(57)【要約】【課題】圧縮機の体積効率を向上するためにシリンダヘッドの冷媒吸入室内の冷媒、そこからシリンダ内に吸入される冷媒の過熱を抑えることを目的とし、それを、重量増加や生産工程の複雑化、製造コストの増大を伴うことなく実現する。【解決手段】冷媒吸入室と冷媒吐出室とが隔壁を介して画成された、アルミニウム材からなる圧縮機のシリンダヘッドであって、少なくとも隔壁の少なくとも一面を形成する隔壁自体の表層を、アルミニウム材の酸化処理により酸化被膜層に改質したことを特徴とする圧縮機のシリンダヘッド。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒吸入室と冷媒吐出室とが隔壁を介して画成された、アルミニウム材からなる圧縮機のシリンダヘッドであって、少なくとも前記隔壁の少なくとも一面を形成する隔壁自体の表層を、前記アルミニウム材の酸化処理により酸化被膜層に改質したことを特徴とする圧縮機のシリンダヘッド。
【請求項２】
前記隔壁の冷媒吸入室側の面と冷媒吐出室の面の両面に前記酸化被膜層が形成されている、請求項１に記載の圧縮機のシリンダヘッド。
【請求項３】
前記冷媒吸入室の内面全面に前記酸化被膜層が形成されている、請求項１または２に記載の圧縮機のシリンダヘッド。
【請求項４】
前記冷媒吐出室の内面全面に前記酸化被膜層が形成されている、請求項１〜３のいずれかに記載の圧縮機のシリンダヘッド。
【請求項５】
前記冷媒吐出室または／および冷媒吐出室に通じるシリンダヘッド内の通路の内面に前記酸化被膜層が形成されている、請求項１〜４のいずれかに記載の圧縮機のシリンダヘッド。
【請求項６】
前記酸化処理が陽極酸化処理により行われている、請求項１〜５のいずれかに記載の圧縮機のシリンダヘッド。
【請求項７】
二酸化炭素冷媒が使用される圧縮機に用いられる、請求項１〜６のいずれかに記載の圧縮機のシリンダヘッド。
【請求項８】
車両用空調装置用の圧縮機に用いられる、請求項１〜７のいずれかに記載の圧縮機のシリンダヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧縮機のシリンダヘッドに関し、とくに、シリンダヘッド内での熱伝導を低く抑えるようにし、圧縮効率を高く維持できるようにした圧縮機のシリンダヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
圧縮機のシリンダヘッド内には、通常、冷媒吸入室と冷媒吐出室とが隔壁を介して画成される。冷媒吸入室と冷媒吐出室の配置については、圧縮機の径方向中央部に冷媒吐出室が形成され、その周りに冷媒吸入室が形成される場合と、圧縮機の径方向中央部に冷媒吸入室が形成され、その周りに冷媒吐出室が形成される場合とがある。いずれの場合にも、通常、圧縮された冷媒（冷媒ガス）が吐出されてくる冷媒吐出室内の温度の方が高く、冷媒吐出室内の冷媒の温度が隔壁を介して冷媒吸入室側に伝わると、冷媒吸入室内に吸入される冷媒（冷媒ガス）の温度が上昇し、冷媒吸入室内の冷媒が過熱されると、冷媒吸入室内からシリンダ内に吸入される冷媒の密度が低下して、吸入される冷媒の質量低下により圧縮機の体積効率の低下を来すことになる。
【０００３】
このような問題に対し、特許文献１には、冷媒吸入室と冷媒吐出室の間に、とくに隔壁の肉厚内に、断熱効果を持たせるための空間部を設け、冷媒吐出室側から冷媒吸入室側への熱伝導を低く抑えるようにしたシリンダヘッドが開示されている。しかし、このような空間部を設けると、結果的に隔壁がその厚み方向に分割された構成となり、二重壁構造となって、シリンダヘッド形成のための材料使用量が増え、シリンダヘッド、ひいては圧縮機の重量増加、製造コスト増大を招くこととなる。
【０００４】
また、特許文献２には、シリンダヘッド内に断熱部材をシールリングで固定する断熱構造が示されているが、製造コストの大幅な増大を招くとともに、シール部のシール性能の信頼性に欠けるという新たな問題を生じる。
【０００５】
さらに、特許文献３には、シリンダヘッド内に熱伝導率の低い断熱材料をコーティングやライニングで設ける構造が示されているが、基本的にシリンダヘッド構成材料とは別の材料である断熱材料をコーティングやライニングで設けることになるため、断熱材料の被膜の密着性、とくに高温下での密着性に問題が残り、さらには各種環境下で所定の被膜形態が維持されることに関する信頼性にも不安が残る。また、シリンダヘッド内は、通常、比較的複雑な曲面形状を有する構造に構成されるので、複雑な形状を有するシリンダヘッド内面への断熱材料のコーティングやライニングは生産工程を複雑にし、かつ、製造コストを大きく増大させる原因になる可能性が高い。
【０００６】
また、特許文献２や特許文献３に記載の構造では、基本的にシリンダヘッド構成材料とは別の断熱部材や断熱材料を設けるので、シリンダヘッドの冷媒吸入室や冷媒吐出室を所定の寸法に仕上げるためには、シリンダヘッド成形の際に断熱部材や断熱材料の厚み分を予め見込んでおく必要があり、その分、シリンダヘッド内の精度に不安が残り、高精度に仕上げるためにはやはり生産工程を複雑にしたり、製造コストを増大させたりする可能性が高くなる。
【特許文献１】特開２００４−１８３５３４号公報
【特許文献２】特許第４０２００６８号公報
【特許文献３】特表２００１−５１５１７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そこで本発明は、圧縮機の体積効率を向上するためにシリンダヘッドの冷媒吸入室内の冷媒、そこからシリンダ内に吸入される冷媒の過熱を抑えることを目的とし、その目的を、実質的に、重量増加や生産工程の複雑化、製造コストの増大を伴うことなく、確実にかつ耐久性の高い形態にて実現することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明に係る圧縮機のシリンダヘッドは、冷媒吸入室と冷媒吐出室とが隔壁を介して画成された、アルミニウム材からなる圧縮機のシリンダヘッドであって、少なくとも前記隔壁の少なくとも一面を形成する隔壁自体の表層を、前記アルミニウム材の酸化処理により酸化被膜層に改質したことを特徴とするものからなる。
【０００９】
すなわち、アルミニウム材を酸化処理することにより、表面に酸化被膜層（例えば、アルマイト被膜層）が形成されるが、この酸化被膜層は、母材のアルミニウム材よりも低い熱伝導率を有するので、熱伝導抑制層あるいは断熱層として機能する。また、この酸化被膜層は、母材のアルミニウム材とは完全別個の層として設けられるのではなく、アルミニウム材自体の表層の改質層として形成されるので、母材のアルミニウム材からなる層部分とは極めて高い密着性を有する。さらに、母材のアルミニウム材の表層の改質した層であるから、基本的に母材のアルミニウム材で既に成形されていた形状や、その寸法精度を狂わせることはない。このような酸化被膜層を、アルミニウム材からなる圧縮機のシリンダヘッドの内面に形成したのが本発明であり、とくに、少なくとも隔壁の少なくとも一面を形成する隔壁自体の表層が酸化被膜層に改質される。高温の冷媒吐出室から冷媒吸入室への熱伝導は、主としてこの隔壁を通して行われることになるから、この熱伝導経路の少なくとも一部に上記特性を有する酸化被膜層が介在されることにより、冷媒吸入室内の冷媒の過熱が抑制され、そこからシリンダ内に吸入される冷媒の過熱が抑制されて、圧縮機の体積効率が向上される。また、酸化被膜層は高い密着性を有し、高い耐久性を発現できるとともに、酸化被膜層が母材の改質層であることから、母材のアルミニウム材の成形形態をそのまま利用して高い寸法精度をそのまま維持することが可能になり、重量増加や生産工程の複雑化、製造コストの増大を伴うことなく、容易にかつ安価に目標とする低熱伝導による圧縮機の体積効率の向上を達成できる。
【００１０】
上記本発明に係る圧縮機のシリンダヘッドにおいては、基本的には少なくとも隔壁の少なくとも一面に上記酸化被膜層が形成されていれば、上記のような低熱伝導による圧縮機の体積効率の向上を実現できるが、その効果をより高めるためには、隔壁の冷媒吸入室側の面と冷媒吐出室の面の両面に上記酸化被膜層が形成されていることが好ましい。
【００１１】
また、冷媒吐出室から冷媒吸入室への熱伝導の経路は、上記隔壁部分のみとは限らないので、より効果を高めるためには、例えば、上記冷媒吸入室の内面全面に上記酸化被膜層が形成されている構成、または／および、上記冷媒吐出室の内面全面に上記酸化被膜層が形成されている構成を採用することもできる。
【００１２】
さらに、他の経路における熱伝導を抑制するために、例えば、冷媒吐出室または／および冷媒吐出室に通じるシリンダヘッド内の通路の内面に上記酸化被膜層が形成されている構成を採用することもできる。このようにすれば、総合的に、冷媒吸入室内の冷媒の過熱抑制効果が高められる。
【００１３】
上記酸化被膜層を形成するための酸化処理としては、低熱伝導特性を発揮可能な所望厚さの酸化被膜層を形成できさえすれば、とくに限定されず、例えば、製造の容易な陽極酸化処理を適用できる。陽極酸化処理により形成された酸化被膜層は、冷媒や冷媒中に含まれる潤滑油に対しても高い耐性を発揮でき、この面からも好ましい。
【００１４】
このような本発明に係る圧縮機のシリンダヘッドは、基本的にいかなる冷媒を使用する圧縮機にも適用可能である。とくに、二酸化炭素冷媒が使用される場合には、高圧仕様となって冷媒吐出室内がより高温となるので、本発明の適用はより効果的である。
【００１５】
また、本発明に係る圧縮機のシリンダヘッドは、基本的にいかなる用途に使用される圧縮機にも適用可能である。とくに、大量生産され、重量増加やコスト増大の防止要求の高い車両用空調装置用の圧縮機に好適なものである。
【発明の効果】
【００１６】
このように、本発明に係る圧縮機のシリンダヘッドによれば、アルミニウム材からなるシリンダヘッドの所定部位、とくに少なくとも隔壁の少なくとも一面を形成する隔壁自体の表層を酸化被膜層に改質することにより、重量増加や製造コストの増大を伴うことなく、冷媒吸入室内の冷媒の過熱を抑制することができ、容易にかつ安価に圧縮機の体積効率の向上を達成することができる。また、酸化被膜層をアルミニウム材母材自体の表層の改質層として形成するので、アルミニウム材母材からなるシリンダヘッドの成形形態をそのまま維持でき、生産工程の複雑化を招くことなく、シリンダヘッド各部を容易に所望の寸法精度に仕上げることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下に、本発明の望ましい実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明を適用可能な圧縮機の一例を示しており、例えば車両用空調装置に用いられる斜板式可変容量圧縮機の例を示している。図１に示す圧縮機１は、冷媒吸入室２と冷媒吐出室３とが隔壁４を介して画成された、アルミニウム材からなるシリンダヘッド５と、該シリンダヘッド５に弁板装置６を介して接続されたシリンダブロック７と、フロントハウジング８とを有している。駆動源（例えば、車両用原動機）からの回転駆動力が、プーリ９、電磁クラッチ１０を介して、主軸１１に伝達され、該主軸１１と一体に回転されるロータ１２、ヒンジ機構１３を介して、クランク室１４内に傾角を可変可能に配置された斜板１５が回転される。斜板１５には、斜板１５に摺接される一対のシュー１６を介してピストン１７が連結され、斜板１５の回転運動が、シリンダボア１８（シリンダ）内のピストン１７の往復動に変換される。冷媒吸入室２内に吸入ポート１９を通して吸入されてきた冷媒ガスは、吸入孔２０を通してシリンダボア１８に吸入され、吸入された冷媒ガスは、ピストン１７の往復動に伴って圧縮された後、吐出孔２１を通して冷媒吐出室３内に吐出されるようになっている。
【００１８】
上記のような圧縮機１のシリンダヘッド５を模式的に示すと、図２に示すようになる。本実施態様では、冷媒吐出室３の周りに冷媒吸入室２が配置されているが、この配置は逆の場合もある。このような圧縮機１のシリンダヘッド５に対し、本発明が、例えば図３〜図５に示すように実施される。
【００１９】
すなわち、アルミニウム材からなるシリンダヘッド５の、少なくとも上記隔壁４の少なくとも一面を形成する隔壁４自体の表層が、アルミニウム材の酸化処理により酸化被膜層に改質されている。図３に示す形態のシリンダヘッド５ａにおいては、隔壁４の一面を含む冷媒吸入室２の内面全体の表層部分が、酸化処理による酸化被膜層３１として形成されており、図４に示す形態のシリンダヘッド５ｂにおいては、隔壁４の一面を含む冷媒吐出室３の内面全体の表層部分が、酸化処理による酸化被膜層３２として形成されており、図５に示す形態のシリンダヘッド５ｃにおいては、隔壁４の両面を含む冷媒吸入室２の内面および冷媒吐出室３の内面全体の表層部分が、酸化処理による酸化被膜層３１、３２として形成されている。これらの形態の他にも、冷媒吸入室２や冷媒吐出室３に通じるシリンダヘッド５内の通路、例えば吸入ポート１９を構成してる通路の内面にも、同様の酸化被膜層が形成されていてもよい。酸化被膜層を形成するための酸化処理は、例えば通常の陽極酸化処理によって行うことができ、陽極酸化処理の各種条件により、改質により形成する酸化被膜層の厚さを制御可能である。
【００２０】
シリンダヘッド５を構成するアルミニウム材の母材には、例えば、アルミダイカスト材ＡＤＣやアルミ合金材（Ａ４０００番系材）などを使用でき、それらの母材を用いて予め所定形状に成形されたシリンダヘッド５の目標部位に対し陽極酸化処理を施すことにより、母材自体の表層を所望の厚さの酸化被膜層に改質することができる。形成された酸化被膜層は、アルミニウム材の母材よりも低い熱伝導率を有し、図３〜図５に示したような酸化被膜層３１、３２の存在により、とくに、高温の冷媒吐出室３側から相対的に低温の冷媒吸入室２側への熱伝導が低く抑えられ、冷媒吸入室２内の冷媒ガスの過熱、冷媒吸入室２内からシリンダに吸入されていく冷媒ガスの過熱が抑えられて、圧縮機１の体積効率が向上される。
【００２１】
酸化被膜層３１、３２の特性として、表１に、母材のアルミニウムと酸化被膜層として形成されたアルマイト被膜の熱伝導率の比較、および熱伝導率の逆数である熱伝導比抵抗の比較の一例を示す。表１から分かるように、酸化処理により形成された酸化被膜層は、母材のアルミニウムに比べ、優れた熱伝導抑制効果を示す。
【００２２】
【表１】
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【００２３】
このように、図３〜図５に示したような形態で酸化被膜層３１、３２を設けることにより、冷媒吐出室３側から冷媒吸入室２側への熱伝導が低く抑えられ、冷媒吸入室２内の冷媒ガスの過熱、冷媒吸入室２内からシリンダに吸入されていく冷媒ガスの過熱が抑えられて、圧縮機１の体積効率が向上される。また、酸化被膜層３１、３２はアルミニウム母材の表層自体の改質層として形成されるものであるから、シリンダヘッド５を構成するアルミニウム母材に対し極めて高い密着性を有し、高い耐久性を示すとともに、アルミニウム母材によって予め成形されたシリンダヘッド５の形態（形状や、内部寸法）をそのまま維持して、高い寸法精度を達成できる。また、隔壁４の肉厚も基本的に変更する必要はなく、隔壁４の形状の変更も必要ないので、シリンダヘッド５の重量増加を招くことはなく、成形、製造工程の複雑化を招くこともない。さらに、別部材の取り付けや、別材料のライニングやコーティング工程も不要であるから、この面からも、製造工程の複雑化を招くことはない。重量増加や製造工程の複雑化を招かないので、製造コストの増大も基本的に招かない。
【産業上の利用可能性】
【００２４】
本発明に係る圧縮機のシリンダヘッドは、冷媒を使用するあらゆる圧縮機に適用可能であり、とくに車両用空調装置用の圧縮機に好適なものである。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明を適用可能な圧縮機の一例を示す縦断面図である。
【図２】図１の圧縮機のシリンダヘッドの概略構成図である。
【図３】図２のシリンダヘッドに本発明を適用する場合の一例を示す概略構成図である。
【図４】図２のシリンダヘッドに本発明を適用する場合の別の例を示す概略構成図である。
【図５】図２のシリンダヘッドに本発明を適用する場合のさらに別の例を示す概略構成図である。
【符号の説明】
【００２６】
１  圧縮機
２  冷媒吸入室
３  冷媒吐出室
４  隔壁
５、５ａ、５ｂ、５ｃ  シリンダヘッド
７  シリンダブロック
１１  主軸
１５  斜板
１７  ピストン
１８  シリンダボア
１９  吸入ポート
２０  吸入孔
２１  吐出孔
３１、３２  酸化被膜層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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