JPH01300079A - コンプレッサー用ベーン - 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、ディーゼル自動嘆の燃料圧送用ポンプ、送風
機、ガソリンくみ上げポンプ、バキュームポンプ、ポー
タプルコンプレッサー等のコンプレッサー（圧縮流体機
Ｓ）の流体を圧縮する部分における摺動部の摺動部材と
してのベーンに関するもので、特にセラミック多孔質体
を基材として、この基材の開放気孔中にフッ素系オイル
を含浸してなるコンプレッサー用ベーンに関するもので
ある。

（従来の技術） 流体を圧縮して給送するためのコンプレッサーとしては
、例えば図に示すような構造を有したものか一般的に採
用されている。このコンプレッサーは、ケーシング内に
偏心した状態で回転する支持体に複数のベーンが出込自
在に挿入されているものて、支持体の回転によって各ベ
ーンか順次出入することにより、圧１Ｍ流体を生み出す
ものである。

従って、このようなコンプレッサーを構成する部分の中
でも、ベーンは流体圧縮を直接的に行なう１Ｒ要部品で
あり、−段で用いられるにせよ、多段で用いられるにせ
よ、いずれにしても高速回転されるものである。このた
め、コンプレッサーのベーンは十分な耐摩耗性を備えて
いる必要かあることは勿論、圧縮流体の種類によっては
、このベーン自体が自己潤滑性を有していることが必要
な場合がある。

このようなベーンは、従来は高張力鋼、ステンレス鋼、
特殊合金鋼などの鉄鋼材料あるいは黒鉛材料によって形
成されるのが一般であるか、加工し易いアルミニウム合
金鋳物やアルミニウム合金鍛造材、あるいは黒鉛材によ
って形成される場合もある。

しかしながら、いずれにしても金属あるいは黒鉛により
てベーンを形成した場合には、十分な耐摩耗性を有する
ものとすることは一般的には困難てあり、まして自己潤
滑性を有したものとして構成することは非常に困難なの
である。

そこで、本発明者等は、この種のコンプレッサー用のベ
ーンな構成するのに適した材料について鋭意研究した結
果、セラミックスが高＃摩耗性を有して機械的強度も高
く、シかも製造の方法を適宜選択することによって自己
潤滑性を持たせる場合に有利な多孔質体とすることがで
きることに気付き、本発明を完成したのである。

（発明が解決しようとする課題） 本発明は以上のような経緯に基づいてなされたもので、
その解決しようとするｉｌＭは、従来の金属型あるいは
黒鉛製ベーンにおける耐摩耗性、自己潤滑性の不足であ
る。

そして１本発明の目的とするところは、セラミック多孔
質体を基材とすることによって、セラミックの有利な機
械的強度や耐摩）Ｅ性を十分に備え、しかもフッ素系オ
イルを含浸させることによって自己潤滑性にも優れたコ
ンプレッサー用ベーンを提供することにある。

（課題を解決するための手段） 以上の課題を解決するために、本発明が採った手段は。

「セラミ・・ツク粉末が任意の形状に形成された生成形
体中に存在する気孔を閉塞させることなく結合すること
によって少なくとも摺接面部分が三次元網目構造の開放
気孔を有し、密度か２．２〜２．９ｇ／ｃｍ’、開放気
孔率か１０〜３０％、平均気孔径か４μｍ以下であるセ
ラミック多孔質体を基材とし、この基材の前記開放気孔
にフッ素系オイルを含浸率が７０％以とで含浸したこと
を特徴とするコンプレッサー用ベーン」 である。

以下、本発明の詳細な説明する。

本発明におけるセラミック多孔質体は、セラミック粉末
を任意の形状の生成形体に成形し、前記生成形体中に存
在する気孔を独立化させることなくセラミック粉末を結
合することによって、三次元網目構造の開放気孔を具備
せしめたものであることか必要である。その理由は、前
記セラミ・ツク粉末を結合させる際に気孔が独立化する
と、前記独を化した気孔すなわち独立気孔には、フッ素
系オイルか含浸されないため、本発明の目的とする摺動
特性および耐ｆｆｊｉ性に優れたコンプレ・ンサー用ベ
ーンを製造することが困難であるが、三次元網目構造の
開放気孔を具備せしめた多孔質体はフ・ン素系オイルを
含浸するのに極めて好適であるからである。

前記セラミック多孔質体は、その開放気孔率がｌθ〜３
０容積％であることが好ましい。その理由は、ｔＪ記開
開放気孔率ｌＯ容容積上りも低いと実質的なフッ素系オ
イルの含浸量か少なくなり。

フッ素系オイルによる潤滑特性を充分に発揮させること
が困難であるからであり、一方１５容植％よりも高いと
多孔質体の強度が低く粒子が脱離し易いからである。

前記セラミック多孔質体は、結晶の平均粒径か１０μｍ
１！Ｆであることか有利である。その理由は、前記結晶
の平均粒径が１０μｍよりも大きいと多孔質体表面の面
粗度か大きくなり易く、ｍ動特性か劣化するからである
。

前記セラミック粉末としては、耐摩耗性の観点からなる
べく硬度の高いものを使用することか有利であり、例え
ば、Ａ見、Ｏユ、ＳｉＯ□。

Ｚｒ０ｔ　、ＳｉＣ，Ｔｉｃ、Ｂ４　Ｃ，ＷＣｌＣｒｉ
　Ｃ２、Ｓｉｉ　Ｎ４　、ＢＮ、ＴｉＮ、ＴａＣ、ＡＩ
Ｎ、ＴｉＢ２．ＣｒＢ２．ＺｒＢ２．あるいはそれらの
化合物から選択されるいずれか１種または２＃以上を主
として含有するものであることか好ましい。

また１本発明に係るコンプレッサー用へ−ンは、密度か
２．２〜２．９ｇ／ｃｍ３、開放気孔率か１０〜３０％
、平均気孔径が４ＪＬｍ以下であるセラミック多孔質体
からなることが好ましい。その理由は、コンプレッサー
用ベーンとしての剛性を確保する必要かあるからであり
、フッ素系オイルの保持を良＆ｆにするためである。

本発明のコンプレッサー用ベーンは、三次元網［１構造
の開放気孔を具備せしめたセラミック多孔質体からなる
基材の開放気孔中にフッ素系オイルか含浸されたもので
あることが必要である。その理由は、耐Ｊｖ耗性に優れ
たセラミック基材に潤滑特性に優れたフッ素系オイルを
含浸することによって、？ｔ！ｆｆ１ｌ特性を著しく向
上させることができるからである。なお、フッ素系オイ
ルは、耐溶剤性、化学的安定性および耐熱性に優れてい
るばかりでなく、極めて蒸発し易いため、高温下や真空
中などの過酷な条件下においても極めて良好な摺動特性
を付与することができるものである。

前記フッ素系オイルとしては、フルオロエチレン、フル
オロエステル、フルオロトリアジン、ペルフルオロアル
キルポリエーテル、フルオロシリコーン、これらの誘導
体あるいは、これらの重合体から選択される１種または
２種以上の混合物を使用することが有利であり、腋状、
グリース状あるいはワックス状のいずれの状態であって
も使用することかできる。

本発明に係るコンプレッサー用ベーンは、前記セラミッ
ク多孔質体の開放気孔Ｚｏｏ容積部に対し、フッ素系オ
イルが少なくとも７ｏ容積部含浸されたものであること
が好ましい、その理由は。

フッ素系オイルの含浸量が７０容積部より少ないと摺動
特性および耐ｆｆ耗性を向丘させることか困難であるか
らである。

次に本発明のコンプレッサー用ベーンを製造する方法に
ついて説明する。

本発明のコンプレッサー用ベーンは、出発龜料であるセ
ラミック粉末を任意の形状の生成形体に成形し、生成形
体中に存在する気孔を閉塞させることなく結合してセラ
ミック多孔質体となし、次いで前記セラミック多孔質体
の開放気孔中にフッ素系オイルを含浸することによって
製造することがてきる。

前記出発原料であるセラミック粉末は、平均粒径かｌＯ
ＪＬｍ以下であることが有利である６その理由は、平均
粒径がｌＯルｍより大きいセラミック粉末を使用すると
、粒と粒との結合箇所か少なくなるため、高強度の多孔
質体を製造することか困難になるばかりでなく、表面の
面精度が劣化するからである。

前記セラミック粉末を任意の形状の生成形体に成形し、
生成形体中に存在する気孔を閉塞させることなく結合さ
せる方法としては、種々の方法が適用できるが、例えば
、セラミック粉末自体を常圧焼結あるいは加圧焼結して
自己結合させる方法、セラミック粉末に反応によってセ
ラミックを生成する物質を添加して１反応焼結して結合
させる方法、セラミック粉末にＣ０１Ｎｉ、Ｍｏなどの
金属あるいは、ガラスセメントなどの結合剤を配合して
常圧焼結あるいは加圧焼結して結合させる方法、セラミ
ック粉末に熱硬化性樹脂あるいは熱可塑性樹脂を結合剤
として配合して結合させる方法を適用することができる
。

前記セラミック多孔質体の開放気孔中にフッ素系オイル
を含浸させる方法としては、加熱により低粘度化したフ
ッ素系オイル中にセラミック多孔質体を浸漬し、真空ま
たは加圧下て含浸する方法など一般的な含浸方法か適用
できる。

なお、本発明におけるセラミック多孔質体は、コンプレ
ッサー用ベーンに使用する場合、ベーンの特に摺動特性
を要求される部分、すなわち摺動する面の部分にのみ使
用してもよく、他の材料と組み合せて使用しても差し支
えない。

次に本発明を実施例によって説明する。

（実施例） 出発原料として使用した炭化珪素粉末は９６虫驕％かβ
型結晶よりなり、０．２９玉竜％の遊離炭素、０．１７
東賃％の酸素、ｏ、ｏｓ＠Ｈ，％の鉄、ｏ、ｏ３ｉｕ％
のアルミニウムを主として含有し、０．２８μｍの平均
粒径を有していた。炭化珪素粉末１００重縫部に対し、
ポリビニルアルコール５．１暇部、水３００重着部を配
合し、ボールミル中で５時間混合した後乾燥した。

この乾燥混合物を適ψ採取して顆粒化した後。

金属製押し型を用いて、１５０ｋｇ／ｃｒｒｒ’の圧力
で一次成形して、その後ラバープレス水圧１３００　ｋ
　ｇ　／　ｃ　ｒｒｒ’で成形した。この成形体のＮｆ
法は５０ｘ５０ｘ　１５層重で、密度は２．０ｇ／ｃｍ
ｌであった。

この成形体を黒鉛性ルツボに装入し、タンマン型焼成炉
を使用して１気圧の主としてアルゴンカス雰囲気中で焼
成した。昇温過程は、まず４５０℃／時間で１９００℃
まて昇温し、最高温度１９００℃を１時間Ｊｌ持した。

得られた多孔質体は、密度２．８０　ｇ　／　ｃ　ｒｎ
’　。

開放気孔率は１３容積％、平均気孔径は４終ｍで三次元
網目構造を有しており、平均曲げ強度は５８．５ｋｇ／
ｍｍ’と極めて高い値を示した。この多孔質炭化珪素焼
結体を４４Ｘ４４Ｘ８腸■の角板に加工し、さらに片面
をダイヤモンド砥粒により、Ｒａ＝０．０２１１℃ｍに
研磨した。

この炭化珪素角板にフッ素系オイル−ペルフルオロポリ
エーテルを真空ドで浸漬含浸して摺動部材を得た。この
テストピースを固定側、相手剤としての回転側にＦＣ−
２８（Ｒａ＝０．３ＪＬｍ）を用いて、スニソ０３オイ
ル（７０〜８０℃）中にて、リンクオンディスク法で端
面荷重を変動させて、摩擦係数及び摩耗着及び限界ｐ　
ｖ　（１を測定した。

ソノ結果１．、、、、＝０．０１５．ＰＶ＝１７３（ｋ
　ｇ　ｆ　／　ｃゴ、ｍ／ｓ）、摩耗深さ０．２１Ｌｍ
であった。

・比較例 Ｆｃ−２０に対して同様のテストを行なった結果、島□
。＝０．１８６、ＰＶ＝４５、Ｆｆ−ｊｆ；　深さ２０
５μｍであワた。

（発明の効果） 以り詳述した通り１本発明においては、１；記実施例に
て例示した如く、 「セラミック粉末が任意の形状に形成された生成形体中
に存在する気孔を閉塞させることなく結合することによ
って少なくとも暦接面部分が三次元網目構造の開放気孔
を有し、密度か２．２〜２−９ｇ、／ｃｍ、開放気孔率
が１０〜３０％、平均気孔径が４庵ｍ以丁であるセラミ
ック多孔質体を基材とし、この基材の前記開放気孔にフ
ッ素系オイルを含浸率か７０％以上で含浸したこと」 にその特徴かあり、これにより、セラミックの有利な機
械的強度や耐摩耗性を十分に愉え、しかもフ・・／素系
オイルを含浸させろことによって、自己潤滑性にも優れ
たコンプレッサー用ベーンを提供することかできるので
ある。

すなわち１本発明に係るコンプレッサー用ベーンを採用
すれば、耐摩耗性に優れていることは勿論のこと、／り
属に較べて全体か軽稙化されているため１回転始動時や
定常回転中の動きか円滑となり、しかもベーンを回転さ
せるに必要な電力の消費わ少なくて済むのである。また
、このコンプレッサー用ベーンは、その基材の開放気孔
中に含浸したフッ束径オイルによって自己潤滑されるか
ら、Ｐ％！擦力か少なくて消費電力か減少し、庁耗量ら
小さいため耐久性も非常に高いのである。

また１本発明のコンプレッサｍｍベーンは、その部材の
開放気孔中にフッ束径オイルを含浸したものであるため
、自己潤滑性に優れていることは勿論、フッ素系オイル
か開放気孔中に保持されているために、このフッ素系オ
イルか圧ｍｔ体中に多ら）に混り込むことかなく、圧縮
流体を汚染することかないのである。

【図面の簡単な説明】

ＩＡは本発明に係るコンプレッサー用ベーンか採用され
るコンプレツサーの一例を示す断面図である。 以　　」二

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　セラミック粉末が任意の形状に形成された生成形体中
   に存在する気孔を閉塞させることなく結合することによ
   って少なくとも摺接面部分が三次元網目構造の開放気孔
   を有し、密度が２．２〜２．９ｇ／ｃｍ＾３、開放気孔
   率が１０〜３０％、平均気孔径か４μｍ以下であるセラ
   ミック多孔質体を基材とし、この基材の前記開放気孔に
   フッ素系オイルを含浸率が７０％以上で含浸したことを
   特徴とするコンプレッサー用ベーン。