JPS5891141A - ベーン型流体圧縮機用ベーン - Google Patents
ベーン型流体圧縮機用ベーンInfo
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- JPS5891141A JPS5891141A JP56189474A JP18947481A JPS5891141A JP S5891141 A JPS5891141 A JP S5891141A JP 56189474 A JP56189474 A JP 56189474A JP 18947481 A JP18947481 A JP 18947481A JP S5891141 A JPS5891141 A JP S5891141A
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- Japan
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- carbon fiber
- vane
- coefficient
- iron
- sliding member
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01C—ROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
- F01C21/00—Component parts, details or accessories not provided for in groups F01C1/00 - F01C20/00
- F01C21/08—Rotary pistons
- F01C21/0809—Construction of vanes or vane holders
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05C—INDEXING SCHEME RELATING TO MATERIALS, MATERIAL PROPERTIES OR MATERIAL CHARACTERISTICS FOR MACHINES, ENGINES OR PUMPS OTHER THAN NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES
- F05C2201/00—Metals
- F05C2201/02—Light metals
- F05C2201/021—Aluminium
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05C—INDEXING SCHEME RELATING TO MATERIALS, MATERIAL PROPERTIES OR MATERIAL CHARACTERISTICS FOR MACHINES, ENGINES OR PUMPS OTHER THAN NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES
- F05C2253/00—Other material characteristics; Treatment of material
- F05C2253/04—Composite, e.g. fibre-reinforced
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は繊維強化金Ｉ１４？ＩＩ合材料よ抄なるｈＩ動
部材に関するものである。
部材に関するものである。
従来、繊維強化裏金材料のマトリックスとしては主とし
て樹脂が用いられて吉たが、樹脂のマトリックスでは！
ｉ！ｉｉ＃！ｉおよび耐熱性に限度があり、マトリック
スを金属とする繊維強化重合金属材料（ＦＲＭ ）の開
発が要求されている。そして特に軽量であることからカ
ーボン繊維強化アルｌニウム複合材料が注目されている
・本発明はこのカーボン繊維惨化アルミニウム複合材料
を摺動部材として用いることを目的とするものである。
て樹脂が用いられて吉たが、樹脂のマトリックスでは！
ｉ！ｉｉ＃！ｉおよび耐熱性に限度があり、マトリック
スを金属とする繊維強化重合金属材料（ＦＲＭ ）の開
発が要求されている。そして特に軽量であることからカ
ーボン繊維強化アルｌニウム複合材料が注目されている
・本発明はこのカーボン繊維惨化アルミニウム複合材料
を摺動部材として用いることを目的とするものである。
特に本発明は該腹合材料ｔ−鉄部材を相手部材とする指
動部材として用いることを特徴とするものである。
動部材として用いることを特徴とするものである。
カーｌン繊維強化金属複合材料にお！て、カーボン繊維
の存在により強度および摩擦特性が向上することは知ら
れている。発明者らはカーボン繊維強化アルミニウム愉
合材料（以下、繊Ｉ１強化アルミニウム材料という）に
ついて実験研究を行なった結果、カーボン繊維含有率を
変化させることＫより熱ｌｌ脹係数を任意に選択し得る
ことを確ＩＩＩした。本発明はこの知見に基くものであ
る。
の存在により強度および摩擦特性が向上することは知ら
れている。発明者らはカーボン繊維強化アルミニウム愉
合材料（以下、繊Ｉ１強化アルミニウム材料という）に
ついて実験研究を行なった結果、カーボン繊維含有率を
変化させることＫより熱ｌｌ脹係数を任意に選択し得る
ことを確ＩＩＩした。本発明はこの知見に基くものであ
る。
仁の熱１ＩＩＩＩ係数を任意に選択し得ることの直焚性
を流体圧縮機のベーンを例として説明すれば、従来の圧
縮機ではライナ一部やライナーサイド部には鋳鉄等の鉄
系の材料が用いられ、これ等と摺接するベーンにはアル
シル等のアルミニウム合金が用いられていた。しかしな
がらこの匁ベーンを用いた圧縮機では高速、高負荷遊転
などにより圧縮機が高温になるまで運転するとライナ一
部およびライナーサイド部を構成する鉄系材料の熱＆；
脹係数に比べてベーンを構成するアルミニウム合金材料
の熱膨張係数が大きいためにライナ一部等とベーンとの
膨張差が大きくなる。従って両者間のクリアランスを大
きく設定しなければならず、圧縮効率の点で問題があっ
た。一方、クリアランスを小さくすると、高速、高負荷
運転でベーンの温度が１５０°Ｃ程度ないしそれ以主に
なった場合、ベーンがライナ一部やライナーサイド部に
ロックしてしまう。
を流体圧縮機のベーンを例として説明すれば、従来の圧
縮機ではライナ一部やライナーサイド部には鋳鉄等の鉄
系の材料が用いられ、これ等と摺接するベーンにはアル
シル等のアルミニウム合金が用いられていた。しかしな
がらこの匁ベーンを用いた圧縮機では高速、高負荷遊転
などにより圧縮機が高温になるまで運転するとライナ一
部およびライナーサイド部を構成する鉄系材料の熱＆；
脹係数に比べてベーンを構成するアルミニウム合金材料
の熱膨張係数が大きいためにライナ一部等とベーンとの
膨張差が大きくなる。従って両者間のクリアランスを大
きく設定しなければならず、圧縮効率の点で問題があっ
た。一方、クリアランスを小さくすると、高速、高負荷
運転でベーンの温度が１５０°Ｃ程度ないしそれ以主に
なった場合、ベーンがライナ一部やライナーサイド部に
ロックしてしまう。
本発明は、上記した知見に基き、カーボン繊維の含有量
が１５〜４０％（体積−を示す、以下同じ）で０〜２５
０℃での熱膨張係数が０９≠Ｌ６×１０／Ｃの繊維強化
アル１ニウム材料を提供する。該材料は強度が大きく軽
量で摩擦係数が小さく、かつ熱１１脹係数が鉄の熱膨張
係数（Ｌ２ Ｘ ｌ ｏ−”、”（２）と同一ないし近
似しているので、圧縮機のベーンとして利用した場合、
ａｍの運転スタート時から高温に至るまでベーンとライ
ナ一部等とのクリアランスを鰻小眼に維持することがで
き、すぐれた体積効率が得られる。しかもカーボン繊維
の存在により他のアル１ニウム合金に比べて摩擦係数が
小さく、従って、摩耗量も少ない。本発明の繊維強化ア
ルミニウム材料はこのような特性を有することよ抄、圧
縮機のベーンに限らず軸受材料など相手部材との熱膨張
係数の差異が間顕となる摺動部材として広く適用、でき
るものである。
が１５〜４０％（体積−を示す、以下同じ）で０〜２５
０℃での熱膨張係数が０９≠Ｌ６×１０／Ｃの繊維強化
アル１ニウム材料を提供する。該材料は強度が大きく軽
量で摩擦係数が小さく、かつ熱１１脹係数が鉄の熱膨張
係数（Ｌ２ Ｘ ｌ ｏ−”、”（２）と同一ないし近
似しているので、圧縮機のベーンとして利用した場合、
ａｍの運転スタート時から高温に至るまでベーンとライ
ナ一部等とのクリアランスを鰻小眼に維持することがで
き、すぐれた体積効率が得られる。しかもカーボン繊維
の存在により他のアル１ニウム合金に比べて摩擦係数が
小さく、従って、摩耗量も少ない。本発明の繊維強化ア
ルミニウム材料はこのような特性を有することよ抄、圧
縮機のベーンに限らず軸受材料など相手部材との熱膨張
係数の差異が間顕となる摺動部材として広く適用、でき
るものである。
以下、本発明の実施例について説明する。
直径１０μ、長さ３ｍ前後のカーボン繊維を開繊し、こ
れに１００〜２００メツシユのアルミニウム粉末を加え
１、カーボン−維とアルミニウム粉末が均一になるよう
に攪拌機にて混合した後プレス型に入れ、６０ｏｏ〜６
２０℃前後でプレス圧約２００ ｋｐ／ｃｄ、でホット
プレスした。
れに１００〜２００メツシユのアルミニウム粉末を加え
１、カーボン−維とアルミニウム粉末が均一になるよう
に攪拌機にて混合した後プレス型に入れ、６０ｏｏ〜６
２０℃前後でプレス圧約２００ ｋｐ／ｃｄ、でホット
プレスした。
得られた繊細強化アルミニウム材料ではアルミニウムの
マトリックス中のカーボン繊維は方向性がなく不規則で
ある。
マトリックス中のカーボン繊維は方向性がなく不規則で
ある。
カーボン繊維の含有率を釉々に駁えて得られた繊維強化
アルミニウム材料の９〜２５０℃でのカーボン繊維の体
積含有率と熱膨張係数の関係を第１図に示す。図より知
られるように上記材料の熱膨張係数はカーボン繊維の含
有率の増加とともに減少する関係にあり、含有率を１５
〜４０体積％とすることにより熱＃脹係数舌鉄（７・）
同一または類似範囲α９〜Ｌ ６ Ｘ Ｉ Ｏ＝／℃に
調整することができる。
アルミニウム材料の９〜２５０℃でのカーボン繊維の体
積含有率と熱膨張係数の関係を第１図に示す。図より知
られるように上記材料の熱膨張係数はカーボン繊維の含
有率の増加とともに減少する関係にあり、含有率を１５
〜４０体積％とすることにより熱＃脹係数舌鉄（７・）
同一または類似範囲α９〜Ｌ ６ Ｘ Ｉ Ｏ＝／℃に
調整することができる。
第２図および第３図に本発明による摺動部材の使用例を
示す。
示す。
第２図はスルーベーン型の流体圧縮機で、円形の鋳鉄製
本体１内にはこれに偏心して円形の鋳鉄製ａｍタＪ２が
回転可能に設置され、本体工とロータ２との間には断面
積が連続的に変化する流体通路３が形成され、断面積が
最小の部分に対応する本体１０部分には流体吸入口１１
および吐出口１２が形成されて−る。
本体１内にはこれに偏心して円形の鋳鉄製ａｍタＪ２が
回転可能に設置され、本体工とロータ２との間には断面
積が連続的に変化する流体通路３が形成され、断面積が
最小の部分に対応する本体１０部分には流体吸入口１１
および吐出口１２が形成されて−る。
ロータ２にはこれを直径方向に貰通し、かつ互に直交す
る案内＠２’Ｌ、ＩＬＺが形成され、該同じ長さで、流
体通路３の１ｉｌｉｉ側壁をなすライナーサイド部１４
の間隙と糟は同じ幅のスルーベーン３ｍ、３ｂが活動可
能に挿置されている。
る案内＠２’Ｌ、ＩＬＺが形成され、該同じ長さで、流
体通路３の１ｉｌｉｉ側壁をなすライナーサイド部１４
の間隙と糟は同じ幅のスルーベーン３ｍ、３ｂが活動可
能に挿置されている。
そしてロータ２が図示反時針方向に回転すると、ベーン
３ｍ、３ｂはｐ−夕２に伴なわれ、かつロータ２に対し
その径方向に摺動しつつ回転し、ベーン３ｍ、３’ｂに
より区画された部分の□通路容積は吸入口１１を通過後
増大することより吸入口１１より流体を吸入し、次に容
積が縮小されて圧縮された流体は吐出口１２より吐出さ
れるＯ このような圧縮機において、高温になるき鋳鉄製本体１
は膨眼によりライナ一部１３の径が広がり、またライナ
ーサイド部１４間の幅も広がるが、圧縮効率を上げるた
めＫはベーン３ ｍ。
３ｍ、３ｂはｐ−夕２に伴なわれ、かつロータ２に対し
その径方向に摺動しつつ回転し、ベーン３ｍ、３’ｂに
より区画された部分の□通路容積は吸入口１１を通過後
増大することより吸入口１１より流体を吸入し、次に容
積が縮小されて圧縮された流体は吐出口１２より吐出さ
れるＯ このような圧縮機において、高温になるき鋳鉄製本体１
は膨眼によりライナ一部１３の径が広がり、またライナ
ーサイド部１４間の幅も広がるが、圧縮効率を上げるた
めＫはベーン３ ｍ。
３ｂとライナ一部１３およびライナ一部、イド部１４と
のクリアランスを湿度変化にかかわらず最小限に保つ必
要がある。
のクリアランスを湿度変化にかかわらず最小限に保つ必
要がある。
しかして、本発明によってカーボン繊維の含有率によ抄
熱膨張係数を本体１と同一に調整した晰維強化アルミニ
ウム材料より成るベーン３ａ、３ｂを用いると、ベーン
３ｍ、３ｂとライナ一部１３およびライナーサイド部１
４とのクリアランスを、従来のアルミニウム合金のベー
ンの場合に比して特に低温時に小さく維持することがで
き、従って設計寸法でのクリアランスを従来よりもつめ
ることができる。
熱膨張係数を本体１と同一に調整した晰維強化アルミニ
ウム材料より成るベーン３ａ、３ｂを用いると、ベーン
３ｍ、３ｂとライナ一部１３およびライナーサイド部１
４とのクリアランスを、従来のアルミニウム合金のベー
ンの場合に比して特に低温時に小さく維持することがで
き、従って設計寸法でのクリアランスを従来よりもつめ
ることができる。
本発明による摺動部材たるベーンはスルーベーン型の圧
縮機に限らず第３図に示す可動翼ベーン圧怖機のベーン
としても有効に使用できる。
縮機に限らず第３図に示す可動翼ベーン圧怖機のベーン
としても有効に使用できる。
この圧縮機ではロータ２には放射状に有底の溝２３．２
４．２５．２６が形成され、それぞれにベーン３０．３
（１，京ｅ、３ｆが摺動可能に挿１ａシである。図にお
いて他の符号は第２図の圧−ｄ＠と同一符号によって示
された部材ないし部分を示す。なお各ベーンの底面と溝
の底面との間の空間４１、◆２．４３．４４には作動時
に流体通路３の圧縮流体が導入されるようになっており
、この圧力でベーンの先端をライナ一部１３に押し付け
られる。
４．２５．２６が形成され、それぞれにベーン３０．３
（１，京ｅ、３ｆが摺動可能に挿１ａシである。図にお
いて他の符号は第２図の圧−ｄ＠と同一符号によって示
された部材ないし部分を示す。なお各ベーンの底面と溝
の底面との間の空間４１、◆２．４３．４４には作動時
に流体通路３の圧縮流体が導入されるようになっており
、この圧力でベーンの先端をライナ一部１３に押し付け
られる。
この形式の圧縮機のベーンとして、本発明によるベーン
を用いれば、ライナーサイド１１１１Ｓ１４とベーン間
のクリアランスを最小に保持できる。
を用いれば、ライナーサイド１１１１Ｓ１４とベーン間
のクリアランスを最小に保持できる。
スルーベーン型の圧縮機についての発明者等の実験によ
れば、本発明のベーン（カーボン繊維含有率２５体槓優
）を用いた場合には、従来のアルシル合金のベーンを用
いたものの体積効率が７５〜８０％であるのに対し８０
〜８５宅に改善することができた。また寧耗験に関して
は６５００ ｒｐｍ、 １００時間の定常運転で従来の
ものの約ＩＡに減少せしめることができも上記のように
本発明は線維強化アルミニウム材料がアルシル合金等の
アルミニウム合金よりも摩擦特性にすぐれていること、
および繊維強化アルミニウム材料ではカーボン繊維の含
有率により熱膨張係数を選択し得ることを利用して、繊
維強化アルミニウム材料を摺動部材にａｊｔＴしたもの
であり、特にカーボン繊維含有率を１５とする摺動部材
として特に有効に適用し得る。
れば、本発明のベーン（カーボン繊維含有率２５体槓優
）を用いた場合には、従来のアルシル合金のベーンを用
いたものの体積効率が７５〜８０％であるのに対し８０
〜８５宅に改善することができた。また寧耗験に関して
は６５００ ｒｐｍ、 １００時間の定常運転で従来の
ものの約ＩＡに減少せしめることができも上記のように
本発明は線維強化アルミニウム材料がアルシル合金等の
アルミニウム合金よりも摩擦特性にすぐれていること、
および繊維強化アルミニウム材料ではカーボン繊維の含
有率により熱膨張係数を選択し得ることを利用して、繊
維強化アルミニウム材料を摺動部材にａｊｔＴしたもの
であり、特にカーボン繊維含有率を１５とする摺動部材
として特に有効に適用し得る。
なお、本発明は摺動部材としてベーンの他に軸受等とし
ても使用できるものである。
ても使用できるものである。
＠ＩＩＸＪはカーボン繊維強化アルミニウム材合材料に
おけるカーボン繊維含有率と材料の熱膨張係数との関係
を示す図、第２図および第３図はそれぞれ本発明の摺動
部材をベーンとして使＃Ｊした圧ｋｊＷＡの径方向断面
図である。 １・・・・・・圧縮機本体 ２・・自・・ロータ３ａ
、３ｂ、’３ｏ、３ｄ、３ｅ、３ｆ−−ベーン代理人
弁理士 伊 藤 求 馬パ１（ 第１図 ≦ ぜ 、＝ 七 番
おけるカーボン繊維含有率と材料の熱膨張係数との関係
を示す図、第２図および第３図はそれぞれ本発明の摺動
部材をベーンとして使＃Ｊした圧ｋｊＷＡの径方向断面
図である。 １・・・・・・圧縮機本体 ２・・自・・ロータ３ａ
、３ｂ、’３ｏ、３ｄ、３ｅ、３ｆ−−ベーン代理人
弁理士 伊 藤 求 馬パ１（ 第１図 ≦ ぜ 、＝ 七 番
Claims (2)
- （１） アル之ニウムのマトリックス中に１５〜４０
体４］１％のカーボン繊維を方向性を有しない不規則な
状態で含み、かつ０〜２５０℃における熱＃張係数がα
９〜Ｌ ６ Ｘ Ｉ Ｏ’″Ｉ／℃である繊維強化金属
機会材料よりなる摺動部材０ - （２） 上記摺＃部材が流体機械のベーンである特許
請求の範囲第１項記載の摺動部材◎
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56189474A JPS5891141A (ja) | 1981-11-25 | 1981-11-25 | ベーン型流体圧縮機用ベーン |
| US06/443,736 US4500360A (en) | 1981-11-25 | 1982-11-22 | Sliding member made of fiber-reinforced metal |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56189474A JPS5891141A (ja) | 1981-11-25 | 1981-11-25 | ベーン型流体圧縮機用ベーン |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5891141A true JPS5891141A (ja) | 1983-05-31 |
| JPH0124215B2 JPH0124215B2 (ja) | 1989-05-10 |
Family
ID=16241861
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56189474A Granted JPS5891141A (ja) | 1981-11-25 | 1981-11-25 | ベーン型流体圧縮機用ベーン |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4500360A (ja) |
| JP (1) | JPS5891141A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6483634A (en) * | 1987-09-25 | 1989-03-29 | Sumitomo Electric Industries | Aluminum composite material combining low thermal expansion property with high heat dissipation property |
| WO2005059194A1 (ja) * | 2003-12-18 | 2005-06-30 | Shimane Prefectural Government | 金属基炭素繊維複合材料およびその製造方法 |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60204992A (ja) * | 1984-03-29 | 1985-10-16 | Diesel Kiki Co Ltd | ベ−ン型圧縮機 |
| JPS62237089A (ja) * | 1986-04-04 | 1987-10-17 | Toyota Motor Corp | ベ−ン式圧縮機用繊維強化金属複合材料製ベ−ン |
| US6053716A (en) * | 1997-01-14 | 2000-04-25 | Tecumseh Products Company | Vane for a rotary compressor |
| JP5229934B2 (ja) * | 2007-07-05 | 2013-07-03 | 住友精密工業株式会社 | 高熱伝導性複合材料 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5218411A (en) * | 1975-08-05 | 1977-02-12 | Komatsu Ltd | Process for production of al-carbon fiber composite material |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3417664A (en) * | 1966-08-29 | 1968-12-24 | Black & Decker Mfg Co | Vane construction for pneumatic motor |
| FR1581279A (ja) * | 1967-09-07 | 1969-09-12 | ||
| US4209286A (en) * | 1978-09-27 | 1980-06-24 | Schwartz Kenneth P | Self lubricating vane for a rotary vane cooling system |
-
1981
- 1981-11-25 JP JP56189474A patent/JPS5891141A/ja active Granted
-
1982
- 1982-11-22 US US06/443,736 patent/US4500360A/en not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5218411A (en) * | 1975-08-05 | 1977-02-12 | Komatsu Ltd | Process for production of al-carbon fiber composite material |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6483634A (en) * | 1987-09-25 | 1989-03-29 | Sumitomo Electric Industries | Aluminum composite material combining low thermal expansion property with high heat dissipation property |
| WO2005059194A1 (ja) * | 2003-12-18 | 2005-06-30 | Shimane Prefectural Government | 金属基炭素繊維複合材料およびその製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0124215B2 (ja) | 1989-05-10 |
| US4500360A (en) | 1985-02-19 |
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