JP2000161224A - 圧縮機の円筒部品のコーティング方法および円筒部品 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 コーティング後の材料だれが発生しない圧縮
機における円筒部品のコーティング方法を提供するこ
と。 【解決手段】 圧縮機のピストン２２に、ロールコーテ
ィング装置またはスクリーンコーティング装置によって
コーティング材料を塗布してコート層３５を形成する。
前記コーティング材料は、その粘度が５０００〜１５０
０００ｃｐのものを使用する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、車両の空
調システムに使用される圧縮機におけるピストン等の円
筒部品のコーティング方法及び円筒部品に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】例えば、車両の空調システムに用いられ
る圧縮機として、ピストン式圧縮機がある。この圧縮機
のピストンとして、ピストンリングを有することなく、
ピストンの外周面を直接シリンダボアの内周面に接触さ
せる構成のものが存在する。このような構成のピストン
においては、ピストンリングを備えていなくても、ピス
トンの外周面とシリンダボアの内周面との間の摺動特
性、シール性、耐摩耗性等を確保する必要がある。

【０００３】そこで、従来からピストンの外周面にＰＴ
ＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）等を主材料とする
コート層を形成し、前述した摺動特性、シール性、耐摩
耗性等を確保することが実施されている。そして、コー
ト層を形成するためのピストンへのコーティング方法と
しては、ピストンに対して数十から数百ｃｐ（センチポ
イズ）程度の低粘度のコーティング材料をスプレーする
スプレーコーティング方法が採られている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】以上のように、従来技
術においては、コーティング材料をスプレーノズルから
円滑に噴射させるためには、数百ｃｐ（センチポイズ）
程度の低粘度のコーティング材料を使用する必要があ
る。しかし、この場合、コーティング材料の粘度が低い
ために、ピストンに対してコーティング材料を塗布した
後、材料だれが生じる。このため、コーティング材料が
下方へ流動し、ピストンの上部と下部とでコート層の厚
みに大きな差が発生してしまうことになる。従って、こ
うした問題の発生を防止するために、コーティング後の
乾燥工程等において、ピストンをその軸心を中心に連続
的に回転させたり、コート層が均一な厚さとなるように
コート層の乾燥硬化後にそのコート層に対して精密な研
磨加工を施したりしている。その結果、乾燥工程におい
て、回転装置およびその周辺機材を必要とするととも
に、そのための広いスペースが必要となるばかりでな
く、研磨工程が手間のかかる面倒なものとなった。

【０００５】また、前述のように、コーティング材料を
低粘度にしたために、溶剤の比率が高い。このため、溶
剤を揮発させる乾燥硬化のための時間が長くなって、製
造効率が悪くなるとともに、溶剤の揮発に起因するピン
ホールの数が多くなって、ピストンの摺動性の阻害要因
となる。

【０００６】さらに、コーティング材料の粘度が低い
と、そのコーティング材料の主成分であるフッ素樹脂等
の配合比率が低下するため、コート層を厚くする必要が
あるが、前述した材料だれの問題により、これは事実上
難しい。

【０００７】本発明は、上記従来技術に存在する問題点
に着目してなされたものである。その目的とするところ
は、前述した各種の問題を解決して、乾燥工程において
余分な装置が不要になるとともに、製造を容易に行うこ
とができ、しかもコート層の機能品質を向上して摺動性
を向上できる圧縮機の円筒部品のコーティング方法およ
び円筒部品を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項１に記載の発明においては、コーティング材料
として、粘度が５０００〜１５００００ｃｐのものを使
用してなる。

【０００９】請求項２の発明では、請求項１において、
コーティング材料として、粘度が５０００〜１００００
０ｃｐのものを使用してなるものである。請求項３の発
明では、請求項１において、コーティング材料として、
粘度が１００００〜５００００ｃｐのものを使用してな
る。

【００１０】請求項４の発明では、請求項１において、
コーティング材料として、粘度が２００００〜４０００
０ｃｐのものを使用してなる。請求項５の発明では、請
求項１〜４のいずれかにおいて、コーティング方法とし
て、スクリーンコーティング方法を用いる。

【００１１】請求項６の発明では、請求項１〜４のいず
れかにおいて、コーティング方法として、ロールコーテ
ィング方法を用いる。請求項７の発明では、請求項１〜
６のいずれかに記載のコーティング方法によりコーティ
ングが施された圧縮機の円筒部品であることを要旨とす
る。

【００１２】請求項８の発明では、請求項７において、
円筒部品は、圧縮機のピストンとしている。請求項９の
発明では、請求項７において、圧縮機が可変容量タイプ
であって、円筒部品がスプールである。 （作用）上記構成の請求項１の発明においては、コーテ
ィング材料の粘度を５０００〜１５００００ｃｐとして
いる。従って、この粘度の範囲内では、図５に示すグラ
フから明らかなように、コーティング材料の材料だれが
ほとんど発生しない。

【００１３】図５に示すグラフは、コート層の粘度と、
材料だれに起因するコート層の厚さとの関係を示すもの
である。すなわち、粘度の異なるコーティング材料を、
それぞれピストンの表面に適当な手段で塗布した後に、
ピストンを１００℃の環境内で、ピストンを回転させず
に、不動の状態で乾燥させたものである。そして、乾燥
後、ピストンの上部および下部のそれぞれのコート層の
厚さを測定し、その厚みの差を表わしたものである。

【００１４】なお、コーティング材料の粘度は、ＢＨ型
粘度計を用い、ナンバー７のロータを１０ｒｐｍの回転
数で回転させて測定したものである。図５のグラフから
明らかなように、コーティング材料の粘度が、約５００
０ｃｐ以上においては、ピストンの上面と下面のコート
層の厚みに差がほとんど発生しない。これは、材料だれ
が発生しないことを意味する。また、この５０００ｃｐ
以上の粘度のコーティング材料は溶剤の比率が自ずと低
くなって、フッ素樹脂等の主成分の配合比率が高いため
に、乾燥硬化後のコート層の機能品質が優れたものにな
る。ちなみに、コーティング材料の粘度が１５００００
ｃｐを越えると、粘度が高すぎて、塗布作業が困難にな
る。

【００１５】請求項２の発明においては、コーティング
材料は、その粘度が５０００〜１０００００ｃｐのもの
としている。この範囲内の粘度のコーティング材料は、
塗布作業に好適である。

【００１６】請求項３の発明においては、コーティング
材料は、その粘度が１００００〜５００００ｃｐのもの
を使用する。従って、この範囲内の粘度のコーティング
材料は、塗布作業により好適なものとなる。

【００１７】請求項４の発明においては、コーティング
材料は、その粘度が２００００〜４００００ｃｐのもの
を使用している。この範囲内の粘度のコーティング材料
は、塗布作業に最適である。

【００１８】さらに、請求項５、請求項６のように、コ
ーティング方法として用いられるスクリーンコーティン
グ方法およびロールコーティング方法は、前述した各種
の値の粘度のコーティング材料を処理するのに好都合で
ある。

【００１９】請求項６に記載の発明においては、前述し
た各効果を有する圧縮機の円筒部品を実現できる。請求
項７、請求項８においては、それぞれ前述した各効果を
有する圧縮機のピストンや、スプールを実現できる。

【００２０】

【発明の実施の形態】（第１の実施形態）以下、本発明
を具体化した第１実施形態を図１〜図３に基づいて説明
する。この第１の実施形態は両頭ピストン圧縮機のピス
トンを対象として具体化したものである。そこで、両頭
ピストン式圧縮機の全体構成を説明する。

【００２１】一対のセンタハウジング１１，１２は相互
に固定され、それらの前後にはフロントハウジング１３
及びリヤハウジング１４がそれぞれバルブプレート１
５，１６介して固定されている。前記両センタハウジン
グ１１，１２間にはラジアルベアリング１７を介して駆
動シャフト１８が回転可能に支持されている。駆動シャ
フト１８の中間部には斜板１９が固定されており、その
斜板１９はスラストベアリング２０によりフロントハウ
ジング１３及びリヤハウジング１４に支持されている。

【００２２】フロントハウジング１３及びリヤハウジン
グ１４にはそれぞれ駆動シャフト１８の軸心を中心とし
た同一円上にて等間隔をおいてシリンダボア２１が配列
形成されている。前後に対向するシリンダボア２１間に
はピストン２２が往復動可能に収容され、その中間腹部
にはシュー２３を介して前記斜板１９の外周部が連結さ
れている。

【００２３】そして、駆動シャフト１１が回転される
と、斜板１９が一体に揺動回転され、この揺動回転によ
りピストン２２が往復動される。このため、外部冷媒回
路（図示しない）に接続された吸入室２４から吸入ポー
ト２５及び吸入弁２６を介して冷媒ガスがシリンダボア
２１内に吸入される。そして、その冷媒ガスが圧縮され
て吐出ポート２７及び吐出弁２８を介して吐出室２９に
吐出され、その吐出室２９から前記外冷媒回路に送出さ
れる。

【００２４】次に、前記ピストン２２の構成について説
明すると、図２に示すように、同ピストン２２は全体と
して概略円柱状をなす鋳造品である。ピストン２２は、
一方の円柱状頭部３１がフロント側のシリンダボア２１
内に挿入配置されるとともに、他方の円柱頭部３１がリ
ヤ側のシリンダボア２１内に挿入配置される。凹部３２
は、両頭部３１間の中央部付近に肉盗みを施すことによ
って形成されている。前記シュー２３を受ける受け部と
してのシュー座３３は、同凹部３２内に形成されてい
る。このシュー座３３に前記シュー２７が受けられる。

【００２５】そして、ＰＴＦＥを主材料とするコート層
３５が、シリンダボアとの摺接部位としての前記両頭部
３１の外周面に、数十ミクロンの厚みで皮膜形成されて
いる。このため、ピストン２２の外周面とシリンダボア
２１の内周面との間のシール性、低摩擦摺動性および耐
摩耗性が確保されている。

【００２６】ここで、前記ピストン２２の両頭部３１の
外周面にコート層３５を形成するための方法について説
明する。図３は、ピストン２２にコーティング材料Ｃを
塗布する工程に用いられるスクリーンコーティング装置
４５を示している。コーティング材料Ｃ中には、例え
ば、ポリアミドイミド等のバインダ、ＰＴＦＥ、Ｎメチ
ルピロリドン等の溶剤および充填剤等が含まれている。
同コーティング材料Ｃの粘度は、３００００ｃｐに設定
している。この粘度は、溶剤の配合比率によって決定さ
れる。

【００２７】前記スクリーンコーティング装置４５は、
ピストン２２を所定位置において回転可能に保持するワ
ークホルダ４６と、網目よりなる転写パターンが形成さ
れたスクリーン４７と、同スクリーン４７を直線移動さ
せたり、前記ワークホルダ４６をその軸線を中心に回転
させたりするための駆動機構（図示しない）と、前記ス
クリーン４７の上面に当接可能なスキージ４８とを備え
ている。

【００２８】前記スクリーンコーティング装置４５を用
いてピストン２２にコーティング材料Ｃを塗布するに
は、まず、図示しない供給手段により前記スクリーン４
７の上面にコーティング材料Ｃを供給する。そして、駆
動機構の動作によりピストン２２を矢印方向に回転させ
るとともに、スクリーン４７を矢印方向に移動させる。
この時、スキージ４８がスクリーン４７の上面に当接配
置され、同スキージ４８とピストン２２との間でスクリ
ーン４７が挟持された状態となる。従って、コーティン
グ材料Ｃがスキージ４８によりスクリーン４７に押し付
けられ、同スクリーン４７に形成された転写パターンに
従って、ピストン２２の両頭部３１の外周面にコーティ
ング材料Ｃが転写塗布される。

【００２９】コーティング材料Ｃが塗布された後、ピス
トン２２はワークホルダ４６から取り外される。この
際、コーティング材料Ｃの粘度は３００００ｃｐに設定
されているので、前記図５に示すグラフから明らかなよ
うに、材料だれは発生しない。従って、材料だれに起因
してコート層３５の厚みが不均一となるといった問題が
発生しない。これにより、乾燥工程等の次工程等におい
て、ピストン２２を回転させる必要がない。従って、ピ
ストン２２を回転させるための機構が不要になる。 乾
燥工程においてコーティング材料Ｃ中の溶剤が揮発除去
されて、コーティング材料が乾燥硬化される。このた
め、ピストン２２の両頭部３１の外周面には、例えば、
５０ミクロンの厚さのコート層３５が形成される。な
お、図面においては、理解を容易とするためコート層３
５の厚みは誇張して描いている。

【００３０】以上のように、コーティング材料Ｃの粘度
が高いために、材料だれが生じることはなく、コート層
３５の厚みを全周均一にできる。従って、要求される精
度によっては、乾燥硬化後におけるコート層３５の研磨
加工を廃止することも可能になる。

【００３１】また、コーティング材料Ｃの粘度が高いた
めに、コート層３５としての厚みを確保でき、シール性
や耐磨耗性の向上に有効である。加えて、コート層３５
の厚みをそれほど確保しない場合においても、コーティ
ング材料Ｃ中の溶剤の割合が少なく、フッ素樹脂等の割
合が多いため、コート層４３を薄くしても、コート層３
５のシール性、摺動性、耐磨耗性等を十分に確保でき
る。

【００３２】さらに、コーティング材Ｃ中の溶剤の割合
が少ないため、乾燥硬化が速く、生産効率の向上に寄与
できるとともに、溶剤の揮発によって発生するピンホー
ルの量が少なくなり、摺動特性を向上できる。

【００３３】以上のように、この実施形態においては、
ピストン２２の摺動特性、シール性、耐磨耗性等の機能
品質を向上できる。この実施形態においては、前述のよ
うに、コーティング材料Ｃとして３００００ｃｐの粘度
のものを使用したが、粘度が５０００〜１５００００ｃ
ｐ範囲内であれば、材料だれを抑制して、前述の作用効
果を得ることができる。ただし、粘度が１５００００ｃ
ｐ以上になると、その粘度が高すぎて、実際の作業には
向かない。粘度が５０００〜１０００００ｃｐの範囲内
であれば、効率的な塗布作業を行うことができ、１５０
００〜５００００ｃｐの範囲内であれば、効率的な作業
と、前述した各種の機能品質とをバランス良く達成で
き、２００００〜４００００ｃｐの範囲内であれば、効
率的な作業と、各種の機能品質とをさらに高いレベルで
達成できる。

【００３４】この実施形態では、スクリーンコーティン
グ装置４５に代えてロールコーティング装置５１を用い
ることで、コーティング材料Ｃをピストン２２に塗布す
ることも可能である。

【００３５】ロールコーティング装置５１は、図４に示
すように、コーティング材料Ｃが貯留された材料パン５
２と、同材料パン５２のコーティング材料Ｃ中に外周部
の一部が没入されたメタルロール５３と、同メタルロー
ル５３に所定間隔をおいて配置されたコンマロール５４
と、前記メタルロール５３に接触配置された合成ゴム製
の転写ロール５５と、ピストン２２を回転可能に保持す
るワークホルダ５６と、同ワークホルダ５６及び前記各
ロール５３〜５５をそれぞれ矢印方向に回転させるモー
タ等を備えた駆動機構（図示しない）を備えている。

【００３６】駆動機構を起動して各ロール５３〜５５及
びピストン２２を回転させると、メタルロール５３の外
周面に対して材料パン５２中のコーティング材料Ｃが、
その周方向に順次付着される。同メタルロール５３に付
着されたコーティング材料Ｃは、コンマロール５４によ
り膜厚が調節された後、それに接触する転写ロール５５
に転写される。そして、同転写ロール５５に接するピス
トン２２の頭部３１にはコーティング材料Ｃが転写塗布
される。前記コーティング材料Ｃが塗布された後のピス
トン２２に対して、前記同様に乾燥硬化処理が施され
る。

【００３７】従って、このようにしても、前述したスク
リーンコーティングの場合と同様に、ピストンの回転機
構等が不要になるとともに、製造効率を向上でき、ピス
トン２２の機能品質を向上できる。 （第２の実施形態）次に、この発明の第２の実施形態を
図６及び図７に基づいて説明する。

【００３８】この実施形態は、円筒部品が駆動シャフト
１８にラジアルベアリング６０を介して外嵌されたスプ
ール６１により構成されている。コート層３５は、スプ
ール６１の大径部６２の外周面に設けられている。

【００３９】このスプール６１は、その内部空間に作用
するクランク室の内部圧力と、スプリング６３のバネ力
とのバランスの変動により駆動シャフト１８の軸線方向
に往復動して、冷媒通路６４を開閉し、斜板６５の傾斜
角度を変更する。この傾斜角度の変更によりピストン６
６の往復動ストロークが調整される。なお、この圧縮機
の詳細はこの発明とは直接の関係がないため、これ以上
の説明は割愛する。

【００４０】スプール６１の外周面に対するコーティン
グ方法およびコーティング材料は前記第１の実施形態と
同様である。従って、この実施形態においても、前記第
１の実施形態と同様に、コーティング材料の乾燥硬化工
程における回転機構が不要になるとともに、効率的な製
造に寄与でき、しかもコート層３５の機能品質を向上で
きる。 （別の実施形態）この発明は前記両実施形態に限定され
るものではなく、以下のように具体化することもでき
る。

【００４１】・ この発明を圧縮機に使用される他の円
筒部品、例えば、逆止弁等に使用される円筒形の弁体に
おいて具体化すること。 ・ この発明を前記実施形態とは異なった形状のピスト
ン、例えば図６に示すような片頭ピストンにおいて具体
化すること。

【００４２】

【発明の効果】以上、実施形態で例示したように、この
発明においては以下のような効果を発揮する。

【００４３】請求項１の発明においては、コーティング
材料の粘度を５０００〜１５００００ｃｐとしている。
従って、コーティング材料の材料だれがほとんど発生し
ないため、円筒部品の上部と下部のコート層の厚みに差
がほとんど発生しない。このため、円筒部品の回転機構
が不要になって、コーティングに関与する装置の構成を
小型かつ簡素化できるばかりでなく、製造効率を向上で
きる。また、この粘度のコーティング材料は溶剤の比率
が低く、フッ素樹脂等の主成分の配合比率が高いため
に、乾燥硬化後のコート層の機能品質が優れたものにな
る。

【００４４】請求項２の発明においては、コーティング
材料は、その粘度が５０００〜１０００００ｃｐのもの
としているため、コーティング材料は、塗布作業に好適
である。

【００４５】請求項３の発明においては、コーティング
材料は、その粘度が１００００〜５００００ｃｐのもの
としているため、塗布作業により好適なものとなる。請
求項４の発明においては、コーティング材料は、その粘
度が２００００〜４００００ｃｐとしているため、塗布
作業に最適である。

【００４６】さらに、請求項５、請求項６のように、コ
ーティング方法として用いられるスクリーンコーティン
グ方法およびロールコーティング方法は、前述した各種
の値の粘度のコーティング材料を処理するのに好都合で
ある。

【００４７】請求項６に記載の発明においては、前述し
た各効果を有する円筒部品を実現できる。請求項７、請
求項８においては、それぞれ前述した各効果を有するピ
ストンや、スプールを実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 第１の実施形態を具体化した圧縮機の縦断面
図。

【図２】 同じく両頭ピストンの斜視図。

【図３】 同じくスクリーンコーティング装置を示す模
式図。

【図４】 同じくロールコーティング装置を示す模式
図。

【図５】 コーティング材料の粘度とコート層の厚みと
の関係を示すグラフ。

【図６】 第２の実施形態を具体化した圧縮機の縦断面
図。

【図７】 同じくピストンの斜視図。

【符号の説明】

２２…両頭型ピストン、３５…コート層、４５…スクリ
ーンコーティング装置、５１…ロールコーティング装
置、６６…ピストン、Ｃ…コーティング材料。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 福嶋 茂男 愛知県刈谷市豊田町２丁目１番地 株式会 社豊田自動織機製作所内 Ｆターム(参考） 3H003 AA03 AB07 AC03 AD03 CB00 CE04 4D075 AC45 DA10 DC16 EA05 EB18 EB52

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧縮機の円筒部品の外表面に、コーティ
   ング材料を塗布して硬化させることにより、コート層を
   形成するコーティング方法であって、前記コーティング
   材料として、塗布時の粘度が５０００〜１５００００ｃ
   ｐのものを使用する圧縮機の円筒部品のコーティング方
   法。
2. 【請求項２】 前記コーティング材料の粘度が、５００
   ０〜１０００００ｃｐである請求項１に記載の圧縮機の
   円筒部品のコーティング方法。
3. 【請求項３】 前記コーティング材料の粘度が、１５０
   ００〜５００００ｃｐである請求項１に記載の圧縮機の
   円筒部品のコーティング方法。
4. 【請求項４】 前記コーティング材料の粘度が２０００
   ０〜４００００ｃｐである請求項１に記載の圧縮機の円
   筒部品のコーティング方法。
5. 【請求項５】 スクリーンコーティング方法を用いる請
   求項１〜４のいずれかに記載の圧縮機の円筒部品のコー
   ティング方法。
6. 【請求項６】 ロールコーティング方法を用いる請求項
   １〜４のいずれかに記載の圧縮機の円筒部品のコーティ
   ング方法。
7. 【請求項７】 請求項１〜６のいずれかに記載のコーテ
   ィング方法によりコーティングが施された圧縮機の円筒
   部品。
8. 【請求項８】 圧縮機のピストンである請求項７に記載
   の圧縮機の円筒部品。
9. 【請求項９】 圧縮機が可変容量タイプであって、円筒
   部品がスプールである請求項７に記載の圧縮機の円筒部
   品。