JPS61201782A

JPS61201782A - 斜板式コンプレツサ

Info

Publication number: JPS61201782A
Application number: JP60041541A
Authority: JP
Inventors: Kenichiro Futamura; 憲一朗二村; Keiichiro Otsu; 大津　恵一郎
Original assignee: Taiho Kogyo Co Ltd
Current assignee: Taiho Kogyo Co Ltd
Priority date: 1985-03-02
Filing date: 1985-03-02
Publication date: 1986-09-06
Anticipated expiration: 2011-06-05
Also published as: JP2503204B2

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〕本発明は斜板式コンプレッサ、特にシューの改良に関す
るものである。

（従来の技術）従来より、例えば自助型の空調システムには、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、該シリンダブロック内において回転軸により
回転される斜板と、該シリンダボア内に摺動自在に嵌合
されたピストンと、該ピストンと該斜板の摺動面との間
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コンプレッサが使用され
ている。このコンプレッサでは、回転軸の回転により斜
板が揺動回転し、これによりピストンが往復運動をして
シリンダ内の冷媒を圧縮する。

かかる従来の斜板式コンプレッサにおいて、半球状のシ
ューの場合にはピストンの凹球面と摺接する凸球面状震
動面又は板状シューの場合にはポールの凸球面と摺接す
る、該凹球面状摺動面は、固体潤滑剤を含有した１ｌＷ
１皮膜の面で形成されたものが知られている（特開昭５
７−１４６０７０）しかし斜板式コンプレッサにおいて
は、通常シューの平坦面状摺動面側の周速は最大２Ｑｓ
／５ｅＣ１であり、シューの受ける荷重は約１００〜１
６０ｋｇ／ｃａ＋２と大きく、上記の従来の斜板式コン
プレッサにおいても耐焼付性、耐摩耗性が充分に良いと
はいえないという欠点があった。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明は上記問題点に鑑み、動力損失の少ない、かつ耐
焼付性の向上した斜板式コンプレッサを提供するにある
。

（問題点を解決するための手段）本発明の斜板式コンプレッサにおいては、斜板式コンプ
レッサを構成するシリンダブロック、斜板、ピストン等
は従来の斜板式コンプレッサのそれらと同一でもよい。

本発明の斜板式コンプレッサを特色づけるシューの特徴
の１つは、まず、このシューの球面状摺動面が例えば第
２図および第３図に示すように、固体潤滑剤を含有した
潤滑皮膜の面４．４１で形成されていることである。

上記固体潤滑剤としては、二硫化モリブデン（ＭＯ８２
）、グラフ７イト（ＧＲ）、窒化ほう素（ＢＮ）、二硫
化タングステン（ＷＳ　ｔ　）　、ポリテトラフルオロ
エチレン樹脂（ＰＴＦＥ）など種々のものが使用可能で
ある。固体ｒＩＪ滑剤は周知の如くその多くが層状、薄
片状構造を有し、この層間における滑り性によって潤滑
作用を為すが、使用条件、目的等に応じて最適のものを
選択する必要がある。

上記潤滑皮膜は、通常上記固体ａｌＷｊ剤に、熱硬化性
樹脂であるフェノール樹脂をバインダーとして所望の摺
接面にコーティングされて形成されている。またこの潤
滑皮膜として鉛、ビスマス等の軟質金属の皮膜を用いる
こともできる。この潤滑皮膜の厚さは、１０μ園以下が
好ましく、７μｍ以下であればより好ましく、５μｍ以
下であればさらに好ましい。

上記潤滑皮膜の面は例えば第２図に示すようにシューの
球面状摺動面のみに形成されてもよいし、シューの全面
にわたって形成されてもよい。

上記潤滑皮膜は、第４図に示すように下地皮膜６の表面
に形成されたものとすることができる。

この下地皮膜としては、上記リン酸マンガンのみならず
リン酸亜鉛、クロム酸塩の化成皮膜でもよく、或いはタ
フトライド法などによる軟窒化処理によって形成される
窒化皮膜であっても良い。また、第３図に示すようにこ
の下地皮膜そのものを省略することも可能である。

上記潤滑皮膜の形成方法は、以下の通りとすることがで
きる。

まず被処理物をアルカリ液等で脱脂処理をし、次いでリ
ン酸マンガン化成皮膜等の下地皮膜をその表面に形成さ
せる。この場合必要に応じて促進剤を添加して処理ｒｆ
ｌＷｌの短縮を図る。その後、コーテイング材をスプレ
ー、タンプリング、浸漬、はけ塗り等の方法で塗布し、
所定条件下で焼成して潤滑皮膜を形成する。なおこの潤
滑皮膜の膜厚は、この皮膜がまもうして隙間が生じるこ
とに起因する運転騒音を防止するために、上記下地皮膜
の膜厚と合わせて所定値以下となるように調整するのが
好ましい。

さらに潤滑皮膜の別の形成方法としては、例えばシ１−
を低温浸硫処理して表面に壁間性をもつ六方晶系の硫化
鉄の拡散層を形成せしめるなどの方法もある。

また上記球面状摺動面には、第５図に示すように、その
ほぼ中央に、孔を設けることもできる。

本発明の斜板式コンプレッサを特色ずけるシューの他の
特徴は、例えば第２図に示すように、シューの上記平坦
面状摺動面２は、ヴィッカース硬度１３００以上の硬質
層の面で形成されている。

この硬質層は、母材を浸ボロン、炭化チタン化又は炭化
バナジウム化等の処理を施して形成される。

なるべく硬度の大きいものが好ましい。この硬度は、相
手材の硬度よりも大きいものである。即ち該相手材は通
常ｆ−１ｖ１０００〜１２００の硬さをもつ初晶シリコ
ンを有するアルミニウムーシリコン合金が用いられてい
る。

上記の各種硬化方法は特に問わないが、例えば浸ボロン
処理は、炭化ホウ素（Ｂａ　Ｃ）および炭素に炭化珪素
、四弗化ホウ素カリウム等を添加した粉体又は粒状体の
中に被処理品を埋めて所定時間、所定温度で加熱するも
のである。

上記硬質層の厚さは、特に限定されないが、通常１０〜
１００μ程度である。

シューの形状は、第１図に示すように従来と同様に半球
状シューであっても、あるいは第６図に示すように平板
状の板状部材２５からなるものであっても、それらの変
形であってもよい。この半球状のシューは、鋼球を半球
状に切断することによって形成してもよく、又、鍛造に
よって半球状に成形してもよい。板状のシューは鍛造、
切削によって形成すればよく、又、焼結体との組合せか
ら形成してもよい。

上記シューの平坦面状（習肋面には、例えば第５図およ
び第６図に示すように、その中央部に中央孔７．７１を
具備するものとすることができる。

この中央孔は第７図に示すように、シューの平坦面状摺
動面２とつながり、ロート状に拡大する開口面７ａおよ
び該開口面７ａとつながる内壁面７ｂで形成される。ま
たこの中央孔は、この孔が貫通せずに第７図に示すよう
に上記内壁面７ｂとつながる底面７Ｃを有してもよいし
、貫通していてもよい。油の保持力の点では前者が有利
である。

シューの［ＩＷ動面の中央部に中央孔を形成する］とは
、シューの平坦面状摺動面のほぼ全面にわたって孔を多
数個分散させて形成する場合を排除することを意味する
。

そして上記中央孔７は、第７図に示すように、その開口
面７ａの内側に、少なくとも、中心軸を通り、縦倍率１
０００、横倍率１０で測定した該平坦面状摺動面高さを
示す図上で、咳図上の最高平坦面状摺動面を結ぶ平坦面
状摺動面直線ｍと、該平坦面状摺動面直線−と平行に該
図上で２０ｍｍ低い直線ｍ′と該中央孔の壁面７ｂとの
交点りを通り該平坦側面直線ｍと垂直な軸方向直線ｎと
の交点Ｂと、該図上の該開口面７ａに接する４５度の傾
きをもつ接Ｍ文と該軸方向直線ｎとの交点Ｃを結ぶ基準
距離りが、該図面上で３ＩＩＩｍｍ以上である断面をも
つリング状の空間９を有することとすることができる。

上記基準距離りは、３ＩＩＩＲ以上、より好ましくは４
■−以上である。

なおこの開口面の形状は、例えば第８図に示すように該
開口面の断面形状が平坦なもの７１ａであってもよいし
、第９図に示すように脹らんだ曲線状のもの７ｍｍ８で
あってもよい。

また例えばシューの中央孔を形成する開口面と内壁面は
、平滑に連続しているものとすることができる。いずれ
にしろ平坦面状摺動面２と開口面７ａとは平滑に連続し
たものとすることができる。

シューの中央孔は、シューの平坦面状摺動面の中央部に
あり、平坦面状摺動面より凹部となる有底の空間がある
のが好ましいが、貫通していてもよい。この中央孔は第
１には油溜め用の空間となるものである。孔の開口の大
きさは、シューの平坦面状摺動面広さ、作用する荷重等
を考慮して決められる。中央孔の開口が広い程中央孔よ
り平坦面状摺動面に潤滑油を供給するのに都合がよい。

またシューの中央部が摩擦により異常に加熱される場合
には、熱膨張による中央部の突出をおさえる。しかし、
中央孔の開口が広いと開動面積がそれだけ少なくなり、
単位摺動面積当りの荷重が増大する。好ましい中央孔の
開口面積は平坦面状震動面積の１％〜２０％程度である
。

大型の斜板式コンプレッサのように大きい平坦面状摺動
面をもつシューにあっては、第１２図にその摺動面を示
すように中央孔と同心的にリング状の満１０を形成して
もよい。また第１３図にその摺動面を示すように中央孔
７１から放射状に伸びる溝１０１を形成してもよい。し
かし、これら溝は上述したようにこの摺動面の摺動面積
を減少させることになるので、注意を必要とする。

シューの中央孔を形成する方法は、シューを鍛造によっ
て成形する場合には、該孔に対応する突起を鍛造用の型
に突設しておき、シューを鍛造して成形すると同時に孔
を形成することができる。

又、シューを成形した後に、後加工でプレス型を押圧す
ることによって孔を形成してもよい。又、他の穿孔手段
としてはドリルや旋盤による切削加工によって行なって
もよい。

シューは金属、セラミックス等通常の構造材料で作るこ
とができる。一般的にはシューは軸受鋼（ＳＬＪＪ２）
等鉄鋼材料から作製されている。

〔実施例〕

以下、本発明を実施例より説明する。

（１）焼付荷重および動力損失に対する評価本実施例に
おいて、第１表に示すように、半球状シューの凸球面状
摺動面に潤滑皮膜を、平坦面球状シューは、第４図に示
すように硬質層４はシュー全体に形成され、該硬質ｍｍ
４上の凸球面状側には、リン酸マンガンの下地皮膜６が
形成され、該下地皮膜６上に二硫化モリブデンを有する
潤滑皮膜５が形成されている。

さらに上記Ｎ０９１〜３の半球状シューには、第７図に
示すように、シューの平坦面状摺動面中央には、直径２
．５ｍｍ１深さｍｍｍｍｍ１基準距離りが４ｍｓの有底
の中央孔７を有する。さらに上記Ｎｏ、１〜３０半球上
シューの平坦面状摺動面は、第１０図に示すように最中
高点が中央孔側（約１／３ａの点）に位置した脹らみを
有する。なお母材はいずれも８４５Ｇを用いた。

上記硬質層、下地皮膜、および潤滑皮膜の形成方法は以
下の通りである。

まずシューＮ０．１の硬質層は浸ボロン処理により形成
した。即ち炭化ホウ素ＢａＣ１炭素に炭化珪素および四
弗化ホウ素カリウムＫＢＦ４等を添加した粉状体の中に
母材を埋めて３〜５時間、８００〜１０００℃に加熱し
た。この浸ボロン処理により外層はホウ化−鉄ＦｅＢ、
内層はホウ化二鉄ＦｅｚＢの２ｍｍから成る表面層（約
５０μ）を形成させた。この硬化層の硬度はＨｖ１３０
０であった。シューＮ０．２においては、化学蒸着法に
より炭化チタン（Ｔｉ　Ｃ’）から成る硬質層（約６μ
、ＨＶ２８００）　を形成シタ。シ：ｘ　−Ｎ０１３に
おいては、塩浴処理法により炭化バナジウム（ＶＣ）か
らａる硬質ｍ　（約８μ、ＨＶ３５００）を形成した。

上記下地皮膜の形成方法は、先ず被処理物としてのシュ
ーを苛性ソーダ等のアルカリ液中において６０〜７０℃
で脱脂処理し、水洗、次いで湯洗いして表面に付着した
アルカリを除去する。脱脂された被処理物の凸球面状摺
動面のみを８５〜９５℃のリン酸マンガン水溶液中に浸
漬すれば下地皮膜としてのリン酸マンガン化成皮膜（約
２μ）が表面に形成される。

上記ｒＩｌ滑皮膜の形成方法は、上記リン酸マンガン化
成皮膜が形成されたところでこれを瀾洗いして湯風乾燥
し、そしてその凸球面状摺動面に適当な稀釈剤で稀釈し
た二硫化モリブデン（Ｍｏ　Ｓ　ｔ　）、グラファイト
、フェノール樹脂等から成るコーテイング材をスプレー
で塗布する。そしてこれを１８０℃で３０分、或いは１
５０℃で１時間焼成して、目的とする潤滑皮膜を形成し
た。

なお比較例Ｎ０ｍｍ〜４としては、第１表に示すように
、所定の硬度を有する種々の平坦面状震動面の材質およ
び上記ａｍ皮膜を有し又は有しない凸球面状摺動面のシ
ューを用いた。

上記の第１表に示した実施例Ｎｏ、１〜３および比較例
Ｎ０９１〜４のシューについて動力損失および焼付荷重
の試験を行ない、その結果を第１表に示した。

上記動力損失の測定は、総排気量１５０ｃｃ／ｒｅｖ８
の斜板式コンプレッサに実際に組込み、正規の冷媒ガス
及び潤滑油封入量で運転して行なった。

この動力損失の値の単位は、１冷凍トンあたりの馬力で
示す。

上記焼付荷重の試験は、（１）摺動速度は１５ｍ７ｓｅ
ｃで一定であること、（２）荷重は２０ｋｇずつ額増さ
せ、各荷重段階は２０分継続すること、（３）潤滑油は
冷凍機油１に対し軽油９のものであり、潤滑方法は約０
．４ｍｌ／分のフェルト塗布方法であること、（４）相
手材は、Ａｌ−１６〜１８％５ｔ−４〜５％Ｃｕ−０，
４５〜０．６５Ｍｇのアルシル合金であり、真直度２μ
以下、あらざ０．６±０．２μのものであること、（５
）シューの真直度は１μ、あらぎ０．２〜０．６８であ
ることの条件により行なった。

上記試験結果（第１表）によれば、本実施例Ｎ００１〜
３のシューは、比較例Ｎ００１〜４のシューに比べて動
力損失が少なく、かつ焼付荷重が大きい。即ち平坦面状
摺動面にＨｖ、１３００以上の硬質層を有するもの（Ｎ
ｏ、１〜３）の焼付荷重は５２ｏ〜６００ｋｇであり、
Ｈｖ５５０．８００の各比較例Ｎｏ　、１．２　（２８
０〜４００ｋｇ）と比べて著しく大きい。また凸球面状
摺動面に上記潤滑皮膜を有するもの（Ｎｏ、１〜３）の
動力損失は、１０００ｒｐａ＋で２．４０．２００　Ｏ
ｒｐｍで２．６３〜２．６５であり、この潤滑皮膜を有
しない比較例ＮＯ３３，４（１０００ｒｐｍで２゜５０
〜２．５２．２００　Ｏｒａｍで２．７５〜２゜８０）
と比べて著しく小さい。

なお上記実施例および比較例はすべて中央孔を有するが
、中央孔を有しないシューの焼付荷重は約３６０ｋｏで
あ１ζ叱また平坦面状震動面における中高点の位置は、
第１０図に示した１／３ａ点周辺又はそれよりも中央孔
側であっても、はぼ同様の良好な性能を示す。

（２）斜板式コンプレッサ本発明の実施例の斜板式コンプレッサの断面図を第１４
図に示す。第１４図において、１２はシリンダブロック
であり、このシリンダブロック１２内には回転軸１３が
軸受１４．１５を介して回転自在に軸支され、この回転
軸１３には、斜板１６が連結固定されている。そして前
記シリンダブロック１２には複数個のシリンダボア１８
が形成され、各ボア１８内には、ピストン１９が摺動自
在に嵌合されている。このシリンダブロック１２の左端
開口部には、バルブプレート２０及びフロントシリンダ
ヘッド２１により閉塞され、右端開口部にはバルブプレ
ート２２及びリヤシリンダヘッド２３により閉塞されて
いる。

前記ピストン１９の中央部分には球状凹陥部１９ａが形
成されている。２４は半球状のシューであり、これはピ
ストン１９の球状凹陥部１９ａに間接する凸球面状摺動
面ｊと、斜板１６の摺動面に溶接する中央孔７を有する
平坦面状摺動面２とを備えている。なお以上の構成は基
本的には従来の斜板式コンプレッサの構造と同一である
。このシューに該シューの凸球面状摺動面に上記（１）
で記したＮｏ、１等の潤滑皮膜を有し、かつ咳シューの
平坦面状摺動面に上記（１）で記したＮｏ。

会等の平坦面状摺動面形状を有するものを用いると、動
力損失が少なく、かつ耐焼付性は良好である。

尚、シューは上記実施例の斜板式コンプレッサのように
半球状のシューを用いてもよいが、第１５図に示すよう
に板状シュー２５とポール２６から成るものを用いても
よい。この斜板式コンプレッサでは板状部材２５が斜板
１６と摺接し、ピストン１９の球状凹陥部１９ａと板状
部材２５の球状凹陥部との間にポール２６が介装されて
いる。

この例の場合にも前記実施例と同様にシューの板状部材
２５の凹球面状摺動面には潤滑皮膜が形成され、平坦面
状摺動面の中央部に油溜め用の中央孔７１が形成されて
いる。従って潤滑油の少ない条件で斜板式コンプレッサ
が使用される場合に、シューの平坦面状摺動面に一定量
の潤滑油が供給され、さらに、斜板式コンプレッサが苛
酷な条件で長時間運転され、シューの中央部が集中的に
高温となり、その熱膨張によりシューの平坦面状摺動面
が突出する場合にも、本発明に係る中央孔が熱膨張を吸
収し、平坦面状摺動面の突出をおさえる。このためシュ
ーの中央部に局部的な高荷重がかかりにくい。そのため
焼付きしにくくなっている。

〔発明の効果〕

本発明の斜板式コンプレッサにおいては、シューの球面
状摺動面は、固体潤滑剤を含有した潤滑皮膜の面で形成
され、最も摺動条件のきびしい斜板に摺接するシューの
平坦面状摺動面は、ヴイツカース硬度で１３００以上の
硬質層の面で形成されている。従って本斜板式コンプレ
ッサは、シューの焼付ぎが防止され、かつ動力損失も少
ない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の斜板式コンプレッサに用いられる半球
状シューの断面図である。第２図は第１図に示した半球
状シューの要部拡大断面図である。第３図は第１図に示した半球状シューの他の態様の要部
拡大断面図である。第４図は本実施例で用いた半球状シ
ューの要部拡大断面図である。第５図は本発明の斜板式コンプレッサに用いられる、中
央孔を有する半球状シューの断面図である。第６図は本
発明の斜板式コンプレッサに用いられる板状シューの断
面図である。第７図は本発明の斜板式コンプレッサに用いられる代表
的なシューの、要部の断面状態を示す斜視図である。第
８図はある態様の中央孔を有する、本発明に係わるシュ
ーの、要部断面図であり、第９図は他の態様の中央孔を
有する、本発明に係わるシューの要部断面図である。第
１０図は本実施例で用いられた、中高な平坦状摺動面を
有する半球状シューの断面図である。第ｍｍ図は他の態
様の中央孔を有する、本発明の斜板式コンプレッサに用
いられるシューの平坦面状摺動面を示す平面図である。第１２図は他のシューの摺動面を示す平面図であり、第
１３図はさらに他のシューの摺動面を示す平面図である
。第１４図は本発明の実施例に示す斜板式コンプレッサの
断面図である。第１５図は平板状のシューを有する斜板
式コンプレッサの断面図である。１・・・半球状のシュー２・・・平坦面状摺動面３・・・凸球面状摺動面３１・・・凹球面状摺動面４・・・硬質層５・・・潤滑皮膜６・・・下地皮膜７・・・中央孔　　　　　７ａ・・・開口面７ｂ・・・
内壁面　　　　７Ｃ・・・底面８・・・中心軸９・・・リング状の空間　１０・・・溝夕・・・開口面
に接する４５度の傾きをもつ接線ｌ・・・摺動面直線　
　　ｍ′・・・ｍと平行な直線ｎ・・・軸方向直線Ａ・・・ｋとｍの交点Ｂ・・・ｍとｎの交点Ｃ・・・文とｎの交点

Claims

【特許請求の範囲】

（１）軸と平行に設けられた複数個のシリンダボアをも
つシリンダブロツクと、該シリンダブロック内において回転軸により回転される
斜板と、該シリンダボア内に摺動自在に嵌合されたピストンと、該ピストンあるいは該ピストンと摺動するポールと該斜
板の摺動面との間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一面が球面状摺動面、他面が平坦面
状摺動面をもつシユーと、で構成される斜板式コンプレ
ッサにおいて、上記シューの該球面状摺動面は固体潤滑
材を含有した潤滑皮膜の面で形成され、上記シユーの該平坦面状摺動面は、ヴィッカース硬度１
３００以上の硬質層の面で形成されていることを特徴と
する斜板式コンプレッサ。
（２）潤滑皮膜は、二硫化モリブデン、窒化ほう素、グ
ラフアイト及びポリテトラフルオロエチレンから選ばれ
た少なくとも一種の固体潤滑剤が、エポキシ樹脂、フエ
ノール樹脂等の熱硬化性樹脂のバインダによつて結合さ
れて成るものである特許請求の範囲第１項記載の斜板式
コンプレッサ。
（３）潤滑皮膜は、リン酸マンガン化成皮膜、リン酸亜
鉛化成皮膜等の下地処理皮膜を介してコーティングされ
ており、該潤滑皮膜と下地皮膜との合計厚さが１０μｍ
以下である特許請求の範囲第１項差の斜板式コンプレッ
サ。
（４）平坦面状摺動面を構成する硬質層は、浸ボロン、
炭化チタン又は炭化バナジウム処理されて形成される特
許請求の範囲第１項記載の斜板式コンプレツサ。
（５）斜板と摺接するシューの平坦面状摺動面は、その
中央部が周縁部に比して高い中高である特許請求の範囲
第１項記載の斜板式コンプレッサ。
（６）平坦面状摺動面は、その中央部に、該平坦面状摺
動面とつながり、ロート状に拡大する開口面および該開
口面とつながる内壁面で形成される中央孔を具備し、上記中央孔は、その開口面の内側に、少なくとも、中心
軸を通り、縦倍率１０００、横倍率１０で測定した該摺
動面高さを示す図上で、該図上の最高摺動面を結ぶ摺動
面直線と、該摺動面直線と平行に該図上で２０ｍｍ低い
直線と該中央孔の壁面との交点を通り該摺動面直線と垂
直な軸方向直線との交点と、該図上の該開口面に接する
４５度の傾きをもつ接線と該軸方向直線との交点とを結
ぶ基準距離が、該図面上で３ｍｍ以上である断面をもつ
リング状の空間を具備する特許請求の範囲第１項記載の
斜板式コンプレッサ。
（７）中央孔の開口面は、平坦面状摺動面の全摺動面積
に対して１〜２０％の面積を有する特許請求の範囲第６
項記載の斜板式コンプレッサ。