JPH0741945A - 回転式コンプレッサ用ベーンの物理蒸着膜形成方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】圧縮流体としてどの様な流体が使用されても、
回転式コンプレッサのベーンが充分な耐磨耗性を確保で
き、ベーンの表面全体に均一な耐磨耗性処理を一度に多
数のベーンで行って製品を低廉化する。 【構成】 複数の回転式コンプレッサ用ベーン３を治具
１５の外周部に放射状に取り付け、この治具１５を蒸着
源の周りを公転および自転させながら移動して、真空薄
膜形成処理を行うことにより、各ベーン３の表面に物理
蒸着膜を形成する、回転式コンプレッサ用ベーン３の物
理蒸着膜形成方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、回転式コンプレッサ
に用いられるベーンの耐磨耗性を向上させるために、ベ
ーンの表面に物理蒸着膜を形成する方法およびその方法
を実施するための装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図７および図８に示すような揺動ロータ
型の回転式コンプレッサにおいては、ハウジング１内に
おいて偏心回転するロータ２の外周面にハウジング１の
ベーン溝１ａに進退自在に取り付けられたベーン３の先
端部が摺接して、ロータ２の回転に伴って進退するよう
になっているため、ロータ２の外周面上を摺動するベー
ン３の先端部、およびベーン溝１ａに摺接するベーン３
の側面部に磨耗が生じ易い。

【０００３】従来は、このようなベーン３の磨耗を防止
するため、特開平５−３３１１９号公報に記載されてい
るようなイオン窒化方法により、ベーン３に対して表面
硬化処理を行っている。なお、この特開平５−３３１１
９号公報に記載されているイオン窒化方法は、図９に示
すように、円形プレート４上に複数個のベーン３を所定
間隔で並べて固定した後、この円形プレート４を処理炉
内に入れてイオン窒化処理を行うものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、回転式
コンプレッサに使用される圧縮流体としてフロンガス等
が使用される場合には、上記のようなイオン窒化による
表面硬化処理のみでベーン３の十分な耐磨耗性を確保す
ることができるが、近年のフロンガス規制によりフロン
ガスが使用できなくなるため、他のガスを使用すること
を前提とするとイオン窒化による表面硬化処理のみで
は、ベーン３により大きな耐磨耗性が要求されてくるも
のと思われる。

【０００５】この発明は、上記従来の回転式コンプレッ
サに用いられるベーンの耐磨耗性に関する問題点を解決
するために成されたものである。すなわち、この発明
は、圧縮流体としてどの様な流体が使用されても、回転
式コンプレッサのベーンが充分な耐磨耗性を確保できる
ようにすることを目的とする。

【０００６】さらにこの発明は、ベーンの表面全体に均
一な耐磨耗性処理を行うことが出来、しかもこの耐磨耗
性処理を一度に多数のベーンに行って製品の低廉化を可
能にすることを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明は上記目的を達
成するために、複数の回転式コンプレッサ用ベーンを治
具の外周部に放射状に取り付け、この治具を蒸着源の周
りを公転および自転させながら移動して、真空薄膜形成
処理を行うことにより、各ベーンの表面に物理蒸着膜を
形成することを特徴とする回転式コンプレッサ用ベーン
の物理蒸着膜形成方法を提供する。

【０００８】この発明は上記目的を達成するために、さ
らに、外周部に複数の回転式コンプレッサ用ベーンを放
射状に取り付けるための取付け部を有する治具と、真空
薄膜形成を行う処理炉内に回転自在に配置されたプレー
トと、前記プレートを回転駆動する駆動源と、前記プレ
ートの外周縁部に回転自在に配置されその上面に前記治
具が着脱自在に載置されるようになっている一個または
複数の治具載置板と、前記プレートの回転に伴って前記
治具載置板をその回転軸を中心として回転させる治具載
置板自転機構と、プレートの中心位置に設置された蒸着
源とを備えていることを特徴とする回転式コンプレッサ
用ベーンの物理蒸着膜形成装置を提供する。

【０００９】

【作用】上記発明による回転式コンプレッサ用ベーンの
物理蒸着膜形成方法は、回転式コンプレッサ用ベーンを
蒸着源を中心として公転させるとともに自転させながら
移動することにより、ベーンを蒸着源に対して均等に対
向させて真空薄膜形成処理を行い、ベーンの表面に物理
蒸着膜を形成する。この物理蒸着膜形成方法の実施態様
としては、イオンプレーティング法またはスパッタ法を
用いることが好ましい。

【００１０】また、上記発明による回転式コンプレッサ
用ベーンの物理蒸着膜形成装置は、回転式コンプレッサ
用ベーンを放射状に取り付けられた治具がそれぞれ処理
炉内の治具載置板上に載置され固定されると、プレート
が駆動源により回転されて、各治具を蒸着源の周りで公
転させる。このとき治具載置板自転機構によって治具載
置板が回転されることにより、この治具載置板上に載置
されている治具が自転される。

【００１１】このように、治具が蒸着源の周りを公転し
ながら自転されることによって、この治具に取り付けら
れたそれぞれのベーンが、均等に蒸着源に対向させられ
る。

【００１２】

【実施例】以下、この発明の実施例を図面に基づいてさ
らに詳細に説明する。この実施例では、イオン窒化され
た回転式コンプレッサのベーン３の表面に、さらにイオ
ンプレーティング法により物理蒸着膜（以下、ＰＶＤ膜
という）を形成して、ベーン３の耐磨耗性を強化するも
のである。

【００１３】図１は、ベーン３の表面にイオンプレーテ
ィング法によりＰＶＤ膜を形成するためのＰＶＤ膜形成
装置を示している。このＰＶＤ膜形成装置は、イオンプ
レーティング処理炉１０内に円形のプレート１１が収容
されており、このプレート１１は図示しない駆動装置に
よりその回転軸を中心に水平面内において回転されるよ
うになている。

【００１４】プレート１１上には、その軸心位置に、円
柱状のターゲット（Ｃｒ，Ｔｉ等の蒸着源）１２が同軸
状に設置されている。プレート１１には、その周縁部に
六個の円形の治具載置板１３が、ターゲット１２を中心
として等角度間隔位置に、それぞれ回転自在に配置され
ている。

【００１５】治具載置板１３上には、それぞれその軸心
位置に、支持棒１４が同軸状に立設されて固定されてい
る。それぞれの治具載置板１３上には、所定数のベーン
３が取り付けられた治具１５がその中心を支持棒１４に
嵌合されて、載置され固定されるようになっている。こ
の治具１５については、後で詳述する。

【００１６】治具載置板１３には、図２および図３に示
すように、それぞれプレート１１の下方に位置されるギ
ア１６がシャフト１７によって同軸状にかつ一体的に連
結されており、このギア１６はそれぞれプレート１１を
支持する基台１８の上端内周部に取り付けられた内歯歯
車１９に噛み合わされている。したがって、プレート１
１が回転されると、この回転に伴って治具載置板１３
が、ギア１６と内歯歯車１９との噛み合いにより、プレ
ート１１とは反対向きに回転される。すなわち、治具載
置板１３は、プレート１１の回転に伴ってプレート１１
の回転軸の回りを公転するとともに自転を行う。

【００１７】治具１５にはその中心部に底面から軸方向
に沿って延びる嵌合孔１５ａが形成されており、支持棒
１４に嵌合孔１５ａが嵌合されることによって治具１５
が治具載置板１３上に固定されるようになっている。

【００１８】さらに治具１５の外周部には、図３および
図４からよく分かるように、ベーン取付け用の支持ピン
２０が六本ずつ三段に配設されており、各段の支持ピン
２０は、それぞれ等角度間隔位置となるように放射状に
配置されている。

【００１９】各支持ピン２０は、図５に拡大して示すよ
うに、断面円形で先細のテーパ状に形成されている。こ
の支持ピン２０へのベーン３の取り付けは、ベーン３の
後端面に形成されているスプリング嵌合用の凹部３ａを
利用して行われる。すなわち、この凹部３ａは、ベーン
３が回転式コンプレッサに組み付けられているとき、図
８に示すように、ベーン３をロータ２側に付勢するスプ
リング４を嵌合するためのものであり、この凹部３ａに
支持ピン２０を圧入することによって、ベーン３が治具
１５に固定される。

【００２０】この支持ピン２０のテーパ面の角度および
寸法精度は、ベーン３の凹部３ａの寸法および公差を考
慮して決定されるが、テーパ面のテーパは例えば１／２
０にすることが望ましい。

【００２１】また支持ピン２０の配置は、この支持ピン
２０にベーン３を取り付けた状態において、図３および
図４に示すようなベーン３同士の最も接近する間隔ｘお
よびｙが、それぞれ５ｍｍ〜１５ｍｍとなるように設定
されている。これは、間隔が５ｍｍ以下の場合には、イ
オン化された蒸気の回り込みが十分行われなくなり、形
成されるＰＶＤ膜が不均一になって十分な耐磨耗性が得
られなくなるからである。また、間隔が１５ｍｍ以上に
なると一本の治具１５にセットできるベーン３の数が少
なくなるため、製造コストが高くなるからである。

【００２２】つぎに、上記ＰＶＤ膜形成装置を用いたベ
ーン表面のＰＶＤ膜形成方法を説明する。ベーン３をイ
オン窒化した後、このベーン３を治具１５に、前述した
ように、凹部３ａに支持ピン２０を圧入することによっ
て取り付ける。このベーン３の取り付けは、ベーン３の
両面が鉛直方向を向き、かつその軸線が支持ピン２０の
軸線と一致するように行う。

【００２３】このベーン３の取り付けにスプリング取り
付け用の凹部３ａを利用することにより、ベーン３に別
個の加工を施す必要がなくなる。また、支持ピン２０を
テーパ状にしたことにより、ベーン３の取り付けを容易
にかつ確実に行うことができる。

【００２４】このようにベーン３が取り付けられた治具
１５を予め何本も用意しておく。ここで、例えば図６に
示すように、上面に鉛直方向に立設された複数本の支持
棒３１を有する治具置き台３０を用意しておけば、この
支持棒３１に嵌合孔１５ａを嵌合して、治具１５を治具
置き台３０上に並べておくことが出来る。

【００２５】このように、ベーン３が取り付けられて準
備された治具１５を、図１および図３に示すように、処
理炉１０内の治具載置板１３上に、嵌合孔１５ａを支持
棒１４に嵌合させることにより、それぞれ据え付ける。
このとき、それぞれ治具１５に取り付けられたベーン３
は、ロータ面に摺接される先端部のアール面３ｂが支持
棒１４に対して平行な状態を維持している（図４参
照）。

【００２６】このようにして、支持棒１４への治具１５
の据え付けが全て完了すると、処理炉１０の内部を密閉
して真空にし、イオンボンバードによりベーン３の表面
をクリーニングした後、イオンプレーティング処理を行
う。

【００２７】このイオンプレーティングの方法として
は、直流法，高周波法，クラスタイオンビーム法および
熱陰極法の何れのイオンプレーティングの方法を用いて
も良く、何れの方法も、ターゲット１２から加熱蒸発さ
せたＣｒ，Ｔｉ等の蒸気原子をグロー放電中でイオン化
し、負に印加したベーン３に向かって加速して衝突させ
凝固させることにより、ベーン３の表面にＰＶＤ膜を形
成する。これらイオンプレーティングの方法は何れも既
に公知であるから、その詳しい説明は省略する。

【００２８】このイオンプレーティング処理を行ってい
る間、プレート１１を図示しない駆動装置により回転し
て、各治具１５をターゲット１２の周りで公転させる。
このときギア１６と内歯歯車１９との噛み合いによって
治具載置板１３が回転することにより、この治具載置板
１３の上に載置されている治具１５は自転を行う。

【００２９】このように、治具１５を自転させながらタ
ーゲット１２の周りを公転させることによって、この治
具１５に取り付けられたそれぞれのベーン３を均等にタ
ーゲット１２に対向させることができ、これによって、
一度に多数のベーン３にイオンプレーティング処理を行
うことができ、しかもベーン３の表面に均一にＰＶＤ膜
を形成することができる。

【００３０】イオンプレーティングを行う場合には処理
炉１０内を真空にするのに時間がかかり、これが製品コ
ストを上昇させる原因となるが、上記のような方法によ
れば、一度に多数のベーン３のイオンプレーティング処
理を行うことが出来るので、製品の低廉化が可能にな
る。

【００３１】また、治具１５に取り付けられたベーン３
のアール面３ｂが、治具１５の自転にともなってターゲ
ット１２に対して接近し直角に対向することとなるた
め、この最も耐磨耗性が要求されるアール面３ｂに、目
的の膜厚と十分な密着性を有する均一なＰＶＤ膜を形成
することができる。

【００３２】上記のようなイオンプレーティング処理が
終了すると、このイオンプレーティング処理によって加
熱されたベーン３を冷却した後、治具１５ごと処理炉１
０から取り出す。

【００３３】ここで、上記においては、ベーン３にＰＶ
Ｄ膜を形成する前に、ベーン３にイオン窒化処理を行う
ように説明を行ったが、ベーン３にＰＶＤ膜を形成する
だけで十分な耐磨耗性が得られる場合には、ベーン３に
イオン窒化処理を行わなくてもよい。

【００３４】また、上記の実施例では、ＰＶＤ膜を形成
するのにイオンプレーティング法を用いたが、イオンプ
レーティング法の代わりにスパッタ法を用いてより付着
強度の高いＰＶＤ膜を形成するようにしても良い。

【００３５】さらにまた、上記実施例においては、治具
１５を自転させるのに、基台１８に取り付けられた内歯
歯車１９を用いたが、この内歯歯車１９の代わりに外歯
歯車をプレート１１と同軸状に基台１８に固定して配置
し、この外歯歯車にギア１６を噛み合わせるようにして
も良い。

【００３６】さらにまた、プレート１１に設ける治具載
置板１３の数、支持ピン２０の配置段数、および治具１
５へのベーン３の取付け枚数等は、上記実施例の数に限
定されるものではなく、その数は適宜設定できる。

【００３７】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、回転
式コンプレッサに使用されるベーンにＰＶＤ膜を形成す
ることによりベーンの耐磨耗性を向上させることがで
き、これによって、これから一段と強化されるフロンガ
ス規制への対応が可能になる。そしてこの発明によれ
ば、ＰＶＤ膜の形成を、一度に多数のベーンに行うこと
ができるので、製品の低廉化が可能になる。しかも、こ
のＰＶＤ膜の形成が均一に行われるため、製品むらが生
じること虞がなく、さらに最も耐磨耗性が要求されるベ
ーンの先端部に目的の膜厚と十分な密着性を有するＰＶ
Ｄ膜を形成することが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例を示す斜視図である。

【図２】同実施例の一部を破断して示す部分拡大図であ
る。

【図３】同実施例の部分側断面図である。

【図４】同実施例におけるターゲットとベーンとの位置
関係を示す平面図である。

【図５】同実施例におけるベーンの取り付け方法を示す
部分拡大断面図である。

【図６】同実施例における治具置き台を示す斜視図であ
る。

【図７】同実施例における回転式コンプレッサの断面図
である。

【図８】同実施例における回転式コンプレッサの部分拡
大断面図である。

【図９】従来のイオン窒化方法を示す斜視図である。

【符号の説明】 ３ …ベーン ３ａ…凹部 ３ｂ…アール面 １１…プレート １２…ターゲット １３…治具載置板 １５…治具 １６…ギア １９…内歯歯車 ２０…支持ピン

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の回転式コンプレッサ用ベーンを治
   具の外周部に放射状に取り付け、この治具を蒸着源の周
   りを公転および自転させながら移動して、真空薄膜形成
   処理を行うことにより、各ベーンの表面に物理蒸着膜を
   形成することを特徴とする回転式コンプレッサ用ベーン
   の物理蒸着膜形成方法。
2. 【請求項２】 前記真空薄膜形成処理の方法がイオンプ
   レーティング法である請求項１に記載の回転式コンプレ
   ッサ用ベーンの物理蒸着膜形成方法。
3. 【請求項３】 前記真空薄膜形成処理の方法がスパッタ
   法である請求項１に記載の回転式コンプレッサ用ベーン
   の物理蒸着膜形成方法。
4. 【請求項４】 外周部に複数の回転式コンプレッサ用ベ
   ーンを放射状に取り付けるための取付け部を有する治具
   と、 真空薄膜形成を行う処理炉内に回転自在に配置されたプ
   レートと、 前記プレートを回転駆動する駆動源と、 前記プレートの外周縁部に回転自在に配置されその上面
   に前記治具が着脱自在に載置されるようになっている一
   個または複数の治具載置板と、 前記プレートの回転に伴って前記治具載置板をその回転
   軸を中心として回転させる治具載置板自転機構と、 プレートの中心位置に設置された蒸着源と、を備えてい
   ることを特徴とする回転式コンプレッサ用ベーンの物理
   蒸着膜形成装置。
5. 【請求項５】 回転式コンプレッサ用ベーンを放射状に
   取り付けるための前記治具の取付け部が、治具の径方向
   に沿って延びるように治具の外周面に放射状に突設され
   た複数のテーパ状の支持ピンであり、この支持ピンに前
   記回転式コンプレッサ用ベーンに形成されている凹部を
   嵌合させることにより、回転式コンプレッサ用ベーンを
   治具に取り付ける請求項４に記載の回転式コンプレッサ
   用ベーンの物理蒸着膜形成装置。
6. 【請求項６】 前記治具載置板自転機構が、前記治具載
   置板に一体的にかつ同軸状に取り付けられた外歯の歯車
   と、前記プレートに対し同軸状に配置されて前記外歯の
   歯車と噛み合う固定歯車とからなる請求項４に記載の回
   転式コンプレッサ用ベーンの物理蒸着膜形成装置。