JP3202301B2 - 回転式流体コンプレッサ - Google Patents
回転式流体コンプレッサInfo
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Description
に係り、特にベーン及びこれと摺動する相手材の材質構
造を改良した回転式流体コンプレッサに関する。
プレッサとしては、例えば、揺動ロータ型のコンプレッ
サが知られている。
ハウジングに形成されたベーン溝内にはベーンが進退自
在に挿入されており、該ベーンは、ロータの偏芯回転に
応じて上記ロータハウジング内から進退するようになっ
ている。
ータの回転方向に傾斜して摺動するため、該ロータと上
記ベーンの先端部とが接触して摩耗する。従って、回転
式流体コンプレッサのベーンには、耐摩耗性に著しく優
れた材質が採用されることが必要であった。
ロム軸受鋼の如き鋼を用いることが知られているが、こ
れは懸案の耐摩耗性において問題の残るものであった。
即ち、上記鋼製のベーンにあっては高硬度のCr炭化物
の析出量が少ないために耐摩耗性が劣り、高負荷時や連
続使用時において相手材としてのローラやベーン溝部分
に比して、ベーン自体の摩耗が多かった。
号公報において、C及びCrの含有量を高めた鋼材の表
面に軟窒化処理を施してベーンを形成し、且つ、該ベー
ンと摺動する相手材の黒鉛形状等を特定して構成した回
転式流体コンプレッサを提案した。
式流体コンプレッサにあっては、耐摩耗性を有するベー
ンを形成するために、塩浴軟窒化処理やガス窒化処理を
採用して、ベーンの形状を呈する鋼材の表面に窒化層を
生成させていたが、これらの軟窒化処理にあっては、耐
摩耗性に重要な化合物層(Fe4 N)が生成され難かっ
たり、その層厚のコントロールが困難であるという課題
があった。
ンにあっては、寸法変化量及び寸法バラツキも大きく、
窒化処理後に仕上加工を必要としており、さらに、上記
ベーンは対ローラ、対ベーン溝の摩耗上の相性において
必ずしも理想的ではない。
で、ベーン表面に化合物層(Fe4 N)が生成され易
く、その層厚のコントロールが容易で耐摩耗性に富み、
且つ、寸法変化量及び寸法バラツキの少ない安定した品
質のベーンを備え、対ローラ、対ベーン溝の摩耗上の相
性において理想的な回転式流体コンプレッサを提供する
ことを目的とする。
る回転式流体コンプレッサによれば、ベーン溝中に嵌装
され、このベーン溝内をベーンが摺動する回転式流体コ
ンプレッサにおいて、上記ベーンが重量%で、C(炭
素):0.50〜1.30%、Cr(クロム):11.0〜20.0%、
及び残部Feを含有する焼入れを施した鋼材から成り、
その表面にイオン窒化処理が施されており、また該ベー
ンと摺動する相手材を炭化物が0.10〜6.00%で、その黒
鉛形状がASTM規格のA、B、D、Eのいずれかのタ
イプであり、組織が焼戻しマルテンサイトを有し、且つ
硬さがHRC40〜60の鋳鉄となしたことにより、達成さ
れる。
及びCrの含有量を高めたので、該鋼材中に高硬度のC
r炭化物の析出量が多くなる。そして、その鋼材の表面
にイオン窒化処理を施したので、ベーン表面に化合物層
(Fe4 N)が生成され易く、その層厚のコントロール
が容易になり、その結果、耐摩耗性が向上する。
イオン化された窒素ガスによる窒化処理であるため、化
合物層厚さや拡散層厚さを、温度、時間及びH2 :N2
のガス比をコントロールすることにより、自由に析出調
整することが可能であり、且つ、寸法変化量及び寸法バ
ラツキの少ない安定した品質のベーンを得ることができ
る。
鉛形状や組織等を特定したので、対ローラ、対ベーン溝
の摩耗上の相性において理想的なものを実現することが
できる。
即ち、Cの重量%は0.50〜1.30%であるが、1.30%以上
では粗大なCr炭化物の生成が多過ぎて耐摩耗性が過大
となり、又、0.50%以下ではCr炭化物の生成が少なく
耐摩耗性に劣るからである。また、Crの重量%はC量
と密接な関係があり11.0〜20.0%としているが、20.0%
以上ではCr炭化物の生成が過剰となるため相手材を著
しく摩耗させてしまうからである。そして、Crが11.0
%以下ではCr炭化物の生成が少なく耐摩耗性に劣り、
又、耐蝕性が低下するからである。
の一実施例を添付図面に基づいて詳細に説明する。
転式流体コンプレッサ1のケース2内にはロータハウジ
ング3が収納されており、このロータハウジング3に形
成されたベーン溝4内にはベーン5がケース2の半径方
向に進退自在に挿入されている。
30%、Cr:11.0〜20.0%、及び残部Feを含む焼入れ
を施した鋼材から成っている。Cを0.50〜1.30%に成分
限定した理由は、1.30%以上では粗大なCr炭化物の生
成が多過ぎて耐摩耗性が過大となり、又、0.50%以下で
はCr炭化物の生成が少なく耐摩耗性に劣るからであ
る。また、Crを11.0〜20.0%に成分限定した理由は、
C量と密接な関係があり、20.0%以上ではCr炭化物の
生成が過剰となるため相手材を著しく摩耗させてしまう
からである。そして、11.0%以下ではCr炭化物の生成
が少なく耐摩耗性に劣り、又、耐蝕性が低下するからで
ある。
1.50%、V:0.07〜0.15%の双方もしくは
いずれか一方を含ませることによって一層改善されるも
のである。即ち、Moは0.10〜1.50%である
が、この範囲で焼入性の改善が実現される。Vは0.0
7〜0.15%であるが、この範囲で炭化物生成に効果
的な寄与が行なわれる。
使用されるベーン材においては、さらに望ましくはS
i:1.0%以下、Mn:1.0%以下、P:0.06
%以下、S:0.05%以下、Ni:1.0%以下を含
有するものとする。Siは1.0%を越えると析出炭化
物量が低下し圧延性も低下する。Niは靭性改良の点だ
けを考えれば多い方が好ましいが非常に高価である。
状の鋼材の表面には、イオン窒化処理が施されている。
ここで、イオン窒化処理とは、低圧H2 、N2 のガス雰
囲気中で炉壁を陽極、ベーン5を陰極とし、 300〜1200
Vの電圧を加えてグロー放電させるものであり、イオン
化したNは加速されて陰極に衝突し、上記ベーン5が加
熱されると共にNが浸入して該ベーン5の表面に窒化層
が形成されるものである。このイオン窒化処理は400〜
500℃の低温処理が可能であり、迅速な窒化処理であ
る。
理は次のようにして行う。図2に示されているように、
複数枚のベーン5をその厚さ方向に重合させ、これらを
ワーククランプ9で束ねる。このワーククランプ9は、
二枚の締め板10a,10bと、この締め板10a,1
0bに掛け渡して挿通された二組のクランプ用ボルト・
ナット11a,11bとからなっている。そして、この
ようにワーククランプ9で束ねた複数枚のベーン5を炉
内に入れ、イオン窒化処理を施す。
ン5の先端部5a、上下面5b,5c、及び後述する圧
縮コイルスプリング8(図1)による付勢面5dにのみ
イオン窒化処理が施工されることになる。尚、上記ベー
ン5の付勢面5dは摩耗しないため必ずしもイオン窒化
処理を施す必要はないが、この実施例のように処理され
ていても構わない。また、ベーン5の平行な両側面5e
は摩耗量が少ないため、本実施例ではイオン窒化処理は
施されないが、他の施工方法により該両側面5eにイオ
ン窒化処理を施工してもよい。
流体コンプレッサ1のロータ6は、上記ロータハウジン
グ3内に設けられたクランク軸7に回転自在に嵌装され
ている。上記ベーン5は、上記ベーン溝4内に設けられ
た圧縮コイルスプリング8により半径方向内方に付勢さ
れ、上記ロータ6の偏芯回転に応じて上記ロータハウジ
ング3内から進退するようになっている。
ーン溝4やロータ6は、鋳鉄にて形成されており、炭化
物量が0.10〜6.00重量%で、その黒鉛形状がASTM規
格のA、B、D、Eのいずれかのタイプであり、各タイ
プの組織が焼戻しマルテンサイトを有し、且つ硬さがH
RC40〜60である。さらに具体的には、例えばNi−C
r−Moを含有する鋳鉄の焼入、焼戻し後の組織は黒鉛
形状がASTM規格のAまたはBタイプであり、炭化物
量が2〜6重量%、硬さがHRC48〜55である。
上述したように、上記ベーン5はベーン溝4内で上記ロ
ータ6の回転方向に傾斜して摺動するため、図4に示さ
れているように、該ロータ6と上記ベーン5の先端部5
aとが接触し、また上記ベーン溝4の入口部4aとベー
ン5の両側面部5eとが接触し、さらにベーン溝4の上
下部とベーン5の上下面5b,5cとが接触し合うこと
になる。
プレッサにあっては、ベーン5を形成する鋼材のC及び
Crの含有量を高めたので、該鋼材中に高硬度のCr炭
化物の析出量が多くなり、その鋼材の表面にイオン窒化
処理を施したので、ベーン5の表面に化合物層(Fe4
N)が生成され易く、その層厚のコントロールが容易に
なる。その結果、上記ベーン5の耐摩耗性が向上し、ベ
ーン5の先端部5aがロータ6と接触しても摩耗し難く
なる。特に、上記ベーン5の上下面部5b,5cとベー
ン溝4の上下部とには、これらの接触によるすべり摩耗
だけでなく、上記ベーン溝4内に溜まった摩耗粉や異物
粒子によるかじり摩耗が発生するが、表面処理された上
下面部5b,5cは摩耗し難くなる。
スによって上記ベーン5の窒化処理を行っているので、
化合物層厚さや拡散層厚さを、温度、時間及びH2 :N
2 のガス比をコントロールすることにより、自由に析出
調整することが可能であり、且つ、寸法変化量及び寸法
バラツキの少ない安定した品質のベーン5を得ることが
できる。このようにイオン窒化処理を施したベーン5の
寸法変化量及び寸法バラツキが少ないのは、他の塩浴窒
化処理等に比べて窒化層が緻密に形成されるためである
と考えられる。
積により1バッチの処理能力が決定される。即ち、処理
面積が大きい程大出力の処理炉を必要とし、同一出力炉
であれば、処理面積が大きい程1バッチの処理枚数は減
少する。
クランプ9(図2)によって、各ベーン5の比較的耐摩
耗性を要しない両側面5eを重ねて束ねてイオン窒化処
理するようにしたので、この両側面5eの部分の面積を
積算する必要がなく、ベーン5の処理可能量は大巾に増
加し、処理コストの低減化を図ることができる。
する相手材としてのベーン溝4やロータ6の黒鉛形状や
組織等を特定したので、対ローラ6、対ベーン溝4の摩
耗上の相性において理想的なものである。
よれば、ベーン表面に化合物層(Fe 4 N)が生成され
易く、その層厚のコントロールが容易で耐摩耗性に富
み、且つ、寸法変化量及び寸法バラツキの少ない安定し
た品質のベーンとし、対ローラ、対ベーン溝の摩耗上の
相性において理想的であるという優れた効果を発揮する
ことができる。
例を示す要部断面図である。
るベーンのイオン窒化処理状況を示す斜視図である。
るベーンのイオン窒化処理面を示す斜視図である。
Claims (1)
- 【請求項1】 ベーン溝中に嵌装され、該ベーン溝内を
ベーンが摺動する回転式流体コンプレッサにおいて、 上記ベーンが重量%で、C:0.50〜1.30%、Cr:11.0
〜20.0%、及び残部Feを含有する焼入れを施した鋼材
から成り、その表面にイオン窒化処理が施されており、
また該ベーンと摺動する相手材を炭化物が0.10〜6.00重
量%で、その黒鉛形状がASTM規格のA、B、D、E
のいずれかのタイプであり、組織が焼戻しマルテンサイ
トを有し、且つ硬さがHRC40〜60の鋳鉄となしたこと
を特徴とする回転式流体コンプレッサ。
Priority Applications (1)
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Applications Claiming Priority (3)
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JP3-63185 | 1991-03-27 | ||
JP02676592A JP3202301B2 (ja) | 1991-03-27 | 1992-02-13 | 回転式流体コンプレッサ |
Publications (2)
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP02676592A Expired - Fee Related JP3202301B2 (ja) | 1991-03-27 | 1992-02-13 | 回転式流体コンプレッサ |
Country Status (1)
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-
1992
- 1992-02-13 JP JP02676592A patent/JP3202301B2/ja not_active Expired - Fee Related
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