(57)【要約】【課題】耐摩耗性と靱性とを併せ持つコイルスプリング及びこのコイルスプリングを用いたベーン形圧縮機を提供する。【解決手段】ガイド部材３に支持され、表面硬化処理が施された線状体５からなるコイルスプリング１において、線状体５が、中心に位置する中心部層と、この中心部層の外周に位置され表面硬化処理により中心部層と硬度が異なる硬化層とを有し、線状体５の線径を、1mm以下に設定し、線状体５の表面硬度を、ガイド部材３の表面硬度よりHv250以上高く設定し、硬化層の深さを、線状体５の半径に対する硬化層の深さが20％以下となるように設定した。【選択図】図２
2016148350.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガイド部材（３）に支持され、表面硬化処理が施された線状体（５）からなるコイルスプリングであって、
前記線状体（５）は、中心に位置する中心部層と、この中心部層の外周に位置され表面硬化処理により前記中心部層と硬度が異なる硬化層とを有し、
前記線状体（５）の線径は、1mm以下に設定され、
前記線状体（５）の表面硬度は、前記ガイド部材の表面硬度よりHv250以上高く設定され、
前記硬化層の深さは、前記線状体（５）の半径に対する前記硬化層の深さが20％以下となるように設定されていることを特徴とするコイルスプリング。
【請求項２】
請求項１記載のコイルスプリングであって、
前記中心部層の硬度は、Hv450〜650に設定されていることを特徴とするコイルスプリング。
【請求項３】
請求項１又は２記載のコイルスプリングであって、
前記線状体（５）の表面硬化処理は、フッ化処理を施した後、ガス軟窒化処理を施されていることを特徴とするコイルスプリング。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載のコイルスプリングであって、
前記線状体（５）は、少なくともC：0.51〜0.59％，Si：1.2〜1.6％，Mn：0.5〜0.8％，Cr：0.5〜0.8％の成分を含むことを特徴とするコイルスプリング。
【請求項５】
シリンダ（１０３）と、このシリンダ（１０３）内に回転可能に配置されたロータ（１０５）と、このロータ（１０５）の外周面に開口され前記ロータ（１０５）の周方向に複数設けられたベーン溝（１０７）と、このベーン溝（１０７）内に出没可能に配置され前記ロータ（１０５）の回転により前記シリンダ（１０３）の内面に接触するベーン（１０９）とを備えたベーン形圧縮機であって、
前記ベーン（１０９）には、前記ベーン溝（１０７）の底部側の端部に前記ガイド部材（３）が設けられ、
前記ガイド部材（３）には、前記ベーン（１０９）を前記ベーン溝（１０７）から出る方向に付勢する請求項１乃至４のいずれか１項に記載のコイルスプリング（１）が支持されていることを特徴とするベーン形圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コイルスプリング及びこのコイルスプリングを用いたベーン形圧縮機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、コイルスプリングとしては、シリンダと、このシリンダ内に回転可能に配置されたロータと、このロータの外周面に開口されロータの周方向に複数設けられたベーン溝と、このベーン溝内に出没可能に配置されロータの回転によりシリンダの内面に接触するベーンとを備えたベーン形圧縮機に用いられたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
このコイルスプリングは、ベーンのベーン溝の底部側の端部に設けられたガイドピンとしてのガイド部材に支持され、ベーンをベーン溝から出る方向に付勢しており、ベーン溝からベーンを押し出す背圧不足を補い、ベーンとシリンダとの衝突を繰り返す、いわゆるチャタリングを防止している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１５６０８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記特許文献１のようなコイルスプリングでは、ロータの回転によりベーンがベーン溝内を出没するので、ベーンの出没動作に伴いコイルスプリングが伸縮され、このコイルスプリングの伸縮により、コイルスプリングの表面がガイドピンと摺動する。
【０００６】
このため、コイルスプリングの表面には、耐摩耗性を向上させるために、表面硬化処理が施されているが、表面硬化処理のみに特化してしまうと、コイルスプリングの靱性が低下してしまうことがあった。特に、線径の細いコイルスプリングでは、靱性の低下が顕著であった。
【０００７】
そこで、この発明は、耐摩耗性と靱性とを併せ持つコイルスプリング及びこのコイルスプリングを用いたベーン形圧縮機の提供を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１記載の発明は、ガイド部材に支持され、表面硬化処理が施された線状体からなるコイルスプリングであって、前記線状体は、中心に位置する中心部層と、この中心部層の外周に位置され表面硬化処理により前記中心部層と硬度が異なる硬化層とを有し、前記線状体の線径は、1mm以下に設定され、前記線状体の表面硬度は、前記ガイド部材の表面硬度よりHv250以上高く設定され、前記硬化層の深さは、前記線状体の半径に対する前記硬化層の深さが20％以下となるように設定されていることを特徴とする。
【０００９】
このコイルスプリングでは、線状体の線径が1mm以下に設定され、線状体の表面硬度がガイド部材の表面硬度よりHv250以上高く設定され、硬化層の深さが線状体の半径に対する硬化層の深さが20％以下となるように設定されているので、線径1mm以下の線状体において、ガイド部材との摺動に対する耐摩耗性と、伸縮の強度に対する靱性とを併せ持つことができる。
【００１０】
請求項２記載の発明は、請求項１記載のコイルスプリングであって、前記中心部層の硬度は、Hv450〜650に設定されていることを特徴とする。
【００１１】
このコイルスプリングでは、中心部層の硬度が、Hv450〜650に設定されているので、耐摩耗性を保持しつつ、引っ張り力に対する強度を保持した線状体を得ることができる。
【００１２】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載のコイルスプリングであって、前記線状体の表面硬化処理は、フッ化処理を施した後、ガス軟窒化処理を施されていることを特徴とする。
【００１３】
このコイルスプリングでは、線状体の表面硬化処理が、フッ化処理を施した後、ガス軟窒化処理を施されているので、線状体表面の酸化膜を除去した後、低温での硬化層の形成を促進することができる。
【００１４】
請求項４記載の発明は、請求項１乃至３のいずれか１項に記載のコイルスプリングであって、前記線状体は、少なくともC：0.51〜0.59％，Si：1.2〜1.6％，Mn：0.5〜0.8％，Cr：0.5〜0.8％の成分を含むことを特徴とする。
【００１５】
このコイルスプリングでは、線状体が、少なくともC：0.51〜0.59％，Si：1.2〜1.6％，Mn：0.5〜0.8％，Cr：0.5〜0.8％の成分を含むので、弁ばね用シリコンクロム鋼オイルテンパー線に対して耐摩耗性と靱性とを併せ持たせることができる。
【００１６】
請求項５記載の発明は、シリンダと、このシリンダ内に回転可能に配置されたロータと、このロータの外周面に開口され前記ロータの周方向に複数設けられたベーン溝と、このベーン溝内に出没可能に配置され前記ロータの回転により前記シリンダの内面に接触するベーンとを備えたベーン形圧縮機であって、前記ベーンには、前記ベーン溝の底部側の端部に前記ガイド部材が設けられ、前記ガイド部材には、前記ベーンを前記ベーン溝から出る方向に付勢する請求項１乃至４のいずれか１項に記載のコイルスプリングが支持されていることを特徴とする。
【００１７】
このベーン形圧縮機では、耐摩耗性と靱性とを併せ持つコイルスプリングが、ガイド部材に支持されてベーンをベーン溝から出る方向に付勢するので、コイルスプリングのベーンを付勢する付勢力を長期間に亘って保持することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、耐摩耗性と靱性とを併せ持つコイルスプリング及びこのコイルスプリングを用いたベーン形圧縮機を提供することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施の形態に係るコイルスプリングが適用されるベーン形圧縮機の断面図である。
【図２】本発明の実施の形態に係るコイルスプリングが適用されるベーン形圧縮機のシリンダ室の断面図である。
【図３】0.45mmの線径を有する複数の線状体に対して400℃で異なる処理時間でガス軟窒化処理を施した複数のコイルスプリングにおける表面深さと硬度との関係を示す図である。
【図４】異なる線径を有する複数の線状体に対して400℃で0.5時間、ガス軟窒化処理を施した複数のコイルスプリングにおける表面深さと硬度との関係を示す図である。
【図５】異なる線径を有する複数のコイルスプリングに対して400℃でガス軟窒化処理の処理時間を変化させたときの塑性変形の有無を示す図である。
【図６】図５に示すコイルスプリングの母材半径に対する硬化層深さの割合を示す表である。
【図７】コイルスプリングとガイドピンとの硬度差と摩耗深さとの関係を示す図である。
【図８】コイルスプリングとガイドピンとの硬度差による耐久試験の結果を示す表である。
【図９】ガス軟窒化処理の処理温度を異ならせた複数のコイルスプリングにおける母材硬度と引張試験の結果を示す表である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
図１，図２を用いて本発明の実施の形態に係るコイルスプリング及びこのコイルスプリングを用いたベーン形圧縮機について説明する。
【００２１】
本実施の形態に係るコイルスプリング１は、ガイド部材としてのガイドピン３に支持され、表面硬化処理が施された線状体５からなる。
【００２２】
そして、線状体５は、中心に位置する中心部層と、この中心部層の外周に位置され表面硬化処理により中心部層と硬度が異なる硬化層とを有し、線状体５の線径は、1mm以下に設定され、線状体５の表面硬度は、ガイドピン３の表面硬度よりHv250以上高く設定され、硬化層の深さは、線状体５の半径に対する硬化層の深さが20％以下となるように設定されている。
【００２３】
また、中心部層の硬度は、Hv450〜650に設定されている。
【００２４】
さらに、線状体５の表面硬化処理は、フッ化処理を施した後、ガス軟窒化処理を施されている。
【００２５】
また、線状体５は、少なくともC：0.51〜0.59％，Si：1.2〜1.6％，Mn：0.5〜0.8％，Cr：0.5〜0.8％の成分を含む。
【００２６】
また、本実施の形態に係るベーン形圧縮機１０１は、シリンダ１０３と、このシリンダ１０３内に回転可能に配置されたロータ１０５と、このロータ１０５の外周面に開口されロータ１０５の周方向に複数設けられたベーン溝１０７と、このベーン溝１０７内に出没可能に配置されロータ１０５の回転によりシリンダ１０３の内面に接触するベーン１０９とを備えている。
【００２７】
そして、ベーン１０９には、ベーン溝１０７の底部側の端部にガイドピン３が設けられ、ガイドピン３には、ベーン１０９をベーン溝１０７から出る方向に付勢するコイルスプリング１が支持されている。
【００２８】
まず、図１，図２を用いてベーン形圧縮機１０１について説明する。
【００２９】
図１，図２に示すように、ベーン形圧縮機１０１は、ケーシング１１１と、シリンダ１０３と、電動モータ１１３と、ロータ１０５と、ベーン溝１０７と、ベーン１０９と、ガイドピン３と、コイルスプリング１とを備えている。
【００３０】
ケーシング１１１は、複数の分割部材からなり、各分割部材の分割面にシール部材が配置されて密封空間が形成され、各分割部材がボルトなどの固定手段によって固定されている。このケーシング１１１内には、シリンダ１０３と電動モータ１１３とが収容されている。
【００３１】
シリンダ１０３は、ケーシング１１１の一側に収容され、シリンダブロック１１５と、このシリンダブロック１１５の両側面に配置されるフロントサイドブロック１１７及びリアサイドブロック１１９とを備えている。
【００３２】
このシリンダ１０３は、フロントサイドブロック１１７及びリアサイドブロック１１９のケーシング１１１の内周面側に位置する外周面にシール部材が配置され、フロントサイドブロック１１７がケーシング１１１にボルトなどの固定手段によって固定されている。
【００３３】
このようなシリンダ１０３は、シリンダブロック１１５とフロントサイドブロック１１７及びリアサイドブロック１１９とで形成される内部空間で密閉されたシリンダ室１２１を形成する。
【００３４】
このシリンダ室１２１には、フロントサイドブロック１１７及びリアサイドブロック１１９に形成された吸入口（不図示）から冷媒が吸入される。このようなシリンダ室１２１内には、電動モータ１１３の回転軸１２３が挿通されている。
【００３５】
電動モータ１１３は、ケーシング１１１の他側に収容され、隣接配置されたモータ制御部１２５から駆動電流が通電され、フロントサイドブロック１１７及びリアサイドブロック１１９を貫通して回転可能に支持された回転軸１２３を駆動する。この回転軸１２３には、ロータ１０５が設けられている。
【００３６】
ロータ１０５は、回転軸１２３と一体回転可能に固定され、シリンダ室１２１内に回転可能に収容されている。
【００３７】
このようなロータ１０５は、回転軸１２３の回転によって外周面の一部がシリンダ室１２１の内周面に形成されたカム面１２７に接触するように設定されている。このロータ１０５には、ベーン溝１０７が設けられている。
【００３８】
ベーン溝１０７は、ロータ１０５の外周面に向けて開口して所定の深さを持って形成され、ロータ１０５の周方向等間隔に複数設けられている。この複数のベーン溝１０７の底部側は、フロントサイドブロック１１７及びリアサイドブロック１１９とに形成された吐出圧供給溝１２９と中間圧供給溝１３１とにそれぞれ連通されている。
【００３９】
これら吐出圧供給溝１２９と中間圧供給溝１３１とは、それぞれフロントサイドブロック１１７及びリアサイドブロック１１９とに形成された背圧供給路１３３を介してリアサイドブロック１１９に隣接配置された吐出室１３５内のオイル溜まり１３７に連通されている。
【００４０】
吐出室１３５は、ケーシング１１１とリアサイドブロック１１９とで形成された密封空間であり、シリンダブロック１１５に形成された吐出口（不図示）から圧縮された冷媒が吐出される。この吐出室１３５の底部側には、冷媒から分離したオイルが溜められるオイル溜まり１３７が設けられている。
【００４１】
このオイル溜まり１３７に溜められたオイルは、回転軸１２３の回転により背圧供給路１３３に吸入され、背圧供給路１３３から吐出圧供給溝１２９と中間圧供給溝１３１とを介して複数のベーン溝１０７の底部側にそれぞれ供給される。この複数のベーン溝１０７内には、それぞれベーン１０９が収容されている。
【００４２】
ベーン１０９は、頂部がロータ１０５の外周面から出没可能なように、複数のベーン溝１０７内にそれぞれ収容されている。このベーン１０９は、吐出圧供給溝１２９や中間圧供給溝１３１から供給されるベーン溝１０７の底部側からの背圧によって、ベーン溝１０７から押し出され、頂部がシリンダ室１２１の内周面に形成されたカム面１２７に当接する。
【００４３】
このベーン１０９の頂部がシリンダ室１２１のカム面１２７に当接することにより、隣り合うベーン１０９，１０９とカム面１２７とロータ１０５の外周面とによって圧縮室１３９が形成され、ロータ１０５が回転することにより圧縮室１３９に流入された冷媒が圧縮される。このベーン１０９のベーン溝１０７の底部側には、ガイドピン３が設けられている。
【００４４】
ガイドピン３は、一端がベーン溝１０７の底部に圧入などによって固定され、他端がベーン１０９の内部に形成された孔部１４１に挿入されている。なお、ガイドピン３の端部の孔部１４１への挿入状態は、ベーン１０９がベーン溝１０７から最も出たときであっても、保持されるように設定されている。
【００４５】
このガイドピン３は、外周にコイルスプリング１が支持されるように配置され、ベーン溝１０７からのベーン１０９の出没によるコイルスプリング１の伸縮を案内し、コイルスプリング１の付勢力をベーン１０９に対して安定して付与させる。
【００４６】
コイルスプリング１は、ガイドピン３をベーン溝１０７に固定した状態で、ベーン溝１０７内に収容され、内周側にガイドピン３が挿通するように配置された後、ベーン溝１０７内にベーン１０９が収容されて、端部がベーン１０９の端面に当接される。
【００４７】
このコイルスプリング１は、巻き径がベーン１０９の孔部１４１より大径に設定され、端部がベーン１０９の端面と当接することにより、ベーン１０９をベーン溝１０７から押し出す方向に付勢し、ベーン１０９の頂部をシリンダ室１２１のカム面１２７に当接させる。
【００４８】
このようにコイルスプリング１によってベーン１０９をカム面１２７に向けて付勢することにより、ベーン溝１０７の底部側からのベーン１０９を押し出す背圧不足を補い、ロータ１０５の回転によってベーン１０９とカム面１２７との衝突を繰り返す、いわゆるチャタリングを防止することができる。
【００４９】
このようなベーン形圧縮機１０１では、ベーン溝１０７内に収容されたコイルスプリング１が、ベーン１０９の出没により伸縮され、ガイドピン３と摺動する。このため、コイルスプリング１の表面には、耐摩耗性を向上させるために、表面硬化処理が施されている。
【００５０】
しかしながら、コイルスプリング１は、表面硬化処理のみに特化してしまうと、靱性が低下してしまい、伸縮によるコイルスプリング１自体の強度が低下してしまう恐れがあった。
【００５１】
そこで、コイルスプリング１には、様々な条件が設定されており、以下に詳細を説明する。
【００５２】
コイルスプリング１は、少なくともC：0.51〜0.59％，Si：1.2〜1.6％，Mn：0.5〜0.8％，Cr：0.5〜0.8％の成分を含む弁バネ用シリコンクロム鋼オイルテンパー線からなる線状体５を、所定の付勢力を得るように所定数巻き回しすることにより形成されている。
【００５３】
この線状体５は、線径が1mm以下に設定されている。なお、本実施の形態に係るコイルスプリング１においては、線状体５の表面硬化処理を施される前の硬度がHv600±50となっており、コイルスプリング１を支持するガイドピン３は、その硬度がHv450〜550となっている。このような線状体５からなるコイルスプリング１は、表面硬化処理が施されている。
【００５４】
なお、コイルスプリング１は、表面硬化処理を行う前に、線状体５をコイリングし、400℃で20分熱処理を施した後、過荷重をかけてあらかじめへたらす、いわゆるセッチングが行われて形成されている。
【００５５】
表面硬化処理は、まず、コイルスプリング１に対してフッ化処理を施した後、ガス軟窒化処理を施している。
【００５６】
このようにガス軟窒化処理の前にフッ化処理を施すことにより、コイルスプリング１の表面の酸化膜が除去され、ガス軟窒化処理におけるコイルスプリング１の表面に対する窒素の浸透を促進することができる。
【００５７】
なお、ガス軟窒化処理後には、コイルスプリング１を籠に入れ、粒径40μmのスチールからなる粒子材を噴射速度200m／s、噴射角度15°〜20°で60秒間、籠を振りながら処理を行う、WPC処理が施されている。
【００５８】
一方、コイルスプリング１に対してガス軟窒化処理を施すことにより、コイルスプリング１に対して十分な硬度と、十分な強度とを併せ持たせることができる。
【００５９】
このような表面硬化処理が施されたコイルスプリング１は、中心に位置する中心部層と、この中心部層の外周に位置され表面硬化処理により中心部層と硬度が異なる、すなわち中心部層より硬度が高くなった硬化層とを有するようになる。
【００６０】
このようなコイルスプリング１は、線状体５の表面硬度がガイドピン３の表面硬度よりHv250以上高く設定され、硬化層の深さが線状体５の半径に対する硬化層の深さが20％以下となるように設定されている。
【００６１】
なお、本実施の形態に係るコイルスプリング１では、ガイドピン３の硬度の下限がHv450となっているので、線状体５の表面硬度がガイドピン３の表面硬度よりHv250以上高くなるように、線状体５の表面硬度がHv700以上に設定されている。
【００６２】
ここで、コイルスプリング１は、表面硬化処理を高温や長時間などのように施し過ぎると、中心部層の硬度が低下し、十分な強度が得られなくなることがある。
【００６３】
このため、コイルスプリング１における線状体５の硬化層の深さは、線状体５の半径に対して、硬化層の深さが20％以下となるように設定されている。
【００６４】
このように線状体５の表面硬度をガイドピン３の表面硬度よりHv250以上高く設定し、硬化層の深さを線状体５の半径に対する硬化層の深さが20％以下となるように設定することにより、1mm以下の線径に設定された線状体５からなるコイルスプリング１、すなわち線径の細いコイルスプリング１が、ガイドピン３との摺動に対する耐摩耗性と、伸縮の強度に対する靱性とを併せ持つことができる。
【００６５】
一方、線状体５の中心部層は、その硬度がHv450〜650に設定されている。このように中心部層の硬度を設定することにより、コイルスプリング１の耐摩耗性を保持しつつ、コイルスプリング１の十分な強度を保持することができる。
【００６６】
このようなコイルスプリング１では、線状体５の線径が1mm以下に設定され、線状体５の表面硬度がガイドピン３の表面硬度よりHv250以上高く設定され、硬化層の深さが線状体５の半径に対する硬化層の深さが20％以下となるように設定されているので、線径1mm以下の線状体５において、ガイドピン３との摺動に対する耐摩耗性と、伸縮の強度に対する靱性とを併せ持つことができる。
【００６７】
また、線状体５の中心部層の硬度は、Hv450〜650に設定されているので、耐摩耗性を保持しつつ、引っ張り力に対する強度を保持した線状体５を得ることができる。
【００６８】
さらに、線状体５の表面硬化処理は、フッ化処理を施した後、ガス軟窒化処理を施されているので、線状体５表面の酸化膜を除去した後、低温での硬化層の形成を促進することができる。
【００６９】
また、線状体５は、少なくともC：0.51〜0.59％，Si：1.2〜1.6％，Mn：0.5〜0.8％，Cr：0.5〜0.8％の成分を含むので、弁ばね用シリコンクロム鋼オイルテンパー線に対して耐摩耗性と靱性とを併せ持たせることができる。
【００７０】
さらに、ベーン形圧縮機１０１では、耐摩耗性と靱性とを併せ持つコイルスプリング１が、ガイドピン３に支持されてベーン１０９をベーン溝１０７から出る方向に付勢するので、コイルスプリング１のベーン１０９を付勢する付勢力を長期間に亘って保持することができ、チャタリングの防止機能の耐久性を向上させることができる。
【００７１】
本実施の形態に係るコイルスプリングを、以下の実施例を用いて詳細に説明するが、本発明は以下の例によって限定されるものではない。
【００７２】
（実施例）
まず、C：0.51〜0.59％，Si：1.2〜1.6％，Mn：0.5〜0.8％，Cr：0.5〜0.8％の成分を含み、Hv600±50の硬度を有する弁バネ用シリコンクロム鋼オイルテンパー線からなる線状体をコイリングし、400℃で20分熱処理を施した後、セッチングを行ってコイルスプリングを形成した。
【００７３】
なお、このコイルスプリングには、フッ化処理が施されて酸化膜が除去されており、低温でのガス軟窒化処理が可能とされている。
【００７４】
次に、0.45mmの線径を有するコイルスプリングに対して、400℃で0.5時間，1時間，2時間，3時間，4時間と異なる時間でガス軟窒化処理を施し、表面からの深さに対する硬度測定を行った。なお、硬度測定は、ビッカース硬度計で行った。その結果を図３に示す。
【００７５】
図３から明らかなように、処理時間が長くなるほど、表面硬度が高くなり、中心部層と硬度が異なる硬化層の深さが深くなることがわかる。
【００７６】
次に、0.45mm，0.6mm，0.8mm，1mmと異なる線径を有する複数のコイルスプリングに対して、400℃で0.5時間、ガス軟窒化処理を施し、表面からの深さに対する硬度測定を行った。その結果を図４に示す。
【００７７】
図４から明らかなように、処理時間が0.5時間であっても、各線径のコイルスプリングで硬化層が深く形成されていることがわかる。特に、0.45mmの細い線径を有するコイルスプリングでは、硬化層が50μmと深く形成されていることがわかる。
【００７８】
次に、0.45mm，0.6mm，0.8mm，1mmの線径を有する複数のコイルスプリングに対して、400℃で0.5時間，1時間，2時間，3時間，4時間と異なる時間でガス軟窒化処理を施し、引張試験を行った。この引張試験は、塑性変形しないものを×、塑性変形するものを○として行った。その結果を図５に示す。なお、図５に示される直線は、塑性変形するものとしないものとの境界を示すものである。
【００７９】
図５から明らかなように、1mm以下の線径を有するコイルスプリングでは、線径が細くなるにつれて、処理時間が長くなるほど、靱性が低下することがわかる。
【００８０】
ここで、ガス軟窒化処理の処理時間を長くすると、硬化層の深さが深くなることがわかっている。そこで、図５に示す各コイルスプリングにおける硬化していない部分、すなわち中心部層の割合を知るために、母材半径に対する硬化層深さを検証した。その結果を図６の表に示す。
【００８１】
図６の表から明らかなように、本発明に従う実施例である母材（線状体の）半径に対する硬化層深さの割合が20％以下、すなわち硬化していない部分が80％以上であるものでは、靱性が保持されていることがわかる。
【００８２】
このことから、硬化層の深さを、線状体の半径に対する硬化層の深さが20％以下となるように設定することにより、耐摩耗性と靱性とを併せ持つコイルスプリングを得ることができるということがわかる。
【００８３】
次に、ガイド部材としてのガイドピンに対するコイルスプリングの適正な表面硬度を設定するために、マルテンサイト系ステンレスでHv450〜550の硬度を有するSUS420J2からなるガイドピンに対して、表面硬度の異なるコイルスプリングを用いて摩耗試験を行った。その結果を図７に示す。なお、図７の摩耗試験では、ガイドピンとコイルスプリングとの表面硬度の差に対する摩耗深さが示してある。
【００８４】
図７から明らかなように、ガイドピンとコイルスプリングとの表面硬度の差にHv250以上あれば、摩耗がないことがわかる。
【００８５】
次に、Hv513の表面硬度を有するガイドピンに対して、本発明から外れる比較例であるHv715の表面硬度を有するコイルスプリングと、本発明に従う実施例であるHv779の表面硬度を有するコイルスプリングとの摩耗試験を行った後、耐久試験を行った。その結果を図８の表に示す。なお、図８の表の耐久試験では、摩耗によってコイルスプリングに折損が発生したものを×、発生していないものを○として示してある。
【００８６】
図８の表から明らかなように、ガイドピンとの表面硬度の差にHv250以上の表面硬度を有するコイルスプリングであれば、摩耗もなく、折損も生じないことがわかる。
【００８７】
このことから、本発明に従う実施例であるガイド部材の表面硬度よりHv250以上高い表面硬度を有するコイルスプリングは、ガイドピンに対して優れた耐摩耗性を保持することができるということがわかる。
【００８８】
次に、ガス軟窒化処理の温度が高いと、靱性が低下することがわかっているが、480℃，430℃，400℃，380℃と異なる温度でガス軟窒化処理を施したときの中心部層、すなわち母材の硬度を測定し、引張試験を行った。その結果を図９の表に示す。なお、図９の表の引張試験では、ガス軟窒化処理を施していないHv598の硬度を有するコイルスプリングに対して低下が著しいものを×、ほぼ変化がないものを○としている。
【００８９】
図９の表から明らかなように、処理温度が400℃を超えると母材硬度、すなわち中心部層の硬度がHv450を下回っており、引張強度が著しく低下している。なお、未処理である母材の硬度は、Hv600±50であるので、その上限がHv650となる。
【００９０】
このことから、本発明に従う実施例である中心部層の硬度がHv450〜650に設定されたコイルスプリングは、伸縮に対して優れた強度を保持することができるということがわかる。
【００９１】
以上の結果から、本発明（実施例）の場合、耐摩耗性と靱性とを併せ持つコイルスプリングを得ることができる。一方、本発明を満たさない（比較例）場合、あまり魅力的でないコイルスプリングが得られる。
【００９２】
なお、本発明の実施の形態に係るベーン形圧縮機では、ガイド部材としてガイドピンを用い、このガイドピンの外周にコイルスプリングが配置されてコイルスプリングを支持しているが、これに限らず、ガイド部材を筒状に形成し、この筒状のガイド部材の内部にコイルスプリングを配置してコイルスプリングを支持してもよい。
【符号の説明】
【００９３】
１…コイルスプリング
３…ガイドピン
５…線状体
１０１…ベーン形圧縮機
１０３…シリンダ
１０５…ロータ
１０７…ベーン溝
１０９…ベーン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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