JPS62253984A - 回転圧縮機 - 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、いわゆるベーン型圧縮機の改良として、ハウ
ジング内に回転スリーブを遊嵌し、この回転スリーブの
外周面とハウジングの内周面とで挟まれた間隙にいわゆ
るエアベアリングを形成するようにした回転圧縮機に関
する。

（従来技術） ハウジング内に偏心配置されたロータの外周面から出没
自在にされたベーンがハウジングの内周面と摺接して作
動室を画成し、この作動室がコータの回転に伴って容積
変化することにより圧縮空気を生成する、いわゆるベー
ン型過給機が古くから知られている。このベーン型圧縮
機にあっては、ベーンの先端がハウジングの内周面と摺
接するため、ベーンあるいはハウジングの摩耗が生じ易
く、高回転には不適であると考えられていた。

これに対し、特開昭５９−１８８０９０号公報に見られ
るように、ハウジング内に回転スリーブを回転自在に遊
嵌し、この回転スリーブの外周面とハウジングの内周面
との間隙にいわゆるエアベアリングを形成するようにし
た回転圧縮機が知られている。

この回転圧ａｍによれば、ベーンと共に回転スリーブが
同期回転し、理論的には、ベーン、回転スリーブ、ハウ
ジング王者の摺接がないため、各要素の摩耗の問題が解
消され、例えばエンジンの過給機など高速回転の下での
圧縮機として適用が可能となる。

しかしながら、実際上、ハウジング内の回転スリーブは
、高圧側（吐出ポート側）と低圧側（吸入ボート側）の
圧力差によって吐出ポート側へ偏位し、当該部位でハウ
ジングと摺接して、回転スリーブとベーンとの同期回転
が損なわれる、つまり回転スリーブの内周面に対してベ
ーンが摺動し、ベーン等の摩耗を生じてしまうという問
題がある。

この問題に関し、ハウジングの内局面と回転スリーブの
外周面との摺動抵抗に対して、回転スリーブの内周面と
ベーンとの摺動抵抗が相対的に大きいければ、ベーンと
回転スリーブとの同期回転が強制され、ベーンの摩耗の
問題を解消Ｉ、得ると考えられる。この考えに基づいて
、本願出願人は、ベーンを耐摩耗性に優れたカーボン製
ベーンとすると共に、回転スリーブの内周面に軟窒化処
理を施してその表面をポーラスにする、つまり回転スリ
ーブの内周面を粗れさせることを提案した（前記特開昭
５９−１８８０９０号公報参照）。

（発明が解決しようとする問題点） しかし、上記提案によったとしても、ベーンの摺動を完
全に回避することは難しい。そして、このベーンが摺動
した場合には、回転スリーブの内周面をポーラスにした
分だけ、ベーンの摩耗が促進される結果となる。

そこで、本発明の目的は、前記特開昭５９−１８８０９
０号公報に開示の技術を発展させ、回転スリーブとベー
ンとの同期回転を強制させるという要請と、ベーンが摺
動したとしてもその摩耗を抑えるという要請との両立を
図るようにした回転圧縮機を提供することにある。

（問題点を解決するための手段、作用）本発明は、ベー
ンと回転スリーブとの関係を見たときに、ベーンと回転
スリーブとの初期抵抗、つまりベーンと回転スリーブと
の相対回転が生じるまでの抵抗が有れば、両者の周期回
転を強制することができるということと、ひとたびベー
ンが摺動したときには、つまりベーンと回転スリーブと
の相対回転が生じたときには、その摺動抵抗が小さけれ
ばベーンの摩耗を小さなものとすることができるという
点に着目して、回転スリーブの内周面に、カーボン製の
ベーンに対して初期抵抗をを有し且つ摺動抵抗の小さな
金属メッキ層を設けるようにしたものである。

前記金属メッキ層を構成する金属メッキとしては、Ｃｕ
メッキ、Ｚｎメッキ等の軟質のものであってもよく、ま
たＣｒメッキ、ＮｉＰメッキ等の硬質のものであっても
よい。

前記金属メッキ層を軟質のもので構成した場合には、素
材が軟かいということがらベーンと回転スリーブとの初
期抵抗が大きく、両者の周期回転を強制する上で大きな
効果を得ることが可能となる。また、ベーンが回転スリ
ーブに対して相対回転を生じた後は、軟質メッキ層の遡
性流動により摺動抵抗が低減され、ベーンの摩耗を抑え
ることが可能となる。

一方、前記金属メッキ層を硬質のもので構成した場合に
は、ある程度の初期抵抗を期待することができ、ベーン
と回転スリーブとの同期回転を強制する作用を得ること
ができる。また、ベーンが回転スリーブに対して相対回
転を生じた後は、硬質メッキの下で滑らかに摺動するこ
とになる。

（実施例） 回転圧縮機の構造 第１図において、１はハウジングで、ハウジングは円形
内周面を備えたセンタハウジング２とその両端を閉塞す
るサイドハウジング３（一方のサイドハウジングは省略
して示しである）、とで形成され、ハウジング１内には
、センタハウジング２の内径よりも若干小径の回転スリ
ーブ４とロータ５が収容されている。

回転スリーブ４はセンタハウジング２の内周面と僅かな
間隙６（例えば３０〜５０　、）をもってセンタハウジ
ング２内に遊嵌されて、ハウジング１内で回転自在なも
のとされている。

前記ロータ５は、センタハウジング２の中心線から偏心
して配置され、その軸（図示省略）は例えばエンジン（
図示省略）とベルトで連結されて、駆動される。このロ
ータ５には、その外周面にベーン溝７が刻設されている
。ベーン溝７はロータ５の軸線方向に延在し、且つロー
タ５の周回り方向に等間隔に複数設けられている（この
実施例では４本）。また各ベーン溝７はロータ５の径方
向に延びて、ベーン溝７内には板状カーボン製のベーン
８が出没自在に嵌合されている。

ベー７８は、ロータ５が駆動回転されることに伴う遠心
力によりロータ５の外周面から伸長して回転スリーブ４
の内周面と当接し、これによってロータ５の外周側には
、その周回り方向において、複数（ここでは４室）の作
動室９が画成され、各作動室９はロータ５の回転（第２
図中、Ｘ方向）によって容積が変化し、作動室９内の空
気が作動室９の容積減少に伴って圧縮される。

作動室９内への空気の導入量及び生成された圧縮空気の
導出は、共に一方のサイドハウジング３に形成された吸
入ポートｌＯ１吐出ポート１１から行なわれるようにな
っている。

また２前記回転スリーブ４には前記間隙６と作動室９と
を連通ずる貫通孔１２が設けられており、この貫通孔１
２を通って、作動室９内の圧縮空気が前記間隙６内に導
入され、センタハウジング２の内周面と回転スリーブ４
外周面との間にいわゆるエアベアリングが形成されるよ
うになっている。

センタハウジング２の　５面２ａ 第２図に示すように、センタハウジング２の内周面２ａ
には硬質層１３が形成され、この硬質層１３としては内
周面２ａに硬質クロムメッキまたはＮｉＰメッキ等を施
せばよく、この場合、メッキ工程において逆極性電圧の
印加などの公知の方法により、メッキ表面をポーラス構
造にして該表面に形成される多数の凹部に、二硫化モリ
ブデン、グラファイトなどの固体潤滑剤を充填すること
が好ましい。また、センタハウジング２が鉄系材料（例
えば片状黒鉛鋳鉄）の場合には、軟窒化処理により形成
される窒化層で硬質層１３を構成してもよい。軟窒化処
理を行うと、基地マトリックスと黒鉛との粒界で基地材
料に盛り上りを生じるので、その後に軽いラッピングを
施して盛り上り部の欠は易い部分を落し、表面に生じた
多数の凹部に固体潤滑剤を充填するようにしてもよい。

センタハウジング２がアルミニウム合金の場合には、摺
動面に陽極酸化処理を施して陽極酸化被膜を形成しても
よい。またこの被膜表面に通常生じるｌＯＯミクロン程
度の凹部に固体潤滑剤を充填するものでもよく、あるい
はラッピング処理を施すものであってもよい。このよう
に金属質で硬質層１３を形成する場合には、層厚として
約１０ｐとすれば足りる。

あるいは、硬質層１３を樹脂層で構成するものであって
もよく、この場合樹脂としては、フッ素樹脂、エポキシ
樹脂、ポリイミド樹脂、芳香性ポリイミド樹脂、ビスマ
レイミドトリアジン樹脂（ＢＴ樹脂）、熱可塑性芳香族
ポリエステル樹脂、ポリエーテルスルフォン樹脂（ＰＥ
５４１１ｔｆ脂）、シリコーン樹脂等を使用することが
できる０例えば、フッ素樹脂を使用する場合、センタハ
ウジング２内周面２ａに樹脂を吹き付け、仮焼成の後、
約３３０℃に加熱し′、３０分間維持して本焼成すれば
よい。このように樹脂で硬質層１３を形成する場合には
１層厚として約５０ル乃至１００−であることが好まし
い。また、前記樹脂に固体潤滑剤を含ませるものであっ
てもよい。固体潤滑剤としては、フッ素樹脂粉末、黒鉛
、二酸化モリブデン、窒化硼素など周知のものを使用す
ることができ、配合比としては、樹脂１００容量部に対
して固体潤滑剤を１０乃至１２０容量部程度とすること
が好ましい。潤滑剤の量が１０容量部より少ないと、潤
滑効果を得ることができず、また潤滑剤の量が１２０容
量部より多いと、樹脂による潤滑剤の保持力が弱くなる
。

回転スリーブ４の外周面４ｂ 片状黒鉛鋳鉄で回転スリーブ４が構成されている場合、
外周面４ｂにショツトブラスト処理、リューブライト処
理等を施してその表面を粗れさせ、その上に硬質樹脂ｆ
ｉ１４を設けることが好ましい。この場合、外周面４ｂ
にＣｕ等の軟質メッキを施す、あるいは酸化被膜（ＡＢ
−１）処理を施して耐食性の向上を図ることが望ましい
。

硬質樹脂層１４としては、前記硬質層１３に使用し得る
樹脂と同じであり、また、その処理条件も同じようにす
ればよい、また、前述の硬質層１３と同様に硬質樹脂層
１４に固体潤滑剤を含有させるものであってもよい。

また、センタハウジング２と、回転スリーブ４との初期
なじみ性を高めるため、第３図に示すように、硬質樹脂
層１４の上に軟質樹脂層１５を積層するものであっても
よい。この場合前記両層１４．１５は同一系統樹脂で形
成することが、硬質樹脂層１４と軟質樹脂Ｍ１５との密
着性を十分なものとする上で望ましい。そして、硬質樹
脂層１４、軟質樹脂層１５は、加熱の温度調整により硬
度を所定のものとするものであってもよく、また硬度の
異なる同系異種の樹脂を選択することにより形成するも
のであってもよい。硬質樹脂層１４の硬度としては、当
該硬質樹脂層１４の耐摩耗性のために鉛筆硬度でＦ乃至
２Ｈであることが好ましい。一方軟質樹脂層１５の硬度
としては、適度な初期なじみ性を得るために鉛筆硬度で
Ｂ乃至２Ｂであることが好ましいゆそして、これら樹脂
層の層厚としては、硬質樹脂層１４にあっては３０終乃
至５０ＪＬ程度が望ましい、３０ルより少ないと硬質樹
脂層１４として不足であり、５０ＪＬを越えると剥離す
る恐れがある。一方、軟質樹脂層１５にあっては５編乃
至３０ＪＬ程度が望ましい。５ルより少ないと所定の初
期なじみ性を得る前に軟質樹脂層１５が摩耗消失してし
まうからであり、３０ルを越えると軟質樹脂層１５が摩
耗消失した後のハウジング２と回転スリーブ４との間隙
６が大きくなりすぎる。

勿論、センタハウジング２の内周面２ａの処理と回転ス
リーブ４との外周面４ｂの処理は、基本的には、両者の
摺動抵抗を小さくするためのものであり、前述したセン
タハウジング２の処理と回転スリーブ４の処理とを取り
変えるものであってもよい。つまり、センタハウジング
２の内周面２ａの処理と回転スリーブ４の外周面？ｂと
の処理は相対的なものである。

回　スリーブ４の内周面４ａ 回転スリーブ４の内周面４ａには第４図に示すように、
金属メッキ層１６が設けられている。この金属メッキ層
１６は、Ｃｕ、Ｚｎ等の軟質メッキで構成してもよ＜、
Ｃｒ、ＮｉＰ等の硬質メッキで構成してもよい、Ｃｒ、
ＮｉＰ等の硬質メッキで構成する場合には、特にカーボ
ンベーン８と相性の良いＣｒ、ＮｉＰとすることがベー
ン８の摩耗低減のために好ましい。

前記軟質メッキの場合、その平均表面粗さは５川以下で
あることが好ましい。５ル以上であると、ベーン８の摩
耗が許容範囲を越える結果となって好ましくない。金属
メッキ層１６をＣｕメッキ、Ｚｎメッキの軟質メッキで
構成する場合には、層厚を約５１Ｌ乃至２０ルとするこ
とが好ましい、２０ル以上の層厚とすることは不必要で
あり、また経済的でない、５Ｐ以下では摩耗による下地
の露出が問題となる。

前記硬質メッキとする場合、その平均表面粗さは３ＪＬ
以下であることが好ましい。３ル以上であると、ベー７
８の摩耗が許容範囲を越える結果となって好ましくない
、硬質メッキ層をＮｉＰメッキで構成する場合には、層
厚を約５ル乃至１５ルとすることが好ましい。１５４以
上の層厚とすることは不必要であると共に経済的でない
。５ル以下では摩耗による下地に露出が問題となる。

Ｃｒメッキを採用する場合には層厚を約５乃至２０用と
することが好ましい。理由は上記ＮｉＰメッキと同様で
ある。

実験例 センタハウジング２の内周面２ａに硬質Ｃｒメッキを施
した場合（実験例１）と、樹脂層を形成した場合（実験
例２）とに分けて実験した。

（実験例１） 回転スリーブ４の内周面４ａと外周面４ｂの処理条件を
種々に変えて行なった。その組合せに応じ処理１−１乃
至１−８を対照表１に示す。尚対照表１中、比較例１は
従来例を示すものである。尚、樹脂層１６としては、フ
ッ素樹脂を使用した。

（以下余白） （実験例２） 前記実験例１と同様回転スリーブ４の内周面４ａと外周
面４ｂの処理条件を種々に変えて行なった。その組合せ
に応じ処理２−１乃至２−７を対照表２に示す。尚対照
表２中、比較例２は従来例を示すものである。

（以下余白） （実験結果） 前記実験例１．２について、各処理のものを耐食性、ポ
ンプの損失抵抗、ベーンの摩耗について試験した。

試験条件は下記のとおりである。

（１）＃食性評価、ＪＩＳ恒温恒湿試験（２）ポンプの
損失抵抗及びベーンの摩耗テスト圧縮機容量：　９００
ｃｃ テスト条件ニア０００ｒｐｍＸ１時間（Ｈｒ）１．０Ｋ
ｇ／ｃｍ２Ｇ テスト後ベーンの摩耗量測定 耐食性試験結果は以下の表３、表４に示すとおりである
。またベーン摩耗試験結果を第５図に示す。

（以下、余白） 第５図に示す結果から、ベーンの摩耗量が著し低下して
いることが理解される。

また、表３、表４とから明らかなように、処理−２乃至
１−８、処理２−４乃至２−７においては優れた耐食性
が得られていることが理解され：発明の効果） 以上の説明から明らかなように１本発明によれど、金属
メッキ層の存在によりベーンと回転スリブとの間の初期
抵抗が得られるため、両者の同］回転を強制することが
できる。と共に、ベーン回転スリーブとの間に相対回転
が生じたとして、摺動抵抗が小さいことと相粉って、特
にカー七ンベーンの摩耗を低減することができる。

」面の簡単な説明 第１図は１回転圧１ｉｉａの全体的構成を示す断面４、 第２図はセンタハウジング、回転スリーブを拡てして示
す要部断面図、 第３図は、回転スリーブの外周面における処理の変形例
を示す要部断面図、 第４図は、回転スリーブ内周面の処理を示す要部拡大図
、 第５図は耐摩耗試験結果を示す図である。

２：センタハウジング ２ａ：内周面 ４：回転スリーブ ４ａ：内周面 ４ｂ＝外周面 ５：ロータ ６：間隙 ８：ベーン １６：金属メッキ層 第２図 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）円形内周面を備えたハウジングと、 該ハウジング内に回転自在に遊嵌された回転スリーブと
   、 該回転スリーブ内に配置され、前記ハウジングの中心線
   から偏心した軸線回りに回転駆動されるロータと、 該ロータの外周面から出没可能とされ、前記回転スリー
   ブの内周面と当接するカーボン製のベーンとからなり、
   前記ハウジングと前記回転スリーブとで挟まれた間隙内
   にエアベアリングを形成するようにされた回転圧縮機に
   おいて、 前記回転スリーブの内周面に、前記カーボン製のベーン
   に対して、初期抵抗を有し且つ摺動抵抗の小さな金属メ
   ッキ層が設けられている、 ことを特徴とする回転圧縮機。