(57)【要約】【課題】無潤滑の摺動面に用いられる摺動材料において、耐摩耗性を向上して長寿命化を図る。【解決手段】無潤滑の摺動面に用いられる摺動材料を、ポリテトラフルオロエチレン樹脂及び変性ポリテトラフルオロエチレン樹脂の少なくとも一つ以上の樹脂と架橋ポリテトラフルオロエチレン樹脂との混合材からなるベースレジンと、このベースレジンに充填したブロンズ及び二硫化モリブデンを充填材とから形成する。【選択図】  図１
2004346265.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無潤滑の摺動面に用いられる摺動材料において、
ポリテトラフルオロエチレン樹脂及び変性ポリテトラフルオロエチレン樹脂の少なくとも一つ以上の樹脂と架橋ポリテトラフルオロエチレン樹脂との混合材をベースレジンとし、
ブロンズ及び二硫化モリブデンを充填材として前記ベースレジンに充填して形成した
ことを特徴とする摺動材料。
【請求項２】
無潤滑の摺動面に用いられる摺動材料において、
ポリテトラフルオロエチレン樹脂と変性ポリテトラフルオロエチレン樹脂の少なくとも一つ以上の樹脂と架橋ポリテトラフルオロエチレン樹脂との混合材をベースレジンとし、
ブロンズ、炭素及び二硫化モリブデンを充填材として前記ベースレジンに充填して形成した
ことを特徴とする摺動材料。
【請求項３】
請求項１または２において、前記ベースレジンをポリテトラフルオロエチレン樹脂と変性ポリテトラフルオロエチレン樹脂と架橋ポリテトラフルオロエチレン樹脂との混合材で形成したことを特徴とする摺動材料。
【請求項４】
請求項１から３の何れかにおいて、前記ベースレジンを６５〜７５重量％、前記充填材を３５〜２５重量％の範囲にしたことを特徴とする摺動材料。
【請求項５】
請求項１から４の何れかにおいて、架橋ポリテトラフルオロエチレン樹脂を５〜１５重量％の範囲としたことを特徴とする摺動材料。
【請求項６】
請求項２において、充填する前記炭素を炭素繊維及び球状炭素の少なくとも一つ以上で構成したことを特徴とする摺動材料。
【請求項７】
請求項６において、前記炭素繊維の平均直径を５〜２０μｍ、その平均長さを１０〜５００μｍの範囲にしたことを特徴とする摺動材料。
【請求項８】
請求項６または７において、前記炭素繊維はポリアクリロニトリル系のチョップド型炭素繊維とポリアクリロニトリル系のミルド型炭素繊維を混合したものであることを特徴とする摺動材料。
【請求項９】
請求項６において、前記球状炭素の平均直径を１００μｍ以下にしたことを特徴とする摺動材料。
【請求項１０】
０．１〜０．５ＭＰａの高面圧下及び８０〜３００℃の高温下で、かつ無潤滑の摺動面に用いられる摺動材料において、
ポリテトラフルオロエチレン樹脂及び変性ポリテトラフルオロエチレン樹脂の少なくとも一つ以上の樹脂と架橋ポリテトラフルオロエチレン樹脂との混合材をベースレジンとし、
ブロンズ、二硫化モリブデン及び炭素を充填材として前記ベースレジンに充填して形成し、
前記ベースレジンを６５〜７５重量％、前記充填材を３５〜２５重量％の範囲にすると共に、架橋ポリテトラフルオロエチレン樹脂を５〜１５重量％の範囲とした
ことを特徴とする摺動材料。
【請求項１１】
鏡板に渦巻き形のラップを構成した旋回スクロールと、同じく鏡板に渦巻き形のラップを構成した固定スクロールとを備え、前記旋回スクロールの前記ラップに前記固定スクロールの前記ラップを噛み合わせて圧縮作動室を形成し、前記旋回スクロール及び固定スクロールの鏡板に対向する前記各ラップ先端部の面に周方向に延びる溝を形成し、この溝に樹脂製のチップシールを装着し、前記旋回スクロールの旋回運動によって前記圧縮作動室を縮小して気体を圧縮するオイルフリースクロール圧縮機において、
前記チップシールは、ポリテトラフルオロエチレン樹脂及び変性ポリテトラフルオロエチレン樹脂の少なくとも一つ以上の樹脂と架橋ポリテトラフルオロエチレン樹脂との混合材をベースレジンとし、ブロンズ及び二硫化モリブデンを充填材として前記ベースレジンに充填して形成した
ことを特徴とするオイルフリースクロール圧縮機。
【請求項１２】
鏡板に渦巻き形のラップを構成した旋回スクロールと、同じく鏡板に渦巻き形のラップを構成した固定スクロールとを備え、前記旋回スクロールの前記ラップに前記固定スクロールの前記ラップを噛み合わせて圧縮作動室を形成し、前記旋回スクロール及び固定スクロールの鏡板に対向する前記各ラップ先端部の面に周方向に延びる溝を形成し、この溝に樹脂製のチップシールを装着し、前記旋回スクロールの旋回運動によって前記圧縮作動室を縮小して気体を圧縮するオイルフリースクロール圧縮機において、
前記チップシールは、ポリテトラフルオロエチレン樹脂及び変性ポリテトラフルオロエチレン樹脂の少なくとも一つ以上の樹脂と架橋ポリテトラフルオロエチレン樹脂との混合材をベースレジンとし、ブロンズ、二硫化モリブデン及び炭素を充填材として前記ベースレジンに充填して形成した
ことを特徴とするオイルフリースクロール圧縮機。
【請求項１３】
請求項１１において、前記旋回スクロール及び固定スクロールを表面粗さが５〜３５μｍのアルミニウム合金で形成すると共に、前記ベースレジンを６５〜７５重量％の範囲にすると共に、前記充填材を３５〜２５重量％の範囲にしたことを特徴とするオイルフリースクロール圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、摺動材料及びスクロール圧縮機に係り、特に無潤滑の摺動面に用いられる摺動材料及び無潤滑の摺動面にチップシールを備えたオイルフリースクロール圧縮機に好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
圧縮機のシール材料としては、特開２００１−１６５０７２号公報（特許文献１）に開示されているように、旋回スクロールの鏡板に渦巻き形のラップを構成し、旋回スクロールのラップに噛み合って圧縮作動室を形成するラップを備えた固定スクロールを配設し、旋回スクロールの旋回運動によって圧縮作動室で気体を圧縮する圧縮機の、各ラップ先端部の溝に設けた圧縮機用チップシールにおいて、チップシールをポリテトラフルオロエチレン或いは変性ポリテトラフルオロエチレンを主成分とし、少なくとも、ブロンズ、炭素繊維或いは球状炭素、及び二硫化モリブデンを充填した材料で形成することにより、耐摩耗性を向上させ、長寿命化を図るようにしたものがある。
【０００３】
この従来技術には、この圧縮機用チップシールを、ブロンズを１０〜３０重量％、炭素繊維或いは球状炭素を５〜２０重量％、二硫化モリブデンを１〜１０重量％充填した材料で形成することが開示されている。
【特許文献１】
特開２００１−１６５０７２号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
係る従来技術において、さらに耐摩耗性を向上させ、長寿命化を図ることが望まれている。特に、オイルフリースクロール圧縮機においては、高面圧、高温の条件下で無潤滑の摺動面に用いられるチップシールの長期間メンテナンスフリー化が望まれている。
【０００５】
本発明の目的は、無潤滑の摺動面に用いられても耐摩耗性に優れ、長寿命化を図ることができる摺動材料を提供することにある。
【０００６】
本発明の別の目的は、高面圧、高温の条件下で無潤滑の摺動面に用いられるチップシールの長期間メンテナンスフリー化が可能なオイルフリースクロール圧縮機を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するための本発明の摺動材料は、無潤滑の摺動面に用いられる摺動材料において、ポリテトラフルオロエチレン樹脂及び変性ポリテトラフルオロエチレン樹脂の少なくとも一つ以上の樹脂と架橋ポリテトラフルオロエチレン樹脂との混合材をベースレジンとし、ブロンズ及び二硫化モリブデンを充填材として前記ベースレジンに充填して形成したことにある。
【０００８】
前記別の目的を達成するための本発明のオイルフリースクロール圧縮機は、鏡板に渦巻き形のラップを構成した旋回スクロールと、同じく鏡板に渦巻き形のラップを構成した固定スクロールとを備え、前記旋回スクロールの前記ラップに前記固定スクロールの前記ラップを噛み合わせて圧縮作動室を形成し、前記旋回スクロール及び固定スクロールの鏡板に対向する前記各ラップ先端部の面に周方向に延びる溝を形成し、この溝に樹脂製のチップシールを装着し、前記旋回スクロールの旋回運動によって前記圧縮作動室を縮小して気体を圧縮するオイルフリースクロール圧縮機において、前記チップシールは、ポリテトラフルオロエチレン樹脂及び変性ポリテトラフルオロエチレン樹脂の少なくとも一つ以上の樹脂と架橋ポリテトラフルオロエチレン樹脂との混合材をベースレジンとし、ブロンズ及び二硫化モリブデンを充填材として前記ベースレジンに充填して形成したことにある。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を以下に説明するが、本発明は本実施の形態に記載されたもののみに限定されるものではない。
【００１０】
本発明の摺動材料は、ベースレジンとなる樹脂材料に充填材が充填されて形成され、無潤滑の摺動面に用いられる。この摺動材料のベースレジンは、熱可塑性樹脂の中でも耐熱性、耐摩耗性に優れた自己潤滑性樹脂材料のＰＴＦＥ、変性ＰＴＦＥ、及び架橋ＰＴＦＥの混合材で形成され、少なくとも架橋ＰＴＦＥが混合されていることが必要である。すなわちベースレジンは、次の（ａ）〜（ｃ）の３つの何れかである。
（ａ）ＰＴＦＥと架橋ＰＴＦＥの混合材であること。
（ｂ）変性ＰＴＦＥと架橋ＰＴＦＥの混合材であること。
（ｃ）ＰＴＦＥ、変性ＰＴＦＥ、及び架橋ＰＴＦＥの混合材であること。
【００１１】
なお、ベースレジンは、上記（ａ）〜（ｃ）に、他の樹脂材料を混合して形成してもよい。
【００１２】
そして、本発明の摺動材料は、上記のベースレジンに以下に記述する充填材を充填して形成される。
【００１３】
本発明の摺動材料における第一の充填材はブロンズである。ブロンズは、自己潤滑性のベースレジンの耐摩耗性を向上させるために、充填する。さらにブロンズは、ベースレジンよりも熱伝導性がよく、摺動部が高温となった場合の冷却にも寄与する。耐摩耗性のよいブロンズの充填量は１０から３０重量％までの範囲であり、ブロンズの平均粒径を１５０μｍ以下にして上記充填量にすることが望ましい。
【００１４】
本発明の摺動材料における第二の充填材は炭素である。炭素もブロンズと同様に、ベースレジンの耐摩耗性を向上させるとともに、高温時における冷却性への寄与の役割を持っている。本発明で実施した炭素の形状は、球状のものと繊維状のものであり、以下、球状の炭素を球状炭素、繊維状の炭素を炭素繊維と称する。
【００１５】
球状炭素は、炭素繊維に比較して、相手材摺動面への攻撃性が低い特徴を持っている。なお、球状炭素の平均粒径はベースレジンからの脱落を防止するため、１００μｍ以下が望ましい。
【００１６】
炭素繊維は繊維状であることから、球状炭素に比較して、ベースレジンから脱落しにくい特徴を持っている。炭素繊維は、特殊アクリル繊維を焼成して作られるポリアクリロニトリル（以下、ＰＡＮという）系炭素繊維と、ピッチ（石油或いは石炭を蒸溜した後の物質）を原料としたピッチ系炭素繊維にあるが、どちらでも同様な効果が得られる。さらに本発明で実施した炭素繊維は、炭素繊維を裁断して作られるチョップド型と、炭素繊維を粉砕して作られるミルド型とに分けられ、チョップド型はミルド型に比較して、繊維長さが長い特徴を持っている。充填される炭素繊維は（ａ）チョップド型、（ｂ）ミルド型、（ｃ）チョップド型とミルド型の混合、の何れでも良い。なお、ベースレジンからの脱落の防止、及び、炭素繊維の折損防止のため、炭素繊維の平均直径は５〜２０μｍ、平均長さは１０〜５００μｍが望ましい。
【００１７】
なお、本発明の摺動材料における第二の充填材の炭素は、（ａ）球状炭素、（ｂ）炭素繊維、（Ｃ）球状炭素と炭素繊維の混合、の何れでもよい。
本発明の摺動材料における第三の充填材は二硫化モリブデンである。二硫化モリブデンは潤滑性のよい材料で、ブロンズを充填した際の潤滑性の低下を防止する。
【００１８】
次に、図１を用いて本発明の実施例を説明する。図１は本発明の摺動材料の実施例の成分構成及び摩耗量の比を示す。
【００１９】
実施例１から実施例６までのベースレジンは、架橋ＰＴＦＥ５重量％を含む混合材である。
【００２０】
実施例１から実施例３までは、ベースレジンに、ブロンズ２０重量％、球状炭素１０重量％、二硫化モリブデン５重量％が充填されたものである。実施例１のベースレジンはＰＴＦＥ６０重量％を含んでおり、実施例２のベースレジンは変性ＰＴＦＥ６０重量％を含んでおり、実施例３のベースレジンはＰＴＦＥ３０重量％に変性ＰＴＦＥ３０重量％を含んでいる。
【００２１】
実施例４は実施例３の充填材の球状炭素を炭素繊維に替えたものであり、実施例５は実施例３の充填材を球状炭素５重量％と炭素繊維５重量％にしたものである。なお、実施例４、実施例５の充填材の炭素繊維は、ＰＡＮ系のチョップド型とＰＡＮ系のミルド型を混合したものである。
【００２２】
実施例６は、充填材から炭素を除き、ベースレジンをＰＴＦＥ３５重量％、変性ＰＴＦＥ３５重量％、架橋ＰＴＦＥ５重量％としたものである。
【００２３】
実施例７は実施例３のベースレジンにおける変性ＰＴＦＥを２５重量％、架橋ＰＴＦＥを１０重量％にしたものであり、実施例８は実施例３のベースレジンにおける変性ＰＴＦＥを２０重量％、架橋ＰＴＦＥを１５重量％にしたものである。
【００２４】
また、従来技術を示す比較例として、比較例１から比較例３までの材料を準備した。比較例１はベースレジンをＰＴＦＥ６５重量％に、充填材をブロンズ２０重量％、炭素繊維１０重量％及び二硫化モリブデン５重量％にしたものである。比較例２はベースレジンをＰＴＦＥ６５重量％に、充填材をブロンズ２０重量％、球状炭素１０重量％及び二硫化モリブデン５重量％にしたものである。比較例３はベースレジンを変性ＰＴＦＥ６５重量％に、充填材をブロンズ２０重量％、球状炭素１０重量％及び二硫化モリブデン５重量％にしたものである。
【００２５】
図１に示した材料の耐摩耗性を評価するため、ピン／ディスク摩耗試験を行った。ピンの材料は図１に示した各材料を用いた。ディスクの材料はアルミニウム合金で、その表面に陽極酸化皮膜処理を施した。その他の試験条件は、面圧０．２ＭＰａ、温度１８０℃、摺動速度２．０ｍ／ｓである。耐摩耗性の評価としては、所定の摺動時間経過後のピンの摩耗深さを測定し、摩耗量を比較した。
【００２６】
摺動時間５００時間におけるピンの摩耗特性を図１の右端欄に示す。比較例１から比較例３の中で比較例３の摩耗量が最も少ないので、比較例３の摩耗量を１として各材料の摩耗量の比を算出した。
【００２７】
実施例１から実施例８までの摩耗量の比は、０．７７以下になっている。これより、ベースレジンに架橋ＰＴＦＥを混合したことによって、耐摩耗性が著しく向上していることが確認できた。
【００２８】
また、実施例１（ＰＴＦＥ＋架橋ＰＴＦＥ）、実施例２（変性ＰＴＦＥ＋架橋ＰＴＦＥ）、実施例３（ＰＴＦＥ＋変性ＰＴＦＥ＋架橋ＰＴＦＥ）の摩耗量の比は、順に０．７５、０．７１、０．６８であり、ベースレジン３種類を混合した実施例３が最も低い摩耗量の比であった。
【００２９】
また、実施例３（球状炭素）、実施例４（炭素繊維）、実施例５（炭素繊維＋球状炭素）の摩耗量の比は、順に０．６８、０．６３、０．６５であり、炭素繊維単独の実施例４が最も低く、炭素繊維と球状炭素を混合した実施例５が次に低かった。
【００３０】
また、充填材から炭素を除いた実施例６も摩耗量の比は０．７７であり、実施例１と同程度の摩耗特性であった。
【００３１】
また、実施例７（架橋ＰＴＦＥ１０重量％）及び実施例８（架橋ＰＴＦＥ１５重量％）の摩耗量の比は、順に０．６９、０．７６であった。
【００３２】
以上から明らかなように、図１に示した中で最も優れた材料は実施例４であった。そして、何れの実施例１〜８の材料も、それぞれ比較例より耐摩耗性に優れており、面圧、温度、摺動速度、相手材摺動面の状態など、使用条件やコストを考慮して材料を選定すればよい。
【００３３】
本実施例では、架橋ＰＴＦＥを含む熱可塑性樹脂の中で、耐熱性、耐摩耗性に優れたＰＴＦＥ、変性ＰＴＦＥに、架橋ＰＴＦＥを混合したベースレジンに、熱伝導性のよいブロンズ及び耐摩耗性のよい、球状炭素や炭素繊維、また潤滑性のよい二硫化モリブデンを配合した材料で、摺動材料を形成している。これにより、０．１〜０．５ＭＰａの高面圧、８０〜３００℃の高温（本実施例では面圧０．２ＭＰａ、温度１８０℃）の環境において、伝熱冷却が促進されるとともに耐摩耗性が向上し、摺動材料の寿命が著しく向上することができる。
【００３４】
次に、図１に示した実施例１〜６の摺動材料で形成したチップシールを装着した本発明の一実施例に係るスクロール圧縮機を図２〜図５を参照しながら説明する。図２は本発明の一実施例を示す外周駆動型オイルフリースクロール圧縮機の全体構造を表す縦断面図、図３は図２のスクロール圧縮機における固定スクロール２の平面図、図４は図２のスクロール圧縮機における旋回スクロール３の平面図、図５は図２のラップ１ｂ、３ｂの噛み合い状態を示す横断面図である。なお、図５は固定スクロール１及び旋回スクロール３のラップ１ｂ、３ｂによって圧縮作動室１４ａ、１４ｂが形成される様子や駆動軸４、５の配置の様子を表わすものである。
【００３５】
図２に示すスクロール圧縮機は、鏡板１ｈに渦巻き状に形成されたスクロールラップ（以下、ラップという）１ｂを有する固定スクロール１と、同じように鏡板２ｈに形成されたスクロールラップ（以下、ラップという）２ｂを有する固定スクロール２と、放熱孔３ｆを有する鏡板３ａの両側に渦巻き状に形成されたスクロールラップ（以下、ラップという）３ｂ、３ｃを有する旋回スクロール３とを備えて構成されている。
【００３６】
固定スクロール１と固定スクロール２は互いにラップ面を平行にして軸線を一致させて配置されている。旋回スクロール３は固定スクロール１と固定スクロール２の間に配置され、ラップ３ｂがラップ１ｂと噛み合わされ、ラップ３ｃがラップ２ｂと噛み合わされている。旋回スクロール３の鏡板３ａの固定スクロール１側でラップ３ｂをラップ１ｂに噛み合わせて圧縮作動室１４が形成されていると共に、旋回スクロール３の鏡板３ａの固定スクロール２側でラップ３ｃをラップ２ｂと噛み合わせて圧縮作動室１５が形成されている。
【００３７】
一方の圧縮作動室１４は、図５に示すように、互いに噛み合う一対のラップ１ｂ、３ｂで三日月状に形成される。スクロール圧縮機では、一対の三日月状の圧縮作動室１４ａ、１４ｂが中心軸に対して対称にかつ同じ体積で形成される。この圧縮作動室１４ａ、１４ｂは、外周部から中心に向かって順次その体積が小さくなるように構成されていると共に、旋回スクロール３の旋回運動に伴って圧縮作動室が外周部から中心に向かって渦巻き状に移動しながら容積を縮小しつつ連続的に中心に移動するようになっている。また、他方の圧縮作動室１５は圧縮作動室１４と同様に構成されているので、その詳細な説明を省略する。そして、旋回スクロール３の鏡板３ａには、鏡板３ａ両側（図２において上下両側）の圧縮作動室１４、１５が該鏡板３ａのほぼ中央部で連通するように流路８が設けられている。
【００３８】
図２に示すように、固定スクロール１のラップ１ｂの先端部の面（換言すれば旋回スクロール３のラップ底面３ｊに対向する面）にはチップシール１ｃ、１ｅが渦巻きに沿って周方向に複数個に分割されて設けられている。また、固定スクロール２のラップ２ｂの先端部の面（換言すれば旋回スクロール３のラップ底面に対向する面）にはチップシール２ｃ、２ｅが渦巻きに沿って周方向に複数個に分割されて設けられている。また、旋回スクロール３のラップ３ｂの先端部の面（換言すれば固定スクロール１の底面１ａに対向する面）にはチップシール３ｄ、３ｅが渦巻きに沿って周方向に複数個に分割されて設けられている。そして、旋回スクロール３のラップ３ｃの先端部の面（換言すれば固定スクロール２の底面２ａに対向する面）にはチップシール３ｍ、３ｎが渦巻きに沿って周方向に複数個に分割されて設けられている。
【００３９】
このようにチップシールを分割することにより、チップシールの成形性、組立性を良くし、さらにはメンテナンスコストの低減を図ることができる。
【００４０】
旋回スクロール３の鏡板３ａの外周部には、偏心部４ａを有する駆動軸４と、駆動軸４にベルト駆動され駆動軸４と同じ偏心量の偏心部５ａを有する補助駆動軸５とが配置されている。駆動軸４と補助駆動軸５とは、旋回スクロール３を挟んで対向する位置に、軸線を互いに平行させると共に各ラップの面に平行させて配置されている。そして、駆動軸４と補助駆動軸５は、固定スクロール１、２の鏡板１ｈ、２ｈの外周部に、それぞれ軸受１ｊ、２ｊを介して回転可能に支持されている。さらには、駆動軸４及び補助駆動軸５の偏心部４ａ、５ａは旋回スクロール３に設けられた軸受１１ａ、１１ｂで支持され、回転可能な構造になっている。軸受１１ａ、１１ｂの少なくともいずれか一方、本実施例では補助駆動軸５の偏心部分５ａを支持する個所に、弾性支持部１３を有する軸受１１ｂが設けられている。旋回スクロール３は、同期して回転する駆動軸４及び補助駆動軸５の偏心部４ａ、５ａにより駆動され、自転を阻止された状態で旋回運動を行うようになっている。
【００４１】
固定スクロール１の鏡板１ｈの周縁及び軸受１ｊの周縁にはフランジ部１ｇが形成され、同様に固定スクロール２の鏡板２ｈの周縁及び軸受２ｆの周縁には軸線方向にフランジ部１ｇに向かって筒状に起ちあがるフランジ部２ｆが形成されている。フランジ部１ｇとフランジ部２ｆとは当接され、互いに対向する位置にボルト孔１２が形成されている。フランジ部１ｇとフランジ部２ｆはこのボルト孔１２に挿入される締結ボルト（図示せず）により締結されている。この締結により、固定スクロール１、２は、旋回スクロール３を内装し、旋回スクロール３の周りに吸込み室空間１６を形成する容器を構成している。
【００４２】
一方の固定スクロール１には、鏡板１ｈのほぼ中央部に形成されて鏡板１ｈの両側を連通する吐出ポート９と、外表面（ラップ１ｈが形成されている面の反対側の面、すなわち図２において上側の面）全体に配置された放熱フィン１ｄとが設けられている。この放熱フィン１ｄの周りは冷却風の流路になっており、放熱フィン１ｄの放熱効果を高めている。他方の固定スクロール２にも、固定スクロール１と同様に、鏡板２ｈのほぼ中央部に形成されて鏡板２ｈの両側を連通する吐出ポート９と、外表面（ラップ２ｈが形成されている面の反対側の面、すなわち図２において下側の面）全体に配置された放熱フィン２ｄとが設けられている。この放熱フィン２ｄの周りは冷却風の流路となっており、放熱フィン１ｄの放熱効果を高めている。また、旋回スクロール３の鏡板３ａ内部には、冷却風の流路となる放熱孔３ｆが設けられており、旋回スクロール３の放熱効果を高めている。
【００４３】
固定スクロール２のフランジ部２ｆには、図３に示すように、フランジ部２ｆを貫通する吸入孔１０が設けられている。この吸入孔１０は、旋回スクロール３全体を覆うように構成された吸込み室空間１６に連通されている。また、図４に示すように、旋回スクロール３の鏡板３ａには、図２に示した圧縮作動室１４、１５を互いに連通するように小さな直径の連通孔３ｇがラップ３ｂの間に１８０度間隔で複数個設けられている。
【００４４】
固定スクロール１、２及び旋回スクロール３は、それぞれアルミニウム合金に代表されるように軽量で熱伝導性のよい材料で構成するのがよく、本実施例では固定スクロール１、２及び旋回スクロール３はアルミニウム合金で構成されている。固定スクロール１、２の温度より旋回スクロール３の温度の方が高くなるため、旋回スクロール３は、高温下での機械的強度を保つようにシリコン含有量の多いアルミニウム合金で構成し、表面に陽極酸化皮膜処理が施されている。これらの固定スクロール１、２及び旋回スクロール３の表面の粗さは、十点平均粗さで５〜３５μｍである。
【００４５】
次に、係るスクロール圧縮機におけるチップシール部の取付構造及び機能について図７及び図８を参照しながら説明する。図７は図２における固定スクロール１と旋回スクロール３との噛み合わせ部の拡大縦断面図、図８は図２における固定スクロール１と旋回スクロール３との噛み合い状態を示す斜視図である。なお、図８では説明のために固定スクロール１のラップ１ｂを切り欠いて表示してある。
【００４６】
図７に示すように、固定スクロール１のラップ１ｂ及び旋回スクロール３のラップ３ｂの先端にはそれぞれチップシールの嵌入用のラップ溝１ｆ、３ｈが形成されており、このラップ溝１ｆ、３ｈにはチップシール１ｃ、３ｄが嵌入されている。旋回スクロール３が旋回駆動されると、逐次形成される圧縮作動室１４がラップ１ｂ、３ｂの渦巻きに沿って次第に中心側に移動するが、スクロール中心部側に移動した圧縮作動室１４の圧力がスクロール外周側の圧縮作動室１４に比べて高圧となり、ラップ１ｂ、３ｂで仕切られた隣の圧縮作動室１４との間で圧力差が生じる。この圧力差により、チップシール１ｃ、３ｄが溝底部からラップ先端に向かって浮上して、それぞれラップ底面１ａ、３ｊに押し付けられ、隣接する圧縮作動室１４との間のシール性を保つようになっている。
【００４７】
図８に示すように、旋回スクロール３のラップ３ｂに設けられたラップ溝は、溝区切り３ｋを境に周方向に２つに分割されたラップ溝３ｈ、３ｉとなっている。ラップ溝３ｈ、３ｉのそれぞれにチップシール３ｄ、３ｅ（図２参照）が嵌入される構造となっている。チップシールの周方向の長さは嵌入されるラップ溝の長さより短くしてあり、気体圧縮時に発生する熱によってチップシール３ｄ、３ｅが膨張しても、周方向の隙間長さ分だけ自由に膨張できるので、チップシール３ｄ、３ｅ及びラップ溝３ｈ、３ｉに過大な負荷をかけることなく動作させることができる。
【００４８】
図７及び図８では、固定スクロール１と旋回スクロール３との噛み合わせ側に設けたチップシール３ｄ、３ｅについて述べたが、固定スクロール２と旋回スクロール３との噛み合わせ側に設けたチップシール２ｃ、２ｅの取付構造も同様の構造である。
【００４９】
本実施例では、架橋ＰＴＦＥを含む熱可塑性樹脂の中で、耐熱性、耐摩耗性に優れたＰＴＦＥ、変性ＰＴＦＥに、架橋ＰＴＦＥを混合したベースレジンに、熱伝導性のよいブロンズ及び耐摩耗性のよい、球状炭素や炭素繊維、また潤滑性のよい二硫化モリブデンを充填材として配合した材料でチップシールを形成している。このチップシールをスクロール圧縮機に用いることにより、チップシールにおける伝熱冷却が促進されるとともに耐摩耗性が向上し、チップシールの信頼性が向上するとともに寿命を著しく延ばすことができ、スクロール圧縮機のメンテナンス期間を長くすることができる。
【００５０】
【発明の効果】
本発明によれば、無潤滑の摺動面に用いられても耐摩耗性に優れ、長寿命化を図ることができる摺動材料を得ることができる。
【００５１】
また、本発明によれば、高面圧、高温の条件下で無潤滑の摺動面に用いられるチップシールの長期間メンテナンスフリー化が可能なオイルフリースクロール圧縮機を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例及び比較例における摺動材料の成分構成及び摩耗量の比を示す図である。
【図２】本発明の一実施例を示す外周駆動型オイルフリースクロール圧縮機の全体構造を表す縦断面図である。
【図３】図２のスクロール圧縮機における固定スクロールの平面図である。
【図４】図２のスクロール圧縮機における旋回スクロールの平面図である。
【図５】図２の固定スクロールと旋回スクロールのラップの噛み合い状態を示す横断面図である。
【図６】図２における固定スクロールと旋回スクロールとの噛み合わせ部の拡大縦断面図である。
【図７】図２における固定スクロールと旋回スクロールとの噛み合い状態を示す斜視図である。
【符号の説明】
１…固定スクロール、１ａ…ラップ底面、１ｂ…スクロールラップ、１ｃ…チップシール、１ｄ…放熱フィン、１ｅ…チップシール、１ｆ…ラップ溝、１ｇ…フランジ部、１ｈ…鏡板、１ｊ…軸受、２…固定スクロール、２ａ…ラップ底面、２ｂ…スクロールラップ、２ｃ…チップシール、２ｄ…放熱フィン、２ｅ…チップシール、２ｆ…フランジ部、２ｈ…鏡板、２ｊ…軸受、３…旋回スクロール、３ａ…鏡板、３ｂ、３ｃ…スクロールラップ、３ｄ、３ｅ、３ｍ、３ｎ…チップシール、３ｆ…放熱孔、３ｇ…連通孔、３ｈ，３ｉ…ラップ溝、３ｊ…ラップ底面、３ｋ…溝区切り、４…駆動軸、５…補助駆動軸、８…流路、９…吐出ポート、１０…吸入孔、１１ａ、１１ｂ…軸受、１２…ボルト孔、１３…弾性支持部材、１４、１５…圧縮作動室、１６…吸込み室空間。
【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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