(57)【要約】【課題】斜板式圧縮機の斜板の耐焼き付き性を改善する。【解決手段】斜板基材の表面上に、ポリアミドイミド樹脂１００重量％とビスフェノールＡ型エポキシ樹脂２〜１８重量％とからなるバインダー樹脂及びポリテトラフルオロエチレンとグラファイトからなる固体潤滑剤を皮膜形成成分とする摺動用塗料の硬化塗膜からなる摺動皮膜を形成する。
2014103067.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジング内に回転可能に配置された駆動軸と、駆動軸に傾斜角度をもたせて直接固定し又は連結部材を介して傾斜角度可変且つ摺動可能に取り付けられ、駆動軸と一体に回転する斜板と、斜板とピストンとの間に介在するシューと、シリンダボア内を往復運動するピストンとを備え、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させる斜板式圧縮機において、斜板基材の表面上に、ポリアミドイミド樹脂１００重量部とビスフェノールＡ型エポキシ樹脂２〜１８重量部とからなるバインダー樹脂及びポリテトラフルオロエチレンとグラファイトからなる固体潤滑剤を皮膜形成成分とする硬化塗膜からなる摺動皮膜を形成したことを特徴する斜板式圧縮機。
【請求項２】
斜板基材の表面粗さを８．０〜１３．０μｍＲｚｊｉｓとしたことを特徴する請求項１に記載の斜板式圧縮機。
【請求項３】
皮膜形成成分において、バインダー樹脂１００重量部に対して、ポリテトラフルオロエチレン４０〜７０重量部及びグラファイト１〜２０重量部を配合したことを特徴する請求項１又は２に記載の斜板式圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は車両用空調装置などに用いられる斜板式圧縮機に関する。
【背景技術】
【０００２】
斜板式圧縮機には、ハウジング内に回転可能に配置された駆動軸に斜板を傾斜させて直接固定した固定容量型斜板式圧縮機と、連結部材を介して駆動軸に斜板を傾斜角度可変且つ摺動可能に取り付けた可変容量型斜板式圧縮機があり、そのいずれにおいても、斜板にシューを摺動させ、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。【０００３】
これらの斜板式圧縮機では、運転初期では冷媒中に含まれる潤滑油が斜板のシューとの摺動部に到達する前に斜板とシューが摺動するため、その摺動部が潤滑油のないドライ潤滑状態となり、焼付きが発生しやすい。このため、斜板のシューとの摺動部に焼き付き防止のための摺動皮膜層を設けるのが通常である。例えば、特許文献１には、斜板基材の摺動面側に、スズ、銅、又は金属リン酸塩からなる中間層を形成し、この中間層の上にポリアミドイミド樹脂、ポリイミド樹脂などの熱硬化性樹脂と二硫化モリブデン又はグラファイトなどの固体潤滑剤とからなる摺動皮膜を形成した斜板が開示されている。特許文献２には、斜板基材の摺動面側に、ポリアミドイミド樹脂、ポリイミド樹脂などの耐熱性樹脂からなる中間層を形成し、この中間層の上にポリテトラフルオロエチレン、二硫化モリブデン、グラファイトなどの固体潤滑剤とポリアミドイミド樹脂、ポリイミド樹脂など耐熱性樹脂からなる摺動皮膜を形成した斜板を開示されている。特許文献３には、斜板基材の摺動面側に、ポリテトラフルオロエチレン、二硫化モリブデン、グラファイトなどの固体潤滑剤とガラス転移温度が２７０°Ｃ以上のポリアミドイミド樹脂とからなる摺動皮膜を形成した斜板が開示されている。特許文献４には、斜板基材の摺動面側に、２５℃における樹脂の引張強度と伸び率が特定数値範囲内に入るポリアミドイミド樹脂又はポリイミド樹脂とポリテトラフルオロエチレン、グラファイトなどの固体潤滑剤とからなる摺動皮膜を形成した斜板が開示されている。
【特許文献１】特開平１１−１３６３８号公報
【特許文献２】特開２００５-１４６３６６号公報
【特許文献３】特開２００５-３０３７６号公報
【特許文献４】特開２００９-６２９３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１及び２に記載のように中間層を形成する方法ではその分だけ製造コストの上昇を招くという問題がある。また、特許文献３及び４に記載のように単層の摺動皮膜を形成する方法では、中間層の形成による製造コストの上昇という問題は避けることができ、また耐焼き付き性をかなりのレベルまで改良することができるが、斜板式圧縮機の高度化に伴って要求される厳しい耐焼き付き性を確保するには充分とはいえず更なる改良が必要とされている。【０００５】
本発明は、上記の従来技術の実情に鑑みてなされたものであって、斜板の耐焼き付き性を改善した斜板式圧縮機を提供することを解決すべき課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の斜板式圧縮機は、上記課題を解決するために、ハウジング内に回転可能に配置された駆動軸と、駆動軸に傾斜角度をもたせて直接固定し又は連結部材を介して傾斜角度可変且つ摺動可能に取り付けられ、駆動軸と一体に回転する斜板と、斜板とピストンとの間に介在するシューと、シリンダボア内を往復運動するピストンとを備え、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、膨張させる斜板式圧縮機において、斜板基材の表面上に、ポリアミドイミド樹脂１００重量部とビスフェノールＡ型エポキシ樹脂２〜１８重量とからなるバインダー樹脂及びポリテトラフルオロエチレンとグラファイトからなる固体潤滑剤を皮膜形成成分とする硬化塗膜からなる摺動皮膜を形成したことを特徴する構成を採用している。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、斜板のシューとの摺動部となる斜板基材に、バインダー樹脂としてポリアミドイミド樹脂１００重量部とビスフェノールＡ型エポキシ樹脂２〜１８重量部とからなる混合樹脂を使用することにより、バインダー樹脂としてポリアミドイミド樹脂を単独で使用した場合に比べて、樹脂密度が増大することにより塗膜強度が向上し、斜板の耐焼き付き性を大幅に改良することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】斜板式圧縮機の断面図
【図２】斜板式圧縮機が備える駆動軸、ローター、斜板及びリンクアームの組立品の斜視図
【図３】斜板のシューとの摺動部の部分拡大図
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明の実施例に係る斜板式圧縮機を次に説明する。
図１に示すように、斜板式圧縮機１００は可変容量型斜板式圧縮機である。この圧縮機１００は駆動軸1と、駆動軸１に固定されたローター２と、傾角変動可能且つ摺動可能に駆動軸１に支持された斜板３とを備えている。斜板３は斜板基材３ａと斜板ボス部３ｂとを含み、斜板基材３ａは斜板ボス部３ｂにリベットで固着されている。斜板３の周縁部を挟持する一対のシュー４を介して斜板３に係留されたピストン５が、シリンダブロック６に形成されたシリンボア６ａに摺動可能に嵌合している。駆動軸１、ローター２、斜板３はフロントハウジング７に収容されている。吐出室及び吸入室がシリンダヘッド８に形成されている。シリンダブロック６とシリンダヘッド８とにより弁板９が挟持されている。シリンダブロック６、フロントハウジング７、シリンダヘッド８、弁板９は一体に組み付けられている。駆動軸１はフロントハウジング７とシリンダブロック６とにより回転可能に支持されている。
【００１０】
図１及び図２に示すように、ローター２から斜板３へ向けて伸びる一対のローターアーム２ａに円形貫通穴２ｂ、２ｃが形成されている。円形貫通穴２ｂ、２ｃは、駆動軸１の中心軸線Ｘと斜板３の上死点Ｄｐとにより形成される平面に直交して、同軸に延在している。斜板３からローター２へ向けて伸びる単一の斜板アーム３ｃに円形貫通穴３ｄが形成されている。円形貫通穴３ｄは、駆動軸１の中心軸線Ｘと斜板３の上死点Ｄｐとにより形成される平面に直交して延在している。ローターアーム２ａと斜板アーム３ｃとを連結するリンクアーム１０が配設されている。リンクアーム１０の一端部に円形貫通穴１０ａが形成され、リンクアーム１０の二股に分かれた他端部に円形貫通穴１０ｂ、１０ｃが形成されている。一対のローターアーム２ａはリンクアーム１０の一端部を挟持しており、リンクアーム１０の二股に分かれた他端部は斜板アーム３ｃを挟持している。
【００１１】
ピン１１が円形貫通穴３ｄに圧入固定されると共に両端部が円形貫通穴１０ｂ、１０ｃに相対摺動可能に嵌合している。ピン１２が円形貫通穴１０ａに圧入固定されると共に両端部が円形貫通穴２ｂ、２ｃに相対摺動可能に嵌合している。ローターアーム２ａ、斜板アーム３ｃ、リンクアーム１０、ピン１１、１２によりリンク機構１３が形成されている。リンク機構１３は、斜板３の傾角変動を許容しつつローター２と斜板３とを駆動軸１回りに相対回転不能に連結している。
【００１２】
斜板式圧縮機１００においては、駆動軸１が外部駆動源により回転駆動され、駆動軸１の回転に伴って斜板３が回転し、シュー４を介して斜板３によりピストン５が往復駆動される。外部冷却回路から圧縮機１００へ還流した冷媒ガスが、吸入ポートを介して吸入室１４へ流入し、弁板９に形成された吸入穴と吸入弁とを介してシリンダボア６ａ内へ吸引され、ピストン５により加圧圧縮され、弁板９に形成された吐出穴と吐出弁とを介して吐出室へ吐出し、吐出ポートを介して外部冷却回路へ還流する。このとき、斜板３の傾角制御は、図示しない制御システムにより、空調装置の熱負荷に応じて吸入室１４の圧力とクランク室１５の圧力との差圧を差圧制御弁により制御することにより行われる。
【００１３】
図３に示すように、斜板基材３ａのシュー４との摺動部には摺動用塗料の硬化皮膜３ｅが形成されている。摺動皮膜３ｅは、斜板基材３ａの摺動部となる表面に、ポリアミドイミド樹脂１００重量％とビスフェノールＡ型エポキシ樹脂２〜１８重量％とからなるバインダー樹脂及びポリテトラフルオロエチレン（以下、ＰＴＦＥという。）とグラファイトとからなる固体潤滑剤を皮膜形成成分とする摺動用塗料を乾燥膜厚が３５〜７０μｍとなるように塗布し、この塗膜を１８０〜２７０℃で１５〜８０分間加熱硬化させた後、この硬化塗膜を研削機で研削して表面粗さ０．６〜１．６μｍＲａに調整することにより形成することができる。斜板基材３ａとして鉄系、銅系又はアルミニウム系の基材を使用することができるが、通常は鉄系基材が使用される。
【００１４】
摺動皮膜３ｅが形成された斜板３の耐焼付き性（焼付き時間）は、ポリアミドイミド樹脂に対するビスフェノールＡ型エポキシ樹脂の添加量に対して極大値を有する関係にあり、耐焼付き性は、ポリアミドイミド樹脂１００重量部に対し、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂の添加量が５重量部付近で最大となり、添加量２重量部未満では無添加の場合と大きな有意差はなく、添加量１８重量部超では無添加の場合と同等又はそれ以下となる。
【００１５】
斜板基材３ａは摺動用塗料を塗布する前に脱脂処理される。斜板基材３ａは脱脂処理後にショットブラスト法により粗面化処理して基材表面の粗さを８．０〜１３．０μｍＲｚｊｉｓに調整することが好ましい。耐焼付き性（焼付き荷重）は、この表面粗さの範囲内において、斜板基材の表面粗さに対して極大値を有する関係にある。表面粗さが８．０μｍＲｚｊｉｓ未満では焼付き荷重が低下し、表面粗さ１３．０μｍＲｚｊｉｓ超では摺動皮膜３ｅが粗面凸部で摩耗して斜板基材３ａの下地金属が露出し焼付きが生じやすくなる傾向がある。
【００１６】
固体潤滑剤として使用するＰＴＦＥの平均粒径は好ましくは１〜１５μｍ、またグラファイトの平均粒径は好ましくは１〜１０μｍである。ＰＴＦＥは高速摺動条件下において摺動皮膜の摩擦係数を低くして皮膜表面の摩耗や傷つきなどを防ぐ。ＰＴＦＥの添加量を増加させると摩擦係数は低下するが、ＰＴＦＥの添加量が多くなり過ぎると摺動皮膜のせん断強度が低下して層内剥離を起こしやすくなる。従って、ＰＴＦＥの添加量は、バインダー樹脂１００重量部に対して４０〜７０重量部が好ましく、５０〜６０重量部がより好ましい。グラファイトは摺動皮膜の耐荷重性を高めるが、グラファイトの添加量を増大させると摩擦係数が増大する。従って、グラファイトの添加量はバインダー樹脂１００重量部に対して１〜２０重量部が好ましく、５〜１５重量部がより好ましい。
【００１７】
摺動用塗料は、ポリアミドイミド樹脂、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ＰＴＦＥ及びグラファイトの所定割合の配合物を適量の有機溶剤（例えば、Ｎ−メチロールピロリドンを主成分とするキシレンとの混合溶剤）とともにボールミル、ビーズミル、３本ロールミル、遊星ミルなどで分散混錬することにより調整することができる。有機溶剤としては、例えば、バインダー樹脂に対して良好な溶解性を有するＮ−メチルピロリドン、２-ピロリドン、メチルイソピロリドン、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミドなどの高沸点極性溶剤；トルエン、キシレンなどの芳香族溶剤；アセトン、メチルエチルケトンなどのケトン類；酢酸メチル、酢酸エチルなどのエステル類；
又はそれらの混合溶剤が通常使用される。
【実施例】
【００１８】
バインダー樹脂中のビスフェノールＡ型エポキシ樹脂の添加量の耐焼付き性に対する影響を調べるために次の試験を行った。表１に記載の配合組成を皮膜形成成分とする摺動用塗料を調整した。一方、鋼鉄材料の斜板基材を脱脂処理した後、表面をショットブラスト法で粗面化して表面粗さ９．０μｍＲｚｊｉｓとした。この斜板基材の表面に上記の摺動用塗料を乾燥膜厚６０μｍとなるように塗布し、この塗膜を２３０℃で３０分間加熱し硬化させた。次いで、この硬化塗膜を研削機で研削して表面を平滑化し、表面粗さ０．８μｍＲaの摺動皮膜を形成した。使用したＰＴＦＥ粒子の平均粒径は１０μｍ、グラファイトの平均粒径は４〜５μｍであった。【００１９】
上記の摺動皮膜を形成した斜板基材について、摺動性能試験を次の試験条件で行った。
試験条件１
試験機：回転式摩擦摩耗試験機
潤滑：ドライ潤滑
荷重：８．８ＭＰａ
速度：２０００ｒｐｍ
相手軸：ＳＵＪ２（シュー形状）【００２０】
試験結果を以下に記載する。
2014103067.tif 000003
ＰＡＩ：ポリアミドイミド樹脂（日立化成工業社製
ＨＰＣ−６０００系）
ＢＰＥＲ：ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（２５℃で液状）（ＤＩＣ製
ＥＰＩＣＬＯＮ８５０）
ＰＴＦＥ：ポリテトラフルオロエチレン（喜多村社製
ＫＴＬ−１０Ｎ）
Ｇｒ：グラファイト(日本黒鉛工業社製 ＣＳＳＰ)【００２１】
上記試験結果において、ポリアミドイミド樹脂１００重量部に対し、ビスフェノーＡ型エポキシ樹脂の添加量が５重量部とすることで焼付き時間は最も長くなり、添加量が２〜１８重量部では無添加の場合より焼付き時間は長くなっている。しかし、添加量が２重量部未満及び１８重量部超では、焼付き時間は無添加の場合と同等又はそれ以下となっている。また、ＰＴＦＥ及びグラファイトの添加量はポリアミドイミド樹脂１００重量部に対し、それぞれ５０〜６０重量部、５〜１５重量部で良好な焼付き性を示している。ＰＴＦＥの添加量が４０重量部未満及び７０重量部超、あるいはグラファイトの添加量が１重量部未満及び２０重量部超では、いずれも焼付き時間は短くなっている。【００２２】
次に、斜板基材の表面粗さの焼付き荷重に対する影響を調べるために次の実験を行った。ショットブラスト法で表面粗さを表２に記載した表面粗さに調整した複数の斜板基材を用意し、この斜板基材に前記の実施例と同様にして摺動皮膜を形成した。このとき、ポリアミドイミド樹脂１００重量部、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂５重量部、ＰＴＦＥ５０重量部、グラファイト５重量部の配合組成の摺動用塗料を使用した。【００２３】
上記の摺動皮膜を形成した斜板基材について、摺動性能試験を次の試験条件で行った。
試験条件２
試験機：回転式摩擦摩耗試験機
潤滑：セミドライ潤滑（冷凍機油０．４ｇ／１００秒を摺動面に供給）
荷重：０．２ＭＰａ／６０秒（漸増）荷重範囲０．５〜１２ＭＰａ
速度：３５００ｒｐｍ
相手軸：ＳＵＪ２（シュー形状）【００２４】
試験結果を以下に記載する。
2014103067.tif 000004
【００２５】
上記試験結果において、斜板基材の表面粗さが８．０〜１３μｍＲｚｊｉｓの範囲内にあるときは、焼付き荷重は斜板基材の表面粗さに対して極大値を有する関係にあり、表面粗さ１０μｍＲｚｊｉｓ付近で最大となり、表面粗さが８．０μｍＲｚｊｉｓ未満、あるいは１３．０μｍＲｚｊｉｓ超の場合は８．０〜１３μｍＲｚｊｉｓの場合よりも焼付き荷重は減少している。
【産業上の利用可能性】
【００２６】
本発明に係る斜板式圧縮機は、斜板の摺動皮膜中に存在するバインダー樹脂を混合樹脂を使用することにより、斜板の耐焼付き性を従来技術に比較して大幅に改良する事が出来るので産業上有用である。
【符合の説明】
【００２７】
１  駆動軸
２  ローター
２ａ  ローターアーム
２ｂ、２ｃ  円形貫通穴
３  斜板
３ａ  斜板基材
３ｂ  斜板ボス部
３ｃ  斜板アーム
３ｄ  円形貫通穴
３ｅ  摺動皮膜
４  シュー
５  ピストン
６  シリンダブロック
６ａ  シリンダボア
７  フロントハウジング
８  シリンダヘッド
９  弁板
１０  リンクアーム
１０ａ、１０ｂ、１０ｃ  円形貫通穴
１１、１２  ピン
１３  リンク機構
１４  吸入室
１５  クランク室
【図１】
2014103067.tif 000005
【図２】
2014103067.tif 000006
【図３】
2014103067.tif 000007
【国際調査報告】
2014103067.tif 000008
2014103067.tif 000009