JP2006291881A - 斜板式圧縮機 - Google Patents
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Abstract
【課題】本発明の目的は、回転板に軸受を介して取り付けたピストン駆動板をピストンに取り付けたシューと接触させ、ピストンを駆動する斜板式圧縮機において、ピストン駆動板とシューとの接触面及びピストン駆動板と軸受との接触面の双方の摩耗を防止するとともに、皮膜剥離を防止できるように構成した斜板式式圧縮機の提供にある。
【解決手段】駆動軸16に回転板18が一体回転可能に連結され、該回転板18にピストン駆動板28がラジアル軸受30及びスラスト軸受31を介して相対回転可能に支持される構造を持っている。そして、前記ピストン駆動板28のシリンダボア22側のシュー25との接触面にダイヤモンドライクカーボン膜38を形成し、前記ピストン駆動板28のラジアル軸受30及びスラスト軸受31との接触面を母材表面のままとする。
【選択図】 図2
【解決手段】駆動軸16に回転板18が一体回転可能に連結され、該回転板18にピストン駆動板28がラジアル軸受30及びスラスト軸受31を介して相対回転可能に支持される構造を持っている。そして、前記ピストン駆動板28のシリンダボア22側のシュー25との接触面にダイヤモンドライクカーボン膜38を形成し、前記ピストン駆動板28のラジアル軸受30及びスラスト軸受31との接触面を母材表面のままとする。
【選択図】 図2
Description
本発明は、斜板の回転運動をピストンの往復運動に変換して冷媒ガスを吸入吐出する斜板式圧縮機に関するものである。
従来、冷媒ガスの圧縮に用いられる容量可変型斜板式圧縮機としては、例えば、特許文献1に開示されたものが存在する。即ち、シリンダボア1a内には、片頭ピストン22がスライド可能に収容されている。片頭ピストン22の首部には一対の半球状のシュー23A、23Bが嵌め込まれている。斜板15の後面には段差状の突出部が形成されており、この突出部にスラストベアリング20が両側にレース20a、レース20bを介して装着されている。レース20aは斜板15に当接している。そして、斜板15とスラストベアリング20とをシュー23A、23Bの間に挿入し、シュー23Aと斜板15を接触させ、シュー23Bとレース20bを接触させる。斜板15の回転運動はシュー23A、23B及びスラストベアリング20を介して片頭ピストン22の往復直線運動に変換される。
このような構成を持つ斜板式圧縮機においては、斜板15側のレース20aは斜板15に追随して回動し、シュー23B側のレース20bはコロ20cが存在するために斜板15に殆ど追随しない。従って、斜板15とシュー23Bとの間の相対移動に伴う抵抗は、コロ20cの転がり抵抗のみとなり、この転がり抵抗は斜板15とシュー23Bとを直接接触させた場合の摺接抵抗に比してはるかに小さい。よって、動力損失を抑制することができるとしている。
このような構成を持つ斜板式圧縮機においては、斜板15側のレース20aは斜板15に追随して回動し、シュー23B側のレース20bはコロ20cが存在するために斜板15に殆ど追随しない。従って、斜板15とシュー23Bとの間の相対移動に伴う抵抗は、コロ20cの転がり抵抗のみとなり、この転がり抵抗は斜板15とシュー23Bとを直接接触させた場合の摺接抵抗に比してはるかに小さい。よって、動力損失を抑制することができるとしている。
一方、別の従来技術として、特許文献2に開示されたものがある。ハウジングHには駆動軸21が回転可能に支持され、駆動軸21には、斜板22がクランク室16に収容された状態で支持されている。斜板22は、中心部のランド部23と、そのランド部23の外周に肉厚が薄く形成された外周部24とを有している。この斜板22は、ヒンジ機構25及びラグプレート26を介して駆動軸21に作動連結され、駆動軸21と同期回転可能かつ駆動軸21の軸線方向への摺動を伴いながら駆動軸21に対し傾動可能となっている。
そして、斜板22の外周部24が前後一対のシュー27、28の間に摺動可能に介在して片頭型のピストン20に連結されている。駆動軸21の回転によって斜板22が回転すると、斜板22は、各シュー27、28に対して摺動しつつ、ピストン20に往復直線運動を付与し、冷媒ガスの圧縮が行われる。また、斜板22の外周部24には、フロント面39とリヤ面40の両面の周方向全域に渡り、例えばダイヤモンドライクカーボン膜と呼ばれる非晶質硬質炭素膜43、44が形成されている。このため、駆動軸21の回転に伴い斜板22の外周部24がシュー27、28との間で摺動しても、摺動部47に摩耗や焼付けが起こり難くなり、圧縮機の信頼性が向上するとしている。
特開平8−28447号公報(第2−4頁、図1)
特開2002−5013号公報(第2−7頁、図1)
そして、斜板22の外周部24が前後一対のシュー27、28の間に摺動可能に介在して片頭型のピストン20に連結されている。駆動軸21の回転によって斜板22が回転すると、斜板22は、各シュー27、28に対して摺動しつつ、ピストン20に往復直線運動を付与し、冷媒ガスの圧縮が行われる。また、斜板22の外周部24には、フロント面39とリヤ面40の両面の周方向全域に渡り、例えばダイヤモンドライクカーボン膜と呼ばれる非晶質硬質炭素膜43、44が形成されている。このため、駆動軸21の回転に伴い斜板22の外周部24がシュー27、28との間で摺動しても、摺動部47に摩耗や焼付けが起こり難くなり、圧縮機の信頼性が向上するとしている。
しかしながら、特許文献1記載の斜板式圧縮機においては、レース20bとシュー23Bとの接触面は、斜板15の回転方向の相対移動が殆どないために油膜形成が難しく、しかも圧縮及び吸入動作に起因する斜板15の上下方向の微小振動が発生しているため、スラストベアリング20を介在しているにもかかわらずレース20bとシュー23Bとの間で摩耗と焼き付きが発生するおそれがある。
前記特許文献1の問題を解決するために、特許文献1記載の構成を有する斜板式圧縮機に、特許文献2で開示されている技術を適用し、レース20bの全面に低摩擦で高硬度の特性を有する非晶質硬質炭素膜を形成し、レース20bとシュー23Bとの間の摺動特性を改善することが考えられる。しかし、特許文献1の斜板式圧縮機の場合、圧縮時の反力によりレース20bがコロ20cに強く押し付けられることによりレース20bのコロ20c側の表面に局部的なわずかな窪みができ、この窪み部分で抵抗が生じてコロ20cとの転動摩擦によりコロ20c側の表面に形成されている非晶質硬質炭素膜が剥離してしまう問題が発生する。非晶質硬質炭素膜が剥離すると、膜片が圧縮機内に異物として堆積し、他の摺動部分に対して悪影響を与えるおそれがある。
前記特許文献1の問題を解決するために、特許文献1記載の構成を有する斜板式圧縮機に、特許文献2で開示されている技術を適用し、レース20bの全面に低摩擦で高硬度の特性を有する非晶質硬質炭素膜を形成し、レース20bとシュー23Bとの間の摺動特性を改善することが考えられる。しかし、特許文献1の斜板式圧縮機の場合、圧縮時の反力によりレース20bがコロ20cに強く押し付けられることによりレース20bのコロ20c側の表面に局部的なわずかな窪みができ、この窪み部分で抵抗が生じてコロ20cとの転動摩擦によりコロ20c側の表面に形成されている非晶質硬質炭素膜が剥離してしまう問題が発生する。非晶質硬質炭素膜が剥離すると、膜片が圧縮機内に異物として堆積し、他の摺動部分に対して悪影響を与えるおそれがある。
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたもので、本発明の目的は、回転板に軸受を介して取り付けたピストン駆動板をピストンに取り付けたシューと接触させ、ピストンを駆動する斜板式圧縮機において、ピストン駆動板とシューとの接触面及びピストン駆動板と軸受との接触面の双方の摩耗を防止するとともに、ピストン駆動板と軸受との接触面からの皮膜剥離を防止することができるように構成した斜板式式圧縮機の提供にある。
上記課題を達成するため、請求項1記載の発明は、駆動軸に回転板が一体回転可能に連結され、シリンダボア内を往復運動するピストンに所定の間隔を開けて取付けられた一対のシューのうち少なくとも前記シリンダボア側のシューと接触する1つのピストン駆動板が前記回転板に軸受を介して取り付けられた斜板式圧縮機において、前記ピストン駆動板とシリンダボア側のシューとのいずれか一方の接触面にダイヤモンドライクカーボン膜を形成し、前記ピストン駆動板の前記軸受との接触面をピストン駆動板の母材のままとすることを特徴とする。
請求項1記載の発明によれば、シューと接触するピストン駆動板は回転板に対して軸受を介して取り付けられているため、回転数が低く、シューとの接触面の油膜形成がしにくい状態にあるが、ダイヤモンドライクカーボン膜の形成により、ピストン駆動板とシューとの接触面における周方向及び上下方向の摺動特性が改善され、摩耗や焼付きの発生を防止できる。また、ピストン駆動板の軸受と接触する面はピストン駆動板の母材のままで構成したため、大きな圧縮反力がかかっても摩耗損傷を防止できるとともに、ピストン駆動板と軸受との接触面からの皮膜剥離が発生しない。
請求項1記載の発明によれば、シューと接触するピストン駆動板は回転板に対して軸受を介して取り付けられているため、回転数が低く、シューとの接触面の油膜形成がしにくい状態にあるが、ダイヤモンドライクカーボン膜の形成により、ピストン駆動板とシューとの接触面における周方向及び上下方向の摺動特性が改善され、摩耗や焼付きの発生を防止できる。また、ピストン駆動板の軸受と接触する面はピストン駆動板の母材のままで構成したため、大きな圧縮反力がかかっても摩耗損傷を防止できるとともに、ピストン駆動板と軸受との接触面からの皮膜剥離が発生しない。
請求項2記載の発明は、請求項1記載の斜板式圧縮機において、前記ピストン駆動板の母材として少なくとも表面が硬化された鉄系の金属材料を使用することを特徴とする。なお、表面のみではなく内部においても均一に硬化されている鉄系の金属材料も本発明に含まれる。
請求項2記載の発明によれば、軸受の転動素子との接触部に繰り返しかかる圧縮反力によるピストン駆動板の摩耗損傷を防止できる。
請求項2記載の発明によれば、軸受の転動素子との接触部に繰り返しかかる圧縮反力によるピストン駆動板の摩耗損傷を防止できる。
請求項3記載の発明は、請求項1又は2記載の斜板式圧縮機において、前記ピストン駆動板の前記シリンダボア側のシューとの接触面にダイヤモンドライクカーボン膜を形成することを特徴とする。
請求項3記載の発明によれば、凸面として形成されるシュー側の接触面にダイヤモンドライクカーボン膜を形成するのに比べて、皮膜形成を容易に行うことができる。
請求項3記載の発明によれば、凸面として形成されるシュー側の接触面にダイヤモンドライクカーボン膜を形成するのに比べて、皮膜形成を容易に行うことができる。
請求項4記載の発明は、請求項1又は2記載の斜板式圧縮機において、前記シリンダボア側のシューの前記ピストン駆動板との接触面にダイヤモンドライクカーボン膜を形成することを特徴とする。
請求項4記載の発明によれば、ピストン駆動板は未処理のままで良く、製造面で簡単である。また、ピストン駆動板側の接触面にダイヤモンドライクカーボン膜を形成するのに比べて、使用する材料の量が少なくて済む。
請求項4記載の発明によれば、ピストン駆動板は未処理のままで良く、製造面で簡単である。また、ピストン駆動板側の接触面にダイヤモンドライクカーボン膜を形成するのに比べて、使用する材料の量が少なくて済む。
請求項5記載の発明は、請求項1〜4に記載の斜板式圧縮機において、前記回転板を環状に形成すると共にシリンダボア側の面に突出部を形成し、前記ピストン駆動板を環状に形成すると共に前記回転板の突出部にラジアル軸受を介して取り付け、前記ピストン駆動板を前記一対のシューのうちシリンダボア側のシューに接触させ、前記回転板をシリンダボアと反対側のシューに接触させたことを特徴とする。
請求項5記載の発明によれば、圧縮反力がかかるシリンダボア側のシューと回転板とが直接接触することがなくなるので、回転板にはダイヤモンドライクカーボン膜を形成しなくて済み、回転板を形成する材料の選択の幅が広くなる。
請求項5記載の発明によれば、圧縮反力がかかるシリンダボア側のシューと回転板とが直接接触することがなくなるので、回転板にはダイヤモンドライクカーボン膜を形成しなくて済み、回転板を形成する材料の選択の幅が広くなる。
本発明によれば、回転板に軸受を介して取り付けたピストン駆動板をピストンに取り付けたシューと接触させ、ピストンを駆動する斜板式圧縮機において、該ピストン駆動板とシュー及び軸受との接触部の摺動特性を改善するとともに、皮膜の剥離を防止することができる。
(第1の実施形態)
以下、この発明の実施形態に係る斜板式圧縮機を図1及び図2に基づいて説明する。図1は、容量可変型の斜板式圧縮機(以下単に圧縮機とする)の縦断面図を示し、図1において左方を圧縮機10の前方とし、右方を後方とする。
図1に示すように、圧縮機10は、シリンダブロック11と、シリンダブロック11の前端に接合固定されたフロントハウジング12と、シリンダブロック11の後端に弁形成体13を介して接合されたリヤハウジング14とを備えている。
圧縮機10のハウジング内においてシリンダブロック11とフロントハウジング12との間には、クランク室15が区画形成されている。そして、クランク室15を挿通するようにして中央部に、駆動軸16が回転可能に配設されている。
以下、この発明の実施形態に係る斜板式圧縮機を図1及び図2に基づいて説明する。図1は、容量可変型の斜板式圧縮機(以下単に圧縮機とする)の縦断面図を示し、図1において左方を圧縮機10の前方とし、右方を後方とする。
図1に示すように、圧縮機10は、シリンダブロック11と、シリンダブロック11の前端に接合固定されたフロントハウジング12と、シリンダブロック11の後端に弁形成体13を介して接合されたリヤハウジング14とを備えている。
圧縮機10のハウジング内においてシリンダブロック11とフロントハウジング12との間には、クランク室15が区画形成されている。そして、クランク室15を挿通するようにして中央部に、駆動軸16が回転可能に配設されている。
クランク室15内において駆動軸16には、ラグプレート17が一体回転可能に固定されている。ラグプレート17は、斜め後方へ突設された支持アーム21を有し、支持アーム21にはガイド孔21aが形成されている。
クランク室内には、環状をなす回転板18が収容されている。回転板18は、中央側後面に形成されている段差状の突出部18cと、その外周に肉厚が薄く形成された外周部18bとを有している。回転板18の中心部には、挿通孔18aが貫通形成されており、この挿通孔18aに駆動軸16が挿通されている。回転板18の前面には、突起部が設けられこの突起部にガイドピン20が支持アーム21に向けて取り付けられている。回転板18は、鉄系の金属材料よりなっている。
ラグプレート17と回転板18との間には、ヒンジ機構19が介在されている。ヒンジ機構19は、支持アーム21のガイド孔21aに、ガイドピン20の先端部に形成されている球状部を挿入することにより構成されている。
クランク室内には、環状をなす回転板18が収容されている。回転板18は、中央側後面に形成されている段差状の突出部18cと、その外周に肉厚が薄く形成された外周部18bとを有している。回転板18の中心部には、挿通孔18aが貫通形成されており、この挿通孔18aに駆動軸16が挿通されている。回転板18の前面には、突起部が設けられこの突起部にガイドピン20が支持アーム21に向けて取り付けられている。回転板18は、鉄系の金属材料よりなっている。
ラグプレート17と回転板18との間には、ヒンジ機構19が介在されている。ヒンジ機構19は、支持アーム21のガイド孔21aに、ガイドピン20の先端部に形成されている球状部を挿入することにより構成されている。
従って、回転板18は、ヒンジ機構19及びラグプレート17を介して駆動軸16に作動連結され、駆動軸16と同期回転可能かつ駆動軸16の軸線方向への摺動を伴いながら駆動軸16に対して傾動可能となっている。
シリンダブロック11には、複数のシリンダボア22(一つのみ図示)が形成され、各シリンダボア22には、片頭型のピストン23が前後方向へ往復動可能に収容されている。ピストン23の端部には、図2に示すように、一対のシュー座23a、23bが凹設されており、このシュー座23a、23bに半球状をなす前後一対のシュー24、25が所定の間隔を開けて取付けられている。シュー24と25とは、鉄系の金属材料よりなっている。
シリンダブロック11には、複数のシリンダボア22(一つのみ図示)が形成され、各シリンダボア22には、片頭型のピストン23が前後方向へ往復動可能に収容されている。ピストン23の端部には、図2に示すように、一対のシュー座23a、23bが凹設されており、このシュー座23a、23bに半球状をなす前後一対のシュー24、25が所定の間隔を開けて取付けられている。シュー24と25とは、鉄系の金属材料よりなっている。
ピストン駆動板28は、回転板18にスラスト軸受31及びラジアル軸受30を介して取り付けられている。ピストン駆動板28は環状の形状を有し、その中心部に支持孔28bが貫通形成されている。該支持孔28bの内周面と突出部18cの外周面との間に転がり軸受よりなるラジアル軸受30を介在させることによって、ピストン駆動板28は回転板18に対し回転可能に支持されている。ラジアル軸受30は、保持器30aと保持器30a上に複数介在する転動素子としてのコロ30bとからなっている。
ピストン駆動板28の外周部28aと回転板18の外周部18bとの間には、転がり軸受よりなるスラスト軸受31が介在されている。スラスト軸受31は、転動素子としてのコロ31aを複数有しており、複数のコロ31aは保持器31bによって自転可能に保持されている。スラスト軸受31のコロ31aと回転板18の外周部18bとの間には、円環状をなすレース26が介在されている。ピストン駆動板28の母材としては、鉄系の金属材料を使用している。
ピストン駆動板28の外周部28aと回転板18の外周部18bとの間には、転がり軸受よりなるスラスト軸受31が介在されている。スラスト軸受31は、転動素子としてのコロ31aを複数有しており、複数のコロ31aは保持器31bによって自転可能に保持されている。スラスト軸受31のコロ31aと回転板18の外周部18bとの間には、円環状をなすレース26が介在されている。ピストン駆動板28の母材としては、鉄系の金属材料を使用している。
ピストン駆動板28はラジアル軸受30及びスラスト軸受31を介することで、回転板18と相対回転可能でかつ一体的に傾動可能となるように、回転板18によって支持されている。従って、回転板18が回転すると、ラジアル軸受30及びスラスト軸受31の作用によって、回転板18とピストン駆動板28との間に転がりが生じ、面同士の摺接抵抗を減少させることができる。
回転板18の外周部18bとピストン駆動板28の外周部28aとは、所定の間隔を開けて取付けられた一対のシュー24、25の間に挿入され、ピストン23と連結される。
シリンダボア22と反対側にあるシュー24は、球面部24aでシュー座23aと当接し、球面部24aと反対側の平面部24bで、回転板18の外周部18bの前面と当接し摺動可能となっている。又、シリンダボア22側にあるシュー25は、球面部25aでシュー座23bと当接し、球面部25aと反対側の平面部25bで、ピストン駆動板28の外周部28aの後面と当接し摺動可能となっている。
シリンダボア22と反対側にあるシュー24は、球面部24aでシュー座23aと当接し、球面部24aと反対側の平面部24bで、回転板18の外周部18bの前面と当接し摺動可能となっている。又、シリンダボア22側にあるシュー25は、球面部25aでシュー座23bと当接し、球面部25aと反対側の平面部25bで、ピストン駆動板28の外周部28aの後面と当接し摺動可能となっている。
各ピストン23は、上記したようにシュー24、25を介して回転板18及びピストン駆動板28の外周部に連結されている。従って、駆動軸16の回転によって回転板18が回転すると、ピストン23が前後方向に往復直線運動される。
図1に示すように、圧縮機10のハウジング内において、弁形成体13とリヤハウジング14との間には、吸入室32及び吐出室33がそれぞれ形成されている。吸入室32及び吐出室33は、弁形成体13の各種フラッパ弁を介して各シリンダボア22と選択的に連通されている。図示しない外部回路から吸入室32に導入された冷媒ガスは、前記弁を介してシリンダ内に吸入され、ピストン23の往復動により圧縮されて吐出室33に吐出される。
図1に示すように、圧縮機10のハウジング内において、弁形成体13とリヤハウジング14との間には、吸入室32及び吐出室33がそれぞれ形成されている。吸入室32及び吐出室33は、弁形成体13の各種フラッパ弁を介して各シリンダボア22と選択的に連通されている。図示しない外部回路から吸入室32に導入された冷媒ガスは、前記弁を介してシリンダ内に吸入され、ピストン23の往復動により圧縮されて吐出室33に吐出される。
圧縮機10のハウジング内には、クランク室15と吸入室32とを接続する抽気通路34及び、吐出室33とクランク室15とを接続する給気通路35並びに、給気通路35の途中に設置される電磁弁よりなる制御弁36が設けられている。制御弁36の開度調節によってクランク室15の内圧調整が行われる。
回転板18は、クランク室15の内圧が高くなるにつれて駆動軸16の軸線に対して直角に近づき(回転板18の傾斜角度が小さくなる)、一方、クランク室15の内圧が低くなる場合には、駆動軸16の軸線に近づくように(回転板18の傾斜角度が大きくなる)回転板18が傾斜する。尚、圧縮機10が備えるピストン23のストロークは、回転板18の傾斜状態に応じて変化する。
例えば、クランク室15の圧力が高く回転板18の傾斜が小さい場合には、ピストン23のストロークは小さく、逆に、クランク室15の圧力が低く回転板18の傾斜が大きい場合には、ピストン23のストロークは大きい。
従って、ピストン23のストロークが小さくなると吐出容量は少なくなり、またストロークが大きくなると吐出容量も大きくなる。
例えば、クランク室15の圧力が高く回転板18の傾斜が小さい場合には、ピストン23のストロークは小さく、逆に、クランク室15の圧力が低く回転板18の傾斜が大きい場合には、ピストン23のストロークは大きい。
従って、ピストン23のストロークが小さくなると吐出容量は少なくなり、またストロークが大きくなると吐出容量も大きくなる。
図2に示すように、ピストン駆動板28のシリンダボア22側のシュー25と接触する後面28cには、周方向全域に渡ってダイヤモンドライクカーボン膜(略して、DLC膜とする)38が形成されている。DLC膜38は、周知のCVD法あるいはPVD法によって形成されている。DLC膜38は、一般には合成擬似ダイヤモンド薄膜、ダイヤモンドライクカーボン膜、i−カーボン膜等と呼称されるが、本例ではダイヤモンドライクカーボン膜と称することにする。ピストン駆動板28はこのDLC膜38の表面で、シュー25の平面部25bと接触し、摺動することになる。
そして、ピストン駆動板28の母材としては、上記した通り鉄系の金属材料を使用し、高温焼き戻し処理を施したものを使用している。この為、ピストン駆動板28にDLC膜38を形成するときに、高温処理を行っても、母材表面の硬度が低下することは無く、一定の硬度を保つことができる。DLC膜38は、硬度等の物性的には、ダイヤモンドに近似している特徴を有しており、高硬度でしかも摩擦係数が低いという特性がある。
ピストン駆動板28は回転板18に対し殆ど回転しておらず、連れ回り状態にある。よって、ピストン駆動板28とシュー25との間に油膜が形成され難い状態であるが、接触面にDLC膜38が形成されているので、摺動特性がよく、ピストン駆動板28とシュー25との間の摩耗や焼付きが防止される。
ピストン駆動板28のラジアル軸受30のコロ30bとの接触面である支持孔28b内周面は、DLC膜が形成されない母材のままであり、コロ30bは母材表面と直接接触し転動することになる。又、ピストン駆動板28のスラスト軸受31のコロ31aとの接触面である前面28dは、DLC膜が形成されない母材のままであり、コロ31aは母材表面と直接接触し転動することになる。
しかし、表面硬化された鉄系の金属材料がピストン駆動板28の母材として使用されているので、コロ30b及び31aの転動により繰り返し応力がかかってもピストン駆動板28の母材表面が摩耗劣化することはない。
しかし、表面硬化された鉄系の金属材料がピストン駆動板28の母材として使用されているので、コロ30b及び31aの転動により繰り返し応力がかかってもピストン駆動板28の母材表面が摩耗劣化することはない。
次に、この実施形態に係る圧縮機10の作用について説明する。
外部の駆動源と連結された駆動軸16の回転に伴って回転板18が回転運動すると、回転板18とピストン駆動板28の間に設けられているラジアル軸受30及びスラスト軸受31の回転作用によって、回転板18とピストン駆動板28との間に転がりが生じ、ピストン駆動板28は、回転板18に支持された状態で殆ど回転することは無く、前後方向への揺動運動を繰り返す。そして、回転板18及びピストン駆動板28の外周部と接触するシュー24、25を介して各ピストン23が前後方向に往復運動を行う。
外部の駆動源と連結された駆動軸16の回転に伴って回転板18が回転運動すると、回転板18とピストン駆動板28の間に設けられているラジアル軸受30及びスラスト軸受31の回転作用によって、回転板18とピストン駆動板28との間に転がりが生じ、ピストン駆動板28は、回転板18に支持された状態で殆ど回転することは無く、前後方向への揺動運動を繰り返す。そして、回転板18及びピストン駆動板28の外周部と接触するシュー24、25を介して各ピストン23が前後方向に往復運動を行う。
これにより、各ピストン23が上死点位置から下死点位置へ移動されるときには、吸入室32内の冷媒ガスが弁形成体13に形成されている吸入弁を通してシリンダボア22内に吸入される。
その後に、各ピストン23が下死点位置から上死点位置へ移動されるときには、シリンダボア22内の冷媒ガスが所定の圧力まで圧縮される。
そして、圧縮された冷媒ガスは、弁形成体13に形成されている吐出弁を通して吐出室33に吐出され、外部冷媒回路等へ排出される。
その後に、各ピストン23が下死点位置から上死点位置へ移動されるときには、シリンダボア22内の冷媒ガスが所定の圧力まで圧縮される。
そして、圧縮された冷媒ガスは、弁形成体13に形成されている吐出弁を通して吐出室33に吐出され、外部冷媒回路等へ排出される。
ところで、冷媒ガス吸入時には、ピストン23を強制牽引する際の反力が主としてシリンダボア22と反対側のシュー24を介して回転板18の外周部18bの前面に作用する。一方、冷媒ガス吐出時にその冷媒ガスをピストン23で圧縮する際の圧縮反力は、主としてシリンダボア22側のシュー25を介してピストン駆動板28の外周部28aの後面28cに作用する。そして、強制牽引の反力は圧縮反力の値に比べてはるかに小さい。
従って、回転板18の外周部18bの前面とシュー24の平面部24bは、直接接触し摺動しており、回転板18とシュー24との相対回転速度は大きいが、強制牽引の際の反力は相対的に小さいので、摺動特性を特別に高くしなくても、摩耗や焼き付きは発生し難い。
一方、ピストン駆動板28の外周部28aの後面28cとシュー25の平面部25bには、大きな圧縮反力がかかるが、ピストン駆動板28は回転板18に対して殆ど回転しておらず、ピストン駆動板28とシュー25との相対回転も非常に小さい状態なので、回転による影響は少ない。
一方、ピストン駆動板28の外周部28aの後面28cとシュー25の平面部25bには、大きな圧縮反力がかかるが、ピストン駆動板28は回転板18に対して殆ど回転しておらず、ピストン駆動板28とシュー25との相対回転も非常に小さい状態なので、回転による影響は少ない。
しかし、低回転状態においては、ピストン駆動板28とシュー25との間は油膜形成がし難い状態にあり、摩耗や焼き付きが発生する恐れがある。しかし、ピストン駆動板28とシュー25との間の接触面にDLC膜38が形成されているので、低回転時の摺動特性を改善することができ、ピストン駆動板28とシュー25との間で摩耗や焼付きが発生し難くなる。
一方、ピストン駆動板28の外周部28aの前面28dは、スラスト軸受31のコロ31aが接触し転動している。前面28dにはDLC膜が形成されておらず、前面28dは母材表面のままである。コロ31aの転動に伴いピストン駆動板28の前面28dには繰り返し圧縮反力が作用するために、ピストン駆動板28がコロ31aへ強く押し付けられる。しかし、コロ31aと接触するピストン駆動板28の前面28dは母材である表面硬化された鉄系材料を使用しているので、強い圧縮反力を受けても摩耗劣化することはない。
又、ピストン駆動板28に形成されている支持孔28bの円筒状内周面は、ラジアル軸受30のコロ30bが接触し転動している。支持孔28bの内周面にもDLC膜が形成されておらず、支持孔28bの内周面は母材表面のままである。コロ30bの転動に伴いピストン駆動板28の支持孔28b内周面には繰り返し応力がかかり、ピストン駆動板28がコロ30bへ強く押し付けられる。しかし、コロ30bと接触するピストン駆動板28の支持孔28b内周面は母材である表面硬化された鉄系材料を使用しているので、摩耗劣化することはない。
本実施形態においては、コロ31aと回転板18の外周部18bとの間にレース26が介在されており、コロ31aに作用する圧縮反力は、レース26を介することで面圧を低くして回転板18に作用するので、回転板18が局部的に摩耗劣化することを抑制できる。又、レース26は回転板18に対して相対回転しており、大きな圧縮反力がコロ31aを介して作用する部位が順次入れ替わり、レース26が局部的に摩耗劣化することを防止できる。
この実施形態に係る圧縮機10によれば以下の効果を奏する。
(1)ピストン駆動板28は回転板18に対して、ラジアル軸受30及びスラスト軸受31を介して支持されているので、回転板18の高速回転時においても、回転板18とピストン駆動板28との間の摺動抵抗は転がり摩擦によるもののみとなり、ピストン駆動板28はほとんど回転しない状態である。このため、ピストン駆動板28とシュー25との間に油膜が形成され難い状態であるが、接触面にDLC膜38が形成されているので、摺動特性が改善され、ピストン駆動板28とシュー25との間の摩耗や焼付きが防止される。
(2)ピストン駆動板28の外周部28aの前面28dと、スラスト軸受31のコロ31aとの接触面にはDLC膜が形成されておらず母材表面のままである。コロ31aの転動に伴いピストン駆動板28の前面28dには繰り返し圧縮反力が作用するために、ピストン駆動板28がコロ31aへ強く押し付けられる。しかし、コロ31aと接触するピストン駆動板28の前面28dは母材である表面硬化された鉄系材料を使用しているので、強い圧縮反力を受けても摩耗劣化することはない。また、シュー25との接触面とは異なり、DLC膜38が形成されていないため、コロ31aとの繰返し衝突による膜剥離が発生しない。
(3)ピストン駆動板28に形成されている支持孔28bの円筒状内周面と、ラジアル軸受30のコロ30bとの接触面にはDLC膜が形成されておらず母材表面のままである。コロ30bの転動に伴いピストン駆動板28の支持孔28b内周面には繰り返し応力がかかり、ピストン駆動板28がコロ30bへ強く押し付けられる。しかし、コロ30bと接触するピストン駆動板28の支持孔28b内周面は母材である表面硬化された鉄系材料を使用しているので、摩耗劣化することはない。また、シュー25との接触面とは異なり、DLC膜38が形成されていないため、コロ30bとの繰返し衝突による膜剥離が発生しない。
(4)ピストン駆動板28のシュー25と接触する後面28cにだけDLC膜38を形成するので、皮膜面積も少なくて済み、製造コストを安価にできる。
(1)ピストン駆動板28は回転板18に対して、ラジアル軸受30及びスラスト軸受31を介して支持されているので、回転板18の高速回転時においても、回転板18とピストン駆動板28との間の摺動抵抗は転がり摩擦によるもののみとなり、ピストン駆動板28はほとんど回転しない状態である。このため、ピストン駆動板28とシュー25との間に油膜が形成され難い状態であるが、接触面にDLC膜38が形成されているので、摺動特性が改善され、ピストン駆動板28とシュー25との間の摩耗や焼付きが防止される。
(2)ピストン駆動板28の外周部28aの前面28dと、スラスト軸受31のコロ31aとの接触面にはDLC膜が形成されておらず母材表面のままである。コロ31aの転動に伴いピストン駆動板28の前面28dには繰り返し圧縮反力が作用するために、ピストン駆動板28がコロ31aへ強く押し付けられる。しかし、コロ31aと接触するピストン駆動板28の前面28dは母材である表面硬化された鉄系材料を使用しているので、強い圧縮反力を受けても摩耗劣化することはない。また、シュー25との接触面とは異なり、DLC膜38が形成されていないため、コロ31aとの繰返し衝突による膜剥離が発生しない。
(3)ピストン駆動板28に形成されている支持孔28bの円筒状内周面と、ラジアル軸受30のコロ30bとの接触面にはDLC膜が形成されておらず母材表面のままである。コロ30bの転動に伴いピストン駆動板28の支持孔28b内周面には繰り返し応力がかかり、ピストン駆動板28がコロ30bへ強く押し付けられる。しかし、コロ30bと接触するピストン駆動板28の支持孔28b内周面は母材である表面硬化された鉄系材料を使用しているので、摩耗劣化することはない。また、シュー25との接触面とは異なり、DLC膜38が形成されていないため、コロ30bとの繰返し衝突による膜剥離が発生しない。
(4)ピストン駆動板28のシュー25と接触する後面28cにだけDLC膜38を形成するので、皮膜面積も少なくて済み、製造コストを安価にできる。
(第2の実施形態)
次に、第2の実施形態に係る斜板式圧縮機を図3に基づいて説明する。
この実施形態では、第1の実施形態におけるDLC膜の形成個所を変更したものである。
従って、ここでは、説明の便宜上、先の説明で用いた符号を一部共通して用い、共通する構成についてはその説明を省略し、変更した個所のみ説明を行う。
次に、第2の実施形態に係る斜板式圧縮機を図3に基づいて説明する。
この実施形態では、第1の実施形態におけるDLC膜の形成個所を変更したものである。
従って、ここでは、説明の便宜上、先の説明で用いた符号を一部共通して用い、共通する構成についてはその説明を省略し、変更した個所のみ説明を行う。
図3に示すように、ピストン駆動板28のシリンダボア22側のシュー25と接触する後面28cには、シュー25の平面部25bと直接接触し、摺動する個所にのみDLC膜39が形成されている。この実施形態では、ピストン駆動板28の後面28cの全面に渡ってDLC膜38を形成する場合と比較して、必要な皮膜面積が小さくて済み、製造コストを更に安価にできる。
(第3の実施形態)
次に、第3の実施形態に係る斜板式圧縮機を図4に基づいて説明する。
この実施形態では、回転板とピストン駆動板の取り付け構造が第1の実施形態と異なるのみなので共通する構成についてはその説明を省略し、変更した個所のみ説明を行う。
次に、第3の実施形態に係る斜板式圧縮機を図4に基づいて説明する。
この実施形態では、回転板とピストン駆動板の取り付け構造が第1の実施形態と異なるのみなので共通する構成についてはその説明を省略し、変更した個所のみ説明を行う。
図4に示すように、回転板51に対してストッパ52を図示しないネジ部等によって一体化することにより環状溝を形成し、その中にピストン駆動板53を回転自由に支持するラジアル軸受54と、一対のスラスト軸受55、56が設けられている。これらの軸受は、例えばコロ軸受とすることができる。
そして、一対のシュー24、25の間にピストン駆動板53を挟持することにより、ピストン駆動板53はシュー24、25を介してピストン23に連結されている。
そして、一対のシュー24、25の間にピストン駆動板53を挟持することにより、ピストン駆動板53はシュー24、25を介してピストン23に連結されている。
ピストン駆動板53のシリンダボア22側のシュー25と接触する後面53aには、シュー25の平面部25bと直接接触し、摺動する個所にのみDLC膜57が形成されている。
ピストン駆動板53のシュー24、ラジアル軸受54及びスラスト軸受55、56との接触面にはDLC膜が形成されておらず表面硬化された鉄系の金属材料を使用し母材のままである。
ピストン駆動板53のシュー24、ラジアル軸受54及びスラスト軸受55、56との接触面にはDLC膜が形成されておらず表面硬化された鉄系の金属材料を使用し母材のままである。
従って、駆動軸16の回転によって回転板51が回転すると、ピストン駆動板53はラジアル軸受54及びスラスト軸受55、56によって回転板51上で回転自由に支持されているので、ピストン駆動板53が回転することは無く、駆動軸16に対して単に前後方向への揺動運動だけをすることになる。よって、ピストン駆動板53とシュー24、25との相対回転も非常に小さい状態なので、回転による影響は少ない。
この実施形態に係る斜板式圧縮機の作用効果については、第1の実施形態の場合と同等であり説明を割愛する。
この実施形態に係る斜板式圧縮機の作用効果については、第1の実施形態の場合と同等であり説明を割愛する。
(第4の実施形態)
次に、第4の実施形態に係る斜板式圧縮機を図5に基づいて説明する。
この実施形態では、回転板とピストン駆動板の取り付け構造が第1、第2及び第3の実施形態と異なるのみなので共通する構成についてはその説明を省略し、変更した個所のみ説明を行う。
次に、第4の実施形態に係る斜板式圧縮機を図5に基づいて説明する。
この実施形態では、回転板とピストン駆動板の取り付け構造が第1、第2及び第3の実施形態と異なるのみなので共通する構成についてはその説明を省略し、変更した個所のみ説明を行う。
図5に示すように、回転板71の後面中央部に突出して設けられたボス部72に、ピストン駆動板75と一体形成されたラジアルボール軸受74が外嵌配置されている。ラジアルボール軸受74は、複数のボール74aを備えている。ピストン駆動板75はこのラジアルボール軸受74の外周側にフランジ状に設けられている。そしてピストン駆動板75の前面75a下方部と回転板71との間には、スラストコロ軸受73が介在されている。スラストコロ軸受73は、転動素子としての複数のコロ73aを備えており、コロ73aはピストン駆動板75及び回転板71の転動面に直接接触している。
そして、一対のシュー24、25の間にピストン駆動板75を挿入し挟持することにより、ピストン駆動板75はシュー24、25を介してピストン23に連結されている。
ピストン駆動板75のシリンダボア22側のシュー25と接触する後面75bには、シュー25の平面部25bと直接接触し、摺動する個所にのみDLC膜76が形成されている。
ピストン駆動板75のシュー24、ラジアル軸受74及びスラストコロ軸受73との接触面若しくは接触個所にはDLC膜が形成されておらず、表面硬化された鉄系の金属材料を使用し母材のままである。
ピストン駆動板75のシリンダボア22側のシュー25と接触する後面75bには、シュー25の平面部25bと直接接触し、摺動する個所にのみDLC膜76が形成されている。
ピストン駆動板75のシュー24、ラジアル軸受74及びスラストコロ軸受73との接触面若しくは接触個所にはDLC膜が形成されておらず、表面硬化された鉄系の金属材料を使用し母材のままである。
従って、駆動軸16の回転によって回転板71が回転すると、ピストン駆動板75はラジアル軸受74及びスラスト軸受73によって回転板71上で回転自由に支持されているので、ピストン駆動板75が回転することは無く、駆動軸16に対して単に前後方向への揺動運動だけをすることになる。よって、ピストン駆動板75とシュー24、25との相対回転も非常に小さい状態なので、回転による影響は少ない。
この実施形態に係る斜板式圧縮機の作用効果については、第1の実施形態の場合と同等であり説明を割愛する。
この実施形態に係る斜板式圧縮機の作用効果については、第1の実施形態の場合と同等であり説明を割愛する。
(第5の実施形態)
次に、第5の実施形態に係る斜板式圧縮機を図6に基づいて説明する。
この実施形態は、本発明を両頭ピストン式圧縮機に適用した例である。
ここでは、説明の便宜上、先の説明で用いた符号を一部共通して用い、共通する構成についてはその説明を省略し、変更した個所のみ説明を行う。
次に、第5の実施形態に係る斜板式圧縮機を図6に基づいて説明する。
この実施形態は、本発明を両頭ピストン式圧縮機に適用した例である。
ここでは、説明の便宜上、先の説明で用いた符号を一部共通して用い、共通する構成についてはその説明を省略し、変更した個所のみ説明を行う。
図6に示すように、回転板84の前後面中央部に形成された第1突出部84b及び第2突出部84cにラジアル軸受87、88を介して第1ピストン駆動板85、第2ピストン駆動板86がそれぞれ外嵌配置されている。そして、回転板84の外周部84aと第1ピストン駆動板85及び第2ピストン駆動板86との間には、スラスト軸受89、90がレース93、94を介してそれぞれ配置されている。
回転板84の外周部84aを第1ピストン駆動板85及び第2ピストン駆動板86で両側より挟持して構成し、所定の間隔を開けて取付けられているシュー82、83の間に挿入することにより、回転板84及び第1ピストン駆動板85、第2ピストン駆動板86はピストン81に連結される。
前方のシュー82は第1ピストン駆動板85と接触し、後方のシュー83は第2ピストン駆動板86と接触している。そして、第1ピストン駆動板85及び第2ピストン駆動板86のシュー82、83とそれぞれ接触する面には、DLC膜91、92が形成されている。
前方のシュー82は第1ピストン駆動板85と接触し、後方のシュー83は第2ピストン駆動板86と接触している。そして、第1ピストン駆動板85及び第2ピストン駆動板86のシュー82、83とそれぞれ接触する面には、DLC膜91、92が形成されている。
従って、駆動軸16の回転によって回転板84が回転すると、第1ピストン駆動板85及び第2ピストン駆動板86はラジアル軸受87、88及びスラスト軸受89、90によって、回転板84上で回転自由に支持されているので、第1ピストン駆動板85及び第2ピストン駆動板86がほとんど回転することは無く、駆動軸16に対して単に前後方向への揺動運動を行う。
この実施形態に係る斜板式圧縮機の作用効果については、第1の実施形態の場合と同等であり説明を割愛する。
この実施形態に係る斜板式圧縮機の作用効果については、第1の実施形態の場合と同等であり説明を割愛する。
なお、本発明は、上記した実施形態に限定されるものではなく本発明の趣旨の範囲内で種々の変更が可能であり、例えば、次のように変更してもよい。
○ 第1〜第5の実施形態では、ピストン駆動板のシリンダボア側にあるシューとの接触面にDLC膜を形成するとして説明したが、シューのピストン駆動板との接触面にDLC膜を形成しても構わない。
○ 第1〜第5の実施形態では、ピストン駆動板の母材として鉄系材料で高温焼き戻し処理を行ったものを使用し、ピストン駆動板のシリンダボア側にあるシューとの接触面にDLC膜を形成する時に、高温処理を行うとして説明したが、低温プロセスのDLC処理を行っても良い。低温プロセスによる場合には、母材の硬度低下をもたらさないので、母材の選択範囲を広めることが可能となる。
○ 第5の実施形態では、ピストン駆動板のシリンダボア側のシューとの接触面の全面に渡ってDLC膜を形成するとして説明したが、第2の実施形態と同じように、シューの平面部と直接接触し、摺動する個所にのみDLC膜を形成しても良い。
○ 第1〜第5の実施形態では、ピストン駆動板のシリンダボア側にあるシューとの接触面にDLC膜を形成するとして説明したが、シューのピストン駆動板との接触面にDLC膜を形成しても構わない。
○ 第1〜第5の実施形態では、ピストン駆動板の母材として鉄系材料で高温焼き戻し処理を行ったものを使用し、ピストン駆動板のシリンダボア側にあるシューとの接触面にDLC膜を形成する時に、高温処理を行うとして説明したが、低温プロセスのDLC処理を行っても良い。低温プロセスによる場合には、母材の硬度低下をもたらさないので、母材の選択範囲を広めることが可能となる。
○ 第5の実施形態では、ピストン駆動板のシリンダボア側のシューとの接触面の全面に渡ってDLC膜を形成するとして説明したが、第2の実施形態と同じように、シューの平面部と直接接触し、摺動する個所にのみDLC膜を形成しても良い。
10 斜板式圧縮機
16 駆動軸
18 回転板
28 ピストン駆動板
23 ピストン
24 シュー
25 シュー
30 ラジアル軸受
31 スラスト軸受
16 駆動軸
18 回転板
28 ピストン駆動板
23 ピストン
24 シュー
25 シュー
30 ラジアル軸受
31 スラスト軸受
Claims (5)
- 駆動軸に回転板が一体回転可能に連結され、シリンダボア内を往復運動するピストンに所定の間隔を開けて取付けられた一対のシューのうち少なくとも前記シリンダボア側のシューと接触する1つのピストン駆動板が前記回転板に軸受を介して取り付けられた斜板式圧縮機において、
前記ピストン駆動板とシリンダボア側のシューとのいずれか一方の接触面にダイヤモンドライクカーボン膜を形成し、前記ピストン駆動板の前記軸受との接触面をピストン駆動板の母材のままとすることを特徴とする斜板式圧縮機。 - 前記ピストン駆動板の母材として少なくとも表面が硬化された鉄系の金属材料を使用することを特徴とする請求項1記載の斜板式圧縮機。
- 前記ピストン駆動板の前記シリンダボア側のシューとの接触面にダイヤモンドライクカーボン膜を形成することを特徴とする請求項1又は2記載の斜板式圧縮機。
- 前記シリンダボア側のシューの前記ピストン駆動板との接触面にダイヤモンドライクカーボン膜を形成することを特徴とする請求項1又は2記載の斜板式圧縮機。
- 前記回転板を環状に形成すると共に前記シリンダボア側の面に突出部を形成し、前記ピストン駆動板を環状に形成すると共に前記回転板の突出部にラジアル軸受を介して取り付け、
前記ピストン駆動板を前記一対のシューのうちシリンダボア側のシューに接触させ、前記回転板を前記シリンダボアと反対側のシューに接触させたことを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項記載の斜板式圧縮機。
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