JPS63230983A - ロ−タリ−コンプレツサ部材 - 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］ 本発明は空調機器や冷凍機器等に用いられるロータリー
コンプレッサのベーン、ローター等の部材の改良に関す
る。

［従来の技術］ ロータリーコンプレッサは第１図および第２図に示すよ
うにケーシング１にカムシャフト２を回転可能に保持し
、カムシャフト２のカム部３の周囲にローター４を嵌合
しである。ローター４にはケーシング１にばね５により
弾性的に保持されている仕切りベーン６の下端が当接し
ている。

カムシャフト２をモーター（図示せず）により回転する
と、ローター４はケーシング１の円筒内壁に沿って回動
し、冷媒等のガスを吸込ロアからケーシング１内に吸込
み圧縮し、吐出口８から吐出する。ローター４の回動の
間、仕切りベーン６はばね５の弾撥力をもってその先端
が常にローター４の表面に押付けられ、吸込み側と吐出
側とを仕切っている。

このような口〒タリーコンプレッサーの従来部品は、主
に鋳鉄品によってつくられている。

［発明が解決しようとする問題点］ 鋳鉄品の部品を用いてつくられたロータリーコンプレッ
サは重量が大であるため、組込んだ機器全体の重量を大
とする問題があるばかりでなく、近年技術の進歩に伴な
い、インバータ一方式が採用されるとともにローターに
高速回転が要求されるようになり、鋳鉄品のローターで
は高速回転時のローターの回転による軸受は負荷の増大
に対応できなくなってきている。

そこで比重が小さくかつ耐摩耗性を有する例えばアルミ
ニウム合金やチタン合金をもってローターをつくること
が提案されている。（特開昭６１−１５５６８７号公報
参照）これらの軽量で耐摩耗性を有する金属をもってつ
くったローターおよびベーンは回転時の慣性力の低下お
よび仕切りベーンの追随性等で有利ではあるが、線膨張
係数が鉄に比べて大きいため、温度変化に対して鋳鉄製
のケーシングと摺動部ですき間の変化が生じ易く、ガス
洩漏の恐れがあるばかりでなく、耐摩耗性も鉄系材料に
比べて必ずしも十分とは言えなかった。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は上記問題点を解決するためになされたもので、
その構成はベーン、ローターなどのロータリーコンプレ
ッサ部材を、ＳｉＣウィスカーの集合プリフォームにア
ルミニウム基金属の溶湯を加圧下に含浸、凝固して複合
化したウィスカー体積含有率（Ｖ　ｆ）２５〜４０％の
ウィスカー強化金属（ＷＲＭ）により形成してなること
を特徴とする。

複合強化材となるＳｉＣウィスカーは、例えばＳｉＯ２
含有粉末をカーボンブラックのような炭材と共に高温反
応させる方法で得られる密度３．１９のＳｉＣ針状単結
晶で、直径０．１〜１．０μｍ１アスペクト比５０〜３
００の微細繊維性状を備えるものである。

一方マトリックスに適用されるアルミニウム基金属とし
ては、純ＡＩのほか、ＡＩとＭＯ。

Ｃｕ、３ｉ等の１種または２種以上の成分系からなる合
金が挙げられる。

本発明のロータリーコンプレッサ部材は上記の材料を用
い、次の手段で作られたウィスカー強化金属（ＷＲＭ）
によって形成される。

まず、ＳｉＣウィスカーを所定形状に集合成形させたプ
リフォームを形成する。このプリフォーム形成にはＳｉ
Ｃウィスカーを水又は適宜なバインダー成分を含む有機
溶媒に分散したのち、常圧または加圧下に濾過し、残留
する湿潤ウィスカーケーキをそのままもしくは所定密度
に圧縮して乾燥する方法が有効に用いられる。

ついでＳｉＣウィスカーのプリフォームを鋳型内にセッ
トし、溶融したアルミニウム基金属溶湯を注入したのち
、加圧下に保持しなから含浸、凝固して複合化する。

このようにして複合化したウィスカー強化金属（ＷＲＭ
＞は、アルミニウム基金属固有の軽量性に加え、ＳｉＣ
ウィスカーの介在により機械的強度、耐摩耗性などが飛
躍的に向上すると共に線膨張係数が鋳鉄並の値になる。

そのう、え、得られるウィスカー強化金属（ＷＲＭ＞の
組織構造が極めて均質でウィスカー成分の方向性も生ず
ることがないため、成分偏析に伴なう異常摩耗、摺動不
良等の現象は起らない。

従来ウィスカー強化金属（ＷＲＭ＞の製作手段としては
、ウィスカーと粉末状マトリックスを混合して成形、焼
結する方法、マトリックス溶湯中にウィスカーを攪拌混
合して分散させて得たビレットを押出成形する方法など
が知れているが、これらの方法によっては上記のような
ウィスカーが均質に分散した複合化組織を得ることは極
めて困難である。

また複合化に当すウィス力−強化金属 （ＷＲＭ＞に占めるウィスカーの体積含有率（Ｖｆ）を
２５〜４０％の範囲にするとロータリーコンプレッサ部
材として最適な摺動性能が付与される。

上記のウィスカー強化金属（ＷＲＭ＞は、目的形状に加
工してロータリーコンプレッサ部材とされるが、加工後
ざらにアルマイト、Ｎｉ−Ｐメッキ等の表面処理を施す
ことにより耐摩耗性を一層改善することができる。

［作　用］ 本発明では部材中のマトリックスとしてアルミニラム基
合金を用いることにより、軽量化をはかるとともに、特
に３ｉ分を多くすることによって耐摩耗性を一層向上し
、又、セラミックスの中でも特に耐摩耗性が良く、又、
相手に対して攻撃性の小さいＳｉＣウィスカーを配合す
ることによって、耐摩耗性を有利に向上し、さらに鉄系
材料と線膨張係数が近似したものとなる。

［実施例］ 実施例１ 直径０．５〜１．０μｍ、アスペクト比２００〜３００
のβ型ＳｉＣウィスカーを純水に分散させ、加圧濾過に
より湿潤ウィスカーケーキを形成したのち、加熱乾燥し
て直径５０ｍｍ、長さ３００ｍｍの円柱状プリフォーム
を形成した。ついでプリフォームを鋳型内にセットし、
３ｉ：１２．２％、ＣＵ：０．９％、ｌｉｔ／ＩｃＩ：
１．１％、Ｎ　ｉ　：　　０．９％を含有するアルミニ
ウム合金のマトリックス溶湯を注入し、プランジャーに
より１０００　ｋｇ／ｃｍ’の圧力を加えてビレットを
作製した。ＳｉＣウィスカーのＶｆは３０％であった。

得られたビレットを成型加工して、仕切りベーンを作製
した。

実施例２ 実施例１と同様にして作製したビレットを成型加工して
ローターを作製した。

実施例３ 実施例１で作成した仕切りベーンと、実施例２で作製し
たローターのＷＲＭとしての物理特性をマトリックスと
して使用したアルミニウム合金と対比させて表■に示し
た。

注（１）引張試験：　ＪＩＳ　Ｚ　２２４１による（試
験片はＪＩＳ　Ｚ　１４　Ａ号に準する）。

（２）線膨張係数：示差熱膨張計による。

これら仕切りベーンおよびローターをインバータ一方式
のロータリーコンプレッサに装着し、相手部材の組合せ
を変えて実機試験をおこなった。その結果得られた摺動
距離と摩耗量との関係を第３図に示した。比較のために
鋳物材（焼入れ品）で作成した従来の仕切りベーンおよ
びローターについての結果についても第３図に示した。

第３図の符号のうちＡおよびＢは本発明の実施例に相当
するもので、ＡはＷＲＭの仕切りベーンと鋳物材（焼入
れ品）ローターの組合せ、Ｂは仕切りベーンおよびロー
ター共にＷＲＭで構成した組合せである。Ｃは仕切りベ
ーンおよびローター共に鋳物材（焼入れ品）で構成した
比較例である。

第３図のとおり本発明のロータリーコンプレッサ部材を
適用した実施例は比較例に比べ摩耗量が大巾に低減され
ると共に、摺動部になんら異常は発生せずローターの回
転もスムーズであつた。

また、実施例１で作成した仕切りベーンおよび実施例２
で作成したローターの表面に常法によりＮｉ−Ｐメッキ
を施したものも上記同様に十分な耐久性をもつものであ
った。

［発明の効果］ 本発明の部材は鉄系材に比べて軽量で、耐摩耗性は高く
、しかも線膨張係数が鉄系材料に近似しているため、鉄
系材料のケーシングを有するロータリーコンプレッサに
組込んで使用する場合に相性が良く、全体を小型軽量化
することができる。仕切りベーンは摺動部にケーシング
との線膨張の不一致による隙間を生じるようなことがな
く、強度が高いことから設計的に安全率が高くなり、ざ
らに軽」であることがらベーン飛びの現象を生じる恐れ
がなく、吸、吐気の仕切りが不十分になるようなことが
ない。

又、ローターは軽量のため慣性力が小さくなり、軸受負
荷が軽減され、設計的に小型化が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を適用するロータリーコンプレッサの一
例の断面図、第２図は第１図のＡ−Ａ断面図、第３図は
実施例における摺動距離と摩耗量との関係を示したグラ
フである。 １・・・ケーシング、２・・・カムシャフト、３・・・
カム部、４・・・ローター、５・・・ばね、６・・・仕
切りベーン、７・・・吸込口、８・・・吐出口。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ＳｉＣウィスカーの集合プリフォームにアルミニ
   ウム基金属の溶湯を加圧下に含浸、凝固して複合化した
   ウィスカー体積含有率 （Ｖｆ）２５〜４０％のウィスカー強化金属（ＷＲＭ）
   により形成してなるロータリーコンプレッサ部材。
2. （２）アルマイトあるいはＮｉ−Ｐメッキの表面処理を
   施したウィスカー強化金属（ＷＲＭ）により形成される
   特許請求の範囲第（１）項記載のロータリーコンプレッ
   サ部材。