JP5730904B2 - 斜板式コンプレッサーの斜板 - Google Patents

Description

本発明は、斜板式コンプレッサーの斜板に関するものであり、さらに詳しく述べるならば、ポリイミド及び／又はポリアミドイミド樹脂により黒鉛粒子を結合した樹脂系摺動材料を被覆した斜板式コンプレッサーの斜板に関するものである。

以下、従来技術を、斜板式コンプレッサー、斜板式コンプレッサーの斜板を被覆する樹脂系コーティング層、斜板式コンプレッサー以外の樹脂系摺動材料、球状炭素質物質、及び黒鉛の摺動特性の順に説明する。

斜板式コンプレッサー
現在使用されている可変容量型斜板式コンプレッサーの構造の一例を、特許文献１：特開２００３−１８３６８５号公報記載のものを図１に引用して示す。図中、参照符号は次の部品、部位もしくは箇所を指す。１０−シリンダブロック、１２−シリンダボア、１４−片頭ピストン、１６−フロントハウジング、１８−リヤハウジング（吸入ポート、供給ポートは図示省略）、２０−バルブプレート（バルブ、孔は図示省略）、２１−ハウジング、２２−吸入室、２４−吐出室、５０−回転軸、６０−斜板、６１−貫通穴、６２−回転板、６４−スラストベアリング、６６−ヒンジ機構、６７−アーム、６８−ガイド穴、６９−ガイドピン、７０−係合部、７２−頭部、７６−シュー、８０−ガイド穴、８６−斜板室、８７−圧縮室、９０−概念的に示す電磁弁、１００−排出路、１０２−支持孔である。

特許文献１には、可変容量型斜板式コンプレッサーの作動機構は次のようなものであると説明されている。高圧側である吐出室２４と低圧側である吸入室２２との圧力差を利用して斜板室８６内の圧力が制御される。即ち、ピストン１４の前後に作用するシリンダボア１２内の圧縮室８７の圧力と斜板室８６の圧力との差が調節される。これにより、斜板６０の傾斜角度が変更されてピストン１４のストロークが変更され、圧縮機の吐出容量が調節される。具体的には、電磁制御弁９０の励磁，消磁の制御により、斜板室８６が吐出室２４に連通させられたり、遮断されたりすることによって、斜板室８６の圧力が制御される。

図２は図１に示した斜板式コンプレッサーの要部拡大概念図である。図２においては、１２０はシュー７６と斜板６０の間のシュークリアランスである。図３に示すシュー拡大図において、７６ａは平面、７６ｂは球面、７６ｃはピストンとの当り面である。シュー７６は、通常、焼入れＳＵＪ２を仕上げ加工した半球状部材であり、斜板は鉄系材料の表面に、溶射、めっきもしくは化成処理により形成された中間層を介して最表面に樹脂系表面処理を施している。

図２、３に示すように、斜板６０とピストン１４の間に摺動部材として配置されたシュー７６のピストン側を球面７６ｂとすることにより、斜板の傾斜角度変更に追従して揺動自在としている。斜板６０はコンプレッサーの軸線に対して傾斜して揺動しながら回転し、その両面がシュー平面７６ａと摺動する。また、シュー平面７６ａの微小な中高形状（図示せず）により油膜を発生させ、斜板６０との摩擦抵抗を低減させる。

樹脂系摺動材料による斜板の表面処理
斜板式コンプレッサーの斜板にポリイミドもしくはポリアミドイミド樹脂系摺動層コーティングを施す先行技術文献としては、特許文献１：特開２００３−１８３６８５号公報；特許文献２：特開２０００−２６５９５３号公報；特許文献３：特開２００５−８９５１４号公報；特許文献４：ＷＯ０２／０７５１７２Ａ１がある。

特許文献１においては、鉄系斜板の表面に、ＭｏＳ_２、ＰＴＦＥ、黒鉛などの固体潤滑剤、粒径２０ｎｍのＮｉ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｍｏなどの金属粉末、ポリアミドイミド樹脂バインダーからなるコーティング層を被覆している。
特許文献２においては、コーティング層は、Ｓｎ、Ａｇ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｎｉ、Ｓｉ、Ｃｏ、Ｔｉ、Ｗ、Ｍｏ、Ｍｇ、Ｆｅなどの金属もしくはこれらの合金からなる粒径が１０〜１００μｍ粒子とポリアミドイミド樹脂、ポリイミド樹脂などの樹脂との液状混合物を斜板の表面に焼付けたものである。

特許文献３は、ポリアミドイミド、ポリイミド系及びエポキシ系樹脂からなる群より選択された少なくとも１種の結合剤により、１０〜４０vol％の二硫化モリブデン、１０〜４０vol％の鱗片状黒鉛又は鱗状黒鉛、及び１〜４０vol％のポリテトラフルオロエチレンからなる固体潤滑剤を結合してなり、該固体潤滑剤の総和が３０〜６０vol％である。
特許文献４は、斜板式コンプレッサーの斜板を、ＰＴＦＥ及び黒鉛の少なくとも１種とポリアミドイミド樹脂からなる固体潤滑剤コーティング膜で被覆し、摺動表面に同心状溝を有し、隣接溝の間に山部を形成することを提案している。黒鉛は結晶化度が高い人造黒鉛が好ましいと説明されている。

次に、カーエアコン用斜板式コンプレッサーの動向については、非特許文献１：トライボロジスト第５５巻第９号（２０１０）、第１０〜１２頁に解説されている。即ち、代替フロン冷媒ＨＦＣ１１１３ａはフロン冷媒ＣＦＣ１２よりも焼付を起こり易くする；可変容量式斜板式コンプレッサーでは鉄系斜板にＣｕ−Ｐｂ、もしくはＣｕ−Ｓｉなどの銅系材料の溶射を施し、この中間層上に固体潤滑剤を含む樹脂系コーティング層を施している。

斜板式コンプレッサーの斜板以外の摺動材料
特許文献５；特開２００９−１８５１０３号公報によると、ハードディスク、ＤＶＤディスクなどの情報メディアのモーター用軸受として、従来のポリエーテルエーテルケトン系樹脂軸受に代わるものとして、（イ）ポリアリーレンスルフィド樹脂と芳香族ポリアミドイミド樹脂からなる熱可塑性樹脂１００重量部、（ロ）セラミックバルーン、シラスバルーン、ガラスバルーン、金属バルーン、セラミック粒子、シリカ、ガラスビーズ、金属粉末などの球状充填剤１〜５０重量部、（ハ）固体潤滑剤１〜５０重量部からなるモーター軸受が提供されている。固体潤滑剤としては、鱗片状、塊状、平板状、球状黒鉛などを使用することができるが、鱗状黒鉛が好ましいと説明されている。

球状炭素質物質
特許文献６：特許第３０２６２６９号は、本出願人が提案したポリアミドイミド樹脂系摺動材料に関するものであり、芳香族ポリアミドイミド中に、実質的に単離している樹脂の熱処理粒子５〜８０重量％を分散した摺動材料を提供する。実質的に単離した樹脂は、例えばフェノール樹脂を熱処理して球形にしたものである。

特許文献７：特開平５−３３１３１４号公報は、ポリイミド樹脂などの耐熱性樹脂４０〜９５重量％と、樹脂系球状粒子を不活性雰囲気下または真空下で焼成して得られる平均粒径３〜４０μｍの球状グラファイト５〜６０重量％とを配合した組成物からなる耐熱性樹脂摺動材を提案する。球状グラファイトについては、次のように説明されている。
球状グラファイトは、均一な粒径を持ち、かつ平均粒径が３〜４０μｍであり、真球性の良いものが好ましく、フェノール樹脂、ナフタレン樹脂、フラン樹脂、キシレン樹脂、ジビニルベンゼン重合体、スチレン−ジビニルベンゼン共重合体のうちの少なくとも一種を出発材料としている球状グラファイトが好ましい。このような球状グラファイトの製造方法は、これらの原料から公知のエマルジョン重合法などによって調整し、さらにこの球状粒子を窒素ガス、アルゴンガス等の不活性雰囲気下または真空下で焼成する事によって炭素化および／または黒鉛化して球状グラファイトを得るものである。

また、特許文献８：特開平７−２２３８０９号公報によると、高度に配向した黒鉛類似の結晶構造をもつ球状の炭素微粒子は等方性であり、各種樹脂に分散して摺動部材として使用できる。この炭素微粒子は、メソフェーズ小球体（メソカーボンマイクロビーズ）であり、コールタール、コールタールピッチ、アスファルトなどを３５０〜４５０℃で熱処理し、生成した球状結晶を分離したものであり、これを粉砕した後１５００〜３０００℃にて黒鉛化処理することにより、球状化が進行すると説明されている。しかしながら、この公報の顕微鏡写真に示されたメソフェーズ小球体は真球形態からは著しく変形している。

黒鉛の摺動特性
（イ）黒鉛は(００２)面が積層した層状結晶構造をもつ物質であり、その層間がすべり易いという性質を利用して低摩擦特性を得ている。
（ロ） 黒鉛は黒鉛化度が高く天然黒鉛に近いほど、軟質で潤滑性に富む物質となり、黒鉛化度が低いと、硬質のカーボンとなる。カーボンは耐摩耗性向上や摩擦調整のための硬質粒子として添加されている。一方、特許文献３が鱗片状黒鉛を使用しているのは、黒鉛化度が高く、潤滑性がすぐれているためであると考えられる。また、特許文献６、７が提案している真球に近い球状グラファイトは硬質カーボンであると考えられる。

特開２００３−１８３６８５号公報 特開２０００−２６５９５３号公報 特開２００５−８９５１４号公報 ＷＯ０２／０７５１７２Ａ１ 特開２００９−１８５１０３号公報 特許第３０２６２６９号 特開平５−３３１３１４号公報 特開平７−２２３８０９号公報

トライボロジスト第５５巻第９号（２０１０）、第１０〜１２頁 トライボロジスト第４９巻第７号（２００４）、第５６１頁 トライボロジスト第５４巻第１号（２００９）、第６〜７頁

現在のカーエアコンコンプレッサーではクラッチレスタイプが多く、自動車の運転時は常時回転している。カーエアコンが起動していないときは、冷媒と潤滑油がコンプレッサー内を循環しないために貧潤滑となり易い。近年、冷凍効率向上のためにカーエアコン内のオイル封入量を少なくする手法がとられるため、コンプレッサーはさらに貧潤滑となり易い。また、燃費改善のために、貧潤滑下でのコンプレッサーの動力を低減することが求められ、そのためのシューと斜板との間の摩擦低減が求められている。

一般に、斜板式コンプレッサーの斜板の樹脂系コーティング層が摩滅すると、中間層が表面に露出し、中間層は上下層との接着力に優れ、かつある程度の摺動特性を有しているものの、シューと中間層の間で焼付が発生し易くなる。また、中間層を介さずに鉄系シューと鉄系斜板が直接摺動すると、鉄系材料同士の摺動となり、極めて焼付が発生し易い。本出願人が提案した特許文献４のＰＴＦＥ及び/又は黒鉛とポリアミドイミド樹脂からなるコーティング層は主として低摩擦性向上を意図するものであるので、代替冷媒を圧縮するコンプレッサーにおける極貧潤滑状態ではシューと斜板の間で摩耗が発生し易くなっていることが分かった。
さらに、従来の斜板では、樹脂系コーティング層の性能が今一つ信頼性がないために銅溶射中間層を使用しているが、近年の銅価格高騰により、斜板式コンプレッサーの価格を高価にしている。

したがって、本発明は、貧潤滑状態で運転される斜板式コンプレッサー、特に可変容量式斜板式コンプレッサーの斜板上の樹脂系コーティング層の耐摩耗性及び低摩擦性を改良することを目的とする。さらに、本発明は、中間層を使用しなくとも優れた摺動特性を達成できる斜板式コンプレッサーの樹脂系コーティング層を提供することを目的とする。

本発明は、シューと摺動する斜板式コンプレッサーの斜板において、平均径が５〜５０μｍである球状天然黒鉛粒子５〜６０質量％を含有し、残部ポリイミド樹脂及びポリアミドイミド樹脂の１種又は２種からなる樹脂系コーティング層を被覆したことを特徴とする斜板式コンプレッサーの斜板を提案する。但し、前記球状天然黒鉛粒子は、平均径の０．５倍以下である微粒子を除いた粒子の下記定義による平均形状係数（Ｙ_AVE）が１〜４の範囲内であって、かつ下記定義による形状係数（Ｙ）＝１〜１．５の範囲の粒子が個数割合で７０％以上存在するものである。
Ｙ_AVE＝ｔｏｔａｌ[[ＰＭ_i ²/４πＡ_i]]／ｉ
Ｙ＝ＰＭ²／４πＡ
ここで、ｔｏｔａｌは［ ］内の値のｉ個についての合計、ＰＭは粒子１個の周囲 長さ、Ａは粒子１個当りの断面積、ｉは測定個数である。
以下、本発明を詳しく説明する。

黒鉛は一般に天然黒鉛と人造黒鉛の二種類に分類され、また分類によっては、さらに膨張黒鉛の三種類に大別される。天然黒鉛は鱗状黒鉛、鱗片状黒鉛及び土状黒鉛に分けられ、また人造黒鉛は人造黒鉛電極を破砕したもの、石油系タールやコークスを黒鉛化したもの、メソフェーズ小球体などが含まれる。鱗状黒鉛は塊状黒鉛といわれることもある。これらの黒鉛は製造方法が違っているのみならず、製品形状も明らかに識別される。最近は、球状化破砕技術の開発により球状化黒鉛もしくは球状黒鉛という粉末が入手できる（日本黒鉛工業株式会社の技術資料：製品名ＣＧＣ−１００、５０．２０；ITO GRAPHITEのホームページ；http://www.graphite.co.jp/seihin.htm）。したがって、本発明において使用する球状黒鉛は、市販の鱗片状黒鉛、土状黒鉛、薄片化黒鉛などよりは遥かに粒子比が高いものである。

図４は球状天然黒鉛粒子（以下単に「球状黒鉛粒子」という）１１５ｂ及びＭｏＳ₂粒子１１４を分散した本発明の請求項３に係るコーティング層を示す概念図であり、１１０は鉄基基材もしくは中間層（以下「鉄基基材１１０」と略す）、１１２は樹脂系コーティング層、１１５ｂは球状黒鉛粒子、１１３はポリイミドもしくはポリアミドイミド樹脂系バインダー（以下「樹脂系バインダー１１３」と略す）である。樹脂系コーティング層１１２の表面は、なじみが取れた後の状況を概念的に平坦面として示している。

先ず、本発明に係る斜板式コンプレッサーの斜板の構成を説明すると、鉄基基材１１０は、鉄の代わりに銅もしくはアルミニウムなども使用することもできるが、シューとの同種材料の摺動となる鉄基基材の場合に本発明の利点が最も明らかになる。中間層は必要ないが、銅焼結、Ｃｕ、Ａｌ、Ｃｕ−Ａｌ溶射などの中間層を鉄基基材１１０の表面に被覆することができる。

球状黒鉛粒子１１５ｂは、平均径の０．５倍以下である微粒子を除いた粒子の下記定義による平均形状係数（Ｙ_ＡＶＥ）が１〜４の範囲内、好ましくは１〜２．５の範囲内であって、かつ下記定義による形状係数（Ｙ）＝１〜１．５の範囲の粒子が個数割合で７０％以上存在するものである。
Ｙ_ＡＶＥ＝ｔｏｔａｌ[{ＰＭ_ｉ ^２/４πＡ_ｉ}]／ｉ
Ｙ＝ＰＭ^２／４πＡ
ここで、ｔｏｔａｌは［ ］内の値のｉ個についての合計、ＰＭは粒子１個の周囲長さ、Ａは粒子１個当りの断面積、ｉは測定個数である。黒鉛粒子の円相当径及び黒鉛粒子の形状係数の測定方法は、斜板を任意の位置で切断し、切断面を倍率２００倍、視野範囲０．３７ｍｍ×０．４４ｍｍにて写真撮影し、樹脂系コーティング層を例えば株式会社ニコレ製ＬＵＺＥＸ−ＦＳを用いて２値化した画像の計測を行なう。
球状黒鉛粒子１１５ｂの平均径Ｄは樹脂系コーティング層１１２の膜厚ｔに対して、０．１ｔ＜Ｄ＜１．０ｔが好ましく、０.２５ｔ＜Ｄ＜０.６７ｔの範囲にあることがさらに好ましい。樹脂系コーティング層１１２の膜厚ｔは５〜５０μｍが好ましく、１０〜４０μｍがより好ましい。

完全黒鉛結晶の黒鉛化度が１とする黒鉛化度で表して、本発明の球状黒鉛粒子１１５は結晶化度が０．６以上であり、天然黒鉛自体であり、潤滑性及びなじみ性が優れているものである。好ましくは、球状黒鉛粒子１１５ｂの黒鉛化度が０．８以上である。なお、黒鉛化度(degree of graphitization)は、非特許文献２：トライボロジスト第４９巻第７号（２００４）「炭素材料の使い方」第５６１頁に定義されているＣ．Ｒ．Ｈｏｕｓａｋａの式のとおりである。
球状黒鉛粒子１１５ｂは樹脂系コーティング層１１２全体に対して、好ましくは５〜６０質量％、より好ましくは１０〜５０質量％配合する。

上記した球状黒鉛粒子１１５ｂの残部は、ポリイミド（ＰＩ）及び／又はポリアミドイミド(ＰＡＩ)樹脂からなる樹脂系バインダー１１３である。ポリイミドとしては、液状もしくは固体粉末状のポリエステルイミド、芳香族ポリイミド、ポリエーテルイミド、ビスマレインイミドなどを使用することができる。
ポリアミドイミド樹脂としては、芳香族ポリアミドイミド樹脂を使用することができる。これらの樹脂は何れも耐熱性に優れ、摩擦係数が小さいという特長を有している。なお、図４には、固体潤滑剤としてＭｏＳ_２粒子１１４が添加されているが、ＭｏＳ_２粒子１１４が添加されていなくとも、球状黒鉛粒子１１５ｂは樹脂系バインダー１１３から脱落し難く、固体潤滑剤作用の持続性があるから、良好な摺動特性が得られる。

本発明の樹脂系コーティング層１１２は、固体潤滑剤として一般的なＭｏＳ_２、ＰＴＦＥ、ＷＳ_２、ｈ−ＢＮ、ＣＦ（フッ化黒鉛）から選択される１種以上を１〜７０質量％−但し、球状黒鉛との合計含有量で１０〜８０質量％−をさらに含有することができる。球状黒鉛と固体潤滑剤との含有量の合計が１０質量％未満であると、その効果が少なく、固体潤滑剤単体で７０質量％、あるいは球状黒鉛及び固体潤滑剤との合計で８０質量％を超えると、樹脂系コーティング層１１２の耐熱性や強度の低下などの欠点が現れる。固体潤滑剤の粒径は０．５〜５０μｍが好ましく、さらに好ましくは１〜２０μｍである。

また、本発明の樹脂系コーティング層１１２には、硬質粒子として、アルミナ、シリカなどの酸化物、ＳｉＮなどの窒化物、ＳｉＣなどの炭化物、ＺｎＳなどの硫化物を配合することができる。これら硬質粒子の配合量は０.２〜７質量％が好ましく、より好ましくは１〜５質量％である。また、硬質粒子の粒径は０．０１〜３μｍが好ましく、より好ましくは０．０１〜１μｍである。

本発明の樹脂系コーティング層１１２の表面には、図５に示すように複数の同心状の周方向の溝１４０（図５（ａ），（ｃ））あるいは渦巻状溝１４０（図５（ｂ））を形成し、溝の間に山が立ち上がったような表面とすると、山部の主として頂上において樹脂が摩耗し、山形状を変形させることにより、シューとの微妙な当りを速やかに確保することができる。これにより初期なじみが向上する。溝の深さ（山の高さ）は通常１〜２０μｍ程度であり、１〜７μｍが好ましい。また溝のピッチ（一つの山の底部間間隔）は通常０．０５〜１ｍｍ程度であり、特に０．１〜０．５ｍｍが好ましい。初期なじみが実現された以降の樹脂系コーティング層１１２は後述する粗面化防止やクラック防止作用を発揮する。

本発明の樹脂系コーティング層は、球状黒鉛粒子とポリアミドイミド樹脂やその他の添加剤を混合し、混合物をロールコート、スプレーコート、スピンコート、パッド印刷などにより成膜する方法により形成することができる。
また、本発明の樹脂系コーティング層の表面を切削、研磨などの機械加工により粗さを調節することができる。特に樹脂系コーティング層の表面に複数の同心円状溝もしくは単数又は複数の渦巻状溝を形成し、かつ隣接する溝間には山部を形成することが好ましい。これらの場合、球状黒鉛粒子は表面から脱落し難いために、表面粗さを小さくし、結果として耐焼付性をさらに向上することができる。

一般に黒鉛粒子は径が大きいほど、摺動面でへき開が起こり易く、低摩擦化を期待できる。図６に示す、従来の樹脂系コーティング層１１２中の鱗片状黒鉛粒子１１５ａは次の（イ）に説明するように配向している。鱗片状黒鉛粒子１１５ａは特に粒径が大きいと、図７に示すように粒子全体が摺動面から脱落し易い。鱗片状黒鉛粒子１１５ａの脱落が起こると、次に説明するように（ロ）粗面化及び（ハ）クラックの発生が起こる。

（イ）配向
鱗片状黒鉛粒子１１５aはそれ自体は薄板状であり、へき開方向はその板面と平行している。鱗片状黒鉛粒子１１５ａは樹脂系バインダー１１３中で、粒子が摺動方向に平行に配向しているもの（１１５a’）は少なく、鉄基基材１１０の表面に直交する方向に直立し、あるいは斜めの配向しているものが多い。前者の鱗片状黒鉛粒子１１５a’は極表面がへき開し磨滅するが、大部分はバインダー樹脂中に保持され、さらにへき開が起こるという過程を繰返して低摩擦性を発揮する。一方、その他の鱗片状黒鉛粒子は、そのへき開方向が機械加工方向や摺動方向と一致していない。

（ロ）粗面化
黒鉛粒子の粒径が大きいほど深い凹部１１６（図７）が形成され、摺動面が粗くなる。さらに、鱗片状黒鉛粒子１１５aを樹脂系バインダー１１３中に分散する際には、幾つかの鱗片状黒鉛粒子同士が面接触することは避けられない。これら面接触鱗片状黒鉛粒子は離れ難く隣接しており、特に斜板が単に回転するだけでなく揺動することによって、これら面接触鱗片状黒鉛粒子が一体となって脱落するために、脱落部が深い凹部１１６（図７）となり、摺動面の粗さが大きくなる。この結果、摺動面で油膜切れが起こり、摩耗が進行する。なお、鱗状黒鉛はエッジどうしが凝着して潤滑性を示さないという考え方がある（非特許文献３：トライボロジスト第５４巻第１号（２００９）「グラファイト材料のトライボロジ」第６−７頁）が、本発明の球状黒鉛粒子はエッジが消失するかあるいは丸くなっているために、エッジどうしが接触することはない。

（ハ）クラック発生
鱗片状黒鉛粒子１１５aは摺動面から脱落し易く、脱落した部分はエッジをもった欠陥１１６’（図７）となるためにクラックの起点となる。また、鱗片状黒鉛粒子１１５ａ同士が隣接するためにクラックが伝播し易い。また、鱗片状黒鉛粒子１１５aの粒径が大きいほど、クラックは鉄基基材１１０に到達し易く、樹脂系コーティング層１１２を鉄基基材１１０から剥離させる。

（ニ）鱗片状黒鉛粒子のまとめ
鱗片状黒鉛粒子１１５aは軟質であり、へき開し易いために、摺動表面でへき開が起こり、低摩擦化することが期待されているが、脱落が起こって、耐摩耗性と低摩擦性は両立することはできない。以上のような問題を避けるためには、鱗片状黒鉛粒子１１５aは粒径を小さくする必要がある。

これに対して、球状黒鉛粒子１１５ｂ（図４）はポリイミドアミド樹脂に強く保持される。直径の１／２以上が樹脂に埋まっていると、脱落が起こり難いために耐摩耗性が良好になる。脱落せずに樹脂系バインダー１１３に保持されている限り、コンプレッサーの使用中に黒鉛本来のへき開が起こり、球状黒鉛粒子１１５ｂは低摩擦性を発揮する。また、さらに、脱落後の凹部１１６に関しては、球状黒鉛粒子１１５ｂは全体として特定の方向に配向する傾向が少なく、等方的であり、さらに、黒鉛粒子同士の接触が点接触である。このために、脱落した場合も極端に深い凹部にはならない（図８）。この結果樹脂系コーティング層１１３の剥離は起こり難くなり、斜板に中間層を設ける必要をなくし、大幅なコストダウンが期待される。
したがって、本発明のポリアミドイミド系コーティング層は耐摩耗性と低摩擦性を兼備するとともに耐焼付性にすぐれている。

上述したように、図４、６〜８はなじみ面が形成された後の樹脂系コーティング層１１２を示しているので、図５に示す溝１４０（山）が形成された樹脂系コーティング層に関しては図４、６〜８の紙面と直交する方向に溝（山）のピッチが多数並んでおり、摺動方向は紙面と平行水平方向である。よって、各図４，８は山の頂上を山の稜線と平行方向に切断した断面図となり、山の高さは摺動初期よりは低くなっている。この状態で摺動が起こると、上述のように球状黒鉛粒子の性能は持続して発揮される。
続いて、実施例によりさらに詳しく本発明を説明する。

＜実施例＞
実施例１−黒鉛粒子脱落試験
樹脂系コーティング層の原料としては次のものを使用した。
（１）鱗片状黒鉛：日本黒鉛工業製、平均径１５μｍ、黒鉛化度０．７５、前記定義による平均形状係数（Ｙ_ＡＶＥ）が１〜１０の範囲で広く分布しており、球状から変形した粒子が多い。
（２）球状黒鉛：日本黒鉛工業製 球状化黒鉛、平均径１０μｍ、黒鉛化度０．６、前記定義による平均形状係数（Ｙ_ＡＶＥ）が１〜４の範囲に入り、かつ形状係数（Ｙ）＝１〜１．５の個数割合が８０％以上である。
（３）ポリアミドイミド樹脂：日立化成工業社製 ＨＰＣ−６０００−２６

上記原料を次のように配合して塗料を調整し、鉄基材上に塗料を押し付けながら塗布した後、樹脂系コーティング層の硬化温度にて焼成して成膜した。
（イ）球状黒鉛粒子の実施例
球状黒鉛粒子：３０質量％
ＭｏＳ_２粒子：２５質量％
ポリアミドイミド樹脂バインダー：残部
（ロ）鱗片状黒鉛粒子比較例
鱗片状黒鉛粒子：３０質量％
ＭｏＳ_２粒子：２５質量％
ポリアミドイミド樹脂バインダー：残部

次の条件で樹脂系コーティング層の切削試験を行った。
加工機：汎用旋盤機（乾式）
刃具ノーズＲ：０．４ｍｍＲ
加工ピッチ：０．０２５ｍｍ／ｒｅｖ

切削後の表面を走査型電子顕微鏡で観察した結果は図９〜１２示すとおりである。
図９−球状黒鉛粒子の実施例（イ）−倍率１００倍
図１０−球状黒鉛粒子の実施例（イ）−倍率２００倍
図１１―鱗片状黒鉛粒子の比較例（ロ）−倍率１００倍
図１２−鱗片状黒鉛粒子の比較例（ロ）−倍率２００倍
これらの写真において、白色部が凹部のエッジである。本発明の実施例（図９、１０）は比較例（図１１，１２）に比べて脱落部が少ないことが分かる。さらに、上記実施例（発明品）及び比較例（従来品）の粗さを図１３に示す。この図から本発明実施例は比較例より粗さが小さいことが分かる。

実施例２−斜板特性の試験
実施例１の方法により成膜するコーティング層の組成を表１のように変え、次の固体潤滑剤を使用し、また次の条件で耐摩耗性及び摩擦係数を測定した。
（１）ＭｏＳ_２：住鉱潤滑剤社製品、平均粒径１．５μｍ
（２）ＰＴＦＥ：喜多村社製品、平均粒径５μｍ以下
（３）ＷＳ_２：日本潤滑剤社製品、平均粒径２μｍ
（４）ｈ−ＢＮ：電気化学工業社製品、平均粒径１０μｍ
（５）ＣＦ：セントラル硝子社製品、平均粒径２μｍ

回転数：９５００ｒｐｍ
荷重：５１９〜１７３５Ｎ（漸増）
雰囲気：冷媒／冷凍機油混合 コンプレッサー吸入雰囲気
相手材：シュー（ＳＵＪ２）

以上説明したように、本発明によると斜板式コンプレッサーの斜板の信頼性を高め、またコストダウンを図ることができる。

斜板式コンプレッサーの断面図である。 斜板式コンプレッサーの要部断面図である。 シューの拡大図である。 球状黒鉛粒子をポリアミドイミド系樹脂に分散した本発明のコーティング層で被覆した鉄基基板の断面図である。 樹脂系コーティング層の表面に形成した溝の概念図である。 鱗片状黒鉛粒子をポリアミドイミド系樹脂に分散した従来のコーティング層で被覆した鉄基基板の概念図である。 図５のコーティング層が加工もしくは摺動されている状態を示す概念図である。 図４のコーティング層が加工もしくは摺動されている状態を示す概念図である。 球状黒鉛粒子の実施例の写真（倍率１００倍）である。 球状黒鉛粒子の実施例の写真（倍率２００倍）である。 鱗状黒鉛粒子の比較例の写真（倍率１００倍）である。 鱗状黒鉛粒子の比較例の写真（倍率２００倍）である。 本発明実施例（イ）と比較例（ロ）の粗さを示す図である。

Claims (7)

1. シューと摺動する斜板式コンプレッサーの斜板において、平均径が５〜５０μｍである球状天然黒鉛粒子５〜６０質量％を含有し、残部ポリイミド樹脂及びポリアミドイミド樹脂の１種又は２種からなる樹脂系コーティング層を、中間層を介し又は介さずに基材に被覆したことを特徴とする斜板式コンプレッサーの斜板。但し、前記球状天然黒鉛粒子は、平均径の０．５倍以下である微粒子を除いた粒子の下記定義による平均形状係数（Ｙ_AVE）が１〜４の範囲内であって、かつ下記定義による形状係数（Ｙ）＝１〜１．５の範囲の粒子が個数割合で７０％以上存在するものである。
   Ｙ_AVE＝ｔｏｔａｌ[[ＰＭ_i ²/４πＡ_i]]／ｉ
   Ｙ＝ＰＭ²／４πＡ
   ここで、ｔｏｔａｌは［ ］内の値のｉ個についての合計、ＰＭは粒子１個の周囲長さ、Ａは粒子１個当りの断面積、ｉは測定個数である。
2. 前記樹脂系コーティング層の表面に、同心円状もしくは渦巻状の溝が形成され、隣接する溝間には山部が形成されていることを特徴とする請求項１記載の斜板式コンプレッサーの斜板。
3. 前記樹脂系コーティング層が、ＭｏＳ₂、ＰＴＦＥ、ＷＳ₂、ｈ−ＢＮ及びＣＦから選択される１種以上の固体潤滑剤を１〜７０質量％−但し、前記球状天然黒鉛粒子との合計含有量が１０〜８０質量％である−をさらに含有することを特徴とする請求項１又は２記載の斜板式コンプレッサーの斜板。
4. 前記球状天然黒鉛粒子の黒鉛化度が０．６以上であることを特徴とする請求項１から３までの何れか１項記載の斜板式コンプレッサーの斜板。
5. 前記球状天然黒鉛粒子の黒鉛化度が０．８以上であり、かつ平均径の０．５倍以下である微粒子を除いた粒子の前記定義による平均形状係数（Ｙ_AVE）が１〜２．５の範囲内であることを特徴とする請求項１から４までの何れか１項記載の斜板式コンプレッサーの斜板。
6. 前記基材が鉄基基材である請求項１から５までの何れか１項記載の斜板式コンプレッサーの斜板。
7. 斜板式コンプレッサーが可変容量型である請求項６記載の斜板式コンプレッサーの斜板。