JPH0631624B2 - スクロ−ル型コンプレツサ−のシ−ル部材 - Google Patents

スクロ−ル型コンプレツサ−のシ−ル部材

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JPH0631624B2
JPH0631624B2 JP60254481A JP25448185A JPH0631624B2 JP H0631624 B2 JPH0631624 B2 JP H0631624B2 JP 60254481 A JP60254481 A JP 60254481A JP 25448185 A JP25448185 A JP 25448185A JP H0631624 B2 JPH0631624 B2 JP H0631624B2
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scroll
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俊郎 藤井
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明はスクロール型コンプレッサー用のシール部材
に関するものである。
〔従来の技術とその問題点〕
スクロール型コンプレッサーは、基板の片面にうず巻壁
を一体に形成してなる一対のスクロール部材を設け、各
スクロール部材のうず巻壁相互を偏心状態にかみ合せ、
相対的な公転円運動を行わせることにより、うず巻壁間
の密閉空間を中心方向に移動させながら流体を圧縮し、
これを中心部から吐出するようにしたものであり、例え
ば特開昭50−32512号公報、特開昭55−812
96号公報等によって従来公知である。
第1図及び第2図は従来公知のスクロール部材1を示す
ものであり、そのうず巻壁2の先端部には溝3が形成さ
れ、その溝3にシール部材4が装着されている。
また、第3図は上記のスクロール部材1を可動側とし、
固定スクロール部材1′と偏心状態にかみ合せた状態を
示しており、両方のうず巻壁2の各シール部材4を相互
に他のスクロール部材1、1′のうず巻溝の底に摺接せ
しめ、相互にシールを図るようになっている。
上記のごときスクロール型コンプレッサーにおいては、
最近その軽量化を図るために、スクロール部材をアルミ
ニウムまたはアルミニウム合金によって製作されるよう
になったが、それと常時摺接するシール部材の摺動部材
には四フッ化エチレン樹脂(以下これをPTFEと略称
する)が用いられる。このPTFEは、いわゆる高性能
エンジニアリングプラスチックの代表的なものであり、
耐熱性、耐薬品性、難燃性等様々な優れた性能を有して
おり、また摩擦係数が小さく、自己潤滑性を有する。こ
のPTFEは、軸受等の摺動部材料、管、バルブ、その
他の成形品等各方面に広く利用されてきたが、耐摩耗性
は必ずしも満足できないので種々の充填剤を添加してこ
れを改善しようとする試みがなされてきた。
しかし、ガラス繊維、ガラスビーズ、炭素繊維等の無機
充填剤では、摺動時の相手方がアルミニウムまたはアル
ミニウム合金である場合にこれを著しく傷つけるという
欠点があり、またグラファイト、二硫化モリブデン等の
他の無機充填剤では満足のいく耐摩耗性が得られない。
更に、摺動中にコンタミネーションの影響を受けやすい
雰囲気中においては、有機充填剤を添加したとしても、
長時間摺動すると耐摩耗性が劣ったり、相手材を傷つけ
るようになる可能性が十分ある。
また、PTFEは、荷重による変形(クリープ)が大き
く、高荷重下または高温下における使用が制限されるた
めに、充填材の増量または複合化、さらにはPTFE自
体の改善等による数多くのクリープ性の改善策が採られ
たが、このような方法ではクリープ性の改善ができて
も、機械的強度が低下したり、摺動特性が劣って好まし
くない。
また、PTFEの薄肉材料の周囲にクリープ性の小さい
熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂等を射出成形して積層体も
しくは複合体とする方法もあるが、成形に手間がかかり
経済上不利である。
したがって、この発明はこのような従来の諸問題の解決
を技術的課題とし、特に相手材がアルミニウムまたはア
ルミニウム合金である場合に、その摺動面を硬化させる
ことを最大の技術的課題とした。
〔問題点を解決するための手段〕
上記の問題点を解決するために、この発明に係るシール
部材は、当該シール部材が摺接する相手方スクロール部
材の面がアルミニウムまたはアルミニウム合金であるス
クロール部材に使用するものであるとの限定の上に立っ
て、そのシール部材を有機充填剤入り四フッ化エチレン
樹脂に射出成形可能なフッ素樹脂粉末を添加した材料に
より形成することとしたものである。以下その詳細を説
明する。
まず、この発明におけるPTFEはテトラフルオロエチ
レンの単独重合体であって、アルゴフロン(登録商標、
伊国、モンテジソン社製)、テフロン(登録商標、米
国、デュポン社製)、フルオン(登録商標、英国、IC
I社製)、ポリフロン(登録商標、日本、ダイキン工業
社製)等の登録商標名で市販されているフッ素樹脂の一
種であり、圧縮成形は可能であっても通常の射出成形は
不可能な樹脂である。
つぎにこの発明の有機充填剤は、添加することによって
耐摩耗性を改善し、なおかつ摺動時に相手材であるアル
ミニウムおよびアルミニウム合金を傷つけないものであ
って、ポリフェニレンサルファイド(PPSと略称す
る)、ポリイミド(PIと略称する)、芳香族系ポリエ
ステル、芳香族系ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリ
エーテルケトン等であるが、これらのうちPPS、P
I、芳香族ポリエステルが特に好ましい。そして、その
粒径はこの発明の期待する効果の点で平均粒径30μm以
下であることが望ましく、ペレット状のものや、平均粒
径30μm以上のものは、たとえば冷凍粉砕機などを用い
て微粉砕して添加するとよい。さらに、その添加量は、
PTFE100重量部に対して5〜40重量部の範囲である
ことが望ましい。なぜならば、有機充填材が5重量部未
満の少量では改質効果は余り期待できず、40重量部以上
の多量では成形が困難になり、また改質効果の向上以上
のコスト高による経済上の不利を招いたり、PTFE本
来のもつ特性たとえば機械的強度が劣ったりして好まし
くないからである。そして、特に好ましい添加量として
はPTFE100重量部に対して7〜30重量部である。
さらに、この発明の射出成形可能なフッ素樹脂は、フッ
素原子がとれやすいものであって、分子間の結合エネル
ギーに強弱をもつものであるのが望ましく、たとえばフ
ッ素原子が不規則配列のフッ素樹脂や官能基を有するフ
ッ素樹脂が好ましく、テトラフルオロエチレン−パーフ
ルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PFAと略称
する)、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロ
ピレン共重合体(FEPと略称する)、エチレン−テト
ラフルオロエチレン共重合体、テトラフルオロエチレン
−フルオロアルキルビニルエーテル−フルオロオレフィ
ン共重合体、ポリトリクロロフルオロエチレン、および
ポリフッ化ビニリデン等が挙げられる。
これらのうちPFA、FEPが特に好ましく、具体的に
はたとえばPFAとしては、三井デュポンフロロケミカ
ル社製「テフロンPFA−J」(「テフロン」は登録商
標)、ヘキスト社製「ホスタフロンTFA」(「ホスタ
フロン」は登録商標)、およびダイキン工業社製「ネオ
フロンPFA」(「ネオフロン」は登録商標)を、FE
Pとしては三井デュポンフロロケミカル社製「テフロン
FEP−J」(「テフロン」は登録商標)およびダイキ
ン工業社製「ネオフロンFEP」(「ネオフロン」は登
録商標)等を挙げることができる。
この発明において、使用するこれらの重合体の粉末は既
製の市販品であっても何等支障がないが、ペレット状の
ものをたとえば冷凍粉砕機などを用いて微粉砕してもよ
い、ただその際の粒径はこの発明の期待する効果の点で
平均粒径50μm以下であることが望ましく、さらにその
添加量はPTFE100重量部に対して3〜40重量部の範
囲内であることが好ましい。なぜならば、重合体粉末が
3重量部未満の少量では改質効果は余り期待できず、40
重量部以上の多量では改質効果の向上以上のコスト高に
よる経済上の不利を招いて好ましくないからであり、ま
た成形方法も複雑になり摺動特性も悪くなる。特に好ま
しい添加量はPTFE100重量部に対して3〜25重量部
である。なお、有機充填剤の添加量に対する射出成形可
能にフッ素樹脂の添加量の割合は上記の添加量の範囲内
において、0.25〜4(有機充填剤の添加量/射出成形可
能ににフッ素樹脂の添加量)であることが好ましい。
以上述べた各素材の混合物は、従来の充填剤入りPTF
Eの通常の成形条件で成形すればよく、たとえば粉状混
合物を金型に入れ、380〜600kg/cm2の圧力を加えて予
備成形した後、金型から取り出し370℃で焼結すれば成
形体が得られる。このほかに、加熱加圧する方法、ラム
押出し機による連続成形法などの方法も利用できる。
〔作用〕
この発明の組成物に含まれる有機充填剤は、耐摩耗性を
改善し、しかも摺動時に相手材であるアルミニウムおよ
びアルミニウム合金を傷つけないという作用を示し、ま
た射出成形可能なフッ素樹脂は耐クリープ性を改善し、
なおかつ摺動時に相手材であるアルミニウムおよびアル
ミニウム合金の摺動面にフッ化アルミニウムを生成し
て、アルミニウムおよびアルミニウム合金の表面を硬化
するという作用を示す。
〔実施例〕 PTFE(三井デュポンフロロケミカル社製:テフロ
ン7J「テフロン」は登録商標) 変性PTFE(ヘキスト社製:ホスタフロンTFM17
00「ホスタフロン」は登録商標) PPS(フィリップス・ペトローリアム インターナ
ショナル社製:ライトンP−4、平均粒径28μm、コー
ルターカウンター法) PI(ローヌプラン社製:ケルイミド1000、平均粒径
44μm、コールターカウンター法)をホソカワミクロン
社製リンレックスを用いて20μm(コールターカウンタ
ー法)に微粉砕したもの。
芳香族ポリエステル(住友化学社製:エコノールE10
1−S「エコノール」は登録商標、平均粒径15±5μ
m、光透過法) PFA(三井デュポンフロロケミカル社製:MP−1
0、平均粒径35μm、ミクロメログラフ法) FEP(三井デュポンフロロケミカル社製:TL−12
0、平均粒径2μm、電子顕微鏡法) ガラス繊維(米国OCF社製:MF739“1/32”、繊
維径13μm、平均繊維長70μm、顕微鏡法) グラファイト(日本黒鉛社製:CB−150、平均粒径2
3μm、コールターカウンター法) 炭素繊維(東レ社製:トレカMLD−300「トレカ」
は登録商標、繊維径7μm、繊維長300μm) を原料とし、第1表に示す配合(重量)比でこれらをヘ
ンシェルミキサーで充分混合した後、バンタムミルで粉
砕を行ない、Vブレンダーで充分にほぐしてから、内径
30mmの円筒状の金型に充填し、500kg/cm2の圧力をかけ
て予備成形を行なった。
得られた予備成形体を360℃、三時間加熱して成形体と
し、これを試験片に加工し、ASTM−D621に従って
圧縮クリープ性(140kg/cm2、24時間、圧縮クリープ変
形率%)を、また滑り速度毎分32m、荷重6.25kg/cm2
のもとに、スラスト型摩擦摩耗試験機により摩擦係数お
よび摩耗係数(×10-10cm3/kg-m)を測定した。
この際相手材はすべてアルミニウム合金A390−T6を
使用した。また、摩耗試験後に相手材の摺動面の表面ア
ラサにより損傷度合を調べ、相手材を傷つけない場合は
◎印、相手材を傷つける場合は×印の2段階で表した。
そして、さらに摩耗試験後に相手材の摺動面に生成する
フッ化アルミニウムの生成度合をESCA分析(デュポ
ン−島津製作所ESCA650B)によって調べ、その生
成度合をフッ化アルミニウムを著しく生成する場合◎
印、少し生成する場合○、全く生成しない場合×印の3
段階で表わしたものである。今回の発明で使用したES
CA分析とは、電子分光法のことであり、物質にX線を
照射して、発生する電子の運動量分布あるいは運動エネ
ルギー分布、さらにはその角度分布などを測定する分光
法である。
第2表に示されているように、比較例8、9、11のよ
うな無機充填材を添加した場合、耐クリープ性は改善さ
れても、相手材を著しく傷つけるかあるいは耐摩耗性が
著しく劣るのであって、また比較例7、13のように、
射出成形可能なフッ素樹脂を添加しないかあるいは添加
量の少ないものは耐クリープ性も改善されず、また、フ
ッ化アルミニウムも生成しないので、アルミニウム合金
の摺動面が硬化せず、コンタミネーションの影響で耐摩
耗性は著しく劣っていき相手材を損傷させる可能性があ
る。そして、比較例10、14のように、有機充填剤を
添加しないかあるいは添加量の少ないものは、耐摩耗性
が著しく劣る。さらに比較例12のように、変性PTF
Eを使用した場合も耐摩耗性が著しく劣るのである。い
ずれの場合も、総合的に好ましいものは得られなかっ
た。
これに対して、実施例1〜6の結果は耐クリープ性、耐
摩耗性を改善し、摺動時に相手材を傷つけることもな
く、なおかつ、摺動面にフッ化アルミニウムを生成する
という好ましい性能を示していることが明瞭に理解でき
る。
〔効果〕
この発明の組成物からなる成形体は、PTFE本来の特
性を損うことなく、優れた耐クリープ性、耐摩耗性を有
し、また摺動時に相手材であるアルミニウムおよびアル
ミニウム合金を傷つけずなおかつ、アルミニウムおよび
アルミニウム合金の摺動面にフッ化アルミニウムを生成
して、表面を硬化するという特性を兼ね備えているもの
であって、アルミニウム又はアルミニウム化が図られて
いるスクロール型コンプレッサー部材端面に装着するシ
ール材として最適なものである。
【図面の簡単な説明】
第1図はスクロール部材の斜視図、第2図は同上の一部
を示す断面図、第3図はスクロール型コンプレッサーの
一部を示す断面図である。 1、1′……スクロール部材、2……うず巻壁、4……
シール材。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】基板の片面にうず巻壁を一体に形成してな
    る一対のスクロール部材を使用し、各スクロール部材の
    うず巻壁相互を偏心状態にかみ合わせ、かつ溝壁先端に
    形成されたシール溝に嵌合したシール部材とによって、
    両スクロール部材間に密閉空間を形成し、かつ、いずれ
    か一方のうず巻壁端面と対向する他方のスクロール部材
    の相手面をアルミニウムまたはアルミニウム合金によっ
    て形成したスクロール型コンプレッサーに装着されるシ
    ール部材において、前記シール部材を有機充填材入り四
    フッ化エチレン樹脂に射出成形可能なフッ素樹脂粉末を
    添加した材料により形成したことを特徴とするスクロー
    ル型コンプレッサーのシール部材。
JP60254481A 1985-11-11 1985-11-11 スクロ−ル型コンプレツサ−のシ−ル部材 Expired - Fee Related JPH0631624B2 (ja)

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