JPH0783163A - 往復動型圧縮機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】過酷な運転状況下においても、ピストンとシリ
ンダボアとの間に優れた摺動性を確保する。 【構成・作用】シリンダブロック１０、１２は、Ｃｕ：
１．５〜５．０重量％と、Ｓｉ：１３〜１６重量％と、
Ｍｇ：０．５重量％以下と、Ｚｎ：１．０重量％以下
と、Ｆｅ：１．０重量％以下と、残部Ａｌとしたアルミ
ニウム合金である。シリンダボア８の内面には初晶珪素
の脱落痕が存在する。多数の微小な脱落痕はオイルスポ
ットとして機能する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は往復動型圧縮機に係り、
詳しくはシリンダボアを形成するシリンダブロックの改
良に関する。

【０００２】

【従来の技術】車両空調用として多用されている往復動
型圧縮機のうち、例えば特開昭６２−５１７７６号公報
等記載の斜板式圧縮機（以下、単に圧縮機という。）
は、図１に例示するように、両シリンダブロック１０、
１２に軸心と平行に複数個のシリンダボア８が形成され
ており、両シリンダブロック１０、１２によって支承さ
れた駆動軸１４上に斜板１６が取付けられている。斜板
１６にはシュー１３、１３を介してピストン１５が係留
され、ピストン１５は斜板１６の傾角に応じてシリンダ
ボア８内を往復動可能に収納されている。また、両シリ
ンダブロック１０、１２の外方にはそれぞれ弁板を介し
てフロント及びリアハウジング２２、２４が両シリンダ
ブロック１０、１２を貫通する通しボルト２６によって
接合されている。フロント及びリアハウジング２２、２
４には、弁板の吸入ポートを介してシリンダボア８に連
通する吸入室１、２と、弁板の吐出ポートを介してシリ
ンダボア８に連通する吐出室３、４とが形成されてい
る。

【０００３】この圧縮機では、駆動軸１４の回転によ
り、斜板１６が回転し、同時にその傾角に応じて揺動す
る。この揺動運動により、ピストン１５はシリンダボア
８内を往復運動する。これにより、吸入室１、２内の冷
媒ガスはシリンダボア８内に吸入され、ここで圧縮され
た後、吐出室３、４に吐出される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、一般にシリン
ダブロック１０、１２はＡＤＣ１２等のアルミニウム合
金からなり、過酷な運転状況によれば、ピストン１５と
シリンダボア８との摺動性が未だ満足できるものでない
ことが明らかとなった。本発明は、過酷な運転状況下に
おいても、ピストンとシリンダボアとの間に優れた摺動
性を確保することを解決すべき課題とするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】

（１）請求項１の往復動型圧縮機は、上記課題を解決す
るため、複数個のシリンダボアをもつシリンダブロック
と、駆動軸の回転により該シリンダボア内で往復動する
ピストンとを備えた往復動型圧縮機において、上記シリ
ンダブロックは、Ｃｕ：１．５〜５．０重量％と、Ｓ
ｉ：１３〜１６重量％と、Ｍｇ：０．５重量％以下と、
Ｚｎ：１．０重量％以下と、Ｆｅ：１．０重量％以下
と、残部をＡｌとしたアルミニウム合金であり、該シリ
ンダボアの内面には初晶珪素の脱落痕が存在するという
新規な構成を採用している。

【０００６】Ｃｕが１．５重量％未満であれば、初晶珪
素を除くマトリックスが軟質になりすぎ、強度を確保し
にくい。逆に、Ｃｕが５．０重量％を超えれば、マトリ
ックスが硬質になりすぎ、本発明の作用が得られない。
Ｓｉが１３重量％未満であれば、ＡＤＣ１２に近似して
初晶珪素が少なく、強度を確保しにくいとともに、本発
明の作用が得られにくい。逆に、Ｓｉが１６重量％を超
えれば、鋳造性に劣る。

【０００７】Ｍｇ、Ｚｎ、Ｆｅは不純物として存在しう
る。 （２）請求項１の往復動型圧縮機では、シリンダボアの
内面は初晶珪素露出度が１０〜６０％であることが好ま
しい。ここで、 初晶珪素露出度（％）＝（実際に表面に存在する初晶珪
素の面積）×１００÷（組織として表面に存在すべき初
晶珪素の面積） である。

【０００８】初晶珪素露出度が１０％未満とするのは初
晶珪素の脱落痕を生じさせる手段としてダイアモンド研
摩を行ったとしても困難であり、かつ初晶珪素露出度が
１０％未満では残存する初晶珪素による耐摩耗性が得ら
れにくいからである。逆に、初晶珪素露出度が６０％を
超えると、脱落痕が少ないため、本発明の作用が得られ
にくい。

【０００９】Ｃｕが１．５〜３．５重量％であれば、マ
トリックスが比較的軟質に形成されるため、シリンダブ
ロックの受圧部において区々に突出した初晶珪素が受圧
部と衝接するスラスト軸受の外輪によって押し込まれや
すく、初晶珪素の高さがほぼ均一にされやすい。この結
果、この圧縮機では、スラスト軸受の外輪から作用する
締め代及びスラスト荷重を多数の初晶珪素で好適に支持
するとともに、過酷な運転状況下の連れ回りや偏心揺動
を多数の初晶珪素で好適に受承し、受圧部の耐摩耗性が
向上する。

【００１０】

【作用】本発明の往復動型圧縮機では、シリンダブロッ
クが上記アルミニウム合金からなり、研摩等前のシリン
ダボアの内面には初晶珪素が大量に析出する。シリンダ
ボアの内面におけるこの初晶珪素の多数の微小な脱落痕
はオイルスポットとして機能する。

【００１１】

【実施例】以下、本発明を斜板式圧縮機（以下、単に圧
縮機という。）に具体化した実施例を説明する。この圧
縮機は、図１に示す従来のものからシリンダブロックの
材質を異ならせた点以外は従来のものと同一であるた
め、同一符号を使用し、図１を参照しつつ説明する。

【００１２】この圧縮機のシリンダブロック１０、１２
は、Ｃｕ：２．５重量％（以下、％と略す。）と、Ｓ
ｉ：１５．０％と、Ｍｇ：０．２％と、Ｚｎ：０．５％
と、Ｆｅ：０．９％と、残部Ａｌとしたアルミニウム合
金を表１に示す鋳造条件にてダイカスト鋳造によって一
体形成されている。

【００１３】

【表１】 表１の鋳造温度及び金型温度から、本発明に係るアルミ
ニウム合金はさほどのＳｉ含有量を有していないので、
鋳造も容易であることがわかる。

【００１４】このようなダイカスト鋳造によって形成し
た本発明に係るアルミニウム合金の一般的諸性質は表２
に示すようになる。

【００１５】

【表２】 表２の引張強さ、伸び、衝撃値、Ｈｖ硬さから、本発明
に係るアルミニウム合金は、初晶珪素を除くマトリック
スが比較的軟質に形成されていることがわかる。これ
は、本発明に係るアルミニウム合金が比較的Ｃｕ含有量
が少ないためである。

【００１６】このアルミニウム合金からなるシリンダブ
ロック１０、１２では、研摩前のシリンダボア８の内面
に初晶珪素が大量に析出する。そして、シリンダボア８
の内面をダイアモンド研摩し、初晶珪素露出度を１５％
とする。この後、圧縮機を組付ける。 （評価）比較例として、ＡＤＣ１２のアルミニウム合金
からなるシリンダブロック１０、１２を採用し、シリン
ダボア８に焼結ライナを嵌挿し、他の構成要素を実施例
のものと同一とした圧縮機を用意する。そして、実施例
の圧縮機と比較例の圧縮機とを用い、ピストン１５とシ
リンダボア８との間で焼付を生じるまで回転数を上昇さ
せる実機連続運転試験を行なう。各圧縮機において、ピ
ストン１５はアルミニウム合金からなる本体にＰＴＦＥ
をコーティングしたものである。

【００１７】試験の結果、実施例の圧縮機では、比較例
の圧縮機と比較して、焼付を生じる回数数が２０％程度
上昇していた。また、実施例の圧縮機では、ある程度初
晶珪素が残存しており、十分な耐摩耗性を発揮してい
た。また、実施例の圧縮機におけるシリンダボア８の内
面の金属組織を図２及び図３に示し、比較例の圧縮機に
おけるシリンダボア８の内面の金属組織を図４に示す。
図２は２００倍の顕微鏡写真、図３は４００倍の顕微鏡
写真、図４は２００倍の顕微鏡写真である。

【００１８】図２、３より、実施例の圧縮機では、シリ
ンダボア８の内面にはダイアモンド研摩により脱落した
初晶珪素の多数の微小な脱落痕が形成されていることが
わかる。したがって、実施例の圧縮機では、脱落痕がオ
イルスポットとして機能し、過酷な運転状況下において
も、ピストン１５とシリンダボア８との間に優れた摺動
性を確保できることがわかる。

【００１９】また、実施例の圧縮機では受圧部１０ａ、
１２ａに２０μｍ程度の摩耗量が生じたに過ぎないのに
対し、比較例の圧縮機では受圧部１０ａ、１２ａに１５
０〜１８０μｍの摩耗量が生じた。これは、実施例の圧
縮機では、シリンダブロック１０、１２において初晶珪
素を除くマトリックスが比較的軟質に形成されるため、
受圧部１０ａ、１２ａにおいて区々に突出した初晶珪素
が受圧部１０ａ、１２ａと衝接するスラスト軸受２０、
２０の外輪２０ｂによって押し込まれやすく、初晶珪素
の高さがほぼ均一にされやすいため、外輪２０ｂ、２０
ｂから作用する締め代及びスラスト荷重を多数の初晶珪
素で好適に支持するとともに、過酷な運転状況下の連れ
回りや偏心揺動を多数の初晶珪素で好適に受承するから
である。

【００２０】なお、実施例の圧縮機では、比較例の圧縮
機のようにシリンダボア８にライナを嵌挿する必要がな
く、軽量化に寄与できるとともに、部品点数の低減を実
現できる。また、実施例の圧縮機では、シリンダブロッ
ク１０、１２の熱膨脹係数がピストンの熱膨脹係数と近
似し、実動時におけるピストンのサイドクリアランスを
安定させることもできた。

【００２１】さらに、実施例の圧縮機では、シリンダブ
ロック１０、１２の鋳造歪みが小さく、残留応力解放後
の寸法変化が小さいという効果も奏することができた。 （試験１）Ｃｕ：１〜５．５％とし、他は実施例と同一
の条件でシリンダブロック１０、１２を製造する。そし
て、シリンダボア８の内面をダイアモンド研摩し、初晶
珪素露出度を６０％とする。この後、圧縮機を組付け
る。

【００２２】各圧縮機を実機耐久試験に供し、ピストン
１５又はシリンダボア８の摩耗量を測定した。結果を図
５に示す。図５より、Ｃｕが１．５％未満であれば、シ
リンダボア８が強度を確保しにくいため、シリンダボア
８側で摩耗が生じやすく、逆に、Ｃｕが５．０％を超え
れば、シリンダボア８が硬質になりすぎ、ピストン１５
側で摩耗が生じやすいことがわかる。 （試験２）Ｃｕ：１．５％又は５％とし、他は実施例と
同一の条件でシリンダブロック１０、１２を製造する。
そして、シリンダボア８の内面をダイアモンド研摩し、
初晶珪素露出度を１０％未満〜７０％とする。この後、
圧縮機を組付ける。

【００２３】各圧縮機を実機耐久試験に供し、ピストン
１５又はシリンダボア８の摩耗量を測定した。結果を図
６に示す。図６より、Ｃｕ：１．５％又は５％ともに、
初晶珪素露出度が１０％未満では、残存する初晶珪素に
よる耐摩耗性が得られにくいため、シリンダボア８に摩
耗が生じやすく、逆に、初晶珪素露出度が６０％を超え
ると、脱落痕が少ないため、シリンダボア８に摩耗が生
じやすいことがわかる。

【００２４】したがった、試験１、２によれば、請求の
範囲記載の構成を採用すれば、大量生産時の誤差を考慮
しても、本発明の効果を奏することができる。

【００２５】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明の往復動型
圧縮機では、特許請求の範囲記載の構成を採用している
ため、過酷な運転状況下においても、ピストンとシリン
ダボアとの間に優れた摺動性を確保することができる。
したがって、この圧縮機では、優れた耐久性を発揮する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】一般的な斜板式圧縮機の縦断面図である。

【図２】実施例の圧縮機におけるシリンダボアの内面の
金属組織を示す２００倍の顕微鏡写真である。

【図３】実施例の圧縮機におけるシリンダボアの内面の
金属組織を示す４００倍の顕微鏡写真である。

【図４】比較例の圧縮機におけるシリンダボアの内面の
金属組織を示す顕微鏡写真である。

【図５】試験１において、Ｃｕ量とピストン又はボアの
摩耗量との関係を示すグラフである。

【図６】試験２において、Ｓｉ露出度とボアの摩耗量と
の関係を示すグラフである。

【符号の説明】

８…シリンダボア １０、１２…シリンダブロック １４…駆動軸 １５…ピストン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 西本 昌顕 愛知県刈谷市豊田町２丁目１番地 株式会 社豊田自動織機製作所内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数個のシリンダボアをもつシリンダブロ
   ックと、駆動軸の回転により該シリンダボア内で往復動
   するピストンとを備えた往復動型圧縮機において、 上記シリンダブロックは、Ｃｕ：１．５〜５．０重量％
   と、Ｓｉ：１３〜１６重量％と、Ｍｇ：０．５重量％以
   下と、Ｚｎ：１．０重量％以下と、Ｆｅ：１．０重量％
   以下と、残部をＡｌとしたアルミニウム合金であり、該
   シリンダボアの内面には初晶珪素の脱落痕が存在するこ
   とを特徴とする往復動型圧縮機。
2. 【請求項２】シリンダボアの内面は、初晶珪素露出度が
   １０〜６０％であることを特徴とする請求項１記載の往
   復動型圧縮機。