(57)【要約】【課題】斜板式コンプレッサの金属基材３ａで形成された斜板３を、耐焼付き性はもとより、密着性と耐摩耗性の優れた、炭酸ガスを冷媒に用いる斜板式コンプレッサにも耐用可能なものとすることである。【解決手段】シューが摺動する金属基材３ａの斜板３の摺動面にステンレス溶射層１０を形成し、このステンレス溶射層１０の上にフッ素樹脂を含有する樹脂被覆層１１を形成することにより、耐焼付き性の優れたフッ素樹脂を含有する樹脂被覆層１１の密着性を十分に確保して、炭酸ガスを冷媒に用いる斜板式コンプレッサにも耐用可能なものにすることができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸に斜めに固定された斜板もしくは回転軸に斜めに取り付けられ、傾斜角度変更可能な斜板が回転軸の回転に応じてコンプレッサ内の仕切られた空間の体積を増減することにより、冷却冷媒の膨張・圧縮を行う斜板式コンプレッサの斜板において、前記斜板を金属基材で形成し、前記シューが摺動する摺動面に、ステンレス溶射層を形成し、その上にフッ素樹脂を含有する樹脂被覆層を形成したことを特徴とする斜板式コンプレッサの斜板。
【請求項２】
前記樹脂被覆層が、フッ素樹脂１００重量部、耐熱性樹脂１００〜１５０重量部、黒鉛粉末５〜２０重量部からなる請求項１に記載の斜板式コンプレッサの斜板。
【請求項３】
前記ステンレス溶射層を形成するステンレスが、オーステナイト系、フェライト系、マルテンサイト系ステンレスであることを特徴とする請求項１又は２に記載の斜板式コンプレッサの斜板。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかに記載の斜板を備えた斜板式コンプレッサ。
【請求項５】
前記斜板式コンプレッサが炭酸ガス冷媒を用いたものであることを特徴とする請求項４に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、エアコンディショナ等に用いられる斜板式コンプレッサの斜板および斜板式コンプレッサに関する。
【背景技術】
【０００２】
斜板式コンプレッサは、回転軸に斜めに固定された斜板もしくは回転軸に斜めに取り付けられ、傾斜角度変更可能な斜板が回転軸の回転に応じてコンプレッサ内の仕切られた空間の体積を増減することにより、冷却冷媒の膨張・圧縮を行うものである。かかる斜板はシューと称される密封部材と摺動しかつ機密な封止を図ることにより、冷却冷媒が所定の空間にて膨張・圧縮が可能となる。
【０００３】
斜板摺動の特徴的な点は、コンプレッサ運転初期に潤滑油が到達する前に斜板とシューが摺動するために、潤滑油がないドライ摺動条件で摺動されるところにある。しかも潤滑油が到達する前にガス状の冷媒が摺動面に到達し、これが摺動面に残存する潤滑油の洗浄効果をもつために、乾燥雰囲気となり焼き付が起こりやすい。
【０００４】
このような問題に対して、斜板に表面処理を施す技術として、アルミニウムもしくは鉄系基材、主としてスズ、銅もしくは金属リン酸塩からなる中間層、および熱硬化性樹脂と二硫化モリブデンおよびグラファイトから選択された少なくとも１種の固体潤滑剤とを含む摺接層を有する斜板が知られている（特許文献１）。あるいは、鉄系もしくはアルミニウム系材料からなる基板に銅系もしくはアルミニウム系材料を溶射し、該溶射層に鉛系めっき、すず系めっき、鉛−すず系めっき、ポリテトラフルオロエチレン系被覆、ＭｏＳ２被覆またはＭｏＳ２・黒鉛混合被覆を施した斜板が知られている（特許文献２）。
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−１３６３８号公報
【特許文献２】特開平８−１９９３２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、これらの溶射層又は焼結層に施された樹脂被膜は、摺動発熱を放熱し、樹脂被膜の焼き付き防止には寄与するが、溶射層又は焼結層との密着性に問題があった。
また、従来の二硫化モリブデン、フッ素樹脂等の固体潤滑剤と、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂等の結着性樹脂とからなる樹脂被膜は、耐摩耗性が十分ではなく、コーティング剤により形成された樹脂被膜が短期間で摩耗し、基材の下地が露出しやすいという問題があった。
【０００７】
そこで、本発明の課題は、斜板式コンプレッサの金属基材で形成された斜板を、密着性と耐摩耗性の優れた被覆層で被覆し、炭酸ガスを冷媒に用いる斜板式コンプレッサにも耐用可能なものとすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するために、本発明は、回転軸に斜めに固定された斜板もしくは回転軸に斜めに取り付けられ、傾斜角度変更可能な斜板が回転軸の回転に応じてコンプレッサ内の仕切られた空間の体積を増減することにより、冷却冷媒の膨張・圧縮を行う斜板式コンプレッサの斜板において、前記斜板を金属基材で形成し、前記シューが摺動する摺動面に、ステンレス溶射層を形成し、その上にフッ素樹脂を含有する樹脂被覆層を形成した構成を採用したのである。
【０００９】
すなわち、シューが摺動する金属基材の斜板の摺動面にステンレス溶射層を形成し、このステンレス溶射層の上にフッ素樹脂を含有する樹脂被覆層を形成することにより、耐焼付き性の優れたフッ素樹脂を含有する樹脂被覆層の密着性を十分に確保して、炭酸ガスを冷媒に用いる斜板式コンプレッサにも耐用可能なものとした。
【００１０】
金属基材の表面のステンレス溶射層の上に形成する樹脂被覆層１１としては、フッ素樹脂１００重量部、耐熱性樹脂１００〜１５０重量部、黒鉛粉末５〜２０重量部からなるものを使用することができる。
【００１１】
前記ステンレス溶射層を形成するステンレスとしては、オーステナイト系、フェライト系、マルテンサイト系ステンレスを使用することができる。
【００１２】
また、本発明は、斜板式コンプレッサを上述したいずれかの斜板を備えたものとした構成も採用した。
【００１３】
前記斜板式コンプレッサを、コンプレッサ内の圧力が１０ＭＰａにも達する炭酸ガスを冷媒に用いるものとしても、その斜板の金属基材の被膜を密着性と耐摩耗性の優れたものとし、十分に耐用可能なものとすることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の斜板式コンプレッサの斜板は、シューが摺動する金属基材の斜板の摺動面にステンレス溶射層を形成し、このステンレス溶射層の上にフッ素樹脂を含有する樹脂被覆層を形成したので、耐焼付き性の優れたフッ素樹脂を含有する樹脂被覆層の密着性を十分に確保して、炭酸ガスを冷媒に用いる斜板式コンプレッサにも耐用可能なものとすることができる。
【００１５】
前記樹脂被覆層を、フッ素樹脂１００重量部に対して、耐熱性樹脂が１００〜１５０重量部、黒鉛粉末が５〜２０重量部とされたものとすることにより、より強固に樹脂被覆層をステンレス溶射層に密着させることができるとともに、樹脂被覆層の耐摩耗性を向上させることができる。
【００１６】
また、本発明の斜板式コンプレッサは、上述した斜板を備えたものとしたので、コンプレッサ内の圧力が１０ＭＰａにも達する炭酸ガスを冷媒に用いる斜板式コンプレッサに使用しても、十分に耐用可能なものとすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図面に基づき、この発明の実施形態を説明する。この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、図１に示すように、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シュー４を介して両頭形ピストン５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６内の各ピストン５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り、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７で支持され、スラスト方向をスラスト針状ころ軸受８で支持されている。
【００１８】
前記各ピストン５には斜板３の外周部を跨ぐように凹部５ａが形成され、この凹部５ａの軸方向対向面に形成された球面座９に、半球状のシュー４が着座されている。このシュー４は球状のものもあり、ピストン５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５の往復運動への変換が円滑に行われる。
【００１９】
前記斜板３の基材３ａは鋼で形成され、図２に示すように、シュー４が摺動する基材３ａの両側面にはステンレス溶射層１０が形成され、その上に、フッ素樹脂を含有する樹脂被覆層１１が形成されている。
【００２０】
本発明のステンレス溶射層１０は、一般的なステンレス配合であるが、溶射用線材として加工し易いオーステナイト系、フェライト系、マルテンサイト系が好ましい。溶射層１０の厚みは、特に限定されないが、厚みが１０μｍ以下であると層内に局部的な下地露出が発生し、均一な溶射層を得ることができないし、５００μｍ以上であると層厚のバラツキが大きくなるので、１０μｍ〜５００μｍの範囲、より具体的には２０μｍ〜２００μｍが好ましく、より好ましくは５０μｍ〜１００μｍである。
【００２１】
本発明の樹脂被覆層１１は、フッ素樹脂および黒鉛粉末を耐熱性樹脂で結着した被膜である。フッ素樹脂としては、低摩擦でかつ使用温度雰囲気に耐える耐熱性を有するものであれば使用することができる。具体的には、ポリテトラフルオロエチレン（融点３２７℃、連続使用温度２６０℃、ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体（融点２７０℃、連続使用温度２００℃）、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（融点３１０℃、連続使用温度２６０℃）、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体（融点２７０℃、連続使用温度１５０℃）、ポリクロロトリフルオロエチレン（融点２１０℃、連続使用温度１ ２０℃）、エチレン−
クロロトリフルオロエチレン共重合体（融点２４０℃、連続使用温度 １５０℃）などが
挙げられる。これらは、それぞれ単独もしくは、２種以上の共重合体や３元共重合体等であってもよい。この中でもＰＴＦＥは耐熱性が高く低摩擦でありコストも比較的小さいので好適に使用できる。ＰＴＦＥの使用に際しては、滑剤用粉末ＰＴＦＥを用いるのがとくに好ましい。滑剤用粉末ＰＴＦＥの市販品としては、ポリフロンＭ１５、ルブロンＬ−２（以上ダイキン工業社製商品名）、テフロンＴＬＰ−１０（デュポン社製商品名）、フルオンＧ１６３（旭硝子社製商品名）等を挙げることができる。滑剤用粉末ＰＴＦＥとして、一度焼成したＰＴＦＥを粉砕した再生ＰＴＦＥを放射線照射処理あるいは電子線照射処理をし、低分子量化したものも好ましい。例として、喜多村社製ＫＴＬ６１０などを挙げることができる。ＰＴＦＥの形態は、成形用の粉末であってもよく、また、いわゆる固体潤滑剤の微粉末であってもよい。その平均粒径は０．１μｍ〜２０μｍ 、好ましくは０
．２μｍ〜１０μｍの範囲である。平均粒径がこの範囲内にあると、塗料中で凝集などを起こさず、また塗布乾燥焼成後の被覆膜の平滑性が維持される。
【００２２】
耐熱性樹脂としては、使用時に熱劣化することのない耐熱性と、フッ素樹脂を強固に結着させ、樹脂被覆層をステンレス溶射層に強固に密着させることのできる合成樹脂であれば使用することができる。具体的には、ポリイミド系樹脂、エポキシ系樹脂、フェノール系樹脂、シリコーン系樹脂などを挙げることができる。これらの中でもポリイミド系樹脂がステンレス溶射層との密着性に優れてかつ耐熱性が高いので好ましい。
【００２３】
本発明に使用することのできるポリイミド系樹脂とは、分子内に少なくともイミド結合を有する樹脂であって、たとえばポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリエステルイミド樹脂、ポリエステルアミドイミド樹脂等を挙げることができる。これらポリイミド系樹脂の中で、ポリイミド樹脂およびポリアミドイミド樹脂が好適である。また、イミド結合またはアミド結合が芳香族基を介して結合している芳香族系ポリイミド樹脂または芳香族系ポリアミドイミド樹脂が特に好ましい。
【００２４】
フッ素樹脂を含有する樹脂被覆層１１には、耐摩耗性付与剤として黒鉛粉末を配合することが望ましい。本発明に使用することのできる黒鉛粉末の平均粒径は、いかなる粒径であってもよいが、たとえば０．１μｍ〜２０μｍ、具体的には１μｍ〜１０μｍが好ましく、より好ましくは２μｍ〜１０μｍである。平均粒径が０．１μｍ未満であると、凝集して分散性が悪くなり、２０μｍを越えると樹脂被覆層の耐摩耗性が安定しなくなる。
【００２５】
樹脂被覆層１１の各成分の配合割合は、フッ素樹脂１００重量部に対して、耐熱性樹脂１００〜１５０重量部および黒鉛粉末５〜２０重量部である。それぞれの成分をこの範囲に配合することにより、耐熱性樹脂を結着剤として、フッ素樹脂を潤滑剤とし、黒鉛粉末を耐摩耗性向上剤として、その機能を発揮させることができる。フッ素樹脂１００重量部に対して、黒鉛粉末５重量部未満であると、耐摩耗性が向上せず、２０重量部を越えると下地と被覆層との密着性を低下する。
【００２６】
樹脂被覆層１１を形成する方法は、塗料を用いディッピング法（浸漬塗装法）、スプレーコート法（霧化塗装法）、ディスペンド法、ロール法など種々の方法を採用することができる。
【００２７】
スプレーコート法では、塗膜の厚みを精度よく形成することができる。これらの方法により塗布された樹脂被覆層は、焼成後の厚さで５〜５０μｍの層厚とすることが好ましい。層厚が５μｍ未満であると、樹脂被覆層に片当たり等が生じた場合に局部的な摩耗が発生することがあり、５０μｍを越える層厚では、樹脂被覆層の剥離が発生しやすくなるので好ましくない。なお、樹脂被覆層の好適な層厚範囲は１０〜４０μｍである。
【００２８】
上述した実施形態では、両斜板タイプの斜板式コンプレッサで、斜板の両側面でシューが摺動するものとしたが、本発明に係る斜板式コンプレッサの斜板は、片斜板タイプのものや、斜板の片面側にのみシューが摺動するもの、斜板が連結部材を介して回転軸に取り付けられたもの等、全てのタイプの斜板式コンプレッサに採用することができる。
【実施例】
【００２９】
金属（Ｓ４５Ｃ，  φ６０ｍｍ×厚み６ｍｍ）のディスク摺動部材を脱脂した後、ステンレス溶射２００μｍを行ない、旋削加工にて厚みを８０μｍに加工し、溶射層付ディスクを得た。
【００３０】
この溶射層付ディスクに、表１の配合割合による樹脂被覆層を設けた。樹脂被覆層は、表１の配合割合からなるエナメル液を作製し、スプレーコーティングで塗膜を形成し、２４０℃で焼成したものである。樹脂被覆層の各固形分は次の原料を用いた。
（１）ＰＴＦＥ：再生ＰＴＦＥの放射線照射材
（２）ＰＡＩ：Ｎ−メチルピロリドンで分散されたＰＡＩワニス
（３）黒鉛粉末：平均粒径１０μｍの人造黒鉛
得られたディスク状試験片に対して軸受鋼製シュー（３ケ）を相手材としてスラスト型試験機（３シュー・オン・タイプ）を用いて以下に示す条件で摩擦摩耗試験を行った。結果を表１に併記した。
【００３１】
［試験条件］
試験機      ：ＮＴＮ製スラスト型試験機
面圧        ：１０ＭＰａ
すべり速度  ：２００ｍ／ｍｉｎ
潤滑条件    ：あり（ＰＡＧ系冷凍機油ですべり面を濡らした状態）
試験時間    ：５分間
【００３２】
【表１】
2007231940.tif 000003
【００３３】
溶射層にステンレスを形成した実施例は、摩擦係数が初期から５分後までほぼ安定し、摩耗量も少なく優れていた。
一方、比較例はいずれも樹脂被覆層が溶射層から剥離した箇所が認められた。
【００３４】
以上の結果より、本発明に係るステンレス溶射層を摺動面の下地に形成した斜板は、耐焼付き性の優れたフッ素樹脂を含有する樹脂被覆層の密着性を高めるとともに、冷凍機油が枯渇した際にも安定した境界潤滑状態を得る有効な対策であることが確認された。
【００３５】
また、コンプレッサ内が１０ＭＰａ近くにもなる炭酸ガス冷媒式の斜板式コンプレッサであっても使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】斜板式コンプレッサの実施形態を示す縦断面図
【図２】図１の斜板を拡大して示す断面図
【図３】図１の斜板の部分切欠き側面図
【符号の説明】
【００３７】
１  ハウジング
２  回転軸
３  斜板
４  シュー
５  ピストン
５ａ  凹部
６  シリンダボア
７  針状ころ軸受
８  スラスト針状ころ軸受
９  球面座
１０  ステンレス溶射層
１１  樹脂被覆層
【図１】
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【図２】
2007231940.tif 000005
【図３】
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