(57)【要約】【課題】起動時などの潤滑油のないドライ潤滑状態において焼付きを防止した半球シューおよび斜板を提供する。【解決手段】半球シュー４は、斜板型圧縮機において斜板の回転運動をピストンの往復運動に変換して、冷媒を圧縮、膨張させるための部材であり、ピストンと摺動する球面部４ａと、斜板と摺動する平面部４ｂと、ピストンおよび斜板と摺動しない非摺動部とを有し、この非摺動部として、球面部４ａと平面部４ｂとを繋ぐ外周部４ｃを有し、外周部４ｃに植毛部７を有する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒が存在するハウジング内で、回転軸に直接固定するように、または連結部材を介して間接的に、直角および斜めに取り付けた斜板に半球シューを摺動させ、この半球シューを介して前記斜板の回転運動をピストンの往復運動に変換して、冷媒を圧縮、膨張させる斜板型圧縮機の半球シューであって、
前記ピストンと摺動する球面部と、前記斜板と摺動する平面部と、前記ピストンおよび前記斜板と摺動しない非摺動部とを有し、
前記非摺動部に、繊維が植毛された植毛部を有することを特徴とする斜板型圧縮機の半球シュー。
【請求項２】
前記半球シューは、前記球面部と前記平面部とを繋ぐ外周部を有し、前記非摺動部としての該外周部に前記植毛部を有することを特徴とする請求項１記載の斜板型圧縮機の半球シュー。
【請求項３】
前記半球シューは、前記平面部に該平面部の表面から窪んだ凹部を有し、前記非摺動部としての該凹部内に前記植毛部を有することを特徴とする請求項１または請求項２記載の斜板型圧縮機の半球シュー。
【請求項４】
前記半球シューは、前記球面部の頂部が前記非摺動部であり、該頂部に前記植毛部を有することを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項記載の斜板型圧縮機の半球シュー。
【請求項５】
前記平面部の表面に合成樹脂膜が形成されていることを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか１項記載の斜板型圧縮機の半球シュー。
【請求項６】
冷媒が存在するハウジング内で、回転軸に直接固定するように、または連結部材を介して間接的に、直角および斜めに取り付けた斜板に半球シューを摺動させ、この半球シューを介して前記斜板の回転運動をピストンの往復運動に変換して、冷媒を圧縮、膨張させる斜板型圧縮機の斜板であって、
前記半球シューと摺動する摺動面と、前記半球シューと摺動しない非摺動面とを有し、
前記非摺動面に、繊維が植毛された植毛部を有することを特徴とする斜板型圧縮機の斜板。
【請求項７】
前記斜板は、円環平板状の部材であり、円環部の外周側に前記摺動面が形成されるとともに、前記円環部の内周側に前記非摺動面が形成され、該非摺動面に前記植毛部を有することを特徴とする請求項６記載の斜板型圧縮機の斜板。
【請求項８】
前記非摺動面が、前記摺動面から軸方向に凹んで形成されることを特徴とする請求項７記載の斜板型圧縮機の斜板。
【請求項９】
前記繊維の材質が、前記摺動面の材質よりも軟質であることを特徴とする請求項６から請求項８までのいずれか１項記載の斜板型圧縮機の斜板。
【請求項１０】
前記摺動面に合成樹脂膜が形成されていることを特徴とする請求項６から請求項９までのいずれか１項記載の斜板型圧縮機の斜板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車用エアコンなどに用いられる斜板型圧縮機の半球シューおよび斜板に関する。
【背景技術】
【０００２】
斜板型圧縮機は、冷媒が存在するハウジング内で、回転軸に直接固定するように、または連結部材を介して間接的に、直角および斜めに取り付けた斜板にシューを摺動させ、このシューを介して斜板の回転運動をピストンの往復運動に変換して、冷媒を圧縮、膨張させるものである。このような斜板型圧縮機には、両頭形のピストンを用いて冷媒を両側で圧縮、膨張させる両斜板タイプのものと、片頭形のピストンを用いて冷媒を片側のみで圧縮、膨張させる片斜板タイプのものとがある。また、シューは斜板の片側面のみで摺動するものと、斜板の両側面で摺動するものとがある。
【０００３】
斜板型圧縮機の起動時には、循環回路の冷媒中に潤滑油が混在していない状態となっているので、直ちに、シューと斜板の摺動部分に冷媒を介して潤滑油を十分に供給することができない。そのため、従来では、斜板型圧縮機の起動時においてシューと斜板との摺動部分や、シューとピストンとの摺動部分に焼付きが生じやすくなる場合があった。また、摺動部分の異常摩耗により異音や騒音が発生する場合があった。
【０００４】
この焼付きを防止する手段として、例えば、半球シューの斜板との摺動面に微小な多数の環状膨出部を形成するとともに、網目状凹部からなる潤滑油通路を形成したもの（特許文献１参照）や、半球シューの斜板との摺動面に樹脂層を形成し、この樹脂層の厚さを該摺動面の圧力分布に応じて変更したもの（特許文献２参照）が提案されている。一方、斜板に処理を施したものとして、例えば、半球シューと摺動する斜板の摺動面に、フッ素樹脂が４０〜５０質量％配合された低摩擦樹脂被覆層を形成したものが提案されている（特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−３０７７２４号公報
【特許文献２】特開２０１４−２０２１９３号公報
【特許文献３】特開２００９ー２０９７２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記のとおり、従来技術では摺動部分の潤滑特性の向上のため、斜板や半球シューの摺動面に、潤滑性被膜を形成するなどの表面処理を施す方法が提案されてきた。しかし、摺動面の表面処理は、摺動面の平面度や、平行度、厚さ精度などの加工精度が厳しいため、より簡易な他の焼付き防止手段の開発も望まれている。
【０００７】
本発明はこれらの問題に対処するためになされたものであり、起動時などの潤滑油のないドライ潤滑状態において焼付きを防止した半球シューおよび斜板を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の半球シューは、冷媒が存在するハウジング内で、回転軸に直接固定するように、または連結部材を介して間接的に、直角および斜めに取り付けた斜板に半球シューを摺動させ、この半球シューを介して上記斜板の回転運動をピストンの往復運動に変換して、冷媒を圧縮、膨張させる斜板型圧縮機の半球シューであって、上記ピストンと摺動する球面部と、上記斜板と摺動する平面部と、上記ピストンおよび上記斜板と摺動しない非摺動部とを有し、上記非摺動部に、繊維が植毛された植毛部を有することを特徴とする。
【０００９】
上記半球シューは、上記球面部と上記平面部とを繋ぐ外周部を有し、上記非摺動部としての該外周部に上記植毛部を有することを特徴とする。また、上記半球シューは、上記平面部に該平面部の表面から窪んだ凹部を有し、上記非摺動部としての該凹部内に上記植毛部を有することを特徴とする。
【００１０】
上記半球シューは、上記球面部の頂部が上記非摺動部であり、該頂部に上記植毛部を有することを特徴とする。また、上記平面部の表面に合成樹脂膜が形成されていることを特徴とする。
【００１１】
本発明の斜板は、冷媒が存在するハウジング内で、回転軸に直接固定するように、または連結部材を介して間接的に、直角および斜めに取り付けた斜板に半球シューを摺動させ、この半球シューを介して上記斜板の回転運動をピストンの往復運動に変換して、冷媒を圧縮、膨張させる斜板型圧縮機の斜板であって、上記半球シューと摺動する摺動面と、上記半球シューと摺動しない非摺動面とを有し、上記非摺動面に、繊維が植毛された植毛部を有することを特徴とする。
【００１２】
上記斜板は、円環平板状の部材であり、円環部の外周側に上記摺動面が形成されるとともに、上記円環部の内周側に上記非摺動面が形成され、該非摺動面に上記植毛部を有することを特徴とする。また、上記非摺動面が、上記摺動面から軸方向に凹んで形成されることを特徴とする。
【００１３】
上記繊維の材質が、上記摺動面の材質よりも軟質であることを特徴とする。また、上記摺動面に合成樹脂膜が形成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の半球シューは、ピストンと摺動する球面部と、斜板と摺動する平面部と、ピストンおよび斜板と摺動しない非摺動部とを備え、該非摺動部に、繊維が植毛された植毛部を有する、つまりピストンおよび斜板との摺動部以外の部分に植毛部を有するので、斜板型圧縮機が停止中でも植毛部の繊維間に潤滑油が保持され、起動時のドライ潤滑状態であっても植毛部から直ちにピストンや斜板との摺動部に潤滑油が供給される。そのため、起動時の半球シューの摺動部における焼付きを防止できる。
【００１５】
上記半球シューは、球面部と平面部とを繋ぐ外周部を有し、該外周部に植毛部を有するので、摺動部である球面部と平面部それぞれに植毛部を介して潤滑油を供給できる。また、平面部に該平面部の表面から窪んだ凹部を有し、該凹部内に植毛部を有するので、凹部内での潤滑油の保持性と、平面部への該潤滑油の供給性が向上する。
【００１６】
上記半球シューは、球面部の頂部が非摺動部であり、該頂部に植毛部を有するので、球面部の頂部での潤滑油の保持性と、球面部への該潤滑油の供給性が向上する。
【００１７】
本発明の斜板は、半球シューと摺動する摺動面と、半球シューと摺動しない非摺動面とを有し、非摺動面に繊維が植毛された植毛部を有するので、斜板型圧縮機が停止中でも植毛部の繊維間に潤滑油が保持され、起動時のドライ潤滑状態であっても植毛部から直ちに半球シューとの摺動部に潤滑油が供給される。そのため、起動時の斜板の摺動部における焼付きを防止できる。
【００１８】
上記斜板は、円環平板状の部材であり、円環部の外周側に摺動面が形成されるとともに、円環部の内周側に非摺動面が形成され、該非摺動面に植毛部を有するので、運転開始と同時に斜板の回転による遠心力によって、潤滑油が外周側の摺動面に直ちに供給される。そのため、起動時の斜板の摺動部の焼付きを好適に防止できる。
【００１９】
上記斜板の非摺動面が、摺動面から軸方向に凹んで形成されるので、植毛部の繊維が摺動面からはみ出さず、半球シューとの円滑な摺動を維持しつつ、潤滑油の供給性に優れる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の斜板型圧縮機の一例を示す縦断面図である。
【図２】本発明の半球シューの一例を示す縦断面図および斜視図である。
【図３】半球シューの他の例を示す縦断面図および斜視図である。
【図４】本発明の斜板の一例を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明の斜板型圧縮機の一実施例を図面に基づき説明する。図１は、本発明の斜板型圧縮機の一例を示す縦断面図である。図１に示す斜板型圧縮機は、炭酸ガスを冷媒に用いるものであり、冷媒が存在するハウジング１内で、回転軸２に直接固定するように斜めに取り付けた斜板３の回転運動を、斜板３の両側面で摺動する半球シュー４を介して両頭形ピストン１４の往復運動に変換し、ハウジング１の周方向に等間隔で形成されたシリンダボア１０内の各ピストン１４の両側で、冷媒を圧縮、膨張させる両斜板タイプのものである。高速で回転駆動される回転軸２は、ラジアル方向を針状ころ軸受１１で支持され、スラスト方向をスラスト針状ころ軸受１２で支持されている。この構成において、斜板３は、連結部材を介して間接的に回転軸２に固定される態様でもよい。また、斜めではなく直角に取り付けられる態様であってもよい。
【００２２】
各ピストン１４には斜板３の外周部を跨ぐように凹部１４ａが形成され、この凹部１４ａの軸方向対向面に形成された球面座１３に、半球シュー４が着座されており、ピストン１４を斜板３の回転に対して相対移動自在に支持する。これによって、斜板３の回転運動からピストン１４の往復運動への変換が円滑に行われる。半球シュー４は、球面部がピストン１４（球面座１３）と摺動し、平面部が斜板３と摺動する。
【００２３】
半球シューの構造を図２に基づき詳細に説明する。図２（ａ）は本発明の半球シューの一例を示す縦断面図であり、図２（ｂ）は斜視図である。図２（ａ）に示すように、半球シュー４は、球体の一部を構成する球面部４ａと、球面部４ａの反対側において該球体を略平面でカットした形態の平面部４ｂと、球面部４ａと平面部４ｂとを繋ぐ外周部４ｃとからなる略半球状の構造を有する。半球シュー４は、平面形状が円形状であり、外周部４ｃの断面が、球面部４ａから平面部４ｂに向かって該平面部４ｂの径方向の幅を狭めるテーパ状となっている。外周部４ｃは、ピストンおよび斜板と摺動しない部分（非摺動部）となっている。半球シュー４の全体形状は、円柱体の一方の端面を半球の一部を構成する凸形状とした形状である。
【００２４】
半球シュー４は、中心軸１５の部分（中央部分）に、平面部４ｂの表面から窪んだ形状の凹部５と、球面部４ａの頂部が窪んだ形状の凹部６とを有する。凹部５に潤滑油が保持されることで、斜板との摺動部である平面部４ｂに潤滑油が供給されやすくなる。また、凹部６に潤滑油が保持されることで、ピストンとの摺動部である球面部４ａに潤滑油が供給されやすくなる。凹部５および凹部６は、ピストンおよび斜板と摺動しない部分（非摺動部）となっている。
【００２５】
ここで、本発明の半球シューは、ピストンおよび斜板と摺動しない非摺動部に繊維が植毛された植毛部を有する。図２に示す半球シュー４では、非摺動部である外周部４ｃの表面に全周にわたって植毛部７が形成されている。これにより、植毛部７の繊維間に潤滑油が保持され、起動時のドライ潤滑状態であっても植毛部７から直ちに摺動部に潤滑油が供給される。半球シュー４は、上記のとおり、外周部４ｃが平面部４ｂに向かって幅を狭めるテーパ状となっているので、平面部４ｂへの潤滑油の供給性に特に優れる。
【００２６】
また、本発明の半球シューの他の例を図３に示す。半球シュー４’は、図２と同様、球面部４ａと、平面部４ｂと、外周部４ｃとからなる略半球状の構造を有する。外周部４ｃは、平面部４ｂに対し直立して設けられており、外周部４ｃの表面は円筒外周面となっている。また、半球シュー４’は、平面部４ｂに凹部５を有し、球面部４ａに凹部６を有している。図３の半球シュー４’では、外周部４ｃの表面に植毛部７が形成され、凹部６の底面にも植毛部７が形成されている。図３の形態では、球面部４ａへの潤滑油の供給性に特に優れる。
【００２７】
図２および図３では、半球シューが外周部４ｃ（および凹部６）に植毛部７を有する形態としたが、半球シューが非摺動部に植毛部を有する形態であればよく、外周部４ｃと凹部５と凹部６とのうち少なくともいずれかに植毛部を有していればよい。また、半球シューの全体形状は、これらに限定されるものではなく、例えば上記外周部を有さない形状であってもよい。この形状でも、非摺動部（例えば凹部など）に植毛部を設けることができる。また、平面部４ｂに凹部５とは別の凹部を設け、その凹部に植毛部を設けてもよく、また、球面部４ａの頂部を切欠いた面（フラット面）とし、そのフラット面に植毛部を設けてもよい。
【００２８】
繊維の形状としては特に限定されないが、凹部５や凹部６に植毛部を設ける際には、凹部５や凹部６の深さを考慮して、その長さを決定することが好ましい。例えば、凹部５において、平面部４ｂの表面からの深さをＤとすると、植毛部７の繊維の軸方向長さＬ１は、Ｄ以下とすることが好ましい。この大小関係とすることで、植毛部７の繊維が平面部４ｂの表面からはみ出さず、斜板との摺動をスムーズにすることができる。同様に、凹部６においても、植毛部７の繊維が球面部４ａの表面からはみ出さない長さとすることが好ましい。
【００２９】
半球シューの摺動部の表面には、合成樹脂層が形成されていることが好ましい。特に、平面部４ｂの表面に合成樹脂層が形成されていることが好ましい。樹脂層を形成する合成樹脂としては、射出成形可能で、潤滑特性および耐熱性に優れた合成樹脂が好ましい。このような合成樹脂としては、例えば、芳香族ＰＥＫ系樹脂、ポリアセタール（ＰＯＭ）樹脂、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）樹脂、射出成形可能なポリイミド樹脂、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）樹脂、ポリアミド（ＰＡ）樹脂、射出成形可能なフッ素樹脂などが挙げられる。これらの各合成樹脂は単独で使用してもよく、２種類以上混合したポリマーアロイであってもよい。
【００３０】
斜板の構造を図４に基づき詳細に説明する。図４に示すように、斜板３は、中空円盤状（円環平板状）の部材であり、円環部に半球シューと摺動する摺動面３ａを有する。斜板３は、摺動面３ａとその反対面である摺動面３ａ’との両面で半球シューと摺動する斜板であり、両摺動面３ａ、３ａ’は、凹凸の無い平坦面で形成されている。摺動面３ａの内周側には、摺動面３ａと平行な平面で、かつ、摺動面３ａから軸方向に凹んだ取り付け面３ｂが形成されている。摺動面３ａと取り付け面３ｂとの境界部は、非連続的な形状（段差）となっている。なお、取り付け面３ｂは、半球シューと摺動しない面（非摺動面）となっている。
【００３１】
斜板３の円環部において、外周側に摺動面３ａが形成され、内周側に取り付け面３ｂが形成される。取り付け面３ｂには取り付け孔８が形成され、取り付け面３ｂの反対面である取り付け面３ｂ’（図示省略）側に貫通している。取り付け孔８には結合具などが挿入され、例えば、斜板３は回転軸に対して斜めに取り付けられる。斜板３は、両摺動面３ａ、３ａ’を繋ぐ外周面３ｃと、両取り付け面３ｂ、３ｂ’を繋ぐ内周面３ｄとを有している。両摺動面３ａ、３ａ’における斜板３の厚み（外周面３ｃの軸方向長さ）は、両取り付け面３ｂ、３ｂ’における斜板３の厚み（内周面３ｄの軸方向長さ）よりも長くなっている。
【００３２】
ここで、本発明の斜板は、半球シューと摺動しない摺動面に繊維が植毛された植毛部を有する。図４に示す斜板３では、摺動面３ａの内周側にある取り付け面３ｂの全周にわたって植毛部７が形成されている。これにより、停止時においても、前回運転時の潤滑油が植毛部７の繊維間に保持される。そして、運転開始と同時に斜板３が回転することにより、その遠心力によって潤滑油が摺動面３ａに流出するため、直ちに潤滑油を供給でき、焼き付きを防止できる。
【００３３】
図４では、斜板３が取り付け面３ｂに植毛部７を有する形態としたが、斜板３が非摺動面に植毛部を有する形態であればよく、取り付け面３ｂと外周面３ｃと内周面３ｄとのうち少なくともいずれかに植毛部７を有していればよい。
【００３４】
斜板の摺動面には、合成樹脂層が形成されていることが好ましい。樹脂層を形成する合成樹脂としては、上述の半球シューの摺動部に形成するものと同様である。
【００３５】
本発明の半球シューや斜板の植毛部７に用いる繊維（短繊維）としては、植毛用短繊維として使用可能であれば特に限定されず、例えば、（１）ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン樹脂、ナイロンなどのポリアミド樹脂、芳香族ポリアミド樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリエチレンサクシネート、ポリブチレンテフタレートなどのポリエステル樹脂、アクリル樹脂、塩化ビニル、ビニロンなどの合成樹脂繊維、（２）カーボン繊維、グラスファイバーなどの無機繊維、（３）レーヨン、アセテートなどの再生繊維や、綿、絹、麻、羊毛などの天然繊維が挙げられる。これらは単独で用いられてもよく、２種以上が併用されてもよい。油による膨潤や溶解などが生じにくく化学的に安定であり、均質な繊維を多量に生産することができ、安価に入手することができるため、上記の中でも合成樹脂繊維を用いることが好ましい。
【００３６】
このような繊維の具体的な形状としては、例えば、長さ０．５〜２．０ｍｍ、太さ０．５〜５０デシテックスのものが挙げられる。また、植毛部の繊維の密度としては、植毛した面積あたりに繊維の占める割合が１〜４０％が好ましい。また、繊維の形状としては、ストレートとベンド(繊維の先端が曲がっている)タイプのものがあり、また、断面形状は円状と多角断面状のものがある。多角形状断面の繊維を利用することで、円形断面の繊維よりも大きな表面積とすることができ、潤滑油などの保持性が向上する。
【００３７】
植毛部７は、繊維を半球シュー４の非摺動部の表面や斜板３の非摺動面に、例えば植毛塗装することで形成できる。植毛塗装方法としては、吹き付けや静電植毛を採用できる。任意の箇所に多量の繊維を短時間で密に、垂直に植毛できることから、静電植毛を採用することが好ましい。静電植毛方法としては、公知の方法を採用できる。例えば、静電植毛方法として、（１）半球シュー４の静電植毛を施す範囲（外周部４ｃ）に接着剤を塗布する工程、（２）帯電させた繊維を外周部４ｃに吹き付け静電気力により上記接着剤塗布面に略垂直に植毛する工程、（３）繊維が仮付着した表面を乾燥させて接着剤の硬化反応を十分に行ない、繊維を非接触面の表面に固着させる工程などを含む方法が挙げられる。
【００３８】
静電植毛に使用できる接着剤としては、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、酢酸ビニル樹脂、ポリイミド樹脂、シリコーン樹脂などを主成分とする接着剤が挙げられる。例えば、ウレタン樹脂溶剤系接着剤、エポキシ樹脂溶剤系接着剤、酢酸ビニル樹脂溶剤系接着剤、アクリル樹脂系エマルジョン接着剤、アクリル酸エステル−酢酸ビニル共重合体系エマルジョン接着剤、酢酸ビニル系エマルジョン接着剤、ウレタン樹脂系エマルジョン接着剤、エポキシ樹脂系エマルジョン接着剤、ポリエステル系エマルジョン接着剤、エチレン−酢酸ビニル共重合体系接着剤などが挙げられる。これらは単独で用いられてもよく、２種以上が併用されてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明の半球シューおよび斜板は、起動時などの潤滑油のないドライ潤滑状態においても優れた耐焼付き性を有するので、斜板型圧縮機に広く用いることができる。
【符号の説明】
【００４０】
１  ハウジング
２  回転軸
３  斜板
４  半球シュー
５  凹部
６  凹部
７  植毛部
８  取り付け孔
１０  シリンダボア
１１  針状ころ軸受
１２  スラスト針状ころ軸受
１３  球面座
１４  ピストン
１５  中心軸
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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