斜板式圧縮機
【課題】本発明は、長期間放置した後等の潤滑不足時におけるピストンとシューとの間の摩擦係数を軽減させ、運転時の焼き付きを防止することができる斜板式圧縮機を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明に係る斜板式圧縮機は、複数のシリンダボア２５を有するシリンダブロック１１と、シリンダブロックに回転可能に支持された駆動シャフト１７と、駆動シャフトの回転につれて回転する斜板３０と、シリンダボアに摺動可能に収容されたピストン２６と、ピストンと斜板との間に介在し、ピストンに形成されるシューポケット２６ｂと係合するシュー３２とを備え、斜板の回転に応じてピストンがシリンダボア内を往復運動する斜板式圧縮機において、シューポケットにおけるシューと摺接する摺動面２６ｃ上に銅又は銅合金からなる保護層７１が形成されていることを特徴とする。
【解決手段】本発明に係る斜板式圧縮機は、複数のシリンダボア２５を有するシリンダブロック１１と、シリンダブロックに回転可能に支持された駆動シャフト１７と、駆動シャフトの回転につれて回転する斜板３０と、シリンダボアに摺動可能に収容されたピストン２６と、ピストンと斜板との間に介在し、ピストンに形成されるシューポケット２６ｂと係合するシュー３２とを備え、斜板の回転に応じてピストンがシリンダボア内を往復運動する斜板式圧縮機において、シューポケットにおけるシューと摺接する摺動面２６ｃ上に銅又は銅合金からなる保護層７１が形成されていることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、斜板式圧縮機に関する。さらに詳しくは、例えば、自動車等に用いられる空調装置の冷凍サイクルを構成する斜板式圧縮機に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車用空調装置に広く用いられる斜板式圧縮機は、回転軸に対して傾斜して固定された斜板（スワッシュプレート、ＳＷＰ）を、ピストンに形成される凹部形状のシューポケットにシューを介して係留し、斜板の揺動回転運動をピストンの往復運動に変換して、冷媒ガスの吸入、圧縮、吐出を行うものである。また、かかる構成の斜板式圧縮機は、クランク室内の圧力を制御弁で変化させることにより、斜板の傾斜角度を変え、ピストンのストロークを変えることにより冷媒ガスの吐出容量を可変させるようにしている。
【０００３】
また、斜板式圧縮機を構成するシューは、一般に、平面状の摺動面部とその摺動面部とは逆向きの球面部とを備え、斜板の摺動平面及びピストンに形成されるシューポケットと係合し、摺動するものであるが、斜板圧縮機がエアコンディショナの冷媒圧縮機として使用され、冷媒と共に循環する潤滑油により潤滑されるが、潤滑が不十分な状態になる場合がある。特に長期間運転されなかった場合、冷媒によって斜板表面の潤滑油が洗い流されて、潤滑油不足あるいは無潤滑状態になるなど、厳しい摺動条件にさらされる場合がある。加えて、ピストンとしては耐摩耗性合金であるＡｌ−Ｓｉ系合金を使用されるが、Ｓｉは硬質粒子であるので摩擦係数が高く、例えば、潤滑が不足した状態での運転時、特に長期間放置した後の起動時においては、潤滑油が極めて少なくなるため、ピストンとシュー、との間で摩擦発熱が発生し高温となり、ピストンとシュー等との間で焼き付きが生じるという問題が発生していた。
【０００４】
かかる問題を解決するには、ピストンを構成するシューポケットとシューの摺接部分における摩擦係数を低減させることが効果的であると考えられ、シューポケットの摺動面に錫メッキを施して保護膜を形成する技術が提供されている（例えば、特許文献１又は特許文献２を参照。）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−２５７５５５号公報（請求項５、図１）
【特許文献２】特許第３０３９７６２号公報（特許請求の範囲、図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、錫メッキによる保護膜は、摺動面の保護膜としては硬度が不十分であり、摩耗しやすいため、潤滑油が不足している時には依然としてピストンとシューとの間で焼き付きが生じる可能性があった。圧縮機は、その製造工程の出荷前において慣らし運転がされ、また、自動車メーカでは車両に搭載（エンジンに組み付け）された時点でのエンジンチェック、エアコンチェック等でも運転（慣らし運転）される。そのあとユーザに渡されることになる。圧縮機が運転されたあと長期間放置されることが起こりうる。特に輸出される場合など、長期間放置となる。長期間放置された場合は、前述のように潤滑油不足、無潤滑状態となりやすく、焼き付きの可能性が高くなる。また、稀ではあるが、一般ユーザの使用条件でも長期間放置は起こりうる。そこで、錫は軟らかいため摩耗しやすく、上記のような慣らし運転でも摩耗してしまう可能性がある。錫も耐焼き付き性の効果がある材質ではあるが、摩耗して充分残存しない状態となってしまえば、当然その効果は期待できないこととなる。
【０００７】
本発明は、前記の課題に鑑みてなされたものであり、長期間放置した後等の潤滑不足時におけるピストンとシューとの間の摩擦係数を軽減させ、錫をメッキした場合よりも運転時の焼き付きを防止することができる斜板式圧縮機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記の目的を達成するために、本発明に係る斜板式圧縮機は、複数のシリンダボアを有するシリンダブロックと、当該シリンダブロックに回転可能に支持された駆動シャフトと、当該駆動シャフトの回転につれて回転する斜板と、前記シリンダボアに摺動可能に収容されたピストンと、当該ピストンと前記斜板との間に介在し、前記ピストンに形成されるシューポケットと係合するシューとを備え、前記斜板の回転に応じて前記ピストンが前記シリンダボア内を往復運動する斜板式圧縮機において、前記シューポケットにおける前記シューと摺接する摺動面上に銅又は銅合金からなる保護層が形成されていることを特徴とする。
【０００９】
本発明に係る斜板式圧縮機では、前記銅又は銅合金からなる保護層の上にさらに銀又は銀合金からなる第２の保護層が形成されていてもよい。
【００１０】
本発明に係る斜板式圧縮機では、前記銅又は銅合金からなる保護層の下にニッケル又はニッケル合金からなる下地層が形成されていてもよい。
【００１１】
本発明に係る斜板式圧縮機では、前記シューポケットにおける前記シューと摺接する摺動面上に形成される層の厚さが１．０〜２．０μｍであることが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る斜板式圧縮機によれば、ピストンを構成するシューポケットにおけるシューと摺接する摺動面上に、錫よりも硬度に優れる銅又は銅合金からなる保護層が形成されているので、摺動面の保護膜として十分な硬度を備え、長期間放置した後等の潤滑油不足時や無潤滑状態の運転においても、ピストンとシュー等との間の摩耗を抑え、これらの間の焼き付きを効率よく防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係る斜板式圧縮機の一実施形態を示した断面概略図である。
【図２】図１の部分拡大図であって、シュー及びシューポケットの摺接状態を示した図である。
【図３】摺動面上の層構成を示した断面図である。
【図４】本発明に係る斜板式圧縮機の他の実施形態を示した図であって、シュー及びシューポケットの摺接状態を示した図である。
【図５】第２の保護層を含む摺動面上の層構成を示した断面図である。
【図６】第１実施形態に係る斜板式圧縮機において、摺動面上の層構成の他の態様を示した断面図である。
【図７】試験例１において、実施例及び比較例がロックするまでの時間を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００１５】
（１）第1実施形態：
図１は、本発明に係る斜板式圧縮機の一実施形態を示した断面概略図である。本発明に係る斜板式圧縮機（以下、単に「圧縮機」という場合もある。）は、例えば、車両用空調装置に用いられ、以下、斜板式圧縮機の一態様である往復式可変容量型斜板式圧縮機の構成を例に挙げて説明するが、本発明はこれらの記載に限定して解釈されないものとする。
【００１６】
図１に示すように、斜板式圧縮機１は、走行用エンジン２からの動力を受け、走行用エンジン２と同期して回転するマグネチッククラッチタイプのもので、凝縮器３、減圧装置４、蒸発器５などとともに配管結合されて、冷凍サイクル６を構成し、吐出容量を制御して吸入圧力を調整するようにしている。図１に示すように、圧縮機１は、シリンダブロック１１と、このシリンダブロック１１のリア側（図中、右側）にバルブプレート１２を介して組み付けられたリアヘッド１３と、シリンダブロック１１のフロント側（図中、左側）を閉塞するように組み付けられたフロントヘッド１４とを有して構成されている。これらのフロントヘッド１４、シリンダブロック１１、バルブプレート１２及びリアヘッド１３は、締結ボルト１５によって軸方向に締結されており、圧縮機全体のハウジングを構成している。
【００１７】
フロントヘッド１４とシリンダブロック１１とによって画設されるクランク室１６には、一端がフロントヘッド１４から突出する駆動シャフト１７が収容されている。この駆動シャフト１７のフロントヘッド１４から突出した部分には、ボルト１８によって軸方向に取り付けられた中継部材１９が固定されており、この中継部材１９にフロントヘッド１４の側部に回転自在に外嵌され、且つ走行用エンジン２にベルトを介して連結される駆動プーリ２０がネジ止めなどの手段によって固定されている。また、この駆動シャフト１７の一端側は、フロントヘッド１４との間に設けられたシール部材２１を介してフロントヘッド１４との間が気密良く封じられると共にラジアル軸受２２にて回転自在に支持されており、駆動シャフト１７の他端側は、シリンダブロック１１に収容されたラジアル軸受２３にて回転自在に支持されている。
【００１８】
シリンダブロック１１には、ラジアル軸受２３が収容される貫通孔２４と、貫通孔２４に連通し、駆動シャフト１７の他端側に隣接した空隙部４６と、貫通孔２４及び空隙部４６を中心とする円周上に等間隔に配された複数のシリンダボア２５とが形成されている。それぞれのシリンダボア２５には、ピストン２６が往復摺動可能に挿入されている。このピストン２６は、シリンダボア２５内に挿入される頭部２６ａとクランク室１６に突出するシューポケット２６ｂとを軸方向に接合して中空に形成される。
【００１９】
駆動シャフト１７には、クランク室１６内において駆動シャフト１７と一体に回転するスラストフランジ２７が固定されている。スラストフランジ２７は、フロントヘッド１４に対してスラスト軸受２８を介して回転自在に支持されている。スラストフランジ２７には、リンク部材２９を介して斜板３０が連結されている。斜板３０は、駆動シャフト１７上に設けられたヒンジボール３１を中心に、傾動可能に取り付けられているもので、スラストフランジ２７の回転に同期して一体に回転するようになっている。そして、斜板３０は、その周縁部分の表裏に設けられた一対のシュー３２を介してピストン２６のシューポケット２６ｂに係留されている。シューポケットの内部では、シューポケット２６ｂ、摺動面２６ｃがシュー３２と摺接することになる。
【００２０】
したがって、駆動シャフト１７が回転すると、これに伴って斜板３０が回転し、この斜板３０の回転運動がシューポケット２６ｂに係留されたシュー３２を介してピストン２６の往復直線運動に変換され、シリンダボア２５内においてピストン２６とバルブプレート１２との間に形成される圧縮室の容積が変更されるようになっている。
【００２１】
バルブプレート１２にはそれぞれのシリンダボア２５に対応して吸入孔３４と吐出孔３５とが形成されている。また、リアヘッド１３には圧縮室に供給する冷媒を収容する吸入室３６と、圧縮室から吐出した冷媒を収容する吐出室３７とが画設されている。吸入室３６は、リアヘッド１３の中央部分に形成されて、蒸発器５の出口側に通じる吸入口（不図示）に連通すると共にバルブプレート１２の吸入孔３４を介して圧縮室に連通可能となっている。また、吐出室３７は、吸入室３６の周囲に連続的に形成されており、凝縮器３の入口側に通じる吐出口(不図示)に連通すると共にバルブプレート１２の吐出孔３５を介して圧縮室に連通可能となっている。ここで、吸入孔３４は、バルブプレート１２のフロント側端面に設けられた吸入弁３９によって開閉され、吐出孔３５は、バルブプレート１２のリア側端面に設けられた吐出弁４０によって開閉されるようになっている。なお、吸入室３６は、バルブプレート１２に設けた通孔４２及び制御弁４３を介して空隙部４６と連通している。
【００２２】
この圧縮機１の吐出容量は、ピストン２６のストロークによって決定され、このストロークは、ピストン２６の前面にかかる圧力、即ち圧縮室の圧力(シリンダボア２５内の圧力)と、ピストンの背面にかかる圧力、即ちクランク室１６内の圧力(クランク室圧Ｐｃ)との差圧によって決定される。具体的には、クランク室１６内の圧力を高くすれば、圧縮室とクランク室１６との差圧が小さくなるので、斜板３０の傾斜角度(揺動角度)が小さくなり、このため、ピストン２６のストロークが小さくなって吐出容量が小さくなり、逆に、クランク室１６の圧力を低くすれば、圧縮室とクランク室１６との差圧が大きくなるので、斜板３０の傾斜角度（揺動角度）が大きくなり、このため、ピストン２６のストロークが大きくなって吐出容量が大きくなる。
【００２３】
圧縮機１では、シリンダブロック１１、バルブプレート１２及びリアヘッド１３に亘って形成された、吐出室３７とクランク室１６とを連通する給気通路４１が形成されている。この給気通路４１の途中には制御弁４３が配置されている。
【００２４】
また圧縮機１では、駆動シャフト１７の軸に沿って冷媒経路の一部を構成する軸内通路５０が設けられている。軸内通路５０の一端側(図１では右側)には空隙部４６と連通するように開口部５３が設けられている。また、駆動シャフト１７にはその側壁から軸内通路５０に連通する軸内通孔５１ａと、スラストベアリング５２と駆動シャフト１７との接触部付近において駆動シャフト１７の側壁から軸内通路５０に連通する軸内通孔５１ｂとが設けられている。そして、クランク室１６にある冷媒は、スラストフランジ２７を支持するスラスト軸受２８とクランク室１６の内壁との隙間を流れ、さらにラジアル軸受２２の隙間へ流れる。さらに軸内通孔５１ａを介して軸内通路５０へ冷媒が流れる。またクランク室１６から軸内通孔５１ｂを介して軸内通路５０へ冷媒が流れる。こうして、軸内通路５０に流入した冷媒は開口部５３から空隙部４６内へ吹出す。そして、冷媒はバルブプレート１２に設けた通孔４２を通過し、制御弁４３を介して吸入室３６へ送られる。このようにクランク室１６と吸入室３６とを連通する抽気通路が形成される。軸内通路５０、空隙部４６及び通孔４２が形成する冷媒経路は、冷媒の流量を制御する制御弁４３を介して、クランク室１６と吸入室３７とを連通する冷媒経路の一部を構成することとなる。なお図１中の矢印は冷媒（オイル）の流れ方向を示す(他の図でも同じ)。
【００２５】
圧縮機１では、上述のように給気通路４１上及び抽気通路上の両方に制御弁４３が設けられている。この制御弁４３は、リアヘッド１３に形成された制御弁装着孔４５に装着され、給気通路４１の開度及び抽気通路の開度を調節することで、クランク室１６の圧力(クランク室圧Ｐｃ)を制御しているもので、電磁ソレノイドなどのアクチュエータを有し、ソレノイドに供給される電流量を調節して給気通路の開度が制御されるようになっている。
【００２６】
図１の圧縮機１には、空隙部４６に冷媒が濾過されるようにフィルタ６０を配設している。３ウェイの制御弁では、スプール弁の孔径が小さいため摩耗粉やごみ等の異物の混入を嫌い、また冷媒として二酸化炭素を使用する場合には、冷媒圧力を上げるために固定オリフィスの孔径を小さくするため同様に異物の混入を嫌うからである。ここで、空隙部４６は円筒空間とし、フィルタ６０は円筒空間に収容しうる籠形状のフィルタとすることが好ましい。
【００２７】
図２は、図１の部分拡大図であって、シュー３２及びシューポケット２６ｂの摺接状態を示した図である。また、図３は、摺動面２６ｃ上の層構成を示した断面図である（なお、図２では、後記するニッケル又はニッケル合金からなる下地層７２、及び亜鉛からなる亜鉛処理層７３は示していない。）。
【００２８】
なお、シューポケット２６ｂを含むピストン２６は、アルミニウム又はアルミニウム合金を母材とする。アルミニウム合金としては、例えば、Ａｌ−Ｓｉ系合金、Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ系合金等を使用することができる。また、シュー３２は、例えば、代表的な軸受鋼であるＳＵＪ２材（高炭素クロム軸受鋼鋼材）、アルミナセラミックス（Ａｌ２Ｏ３）を備えたＳＵＪ２材を母材とすることができる。
【００２９】
図２及び図３に示すように、本発明に係る斜板式圧縮機１は、シューポケット２６ｂにおけるシュー３２と摺接する摺動面２６ｃ上に、銅又は銅合金による層を含む保護層７１が形成されている。保護層７１として用いられる銅は、ビスカス硬度が１００〜１６０ＨＶであり、錫（ビスカス硬度＝５〜７ＨＶ）と比較して非常に硬く、摺動面２６ｃの保護膜として十分な硬度を備え、摩耗を抑えることができるため、シュー３２とピストン２６のシューポケット２６ｂとの焼き付きを防止することができる。また、保護層の材質を銅又は銅合金よりも硬い金属で形成すると、保護層が剥離し易く、実際に剥離すると斜板式圧縮機の内部を痛める場合があるが、保護層の材質を銅又は銅合金とすることで、斜板式圧縮機の内部を痛める可能性は極めて低くなる。また、銅は錫よりも硬いため、摩擦係数が小さいと推測される。
【００３０】
また、図３に示すように、本実施形態にあっては、最外層となる銅又は銅合金からなる保護層７１のほか、ニッケル又はニッケル合金からなる下地層７２、亜鉛からなる亜鉛処理層７３が、保護層７１と摺動面２６ｃとの間に、保護層７１から見てこの順で形成されている。銅又は銅合金からなる保護層７１の下（ピストン２６側）に、ニッケル又はニッケル合金からなる下地層７２が形成されることにより、銅の密着性が向上し、特に、銅又は銅合金からなる保護層７１をメッキにより形成する場合（後記）には最適である。また、銅の密着性が向上することにより、効果を長時間維持することができる。
【００３１】
図３に示すように、シューポケット２６ｂの摺動面２６ｃと下地層７２との間には、亜鉛からなる亜鉛処理層７３を形成することが好ましい。亜鉛処理層７３の形成により、下地層７３等の形成が効率よく行われることになり、また、かかる層の密着性も向上する。亜鉛からなる亜鉛処理層７３の厚さとしては、５０ｎｍ以下が好ましい。５０ｎｍより厚くなるとアルミが大きく溶かされ、Ｓｉが突出するようになる。Ｓｉにはメッキが付き難い性質がある。かかる亜鉛処理層７３は、亜鉛置換法、すなわち亜鉛イオンを含む溶液にアルミ合金製のピストン２６の少なくともシューポケット２６ｂを浸せきし、その表面に化学的に亜鉛を析出させる方法によって簡便に形成することができる。このとき、シューポケット２６ｂの表面に析出しているアルミナ層（アルミニウムの酸化によって析出している）が除去される。
【００３２】
シューポケット２６ｂの摺動面２６ｃ上に形成される層（本実施形態にあっては保護層７１、下地層７２及び亜鉛処理層７３の合計）の厚さは、図３の構成にあっては、特に制限はないが、１．０〜２．０μｍとすることが好ましく、より好ましくは１．０〜１．５μｍである。かかる層の厚さが１．０μｍより薄いと、摩耗によって失われ、本発明の効果を奏することができなくなる場合がある。一方、かかる層の厚さが２．０μｍを超えると、保護層７１等が剥離しやすくなる等の強度上の不具合が生じ、また、保護層７１が剥離あるいは摩耗することによって生じる隙間がシューポケット２６ｂとシュー３２とのガタツキを生じやすくさせる場合がある。
【００３３】
また、図３に示すようにニッケル又はニッケル合金からなる下地層７２を形成する場合にあっては、銅又は銅合金からなる保護層７１は、０．５〜１．５μｍとすればよい。ニッケル又はニッケル合金からなる下地層７２は、０．５μｍ以下とすればよい。
【００３４】
銅又は銅合金からなる保護層７１は、銅単体のほか、銅を主成分とする銅合金から形成されるようにしてもよく、同様に、ニッケル又はニッケル合金からなる下地層７２も、ニッケル単体のほか、ニッケルを主成分とするニッケル合金から形成されるようにしてもよい。銅やニッケルと合金とされる金属としては、例えば、銅（ニッケル合金として）、ニッケル（銅合金として）、亜鉛、鉛、インジウム、リン（ニッケル合金として）を使用することができる。
【００３５】
銅又は銅合金からなる保護層７１やニッケル又はニッケル合金からなる下地層７２を形成する手段としては、特に制限はないが、メッキにより形成することが好ましく、例えば、公知技術である電解メッキ法が最適であり、その他、無電解メッキ法、化学メッキ法等の湿式メッキ法、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：化学気相成長法）法、ＰＶＤ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：物理気相成長法）法、真空蒸着、スパッタリング等の乾式メッキ法を使用することができ、複合メッキ法も使用することができる。
【００３６】
以上説明したように、本実施形態に係る斜板式圧縮機１は、ピストン２６を構成するシューポケット２６ｂにおけるシュー３２と摺接する摺動面２６ｃ上に、錫よりも硬度に優れる銅又は銅合金からなる保護層７１が形成されているので、摺動面２６ｃの保護膜として十分な硬度を備え、長期間放置した後等の潤滑不足時の運転においても、ピストン２６とシュー３２等との間の摩耗を抑えることができるため、これらの間の焼き付きを効率よく防止することができる。
【００３７】
そして、かかる構成の本発明の斜板式圧縮機１は、自動車等に用いられる空調装置の冷凍サイクルを構成する固定容量型コンプレッサーや、冷媒に二酸化炭素等を用いた可変容量型コンプレッサー等に使用することができる。
【００３８】
（２）第２実施形態：
前記した第１実施形態では、摺動面２６ｃ上に、銅又は銅合金からなる保護層７１が形成され、最外層として表面に現れる態様を示したが、これには制限されず、図４及び図５に示すように、銅又は銅合金からなる保護層７１の上にさらに銀又は銀合金からなる層（第２の保護層７４）が形成されているようにしてもよい。
【００３９】
なお、以下の説明においては、本発明に係る斜板式圧縮機１の主要部分のみを図示および説明するものとし、それ以外の部分については図示および説明を省略する。また、前記した実施形態と同様の構造及び同一部材には同一符号を付して、その詳細な説明は省略又は簡略化する。
【００４０】
図４は、本発明に係る斜板式圧縮機１の他の実施形態を示した図であって、シュー３２及びシューポケット２６ｂの摺接状態を示した図であり、図５は、第２の保護層７４を含む摺動面２６ｃ上の層構成を示した断面図である。（なお、図４では、図２と同様、ニッケル又はニッケル合金からなる下地層７２、及び亜鉛からなる亜鉛処理層７３は示していない。）。
【００４１】
本実施形態にあっては、第１実施形態の図３で示した構成における、銅又は銅合金からなる保護層７１の上に、さらに銀又は銀合金からなる第２の保護層７４が形成されている。銀は、ビスカス硬度が５５〜１３０ＨＶであり、錫（ビスカス硬度＝５〜７ＨＶ）と比較して硬く、また、摩耗により剥がれた場合でも、下に銅又は銅合金からなる保護層７１が形成されているため、摺動面の摩耗を抑えることができ、ピストン２６のシューポケットシュー２６とシュー３２との間の焼き付きを防止することができる。
【００４２】
シューポケット２６ｂの摺動面２６ｃ上に形成される層（本実施形態にあっては保護層７１、下地層７２、亜鉛処理層７３及び第２の保護層７４の合計）の厚さは、図３の構成と同様、１．０〜２．０μｍとすることが好ましく、１．０〜１．５μｍとすることがより好ましい。また、図５の構成にあっては、銀又は銀合金からなる第２の保護層７４は、０．３〜０．４μｍ、銅又は銅合金からなる保護層７１は、０．１〜０．２μｍとすればよい。なお、ニッケル又はニッケル合金からなる下地層７２は、図３に示した構成と同様な厚さとすればよい。
【００４３】
銀又は銀合金からなる第２の保護層７４は、前記した銅又は銅合金からなる保護層７２等と同様、銀単体のほか、銀を主成分とする銀合金から形成されるようにしてもよい。銀と合金とされる金属としては、例えば、銅、ニッケル、亜鉛、鉛、インジウムを使用することができる。また、銀又は銀合金からなる第２の保護層７４を形成する手段としては、前記した銅又は銅合金からなる保護層７１等と同様、メッキにより形成することが好ましく、例えば、銅合金からなる保護層７１等のところで挙げた公知技術等を適用することができる。
【００４４】
本実施形態に係る斜板式圧縮機１は、ピストン２６を構成するシューポケット２６ｂにおけるシュー３２と摺接する摺動面２６ｃ上に、錫よりも硬度に優れる銅又は銅合金からなる保護層７１を形成し、その上に、これも錫よりも硬度に優れる銀又は銀合金からなる第２の保護層７４が形成されているので、摺動面２６ｃの保護膜として十分な硬度を備え、長期間放置した後等の潤滑不足時の運転においても、ピストン２６とシュー３２等との間の摩耗を抑え、これらの間の焼き付きを効率よく防止することができる。
【００４５】
（３）実施形態の変形：
なお、以上説明した態様は、本発明の一態様を示したものであって、本発明は、前記し
た実施形態に限定されるものではなく、本発明の構成を備え、目的及び効果を達成できる
範囲内での変形や改良が、本発明の内容に含まれるものであることはいうまでもない。ま
た、本発明を実施する際における具体的な構造及び形状等は、本発明の目的及び効果を達
成できる範囲内において、他の構造や形状等としても問題はない。本発明は前記した各実
施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形や改良は、本
発明に含まれるものである。
【００４６】
例えば、前記した第１実施形態及び第２実施形態では、銅又は銅合金からなる保護層７１の下（ピストン２６側）には、ニッケル又はニッケル合金からなる下地層７２が形成されている態様を示したが、これには制限されず、図６及び図７に示すように、ニッケル又はニッケル合金からなる下地層７２を形成しない構成を採用するようにしてもよい。
【００４７】
図６は、第１実施形態に係る斜板式圧縮機１において、摺動面２６ｃ上の層構成の他の態様を示した断面図、図７は、第２実施形態に係る斜板式圧縮機１において、摺動面２６ｃ上の層構成の他の態様を示した断面図、をそれぞれ示す。図６及び図７に示す層構成は、ニッケル又はニッケル合金からなる下地層７２を形成しないものである。ニッケル又はニッケル合金からなる下地層７２を形成しないことにより、銅又は銅合金からなる保護層７１等の密着性は、下地層７２を形成したものと比較すると若干低下するが、それでも本発明の奏する効果は維持することができ、また、ニッケル又はニッケル合金からなる下地層７２は硬度が高いので、剥離したニッケル又はニッケル合金からなる下地層７２が、斜板式圧縮機１の内部を傷つける場合があり、このような傷を少しでも嫌う場合には有効である。
【００４８】
なお、図６のようにニッケル又はニッケル合金からなる下地層７２を形成しない場合にあっても、シューポケットの摺動面上に形成される層（図６では保護層７１及び亜鉛処理層７３の合計）の厚さは、１．０〜２．０μｍとすることが好ましく、１．０〜１．５μｍとすることがより好ましい。また、銅又は銅合金からなる保護層７１は、図６の構成にあっては、１．０〜２．０μｍとすればよい。
【００４９】
その他、本発明の実施の際の具体的な構造及び形状等は、本発明の目的を達成できる範
囲で他の構造としてもよい。
【実施例】
【００５０】
以下、実施例に基づき本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は、かかる実施例に何
ら限定されるものではない。
【００５１】
［実施例１］
図１に示す構成の斜板式圧縮機について、斜板式圧縮機におけるシューポケットのシューと摺接する摺動面上を図３に示す層構成とし、各層の厚さを以下のようにして、本発明の斜板式圧縮機を得た。なお、銅層、ニッケル層は電解メッキ法にて形成し、亜鉛処理層は亜鉛置換法により形成した。また、シューポケットを含むピストンはアルミニウム合金から形成されており、シューは軸受鋼から形成されている。
（各層の厚さ）
銅層（保護層） ０．５μｍ
ニッケル層（下地層） ０．４５μｍ
亜鉛処理層 ５０ｎｍ
【００５２】
［実施例２］
実施例１において、シューポケットのシューと摺接する摺動面上を図６の層構成とし、各層の厚さを以下のようにした以外は、実施例１と同じ構成として、本発明の斜板式圧縮機を得た。
（層の構成と厚さ）
銅層（保護層） ０．９５μｍ
亜鉛処理層 ５０ｎｍ
【００５３】
［実施例３］
実施例１において、シューポケットのシューと摺接する摺動面上を図５の層構成とし、各層の厚さを以下のようにした以外は、実施例１と同じ構成として、本発明の斜板式圧縮機を得た。
（層の構成と厚さ）
銀層（第２の保護層） ０．３μｍ
銅層（保護層） ０．２μｍ
ニッケル層（下地層） ０．４５μｍ
亜鉛処理層 ５０ｎｍ
【００５４】
［比較例１］
実施例２において、銅層の代わりに錫メッキからなる層（錫層）を形成し、各層の厚さを以下のようにした以外は、実施例１と同じ構成として、斜板式圧縮機を得た。
（層の構成と厚さ）
錫層（保護層） ０．９５μｍ
亜鉛処理層 ５０ｎｍ
【００５５】
［比較例２］
実施例１において、摺動面上に保護層等の層を全く形成しないようにし、シューポケットの摺動面が表面に現れる状態とした以外は、実施例１と同じ構成として、斜板式圧縮機を得た。
【００５６】
［試験例１］
前記した実施例１ないし実施例３、比較例１及び比較例２で得られた斜板式圧縮機について、無潤滑試験を行った。かかる無潤滑試験は、事前に慣らし運転を２４時間実施した後に行い、下記の条件に従い無潤滑状態で運転し、ロックする（運転が止まる）までの時間を比較・評価した。実施例及び比較例がロックするまでの時間（判定基準の時間に対しての相対値）を図７に示す。なお、あらかじめ決定された判定基準の時間を１００とし、ロックするまでの時間がそれより長い場合に合格とした。
（試験条件）
圧縮機回転数＝１０００ｒｐｍ
圧力：平衡圧（ゲージ圧で約０．５Ｍｐａ）
【００５７】
図８に示すように、実施例１ないし実施例３は、判定基準の時間を超え、いずれも良好な結果であった。特に、銅層（保護層）とニッケル層（下地層）を形成した実施例１は、無潤滑状態での運転を判定基準の時間の２倍以上維持することができた。一方、摺動面に錫層を形成した比較例１は判定基準の時間以下でロックがかかり、また、摺動面に保護層等の層を全く形成しなかった比較例２は、さらに短い時間でロックがかかり、いずれも実施例より劣る結果であった。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
本発明の斜板式圧縮機は、例えば、自動車産業における車両用空調装置等として使用することができる。
【符号の説明】
【００５９】
１ 斜板式圧縮機
２ 走行用エンジン
３ 凝縮器
４ 減圧装置
５ 蒸発器
６ 冷凍サイクル
１１ シリンダブロック
１２ バルブプレート
１３ リアヘッド
１４ フロントヘッド
１５ 締結ボルト
１６ クランク室
１７ 駆動シャフト
１８ ボルト
１９ 中継部材
２０ 駆動プーリ
２１ シール部材
２２，２３ ラジアル軸受
２４ 貫通孔
２５ シリンダボア
２６ ピストン
２６ａ 頭部
２６ｂ シューポケット
２６ｃ 摺動面
２７ スラストフランジ
２８ スラスト軸受
２９ リンク部材
３０ 斜板
３１ ヒンジボール
３２ シュー
３４ 吸入孔
３５ 吐出孔
３６ 吸入室
３７ 吐出室
３９ 吸入弁
４０ 吐出弁
４１ 給気通路
４２ 通孔
４３ 制御弁
４５ 制御弁装着孔
４６ 空隙部
５０ 軸内通路
５３ 開口部
５１ａ，５１ｂ 軸内通孔
５２ スラストベアリング
６０ フィルタ
６０ａ フィルタの底部
７１ 保護層
７２ 下地層
７３ 亜鉛処理層
７４ 第２の保護層
【技術分野】
【０００１】
本発明は、斜板式圧縮機に関する。さらに詳しくは、例えば、自動車等に用いられる空調装置の冷凍サイクルを構成する斜板式圧縮機に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車用空調装置に広く用いられる斜板式圧縮機は、回転軸に対して傾斜して固定された斜板（スワッシュプレート、ＳＷＰ）を、ピストンに形成される凹部形状のシューポケットにシューを介して係留し、斜板の揺動回転運動をピストンの往復運動に変換して、冷媒ガスの吸入、圧縮、吐出を行うものである。また、かかる構成の斜板式圧縮機は、クランク室内の圧力を制御弁で変化させることにより、斜板の傾斜角度を変え、ピストンのストロークを変えることにより冷媒ガスの吐出容量を可変させるようにしている。
【０００３】
また、斜板式圧縮機を構成するシューは、一般に、平面状の摺動面部とその摺動面部とは逆向きの球面部とを備え、斜板の摺動平面及びピストンに形成されるシューポケットと係合し、摺動するものであるが、斜板圧縮機がエアコンディショナの冷媒圧縮機として使用され、冷媒と共に循環する潤滑油により潤滑されるが、潤滑が不十分な状態になる場合がある。特に長期間運転されなかった場合、冷媒によって斜板表面の潤滑油が洗い流されて、潤滑油不足あるいは無潤滑状態になるなど、厳しい摺動条件にさらされる場合がある。加えて、ピストンとしては耐摩耗性合金であるＡｌ−Ｓｉ系合金を使用されるが、Ｓｉは硬質粒子であるので摩擦係数が高く、例えば、潤滑が不足した状態での運転時、特に長期間放置した後の起動時においては、潤滑油が極めて少なくなるため、ピストンとシュー、との間で摩擦発熱が発生し高温となり、ピストンとシュー等との間で焼き付きが生じるという問題が発生していた。
【０００４】
かかる問題を解決するには、ピストンを構成するシューポケットとシューの摺接部分における摩擦係数を低減させることが効果的であると考えられ、シューポケットの摺動面に錫メッキを施して保護膜を形成する技術が提供されている（例えば、特許文献１又は特許文献２を参照。）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−２５７５５５号公報（請求項５、図１）
【特許文献２】特許第３０３９７６２号公報（特許請求の範囲、図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、錫メッキによる保護膜は、摺動面の保護膜としては硬度が不十分であり、摩耗しやすいため、潤滑油が不足している時には依然としてピストンとシューとの間で焼き付きが生じる可能性があった。圧縮機は、その製造工程の出荷前において慣らし運転がされ、また、自動車メーカでは車両に搭載（エンジンに組み付け）された時点でのエンジンチェック、エアコンチェック等でも運転（慣らし運転）される。そのあとユーザに渡されることになる。圧縮機が運転されたあと長期間放置されることが起こりうる。特に輸出される場合など、長期間放置となる。長期間放置された場合は、前述のように潤滑油不足、無潤滑状態となりやすく、焼き付きの可能性が高くなる。また、稀ではあるが、一般ユーザの使用条件でも長期間放置は起こりうる。そこで、錫は軟らかいため摩耗しやすく、上記のような慣らし運転でも摩耗してしまう可能性がある。錫も耐焼き付き性の効果がある材質ではあるが、摩耗して充分残存しない状態となってしまえば、当然その効果は期待できないこととなる。
【０００７】
本発明は、前記の課題に鑑みてなされたものであり、長期間放置した後等の潤滑不足時におけるピストンとシューとの間の摩擦係数を軽減させ、錫をメッキした場合よりも運転時の焼き付きを防止することができる斜板式圧縮機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記の目的を達成するために、本発明に係る斜板式圧縮機は、複数のシリンダボアを有するシリンダブロックと、当該シリンダブロックに回転可能に支持された駆動シャフトと、当該駆動シャフトの回転につれて回転する斜板と、前記シリンダボアに摺動可能に収容されたピストンと、当該ピストンと前記斜板との間に介在し、前記ピストンに形成されるシューポケットと係合するシューとを備え、前記斜板の回転に応じて前記ピストンが前記シリンダボア内を往復運動する斜板式圧縮機において、前記シューポケットにおける前記シューと摺接する摺動面上に銅又は銅合金からなる保護層が形成されていることを特徴とする。
【０００９】
本発明に係る斜板式圧縮機では、前記銅又は銅合金からなる保護層の上にさらに銀又は銀合金からなる第２の保護層が形成されていてもよい。
【００１０】
本発明に係る斜板式圧縮機では、前記銅又は銅合金からなる保護層の下にニッケル又はニッケル合金からなる下地層が形成されていてもよい。
【００１１】
本発明に係る斜板式圧縮機では、前記シューポケットにおける前記シューと摺接する摺動面上に形成される層の厚さが１．０〜２．０μｍであることが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る斜板式圧縮機によれば、ピストンを構成するシューポケットにおけるシューと摺接する摺動面上に、錫よりも硬度に優れる銅又は銅合金からなる保護層が形成されているので、摺動面の保護膜として十分な硬度を備え、長期間放置した後等の潤滑油不足時や無潤滑状態の運転においても、ピストンとシュー等との間の摩耗を抑え、これらの間の焼き付きを効率よく防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係る斜板式圧縮機の一実施形態を示した断面概略図である。
【図２】図１の部分拡大図であって、シュー及びシューポケットの摺接状態を示した図である。
【図３】摺動面上の層構成を示した断面図である。
【図４】本発明に係る斜板式圧縮機の他の実施形態を示した図であって、シュー及びシューポケットの摺接状態を示した図である。
【図５】第２の保護層を含む摺動面上の層構成を示した断面図である。
【図６】第１実施形態に係る斜板式圧縮機において、摺動面上の層構成の他の態様を示した断面図である。
【図７】試験例１において、実施例及び比較例がロックするまでの時間を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００１５】
（１）第1実施形態：
図１は、本発明に係る斜板式圧縮機の一実施形態を示した断面概略図である。本発明に係る斜板式圧縮機（以下、単に「圧縮機」という場合もある。）は、例えば、車両用空調装置に用いられ、以下、斜板式圧縮機の一態様である往復式可変容量型斜板式圧縮機の構成を例に挙げて説明するが、本発明はこれらの記載に限定して解釈されないものとする。
【００１６】
図１に示すように、斜板式圧縮機１は、走行用エンジン２からの動力を受け、走行用エンジン２と同期して回転するマグネチッククラッチタイプのもので、凝縮器３、減圧装置４、蒸発器５などとともに配管結合されて、冷凍サイクル６を構成し、吐出容量を制御して吸入圧力を調整するようにしている。図１に示すように、圧縮機１は、シリンダブロック１１と、このシリンダブロック１１のリア側（図中、右側）にバルブプレート１２を介して組み付けられたリアヘッド１３と、シリンダブロック１１のフロント側（図中、左側）を閉塞するように組み付けられたフロントヘッド１４とを有して構成されている。これらのフロントヘッド１４、シリンダブロック１１、バルブプレート１２及びリアヘッド１３は、締結ボルト１５によって軸方向に締結されており、圧縮機全体のハウジングを構成している。
【００１７】
フロントヘッド１４とシリンダブロック１１とによって画設されるクランク室１６には、一端がフロントヘッド１４から突出する駆動シャフト１７が収容されている。この駆動シャフト１７のフロントヘッド１４から突出した部分には、ボルト１８によって軸方向に取り付けられた中継部材１９が固定されており、この中継部材１９にフロントヘッド１４の側部に回転自在に外嵌され、且つ走行用エンジン２にベルトを介して連結される駆動プーリ２０がネジ止めなどの手段によって固定されている。また、この駆動シャフト１７の一端側は、フロントヘッド１４との間に設けられたシール部材２１を介してフロントヘッド１４との間が気密良く封じられると共にラジアル軸受２２にて回転自在に支持されており、駆動シャフト１７の他端側は、シリンダブロック１１に収容されたラジアル軸受２３にて回転自在に支持されている。
【００１８】
シリンダブロック１１には、ラジアル軸受２３が収容される貫通孔２４と、貫通孔２４に連通し、駆動シャフト１７の他端側に隣接した空隙部４６と、貫通孔２４及び空隙部４６を中心とする円周上に等間隔に配された複数のシリンダボア２５とが形成されている。それぞれのシリンダボア２５には、ピストン２６が往復摺動可能に挿入されている。このピストン２６は、シリンダボア２５内に挿入される頭部２６ａとクランク室１６に突出するシューポケット２６ｂとを軸方向に接合して中空に形成される。
【００１９】
駆動シャフト１７には、クランク室１６内において駆動シャフト１７と一体に回転するスラストフランジ２７が固定されている。スラストフランジ２７は、フロントヘッド１４に対してスラスト軸受２８を介して回転自在に支持されている。スラストフランジ２７には、リンク部材２９を介して斜板３０が連結されている。斜板３０は、駆動シャフト１７上に設けられたヒンジボール３１を中心に、傾動可能に取り付けられているもので、スラストフランジ２７の回転に同期して一体に回転するようになっている。そして、斜板３０は、その周縁部分の表裏に設けられた一対のシュー３２を介してピストン２６のシューポケット２６ｂに係留されている。シューポケットの内部では、シューポケット２６ｂ、摺動面２６ｃがシュー３２と摺接することになる。
【００２０】
したがって、駆動シャフト１７が回転すると、これに伴って斜板３０が回転し、この斜板３０の回転運動がシューポケット２６ｂに係留されたシュー３２を介してピストン２６の往復直線運動に変換され、シリンダボア２５内においてピストン２６とバルブプレート１２との間に形成される圧縮室の容積が変更されるようになっている。
【００２１】
バルブプレート１２にはそれぞれのシリンダボア２５に対応して吸入孔３４と吐出孔３５とが形成されている。また、リアヘッド１３には圧縮室に供給する冷媒を収容する吸入室３６と、圧縮室から吐出した冷媒を収容する吐出室３７とが画設されている。吸入室３６は、リアヘッド１３の中央部分に形成されて、蒸発器５の出口側に通じる吸入口（不図示）に連通すると共にバルブプレート１２の吸入孔３４を介して圧縮室に連通可能となっている。また、吐出室３７は、吸入室３６の周囲に連続的に形成されており、凝縮器３の入口側に通じる吐出口(不図示)に連通すると共にバルブプレート１２の吐出孔３５を介して圧縮室に連通可能となっている。ここで、吸入孔３４は、バルブプレート１２のフロント側端面に設けられた吸入弁３９によって開閉され、吐出孔３５は、バルブプレート１２のリア側端面に設けられた吐出弁４０によって開閉されるようになっている。なお、吸入室３６は、バルブプレート１２に設けた通孔４２及び制御弁４３を介して空隙部４６と連通している。
【００２２】
この圧縮機１の吐出容量は、ピストン２６のストロークによって決定され、このストロークは、ピストン２６の前面にかかる圧力、即ち圧縮室の圧力(シリンダボア２５内の圧力)と、ピストンの背面にかかる圧力、即ちクランク室１６内の圧力(クランク室圧Ｐｃ)との差圧によって決定される。具体的には、クランク室１６内の圧力を高くすれば、圧縮室とクランク室１６との差圧が小さくなるので、斜板３０の傾斜角度(揺動角度)が小さくなり、このため、ピストン２６のストロークが小さくなって吐出容量が小さくなり、逆に、クランク室１６の圧力を低くすれば、圧縮室とクランク室１６との差圧が大きくなるので、斜板３０の傾斜角度（揺動角度）が大きくなり、このため、ピストン２６のストロークが大きくなって吐出容量が大きくなる。
【００２３】
圧縮機１では、シリンダブロック１１、バルブプレート１２及びリアヘッド１３に亘って形成された、吐出室３７とクランク室１６とを連通する給気通路４１が形成されている。この給気通路４１の途中には制御弁４３が配置されている。
【００２４】
また圧縮機１では、駆動シャフト１７の軸に沿って冷媒経路の一部を構成する軸内通路５０が設けられている。軸内通路５０の一端側(図１では右側)には空隙部４６と連通するように開口部５３が設けられている。また、駆動シャフト１７にはその側壁から軸内通路５０に連通する軸内通孔５１ａと、スラストベアリング５２と駆動シャフト１７との接触部付近において駆動シャフト１７の側壁から軸内通路５０に連通する軸内通孔５１ｂとが設けられている。そして、クランク室１６にある冷媒は、スラストフランジ２７を支持するスラスト軸受２８とクランク室１６の内壁との隙間を流れ、さらにラジアル軸受２２の隙間へ流れる。さらに軸内通孔５１ａを介して軸内通路５０へ冷媒が流れる。またクランク室１６から軸内通孔５１ｂを介して軸内通路５０へ冷媒が流れる。こうして、軸内通路５０に流入した冷媒は開口部５３から空隙部４６内へ吹出す。そして、冷媒はバルブプレート１２に設けた通孔４２を通過し、制御弁４３を介して吸入室３６へ送られる。このようにクランク室１６と吸入室３６とを連通する抽気通路が形成される。軸内通路５０、空隙部４６及び通孔４２が形成する冷媒経路は、冷媒の流量を制御する制御弁４３を介して、クランク室１６と吸入室３７とを連通する冷媒経路の一部を構成することとなる。なお図１中の矢印は冷媒（オイル）の流れ方向を示す(他の図でも同じ)。
【００２５】
圧縮機１では、上述のように給気通路４１上及び抽気通路上の両方に制御弁４３が設けられている。この制御弁４３は、リアヘッド１３に形成された制御弁装着孔４５に装着され、給気通路４１の開度及び抽気通路の開度を調節することで、クランク室１６の圧力(クランク室圧Ｐｃ)を制御しているもので、電磁ソレノイドなどのアクチュエータを有し、ソレノイドに供給される電流量を調節して給気通路の開度が制御されるようになっている。
【００２６】
図１の圧縮機１には、空隙部４６に冷媒が濾過されるようにフィルタ６０を配設している。３ウェイの制御弁では、スプール弁の孔径が小さいため摩耗粉やごみ等の異物の混入を嫌い、また冷媒として二酸化炭素を使用する場合には、冷媒圧力を上げるために固定オリフィスの孔径を小さくするため同様に異物の混入を嫌うからである。ここで、空隙部４６は円筒空間とし、フィルタ６０は円筒空間に収容しうる籠形状のフィルタとすることが好ましい。
【００２７】
図２は、図１の部分拡大図であって、シュー３２及びシューポケット２６ｂの摺接状態を示した図である。また、図３は、摺動面２６ｃ上の層構成を示した断面図である（なお、図２では、後記するニッケル又はニッケル合金からなる下地層７２、及び亜鉛からなる亜鉛処理層７３は示していない。）。
【００２８】
なお、シューポケット２６ｂを含むピストン２６は、アルミニウム又はアルミニウム合金を母材とする。アルミニウム合金としては、例えば、Ａｌ−Ｓｉ系合金、Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ系合金等を使用することができる。また、シュー３２は、例えば、代表的な軸受鋼であるＳＵＪ２材（高炭素クロム軸受鋼鋼材）、アルミナセラミックス（Ａｌ２Ｏ３）を備えたＳＵＪ２材を母材とすることができる。
【００２９】
図２及び図３に示すように、本発明に係る斜板式圧縮機１は、シューポケット２６ｂにおけるシュー３２と摺接する摺動面２６ｃ上に、銅又は銅合金による層を含む保護層７１が形成されている。保護層７１として用いられる銅は、ビスカス硬度が１００〜１６０ＨＶであり、錫（ビスカス硬度＝５〜７ＨＶ）と比較して非常に硬く、摺動面２６ｃの保護膜として十分な硬度を備え、摩耗を抑えることができるため、シュー３２とピストン２６のシューポケット２６ｂとの焼き付きを防止することができる。また、保護層の材質を銅又は銅合金よりも硬い金属で形成すると、保護層が剥離し易く、実際に剥離すると斜板式圧縮機の内部を痛める場合があるが、保護層の材質を銅又は銅合金とすることで、斜板式圧縮機の内部を痛める可能性は極めて低くなる。また、銅は錫よりも硬いため、摩擦係数が小さいと推測される。
【００３０】
また、図３に示すように、本実施形態にあっては、最外層となる銅又は銅合金からなる保護層７１のほか、ニッケル又はニッケル合金からなる下地層７２、亜鉛からなる亜鉛処理層７３が、保護層７１と摺動面２６ｃとの間に、保護層７１から見てこの順で形成されている。銅又は銅合金からなる保護層７１の下（ピストン２６側）に、ニッケル又はニッケル合金からなる下地層７２が形成されることにより、銅の密着性が向上し、特に、銅又は銅合金からなる保護層７１をメッキにより形成する場合（後記）には最適である。また、銅の密着性が向上することにより、効果を長時間維持することができる。
【００３１】
図３に示すように、シューポケット２６ｂの摺動面２６ｃと下地層７２との間には、亜鉛からなる亜鉛処理層７３を形成することが好ましい。亜鉛処理層７３の形成により、下地層７３等の形成が効率よく行われることになり、また、かかる層の密着性も向上する。亜鉛からなる亜鉛処理層７３の厚さとしては、５０ｎｍ以下が好ましい。５０ｎｍより厚くなるとアルミが大きく溶かされ、Ｓｉが突出するようになる。Ｓｉにはメッキが付き難い性質がある。かかる亜鉛処理層７３は、亜鉛置換法、すなわち亜鉛イオンを含む溶液にアルミ合金製のピストン２６の少なくともシューポケット２６ｂを浸せきし、その表面に化学的に亜鉛を析出させる方法によって簡便に形成することができる。このとき、シューポケット２６ｂの表面に析出しているアルミナ層（アルミニウムの酸化によって析出している）が除去される。
【００３２】
シューポケット２６ｂの摺動面２６ｃ上に形成される層（本実施形態にあっては保護層７１、下地層７２及び亜鉛処理層７３の合計）の厚さは、図３の構成にあっては、特に制限はないが、１．０〜２．０μｍとすることが好ましく、より好ましくは１．０〜１．５μｍである。かかる層の厚さが１．０μｍより薄いと、摩耗によって失われ、本発明の効果を奏することができなくなる場合がある。一方、かかる層の厚さが２．０μｍを超えると、保護層７１等が剥離しやすくなる等の強度上の不具合が生じ、また、保護層７１が剥離あるいは摩耗することによって生じる隙間がシューポケット２６ｂとシュー３２とのガタツキを生じやすくさせる場合がある。
【００３３】
また、図３に示すようにニッケル又はニッケル合金からなる下地層７２を形成する場合にあっては、銅又は銅合金からなる保護層７１は、０．５〜１．５μｍとすればよい。ニッケル又はニッケル合金からなる下地層７２は、０．５μｍ以下とすればよい。
【００３４】
銅又は銅合金からなる保護層７１は、銅単体のほか、銅を主成分とする銅合金から形成されるようにしてもよく、同様に、ニッケル又はニッケル合金からなる下地層７２も、ニッケル単体のほか、ニッケルを主成分とするニッケル合金から形成されるようにしてもよい。銅やニッケルと合金とされる金属としては、例えば、銅（ニッケル合金として）、ニッケル（銅合金として）、亜鉛、鉛、インジウム、リン（ニッケル合金として）を使用することができる。
【００３５】
銅又は銅合金からなる保護層７１やニッケル又はニッケル合金からなる下地層７２を形成する手段としては、特に制限はないが、メッキにより形成することが好ましく、例えば、公知技術である電解メッキ法が最適であり、その他、無電解メッキ法、化学メッキ法等の湿式メッキ法、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：化学気相成長法）法、ＰＶＤ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：物理気相成長法）法、真空蒸着、スパッタリング等の乾式メッキ法を使用することができ、複合メッキ法も使用することができる。
【００３６】
以上説明したように、本実施形態に係る斜板式圧縮機１は、ピストン２６を構成するシューポケット２６ｂにおけるシュー３２と摺接する摺動面２６ｃ上に、錫よりも硬度に優れる銅又は銅合金からなる保護層７１が形成されているので、摺動面２６ｃの保護膜として十分な硬度を備え、長期間放置した後等の潤滑不足時の運転においても、ピストン２６とシュー３２等との間の摩耗を抑えることができるため、これらの間の焼き付きを効率よく防止することができる。
【００３７】
そして、かかる構成の本発明の斜板式圧縮機１は、自動車等に用いられる空調装置の冷凍サイクルを構成する固定容量型コンプレッサーや、冷媒に二酸化炭素等を用いた可変容量型コンプレッサー等に使用することができる。
【００３８】
（２）第２実施形態：
前記した第１実施形態では、摺動面２６ｃ上に、銅又は銅合金からなる保護層７１が形成され、最外層として表面に現れる態様を示したが、これには制限されず、図４及び図５に示すように、銅又は銅合金からなる保護層７１の上にさらに銀又は銀合金からなる層（第２の保護層７４）が形成されているようにしてもよい。
【００３９】
なお、以下の説明においては、本発明に係る斜板式圧縮機１の主要部分のみを図示および説明するものとし、それ以外の部分については図示および説明を省略する。また、前記した実施形態と同様の構造及び同一部材には同一符号を付して、その詳細な説明は省略又は簡略化する。
【００４０】
図４は、本発明に係る斜板式圧縮機１の他の実施形態を示した図であって、シュー３２及びシューポケット２６ｂの摺接状態を示した図であり、図５は、第２の保護層７４を含む摺動面２６ｃ上の層構成を示した断面図である。（なお、図４では、図２と同様、ニッケル又はニッケル合金からなる下地層７２、及び亜鉛からなる亜鉛処理層７３は示していない。）。
【００４１】
本実施形態にあっては、第１実施形態の図３で示した構成における、銅又は銅合金からなる保護層７１の上に、さらに銀又は銀合金からなる第２の保護層７４が形成されている。銀は、ビスカス硬度が５５〜１３０ＨＶであり、錫（ビスカス硬度＝５〜７ＨＶ）と比較して硬く、また、摩耗により剥がれた場合でも、下に銅又は銅合金からなる保護層７１が形成されているため、摺動面の摩耗を抑えることができ、ピストン２６のシューポケットシュー２６とシュー３２との間の焼き付きを防止することができる。
【００４２】
シューポケット２６ｂの摺動面２６ｃ上に形成される層（本実施形態にあっては保護層７１、下地層７２、亜鉛処理層７３及び第２の保護層７４の合計）の厚さは、図３の構成と同様、１．０〜２．０μｍとすることが好ましく、１．０〜１．５μｍとすることがより好ましい。また、図５の構成にあっては、銀又は銀合金からなる第２の保護層７４は、０．３〜０．４μｍ、銅又は銅合金からなる保護層７１は、０．１〜０．２μｍとすればよい。なお、ニッケル又はニッケル合金からなる下地層７２は、図３に示した構成と同様な厚さとすればよい。
【００４３】
銀又は銀合金からなる第２の保護層７４は、前記した銅又は銅合金からなる保護層７２等と同様、銀単体のほか、銀を主成分とする銀合金から形成されるようにしてもよい。銀と合金とされる金属としては、例えば、銅、ニッケル、亜鉛、鉛、インジウムを使用することができる。また、銀又は銀合金からなる第２の保護層７４を形成する手段としては、前記した銅又は銅合金からなる保護層７１等と同様、メッキにより形成することが好ましく、例えば、銅合金からなる保護層７１等のところで挙げた公知技術等を適用することができる。
【００４４】
本実施形態に係る斜板式圧縮機１は、ピストン２６を構成するシューポケット２６ｂにおけるシュー３２と摺接する摺動面２６ｃ上に、錫よりも硬度に優れる銅又は銅合金からなる保護層７１を形成し、その上に、これも錫よりも硬度に優れる銀又は銀合金からなる第２の保護層７４が形成されているので、摺動面２６ｃの保護膜として十分な硬度を備え、長期間放置した後等の潤滑不足時の運転においても、ピストン２６とシュー３２等との間の摩耗を抑え、これらの間の焼き付きを効率よく防止することができる。
【００４５】
（３）実施形態の変形：
なお、以上説明した態様は、本発明の一態様を示したものであって、本発明は、前記し
た実施形態に限定されるものではなく、本発明の構成を備え、目的及び効果を達成できる
範囲内での変形や改良が、本発明の内容に含まれるものであることはいうまでもない。ま
た、本発明を実施する際における具体的な構造及び形状等は、本発明の目的及び効果を達
成できる範囲内において、他の構造や形状等としても問題はない。本発明は前記した各実
施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形や改良は、本
発明に含まれるものである。
【００４６】
例えば、前記した第１実施形態及び第２実施形態では、銅又は銅合金からなる保護層７１の下（ピストン２６側）には、ニッケル又はニッケル合金からなる下地層７２が形成されている態様を示したが、これには制限されず、図６及び図７に示すように、ニッケル又はニッケル合金からなる下地層７２を形成しない構成を採用するようにしてもよい。
【００４７】
図６は、第１実施形態に係る斜板式圧縮機１において、摺動面２６ｃ上の層構成の他の態様を示した断面図、図７は、第２実施形態に係る斜板式圧縮機１において、摺動面２６ｃ上の層構成の他の態様を示した断面図、をそれぞれ示す。図６及び図７に示す層構成は、ニッケル又はニッケル合金からなる下地層７２を形成しないものである。ニッケル又はニッケル合金からなる下地層７２を形成しないことにより、銅又は銅合金からなる保護層７１等の密着性は、下地層７２を形成したものと比較すると若干低下するが、それでも本発明の奏する効果は維持することができ、また、ニッケル又はニッケル合金からなる下地層７２は硬度が高いので、剥離したニッケル又はニッケル合金からなる下地層７２が、斜板式圧縮機１の内部を傷つける場合があり、このような傷を少しでも嫌う場合には有効である。
【００４８】
なお、図６のようにニッケル又はニッケル合金からなる下地層７２を形成しない場合にあっても、シューポケットの摺動面上に形成される層（図６では保護層７１及び亜鉛処理層７３の合計）の厚さは、１．０〜２．０μｍとすることが好ましく、１．０〜１．５μｍとすることがより好ましい。また、銅又は銅合金からなる保護層７１は、図６の構成にあっては、１．０〜２．０μｍとすればよい。
【００４９】
その他、本発明の実施の際の具体的な構造及び形状等は、本発明の目的を達成できる範
囲で他の構造としてもよい。
【実施例】
【００５０】
以下、実施例に基づき本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は、かかる実施例に何
ら限定されるものではない。
【００５１】
［実施例１］
図１に示す構成の斜板式圧縮機について、斜板式圧縮機におけるシューポケットのシューと摺接する摺動面上を図３に示す層構成とし、各層の厚さを以下のようにして、本発明の斜板式圧縮機を得た。なお、銅層、ニッケル層は電解メッキ法にて形成し、亜鉛処理層は亜鉛置換法により形成した。また、シューポケットを含むピストンはアルミニウム合金から形成されており、シューは軸受鋼から形成されている。
（各層の厚さ）
銅層（保護層） ０．５μｍ
ニッケル層（下地層） ０．４５μｍ
亜鉛処理層 ５０ｎｍ
【００５２】
［実施例２］
実施例１において、シューポケットのシューと摺接する摺動面上を図６の層構成とし、各層の厚さを以下のようにした以外は、実施例１と同じ構成として、本発明の斜板式圧縮機を得た。
（層の構成と厚さ）
銅層（保護層） ０．９５μｍ
亜鉛処理層 ５０ｎｍ
【００５３】
［実施例３］
実施例１において、シューポケットのシューと摺接する摺動面上を図５の層構成とし、各層の厚さを以下のようにした以外は、実施例１と同じ構成として、本発明の斜板式圧縮機を得た。
（層の構成と厚さ）
銀層（第２の保護層） ０．３μｍ
銅層（保護層） ０．２μｍ
ニッケル層（下地層） ０．４５μｍ
亜鉛処理層 ５０ｎｍ
【００５４】
［比較例１］
実施例２において、銅層の代わりに錫メッキからなる層（錫層）を形成し、各層の厚さを以下のようにした以外は、実施例１と同じ構成として、斜板式圧縮機を得た。
（層の構成と厚さ）
錫層（保護層） ０．９５μｍ
亜鉛処理層 ５０ｎｍ
【００５５】
［比較例２］
実施例１において、摺動面上に保護層等の層を全く形成しないようにし、シューポケットの摺動面が表面に現れる状態とした以外は、実施例１と同じ構成として、斜板式圧縮機を得た。
【００５６】
［試験例１］
前記した実施例１ないし実施例３、比較例１及び比較例２で得られた斜板式圧縮機について、無潤滑試験を行った。かかる無潤滑試験は、事前に慣らし運転を２４時間実施した後に行い、下記の条件に従い無潤滑状態で運転し、ロックする（運転が止まる）までの時間を比較・評価した。実施例及び比較例がロックするまでの時間（判定基準の時間に対しての相対値）を図７に示す。なお、あらかじめ決定された判定基準の時間を１００とし、ロックするまでの時間がそれより長い場合に合格とした。
（試験条件）
圧縮機回転数＝１０００ｒｐｍ
圧力：平衡圧（ゲージ圧で約０．５Ｍｐａ）
【００５７】
図８に示すように、実施例１ないし実施例３は、判定基準の時間を超え、いずれも良好な結果であった。特に、銅層（保護層）とニッケル層（下地層）を形成した実施例１は、無潤滑状態での運転を判定基準の時間の２倍以上維持することができた。一方、摺動面に錫層を形成した比較例１は判定基準の時間以下でロックがかかり、また、摺動面に保護層等の層を全く形成しなかった比較例２は、さらに短い時間でロックがかかり、いずれも実施例より劣る結果であった。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
本発明の斜板式圧縮機は、例えば、自動車産業における車両用空調装置等として使用することができる。
【符号の説明】
【００５９】
１ 斜板式圧縮機
２ 走行用エンジン
３ 凝縮器
４ 減圧装置
５ 蒸発器
６ 冷凍サイクル
１１ シリンダブロック
１２ バルブプレート
１３ リアヘッド
１４ フロントヘッド
１５ 締結ボルト
１６ クランク室
１７ 駆動シャフト
１８ ボルト
１９ 中継部材
２０ 駆動プーリ
２１ シール部材
２２，２３ ラジアル軸受
２４ 貫通孔
２５ シリンダボア
２６ ピストン
２６ａ 頭部
２６ｂ シューポケット
２６ｃ 摺動面
２７ スラストフランジ
２８ スラスト軸受
２９ リンク部材
３０ 斜板
３１ ヒンジボール
３２ シュー
３４ 吸入孔
３５ 吐出孔
３６ 吸入室
３７ 吐出室
３９ 吸入弁
４０ 吐出弁
４１ 給気通路
４２ 通孔
４３ 制御弁
４５ 制御弁装着孔
４６ 空隙部
５０ 軸内通路
５３ 開口部
５１ａ，５１ｂ 軸内通孔
５２ スラストベアリング
６０ フィルタ
６０ａ フィルタの底部
７１ 保護層
７２ 下地層
７３ 亜鉛処理層
７４ 第２の保護層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のシリンダボアを有するシリンダブロックと、当該シリンダブロックに回転可能に支持された駆動シャフトと、当該駆動シャフトの回転につれて回転する斜板と、前記シリンダボアに摺動可能に収容されたピストンと、当該ピストンと前記斜板との間に介在し、前記ピストンに形成されるシューポケットと係合するシューとを備え、前記斜板の回転に応じて前記ピストンが前記シリンダボア内を往復運動する斜板式圧縮機において、
前記シューポケットにおける前記シューと摺接する摺動面上に銅又は銅合金からなる保護層が形成されていることを特徴とする斜板式圧縮機。
【請求項２】
前記銅又は銅合金からなる保護層の上にさらに銀又は銀合金からなる第２の保護層が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の斜板式圧縮機。
【請求項３】
前記銅又は銅合金からなる保護層の下にニッケル又はニッケル合金からなる下地層が形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の斜板式圧縮機。
【請求項４】
前記シューポケットにおける前記シューと摺接する摺動面上に形成される層の厚さが１．０〜２．０μｍであることを特徴とする請求項１、２又は３に記載の斜板式圧縮機。
【請求項１】
複数のシリンダボアを有するシリンダブロックと、当該シリンダブロックに回転可能に支持された駆動シャフトと、当該駆動シャフトの回転につれて回転する斜板と、前記シリンダボアに摺動可能に収容されたピストンと、当該ピストンと前記斜板との間に介在し、前記ピストンに形成されるシューポケットと係合するシューとを備え、前記斜板の回転に応じて前記ピストンが前記シリンダボア内を往復運動する斜板式圧縮機において、
前記シューポケットにおける前記シューと摺接する摺動面上に銅又は銅合金からなる保護層が形成されていることを特徴とする斜板式圧縮機。
【請求項２】
前記銅又は銅合金からなる保護層の上にさらに銀又は銀合金からなる第２の保護層が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の斜板式圧縮機。
【請求項３】
前記銅又は銅合金からなる保護層の下にニッケル又はニッケル合金からなる下地層が形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の斜板式圧縮機。
【請求項４】
前記シューポケットにおける前記シューと摺接する摺動面上に形成される層の厚さが１．０〜２．０μｍであることを特徴とする請求項１、２又は３に記載の斜板式圧縮機。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１１−１７２６９（Ｐ２０１１−１７２６９Ａ）
【公開日】平成２３年１月２７日（２０１１．１．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１６１４７０（Ｐ２００９−１６１４７０）
【出願日】平成２１年７月８日（２００９．７．８）
【出願人】（５００３０９１２６）株式会社ヴァレオサーマルシステムズ (282)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１月２７日（２０１１．１．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年７月８日（２００９．７．８）
【出願人】（５００３０９１２６）株式会社ヴァレオサーマルシステムズ (282)
【Ｆターム（参考）】
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