JPH04121488A - 摺動部構造及びオイルレス圧縮機の摺動部構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、互いに当接して相対的に摺動する２つの摺動
部材を組合せてなる摺動部構造に係り、特に、摺動部材
間の摩擦力の低減対策に関する。

（従来の技術） 般に、各種機械を構成している部材として、相対的に摺
動する複数の摺動部材がある。例えば、実開平２−７４
５８５号公報に示されるような冷凍機にＨｙけられるロ
ータリ式圧縮機は、シリンダの両端面にサイドケースか
取付けられ、このシリンダ及びサイドケースによって形
成された空間にロータリピストンが、前記シリンダに対
して偏心し、且つその一部がシリンダの内周面に当接す
るように配設されている。また、前記シリンダにはブレ
ード溝が穿設されており、このブレード溝にブレードか
挿通され、該ブレードの先端面が前記ロータリピストン
の外周面に当接されてシリンダ内部には低圧室及び高圧
室からなる圧縮室か形成されている。そして、この圧縮
機の運転時には、シリンダ内でロータリピストンか回転
し、この回転に伴って、低圧室及び高圧室の容積を変化
させる二とにより冷媒ガスを圧縮する。従って、このロ
ータリ式圧縮機の運転時には、ブレードの側面とブレー
ド溝の内壁面、ブレードの先端面とロータリピストンの
外周面か夫々相対的に摺動している。

また、このロータリ式圧縮機は、従来、摺動部分の摩擦
力を低減させ、且つ各部材間のクリアランスをシールし
て冷媒ガスのμれを防くために潤滑オイルを用いている
。

ところで、近年、このロータリ式圧縮機として潤滑オイ
ルを用いないオイルレス圧縮機か提案されている。この
オイルレス圧縮機は、ロータリピストンの端面とサイド
ケースのフェース面とのクリアランスをシールするため
に、ロータリピストンの各端面に円環状の凹溝を削設す
ると共に、この凹溝に自己潤滑性を持ったリング状のチ
・ツブシールを嵌入することによって、ロータリピスト
ンの内部空間（高圧側）と外部（低圧側）とを隔離して
冷媒の漏れを防止するようにしている。従つて、このオ
イルレス圧縮機の運転時には、上述した各摺動部分に加
えて、チップシールの端面とサイドケースのフェース面
とにおいても同様に相対的に摺動している。

（発明が解決しようとする課題） ところが、このようなオイルレス圧縮機では、各摺動部
分に潤滑オイルか存在していないために、運転時におけ
る各摺動部分での摩擦損失か大きく、また、この運転時
における摺動部分ての摩擦力によって互いに摺動する部
分が摩耗するといった問題があった。つまり、従来、ロ
ータリピストンにはモニクロ鋳鉄などが用いられ、該ロ
ータリピストンとブレードとの間などの摺動部について
適切な材料選定か行イっれておらず、第３図に示すよう
に、チップシールとサイドケースとの間の機械損失γか
最も大きく、続いてブレードとシリンダ聞及びブレード
とロータリピストン間の損失α、βか大きかった。従っ
て、このオイルレス圧縮機においては、圧縮機効率を大
幅に向上させることか難しかった。また、特に、前記ブ
レードの側面とブレード溝の内壁面、チップシールの端
面とサイドケースのフェース面、ロータリピストンの外
周面とブレードの先端の各摺動部分においては、ブレー
ド及びチップシールが摩耗し易く、この摩耗によって冷
媒漏れが発生するおそれがあり圧縮機の信頼性か十分に
確保されているとは言い難かった。また、このような摩
擦による機械損失や摺動部材の摩耗に関する課題は、オ
イルレス圧縮機に限らす各種機械においても同様に発生
する。

そこで、本発明は各摺動部材の成形材料を選定すること
により、摺動部分における摩擦による機械損失及び摩耗
を低減させることを目的とする。

（課題を解決するだめの手段） 上記の目的を達成するために本発明では、相対的に摺動
する２つの摺動部材の成形材料の組合せにより、摩擦損
失及び摩耗を低減させるようにした。そして、請求項（
１）記載の発明が講じた解決手段は、互いに摺動する摺
動部材のうち一方を攻撃性の低い材料とし、他方を前記
材料との間における摩擦係数の小さい材料とした。具体
的には、互いに当接して相対的に摺動する第１部材（１
２）。

（１５）と第２部材（３ｂ）、　　（４）、　　（５）
とを組合せてなる摺動部構造を前提としている。そして
、第１部材（１２）、　　（１５）の少なくとも第２部
材（３ｂ）、　　（４）、　　（５）に対する摺動面部
分（１２Ｃ）、　　（１５ａ）、　　（１５ｂ）を焼結
カーボン（Ｃ）で構成し、一方、第２部材（３ｂ）、　
　（４）、　　（５）の少なくとも第１部材（１２）、
　　（１５）に対する摺動面部分（３ｃ）。

（４ａ）、　　（５ａ）をコバルト添加炭化タングステ
ン（ＷＣ−Ｃｏ）で構成するようにした。

請求項（２）記載の発明は、摺動部材のうち一方を攻撃
性の低い材料とし、他方を前記材料との間における摩擦
係数か比較的小さく、且つ攻撃性の低い材料とした。具
体的には、互いに当接して相対的に摺動する第１部材（
１２）と第２部材（６）とを組合せてなる摺動部構造を
前提としている。

そして、第１部材（１２）の少なくとも第２部材（６）
に対する摺動面部分（１２ｂ）を焼結カーボン（Ｃ）で
構成し、一方、第２部材（６）の少なくとも第１部材（
１２）に対する摺動面部分（６ａ）を酸化ジルコニウム
（ＺｒＯ；）で構成するようにした。

請求項（３）記載の発明か講じた解決手段は、摺動部材
のうち一方を攻撃性の低い材料とし、他方を耐摩耗性の
高い材料とした。具体的には、互いに当接して相対的に
摺動する第１部材（１２）と第２部材（６）とを組合せ
てなる摺動部構造を前提としている。そして、第１部材
（１２）の少なくとも第２部材（６）に対する摺動面部
分（１２ｂ）を焼結カーボン（Ｃ）で構成し、一方、第
２部（オ（６）の少なくとも第１部材（１２）に対する
摺動面部分（６ａ）を窒化チタン含有窒化珪素（Ｓｉ３
Ｎ４−ＴｉＮ）で構成するようにした。

請求項（４）記載の発明は、請求項（１）記載の摺動部
構造を、オイルレス圧縮機に適用したものである。

つまり、シリンダ（３）の両端面にサイドケース（４）
、　　（５）を取付け、このシリンダ（３）及びサイド
ケース（４）、　　（５）によって形成された空間に、
ロータリピストン（６）を、前記シリンダ（３）に対し
て偏心し、且つシリンダ（３）の内周面（３ａ）にその
一部か接するように配設し、前記シリンダ（３）にブレ
ード溝（３ｂ）を形成し、該ブレード溝（３ｂ）に、ブ
レード（１２）を、該ブレードの側面（１２ｃ）かブレ
ード溝（３ｂ）の内壁面（３ｃ）に摺動しながらシリン
ダ（３）内に出没するように挿通し、前記ロータリピス
トン（６）の回転によって前記空間内に形成される圧縮
空間（１Ｂ）、　　（１４）を縮小するオイルレス圧ｍ
ａｉを前提としている。そして、前記ブレード（１２）
を焼結カーボン（Ｃ）により形成し、ブレード溝（３ｂ
）の内壁面（３ｃ）をコバルト添加炭化タングステン（
ＷＣ−Ｃｏ）により形成するような構成とした。

請求項（５）記載の発明は、請求項（１）記載の摺動部
構造をオイルレス圧縮機に適用したものである。

つまり、シリンダ（３）の両端面にサイドケース（４）
、（５）を取付け、このシリンダ（３）及びサイドケー
ス（４）、　　（５）によって形成された空間に、ロー
タリピストン（６）を、前記シリンダ（３）に対して偏
心し、且つシリンダ（３）の内周面（３ａ）にその一部
か接するように配設し、前記シリンダ（３）とロータリ
ピストン（６）との間にブレード（１２）を設ける一方
、前記ロクリピストン（６）の端面（６ｂ）、　　（６
ｃ）に円環状の凹１ｉｃ（６ｄ）を削設し、該凹？Ｗ（
６ｄ）に、リング状チップシール（１５）を、該チ・ツ
ブシール（１５）の端面（１５ａ）、（１５ｂ）がサイ
ドケース（４）、　　（５）のフェース面（４ａ）（５
ａ）に接するように直装し、前記ロータリピストン（６
）の回転によって前記空間内に形成される圧縮空間（１
３）、　　（１４）を縮小するオイルレス圧縮機を前提
としている。そして、前記チップシール（１５）を焼結
カーボン（Ｃ）により形成し、サイドケース（４）、　
　（５）のフェース面（４ａ）、　　（５ａ）をコノ１
ルト添加炭化タングステン（ＷＣ−Ｃｏ）により形成す
るような構成とした。

請求項（６）記載の発明は、請求項（′２Ｊ記載の摺動
部構造を、オイルレス圧縮機に適用したものである。

つまり、シリンダ（３）の両端面にサイドケース（４）
、　　（５）を取付け、このシリンダ（３）及びサイド
ケース（４）、　　（５）によって形成された空間（１
３）、　　（１４）に、ロータリピストン（６）を、前
記シリンダ（３）に対して偏心し、且つシリンダ（３）
の内周面（３ａ）にその一部か接するように配設し、前
記シリンダ（３）にブレード溝（３ｂ）か形成し、該ブ
レード＃（３ｂ；に、ブレード（１２）を、シリンダ（
３）内に出没するように挿通され、該ブレード（１２）
の先端（１２ｂ）を前記ロータリピストン（６）の外周
面（６ａ）に圧接し、前記ロータリピストン（６）の回
転によって前記空間内に形成される圧縮空間（１Ｂ）、
　　（１４）を縮小するオイルレス圧縮機を前提として
いる。そして、前記ブレード（１２）が焼結カーボン（
Ｃ）により形成され、ロータリピストン（６）が酸化ジ
ルコニウム（２ｒｏｂ）により形成されていることを特
徴とするオイルレス圧縮機の摺動部構成とした。

請求項（７）記載の発明は、請求項（３）記載の摺動部
構造を、オイルレス圧縮機に適用したものである。

つまり、シリンダ（３）の両端面にサイドケース（４）
、　　（５）を取付け、このシリンダ（３）及びサイド
ケース（４）、　　（５）によって形成された空間（１
３）、　　（１４）に、ロータリピストン（６）を、前
記シリンダ（３）に対して偏心し、且つシリンダ（３）
の内周面（３ａ）にその一部か接するように配設し、前
記シリンダ（３）にプレー）”溝（３ｂ）か形成し、該
ブレード？１Ｗ（３ｂ）に、ブレード（１２）を、シリ
ンダ（３）内に出没するように挿通され、該ブレード（
１２）の先端（１２ｂ）を前記ロータリピストン（６）
の外周面（６ａ）に圧接し、前記ロータリピストン（６
）の回転によって前記空間内に形成される圧縮空間（１
３）、　　（１４）を縮小するオイルレス圧縮機を前提
としている。そして、前記ブレード（１２）か焼結カー
ボン（Ｃ）により形成され、ロータリピストン（６）が
窒化チタン含有窒化珪素（Ｓ　ｉ３Ｎ４　　ＴｉＮ）に
より形成されていることを特徴とするオイルレス圧縮機
の摺動部構成とした。

（作用） 上記の構成により、本発明では以下のような作用か得ら
れる。

先ず、請求項（１）記載の発明では、第１部材（１２）
、　　（１５）と第２部材（３ｂ）、　　（４）。

（５）とか摺動する際、第１部材（１２）、　　（１５
）の少なくとも第２部材（３ｂ）、　　（４）。

（５）に対する摺動面部分（１２ｃ）、　　（１５ａ）
（１５ｂ）が、第２部材（３ｂ）、　　Ｃ４）。

（５）への攻撃性が低い焼結カーボン（Ｃ）で構成され
ているために、第２部材（３ｂ）、　　（４）（５）は
第１部材（１２）、　　（１５）による摩耗量か低減さ
れる。また、第２部材（３ｂ）、　　（４）（５）の少
なくとも第１部材（１２）、　　（１５）に対する摺動
面部分（３ｃ）、　　（４ａ）、　　（５ａ）が、第１
部材（１２）、　　（１５）との間における摩擦係数か
小さいコバルト添加炭化タングステン（ＷＣ−Ｃｏ）で
構成されているために、第１部材（１２）、　　（１５
）と第２部材（３ｂ）、　　（４）（５）との間におけ
る摩擦力は小さく、機械摺動部材に適用した場合の機械
損失を低減できる。

一方、請求項（２）記載の発明では、第１部材（１２）
と第２部材（６）とが摺動する際、第１部材（］２）の
少なくとも第２部材（６）に対する摺動面部分（１２ｂ
）が、第２部材（６）への攻撃性か低い焼結カーボン（
Ｃ）で構成されているために、第２部材（６）は第１部
材（１２）による摩耗量か低減される。また、第２部材
（６）の少なくとも第１部材（１２）に対する摺動面部
分（６ａ）が、第１部材（１２）及びその他の部材への
攻撃性か低く、且つ第１部材（１２）との間におけるｗ
Ｉ擦係数か小さい酸化ジルコニウム（Ｚｒｏｂ）で構成
されているために、第１部材（１２）と第２部材（６）
との間における摩擦力は小さく、機械摺動部材に適用し
た際の機械損失か低減できるばかりでなく、第２部材（
６）か第１部材（１２）以外の部材と摺動する場合でも
、その部材の摩耗か抑制される。

また、請求項（３）記載の発明では、第１部材（ｌ２）
と第２部材（６）とが摺動する際、第１部材（１２）の
少なくとも第２部材（６）に対する摺動面部分（１２ｂ
）が、第２部材（６）への攻撃性か低い焼結カーボン（
Ｃ）で構成されているために、第２部材（６）は第１部
材（１２）による摩耗口か低減される。また、第２部材
（６）の少なくとも第１部材（１２）に対する摺動面部
分（６ａ）が、耐摩耗性の高い窒化チタン含有窒化珪素
（Ｓ　１３Ｎ４−ＴｉＮ）で構成されているために、こ
れによっても第２部材（６）の摩耗は大幅に軽減されて
おり、機械摺動部材に適用した際には、その部材の耐久
性か向上する。

また、請求項（４）記載の発明では、ロータリビス）ン
（６）か回転すると、この回転に伴ってブレト（１２）
かブレード溝（３ｂ）の内壁面（３ｃ）と相対的に摺動
しながらシリンダ（３）内に出没移動する。そして、前
記ロータリピストン（６）の回転によって圧縮空間の容
積が縮小されて流体か圧縮される。そして、前記ブレー
ド（１２）が焼結カーボン（Ｃ）で構成され、ブレード
溝（３ｂ）の内壁面（３ｃ）かコバルト添加炭化タング
ステン（Ｗ　Ｃ−Ｃｏ　）で構成されているために、こ
の圧縮機の駆動時において、ブレード溝（３ｂ）の内壁
面（３ｃ）のプレー）”（１２）による摩耗量は低減さ
れ、且つ、この両者間（３ｂ）（１２）での摩擦係数は
小さいために摩擦による機械損失か低減される。

そして、請求項（５）記載の発明では、圧縮板の駆動時
には、ロータリピストン（６）の端面（６ｂ）（６ｃ）
に創設された円環状の凹溝（６ｄ）に嵌装されているリ
ング状チップシール（１５）かサイドケース（４）、Ｃ
５）のフェース面（４ａ）（５ａ）に当接して相対的に
摺動していることて、ロータリピストン（６）の端面（
６ｂ）（６ｃ）とサイドケース（４）、　　（５）のフ
ェス面（４ａ）、　　（５ａ）との間はシールされてい
る。そして、前記チップシール（１５）か焼結カーボン
（Ｃ）で構成され、サイドケース（４）（５）のフェー
ス面（４ａ）、（５ａ）がコバルト添加炭化タングステ
ン（Ｗ　Ｃ−Ｃｏ　）で構成されているために、この圧
縮機の駆動時において、サイドケース（４）、（５）の
フェース面（４ａ）（５ａ）のブレード（１２）による
摩耗量は低減され、且つ、この両者（４）、（５）、（
１２）間での摩擦係数は小さいために摩擦による機械損
失が低減される。

更に、請求項（６）記載の発明では、圧縮機の駆動時に
は、ブレード（１２）の先端（１２ｂ）がロクリピスト
ン（６）の外周面（６ａ）に当接されて摺動しているこ
とて、シリンダ（３）内に縮小自在な圧縮空間を形成し
ている。そして、前記ブレード（１２）が焼結カーボン
（Ｃ）で構成され、ロータリピストン（６）か酸化ジル
コニウム（ＺｒＯコ）で構成されているために、この圧
縮機の駆動時において、ロータリピストン（６）の外周
面（６ａ）のブレード（１２）による摩耗量は低減され
、且つ、この両者（６）、　　（１２）間での摩擦係数
は小さいために摩擦による機械損失か低減される。また
、ロータリピストン（６）がサイドケース（４）、　　
（５）のフェース面（４ａ）（５ａ）を破損させること
もない。

そして、請求項（７）記載の発明では、ロータリピスト
ン（６）か回転すると、ブレード（１２）の先端（１２
ｂ）かロータリピストン（６）の外周面（６ａ）に当接
されて摺動していることで、シリンダ（３）内に縮小自
在な圧縮空間を形成しており、この回転に伴って圧縮空
間の容積が縮小されて流体か圧縮される。そして、前記
ブレード（１２）か焼結カーボン（Ｃ）で構成され、ロ
クリピストン（６）か窒化チタン含有窒化珪素（Ｓ　１
３　Ｎ４−Ｔ　ｉＮ）で構成されているために、この圧
縮機の駆動時において、ロータリピストン（６）の外周
面（６ａ）のブレード（１２）による摩耗量は低減され
、ロータリピストン（６）の摩耗による流体の洩れが防
止される。

（第１実施例） 次に、本発明における第１実施例について図面に沿って
説明する。この実施例では本発明を縦型ロータリ式オイ
ルレス圧縮機に適用した場合について説明する。

先ず、縦型ロータリ式オイルレス圧縮機の構成について
説明する。第５図及び第６図に示すように、このオイル
レス圧縮機（１）は、冷凍機等に設けられて冷媒ガス等
を圧縮するものである。このオイルレス圧縮機（１）は
、固定翼形圧縮機であって、ケーシング（２）の内側面
に固定支持されたシリンダ（３）の上下両端面にサイド
ケース（４）、　　（５）が取付けられ、このシリンダ
（３）とサイドケース（４）　　　（５）とによってピ
ストン収容空間か形成されている。そして、このピスト
ン収容空間にはロータリピストン（６）か配設されてい
る。このロータリピストン（６）は、クランク軸（７）
の下端部に、カム（８）およびニードルヘアリング（９
）を介して前記シリンダ（３）に対し偏心して配設され
ており、前記クランク軸（７）は図示しないモータに直
結され且つサイドケース（４）、　　（５）にそれぞれ
ベアリング（１０）、　　（１１）を介して回転自在に
支持されている。そして、前記ロータリピストン（６）
は、その外周面（６ａ）の一部かシリンダ（３）の内周
面（３ａ）に当接している。また、前記シリンダ（３）
の適所には、シリンダ（３）を貫通するブレード溝（３
ｂ）か形成されており、該ブレード溝（３ｂ）ｉこは、
ブレード（１２）かシリンダ（３）内に出没自在となる
ように挿通されており、該ブレード（１２）の側面か前
記ブレード溝（３ｂ）の内壁面（３ｃ）に当接するよう
になっている。また、該ブレード（１２）の上面には上
側のサイドケース（４）との間に平板状のンル材（１２
ａ）か介在されて冷媒ガスの洩出を阻止している。そし
て、該ブレード（１２）はスプリング等により、その先
端（１２ｂ）かロータリピストン（６）の外周面（６ａ
）に当接し、該ブレード（１２）とロータリピストン（
６）によりシリンダ（３）内に吸入口（３ｄ）側の低圧
室（１３）と吐出口（３ｅ）側の高圧室（］４）とか形
成されている。

次に、ロータリピストン（６）について説明する。

ロータリピストン（６）は、円筒状の部材てあって、第
７図に示すように、その上下両端面（６ｂ）、　　（６
Ｃ）には円環状の凹溝（６ｄ）が削設されている。また
、該凹溝（６ｄ）にはリング状部祠てなるチップシール
（１５）が嵌入されている。また、前記凹溝（６ｄ）の
底面（６ｅ）とチップシール（１５）との間にはスプリ
ング（１６）か縮装され、該スプリング（１６）によっ
てチップシール（１５）（７）端面（１５ａ）、　　（
’１５ｂ）はサイドケース（４）、　　（５）のフェー
ス面（４ａ）、　　（５ａ）に向かって押圧されて、サ
イトケス（４）、　　（５）とロータリピストン（６）
の上下各端面（６ｂ）、　　（６Ｃ）との間のクリアラ
ンスを閉塞している。

次に、チップシール（１５）について説明する。

このチップシール（１５）はその内周径が前記凹溝（６
ｄ）の内側壁の径と同径が若しくは僅かに小さく形成さ
れていると共に、割り溝が形成されて、自己の弾性力を
もってその径を変更可能に形成されており、ロータリピ
ストン（６）の凹溝（６ｄ）へ嵌入した状態では第７図
に示すように、前記凹溝（６ｄ）の外側面に当接するよ
うになつでいる。

次に、このオイルレス圧縮機（１）の圧縮動作について
説明する。先ず、ロータリピストン（６）か第５図の矢
印の方向に回転すると、低圧室（１３）の容積か拡大す
るに伴って冷媒ガスか吸入口（３ｄ）より低圧室（１３
）に吸込まれる。その後、ロータリピストン（６）の回
転によって、この低圧室（１３）の容積が縮小して高圧
室（１４）となる。これにより、冷媒ガスが圧縮される
。その後、この圧縮されて高温、高圧となった冷奴ガス
は吐出口（３ｅ）よりケーシング（２）内に吐出される
。この動作に伴って、ロータリピストン（６）の内部か
高圧状態となるか該ロータリピストン（６）の端面（６
ｂ）、　　（６ｃ）とサイトケス（４）、（５）のフェ
ース面（４ａ）、（５ａ）との間はチップシール（１５
）でシールされているために、冷媒の洩れか発生するこ
とはない。

そして、本発明の特徴とするところは、このオイルレス
圧縮機（１）における摺動部材の成形材籾として当接す
る相手側の摺動部材との間での摩擦力か小さいセラミッ
ク材料を選定したことにある。つまり、上述したオイル
レス圧縮機（１）における摺動部材としてのブレード（
１２）、チップシール（１５）、サイドケース（４）、
（５）のフェース面（４ａ）、　　（５ａ）　、ブレー
ド溝（３ｂ）の内壁面（３ｃ）及びロータリピストン（
６）にセラミック材料を選定したことである。

そして、本発明では、各摺動部材の成形材料を以下の第
１表に示すように選定した。

第１表 そこで、 各摺動部材の成形材料として上記の材 料を選定した理由について摩擦摩耗試験結果に基つき説
明する。

先ず、第４図に示すものは、この試験に使用される試験
装置（２１）であって、２つの異種材料を互いに摺動さ
せてその摩耗量及び摩擦係数を測定するものである。本
試験装置（２１）は、駆動ユニット（２２）と測定ユニ
ット（２３）とから成っている。

駆動ユニット（２２）は回転軸（２４）を偏えており、
この回転軸（２４）は、複数の■ヘルド（２５）、　　
（２５）及びプーリ（２６）、　　（２６）・・・を介
してＶＳモータ（２７）か連繋され、この■Ｓモータ（
２７）の駆動によって回転軸（２４）か回転するように
なっている。そしてこの回転軸（２４）の上端には回転
側試験材料（Ｉ）を取付ける試験材料取付部（２８）が
設けられていて、この試験材料取付部（２８）の上面に
回転側試験材料（１）が取付固定されるようになってい
る。また、この回転軸（２４）の下端には、この回転軸
（２４）を上下方向へ移動させるエアシリンダ（２つ）
のロッド部材（２９ａ）が接続されている。

一方、測定ユニット（２３）は固定軸（３０）を備えて
おり、この固定軸（３０）は、その上端部に、試験材料
間の摩擦係数を算出するために固定軸（３０）に作用す
るトルクを測定するトルクセル（３１）が配設され、こ
のトルクセル（３１）の上部には、固定軸（３０）に垂
直方向に加えられる荷重を測定するロードセル（３２）
が設けられている。また、前記固定軸（３０）の下端に
は固定側試験材料（ＩＩ）を取付ける試験材料取付部（
３３）が設けられていて、この試験材料取付部（３３）
の下面の３箇所に固定側試験材料（ｎ）か取付固定され
るようになっている。

そして、この試験装置（２１）による試験を行う際には
、先ず、各試験材料取付部（２８）。

（３３）に夫々試験材料（１）、　　（ＩＩ）を取付固
定し、駆動ユニット（２２）のエアシリンダ（２９）内
に圧搾空気を送込んでロッド部材（２９ａ）を上方へ押
出すことで回転軸（２４）を固定軸（３０）に向って上
方へ移動させる。そして、この移動によって回転側試験
材料（１）を固定側試験材料（ＩＩ）に押付け、ロード
セル（３２）によって固定軸（３０）側に加わる垂直方
向の荷重、つまり再試験材料（１）、　　（ｎ）の押付
は荷重を測定しなから試験条件に応じた荷重でもって再
試験材料（１）、　　（ＩＩ）を当接させる。その後、
■Ｓモータ（２７）を駆動させて、その駆動力を回転軸
（２４）に伝達し、該回転軸（２４）を回転させること
により、再試験材料（１）、　　（ＩＩ）を相対的に摺
動させる。そして、二の摺動状態において固定軸（３０
）に作用するトルクをトルクセル（３１）によって検出
して再試験材料（■）。

１）間での摩擦係数を算出する。そして、試験条件に応
じた時間たけ再試験材料（１）、　　（ｎ）を摺動させ
た後、ｖＳモータ（２７）を停止して各試験材料（１）
、　　（Ｉｔ）の摩耗量を測定する。

次に、この試験装置を用いて行ったブレード（１２）の
成形材料についての試験結果について説明する。このブ
レード（１２）の成形材料の選定に関し、ブレード（１
２）は、先端（１２ｂ）かロータリピストン（６）の外
周面（６ａ）に、側面（１２ｃ）かブレード溝（３ｂ）
の内壁面（３ｃ）に夫々当接して摺動することになり、
２箇所の摺動部分ををしていることから、摺動する２部
材の摩耗を抑制するために、この成形材料には、攻撃性
が低いことか要求される。

この試験では、回転側試験材料（Ｉ）を現行のローリン
グピストン成形材料であるモニクロ鋳鉄とし、固定側試
験材料（Ｉ［）を以下の第２表に示すような各種の材料
（Ａ−Ｇ）を適用して、両試験材料（Ｉ）、　　（ＩＩ
）夫々の摩耗体積及び両試験材料（１）、　　（ＩＩ）
間における摩擦係数を測定した。

第２表 また、この試験における試験条件は以下の第３表の通り
である。

第３表 二の試験結果を第１図に示す。第１図に示す縦軸の０關
３より上側は固定側試験材料（■）、つまり各種セラミ
ック材料（Ａ　＝　Ｇ　）の摩耗体積を示し、下側は回
転側試験材料（Ｉ）、つまりモニクロ鋳鉄の摩耗体積を
示している。また、図中の＊は両部材間の摩擦係数を示
している。

この試験結果によるモニクロ鋳鉄に対する各材料（Ａ−
Ｇ）の耐摩耗性（固定側試験材料の摩耗量ｍｍ）、攻撃
性（回転側試験材料の摩耗Ｑ　ｍｍ　）及びモニクロ鋳
鉄との間における摩擦係数とその評価を以下の第４表に
示す。

第４表 二の第４表に示すように、材料Ｅの焼結カーボンが特に
攻撃性の面で優れていることから、ブレード（１２）の
成形材料として適用することにしている。

次に、ブレード（１２）の成形材料として選定した焼結
カーボンに対する各種材料の摩擦係数を測定する。この
試験では、回転側試験材料（１）を焼結カーボン材とし
、固定側試験材料（ＩＩ）を以下の第５表に示す各種材
料（Ｈ〜０）を適用してその比摩耗量及び摩擦係数を測
定した。

第５表 また、この試験における試験条件を以下の第６表に示す
ように設定する。

第６表 二の実験結果を第２図に示す。第２図においては、縦軸
を各種セラミック材オ」の比♀耗二及び焼結カーホンと
の間における摩擦係数としている。

また、各比摩耗量のうち白抜きの棒グラフか窒素雰囲気
中での試験結果であり、斜線を付した棒グラフか冷媒Ｒ
２２雰囲気中での試験結果である。

また、図中の＊印は両部相間の摩擦係数を示している。

この図に示すように、材料Ｍのコバルト添加炭化タング
ステン（ＷＣ−Ｃｏ）か特にカーボン材との間において
摩擦係数か約０．０５と小さく、摩擦損失の面で優れて
おり、且つ、比摩耗量も比較的小さいことか確認された
。

以上の結果によって、本発明の請求項（１）でいう第１
部材としてのブレード（１２）の成形材料を焼結カーホ
ン材に選定し、且つ第２部材としてのブレード溝（３ｂ
）及びロータリピストン（６）の夫々の摺動面部分にコ
バルト添加炭化タングステンの溶射被膜を形成すること
としている。一方、ロータリピストン（６）にコバルト
添加炭化タングステンのような硬質材料を選定した場合
、このロータリピストン（６）の重量か大きくなるため
に圧縮機運転時の効率が低下するばかりでなく、二のロ
ーリングピストン（６）はサイドケース（４）、　　（
５）のフェース面（４ａ）、　　（５ａ）に当接して、
このフェース面（４ａ）、　　（５ａ）と（１対的に摺
動するので、該フェース面（４ａ）。

（５ａ）を摩耗させるおそれかあり、適用し難い。

そこで、本発明では、請求項（２）でいう第り部十イと
してのロータリピストン（６）の成形材料としては、第
２図に示すように、焼結カーボンとの間での摩擦係数か
Ｒ２２雰囲気中で約０．０８と比較的低く、且つ、耐摩
耗性に優れた材料Ｉの酸化ジルコニウム（以下ジルコニ
アとする）を適用することとしている。また、このジル
コニアとしては、生成時に安定化剤を少量に抑えること
で不安定相の正方品を残すようにして強度及び破壊靭性
を向上させた部分安定化ジルコニアを採用することか最
適である。

更に、このような焼結カーホンとコ・（ルト添加炭化タ
ンクステンとの組占せは、他の拍動部であるチップシー
ル（１５）とサイドケース（４）（５）のフェース面（
４ａ）、　　（５ａ）との間にも適用できる。つまり、
特に耐摩耗性の要求されるサイドケース（４）、　　（
５）のフェース面（４ａ）　　　（５ａ）にはコバルト
添加炭化タングステンの溶射被膜を成形し、チップシー
ル（１５）には前記コバルト添加炭化タングステンとの
間での摩擦係数か小さい焼結カーボンを選定する。

このように、オイルレス圧縮機（１）の各摺動部分に摩
擦係数の小さい組合せで、且つ耐摩耗性に優れた材料を
選定したことによって、摩擦による機械損失が低減でき
、圧縮機効率（１）の向上が図れる。具体的に説明する
と、第３図に示すように、これまでのオイルレス圧縮機
（１）では、その運転時における機械損失（全体として
３６０Ｗ）に対し、ブレード（１２）の側面（１２Ｃ）
とブレード溝（３ｂ）の内壁面（３ｃ）との摩擦による
機械損失は４５Ｗ（第３図α領域）、ブレード（１２）
の先端（１２ｔ））とロータリピストン（６）の外周面
（６ａ）との摩擦による機械損失は４０Ｗ（第３図β領
域）、チップシール（１５）の端面（１５ａ）、　　（
１５）とサイドケース（４）、　　（５）のフェース面
（４ａ）、　　（５ａ）との摩擦による機械損失は１３
０Ｗ（第３図γ領域）であった。そして、上述したよう
な成形材料によって各摺動部材を成形した場合には、ブ
レド（１２）とブレード溝（３ｂ）間は１５Ｗ１ブレー
ド（１２）とロータリピストン（６）間は２０Ｗ１チツ
プンール（１５）とサイドケース（４）（５）間は４３
Ｗ程度まで低減することかでき、全体としての機械損失
を２２０Ｗ程度まで低減することかでき、圧縮機効率を
大幅に向上させることができる。

（第２実施例） 次に、本発明における第２実施例について説明する。本
例では、前述した第１実施例と選定材料か異なっている
ために、その特徴とする部分について述べるに止める。

また、本例においては、オイルレス圧縮機（１）におけ
る摺動部材としてのロータリピストン（６）及びブレー
ド（１２）夫々の成形材料を、特にロータリピストン（
６）の外周面（６ａ）の摩耗を抑制し、且つ機械損失も
低減されるセラミック材料に選定するようにした。

そして、各摺動部材の成形材料を以下の第７表に示すよ
うに選定した。

第７表 そこで、各摺動部材の成形材料として上記の材料を選定
した理由について説明する。

先ず、ブレード（１２）の成形材料の選定に関しては、
第１図に示す第１実施例で説明した試験結果によって、
材料Ｅの焼結カーボンか特に攻撃性か低いという面で優
れていることから（第４表参照）、このブレード（１２
）の成形材料とじて適用することにしている。

次に、ブレード（］２）の成形材料として選定した焼結
カーボンに対する各種材料の摩耗量をｍｌｌ定する。こ
の試験では、回転側試験材料（Ｊ）を焼結カーボン材と
し、固定側試験材料（ＩＩ）を第１実施例で行った実験
と同様に前記第５表に示す各種材料（Ｈ〜０）を適用し
てその比摩耗量及び摩擦係数を測定した。

そして、第２図に示す試験結果により、材料りの窒化チ
タン含有窒化珪素（Ｓ　ｉ３　ＮＪ−ＴｉＮ）か特にカ
ーホン材との間において比摩耗量か略０（＋ｎｍ３／Ｋ
ｇｆｍ）に等しく、耐摩耗性の面で優れていることか確
認された。

以上の結果によって、本発明の請求項（３）でいう第１
部材としてのブレード（１２）の成形材＊−）を焼結カ
ーボン材に選定し、且つ第２部材としてのロータリピス
トン（６）の成形材料を窒化チタン含有窒化珪素に選定
することとしている。

このように、オイルレス圧縮機（１）の各摺動部十イの
一方に攻撃性の低い材料、他方に耐摩耗性の高い材料を
夫々選定したことによって、片方の部材（本例ではロー
タリピストン）の摩耗か低減でき、シリンダ内周面（３
ａ）との間からの冷媒洩れの発生が防止されて圧縮機効
率及び圧縮機の信頼性の向上か図れる。

尚、上述した各実施例はオイルレス圧縮機（１）に関し
て述べたが、本発明のような材料の組合せはオイルレス
圧縮機（１）への適用に限るものではなく、摺動部材を
備えた各種機械へ適用することか可能である。

（発明の効果） 上述したように、本発明によれば以下のような効果か発
揮される。

請求項（１）記載の発明では、第１部材の摺動面部分か
焼結カーボンで構成され、第２部材の摺動面部分かコバ
ルト添加炭化タングステンで構成されていることにより
第２部材の第１部材による摩耗量の低減を図りなから、
且つ、第１部材と第２部材との間における摩擦力を小さ
くするために、機械摺動部における機械損失の低減を図
ることかできる。

請求項（２）記載の発明では、第１部材の摺動面部分か
焼結カーボンで構成され、第２部材の摺動面部分が、部
分安定化酸化ジルコニウムで構成されていることにより
、第２部材の第１部材による摩耗量の低減を図りながら
、且つ、第１部材と第２部材との間における摩損力を小
さくするために、機械摺動部における機械損失か低減で
きる。更には、第２部材か第１部材以外の部材と摺動す
る場合でも、その部材を摩耗させることかなく、第２部
材か複数の部材と（Ｕ動する場合の組合せとして有効で
ある。

請求項（３）記載の発明では、第１部材の摺動面部分か
焼結カーボンで構成され、第２部材の摺動面部分か窒化
チタン含有窒化珪素で構成されていることにより第２部
材の第１部材による摩耗量を大幅に低減することかでき
、機械摺動部材に適用した際の機械の信頼性の向上か図
れる。

請求項（４）記載の発明では、ブレードが焼結力ボンで
構成され、ブレード満の内壁面かコバルト添加炭化タン
グステンで構成されていることにより、オイルレス圧縮
機の駆動時において、ブレード溝内壁面のブレードによ
る摩耗；は低減され、且つ、この両者間での摩擦係数は
小さいために摩擦による機械損失か低減され、圧縮機効
率の向上が図れる。

請求項（５）記載の発明では、チップシールか焼結カー
ボンで構成され、サイドケースのフェース面かコバルト
添加炭化タングステンで構成されていることにより、オ
イルレス圧縮機の駆動時において、サイドケースのフェ
ース面のブレードによる摩耗量は低減され、且つ、この
両者間での摩擦係数は小さいために摩擦による機械損失
か低減され、圧縮機効率の向上か図れ、サイドケースの
フェス面の摩耗による流体の洩れか抑制でき、圧縮機の
信頼性が向上される。

請求項（６）記載の発明では、前記ブレードか焼結カー
ボンで構成され、ロータリピストンか部分安定化ジルコ
ニアで構成されていることにより、この圧縮機の駆動時
において、ロータリピストンの外周面のブレードによる
摩耗量は低減され、且つ、二の両名間での摩擦係数は小
さいために摩擦による機械損失が低減され、圧縮機効率
の向上か図れる。また、サイドケースのフェース面とも
摺動するロータリピストンが、このサイドケースのフェ
ース面を破損させることもなく、圧縮機の信頼性の向上
が図れる。

請求項（７）記載の発明では、前記ブレードが焼結カー
ボンで構成され、ロータリピストンか窒化チタン含有窒
化珪素で構成されていることにより、この圧縮機の駆動
時において、ロータリピストン外周面のブレードによる
摩耗量は低減され、ロクリピストンの摩耗による流体の
洩れか防止されるために、圧縮機の耐久性の向上か図れ
ると共に、圧縮機効率の向上か図れる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第７図は本発明の実施例を示し、第１図及び第
２図は本発明を確認するための摩擦摩耗試験の試験結果
を示し、第１図は第１部材の成形材料の適性を確認する
ために行った摩擦摩耗試験の結果を示す図、第２図は第
２部材の摺動部材の成形材料の適性を確認するために行
った摩擦摩耗試験の結果を示す図である。第３図はロー
タリ式オイルレス圧縮機の運転時における機械損失割合
を示す図、第４図は異種セラミック材料の摩擦摩耗試験
を行う試験装置の縦断面図、第５図はロータリ式オイル
レス圧縮機の内部構造を示す横断面図、第６図はその周
辺の縦断面図、第７図はロータリピストンの縦断面図で
ある。 （１）・オイルレス圧縮機 （３）・・・シリンダ （３ａ）・・・内周面 （３ｂ）・・・ブレード溝（第２部材）（３ｃ）・・内
壁面 （４）、（５）・・サイドケース（第２部材）（４ａ）
、　　（５ａ）・・・フェース面（６）・・ロータリピ
ストン（第２部材）（６ａ）・・・外周面 （６ｂ）、　　（６ｃ）・・・端面 （６ｄ）・・・凹溝 ・・ブレード （第１部材） （１２ｂ） ・・・先端 （１２Ｃ） ・側面 ・・・低圧室 ・・高圧室 （１５）・・・チップシール （第１部材） （１５ａ）。 （１，５ｂ）　　・・・端面

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. （１）互いに当接して相対的に摺動する第１部材（１２
   ）、（１５）と第２部材（３ｂ）、（４）、（５）とを
   組合せてなる摺動部構造において、第１部材（１２）、
   （１５）の少なくとも第２部材（３ｂ）、（４）、（５
   ）に対する摺動面部分（１２ｃ）、（１５ａ）、（１５
   ｂ）は焼結カーボン（Ｃ）で構成されており、一方、第
   ２部材（３ｂ）、（４）、（５）の少なくとも第１部材
   （１２）、（１５）に対する摺動面部分（３ｃ）、（４
   ａ）、（５ａ）はコバルト添加炭化タングステン（ＷＣ
   −Ｃｏ）で構成されていることを特徴とする摺動部構造
   。
2. （２）互いに当接して相対的に摺動する第１部材（１２
   ）と第２部材（６）とを組合せてなる摺動部構造におい
   て、第１部材（１２）の少なくとも第２部材（６）に対
   する摺動面部分（１２ｂ）は焼結カーボン（Ｃ）で構成
   されており、一方、第２部材（６）の少なくとも第１部
   材（１２）に対する摺動面部分（６ａ）は酸化ジルコニ
   ウム（ＺｒＯ＿２）で構成されていることを特徴とする
   摺動部構造。
3. （３）互いに当接して相対的に摺動する第１部材（１２
   ）と第２部材（６）とを組合せてなる摺動部構造におい
   て、第１部材（１２）の少なくとも第２部材（６）に対
   する摺動面部分（１２ｂ）は焼結カーボン（Ｃ）で構成
   されており、一方、第２部材（６）の少なくとも第１部
   材（１２）に対する摺動面部分（６ａ）は窒化チタン含
   有窒化珪素（Ｓｉ＿３Ｎ＿４−ＴｉＮ）で構成されてい
   ることを特徴とする摺動部構造。
4. （４）シリンダ（３）の両端面にサイドケース（４）、
   （５）が取付けられ、このシリンダ（３）及びサイドケ
   ース（４）、（５）によって形成された空間には、ロー
   タリピストン（６）が、前記シリンダ（３）に対して偏
   心し、且つシリンダ（３）の内周面（３ａ）にその一部
   が接するように配設され、前記シリンダ（３）にはブレ
   ード溝（３ｂ）が形成されており、該ブレード溝（３ｂ
   ）には、ブレード（１２）が、該ブレードの側面（１２
   ｃ）がブレード溝（３ｂ）の内壁面（３ｃ）に摺動しな
   がらシリンダ（３）内に出没するように挿通され、前記
   ロータリピストン（６）の回転によって前記空間内に形
   成される圧縮空間（１３）、（１４）を縮小するオイル
   レス圧縮機において、 前記ブレード（１２）が焼結カーボン（Ｃ）により形成
   され、ブレード溝（３ｂ）の内壁面（３ｃ）がコバルト
   添加炭化タングステン（ＷＣ−Ｃｏ）により形成されて
   いることを特徴とするオイルレス圧縮機の摺動部構造。
5. （５）シリンダ（３）の両端面にサイドケース（４）、
   （５）が取付けられ、このシリンダ（３）及びサイドケ
   ース（４）、（５）によって形成された空間には、ロー
   タリピストン（６）が、前記シリンダ（３）に対して偏
   心し、且つシリンダ（３）の内周面（３ａ）にその一部
   が接するように配設され、前記シリンダ（３）とロータ
   リピストン（６）との間にはブレード（１２）が設けら
   れる一方、前記ロータリピストン（６）の端面（６ｂ）
   、（６ｃ）には円環状の凹溝（６ｄ）が刳設されており
   、該凹溝（６ｄ）には、リング状チップシール（１５）
   が、該チップシール（１５）の端面（１５ａ）、（１５
   ｂ）がサイドケース（４）、（５）のフェース面（４ａ
   ）、（５ａ）に接するように嵌装され、前記ロータリピ
   ストン（６）の回転によって前記空間内に形成される圧
   縮空間（１３）、（１４）を縮小するオイルレス圧縮機
   において、 前記チップシール（１５）が焼結カーボン （Ｃ）により形成され、サイドケース（４）、（５）の
   フェース面（４ａ）、（５ａ）がコバルト添加炭化タン
   グステン（ＷＣ−Ｃｏ）により形成されていることを特
   徴とするオイルレス圧縮機の摺動部構造。
6. （６）シリンダ（３）の両端面にサイドケース（４）、
   （５）が取付けられ、このシリンダ（３）及びサイドケ
   ース（４）、（５）によって形成された空間には、ロー
   タリピストン（６）が、前記シリンダ（３）に対して偏
   心し、且つシリンダ（３）の内周面（３ａ）にその一部
   が接するように配設され、前記シリンダ（３）にはブレ
   ード溝（３ｂ）が形成されており、該ブレード溝（３ｂ
   ）には、ブレード（１２）が、シリンダ（３）内に出没
   するように挿通され、該ブレード（１２）の先端（１２
   ｂ）は前記ロータリピストン（６）の外周面（６ａ）に
   圧接され、前記ロータリピストン（６）の回転によって
   前記空間内に形成される圧縮空間（１３）、（１４）を
   縮小するオイルレス圧縮機において、前記ブレード（１
   ２）か焼結カーボン（Ｃ）により形成され、ロータリピ
   ストン（６）が酸化ジルコニウム（ＺｒＯ＿２）により
   形成されていることを特徴とするオイルレス圧縮機の摺
   動部構造。
7. （７）シリンダ（３）の両端面にサイドケース（４）、
   （５）が取付けられ、このシリンダ（３）及びサイドケ
   ース（４）、（５）によって形成された空間には、ロー
   タリピストン（６）が、前記シリンダ（３）に対して偏
   心し、且つシリンダ（３）の内周面（３ａ）にその一部
   が接するように配設され、前記シリンダ（３）にはブレ
   ード溝（３ｂ）が形成されており、該ブレード溝（３ｂ
   ）には、ブレード（１２）が、シリンダ（３）内に出没
   するように挿通され、該ブレード（１２）の先端（１２
   ｂ）は前記ロータリピストン（６）の外周面（６ａ）に
   圧接され、前記ロータリピストン（６）の回転によって
   前記空間内に形成される圧縮空間（１３）、（１４）を
   縮小するオイルレス圧縮機において、前記ブレード（１
   ２）が焼結カーボン（Ｃ）により形成され、ロータリピ
   ストン（６）が窒化チタン含有窒化珪素（Ｓｉ＿３Ｎ＿
   ４−ＴｉＮ）により形成されていることを特徴とするオ
   イルレス圧縮機の摺動部構造。