JP5753756B2 - スクロールコンプレッサ - Google Patents

Description

本発明は、自動車用空調機（カーエアコン）や家庭用エアコンなどに使用されるコンプレッサに関するものであり、特に、回転軸をハウジング内部に設けたすべり軸受により摺動可能に保持したスクロールコンプッレッサにおいて、黒鉛化度が高くかつ形状が特有な黒鉛を樹脂中に分散させた摺動層を裏金に焼成したすべり軸受を使用したスクロールコンプレッサに関する。

コンプレッサは斜板式、ベーン式及びスクロール式などが使用されているが、ハイブリッド車や電気自動車では電動コンプレッサで駆動されるスクロールコンプレッサが開発されている（非特許文献１：トライボロジストＶｏｌ．５５／Ｎｏ．９／２０１０、「カーエアコン用コンプレッサの動向とトライボロジー」第６０３〜６０８頁）。

カーエアコン用スクロールコンプレッサとしては、ハウジングの内部に回転可能に設けられた回転軸と、回転軸の回転により旋回する可動スクロールと、ハウジングに固定された固定スクロールとを備えたコンプレッサが特許文献１：特開２００４−１８３４９９号にて知られている。このスクロールコンプレッサの軸受はコンプレッサの中心軸を軸支するものと、偏心軸を軸支するものがあるが、両方ともころがり軸受が使用されている。このようなころがり軸受は一般的には玉軸受、ころ軸受、針軸ころ軸受などが使用される。

本出願人の特許第２５１７５０４号明細書（特許文献２）は用途の例としてクーラー用コンプレッサを挙げ、次の組成をもつ黒鉛−樹脂系摺動材料を提案している。黒鉛−５〜６０重量％の黒鉛；樹脂−２０〜９０重量％のポリイミド及び／又はポリイミドアミド；摩擦調整剤−０．５〜２０重量％のクレー、ムライト、シリカ及び／又はアルミナ。また前記黒鉛は人造又は天然グラファイト、形状は粒状もしくは扁平状であるが、片状又は鱗片状黒鉛は平坦面が摺動面に配列されるので好ましいと説明されている。

特許文献３：特開平３−３９８８号公報は空気調和機や冷蔵庫などの家庭用スクロールコンプレッサの軸受として、軸受に連帯焼結したバイメタル上に、グラファイト・樹脂を含浸焼成したすべり軸受を使用し、自己潤滑性及び適正な強度をもたせ、さらに樹脂としてポイリミド等の耐熱樹脂を使用することが提案されている。
また家庭用スクロールコンプレッサにはアルミ系や青銅系すべり軸受が使用されていることは、非特許文献２：トライボロジストＶｏｌ．５１／Ｎｏ．８／２００６、「家電品に使用される圧縮機のトライボロジー」第５６０〜５６１頁に解説されている。

一般にカーエアコン用コンプレッサと家庭用又は業務用コンプレッサを比較すると、雰囲気温度、取付け部の振動などにおいて前者の方が厳しい状況にさらされ、さらに、エンジンで駆動されるカーエアコン用コンプレッサは回転数の変動が大きいために、上述のように従来はころがり軸受が使用されていた。
すべり軸受ところがり軸受の定性的関係については、非特許文献３：トライボロジストＶｏｌ．５６／Ｎｏ．５／２０１１「転がり軸受の最新技術」第２７７頁にグラフを用いて整理されており、これを表に表すと次のとおりである。

また、特許文献４：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としてメソフェーズ小球体（メソカーボンマイクロビーズ）が公知である。メソフェーズ小球体は、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。

特開２００４−１８３４９９号公報 特許第２５１７６０４号明細書 特開平３−３９８８号公報 特開平７−２２３８０９号公報 特開平５−３３１３１４号公報

トライボロジストＶｏｌ．５５／Ｎｏ．９／２０１０、「カーエアコン用コンプレッサの動向とトライボロジー」第６０３〜６０８頁。 トライボロジストＶｏｌ．５１／Ｎｏ．８／２００６、「家電品に使用される圧縮機のトライボロジー」第５６０〜５６１頁。 トライボロジストＶｏｌ．５６／Ｎｏ．５／２０１１「転がり軸受の最新技術」第２７７頁。 ：トライボロジストＶｏｌ．４９／Ｎｏ．７／２００４「炭素材料の使い方」第５６１頁。 トライボロジストＶｏｌ．５４／Ｎｏ．１／２００９「グラファイト材料のトライボロジ」第６−７頁。

カーエアコンのスクロールコンプレッサに用いられる軸受は、混合冷媒雰囲気の貧潤滑下・高速高負荷で使用される。ころがり軸受の場合、ころがり寿命を確保するために、加工によるコスト増大は伴うものの、軸受を高精度にすることはやむを得ないと考えられている。しかしながら、精度を高めても要求される耐久性に対してころがり寿命を確保できない場合がある。さらに、軸受部に外部から異物が侵入すると損傷や摩耗が発生し、更に寿命が短くなる問題がある。また、コンプレッサの静粛性に対する要求は年々高まっているが、ころがり軸受では騒音、振動の改善が難しい。

特許文献２で提案された黒鉛及び樹脂を含浸焼成したすべり軸受は、前掲表１のような評価がおおむね当てはまり、従来カーエアコン用スクロールコンプレッサに使用されていたころがり軸受に匹敵する耐焼付性及び耐摩耗性を実現することができない。本発明者らは、このような現状認識からすべり軸受の性能改善を研究した過程で、球状炭素材料に着目し、例えば特許文献５：特開平５−３３１３１４号に提案される真球性が高い黒鉛も検討したが、この硬度はＨｖ８００〜１２００と高いために、相手軸を摩耗させる問題があると結論した。また、特許文献４で提案されたメソフェーズ小球体は球状とはいえ、外形形状は球状よりはかなり変形しているために、性能の向上は期待できないと判断した。

さらに、家庭用スクロールコンプレッサについては、近年の電力不足などの状況の中で、小型・軽量化、効率化及び低コスト化が求められている。また効率化のためには軸の直径を小さくすることにより摩擦を低減することや、軸受材の摩擦係数低減が必要である。このような観点からは、特許文献２で検討されている鱗片状黒鉛などは相手軸を摩耗させる傾向があり、好ましくない。
本発明者らは、これら従来技術に改良を加え、耐焼付性及び耐摩耗性の高いすべり軸受を備えたスクロールコンプレッサを提供することに成功した。

すなわち、本発明は、ハウジングの内部に該ハウジングの軸心の周りを回転可能に設けられた回転軸本体と、前記回転軸本体の軸心に対して偏心した位置で該軸心の周りを公転するように前記回転軸本体に連結された偏心軸と、該偏心軸に固定された可動スクロールと、ハウジングに固定された固定スクロールと、前記回転軸本体を摺動可能に保持する軸本体軸受と、前記偏心軸を摺動可能に保持する偏心軸軸受とを含んでなるスクロールコンプレッサにおいて、前記本体軸受及び偏心軸受の少なくとも一方を、平均径が５〜５０μｍであり、黒鉛化度が０．６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下記定義による平均形状係数（Ｙ_ＡＶＥ）が１〜４であり、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％以上存在する黒鉛５〜６０重量％と、残部ポリイミド樹脂及びポリアミドイミド樹脂のうち少なくとも１種とからなる摺動層を裏金上に焼成したすべり軸受としたことを特徴とするスクロールコンプレッサである。
Ｙ_ＡＶＥ＝total[{ＰＭ_ｉ ^２／４πＡ_ｉ}]／ｉ
Ｙ＝ＰＭ^２／４πＡ
ここで、totalは[ ]内の値をi個についての合計を意味し、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、本発明を説明する。

先ず、スクロールコンプレッサ全体の構造を、図１に示された、自動車のエンジンにより駆動されるスクロールコンプレッサの実施態様につき説明する。図中、１はスクロールコンプレッサであり、図示しないエンジンに固定されたハウジング２と、ハウジング２内に回転可能に設けられた回転軸３と、回転軸３によって旋回する可動スクロール４と、ハウジング２の内部に固定された固定スクロール５とがスクロールコンプレッサ１の基本的構成要素である。
ハウジング２の内部は、可動スクロール４と固定スクロール５とが位置する圧縮室Ｓ１と、固定スクロール５よりも図示右方側に形成された排出室Ｓ２とに区画され、圧縮室Ｓ１には冷媒などのガスを流入させるための図示しない吸入孔が、排出室Ｓ２には前記ガスを排出する図示しない排出孔がそれぞれ設けられている。

軸心が水平方向に延在する回転軸３は、エンジンの駆動力を受ける小径部３ａと、これに同軸上で直結された大径部３ｂ及びクランクピン３ｃとを有し、小径部３ａ及び大径部３ｂからなる回転軸３に対して偏心した位置に設けられたクランクピン３ｃが可動スクロール４に回転力を伝達する。したがって、小径部３ａをエンジンによって駆動すると、大径部３ｂが小径部３ａと同軸上で回転し、これによりクランクピン３ｃが小径部３ａ及び大径部３ｂに対して偏心した位置で公転するとともに、可動スクロール４が公転する。

これらの要素の内大径部３ｂは第１軸受６（即ち、軸本体軸受）により軸支されている。即ち、大径部３ｂを囲繞するリング状の部材が第１軸受６である。そしてクランクピン３ｃと可動スクロール４との間には、回転軸３の回転を可動スクロール４に伝達するための偏心ブシュ７が設けられており、該偏心ブシュ７はクランクピン３ｃを軸支する内周面部７ａと、可動スクロール４と摺動する外周面部７ｂとを備え、内周面部７ａと外周面部７ｂとは互いに偏心した位置に設けられている。

可動スクロール４及び固定スクロール５は、それぞれ円盤状のプレート４ａ、５ａと、該プレート４ａ、５ａから相互のプレート４ａ、５ａに向けて立設されたラップ４ｂ、５ｂとを備えている。図１の紙面に直交する方向の断面図ではこれらラップ４ｂ、５ｂは渦巻状の圧縮室Ｓ１を形成している。即ち、圧縮室Ｓ１はこれらプレート４ａ、５ａ及びラップ４ｂ、５ｂによって囲繞された空間である。

また、可動スクロール４におけるプレート４ａには、ラップ４ｂとは反対側の面にリング状のボス４ｃが形成され、該ボス４ｃの内周面に固設された第２軸受８（即ち、偏心軸軸受）がクランクピン３ｃを軸支している。したがって、第２軸受８が可動スクロール４と一体なって中心軸の周りを公転すると、偏心ブシュ７の外周面部７ｂが第２軸受８の内面と摺動する。
さらに、可動スクロール４のプレート４ａとハウジング２との間には、可動スクロール４がコンプレッサの中心軸の周りを自転することを防止する機構が設けられている。
固定スクロール５はハウジング２に固定されており、プレート５ａの中央には圧縮室Ｓ１と排出室Ｓ２とを連通させる連通孔５ｃが穿設され、該連通孔５ｃは薄板状のリード弁１０により開閉される。

前記構成を有するスクロールコンプレッサ１によれば、回転軸３の小径部３ａがエンジンの駆動力によって回転すると、クランクピン３ｃ及び偏心ブシュ７によって可動スクロール４には回転力が作用する。このとき、可動スクロール４は自転が規制されていることから、可動スクロール４はその姿勢を維持したまま公転運動することとなり、圧縮室Ｓ１では可動スクロール４及び固定スクロール５のラップ４ｂ、５ｂが相対移動して、ハウジング２に形成された吸気口から冷媒が吸入される。圧縮された冷媒は、ラップ４ｂ、５ｂの相対移動によって圧縮室Ｓ１の中央へと移動し、固定スクロール５のプレート５ａに形成された貫通孔５ｃ及びリード弁１０を通過して排出室Ｓ２へと流入し、その後ハウジング２に設けられた排出孔より排出される。
このような構成を有するスクロールコンプレッサ１において、第１軸受６及び第２軸受８の一方又は両方にすべり軸受を用いることが本発明の特徴であり、図１においては、第１軸受６及び第２軸受８の両方にすべり軸受を使用するものとして図示されている。

続いて、自動車の電動機で駆動されるスクロールコンプレッサの実施態様を、図１と共通する部品は同じ参照符号で示す図２を参照して説明する。図２はさらに電動機駆動スクロールコンプレッサ特有のものとして電動機２０、及び給電回路部２１を有しており、回転軸３は第１軸受６（図示の実施態様ではころがり軸受）及び第３軸受２２（図示の実施態様ではころがり軸受）により軸支されている。本発明においては、第１軸受６、第２軸受８及び第３軸受２２のすべてをすべり軸受で構成することができる。２３はカウンターウェイト、２４は自転規制機構である。
以上、自動車に搭載されるスクロールコンプレッサについて説明したが、家庭用および業務用スクロールコンプレッサに本発明のすべり軸受を適用できることはいうまでもない。

続いて、すべり軸受について説明する。すべり軸受６、８、２３は図３に断面を示すように、裏金１１と摺動層１２からなる。裏金１１には一般に普通鋼板（ＪＩＳ−ＳＰＣＣ）を使用することができるが、強度が高い高炭素鋼板なども使用しても支障ない。裏金１１の厚さは一般に０．５〜２ｍｍであり、その表面には焼結により形成された粗面化部１１ａが示されている。粗面化部はエッチング、ショットブラストなどにより形成してもよい。摺動層１２は樹脂と黒鉛を溶剤中に分散したものを粗面化部１１ａに含浸させその後焼成を行い、厚さを一般には５〜２００μｍの範囲としたものである。

摺動層１２の表面１２ａを研磨、研削、切削加工を行うことが可能であり、これらを単独で行うことも、組み合わせて行うことも可能である。組合せ機械加工は、例えば、研磨にて表面粗さを小さく加工した後切削で溝加工をする、あるいは切削で粗加工した後研磨で仕上げるなどである。

次に、摺動層１２の必須成分のうち黒鉛について説明する。
完全黒鉛結晶の黒鉛化度が１とする黒鉛化度で表して、本発明の黒鉛は結晶化度が０．６以上であり、天然黒鉛に近くあるいは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４：トライボロジストＶｏｌ．４９／Ｎｏ．７／２００４「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。
黒鉛粒子の平均径が５μｍ未満であると、黒鉛が凝集してしまい、一方平均径が５０μｍを超えると、分散性が不良となるために、本発明の黒鉛は平均径が５〜５０μｍの範囲である。さらに、好ましい平均径は５〜２０μｍである。

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。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粉砕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）。

上記した黒鉛の摺動層中の配向を、図３と同じ要素は同じ参照符号を使用している図４及び５を参照して説明する。図４、５において、３０は黒鉛粒子、３２は樹脂である。鱗（片）状黒鉛３０ａはほぼ平坦な面が大きな面積を占めており、厚さが小さいために、樹脂３２中に分散されると平坦面が表面１２ａ方向を向くこととなり、摺動層１２の断面で測定する平均形状係数Ｙ_ＡＶＥは大きくなる。一方、図５に示す本発明における摺動層１２に分散した黒鉛は、球状３０ｂ、フランスパン（バケット）やラグビーボール状３０ｃ、勾玉３０ｄ状などであるために、図５に示す断面視でも表面１２ａと平行方向の断面視でも同じような黒鉛形状が現れ、平均形状係数Ｙ_ＡＶＥは小さくなる。なお、黒鉛が全部球状３０ｂの場合は平均形状係数Ｙ_ＡＶＥ＝１となる。
また図６には、同じ面積をもつ球状黒鉛３０ｂとメソフェーズ小球体３３を示す。メソフェーズ小球体は周囲長さが大きいために、平均形状係数Ｙ_ＡＶＥの分子が大きくなり、この結果平均形状係数Ｙ_ＡＶＥ自体が大きくなる。
平均形状係数Ｙ_ＡＶＥが４を超えると黒鉛粒子の形状異方性が大きく、図４のような配向になるために好ましくない。好ましい平均形状係数Ｙ_ＡＶＥは１〜２．５である。さらに、球状黒鉛３０ｂの割合が大きいことが必要であるので、形状係数（Ｙ）＝１〜１．５の範囲の粒子が個数割合で７０％以上としなければならない。以下、平均形状係数Ｙ_ＡＶＥの測定法を説明する。

黒鉛の平均径（ＭＶ）は次式で表される。
ＭＶ＝{total（Ｖ＊ｄ_ｉ）}／totalＶｉ＝total（ｄ_ｉ ^３）／total（ｄ_ｉ ^２）・・・・・（１）式
ここで、total は（ )内の値m又はＶｉをi個について合計を意味し、ｄ_ｉは黒鉛粒子１個の円相当径、Ｖ_ｉは黒鉛粒子１個の体積である。０．５ＭＶ以下の粒子は（２）式の平均形状係数測定においては考慮しない。
平均形状係数（Ｙ_ＡＶＥ）はｉ＝１．．．．ｎ個の粒子の測定を行い、黒鉛粒子の周囲長さを断面積で割った比率であり、次の式で求められる。
Ｙ_ＡＶＥ＝total[{ＰＭ_ｉ ^２／４πＡ_ｉ}]／ｉ ・・・・・・・・・・・・・・・（２）式
ここで、total[ ]内の値をi個についての合計を意味し、 はＰＭは粒子１個の周囲長さ、Ａは粒子１個当りの断面積である。
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、すべり軸受を任意の位置で切断し、図７に示すような切断面を倍率２００倍、視野範囲０．３７ｍｍ×０．４４ｍｍにて写真撮影し、摺動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う。

図５に示すように、本発明の黒鉛３０ｂ、ｃ、ｄは全体として湾曲面から構成される。このために本発明の黒鉛は相手軸（通常は鋼軸）を傷つけることが少ない。この結果として相手軸の凹凸面が摺動層を摩滅することがなく、摺動層の耐摩耗性が優れ、また耐焼付性を良好になる。さらに、鱗（片）状黒鉛３０ａ（図４）は粒子の平坦面が接近し、接触し、また粒子どうしが絡み合うために均一に分散することが困難である。これに対して、本発明の黒鉛は、全体的に曲面から構成され、粒子どうしが絡み合うことがないために、樹脂３２中に均一に分散し易い。このことも、摺動特性向上に寄与している。なお、鱗状黒鉛はエッジ（図４、１２ａ’）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５：トライボロジストＶｏｌ．５４／Ｎｏ．１／２００９「グラファイト材料のトライボロジ」第６−７頁）が、本発明の黒鉛３０ｂ、ｃ、ｄはエッジが消失するかあるいは丸くなっているために、エッジ同士が接触することはない。

本発明において使用される黒鉛粒子は、実質的に球状化粉砕黒鉛であることが好ましい。この球状化粉砕黒鉛は、全体が湾曲もしくは曲面で構成される、エッジがないなど上述した特長をもっている。「実質的」とは粉砕精度に起因して、原料黒鉛粉末の形態をとどめているものが少量、具体的には１０質量％以下は、許容されるが、全部が先の段落で説明した形状の粒子からなるという意味である。

黒鉛の量：黒鉛の含有量が５重量％未満であると低摩擦性が得られず、耐焼付性が劣り、一方黒鉛の含有量が６０重量％を超えると摺動材料の強度が低下する。

上記した黒鉛の残部は、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。

本発明のすべり軸受の摩擦を低減させるために、摩擦調整剤として、粒径が１０μｍ未満のクレー、ムライト、タルクのうち少なくとも１種以上を摺動層１２全体に対して０．５〜２０重量％含有させることができる。ただし、その際この摩擦調整剤と黒鉛との合計量を５．５〜８０重量％の範囲とすることが望ましい。
上記クレーやムライトは硬質物であることを利用して、摺動層の耐摩耗性を向上させるために使用され、またタルクに含まれる滑石は層間が弱いファンデルワールス力で結合されていることから、層間ではがれ易く、摺動層に混合することにより摩擦調整作用を得ることができる。
そして、前記摩擦調整剤の含有量は、０．５重量％未満であると、摩擦低減効果が不充分であり、一方２０重量％を超えると相手材を傷つけて耐摩耗性を不充分にする。ここで含有量としては５〜１５重量％含有することがより好ましい。
なお、摩擦調整剤の粒径が１０μｍを超えると、相手材への攻撃性が高くなり、さらに球状黒鉛との合計量が５．５重量％未満であると、摺動層の摩耗量が増大し、８０重量％を超えると、耐熱性や強度不足などの問題が発生する。

さらに、本発明のすべり軸受の潤滑性を向上させるために、固体潤滑剤として、ＰＴＦＥ、ＭｏＳ_２、ＢＮのうち１種以上を摺動層１２全体に対して１から４０重量％含有させることができる。ただし、その際前記黒鉛及び摩擦調整剤との合計含有量を６．５〜８０重量％の範囲とすることが望ましい。固体潤滑剤の含有量が１重量％未満であるとその効果が少なく、４０重量％を超えるか、もしくは黒鉛及び摩擦調整剤との合計が８０重量％を超えると、耐熱性や強度の低下などの問題が発生する。

本発明に係るスクロールコンプレッサに使用されたすべり軸受が、従来のころがり軸受よりも、耐摩耗性、耐焼付性及び静粛性が優れている理由は、黒鉛が結晶性が優れているために軟質であり、かつ樹脂に均一に分散したことに起因すると考えられる。即ち、従来の鱗片状黒鉛は、黒鉛そのものが大きな形状異方性を有し、かつ樹脂に分散する際に均一分散できないので、好ましくない方位に配向された黒鉛粒子は摩耗を起こし易く、焼付きも起し易い。この摩耗に伴って異音が発生する。さらに、球状カーボンなどの硬質炭素材料は、真球性は高いものの、相手軸を摩耗し、これに起因して焼付や異音の発生が起こり易い。これに対して本発明の黒鉛は軟質であり、均一・無配向で分散しているので、摺動初期から使用全期間において摩耗状況が一定している。

本発明のすべり軸受を備えたスクロールコンプレッサは耐久性が向上し、静粛性の改善が可能となる。また、ころがり軸受をすべり軸受に代えることによりコンプレッサが軽量化され、また軸受外径が小さくなるために、可動スクロールへの圧入部位（リングボス部）の軽量化とカウンターウェイトの軽量化も可能になる。カウンターウェイトを小さくすることでコンプレッサが小型化される。また、本発明の摺動層は、すべり軸受の樹脂が異物埋収性にすぐれるために、安定した耐久性を確保できる。さらに軸受が安価になる。

以下、実施例によりさらに詳しく本発明を説明する。
裏金として１４０ｍｍ×１．５ｍｍの普通鋼板を、またその上に形成する粗面化部用の青銅粉末（Ｓｎ１０％含有、＋８０、−１５０メッシュ）を、それぞれ用意した。裏金を脱脂後、青銅粉末を裏金上に単位面積（ｃｍ^２）当り０．０５〜０．１ｇ配置し、その後８３０〜８５０℃で焼成を行って粗面化部を形成した。粗面化部の厚さは約１５０μｍであり、青銅の比重に基づいて計算した気孔率は４０〜８０％であった。 表１に組成を示す摺動層成分は溶剤とともに十分に混合した後、粗面化部への含浸を行い、１００℃で乾燥し、続いて冷間状態で圧下して摺動層成分を固め、最後に２５０℃で焼成を行い、厚さが約８０μｍの摺動層を形成して、バイメタル材試料とし、さらにブシュに加工した。表１において、「黒鉛」は日本黒鉛工業株式会社が生産している球状化粉砕黒鉛（製品名ＣＧＢ１０）である。黒鉛の平均形状係数Ｙ_ＡＶＥは表１「黒鉛」の欄の（ ）内に示したとおりであり、さらに、本発明の実施例１〜１８においては、形状係数（Ｙ）＝１〜１．５の範囲の粒子が個数割合で８０〜９０％存在していた。

また、黒鉛以外の成分の詳細は次のとおりである。
ポリイミド樹脂：東レ社製品
ポリアミドイミド樹脂：日立化成工業社製品
クレー：白石カルシウム社製品；平均粒径１μｍ
ムライト：共立マテリアル社製品；平均粒径０．８μｍ
タルク：日本タルク社製品；平均粒径１μｍ
ＰＴＦＥ：旭硝子社製品；平均粒径９μｍ
ＭｏＳ_２：住鉱潤滑剤社製品；平均粒径１．４μｍ
ＢＮ：三井化学社製品；平均粒径１μｍ
試験方法は次のとおりである。

耐摩耗性試験
試験機：プレートオンリング試験機
潤滑：流動パラフィン
荷重：５０ｋｇｆ（一定）
速度:５ｍ／ｓ
試験時間：６０分
評価方法：試験後の摩耗深さ

耐焼付性試験
試験機：スラスト試験機
潤滑：流動パラフィン
荷重：荷重漸増
速度:１０ｍ／s
試験時間：６０分
評価方法：焼付きが発生したときの面圧で評価する。
試験結果を表２に示す。また、実施例１４の供試材の断面写真を図８に示す。

比較例１は球状黒鉛を使用しているが、黒鉛化度が低いために、耐焼付性が不良である。比較例２から５は鱗片状黒鉛を使用しているので、耐摩耗性及び耐焼付性が不良である。これに対して本発明実施例はこれらの特性が優れている。

以上説明したように、本発明の自動車搭載スクロールコンプレッサは軸受に、従来のころがり軸受に代えてすべり軸受を使用しているため、小型・軽量化、静粛性、価格の面で優れている。また、家庭用スクロールコンプレッサについては、従来使用されていたすべり軸受と比較すると、長期間使用した際の特性安定性に優れている。

本実施例にかかるスクロールコンプレッサの断面図である。 別の実施例に係るスクロールコンプレッサの断面図である。 すべり軸受の断面図である。 従来の鱗（片）状黒鉛を樹脂中に分散したすべり軸受の模式的断面図である。 本発明の黒鉛を樹脂中に分散したすべり軸受の模式的断面図である。 メソフェーズ小球体と球状黒鉛の平均形状係数を説明する図面である。 黒鉛粒子形状測定の説明図である。 本発明実施例１４の供試材の顕微鏡写真である。

１ スクロールコンプレッサ
２ ハウジング
３ 回転軸
４ 可動スクロール
５ 固定スクロール
６ 第１すべり軸受
７ 偏心ブシュ
８ 第２すべり軸受
１１ 裏金
１２ 摺動層
３０ 黒鉛
３２ 樹脂

Claims (10)

1. ハウジングの内部に該ハウジングの軸心の周りを回転可能に設けられた回転軸本体と、前記回転軸本体の軸心に対して偏心した位置で該軸心の周りを公転するように前記回転軸本体に連結された偏心軸と、該偏心軸に固定された可動スクロールと、ハウジングに固定された固定スクロールと、前記回転軸本体を摺動可能に保持する軸本体軸受と、前記偏心軸を摺動可能に保持する偏心軸軸受とを含んでなるスクロールコンプレッサにおいて、前記本体軸受及び偏心軸受の少なくとも一方を、平均径が５〜５０μｍであり、黒鉛化度が０．６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％以上存在する黒鉛５〜６０重量％と、残部ポリイミド樹脂及びポリアミドイミド樹脂のうち少なくとも１種と、からなる摺動層を裏金上に焼成したすべり軸受としたことを特徴とするスクロールコンプレッサ。
   Ｙ_ＡＶＥ＝total[{ＰＭ_ｉ ^２／４πＡ_ｉ}]／ｉ
   Ｙ＝ＰＭ^２／４πＡ
   ここで、totalは[ ]内の値をi個についての合計を意味し、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. 前記黒鉛が実質的に球状化粉砕黒鉛からなることを特徴とする請求項１記載のスクロールコンプレッサ。
3. 自動車用空調機に用いる請求項１又は２記載のスクロールコンプレッサ。
4. 自動車のエンジンで駆動される請求項３記載のスクロールコンプレッサ。
5. 自動車に搭載された電動機で駆動される請求項３記載のスクロールコンプレッサ。
6. 家庭用および業務用空調機に用いられ、電動機で駆動されることを特徴とする請求項１又は２記載のスクロールコンプレッサ。
7. 前記摺動層は、粒径が１０μｍ未満のクレー、ムライト、タルクのうち少なくとも１種以上からなる摩擦調整剤を０．５〜２０重量％さらに含有し、かつ前記摩擦調整剤と前記黒鉛との合計量を５．５〜８０重量％の範囲としたことを特徴とする請求項１から６までの何れか1項記載のスクロールコンプレッサ。
8. 前記摺動層は、ＰＴＦＥ、ＭｏＳ_２、ＢＮのうち少なくとも１種以上からなる固体潤滑剤を１〜４０重量％含有し、かつ前記固体潤滑剤と前記黒鉛及び摩擦調整剤との合計含有量を６．５〜８０重量％の範囲としたことを特徴とする請求項１から７までの何れか１項記載のスクロールコンプレッサ。
9. 前記摺動層は、１０容量％以下のシリコン油、機械油、タービン油、鉱物油のうち少なくとも１種以上のオイルを含むことを特徴とする請求項７又は８記載のスクロールコンプレッサ。
10. 前記摺動層の表面が、研磨、研削、切削加工のうち少なくとも何れかの加工を施されていることを特徴とする請求項１から９までの何れか１項記載のスクロールコンプレッサ。