JPS6345479A

JPS6345479A - 斜板式圧縮機

Info

Publication number: JPS6345479A
Application number: JP61186152A
Authority: JP
Inventors: Mitsuo Oginoya; 萩野谷　三男; Naotatsu Asahi; 朝日　直達; Masatake Fukushima; 福島　正武; Kazuro Takano; 和朗高野
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1986-08-09
Filing date: 1986-08-09
Publication date: 1988-02-26

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〕この発明は、斜板式圧縮機に係り、特に斜板式圧縮機の
スリッパの摺動面の改良に関する。

〔従来技術〕

各種冷凍機器、油圧機器あるいは空！ｊｉ１機器などに
おいては、回転駆動源からの回転運動をピストンなどの
往復運動に変換する手段として斜板式伝達機構が知られ
ている。その一つに、圧１ｉｌｌがあり、特に、圧縮効
率、使用時の静粛さ、運転のスムーズさ等々の利点から
、カーエアコン等の冷媒の圧縮機として多く用いられて
いる。

一般に、冷凍機器や油圧機器に用いられる圧縮機は、一
定速度で回転する電動機によって駆動されている。この
ため、潤滑油あるいは潤滑油と冷媒との混合物は、定常
な状態で圧縮機内を循環する。しかし、カーエアコン用
の斜板式圧縮機では、圧縮機とエンジンとが駆動ベルト
で連結されており、エンジンの回転数に比例して圧縮機
の回転数も変化する０通常、カーエアコン用の圧縮機は
、エンジンの回転数とほぼ１対１で伝達されているので
、アイドリング状態で６０Ｏｒｐｍであった圧縮機の回
転数が、発車後の急加速により、１０〜２０秒後には６
０００ｒｐ＋＊に達することもある。また、空ふかし等
により停止状態から数秒で４０００〜６０００ｒｐｍま
で上昇することもある。このように回転数が急激に増加
すると、圧縮機の斜板とスリッパの摺動速度は０〜２５
　ｒａ／ｓにも及ぶ急激な変化を受け、冷媒を圧縮する
ためにスリッパの受ける接触面圧は１０〜２００に、、
ｆ／ａの負荷変動トナル。

このように、急激な摺動速度変化や負荷変動を受けるカ
ーエアコンの圧縮機では、定常運転となることはほとん
どないので、冷却回路中を循環する潤滑油量が常に変化
する。特に、圧縮機内を冷媒とともに流通する潤滑油に
よって、各摺動部の潤滑をおこなうような潤滑方式を採
用した圧縮機においては、その１頃向が顕著にあられれ
、一時的に、はとんど無給油状態になる場合もある。す
なわち、潤滑油が冷媒とともに冷却回路中を内循するた
め、一定速度以上では比較的多くの潤滑油が供給される
が、低速運転時には給油が不十分になることがあり、給
油が不十分になると異常摩耗を生じる。また、給油不足
になると、摩擦面の温度が上昇し、摺動部に凝着あるい
は溶融が生じる。

この傾向は、融点の低い金属に特に著しい。

一方、斜板式圧縮機のスリッパ材としては、従来、Ｃｕ
−５ｎ系合金の引抜材あるいは過共晶のＡＡ’−３ｉ系
合金の鋳造材等が使用されてきた。

しかし、Ｃｕ−３ｎ系合金は耐摩耗性、耐焼付性が十分
ではな（、過共晶Ａｌ−３ｉ系合金は鋳造欠陥等を皆無
にすることは困難で、強度の面からも信頼性に欠ける等
の問題もある。

したがって、これらの問題点を改善すべく種々の提案が
なされている。その一つに、特開昭５５−３７５０１号
公報に開示された発明がある。この発明は、斜板を高ケ
イ素アルミニウム合金で形成するとともに、斜板と摺接
するシュー（この明細書におけるスリッパに該当する）
を、少なくとも斜板との摺接面に浸ボロン処理層を有す
る炭素鋼で形成したものである。

また、他の例として、特開昭５５−１２８６８１号公報
に開示された発明がある。この発明は、斜板材料を高ケ
イ素アルミニウム合金で形成するとともに、シュー（ス
リッパ）を炭素鋼を母材として、少なくとも斜板との摺
接面にＶ、Ｎｂ　、Ｔａ等の第ｖｂ族の金属、およびＣ
ｒ、Ｍｏ、Ｗ等の第■ｂ族の金属元素の炭化物層を形成
したものである。そして、これらの二つの発明とも、軽
量で耐久性の高い斜板式圧縮機を提供できるという効果
を奏している。

さらに他の例として、特開昭６０−１９９７２号公報に
開示された発明がある。この発明は、斜板およびシュー
　（スリッパ）の少なくとも一方は、アルミニウムまた
はアルミニウム合金を母材とし、少なくともその摺動面
が母材上に形成された酸化アルミニウム層で形成された
ことを特徴としており、耐焼付性に優れているという効
果を奏している。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところで、前二者に開示された従来技術にあつ・　では
、いずれも表面処理をおこなう際に高温の溶融塩中で処
理するようになっている。すなわち、漫ポロン処理層を
形成するものでは、８００〜１１００℃のホウ砂（Ｎａ
ＪａＯｌ）の溶塩中で数時間の電解処理をおこなうこと
によって形成し、炭化物層を形成するものでは、ホウ砂
に周期律表第ｖｂ族および第ｖ’ｔｂ族の鉄化合物を添
加した９００〜１０００℃の溶融塩中に５〜１０時間浸
漬することによって形成する。

このような従来技術で作成したスリッパは、拡散等の方
法で摺接面層を形成するので、基材と摺接面層との密着
性に優れてはいるが、８００〜１１００℃の高温で処理
するため、基材の材質変化や変形を伴っている。したが
って、最終仕上げ加工をおこなってから処理すると、熱
変形を修正するため再加工を必要とするようになる。す
なわち、斜板式圧縮機のスリッパは１〜２μｍの加工精
度が要求されているので、上記変形をｆつ正するこめに
再加工が必要であり、この再加工時に処理層が除去され
る虞れがある。さらに、処理層は非常に硬いために加工
が容易でない。また、高温中で長時間の処理をするため
に材質変化は避けられず、工数あるいは省エネルギーの
面でも得策でない。上記従来技術は、奏する効果の裏に
このような問題点も抱えている。

また、後−考に開示された従来技術にあっては、アルミ
ニウムあるいはアルミニウム合金を基材とし、陽極酸化
処理によって表面に酸化アルミニウム層を形成するため
に、酸化アルミニウム層には、基材方向に垂直な空孔が
形成されており、耐食性が問題となる。すなわち、空調
機器等の圧縮機では冷媒としてフロンガスが用いられて
おり、このフロンガスは使用中に一部分解して塩素が分
離する。この塩素は、アルミニウムを腐食する性質があ
り、酸化アルミニウム層に形成された空孔に侵入して基
材と酸化アルミニウム層の境界を腐食する虞れがある。

この境界部分に腐食が生じると、基材と酸化アルミニウ
ム層の密着力が弱くなり、変動荷重等によって酸化アル
ミニウム層がヱリ離することにもなる。また、基材がア
ルミニウムあるいはアルミニウム合金に限定され、他の
材料では所望の酸化物層を形成することはできない。

さらに、スリッパは、上記のように１〜２μｍ程度の寸
法精度が要求されているので、陽極酸化処理による変形
も重要な因子となる。すなわち、上記処理によってスリ
ッパの表面に変形が生じた場合には、変形を修正するた
めの後加工が必要となり、後加工時に酸化アルミニウム
層が除去されるといった問題が生じることにもなる。

斜板式圧縮機のスリッパは、前述のように急激な摺動速
度変化および高荷重変動を受ける部材であるので、一時
的無給油状態になっても異状摩耗や焼付きの生じない摺
接面を有することが望ましい。すなわち、一時的に無給
油状態になった場合には、摺接面の摩擦係数が大きくな
り、摩擦熱が高くなって摺接面が溶融するほどの高温に
なる場合もある。したがって、摩擦面は摩擦係数が小さ
く、高融点のものが望ましい。さらに、摩擦面に発生し
た熱を基材側へ速く逃がす構造あるいは材質が望ましい
。そのためには、摺接面、すなわち被膜層と基材間は明
瞭な境界を持たず、摩擦熱の伝達がスムーズにおこなえ
る構造になっていることが望ましい。言い換えると、被
膜層と基材とが機械的な結合状態である場合には、境界
で熱伝導が妨げられて摩擦面の熱を基材側へ逃がすのに
時間がかかり、焼付が発生しやすくなる。また、機械的
結合状態では基材との密着力が弱く、高負荷変動によっ
て被膜層が剥離する虞れもある。

一方、酸化物による被膜を形成するものでは、被膜層は
均一に形成されていることが望ましく、被膜層に表面か
ら基材へ達する空孔やクラック等があると、潤滑油の保
持作用には有効であるが、フロンガスが分解して形成さ
れた塩素等も同時に空孔やクラック内に侵入して基材を
腐食し、被膜の強度を著しく低下させる。特に基材にア
ルミニウム材を用いた場合には、アルミニウムが塩素に
よる腐食に弱いので、酸化物層に空孔やクラック等のな
い組織構造が望ましい。

すなわち、スリッパは被膜層と基材との間で明確な境界
がなく、硬質で高融点の一様な被膜層が摺接面に形成さ
れた状態が好ましく、さらに、被膜層が基材の材質変化
や変形の生じない低温で処理されたものが望ましい。

この発明は、上記のような技術的背景に鑑みてなされた
もので、その目的は、摺接面層形成による基材の材質変
化や基材の変形を生じることがなく、耐摩耗性、耐焼付
性、基材との密着性、および耐食性に優れた摺接面層と
しての表面硬化層を有するスリッパを備えた斜板式圧縮
機を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

従来技術が抱える問題点を解決し、上記目的を達成する
ため、この発明は、スリッパとボールを介して斜板に係
留されたピストンを！Ｊｍえ、回転シャフトの回転運動
を斜板によりシリンダ内のピストンの往復運動に変換し
てピストン内の流体の圧縮をおこなう斜板式圧縮機にお
いて、スリッパの斜板に対する摺接面とスリッパのボー
ルとの摺接面の少なくとも一方の摺接面に、気体イオン
が注入された表面硬化層を形成した構成にしである。

具体的には、気体イオンとして窒素イオンあるいは酸素
イオンを１×１０１７個イオン／ｃｉ以上の濃度でスリ
ッパの基材表面の摺接面に注入し、窒化、物層あるいは
酸化物層からなる表面硬化層を形成しである。

〔作　用〕

上記手段によると、摺接面に形成した表面硬化層におけ
る化合物、例えば窒化物や酸化物の濃度が、表面から内
部にいくに従って徐々に減少し、基材との間で明瞭な境
界をもたないので、基材との密着性に優れた硬化層とな
り、この表面硬化層によって、耐摩耗系、耐焼付性、耐
食性の向上を図ることができる。また、気体イオンの注
入においては、処理温度を完成品を変形させない程度に
低（保つことができるので、表面硬化処理工程において
、基材の材質の変化や基材の変形を招来することはない
。

以下、さらに詳しく説明する。

通常、斜板材料としては鋳鉄あるいは鉄系焼結材料に表
面硬化処理を施こしたもの、もしくは高ケイ素アルミニ
ウム系合金材が用いられている。

高ケイ素アルミニウム系合金自身の硬さは比較的低いが
、合金中のケイ素晶はＨｖ：　１０００程度の非常に硬
いものである。したがって硬い斜板材料と摺接するスリ
ッパの摺接面は硬い材質が望ましい。

一方、ボールと摺接する構造になっている場合のスリッ
パでは、ボールが通常鉄系材料でＨｖニア００程度の焼
入材で形成されたり、表面硬化処理が施されているので
、ボールと摺接するスリッパの摺接面もこれらより硬い
ほうが耐摩耗性の点から望ましい。

このようなことから、表面を硬化可能な物質により基材
の表面に当該物質の化合物を形成することが考えられる
。この表面を硬化可能な物質としては、例えば窒素およ
び酸素が考えられる。

そこでまず、窒素について考える。窒素が化合してでき
る窒化物層の形成方法としては、塩浴処理、ＰＶＤ法、
ＣＶＤ法などの方法が考えられるが、これらの方法は、
いずれも基材を８００〜１０００℃に加熱して窒化物層
を形成させるため、基材の材質変化および変形等が生じ
る。

また、比較的基材の温度が低い状態で形成させることの
できるイオンブレーティング法（ＰＶＤ法）では、処理
温度を下げるに従って密着力は低下し、満足な密着性を
得るには少なくとも４００〜５００℃の処理温度が必要
とされており、この温度では基材に対する上記影響が懸
念される。さらに、この方法では、窒化物は基材に吸着
された状態で、基村内に拡散されているわけではないの
で、窒化物層と基材との熱伝導性も悪い。すなわち、比
較的処理温度の低いこの方法では、窒化物層と基材とは
機械的結合状態になっている。

これに対し、窒素をイオン化して加速し、基材表面に注
入して窒化物層を形成する方法がある。

この方法には、窒素をイオン化して基材表面に注入する
方法と、任意の基材表面に窒化物を形成したい金属を基
材表面に蒸着させながら窒素イオンを基材表面に注入す
る方法とがある。また、蒸着と注入を交互におこなって
も窒化物層を形成することができる。この方法にあって
は、加速された窒素イオンは基材あるいは蒸着層に注入
されて止まるため、運動エネルギが熱エネルギに変換さ
れて高温となり、基材および蒸着金属と反応して窒化物
が形成される。しかし、高温となるのは、極く表層のみ
であり、発生した熱は直ちに内部へ吸収されるか、外部
へ放散されるため、基材の温度はほとんど上昇せず、基
材の材質変化や変形はきわめて起り難い。もしも、基材
の温度が上昇する場合には、基材を冷却するかあるいは
窒素イオンの注入を間欠的におこなえばよい、この場合
、基材を冷却しても窒化物層の形成に何ら悪い影響はな
い。

窒化物層を形成する場合には、例えば基材にアルミニウ
ムを主成分とした材料を用いて窒素イオンを注入すると
窒化アルミニウム（ＡＪＮ）、チタン（Ｔｉ）を蒸着し
ながら窒素イオンを注入すると窒化チタン（ＴｉＮ）が
形成できる。このように、基材および金属蒸気を変える
ことによって種々の窒化物層を形成することができる。

なお、この場合には単一な基材あるいは金属蒸気に限定
されるものではなく、複数の窒化物形成元素を含有した
基材あるいは金属蒸気を用いてもよい。

しかしながら、上記窒化物層を形成するには、■×１０
１ｆｆ個イオン／Ｊ以上の窒素イオンを注入する必要が
ある。ｌ×１０１７個イオン／ａ１１未満では所定の窒
化物層が形成されず、基材成分あるいは蒸着金属成分が
多く残留し、硬度が不足して耐摩耗性が低下するので、
望ましくは１×１０′１個イオン／ｃｍ２以上がよい。

以上のようにして形成された窒化物層は、例えば窒化チ
タン（ＴｉＮ）あるいは窒化アルミニウム（Ａ　Ｉ　Ｎ
）では、ＨＶ硬さで１５００〜２５００と非常に硬いも
のである。また、これらの窒化物層と基材とは、基材に
イオンが注入されて形成されているため、基材との境界
が明瞭ではなく、密着性。

熱伝導性に優れたスリッパとなっている。このようにし
て摺接面に窒化′！＄ＩＪ層が形成されたスリッパは、
後加工なしにそのまま圧縮機に組み込んで使用できる。

上記のように、窒化物層はＨｖ：　１５００〜２５００
の硬さをもっており、使用時に相手材となる斜板あるい
はボールでは硬さはＨｖ　：　６００〜７５０程度であ
り、高ケイ素アルミニウム系合金の斜板中のケイ素晶も
Ｈｖ　：　１０００程度の硬さであるので、両者とも摺
接面たる窒化物層よりも硬さが低い値になっている。こ
れにより、窒化物層表面と斜板あるいはボールとめ間で
良好な摺動特性が得られ、耐摩耗性、耐焼付性に優れた
ものとなる。

次にイオン注入の元素として酸素を使用し、摺接面に酸
化物層を形成する場合について説明する。

この場合、例えば基材にアルミニウムを主成分とした材
料を用いると、酸化アルミニウム（Ａ　１２０３）、チ
タンを主成分とした材料を用いると酸化チタン（ＴｉＯ
ｚ、あるいはＴｉｅ）が形成され、基材表面にはＴｉＯ
□単独、あるいはＴｉＯ２とＴｉＯの混合層が形成でき
る。また、チタン（Ｔｉ）を７着しながら酸素イオンを
注入すると、Ｔ　ｉ　Ｏ２単独、あるいはＴｉＯ□とＴ
ｉＯの混合した層が形成できる。この蒸着とイオン注入
を併用しておこなう場合には基材の制限は特になく、ス
リッパの基体としての強度を満足する材料であればよい
。

酸化物層の場合も窒化物層の場合と全く同様である。し
たがって、アルミニウム系の基材を用いた場合には、前
述の陽極酸化処理によって酸化物層を形成する場合のよ
うに空孔が生じることがないので、フロンガスが分解し
ても生じた塩素によって腐食されることがなく、良好な
耐食性を有することとなる。

〔実施例〕

以下、この発明の実施例について説明する。

（実施例１）第３図は、この発明を実施した斜板式圧縮機の断面図で
ある。同図において斜板式圧縮機は、回転シャフト１と
、この回転シャフト１に対して予め設定された角度傾け
られて一体的に回転可能に取り付けられた斜板２と、斜
板２の表面を摺接するスリッパ３と、スリッパ３の反斜
板側の面で摺接するボール４と、このボール４とスリッ
パ３を介して斜板２Ｇト係留されるピストン５と、ピス
トン５を往復動自在に摺動させるシリンダ６と、これら
の各部材と収納するケーシング７とから主に構成されて
いる。

スリッパ３の基材１１としては、ＡＮ　　１１Ｓｉ系合
金および工業用純Ｔｉを用い、所定のスリッパ形状２寸
法に加工した。これを真空容器内の水冷した板上に取り
付け、容器内を１０−６Ｔｏｒｒに排気した後、パケッ
ト型イオン源を用い窒素イオンをスリッパ３の全摺接面
に注入した。注入条件は、加速電圧：　２０ｋＶ、　ｔ
ｉ：ｏ、ＩＡ、　注入ｆｆｉ　５　Ｘ　１０１１１（Ｉ
ｌイオン／ｄである。第１図（ａｌは上記の条件で処理
したスリッパ３の断面の模式図、第１図（ｂ）、　（Ｃ
）は変形例で、それぞれの基材１１の摺接面にはＨＶ　
：１５００〜２５００程度の窒化物層が、上記条件下で
のイオン注入により表面硬化Ｊ’ｉ１２として形成され
ている。

また比較材として５５３Ｃで作成したスリッパ３を用意
した。このスリッパ３は、１０００℃の塩浴中で処理し
、表面に炭化物層を形成したものである。

そして、これらのスリッパ３が、それぞれの処理によっ
てどの程度変形したかを調べた。さらに、これらのスリ
ッパ３を第２図に示す回転摩耗試験機（ピン−ディスク
型）２０を用いて耐焼付性試験をおこなった。耐焼付性
試験条件は、摩耗速度：１１１Ｉｌ／ｓ　、荷重：　　
６０ｋｇ／ｃｎ！から２０ｋｇ／ｃ！ｌＩずつ増加。

各荷重下での時間：１５分、潤滑油：冷凍機用オイル、
潤滑油供給ｉ１　：　２００ｃｃ／ｗｉｎ、相手材：Ｆ
ＣＭＰ６０高周波焼入れ、である。

第１表に、本発明材と比較材の処理後の変形量測定結果
を示す。第１表に示すように本発明のスリッパ３は変形
量が０．１〜０．２μｍであるのに、比較材は７．８μ
ｍ程度あり、本発明のスリッパ３が変形がほとんどない
のに対し、比較材の変形量が大きいことがわかる。この
ため、比較材では後加工が要求されるが、本発明材では
その必要がなく、処理後そのまま使用できることがわか
る。

第１表第２図に、耐焼付性試験の方法を示す。この試験は、前
記回転摩耗試験機２０の回転シャフト２４の端面に配設
された回転円板２２に、上記と同じスリッパ３を鋼製の
ボール４を介して固定シャフト２５より荷重をかけ、回
転円板２２を回転させて焼付発生までの荷重を求めた。

なお上記回転円板２２はＦＣＭＰ６０に高周波焼入れを
施したもので、表面硬さはＨｖ：　７００である。この
耐焼付性試験結果を第２表に示す。この表から明らかな
ように、本発明材では焼付き発生の荷重か２４０〜２６
０ｋｇであるのに対し、比較材では１８０ｋｇ程度であ
り、本発明材のほうが耐焼付性に゛処理れていることが
わかる。

第２表さらに、上記スリッパ３を前述の第３図に示した斜板式
圧縮機に組み込んで潤滑油の供給が少ない厳しい条件下
で実装試験をおこなった。なお、前述の斜板式圧縮機の
総排気量は１７０ｃｃであり、試験条件は、回転数：　
４５００ｒｐｍ　、吐出側ガス圧カニ２ｋｇ／ｃｎｉ、
吸入側ガス圧カニ−５００ｎｕｗｔ（ｇである。

この条件で試験をおこなった結果、比較材ではわずか９
分程度で焼付きが発生した。しかし１４本発明のＡＩ！
−３ｉ系合金およびＴｉを基材としたスリッパ３に窒素
イオンを注入して窒化物層を形成したものは、１時間を
経過しても何ら異状は認められず、良好な耐焼付性を示
した。

このような試験条件が通常運転においておこることはま
れであるが、このような試験条件下でも焼付きが発生し
なかったことは、本発明に係るスリッパの優秀さを証明
している。なお、本実施例では、基材をＡＩ！−３ｔ系
合金およびＴｉによって形成したものを例示しているが
、これらの物質に限らず、窒素イオンを注入して表面に
硬質な窒化物層、すなわち窒化物による表面硬化層を形
成できるものであれば、全てに適用が可能である。

（実施例２）スリッパ３の基材としてはＡ　ｌ　−Ｃｕ　−Ｍｇ系合
金（２０１４：　Ｔ、処理材〕を、摺接部の厚さ方向の
寸法を所定よりも被膜形成厚さの分だけ予めマイナスに
加工してスリッパ形状に加工した。これを真空容器内の
水冷した板上に取付け、容器内を１０−　’Ｔｏｒｒ以
下に排気した後、摺接面にＴｉを蒸着させながら窒素イ
オンを注入し、約５μｍのＴ　ｉ　Ｎ膜を形成した。注
入条件はＴｉ蒸着量＝１２人／Ｓ。

加速電圧：　２０ｋＶ、電流：　０．１２Ａ、窒素イオ
ン注入量：　７　ｘｌＱ１８個イオン／（Ｊｌ、である
。

そして、これらのスリッパ３の基材の硬さを測定し、窒
化物層形成前の硬さと比較した。また、これらのスリッ
パ３を実施例１の第２図に示した回転摩耗試験機２０と
同様の試験機により、各荷重下でのスリッパ３の温度を
測定した。試験条件は、摩擦速度：　ｌ１ｍ／ｓ　、荷
重：　２０ｋｇ／ｃｄから４０ｋｇ／ｃＩＩＩずつ増加
、各荷重下での試験時間：２０分、潤滑油：冷凍機用オ
イル、潤滑供給ｉｉ　：　４０ｃｃ／ｍｉｎ、である。

比較材は実施例１と同一で、３５３Ｃに塩浴処理により
炭化物層を形成したものである。

第３表は、本発明のスリッパ３の窒化物層を形成した基
材１１自体の硬さ、および窒化物層形成前の基材自体の
硬さを示す、この第３表からも明らかなように、本発明
のスリッパ３の基材１１の硬さは、窒化物層形成前と同
じ硬さを示し、上記処理によって基材自体に材質上の変
化がなかったことがわかる。

゛−２パ− 第３表第４図は摩耗試験による荷重と発熱温度との関係を示す
。第４図から明らかなように、本発明のスリッパ３は比
較材である３５３Ｃに炭化物層を形成したものよりも、
全荷重にわたって発熱温度が低いことがわかる。これは
摩擦係数が低いことを意味している。

以下のことから、本実施例に係る表面硬化層１２として
の窒化物層を形成したスリッパ３は、基材１１の材質変
化もな（、摩擦係数も低いことがわかる。

（実施例３）基材として３５３Ｃ（３０ｍｍＸ５０ｍｍＸ　１ｍｍ）
の薄材を用い、実施例２と同一の条件で２μｍのＴｉＮ
膜を基材１１表面に形成した。これを曲げ試験片（１０
ｍＩ１１×５０１１ＩＩ×ｌｌ１１１）に加工して曲げ
試験をおこなった。曲げ試験は、１８０度曲げで、治具
の先端は半径５ｍｍ（５”）の円弧に形成しである。こ
の曲げ試験結果を第５図に示す。第５図は、曲げ試験後
の試験片の表面を走査型電子顕微鏡で観察した顕微鏡写
真である。第５図でも明らかなように、窒化物層の表面
には割れが生じているが、剥離した形跡は認められず、
窒化物層の基材に対する良好な密着性を示している。し
たがって、スリッパ３として用いた場合でも変動荷重に
よって窒化物層が剥離するおそれはない。

実施例２および実施例３においては、代表的な例として
ＴｉＮ膜を形成した場合について述べたが、その他に、
基材１１に蒸着しながら窒素イオンを注入して表面に硬
質な窒化物層、すなわち窒化物による表面硬化層１２が
形成できるものであれば、基材１１や蒸着金属はどのよ
うなものでもよ（、上記実施例に限定されるものではな
い。

（実施例４）基材１１としてＡ１合金（２０２４）を用い、所定のス
リッパ形状９寸法に加工した。これを真空容器内のイオ
ン注入ターゲツト板に取り付け、容器内を１０−　’Ｔ
ｏｒｒに排気した後、イオン源により酸素ガスをイオン
化してスリッパ３に酸素イオンを注入した。注入条件は
加速電圧：　２２ｋｖ、電流＝０．１２Ａ、注入量：　
５　ＸＩＯ”個イオン／ＣＩＩ！、である。

このスリッパ３は第１図に示した実施例１と同様で、第
１図（ａｌにおいては基材１１の斜板２側とボール４側
に酸化物層からなる表面硬化層１２が形成されている。

また、第１図（ｂｌ、　（Ｃ）においては基材１１の斜
板２側にそれぞれ酸化物層からなる表面硬化層１２が形
成されている。

比較材としては、ＡＡ合金１：２０２４）に蓚酸で陽極
酸化処理を施して約３μｍの酸化アルミニウム被膜を形
成したスリッパ３を作製した。そして、イオン注入法に
よって酸化物層を形成した本発明材と上記比較材とによ
るスリッパ３を、そのまま何の処理もおこなわないもの
と、３％塩酸水溶液中に５０時間浸漬したものとに分け
て、それぞれ１０ｋｇ〜３００ｋｇの振幅で圧縮疲労試
験をおこなった。また、この発明に係るスリッパ３と陽
極酸化処理したスリッパ３を、実施例１　（第２図）で
説明した回転式摩耗試験機２０により耐焼付性を評価し
た。

試験条件は、摩擦速度：　１４ｍ／ｓ、　　荷重：　６
０ｋｇ／ａｄから２０ｋｇ／ｃｆｆｌずつ増加、各荷重
下での試験時間：１５分、潤滑油：冷凍機用オイル１潤
滑油供給量：１０ｃｃ／ｍｉｎ、相手材：　Ｆ　ＣＤ４
５　（ＨＩＩＣ５８）　、である。

第４表に圧縮疲労試験結果を示す、この表かられかるよ
うに、本発明材は、処理したままのものでも、塩酸水溶
液中に浸漬したものでも１×１０７回以上の繰返し数を
へても酸化物層（表面硬化層１２）の剥離は生じなかっ
た。これに比べて、陽極酸化処理で酸化アルミニウム層
を形成したものは、処理したままのもので２Ｘ１０”回
、塩酸水溶液に浸漬したものでは５ｘｌＯ’回の繰返し
数で剥離が生した。

第４表これにより、本発明によるスリッパ３では基材１１との
密着性、耐食性に優れていることがわかる。

このことは酸化物層をイオン注入法で形成したときに空
孔が生じることがないということを示しており、酸化物
層の構造が比較例とは異っていることを示している。す
なわち、本発明材にあっては、処理時に耐食性の良否を
決める空孔の生成がなく、アルミニウム材であってもフ
ロンガスを冷媒として用いることができる。

第５表は耐焼付試験結果である。この表から明らかなよ
うに、本発明のスリッパ３は２４０ｋｇ／ｃＪで焼付き
が生じ、比較材では１６０ｋｇ／ｃｍ２で焼付きが生じ
ている。このことから、耐焼付性に優れていることがわ
かる。

さらに、上記スリッパ３を実施例１と同様の第３図に示
した斜板式圧縮機に組み込んで耐焼付試験をおこなった
。実機試験条件は、回転数：　４０００ｒｐｍ、吐出側
ガス圧カニ　２．５ｋｇ／ｃｄ、吸入側ガス圧カニ−７
００ｍｍＨｇである。この条件下で試験をおこなった結
果、陽極酸化処理によって形成した比較材は、わずか８
分で焼付きが生じたが、本発明のスリッパ３は４０分を
経過しても焼付きは発生しなかった。この試験条件は通
常運転でおこることは極めてまれであるが、このような
条件下でも焼付きが生じなかったことは、この発明に係
るスリッパ３の高い耐焼付性を示している。

（実施例５）基材１１としてＡＩ！−１５Ｓｉ系合金、　　５５３Ｃ
，金属繊維入り強化プラスチック、高熱伝導型セラミッ
クを用い、所定のスリッパ形状５寸法に加工した。これ
を真空容器内のイオン注入ターゲット１ｌｉＥに取り付
け、容器内を１０−　’Ｔｏｒｒ以下に排気した後、Ｔ
ｉを蒸発させながらイオン源により酸素ガスをイオン化
してスリッパ３に酸素イオンを注入した。

注入条件は加速電圧：　２０ｋＶ、電流：　　０．ＬＡ
、注入量：４Ｘ１０１１１個イオン／ｃ＋Ｊ、Ｔｉ蒸着
量：３人／Ｓである。比較材としてはＡ／＋　　１５Ｓ
ｉ系合金に実施例４と同様の陽極酸化処理を施したもの
である。

これらのスリッパ３の摩擦係数を実施例１において説明
した第２図の回転式摩耗試験機２０を用いて測定した。

試験条件は、摩擦速度：　ｌ１ｍ／ｓ、荷重：２０　ｋ
ｇ／己から２０　ｋｇ／ｃｆｆｌずつ増加、各荷重下で
の試験時間：１５分、潤滑油：冷凍機用オイル、潤滑油
供給量：　２０ｃｃ／ｍｉｎ、である。

また、上記スリッパ３をオージェ電子分光分析により表
面から基材１１までアルゴンスバッタクリ−ニングで堀
り下げながら、チタンおよび酸素の分析をおこなった。

第５図は摩擦係数の測定結果である。同図によると、基
材１１として金属繊維入り強化プラスチックを使用した
スリッパＡ、高熱伝導型セラミックを使用したスリッパ
Ｂ、３５３Ｃを使用したスリッパＣ，およびＡｌ−１５
Ｓｉ系合金を使用したスリッパＤのそれぞれの表面にイ
オンを注入して酸化物層（表面硬化層１２）を形成した
本発明材は、いずれの荷重下においても上記比較材より
も摩擦係数が低いことがわかる。

第６図はオージェ電子分光分析結果である。これは、試
料はＡ１−１５Ｓｉ系合金に酸化物層を形成したスリッ
パ３と、比較材である陽極酸化処理によって酸化アルミ
ニウム層を形成したスリッパ３の分析結果である。同図
かられかるように、本発明に係るスリッパ３は表面から
基材１１の深部に至る間でアルミニウムおよび酸素濃度
が徐々に変化しており、陽極酸化処理を施した比較材の
ものは、アルミニウムおよび酸素濃度ともに急激に変化
している。これは、本発明に係るスリッパ３においては
、酸化物層からなる表面硬化１１２と基材１１との間で
酸化物層の濃度が徐々に低下して、酸化物層と基材１１
との間で両者の混合層が形成されていることを示し、比
較材では両者の間に明確な境界部分が形成されているこ
とを示している。したがって、本発明に係るスリッパ３
にあっては、酸化物層すなわち表面硬化層１２と基材１
１との境界が明瞭でなく、熱伝導性、密着性に優れてい
ることがわかる。

なお、この実施例は表面硬化層１２を酸化物層で形成し
た場合について説明しているが、これと同様のことは窒
化物層により表面硬化層１２を形成した場合についても
いえることはいうまでもない。

〔発明の効果〕

これまでの説明で明らかなように、斜板式圧縮機のスリ
ッパの摺接面部分に、気体イオンが注入された表面硬化
層を形成してなるこの発明によれば、表面硬化処理時に
裔温状態にならないので、基材の材質の変質や形状の変
化を招来する虞れはなく、最終製品であるスリッパその
ものに表面硬化処理を施すことができ、後加工の必要も
ない。

また、表面硬化層と基材との間に明瞭な境界が生じない
ので、熱伝導性、密着性に優れ、それ故、耐焼付性に優
れたスリッパを備えた斜板式圧縮機を提供することがで
きる。さらに、イオン注入により摺接面の硬さを向上さ
せたことにより、耐摩耗性に優れ、かつ摩擦係数の小さ
なスリッパを備えた斜板式圧縮機を提供することができ
る。加えて、イオンを注入することから、表面硬化層内
に一空孔が生じることがないので、空孔が原因となる腐
食が生じることはなく、耐腐食性を確保できる。

【図面の簡単な説明】

図は全てこの発明の詳細な説明するためのもので、第１
図（ａ）、　（ｂ）、　＋（りはそれぞれスリッパを示
す断面図、第２図は回転式摩耗試験機の概略説明図、第
３図は斜板式圧縮機の断面図、第４図は摩耗試験におけ
る荷重と発熱温度の関係を示す実測図、第５図は折曲げ
試験後の試験片表面の顕微鏡写真、第６図はスリッパの
基材の材質別の摩擦係数測定図、第７図はオージェ電子
分光分析結果を示す測定図である。１・・・回転シャフト、２・・・斜板、３・・・スリッ
パ、４・・・ボール、５ピストン、６・・・シリンダ、
１１・・・基材、１２・・・表面硬化層。第１図Ｉｂ（ｂ）（Ｃ）第３図第４図宿重（ｋｇ）第５図第７図ズノＸ０ツタ　時間（ｍｉｎ）手続補正書動式）％式％ｌ　事件の表示特願昭６１−１８６１５２号２　発明の名称斜板式圧縮機３　補正をする者事件との関係　　出願人名　称　　（５１０）株式会社　日立製作所４　代理人昭和６１年ｌＯ月２８日６　補正の対象

Claims

【特許請求の範囲】

１．回転シヤフトと、回転シヤフトの軸方向に斜めに固
定された斜板と、斜板の側面に接して摺動するスリツパ
と、スリツパに摺接するボールと、ボールおよびスリツ
パを介して斜板に係留されたピストンと、ピストンが摺
動するシリンダとを備え、前記回転シヤフトの回転運動
をピストンの往復運動に変換してシリンダ内の流体を圧
縮する斜板式圧縮機において、スリツパの斜板に対する
摺接面とスリツパのボールに対する摺接面の少なくとも
いずれか一方の摺接面に、気体イオンが注入された表面
硬化層を形成したことを特徴とする斜板式圧縮機。
２．特許請求の範囲第１項において、上記気体イオンが
１×１０＾１＾７個イオン／ｃｍ＾２以上の窒素イオン
であることを特徴とする斜板式圧縮機。
３．特許請求の範囲第１項において、上記気体イオンが
１×１０＾１＾７個イオン／ｃｍ＾２以上の酸素イオン
であることを特徴とする斜板式圧縮機。
４．特許請求の範囲第１項において、上記表面硬化層が
蒸着金属を含むことを特徴とする斜板式圧縮機。