JP4967513B2 - Composition for sliding member of compressor, sliding member of compressor and compressor - Google Patents
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- F16C2360/42—Pumps with cylinders or pistons
Description
本発明は、圧縮機の摺動部材用組成物、圧縮機の摺動部材及び圧縮機に関するものである。 The present invention relates to a composition for a sliding member of a compressor, a sliding member of a compressor, and a compressor .
現在使用されているほとんどの機械には軸受けやピストンのような摺動部材が用いられている。このような摺動部材は所要の機械的強度を必要とされるのと同時に、表面においては摺動性あるいは耐摩耗性が必要とされる。 Most machines currently used use sliding members such as bearings and pistons. Such a sliding member is required to have a required mechanical strength, and at the same time, a sliding property or wear resistance is required on the surface.
そこで、従来から摺動部材表面にフッ素樹脂等を主成分とする摺動部材用組成物のコート層を形成し、摺動性の他、耐摩耗性を向上させる検討が行われている。 In view of this, studies have been made to improve the wear resistance as well as the slidability by forming a coating layer of a composition for a sliding member mainly composed of a fluororesin or the like on the surface of the sliding member.
耐摩耗性の向上手段として、フッ素樹脂とバインダと耐摩耗剤とから構成される摺動部材用組成物が検討されている（例えば、特許文献１）。この摺動部材用組成物は、フッ素樹脂１００重量部に対して、モース硬度が２．０〜５．０の範囲にある耐摩耗剤を０．５〜１２体積％含有させることにより、摺動部材の耐摩耗性を向上させている。特に、モース硬度が２．０〜５．０の耐摩耗剤のうちフッ化カルシウムは、機械的強度と固体潤滑性を共に有するので、耐摩耗性を確実に向上させることができる。
しかしながら、特許文献１に記載のコート層はアルミニウム合金を基材としているので、基材や相手材が鉄系材料である厳しい摺動条件下においては、フッ化カルシウムの有する機械的強度が必ずしも発揮されず、耐摩耗性が十分ではなかった。 However, since the coat layer described in Patent Document 1 uses an aluminum alloy as a base material, the mechanical strength of calcium fluoride is not necessarily exhibited under severe sliding conditions in which the base material or the counterpart material is an iron-based material. The wear resistance was not sufficient.
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、優れた摺動性及び耐摩耗性を有する圧縮機の摺動部材用組成物と、該摺動部材用組成物をコート層として備えた圧縮機の摺動部材及び圧縮機を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above points, and the object of the present invention is to provide a composition for a sliding member of a compressor having excellent slidability and wear resistance, and the composition for the sliding member. An object of the present invention is to provide a sliding member of a compressor and a compressor provided with a product as a coating layer.
第１の発明は、フッ素樹脂１００重量部に対して、１００重量部以上で５００重量部以下のバインダと、７０重量部以上で２００重量部以下のフッ化カルシウムとを包含して構成されている圧縮機の摺動部材用組成物である。 1st invention is comprised including 100 weight part or more and 500 weight part or less binder with respect to 100 weight part of fluororesins, and 70 weight part or more and 200 weight part or less calcium fluoride. A composition for a sliding member of a compressor .
第１の発明では、摺動部材用組成物に、フッ素樹脂を含有しているので固体潤滑性が向上する。そして、上記摺動部材用組成物は、フッ素樹脂１００重量部に対して７０重量部以上のフッ化カルシウムを含有しているので、フッ化カルシウムが有する機械的強度を利用することができ、摺動部材の基材や相手材が鉄系材料であっても、耐摩耗性を向上させることができる。そして、フッ素樹脂１００重量部に対して、１００重量部以上のバインダを含有するので、バインダによる結合強度も向上し、摺動部材用組成物の強度が向上する。さらに、フッ素樹脂１００重量部に対して、バインダ５００重量部以下であり、かつ、フッ化カルシウムが２００重量部以下であるので、フッ素樹脂の有する固体潤滑性が十分に発揮される。これらの構成により、本発明の組成物は、固体潤滑性と機械的強度が共に向上するので、結果的に耐摩耗性が向上する。 In the first invention, since the composition for a sliding member contains a fluororesin, the solid lubricity is improved. And since the said composition for sliding members contains 70 weight part or more of calcium fluoride with respect to 100 weight part of fluororesins, the mechanical strength which calcium fluoride has can be utilized, and sliding is carried out. Even if the base material or the counterpart material of the moving member is an iron-based material, the wear resistance can be improved. And since 100 weight part or more of binder is contained with respect to 100 weight part of fluororesins, the bond strength by a binder also improves and the intensity | strength of the composition for sliding members improves. Furthermore, since the binder is 500 parts by weight or less and the calcium fluoride is 200 parts by weight or less with respect to 100 parts by weight of the fluororesin, the solid lubricity of the fluororesin is sufficiently exhibited. With these configurations, the composition of the present invention improves both solid lubricity and mechanical strength, resulting in improved wear resistance.
第２の発明は、第１の発明において、上記フッ素樹脂がポリテトラフルオロエチレンであり、上記バインダがポリアミドイミド樹脂である。 In a second aspect based on the first aspect, the fluororesin is polytetrafluoroethylene and the binder is a polyamideimide resin.
第２の発明では、摩擦係数が低くなり、さらに、機械的強度が向上する。 In the second invention, the friction coefficient is lowered, and the mechanical strength is further improved.
第３の発明は、金属の基材の表面にコート層が形成された摺動部材であって、上記コート層が、第１及び第２の発明の何れかの摺動部材用組成物で構成されている。 A third invention is a sliding member in which a coat layer is formed on the surface of a metal substrate, and the coat layer is composed of the composition for a sliding member according to any one of the first and second inventions. Has been.
第３の発明では、基材表面に上記摺動部材用組成物のコート層が形成されているので、摺接面における耐摩耗性が向上する。 In the third invention, since the coating layer of the composition for sliding member is formed on the surface of the base material, the wear resistance on the sliding contact surface is improved.
第４の発明は、第３の発明において、上記基材の表面が粗面化処理されている。 In a fourth aspect based on the third aspect, the surface of the base material is roughened.
第４の発明では、上記基材表面と上記摺動部材用組成物のコート層との密着性が高くなる。 In 4th invention, the adhesiveness of the said base-material surface and the coating layer of the said composition for sliding members becomes high.
第５の発明は、第３及び第４の何れかの摺動部材を備えている圧縮機である。 A fifth invention is a compressor including any one of the third and fourth sliding members.
第５の発明では、機械内において、基材表面のコート層の耐摩耗性が向上する。 In the fifth invention, the abrasion resistance of the coat layer on the substrate surface is improved in the machine.
第６の発明は、第５の発明において、上記摺動部材が軸受部材である圧縮機である。 A sixth invention is the compressor according to the fifth invention, wherein the sliding member is a bearing member.
第６の発明では、機械内の軸受部材において、基材表面のコート層の耐摩耗性が向上する。 In the sixth invention, in the bearing member in the machine, the wear resistance of the coat layer on the substrate surface is improved.
本発明によれば、摺動部材用組成物に、フッ素樹脂を含有しているので固体潤滑性が向上する。そして、上記摺動部材用組成物は、フッ素樹脂１００重量部に対して７０重量部以上のフッ化カルシウムを含有しているので、フッ化カルシウムが有する機械的強度を発揮させることができ、摺動部材の基材や相手材が鉄系材料であっても、耐摩耗性を向上させることができる。 According to the present invention, since the composition for a sliding member contains a fluororesin, the solid lubricity is improved. And since the said composition for sliding members contains 70 weight part or more of calcium fluoride with respect to 100 weight part of fluororesins, the mechanical strength which calcium fluoride has can be exhibited, and sliding is carried out. Even if the base material or the counterpart material of the moving member is an iron-based material, the wear resistance can be improved.
そして、フッ素樹脂１００重量部に対して、１００重量部以上のバインダを含有するので、バインダによる結合強度も向上し、組成物全体の強度を向上させることができる。さらに、フッ素樹脂１００重量部に対して、バインダ５００重量部以下であり、かつ、フッ化カルシウムが２００重量部以下であるので、フッ素樹脂の有する固体潤滑性を十分に発揮させることができる。これらの構成により、固体潤滑性と機械的強度が共に向上するので、結果的に、組成物全体の耐摩耗性を向上させることができる。 And since 100 weight part or more of binder is contained with respect to 100 weight part of fluororesins, the bond strength by a binder can also improve and the intensity | strength of the whole composition can be improved. Furthermore, since the binder is 500 parts by weight or less and the calcium fluoride is 200 parts by weight or less with respect to 100 parts by weight of the fluororesin, the solid lubricity of the fluororesin can be sufficiently exhibited. With these configurations, both solid lubricity and mechanical strength are improved, and as a result, the wear resistance of the entire composition can be improved.
また、上記第２の発明によれば、組成物自体の摩擦係数を低下させ、さらに、機械的強度を向上させることができる。 Moreover, according to the said 2nd invention, the friction coefficient of composition itself can be reduced and also mechanical strength can be improved.
また、上記第３の発明によれば、基材表面に上記摺動部材用組成物のコート層が形成されているので、摺接面における耐摩耗性を向上させることができる。この結果、部材自体の耐久性も向上するため、長期間の使用を可能とすることができる。 Moreover, according to the said 3rd invention, since the coating layer of the said composition for sliding members is formed in the base-material surface, the abrasion resistance in a sliding contact surface can be improved. As a result, since the durability of the member itself is also improved, it can be used for a long time.
また、上記第４の発明によれば、上記基材表面と上記摺動部材用組成物のコート層との密着性が高くなり、良好な摺動性を確保することができる。 Moreover, according to the said 4th invention, the adhesiveness of the said base-material surface and the coating layer of the said composition for sliding members becomes high, and favorable slidability can be ensured.
また、上記第５の発明によれば、機械内において、基材表面のコート層の耐摩耗性が向上し、機械自体の信頼性の向上を図ることができる。 Moreover, according to the said 5th invention, the abrasion resistance of the coating layer of the base-material surface improves in a machine, and the improvement of the reliability of machine itself can be aimed at.
また、上記第６の発明によれば、軸受部材の耐摩耗性が向上し、軸受機能の信頼性を向上させることができる。 Moreover, according to the said 6th invention, the abrasion resistance of a bearing member can improve and the reliability of a bearing function can be improved.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図１に示すように、本実施形態の圧縮機は、スクロール圧縮機（10）である。該スクロール型圧縮機(10)は、冷凍装置の冷媒回路に設けられて、流体であるガス冷媒を圧縮するために用いられる。 As shown in FIG. 1, the compressor of this embodiment is a scroll compressor (10). The scroll compressor (10) is provided in a refrigerant circuit of a refrigeration apparatus and is used to compress a gas refrigerant that is a fluid.
《スクロール型圧縮機の全体構成》
図１に示すように、上記スクロール型圧縮機（10）は、いわゆる全密閉形に構成されている。このスクロール型圧縮機（10）は、縦長で円筒形の密閉容器状に形成されたケーシング（11）を備えている。ケーシング（11）の内部には、下から上へ向かって順に、下部軸受部材（30）と、電動機（35）と、圧縮機構（40）とが配置されている。また、ケーシング（11）の内部には、上下に延びる駆動軸（20）が設けられている。
<Overall configuration of scroll compressor>
As shown in FIG. 1, the scroll compressor (10) is configured in a so-called fully sealed type. The scroll compressor (10) includes a casing (11) formed in a vertically long and cylindrical sealed container shape. In the casing (11), a lower bearing member (30), an electric motor (35), and a compression mechanism (40) are arranged in order from the bottom to the top. A drive shaft (20) that extends vertically is provided inside the casing (11).
ケーシング（11）の内部は、圧縮機構（40）の固定スクロール（60）によって上下に仕切られている。このケーシング（11）の内部では、固定スクロール（60）の上方の空間が第１室（12）となり、その下方の空間が第２室（13）となっている。 The interior of the casing (11) is partitioned vertically by a fixed scroll (60) of the compression mechanism (40). Inside the casing (11), the space above the fixed scroll (60) is the first chamber (12), and the space below it is the second chamber (13).
ケーシング（11）の胴部には、吸入管（14）が取り付けられている。この吸入管（14）は、ケーシング（11）内の第２室（13）に開口している。一方、ケーシング（11）の上端部には、吐出管（15）が取り付けられている。この吐出管（15）は、ケーシング（11）内の第１室（12）に開口している。 A suction pipe (14) is attached to the body of the casing (11). The suction pipe (14) opens into the second chamber (13) in the casing (11). On the other hand, a discharge pipe (15) is attached to the upper end of the casing (11). The discharge pipe (15) opens into the first chamber (12) in the casing (11).
駆動軸（20）は、主軸部（21）と鍔部（22）と偏心部（23）とを備えている。鍔部（22）は、主軸部（21）の上端に形成されており、主軸部（21）よりも大径の円板状となっている。一方、偏心部（23）は、鍔部（22）の上面に突設されている。この偏心部（23）は、主軸部（21）よりも小径の円柱状となっており、その軸心が主軸部（21）の軸心に対して偏心している。 The drive shaft (20) includes a main shaft portion (21), a flange portion (22), and an eccentric portion (23). The flange portion (22) is formed at the upper end of the main shaft portion (21) and has a disk shape with a larger diameter than the main shaft portion (21). On the other hand, the eccentric portion (23) protrudes from the upper surface of the flange portion (22). The eccentric portion (23) has a columnar shape with a smaller diameter than the main shaft portion (21), and the shaft center is eccentric with respect to the shaft center of the main shaft portion (21).
駆動軸（20）の主軸部（21）は、圧縮機構（40）のフレーム部材（41）を貫通している。この主軸部（21）は、ころ軸受（42）を介してフレーム部材（41）に支持されている。また、駆動軸（20）の鍔部（22）及び偏心部（23）は、フレーム部材（41）よりも上方の第１室（12）に位置している。 The main shaft portion (21) of the drive shaft (20) passes through the frame member (41) of the compression mechanism (40). The main shaft portion (21) is supported by the frame member (41) via a roller bearing (42). Further, the flange portion (22) and the eccentric portion (23) of the drive shaft (20) are located in the first chamber (12) above the frame member (41).
駆動軸（20）には、スライドブッシュ（25）が取り付けられている。スライドブッシュ（25）は、円筒部（26）とバランスウェイト部（27）とを備え、鍔部（22）の上に載せられている。スライドブッシュ（25）の円筒部（26）には、駆動軸（20）の偏心部（23）が回転自在に挿入されている。 A slide bush (25) is attached to the drive shaft (20). The slide bush (25) includes a cylindrical part (26) and a balance weight part (27), and is placed on the flange part (22). The eccentric part (23) of the drive shaft (20) is rotatably inserted into the cylindrical part (26) of the slide bush (25).
下部軸受部材（30）は、ケーシング（11）内の第２室（13）に位置している。この下部軸受部材（30）は、ボルト（32）によってフレーム部材（41）に固定されている。そして、下部軸受部材（30）は、玉軸受（31）を介して駆動軸（20）の主軸部（21）を支持している。 The lower bearing member (30) is located in the second chamber (13) in the casing (11). The lower bearing member (30) is fixed to the frame member (41) by bolts (32). The lower bearing member (30) supports the main shaft portion (21) of the drive shaft (20) via the ball bearing (31).
下部軸受部材（30）には、給油ポンプ（33）が取り付けられている。この給油ポンプ（33）は、駆動軸（20）の下端に係合している。そして、給油ポンプ（33）は、駆動軸（20）によって駆動され、ケーシング（11）の底に溜まった冷凍機油を吸入する。給油ポンプ（33）に吸い上げられた冷凍機油は、駆動軸（20）内に形成された通路を通って圧縮機構（40）等へ供給される。 An oil pump (33) is attached to the lower bearing member (30). The oil pump (33) is engaged with the lower end of the drive shaft (20). The oil supply pump (33) is driven by the drive shaft (20), and sucks the refrigeration oil accumulated at the bottom of the casing (11). The refrigerating machine oil sucked up by the oil supply pump (33) is supplied to the compression mechanism (40) and the like through a passage formed in the drive shaft (20).
電動機（35）は、固定子（36）と回転子（37）とによって構成されている。固定子（36）は、下部軸受部材（30）と共にボルト（32）によってフレーム部材（41）に固定されている。一方、回転子（37）は、駆動軸（20）の主軸部（21）に固定されている。 The electric motor (35) includes a stator (36) and a rotor (37). The stator (36) is fixed to the frame member (41) by bolts (32) together with the lower bearing member (30). On the other hand, the rotor (37) is fixed to the main shaft portion (21) of the drive shaft (20).
ケーシング（11）の胴部には、給電用のターミナル（16）が取り付けられている。このターミナル（16）は、端子箱（17）によって覆われている。電動機（35）に対しては、ターミナル（16）を通じて電力が供給される。 A power feeding terminal (16) is attached to the body of the casing (11). The terminal (16) is covered with a terminal box (17). Electric power is supplied to the electric motor (35) through the terminal (16).
《圧縮機構の構成》
圧縮機構（40）は、固定スクロール（60）やフレーム部材（41）の他に、可動スクロール（50）とオルダムリング（43）とを備えている。そして、この圧縮機構（40）は、いわゆる非対称スクロール構造を採っている。
<Configuration of compression mechanism>
The compression mechanism (40) includes a movable scroll (50) and an Oldham ring (43) in addition to the fixed scroll (60) and the frame member (41). The compression mechanism (40) has a so-called asymmetric scroll structure.
可動スクロール（50）は、可動側平板部（51）、可動側ラップ（52）、及び突出部（53）を備えている。可動側平板部（51）は、やや肉厚の円板状に形成されている。突出部（53）は、可動側平板部（51）の下面から突出するように、可動側平板部（51）と一体に形成されている。また、突出部（53）は、可動側平板部（51）のほぼ中央に位置している。この突出部（53）には、スライドブッシュ（25）の円筒部（26）が挿入されている。つまり、可動スクロール（50）は、スライドブッシュ（25）を介して駆動軸（20）の偏心部（23）に係合している。 The movable scroll (50) includes a movable side flat plate portion (51), a movable side wrap (52), and a protruding portion (53). The movable side flat plate portion (51) is formed in a slightly thick disk shape. The protruding portion (53) is formed integrally with the movable side flat plate portion (51) so as to protrude from the lower surface of the movable side flat plate portion (51). Moreover, the protrusion part (53) is located in the approximate center of the movable side flat plate part (51). The cylindrical portion (26) of the slide bush (25) is inserted into the protruding portion (53). That is, the movable scroll (50) is engaged with the eccentric part (23) of the drive shaft (20) via the slide bush (25).
可動側ラップ（52）は、可動側平板部（51）の上面側に立設され、可動側平板部（51）と一体に形成されている。可動側ラップ（52）は、高さが一定の渦巻き壁状に形成されている。 The movable side wrap (52) is erected on the upper surface side of the movable side flat plate portion (51), and is formed integrally with the movable side flat plate portion (51). The movable side wrap (52) is formed in a spiral wall shape having a constant height.
可動スクロール（50）は、オルダムリング（43）を介してフレーム部材（41）の上に載置されている。オルダムリング（43）には、二対のキーが形成されている。このオルダムリング（43）は、一対のキーが可動スクロール（50）の可動側平板部（51）に係合し、残りの一対のキーがフレーム部材（41）に係合している。駆動軸（20）の偏心部（23）に係合する可動スクロール（50）はオルダムリング（43）により自転運動が規制されて、公転運動を行う。つまり、上記オルダムリング（43）は、可動スクロール（50）とフレーム部材（41）とに摺接移動する。 The movable scroll (50) is placed on the frame member (41) via the Oldham ring (43). The Oldham ring (43) has two pairs of keys. The Oldham ring (43) has a pair of keys engaged with the movable side flat plate portion (51) of the movable scroll (50) and the remaining pair of keys engaged with the frame member (41). The orbiting scroll (50) engaged with the eccentric part (23) of the drive shaft (20) is controlled to rotate by the Oldham ring (43) and revolves. That is, the Oldham ring (43) slides in contact with the movable scroll (50) and the frame member (41).
図１に示すように、固定スクロール（60）は、固定側平板部（61）と、固定側ラップ（63）と、縁部（62）とを備えている。固定側平板部（61）は、やや肉厚の円板状に形成されている。この固定側平板部（61）の直径は、ケーシング（11）の内径と概ね等しくなっている。縁部（62）は、固定側平板部（61）の周縁部分から下方へ向かって延びる壁状に形成されている。固定スクロール（60）は、縁部（62）の下端がフレーム部材（41）に当接する状態で、ボルト（44）によってフレーム部材（41）に固定されている。そして、固定スクロール（60）は、その縁部（62）がケーシング（11）と密着することで、ケーシング（11）内を第１室（12）と第２室（13）に仕切っている。 As shown in FIG. 1, the fixed scroll (60) includes a fixed-side flat plate portion (61), a fixed-side wrap (63), and an edge portion (62). The fixed-side flat plate portion (61) is formed in a slightly thick disk shape. The diameter of the fixed flat plate portion (61) is substantially equal to the inner diameter of the casing (11). The edge portion (62) is formed in a wall shape extending downward from the peripheral portion of the fixed-side flat plate portion (61). The fixed scroll (60) is fixed to the frame member (41) by a bolt (44) in a state where the lower end of the edge (62) is in contact with the frame member (41). And the fixed scroll (60) partitions the inside of a casing (11) into the 1st chamber (12) and the 2nd chamber (13) because the edge (62) closely_contact | adheres with a casing (11).
固定側ラップ（63）は、固定側平板部（61）の下面側に立設され、固定側平板部（61）と一体に形成されている。固定側ラップ（63）は、高さが一定の渦巻き壁状に形成されており、約３巻き分の長さとなっている。 The fixed side wrap (63) is erected on the lower surface side of the fixed side flat plate portion (61) and is formed integrally with the fixed side flat plate portion (61). The fixed side wrap (63) is formed in a spiral wall shape having a constant height, and has a length of about 3 turns.
上記固定側ラップ（63）の両側面である内側ラップ面（64）と外側ラップ面（65）は、可動側ラップ（52）の両側面である外側ラップ面（54）と内側ラップ面（55）に摺接移動する。一方、固定側平板部（61）の下面、つまり固定側ラップ（63）以外の歯底面（66）は、可動側ラップ（52）の先端面が摺接移動し、可動側平板部（51）の上面、つまり、可動側ラップ（52）以外の歯底面（56）は、固定側ラップ（63）の先端面が摺接移動する。また、固定側平板部（61）における固定側ラップ（63）の巻き始め近傍には、吐出口（67）が形成されている。この吐出口（67）は、固定側平板部（61）を貫通しており、第１室（12）に開口している。 The inner wrap surface (64) and the outer wrap surface (65) which are both sides of the fixed side wrap (63) are the outer wrap surface (54) and the inner wrap surface (55) which are both sides of the movable wrap (52). ). On the other hand, the lower surface of the fixed-side flat plate portion (61), that is, the tooth bottom surface (66) other than the fixed-side wrap (63) is slidably moved by the tip surface of the movable-side wrap (52), so that the movable-side flat plate portion (51) The tip surface of the fixed side wrap (63) is slidably moved on the upper surface of the tooth, that is, the bottom surface (56) other than the movable side wrap (52). Further, a discharge port (67) is formed in the vicinity of the winding start of the fixed side wrap (63) in the fixed side flat plate portion (61). The discharge port (67) passes through the fixed-side flat plate portion (61) and opens into the first chamber (12).
上述のように、本実施形態のスクロール型圧縮機（10）は、冷凍機の冷媒回路に設けられている。この冷媒回路では、冷媒が循環して蒸気圧縮式の冷凍サイクルが行われる。その際、スクロール型圧縮機（10）は、蒸発器から低圧のガス冷媒を吸入して圧縮し、圧縮後の高圧のガス冷媒を凝縮器へ送り出す。 As described above, the scroll compressor (10) of the present embodiment is provided in the refrigerant circuit of the refrigerator. In this refrigerant circuit, the refrigerant circulates to perform a vapor compression refrigeration cycle. At that time, the scroll compressor (10) sucks and compresses the low-pressure gas refrigerant from the evaporator, and sends the compressed high-pressure gas refrigerant to the condenser.
スクロール型圧縮機（10）を運転すると、スライドブッシュ（25）の円筒部（26）と可動スクロール（50）の突出部（53）とが摺動する。本実施形態では、この摺動部分に軸受メタルである潤滑部（70）を設けている。この潤滑部（70）は、円筒形であって、鉄を基材として、その内周面に摺動部材用組成物からなる潤滑剤層であるコート層が設けられた摺動部材である。潤滑剤層が設けられた潤滑部（70）の内面は、スライドブッシュ（25）の円筒部（26）の外周面と摺動する。 When the scroll compressor (10) is operated, the cylindrical portion (26) of the slide bush (25) and the protruding portion (53) of the movable scroll (50) slide. In this embodiment, a lubrication part (70) which is a bearing metal is provided in this sliding part. The lubrication part (70) is a sliding member having a cylindrical shape and having a coating layer, which is a lubricant layer made of a composition for a sliding member, on an inner peripheral surface of iron as a base material. The inner surface of the lubricating part (70) provided with the lubricant layer slides with the outer peripheral surface of the cylindrical part (26) of the slide bush (25).
この潤滑部（70）の基材内周面は、化成処理によってその表面粗さＲａが３．７μｍとなるように粗面化処理されている。そして、その基材の上には、ポリアミドイミド樹脂（以下ＰＡＩという。）とポリテトラフルオロエチレン（以下ＰＴＦＥという。）と耐摩耗剤としてフッ化カルシウム（以下ＣａＦ２という。）を包含して構成される摺動部材用組成物の潤滑剤層を約１００μｍの厚みで形成している。ここで、表面粗さＲａとは、ＪＩＳ Ｂ ０６０１−２００１に規定されている輪郭曲線の算術平均高さＲａのことであり、これ以降も表面粗さＲａと表示されているときは、ＪＩＳにより規定された算術平均高さＲａを表しているものとする。 The inner peripheral surface of the base material of the lubrication part (70) is roughened by chemical conversion treatment so that the surface roughness Ra becomes 3.7 μm. The base material includes a polyamide-imide resin (hereinafter referred to as PAI), polytetrafluoroethylene (hereinafter referred to as PTFE), and calcium fluoride (hereinafter referred to as CaF2) as an antiwear agent. The lubricant layer of the composition for a sliding member is formed with a thickness of about 100 μm. Here, the surface roughness Ra is the arithmetic average height Ra of the contour curve defined in JIS B 0601-2001. When the surface roughness Ra is displayed thereafter, the surface roughness Ra It shall represent the prescribed arithmetic average height Ra.
このような構成の潤滑部（70）を配置することにより、スライドブッシュ（25）の円筒部（26）と潤滑部（70）とが冷媒に晒されながら摺動しても低い摩擦係数で非常に長時間摺動し続けることができる。 By arranging the lubrication part (70) having such a structure, even if the cylindrical part (26) of the slide bush (25) and the lubrication part (70) slide while exposed to the refrigerant, the friction coefficient is very low. Can keep sliding for a long time.
《摺動部分の検討》
以下に潤滑部(70)に関して行った検討について説明する。
《Examination of sliding parts》
In the following, the study performed on the lubrication part (70) will be described.
フッ素樹脂を含む摺動部材用組成物は、金属との摩擦係数が低く摺動性が優れているが、基材または相手材が鉄系材料である場合、耐摩耗性が十分ではなかった。そこで、本願発明者らは、耐摩耗剤であるＣａＦ２の配合量を変えることにより、摺動部材表面における摺動部材用組成物のコート層の耐摩耗性が向上するかを検討した。 The composition for a sliding member containing a fluororesin has a low coefficient of friction with a metal and excellent slidability. However, when the base material or the counterpart material is an iron-based material, the wear resistance is not sufficient. Therefore, the inventors of the present application examined whether the wear resistance of the coating layer of the sliding member composition on the surface of the sliding member is improved by changing the blending amount of CaF2, which is an antiwear agent.
本検討では、フッ素樹脂としてＰＴＦＥ、バインダとしてＰＡＩを用い、摺動部材用組成物中のＣａＦ２の配合量を１０重量％、２０重量％、５０重量％と変化させ検討を行った。具体的には、ＰＴＦＥ／ＰＡＩ／ＣａＦ２＝３０／６０／１０のサンプルＡ、ＰＴＦＥ／ＰＡＩ／ＣａＦ２＝２０／６０／２０のサンプルＢ、ＰＴＦＥ／ＰＡＩ／ＣａＦ２＝１５／３５／５０のサンプルＣの３種類の組成比の摺動部材用組成物を用い検討した。 In this study, PTFE was used as the fluororesin and PAI was used as the binder, and the amount of CaF2 in the sliding member composition was changed to 10% by weight, 20% by weight, and 50% by weight. Specifically, sample A of PTFE / PAI / CaF2 = 30/60/10, sample B of PTFE / PAI / CaF2 = 20/60/20, sample C of PTFE / PAI / CaF2 = 15/35/50 Three types of composition ratios for the sliding member were examined.
検討の方法は、図２に示すようなドライジャーナル試験により行った。先ず、鉄基材からなる軸受（100）を適用し、この軸受（100）の基材における円筒内表面に、リン酸マンガンを用いた化成処理によりＲａ３．７μｍの粗面化処理を施し、その上には、上記３種類の摺動部材用組成物のコート層(101)を約１００μｍの厚みの潤滑剤層として形成した。なお、コート層（101）は上記３種類の摺動部材用組成物を塗布した後に焼成し、その後に表面を研磨して形成した。 The examination method was performed by a dry journal test as shown in FIG. First, a bearing (100) made of an iron base material is applied, and the inner surface of the cylinder of the base material of the bearing (100) is subjected to a surface roughness treatment of Ra 3.7 μm by chemical conversion treatment using manganese phosphate. On the top, a coating layer (101) of the above three types of sliding member compositions was formed as a lubricant layer having a thickness of about 100 μm. The coating layer (101) was formed by applying the above three types of sliding member compositions and then firing, and then polishing the surface.
次に、ＳＵＪ２（ＪＩＳ Ｇ４８０５−１９９０による）からなる軸（102）を上記軸受（100）に貫挿し、該軸（102）を一定速度で回転させる。試験は、軸（102）と軸受（100）との摺動速度を１．５７ｍ／ｓとし、軸受（100）には０．４１ＭＰａの荷重を与えて固定し、１時間保持後、摺動部材用組成物のコート層における摩耗量を測定することにより、耐摩耗性を評価した。なお、今回の試験は大気中で、かつ、軸（102）と軸受（100）の間には潤滑油を介在させることなく行った。 Next, a shaft (102) made of SUJ2 (according to JIS G4805-1990) is inserted into the bearing (100), and the shaft (102) is rotated at a constant speed. In the test, the sliding speed between the shaft (102) and the bearing (100) was 1.57 m / s, and the bearing (100) was fixed by applying a load of 0.41 MPa. The abrasion resistance was evaluated by measuring the amount of wear in the coating layer of the composition for use. This test was performed in the atmosphere and without any lubricating oil between the shaft (102) and the bearing (100).
図３は、ドライジャーナル試験の結果である。各サンプルの摩耗量は、ＣａＦ２を１０重量％含有するサンプルＡが１０μｍで、ＣａＦ２を２０重量％含有するサンプルＢが４．５μｍであり、ＣａＦ２を５０重量％含有するサンプルＣが２０μｍであった。この結果、サンプルＢの耐摩耗性が優れていることがわかる。 FIG. 3 shows the results of the dry journal test. The wear amount of each sample was 10 μm for sample A containing 10% by weight of CaF2, 4.5 μm for sample B containing 20% by weight of CaF2, and 20 μm for sample C containing 50% by weight of CaF2. . As a result, it can be seen that the abrasion resistance of Sample B is excellent.
上記結果から明らかなように、本実施形態では、ＣａＦ２を２０重量部含有するサンプルＢは、大気中で潤滑油無しでも摩耗量が少ない。また、粗面化処理によって、基材と摺動部材用組成物のコート層とが強固に密着しており、優れた摺動性能を示すので、低摩擦係数での摺動を長時間維持できる。 As is clear from the above results, in this embodiment, the sample B containing 20 parts by weight of CaF2 has a small amount of wear even in the atmosphere without lubricating oil. In addition, the surface roughening treatment firmly adheres the base material and the coating layer of the sliding member composition, and exhibits excellent sliding performance, so that sliding with a low coefficient of friction can be maintained for a long time. .
このように、摺動部材の基材表面にＰＴＦＥ／ＰＡＩ／ＣａＦ２＝２０／６０／２０の組成比の摺動部材用組成物からなるコート層を備えることにより、基材や相手材が鉄系材料であっても、優れた耐摩耗性を発揮する。そこで、上記潤滑部（70）の内周面に、ＰＴＦＥ／ＰＡＩ／ＣａＦ２＝２０／６０／２０の組成比のコート層を形成するようにした。 Thus, by providing the coating layer made of the sliding member composition having a composition ratio of PTFE / PAI / CaF2 = 20/60/20 on the surface of the base material of the sliding member, the base material and the counterpart material are iron-based. Even if it is a material, it exhibits excellent wear resistance. Therefore, a coating layer having a composition ratio of PTFE / PAI / CaF2 = 20/60/20 is formed on the inner peripheral surface of the lubrication part (70).
（その他の実施形態）
上記実施形態のサンプルＢの摺動部材用組成物は、ＰＴＦＥ／ＰＡＩ／ＣａＦ２＝２０／６０／２０の組成比であり、つまり、ＰＴＦＥ１００重量部に対し、３００重量部のＰＡＩと１００重量部のＣａＦ２により構成されるが、摺動部材用組成物の重量組成比は、ＰＴＦＥの固体潤滑性とＣａＦ２の機械的強度が利用でき、さらに、バインダのＰＡＩにより強固に結合していれば、この数値に限定されない。具体的には、１００重量部のＰＴＦＥに対して、１００重量部以上で５００重量部以下のＰＡＩ、７０重量部以上で３００重量部以下のＣａＦ２で構成されていればよい。
(Other embodiments)
The composition for the sliding member of Sample B of the above embodiment has a composition ratio of PTFE / PAI / CaF2 = 20/60/20, that is, 300 parts by weight of PAI and 100 parts by weight of PTFE with respect to 100 parts by weight. Although it is composed of CaF2, the weight composition ratio of the composition for the sliding member can be obtained by using the solid lubricity of PTFE and the mechanical strength of CaF2, and if it is firmly bound by the PAI of the binder. It is not limited to. Specifically, 100 parts by weight or more and 500 parts by weight or less of PAI, and 70 parts by weight or more and 300 parts by weight or less of CaF 2 may be used for 100 parts by weight of PTFE.
さらに、フッ素樹脂はＰＴＦＥの他、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樹脂等が挙げられ、また、これらに限定されるものではない。また、ＰＡＩをバインダとして使用することにより、耐衝撃性に優れ、かつ硬度が高いというＰＡＩの特性が利用できるため、上記摺動部材用組成物の耐衝撃性と耐摩耗性が向上できるが、ＰＡＩ以外に同様な特性をもつポリアミド樹脂等も使用でき、また、これらに限定されるものではない。 Furthermore, examples of the fluororesin include, but are not limited to, PTFE, tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer resin, and the like. Further, by using PAI as a binder, it is possible to use the characteristics of PAI that are excellent in impact resistance and high in hardness, so that the impact resistance and wear resistance of the composition for sliding member can be improved. In addition to PAI, polyamide resins having similar characteristics can be used, and the present invention is not limited to these.
そして、上記実施形態では、スライドブッシュ(25)の円筒部(26)と可動スクロール(50)の突出部(53)の摺動部分に軸受メタルである潤滑部(70)を設けているが、軸受メタル(70)を設けず、可動スクロール(50)の突出部(53)円筒内表面を直接化成処理することにより粗面化し、その上に上記実施形態のサンプルＢの摺動部材用組成物からなるコート層を直接形成してもよい。また、スライドブッシュ（25）の円筒部（26）の外周面に上記コート層を直接形成してもよい。 In the above embodiment, the sliding portion of the cylindrical portion (26) of the slide bush (25) and the protruding portion (53) of the movable scroll (50) is provided with the lubricating portion (70) that is a bearing metal. Without providing the bearing metal (70), the projecting portion (53) of the movable scroll (50) is roughened by direct chemical conversion treatment on the inner surface of the cylinder, and then the composition for the sliding member of Sample B of the above embodiment is formed thereon. You may form the coat layer which consists of directly. Moreover, you may form the said coating layer directly in the outer peripheral surface of the cylindrical part (26) of a slide bush (25).
また、上記の実施形態のサンプルＢの摺動部材用組成物は、スライドブッシュ(25)の円筒部(26)と可動スクロール(50)の突出部(53)との摺動部分に限らず、様々な種類・用途の摺動部材にコーティングすることで、同様の効果を得ることができる。 The composition for the sliding member of Sample B of the above embodiment is not limited to the sliding portion between the cylindrical portion (26) of the slide bush (25) and the protruding portion (53) of the movable scroll (50), Similar effects can be obtained by coating sliding members of various types and applications.
具体的には、可動スクロール（50）の可動側平板部（51）の下面は、フレーム部材(41)とオルダムリング（43）の上面と摺動するので、可動スクロール（50）の可動側平板部（51）の下面に上記実施形態のサンプルＢの摺動部材用組成物からなるコート層を形成してもよい。また、可動スクロール（50）の全体に、上記コート層を形成してもよい。 Specifically, since the lower surface of the movable side flat plate portion (51) of the movable scroll (50) slides with the upper surface of the frame member (41) and the Oldham ring (43), the movable side flat plate of the movable scroll (50). You may form the coat layer which consists of a composition for sliding members of the sample B of the said embodiment on the lower surface of a part (51). Further, the coat layer may be formed on the entire movable scroll (50).
また、可動スクロール（50）と固定スクロール（60）の対向面が摺動するので、可動スクロール（50）の可動側ラップ（52）の内側ラップ面（55）、外側ラップ面（54）、及び先端面に上記実施形態のサンプルＢの摺動部材用組成物からなるコート層を形成してもよいし、固定スクロール（60）の固定側ラップ（63）における可動側スクロール（50）の対向面、つまり固定側ラップ（63）の内側ラップ面（64）、外側ラップ面（65）及び、先端面に上記コート層を形成してもよい。これにより、可動スクロール（50）と固定スクロール（60）の対向面におけるシール性が向上するので、圧縮機としての信頼性も向上する。 Further, since the opposed surfaces of the movable scroll (50) and the fixed scroll (60) slide, the inner wrap surface (55), the outer wrap surface (54) of the movable side wrap (52) of the movable scroll (50), and A coating layer made of the composition for the sliding member of Sample B of the above-described embodiment may be formed on the front end surface, or the opposed surface of the movable scroll (50) in the fixed wrap (63) of the fixed scroll (60) That is, the coating layer may be formed on the inner wrap surface (64), the outer wrap surface (65), and the tip surface of the fixed wrap (63). Thereby, since the sealing performance in the opposing surface of the movable scroll (50) and the fixed scroll (60) is improved, the reliability as a compressor is also improved.
また、オルダムリング（43）が、可動スクロール（50）の可動側平板部（51）の下面と摺動し、オルダムリング（43）の本体及び他方のキーはフレーム部材（41）と摺動するので、オルダムリング（43）の表面に上記実施形態のサンプルＢの摺動部材用組成物からなるコート層を形成してもよい。そして、上記実施形態では、可動スクロール（50）はオルダムリング（43）を介してフレーム部材（41）の上に載置されているが、オルダムリング（43）とスラスト軸受を介してフレーム部材の上に載置している場合は、スラスト軸受上面と可動スクロール（50）の可動側平板部（51）の下面が摺動するので、スラスト軸受上面に、上記コート層を形成してもよい。 The Oldham ring (43) slides on the lower surface of the movable side flat plate portion (51) of the movable scroll (50), and the main body and the other key of the Oldham ring (43) slide on the frame member (41). Therefore, you may form the coat layer which consists of a composition for sliding members of the sample B of the said embodiment on the surface of an Oldham ring (43). In the above embodiment, the movable scroll (50) is placed on the frame member (41) via the Oldham ring (43). However, the movable scroll (50) is mounted on the frame member via the Oldham ring (43) and the thrust bearing. When placed on the thrust bearing, the upper surface of the thrust bearing and the lower surface of the movable-side flat plate portion (51) of the movable scroll (50) slide, so the coating layer may be formed on the upper surface of the thrust bearing.
また、上記実施形態では、主軸部(21)はころ軸受(42)および玉軸受(31)が摺動部となって支持されているが、主軸部(21)をすべり軸受であるジャーナル軸受で支持してもよく、その場合は主軸部（21）と軸受の摺動部分において、上記実施形態のサンプルＢの摺動部材用組成物からなるコート層を形成してもよい。つまり、主軸部（21）の外周面、又は、軸受の内周面に上記コート層を形成してもよい。 Further, in the above embodiment, the main shaft portion (21) is supported by the roller bearing (42) and the ball bearing (31) as sliding portions, but the main shaft portion (21) is a journal bearing which is a slide bearing. In this case, a coat layer made of the sliding member composition of Sample B of the above embodiment may be formed on the sliding portion of the main shaft portion (21) and the bearing. That is, the coat layer may be formed on the outer peripheral surface of the main shaft portion (21) or the inner peripheral surface of the bearing.
また、上記実施形態では、スクロール型圧縮機(10)の摺動部材において、上記実施形態のサンプルＢの摺動部材用組成物からなるコート層を形成しているが、圧縮機はスクロール型に限定されず、流体を圧縮するどのような形式の圧縮機であってもよい。また流体も冷媒に限定されない。 Further, in the above embodiment, in the sliding member of the scroll compressor (10), the coating layer made of the sliding member composition of Sample B of the above embodiment is formed, but the compressor is of the scroll type. Without limitation, it may be any type of compressor that compresses fluid. The fluid has also a limited coolant.
上記の摺動部分においては、互いに摺動する２つの部材の一方の部材においてのみ上記実施形態のサンプルＢの摺動部材用組成物からなるコート層を形成してもよいし、両方の部材において上記コート層を形成してもよい。 In the sliding part, a coating layer made of the composition for the sliding member of Sample B of the above embodiment may be formed only on one of the two members that slide on each other. The coat layer may be formed.
また、基材の粗面化の方法は化成処理に限定されず、サンドブラスト処理など種々の公知の方法を用いることができる。また、化成処理に用いる薬剤もリン酸マンガンに限定されず、他のリン酸塩や公知の薬液を用いることができる。 Moreover, the roughening method of a base material is not limited to chemical conversion treatment, Various well-known methods, such as a sandblasting process, can be used. Moreover, the chemical | medical agent used for a chemical conversion treatment is not limited to manganese phosphate, Another phosphate and a well-known chemical | medical solution can be used.
また、摺動部材用組成物のコート層には、フッ素樹脂、バインダとＣａＦ２で構成された主成分の他に、着色料としてのカーボン等の顔料、その他の添加剤が配合されていてもよい。このような添加剤の添加量は、摺動部材用組成物を含む層の耐摩耗性や基材に対する密着性等の性能に悪影響が出ない程度に設定される。例えば、添加剤としてのカーボンは、フッ素樹脂の３質量％以下に設定する必要があり、好ましくは１質量％以下、更に好ましくは０.５質量％以下に設定するのが望ましい。 Further, the coating layer of the sliding member composition may contain a pigment such as carbon as a coloring agent and other additives in addition to the main component composed of a fluororesin, a binder and CaF2. . The addition amount of such an additive is set to such an extent that it does not adversely affect performance such as wear resistance of the layer containing the composition for sliding member and adhesion to the substrate. For example, carbon as an additive must be set to 3% by mass or less of the fluororesin, preferably 1% by mass or less, and more preferably 0.5% by mass or less.
また、摺動部材用組成物のコート層の厚みは、３５μｍ以上１２０μｍ以下が好ましい。３５μｍよりも薄いと摺動性能が劣ってしまう虞があり、１２０μｍよりも厚いと、製造コストが大きくなってしまう。この層の厚みは、５０μｍ以上１０５μｍ以下が摺動性能の面とコスト面とでより好ましい。なお、ここでいう層の厚みは平均の厚みであって、局所的にはこの範囲外の厚みであっても構わない。 The thickness of the coating layer of the sliding member composition is preferably 35 μm or more and 120 μm or less. If it is thinner than 35 μm, the sliding performance may be inferior, and if it is thicker than 120 μm, the manufacturing cost increases. The thickness of this layer is more preferably 50 μm or more and 105 μm or less in terms of sliding performance and cost. In addition, the thickness of a layer here is an average thickness, Comprising: You may be the thickness outside this range locally.
なお、以上の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。 In addition, the above embodiment is an essentially preferable illustration, Comprising: It does not intend restrict | limiting the range of this invention, its application thing, or its use.
以上説明したように、本発明に係る圧縮機の摺動部材用組成物は、優れた耐摩耗性能を有し、空調機や車両、工作機械等の摺動部材のコート層として有用である。そして、該コート層を備えた圧縮機の摺動部材及び該摺動部材を備えた圧縮機は、空調機等の摺動部材及び空調機等として有用である。 As described above, the composition for a sliding member of a compressor according to the present invention has excellent wear resistance and is useful as a coating layer for a sliding member of an air conditioner, a vehicle, a machine tool, or the like. Then, the compressor having a sliding member and a sliding member of a compressor provided with the coating layer is useful as a sliding member, and the air conditioner or the like of the air conditioner or the like.
１０ スクロール圧縮機
２５ スライドブッシュ
２６ スライドブッシュの円筒部
５０ 可動スクロール
５３ 可動スクロールの突出部
７０ 潤滑部
DESCRIPTION OF
Claims (6)
ことを特徴とする圧縮機の摺動部材用組成物。 Compression comprising 100 parts by weight or more and 500 parts by weight or less of binder and 70 parts by weight or more and 200 parts by weight or less of calcium fluoride with respect to 100 parts by weight of fluororesin A composition for a sliding member of a machine .
上記フッ素樹脂がポリテトラフルオロエチレンであり、
上記バインダがポリアミドイミド樹脂である
ことを特徴とする圧縮機の摺動部材用組成物。 In claim 1,
The fluororesin is polytetrafluoroethylene,
A composition for a sliding member of a compressor , wherein the binder is a polyamide-imide resin.
上記コート層が、請求項１及び２の何れか１項の摺動部材用組成物で構成されている
ことを特徴とする圧縮機の摺動部材。 A sliding member having a coat layer formed on the surface of a metal substrate,
A sliding member for a compressor , wherein the coating layer is composed of the sliding member composition according to any one of claims 1 and 2.
上記基材の表面が粗面化処理されている
ことを特徴とする圧縮機の摺動部材。 In claim 3,
A sliding member for a compressor , wherein the surface of the substrate is roughened.
ことを特徴とする圧縮機。 A compressor comprising the sliding member according to any one of claims 3 and 4.
上記摺動部材が軸受部材である
ことを特徴とする圧縮機。 The compressor according to claim 5, wherein the sliding member is a bearing member.
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