JPS63201388A

JPS63201388A - ベ−ン型圧縮機

Info

Publication number: JPS63201388A
Application number: JP3233687A
Authority: JP
Inventors: Fumio Kiyota; 清田　文夫; Tatsuo Fujita; 藤田　達生; Shuji Yokozeki; 横関　修史; Katsumi Takiguchi; 勝美滝口; Manabu Shinada; 品田　学
Original assignee: Riken Corp
Current assignee: Riken Corp
Priority date: 1987-02-17
Filing date: 1987-02-17
Publication date: 1988-08-19
Anticipated expiration: 2013-03-30
Also published as: JP2733657B2

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】（発明の技術分野）本発明は、冷媒ガス等の気体を圧縮するベーン型圧縮機
に関し、特に車両積載空調用として、摺動部品の材料と
表面処理の改善により軽量化されたベーン型圧縮機に関
するものである。

（従来技術と問題点）ベーン型圧縮機は、通常円筒型若しくは楕円型の内筒形
状を有するシリンダブロックの両側にすイドプレートが
固定されて圧縮機本体が構成されており、この圧縮機本
体内にローターを配置し、このローターには放射方面に
向けて複数個のベーン溝を設け、ベーンを出没自在に挿
入し、このベーンを前記シリンダブロックの内周面に押
しつけながら前記ローターを回転させることによりベー
ンで仕切られた圧縮室の気体を圧縮するようになってい
る。

このベーン型圧縮機は、車両に積載されて空調を行なう
目的で多用されている。近年前輪駆動の乗用車が多くな
り、ボンネット内部にはエンジンや変速機とともに多く
の機器が集合しているため、重量が車体前部に集中する
ためエンジンや変速機と共にボンネット内部に設置され
る圧縮機も燃費向上の見地から軽量化が強く求められて
いる。

ベーン型圧縮機は、すでにケーシングやベーンはアルミ
ニウム合金が使用されており、更に軽量化を進めるため
には、摺動部分を持つ部品（シリンダブロック、ロータ
ー、サイドプレート）についてまでもプラスチックやア
ルミニウムのような軽量材質で部品を構成しなければな
らない。これらの部品は使用温度が高く摺動条件も苛酷
なためプラスチック材よりもアルミニウム合金が適する
と考えられる。

まず、従来のベーン型圧縮機の主要部品の構成について
説明する。

シリンダブロックは、摺動特性や機械加工性が良好なこ
とがら片状黒鉛鋳鉄が一般的に用いられている。

ローターは、軸と一体の鋼材や、鉄系の焼結合金のロー
ターを鋼製軸に圧入したものが多く用いられている。

サイドプレートは、ローターやベーンと摺動する面の耐
焼付性が求められることから、保油性の良好な材料であ
る片状黒鉛鋳鉄や鉄系の焼結合金が多く用いられている
。

以上のように、摺動上からの材料組合せや、ローターと
シャフトの結合については配慮されてものとなっている
。しかし、つぎのような問題点を有している。

ベーンは、シリンダブロックの内周面に押しつける力と
して潤滑油の圧力のほかに遠心力が作用するため軽量で
あることが必要で、しかもローター溝の加工方法の制約
で溝の寸法を小さく出来ないことから、どうしても材質
を軽量なものとせざるをえない、このため、耐摩耗性に
すぐれている高Ｓｉのアルミニウム合金が、現在一般的
に用いられている。しかし、熱膨張係数が鉄系のシリン
ダブロックやローター材に比べて大きいために、ベーン
とサイドプレートの間のクリアランスと、ベーンとロー
ター溝巾のクリアランスを大きく設定する必要があり、
このため運転初期の温度が低い状態では圧縮機の性能が
低くなっている。しかもクリアランスを確保するため各
部品は厳しい寸法精度で製造管理することが必要で、さ
らに寸法毎にランク分けして各部品を選択かん合して圧
縮機を組立てているのが実情である。

ベーン型圧縮機における上記の問題点の改良や、軽量化
を目的としてベーン以外の摺動面をもつ部品（シリンダ
ブロックやローター、サイドプレート）をアルミニウム
合金とした構造とすることは容易に考えられる所である
。しかし、摺動上の問題とローターと鋼製シャフトとの
結合が困難であり、結合強度も不十分であったため、こ
れらの部品のアルミニウム合金化は軽量化効果が大きい
にもかかわらず実現されていなかった。

まず、主要部品のアルミニウム合金化に伴う摺動上の問
題について説明する。

シリンダブロックとベーンの間では、焼付やベーンの摩
耗が問題となっている。特に、低速高負荷のような温度
が上昇する使用条件下では、摺動面間の油膜が薄く切れ
やすくなるために、ベーン及びシリンダブロック内周面
に著しい摩耗を発生する。シリンダブロックやベーンを
耐摩耗性に優れたＡ３９０合金のような高Ｓｉアルミニ
ウム合金としても、摩耗の問題点は解決されない。

ローターとベーン間では、ローターの溝面とこれに摺動
するベーンの側面との間の焼付が問題となっている。ベ
ーンはローターの溝の中を往復動するが、この部分は潤
滑効果が不十分なため摩耗と焼付が生ずる。ローターの
材質を高Ｓｉアルミニー　ラム合金とすることで、焼付
の傾向は緩和されるが、始動時には潤滑油の皮膜が摺動
面に存在しないために、始動の繰り返しにより摺動面に
発生する傷が大きくなりやがて焼付を発生してしまう。

サイドプレートとローターの間、及びサイドプレートと
ベーンの間では、何れも焼付が問題であり、特にサイド
プレートとローターとの間では、大きなスラスト方向の
力が負荷されるため、焼付が発生しやすい。

つぎに、アルミニウム合金製ローターとシャフトの結合
構造上の問題について説明する。

ローターをアルミニウム合金とすると、鋼製シャフトと
の結合も大きな問題であった。従来は、このような円筒
形状の部材をシャフトに結合する方法としては、焼きば
め、冷しぼめ、圧入が一般的に実施されている。これら
の結合方法には、結合時の問題と使用時の問題がある。

先ず結合時の問題は次のようである。

焼きばめでは、締め代は一般的に１／１００〜３／１０
００である。アルミニウム合金の熱膨張係数はＡ３９０
合金のような場合では約１．８×１Ｏ−ｓ／℃であるか
ら、計算上の焼きばめ温度は６０〜１７０℃となる。し
かし実際の作業ではこれより１００〜１５０℃高い温度
とするのが通常である。このような温度で加熱保持され
ることにより、アルミニウム合金は硬度や強度の低下を
きたすほか、シャフトの挿入時にシャフトとローターの
軸方向接触距離が長いため、接触により焼付を生じやす
いという問題点がある。

冷しぼめは、シャフトを冷却して収縮させてローターに
挿入する方法であるが、上記の締め代を確保するために
は一２００℃以下の温度に保持する必要がある。シャフ
トは質量が小さいため容易に温度が上昇し挿入時のクリ
アランスを確保しにくく焼付を生じやすい。

圧入では、シャフトとローターの軸方向接触距離が長く
、クリアランスも無いために容易に焼付を生じてしまう
。

一度焼付を生じたローターの内周面は損傷がひどく再生
不能である。

つぎに、アルミニウム合金製ローターと鋼製シャフト結
合体の使用時の問題点について述べる。

ローターとシャフトの雰囲気温度範囲は１、−４０〜１
５０℃程度であり、場合によっては２００℃に近い温度
に達することもある。従って前述の焼きばめや、圧入の
締め代では、シャフトに比ベアルミニウム合金製ロータ
ーの熱膨張係数が大きいため、大きな負荷トルクに耐え
きれない。

この対策として締め代を増加することが考えられるが、
締め代の増加はローターに発生する周方向の引張り応力
を増大させ、はめ合い時や、使用時にローターの薄肉部
や端部に応力集中によりクランクを生じてしまうために
対策としては採用出来ない。

（発明の目的）本発明は、上記のようなベーン型圧縮機の摺動面を有す
る部品をアルミニウム合金化するに当り発生する問題点
を解消し、軽量なベーン型圧縮機を提供する目的でなさ
れたものである。

（発明の構成）本発明はベーン型圧縮機の摺動面を有する部品をアルミ
ニウム合金化するに当り発生する問題点を解消するため
、次のような構成とした。

まず、摺動上の問題を解決するために、次のような材料
と表面処理の組合せを主要部品について行なった。

シリンダブロックとローターを耐摩耗性に優れする過共
晶Ｓｉアルミニウム合金とし、サイドプレートはアルミ
ニウム合金から成り、且つ少なくともローターとベーン
とが摺動接触する面に鉄を主体とする電気めっき層を３
〜５０μｍ以上設けたものとし、ベーンは、本体をシリ
ンダブロック及びローターと熱膨張係数の差が３×１０
−’／℃以下のアルミニウム合金とし、さらにシリンダ
ブロックと摺動する頂部を、厚さ５〜３０μｍの金属ク
ロムと窒化クロムとの均一微細な混合相でなるイオンプ
レーティング膜を有し、且つローターの溝部と摺動する
側面に鉄を主体とする電気めっき層を３〜５０μｍ以上
設けた。

次に、アルミニウム合金製ローターとシャフトの結合構
造上の問題を解決するため、次の構成とした。

前記組成を有するアルミニウム合金製ローターは、鋼製
軸に１箇所以上設けられたモジュールが０．１〜０．２
５のセレーションの凹部にローターの内周面が喰込んだ
状態で結合されている構造とした。

（作用）まず、摺動上の対策として ■　シリンダブロックとベーン間は下記の材料組合せで
摺動対策が取れた。

シリンダブロックをＳｉ：１４〜２５％、Ｃｕ：３〜８
％、Ｍｇ　：　０．２〜２％、残部が実質的にＡ１によ
りなる化学組成を有する過共晶Ｓｉアルミニウム合金と
することで、シリンダブロックとして必要な頂部に金属
クロムと窒化クロムとの均一微細な混合相を設けたベー
ンが摺動する面の耐摩耗性と構造体として必要な剛性、
強度が確保される。

この合金はアルミニウム合金の基地中に硬い初品シリコ
ン粒子が分散することにより優れた耐摩耗性や対焼付性
を発揮する。　Ｓｉが１４％未満では、アルミニウム合
金基地中に分散する硬質の初晶シリコン粒子が少なく耐
摩耗性や耐焼付性が不十分である。他方、Ｓｉが２５％
より多くなると、初晶シリコン粒子が粗大な形状となり
強度や靭性を低下させる。またシリンダブロックは、金
型鋳造で製造し、機械加工されるが、Ｓｉが２５％より
多くなると、鋳造時の溶湯温度を高くする必要があり、
金型の寿命が短くなるほか、内部に巣のような欠陥を生
じやすくなる。また、機械加工性も低下する。このよう
なことから、Ｓｉは１４〜２５％の範囲とした。

ＣｕとＭｇは熱処理（溶体化後時効処理）によりアルミ
ニウム合金の基地の硬さと強度を確保する目的で不可欠
の元素である。

Ｃｕは３％未満では熱処理による時効効果でも満足すべ
き強度が得られず、他方８％を越えると材料の脆化と耐
食性が悪くなる。従って３〜８％とした。

Ｍｇは０．２％未満では熱処理による時効効果でも満足
すべき強度が得られず、他方２％を越えると材料が脆化
するほか、鋳造性も低下する。従って０．２〜２％とし
た。

上記組成のアルミニウム合金をＴ−６もしくはＴ−７の
熱処理を行なって用いる。硬度は８１１１７５以上が必
要で特に好ましくは８０〜９０の範囲である。

このシリンダブロックの内周面と摺動接触するベーンの
頂部は、厚さ５〜３０μｍの金属クロムと窒化クロムと
の均一微細な混合相でなるイオンプレーティング膜を設
けることで、両部材間の摩耗と焼付は実用上問題の無い
レベルとなった。厚さが５μｍより薄いと長期間での摩
耗に耐えず、また下地のアルミニウム合金の硬度が低い
場合には、負荷される荷重によって陥没が起こる。他方
３０μｍを越えると密着性が悪くなり、下地から剥離し
やすくなる。尚、イオンプレーティング膜の硬度はＨＭ
Ｖ１５００〜１８００が最適である。

このイオンプレーティング膜をＸ線回折すると金属クロ
ムとＣｒｇＮが主に存在するが一部ＣｒＮの存在も認め
られる。

■　サイドプレートとローター間サイドプレートは、ＡＣ８ＡやＡＤＣ１２のような低廉
な鋳造合金で構成し、且つ少なくともローターとベーン
とが摺動接触する面に鉄を主体とする電気めっき層を３
〜５０μｍ以上設けたものとし、他方これと摺接するロ
ーター材をＳｉ：１４〜２５％、Ｃｕ：３〜８％、Ｍｇ
：０．２〜２％、残部が実質的にＡ１によりなる化学組
成を有する過共晶Ｓｉアルミニウム合金とする材料組合
せで焼付と摩耗の問題を解決した。サイドプレートの摺
動面の表面処理層として、手段を電気めっきとすること
で無電解めっきに比べ密着性のすぐれたものとでき、又
めっき浴の管理が容易である。めっきの層として鉄を主
体とする理由は、摺動特性が硬質クロムめっきのような
他の表面処理よりも優れていることによる。即ち、潤滑
油の皮膜の存在しにくい摺動条件下で、上記内容のアル
ミニウム合金製ローターやベーンとの耐焼付性が硬質ク
ロムめっきよりも優れ、さらに硬質クロムめっきよりも
皮膜の硬度が低いことからめっき後の仕上げが容易であ
り、相手のロータ一端部やベーン端部を摩耗させないこ
とによる。

この他に、熱膨張係数がクロムめっきよりも大べて良好
である。また、毒性の少ないめっき液を用いることが出
来るので、作業環境面や排水処理面でもクロムめっきに
比べ優れている。

鉄のほかに、他の金属元素を固溶させても良いがめつき
浴の管理が複雑化する。また燐を含む組成としても良い
が、燐を含む場合はめっき層の密着性が低下する傾向に
ある。従って、最も好ましいのは、純鉄のめっきであり
、硬度はＨＭＶ４５０〜５５０の範囲である。めっき層
の厚さは、３μｍより薄いと長期間での摩耗に耐えず、
また下地のアルミニウム合金の硬度が低い場合には負荷
される荷重によって陥没が起こる。他方２０μｍを超え
ると密着性が悪くなり、下地から剥離しやすくなる。

なお、鉄を主体とするめっき層は、空気中での放置で錆
を発生しやすいことから、摺動面についてのみ実施する
ことが必要である。錫を１〜５μｍの厚さで鉄めっきの
上に施すことは、防錆の効果と摺動時の初期なじみ性を
良くし摩耗や耐焼付性を向上させる効果がある。

ローター材は、摺動特性を発揮することが必要な他、高
強度と靭性も必要であるため、上記組成の材料を熱間押
出することで鋳造組織を破壊する製造方法が好ましい、
ローターのベーンの出入りする溝部形状は熱間押出時に
、ダイスでこれに近い形状とすることが出来、後の加工
が楽となる経済的な利点もある。

ローターに使用する合金はアルミニウム合金の基地中に
硬い初晶シリコン粒子が分散することにより、鉄を主体
とするめっき層を相手として優れた耐摩耗性や対焼付性
を発揮する。　Ｓｉが１４％未満では、アルミニウム合
金基地中に分散する硬質の初晶シリコン粒子が少なく耐
摩耗性や耐焼付性が不十分である。

他方、Ｓｉが２５％より多くなると、初晶シリコン粒子
が粗大な形状となり強度や靭性を低下させる。またロー
ターは熱間押出後、機械加工して製造されるが、Ｓｉが
２５％より多くなると、押出加工時に高い押出圧力が必
要となり、また押出速度も遅くすることが必要であり、
生産性や金型の寿命が短くなるほか、機械加工性も低下
する。このようなことから、Ｓｉは１４〜２５％の範囲
とした。

Ｃｕは３％未満では熱処理による時効効果でも満足すべ
き強度が得られず、他方８％を超えると材料の脆化と耐
食性が悪くなる。従って、３〜８％とした。

Ｍｇは０．２％未満では熱処理による時効効果でも満足
すべき強度が得られず、他方２％を超えると材料が脆化
するほか熱間での押出性を低下させる。

従って０．２〜２％とした。

８１１７５以上が必要、特に好ましくは８０〜１００の
範囲として使用する。

■　ローター溝部とベーン側面間ローターを上記の組成とじ呼、且つローターの溝部と摺
動するベーンの側面に鉄を主体とする電気めっき層を３
〜５０μｍ以上設けることによりきとすることで無電解
めっきに比べ密着性のすぐれたものとでき、めっき浴の
管理が容易である。

めっきの層として鉄を主体とする理由は、摺動特性が硬
質クロムめっきのような他の表面処理よりも優れている
ことによる。即ち、潤滑油の皮膜の存在しにくい摺動条
件下で、上記内容のアルミニウム合金製ローターとの耐
焼付性が硬質クロムめっきよりも優れ、さらに硬質クロ
ムめっきよりも皮膜の硬度が低いことからめっき後の仕
上げが容易であり、相手のローター溝部を摩耗させない
ことによる。この他に、熱膨張係数がクロムめっきより
も大きくて、ベーンの下地のアルミニウム合金との差が
小さいことから、密着性がクロムめっきにくらべて良好
である。また、毒性の少ないめっき液を用いることが出
来るので、作業環境面や排水処理面でもクロムめっきに
比べ優れている。

鉄のほかに、他の金属元素を固溶させても良いがめつき
浴の管理が繁雑化する。また燐を含む組成としても良い
が、燐を含む場合はめっき層の密着性が低下する傾向に
ある。従って、最も好ましいのは、純鉄のめっきであり
、硬度はＨ□４５０〜５５０の範囲である。

リングブロック及びローターと熱膨張係数の差が３　Ｘ
　１０−’／’ｔ’以下のアルミニウム合金とすること
により、ベーンの端面との間の摺動上の問題は解決した
。ベーンをシリンダブロック及びローターと熱膨張係数
の差が３　Ｘ　ｌ　Ｏ−６℃以下のアルミニウム合金と
することで、ベーンが熱膨張にょリサ゛イドプレートと
の間に設けたクリアランスを保持できることから、熱膨
張による変形でベーンが高い面圧でサイドプレートと接
触することをなくした。またアルミニウム合金とするこ
とでベーンが慣性でサイドプレートと接触しても、大き
な面圧がベーンとサイドプレートの間に発生することは
なく、更にサイドプレートの摺動面に設けた鉄を主体と
する表面処理層により、焼付を発生することはない。

次に構造上の対策の作用について説明する。

ローターと鋼製シャフトの結合構造を、鋼製シャフトの
外周部に１箇所以上設けられたセレーションの凹部に、
アルミニウム合金製のローターの内周面が鋼製シャフト
のセレーションの凹部に喰い込んだ状態とすることで、
使用時の負荷トルクを受けるため広い温度範囲にて充分
な結合力を持たせることが出来る。

セレーションのモジュールは０．１より小さいとセレー
ションの歯の面圧が高くなり、大きなトルクに耐えられ
ない。また、０．２５を超えると圧入する時に大きな荷
重を必要とし、ローターの変形や場合によっては割れを
生ずる。シャフトのセレーション部は、ローターの軸方
向の寸法により、１箇所から２箇所とするが、２箇所の
方が圧入が容易である。セレーションは、インボリュー
トセレーションよりも三角刃セレーションの方が、シャ
が容易である。

（発明の実施例）以下、本発明の実施例について記す。

先ず、ベーン型圧縮機の構造について第１図、第２図を
用いて説明する０図中にて、楕円形の内周面を有するシ
リンダブロック１の前後開部に一対のサイドプレート２
ａ、２ｂが固体されて圧縮機本体が構成されている。

この圧縮機本体３内には、円筒状のローター４が配置さ
れており、このローター４に鋼製シャフト５が結合され
ている。この鋼製シャフト５は、前記のサイドプレート
２ａ１２ｂの軸受部６ａ、６ｂに支持され、かつ端部か
ら駆動力を受入れるようになっている。

前記ローター４には、放射方向にむけて５箇所にベーン
を収納するベーン溝７が設けられ、それぞれのベーン溝
にはベーン８が出没自在に挿入されている。

圧縮機本体３内には、シリンダブロック１１サイドプレ
ート２ａｓ２ｂｓローター４及びベーン８で囲まれて成
る圧縮室９が設けられている。

圧縮機本体３の周囲は、一方のサイドプレート２ａに密
着固定されたヘッドブロック１０と、ヘッドブロックｌ
Ｏに密着固定されたケース１１とに囲まれている。この
ケース１１には吐出口１２と吸入口１３とが形成され、
吐出口１２は、圧縮機本体３とケース１１に囲まれてな
る高圧室１４に通じ、吸入口１３はカバー１５により高
圧室１４から区切られた低圧室１６に通じている。

上記高圧室１４は、シリンダブロックｌに設けられた吐
出弁１７が開くと、吐出孔１８を介して圧縮室９からの
気体が流入し、一方、低圧室１６はサイドプレート２ａ
、２ｂに形成された吸入孔１９を介して圧縮室９へ気体
を送り込むようになっている。

また、高圧室１４の下部はオイル溜まりとなっており、
このオイル溜まりに溜められた潤滑油は、高圧室１４の
圧力により、サイドプレート２ａｓ２ｂの縦方向に形成
された供給孔２０ａ、２０ｂ、軸受部６ａ、６ｂおよび
サイドプレート２ａ、２ｂの内面に形成された供給溝２
１を介してベーン８をシリンダブロックｌの内周面に押
しつけるとともに、ベーン溝７とベーン８との間の潤滑
、サイドプレート２ａ、２ｂと該サイドプレートと対向
するローター４の端面の間の潤滑、軸受部の潤滑を行な
う。

ローター４が回転して１つのベーン８が吸入孔１９を通
過する間に、該１つのベーン８と先行するベーン８との
間に構成された圧縮室９内に低圧室１６から気体に吸入
され、この気体は１つのベーン８が吸入孔１９を通過す
ると、該圧縮室９内に閉じ込められ、該圧縮室９の容積
が小さくなるに従って圧縮され、先行するベーン８が吐
出孔１８を通過すると吐出弁１７が開いて高圧室１７に
吐出される。

なおベーン８が吐出孔１８を通過するときには、ベーン
のチャタリングを防止するため背圧室２２は供給溝２１
より隔離されて独立した空間となる。

シリンダブロックとして、Ｔ６処理を行なった金型鋳造
アルミニウム合金材を２種類用意し、機械加工して所定
のシリンダブロック形状とした。

その分析値と硬度測定結果及び熱膨張率（ＲＴ〜３００
℃）の測定結果を第１表に示す。

ｆ’ｌ　　、ｅｌ。

表幅　　Ｖ３ｕつ学ｊすく口 ≦ ≦ ローター材として、ベーン溝部をもうけた熱間押出材の
４種類を準備し第２表に示した。なお、供試材Ｃ，Ｄは
エア・アトマイズした８０メツシユ以下の粒径の合金粉
末を、冷間静水圧プレスにて４７ｏｎ／−の圧力でビレ
ットとして、これを高Ｎ度アルゴンガス中で４５０℃に
加熱して熱間押出をしたものであり、Ｅ、Ｆは連続鋳造
丸棒を熱間押出した。

−口０− 礪ｅ＝：嘩ｅ舎・学射Ｒ（Ｊ　０国り城ベーン材として、熱間押出して次の３材質の矩形断面を
有する素材を準備した。これらの素材を切断後熱処理（
Ｔ６処理）し、機械加工及び表面処理を行なった。それ
ぞれの分析値、硬度測定結果、熱膨張率（９７〜３００
℃）測定結果を第３表に示す。

供試材Ｇ、Ｈは連続鋳造丸棒を熱間押出したものであり
、供試材ｌはエア・アトマイズした一８０メツシュ以下
の粒径の合金粉末を、冷間静水圧プレスにて４７ｏｎ／
−の圧力でビレットとして、これを高純度アルゴンガス
中で４５０℃に加熱して熱間押出をしたものである。

ベーン材の表面処理は、先ずベーンのローターと摺動す
る側面に鉄めっきを施した後、ラップ加工を行ない所定
の平坦度、平行度、厚さ寸法に仕上げた。鉄めっきはベ
ーンを脱脂処理後にジンケート処理し、硫酸第一鉄を主
成分とするめっき浴中で浴温度６０℃で行なった。鉄め
っき層の厚さは８〜１２μｍの間で、硬度はＨＭＶで４
８０〜５００であった。次にベーンのシリンダブロック
と摺動する頂面に金属クロムと窒化クロムとのｊ−−ｍ
細な混合相でなる皮膜をイオンプレーティジグにより設
け、ラップ仕上げとした。イオンプレーティングは、真
空中でアルゴンガスでコーティングする面をスパッタリ
ングし清浄化した後、ｆ−空容器内に窒素ガスを導入し
、水冷銅ルツボ内Ｃクロムを電子ビームで照射し蒸発さ
せることにより行なった。得られた皮膜の厚さは、１０
〜２０μｍで、硬度は）（１４ｖで１５００〜１８００
であった。

緩ロ　　０　　クロ　　Ｖ＞Ｖ５ ψ　　ぐｑ　　６コ　　ロｎ腎況：ｔｓｏ：ｅ− ゴサイドプレートは、ＡＣＢＡ材でＴ６処理後、所定寸法
に機械加工したあと、ローター及びベーンと摺動する面
のみに鉄めっきをした。鉄めっきの処理は、サイドプレ
ートの摺動面側のみが露出するようにめっき治具にセッ
トして、ベーンの場合とほぼ同様の方法で処理を行なっ
た。さらに、鉄めっき後にラップ加工を施して、平坦度
をだした。鉄めっき層の厚さ、は１０〜１５８ｍの間で
、硬度はＨ□で４９０〜５００であった。

ベーン材料とし、Ｆｅ、、ＨｉＳＭｎ、　Ｃｒ、、Ｔｉ
ｓ　ＶＳＭＯ等の遷移元素を、単独もしくは２種以上を
併せて５〜１０％含む急冷凝固されたアルミニウム合金
粉末を熱間押出した材料を、いわゆる分散強化されてい
るためイオンプレーティングの時の高温にさらされても
硬度や強度の低下が少ないので、用いることもできる。

これは、イオンプレーティング層の密着性を高める目的
でベーンの温度を高めた状態で、イオンプレーティング
する場合には好適である。

上記のようにして製造されたシリンダブロック、サイド
プレート、ローターと鋼製シャフトとの結合体、ベーン
にて、前記ベーン型圧縮機を第４表の組合せで構成して
コンプレッサーの耐久テストを行なった。なお、比較の
ために、表面処理を施さない組合せで構成したコンプレ
ッサーについても耐久テストを行なった。

耐久テストの条件は回転数５５　Ｏｒ、ｐ、ｔで連続運
転し、吐出圧力を２８ｋｇ／ｃｄＧ、吸入圧力を４ｋｇ
／ｃｊＧの過負荷状態として、トルク変化及びオイルの
汚れを監視し、異常時に止めて、コンプレッサーを分解
し各部品の摺動面の目視評価を行なった。なお、トルク
およびオイルの汚れに異常の無いものについては、２５
０時間運転後停止し、同様の分解調査を行なった。

第５表に、各組合せで耐久テストした結果を示す。

比較例では、オイルの汚れにより４〜３８時間の運転で
停止している。これに対し、本発明の実施の組合せでは
、２５０時間運転後間放しての調査結果では、摩耗は進
行しているものの、はぼ従来の鉄系材料で各部品を構成
したコンプレッサーでの摩耗と比較して同等であった。

シリンダブロックの円筒部が楕円型のものについて説明
してきたが、円筒型のものについても同じ結果が得られ
た。

次に、本例に用いたローターとシャフトとの結合例を示
す。

第３図、第４図に示すような外径がφ６２ｍｍで、幅３
．６鶴のスリットが５箇所設けられたローター１を押し
出した。次に、このローター４を長さ５４龍に切断して
Ｔ７の熱処理後、第４図に示すような内周に４段の順次
内径の異なるはめ合い部２３．２４．２５．２６を機械
加工で仕上げた。

はめ合い部２３．２４．２５．２６は、内径がそれぞれ
１８鶴、１７．５鶴、１６．８ｍｍ、　１６．３龍で、
長さはそれぞれ１３．５鰭、７．５　ｗ、　７．５量日
、１３．５識量とした。

シャフト５はＳＣＭ４２０材を機械加工し、スプライン
部２７とセレーション部２８．２９は塑性加工により成
形した。その後熱処理（焼入れ、焼き戻し）を行い、セ
レーション部２８．２９以外の外周には研磨仕上げを施
した。なお第５図に示すように、はめ合い部は、動力伝
達側（スプライン側）の寸法を大きくし、外側のはめ合
い部３０．３１はローター４の該当はめ合い部２３．２
６に対して、ｌ／１０００〜２．５／１０００の締め代
とした。また塑性加工で形成されたセレーション２８は
、歯数９０　（モジュール０．１９５）とし、セレーシ
ョン２９では歯数８６（モジュール０、１９５）とした
。それぞれのセレーションの形状は、三角歯であり、焼
入れ後の外径部研磨はしていない状態である。

シャフト５とアルミニウム合金製ローター４の結合は室
温での圧入により行なった。圧入試験は５０個について
実施したが、焼き付きやガジリなどの圧入時のトラブル
は皆無であった。

次に結合により一体化した状態でローター４の両端面、
外径、スリット部の仕上げ加工を実施し完成品とした。

セレーション部分の結合状況は、シャフト５に設けられ
たセレーションの歯の間にローター４材が喰い込んだ状
態となっている。この部分にも、しまりばめの状態で周
方向の応力がかかっているので、高いトルクを許容でき
る。

完成品のトルクを実測した結果、３０ｋｇ’ｍ以上ある
ことが確認できた。次に完成品を１５０℃で２００時間
保持後、コンプレッサーに組み込み液圧縮状態での試験
を６０回繰り返した後背解し、ローター４とシャフト５
の結合状態を調査したが、ローター４とシャフト５間で
の結合状態に異常はなく、ローター４の応力集中するス
リットの底の部分にも割れは発生していなかった。

（発明の効果）以上のように、本発明によりベーン型コンプレッサーの
摺動面をもつ部品の軽量化が可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一例のベーン型圧縮機の断面図、第２
図は第１図の矢視Ａ−Ａよりみた断面図、第３図はロー
ターの側面図、第４図はローターの横断面図、第５図は
シャフトの正面図である。図中：１・・・シリンダ、２ａ、２ｂ・・・サイドプレ
ート、４・・・ローター、５・・・シャフト、７・・・
ベーン溝、８・・・ベーン

Claims

【特許請求の範囲】

（１）回転自在なシャフトに固定されたローター、ロー
ターに設けた複数個の溝に夫々出没自在に収容されたベ
ーン、ローターの両側面及びベーンの両端面と摺接する
サイドプレート、ベーンの先端が内筒部内周面と摺接し
且つローターの外周面の一部と内筒部内周面とを近接す
るようにその内筒部内にローターを配したシリンダブロ
ックとを有し、サイドプレートをシリンダブロックに固
定し内筒部内にベーンで仕切られた圧縮室を作るベーン
型圧縮機において、前記シリンダブロック及び前記ロー
ターとが過共晶Ｓｉアルミニウム合金よりなり、前記ベ
ーン、前記シリンダブロック及び前記ローターとのそれ
ぞれの間の熱膨張係数の差が３×１０＾−＾６℃以下の
アルミニウム合金からなり且つ前記サイドプレートがア
ルミニウム合金よりなり、前記シリンダブロックの内筒
部内周面に摺接する前記ベーンの先端部に金属クロムと
窒化クロムとの均一微細な混合相でなるイオンプレーテ
ィング膜を形成、前記ローターの溝の側面と摺接する前
記ベーンの側面に鉄を主体とする電気めっき層を設け且
つ前記サイドプレートの内側面に鉄を主体とする電気め
っき層を設けていることを特徴とするベーン型圧縮機。
（２）前記シャフトが鋼製であり且つその外周面にセレ
ーション部を有し、前記ローターがこのセレーション部
に圧入されていることを特徴とする特許請求の範囲第（
１）項記載のベーン型圧縮機。