JPWO2002066832A1 - 圧縮機用バルブプレートの製造方法 - Google Patents

Abstract

この発明に係る圧縮機用バルブプレートの製造方法においては、プレス機（４１）に先端面（４２）が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、バルブプレート（９）の吸入ポートまたは吐出ポートの周辺部を粗面化する。これにより、バルブプレート表面を粗面化するにあたり、バルブプレート表面への異物の残留を抑制することができる。

Description

［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。
［背景技術］
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。
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。
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。
［発明の開示］
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。
この発明に係る圧縮機用バルブプレートの製造方法は、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プレートにパンチ型の先端面形状を転写して粗面化する方法である。
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。
パンチ型のプレスにより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、カエリ部の高さが１０〜５０μｍ、凹部の深さが５０〜２５０μｍであることが好ましい。
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。
［発明を実施するための最良の形態］
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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４２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。
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。
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は、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、
図２は、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、
図３は、バルブプレートの製造方法を示す図、
図４ａ及び４ｂは、それぞれ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、
図５は、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、
図６及び７は、それぞれ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、
図８は、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、
図９及び１０は、それぞれ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、
図１１は、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 (5)

1. 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、
   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プレートにパンチ型の先端面形状を転写して粗面化する
   圧縮機用バルブプレートの製造方法。
2. 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するクレーム１の方法。
3. 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クレーム１の方法。
4. パンチ型のプレスにより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、カエリ部の高さが１０〜５０μｍ、凹部の深さが５０〜２５０μｍであるクレーム１の方法。
5. プレートは硬度Ｈｖ＝９０〜２００のＦｅ材からなるクレーム１の方法。

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