JPS6153437B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ベーン型エア・ポンプに関し、特
に、ベーンと該ベーンが摺接する相手材の組合わ
せに関する。

Al合金の表面にアルマイト処理を施すと耐摩
耗性が向上するということが知られている。実開
昭50−33712号にはベーン型エアポンプのベーン
材料としてAlをアルマイト処理し、さらにテフ
ロンを含浸したものを使用することが提案されて
いる。しかし、ベーン材料としては重量、相手材
との合性、例えば、相手材を傷つけない、自身が
摩耗しない等の特性を考慮するとカーボン材料の
方が優れており、カーボン製ベーンが主として使
用される。従つて、ベーン型エア・ポンプのベー
ンをカーボン製とし、ケーシング等の相手材とし
てAl−Si合金のアルマイト処理したもの、あるい
はクロムメツキしたものを組合せることが従来か
ら行なわれている。しかし、相手材の表面にアル
マイト処理したものではアルマイト処理後に行な
われる研磨仕上げ加工により、初晶のSi粒子が表
面に露出してカーボン製ベーンに摩耗させるとと
もに摩擦抵抗が大きくなるという問題があり、ク
ロムメツキしたものでも摩擦抵抗が大きいという
欠点がある。

従つて、本発明の目的はベーン及び相手材の耐
摩耗性を向上させるとともに摩擦抵抗を減少させ
たエアポンプを提供することである。

すなわち、本発明は、容積可変型のベーン型エ
ア・ポンプにおいて、ベーンの材質がカーボンで
あり、該ベーン先端部が摺接するケーシング等の
相手材がAl−Si系合金であり、前記相手材表面に
陽極酸化被膜が形成されるとともに、該陽極酸化
被膜表面に露出したSi粒子が脱Si処理により除去
されていることを特徴とする。

本発明によれば、ベーンとしてカーボン材料を
使用し、その相手材すなわちケーシングにはAl
−Si合金を用いている。このAl−Si合金はアルマ
イト処理されて耐摩耗性が向上するとともに、そ
の後の脱Si処理により表面のSi粒子が除去される
ので、カーボン製ベーンの摩耗を減少させること
ができるとともに、ベーンとの摩擦抵抗すなわち
エアポンプの駆動抵抗を減少させることができ
る。好ましい態様では、アルマイト処理後の脱Si
処理な研磨仕上げ加工による物理的処理と、表面
のSi粒子を溶出させる化学的処理から成つてお
り、Al−Si合金中の含有Si量が多い場合には研磨
加工によつて殆んど除去される。化学的処理では
Siは例えばふつ酸水溶液を用いて除去される。こ
の場合、ふつ酸水溶液は比較的うすい方が良く、
Siを19％含有するAl−Si合金にあつてはふつ酸10
％水溶液で約10秒間、５％水溶液で約40秒間処理
することによりSiを除去すればよい。また、ふつ
酸と硝酸の混合水溶液を用いることもできる。本
発明の相手材は代表的にはAl−Si合金のダイキヤ
スト、又は金型、砂型鋳造により作られ、アルマ
イト処理されその後研磨加工及び上述の脱Si処理
される。また、好ましいベーンの横成はピツチヤ
樹脂の結合剤でコートされたカーボン粉末を圧粉
焼成してカーボンブロツクを成形した後、樹脂を
含浸して作られ、10％以下の樹脂を含む複合体で
ある。また、カーボンを樹脂で接着して成形し、
焼成して樹脂を炭化した後、樹脂の炭化によつて
生成したポア内に樹脂をさらに含浸してつくるこ
ともできる。この場合も、樹脂の含有量は10％以
下に抑えられる。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施例につ
き説明する。

第１図には、本発明に従うエア・ポンプ１０が
示されている。該ポンプ１０は、ケーシング１２
内に収納され偏心位置で回転するロータ１４を備
えている。該ロータ１４には半径方向に延びる複
数のベーン１６が等間隔で配置されている。該ベ
ーン１６はロータ１４からの突出量が可変になつ
ておりロータ１４の回転に応じてケーシング１２
内面と先端部が接触しつつ移動し、ケーシング１
２内のエアを吐出するようになつている。

本発明においては、ベーン１６の材料としてカ
ーボンが用いられ、ケーシング１２はAl−Si系合
金であり、ベーン１６と摺動接触する内面に陽極
酸化被膜が形成され、この陽極酸化被膜表面のSi
粒子は脱Si処理により除かれる。

このような構造のベーン型エア・ポンプにつ
き、ケーシング１２すなわち相手材の材料を変え
てポンプの駆動実験を行つた。

この実験に用いられた本発明によるケーシング
材料は、種々のSi含有量のAl−Si合金を鋳造後
T6熱処理し、所要の加工を施して表面を陽極酸
化処理し、次いで研磨加工の後にふつ酸水溶液に
浸漬して脱Si処理したものである。

実験条件 ポンプ容量：400c.c. ベーン：カーボン製ベーン 回転数：6000rpm 駆動時間：10Hr 実験結果を第２図及び第３図に示す。

第２図には、ベーンと相手材との摩擦抵抗に対
応するポンプと駆動トルクと相手材のAl母材中
に含まれるSi量との関係が示されている。図にお
いて、線ａで示すものは、Al−Si合金のSi除去を
行なわないものであり、線ｂで示すものはアルマ
イト処理前にSiを除去するものであり、線ｃで示
すものは本発明に従うものである。線ａ及びｂで
示すものは、母材中のSi量に応じて駆動トルクが
増大している。またこれらのものは全体に駆動ト
ルクが大きい。これは、線ａで示すものは、アル
マイト処理による酸化被膜の表面に、その後の研
磨加工によつてSi粒子が露出するためであると考
えられ、また、線ｂで示すものは、アルマイト処
理後の研磨により酸化被膜の表面が部分的に欠け
表面が荒れるためと、アルマイト処理前の脱Si処
理では除去できなかつたSi粒子が突出することの
複合作用の結果と考えられる。線ｃで示すものは
Siの含有量に拘わらず一様に駆動トルクは低くな
つている。第３図を参照すればベーンの摩耗量と
母材中のSi量との関係が示されている。図中線
ａ，ｂ，ｃは第２図を同様のものである。この場
合においても、線ａ，ｂで示されるものでは、カ
ーボン製ベーンの摩耗量が大きく、しかもSi含有
量に応じて摩耗量が増大する傾向にある。なお、
第３図のベーンの摩耗は、第２図の駆動トルクの
場合に比べて線ａで示されるものと、線ｂで示さ
れるものとは傾向が逆転しているが、ベーンの摩
耗には線ｂで示すものの表面の荒れの影響が強く
表われるためであると考えられる。線ｃで示すも
のはカーボン製ベーンの摩耗量が全体に低くしか
もSi含有量の変化に対する影響も少い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に従うエア・ポンプの断面図、
第２図は、ポンプの駆動トルクと母材中のSi量と
の関係を示すグラフ、第３図は、ベーンの摩耗量
と母材中のSi量との関係を示すグラフである。 符号の説明、１０……エア・ポンプ、１２……
ケーシング、１４……ロータ、１６……ベーン。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 容積可変型のベーン型エア・ポンプにおい
   て、ベーンの材質がカーボンであり、該ベーン先
   端部が摺接する相手材がAl−Si系合金であり、前
   記相手材表面に陽極酸化被膜が形成されるととも
   に、該陽極酸化被膜表面に露出した脱Si粒子が脱
   Si処理により除去されていることを特徴とするエ
   ア・ポンプ。