JP4214778B2 - 圧縮機用バルブプレートの製造方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、圧縮機用バルブプレートの製造方法に係り、特にバルブプレートの吸入ポート及び吐出ポート周辺の表面処理方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般に、斜板式圧縮機等のピストン型圧縮機においては、バルブプレートを挟んでシリンダと吸入室及び吐出室とが画成され、バルブプレートには吸入室を臨む位置に吸入ポートが、吐出室を臨む位置に吐出ポートがそれぞれ貫通形成されている。そして、バルブプレートのシリンダ側表面上に吸入弁が、吸入室及び吐出室側表面上に吐出弁がそれぞれ配設され、吸入弁は吸入ポートに対応する位置に吸入リード部を有し、吐出弁は吐出ポートに対応する位置に吐出リード部を有している。
【0003】
このような圧縮機の運転時には、ピストンの往復動に伴って吸入弁の吸入リード部及び吐出弁の吐出リード部がバルブプレートの吸入ポート及び吐出ポートを開閉するが、冷媒中に含まれる潤滑油成分が付着するために表面張力によりこれらのリード部はバルブプレートの表面に強く密着している。従って、吸入ポート及び吐出ポートの開閉にあたり瞬間的な圧力変動が生じて圧縮機に接続された蒸発器の異音を誘発したり、リード部の衝撃音が相まって騒音及び振動を助長することが知られている。
そこで、本出願人の出願による特開平2−218875号公報には、吸入弁及び吐出弁が当接するバルブプレートの表面を粗面化することにより静粛性を実現することが提案されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
バルブプレート表面の粗面化により吸入弁及び吐出弁の開閉に伴う騒音及び振動を抑制することができるが、従来、粗面化にはアルミナ等のショット粒を空気圧で吹き付けるショットブラスト法が多用されていた。バルブプレートの表面をマスキングしてショット粒を吹き付け、その後バルブプレートの表面を洗浄していた。
しかしながら、洗浄しても、ショット粒で削られたバルブプレート表面の削りかすやショット粒自体が異物としてバルブプレートの表面に残留する虞があった。このような異物が圧縮機内に混入すると、圧縮機の動作不良や故障を引き起こす原因となってしまう。
この発明はこのような問題点を解消するためになされたもので、異物を残すことなく表面の粗面化を行うことができる圧縮機用バルブプレートの製造方法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】
この発明に係る圧縮機用バルブプレートの製造方法は、バルブプレートに少なくとも一つの吸入ポートと少なくとも一つの吐出ポートを形成し、吸入弁のリード部が当接する各吸入ポートの周辺部及び吐出弁のリード部が当接する各吐出ポートの周辺部の少なくとも一方に先端面が凹凸形状に形成されたパンチ型をプレスすることによりバルブプレートにパンチ型の先端面形状を転写して、バルブプレートに転写された凹部の周縁にカエリ部が突出形成されるように粗面化し、カエリ部の高さは10〜50μm、凹部の深さは50〜250μmであるようにする方法である。
なお、吸入ポート及び吐出ポートの双方の周辺部にパンチ型の先端面形状を転写してもよい。
また、吸入ポート及び吐出ポートの形成とその周辺部の粗面化とを共通のプレス加工により行うこともできる。
さらに、プレートは硬度Hv=90〜200のFe材から形成することが好ましい。
【0006】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
図1にこの発明の実施の形態に係る製造方法により製造されたバルブプレートを組み込んだ斜板式可変容量圧縮機の構成を示す。
フロントハウジング1とリヤハウジング2とがガスケット3を介して接合された状態でボルト4により締結され、これにより全体ハウジング5が形成されている。リヤハウジング2内には段差6が形成されており、この段差6に接合するようにリテーナ形成プレート7、弁形成プレート8、バルブプレート9及び弁形成プレート10が嵌入されている。リテーナ形成プレート7とリヤハウジング2の後端壁部11との間に吸入室12と吐出室13とが互いに隔壁14を隔てて画成されている。
【0007】
また、リヤハウジング2内には弁形成プレート10に接合するようにシリンダ15が嵌入され、このシリンダ15とフロントハウジング1とに回転軸16が回転可能に支持されている。回転軸16の一端はフロントハウジング1から外部に突出しており、車両のエンジンやモータ等の図示しない回転駆動源に連結される。フロントハウジング1内において回転軸16に回転支持体17が固着されると共に回転支持体17に係合するように斜板18が設けられている。斜板18は、その中心部に形成された貫通孔に回転軸16が貫通した状態で、斜板18に突出形成されたガイドピン19が回転支持体17に形成されたガイド孔20にスライド可能に嵌入されており、ガイドピン19とガイド孔20との連係により回転軸16と一体的に回転すると共に回転軸16の軸方向にスライド可能に且つ傾動可能に支持されている。
【0008】
シリンダ15には回転軸16の周りに複数のシリンダボア21が配列形成され、各シリンダボア21にピストン22がスライド可能に収容されている。各ピストン22はシュー23を介して斜板18の外周部に係合しており、斜板18が回転軸16と共に回転すると、各ピストン22はシュー23を介してシリンダボア21内を回転軸16の軸方向に往復運動する。
【0009】
ピストン22の復動動作すなわちシリンダボア21内を後退する動作により、吸入室12内の冷媒がバルブプレート9の吸入ポート24から弁形成プレート10の吸入リード部を押しのけてシリンダボア21内へ流入する。この冷媒は、続くピストン22の往動動作すなわちシリンダボア21内を前進する動作により、バルブプレート9の吐出ポート25から弁形成プレート8の吐出リード部を押しのけて吐出室13へ吐出される。このとき、弁形成プレート8の吐出リード部はリテーナ形成プレート7のリテーナ26に当接することにより開度規制される。
【0010】
吐出室13は通路27及び容量制御弁28を介してフロントハウジング1の内部に形成された制御圧室29に連通し、さらに制御圧室29は通路30を介して吸入室12に連通している。容量制御弁28を開弁状態にすると、吐出室13内の冷媒は通路27及び容量制御弁28を介して制御圧室29に流入し、制御圧室29内の圧力が増加する。ところで、斜板18の傾斜角は、制御圧室29内の圧力によって変化し、制御圧室29内の圧力が増加すると減少し、制御圧室29内の圧力が減少すると増加する。すなわち、容量制御弁28の操作により斜板18の傾斜角が制御されるように構成されている。
【0011】
図1ではシリンダボア21及びピストン22が一つずつしか示されていないが、この圧縮機は7つのシリンダボア21と7つのピストン22を備えている。このため、図2に示されるように、バルブプレート9には一円周上に等間隔に7つの吸入ポート24が形成されると共にこれら吸入ポート24の外側に等間隔に7つの吐出ポート25が形成されている。
【0012】
各吸入ポート24はほぼ三角形状に開口されており、この開口形状に適合するように各吸入ポート24の周辺部に粗面化領域31が形成されている。この粗面化領域31は、図3に示されるように、プレス機41に先端面42が格子状の凹凸形状に形成されたパンチ型43をセットし、パンチ型43をバルブプレート9の表面に押圧して先端面42の凹凸形状を転写することにより形成される。
【0013】
パンチ型43の先端面42には、例えば図4a及び4bに示されるように、ピッチPで配列された四角錐形状の多数の微細な凸部44が形成されており、このパンチ型43を押圧することにより、バルブプレート9の表面に図5に示されるような多数の凹部45がピッチPで配列形成されると共に各凹部45の周縁にカエリ部46が突出形成される。
【0014】
粗面化領域31に形成されるこのような凹部45は、弁形成プレート10の吸入リード部が吸入ポート24の周辺に接触した際に逃げ場を失った潤滑油を収容するスペースとなり、一方、カエリ部46はバルブプレート9と吸入リード部との接触面積を削減させる。これら凹部45及びカエリ部46により、シール性を保持しつつ吸入リード部の剥離性を向上させることとなる。
【0015】
この実施の形態に係る方法により、カエリ部46の高さHを変化させてそれぞれバルブプレート9を製造し、各バルブプレート9を組み込んだ圧縮機の体積効率及び脈動を測定したところ、図6及び図7のような結果が得られた。この結果から、カエリ部46の高さHが10〜50μmであれば、体積効率が70パーセント以上で且つ脈動が300Pa以下となり、好ましいことがわかった。
【0016】
また、凹部45のバルブプレート9の表面からの深さDを測定したところ、深さDはカエリ部46の高さHとの間に図8に示されるような相関関係があることがわかった。図8から、上記のカエリ部46の高さH=10〜50μmに対応する深さDは50〜250μmとなり、これだけの深さがあれば潤滑油の保持機能を十分に確保することができる。
【0017】
さらに、バルブプレート9の材質としては、硬度Hv=90〜200程度のFe材が最適である。ここで、硬度の下限値はカエリ部46の耐摩耗性を、上限値はパンチ型43の寿命をそれぞれ考慮したものである。この場合、カエリ部46の高さH=25〜35μm、凹部45の深さD=120〜170μm程度が最適である。また、リード部の剥離性及びパンチ型43の製作性等から、ピッチP=0.5〜1.0mm程度が最適である。
【0018】
パンチ型43の押圧により粗面化領域31を形成するので、削りかすの発生はなく、またショット粒がバルブプレート9の表面に残留するようなこともない。また、パンチ型43の先端面42の凹凸形状を転写するので、従来のショットブラスト法による粗面化に比べて凹凸形状の再現性に優れ、この粗面化領域31における品質管理が容易となる。
【0019】
また、プレスにより粗面化領域31を形成するので、バルブプレート9の製造におけるプレス加工の一環として粗面化領域31の形成を行うこともでき、製造工程の簡略化が可能となる。
【0020】
この実施の形態の方法により、硬度Hv=100のFe材からカエリ部46の高さH=25μm、凹部45の深さD=120μm、ピッチP=0.5mmの粗面化領域31を有するバルブプレート9を製造して圧縮機を組み立て、運転時間に対する騒音劣化量及び脈動劣化量を測定したところ、それぞれ図9及び図10のような結果が得られた。これら図9及び図10には、比較のために、ショットブラスト法により表面を粗面化した従来のバルブプレートを用いた圧縮機における測定値も合わせて記入されている。従来に比べて、騒音劣化量及び脈動劣化量共に著しく改善されていることがわかる。
【0021】
これは、パンチ型43のプレスに伴ってバルブプレート9の表層部が硬化され、粗面化領域に耐摩耗性の優れたカエリ部46が形成されたために騒音及び脈動の劣化量が低減されたものと考えられる。仮に圧縮機の運転時間の経過と共にカエリ部46が摩耗したとしても、凹部45に潤滑油の保持機能が確保されているので、吸入リード部の剥離性が急激に損なわれることはない。
【0022】
パンチ型43の先端面42の凸部44としては、四角錐形状に限られるものではなく、円錐、三角錐、五角錐以上の多角錐等の形状とすることもできる。また、パンチ型の製造を容易にするために、凸部44は均等に配列されていることが好ましいが、配列の仕方には限定されない。
【0023】
さらに、パンチ型43が押圧されたバルブプレート9の粗面化領域31にメッキや熱処理を施せば、粗面化領域31の耐摩耗性が一層向上する。同様に、パンチ型43の先端面4にメッキや熱処理を施せば、パンチ型43の耐摩耗性が向上する。
【0024】
なお、図2では、粗面化領域31を吸入ポート24の開口形状に適合するような形状に形成したが、これに限るものではなく、例えば、図11に示されるように、単に円形の粗面化領域32を形成してもよい。このようにすれば、パンチ型43の形状が単純になり、パンチ型43を製作しやすくなる。
また、同様にして、バルブプレート9の吐出ポート25の周辺部に粗面化領域を形成することもできる。さらに、吸入ポート24の周辺部と吐出ポート25の周辺部の双方に粗面化領域を形成してもよい。
【0025】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、先端面が凹凸形状に形成されたパンチ型をプレスすることによりバルブプレートの吸入ポートまたは吐出ポートの周辺部を粗面化するので、削りかすの発生もなく、またショット粒も使用しないので、バルブプレートの表面への異物の残留が抑制される。従って、バルブプレートの品質が向上し、粗面化に伴った異物の混入による圧縮機の動作不良や故障の引き起こしが防止される。
また、粗面の再現性に優れるため、バルブプレートの品質管理が容易となる。
さらに、プレス加工の一環として粗面化を行うことができるので、バルブプレートの製造工程の簡略化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の実施の形態に係る製造方法により製造されたバルブプレートを組み込んだ斜板式可変容量圧縮機の構成を示す断面図である。
【図2】実施の形態に係る製造方法により製造されたバルブプレートを示す平面図である。
【図3】バルブプレートの製造方法を示す図である。
【図4】実施の形態で用いられたパンチ型の先端面を示す平面図及び断面図である。
【図5】実施の形態で製造されたバルブプレートの粗面化領域を示す拡大図である。
【図6】バルブプレートのカエリ部の高さに対する圧縮機の体積効率及び脈動の関係を示すグラフである。
【図7】バルブプレートのカエリ部の高さに対する圧縮機の体積効率及び脈動の関係を示すグラフである。
【図8】バルブプレートのカエリ部の高さと凹部の深さとの関係を示すグラフである。
【図9】実施の形態で製造されたバルブプレートを組み込んだ圧縮機の騒音劣化量及び脈動劣化量を示すグラフである。
【図10】実施の形態で製造されたバルブプレートを組み込んだ圧縮機の騒音劣化量及び脈動劣化量を示すグラフである。
【図11】他の実施の形態に係る製造方法により製造されたバルブプレートを示す平面図である。
Claims (4)
- 吸入室及び吐出室とシリンダとの間を仕切るバルブプレートの製造方法であって、
前記バルブプレートに少なくとも一つの吸入ポートと少なくとも一つの吐出ポートを形成し、
吸入弁のリード部が当接する各前記吸入ポートの周辺部及び吐出弁のリード部が当接する各前記吐出ポートの周辺部の少なくとも一方に先端面が凹凸形状に形成されたパンチ型をプレスすることにより前記バルブプレートに前記パンチ型の前記先端面形状を転写して、前記バルブプレートに転写された凹部の周縁にカエリ部が突出形成されるように粗面化し、
前記カエリ部の高さは10〜50μm、前記凹部の深さは50〜250μmである、
圧縮機用バルブプレートの製造方法。 - 前記吸入ポート及び前記吐出ポートの双方の周辺部に前記パンチ型の前記先端面形状を転写する請求項1の方法。
- 前記吸入ポート及び前記吐出ポートの形成とその周辺部の粗面化とを共通のプレス加工により行う請求項1の方法。
- 前記バルブプレートは硬度Hv=90〜200のFe材からなる請求項1の方法。
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