JP2006226180A - 斜板式コンプレッサの斜板および斜板式コンプレッサ - Google Patents

Abstract

【課題】斜板式コンプレッサの斜板におけるシューとの摺動部での焼付きを、安価に耐久性と耐熱性を確保して防止できるようにすることである。
【解決手段】シュー４が摺動する斜板３の表面に、縮合型の熱硬化性ポリイミド樹脂に充填材としてポリテトラフルオロエチレン１〜３０質量％、二硫化モリブデン１〜１０質量％を配合した皮膜１０を形成することにより、吸水性がなく、かつ、耐熱性に優れた熱硬化性ポリイミド樹脂を主成分とする皮膜１０と、これに配合したフッ素樹脂と二硫化モリブデンの潤滑作用によって、斜板式コンプレッサの斜板３におけるシュー４との摺動部での焼付きを、安価に耐久性と耐熱性を確保して防止できるようにした。
【選択図】図１

Description

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。

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、斜めに取り付けた斜板にシューを摺動させ、この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、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、運転初期において、冷媒が存在するハウジング内へ潤滑油が到達する前に金属製の斜板とシューが摺動するので、これら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。この焼付きを防止する手段としては、これまでに、斜板を形成する金属基材の表面に、銅系またはアルミニウム系材料を溶射し、この溶射層に鉛系めっき、錫系めっき、鉛−錫系めっき、ポリテトラフルオロエチレン系被覆、二硫化モリブデン被覆または二硫化モリブデン・黒鉛混合被覆を施したもの（例えば、特許文献１参照）や、ポリテトラフルオロエチレンを含有する固体潤滑剤を熱硬化樹脂であるポリアミドイミド樹脂で固めた摺動層を設けたもの（例えば、特許文献２参照）が提案されている。

特開平８−１９９３２７号公報 特開２００３−１３８２８７号公報

特許文献１に記載されたものは、金属基材の表面に銅系やアルミニウム系材料の溶射層を形成し、さらにこの溶射層にめっきまたは被覆処理を施す必要があるので、斜板の製造工程が大幅に増加し、その製造コストが高価になる問題がある。

一方、特許文献２に記載されたものは、斜板の製造工程はそれほど増加しないが、摺動層を形成するポリアミドイミド樹脂のアミド基は吸水性があるので、摺動層の強度が吸水によって低下し、十分に満足できる耐久性を確保できない問題がある。また、ポリアミドイミド樹脂のガラス転移温度は２８０〜２９０℃程度であるので、ドライ潤滑状態における摺動部での発熱に対して、十分な耐熱性を確保できない問題もある。

そこで、本発明の課題は、斜板式コンプレッサの斜板におけるシューとの摺動部での焼付きを、安価に耐久性と耐熱性を確保して防止できるようにすることである。

上記の課題を解決するために、本発明は、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、斜めに取り付けた金属製の斜板にシューを摺動させ、この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斜板において、前記シューが摺動する斜板の表面に、熱硬化性ポリイミド樹脂に充填材としてフッ素樹脂１〜３０質量％、二硫化モリブデン１〜１０質量％を配合した皮膜を形成した構成を採用した。

すなわち、シューが摺動する斜板の表面に、熱硬化性ポリイミド樹脂に充填材としてフッ素樹脂１〜３０質量％、二硫化モリブデン１〜１０質量％を配合した皮膜を形成することにより、吸水性がなく、かつ、耐熱性に優れた熱硬化性ポリイミド樹脂を主成分とする皮膜と、これに配合したフッ素樹脂と二硫化モリブデンの潤滑作用によって、斜板式コンプレッサの斜板におけるシューとの摺動部での焼付きを、安価に耐久性と耐熱性を確保して防止できるようにした。

前記フッ素樹脂の配合量を１〜３０質量％、二硫化モリブデンの配合量を１〜１０質量％としたのは、それぞれが１質量％未満では十分な固体潤滑作用を確保できず、フッ素樹脂の配合量が３０質量％を超えるか、二硫化モリブデンの配合量が１０質量％を超えると、主成分である熱硬化性ポリイミド樹脂の割合が減少し、皮膜の強度が低下するからである。

前記充填材として、さらに炭素繊維１〜２０質量％を配合することにより、皮膜の強度を高めて、その耐久性をより向上させることができる。

前記熱硬化性ポリイミド樹脂を縮合反応で熱硬化する縮合型のものとすることにより、縮合型の熱硬化性ポリイミド樹脂はガラス転移温度が４００℃以上となるので、皮膜の耐熱性をより向上させることができる。

前記皮膜を加熱圧縮成形で形成し、この加熱圧縮成形で形成した皮膜に油溝を設けることにより、別途に油溝加工を行なうことなく油保持能力を高め、斜板とシューの摺動部での摩耗を低減することができる。

前記皮膜を前記斜板の両側面に設け、これらの両側面の皮膜を加熱圧縮成形により同時に形成することにより、シューが斜板の両側面で摺動するものであっても、これらの斜板の両側面に皮膜を効率よく安価に形成することができる。

前記皮膜が形成される斜板の表面に、エポキシ系プライマを塗布することにより、皮膜の密着性を高めることができる。

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。

本発明の斜板式コンプレッサの斜板は、シューが摺動する斜板の表面に、熱硬化性ポリイミド樹脂に充填材としてフッ素樹脂１〜３０質量％、二硫化モリブデン１〜１０質量％を配合した皮膜を形成したので、吸水性がなく、かつ、耐熱性に優れた熱硬化性ポリイミド樹脂を主成分とする皮膜と、これに配合したフッ素樹脂と二硫化モリブデンの潤滑作用によって、斜板式コンプレッサの斜板とシューとの摺動部における焼付きを、安価に耐久性と耐熱性を確保して防止することができる。

前記充填材として、さらに炭素繊維１〜２０質量％を配合することにより、皮膜の強度を高めて、その耐久性をより向上させることができる。

前記熱硬化性ポリイミド樹脂を縮合反応で熱硬化する縮合型のものとすることにより、皮膜の耐熱性をより向上させることができる。

前記皮膜を加熱圧縮成形で形成し、この加熱圧縮成形で形成した皮膜に油溝を設けることにより、別途の油溝加工を行なうことなく油保持能力を高め、斜板とシューの摺動部での摩耗を低減することができる。

前記皮膜を斜板の両側面に設け、これらの両側面の皮膜を加熱圧縮成形により同時に形成することにより、シューが斜板の両側面で摺動するものであっても、これらの斜板の両側面に皮膜を効率よく安価に形成することができる。

前記皮膜が形成される斜板の表面に、エポキシ系プライマを塗布することにより、皮膜の密着性を高めることができる。

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、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。

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。

前記斜板３は機械構造用炭素鋼Ｓ４５Ｃで、シュー４は高炭素クロム軸受鋼ＳＵＪ２で形成されており、図２（ａ）、（ｂ）に示すように、シュー４が摺動する斜板３の両側面には、縮合型の熱硬化性ポリイミド樹脂に、充填材としてフッ素樹脂としてのポリテトラフルオロエチレン１〜３０質量％、二硫化モリブデン１〜１０質量％を配合し、一部のものには、さらに炭素繊維１〜２０質量％を配合した皮膜１０が形成されている。

前記斜板３の両側面の皮膜１０は、斜板３の表面にエポキシ系プライマを塗布したのち、加熱圧縮成形によって同時に形成され、これらの皮膜１０には、それぞれ９０°の位相で放射状に延びる油溝１１も、加熱圧縮成形によって同時に形成されている。皮膜１０の厚みは０．５〜１．０ｍｍとされ、各油溝１１の深さは皮膜１０の厚みの半分程度とされている。なお、油溝１１の形態は、放射状のものに限定されることはなく、環状、渦巻状、格子状等の任意の形態とすることができる。

実施例として、表１に示すように、機械構造用炭素鋼Ｓ４５Ｃ製の円板の片面側へ、縮合型の熱硬化性ポリイミド樹脂に、充填材としてポリテトラフルオロエチレン１〜３０質量％、二硫化モリブデン１〜１０質量％を配合した皮膜を加熱圧縮成形で形成した試験片（実施例１、２）と、さらに充填材として炭素繊維１〜２０質量％を配合した皮膜を加熱圧縮成形で形成した試験片（実施例３、４）とを用意した。

これらの各試験片について、高炭素クロム軸受鋼ＳＵＪ２製のボールを用いた３球式試験機による焼付き試験を行った。試験条件は以下の通りである。
・荷重 ：５ｋｇｆ
・回転数 ：２０００ｒｐｍ
・潤滑条件：ドライ
・試験時間：１２０ｓｅｃ

上記焼付き試験の結果を表１に併せて示すが、実施例１〜４のいずれの試験片も焼付きは発生せず、本発明に係る皮膜は、ドライな潤滑条件の摺動部における焼付きの発生を確実に防止できることが確認された。

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、これらの両側面に縮合型の熱硬化性ポリイミド樹脂を主成分とする皮膜を加熱圧縮成形で形成したが、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。また、皮膜の主成分とする熱硬化性ポリイミド樹脂は、付加反応で熱硬化する付加型のものとすることもでき、これらの皮膜は流動浸漬法や射出成形等の他の方法で形成してもよい。

斜板式コンプレッサの実施形態を示す縦断面図 ａは図１の斜板を示す縦断面図、ｂはａの平面図

符号の説明

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 皮膜
１１ 油溝

Claims (7)

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、斜めに取り付けた金属製の斜板にシューを摺動させ、この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斜板において、前記シューが摺動する斜板の表面に、熱硬化性ポリイミド樹脂に充填材としてフッ素樹脂１〜３０質量％、二硫化モリブデン１〜１０質量％を配合した皮膜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。
2. 前記充填材として、さらに炭素繊維１〜２０質量％を配合した請求項１に記載の斜板式コンプレッサの斜板。
3. 前記熱硬化性ポリイミド樹脂を縮合反応で熱硬化する縮合型のものとした請求項１または２に記載の斜板式コンプレッサの斜板。
4. 前記皮膜を加熱圧縮成形で形成し、この加熱圧縮成形で形成した皮膜に油溝を設けた請求項１乃至３のいずれかに記載の斜板式コンプレッサの斜板。
5. 前記皮膜を前記斜板の両側面に設け、これらの両側面の皮膜を加熱圧縮成形により同時に形成した請求項１乃至４のいずれかに記載の斜板式コンプレッサの斜板。
6. 前記皮膜が形成される斜板の表面に、エポキシ系プライマを塗布した請求項１乃至５のいずれかに記載の斜板式コンプレッサの斜板。
7. 請求項１乃至６のいずれかに記載の斜板を備えた斜板式コンプレッサ。

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