JPH0693987A

JPH0693987A - コンプレッサー用シール部材

Info

Publication number: JPH0693987A
Application number: JP24205792A
Authority: JP
Inventors: Noboru Umemoto; 昇梅本
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 1992-09-10
Filing date: 1992-09-10
Publication date: 1994-04-05
Anticipated expiration: 2016-05-08
Also published as: JP3162502B2

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は、コンプレッサー用のシール部材
を、低摩擦特性に加えて、耐摩耗性、耐屈曲性、耐クリ
ープ性を全て満足するものとし、スクロール型またはヘ
リカルブレード型のコンプレッサーに適当なシール部材
とする。【構成】スクロール型またはヘリカルブレード型のコ
ンプレッサーの渦巻状または螺旋状の密封摺接面を形成
するシール部材を、パーフルオロアルコキシ樹脂に、そ
の成形温度に耐えるポリイミド樹脂、芳香族ポリエステ
ル樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリシアノアリールエ
ーテル樹脂およびポリフェニレンサルファイド樹脂から
なる群から選ばれる一種以上の樹脂およびガラス繊維な
どの繊維状強化材とからなる所定の組成物によって形成
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、スクロール型または
ヘリカルブレード型のコンプレッサーに適用されるコン
プレッサー用シール部材に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、冷蔵庫、空気調和装置などの冷
凍サイクルの冷媒ガス圧縮用のコンプレッサーの構造を
簡単にし、かつ冷凍能力を向上させるため、スクロール
型コンプレッサーやヘリカルブレード型のコンプレッサ
ーが開発され、そのようなコンプレッサーに適用される
シール部材についても種々の改良がなされてきている。

【０００３】たとえば、スクロール型コンプレッサー用
のシール部材についてみると、図１および図２は、従来
公知の渦巻型の密封摺接面を形成するスクロール部材１
を示すものであり、その渦巻壁２の端面には溝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、図３は、スクロール部材１を可動側とし、固定スク
ロール部材１’と偏心させてかみあった状態を示してお
り、両方の渦巻壁２の各シール部材４を対抗する他のス
クロール部材１、１’の渦巻き溝の底に気密に摺接さ
せ、相互にシールを図るようになっている。

【０００４】また、ヘリカルブレード型のコンプレッサ
ー用のシール部材についてみると、図４および図５は、
従来公知のヘリカルブレード５を示すものであり、右端
側を吸入側、左端側を吐出側とした円筒状のシリンダー
６と外周面に螺旋状のブレード５を設けた円柱状のピス
トン７とを組み合わせて、圧縮機構を構成している。す
なわち、ピストン７の外周面には、吸入側から吐出側ま
に行くにしたがって小さくなるピッチで螺旋状の溝８を
形成しており、この溝８には、シリンダ６の内面にその
外周端縁を接する連続した螺旋状のブレード５が、溝８
に出入り自在に嵌め込まれている。ピストン７の軸心
は、シリンダ６の軸心に対して偏心して配置され、かつ
図外の支軸部によって回転自在に支持されている。そし
て、シリンダ６がピストン７の回りで図外のロータで回
転駆動されると、ピストン７は、シリンダ６に対して旋
回する。すなわち、シリンダ６内のピストン７は、その
ブレード５をシリンダ６の内面に摺接させた状態で自転
しながら公転する。

【０００５】そして、各動作室９の容積は、吸入側から
吐出側にかけて徐々に小さく形成されているので、シリ
ンダ６内に取り入れられた流体は、移送されるうち徐々
に圧縮されるのである。

【０００６】上記したように、スクロール型またはヘリ
カルブレード型のコンプレッサー用シール部材は、通常
のピストンリング型コンプレッサーのシール部材より
も、摺動面積、摺動距離、圧力、回転速度などにおいて
過酷な条件で使用されるので、低摩擦特性に加えて耐摩
耗性、シール特性、耐屈曲性、耐クリープ性を特に必要
とする。

【０００７】このような要件に対応するように改良を試
みたシール部材として、たとえば、特開昭６２−１１３
８８２号公報、特開平３−８８９９２号公報には、有機
質充填材を添加した四フッ化エチレン樹脂組成物が開示
されている。また、特開昭６２−２２３４８８号公報、
特開平４−６０１９２号公報には、ポリエーテルエーテ
ルケトン樹脂などの射出成形可能な樹脂をマトリックス
に用いた樹脂組成物からなるシール部材が開示されてい
る。また、特開平３−８８９９３号公報には、四フッ化
エチレン・パーフルオロアルコキシエチレン共重合樹脂
（以下、ＰＦＡと略記する）にてシール部材を形成する
ことが開示されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記した従来
のコンプレッサー用のシール部材のうち、有機質充填材
を添加した四フッ化エチレン樹脂組成物は、耐クリープ
性および耐摩耗性が劣るという問題点がある。

【０００９】また、ポリエーテルエーテルケトン樹脂な
どの射出成形可能な樹脂をマトリックスに用いた樹脂組
成物からなるシール部材は、マトリックス樹脂自体の柔
軟性が劣るので、耐屈曲性、シール特性が劣るという問
題点がある。

【００１０】さらにまた、ＰＦＡではシール部材の表面
層（スキン層）と内層（コア層）が、層間剥離を起こす
現象が発生し易く、結果的に摩耗が激しくなって充分な
シール特性を発揮しないという問題点もある。

【００１１】そこで、この発明は、前記したコンプレッ
サー用のシール部材を、低摩擦特性に加えて、耐摩耗
性、耐屈曲性、耐クリープ性を全て満足するものとし、
所定のコンプレッサーに適当なシール部材とすることを
課題としている。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、この発明においては、スクロール型またはヘリカル
ブレード型のコンプレッサーの渦巻状または螺旋状の密
封摺接面を形成するシール部材において、このシール部
材をパーフルオロアルコキシ樹脂に耐熱性有機質充填剤
と繊維状強化材とを添加したパーフルオロアルコキシ樹
脂組成物によって形成したのである。

【００１３】また、前記耐熱性有機質充填剤は、ポリイ
ミド樹脂、芳香族ポリエステル樹脂、ポリアミドイミド
樹脂、ポリシアノアリールエーテル樹脂およびポリフェ
ニレンサルファイド樹脂からなる群から選ばれる一種以
上の樹脂であってよい。

【００１４】以下、その詳細を述べる。

【００１５】先ず、この発明におけるパーフルオロアル
コキシ樹脂（以下、ＰＦＡと略記する。）は、パーフル
オロアルコキシ側鎖を有する鎖状フッ素樹脂であって、
テトラフルオロエチレンと上記側鎖を与え得るコモノマ
ーとを必須成分とする共重合体で、３７２±１℃におけ
る比溶融粘度が１×１０³〜１×１０⁶ポイズの樹脂で
ある。ここで、パーフルオロアルコキシ側鎖を与え得る
コモノマーの代表的なものとしては、下記の化１の式で
示されるパーフルオロアルコキシアルキルフルオロビニ
ルエーテル類、下記の化２の式で示されるパーフルオロ
アルキルフルオロビニルポリエーテル類などがある。こ
のような共重合体の代表的な市販銘柄としては、三井デ
ュポンフロロケミカル社製：テフロンＰＦＡ−３４０
Ｊ、３５０Ｊ、またはダイキン工業社製：ネオフロンＰ
ＦＡなどを例示することができる。

【００１６】

【化１】

【００１７】

【化２】

【００１８】また、この発明における耐熱性有機質充填
剤とは、ＰＦＡの成形温度（通常３２０〜４００℃）で
熱分解せず、その成形性を改善できるものであり、ポリ
イミド樹脂、芳香族ポリエステル樹脂、ポリアミドイミ
ド樹脂、ポリシアノアリールエーテル樹脂およびポリフ
ェニレンサルファイド樹脂から選ばれる１種以上の樹脂
が好ましく、特に、ＰＦＡの溶融粘度よりも溶融粘度の
小さいものが好ましい。

【００１９】次に、この発明に用いる繊維状強化材は、
前記したＰＦＡの成形温度（通常３２０〜４００℃）に
耐えるものであって、たとえば、ガラス繊維、炭素繊
維、グラファイト繊維、ウォラストナイト、チタン酸カ
リウムホイスカー、カーボンホイスカー、シリコンカー
バイドホイスカー、サファイアホイスカーなどの無機繊
維およびホイスカー類、鋼線、銅線、ステンレス線など
の金属繊維、タングステン心線または炭素繊維などにボ
ロン、炭化ケイ素などを蒸着したいわゆるボロン繊維、
炭化ケイ素繊維などの複合繊維および芳香族ポリイミド
繊維などの耐熱性有機繊維を挙げることができる。

【００２０】ここで、ＰＦＡに対する耐熱性有機質充填
剤と繊維状強化材の添加量は、成分全体の重量を１００
として、耐熱性有機質充填剤３〜３０重量％、繊維状強
化材３〜３０重量％であることが好ましい。なぜなら、
耐熱性有機質充填剤が３重量％未満の少量ではＰＦＡの
成形性を改善することができず、３０重量％を越える多
量ではＰＦＡ本来の柔軟性および摺動特性を発揮できな
くなるからである。また、繊維状強化材の添加量が３重
量％未満では、成形物の耐摩耗性はほとんど向上せず、
また３０重量％を越える多量では成形性の低下を招いて
好ましくないからである。

【００２１】また、この発明の効果を損なわない限り、
上記以外の各種の充填剤を添加することもできる。この
ような充填剤としては、芳香族ポリエーテルケトン樹
脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリエーテルサルフォン
樹脂、耐熱性ポリアミド樹脂、フェノール系樹脂、アラ
ミド樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂などの有機耐熱
性高分子はじめとし、グラファイトまたは亜鉛、アルミ
ニウム、マグネシウムなどの金属もしくは酸化物などの
熱伝動改良用無機粉末、ガラスビーズ、シリカバルー
ン、珪藻土、石綿、炭酸マグネシウムなどの無機質粉
末、グラファイト、カーボン、マイカ、タルク、二硫化
モリブデン、二硫化タングステン、リン酸化合物などの
潤滑性向上用無機質粉末、および酸化鉄、硫化カドミウ
ム、セレン化カドミウム、カーボンブラックなどの無機
質顔料、シリコーンオイル、エステルオイル、フッ素オ
イル、ポリフェニレンエーテルオイル、ワックス、ステ
アリン酸亜鉛塩などの内部潤滑剤的添加剤など、数多く
のものを例示することができる。

【００２２】以上述べたパーフルオロアルコキシ樹脂、
繊維状強化材およびその他の充填剤の混合および成形方
法は、従来から広く行なわれている混合成形条件を採用
でき、たとえばタンブラーミキサー、ヘンシェルミキサ
ー、ボールミルなどの混合機によって乾式混合し、これ
を熱ロール、ニーダ、バンバリーミキサー、溶融押出機
などで溶融混合して成形材料として、たとえばペレット
状にし、これを射出成形機などによって所定のシール部
材としての形状に溶融成形すればよい。このときの成形
条件は特に限定されることはなく、パーフルオロアルコ
キシ樹脂の通常の成形条件に従えばよい。

【００２３】

【作用】この発明におけるシール部材は、本来、耐屈曲
性および耐クリープ性に優れるＰＦＡの物性をさらに改
善したものであって、ＰＦＡの耐摩耗性を繊維状強化材
によって改善すると共に、耐熱性有機質充填剤をもって
繊維状強化材含有のＰＦＡの柔軟性および低摩擦特性を
損なうことなく、成形性を著しく改善するので、成形品
の表層に異常剥離が発生しないものとなる。

【００２４】

【実施例】実施例および比較例に使用した原材料を一括
して示すと以下の通りである。なお、（）内には略称
を示し、配合割合は全て重量％で示した。

【００２５】（Ｉ）パーフルオロアルコキシ樹脂（ＰＦ
Ａ）（１）三井デュポンフロロケミカル社製：テフロンＰＦ
Ａ３４０−Ｊを粒径３０μｍの粉末状に粉砕したもの（II）耐熱性有機質充填剤（２）ポリイミド樹脂（ＰＩ）三井東圧化学社製：ＮＥＷＴＰＩ４５０（３）芳香族ポリエステル樹脂（ＬＣＰ）日本石油化学社製：ザイダーＳＲＴ３００（４）ポリアミドイミド樹脂（ＰＡＩ）アモコ社製：トーロン４０００ＴＦ（５）ポリシアノアリールエーテル樹脂（ＰＥＮ）出光興産社製：ポリエーテルニトリルＩＤ３００（６）ポリフェニレンサルファイド樹脂（ＰＰＳ）トープレン社製：Ｔ−４（III ）繊維状強化材（７）ガラス繊維（ＧＦ−１）旭ファイバーグラス社製：ＣＳＯ３ＤＥＦＴ５６２（繊
維長３ｍｍ、繊維径平均６μｍ）（８）ガラス繊維（ＧＦ−２）旭ファイバーグラス社製：ＭＦ−ＫＡＣ（繊維長５０〜
１２０μｍ、繊維径平均１３μｍ）（９）炭素繊維（ＣＦ）呉羽化学工業社製：Ｍ２０７Ｓ（繊維長７００μｍ、
繊維径平均１４．５μｍ）（III ）その他充填剤（１０）二硫化モリブデン（ＭｏＳ₂）ダウコーニング社製：モリコートＺパウダー上記の各原材料を表１に示した割合で乾式混合した後、
二軸溶融押出機（池貝鉄鋼社製：ＰＣＭ−３０）に供給
し、３６０℃、スクリュー回転数１５０ｒｐｍで溶融混
練しながら径３ｍｍの穴５個のストランドダイから押出
し、押出されたストランドを連続的に切断してペレット
を作成した。得られたペレットを射出成形機（バレル温
度３２０〜３８０℃、金型温度２１０℃、射出圧力８０
０ｋｇ／ｃｍ²）にかけて定められた試験片を成形し
た。成形品の物性は次の（１）（２）示す試験方法にて
求め、得られた結果は表１および表２に示した。

【００２６】（１）摩擦摩耗試験−１ピンオンディスク型摩擦摩耗試験機にて、ディスクとし
てＰＦＡ組成物からなる円板を、摺動面未加工すなわち
成形品そのままの状態で用い、ピンとして直径８ｍｍ長
さ１０ｍｍで端面がフラットな炭素工具鋼ＳＫ３を用い
て下記の条件で試験を行い、試験開始２時間後の摩擦係
数と同８時間後の摩耗量（μｍ）を測定した。

【００２７】試験条件：荷重１ｋｇｆ、速度２１６
０ｒｐｍ、温度１００℃、雰囲気コンプレッサー油ス
ニソ３ＧＳＤ（２）摩擦摩耗試験−２摩擦摩耗試験−１にて、ピンとして１０ｍｍ×１０ｍ
ｍ、長さ２０ｍｍの円柱状のピンの端面を、幅１０ｍ
ｍ、０．２Ｒ（１２０°）のエッジ状にした炭素工具鋼
ＳＫ３を用いること以外は、前記試験と全く同じ条件で
試験を行ない、試験開始１時間後の摩擦係数および同５
時間後の摩耗量（μｍ）を測定した。なお、比較例の摩
耗量の値は、試験開始５時間後までに摩耗量１ｍｍ以上
を越えた（異常摩耗が発生した）ため、それまでの時間
を示した。

【００２８】

【表１】

【００２９】

【表２】

【００３０】表１および表２の結果から明らかなよう
に、ＰＦＡを原材料に使用しても繊維状強化材または耐
熱性有機質充填剤を配合しなかった比較例１〜４は、特
にエッジピンを用いた試験（摩擦摩耗試験−２）にて、
摩耗量１ｍｍ以上の異常摩耗が発生した。

【００３１】これに対して、所定のＰＦＡ組成物を使用
した実施例１〜６は、いずれの試験においても摩擦係数
および摩耗量ともに低い値であり、前記コンプレッサー
用のシール部材として優れた摩擦摩耗特性を有してい
た。

【００３２】

【効果】この発明は、以上説明したように、コンプレッ
サー用のシール部材を、所定の耐熱性有機質充填剤およ
び繊維状強化材を含有する所定のＰＦＡ組成物によって
形成したので、耐屈曲性、耐クリープ性は当然のことな
がら、低摩擦特性、耐摩耗性を全て満足するものとな
り、スクロール型またはヘリカルブレード型のコンプレ
ッサーの渦巻状または螺旋状の密封摺接面を形成するシ
ール部材として、最適のものであるといえる。

【図面の簡単な説明】

【図１】スクロール型コンプレッサーのスクロール部材
を示す斜視図

【図２】図１の要部断面図

【図３】スクロール型コンプレッサーの内部構造を示す
断面図

【図４】ヘリカルブレード型コンプレッサーの螺旋状ブ
レードを示す斜視図

【図５】ヘリカルブレード型コンプレッサーの内部構造
を示す断面図

【符号の説明】

１、１’ スクロール部材２渦巻壁３、８溝４シール部材５ブレード６シリンダ７ピストン９動作室

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】スクロール型またはヘリカルブレード型
のコンプレッサーの渦巻状または螺旋状の密封摺接面を
形成するシール部材において、このシール部材をパーフルオロアルコキシ樹脂に耐熱性
有機質充填剤と繊維状強化材とを添加したパーフルオロ
アルコキシ樹脂組成物によって形成したことを特徴とす
るコンプレッサー用シール部材。
【請求項２】耐熱性有機質充填剤がポリイミド樹脂、
芳香族ポリエステル樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリ
シアノアリールエーテル樹脂およびポリフェニレンサル
ファイド樹脂からなる群から選ばれる一種以上の樹脂で
ある請求項１記載のコンプレッサー用シール部材。