JP2018096251A - 圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】二酸化炭素を圧縮する圧縮機において、より高い耐久性を実現可能な圧縮機を提供する。
【解決手段】本発明の圧縮機は、ハウジングとしてのフロントハウジング１と、可動部材としての駆動軸３１を有して二酸化炭素の圧縮を行う圧縮機構９とを備えている。フロントハウジング１は、９重量％以上１２重量％以下の珪素を含有するアルミニウム合金からなる。フロントハウジング１には、摺動部分としての第１軸受１１ｄと、第１軸受１１ｄに隣接する第１周辺部分１１ｅとが設けられている。第１軸受１１ｄ及び第１周辺部分１１ｅには、ニッケルを主成分とするメッキ層２０が設けられている。
【選択図】図３

Description

本発明は圧縮機に関する。

圧縮機は、ハウジングと、ハウジング内に設けられた圧縮機構とを備えている。圧縮機構は可動部材を有しており、冷媒の圧縮を行う。このような可動部材としては、例えば、駆動軸やピストンの他、ベーン等が挙げられる。ハウジングには、可動部材を摺動させる摺動部分が設けられている。また、圧縮機の中には、冷媒として二酸化炭素を採用するものも存在する。このような圧縮機は、例えば、特許文献１に開示されている。

この種の圧縮機では、冷媒を圧縮するに当たって、摺動部分は可動部材を好適に摺動させることが求められる。そこで、特許文献２に開示された圧縮機では、摺動部分にニッケルを主成分とするメッキ層が設けられている。これにより、この圧縮機では、摺動部分における摺動性の向上が図られている。また、メッキ層がニッケルを主成分とすることで、メッキ層自体の耐久性も高くなっている。

特開２００６−１７０００７号公報 特開昭６４−７３１８６号公報

ところで、特許文献１記載の圧縮機のように、冷媒として二酸化炭素を採用する場合、圧縮時に二酸化炭素が非常に高圧になることから、ハウジングには高い耐久性が要求される。そこで、所定量の珪素を含有するアルミニウム合金によってハウジングを形成することでハウジングの耐久性を向上させることが考えられる。

しかし、アルミニウム合金中における珪素の含有量を多くすれば、その分、ハウジングから晶出する珪素の結晶が大きくなり、ハウジングから珪素の結晶が脱落し易くなる。ここで、特許文献２記載の圧縮機のように、摺動部分にメッキ層を設ければ、摺動部分では、メッキ層によってハウジングから珪素の結晶が脱落することを防止できるものの、メッキ層が存在しない摺動部分の周辺では、珪素の結晶の脱落を防止できない。この結果、脱落した珪素の結晶によって、可動部材が損傷する不具合が生じ易い。このため、ハウジングの耐久性の向上と可動部材の損傷の防止との両立が難しく、圧縮機の耐久性を向上させることが難しい。

本発明は、上記従来の実情に鑑みてなされたものであって、二酸化炭素を圧縮する圧縮機において、より高い耐久性を実現可能な圧縮機を提供することを解決すべき課題としている。

本発明の圧縮機は、ハウジングと、前記ハウジング内に設けられ、可動部材を有する圧縮機構とを備え、前記圧縮機構によって冷媒の圧縮を行う圧縮機であって、
前記冷媒は二酸化炭素であり、
前記ハウジングは、９重量％以上１２重量％以下の珪素を含有するアルミニウム合金からなり、
前記ハウジングには、前記可動部材を摺動させる摺動部分と、前記摺動部分に隣接する周辺部分とが設けられ、
前記摺動部分及び前記周辺部分には、ニッケルを主成分とするメッキ層が形成されていることを特徴とする。

本発明の圧縮機では、ハウジングが９重量％以上１２重量％以下の珪素を含有するアルミニウム合金からなるため、ハウジングの耐久性を十分に高くすることができる。そして、この圧縮機では、摺動部分及び周辺部分にメッキ層が形成されるため、摺動部分において珪素の結晶の脱落をメッキ層で防止できるだけでなく、周辺部分においても珪素の結晶の脱落をメッキ層で防止することができる。このため、ハウジングから脱落した珪素の結晶によって可動部材が損傷することを好適に防止することができる。

さらに、この圧縮機では、メッキ層がニッケルを主成分としているため、メッキ層自体が優れた摺動性を発揮する。これにより、二酸化炭素を圧縮するに当たって可動部材に作用する負荷が大きくても、摺動部分では可動部材を好適に摺動させることができる。また、ニッケルを主成分とすることにより、メッキ層の硬度が高くなることから、メッキ層自体の耐久性も高くすることができる。

したがって、本発明の圧縮機は、二酸化炭素を圧縮する圧縮機において、高い耐久性を発揮できる。

摺動部分は、軸方向に延びる第１内面を有する円筒状に形成され得る。また、周辺部分は、第１内面と連続して軸方向に延び、第１内面から離れるにつれて第１内面よりも拡径する第２内面を有する円錐状に形成され得る。そして、第２内面は、第１内面に対して母線が曲線状に連続していることが好ましい。この場合には、周辺部分に形成されたメッキ層に可動部材が接触することによって、可動部材が損傷することを好適に防止することができる。

ハウジングには、圧縮機構を収容するとともに、摺動部分及び周辺部分以外の収容部分が設けられ得る。そして、メッキ層は、収容部分にも形成されていることが好ましい。この場合、収容部分においても、珪素の結晶が脱落することをメッキ層で防止することができる。

可動部材は、回転駆動される駆動軸であり得る。そして、摺動部分は、駆動軸を回転可能に支持する軸受であることが好ましい。この場合には、ハウジングから脱落した珪素の結晶によって駆動軸が損傷することを防止できる。

ハウジングは、シリンダボアが設けられたシリンダブロックを有し得る。圧縮機構は、回転駆動される駆動軸と、駆動軸の回転によって回転可能な斜板と、斜板と係合するとともにシリンダボア内で往復動可能なピストンとを有し得る。摺動部分は、シリンダボアであり得る。可動部材は、ピストンであることも好ましい。この場合には、ハウジングから脱落した珪素の結晶によってピストンが損傷することを防止できる。

ハウジングは、シリンダボアが設けられたシリンダブロックを有し得る。圧縮機構は、回転駆動される駆動軸と、駆動軸の回転によって回転可能な斜板と、斜板と係合するとともにシリンダボア内で往復動可能なピストンとを有し得る。摺動部分は、駆動軸を回転可能に支持する軸受とシリンダボアとであり得る。可動部材は、駆動軸とピストンとであることも好ましい。この場合には、ハウジングから脱落した珪素の結晶によって駆動軸やピストンが損傷することを防止できる。

本発明の圧縮機は、二酸化炭素を圧縮する圧縮機において、高い耐久性を発揮できる。

図１は、実施例の圧縮機を示す断面図である。 図２は、実施例の圧縮機に係り、軸受、周辺部分、収容部分及びメッキ層等を示す拡大断面図である。 図３は、実施例の圧縮機に係り、図１に示す領域Ａ１を示す要部拡大断面図である。 図４は、実施例の圧縮機に係り、軸受、周辺部分及びメッキ層を示す要部拡大断面図である。 図５は、実施例の圧縮機に係り、軸受、シリンダボア、周辺部分及びメッキ層等を示す拡大断面図である。 図６は、実施例の圧縮機に係り、図１に示す領域Ａ２を示す要部拡大断面図である。 図７は、実施例の圧縮機に係り、図１に示す領域Ａ３を示す要部拡大断面図である。 図８は、比較例の圧縮機に係り、図１に示す領域Ａ１と同様の要部拡大断面図である。

以下、本発明を具体化した実施例を図面を参照しつつ説明する。実施例の圧縮機は、車両に搭載されており、車両用空調装置の冷凍回路を構成している。

図１に示すように、実施例の圧縮機は、フロントハウジング１と、リヤハウジング３と、シリンダブロック５と、弁形成プレート７と、圧縮機構９とを備えている。フロントハウジング１、リヤハウジング３、シリンダブロック５及び弁形成プレート７によって、本発明の「ハウジング」が構成されている。本実施例の圧縮機は、片頭ピストン式の容量可変型斜板式圧縮機であり、圧縮機構９では、冷媒としての二酸化炭素の圧縮を行う。

本実施例では、フロントハウジング１が位置する側を圧縮機の前方側とし、リヤハウジング３が位置する側を圧縮機の後方側として、圧縮機の前後方向を規定している。そして、図２以降では、図１に対応させて前後方向を規定している。なお、圧縮機は、搭載される車両等に対応して、その姿勢が適宜変更される。

図２に示すフロントハウジング１は、９重量％以上１２重量％以下の珪素を含有するアルミニウム合金製である。フロントハウジング１は、前方で圧縮機の上下方向に延びる前壁１１ａと、前壁１１ａと一体化され、前壁１１ａから後方に向かって延びる周壁１１ｂとを有している。これらの前壁１１ａと周壁１１ｂとにより、フロントハウジング１は、略円筒形状をなしている。また、これらの前壁１１ａと周壁１１ｂとにより、フロントハウジング１内には、クランク室１３が形成されている。クランク室１３は本発明における「収容部分」の一例である。

また、フロントハウジング１には、ボス１１ｃと、第１軸受１１ｄと、第１周辺部分１１ｅとが設けられている。第１軸受１１ｄは本発明における「軸受」の一例であり、第１周辺部分１１ｅは本発明における「周辺部分」の一例である。図１に示すように、ボス１１ｃは、前壁１１ａから前方に向かって突出している。ボス１１ｃ内には、ボス１１ｃの前端から後方に向かって延びる第１収容室１１０が形成されている。第１収容室１１０内には、封止部材１５が設けられている。封止部材１５は、後述する駆動軸３１を回転可能に保持しつつ、圧縮機の外部とクランク室１３との間を封止する。

図２及び図３に示すように、第１軸受１１ｄは、フロントハウジング１の軸方向、すなわち、圧縮機の前後方向に直線状に延びる第１内面１１１ａを有する円筒状に形成されている。第１周辺部分１１ｅは、第１軸受１１ｄと同軸に形成されており、第１軸受１１ｄの後方で第１軸受１１ｄに隣接している。第１周辺部分１１ｅは、第１内面１１１ａから圧縮機の後方側へ離れるにつれて第１内面１１１ａよりも拡径する第２内面１１１ｂを有する円錐状に形成されている。この第２内面１１１ｂは、第１内面１１１ａに対して母線が曲線状に連続している。これにより、第１内面１１１ａと第２内面１１１ｂとは、なだらかに連続している。ここで、「なだらかに連続する」とは、連続する第１、２内面同士（上記の場合は、第１内面１１１ａと第２内面１１１ｂとが相当する。）が共通する接線を有していることを意味する。

また、この圧縮機では、フロントハウジング１にメッキ層２０が形成されている。より詳細には、メッキ層２０は、図２に示すように、フロントハウジング１のうち、第１軸受１１ｄから第１周辺部分１１ｅに亘って形成されている他、前壁１１ａ及び周壁１１ｂの内周面、すなわち、クランク室１３の内周面に形成されている。一方、メッキ層２０は、第１収容部１１０の内周面及びフロントハウジング１の外周面、つまり、フロントハウジング１において圧縮機の外部の環境に触れる箇所には形成されていない。なお、説明を容易にするため、図２等では、メッキ層２０の形状を誇張して図示している。また、図１では、メッキ層２０の図示を省略している。

図２に示すように、メッキ層２０は、第１メッキ層２０ａと第２メッキ層２０ｂとからなる。第１メッキ層２０ａ及び第２メッキ層２０ｂは、いずれも無電解ニッケル−リンメッキである。ここで、第２メッキ層２０ｂは、第１メッキ層２０ａに比べてリンの含有量が少なくなっている。

メッキ層２０、すなわち、第１メッキ層２０ａ及び第２メッキ層２０ｂを形成するに当たって、フロントハウジング１では、第１収容部１１０の内周面及びフロントハウジング１の外周面にマスキングが行われる。そして、この状態で、最初に第１メッキ層２０ａを形成し、その後、第１メッキ層２０ａの表面に第２メッキ層２０ｂを積層する。この結果、メッキ層２０では、第１メッキ層２０ａがフロントハウジング１に接するように形成され、第２メッキ層２０ｂが第１メッキ層２０ａに接するように形成される。

こうして、フロントハウジング１では、第１軸受１１ｄ、第１周辺部分１１ｅ及びクランク室１３の内周面の各形状に沿いつつ、これらにメッキ層２０が形成される。つまり、図４に示すように、第１軸受１１ｄでは第１内面１１１ａの形状に沿ってメッキ層２０が形成され、第１周辺部分１１ｄでは、第２内面１１１ｂの形状に沿ってメッキ層２０が形成されることとなる。これにより、第１軸受１１ｄに駆動軸３１が挿通された際、第１内面１１１ａに形成されたメッキ層２０では、回転軸心Ｏまでの距離が長さＬ１で一定となる。これに対し、第２内面１１１ｂに形成されたメッキ層２０では、圧縮機の後方側へ向かうにつれて、回転軸心Ｏまでの距離が長さＬ１よりも長いＬ２となり、さらに圧縮機の後方側へ向かうにつれて、回転軸心Ｏまでの距離が長さＬ２よりも長いＬ３となる。このように、第１周辺部分１１ｅでは、圧縮機の後方側へ向かうにつれて、回転軸心Ｏからメッキ層２０までの距離が次第に長くなる。

図１に示すリヤハウジング３についても、フロントハウジング１と同様、９重量％以上１２重量％以下の珪素を含有するアルミニウム合金製である。フロントハウジング１と異なり、リヤハウジング３にはメッキ層２０は形成されていない。

リヤハウジング３には、吸入室１７ａと、吐出室１７ｂと、環状壁１７ｃと、外周壁１７ｄと、吸入ポート１７ｅと、吐出ポート１７ｆとが設けられている。吸入室１７ａは、環状壁１７ｃによって区画されており、リヤハウジング３の中心側に位置している。吐出室１７ｂは、環状壁１７ｃと外周壁１７ｄとよって区画されており、吸入室１７ａの外周側に位置している。吐出室１７ｂは環状に形成されており、吸入室１７ａを外周側から囲んでいる。

吸入ポート１７ｅは、吸入室１７ａと連通してリヤハウジング３の前後方向に延びている。吸入ポート１７ｅの後端はリヤハウジング３の後端面に開口している。これにより、吸入ポート１７ｅは、吸入室１７ａと圧縮機の外部とを連通させている。吐出ポート１７ｆは、吐出室１７ｂと連通してリヤハウジング３の上下方向に延びている。これにより、吐出ポート１７ｆは、吐出室１７ｂと圧縮機の外部とを連通させている。なお、吐出室１７ｂと吐出ポート１７ｆの間に、圧縮機の外部と吐出室１７ｂとの連通及び非連通を切り替え可能な吐出逆止弁を設けても良い。

さらに、リヤハウジング３には、第１給気通路１９ａと第２給気通路１９ｂとが設けられている他、容量制御弁２０が設けられている。第１給気通路１９ａは、吐出室１７ｂと容量制御弁２０とに接続している。第２給気通路１９ｂは、後端が容量制御弁２０と接続されおり、前端がリヤハウジング３の前端面に開口している。容量制御弁２０は開度を外部からの給電制御によって調節することによって、クランク室１３の内圧を調整する。なお、容量制御弁２０についての詳細は後述する。

シリンダブロック５は、フロントハウジング１とリヤハウジング３との間に位置している。シリンダブロック５は、フロントハウジング１及びリヤハウジング３と同様、９重量％以上１２重量％以下の珪素を含有するアルミニウム合金製である。

シリンダブロック５には、複数個のシリンダボア２１ａと、シリンダボア２１ａと同数の第２周辺部分２１ｂとが設けられている。また、シリンダブロック５には、ばね室２１ｃと、第２収容室２１ｄと、第２軸受２１ｅと、第３周辺部分２１ｆと、第４周辺部分２１ｇとが設けられている。さらに、シリンダブロック５には、第３給気通路１９ｃと、抽気通路１９ｄとが設けられている。また、図示を省略するものの、シリンダブロック５には、後述する吸入リード弁７１ａの最大開度を規制するリテーナ溝が設けられている。第２軸受２１ｅも本発明における「軸受」の一例である。そして、第２〜４周辺部分２１ｂ、２１ｆ、２１ｇも本発明における「周辺部分」の一例である。

シリンダブロック５において、各シリンダボア２１ａは、周方向に等角度間隔で形成されている。そして、図６に示すように、シリンダボア２１ａは、シリンダブロック５の軸方向、すなわち、圧縮機の前後方向に直線状に延びる第１内面２１１ａを有する円筒状に形成されている。第２周辺部分２１ｂは、シリンダボア２１ａと同軸に形成されており、シリンダボア２１の前方でシリンダボア２１に隣接している。第２周辺部分２１ｂは、第１内面２１１ａから圧縮機の前方側へ離れるにつれて第１内面２１１ａよりも拡径する第２内面２１１ｂを有する円錐状に形成されている。この第２内面２１１ｂは、第１内面２１１ａに対して母線が曲線状に連続している。これにより、第１内面２１１ａと第２内面２１１ｂとについても、なだらかに連続している。

図５に示すように、ばね室２１ｃは、シリンダブロック５の前端面から後方に向かって凹設されている。図１に示すように、ばね室２１ｃは、クランク室１３と連通する。図５に示すように、第２収容室２１ｄは、シリンダブロック５の後端面から前方に向かって凹設されている。

図７に示すように、第２軸受２１ｅは、シリンダブロック５の軸方向に延びる第１内面２１１ｃを有する円筒状に形成されている。第３、４周辺部分２１ｆ、２１ｇは、第２軸受２１ｅと同軸と同軸に形成されている。第３周辺部分２１ｆは、第２軸受２１ｅの前方で第２軸受２１ｅと隣接している。第３周辺部分２１ｆは、第１内面２１１ｃから圧縮機の前方側へ離れるにつれて第１内面２１１ｃよりも拡径する第２内面２１１ｄを有する円錐状に形成されている。この第２内面２１１ｄは、第１内面２１１ｃに対して母線が曲線状に連続している。一方、第４周辺部分２１ｇは、第２軸受２１ｅの後方で第２軸受２１ｅと隣接している。第４周辺部分２１ｇは、第１内面２１１ｃから圧縮機の後方側へ離れるにつれて第１内面２１１ｃよりも拡径する第２内面２１１ｅを有する円錐状に形成されている。この第２内面２１１ｅも、第１内面２１１ｃに対して母線が曲線状に連続している。これらにより、第１内面２１１ｃと第２内面２１１ｄ、２１１ｅとは、なだらかに連続している。

図５に示すように、シリンダブロック５にも上記のメッキ層２０が形成されている。具体的には、メッキ層２０は、シリンダボア２１ａから第２周辺部分２１ｂに亘って形成されている。この際、シリンダボア２１ａでは第１内面２１１ａの形状に沿ってメッキ層２０が形成され、第２周辺部分２１ｂでは、第２内面２１１ｂの形状に沿ってメッキ層２０が形成される。さらに、メッキ層２０は、ばね室２１ｃの内周面から、第３周辺部分２１ｆ、第２軸受２１ｅ、第４周辺部分２１ｇ及び第２収容室２１ｄの内周面に亘っても形成されている。この際、第２軸受２１ｅでは、第１内面２１１ｃの形状に沿ってメッキ層２０が形成され、第３、４周辺部分２１ｆ、２１ｇでは、第２内面２１１ｄ、２１１ｅの形状に沿ってメッキ層２０が形成される。一方、メッキ層２０は、フロントハウジング１と接するシリンダブロック５の前端面や弁形成プレート９と接するシリンダブロック５の後端面の他、シリンダブロック５の外周面には、形成されていない。

第３給気通路１９ｃ及び抽気通路１９ｄは、ともにシリンダブロック５の前後方向に延びている。図１に示すように、第３給気通路１９ｃ及び抽気通路１９ｄの各前端は、それぞれクランク室１３に開口しており、各後端は、それぞれシリンダブロック５の後端面に開口している。

図１に示すように、弁形成プレート７は、シリンダブロック５とリヤハウジング３との間に配置されている。弁形成プレート７は、バルブプレート７０と、吸入弁プレート７１と、吐出弁プレート７２と、リテーナプレート７３とを有している。バルブプレート７０、吐出弁プレート７２及びリテーナプレート７３には、シリンダボア２１ａと同数の吸入孔７０ａが形成されている。バルブプレート７０及び吸入弁プレート７１には、シリンダボア２１ａと同数の吐出孔７０ｂが形成されている。さらに、バルブプレート７０、吸入弁プレート７１、吐出弁プレート７２及びリテーナプレート７３には、第１連通孔７０ｃと第２連通孔７０ｄとが形成されている。

各シリンダボア２１ａは、各吸入孔７０ａを通じて吸入室１７ａと連通する。また、各シリンダボア２１ａは、各吐出孔７０ｂを通じて吐出室１７ｂと連通する。そして、第１連通孔７０ｃを通じて、第２給気通路１９ｂと第３給気通路１９ｃとが連通する。また、第２連通孔７０ｄを通じて、抽気通路１９ｄと吸入室１５ａとが連通する。

吸入弁プレート７１は、バルブプレート７０の前面に設けられている。吸入弁プレート７１には、弾性変形により各吸入孔７０ａを開閉可能な吸入リード弁７１ａが複数形成されている。吐出弁プレート７２は、バルブプレート７０の後面に設けられている。吐出弁プレート７２には、弾性変形により各吐出孔７０ｂを開閉可能な吐出リード弁７２ａが複数形成されている。リテーナプレート７３は、吐出弁プレート７２の後面に設けられている。リテーナプレート７３は、各吐出リード弁７２ａの最大開度を規制する。

この圧縮機では、第２、３給気通路１９ｂ、１９ｃ及び第１連通孔７０ｃによって、クランク室１３と容量制御弁２０とが接続されている。これにより、第１〜３給気通路１９ａ〜１９ｃ、第１連通孔７０ｃ及び容量制御弁２０を介して、クランク室１３と吐出室１７ｂとが連通している。さらに、抽気通路１９ｄ及び第２連通孔７０ｄによって、クランク室１３と吸入室１７ａとが連通している。

この圧縮機では、シリンダブロック５は、リヤハウジング３との間に弁形成プレート７を介在させつつ、フロントハウジング１とリヤハウジング３とに挟持されている。そして、この状態で図示しない複数本のボルトによって、フロントハウジング１と、シリンダブロック５と、弁形成プレート７と、リヤハウジング３とが締結されて一体化されている。

また、フロントハウジング１と、シリンダブロック５とには、駆動軸３１が挿通されている。具体的には、駆動軸３１は鉄製であり、外周面３００を有している。詳細な図示を省略するものの、外周面３００には、摺動性を向上させるためにＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）等による摺動コーティング層が設けられている。駆動軸３１は、フロントハウジング１内において、軸封装置１５及び第１軸受１１ｄに挿通されている。また、駆動軸３１は、シリンダブロック５内において、ばね室２１ｃ、第２軸受２１ｅ及び第２収容室２１ｄに挿通されている。これにより、第１軸受１１ｄ及び第２軸受２１ｅは、駆動軸３１を摺動可能に支持する。このため、駆動軸３１は、圧縮機の前後方向と平行な回転軸心Ｏ周りで回転可能となっている。

ここで、図３に示すように、駆動軸３１が第１軸受１１ｄに挿通されることにより、メッキ層２０、より詳細には、第２メッキ層２０ｂにおいて、第１軸受１１ｄの第１内面１１１ａに形成された部分では、駆動軸３１の外周面３００に摺接する。一方、上記のように、第１周辺部分１１ｅでは、圧縮機の後方側へ向かうにつれて、回転軸心Ｏからメッキ層２０までの距離が次第に長くなる。このため、第１周辺部分１１ｅの第２内面１１１ｂに形成されたメッキ層２０は、圧縮機の後方側へ向かうにつれて、外周面３００から第１周辺部分１１ｅの径方向に次第に遠ざかることとなる。つまり、第１周辺部分１１ｅや第２内面１１１ｂに形成されたメッキ層２０は、駆動軸３１の摺動には関与しない。

同様に、駆動軸３１が第２軸受２１ｅに挿通されることで、図７に示すように、メッキ層２０において、第２軸受２１ｅの第１内面２１１ｃに形成された部分では、外周面３００に摺接する。そして、メッキ層２０において、第３周辺部分２１ｆの第２内面２１１ｄに形成された部分では、圧縮機の前方側へ向かうにつれて、外周面３００から第３周辺部分２１ｆの径方向に次第に遠ざかることとなる。また、メッキ層２０において、第４周辺部分２１ｇの第２内面２１１ｅに形成された部分では、圧縮機の後方側へ向かうにつれて、外周面３００から第４周辺部分２１ｇの径方向に次第に遠ざかることとなる。つまり、第３、４周辺部分２１ｆ、２１ｇや第２内面２１１ｄ、２１１ｅに形成されたメッキ層２０も、駆動軸３１の摺動には関与しない。

また、図１に示すように、駆動軸３１の後端は、第２収容室２１ｄ内で第２スラスト軸受３３ｂに挿通されて支持されている。第２収容室２１ｄ内において、第２スラスト軸受３３ｂの後方にはコイルばね３５が設けられている。コイルばね３５は、第２スラスト軸受３３ｂを前方に向けて付勢しつつ支持している。

一方、駆動軸３１の先端には、ねじ部３１ａが形成されている。駆動軸３１は、このねじ部３１ａを通じて、図示しないプーリ又は電磁クラッチと接続される。

駆動軸３１には、ラグプレート３７が圧入されている。ラグプレート３７はクランク室１３内において前方に配置されており、駆動軸３１の回転に伴ってクランク室１３内で回転可能となっている。ラグプレート３７とフロントハウジング１の前壁１１ａとの間には第１スラスト軸受３３ａが設けられている。

また、駆動軸３１には斜板３９が挿通されている。斜板３９は、クランク室１３内において、ラグプレート３７の後方に位置している。ラグプレート３７と斜板３９との間には、駆動軸３１回りで傾角減少ばね４１が設けられている。傾角減少ばね４１は、傾斜角度が減少するように、斜板３９をクランク室１３の後方に向けて付勢する。また、駆動軸３１には、サークリップ４３が固定されており、サークリップ４３と斜板３９との間には、駆動軸３１回りで復帰ばね４５が設けられている。復帰ばね４５は、ばね室２１ｃ内に配置されている。復帰ばね４５は、傾斜角度が最小になった斜板３９をクランク室１３の前方に向けて付勢する。

クランク室１３内において、ラグプレート３７と斜板３９とはリンク部材４７によって接続されている。リンク部材４７は、駆動軸心Ｏに直交する方向に対する斜板３９の傾斜角度を変更可能に斜板３９を支持している。

各シリンダボア２１ａ内には、それぞれピストン４９が往復動可能に収納されている。具体的には、ピストン４９はアルミニウム合金製であり、外周面４００を有している。詳細な図示を省略するものの、上記の駆動軸３１の外周面３００と同様、ピストン４９の外周面４００にも、摺動性を向上させるためにＰＴＦＥ等による摺動コーティング層が設けられている。

図６に示すように、シリンダボア２１ａ内にピストン４９が収納されることにより、メッキ層２０において、シリンダボア２１ａの第１内面２１１ａに形成された部分では、ピストン４９の外周面４００に摺接する。一方、メッキ層２０において、第２周辺部分２１ｂの第２内面２１１ｂに形成された部分では、圧縮機の前方側へ向かうにつれて、外周面４００から第２周辺部分２１ｂの径方向に次第に遠ざかることとなる。つまり、第２周辺部分２１ｂや第２内面２１１ｂに形成されたメッキ層２０は、ピストン４９の摺動には関与しない。

また、図１に示すように、シリンダボア２１ａ内にピストン４９が収納されることにより、ピストン４９の後端面は、シリンダボア２１ａ内で弁形成プレート７と対向している。これにより、ピストン４９は、シリンダボア２１ａの後側に圧縮室５１を区画している。

各ピストン４９には、係合部４９ａがそれぞれ凹設されている。この係合部４９ａ内には、半球状のシュー５３ａ、５３ｂがそれぞれ設けられている。各シュー５３ａ、５３ｂは変換機構として機能し、斜板３９の回転を各ピストン４９の往復動に変換している。こうして、斜板３９の傾斜角度に応じたストロークで、各ピストン４９がそれぞれシリンダボア２１ａ内を往復動することが可能となっている。なお、シュー５３ａ、５３ｂの他に、斜板３９の後面側にスラスト軸受を介して揺動板を支持するとともに、揺動板と各ピストン４９とをコンロッドによって連接するワッブル型の変換機構を採用することもできる。

これらの駆動軸３１、ラグプレート３７、斜板３９、リンク部材４７、各ピストン４９、各対のシュー５３ａ、５３ｂ等によって、圧縮機構９が構成されている。

この圧縮機では、吸入ポート１７ｅに対して蒸発器に繋がる配管が接続される。また、吐出ポート１７ｆに対して凝縮器に繋がる配管が接続される。凝縮器は配管及び膨張弁を介して蒸発器と接続される。こうして、これらの圧縮機、蒸発器、膨張弁、凝縮器等によって車両用空調装置の冷凍回路が構成されている。なお、蒸発器、膨張弁、凝縮器及び各配管の図示は省略する。

以上のように構成された圧縮機では、駆動軸３１が回転することにより、斜板３９が回転し、各ピストン４９がシリンダボア２１ａ内を摺動しつつ往復動する。このため、圧縮室５１は、ピストン４９のストロークに応じて容積を変化させる。このため、この圧縮機では、圧縮室５１へ冷媒としての二酸化炭素を吸入する吸入行程と、圧縮室５１において二酸化炭素が圧縮される圧縮行程と、圧縮された二酸化炭素が吐出室１７ｂに吐出される吐出行程等とが繰り返し行われることとなる。

この間、この圧縮機では、容量制御弁２０によってクランク室１３の内圧を調整することにより、吐出容量を適宜変更することが可能となっている。

具体的には、容量制御弁２０の開度を調節することで、吐出室１７ｂから第１〜３給気通路１９ａ〜１９ｃ及び第１連通孔７０ｃを通じてクランク室１３に導入される高圧の二酸化炭素の量と、クランク室１３から抽気通路１９ｄ及び第２連通孔７０ｄを通じて吸入室１７ａに導出される二酸化炭素の量とのバランスが制御され、クランク室１３の内圧が決定される。そして、クランク室１３の内圧の変更に応じてクランク室１３と圧縮室５１との差圧が変更され、斜板３９の傾斜角度が変更される結果、各ピストン４９のストロークが変更され、圧縮機の吐出容量が調節される。

このため、この圧縮機では、容量制御弁２０の開度を増大させれば、クランク室１３の内圧が上昇する。このため、斜板３９の傾斜角度が減少して各ピストン４９のストロークが減少し、駆動軸３１の１回転当たりの吐出容量が減少する。反対に、容量制御弁２０の開度を減少させれば、クランク室１３の内圧が低下する。このため、斜板３９の傾斜角度が増大してピストン４９のストロークが増大し、駆動軸３１の１回転当たりの吐出容量が増大する。

この圧縮機では、フロントハウジング１、リヤハウジング３及びシリンダブロック５が９重量％以上１２重量％以下の珪素を含有するアルミニウム合金によって形成されている。このため、フロントハウジング１、リヤハウジング３及びシリンダブロック５の耐久性を十分に高くすることが可能となっている。また、フロントハウジング１やシリンダブロック５の熱膨張係数と、鉄製の駆動軸３１やアルミニウム合金製のピストン４９の熱膨張係数とを近づけることが可能となっている。このため、この圧縮機では、温度変化によって、第１、２軸受１１ｄ、２１ｅに支持された駆動軸３１が回転し難くなったり、各シリンダボア２１ａ内を各ピストン４９が往復動し難くなったりすることを好適に防止することができる。

そして、フロントハウジング１では、第１軸受１１ｄ及び第１周辺部分１１ｅにメッキ層２０が形成されている。また、シリンダブロック５では、シリンダボア２１ａ、第１周辺部分２１ｂ、第２軸受２１ｅ、第３周辺部分２１ｆ及び第４周辺部分２１ｇにメッキ層２０が形成されている。このため、この圧縮機では、上記のようにフロントハウジング１やシリンダブロック５が珪素を含有するアルミニウム合金で形成されていても、第１、２軸受１１ｄ、２１ｄ及びシリンダボア２１ａにおいて珪素の結晶の脱落をメッキ層２０で防止することができる。さらに、この圧縮機では、駆動軸３１やピストン４９の摺動に関与しない第１〜４周辺部分１１ｂ、２１ｂ、２１ｅ、２１ｆにおいても珪素の結晶の脱落をメッキ層２０で防止することができる。これらのため、この圧縮機では、フロントハウジング１やシリンダブロック５から脱落した珪素の結晶によって駆動軸３１やピストン４９が損傷、より具体的には、珪素の結晶によって、駆動軸３１やピストン４９に設けられた摺動コーティング層が剥離したり、駆動軸３１やピストン４９の外周面３００、４００が傷付けられたりすることを好適に防止することができる。

また、このようにメッキ層２０が形成されることにより、第１軸受１１ｄでは第１内面１１１ａが露出せず、第２軸受２１ｅでは第１内面２１１ｃが露出しない。このため、回転する駆動軸３１によって、第１内面１１１ａ、２１１ｃが摩耗することも防止できる。同様に、メッキ層２０によって、シリンダボア２１ａの第１内面２１１ａも露出しないため、往復動するピストン４９によって、第１内面２１１ａが摩耗することも防止できる。

さらに、この圧縮機では、メッキ層２０が第１メッキ層２０ａと第２メッキ層２０ｂとからなり、第１、２メッキ層２０ａ、２０ｂのいずれもニッケルを主成分としている。このため、この圧縮機では、メッキ層２０自体が優れた摺動性を発揮する。これにより、この圧縮機では、二酸化炭素を圧縮するに当たって駆動軸３１や各ピストン４９に作用する負荷が大きくても、第１、２軸受１１ｄ、２１ｄや各シリンダボア２１では、駆動軸３１や各ピストン４９を好適に摺動させることが可能となっている。また、ニッケルを主成分とすることにより、メッキ層２０の硬度が高くなることから、メッキ層２０自体の耐久性も高くなっている。特に、駆動軸３１や各ピストン４９と直接摺接する第２メッキ層２０ｂでは、第１メッキ層２０ａに比べてリンの含有量が少なくなっている。このため、第２メッキ層２０ｂは摩耗し難く、優れた耐久性を発揮することができる。

ここで、この圧縮機において、第１軸受１１ｄは、圧縮機の前後方向に直線状に延びる第１内面１１１ａを有する円筒状に形成されている。一方、第１周辺部分１１ｅは、第１内面１１１ａから圧縮機の後方側へ離れるにつれて第１内面１１１ａよりも拡径する第２内面１１１ｂを有する円錐状に形成されている。そして、第２内面１１１ｂは、第１内面１１１ａに対して母線が曲線状に連続している。これにより、この圧縮機では、メッキ層２０において、第１周辺部分１１ｅの第２内面１１１ｂに形成された部分が駆動軸３１と接触することで、駆動軸３１が損傷することも好適に防止できる。

この作用効果について、比較例の圧縮機との比較によって詳細に説明する。図８に示す比較例の圧縮機についても、実施例の圧縮機とほぼ同様の構成であるものの、比較例の圧縮機では、ハウジング１に第１周辺部分１１ｆが設けられている。この第１周辺部分１１ｆは、第１内面１１１ａから圧縮機の後方側へ離れるにつれて第１内面１１１ａよりも拡径する第２内面１１１ｃを有する円錐状に形成されている。ここで、第２内面１１１ｃは、第１内面１１１ａに対して母線が直線状に連続している。つまり、比較例の圧縮機では、第１内面１１１ａと第２内面１１１ｃとは、なだらかに連続しておらず、第２内面１１１ｃが第１内面１１１ａに接続する箇所に角部が生じることとなる。そして、このような形状の第２内面１１１ｃに沿ってメッキ層２０が形成されることにより、第２内面１１１ｃが第１内面１１１ａに接続する箇所ではメッキ層２０にも角部が生じることとなる。この結果、比較例の圧縮機では、同図の領域Ｐ２において、第２内面１１１ｃに形成されたメッキ層２０が駆動軸３１の外周面３００とが接触することによって、摺動コーティング層が剥離する等の駆動軸３１の損傷が生じ易くなる。

これに対し、実施例の圧縮機では、上記のように、第１周辺部分１１ｅの第２内面１１１ｂは、第１軸受１１ｄの第１内面１１１ａに対して母線が曲線状に連続している。このため、図３に示すように、第１内面１１１ａと第２内面１１１ｂとがなだらかに連続しており、第２内面１１１ｂが第１内面１１１ａとの接続する箇所では角部が存在しない。そして、このような形状の第２内面１１１ｂに沿ってメッキ層２０が形成されることにより、第２内面１１１ｂが第１内面１１１ａとの接続する箇所では、メッキ層２０に角部が生じていない。この結果、実施例の圧縮機では、同図の領域Ｐ１において、第２内面１１１ｂに形成されたメッキ層２０と駆動軸３１の外周面３００との接触が緩和され、摺動コーティング層が剥離する等の駆動軸３１の損傷が生じ難くなっている。図７に示す第２内面２１１ｄ、２１１ｅに形成されたメッキ層２０についても同様であり、駆動軸３１の外周面３００との接触が緩和されている。また、同様に、図６に示す第２内面２１１ｂに形成されたメッキ層２０についても、各ピストン４９が往復動する際に、ピストン４９の外周面４００との接触が緩和されている。この結果、この圧縮機では、第２内面２１１ｂに形成されたメッキ層２０がピストン４９の外周面４００に接触することで、ピストン４９が損傷することも好適に防止できる。

したがって、実施例の圧縮機は、二酸化炭素を圧縮する圧縮機において、高い耐久性を発揮できる。

特に、この圧縮機では、クランク室１３の内周面にもメッキ層２０が形成されている。これにより、クランク室１３内に珪素の結晶が脱落することもメッキ層２０で防止することが可能となっている。また、圧縮機では、ばね室２１ｃ及び第２収容部２１ｄの内周面にもメッキ層２０が形成されているため、ばね室２１ｃ及び第２収容部２１ｄ内に珪素の結晶が脱落することもメッキ層２０で防止することが可能となっている。

さらに、この圧縮機では、メッキ層２０を構成する第１メッキ層２０ａ及び第２メッキ層２０ｂのうち、第１メッキ層２０ａは、第２メッキ層２０ｂに比べてリンの含有量が多くなっている。このため、メッキ層２０を形成するに当たって、フロントハウジング１やシリンダブロック５に対して、第１メッキ層２０ａを好適に形成することが可能となっている。

さらに、この圧縮機では、第１収容部１１０の内周面やフロントハウジング１の外周面の他、シリンダブロック５の外周面には、メッキ層２０が形成されていない。これにより、メッキ層２０が圧縮機の外部の環境に触れることで劣化することを防止できることから、この点においても、この圧縮機では高い耐久性を発揮することができる。

また、この圧縮機では、第１、２軸受１１ｄ、２１ｅに支持された駆動軸３１は、メッキ層２０において第１内面１１１ａ、２１１ｃに形成された部分と摺動する。これにより、この圧縮機では、転がり軸受や滑り軸受等によって駆動軸３１を支持する場合に比べて、部品点数を削減することで小型化や製造コストの低廉化を実現することが可能となっている。

さらに、この圧縮機では、第１軸受１１ｄの第１内面１１１ａ、第２軸受２１ｅの第１内面２１１ｃは、圧縮機の前後方向に直線状に延びている。このため、第１内面１１１ａ、２１１ｃの形状に沿って形成されたメッキ層２０では、駆動軸３１と好適に摺動することが可能となっている。同様に、シリンダボア２１ａの第１内面２１１ａも圧縮機の前後方向に直線状に延びていることから、第１内面２１１ａの形状に沿って形成されたメッキ層２０では、ピストン４９と好適に摺動することが可能となっている。

以上において、本発明を実施例に即して説明したが、本発明は上記実施例に制限されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更して適用できることはいうまでもない。

例えば、圧縮機構９について、ベーン型圧縮機構を採用したり、スクロール型圧縮機構を採用したりしても良い。

また、実施例の圧縮機では、メッキ層２０を第１メッキ層２０ａと第２メッキ層２０ｂとの２層で構成しているが、これに限らず、メッキ層２０を１層で構成したり、３層以上で構成したりしても良い。

本発明は空調装置等に利用可能である。

１…フロントハウジング（ハウジング）
５…シリンダブロック（ハウジング）
９…圧縮機構
１１ｄ…第１軸受（摺動部分、軸受）
１１ｅ…第１周辺部分（周辺部分）
１３…クランク室（収容部分）
２０…メッキ層
２１ａ…シリンダボア（摺動部分）
２１ｂ…第２周辺部分（周辺部分）
２１ｅ…第２軸受（摺動部分、軸受）
２１ｆ…第３周辺部分（周辺部分）
２１ｇ…第４周辺部分（周辺部分）
３１…駆動軸（可動部材）
４９…ピストン（可動部材）
１１１ａ、２１１ａ、２１１ｃ…第１内面
１１１ｂ、２１１ｂ、２１１ｄ、２１１ｅ…第２内面

Claims (6)

1. ハウジングと、前記ハウジング内に設けられ、可動部材を有する圧縮機構とを備え、前記圧縮機構によって冷媒の圧縮を行う圧縮機であって、
   前記冷媒は二酸化炭素であり、
   前記ハウジングは、９重量％以上１２重量％以下の珪素を含有するアルミニウム合金からなり、
   前記ハウジングには、前記可動部材を摺動させる摺動部分と、前記摺動部分に隣接する周辺部分とが設けられ、
   前記摺動部分及び前記周辺部分には、ニッケルを主成分とするメッキ層が形成されていることを特徴とする圧縮機。
2. 前記摺動部分は、軸方向に延びる第１内面を有する円筒状に形成され、
   前記周辺部分は、前記第１内面と連続して前記軸方向に延び、前記第１内面から離れるにつれて前記第１内面よりも拡径する第２内面を有する円錐状に形成され、
   前記第２内面は、前記第１内面に対して母線が曲線状に連続している請求項１記載の圧縮機。
3. 前記ハウジングには、前記圧縮機構を収容するとともに、前記摺動部分及び前記周辺部分以外の収容部分が設けられ、
   前記メッキ層は、前記収容部分にも形成されている請求項１又は２記載の圧縮機。
4. 前記可動部材は、回転駆動される駆動軸であり、
   前記摺動部分は、前記駆動軸を回転可能に支持する軸受である請求項１乃至３のいずれか１項記載の圧縮機。
5. 前記ハウジングは、シリンダボアが設けられたシリンダブロックを有し、
   前記圧縮機構は、回転駆動される駆動軸と、前記駆動軸の回転によって回転可能な斜板と、前記斜板と係合するとともに前記シリンダボア内で往復動可能なピストンとを有し、
   前記摺動部分は、前記シリンダボアであり、
   前記可動部材は、前記ピストンである請求項１乃至３のいずれか１項記載の圧縮機。
6. 前記ハウジングは、シリンダボアが設けられたシリンダブロックを有し、
   前記圧縮機構は、回転駆動される駆動軸と、前記駆動軸の回転によって回転可能な斜板と、前記斜板と係合するとともに前記シリンダボア内で往復動可能なピストンとを有し、
   前記摺動部分は、前記駆動軸を回転可能に支持する軸受と前記シリンダボアとであり、
   前記可動部材は、前記駆動軸と前記ピストンとである請求項１乃至３のいずれか１項記載の圧縮機。

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