JPS6026188A - 斜板式コンプレツサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は斜板式コンプレッサ、特にシューの改良に関す
るものである。

〔従来技術〕

従来より、例えば自動車の空調システムには、軸と平行
に設けられた複数個のシリンダボアをもつシリンダブロ
ックと、該シリンダブロック内において回転軸により回
転される斜板と、該シリンダボア内に摺動自在に嵌合さ
れたピストンと、該ピストンと該斜板の摺動面との間に
介在し該斜板の回転により該ピストンを往復運動させる
シューとで構成される斜板式コンプレッサが使用されて
いる。このコンプレッサでは、回転軸の回転により斜板
が揺動回転し、これによりピストンが往復運動をしてシ
リンダ内の冷媒を圧縮する。

かかる斜板式コンプレッサにおいては、斜板の摺動面と
摺接するシューの摺動面には、大きな荷重及び滑り速度
が作用する。このため、コンプレッサ起動時等の潤滑油
の供給が困難な条件下では、シューの摺動面、特にその
中央部に焼付きが生じ易い。シューの摺動向の中央部に
焼付きが生じやすい理由は、主として（Ａ）〜（Ｃ）で
ある。

（Ａ）一般に前記斜板式コンプレッサにおいては、従来
より焼付を防止すべく冷媒中に潤滑油を含ませ、冷媒中
の潤滑油を斜板とシューとの摺動面に介在させることに
している。しかし冷媒中の潤滑油の量を増す−と、摺動
は円滑になるものの、その反面、潤滑油の影響によって
熱交換器の能力の低下および冷媒循環量の低下が起こる
結果冷凍能力がかなり低下する。従って冷媒に混入する
潤滑油は少なければ少ない程冷凍能力が向上する。

このためｆ、！ｌ滑油の混入量を抑える傾向にあり、そ
れだ（プ焼付しやすい。

（Ｂ）コンプレッサの運転中には、斜板とシューとの摺
動によって、シュ一温度は２００℃程度とかなり高温と
なる。このシューの熱は、冷媒、潤滑油と触れることの
多いシュー周縁部から放散されるため、シュー中央部の
温度はシュー周縁部の温度よりもかなり高くなり、その
ためシュー中央部はシュー周縁部よりも熱膨張によって
脹れて突出する。従って熱膨張によって脹れたシューの
摺動向の中央部に荷重が集中し、該中央部に焼付が生じ
やすくなる。

（Ｃ）コンプレッサの運転中には、冷媒中に含まれる潤
滑油の膜が斜板とシューとの間に介在して摺動を円滑な
らしめている。然し、コンプレッサの運転を停止すると
、このｒｌＩＩ滑油の膜は重力により流下し、斜板とシ
ューとの間には油切れの状態が生じる。この結果コンプ
レッサの運転を長時間停止した後にコンプレッサを起動
させる場合には、運転初期には、油切れの状態のまま斜
板とシｌ−とが摺動すること膜なり、この結果シューの
摺動向に焼付きが生じやすくなる。

（発明の目的） 本発明は上記問題点に鑑み、さらに耐焼付性の向上した
斜板式コンプレッサを提供するにある。

〔発明の構成〕

本発明の斜板式コンプレッサは、斜板の摺動面と接する
シューの摺動面の中央部に油溜め用の有底の中央孔を形
成したことを特徴とする。

本発明の斜板式コンプレッサにおいては、斜板式コンプ
レッサを構成するシリンダブロック、斜板、ピストン等
は従来の斜板式コンプレッサのそれらと同一でもよい。

本発明の斜板式コンプレッサを特色ずけるシューは、斜
板と摺接する摺動向の中央に有底の中央孔を有する。こ
こで有底とは、孔が貫通していないという意味である。

シューの摺動面の中央部に中央孔を形成するとは、シュ
ーの摺動面のほぼ全面にわたって孔を多数個分散させて
形成する場合を排除することを意味する。

シューの形状は、従来と同様に半球状シューであっても
、あるいは平板状の板状部材とボールとからなるもので
あっても、それらの変形であってもよい。半球状のシュ
ーの場合、第１図（ａ　）にその断面を第１図（ｂ）に
その摺動面を例示したように、ピストン側に摺接する球
状面と、斜板の摺動面に摺接する略平坦面とを備えてい
る。この半球状のシューは、鋼球を半球状に切断するこ
とによって形成してもよく、又、鍛造によって半球状に
成形してもよい。

板状部とボール部を一体的に構成したシューの場合、板
状部の一面は斜板と摺接する摺動面となり他面のボール
部はピストンの球状凹面と摺接する。本発明に係るシュ
ーではこの板状部材の（習動面の中央に中央孔が設けら
れている。このシューは鍛造、切削によって形成ずれば
よく、又、焼結体から形成してもよい。

シューの中央孔は、シューの摺動面の中央部にあり、摺
動面より凹部となる有底の空間があればよい。この中央
孔は第１には油溜め用の空間となるものである。孔の開
口の大きさは、シューの摺動向広さ、作用する荷重等を
考慮して決められる。

中央孔の開口が広い程中央孔より摺動面に潤滑油を供給
するのに都合がよい。またシューの中央部が摩擦により
異常に加熱される場合には、熱膨張による中央部の突出
をおさえる。しかし、中央孔の開口が広いと摺動面積が
それだけ少なくなり、単位摺動面積当りの荷重が増大す
る。好ましい中央孔の開口面積は摺動面積の１％〜２０
％程麿である。

大型の斜板式コンプレッサのように大きい摺動面をちつ
シューにあっては、第２図にその摺動面を示すように中
央孔１と同心的にリング状の溝２を形成してもよい。ま
た第３図にその（習動面を示すように中央孔３から放射
状に伸びる溝４を形成してもよい。しかし、これら溝は
上述したように摺動向の摺動面積を減少させることにな
るので、注意を必要とづる。

シューの中央孔を形成する方法は、シューを鍛造によっ
て成形する場合には、該孔に対応する突起を鍛造用の型
に突設しておき、シューを鍛造して成形すると同時に孔
を形成することができる。

又、シューを成形した後に、後加工でプレス型を押圧す
ることによって孔を形成してもよい。又、他の穿孔手段
としてはドリルや旋盤による切削加工によって行なって
もよい。

シューは金属、セラミックス等通常りｍ造材料で作るこ
とができる。一般的にはシューは軸受鋼（ＳＵＪ２）等
鉄鋼材料から作製されている。シューの摺動面の耐焼付
性を向上するためシューの母材を浸炭窒化、浸炭焼入れ
、焼入硬化、浸ボロン、浸硫窒化等の処理を施すのが好
ましい。

さらにシューの摺動向は、固体潤滑剤を含有する固体潤
滑剤層で覆うことが望ましい。固体潤滑剤層としては、
二硫化モリブデン、グラフ１イトフツ素樹脂粉末等をフ
ェノール樹脂、不飽和ポリエステル、エポキシ樹脂等で
固めた被膜あるいは鉛、ビスマス等の軟質金属の被膜を
用いることができる。

尚固体潤滑剤層はシューの全面にわたって形成してもよ
く、又、シューの摺動面のみに形成してもよい。

〔発明の効果〕

本発明の斜板式コンプレッサにおいては、最も摺動条件
のきびしい斜板に摺接するシューの摺動面に中央孔が形
成されている。この中央孔は潤滑油の油溜めとして作用
する。従って潤滑油の少ない条件で斜板式コンプレッサ
が使用される場合に、シューの摺動面に一定量の潤滑油
が供給される。

さらに、斜板式コンプレッサが苛酷な条件で長時間運転
され、シューの中央部が集中的に高温となり、その熱膨
張によりシューの摺動向が突出する場合にも、本発明に
係る中央孔が熱膨張を吸収し、摺動面の突出をおさえる
。このためシューの中央部に局部的な高荷重がかかりに
くい。そのため焼付きしにくくなっている。

更にはコンプレッサの運転を長時間停止したとしても、
従来とは異なり、潤滑油がシューの摺動向の中央孔に所
定量残留している。このため、コンブレラ１すを起動さ
せるときであっても、この中央孔に残留した潤滑油がシ
ューと斜板との摺動面に直ちに補給される。従って起動
詩文運転初期におけるシューの摺動向の焼付を防止でき
る。この効果は、さらに、起動時における摺動抵抗を減
少さぼる効果もともなう。

また、シューの摺動向の中央部に中央孔を形成した本発
明の斜板式コンプレッサは、摺動向の全面に多数の孔を
分散させて形成したシューを右する従来の斜板式コンプ
レッサとは異なり、シューの実質摺動面積の減少が少な
いため、焼付荷重の低下も少ない。

上記した効果により、本発明の斜板式コンプレッサは、
過酷な条件下での長時間の運転に対しても、始動時のよ
うにシューの外部より潤滑油が供給されない場合にも、
斜板とシューの間の潤滑油の供給がある程度確保でき、
焼付時のトラブルの発生を効果的に防止できる。

（試験結果） 次に上記した本発明の効果を実証するために、摺動面に
種々の孔を設けた５種類のシューの摺動試験結果を示ず
。

第４図の上部に試験した５種類のシューの摺動面を示す
。５種類のシューはいずれも直径１３゜５ｍｍ、の半球
状で、母材はいずれも硬さト１ｖ３８０の軸受鋼（Ｊ　
ｌ５−８ＵＪ２）製である。

第４図に示す様に、ＮＯ４１のシューの摺動面には孔が
形成されておらない。ＮＯ１２のシューはその摺動面の
中心に直径２．５ｍｍ深さ１．０ＩＩＩＩＨの中央孔を
形成した。ＮＯ３３のシューはその摺動面の中心に直径
４ｍｍ深さ２．０ｍｍの中央孔を形成した。Ｎ０１４の
シューはその摺動面に直径２゜５ＩｌｌＩｌｌの深さ０
．８１１１ｍの中央孔と、さらにその周囲にリング状の
溝を同心円的に形成した。ＮＯ３５のシューはその摺動
面に直径２．５ｍｍ、深さ１゜Ｑ’ｍｍの中央孔を形成
すると共に、直径２ｍｍ、深さｉ、Ｑｌｌｌｌｌｌの孔
を６個その周囲に形成した。シューの相手材はＡｔ　−
１８Ｓｉ−４，５Ｃｕのアルシル合金ディスクを使用し
た。

第１の試験としてトルクオーバまでの時間を測定した。

試験条件は荷重１２ｋ（１，摺動速度５ＩＩｌ／ｓｅａ
　、潤滑油としては冷凍機油１に対して軽油９を混合し
たものを用い、これをシューに１滴のみ供給し、あとは
無給油状態で摺動試験を行ない、焼付いてトルクがオー
バするまでの時間を測定した。得られた結果を第４図に
示す。なお、各シューの摺動面積に占める穴の面積率お
よびトルクオーバ直前の摩擦係数も合せて第４図に示す
。結果は第４図から明らかなようにＮＯ，２、Ｎ００３
、Ｎ００４のシューはいずれもそれらのトルクオーバー
までの時間はＮ０１１のシューのトルクオーバまでの時
間よりも長い。なお、Ｎ００５のシューは次に示すよう
に焼付荷重が小さかったので試験を実施しなかった。

第２の試験は焼付荷重を調べるものである。この試験は
、摺動速度を１５ｍ／ｓｅａで一定とし、荷重を４０に
！＋ずつ暫増させ、焼付が発生する最小の荷重を測定し
た。尚シューの相手材はΔ１−１８３ｉ−４．５Ｃｕの
アルシル合金から作製したディスクであり、潤滑油は前
記と同じものをディスク側に連続的に給油した。結果を
第４図に合往て示す。第４図から明らかなようにＮｏ２
のシューの焼付荷重は２４０Ｊｌ〜２９０．ｋｇと良好
な結果を示したものの、Ｎｏ、３、Ｎ０１４、Ｎ０９５
のシューの焼付荷重はいずれもＮ００１のシューの焼付
荷重より低かった。特に孔を多数形成したＮ０５．のシ
ューの焼付荷重は８０ｋ（ｌ程度と半分以下となり低か
った。これらの結果、中央孔の開口面積はある値より広
くなる程焼付荷重が低下し、大面積率には一定の上限の
あることが推察される。

またシューの摺動面に孔を多数個分散させて形成するこ
とは避けた方が良いことが明らかになった。

次に固体潤滑剤層の効果を見るために、軸受鋼（ＳＵＪ
−２）製で焼入れして硬さＨＶ７６０とした直径１３．
５ｍｍの半球をシュー基材として使用し、そのシュー底
面に直径２．５ｍｍの中央孔を１個形成し、ざらにシュ
ーの摺動面に各種の表面処理を施したシューについて、
上記した方法で焼付いてトルクオーバーするまでの時間
を調べた。

シューとしては、特に何も表面処理をしていないシュー
ＮＯ，６、シューの摺動面に二硫化モリブデンを樹脂で
固めた被膜を形成したシューＮｏ。

７、塩浴窒化処理を施し、表面に軟窒化層を形成したシ
ューＮＯ，８、塩浴窒化処理を施し表面に軟窒化層を形
成した後、ざらに二硫化モリブデンを樹脂で固めた被膜
を形成したシューＮｏ、９の４種類のシューを試験した
結果を第５図に示す。

第５図から明らかなように、表面処理を施したＮｏ７〜
ＮＯ９のシューは、中央孔のみを形成し表面処理が施さ
れていないＮｏ、６のシューに比してトルクオーバーま
での時間は長くなっている。

その中でも、中央孔を形成すると共に塩浴窒化処理、二
硫化モリブデンの被膜処理を行なったＮ０９のシューは
特に、良好な結果を示している。

〔実施例〕

本発明の実施例の斜板式コンプレッサの断面図を第６図
に示す。第６図において７はシリンダブロックであり、
このシリンダブロック７内には回転軸８が軸受９．１０
を介して回転自在に軸支され、この回転軸８には、斜板
１１が連結固定されている。そして前記シリンダブロッ
ク７には複数個のシリンダボア１３が形成され、各ボア
１３内には、ピストン１４が摺動自在に嵌合されている
。

このシリンダブロック７の左端開口部には、バルブプレ
ート１５及びフロントシリンダヘッド１６により閉塞さ
れ、右端開口部にはバルブプレート１７及びリヤシリン
ダヘッド１８により閉塞されている。　前記ピストン１
４の中央部分には球状凹陥部１４ａが形成されている。

１９は半球状のシューであり、これはピストン１４の球
状凹陥部１４ａに摺接する球状面２０と、斜板１１の摺
動面に摺接する中央孔を有する平坦な摺動面２１とを備
えている。このシューは軸受鋼製で、摺動面の直径が１
０ｍｗ１、中央孔の直径が２，５１１１１１１１深さ１
ｍｍのものである。なおこのシューの表面にはＭＯ８２
の被膜が形成されている。一方斜板はアルシル合金製で
ある。なお以上の構成は基本的には従来の斜板式コンプ
レッサの構造と同一である。

この斜板式コンプレツリの実機テストを実施するため、
実施例と同じようにして作った斜板式コンプレッサ５台
について、液圧縮テストを行なった。本実施例の斜板式
コンプレッサでは試験した５台中５台とも焼付等のトラ
ブルはなく上記のサイクルテストに合格した。

尚、シューは上記実施例の斜板式コンプレッサのように
半球状のシューを用いてもよいが、第７図に示づ”よう
に平板状のシュー２４とボール２５を用いてもよい。こ
の斜板式コンプレッサでは平板状のシュー２４が斜板１
１と摺接し、ピストン１４の球状凹陥部１４ａとシュー
２４の球状凹陥部との間にボール２５が介装されている
。この例の場合にも前記実施例と同様にシュー２４の摺
動面の中央部に油溜め用の中央孔２８が形成されている
。

【図面の簡単な説明】

第１図＜ａ）は本発明に係る代表的なシューの断面を、
第１図くｂ）はその摺動向を示す。第２図は他のシュー
の摺動向、第３図はさらに他のシューの摺動面を示す。 第４図は摺動向の異る５種類のシューのトルクオーバー
までの時間Ｊ５よび焼付荷重の相違を示ず図表である。 第５図は第４図のＮＯ１２のシューとほぼ同一の囮動面
形状をもち、その摺動面に種々の固体潤滑剤層を用いた
シューのトルクオーバーまでの時間の相違を示す図表で
ある。第６図は本発明の実施例に示ず斜板式コンプレッ
サの断面図である。第７図は平板状のシューを有する斜
板式コンプレッサの断面図である。 図中１．３は中央孔、１９は半球状のシュー、２４は平
板状のシューを示す。 第１図 第２図　第３図 第５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）軸と平行に設けられた複数個のシリンダボアをも
   つシリンダブロックと、該シリンダブロック内において
   回転軸により回転される斜板と、該シリンダボア内に摺
   動自在に嵌合されたピストンと、 該ピストンと該斜板の摺動向との間に介在し該斜板の回
   転により該ピストンを往復運動させるシューとで構成さ
   れる斜板式コンプレッサにおいて、上記斜板の摺動向と
   接する上記シューは、シューの摺動向の中央部に、有底
   の中央孔を具備することを特徴とする斜板式コンプレッ
   サ。 症 （２、特許請求の範囲第１項記載の斜板式コンプレッサ
   において、上記シューは半球状であり、上記ピストンに
   摺接する球状面と、上記斜板の１習動而に摺接する略平
   坦面とを備えている。 （３）特許請求の範囲第１項記載の斜板式コンプレッサ
   において、上記シューは上記斜板と摺接する平板状の板
   状部材と、該板状部材とピストンの間に介在するボール
   とで構成されている。 （４）特許請求の範囲第１項記載の斜板式コンプレッサ
   において、上記斜板と摺接するシューの摺動面は、その
   中央部が周縁部に比して高い中高な略平坦面である。 （５）特許請求の範囲第１項記載の斜板式コンプレッサ
   において、上記斜板と摺接する上記シューの摺動面は固
   体潤滑剤を含有する固体潤滑剤層が形成されている。 （６）特許請求の範囲第１項記載の斜板式コンプレッサ
   において、上記シューの摺動向には油溜め用の中央孔の
   周囲に少なくとも１＆ゝのリング状溝をもっている。