JP2019116851A - コンプレッサ用斜板 - Google Patents

Abstract

【課題】貧潤滑状態において耐焼付性を向上させることができるコンプレッサ用斜板を提供する。【解決手段】基材３１と、前記基材３１の表面を被覆し、摺動面を構成すると共に、前記摺動面に点在する複数の凹部３３が形成されているコーティング層３２と、を具備する。【選択図】図４

Description

本発明は、基材の表面にコーティング層が形成されたコンプレッサ用斜板の技術に関する。

従来、基材の表面にコーティング層が形成されたコンプレッサ用斜板の技術は公知となっている。例えば、特許文献１に記載の如くである。

特許文献１には、樹脂コーティングが施された摺動面を有する斜板と、当該摺動面に対して摺動するスライディングシューと、を具備する斜板式コンプレッサが記載されている。

しかしながら、摺動部材に供給される潤滑油の供給量が少ない貧潤滑状態においては、上記摺動面とスライディングシューとの間の油膜を保持し難くなり、焼付が発生し易くなるようなことが考えられる。

特開平９−２０９９２６号公報

本発明は以上の如き状況に鑑みてなされたものであり、その解決しようとする課題は、貧潤滑状態において耐焼付性を向上させ得るコンプレッサ用斜板を提供することである。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

即ち、請求項１においては、基材と、前記基材の表面を被覆し、摺動面を構成すると共に、前記摺動面に点在する複数の凹部が形成されているコーティング層と、を具備するものである。

請求項２においては、前記コーティング層は、前記摺動面において、前記凹部の周縁部が、当該コンプレッサ用斜板の厚さ方向に突出しているものである。

請求項３においては、前記凹部には、長穴状に形成されたものが含まれるものである。

請求項４においては、前記凹部のうち、長穴状に形成されたものは、長手方向が当該コンプレッサ用斜板の径方向に沿うように配置されているものである。

請求項５においては、前記凹部のうち、長穴状に形成されたものは、長手方向の寸法が２００μｍ以下であり、短手方向の寸法が５０μｍ以上であるものである。

請求項６においては、前記凹部は、最も深い部分の深さ寸法が３μｍ〜５μｍであるものである。

請求項７においては、前記コーティング層の厚さ方向に見た面積に対する前記凹部の厚さ方向に見た面積の割合は、１３％〜２６％であるものである。

請求項８においては、前記コーティング層は、前記複数の凹部を構成する複数の孔が形成されたコーティング材が、パッド印刷により前記基材の表面に塗布されることで形成されているものである。

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。

請求項１においては、貧潤滑状態において耐焼付性を向上させることができる。

請求項２においては、凹部に潤滑油をより保持させ易い構成とすることができる。

請求項３においては、例えば、凹部の短手寸法の内径と同程度の内径の丸穴を形成したものと比べて、摺動面積を確保しつつ、より大きな異物を捕捉することができる。

請求項４においては、例えば、凹部の長手方向がコンプレッサ用斜板の周方向に沿う方向に配置されたものと比べて、斜板の摺動に伴い広範囲に亘って異物を捕捉することができる。

請求項５においては、より好適に、凹部によって潤滑油を保持すると共に、潤滑油中の異物を捕捉することができる。

請求項６においては、より好適に、凹部によって潤滑油を保持すると共に、潤滑油中の異物を捕捉することができる。

請求項７においては、より好適に、凹部によって潤滑油を保持すると共に、潤滑油中の異物を捕捉することができる。

請求項８においては、複数の凹部を容易に形成可能なものとすることができる。

本発明の一実施形態に係る斜板を有するコンプレッサの概略構成を示す側面一部断面図。 斜板を示す正面図。 図２における領域Ａを示す正面拡大図。 図３におけるＢ−Ｂ断面図。 コーティング層の形成工程において、バッドにコーティング材を付着させる工程を示した断面図。 コーティング層の形成工程において、バッドのコーティング材を基材に転写させる工程を示した断面図。

以下では、図中の矢印Ｕ、矢印Ｄ、矢印Ｌ及び矢印Ｒで示した方向を、それぞれ上方向、下方向、左方向及び右方向と定義して説明を行う。

以下では、図１を用いて、本発明の第一実施形態に係るコンプレッサ１の構成の概略について説明する。コンプレッサ１は、主として回転軸２、斜板３、ピストン４及びシュー５を具備する。

図１に示す回転軸２は、図示せぬハウジングに回転可能に支持される。回転軸２は、図示せぬ駆動源からの動力によって回転することができる。

斜板３は、円形平板状に形成される。斜板３の中央部分には、回転軸２が挿通される。斜板３は、回転軸２の軸線方向に対して傾斜した状態で、当該回転軸２の中途部に設けられる。
なお、斜板３の詳細な構成については後述する。

ピストン４は、前記ハウジングに形成された図示せぬ複数のシリンダボア内にそれぞれ配置される。ピストン４は、回転軸２の軸線方向に沿って摺動（往復動）可能に設けられる。ピストン４には凹所４１が形成される。

凹所４１は、ピストン４の内部に形成される。凹所４１は略半球状に形成される。凹所４１は、回転軸２の軸線方向に沿って対向するように、各ピストン４に一対ずつ形成される。

シュー５は、略半球状に形成される。具体的には、シュー５は、主として第一摺動面５１及び第二摺動面５２を具備する。

第一摺動面５１は、シュー５の一側の面であって、ピストン４の凹所４１と摺動する面（図１参照）である。第一摺動面５１は、一側へ膨出するように形成される。第一摺動面５１は、ピストン４の凹所４１に沿う半球面状に形成される。

第二摺動面５２は、シュー５の他側の面であって、斜板３（より詳細には、後述するコーティング層３２）と摺動する面（図１参照）である。第二摺動面５２は、略平坦面状に形成される。

シュー５は、鉄系、銅系、アルミニウム系材料のほか、焼結材料や樹脂材料等によって製造される。特に、シュー５はＳＵＪ２に鍛造や転造を施して製造することが好ましい。

このように形成されたシュー５は、ピストン４の凹所４１内にそれぞれ配置される。この際、シュー５の第一摺動面５１と凹所４１とが摺動（揺動）可能に接するように配置される。これによって、１つのピストン４に配置された２つのシュー５は、互いに第二摺動面５２を対向させた状態で配置される。当該２つのシュー５の第二摺動面５２の間に斜板３の外周部近傍が挟持される。

以下では、図２から図４までを用いて、斜板３の詳細な構成について説明する。

斜板３は、主として基材３１及びコーティング層３２を具備する。

基材３１は、円形平板状に形成される部材である。基材３１は、公知の種々の材料を用いて製造することができる。具体的には、鉄系やアルミニウム系材料、アルミニウムを固着・接合した複合材料、鋼、ステンレス等の鉄系、銅合金等の銅系、アルミニウム合金等のアルミニウム系などの金属、あるいは樹脂等を挙げることができる。

コーティング層３２は、基材３１の表面（シュー５と対向する面）を被覆するように形成される。コーティング層３２は、基材３１の両側面に形成される。コーティング層３２は、シュー５の第二摺動面５２に対する摺動面を構成する。コーティング層３２の摺動面は、微細な粗さを有した略平坦面状とされている。ここで、微細な粗さを有するとは、後述する凹部３３と比較して非常に小さい凹凸を含んでいるということを意味する。

図２に示すように、コーティング層３２は、基材３１の表面の全域でなく、所定の範囲に形成される。なお、図例では、コーティング層３２が形成された部分をハッチングで示している。コーティング層３２は、斜板３の外周端部から、径方向内側に向かって所定の幅となるように形成されている。また、コーティング層３２は、少なくとも、斜板３とシュー５とが摺動する範囲に形成される。

コーティング層３２は、固体潤滑剤を含有する皮膜であり、通常バインダーとして熱硬化性樹脂を含有する。コーティング層３２に用いることのできる固体潤滑剤としては、特に限定されないが、二硫化モリブデン（ＭｏＳ_２）、グラファイト、ｈ−ＢＮ、二硫化タングステン（ＷＳ_２）、ポリ四フッ化エチレン（以下、ＰＴＦＥと称する）、フッ素系樹脂、Ｐｂ、ＣＦ等を挙げることができる。

コーティング層３２に用いることのできる樹脂バインダーとしては、例えば、ポリイミド系樹脂（ＰＩ）、ポリアミドイミド系樹脂（ＰＡＩ）、エポキシ樹脂、フェノール樹脂等、ポリアミド（ナイロン）、フッ素樹脂（ＰＴＦＥ、ＦＥＰ等）、エラストマー等が挙げられる。具体的には、芳香族ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリエステルイミド又は芳香族ポリアミドイミド、あるいはこれらのジイソシアネート変性、ＢＰＤＡ変性、スルホン変性樹脂のワニスなどの熱硬化性樹脂が好ましく用いられる。

コーティング層３２は、パッド印刷により、上述した固体潤滑剤及び樹脂バインダーを含有するコーティング材３５を、基材３１の表面に塗布することで形成される。コーティング層３２は、図４に示すように、複数の層が積層されて形成されている。なお、パッド印刷の詳細な説明については後述する。

コーティング層３２は、主として、凹部３３を具備する。

図３及び図４に示す凹部３３は、コーティング層３２の摺動面（表面）に形成される微細な穴（ディンプル）である。図３に示すように、凹部３３は、コーティング層３２の摺動面の全体に亘って点在するように複数形成されている。また、図例では、周方向（図３における概ね左右方向）に沿う複数の凹部３３の列と、当該凹部３３の列に対して径方向（図３における概ね上下方向）に隣り合う凹部３３の列と、が互い違いとなるように（千鳥状に）配置されている。なお、このような態様に限られず、複数の凹部３３が、径方向に沿って整列するように配置してもよく、また、複数の凹部３３をランダムに配置してもよい。

凹部３３は、長穴状に形成されている。図例では、凹部３３は、斜板３の厚さ方向に見て、一方向に長尺な略楕円状とされている。また、凹部３３は、長手方向が斜板３の径方向に沿うように配置される。図３に示すように、凹部３３は、長手方向の寸法Ｌ１が２００μｍ以下であり、短手方向の寸法Ｌ２が５０μｍ以上である。本実施形態では、凹部３３は、長手方向の寸法Ｌ１が１００μｍ〜２００μｍとされ、短手方向の寸法Ｌ２が５０μｍ〜１５０μｍとされている。なお、本実施形態では、全ての凹部３３が長穴状とされた例を示しているが、このような態様に限られず、一部に長穴状に形成された凹部３３が含まれるような構成としてもよい。この場合、凹部３３には、真円状や多角形状等、種々の形状のものが含まれていてもよい。

凹部３３は、周方向に沿うピッチが、２００μｍ〜３００μｍとされている。また、凹部３３は、最も深い部分の深さ寸法が３μｍ〜５μｍとされている。図４に示すように、凹部３３は、内周面（壁面）が、内径中心側に向かうに従い深さ寸法が大きくなるように傾斜し、当該内周面よりも内径中心側の略平坦面状の部分が、最も深い部分となっている。

また、コーティング層３２の厚さ方向に見た面積に対する凹部３３の厚さ方向に見た面積の割合は、１３％〜２６％とされている。なお、上述したコーティング層３２の面積に対する凹部３３の面積の割合は、コーティング層３２の全体において上記範囲となっているものに限られず、コーティング層３２の少なくとも一部において上記範囲となっていればよい。図３では、一辺の長さが１ｍｍの正方形を二点鎖線で示しており、上記正方形で囲まれたコーティング層３２の面積（１平方ｍｍあたりの面積）に対する上記正方形で囲まれた凹部３３の面積の割合が、２１％である例を示している。

また、凹部３３は、周縁部３４を有する。

周縁部３４は、摺動面において、凹部３３の周縁に沿う部分である。周縁部３４は、摺動面において、斜板３の厚さ方向に突出している。周縁部３４は、摺動面に対する突出寸法が０．５μｍ〜２μｍとされている。

以下では、図５及び図６を用いて、パッド印刷によってコーティング層３２を形成する工程について説明する。ここで、パッド印刷とは、印刷される図柄（パターン）に対応した凹所６１を有する凹版６に塗料（コーティング材３５）を供給し、当該塗料を、柔軟性を有するパッド７を介して、印刷対象（基材３１）に転写させる印刷方法である。

まず、図５（ａ）に示すように、凹版６の凹所６１にコーティング材３５を供給する。上記凹版６の凹所６１は、コーティング層３２に対応する形状とされている。また、凹所６１には、当該凹所の底面から厚さ方向に突出する複数の突部６２が、点在するように設けられている。当該突部６２の突出寸法は、凹所６１の深さ寸法と同寸法とされている。

次いで、図５（ｂ）に示すように、コーティング材３５が供給された凹版６にパッド７を押し付ける。これにより、凹所６１のコーティング材３５をパッド７に付着させる。次いで、コーティング材３５を付着させたパッド７を凹版６に対して離間させる。この状態では、図５（ｃ）に示すように、コーティング材３５に、複数の突部６２に対応した孔３６が形成される。

次いで、図６（ａ）及び図６（ｂ）に示すように、コーティング材３５が付着したパッド７を基材３１の表面に押し付けけることで、コーティング材３５を基材３１に塗布する。これにより、図６（ｃ）に示すように、上述した突部６２に対応した孔３６を有するコーティング材３５が基材３１に転写される。当該コーティング材３５が硬化することで、コーティング層３２が形成される。また、コーティング材３５に形成された複数の孔３６は、コーティング層３２の凹部３３を構成する。

上述したような工程によってコーティング層３２を形成することで、複数の凹部３３を容易に形成することができる。すなわち、例えば、切削加工によっては、上記凹部３３のような微細な穴を形成し難いことが考えられるが、上述した工程を用いたことで、凹部３３を有するコーティング層３２を容易に形成することができる。

本実施形態では、複数のコーティング材３５を積層して、コーティング層３２を形成している。図例では、すでに複数のコーティング材３５が設けられた基材３１に、上述した複数の孔３６が形成されたコーティング材３５を転写した例を示している。なお、図例では、すでに基材３１に設けられたコーティング材３５には孔３６が形成されていないように図示されているが、上記基材３１に設けられたコーティング材３５にも、孔３６が形成されていてもよい。すなわち、上述したような孔３６が形成された複数のコーティング材３５を積層してコーティング層３２を形成してもよい。

以下では、上述の如く構成されたコンプレッサ１の動作の概略について説明する。

図１に示すように、コンプレッサ１において回転軸２が回転すると、当該回転軸２と共に斜板３も回転する。斜板３は回転軸２の軸線方向に対して傾いているため、当該斜板３はシュー５を介してピストン４を軸線方向に往復移動（摺動）させることになる。この際、シュー５の第二摺動面５２は斜板３の摺動面を摺動する。

この際に、斜板３の摺動面に形成された凹部３３内に潤滑油が保持されるため、凹部３３内に保持された潤滑油によって、シュー５と斜板３との間における油膜の形成が促される。これにより、斜板３に供給される潤滑油の供給量が少ない貧潤滑状態であっても耐焼付性を向上させることができる。

また、斜板３の摺動面に凹部３３を形成したことで、当該凹部３３によって潤滑油中の異物を捕捉することができる。本実施形態では、凹部３３を長穴状に形成しているので、例えば、凹部３３の短手寸法の内径と同程度の内径の丸穴を形成したものと比べて、摺動面積を確保しつつ、より大きな異物を捕捉することができる。また、長穴状に形成された凹部３３を、長手方向が斜板３の径方向に沿うように配置しているので、例えば、凹部３３の長手方向が斜板３の周方向に沿う方向に配置されたものと比べて、斜板３の摺動に伴い広範囲に亘って異物を捕捉することができる。

また、凹部３３の周縁部３４を、摺動面において斜板３の厚さ方向に突出させたことで、より確実に潤滑油を保持することができる。

また、周縁部３４を突出させたことで、更に以下のような効果を奏する。上述したようなコンプレッサ１に用いられる斜板３は、コンプレッサ１へ組み付けられる際に潤滑油が供給されることが考えられる。この場合に、上記コンプレッサ１が設置された製品が、例えば、運転時まで長期保管された場合でも、上述した周縁部３４によって斜板３の潤滑油を保持し易い構成とすることができる。なお、上記突出した周縁部３４は、摺動面において僅かに突出したものであるので、上述した運転によってシュー５の第二摺動面５２と摺動することにより磨耗する。これにより、運転後においては、コーティング層３２の形状が第二摺動面５２に対して馴染むこととなる。

以上の如く、本実施形態に係る斜板３（コンプレッサ用斜板）は、
基材３１と、
前記基材３１の表面を被覆し、摺動面を構成すると共に、前記摺動面に点在する複数の凹部３３が形成されているコーティング層３２と、
を具備するものである。

このように構成することにより、貧潤滑状態において耐焼付性を向上させることができる。すなわち、摺動面に点在する複数の凹部３３が形成されているので、当該凹部３３によって潤滑油を保持することができ、摺動面とシュー５の第二摺動面５２との間に介在される油膜の形成を促すことができ、ひいては耐焼付性を向上させることができる。また、凹部３３によって潤滑油中の異物を捕捉することができる。

また、前記コーティング層３２は、前記摺動面において、前記凹部３３の周縁部３４が、当該斜板３の厚さ方向に突出しているものである。

このように構成することにより、凹部３３に潤滑油をより保持させ易い構成とすることができる。すなわち、凹部３３の周縁部３４によって、より確実に潤滑油を保持することができる。また、斜板３は、コンプレッサ１へ組み付けられる際に潤滑油が供給されることが考えられる。本実施形態では、斜板３を上述した構成としたことで、上記コンプレッサ１が設置された製品が、運転時まで長期保管された場合でも、斜板３の潤滑油を保持し易い構成とすることができる。

また、前記凹部３３には、長穴状に形成されたものが含まれるものである。

このように構成することにより、例えば、凹部３３の短手寸法の内径と同程度の内径の丸穴を形成したものと比べて、摺動面積を確保しつつ、より大きな異物を捕捉することができる。

また、前記凹部３３のうち、長穴状に形成されたものは、長手方向が当該斜板３の径方向に沿うように配置されているものである。

このように構成することにより、例えば、凹部３３の長手方向が斜板３の周方向に沿う方向に配置されたものと比べて、斜板３の摺動に伴い広範囲に亘って異物を捕捉することができる。

また、前記凹部３３のうち、長穴状に形成されたものは、長手方向の寸法Ｌ１が２００μｍ以下であり、短手方向の寸法Ｌ２が５０μｍ以上であるものである。

このように構成することにより、より好適に、凹部３３によって潤滑油を保持すると共に、潤滑油中の異物を捕捉することができる。

また、前記凹部３３は、最も深い部分の深さ寸法が３μｍ〜５μｍであるものである。

このように構成することにより、より好適に、凹部３３によって潤滑油を保持すると共に、潤滑油中の異物を捕捉することができる。

また、前記コーティング層３２の厚さ方向に見た面積に対する前記凹部３３の厚さ方向に見た面積の割合は、１３％〜２６％であるものである。

このように構成することにより、より好適に、凹部３３によって潤滑油を保持すると共に、潤滑油中の異物を捕捉することができる。

また、前記コーティング層３２は、前記複数の凹部３３を構成する複数の孔３６が形成されたコーティング材３５が、パッド印刷により前記基材３１の表面に塗布されることで形成されているものである。

このように構成することにより、複数の凹部３３を容易に形成可能なものとすることができる。すなわち、例えば、切削加工によっては、凹部３３のような微細な穴を形成し難いことが考えられるが、パッド印刷を用いたことで、複数の凹部３３を容易に形成可能なものとすることができる。

なお、本実施形態に係る斜板３は、本発明に係るコンプレッサ用斜板の実施の一形態である。

以上、本発明の第一実施形態を説明したが、本発明は上記構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で種々の変更が可能である。

例えば、上記実施形態においては、コーティング層３２は、摺動面において、凹部３３の周縁部３４が、斜板３の厚さ方向に突出しているものとしたが、当該周縁部３４が突出していないものとしてもよい。

また、上記実施形態においては、凹部３３を長穴状に形成した例を示したが、このような態様に限られず、長穴状に形成された凹部３３が含まれないものとしてもよい。また、凹部３３は、上記実施形態において記載した形状や寸法、配置、個数、深さに限定されない。凹部３３の形状や寸法、配置、個数、深さは、当該凹部３３に好適に潤滑油を保持させる観点や、好適に潤滑油中の異物を捕捉させる観点等から適宜決定するようにしてもよい。

また、上記実施形態においては、複数の凹部３３を構成する複数の孔３６が形成されたコーティング材３５を、パッド印刷によって基材３１の表面に塗布することでコーティング層３２を形成したものとしているが、このような態様に限られず、種々の方法によって上記コーティング層３２を形成してもよい。

３ 斜板（コンプレッサ用斜板）
３１ 基材
３２ コーティング層
３３ 凹部
３４ 周縁部
３５ コーティング材
３６ 孔

Claims (8)

1. 基材と、
   前記基材の表面を被覆し、摺動面を構成すると共に、前記摺動面に点在する複数の凹部が形成されているコーティング層と、
   を具備する、
   コンプレッサ用斜板。
2. 前記コーティング層は、
   前記摺動面において、前記凹部の周縁部が、当該コンプレッサ用斜板の厚さ方向に突出している、
   請求項１に記載のコンプレッサ用斜板。
3. 前記凹部には、
   長穴状に形成されたものが含まれる、
   請求項１又は請求項２に記載のコンプレッサ用斜板。
4. 前記凹部のうち、長穴状に形成されたものは、
   長手方向が当該コンプレッサ用斜板の径方向に沿うように配置されている、
   請求項３に記載のコンプレッサ用斜板。
5. 前記凹部のうち、長穴状に形成されたものは、
   長手方向の寸法が２００μｍ以下であり、短手方向の寸法が５０μｍ以上である、
   請求項３又は請求項４に記載のコンプレッサ用斜板。
6. 前記凹部は、
   最も深い部分の深さ寸法が３μｍ〜５μｍである、
   請求項１から請求項５までのいずれか一項に記載のコンプレッサ用斜板。
7. 前記コーティング層の厚さ方向に見た面積に対する前記凹部の厚さ方向に見た面積の割合は、１３％〜２６％である、
   請求項１から請求項６までのいずれか一項に記載のコンプレッサ用斜板。
8. 前記コーティング層は、
   前記複数の凹部を構成する複数の孔が形成されたコーティング材が、パッド印刷により前記基材の表面に塗布されることで形成されている、
   請求項１から請求項７までのいずれか一項に記載のコンプレッサ用斜板。

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