JPH0448953B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

（発明の分野） 本発明は、ハウジング内にロータが偏心して配
置されこのロータにベーンが支持された形式の容
積型回転圧縮機に関する。特に本発明は、ハウジ
ング内に円筒状の回転スリーブが回転自在に配置
され、ロータ上のベーンはこの回転スリーブの内
面に摺動接触するようになつた回転圧縮機に関す
る。 （従来の技術） ハウジング内にベーンを支持するロータが偏心
配置された容積型回転圧縮機は、ベーン型ポンプ
またはベーン型圧縮機として古くから知られてい
る。この種の圧縮機においては、ベーンの端縁が
ハウジング内周面に摺動接触するため、ベーン端
縁およびハウジング内周面の摩耗および焼きつき
が問題になる。したがつて、従来は、ハウジング
内周面とベーンの材質または表面仕上げに種々の
改良を加えて、摩耗および焼きつきの問題を軽減
する試みがなされて来たが、十分に満足できる解
決策は見出されていない。 ベーン型回転圧縮機において、ベーン先端縁の
摺動を減少させるようにした構造も知られてい
る。たとえば、実公昭26−13667号公報には、円
筒状内周面を有する固定ハウジング内にスリーブ
状の外回転子を回転自在に配置し、この外回転子
の内部にベーンを支持する内回転子を偏心配置し
て、ベーンの端縁を外回転子の内周面に圧接する
ようにした構造の回転圧縮機が示されている。ま
た、特公昭49−23322号には、スリーブ状の外回
転子を有する形式のベーン型回転圧縮機をさらに
改良するものとして、外回転子に相当する回転円
筒の両端に側板を取付けて回転ハウジングを構成
することにより、ベーン側端および内回転子側面
とハウジング内面との間の摺動の問題を解決する
ようにした構造が示されている。このような構造
の回転圧縮機においては、ベーンの先端部におけ
る摺動は大巾に小さくできるが、外回転子または
回転ハウジングと固定ハウジングとの間に摺動が
生じるため、この摺動面の潤滑が問題になる。ス
リーブ状の外回転子と固定ハウジングとの間に潤
滑油を導入して該外回転子を潤滑することも、た
とえば産業図書発行の「容積型圧縮機」の第15章
可動翼回転圧縮機の項に教示されている。しか
し、固定ハウジングの内面と外回転子外面との間
に潤滑油を封入する普通の潤滑方法では、潤滑油
のひきずり抵抗が動力損失を招く不利があり、ま
た油もれなどが生じたばあいには、漏洩油が吐出
空気に混入する恐れがあるので、この回転圧縮機
を内燃機関の過給機として用いることができなく
なる。普通に使用される鉄系材料およびアルミニ
ウム合金では、固定ハウジングと外回転子との間
の摺動抵抗が大きく、焼きつきを生じる。また、
摺動面に軟窒化処理や陽極酸化処理を施すとかな
り改善されるが、十分にはこの問題は解決できな
い。 （発明の目的） 本発明は、内周面にベーン端縁が圧接され、ベ
ーンの回転に伴なつて回転するようにハウジング
内に配置された外回転子または回転スリーブを有
する回転圧縮機において、回転スリーブとハウジ
ングとの間の摺動に伴なう問題を極力減少させる
ことを目的とする。 （発明の構成） 本発明は、円筒状内周面を有するハウジング
と、該ハウジング内に回転自在に配置された回転
スリーブと、回転スリーブ内に偏心配置されたロ
ータと、ロータに支持されたベーンとからなり、
該ベーンが回転スリーブの内周面に摺動接触する
ようになつた形式の容積型回転圧縮機において、
ハウジングと回転スリーブとの間に圧縮空気を導
入する手段を設けて、回転スリーブが空気軸受に
より支持されるようにするとともに、回転スリー
ブの外周面とハウジングの内周面の一方に硬い金
属質の層を、他方に耐摩耗性樹脂層をそれぞれ形
成するとともに、この金属質層および樹脂層の少
くとも一方に固体潤滑剤を含ませたことを特徴と
する。硬い金属質層としては、摺動面基地に硬質
クロムめつきまたはNIPめつきを施せばよく、こ
のばあい、めつき工程の前にシヨツトブラスト等
をかけ表面に凹凸を形成することにより、めつき
表面を粗くして該表面に形成される多数の凹部に
固体潤滑剤を充填すればよい。また、摺動面基地
が鉄系材料のばあいには、軟窒化処理により形成
される窒化層で上述の硬い金属質の層を構成して
もよい。軟窒化処理を行なうと、基地マトリツク
スと黒鉛との粒界で基地材料に盛り上りを生じる
ので、その後に軽いラツピングを施して盛り上り
部の欠け易い部分を落し、表面に生じた多数の凹
部に固体潤滑剤を充填すればよい。基地材料がア
ルミニウム合金のばあいには、摺動面に陽極酸化
処理を施して陽極酸化被膜を形成し、この被膜表
面に通常生じる100ミクロン程度の凹部に固体潤
滑剤を充填すればよい。 固体潤滑剤としては、二硫化モリブデン、窒化
ホウ素、グラフアイトのような炭素系潤滑剤、弗
素樹脂粉末を用いることができ、この固体潤滑剤
を、エポキシ樹脂、弗素樹脂、ポリイミド樹脂、
グリスなどの接合材と混合し、適当な溶剤を必要
に応じて加えて吹きつけなどにより塗布し、ロー
ルなどにより押しつけて固めたのち、加熱して焼
きつければよい。 耐摩耗性樹脂としてはエポキシ樹脂、ポリイミ
ド樹脂などを用いることができ、この樹脂100容
量部に対し約20容量部の割合で鱗片状アルミニウ
ムを含ませることが好ましい。この樹脂の層を摺
動面上に形成するためには、樹脂を摺動面上に通
常の方法で塗布し、加熱硬化させればよい。ま
た、この樹脂層に固体潤滑剤を含ませるには、樹
脂の塗布前に該樹脂に固体潤滑剤を分散状態で混
合させればよい。このばあいの混合割合は、樹脂
100容量部に対し潤滑剤10ないし120容量部とする
ことが好ましい。潤滑剤の量が10容量部より少な
いと、潤滑不足のため駆動トルクの増大および樹
脂被膜の摩耗の増大を招くことになり、また潤滑
剤の量が120容量部より多いと、樹脂による潤滑
剤の保持力が弱くなり、潤滑剤の脱落を生じて潤
滑不足となり、被膜の摩耗が増大する。 （発明の効果） 本発明においては、回転スリーブとハウジング
との間に圧縮空気が導入され、回転スリーブが空
気軸受により支持されるので、潤滑油を使用する
ばあいに比べて摺動抵抗を大巾に低減できる。ま
た、ハウジングの内周面と回転スリーブの外周面
の一方に硬い金属質の層が形成され、他方に耐摩
耗性樹脂層が形成され、これら金属質層および樹
脂層の少くとも一方に固体潤滑剤が含まれている
ので、回転スリーブの駆動抵抗を大巾に低減で
き、かつ摺動面の摩耗および焼きつきを防止する
ことができる。 （実施例の説明） 圧縮機の構造 第１図は、本発明が適用される回転圧縮機の一
例を示す横断面図であり、図示された圧縮機は、
円筒状内周面１ａを有するハウジング１と、該ハ
ウジング１内に回転自在に配置された円筒状回転
スリーブ２と、該回転スリーブ２内に偏心して配
置されたロータ３とからなる。ロータ３は十字形
に配置された４個の放射状スリツト４を有し、
各々のスリツト４内にベーン５が放射方向摺動自
在に配置されている。図には示していないが、ロ
ータ３は駆動軸を有し、この駆動軸を介して適当
な動力源により矢印の方向に駆動される。ベーン
５はロータ３の回転に伴なつて回転し、遠心力に
よつてその先端が回転スリーブ２の内周面に押し
つけられる。 ハウジング１の両側には側板６が取付けられて
おり、一方または両方の側板６に吸入ポート７お
よび吐出ポート８が形成される。回転スリーブ２
には適当な周方向間隔で半径方向に貫通孔９が形
成され、この貫通孔９を介して圧縮空気が回転ス
リーブ２とハウジング１との間に導入され、空気
軸受を構成する。前述のように、ロータ３の回転
に伴なつてベーン５も回転し、該ベーン５は遠心
力により回転スリーブ２の内周面に押しつけられ
る。したがつて、ベーン５と回転スリーブ２との
間に摩擦力を生じ、回転スリーブ２はこの摩擦力
に相当する回転力をベーン５から受けて回転す
る。ハウジング１と回転スリーブとの間には圧縮
空気が導入されて空気軸受を構成するので、回転
スリーブ２の回転に対する抵抗はきわめて小さ
く、該スリーブ２はベーン５の回転速度にほぼ対
応した速度で回転することができる。 このように、回転スリーブ２を空気軸受で支持
しても回転スリーブ２とハウジング１との接触を
完全に防止することができない。したがつて、ハ
ウジング１の内周面１ａおよび回転ハウジング２
の外周面に特別の表面処理を施す。 摺動面の表面処理 摺動面の一方には、硬質の金属質層が形成され
る。 摺動面の基地が鉄系材料であれば、硬質金属質
層は軟窒化処理により形成できる。このばあい、
軟窒化処理に先立つてシヨツトブラストなどによ
り表面を粗くすることが好ましい。第２図は軟窒
化処理の後の表面付近の状態を示す。図に示すよ
うに、基地材料１０の表面にはFe−Ｃ−Ｎ系三
元化合物からなる窒化層１１が形成され、この窒
化層１１は、基地材料に含まれる黒鉛１２との間
の粒界で盛り上つた突出部１１ａを有する。この
窒化層１１を有する表面に軽いラツピング処理を
施して、突出部１１ａの欠けやすいもろい部分を
落としたのち、第３図に示すように固形潤滑剤を
含む被膜１４を形成する。被膜の形成は、たとえ
ばエポキシ樹脂に固形潤滑剤を混合した混合物を
該表面に塗布することにより行なう。塗布後、そ
のまま、あるいはローラにより押しかためたの
ち、加熱して樹脂を硬化させる。加熱は、エポキ
シ樹脂のばあい、160〜250℃で約30分間行なうこ
とが好ましい。 摺動面の基地がアルミニウム合金のばあい、表
面に陽極酸化を施して陽極酸化被膜を形成し、前
述と同様にして固形潤滑剤の塗布を行なう。 また、硬質金属層は硬質クロムめつき、または
NIPめつきにより形成してもよい。このとき、め
つき層を周知の方法により凹凸を形成して、その
表面に形成される凹部に上述と同様な方法で固体
潤滑剤を充填してもよい。 摺動面の他方には耐摩耗性樹脂が形成される。
樹脂としては、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂な
どを用いればよく、樹脂層の形成には通常の方法
を用いることができる。樹脂には、その100容量
部に対し20容量部程度の鱗片状アルミニウムを混
入することが好ましい。樹脂層に固体潤滑剤を含
ませるばあいには、樹脂の塗布前に潤滑剤を樹脂
に混合すればよい。潤滑剤の量は、樹脂100容量
部に対し10ないし120容量部にすることが好まし
い。 実験例 第１図に示す構造で作動容積400c.c.の回転圧縮
機を準備し、回転スリーブに耐摩耗性樹脂層を、
ハウジングに硬い金属質層をそれぞれ形成して、
5000rpmの速度で５時間運転し、摩耗量および駆
動トルクを測定した。摺動面処理条件および試験
結果を第１表に示す。

【表】 以上により、比較例として挙げた無処理アルミ
ニウム合金ハウジングを用いるばあいに比べて、
本発明の実施例では、被膜およびハウジングとも
にすぐれた耐摩耗性を示す。同様な圧縮機で、回
転スリーブに硬い金属質層を、ハウジングに耐摩
耗性樹脂層を形成して同様な試験を行なつた。結
果を第２表に示す。

【表】

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 円筒状内周面を有するハウジングと、前記ハ
   ウジング内に回転自在に配置された回転スリーブ
   と、前記回転スリーブ内に偏心配置されたロータ
   と、前記ロータに支持され前記回転スリーブの内
   周面に摺動接触するベーンとからなる容積型回転
   圧縮機において、前記ハウジングと回転スリーブ
   との間に圧縮空気を導入する手段が設けられて前
   記回転スリーブが空気軸受により支持されるよう
   になつており、前記回転スリーブの外周面と前記
   ハウジングの内周面の一方に硬い金属質の層が形
   成され、他方に耐摩耗性樹脂層が形成され、前記
   金属質層および樹脂層の少くとも一方に固体潤滑
   剤が含まれていることを特徴とする回転圧縮機。