JPS62253986A - 回転圧縮機 - 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） 本発明は、いわゆるベーン型圧縮機の改良として２ハウ
ジング内に回転スリーブを遊嵌し、この回転スリーブの
外周面とハウジングの内周面とで挟まれた間隙にいわゆ
るエアベアリングを形成するようにした回転圧縮機に関
する。

（従来技術） ハウジング内に偏心配置されたロータの外周面から出没
自在にされたベーンがハウジングの内周面と摺接して作
動室を画成し、この作動室がロータの回転に伴って容積
変化することにより圧縮空気を生成する、いわゆるベー
ン型過給機が古くから知られている。このベーン型圧縮
機にあっては、ベーンの先端がハウジングの内周面と摺
接すルタメ、ベーンあるいはハウジングの摩耗が生じ易
く、高回転には不適であると考えられていた。

これに対し、特開昭５９−１８８０９０号公報に見られ
るように、ハウジング内に回転スリーブを回転自在に遊
嵌し、この回転スリーブの外周面とハウジングの内周面
との間隙に、いわゆるエアベアリングを形成するように
した回転圧縮機が知られている。

この回転圧縮機によれば、ベーンと共に回転スリーブが
同期回転し、理論的には、ベーン、回転スリーブ、ハウ
ジング王者の摺接がないため、各要素の摩耗の問題が解
消され、例えばエンジンの過給機など高速回転の下での
圧縮機として適用が可能となる。

しかしながら、実際上、ハウジング内の回転スリーブは
、高圧側（吐出ボート側）と低圧側（吸入ポート側）の
圧力差によって吐出ボート側へ偏位し、当該部位でハウ
ジングと摺接して、回転スリーブとベーンとの同期回転
が損なわれる、つまり回転スリーブの内周面に対してベ
ーンが摺動し、ベーン等の摩耗を生じてしまうという問
題がある。

この問題に関し、ハウジングの内周面と回転スリーブの
外周面との摺動抵抗に対して、回転スリーブの内周面と
ベーンとの摺動抵抗が相対的に大きいければ２ベーンと
回転スリーブとの同期回転が強制され、ベーンの摩耗の
問題を解消し得ると考えられる。この考えに基づいて、
本願出願人は、ベーンを耐摩耗性に優れたカーボン製ベ
ーンとすると共に、回転スリーブの内周面に軟窒化処理
を施してその表面をポーラスにする、つまり回転スリー
ブの内周面を粗れさせることを提案した（前記特開昭５
９−１８８０９０号公報参照）。

（発明が解決しようとする問題点） しかし、上記提案によったとしても、ベーンの摺動を完
全に回避することは難しい。そして、このベーンが摺動
した場合には、回転スリーブの内周面をポーラスにした
分だけ、ベーンの摩耗が促進される結果となる。

そこで、＊発明の目的は、前記特開昭５９−１８８０９
０号公報に開示の技術を発展させ、回転スリーブとベー
ンとの同期回転を強制させるという要請と、ベーンが摺
動したとしてもその摩耗を強力少なくするという要請と
の両立を図るようにした回転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１作用）本発明は、ベー
ンと回転スリーブとの関係を見たときに、ベーンと回転
スリーブとの初期抵抗、つまりベーンと回転スリーブと
の相対回転が生じるまでの抵抗が大きければ、両者の周
期回転を強制することができるということと、ひとたび
ベーンが摺動したときには、つまりベーンと回転スリー
ブとの相対回転が生じたときには、その摺動抵抗が小さ
ければベーンの摩耗を小さなものとすることができると
いう点に着目して、回転スリーブの内周面に、カーボン
製のベーンに対して初期抵抗が大きく且つ摺動抵抗が小
さな樹脂層を設けるようにしたものである。

具体的には１円形内周面を備えたハウジングと該ハウジ
ング内に回転自在に遊嵌された回転スリーブと、 該回転スリーブ内に配置され、前記ハウジングの中心線
から偏心した軸線回りに回転駆動されるロータと、 該ロータの外周面から出没可能とされ、前記回転スリー
ブの内周面と当接するカーボン製のベーンとからなり、
前記ハウジングと前記回転スリーブとで挟まれた間隙内
にエアベアリングを形成するようにされた回転圧縮機を
前提として、前記回転スリーブの内周面がポーラスな表
面とされて、該表面に初期抵抗が大きく且つ摺動抵抗が
小さな樹脂層が設けられている、構成としである。

前記回転スリーブの内周面をポーラスな表面とするには
、ショツトブラスト処理、リュープラント処理、Ｃｕな
どの軟質メッキ処理、酸化被膜（ＡＢ−１）処理、軟窒
化処理等を単独あるいは組合わせて行なえばよい。これ
らの下地処理により回転スリーブの内周面は粗れた表面
となり、その表面に形成される樹脂層との密着性が高め
られることとなる。また耐食性においても優れるという
利点がある。

前記樹脂層としそは、フッ素樹脂が好ましく、その他、
エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、芳香性ポリアミド樹脂
、ビスマレイミドトリアジン樹脂（ＢＴ樹脂）、熱可塑
性芳香族ポリエステル樹脂、ポリエーテルスルフォン（
ＰＥＳ）樹脂、シリコーン樹脂等であってもよい、この
ような樹脂で形成された樹脂層は、カーボン製のベーン
に対し初期抵抗、つまりベーンと回転スリーブとの相対
回転が生ずるまでの抵抗が大きく、且っベーンと回転ス
リーブとの相対回転が生じた後は摺動抵抗が小さい。こ
のため、ベーンと回転スリーブとの相対回転が生ずるま
では、ベーンと回転スリーブとの同期回転を強制する一
方、ベーンと回転スリーブとの相対回転が生じた後は、
ベーンが滑らかに回転スリーブの内周面を摺動すること
となって、ベーンの摩耗が低減されることとなる。

（実施例） 亘紅反亘盈五１１ 第２図において、１はハウジングで、ハウジングは円形
内周面を備えたセンタハウジング２とその両端を閉塞す
るサイドハウジング３（一方のサイドハウジングは省略
して示しである）、とで形成され、ハウジングｌ内には
、センタハウジング２の内径よりも若干小径の回転スリ
ーブ４とロータ５が収容されている。

回転スリーブ４はセンタハウジング２の内周面と僅かな
間隙６（例えば３０〜５０ル）をもってセンタハウジン
グ２内に遊嵌されて、ハウジングｌ内で回転自在なもの
とされている。

前記ロータ５は、センタハウジング２の中心線から偏心
して配置され、その軸（図示省略）は例えばエンジン（
図示省略）とベルトで連結されて、駆動される。このロ
ータ５には、その外周面にベーン溝７が刻設されている
。ベーン溝７はロータ５の軸線方向に延在し、且つロー
タ５の周回り方向に等間隔に複数設けられている（この
実施例では４本）、また各ベーン溝７はロータ５の径方
向に延びて、ベーン溝７内には板状カーボン製のベー７
８が出没自在に嵌合されている。

ベーン８は、ロータ５が駆動回転されることに伴う遠心
力によりロータ５の外周面から伸長して回転スリーブ４
の内周面と当接し、これによってロータ５の外周側には
、その周回り方向において、複数（ここでは４室）の作
動室９が画成され、各作動室９はロータ５の回転（第２
図中、Ｘ方向）によって容積が変化し１作動室９内の空
気が作動室９の容積減少に伴って圧縮される。

作動室９内への空気の導入オ及び生成された圧縮空気の
導出は、共に一方のサイドハウジング３に形成された吸
入ポートｌＯ１吐出ポート１１から行なわれるようにな
っている。

また、前記回転スリーブ４には前記間隙６と作動室９と
を連通ずる貫通孔１２が設けられており、この貫通孔１
２を通って、作動室９内の圧縮空気が前記間隙６内に導
入され、センタハウジング２の内周面と回転スリーブ４
外周面との間にいわゆるエアベアリングが形成されるよ
うになっている。

センタハウジング２の内周面２ａ 第１図に示すように、センタハウジング２の内周面２ａ
には硬質層１３が形成され、この硬質層１３としては内
周面２ａに硬質クロムメッキまたはＮｉＰメッキ等を施
せばよく、この場合、メッキ工程において逆極性電圧の
印加などの公知の方法により、メッキ表面をポーラス構
造にして該表面に形成される多数の凹部に、二硫化モリ
ブデン、グラファイトなどの固体潤滑剤を充填すること
が好ましい。また、センタハウジング２が鉄系材料（例
えば片状黒鉛鋳鉄）の場合には、軟窒化処理により形成
される窒化層で硬質層１３を構成してもよい、軟窒化処
理を行うと、基地マトリッ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、その後に軽いラッピングを
施して盛り上り部の欠は易い部分を落し、表面に生じた
多数の凹部に固体潤滑剤を充填するようにしてもよい。

センタハウジング２がアルミニウム合金の場合には、摺
動面に陽極酸化処理を施して陽極酸化被膜　−を形成し
てもよい。また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るものでもよく、あ
るいはラッピング処理を施すものであってもよい、この
ように金属質で硬質層１３を形成する場合には、層厚と
して約１０１Ｌとすれば足りる。

あるいは、硬質層１３を樹脂層で構成するものであ１て
もよく、この場合樹脂としては、フッ素樹脂、エポキシ
樹脂、ポリイミド樹脂、芳香性ポリアミド樹脂、ビスマ
レイミドトリアジン樹脂（ＢＴ樹脂）、熱可塑性芳香族
ポリエステル樹脂、ポリエーテルスルフォン樹脂（ＰＥ
Ｓ樹脂）、シリコーン樹脂等を使用することができる。

例えば、フッ素樹脂を使用する場合、センタハウジング
２ａ内周面２ａに樹脂を吹き付け、仮焼成の後、約３３
０℃に加熱し、３０分間維持して本焼成すればよい、こ
のように樹脂で硬質層１３を形成する場合には、層厚と
して約５０％及至１００ＩＬあることが好ましい、また
、前記樹脂に固体潤滑剤を含ませるものであってもよい
。固体潤滑剤とじては、フッ素樹脂粉末、黒鉛、二酸化
モリブデン、窒化硼素など周知のものを使用することが
でき、配合比としては、樹脂１００容量部に対して固体
潤滑剤を１０及至１２０容量部程度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、潤滑効果を
得ることができず、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る。

回転スリーブ４の外周面４ｂ 片状黒鉛鋳鉄で回転スリーブ４が構成されている場合、
外周面４ｂにショツトブラスト処理、リューブライト処
理等を施してその表面を粗れさせ、その上に硬質樹脂層
１４を設けることが好ましい。この場合、外周面４ｂに
Ｃｕ等の軟質メッキを施す、あるいは酸化液ｆｌＩ（Ａ
Ｂ−１）処理を施して耐食性の向上を図ることが望まし
い。

硬質樹脂層１４としては、前記硬質層１３に使用し得る
樹脂と同じであり、また、その処理条件も同じようにす
ればよい。また、前述の硬質層１３と同様に硬質樹脂層
１４に固体潤滑剤を含有させるものであってもよい。

また、センタハウジング２と、回転スリーブ４との初期
なじみ性を高めるため、第３図に示すように、硬質樹脂
層１４の上に軟質樹脂層１５を積層するものであっても
よい、この場合前記両層１４．１５は同一系統樹脂で形
成することが、硬質樹脂層１４と軟質樹脂層１５との密
着性を十分なものとする上で望ましい、そして、硬質樹
脂層１４、軟質樹脂層１５は、加熱の温度調整により硬
度を所定のものとするものであってもよく、また硬度の
異なる同系異種の樹脂を選択することにより形成するも
のであってもよい。硬質樹脂層１４の硬度としては、当
該硬質樹脂層１４の耐摩耗性のために鉛筆硬度でＦ乃至
２Ｈであることが好ましい。一方軟質樹脂層１５の硬度
としては、適度な初期なじみ性を得るために鉛筆硬度で
Ｂ乃至２Ｂであることが好ましい。そして、これら樹脂
層の層厚としては、硬質樹脂層１４にあっては３０ル及
至５０．程度が望ましい。３０＃Ｌより少ないと硬質樹
脂層１４として不足であり、５０ｇを越えると剥離する
恐れがある。一方、軟質樹脂層１５にあっては５ル乃至
３０ＩＬ程度が望ましい。５終より少ないと所定の初期
なじみ性を得る前に軟質樹脂層１５が摩耗消失してしま
うからであり、３０ｐを越えると軟質樹脂層１５が摩耗
消失した後のハウジング２と回転スリーブ４との間隙６
が大きくなりすぎる。

勿論、センタハウジング２の内周面２ａの処理と回転ス
リーブ４との外周面４ｂの処理は、基本的には、両者の
摺動抵抗を小さくするためのものであり、前述したセン
タハウジング２の処理と回転スリーブ４の処理とを取り
変えるものであってもよい。すなわち、センタハウジン
グ２の内周面２ａの処理と回転スリーブ４の外周面２ｂ
との処理は相対的なものである。

回転スリーブ４の内０面４ａ 前述した回転スリーブ４の外周面４ｂと同様に、第４図
に示すように、内周面４ａにショツトブラスト処理、リ
ューブライト処理等を施してその表面を粗れさせ、その
上に樹脂層１６を設けるとよい。この場合、内周面４ａ
にＣｕ等の軟質メッキ、軟窒化処理、あるいは酸化被膜
（ＡＢ−１）処理を施して耐食性の向上を図ることが望
ましい。

樹脂層１６としては、前述の硬質層１３に使用し得る樹
脂を用いることができ、その処理条件も同じである。ま
た、硬質層１３等と同じく固体潤滑剤を含有させるもの
であってもよい。樹脂層１６の層厚としては、５０ｇ及
至１Ｏ０ｐ程度であることが望ましい。５０ＪＬ以下で
は耐久性が不足し、１ＯＯＩＬ以上では樹脂層１６の周
面を真円とすることが難しく、また剥離の問題が生ずる
。

実験例 センタハウジング２の内周面２ａに硬質クロムメッキを
施した場合（実験例１）と、樹脂層を形成した場合（実
験例２）とに分けて実験した。

（実験例１） 回転スリーブ４の内周面４ａと外周面４ｂの処理条件を
種々に変えて行なった。その組合せに応じ処理ｉ−を１
至１−１２を対照表１に示す、尚対照表１中、比較例１
は従来例を示すものである。尚、樹脂層１６としては、
フッ素樹脂を使用した。

（以下余白） （実験例２） 前記実験例１と同様回転スリーブ４の内周面４ａと外周
面４ｂの処理条件を種々に変えて行なった。その組合せ
に応じ処理２−１及至２−１１を対照表２に示す。尚対
照表２中、比較例２は従来例を示すものである。また、
処理２−７における回転スリーブの外周面のリューブラ
イト処理は層厚１７ｇ、処理２−８．２−９での回転ス
リーブの外周面におけるメッキ層は層厚３ｏｇ、処理２
−１１での回転スリーブの外周面における表面粗さはＩ
ＪＬ以下とした。

（以下余白） （実験結果） 前記実験例１．２について、各処理のものを耐食性、ポ
ンプの損失抵抗、ベーンの摩耗について試験した。

試験条件は下記のとおりである。

（１）耐食性評価、ＪＩＳ恒温恒湿試験（２）ポンプの
損失抵抗及びベーンの摩耗テスト圧縮機容量：　９００
ｃｃ テスト条件：６０００ｒｐｍ、ｌ　、ＯＫｇ／ｃｍ２Ｇ
時の抵抗測定 上記条件で１時間保持後ベーン の摩耗量測定 果を第５図、第６図に示す。

（以下、余白） 第５図、第６図に示す結果から、回転スリーブ４の内周
面４ａに樹脂層１６を施した処理１−１及至１−１２あ
るいは２−１及至２−１１のいずれにおいてもベーン８
と回転スリーブ４との同期回転が強制されていることが
理解される。このことは樹脂層１６の上述した初期抵抗
が大きいことを意味するものである。また、回転スリー
ブ４等の耐食性あるいは耐摩耗性において、表３．４．
５．６から理解されるように、処理１−８．１−９．１
−ｔｔ、１−１２、？−８，２−９，２−１１が優れて
いることが理解される。

（発明の効果） 以上の説明から明らかなように、本発明によれば、ベー
ンと回転スリーブとの間において所期抵抗が大きいため
、両者の同期回転を約束することができる。、また、ベ
ーンと回転スリーブとの間に相対回転が生じたとしても
、摺動抵抗が小さいため特にカーボンベーンの摩耗を低
減することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はセンタハウジング、回転スリーブを拡大して示
す要部断面図、 ５ｇ２図は、回転圧縮機の全体的構成を示す断面図、 第３図は、回転スリーブの外周面における処理の変形例
を示す要部断面図、 第４図は、回転スリーブ内周面の処理を示す要部拡大図
、 第５図、第６図はポンプ損失抵抗試験結果を示す図であ
る。 ２：センタハウジング ２ａ：内周面 ４：回転スリーブ ４ａ：内周面 ４ｂ：外周面 ５：ロータ ６：間隙 ８：へ−ン １３；硬質層 ｌ４：硬質樹脂層 １６：樹脂層 第１図 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）円形内周面を備えたハウジングと、 該ハウジング内に回転自在に遊嵌された回転スリーブと
   、 該回転スリーブ内に配置され、前記ハウジングの中心線
   から偏心した軸線回りに回転駆動されるロータと、 該ロータの外周面から出没可能とされ、前記回転スリー
   ブの内周面と当接するカーボン製のベーンとからなり、
   前記ハウジングと前記回転スリーブとで挟まれた間隙内
   にエアベアリングを形成するようにされた回転圧縮機に
   おいて、 前記回転スリーブの内周面がポーラスな表面とされて、
   該表面に初期抵抗が大きく且つ摺動抵抗が小さな樹脂層
   が設けられている、 ことを特徴とする回転圧縮機。