の回転に伴いラグプレート２３及びヒンジ機構２６を介して斜板２５が一体回転され、斜板２５の回転運動がシュー２７を介して各ピストン２１の往復運動に変換される。この駆動の継続によって圧縮室２２では、冷媒の吸入、圧縮及び吐出が順次繰り返される。外部冷媒回路から吸入室２９に供給された冷媒は、圧縮室２２に吸入され、ピストン２１の移動による圧縮作用を受けた後、吐出ポート３３を介して吐出室３０に吐出される。吐出室３０に吐出された冷媒は吐出通路を経て外部冷媒回路に送り出される。
【００３２】
そして、図示しない制御装置により、制御弁３６の開度、即ち給気通路３５の開度が冷媒負荷に応じて調整され、吐出室３０とクランク室１５との連通状態が変更される。
【００３３】
冷媒負荷が大きい場合は給気通路３５の開度が減少され、吐出室３０からクランク室１５に供給される冷媒ガスの流量が減少する。クランク室１５に供給される冷媒ガスの量が減少すると、冷媒流通路３８等を介した吸入室２９への冷媒ガスの逃がしにより、クランク室１５の圧力が次第に低下する。その結果、クランク室１５の圧力とシリンダボア１２ａの圧力とのピストン２１を介した差が小さくなるため、斜板２５が最大傾斜角側に変位される。従って、ピストン２１のストローク量が増大し、吐出容量が増大される。
【００３４】
逆に、冷媒負荷が小さくなると、制御弁３６の開度が増大され、吐出室３０からクランク室１５に供給される冷媒ガスの流量が増大する。クランク室１５に供給される冷媒ガスの量が、冷媒流通路３８を介した吸入室２９への冷媒ガスの逃がし量を上回ると、クランク室１５の圧力が次第に上昇していく。その結果、クランク室１５の圧力とシリンダボア１２ａの圧力とのピストン２１を介した差が大きくなるため、斜板２５が最小傾斜角側に変位される。従って、ピストン２１のストローク量が減少し、吐出容量が減少される。
【００３５】
冷媒流通路３８を介して吸入室２９側に導入される冷媒ガスは、オイルセパレータ３９の回転に伴って随伴旋回される。この旋回により、前記冷媒ガス中に混在するオイルは、前記冷媒ガスから遠心分離される。この分離されたオイルは、オイルセパレータ３９の回転に基づく遠心力などによって、オイルセパレータ３９の外部に排出される。外部に排出されたオイルは吸入通路４１及び導通路４２を介して、ロータリーバルブ３７とシリンダブロック１２との間、及びピストン２１とシリンダボア１２ａとの間に供給される。
【００３６】
オイルセパレータ３９内において前記オイルが分離された冷媒ガスの一部は、連通室４１ｂを介して吸入室２９に導入される。この吸入室２９に導入された冷媒ガス（このガスの前記オイル混在量は少ない）は、圧縮室２２及び吐出室３０を介して前記外部冷媒回路側に排出される。
【００３７】
シャフト１６及びロータリーバルブ３７は一体仕様となっているため、シャフト１６と同期してロータリーバルブ３７が回転することより、吸入室２９の冷媒ガスがシャフト１６の吸入通路４１、吸入行程にある各ボア１２ａの導通路４２を介して順次各ボア１２ａ内に吸入され、各ボア１２ａでは冷媒ガスの吸入作用が円滑かつ安定して継続されるので圧力損失がきわめて小さくなる。
【００３８】
シリンダブロック１２のロータリーバルブ受け部は、シャフト１６に近い熱膨張係数の鉄系金属からなるスリーブ４３がシリンダブロック１２に鋳込みまたは圧入されることにより形成されている。シャフト１６の高速回転時において、ロータリーバルブ３７はスリーブ４３を摺動して摺動面の温度が上昇する。この際、ロータリーバルブ３７とスリーブ４３とは共に鉄系金属であって熱膨張係数がほぼ等しいので、ロータリーバルブ３７とスリーブ４３との間のクリアランスが小さく抑えられる。
【００３９】
本実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
（１）  鉄系金属からなるシャフト１６にロータリーバルブ３７を一体形成して部品点数低減を図るとともに、シャフト１６及びロータリーバルブ３７に近い熱膨張係数をもつ鉄系金属をスリーブ４３に用いた。これにより、シャフト１６及びロータリーバルブ３７の高速回転時における、摺動面の温度上昇からなるロータリーバルブ３７のクリアランスの増加を防ぐことができる。これにより、前記クリアランスからのガス漏れを防ぐとともに、該ガス漏れによる性能低下を防止でき、ロータリーバルブ３７がスムーズに回転することができる。また、スリーブ４３によりロータリーバルブ３７とシリンダブロック１２との間のシール性が長期間保持され、ロータリーバルブ３７の摺接音も抑制することができる。
【００４０】
（２）  スリーブ４３に鉄系金属を用い、鉄系金属からなるロータリーバルブ３７と摺動させた。アルミ系金属よりも鉄系金属の方が剛性に優れるので、鉄系金属同士を摺動させた方が、アルミ系金属同士を摺動させるよりも強度が確保できる。
【００４１】
（３）  シャフト１６及びロータリーバルブ３７の表面にコーティングを施した。これにより、シャフト１６及びロータリーバルブ３７の一体回転時に生じる焼きつきを防止することができる。
【００４２】
（４）  制御弁３６を給気通路３５の途中に設けた。これによれば、高圧な吐出室３０の圧力を利用してクランク室１５の圧力（クランク圧Ｐｃ）を制御することが可能になる。従って、レスポンスの高い吐出容量制御が可能になる。
【００４３】
（５）  オイルセパレータ３９の内周面は、冷媒ガスの流れに対して、上流側に比較して下流側ほど内径が大きくなるように傾斜した状態で形成されている。これによれば、オイルセパレータ３９の内周面に付着したオイルは、シャフト１６の回転時に、遠心力によって該オイルセパレータ３９の下流側から外部に排出されやすくなる。
【００４４】
なお、本発明の前記実施形態は以下のような別形態にして変更実施することも可能である。
○  スリーブに用いる金属は、熱膨張係数がシャフトに用いる鉄系金属に近いものであればなし得る。例えば、ねずみ鋳鉄（１１〜１２×１０-6／℃）、ダクタイル鋳鉄（１１〜１２×１０-6／℃）及び二レジストＤ−３（８〜９×１０-6／℃）等がある。これらを用いて構成しても、鉄を用いたときと同様の効果が得られる。
【００４５】
○  スリーブは、金属で形成されなくてもよい。熱膨張係数がシャフトに用いる鉄系金属に近いものであればなし得る。すなわち、金属の代わりに樹脂またはセラミックスを用いてもよい。例えば、セラミックスのうち、アルミナは６〜８×１０-6／℃、ジルコニアは９〜１１×１０-6／℃であるので、用いることができる。また、各種エンジニアプラスチックのうち、熱膨張係数が１０〜１３×１０-6／℃付近のものを用いてよい。このような構成においても同様の効果が得られる。
【００４６】
○  前記実施形態では、吸入室２９をリヤハウジング１３中に設けたが、吸入室２９を設けず、直接連通室４１ｂに冷媒を導入してもよい。この場合、連通室４１ｂが吸入圧領域となる。
【００４７】
○  前記実施形態では、ラジアルベアリング１９でシャフトを支承していたが、ラジアルベアリング１９を省略して、スリーブ４３のみでシャフト１６を支承してもよい。
【００４８】
○  ワッブルタイプの可変容量型圧縮機において具体化するようにしてもよい。
○  両頭ピストン式圧縮機において具体化するようにしてもよい。
【００４９】
次に、前記各実施形態から把握できる請求項に記載した発明以外の技術的思想について、それらの効果とともに以下に記載する。
（イ）  請求項３〜５のいずれか一項において、アルミ系金属からなるハウジングよりも鉄系金属からなるシャフトに近い熱膨張係数とは、約７〜１５×１０−６／℃の範囲である。アルミニウムの熱膨張係数は約１９〜２３×１０−６／℃であり、鉄の熱膨張係数は約１０〜１２×１０−６／℃であるので、スリーブに用いる材質の熱膨張係数は約７〜１５×１０−６／℃の範囲に設定できる。
【００５０】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明の斜板型圧縮機では、シャフトの高速回転による温度上昇によって生じるハウジングとロータリーバルブとの間のクリアランスの増加に起因するガス漏れを防ぎ、これによりシール性の低下による圧縮機の性能低下を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】一実施形態の圧縮機における図２のＢ−Ｂ線断面概略図。
【図２】図１のＡ−Ａ線断面図。
【図３】図１の圧縮機の要部を示す拡大断面図。
【符号の説明】
１１…ハウジングを構成するフロントハウジング、１２…同じく構成するシリンダブロック、１３…同じくリヤハウジング、１６…シャフト、２１…ピストン、２２…圧縮室、２５…斜板、２９…吸入室、３７…シャフトと一体構成となっているロータリーバルブ、３８…冷媒流通路、４１…吸入通路、４２…導通路、４３…スリーブ。
【図１】
0003985507.tif 000002
【図２】
0003985507.tif 000003
【図３】
0003985507.tif 000004