JP2007205335A - Swash plate of swash plate compressor and swash plate compressor - Google Patents
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Abstract
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。 The present invention relates to a swash plate compressor and a swash plate compressor used for an air conditioner or the like.
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。 In the housing where the refrigerant is present, the shoe is slid on the swash plate attached obliquely so as to be directly fixed to the rotating shaft or indirectly through the connecting member, and the swash plate rotates through this shoe. The swash plate compressor that compresses and expands the refrigerant into the reciprocating motion of the piston includes a double swash plate type that compresses and expands the refrigerant on both sides using a double-headed piston, and a single-headed piston. There is a swash plate type that compresses and expands the refrigerant only on one side. In addition, there are shoes that slide on only one side of the swash plate and those that slide on both sides of the swash plate.
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、シューが摺動する金属製斜板の摺動面に、銅系またはアルミニウム系の金属材料を溶射し、この金属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(PTFE)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、アルミニウムまたは鉄系基材、主として錫、銅また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(例えば、特許文献2参照)等が提案されている。 In these swash plate compressors, the metal swash plate and the shoe slide in the initial stage of operation before the lubricating oil reaches the housing in which the refrigerant exists. It becomes a state and seizure is likely to occur. As means for preventing this seizure, so far, a copper-based or aluminum-based metal material is sprayed on the sliding surface of the metal swash plate on which the shoe slides, and this metal sprayed layer is lead-plated, Tin-based plating, lead-tin-based plating, polytetrafluoroethylene (PTFE) -based coating, molybdenum disulfide coating or molybdenum disulfide-graphite mixed coating (for example, see Patent Document 1), aluminum or iron-based A swash plate having a base material, an intermediate layer mainly composed of tin, copper or metal phosphate, and a sliding contact layer including a thermosetting resin and at least one solid lubricant selected from molybdenum disulfide and graphite ( For example, Patent Document 2) has been proposed.
近年開発が行なわれている炭酸ガスを冷媒に用いる斜板式コンプレッサにおいては、コンプレッサ内の圧力が10MPaにも達するため、斜板とシューとの摺動圧力がこれまでより高くなり、金属基材で形成された斜板の皮膜には、より密着性と耐摩耗性の優れたものが要求されている。 In a swash plate type compressor that uses carbon dioxide gas as a refrigerant, which has been developed in recent years, the pressure in the compressor reaches as high as 10 MPa, so the sliding pressure between the swash plate and the shoe is higher than before. The formed swash plate film is required to have better adhesion and wear resistance.
しかしながら、特許文献1、2に記載された従来の斜板は、炭酸ガスを冷媒に用いたコンプレッサ内の圧力が10MPaにも達する斜板式コンプレッサに対しては、摺動面の皮膜の密着性や耐摩耗性を確保できず、耐久性が十分でないという問題がある。
However, the conventional swash plate described in
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、耐焼付き性はもとより、密着性と耐摩耗性の優れた潤滑性皮膜で被覆し、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。 Accordingly, an object of the present invention is to coat a swash plate formed of a metal substrate of a swash plate compressor with a lubricating film having excellent adhesion and wear resistance as well as seizure resistance, and using carbon dioxide as a refrigerant. The swash plate compressor to be used should also be durable.
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、フッ素樹脂、耐熱性樹脂および金属酸化物粉末から成る潤滑性皮膜を形成し、この潤滑性皮膜と前記金属基材との間に、多孔質溶射層を形成した構成を採用した。 In order to solve the above-described problems, the present invention slidably slides a shoe on a swash plate attached obliquely so as to be directly fixed to a rotating shaft or indirectly through a connecting member in a housing in which a refrigerant exists. In the swash plate of the swash plate compressor that compresses and expands the refrigerant by converting the rotational motion of the swash plate to the reciprocating motion of the piston through this shoe, the swash plate is formed of a metal substrate, A lubricious coating made of fluororesin, heat-resistant resin and metal oxide powder is formed on the sliding surface on which the shoe slides, and a porous sprayed layer is formed between the lubricating coating and the metal substrate. The configuration was adopted.
すなわち、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、フッ素樹脂、耐熱性樹脂および金属酸化物粉末から成る潤滑性皮膜を形成し、この潤滑性皮膜と前記金属基材との間に、多孔質溶射層を形成することにより、多孔質溶射層へのアンカー効果によって潤滑性皮膜の密着性を高め、摩擦摩耗特性の優れたフッ素樹脂、耐熱性樹脂および金属酸化物粉末から成る潤滑性皮膜によって、摺動面での十分な耐焼付き性と耐摩耗性を確保して、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。 That is, a swash plate is formed of a metal base material, and a lubricating film made of a fluororesin, a heat-resistant resin and a metal oxide powder is formed on a sliding surface on which the shoe slides. By forming a porous sprayed layer with the base material, the anchoring effect to the porous sprayed layer increases the adhesion of the lubricating coating, and the fluororesin, heat resistant resin and metal oxide with excellent frictional wear characteristics The lubricant film made of the product powder ensures sufficient seizure resistance and wear resistance on the sliding surface, and can be used for a swash plate compressor using carbon dioxide as a refrigerant.
前記多孔質溶射層は、その細かい孔部に入り込む潤滑性皮膜の樹脂のアンカー効果によって潤滑性皮膜の密着性を高めることができ、その溶射金属としては、Cu、Sn、Al、Ni、Mo、Fe等、およびこれらの合金を使用することができる。 The porous sprayed layer can enhance the adhesion of the lubricating coating by the anchor effect of the resin of the lubricating coating entering the fine pores, and as the sprayed metal, Cu, Sn, Al, Ni, Mo, Fe and the like, and alloys thereof can be used.
また、前記潤滑性皮膜を形成するフッ素樹脂は低摩擦特性を有し、皮膜に耐焼付き性を付与する役割をする。このフッ素樹脂は、シューとの摺動部での温度上昇に耐えられる耐熱性を有するものであれはよく、具体的には、PTFE(融点θM:327℃、連続使用温度θA:260℃)、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(θM:270℃、θA: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(θM:310℃、θA:260℃)、テトラフルオロエチレン−エチレン共重合体(θM:270℃、θA:150℃)、ポリクロロトリフルオロエチレン(θM:210℃、θA:120℃)、エチレン−クロロトリフルオロエチレン共重合体(θM:240℃、θA:150℃)等が挙げられる。これらは、それぞれ単独または2種以上の共重合体や3共重合体等であってもよい。 The fluororesin that forms the lubricating film has a low friction characteristic and serves to impart seizure resistance to the film. The fluororesin is not particularly limited as long as it has heat resistance capable of withstanding temperature rise at the sliding portion with the shoe. Specifically, PTFE (melting point θ M : 327 ° C., continuous use temperature θ A : 260 ° C. ), Tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer (θ M : 270 ° C., θ A : 200 ° C.), tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer (θ M : 310 ° C., θ A : 260 ° C.) , Tetrafluoroethylene-ethylene copolymer (θ M : 270 ° C., θ A : 150 ° C.), polychlorotrifluoroethylene (θ M : 210 ° C., θ A : 120 ° C.), ethylene-chlorotrifluoroethylene copolymer And coalesced (θ M : 240 ° C, θ A : 150 ° C). These may be used singly or in combination of two or more types of copolymers or tricopolymers.
このうちPTFEは、−CF2CF2−の繰り返し単位より構成され、340〜380℃でも溶融粘度が約1010〜1011Pa・sと高く、融点を越えても流動し難いので、フッ素樹脂の中では最も耐熱性が優れており、また、常温でも優れた摺動性を示すので好適である。さらに、PTFEの中でも、滑剤級の粉末PTFEを用いることが好ましく、滑剤級の粉末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。なお、滑剤級の粉末PTFEとは、一度焼成したPTFEを粉砕した再生PTFEや、PTFEにガンマ線照射処理をして低分子量化したPTFE粉末を言い、ガンマ線照射処理をした市販品の例としては、KT400H(喜多村社製商品名)がある。 Among these, PTFE is composed of repeating units of —CF 2 CF 2 —, has a high melt viscosity of about 10 10 to 10 11 Pa · s even at 340 to 380 ° C., and hardly flows even when the melting point is exceeded. Among these, heat resistance is most excellent, and excellent sliding property is exhibited even at room temperature. Furthermore, among PTFE, it is preferable to use a lubricant grade powder PTFE, and examples of commercially available lubricant grade powder PTFE include Polyflon M15, Lubron L-2 (trade name, manufactured by Daikin Industries), Teflon TLP-10 ( DuPont brand name), Fullon G163 (Asahi Glass brand name) and the like. Note that the lubricant-grade powder PTFE means regenerated PTFE obtained by pulverizing PTFE that has been fired once, PTFE powder that has been subjected to gamma ray irradiation treatment to reduce the molecular weight, and examples of commercially available products that have been subjected to gamma ray irradiation treatment include: There is KT400H (Kitamura Co., Ltd. trade name).
前記PTFEの形態は、成形用の粉末であっても、いわゆる固体潤滑剤用の微粉末であってもよく、その平均粒径は0.1〜20μm、好ましくは0.2〜10μmの範囲にあるのがよい。平均粒径がこの範囲内にあると、コーティング剤中で凝集し難く、皮膜中に満遍なく均一に分散される。 The form of the PTFE may be a molding powder or a so-called fine powder for a solid lubricant, and its average particle size is in the range of 0.1 to 20 μm, preferably 0.2 to 10 μm. There should be. When the average particle size is within this range, it is difficult to agglomerate in the coating agent, and it is uniformly distributed in the film.
前記耐熱性樹脂は、皮膜を熱劣化させることなく多孔質溶射層に強固に密着するとともに、粉末としたフッ素樹脂や金属酸化物粉末を結着する役割をする。耐熱性樹脂としては、ポリイミド系樹脂、エポキシ系樹脂、フェノール系樹脂、シリコーン系樹脂等を挙げることができ、中でもポリイミド系樹脂が耐熱性と密着性に最も優れている。 The heat-resistant resin firmly adheres to the porous sprayed layer without thermally degrading the coating, and serves to bind the fluororesin or metal oxide powder as a powder. Examples of the heat resistant resin include a polyimide resin, an epoxy resin, a phenol resin, a silicone resin, and the like. Among them, the polyimide resin is most excellent in heat resistance and adhesion.
前記ポリイミド系樹脂の具体例としては、ポリイミド樹脂(PI)、ポリアミドイミド樹脂(PAI)、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、中でもPIとPAIが好適であり、さらに、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や芳香族系ポリアミドイミド樹脂が特に好ましい。 Specific examples of the polyimide resin include a polyimide resin (PI), a polyamideimide resin (PAI), a polyesterimide resin, a polyesteramideimide resin, and the like. Among them, PI and PAI are preferable. An aromatic polyimide resin or an aromatic polyamideimide resin in which a bond or an amide bond is bonded via an aromatic group is particularly preferable.
前記PAIはイミド結合とアミド結合とを有する樹脂である。また、芳香族系ポリアミドイミド樹脂のイミド結合は、ポリアミド酸等の前駆体であっても、閉環したイミド環であってもよく、これらが混在する状態でもよい。このような芳香族系ポリアミドイミド樹脂には、芳香族第一級ジアミン(例えば、ジフェニルメタンジアミン)と芳香族三塩基酸無水物(例えば、トリメット酸無水物のモノまたはジアシルハライド誘導体)とから製造されるもの、芳香族ジイソシアネート化合物(例えば、ジフェニルメタンジイソシアネート)と芳香族三塩基酸無水物とから製造されるもの等がある。さらに、アミド結合に比べてイミド結合の割合を多くしたPAIとして、芳香族、脂肪族または脂環族ジイソシアネート化合物と芳香族四塩基酸二無水物および芳香族三塩基酸無水物とから製造されるもの等があり、いずれのPAIも使用することができる。 The PAI is a resin having an imide bond and an amide bond. Moreover, the imide bond of the aromatic polyamideimide resin may be a precursor such as polyamic acid, a closed imide ring, or a mixture of these. Such an aromatic polyamideimide resin is produced from an aromatic primary diamine (for example, diphenylmethanediamine) and an aromatic tribasic acid anhydride (for example, a mono- or diacyl halide derivative of trimet acid anhydride). And those produced from an aromatic diisocyanate compound (for example, diphenylmethane diisocyanate) and an aromatic tribasic acid anhydride. Furthermore, it is produced from an aromatic, aliphatic or alicyclic diisocyanate compound and an aromatic tetrabasic acid dianhydride and an aromatic tribasic acid anhydride as PAI having a higher ratio of imide bonds than amide bonds. Any PAI can be used.
前記金属酸化物粉末は、皮膜の耐摩耗性を向上させる役割をし、酸化鉄、酸化チタン、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム等の粉末を使用することができる。 The metal oxide powder serves to improve the wear resistance of the film, and powders of iron oxide, titanium oxide, magnesium oxide, aluminum oxide, and the like can be used.
上述した潤滑性皮膜を多孔質溶射層の表面に形成する方法としては、ディッピング法、スプレーコート法、刷毛塗り法、粉体塗装法等によって、上述した構成のコーティング剤を多孔質溶射層の表面に塗布し、これを焼成する方法を採用することができる。スプレーコート法でコーティング剤を塗布する場合は、コーティング剤が微小な粒子となって多孔質溶射層の表面に付着するので、皮膜の厚みを精度よく管理することができる。 As a method for forming the above-described lubricating coating on the surface of the porous sprayed layer, the coating agent having the above-described configuration is applied to the surface of the porous sprayed layer by dipping, spray coating, brush coating, powder coating, or the like. The method of apply | coating to this and baking this can be employ | adopted. When the coating agent is applied by the spray coating method, the coating agent becomes fine particles and adheres to the surface of the porous sprayed layer, so that the thickness of the coating can be managed with high accuracy.
前記コーティング剤は、粉体塗装法を採用する場合を除いて、フッ素樹脂、耐熱性樹脂および金属酸化物粉末を溶剤類に分散または溶解することにより得られる。溶剤類としては、アセトン、メチルエチルケトン等のケトン類、酢酸メチル、酢酸エチル等のエステル類、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類、メチルクロロホルム、トリクロロエチレン、トリクロロトリフルオロエタン等の有機ハロゲン化化合物類、NMP、DMAC、メチルイソピロリドン(MIP)、ジメチルホルムアミド(DMF)等の非プロトン系極性溶剤類等を使用することができる。なお、粉体塗装法は無溶剤塗装である。 The coating agent can be obtained by dispersing or dissolving a fluororesin, a heat-resistant resin, and a metal oxide powder in a solvent except when a powder coating method is employed. Solvents include ketones such as acetone and methyl ethyl ketone, esters such as methyl acetate and ethyl acetate, aromatic hydrocarbons such as toluene and xylene, and organic halogenated compounds such as methyl chloroform, trichloroethylene and trichlorotrifluoroethane. Aprotic polar solvents such as NMP, DMAC, methylisopyrrolidone (MIP), and dimethylformamide (DMF) can be used. The powder coating method is solventless coating.
これらの方法で多孔質溶射層に塗布される潤滑性皮膜の膜厚は、焼成後の厚みで5〜40μm、好ましくは10〜30μmの膜厚とするのが好ましい。膜厚が5μm未満では、シューの片当たり等が生じたときに局部的な摩耗が生じる恐れがあり、膜厚が40μmを越えると、皮膜の剥離が生じやすくなるからである。 The film thickness of the lubricating coating applied to the porous sprayed layer by these methods is 5 to 40 [mu] m, preferably 10 to 30 [mu] m in thickness after firing. If the film thickness is less than 5 μm, local wear may occur when the shoe comes into contact with each other, and if the film thickness exceeds 40 μm, peeling of the film tends to occur.
前記潤滑性皮膜の焼成温度は、コーティング剤を構成する耐熱性樹脂の種類によって異なるが、耐熱性樹脂がPIの場合は200〜350℃が適当である。焼成温度が200℃未満では、前駆体であるポリアミド酸のイミド反応が十分でなく、多孔質溶射層との密着性を十分に確保できない恐れがあり、350℃を越えると、フッ素樹脂が融点以上になって分解し始めるからである。 The firing temperature of the lubricating film varies depending on the type of heat resistant resin constituting the coating agent, but when the heat resistant resin is PI, 200 to 350 ° C. is appropriate. If the firing temperature is less than 200 ° C., the imide reaction of the polyamic acid that is the precursor is not sufficient, and there is a possibility that sufficient adhesion with the porous sprayed layer may not be ensured. This is because it begins to decompose.
前記耐熱性樹脂がPAIの場合は、皮膜の焼成温度は180〜280℃が適当である。焼成温度が180℃未満では、PAIの硬化反応があまり進行しないので、多孔質溶射層ならびに金属基材との密着性を十分に確保できず、280℃を越えると、フッ素樹脂が融点以上になって分解し始めるからである。また、PAIの多孔質溶射層との密着性は280℃付近で平衡状態に達するので、昇温エネルギを考慮すると280℃以下で焼成することが好ましい。 When the heat resistant resin is PAI, the baking temperature of the film is suitably 180 to 280 ° C. When the firing temperature is less than 180 ° C., the PAI curing reaction does not proceed so much, so that sufficient adhesion with the porous sprayed layer and the metal substrate cannot be ensured, and when it exceeds 280 ° C., the fluororesin exceeds the melting point. Because it begins to decompose. Further, since the adhesiveness of the PAI with the porous sprayed layer reaches an equilibrium state at around 280 ° C., it is preferable to calcinate at 280 ° C. or lower in consideration of the temperature rise energy.
前記潤滑性皮膜を、前記フッ素樹脂100重量部に対して、前記耐熱性樹脂が100〜150重量部、前記金属酸化物粉末が5〜20重量部であるものとすることにより、多孔質溶射層との密着性と耐摩耗性をより良好に発揮することができる。フッ素樹脂100重量部に対して、耐熱性樹脂が100重量部未満であると密着性が低下し、150重量部を越えると摺動特性が低下する。また、フッ素樹脂100重量部に対して、金属酸化物粉末が5重量部未満であると耐摩耗性が不足し、20重量部を越えると密着性が低下する。 The porous coating layer is formed by using 100 to 150 parts by weight of the heat-resistant resin and 5 to 20 parts by weight of the metal oxide powder with respect to 100 parts by weight of the fluororesin. It is possible to exhibit better adhesion and wear resistance. If the heat resistant resin is less than 100 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the fluororesin, the adhesiveness is lowered, and if it exceeds 150 parts by weight, the sliding characteristics are lowered. Further, if the amount of the metal oxide powder is less than 5 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the fluororesin, the wear resistance is insufficient, and if it exceeds 20 parts by weight, the adhesion is deteriorated.
前記金属酸化物粉末を酸化鉄粉末とすることにより、耐摩耗性をより優れたものとすることができ、入手性およびコストの面からも有利である。 By using the iron oxide powder as the metal oxide powder, the wear resistance can be further improved, which is advantageous in terms of availability and cost.
前記酸化鉄粉末としては、酸化鉄(II)、三酸化二鉄、四酸化三鉄等を使用することができ、これらの酸化鉄の粉末形状は、球状、鱗片状、針状等のいずれの形状であってもよい。また、酸化鉄粉末の平均粒径は、例えば0.1〜10μm程度といかなる粒径であってもよいが、好ましくは0.1〜1μm、より好ましくは0.2〜0.5μmである。平均粒径が0.1μm未満では、凝集しやすくなって分散性が悪くなり、1μmを越えると皮膜の耐摩耗性がやや不均一になる。なお、酸化鉄粉末の平均粒径はBET法により測定することができるが、とくにこの測定法に限られるものではない。 As the iron oxide powder, iron oxide (II), ferric trioxide, triiron tetroxide and the like can be used, and the powder shape of these iron oxides is any of spherical, scaly, acicular, etc. It may be a shape. The average particle diameter of the iron oxide powder may be any particle diameter, for example, about 0.1 to 10 μm, but is preferably 0.1 to 1 μm, more preferably 0.2 to 0.5 μm. When the average particle size is less than 0.1 μm, the particles are easily aggregated and the dispersibility is deteriorated. When the average particle size is more than 1 μm, the wear resistance of the film becomes slightly nonuniform. The average particle diameter of the iron oxide powder can be measured by the BET method, but is not particularly limited to this measurement method.
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。 The present invention also employs a configuration in which the swash plate compressor is provided with any of the swash plates described above.
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皮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。 Even if the swash plate compressor uses carbon dioxide gas whose pressure in the compressor reaches 10 MPa as a refrigerant, the metal base film of the swash plate has excellent adhesion and wear resistance and is sufficiently durable. Can be possible.
本発明の斜板式コンプレッサの斜板は、斜板を金属基材で形成し、シューが摺動する摺動面に、フッ素樹脂、耐熱性樹脂および金属酸化物粉末から成る潤滑性皮膜を形成し、この潤滑性皮膜と金属基材との間に、多孔質溶射層を形成することにより、多孔質溶射層へのアンカー効果によって潤滑性皮膜の密着性を高め、摩擦摩耗特性の優れたフッ素樹脂、耐熱性樹脂および金属酸化物粉末から成る潤滑性皮膜によって、摺動面での十分な耐焼付き性と耐摩耗性を確保したので、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。 The swash plate of the swash plate compressor according to the present invention is formed by forming a swash plate with a metal base material, and forming a lubricating film made of fluororesin, heat-resistant resin and metal oxide powder on the sliding surface on which the shoe slides. By forming a porous sprayed layer between this lubricating coating and the metal substrate, the adhesion of the lubricating coating is enhanced by the anchor effect on the porous sprayed layer, and the fluororesin has excellent friction and wear characteristics. In addition, the lubricant film made of heat-resistant resin and metal oxide powder ensures sufficient seizure resistance and wear resistance on the sliding surface, so it can be used for swash plate compressors that use carbon dioxide as a refrigerant. It can be.
前記潤滑性皮膜を、フッ素樹脂100重量部に対して、耐熱性樹脂が100〜150重量部、金属酸化物粉末が5〜20重量部であるものとすることにより、金属基材との密着性と耐摩耗性をより良好に発揮することができる。 Adhesiveness with a metal base material by using 100 to 150 parts by weight of heat-resistant resin and 5 to 20 parts by weight of metal oxide powder for 100 parts by weight of the fluororesin. And better wear resistance.
前記金属酸化物粉末を酸化鉄粉末とすることにより、耐摩耗性をより優れたものとすることができ、入手性およびコストの面からも有利である。 By using the iron oxide powder as the metal oxide powder, the wear resistance can be further improved, which is advantageous in terms of availability and cost.
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。 Further, since the swash plate compressor of the present invention is provided with the swash plate described above, even if it is used in a swash plate compressor that uses carbon dioxide gas as a refrigerant, the pressure in the compressor reaches 10 MPa, it can be sufficiently used. Can be.
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。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. This swash plate type compressor uses carbon dioxide gas as a refrigerant, and as shown in FIG. 1, a rotary motion of a
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。
Each
前記斜板3の基材3aは鋼S45Cで形成されており、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、銅合金の多孔質溶射層10が形成され、その上に、フッ素樹脂としてのPTFE、耐熱性樹脂としてのPAI、および金属酸化物粉末としての酸化鉄または酸化チタンから成る潤滑性皮膜11が形成されている。
The
実施例として、表1に示すように、鋼製のディスクの片面側にCu95質量%、Sn5質量%の銅合金の多孔質溶射層を形成し、PTFE、PAIおよび酸化鉄の粉末から成り、これらの配合割合が異なる潤滑性皮膜を形成した試験片(実施例1〜3)と、PTFE、PAIおよび酸化チタンの粉末から成る潤滑性皮膜を形成した試験片(実施例4)とを用意した。また、比較例として、上記多孔質溶射層を形成せずに、酸化鉄や酸化チタンの金属酸化物粉末の替りに、それぞれ銅粉末と二硫化モリブデン(MoS2)を配合したコーティング剤を用いて、各実施例と同様の方法で潤滑性皮膜を形成した試験片(比較例1、2)も用意した。なお、表1中の数値は、PTFE100重量部に対する各組成物の重量部の値である。 As an example, as shown in Table 1, a porous thermal spray layer of copper alloy of 95% by mass of Cu and 5% by mass of Sn is formed on one side of a steel disk, and consists of powders of PTFE, PAI and iron oxide. The test piece (Examples 1-3) which formed the lubricity film | membrane from which the compounding ratios differed, and the test piece (Example 4) which formed the lubricity film which consists of a powder of PTFE, PAI, and a titanium oxide were prepared. In addition, as a comparative example, without forming the above-mentioned porous sprayed layer, a coating agent in which copper powder and molybdenum disulfide (MoS 2 ) are blended in place of the metal oxide powder of iron oxide or titanium oxide is used. A test piece (Comparative Examples 1 and 2) on which a lubricating film was formed in the same manner as in each example was also prepared. In addition, the numerical value in Table 1 is the value of the weight part of each composition with respect to 100 weight part of PTFE.
上記実施例と比較例の各試験片に対して3つの鋼製シューを摺動させるスラスト型試験機(3シュー・オン・タイプ)を用いた2種類の摩擦摩耗試験(試験1、2)を行い、試験初期と5分後の摺動部の摩擦係数、および5分後の試験片摺動面の摩耗量と温度を測定した。各試験1、2の試験条件は以下の通りである。
Two types of friction and wear tests (
上記摩擦摩耗試験の結果を表1に併せて示す。金属基材と潤滑性皮膜との間に多孔質溶射層を形成し、潤滑性皮膜に金属酸化物粉末を配合した実施例1〜4のものは、摺動面の潤滑条件をドライ状態とした試験1でも、摺動面圧を10MPaと高くした試験2でも、いずれも摩耗量が少なく、優れた耐摩耗性を有することが確認された。なお、各実施例のものは、摩擦係数や摩耗量の測定データではあまり優位差がないが、各試験後の摺動面を目視観察した結果では、実施例3のものが最も優れており、以下、実施例2、実施例4、実施例1の順であった。
The results of the friction and wear test are also shown in Table 1. In Examples 1 to 4 in which a porous sprayed layer was formed between the metal substrate and the lubricious coating, and the metal oxide powder was blended in the lubricious coating, the lubrication condition of the sliding surface was in a dry state. In both
これに対して、多孔質溶射層を形成せず、潤滑性皮膜に金属酸化物粉末を配合しなかった各比較例1、2のものは、いずれも摩耗量が多く、十分な耐摩耗性が得られなかった。また、試験2における比較例1の潤滑性皮膜は、金属基材から剥がれ落ちることはなかったが、わずかな界面剥離が生じていた。
On the other hand, each of Comparative Examples 1 and 2 in which the porous sprayed layer was not formed and the metal oxide powder was not blended in the lubricious coating had a large amount of wear and sufficient wear resistance. It was not obtained. Further, the lubricating film of Comparative Example 1 in
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。 In the above-described embodiment, the swash plate type swash plate compressor is configured such that the shoes slide on both sides of the swash plate. However, the swash plate of the swash plate compressor according to the present invention is of a swash plate type. In addition, the present invention can be applied to all types of swash plate compressors such as a shoe that slides only on one side of a swash plate, and a swash plate that is attached to a rotating shaft via a connecting member.
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 多孔質溶射層
11 潤滑性皮膜
DESCRIPTION OF
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