JPH02130272A - 斜板式圧縮機 - 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１ 本発用は斜板の回転によりガスを圧縮する斜板式圧縮機
に関し、詳しくは苛酷な使用条件下においても斜板とシ
ューとの焼付きを防止した斜板式圧縮機に関する。

［従来の技術］ 従来より自動車の空調装置などには、冷媒ガスを圧縮す
る装置として斜板式圧縮機が用いられている。この斜板
式圧縮機の一例を第５図に示す。

この斜板式圧縮機は、シリンダボア１０をもつシリンダ
ブロック１と、シリンダブロック１内で回転自在に軸支
された回転軸２と、回転軸２に固定されシリンダブロッ
ク１内で回転する斜板３と、シリンダボア１０内に摺動
自在に配置されたピストン４と、ピストン４と斜板３と
の間に摺動自在に介在し斜板３の回転によりピストン４
を往復運動させる半球状シュー５と、より構成されてい
る。

そして斜板３が回転軸２とともに回転することによりシ
ュー５が転勤し、ピストン４が往復動してガスの吸入、
圧縮、排出を行なっている。

斜板３は軽量化などの観点より通常アルミニウム又はア
ルミニウム合金から形成され、シュー５は鉄製又はアル
ミ犬などのセラミック類である。

そして斜板３の回転時には、斜板３はシュー５と間接し
ている。

［発明が解決しようとする！題］ ところで、冷媒ガスが圧縮機外へ洩れたりした場合には
、冷媒ガス中に含まれる油の絶対量が減少する。そのよ
うな条件下で斜板式圧縮機を駆動すると潤滑性能が低下
し、その結果摩擦発熱による高温化のため最悪の場合は
シューと斜板との間で焼付きが生じるという問題がある
。また液化した冷媒ガスを圧縮したりするような場合に
も潤滑性能が低下し、同様の問題が生じる。本発明は、
このような苛酷な条件下で使用した場合にも焼付きを防
止することを課題とするものである。

［課題を解決するための手段］ 発明の斜板式圧縮機は、軸と平行に設けられた複数個の
シリンダボアをもつシリンダブロックと、シリンダブロ
ック内に回転自在に保持された回転軸と、回転軸に固定
されシリンダブロック内で回転する斜板と、シリンダボ
ア内に摺動自在に配置されたピストンと、ピストンと斜
板との間に摺動自在に介在し斜板の回転によりピストン
を往復運動させるシューと、で構成される斜板式圧縮機
において、 斜板はアルミニウム又はアルミニウム合金を母材とし斜
板の少なくともシューと摺接する表面には銅、ニッケル
、亜鉛、鉛、インジウムの中から選ばれる少な（とも一
種の金属と錫とを含む表面被覆層をもつことを特徴とす
る。

本発明の斜板式圧縮機は、斜板およびシューをもち、斜
板の材料構成が異なること以外は従来と同様の構成とす
ることができる。すなわち本発明の最大の特徴は、斜板
の表面に銅、ニッケル、亜鉛、鉛、インジウムの中から
選ばれる少なくとも一種の金属と錫とを含む表面被覆層
をもつところにある。以下、斜板の構成について詳述す
る。

本発明において、斜板の形状は従来と同様であり、アル
ミニウム又はアルミニウム合金を母材としている。アル
ミニウム合金としては、例えばへλ−高Ｓｉ系合金、へ
λ−３ｉ−Ｍａ系合金、Ａｘ−ｓ　ｒ−Ｃｕ−Ｍｇ系合
金、又はＳｉを含まないへλ合金を使用できる。

この母材材料としては硬質粗大粒子をマトリックス中に
含むものを用いるのが好ましい。ここで、硬質粗大粒子
とは、硬度がＨｖ３００以上、より好ましくはＩ−１ｖ
　６００以上で、平均粒径が２０〜１００μｍのものを
いい、例えば初晶シリコンがある。このような母材材料
として代表的なものにアルシル合金がある。アルシル合
金は３ｉ含有率が１３〜３０重量％程度と共晶組成以上
のシリコン含有ｍをもち、マトリックス中に初晶シリコ
ンを有する。アルシル合金は優れた贋勤特性を有し、厳
しい摺動条件で使用される斜板の母材として特に適して
いる。

なお、硬質粗大粒子を含む他の母材材料としては、Ａｉ
−Ｍｎｔ、ｆｌｔ間化合物、Ａｘ−ｓ　＋　−ｖｎ金属
間化合物、ＡＸ−Ｆｅ−Ｍｎ金属間化合物、Ａ１−Ｃｒ
金属間化合物などがある。

本発明では、斜板の少なくともシューと摺接する表面に
表面被覆層が形成されている。表面被覆層は斜板金体に
形成されていてもよい。この表面被覆層によりシューと
の１８肋時の１１１１抵抗を低減することができ、苛酷
な使用条件下における斜板とシューとの焼付きを防止す
ることができる。

この表面被覆層は、銅、ニッケル、亜鉛、鉛、インジウ
ムの中から選ばれる少なくとも一種の金属と錫とを含ん
でいる。錫のみから表面被覆層を形成した場合には摩擦
係数は低下するが、錫の特性から比較的軟質となり摩耗
しやすい。そこで本発用者らは鋭意研究した結果、錫と
とうに銅、ニッケル、亜鉛、鉛、インジウムから選ばれ
る金属を共存させることにより、表面被覆層の摩擦係数
は低く維持できるとともに、硬度が向上して耐摩耗性に
優れることを見出して本発明を完成したものである。

錫と他の金属との共存比率は、目的とする性能に応じて
実験により種々選択できる。例えば銅を共存させる場合
、表面被覆層中の銅の含有量は０゜１重量％〜５０重量
％とするのがよい。銅が０゜１重量％より少ないと共存
させた効果に乏しく耐摩耗性の向上がみられず、５０重
同％より多くなると錫による効果が減少してシューとの
摩擦抵抗が増大するため好ましくない。０．８１ｆｆｉ
％〜１゜２重量％とするのが特に望ましい。

表面被覆層にはさらにフッ素樹脂粉末、二硫化モリブデ
ン粉末、カーボン粉末、窒化ホウ素粉末などの固体潤滑
剤を共存させることも好ましい。

このようにすればｆｌＪ擦抵抗抵抗層小さくすることが
できる。

この表面被覆層を形成するには、化学メツキ、ＣＶＤ法
、および蒸着、スパッタリングなどのＰＶＤ法が利用で
きる。特にメツキ法により形成することが推奨される。

メツキ法によれば錫と銅などの他の金属とを容易に共析
させることができる。

またメツキ法によればフッ素樹脂、二硫化モリブデンな
どの固体潤滑剤を表面被覆層に容易に取込むことができ
る。

なお表面被覆層の厚さは、１〜５μｍ程度とするのが好
ましい。これより薄くなるとｒｇ、ｗＩ係数の低下が少
なく、厚くなり過ぎるとはく離などの強度上の不具合が
生じる場合がある。

［作用〕 本発明の斜板式圧縮機では、斜板の少なくともシューと
摺接する表面に銅、ニッケル、亜鉛、鉛、インジウムの
中から選ばれる少なくとも一層の金属と錫とを含む表面
被覆層が形成されている。したがって斜板の回転駆動時
には表面被覆層がシューと溶接するため、斜板本体を構
成するアルミニウム又はアルミニウム合金がシューと磨
接する従来の場合に比べてＩＩ擦低抵抗低減される。

［実施例］ 以下、実施例により具体的に説明する。

（実施例１） 第５図に本発明の一実施例の斜板式圧縮機の断面図を示
す。この斜板式圧縮機の機械的な構成は従来と同様であ
り、従来の技術の項で詳述したのでここでは省略する。

本実施例の斜板式圧縮機に用いられた斜板３は、第１図
に要部断面図を示すように、シリコンを１７重量％含有
したアルシル合金を母材とする斜板本体３０と、斜板本
体３０の全表面に形成された表面液ＴＩ［ＪＩＩ３１と
より構成されている。斜板本体３０には初晶シリコン３
０ａが散在している。この表面液ｆｆ１ｌ１３１は錫と
亜鉛の共析メツキ層である。

表面被覆層３１は以下のようにして形成された。

すなわち、錫酸カリウムを６重量％、硫酸亜鉛を０．０
０５１ｆｌｉ％含有する水溶液を６０〜８０℃に保ち、
その中に斜板本体３０全体を浸漬して３分間保持して無
電界メツキし、取出して水洗した。

これにより斜板本体３０の全表面に錫と亜鉛とが共析メ
ツキされ、表面被覆層３１が形成された。

なお表面液ＮｗＩｉ３１の厚さは１μｍであり、錫９７
重量％、亜鉛３１１ｆｆｉ％の組成となっている。

（実施°例２） 本実施例は斜板３の表面被覆１１３１の構成が異なるこ
と以外は実施例１と同様である。すなわち錫酸カリウム
を６重量％、塩化ニッケルを０．００５重量％含有する
水溶液を用い、実施例１と同様にして斜板本体３０表面
に錫とニッケルの共析メツキ層からなる表面被覆層３１
を形成した。なお表面被覆層３１の厚さは１μｍであり
、錫９８重量％、ニッケル２重量％の組成となっている
。

（実施例３） 本実施例は斜板３の表面被覆層３１の構成が異なること
以外は実施例１と同様である。すなわち錫酸カリウムを
６重量％、硫酸銅を０．００３重畿％含有する水溶液を
用い、実施例１と同様にして斜板本体３０表面に錫と銅
の共析メツキ層からなる・表面被覆層３１を形成した。

なお表面被覆層３１の厚さは１．２μｍであり、錫９９
重憬％、銅１重厘％の組成となっている。

（実施例４） 本実施例は斜板３の表面液？１１３１の構成が異なるこ
と以外は実施例１と同様である。すなわち錫酸カリウム
を６重量％、硫酸インジウムを０゜００５重量％含有す
る水溶液を用い、実施例１と同様にして斜板本体３０表
面に錫とインジウムの共析メツキ層からなる表面被覆層
３１を形成した。

なお表面被覆層３１の厚さは１μｍであり、錫９７重階
％、インジウム３重量％の組成となっている。

（実施例５） 本実施例は斜板３の表面被覆層３１の構成が異なること
以外は実施例１と同様である。すなわち錫酸カリウムを
６重量％、硫酸鉛を０，００７重潰％含有する水溶液を
用い、実施例１と同様にして斜板本体３０表面に錫と鉛
の共析メツキ層からなる表面被覆層３１を形成した。な
Ｊ３表面被Ｎ層３１の厚さは２μｍであり、錫９５重量
％、鉛５重問％の組成となっている。

（実施例６） 本実施例も斜板３の表面被覆層３１の構成が異なること
以外は実施例１と同様である。すなわち錫酸カリウムを
６重量％、硫酸銅を０．００３重畿％を含有し、かつフ
ッ素樹脂粉末がｉ、ｏｍｍ％分散された水溶液を用い、
実施例１と同様にして、斜板本体３０表面にフッ素樹脂
粉末を含む錫と銅の共析メツキ層からなる表面液？１ｉ
１３１を形成した。なお表面被覆１ｉ１３１の厚さは１
．４μｍであり、錫９９重量％、銅０．９重量％、フッ
素樹脂粉末０．１重量％の組成となっている。

（比較例） 本比較例は斜板３の表面被覆層３１の構成が異なること
以外は実施例１と同様である。すなわち錫酸カリウムを
６重量％含有する水溶液を用い、実施例１と同様にして
斜板本体３０表面に錫単独のメツキ層からなる表面被覆
層３１を形成した。

なお表面被覆層３１の厚さは１．５μｍである。

（従来例） 表面液［ＦＩＪ３１をもたないこと以外は実施例１と同
様の斜板３を用いた。

（試験例） 上記した実施例１〜実施例６、比較例および従来例に係
る斜板の摩擦特性を評価した。相手材としては５ＬＩＪ
　２鋼製シユーを選び、摩擦摩耗試験装置を用いて、乾
燥状態で荷重１０ｋｇ回転数１１０００ｒｐの条件で摩
擦係数を測定した。測定は４回行ない、結果を第２図に
示す。

第２図より表面被覆層３１をもつ実施例の斜板は、従来
例の斜板に比較して＊ｍ係数が低下していることが明ら
かである。また実施例３と実施例６との比較より、フッ
素樹脂粉末を添加するほうが好ましいこともわかる。な
お、比較例の斜板も低いＩ！Ｊｆｌ！係数を示している
。しかし比較例の斜板は表面被覆層の硬度が低く、実施
例の斜板に比べて早期に摩耗することがわかっている。

次に実施例３の圧縮機と従来例の圧縮機について、苛酷
な使用時における焼付き試験を行なったシューはＳＵＪ
　２＠Ｊのものを用いた。

まず雰囲気温度Ｏ℃の条件で液圧縮試験を行ない、焼付
きが発生した時の斜板の回転数を測定した。結果を第３
図に示す。第３図より従来例の圧縮機では２００Ｏｒｐ
ｍで焼付きが発生しているが、実施例３の圧縮機では２
０００ｒｐｍでは焼付きが発生せず４０００ｒｐｍの高
速回転になって初めて焼付きが生じている。

また雰囲気温度２０℃、回転数４５００ｒｏｍの条件で
ガス不足試験を行ない、焼付きが発生した時の圧縮機内
のガス量を測定した。結果を第４図に示す。第４図より
従来例の圧縮機では正規最の１６％で焼付きが発生して
いるが、実施例３の圧縮機では正Ｍ畿の１６％では焼付
きが発生せず８％の極めて少ないガス量になって初めて
焼付きが生じている。

すなわち第３図および第４図より、本実施例の圧縮機で
は苛酷な条件下での使用時にも斜板とシューとの焼付き
が防止されている。そしてこれは表面被覆層の効果であ
ることが明らかである。

なお、実施例に係る斜板を使用中には、表面被覆層が次
第に摩耗する。すると斜板本体表面にある初晶シリコン
が島状に表出する。この初晶シリコンは硬度が高いため
、表面液￥１Ｉｉｌはその時の厚さ以上の摩耗が防止さ
れる。また摺動性能も良好に維持される。これらの複合
効果により、寿命の長い斜板となる。

［発明の効果］ 本発明の斜板式圧縮機によれば、斜板とシューとの摩擦
係数が小さいので１習初が円滑となり、円滑に駆動する
ことができる。そして表面被覆層の強度に優れるため、
耐摩耗性にも優れている。また液冷媒を圧縮するような
条件下、あるいは冷媒ガスが回路外に洩れたような潤滑
不良の条件下においても、斜板とシューとの焼付きが防
止されている。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発圓の一実施例の斜板式圧縮機に用いられた
斜板の要部断面図、第２図は斜板とシューとの摩擦係数
の測定結果を示すグラフ、第３図は液圧縮試験における
焼付き発生回転数を示す棒グラフ、第４図はガス不足試
験における焼付き発生ガス量を示す棒グラフ、第５図は
本発明の一実施例および従来の斜板式圧縮機の機械的構
造を示す断面図である。 １・・・シリンダブロック　　２・・・回転軸３・・・
斜板　　４・・・ピストン　　５・・・シュー１０・・
・シリンダボア　　３０・・・斜板本体３１・・・表面
液Ｎｍ　　　３０ａ・・・初晶シリコン第１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）軸と平行に設けられた複数個のシリンダボアをも
   つシリンダブロックと、該シリンダブロック内に回転自
   在に保持された回転軸と、該回転軸に固定され該シリン
   ダブロック内で回転する斜板と、該シリンダボア内に摺
   勤自在に配置されたピストンと、該ピストンと該斜板と
   の間に摺動自在に介在し該斜板の回転により該ピストン
   を往復運動させるシューと、で構成される斜板式圧縮機
   において、 前記斜板はアルミニウム又はアルミニウム合金を母材と
   し該斜板の少なくとも前記シューと摺接する表面には銅
   、ニッケル、亜鉛、鉛、インジウムの中から選ばれる少
   なくとも一種の金属と錫とを含む表面被覆層をもつこと
   を特徴とする斜板式圧縮機。