(57)【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、膨張させる斜板式コンプレッサの半球シューであって、
前記半球シューは、金属製部材を基材とし、前記斜板と摺動する平面部の表面および前記ピストンと摺動する球面部の表面に樹脂層を有し、
前記平面部の樹脂層および前記球面部の樹脂層のそれぞれの厚みが０．１〜０．７ｍｍであり、前記平面部の樹脂層と前記球面部の樹脂層とは、芳香族ポリエーテルケトン系樹脂をベース樹脂とする樹脂組成物を用いて前記基材の表面に射出成形で一体に形成されていることを特徴とする斜板式コンプレッサの半球シュー。
【請求項２】
前記金属製部材が鉄系焼結金属製の部材であり、その密度が材質の理論密度比０.７〜０.９であることを特徴とする請求項１記載の斜板式コンプレッサの半球シュー。
【請求項３】
前記樹脂組成物は、該樹脂組成物全体に対して、ポリテトラフルオロエチレン樹脂を１〜３０体積％、炭素繊維および黒鉛の少なくとも一方を５〜３０体積％、それぞれ含むことを特徴とする請求項１または請求項２記載の斜板式コンプレッサの半球シュー。
【請求項４】
前記樹脂組成物の樹脂温度３８０℃、せん断速度１０００ｓ−１における溶融粘度が、５０〜２００Ｐａ・ｓであることを特徴とする請求項１、請求項２または請求項３記載の斜板式コンプレッサの半球シュー。
【請求項５】
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、膨張させる斜板式コンプレッサであって、
前記半球シューが、請求項１から請求項４のいずれか１項記載の半球シューであることを特徴とする斜板式コンプレッサ。
【請求項６】
前記斜板の前記半球シューとの摺動面は、斜板基材の研磨面であり潤滑性被膜を有さないことを特徴とする請求項５記載の斜板式コンプレッサ。
【請求項７】
前記冷媒が、炭酸ガスであることを特徴とする請求項５または請求項６記載の斜板式コンプレッサ。
【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式コンプレッサにおいて、斜板とピストンとの間に介在して斜板の回転運動をピストンの往復運動に変換するための半球シューに関する。
【背景技術】
【０００２】
斜板式コンプレッサは、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。このような斜板式コンプレッサには、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、半球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。これらの斜板式コンプレッサでは、斜板と半球シューの摺動面に毎秒２０ｍ以上の大きな相対速度の滑りが発生して、半球シューは非常に過酷な環境で使用される。
【０００３】
また、潤滑については、潤滑油は冷媒に溶け込みながら薄められハウジング内を循環し、ミスト状となって摺動部に供給される。しかし、運転休止状態から運転を再開した場合において、液化した冷媒により潤滑油が洗い流されてしまい、運転開始時の斜板と半球シューとの摺動面は、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という問題がある。
【０００４】
この焼付きを防止する手段としては、例えば、斜板および半球シューの少なくとも摺動面にポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）樹脂被膜を静電粉体塗装法により直接形成したもの（特許文献１参照）、固体潤滑剤を含有する熱可塑性ポリイミド被膜を静電粉体塗装法により形成したもの（特許文献２参照）が提案されている。
【０００５】
また、高速・高温条件において高い摺動性を確保するため、斜板、半球シューおよびピストンの少なくとも一の摺接部位にＰＥＥＫ樹脂からなるバインダと、該バインダ中に分散された固体潤滑剤とからなる摺動層を形成したもの（特許文献３参照）が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−１８０９６４号公報
【特許文献２】特開２００３−０４９７６６号公報
【特許文献３】特開２００２−０３９０６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来技術では、斜板と半球シューの潤滑特性の向上のために、上記したとおり、斜板や半球シューの摺動面を潤滑性被膜で形成する方法が提案されてきたが、現実には斜板への潤滑性被膜の形成はあっても、半球シューへの潤滑性被膜の形成は皆無であった。この理由は、斜板に比べて半球シューの摺動面積が小さいうえに、ピストンの球面座との摺動も受けるため、摩擦熱によって潤滑性被膜の耐久性が十分に得られていないということが推測される。
【０００８】
例えば従来技術のように、斜板およびピストンとの摺動のため半球シューの表面全体を樹脂被膜で覆った場合、摩擦熱の放熱性が低下するとともに半球シュー基材の温度上昇が発生し、樹脂被膜が溶解するということが起こり得る。また、静電粉体塗装法や塗液塗布による樹脂被膜の形成は、半球シューを焼成温度にさらすことになり強度低下の懸念がある。また、半球シューの複数の摺動面毎に樹脂被膜を形成する場合、構造的に摺動面毎の剥離が発生しやすくなるおそれがある。
【０００９】
一方、潤滑性被膜を有する斜板は、摺動面の平面度、平行度、厚さ精度の加工精度が厳しいだけでなく、高価な材料からなる潤滑性被膜の被膜面積が大きいため低価格化できないという問題がある。
【００１０】
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、運転開始時の潤滑油のないドライ潤滑状態においても、焼付きが発生せず、摩擦発熱による潤滑特性の低下や樹脂層の剥離がなく耐久性が十分に確保された半球シューを提供することを目的とする。また、この半球シューを使用することにより、斜板やピストンの摺動面から潤滑性被膜を除いた斜板式コンプレッサ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】
【００１１】
本発明の斜板式コンプレッサの半球シューは、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、膨張させる斜板式コンプレッサの半球シューであって、該半球シューは、金属製部材を基材とし、上記斜板と摺動する平面部の表面および上記ピストンと摺動する球面部の表面に樹脂層を有し、上記平面部の樹脂層および上記球面部の樹脂層のそれぞれの厚みが０．１〜０．７ｍｍであり、上記平面部の樹脂層と上記球面部の樹脂層とは、芳香族ポリエーテルケトン系（芳香族ＰＥＫ系）樹脂をベース樹脂とする樹脂組成物を用いて上記基材の表面に射出成形で一体に形成されていることを特徴とする。
【００１２】
上記金属製部材が鉄系焼結金属製の部材であり、その密度が材質の理論密度比０.７〜０.９であることを特徴とする。
【００１３】
上記樹脂組成物は、該樹脂組成物全体に対して、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）樹脂を１〜３０体積％、炭素繊維および黒鉛の少なくとも一方を５〜３０体積％、それぞれ含むことを特徴とする。
【００１４】
上記樹脂組成物の樹脂温度３８０℃、せん断速度１０００ｓ−１における溶融粘度が、５０〜２００Ｐａ・ｓであることを特徴とする。
【００１５】
本発明の斜板式コンプレッサは、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、膨張させる斜板式コンプレッサであり、上記半球シューが本発明の半球シューであることを特徴とする。また、上記斜板の上記半球シューとの摺動面は、斜板基材の研磨面であり潤滑性被膜を有さないことを特徴とする。さらに、上記冷媒が、炭酸ガスであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の斜板式コンプレッサの半球シューは、金属製部材を基材とし、少なくとも斜板と摺動する平面部の表面およびピストンと摺動する球面部の表面に樹脂層を薄肉でインサート形成しているので、耐荷重性に優れ、斜板とピストンの両部材との摺動性にも優れる。また、樹脂層を形成する樹脂組成物のベース樹脂が、芳香族ＰＥＫ系樹脂であるので、摩擦摩耗性特性、耐焼付き性、各種耐化学薬品性、耐油性に優れる。さらに、射出成形時に樹脂組成物に溶融状態で圧力が加えられるため、樹脂層が緻密に形成され、耐荷重性などに優れる。
【００１７】
また、樹脂層の厚みが０.１〜０.７ｍｍと薄肉であるため、摩擦熱が摩擦面から基材側に逃げ易く、蓄熱し難い。さらに、上記平面部の樹脂層と上記球面部の樹脂層とが射出成形で一体に形成された層であるので、樹脂層の基材からの剥離を防止できる。
【００１８】
上記樹脂組成物の樹脂温度３８０℃、せん断速度１０００ｓ−１における溶融粘度を、５０〜２００Ｐａ・ｓにすることで、薄肉のインサート成形性に優れる。
【００１９】
上記金属製部材が鉄系焼結金属製の部材であるので、樹脂層形成面の表面積が大きく、凹凸によるアンカー効果も高いので、樹脂層との密着強さが高くなる。特に樹脂層の射出成形時（インサート成形時）に、該樹脂層が焼結金属表面の凹凸に深く食い込み、真の接合面積が増大するため、樹脂層と基材の密着強さが向上する。さらに、樹脂層と基材の真の接合面積が増え、樹脂層と基材との間に隙間がないため、樹脂層の熱が基材へ伝わり易くなる。また、鉄系焼結金属の密度を、材質の理論密度比０.７〜０.９とすることで、密着性を得るための表面の凹凸を確保すると同時に、所要の緻密性を有し、基材の熱伝導性も確保できる。また、樹脂層と基材の接合部に、所要の接合強度が得られるため、高ＰＶ条件で使用しても、樹脂層が基材から剥離することを防止できる。
【００２０】
上記樹脂組成物が、該樹脂組成物全体に対して、ＰＴＦＥ樹脂を１〜３０体積％、炭素繊維および黒鉛の少なくとも一方を５〜３０体積％、それぞれ含むので、高ＰＶ条件においても、樹脂層の変形および摩耗を防止でき、相手材である斜板やピストンの損傷が小さく、油などに対する耐性も高く、運転時の潤滑油のないドライ状態においても焼き付かない。
【００２１】
本発明の斜板式コンプレッサは、上述した半球シューを備えたものであるので、運転開始時の潤滑油のないドライ潤滑状態においても、半球シューの摺動面での焼付きが発生せず、摩擦発熱による潤滑特性の低下や樹脂層の剥離がなく耐久性に優れ、安心、長寿命な斜板式コンプレッサとなる。また、上述した半球シューを用い、斜板の該半球シューとの摺動面が斜板基材の研磨面であり潤滑性被膜を有さないので、機能面で同等であるにも拘らず、低価格の斜板式コンプレッサを提供できる。さらに、高面圧（例えば、８ＭＰａをこえる）仕様にも使用可能であるため、炭酸ガスあるいはＨＦＣ１２３４yｆを冷媒に用いたものに好適である。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の斜板式コンプレッサの一例を示す縦断面図である。
【図２】図１の半球シューを拡大して示す縦断面図および平面図である。
【図３】半球シューの他の例を示す縦断面図である。
【図４】半球シューの他の例を示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本発明の斜板式コンプレッサの一実施例を図面に基づき説明する。図１は、本発明の斜板式コンプレッサの一例を示す縦断面図である。図１に示す斜板式コンプレッサは、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９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９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。
【００２４】
各ピストン９には斜板３の外周部を跨ぐように凹部９ａが形成され、この凹部９ａ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９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９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９（球面座１３）と摺動し、平面部が斜板３と摺動する。
【００２５】
半球シューの構造を図２に基づき詳細に説明する。図２の上図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の下図はその平面図である。図２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。また、半球シュー４は、平面形状が円形状であり、外周部４ｃの表面（樹脂層６ｃの表面）は円筒外周面となる。半球シュー４の全体形状は、円柱体の一方の底面を半球の一部を構成する凸形状とした形状である。なお、半球シュー４の全体形状は、これに限定されるものではなく、斜板と摺動する平面部とピストンと摺動する球面部とを有していればよく、上記外周部（円筒部）を有さない形状としてもよい。
【００２６】
半球シュー４は、金属製部材を基材５とし、斜板と摺動する平面部４ｂの表面およびピストンと摺動する球面部４ａの表面に樹脂層６が射出成形で形成されている。樹脂層６のうち、球面部４ａの表面に形成されるものが樹脂層６ａであり、平面部４ｂの表面に形成されるものが樹脂層６ｂであり、外周部４ｃに形成されるものが樹脂層６ｃである。各樹脂層は薄肉であり、基材５の形状は半球シュー４の全体形状に沿った形状である。半球シューの直径は、１０ｍｍ程度（５〜１５ｍｍ）である。
【００２７】
半球シューは、金属製の基材において、ピストンおよび斜板の両部材との直接の摺動面に上記の樹脂層を形成しつつ、それ以外の箇所に樹脂層で覆われていない露出部を有することが好ましい。露出部を設けることで、斜板およびピストンとの摺動による摩擦熱が発生しても、基材を伝わって該露出部から熱を逃がすことができ、樹脂層の溶解などが起こらず、耐摩耗性や耐焼付き性に優れる。
【００２８】
図２に示す形態では、基材５には、その円形中央の中心軸部分に球面部４ａ側と平面部４ｂ側とを貫通する円筒空間状の中空部７が形成されている。中空部７は、平面部４ｂ側から所定の軸方向深さまで樹脂層６ｄが充填され、それ以外の部分（露出部分）では、樹脂に覆われず、該中空部を構成する基材表面が露出した状態となっている。中空部７に露出部分を有することで、摩擦熱が該部分から外部に放熱される。また、この露出部分が潤滑油を保持するオイルポケットとしての機能も有する。さらに、図２に示す形態の半球シュー４は、球面部４ａ側の外表面にピストンとの非接触部８を有し、非接触部８において基材５が樹脂層６で覆われずに露出している。非接触部８は、球面部４ａの一部を平面部４ｂと平行な面で切った形状の部位であり、ピストンとは摺動接触しない部位である。球面部４ａ側の外表面にこのような非接触部かつ基材の露出部を設けることで、球面部で発生した摩擦熱を該露出部分から放熱しやすくなる。
【００２９】
本発明の半球シューの他の態様を図３および図４に基づき説明する。図３および図４は半球シューの他の例を示す縦断面図である。図３の半球シュー４は、基材５の円形中央の中心軸部分に球面部４ａ側と平面部４ｂ側とを貫通する中空部７が形成されている。この形態では、中空部７は、球面部４ａ側から所定の軸方向深さまで樹脂層６ｄが充填され、それ以外の部分（露出部分）では、樹脂に覆われず、該中空部を構成する基材表面が露出した状態となっている。中空部７の露出部分が平面部４ｂ側にあるため、該部分による放熱性とオイルポケットとしての機能により、特に斜板との摺動特性に優れる。
【００３０】
図４の半球シュー４は、平面部４ｂと球面部４ａとを繋ぐ外周部４ｃが樹脂層６で覆われずに露出した状態となっている。外周部４ｃは、斜板やピストンなどの他部材と摺動しない部位であるため、樹脂層の形成が必須ではない。このため、球面部４ａや平面部４ｂ、中空部７（図２、３）と比較して、放熱部となる基材露出面積を大きく確保しやすい。
【００３１】
図２〜図４のいずれの形態においても、半球シュー４は、薄肉の樹脂層６を、芳香族ＰＥＫ系樹脂をベース樹脂とする樹脂組成物を用いて基材５の表面に直接射出成形して形成している。具体的には、基材５を金型内にセットし、その上から上記樹脂を射出成形するインサート成形がなされる。インサート成形の際に、平面部４ｂの樹脂層６ｂと球面部４ａの樹脂層６ａとが、連結部となる外周部４ｃ（図２、図３）や中空部（図４）の樹脂層を含めて一体に形成される。半球シュー４において、斜板と摺動する平面部４ｂと、ピストンと摺動する球面部４ａとは、軸方向反対側に位置する。これらの表面に形成される樹脂層を、外周部や中空部を介して連続した一体のものとすることで、構造的に両面の樹脂層が基材から剥離しにくくなる。
【００３２】
半球シュー４の樹脂層６ａおよび樹脂層６ｂの厚みは０.１〜０.７ｍｍであり、インサート成形面（インサート成形一発）、あるいは成形後に機械加工により所要の厚みに仕上げた面のいずれでもよい。なお、本発明における「樹脂層の厚み」は、基材に入り込まない表面部分の厚みである。また、外周部４ｃの樹脂層６ｃの厚みについてもこの範囲内であることが好ましい。樹脂層の厚みが０.７ｍｍをこえると、摩擦熱が摩擦面から基材側に逃げ難く、摩擦面の温度が高くなる。また、荷重による変形量が大きくなるとともに、摩擦面における真実接触面積も大きくなり、摩擦力、摩擦熱が高くなり、耐焼付き性も低下する。一方、樹脂層の厚みが０.１ｍｍ未満では、長期使用時の寿命が短くなる。
【００３３】
インサート成形一発とする場合、成形性を考慮すると、各樹脂層の厚みは０.２〜０.７ｍｍが好ましい。樹脂層の厚みが０.２ｍｍ未満では、インサート成形が困難となるおそれがある。また、０.７ｍｍをこえると、ヒケが発生し寸法精度が低下するおそれがある。また、摩擦熱の基材への放熱性を考慮すると、樹脂層の厚みは０.２〜０.５ｍｍがより好ましい。また、インサート成形一発にて、樹脂層の厚み０.２〜０.５ｍｍを得るためには、後述するように、樹脂組成物の溶融粘度を樹脂温度３８０℃、せん断速度１０００ｓ−１において５０〜２００Ｐａ・ｓにすることが好ましい。
【００３４】
また、上記範囲内において、球面部４ａの樹脂層６ａの厚みを、平面部４ｂの樹脂層６ｂの厚みよりも厚くすることが好ましい。球面部の樹脂層を平面部の樹脂層よりも厚くすることで、斜板と摺動する平面部の樹脂層は薄く、高ＰＶで高い耐荷重性を有し、ピストンと摺動する球面部の樹脂層は厚く、片当たり時のなじみ性がよく、耐摩耗性に優れる。さらに、射出成形時の高い溶融流動性を確保できる。
【００３５】
基材５である金属製部材としては、鉄系、銅鉄系、銅系、ステンレス系などの焼結金属製の部材が挙げられる。これらの中でも、圧縮強度、樹脂との接合強度に優れ、かつ低コストであることから鉄系焼結金属製の部材が好ましい。基材の金属材料として焼結金属を用いる場合、樹脂層形成面の表面積が大きく、表面凹凸によるアンカー効果も高いので、樹脂層との密着強さを高くできる。特に樹脂層を射出成形（インサート成形）にて形成する際に、樹脂層が焼結金属表面の凹凸に深く食い込み、真の接合面積が増大するため、樹脂層と基材の密着強さが向上する。さらに、樹脂層と基材の真の接合面積が増え、樹脂層と基材との間に隙間がないため、樹脂層の熱が基材へ伝わり易くなる。
【００３６】
金型内に基材をインサートし、芳香族ＰＥＫ系樹脂を射出成形する場合、金型温度は１６０〜２００℃程度、樹脂温度は３６０〜４１０℃程度となる。基材に油などの付着や含油がある場合、樹脂層の射出成形時において分解・ガス化する油残分が界面に介在するため、樹脂層と基材の密着性が低下してしまうおそれがある。そのため、基材には、油を含浸しない焼結金属製部材を使用することが好ましい。また、焼結金属製部材の成形または再圧（サイジング）の工程内にて油を使用する場合は、溶剤洗浄などで油を除去、あるいはスチーム処理した非含油焼結金属製部材にすることが好ましい。
【００３７】
基材の焼結金属の密度は、材質の理論密度比０.７〜０.９にすることが好ましい。材質の理論密度比とは、材質の理論密度（気孔率０％の場合の密度）を１としたときの基材の密度の比である。この範囲内にすることで、密着性を得るための表面の凹凸を確保すると同時に、高い緻密性を有し、基材の熱伝導性を十分に確保できる。また、樹脂層と基材の接合部の接合強度に優れるため、高面圧などの厳しい条件で使用される場合でも、樹脂層が基材から剥離することを防止できる。なお、理論密度比０.７未満では基材の強度が低くなり、インサート成形時の射出成形圧力により基材が割れるおそれがある。理論密度比０.９をこえると、凹凸が小さくなるため、表面積、アンカー効果が低下し、樹脂層との密着性が低くなる。さらに好ましくは、材質の理論密度比０.７２〜０.８４である。その他、基材と樹脂層のせん断密着強さをより高めるために、樹脂層を形成する焼結金属製部材の表面に、凹凸、溝などの物理的な抜け止め、周り止めを施してもよい。
【００３８】
また、基材５である金属製部材として、プレス加工、機械加工、ダイカストなどにより製造された溶製金属製の部材も採用できる。溶製金属としては、例えば、軸受鋼（ＳＵＪ１〜５など）、クロムモリブデン鋼、機械構造用炭素鋼、軟鋼、ステンレス鋼、もしくは高速度鋼などの鋼や、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金が挙げられる。
【００３９】
基材の金属材料として溶製金属を用いる場合、樹脂層との密着性を高めるために、樹脂層の形成前に基材表面をショットブラスト、機械加工などの物理的表面処理により、凹凸形状に荒らすことが好ましい。また、酸性溶液処理（硫酸、硝酸、塩酸など、もしくは他の溶液との混合）、アルカリ性溶液処理（水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなど、もしくは他の溶液との混合）などの化学的表面処理を施し、基材の少なくとも樹脂層形成表面に微細凹凸形状を形成することが好ましい。酸性溶液処理であるとマスキングを不要にできるため好ましい。微細凹凸形状は、濃度、処理時間、後処理などによって異なるが、アンカー効果による密着性を高めるためには、凹ピッチが数ｎｍ〜数十μｍの微細な凹凸にすることが好ましい。化学的表面処理により形成された微細凹凸形状は、多孔質のような複雑な立体構造となっているため、アンカー効果を発揮しやすく、特に強固な密着が可能となる。その他、基材表面に反応化学被膜を形成する処理を施してもよい。
【００４０】
樹脂層に用いる芳香族ＰＥＫ系樹脂をベース樹脂とする樹脂組成物について説明する。各樹脂層は、芳香族ＰＥＫ系樹脂をベース樹脂として使用することで、耐熱性、耐油・耐薬品性、耐クリープ特性、摩擦摩耗特性などに優れ、非常に信頼性の高い半球シューを得ることができる。 また、靭性、高温時の機械物性が高く、耐疲労特性、耐衝撃性にも優れているため、使用時の摩擦力、衝撃、振動等による基材からの剥離も防止できる。
【００４１】
本発明で使用できる芳香族ＰＥＫ系樹脂としては、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）樹脂、ポリエーテルケトン（ＰＥＫ）樹脂、ポリエーテルケトンエーテルケトンケトン（ＰＥＫＥＫＫ）樹脂などがある。本発明で使用できるＰＥＥＫ樹脂の市販品としては、ビクトレックス社製：ＶＩＣＴＲＥＸ  ＰＥＥＫ（９０Ｐ、１５０Ｐ、３８０Ｐ、４５０Ｐ、９０Ｇ、１５０Ｇなど）、ソルベイスペシャルティポリマーズ社製：Ｋｅｔａ  Ｓｐｉｒｅ  ＰＥＥＫ（ＫＴ−８２０Ｐ、ＫＴ−８８０Ｐなど）、ダイセル・エボニック社製：ＶＥＳＴＡＫＥＥＰ（１０００Ｇ、２０００Ｇ、３０００Ｇ、４０００Ｇなど）などが挙げられる。また、ＰＥＫ樹脂としては、ビクトレックス社製：ＶＩＣＴＲＥＸ  ＨＴなどが、ＰＥＫＥＫＫ樹脂としてはビクトレックス社製：ＶＩＣＴＲＥＸ  ＳＴなどが、それぞれ挙げられる。
【００４２】
樹脂層を形成する樹脂組成物は、樹脂温度３８０℃、せん断速度１０００ｓ−１における溶融粘度が５０〜２００Ｐａ・ｓであることが好ましい。溶融粘度がこの範囲であると、半球シューの基材の表面に０.１〜０．７ｍｍの薄肉インサート成形が円滑に行なえる。球面部と平面部との樹脂層の連結部の樹脂流路が狭いような場合（図２や図３）であっても、容易に薄肉樹脂層を成形できる。薄肉インサート成形を可能とし、インサート成形後の後加工を不要とすることで、製造が容易となり、製造コストの低減が図れる。
【００４３】
芳香族ＰＥＫ系樹脂をベース樹脂とする樹脂組成物の場合、溶融粘度を上記範囲にするためには、上記条件における溶融粘度が１５０Ｐａ・ｓ以下の芳香族ＰＥＫ系樹脂を採用することが好ましい。このような芳香族ＰＥＫ系樹脂としては、上記の中では、ビクトレックス社製：ＶＩＣＴＲＥＸ  ＰＥＥＫ（９０Ｐ、１５０Ｐ、９０Ｇ、１５０Ｇ）などが挙げられる。また、このような芳香族ＰＥＫ系樹脂を用いることで、射出成形時において、焼結金属製部材等からなる基材の表面凹凸に樹脂材料が入り込みやすく、強固な密着が可能となる。
【００４４】
樹脂層を形成する樹脂組成物には、ＰＴＦＥ樹脂、黒鉛、二硫化モリブデン、各種ウィスカ、アラミド繊維、炭素繊維などの配合材を配合することが好ましい。特に、（１）ＰＴＦＥ樹脂と、（２）炭素繊維および黒鉛の少なくとも一方とを、配合することが好ましい。ＰＴＦＥ樹脂を配合することで、無潤滑、潤滑油が希薄な条件であっても低摩擦となり、運転時の潤滑油のないドライ状態においても焼き付かない。炭素繊維および黒鉛の少なくとも一方を配合することで、耐クリープ特性、油潤滑での摩擦摩耗特性を向上でき、また、樹脂組成物の成形収縮率を小さくできる。
【００４５】
樹脂層を形成する樹脂組成物における各成分の配合割合は、芳香族ＰＥＫ系樹脂をベース樹脂とし、必須成分として（１）ＰＴＦＥ樹脂を１〜３０体積％、（２）炭素繊維および黒鉛の少なくとも一方を５〜３０体積％含むことが好ましい。必須成分（１）（２）と、他の少量添加剤等を除く残部が芳香族ＰＥＫ系樹脂である。この配合割合とすることで、高ＰＶ条件においても、樹脂層の変形および摩耗を防止でき、相手材である斜板やピストンの損傷が小さく、油などに対する耐性も高く、運転時の潤滑油のないドライ状態においても焼き付かない。また、ＰＴＦＥ樹脂は、２〜２５体積％がより好ましく、炭素繊維および黒鉛の少なくとも一方は、５〜２０体積％がより好ましい。
【００４６】
ＰＴＦＥ樹脂の配合割合が３０体積％をこえると、耐摩耗性、耐クリープ性が所要の程度より低下するおそれがある。また、ＰＴＦＥ樹脂の配合割合が１体積％未満では組成物への所要の潤滑性の付与効果に乏しく、充分な摺動特性が得られない場合がある。
【００４７】
炭素繊維および黒鉛の少なくとも一方の配合割合が３０体積％をこえると、溶融流動性が低下し、薄肉成形が困難になるおそれがある。特に炭素繊維を多く含む場合、相手材である斜板やピストンを摩耗損傷するおそれがある。また、５体積％未満では、樹脂層を補強する効果が乏しく、充分な耐クリープ性、耐摩耗性が得られない場合がある。
【００４８】
ＰＴＦＥ樹脂としては、懸濁重合法によるモールディングパウダー、乳化重合法によるファインパウダー、再生ＰＴＦＥのいずれを採用してもよい。芳香族ＰＥＫ系樹脂をベース樹脂とする樹脂組成物の流動性を安定させるためには、成形時のせん断により繊維化し難く、溶融粘度を増加させ難い再生ＰＴＦＥを採用することが好ましい。また、パーフルオロアルキルエーテル基、フルオロアルキル基、またはその他のフルオロアルキルを有する側鎖基で変性されたＰＴＦＥ樹脂であってもよい。
【００４９】
再生ＰＴＦＥとは、熱処理（熱履歴が加わったもの）粉末、γ線または電子線などを照射した粉末のことである。例えば、モールディングパウダーまたはファインパウダーを熱処理した粉末、また、この粉末をさらにγ線または電子線を照射した粉末、モールディングパウダーまたはファインパウダーの成形体を粉砕した粉末、また、その後γ線または電子線を照射した粉末、モールディングパウダーまたはファインパウダーをγ線または電子線を照射した粉末などのタイプがある。再生ＰＴＦＥの中でも、凝集せず、芳香族ＰＥＫ系樹脂の溶融温度において、全く繊維化せず、内部潤滑効果があり、芳香族ＰＥＫ系樹脂をベース樹脂とする樹脂組成物の流動性を安定して向上させることが可能なことから、γ線または電子線などを照射したＰＴＦＥ樹脂を採用することがより好ましい。
【００５０】
本発明で使用できるＰＴＦＥ樹脂の市販品としては、喜多村社製：ＫＴＬ−６１０、ＫＴＬ−４５０、ＫＴＬ−３５０、ＫＴＬ−８Ｎ、ＫＴＬ−４００Ｈ、三井・デュポンフロロケミカル社製：テフロン（登録商標）７−Ｊ、ＴＬＰ−１０、旭硝子社製：フルオンＧ１６３、Ｌ１５０Ｊ、Ｌ１６９Ｊ、Ｌ１７０Ｊ、Ｌ１７２Ｊ、Ｌ１７３Ｊ、ダイキン工業社製：ポリフロンＭ−１５、ルブロンＬ−５、ヘキスト社製：ホスタフロンＴＦ９２０５、ＴＦ９２０７などが挙げられる。上記の中でγ線または電子線などを照射したＰＴＦＥ樹脂としては、喜多村社製：ＫＴＬ−６１０、ＫＴＬ−４５０、ＫＴＬ−３５０、ＫＴＬ−８Ｎ、ＫＴＬ−８Ｆ、旭硝子社製：フルオンＬ１６９Ｊ、Ｌ１７０Ｊ、Ｌ１７２Ｊ、Ｌ１７３Ｊなどが挙げられる。
【００５１】
炭素繊維としては、原材料から分類されるピッチ系またはＰＡＮ系のいずれのものであってもよいが、高弾性率を有するＰＡＮ系炭素繊維の方が好ましい。その焼成温度は特に限定するものではないが、２０００℃またはそれ以上の高温で焼成されて黒鉛（グラファイト）化されたものよりも、１０００〜１５００℃程度で焼成された炭化品のものが、高ＰＶ下でも相手材である斜板やピストンを摩耗損傷しにくいので好ましい。炭素繊維としてＰＡＮ系炭素繊維を用いることで、樹脂層の弾性率が高くなり、樹脂層の変形、摩耗が小さくなる。さらには、摩擦面の真実接触面積が小さくなり、摩擦発熱も軽減する。
【００５２】
炭素繊維の平均繊維径は２０μｍ以下が好ましく、５〜１５μｍがより好ましい。この範囲をこえる太い炭素繊維では、極圧が発生するため、耐荷重性の向上効果が乏しく、相手材の材質によっては該相手材の摩耗損傷が大きくなるため好ましくない。また、炭素繊維は、チョップドファイバー、ミルドファイバーのいずれであってもよいが、安定した薄肉成形性を得るためには、繊維長が１ｍｍ未満のミルドファイバーの方が好ましい。
【００５３】
炭素繊維の平均繊維長は０.０２〜０.２ｍｍが好ましい。０.０２ｍｍ未満では充分な補強効果が得られないため、耐クリープ性、耐摩耗性に劣る。０.２ｍｍをこえる場合は樹脂層の厚みに対する繊維長の比率が大きくなるため、薄肉成形性に劣る。薄肉成形の安定性をさらに高めるには、平均繊維長は０.０２〜０.１ｍｍがより好ましい。
【００５４】
本発明で使用できる炭素繊維の市販品としては、ピッチ系炭素繊維として、クレハ社製：クレカ  Ｍ−１０１Ｓ、Ｍ−１０７Ｓ、Ｍ−１０１Ｆ、Ｍ−２０１Ｓ、Ｍ−２０７Ｓ、Ｍ−２００７Ｓ、Ｃ−１０３Ｓ、Ｃ−１０６Ｓ、Ｃ−２０３Ｓなどが挙げられる。また、同様のＰＡＮ系炭素繊維として、東邦テナックス社製：ベスファイト  ＨＴＡ−ＣＭＦ０１６０−０Ｈ、同ＨＴＡ−ＣＭＦ００４０−０Ｈ、同ＨＴＡ−Ｃ６、同ＨＴＡ−Ｃ６−Ｓまたは東レ社製：トレカ  ＭＬＤ−３０、同ＭＬＤ−３００、同Ｔ００８、同Ｔ０１０などが挙げられる。
【００５５】
黒鉛は、天然黒鉛と人造黒鉛に大別され、さらに燐片状、粒状、球状などがあり、いずれであっても使用できる。樹脂組成物の弾性率を高め、耐摩耗性、耐クリープ性を向上させ、さらに安定した低摩擦特性を得るためには、燐片状黒鉛が好ましい。
【００５６】
なお、この発明の効果を阻害しない程度に、樹脂組成物に対して周知の樹脂用添加剤を配合してもよい。この添加剤としては、例えば、窒化ホウ素、二硫化タングステンなどの摩擦特性向上剤、炭素粉末、金属酸化物粉末などの熱伝導性向上剤、炭素粉末、酸化鉄、酸化チタンなどの着色剤が挙げられる。また、炭酸カルシウム、硫酸カルシウム、マイカ、タルクなどの粒状無機充填剤、熱硬化性ＰＩ樹脂、全芳香族ポリエステル樹脂、アラミド繊維などの上記樹脂の射出成形温度においても不溶融の有機充填材などの耐摩耗性向上材が挙げられる。
【００５７】
以上の諸原材料を混合し、混練する手段は、特に限定するものではなく、粉末原料のみをヘンシェルミキサー、ボールミキサー、リボンブレンダー、レディゲミキサー、ウルトラヘンシェルミキサーなどにて乾式混合し、さらに二軸押出し機などの溶融押出し機にて溶融混練し、該樹脂組成物の成形用ペレットを得ることができる。また、充填材の投入は、二軸押出し機などで溶融混練する際にサイドフィードを採用してもよい。この成形用ペレットを用い、上述したとおり、基材に対して樹脂層を射出成形（インサート成形）で形成する。また、成形後に物性改善のためにアニール処理等の処理を施してもよい。
【００５８】
斜板またはピストンとの摺動面となる樹脂層の表面は、樹脂層形成後に研磨加工してもよい。研磨加工により、個々の高さ寸法にばらつきがなくなり精度が向上する。また、樹脂層の該表面の表面粗さは、０.０５〜１.０μｍＲａ（ＪＩＳ Ｂ０６０１）に調整することが好ましい。この範囲内にすることで、斜板またはピストンと摺動する樹脂層摺動面における真実接触面積が大きくなり、実面圧を下げることができ、焼付きを防止できる。表面粗さが、０.０５μｍＲａ未満では摺動面への潤滑油の供給が不足し、１.０μｍＲａをこえると摺動面での真実接触面積の低下により、局部的に高面圧となり、焼付くおそれがある。さらに好ましくは、表面粗さ０.１〜０.５μｍＲａである。
【００５９】
斜板またはピストンとの摺動面となる樹脂層の表面には、希薄潤滑時における潤滑作用を補うため、上述の中空部以外にオイルポケットや動圧溝を形成してもよい。オイルポケットの形態としては、斑点状または筋状の凹部が挙げられる。斑点状または筋状としては、平行な直線状、格子状、渦巻状、放射状または環状などが挙げられる。オイルポケットの深さは、樹脂層の厚み未満で適宜決定できる。
【００６０】
本発明の半球シューが使用される斜板式コンプレッサは、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、膨張させる斜板式コンプレッサである。この斜板式コンプレッサに本発明の半球シューを使用することによって、半球シューと摺動する斜板およびピストンにおいては、潤滑性被膜を除くことができる。すなわち、斜板等の表面は基材の研磨面のままの状態で斜板式コンプレッサに組み込み半球シューと摺動させることが可能となる。このため、機能面で同等でありながら、低価格の斜板式コンプレッサを提供できる。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
本発明の斜板式コンプレッサの半球シューは、金属製基材の表面に所定組成の樹脂層を薄肉インサート成形してなるので、運転開始時の潤滑油のないドライ潤滑状態においても、焼付きが発生せず、摩擦発熱による潤滑特性の低下や樹脂層の剥離がなく耐久性が十分に確保される。このため、種々の斜板式コンプレッサに利用できる。特に、炭酸ガスやＨＦＣ１２３４yｆを冷媒とし、高速高負荷仕様である近年の斜板式コンプレッサにも好適に利用できる。
【符号の説明】
【００６２】
１    ハウジング
２    回転軸
３    斜板
４    半球シュー
５    基材（金属製部材）
６    樹脂層
７    中空部
８    非接触部
９    ピストン
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
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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