| 【発明の名称】 |
圧縮機の構成部品における皮膜形成方法 |
| 【発明者】 |
【氏名】杉浦 学
【氏名】岩間 和明
【氏名】磯村 直彦
【氏名】河内 繁希
【氏名】粥川 浩明
【氏名】小鉄 泰生
【氏名】吉田 貴司
【氏名】馬場 敬明
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| 【要約】 |
【課題】構成部品の被加工面に対する金属材料皮膜の形成技術としての汎用性に優れると共に、作業現場での作業環境の良好維持、並びに、作業の手間、時間及びコストの効果的な削減が可能となる皮膜形成方法を提供すること。
【解決手段】斜板１０のシューとの摺接面３０Ｂよりも軟質な金属材料からなる供給体４０を準備する。供給体４０を回転させた状態で斜板摺接面３０Ｂに圧接させ、供給体４０から斜板１０に金属材料の一部を転移させる。斜板１０を回転させて、供給体４０と斜板摺接面３０Ｂとの間に同摺接面３０Ｂの周方向への相対移動を生じさせ、供給体４０から環状の斜板摺接面３０Ｂ全体に金属材料を順次転移してゆく。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 圧縮機の構成部品の被加工面に金属材料よりなる皮膜を形成するための皮膜形成方法であって、前記構成部品よりも軟質な金属材料よりなる供給体を構成部品の被加工面の一部に圧接させ、さらには供給体と被加工面とを同被加工面の延在方向に相対移動させることで、供給体がその金属材料の一部を被加工面上に順次転移させて、被加工面全体に皮膜を形成することを特徴とする圧縮機の構成部品における皮膜形成方法。
【請求項２】 前記供給体は柱状をなし、その先端平面を以って構成部品の被加工面の一部に当接する構成である請求項１に記載の圧縮機の構成部品における皮膜形成方法。
【請求項３】 前記供給体は円柱状をなし、その円筒面を以って構成部品の被加工面の一部に当接する構成である請求項１に記載の圧縮機の構成部品における皮膜形成方法。
【請求項４】 前記供給体は円柱状をなすとともに先端面が凸円錐面よりなり、供給体は円錐端面を以って構成部品の被加工面の一部に当接する構成である請求項１に記載の圧縮機の構成部品における皮膜形成方法。
【請求項５】 前記皮膜形成中において供給体は、その柱状の中心を通る軸線を中心として回転される請求項２〜４のいずれかに記載の圧縮機の構成部品における皮膜形成方法。
【請求項６】 前記構成部品の被加工面は一軸線を中心としたこの一軸線に直交する環状の面であり、供給体と被加工面とは、構成部品から見て供給体が一軸線の周りを公転することで、被加工面の周方向に相対移動される請求項１〜５のいずれかに記載の圧縮機の構成部品における皮膜形成方法。
【請求項７】 前記皮膜形成中において構成部品は、一軸線を中心として回転される請求項６に記載の圧縮機の構成部品における皮膜形成方法。
【請求項８】 前記被加工面に対する皮膜形成は、複数の供給体を用いて行われる請求項１〜７のいずれかに記載の圧縮機の構成部品における皮膜形成方法。
【請求項９】 前記構成部品は被加工面を複数有しており、複数の供給体がそれぞれ対応する被加工面に対して皮膜形成を行なう請求項１〜８のいずれかに記載の圧縮機の構成部品における皮膜形成方法。
【請求項１０】 前記皮膜形成中において供給体と構成部品との当接部分を、金属材料の酸化を不活性化させる不活性ガス雰囲気中におくようにした請求項１〜９のいずれかに記載の圧縮機の構成部品における皮膜形成方法。
【請求項１１】 前記供給体を構成する金属材料は、構成部品を構成する金属材料よりも低融点である請求項１〜１０のいずれかに記載の圧縮機の構成部品における皮膜形成方法。
【請求項１２】 前記構成部品は鉄系材料により構成され、前記供給体はアルミニウム系材料又は銅系材料により構成されている請求項１〜１１のいずれかに記載の圧縮機の構成部品における皮膜形成方法。
【請求項１３】 前記圧縮機は斜板式圧縮機であって、構成部品はこの斜板式圧縮機に用いられる斜板である請求項１〜１２のいずれかに記載の圧縮機の構成部品における皮膜形成方法。
【請求項１４】 前記斜板にはシューを介してピストンが連結されており、このシューとの摺接面が被加工面をなす請求項１３に記載の圧縮機の構成部品における皮膜形成方法。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、圧縮機の構成部品の被加工面に金属材料よりなる皮膜を形成するための皮膜形成方法に関する。特に、斜板式圧縮機に用いられる斜板の表面にシューとの接触摺動性を改善するための皮膜を形成する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】斜板式圧縮機の内部機構を構成する摺動部材間の潤滑は、通常、その内部に保持された潤滑オイルを圧縮機の運転に伴って流通するガス（例えばフロンガス等の冷媒ガス）でミスト化し、そのミスト化したオイルを各摺動部位に搬送することでまかなわれている。但し、圧縮機を運転停止状態で長時間放置した後に再起動するような場合には、摺動部位に付着していた潤滑オイルが冷媒ガスによって洗い流されていることが多い。
【０００３】このため、圧縮機の起動後で冷媒ガスが圧縮機に帰還してオイルのミスト化がすすむまでの期間（１分程度）が、圧縮機の運転中にもかかわらず潤滑が必要な摺動部位がオイル不十分な状態に陥る期間となる。それ故、このようなオイル不十分な期間においても摺動部位における最低限の潤滑を確保するために、各種摺動部材の表面にコーティングを施す（皮膜を形成する）技術が従来より提案されている。
【０００４】そして、斜板式圧縮機の斜板の表面（具体的にはシューとの摺接面）にコーティングを施す技術に限ってみても種々の態様がある。特許文献のみならず製品（斜板）に実用化されているコーティング技術としては、スズ等の電解又は無電解メッキや、銅系又はアルミニウム系合金等の溶射技術がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、スズ等の電解又は無電解メッキでは数μｍ程度の極薄の皮膜を形成する分にはさほどの困難はないが、数十μｍ以上といった比較的厚膜な皮膜を形成するのは必ずしも容易ではない。又、メッキを実現するためには母材金属と付着金属との電気化学的関係が問題となり常に採用できる手法ではない。
【０００６】他方、粉末状の金属材料等を溶融状態として火炎と共に被加工面に吹き付ける溶射技術によれば、厚膜化とか電気化学的相性といった点での困難はあまりないが、それでも以下の（イ）及び（ロ）に掲げるような作業上の問題を本質的に内在している。
【０００７】（イ）多くの場合、溶射を施す前に、構成部品の被加工面に対しショットブラスト等による事前の粗化処理を行う必要がある。かかる前処理の手間が必要なこと及び粗化処理に用いる硬質粒子（副材料）の費用がかかることは、溶射加工における時間とコストを上昇させる一因となっている。又、粗化処理時にはかなりの騒音が発生し、作業環境を悪化させている。
【０００８】（ロ）溶射に際しては、溶射加工の不要な部分へのマスキングを行う必要があり、そのことが時間とコストを更に上昇させる一因となっている。このように溶射技術は、金属被加工面に対する金属皮膜の形成技術としては高い汎用性を備えるものの、上述のように作業現場での作業環境の悪化、並びに、作業の手間、時間及びコストといった面で多くの問題を残している。
【０００９】本発明の目的は、構成部品の被加工面に対する金属材料皮膜の形成技術としての汎用性に優れると共に、作業現場での作業環境の良好維持、並びに、作業の手間、時間及びコストの効果的な削減が可能となる構成部品における皮膜形成方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するために請求項１の発明では、圧縮機の構成部品の被加工面に金属材料よりなる皮膜を形成するための皮膜形成方法であって、前記構成部品よりも軟質な金属材料よりなる供給体を構成部品の被加工面の一部に圧接させ、さらには供給体と被加工面とを同被加工面の延在方向に相対移動させることで、供給体がその金属材料の一部を被加工面上に順次転移させて、被加工面全体に皮膜を形成することを特徴としている。
【００１１】この方法によれば、前記構成部品と供給体と圧接条件や、供給体と被加工面との相対移動速度等を調節することにより、構成部品の被加工面よりも軟質な金属材料の一部を供給体側から被加工面上に適度に転移させ、構成部品の被加工面上に所望の膜厚の金属材料皮膜を簡便かつ低コストで形成することができる。
【００１２】請求項２の発明では請求項１において、前記供給体は柱状をなし、その先端平面を以って構成部品の被加工面の一部に当接する構成であることを特徴としている。
【００１３】この方法によれば、供給体（先端平面）と構成部品（被加工面）とが面接触することとなる。従って、供給体と被加工面とが同被加工面の延在方向に相対移動されると、被加工面上の或る点により供給体端面に描かれる軌跡は一線状となる。つまり、この一線状の長さの分だけ、被加工面上の或る点と供給体端面の接触期間が確保されている。このため、供給体から被加工面に対して確実に金属材料を転移させることができ、ひいては金属材料皮膜の形成を安定して行い得る。
【００１４】請求項３の発明では請求項１において、前記供給体は円柱状をなし、その円筒面を以って構成部品の被加工面の一部に当接する構成であることを特徴としている。
【００１５】この方法によれば、供給体（円筒面）と構成部品（被加工面）とが線接触することとなる。従って、供給体と構成部品との接触面圧を高めることができ、供給体の金属材料を良好な圧力で以って構成部品に対して押し付け転移させることができる。このようにして得られた皮膜は、構成部品の被加工面に対する密着性が良好となる。
【００１６】請求項４の発明では請求項１の発明において、前記供給体は円柱状をなすとともに先端面が凸円錐面よりなり、供給体は円錐端面を以って構成部品の被加工面の一部に当接する構成であることを特徴としている。
【００１７】この方法によれば、供給体（円錐端面）と構成部品（被加工面）とが線接触することとなる。従って、供給体と構成部品との接触面圧を高めることができ、供給体の金属材料を良好な圧力で以って構成部品に対して押し付け転移させることができる。このようにして得られた皮膜は、構成部品の被加工面に対する密着性が良好となる。
【００１８】請求項５の発明では請求項２〜４のいずれかにおいて、前記皮膜形成中において供給体は、その柱状の中心を通る軸線を中心として回転されることを特徴としている。
【００１９】この方法によれば、供給体端面上の或る部位が軸線周りにおいて順次位置変化され、ひいては金属材料の構成部品への転移に基づく供給体の消耗が均一になされる。従って、供給体が完全に消耗されるまでの間中、被加工面に対する皮膜形成を安定して行い得る。
【００２０】請求項６の発明では請求項１〜５のいずれかにおいて、前記構成部品の被加工面は一軸線を中心としたこの一軸線に直交する環状の面であり、供給体と被加工面とは、構成部品から見て供給体が一軸線の周りを公転することで、被加工面の周方向に相対移動されることを特徴としている。
【００２１】この方法によれば、本発明の手法上の要点である「供給体と被加工面とを同被加工面の延在方向に相対移動させること」を極めて円滑に行ない得る。請求項７の発明では請求項６において、前記皮膜形成中において構成部品は、一軸線を中心として回転されることを特徴としている。
【００２２】この方法によれば、例えば供給体を回転（自転）させることを必須とした場合において（例えば請求項５）、構成部品を回転させずに、供給体を自転させつつ構成部品の一軸線周りで公転させるような、構成や調整が複雑となりがちな多軸機構を必要としない。
【００２３】請求項８の発明では請求項１〜７のいずれかにおいて、前記被加工面に対する皮膜形成は、複数の供給体を用いて行われることを特徴としている。この方法によれば、一つの被加工面に対して同時に複数箇所で金属材料転移を行なうことができ、皮膜の迅速な形成を達成し得る。
【００２４】請求項９の発明では請求項１〜８のいずれかにおいて、前記構成部品は被加工面を複数有しており、複数の供給体がそれぞれ対応する被加工面に対して皮膜形成を行なうことを特徴としている。
【００２５】この方法によれば、構成部品を皮膜形成装置に対して一回セットするだけで、複数の被加工面のそれぞれに対して皮膜を形成することができ、迅速な皮膜形成や省労力化等に貢献される。
【００２６】請求項１０の発明では請求項１〜９のいずれかにおいて、前記皮膜形成中において供給体と構成部品との当接部分を、金属材料の酸化を不活性化させる不活性ガス雰囲気中におくようにしたことを特徴としている。
【００２７】この方法によれば、供給体から構成部品への金属材料の転移（密着）を阻害するこの金属材料の酸化を抑制することができ、得られた皮膜は密着性が高く剥がれ難いものとなる。
【００２８】請求項１１及び１２の発明は、本発明の構成を出願時点において判明している好ましい態様に限定するものである。すなわち、請求項１１の発明では、前記供給体を構成する金属材料は、構成部品を構成する金属材料よりも低融点である。また、請求項１２の発明では、前記構成部品は鉄系材料により構成され、前記供給体はアルミニウム系材料又は銅系材料により構成されている。
【００２９】請求項１３の発明では、前記圧縮機は斜板式圧縮機であって、構成部品はこの斜板式圧縮機に用いられる斜板であることを限定するものである。より好ましくは、請求項１４で限定するように、前記斜板にはシューを介してピストンが連結されており、このシューとの摺接面が被加工面をなしている。本件の方法は、斜板においてシューとの摺接面への皮膜形成方法として極めて優れた適性を有している。
【００３０】
【発明の実施の形態】以下、本発明を空調装置に用いられる容量可変型の斜板式圧縮機の斜板における皮膜形成方法において具体化した第１〜第６実施形態について説明する。なお、第２〜第６実施形態においては第１実施形態との相違点についてのみ説明し、同一又は相当部材には同じ番号を付して説明を省略する。
【００３１】（第１実施形態）
・斜板式圧縮機図１に示すように斜板式圧縮機は、シリンダブロック１と、その前端に接合されたフロントハウジング２と、シリンダブロック１の後端に弁形成体３を介して接合されたリヤハウジング４とを備え、これらは複数の通しボルト（図示略）により相互に接合固定されて圧縮機のハウジングを構成する。
【００３２】前記ハウジング内には、クランク室５、吸入室６及び吐出室７が区画されている。シリンダブロック１には複数のシリンダボア１ａ（一つのみ図示）が形成され、各ボア１ａには片頭型のピストン８が往復動可能に収容されている。吸入室６及び吐出室７は、弁形成体３に設けられた各種フラッパ弁を介して各ボア１ａと選択的に連通可能となっている。
【００３３】前記クランク室５内には駆動軸９が回転可能に支持され、又、カムプレートたる斜板１０が収容されている。斜板１０の中央部には挿通孔１０ａが貫設され、この挿通孔１０ａに駆動軸９が挿通されている。この斜板１０は、ヒンジ機構１３及びラグプレート１１を介して駆動軸９に作動連結され、駆動軸９と同期回転可能かつ駆動軸９の軸線方向への摺動を伴いながら駆動軸９に対し傾動可能となっている。
【００３４】そして、前記斜板１０の外周部が前後一対のシュー２０Ａ，２０Ｂを介して各ピストン８の端部に摺動自在に係留されることで、全てのピストン８が斜板１０に作動連結されている。駆動軸９とともに所定角度に傾斜した斜板１０が回転すると、各ピストン８が斜板１０の傾角に対応したストロークで往復動され、各ボア１ａでは、吸入室６（吸入圧Ｐｓ領域）からの冷媒ガスの吸入、吸入冷媒ガスの圧縮、吐出室７（吐出圧Ｐｄ領域）への圧縮済み冷媒ガスの吐出が順次繰り返される。
【００３５】斜板１０は、傾角減少バネ１４によってシリンダブロック１に接近する方向（傾角減少方向）に付勢されている。ただし、例えば駆動軸９上に固定されたサークリップ１５で斜板１０の傾角減少方向への傾動を規制することで斜板１０の最小傾角θｍｉｎ（例えば３〜５°）が制限される。他方、斜板１０の最大傾角θｍａｘは、例えば斜板１０のカウンタウェイト部１０ｂがラグプレート１１の規制部１１ａに当接することで制限される。
【００３６】斜板１０の傾角は、斜板回転時の遠心力に基づく回転運動のモーメント、傾角減少バネ１４の付勢作用に基づくバネ力によるモーメント、ピストン８の往復慣性力によるモーメント、ガス圧によるモーメント等の各種モーメントの相互バランスに基づいて決定される。ガス圧によるモーメントとは、シリンダボア１ａの内圧とピストン８の背圧にあたるクランク室５の内圧（クランク圧Ｐｃ）との相互関係に基づいて発生するモーメントであり、クランク圧Ｐｃに応じて傾角減少方向にも増大方向にも作用する。
【００３７】図１の斜板式圧縮機では、詳述しない制御弁１６を用いてクランク圧Ｐｃを調節することで前記ガス圧によるモーメントを適宜変更し、斜板１０の傾角を最小傾角θｍｉｎと最大傾角θｍａｘとの間の任意の角度θに設定できるようになっている。
【００３８】・斜板上記構成の圧縮機において皮膜形成の対象となる構成部品は、例えば斜板１０である。図１及び図４に示すように、斜板１０の外周部のフロント側及びリヤ側にはそれぞれ環状の摺接面３０Ａ，３０Ｂが形成されている。フロント側及びリヤ側の環状摺接面３０Ａ，３０Ｂは、前記一対のシュー２０Ａ，２０Ｂとそれぞれ摺接する。
【００３９】斜板１０には、斜板回転時の遠心力に基づく回転運動のモーメントを適正に発生させるために比較的重い鉄系材料（例えばＦＣＤ７００等の鋳鉄）が用いられる。他方、シュー２０Ａ，２０Ｂには、その機械的強度等を配慮して同じく鉄系材料（例えば軸受鋼）が用いられる。同種の金属材料からなる二つの部材（この場合は斜板１０とシュー２０Ａ，２０Ｂ）を過酷な条件で摺接させると、いわゆる「ともがね現象」による焼き付きを生じてしまうので、この実施形態では、図４に示すように斜板１０の少なくとも前記摺接面３０Ａ，３０Ｂ上に、シュー２０Ａ，２０Ｂとの接触摺動性を改善するための摺動層としての皮膜３１Ａ，３１Ｂが形成されている。故に、本実施形態では斜板１０の摺接面３０Ａ，３０Ｂが被加工面となる。
【００４０】各皮膜３１Ａ，３１Ｂは、斜板１０の母材やシュー２０Ａ，２０Ｂを構成する鉄系材料とは種類の異なる金属材料からなっている。皮膜３１Ａ，３１Ｂを構成する金属材料としては、例えば珪素含有のアルミニウム合金やアルミニウムと珪素との金属間化合物（以下両者を含めて「Ａｌ−Ｓｉ系金属材料」と呼ぶ）があげられる。アルミニウム系材料としてのＡｌ−Ｓｉ系金属材料では、珪素含有量に応じて材料としての硬度や融点等の物性が種々変化するが、ここで使用するＡｌ−Ｓｉ系金属材料は、珪素含有量が１０〜２０重量％（好ましくは約１７重量％）のものである。かかるＡｌ−Ｓｉ系金属材料からなる皮膜３１Ａ，３１Ｂを形成することで、前記ともがね現象による焼き付きが防止されるのみならず、斜板１０とシュー２０Ａ，２０Ｂとの接触摺動性が改善される。即ち、皮膜３１Ａ，３１Ｂの形成によって、斜板１０とシュー２０Ａ，２０Ｂとの間にはオイルレス環境下においても一定の潤滑性が確保される。
【００４１】なお、斜板１０やシュー２０Ａ，２０Ｂに用いられている鉄系材料が非常に硬くて融点も千数百度以上と比較的高いのに対し、皮膜３１Ａ，３１Ｂを構成する前記Ａｌ−Ｓｉ系金属材料は、前記鉄系材料に比して相対的に柔らかくかつ融点も６００〜７００℃程度と前記鉄系材料に比して低い。Ａｌ−Ｓｉ系金属材料の前記鉄系材料との物性上の差異が接触摺動性の改善に寄与していることは間違いないが、それに留まらず、以下に説明する皮膜形成方法を採用する上でも両者の物性上の差異が重要な意味を持つ。
【００４２】・皮膜形成方法次に、構成部品としての斜板１０のリヤ側摺接面（被加工面）３０Ｂへの皮膜形成手順について具体的に説明する。
【００４３】まず、図２に示すような供給体４０を一つ準備する。この供給体４０はその全体が前記Ａｌ−Ｓｉ系金属材料からなると共に、円柱状をなしている。その円柱状の供給体４０の一端面４１（平面）は、斜板１０の環状面である摺接面３０Ｂの幅（環状面を構成する外形線の半径と内形線の半径との差）とほぼ同じ直径を有する円となっている。
【００４４】図３に示すように、斜板１０を回転保持機構５１（二点鎖線で概念的に示す）にセットすると共に、供給体４０をスライド・回転保持機構５２（二点鎖線で概念的に示す）にセットする。回転保持機構５１は第１モータＭ１に作動連結されており、この第１モータＭ１の駆動力に基づいて保持した斜板１０を軸線Ｌを中心として回転させる。斜板１０を回転保持機構５１にセットした状態では、環状の摺接面３０Ｂは前記軸線Ｌを取り囲むと共にその軸線Ｌに直交する面として存在する。更に摺接面３０Ｂの一部は、供給体４０の端面４１から離間した状態でそれに対向する。
【００４５】他方、スライド・回転保持機構５２は前後スライド手段５３に及び第２モータＭ２に作動連結されており、この前後スライド手段５３の動作により、保持した供給体４０を斜板１０に対して接近、圧接および離間させるとともに、第２モータＭ２の駆動力に基づいて、供給体４０を円柱状の中心（芯）を通る軸線Ｌ’を中心として回転させる。供給体４０をスライド・回転保持機構５２にセットした状態では、円柱状の供給体４０の軸線Ｌ’と前記軸線Ｌとは偏心関係にあり、供給体４０を斜板１０に向けて前進させたときに、その端面４１が斜板１０の環状摺接面３０Ｂの一部に対して、その外形線に内接するとともに内形線に外接する位置で接合可能となっている（図２において二点鎖線（４１）で示す状態）。
【００４６】そして、前記斜板１０及び供給体４０をそれぞれの機構５１，５２にセットした後、第２モータＭ２及びスライド・回転保持機構５２により供給体４０を所定の回転数（例えば１５００ｒｐｍ）で回転させる。つまり、供給体４０を自転させる。供給体４０の回転を維持しながら、前後スライド手段５３によってスライド・回転保持機構５２と共に供給体４０を斜板１０に向けて前進（接近）させる。そして、端面４１が摺接面３０Ｂに接合した後も供給体４０を当該摺接面３０Ｂに押し付けることにより、供給体端面４１の斜板摺接面３０Ｂに対する押圧力を増して所定圧力（例えば１８ＭＰａ）に到達させる。つまり、供給体端面４１を斜板摺接面３０Ｂに対して所定圧力で圧接する。
【００４７】この供給体端面４１と斜板摺接面３０Ｂとの圧接状態で、第１モータＭ１及び回転保持機構５１により斜板１０を所定の回転数（例えば１ｒｐｍ）で回転させる。つまり、供給体４０を、斜板１０上の或る位置から見て軸線Ｌ周りでゆっくりと（供給体４０の自転と比較して）公転させる。言い換えれば、供給体４０と斜板摺接面３０Ｂとを、同摺接面３０Ｂの延在方向（周方向）に相対移動させる。
【００４８】従って、主として供給体４０の高速回転により、圧接状態にある供給体端面４１と斜板摺接面３０Ｂとの間で摩擦発熱が生じ、この摩擦発熱により供給体４０の端面４１付近が軟化して摺接面３０に転移される。さらには斜板１０の回転に応じて、斜板摺接面３０Ｂにおける供給体端面４１の圧接位置が、環状摺接面３０Ｂの周方向に順次連続的に変化することで、軟化した供給体４０の端面４１付近が擦り切られるようにして、摺接面３０Ｂにおける供給体４０との圧接跡に順次取り残されてゆく。
【００４９】斜板１０が少なくとも１回転すれば、環状摺接面３０Ｂ全体に対して供給体４０からの金属材料転移が一通り行われ、この摺接面３０Ｂ全体には必要膜厚（例えば５０μｍ）に後加工での削り代（例えば２０〜５０μｍ）を加味した膜厚（例えば７０〜１００μｍ）のＡｌ−Ｓｉ系金属材料からなる皮膜３１Ｂが形成される。摺接面３０Ｂ全体に皮膜３１Ｂが形成された後には、スライド・回転保持機構５２と共に供給体４０が斜板１０から後退（離間）される。
【００５０】前記皮膜３１Ｂの必要膜厚は、上述した方法によって形成された皮膜を、後加工として切削加工あるいは研磨加工を施すことにより調節される。なお、斜板１０のフロント側摺接面３０Ａに対しても、供給体４０を用いた前記と同様の手順でのＡｌ−Ｓｉ系金属材料からなる皮膜３１Ａが形成される。
【００５１】上記構成の本実施形態においては、次のような効果を奏する。
・本実施形態の皮膜形成方法によれば、簡便な手順で短時間のうちに、斜板１０の摺接面３０Ａ，３０Ｂに対してＡｌ−Ｓｉ系金属材料からなる皮膜３１Ａ，３１Ｂを効率的に形成することができる。
【００５２】・既存の溶射技術とは異なり、斜板１０の摺接面３０Ａ，３０Ｂに対して特段の前処理を必要としない。このため、作業に必要な手間、時間およびコストを大幅に低減することができる。
【００５３】・斜板１０に対する供給体４０の圧接時に特に大きな騒音を発することも無い。このため、騒音等による作業環境悪化の心配がない。
・この方法では、摺接面３０Ａ，３０Ｂに対する皮膜３１Ａ，３１Ｂの付与は、第一義的には圧接転移による物理接着であり、厳格な化学的親和性が要求されないため、皮膜の形成技術としての汎用性に優れている。
【００５４】・この方法によれば、皮膜３１Ａ，３１Ｂの摺接面３０Ａ，３０Ｂに対する密着性が格段に向上する。その理由は定かではないが、斜板１０に供給体４０を圧接するときの押圧力とその時に発生する摩擦熱の影響で、供給体４０側の金属材料が原子レベルで斜板１０の内部に一部拡散し、斜板１０の摺接面３０Ａ，３０Ｂと皮膜３１Ａ，３１Ｂとの接触域にミクロな拡散層が結果的に形成されるためと考えられる。
【００５５】・この方法によれば、摺接面３０Ａ，３０Ｂの一部に圧接転移した供給体４０の金属材料を、擦り切るような形で供給体４０から確実に断ち切って、摺接面３０Ａ，３０Ｂにおける供給体４０との圧接跡に確実に取り残しておくことができる。従って、供給体４０から所定量の金属材料を確実に摺接面３０Ａ，３０Ｂへ転移させることができ、環状摺接面３０Ａ，３０Ｂ全体に所望の厚みの皮膜３１Ａ，３１Ｂを得ることができる。
【００５６】・この方法によれば、皮膜形成中において供給体４０（先端平面４１）と斜板摺接面３０Ａ，３０Ｂとは、面接触となっている。従って、供給体４０と斜板摺接面３０Ａ，３０Ｂとが相対移動されると、摺接面３０Ａ，３０Ｂ上の或る点により供給体端面４１に描かれる軌跡は一線状となる。つまり、この一線状の長さの分だけ、斜板摺接面３０Ａ，３０Ｂ上の或る点と供給体端面４１の接触期間が確保されている。このため、斜板摺接面３０Ａ，３０Ｂに対して確実に金属材料を転移させることができ、ひいては金属材料皮膜３１Ａ，３１Ｂの形成を安定して行い得る。
【００５７】・皮膜３１Ａ，３１Ｂの形成中において供給体４０は、回転（自転）しつつ斜板摺接面３０Ａ，３０Ｂに圧接される。従って、供給体端面４１において、斜板摺接面３０Ａ，３０Ｂの外周側及び内周側に当接する部位が軸線Ｌ’周りにおいて順次入れ替わり、金属材料の斜板１０への転移に基づく供給体４０の消耗が、供給体端面４１において均一になされる。その結果、供給体４０が完全に消耗されるまでの間中、斜板摺接面３０Ａ，３０Ｂに対する皮膜形成を安定して行い得る。つまり、例えば供給体４０を自転させない場合、斜板摺接面３０Ａ，３０Ｂの外周側と内周側との間の周速差から、供給体端面４１において斜板摺接面３０Ａ，３０Ｂの外周側に対応する部位と内周側に対応する部位との間で摩耗量に差が生じるのである。
【００５８】また、供給体４０の回転は高速でなされており、この供給体４０の高速回転を主たる要因として金属材料が昇温軟化される。従って、例えば、供給体４０を低速で回転させ、大重量の（言い換えれば軸振れが生じ易い）斜板１０を高速で回転させる場合と比較して、斜板１０の回転軸線Ｌの安定化、ひいては皮膜形成の安定化を図り得る。
【００５９】・皮膜３１Ａ，３１Ｂの形成中において斜板１０は軸線Ｌを中心として回転され、この斜板１０の回転によって、供給体４０と斜板摺接面３０Ａ，３０Ｂとが同摺接面３０Ａ，３０Ｂの周方向に相対移動される。従って、例えば、後の別例において述べるように、斜板１０を回転させずに、供給体４０を自転させつつ斜板１０の軸線Ｌ周りで公転させるような、構成や調整が複雑となりがちな多軸機構を必要としない。
【００６０】・この方法によれば、供給体４０として単なる円柱状のものを採用することができる。円柱状の供給体４０は、例えば現在の市場において金属組織が均一なものを安価に入手することができ、これは良質な皮膜３１Ａ，３１Ｂを安価に得ることにつながる。
【００６１】（第２実施形態）図５に示すように、本実施形態においては、一つの斜板摺接面３０Ｂ（３０Ａ）に対する皮膜３１Ｂ（３１Ａ） の形成に際し、軸線Ｌ周りの同一円周上に所定間隔をおいて配置された複数（本実施形態においては３個）の供給体４０を用いている。
【００６２】この方法によれば、少なくとも斜板１０が１／３回転すれば、環状摺接面３０Ｂ（３０Ａ）全体に対して供給体４０からの金属材料転移を一通り行なうことができ、斜板摺接面３０Ｂ（３０Ａ）に対して短時間で皮膜３１Ｂ（３１Ａ）を形成することができる。なお、複数の供給体４０とは３個に限定されるものではなく、３個以外の例えば２、４、５或いは６個であってもよい。
【００６３】（第３実施形態）図６に示すように、本実施形態においては、一対のスライド・回転保持機構５２つまり一対の供給体４０を用いることで、フロント側及びリヤ側の斜板摺接面３０Ａ，３０Ｂ（複数の被加工面）に対する皮膜形成を同時に行なうようにしている。
【００６４】この方法によれば、回転保持機構５１に対して斜板１０を一回セットするだけで、フロント側及びリヤ側の斜板摺接面３０Ａ，３０Ｂのそれぞれに対して同時に皮膜３１Ａ，３１Ｂを形成することができる。従って、回転保持機構５１における、斜板１０のフロント側とリヤ側との入換作業を省いて、迅速な皮膜形成や省労力化等に貢献される。
【００６５】また、前記フロント側のスライド・回転保持機構５２とリヤ側のスライド・回転保持機構５２は、それぞれ他方のスライド・回転保持機構５２と同一軸線Ｌ’上において供給体４０を保持する構成である。従って、一方の供給体４０の斜板１０に対する押圧力を、他方の供給体４０が斜板１０を介した反対側において直接受承することになり、この供給体４０の圧接に起因した斜板１０（摺接面３０Ａ，３０Ｂ）の変形が抑制される。これは、均一な膜厚の皮膜３１Ａ，３１Ｂを得ることにつながるし、斜板摺接面３０Ａ，３０Ｂに対する供給体４０の押圧力（所定圧力）を高く設定することができて、ひいては密着性の高い皮膜３１Ａ，３１Ｂを得ることにもつながる。
【００６６】（第４実施形態）図７に示すように本実施形態においては、皮膜形成中において供給体４０と斜板１０との当接部分を、不活性ガス雰囲気中に置いている。この不活性ガスは、供給体４０から斜板１０に転移しようとする金属材料の酸化を不活性化させるためのものである。不活性ガスとしては、例えば二酸化炭素、窒素或いはアルゴン等が挙げられる。不活性ガスは、ボンベ５４に高圧貯溜されているものが、このボンベ５４の内圧を適宜解放することによって、ノズル５５を介して所定箇所に吹き付けられる。
【００６７】この方法によれば、供給体４０から斜板１０への金属材料の転移（密着）を阻害するこの金属材料の酸化を抑制することができ、得られた皮膜３１Ａ，３１Ｂは密着性が高く剥がれ難いものとなる。
【００６８】なお、供給体４０と斜板１０との当接部分は、不活性ガスが吹き付けられることで冷却されてしまう。このため、両者４０，１０の摩擦による発熱ひいては金属材料の転移が阻害される。この問題を解消するためには、供給体４０の斜板１０に対する押圧力を高く設定したり、特に供給体４０の回転速度を上げる等して、発熱エネルギーを増大させなくてはならず、皮膜形成のためにエネルギーを多く消費することとなる。また、供給体４０の斜板１０に対する押圧力の過大な増大は、斜板１０に変形を生じさせて皮膜３１Ａ，３１Ｂの安定形成を阻害する。
【００６９】そこで、本実施形態の変形例として、不活性ガスを予加熱して吹き付けるようにすれば、供給体４０と斜板１０との摩擦発熱が、不活性ガスの吹き付けによって阻害されることを抑制でき、ひいては皮膜形成を省エネルギーでかつ安定して行い得る。
【００７０】（第５実施形態）図８に示すように、本実施形態においてスライド・回転保持機構５２は、軸線Ｌ’が斜板１０の回転中心軸線Ｌに対して垂直となるように供給体４０を保持する構成である。従って、スライド・回転保持機構５２が前進すると、それに保持された供給体４０は、円筒面４２を以って斜板摺接面３０Ｂ（３０Ａ）の一部に当接することとなる。
【００７１】この方法によれば、皮膜形成中において供給体４０（円筒面４２）と斜板１０（摺接面３０Ａ，３０Ｂ）とは、線接触することとなる。従って、供給体４０と斜板１０との接触面圧を高めることができ、供給体４０の金属材料を良好な圧力で以って斜板１０に対して押し付け転移させることができる。このようにして得られた皮膜３１Ａ，３１Ｂは、斜板摺接面３０Ａ，３０Ｂに対する密着性が良好となる。
【００７２】（第６実施形態）図９に示すように、本実施形態において供給体端面４１は、軸線Ｌ’を中心とした凸円錐面よりなっている。また、スライド・回転保持機構５２は、供給体４０の凸円錐面４１の頂角Γに対応した角度（（１８０°−Γ）／２）だけ、回転中心軸線Ｌ’が斜板１０の回転中心軸線Ｌに対して傾斜するように供給体４０を保持する構成である。
【００７３】この方法によれば、皮膜形成中において供給体４０（凸円錐面４１）と斜板１０（摺接面３０Ａ，３０Ｂ）とは、線接触することとなる。従って、供給体４０と斜板１０との接触面圧を高めることができ、供給体４０の金属材料を良好な圧力で以って斜板１０に対して押し付け転移させることができる。このようにして得られた皮膜３１Ａ，３１Ｂは、斜板摺接面３０Ａ，３０Ｂに対する密着性が良好となる。
【００７４】また、供給体４０の端面４１を斜板摺接面３０Ａ，３０Ｂに対して線接触させる構成により、例えば面接触させる場合（例えば第１実施形態）と比較して、供給体４０（円柱）として太いもの言い換えれば金属材料を多く有するものを採用することができた。従って、一つの供給体４０によって、より多くの斜板１０に対して皮膜形成を連続的に行い得る。別の見方をすれば、供給体４０の消耗交換による皮膜形成作業の中断をトータルとして少なくすることができ、多数の斜板１０に対する皮膜形成を効率良く行い得る。
【００７５】なお、本発明の趣旨から逸脱しない範囲で、以下の態様でも実施できる。
・上記第１〜第４実施形態を変更し、供給体４０として角柱状のものを用いること。
【００７６】・上記各実施形態を変更し、供給体４０を回転させずに斜板１０を高速で回転させること。このようにすれば、皮膜形成装置は回転機構を一つのみ備えるだけでよく、皮膜形成装置の構成の簡素化や調整作業の簡略化を図り得る。
【００７７】・上記各実施形態を変更し、供給体４０を低速で回転させ斜板１０を高速で回転させること。つまり、供給体４０の昇温軟化を、主として斜板１０の高速回転に期待すること。
【００７８】・上記各実施形態を変更し、斜板１０を回転させずに、軸線Ｌ’を中心として自転する供給体４０をさらには軸線Ｌを中心として公転させること。
・供給体４０を予め加熱して昇温軟化させた状態で、上述した皮膜形成に供すること。このようにすれば、供給体４０の昇温軟化を摩擦発熱にそれ程期待しなくとも良く、供給体４０から斜板摺接面３０Ａ，３０Ｂへの金属材料転移を速やかに行なうことができ、皮膜３１Ａ，３１Ｂの短時間形成に貢献される。また、このような手法を採用した時、皮膜３１Ａ，３１Ｂの斜板摺接面３０Ａ，３０Ｂに対する密着性が格段に向上するという効果が発見された。
【００７９】・供給体４０として、アルミニウム系材料に代えて、銅系材料を使用しても良い。
・鉄系材料ではなく、アルミニウム系材料よりなる斜板１０においてその皮膜形成方法に具体化すること。
【００８０】・本発明の皮膜形成方法が適用可能な部位は、斜板１０の摺接面３０Ａ，３０Ｂに限られるものではなく、斜板摺接面３０Ａ，３０Ｂと接するシュー２０Ａ，２０Ｂの平端面側に、本件方法によって同様のＡｌ−Ｓｉ系金属皮膜を形成してもよい。この場合、シュー２０Ａ，２０Ｂが構成部品となる。
【００８１】・固定スクロール部材と可動スクロール部材とを備えたスクロール型圧縮機において、構成部品としての各スクロール部材の端面部に皮膜を形成する際に、本件方法が用いられてもよい。
【００８２】上記実施形態から把握できる技術的思想について記載する。
（１）請求項１〜１４のいずれかに記載の圧縮機の構成部品における皮膜形成方法において、構成部品の被加工面上に形成された金属材料からなる皮膜は、その構成部品と他部品との接触摺動性を改善するためのものであること。
【００８３】（２）前記不活性ガスは、予加熱した状態で供給体と構成部品との当接部分に供給される請求項１０に記載の圧縮機の構成部品における皮膜形成方法。
（３）前記請求項１〜１４の皮膜形成方法を請求項１３又は１４との関係で斜板式圧縮機用の斜板の製造方法として把握すること。本件の方法は、皮膜付き斜板の製造方法として極めて優れた適性を有する。
【００８４】
【発明の効果】以上詳述したように本発明の方法によれば、圧縮機の構成部品の被加工面に対する金属材料皮膜の形成技術としての汎用性に優れると共に、作業現場での作業環境の良好維持、並びに、作業の手間、時間及びコストの効果的な削減が可能となるという優れた効果を奏する。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００３２１８
【氏名又は名称】株式会社豊田自動織機製作所
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| 【出願日】 |
平成１２年２月２９日（２０００．２．２９） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００６８７５５
【弁理士】
【氏名又は名称】恩田 博宣 （外１名）
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| 【公開番号】 |
特開２００１−１３２６３９（Ｐ２００１−１３２６３９Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年５月１８日（２００１．５．１８） |
| 【出願番号】 |
特願２０００−５４２７３（Ｐ２０００−５４２７３） |
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