JPS6325341Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、車両空調用として好適な圧縮機に係
り、とくにピストンがシリンダ内を往復動して流
体を圧縮する形式の斜板式圧縮機の改良に関す
る。

ピストンの外周面とシリンダ内周面との摺動部
には、気密性および耐摩耗性が要求され、該要求
を満足すべく従来から種々の提案がなされてき
た。

その１つとして、シリンダ内に鉄系金属よりな
るスリーブを嵌入し、該スリーブ内を往復動する
ピストンを、鉄系金属に対して比較的摺動性の良
好なアルミニウム系金属より形成し、該ピストン
の外周に四フツ化エチレン等のフツ素樹脂（フツ
化エチレンもしくはフツ化エチレンとビニル化合
物との共重合体）よりなるピストンリングを嵌合
させるものが提案されたが、これにおいては前記
ピストンリングは、あくまでも気密性の向上にの
み寄与するだけであつて、スリーブ内周面とピス
トン外周面との間での直接的な摺動は不可避であ
つた。このとき前記摺動部に十分な潤滑油が供給
されるものであるとしても、加工上どうしても避
け得られない摺動面上の凹凸に起因して、ピスト
ンギヤツプ（サイドクリアランス）をある程度
（約25μ）以下の値にすることができず、従つて
運転中にピストンの側面とシリンダ内周面とが衝
突して、衝撃音を発するとともに、摩耗を促進す
るもので、また該技術が冷媒圧縮機に応用され、
液圧縮を生起した場合等においては、前記潤滑油
は洗い落されて、金属接触を余儀無くされ、この
ことも摩耗を促進する原因となり、その結果運転
騒動音が高く耐久性の極めて低い圧縮機しか得る
ことができないという欠点を有していた。

そこで、金属どうしの摺動を避けて上記欠点を
克服すべく、フツ素樹脂よりなる被覆体を予めカ
ツプ状に形成し、これをピストンに被せることで
ピストン外周面を包囲するようになした技術が提
案されたが、この提案によるときは耐摩耗性が高
く比較的良好な摺動性が得られるものの、被嵌形
式であることから被覆体の円筒部肉厚が比較的大
とならざるを得ず、その部分の熱膨張量はそれ相
応に比較的大なるものであつた。たとえば前記被
覆体を四フツ化エチレンで形成し、該四フツ化エ
チレンの熱膨張率を10×10−５／℃、前記円筒部
肉厚を３mm、温度上昇を80℃とすると24μもの膨
張量が有ることになり、それが直径（ピストンに
関して）においては48μも膨張することとなる。
このようにピストンギヤツプ（サイドクリアラン
ス）は温度変化によつて大きく変動し、圧縮機の
運転状態の変化によつてその体積効率も大きく変
化することとなり、性能的に不安定なものである
という欠点を有しており、とくに起動時には温度
上昇するまで大きなサイドクリアランスのままで
運転されることとなり、ガタツキに起因する衝撃
が大きく、被覆体の摩耗が極度に大なるものであ
つたとともに、該圧縮機が空調装置等の冷媒圧縮
機である場合には、前記四フツ化エチレンはフレ
オンガスの影響によつて、経時的に少しづつ膨張
する性質が有るため、前記サイドクリアランスは
次第に減少し、ついにはシリンダボア内にピスト
ンが密着した状態となつて運転不可能となること
もあり、このようなことから設計に際してそのサ
イドクリアランスを、圧縮機の運転状態を考慮し
ながらあらかじめ最適値に設定することは極めて
困難であつた。

また、ピストンは金属製のままで、シリンダボ
アの内周壁に樹脂系合成材料で被覆層を施したも
のも提案されたが、これにおいては被覆層の弾性
のため、ピストンが該被覆層に沈み込んだ状態で
前進するとき、ピストンの端縁部で前記被覆層が
削り取られる傾向にあり、耐久性の極めて低いも
のであつた。

そこで、上述した種々の聞題点を解決するもの
として、シリンダボア内を往復動するピストンを
シリンダを形成する金属とほぼ同程度の熱膨張率
を有する同系の金属にて形成した上で、第５図に
示す如くピストン１３の外周面に20〜100μの厚
さでフツ素樹脂よりなる被膜１７を施した圧縮機
が提案されたが、この提案によるときは体積効率
が高くかつ耐久性にすぐれる等の効果が得られる
反面、前記被膜１７の剥離性および組付性に聞題
を残している。すなわち、ピストン１３の頂部は
一般に45度の面取りが施されているが、ピストン
１３をシリンダに組付けるに際しては、円筒部１
４と面取部１５とのコーナC₂がシリンダの内周
面や端縁部に当接し易いことから当接時の衝撃で
被膜１７が剥離するおそれがあり、一方運転中に
あつてもコーナC₂の角度が比較的大きいことか
ら被膜１７の剥離が起り易く、また被膜施工後に
おいて円筒部外周面の被膜厚の精度を高める意味
で被膜表面を仕上加工した場合には、前記コーナ
C₂において被膜厚が図示の如く急変することか
ら、該部位の被膜が熱膨張のくり返しによつて剥
離するおそれがある。

本考案の目的は、上述の問題を除去して、ピス
トンの外周面に施されたフツ素樹脂からなる被膜
の剥離を防止し、併せてピストンの組付性を向上
することのできる圧縮機を提供することにある。

以下、本考案の実施例を図面に基いて具体的に
説明する。本実施例は斜板式圧縮機を対象とした
もので図示のように対接された１対のシリンダブ
ロツク１，２にはその中心部を貫通する駆動軸３
に平行な適数個のシリンダボア４が形成され、ま
たシリンダブロツク１，２の端面にはそれぞれ吸
入室５，６および吐出室７，８をもつフロントお
よびリヤのハウジング９，１０が弁板１１，１２
を介して取付けられている。前記シリンダボア４
内を往復動する両頭タイプのピストン１３は前記
駆動軸３のほぼ中央部に傾斜して固着された斜板
１８を跨ぐようにして配置されるとともに該斜板
１８の両側面にシユー１９およびボール２０から
なる軸受装置２１を介して係留されている。

しかして、前記シリンダブロツク１，２および
ピストン１３は、熱膨張率がほぼ同程度の同系の
金属材料より形成され、とくに軽量化の観点から
アルミニウム合金材より構成されるのが近時の傾
向である。また、第３図に示すようにピストン１
３の円筒部（ヘツド部）１４の頂部には、端面か
ら外周面にかけて面取部１５とテーパ部１６とが
連続的に形成され、いわば２段面取り構成となつ
ている。ピストン１３の軸線方向に関する面取部
１５の傾斜角θ₁は大体において45度に設定され、
一方テーパ部１６の傾斜角θ₂は面取部１５の傾斜
角θ₁より相当に小さい、たとえば３〜15度の範囲
内で望ましくは５〜10度の範囲で、しかもテーパ
面の長さ（軸方向）ｌが0.5mm以上となるように
設定される。上記の如きピストン１３の外周面、
すなわち円筒部１４、テーパ部１６および面取部
１５の外周面ならびに円筒部１４の端面の一部に
は、たとえば四フツ化エチレン等のフツ化エチレ
ンもしくはフツ化エチレンとビニル化合物との共
重合体よりなるフツ素樹脂にて構成される被膜１
７が施されている。なお、該被膜１７の材料中に
は耐摩耗性、摺動性等を向上させるために、適宜
添加材を添加することが可能である。前記被膜１
７は、切削仕上加工を行つたピストン１３の外周
面を、たとえばシヨツトブラスト等によつて処理
を行つた後、粉末吹付けもしくはデイツピングに
よつて前記被膜材を塗付し、その後250〜350℃の
炉中にて約30分焼成することによつて得られる。
このとき前記被膜１７の膜厚は20〜100μに設定
するのが好適である。該被膜１７の膜厚が20μよ
り小さい場合には、摩耗によつて地肌が出やす
く、耐久性に劣ることと、弾性変形しにくいた
め、なじみ性および衝撃吸収能力が低下するとい
う欠点があらわれ、また前記膜厚が100μを越え
る場合には、前記被膜１７が剥離し易いという欠
点が生ずるため、前述の如き好適値が選定されて
いる。なお、被膜１７端部については丸みを与え
ることでその剥離が有効的に防止される。

第４図は、円筒部１４の外周面の面積度をより
高めることを目的として、テーパ部１６および面
取部１５を除いた当該部位の被膜１７の表面に機
械加工による仕上げを実施した場合をしめしたも
のであつて、この場合には円筒部１４とテーパ部
１６とのコーナC₃に関する被膜厚さがきわめて
ゆるやかに変化されており、また必要ならば円筒
部端面の一部を覆つている被膜１７についても、
末端にかけて厚さのゆるい変化をもつて次第に薄
くなるように仕上げられる。なお、上記被膜１７
の仕上加工を実施する場合にあつても、テーパ部
１６のテーパ面の軸方向長さｌが0.5mm以上とな
るように設定することが望ましい。

上述の如く構成された実施例においては、ピス
トン１３のシリンダへの組付けに際し、該ピスト
ン１３のテーパ部１６によつてシリンダボア４内
への挿入が案内されることから、組付が容易に実
施できるものであつて、とくに斜板式圧縮機の場
合には複数のピストン１３の一側を一方のシリン
ダブロツク１に組込んでからピストン１３の中間
部分に斜板を嵌合させた状態で、ピストン１３の
他側を他方のシリンダブロツク２に一斉に組み込
む必要があることから前記面取部１５、テーパー
部１６はきわめて有効に作用する。

すなわち、まず一方のシリンダブロツク１にピ
ストンを組み込むに際し、各シリンダボア４入口
にそれぞれピストンを嵌合させてゆく。この時の
ピストン頭部とシリンダボア４との芯ズレがあつ
てピストン１３の面取部１５がシリンダボア４の
エツジ部に当接すると、その面取部１５は略45度
の急斜面であることから、ピストン１３の押し込
む力を利用して前記エツジ部に沿つてボア中心側
へ自動的に移動し、両部材の芯ズレが矯正されつ
つテーパー部１６へ移行する。前記ボア４のエツ
ジ部がテーパー部１６と干渉した後は、エツジ部
の面取部分とピストン１３のテーパー部とは面接
触となり、ピストン円筒部１４のシリンダボア４
内への移行をうながし、ピストン１３はシリンダ
ボア４内へスムーズに嵌挿され、該ボア４との芯
ズレが矯正された垂直状態で起立維持される。

このようにして複数個（６〜10個）のピストン
１３を起立維持させた後、他方のシリンダブロツ
ク２のシリンダボア４をピストン頭部に対峙さ
せ、複数個のピストンに一斉嵌合させると、例え
芯ズレ関係にあるピストンも、前記同様シリンダ
ボア４のエツジ部がピストン１３の面取部１５に
当接し、芯ズレを矯正しつつ全ピストンはシリン
ダボア内に嵌合される。そしてこの組付け時にお
いて、仮に円筒部端面と面取部１５との交点であ
る第１コーナC₁あるいは面取部１５とテーパ部
１６との交点である第２コーナC₂がシリンダブ
ロツク１，２に当接しその表面の被膜１７に傷が
付いたとしても、これら両コーナC₁，C₂は組付
後にあつては摺動面とならないことから該傷の進
行問題およびそれが基での剥離問題が解消され
る。

一方、運転時にあつては円筒部１４とテーパ部
１６との交点である第３コーナC₃の角度がきわ
めて小さいことからエツジ当りによる被膜１７の
剥離のおそれがなく、また第３コーナC₃におけ
る被膜厚さが、第３図に示す如く一様の場合は勿
論のこと、第４図に示す如く仕上加工したことに
伴つて変化しても、該変化がゆるやかなことから
熱膨張量の差に起因しての剥離が生じにくい。ま
た、運転中にあつてのテーパ部１６は油の引込み
を効果的に行い、かつクサビ効果によつて油膜圧
力の発生に大きく役立つため、ピストン１３の摺
動面に対する潤滑性を向上し得るものである。

以上詳述したように、本案は、両頭ピストンに
おけるシリンダボアと機密性をもつて摺動する円
筒部の両頂部には、それぞれ端面から略45度の傾
度をもつた面取部と、その面取部端から円筒部外
周面にかけて該面取部の傾角よりゆるやかな傾角
のテーパー部とを連続的に形成するとともに、そ
れら面取部、テーパ部および円筒部の外周面にフ
ツソ樹脂よりなる被膜を形成したことにより、斜
板式圧縮機の場合は複数のピストンの一側を一方
のシリンダブロツクに組込んでからピストンの他
側を他方のシリンダブロツクに一斉に組込む関係
から、一方のシリンダブロツクに組込まれた複数
個のピストンは、円筒部にて垂直状態で起立保持
されるため、他方のシリンダブロツクに一斉に組
み込む際、前記テーパ部はピストンのシリンダボ
ア内への嵌入をすこぶる円滑化しピストンの組付
性向上に大きく寄与し得るものであり、その場
合、仮に円筒部端面と面取部との交点または面取
部とテーパ部との交点がシリンダブロツクに当接
することで被膜に傷が付いたとしても、組付け後
にあつてはその傷部が実質的に摺動面となること
も避け得る結果、傷の進行問題あるいは傷に原因
する被膜の剥離問題を回覆し得るものであり、ま
たテーパ部と円筒部との交点の角度を小さくし得
ることから、エツジ当りによる被膜の剥離問題を
解消することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例の斜板式圧縮機を示
す縦断面図、第２図はピストンを示す斜視図、第
３図および第４図は要部を示す拡大断面図、第５
図は従来のピストン頂部を示す断面図である。 ４……シリンダボア、１３……ピストン、１４
……円筒部、１５……面取部、１６……テーパ
部、１７……被膜、θ₁……面取部の傾斜角、θ₂…
…テーパ部の傾斜角。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) 対接された一対のシリンダブロツクにはその
   中心部を通る駆動軸と平行な複数個のシリンダ
   ボアを備え、前記駆動軸に傾斜して取付けられ
   た斜板を跨ぐように配置されるとともに該斜板
   に対し軸受装置を介して係留された両頭タイプ
   のピストンを前記シリンダボア内に摺接可能に
   嵌入してなる形式の圧縮機において、前記ピス
   トンにおけるシリンダボアと機密性をもつて摺
   接する円筒部の両頂部には、それぞれに端面か
   ら略45度の傾角をもつた面取部と、その面取部
   端から前記円筒部外周面にかけて該面取部の傾
   斜よりもゆるやかな傾角のテーパ部とを連続状
   に形成するとともに、前記円筒部、テーパ部お
   よび面取部の外周面にフツソ樹脂よりなる被膜
   を施してなる斜板式圧縮機。 (2) 前記テーパ部の傾斜角は３〜15度である実用
   新案登録請求の範囲第１項記載の斜板式圧縮
   機。 (3) 前記テーパ部の長さが0.5mm以上である実用
   新案登録請求の範囲第１項記載の斜板式圧縮
   機。