JP6379381B2 - 斜板式コンプレッサ - Google Patents

Description

本発明は、斜板式コンプレッサに関する。

斜板式コンプレッサは、回転軸と共に斜板が回転し、斜板の両面に当接している一対のシューが斜板の円周上を摺動することでピストンを往復運動させる構成となっている。

斜板式コンプレッサでは、シューと斜板との隙間に潤滑油を流入させて流体潤滑にすることでシューに斜板が接触することを避け、斜板表面の摩耗を抑制している。

しかしながら、斜板式コンプレッサの動作時や放置した後、再起動させる際貧潤滑状態となる可能性がある。貧潤滑状態で斜板式コンプレッサを動作させたときに異物があると、シューと斜板との間に異物を巻き込み、シュー又は斜板に焼付きが生じる恐れがある。また、圧縮工程と吸入工程の切り替わりのときにシューによる斜板へのたたき荷重で斜板表面を摩耗させる恐れがある。

シューと斜板との間において、耐焼付性と耐摩耗性との両方を満たすものとして例えば、特許文献１に記載のものがある。この特許文献１では、斜板の一方の面の押圧部分の全面積の５０％〜９０％に固体潤滑剤を含む樹脂からなる被膜を形成し、もう一方の面に異物埋収性のある被膜をそれぞれ周方向に区分して形成することが提案されている。

特開２０１０−１９０９１号公報

上述の特許文献１では、斜板の一方のシューの押圧がかかる箇所に固体潤滑剤を含む樹脂からなる被膜を用いて、耐焼付性及び耐摩耗性を得られるようにしているものの、シューによる斜板へのたたき荷重で、シューが斜板を断続的に衝突したとき斜板表面に形成した樹脂コーティングの特定の部位が摩耗する恐れがあった。

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであって、斜板の樹脂コーティング層を選択的に厚くし、シューと斜板とのクリアランスをなくすようにしたことで、シューによる斜板へのたたき荷重によって発生する斜板表面の摩耗を防止する斜板式コンプレッサを提供することを目的とする。

本発明の一実施形態に係る斜板式コンプレッサは、回転軸を中心に回転し、基材及び前記基材上に形成された樹脂コーティング層を備える斜板と、前記斜板の回転に伴って進退動するとともに半球凹状の摺動面が形成されたピストンと、前記斜板に摺接する平坦状の端面部及び前記ピストンの摺動面に摺接する球面部が形成されたシューと、を備え、前記斜板の前記樹脂コーティング層の膜厚を選択的に厚くし、前記樹脂コーティング層の選択的に厚くしない箇所の表面より膨出させることを特徴とする。

前記樹脂コーティング層は、前記斜板の上死点を０°とした場合、０°以上１８０°以下の範囲で選択的に厚くしてもよい。

前記樹脂コーティング層の選択的に厚くした箇所の厚さは、５μｍ以上１００μｍ以下であってもよい。

前記樹脂コーティング層は、固体潤滑剤を含有した樹脂皮膜であり、前記固体潤滑剤は、ＭｏＳ_２、黒鉛、ＷＳ_２、ｈ−ＢＮ、ＰＴＦＥ、ＣＦ、グラファイトから１種以上選択され、前記樹脂皮膜は、熱硬化性樹脂を用いてＰＡＩまたはＰＩであってもよい。

本発明によれば、斜板の樹脂コーティング層を選択的に厚くし、シューと斜板との間のクリアランスをなくすようすることによって、シューによる斜板へのたたき荷重を抑制し、耐焼付性及び耐摩耗性を向上させるとともに、騒音、振動を防止することができる。

本発明の実施形態に係る斜板式コンプレッサ１０を示す概略断面図である。 （ａ）は、本発明の実施形態に係る斜板２０の樹脂コーティング層２２を選択的に膜厚を厚くした一例を示す概略上面図であり、（ｂ）は、本発明の実施形態に係る斜板２０の樹脂コーティング層２２を選択的に膜厚を厚くした一例を示す概略上面図である。 図２（ａ）のＩ−Ｉを示す概略断面図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではない。

まず、本発明の実施形態に係る斜板式コンプレッサについて図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、本発明の実施形態に係る斜板式コンプレッサ１０を示す概略断面図である。

図１に示すように、斜板式コンプレッサ１０は、回転軸（シャフト）１の外周部に傾斜して設けられた基材２１及び基材２１上に選択的に膜厚を厚くして形成された樹脂コーティング層２２を含む斜板２０と、斜板２０の外周部を包み込んで回転軸１に沿って配置された一端の切り欠き部１１、一端の切り欠き部１１内に形成された一対の半球状の凹部３１を有するピストン３０と、ピストン３０の一対の半球状の凹部３１に配置された一対の半球面４２及び端面４１を含む半球状のシュー４０と、を備える。

斜板２０は、回転軸１の回転に伴って回転されると、斜板２０の樹脂コーティング層２２が形成された面と一対のシュー４０の端面４１とが摺動する。そして、斜板２０は、一対のシュー４０の半球面４２とピストン３０の凹部３１とが摺動することにより、ピストン３０は回転軸１の軸方向（図１中の矢印方向）に沿って往復動される。

一対の半球状のシュー４０は、ピストン３０の凹部３１に嵌合される半球面４２と斜板２０の樹脂コーティング層２２が形成された面と摺動する平坦状の端面４１とを備える。シュー４０はＳＵＪ２からなり、半球面４２及び端面４１に焼き入れとその後の仕上げ加工を行う。

本発明の実施形態に係る斜板２０は、基材２１と、基材２１上に形成された樹脂コーティング層２２と、を備える。基材２１は、円板状であり、鉄系、銅系、アルミニウム系を含む金属からなる。この基材２１は、樹脂コーティング層２２を形成する前に、基材２１の表面をレーザ処理又はショットブラスト処理により粗面化してもよい。基材２１の表面を粗面化することによって、基材２１上に形成される樹脂コーティング層２２の密着力をアンカー効果によって向上させることができる。

樹脂コーティング層２２は、固体潤滑剤または硬質粒子を含む熱硬化性樹脂を用いることが好ましい。固体潤滑剤としては、ＭｏＳ_２、黒鉛、ＷＳ_２、ｈ−ＢＮ、ＰＴＦＥ、ＣＦ、グラファイトから一種以上を選択してもよい。熱硬化性樹脂としては、ＰＡＩ（ポリアミドイミド）、ＰＩ（ポリイミド）から一種以上を選択してもよい。硬質粒子としては、酸化物、窒化物、炭化物、硫化物から一種以上を選択してもよいが用いなくてもよい。

図２（ａ）及び（ｂ）は、本発明の実施形態に係る斜板２０の樹脂コーティング層２２を選択的に厚くした一例を示す概略断面図である。図２（ａ）に示すように、本発明の実施形態に係る斜板２０の樹脂コーティング層２２は、斜板２０の基準を上死点（図２（ａ）中の０°）とした場合、０°以上１８０°以下の範囲で膜厚が厚くなる（後述する）ように形成する。図２（ｂ）に示すように、本発明の実施形態に係る斜板の樹脂コーティング層２２は、斜板１０の基準を上死点とした場合、２０°以上９０°以下の範囲に膜厚が厚くなるように形成する。

斜板式コンプレッサ１０では、斜板２０の上死点付近で圧縮工程から吸入工程へ移行する。圧縮工程から吸入工程へ移行するとき、斜板２０への荷重が抜けシュー４０がクリアランスの中で自由になり斜板２０をたたき、摩耗が発生する。この発生した摩耗は、シュー４０と斜板２０とのクリアランスが大きくなるほど慣性力が大きくなり、摩耗も大きくなる。

図２（ａ）に示すように、樹脂コーティング層２２を０°以上１８０°以下で厚くすることによって、シュー４０と斜板２０とのクリアランスを可能な限り小さくすることができ、シュー４０による斜板２０へのたたき荷重を抑制し、耐焼付性及び耐摩耗性を向上させるとともに、騒音、振動を防止することができる。

ここで、斜板式コンプレッサ１０では、斜板２０の上死点を基準にした場合、１８０°（下死点）を超えると、圧縮工程で斜板２０にかかる負荷が徐々に大きくなっていく。そのとき、シュー４０と斜板２０が直接接触していると摩耗を促進させてしまうため、油膜を形成させることが必要になる。油膜を形成させるためにはある程度のシュー４０と斜板２０とのクリアランスが必要である。

図２（ｂ）に示すように、樹脂コーティング層２２を２０°以上９０°以下で厚くすることによって、選択的にシュー４０と斜板２０とのクリアランスをなくすことでシュー４０による斜板２０へのたたき荷重を低減させ、シュー４０による斜板２０の摩耗を防止することができ、シュー４０による斜板２０へのたたき荷重を抑制し、耐焼付性及び耐摩耗性を向上させるとともに、騒音、振動を防止することができる。

図３は、図２（ａ）のＩ−Ｉを示す拡大断面図である。図３に示すように、樹脂コーティング層２２は、選択的に厚くした箇所の厚さが５μｍ以上１００μｍ以下であり、選択的に厚くしない箇所の厚さが１μｍ以上５０μｍ以下であることが好ましい。このときの選択的に厚くした樹脂コーティング層２２と、選択的に厚くしない樹脂コーティング層２２との界面は、テーパー形状、傾斜を有する形状、または丸みを有する形状であることが好ましいが、シュー４０と斜板２０とのクリアランスが調整できれば、これらの形状に限定されない。

本発明の実施形態に係る斜板２０の樹脂コーティング層２２の選択的に厚くした箇所の厚さを５μｍ以上１００μｍ以下とすることで、シュー４０と斜板２０との間のクリアランスを５μｍ以下に設定できる。シュー４０と斜板２０との間のクリアランスをこの間に設定することによって、シュー４０による斜板２０へのたたき荷重を抑制し、摩耗をなくすとともに、騒音、振動を防止できる。なお、図３では、圧縮工程の時に負荷が掛かる一方の面の樹脂コーティング層２２を厚くしている例を示しているが、もう一方の面の樹脂コーティング層を厚くしてもよい。

次に、上述した斜板式コンプレッサ１０に係る斜板２０の製造方法について説明する。本発明の実施形態に係る斜板式コンプレッサ１０の斜板２０は、基材２１に鉄系の金属を用いて、この基材２１をレーザ処理又はショットブラスト処理により粗面化した。粗面化した基材２１上にロールコーティング法又はスプレーコーティング法を用いて固体潤滑剤としてＭｏＳ_２、グラファイト、ポリアミドイミドを用いて樹脂コーティング層２２を形成した。そして、斜板２０の上死点を基準に０°以上１８０°以下で選択的に膜厚を厚くするため、前述した固体潤滑剤としてＭｏＳ_２、グラファイトを用いて、樹脂にポリアミドイミドを用いて膜厚が４５μｍとなるように、スピンコーティング法により形成した。そして、本発明の斜板式コンプレッサ１０の斜板２０を作製した。

ここで、選択的に厚くした樹脂コーティング層２２と、選択的に厚くしない樹脂コーティング層２２との界面は、丸みを有する形状とした。

本発明の斜板２０は、樹脂コーティング層２２を斜板の０°以上１８０°以下の範囲で厚くし、シュー４０と斜板２０との間のクリアランスをなくすようすることによって、シュー４０による斜板２０へのたたき荷重を抑制し、耐焼付性及び耐摩耗性を向上させるとともに、騒音、振動を防止することができた。

１０...斜板式コンプレッサ、２０...斜板、２１...基材、２２...樹脂コーティング層、３０...ピストン、４０...シュー。

Claims (4)

1. 回転軸を中心に回転し、基材及び前記基材上に形成された樹脂コーティング層を備える斜板と、
   前記斜板の回転に伴って進退動するとともに半球凹状の摺動面が形成されたピストンと、
   前記斜板に摺接する平坦状の端面部及び前記ピストンの摺動面に摺接する球面部が形成されたシューと、を備え、
   前記斜板の前記樹脂コーティング層の膜厚を選択的に厚くし、前記樹脂コーティング層の選択的に厚くしない箇所の表面より膨出させることを特徴とする斜板式コンプレッサ。
2. 前記樹脂コーティング層は、前記斜板の上死点を０°とした場合、０°以上１８０°以下の範囲で選択的に厚くすることを特徴とする請求項１に記載の斜板式コンプレッサ。
3. 前記樹脂コーティング層の選択的に厚くした箇所の厚さは、５μｍ以上１００μｍ以下である特徴とする請求項１または２に記載の斜板式コンプレッサ。
4. 前記樹脂コーティング層は、固体潤滑剤を含有した樹脂皮膜であり、前記固体潤滑剤は、ＭｏＳ_２、黒鉛、ＷＳ_２、ｈ−ＢＮ、ＰＴＦＥ、ＣＦ、グラファイトから１種以上選択され、前記樹脂皮膜は、熱硬化性樹脂を用いてＰＡＩまたはＰＩであることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の斜板式コンプレッサ。

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