JPH0730747B2 - 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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JPH0730747B2
JPH0730747B2 JP6550086A JP6550086A JPH0730747B2 JP H0730747 B2 JPH0730747 B2 JP H0730747B2 JP 6550086 A JP6550086 A JP 6550086A JP 6550086 A JP6550086 A JP 6550086A JP H0730747 B2 JPH0730747 B2 JP H0730747B2
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昇 梅本
俊郎 藤井
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株式会社豊田自動織機製作所
エヌティエヌ株式会社
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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ツサー用のシール部
材に関するものである。
〔従来の技術〕
スクロール型コンプレツサーは、基板の片面にうず巻壁
を形成した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わせ、相対的な
公転円運動を行なわせることによつて、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、たとえば
特開昭50−32512号公報、同55−81296号公報等によつて
既によく知られているものである。
第1図および第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′と偏心させてかみ合わせた状態を示して
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させ、相互
にシールを図るようになつている。
上記のようなスクロール型コンプレツサーにおいては、
最近その軽量化を図るためにスクロール部材1をアルミ
ニウムまたはアルミニウム合金のような軽金属類で製作
するようになり、また常時摺接するシール部材4には四
フツ化エチレン樹脂(PTFEと略称する)が用いられるよ
うになつて来た。このPTFEは耐熱性、耐薬品性、難燃性
その他自己潤滑性、非粘着性、低摩擦係数などきわめて
優れた性能を有する樹脂であるから、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
ている。しかし、このような樹脂も耐摩耗性、耐クリー
プ性は必ずしも満足できるものではなく、これら性質を
改善するためにPTFEに充填剤を添加したとしても相手材
である金属面に傷をつけたり、長時間摺動したときに耐
摩耗性が次第に低下していく危険がある。そこで、この
ような欠点を解決するためにこの発明者らは特願昭60−
254481号において新たなシール用材料、すなわちPTFEに
有機充填剤(たとえばポリフエニレンサルフアイド、ポ
リイミド、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)および
射出成形可能なフツ素樹脂粉末を添加混合した組成物を
開示したが、このようなシール材は耐クリープ性の改善
が認められても、高荷重下における使用に際しては、か
なりの寸法変化が起こり、また冷媒中で使用されるとき
は膨潤による寸法変化も起こる恐れがあり、コンプレツ
サーの運転効率の低下を招くことになる。さらに主成分
がPTFEである組成物は射出成形が不可能であつて、生産
性が悪く、当然のことながら製品コストも高くなつて好
ましくない。
〔発明が解決しようとする問題点〕
このように、従来の技術においては、耐熱性、耐薬品
性、難燃性、潤滑性、耐摩耗性、寸法安定性、耐クリー
プ性などに優れしかも射出成形が可能であるといつた材
料からなるシール部材は得られなかつたという問題点が
あつた。
〔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、この発明はスクロール
型コンプレツサーのシール部材を、芳香族ポリエーテル
ケトン樹脂、ポリアリーレンスルフイド樹脂、ポリエー
テルイミド樹脂のうちの少なくとも1種類の樹脂に四フ
ツ化エチレン樹脂および射出成形可能な含フツ素樹脂を
添加した組成物によつて形成するという手段を採用した
ものである。以下その詳細を述べる。
まず、この発明の芳香族ポリエーテルケトン樹脂は繰り
返し単位 を単独で、もしくはこの繰り返し単位と他の繰り返し単
位、たとえば など とがポリエーテルケトン樹脂本来の特性が失われない程
度に共存した重合体であつて、英国アイ・シー・アイ社
製の登録商標名Udel−PEEKとして市販されているポリエ
ーテルエーテルケトンのような耐熱性、耐燃性、機械的
強度など優れた諸特性を有する樹脂(以下このような樹
脂をPEEKと略称する〕であり、その製造方法は特開昭54
−90296号公報などに開示されている。
つぎにこの発明のポリアリーレンスルフイド樹脂とは、
一般式 Ar−Sn で表わされる重合体である。ここで式中の−Ar−は、 など の少なくとも一つの炭素6員環を含む2価の芳香族残基
であり、さらに各芳香環にF、Cl、Br、CH3などの置換
基が導入されてもよい。特に典型的なポリアリーレンス
ルフイド樹脂は一般式 で表わされるポリフエニレンサルフイド(PPSと略称す
る)であって、米国フイリツプスペトローリアム社から
登録商標ライトンとして市販されている樹脂である。そ
の製造方法は米国特許第3,354,129号明細書およびそれ
に対応する特公昭45−3368号公報に記載されているが、
特公昭52−12240号公報、同53−25588号公報、同53−25
589号公報に示されているように酢酸リチウムまたは塩
化リチウムなどの触媒を併用すればさらに重合度の高い
PPSを製造することも可能である。
さらにこの発明のポリエーテルイミド樹脂はエーテル結
合およびイミド結合を必須の結合単位とし、その組み合
わせによつて構成される熱可塑性重合体(PEIと略称す
る)であり、たとえば で表わされる米国ゼネラル・エレクトリツク社製の商標
名ウルテムとして市販されている樹脂などを例示するこ
とができる。この製造方法は特公昭57−9372号公報等に
示されている。
以上述べたPEEK、PPSおよびPEIはいずれも数多くの優れ
た特性を有する樹脂であるが、耐摩耗性、潤滑性につい
ては満足できるものとは言えない。
また、この発明におけるPTFEは四フツ化エチレンの重合
体であり、伊国モンテジソン社製のアルゴフロン、米国
デユポン社製のテフロン、英国アイ・シー・アイ社製の
フルオン、ダイキン工業社製のポリフロン等(以上商品
名はいずれも登録商標名)、さらには喜多村社製のKTM3
00、同400、KTL600等の名称で市販されているフツ素樹
脂の一種である。このようなPTFEはPEEK、PPS、PEIの1
種もしくは2種以上の混合物(100重量部)に対して5
〜70重量部、好ましくは7〜55重量部、を添加すること
が望ましい。なぜならばPTFEの添加量が5重量部未満の
少量では潤滑性付与に基づく摺動特性の改善は期待でき
ず、70重量部を越える多量では、PEEK、PPS、PEIなどが
有する本来の優れた性質に悪影響を及ぼすからである。
さらに、この発明の射出成形可能な含フツ素樹脂は、摺
動時の相手材であるアルミニウム、アルミニウム合金な
どの摺動面にフツ化アルミニウムのような化合物を形成
するような樹脂が望ましく、フツ素原子が外れやすく、
分子間の結合エネルギーに強弱があり、特にフツ素原子
が不規則に配列していたり、官能基を有しているフツ素
樹脂が好ましい。このようなものとしては、たとえばテ
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−フルオロオレフイン共重合体、ポリトリクロ
ロフルオロエチレンおよびポリフツ化ビニリデン等を例
示することができるが、これらの中でPFAおよびFEPが特
に好ましいものであり、具体的な市販品としてつぎのよ
うな商品を挙げることができる。すなわち、三井フロロ
ケミカル社製のテフロンPFA−J、ヘキスト社製のホス
タフロンTFAおよびダイキン工業社製のネオフロンPFA、
三井フロロケミカル社製のテフロンFEP−Jおよびダイ
キン工業社製のネオフロンFEPなどである。そしてこの
ような射出成形可能な含フツ素樹脂は前記したPEEK、PP
S、PEIなどの樹脂にPTFEを添加した組成物の弾性をも改
善するものであり、その添加量はPEEK、PPS、PEIの1種
もしくは2種以上の混合物(100重量部)に対して3〜5
0重量部、好ましくは3〜35重量部であることが好まし
い。なぜならば、この添加量が3重量部未満の少量では
改質効果は余り期待できず、50重量部を越える多量では
耐摩耗性が著しく低下して好ましくないからである。
なお、以上の諸原料からなる組成物にシール部材として
不可欠の特性、すなわち耐クリープ性その他の機械的性
質、冷媒中における寸法安定性(非膨潤性)、耐摩耗
性、潤滑性、摺動相手材表面に対する硬化作用性などの
重要な特性に悪影響を及ぼさない範囲で各種充填剤たと
えばポリアミドイミド、芳香族ポリエステル、ポリイミ
ド、シリコーン、芳香族ポリアミド等の耐熱性高分子材
料、グラフアイト、カーボン、二硫化モリブデン、二硫
化タングステン、窒化ホウ素、フツ化黒鉛、一酸化鉛、
窒化珪素等の固体潤滑剤、マイカ、タルク、酸化チタ
ン、クレー、カオリン、炭酸カルシウム等の無機粉末な
どを添加してもかまわない。
〔実施例〕
実施例および比較例において用いた諸原料はつぎのとお
りである。すなわち、 PEEK(英国アイ・シー・アイ社製:Udel−PEEK 150
P)、 PPS(米国フイリツプスペトローリアム・インターナ
シヨナル社製:ライトンP−4)、 PEI(米国ゼネラル・エレクトリツク社製:ウルテム1
000)、 PTFE(喜多村社製:KTL600)、 PTFE(三井デユポンフロロケミカル社製:テフロン7
J)、 PFA(同社製:MP−10)、 FEP(同社製:TL−120)、 芳香族ポリエステル(住友化学社製:エコノールE101
−S)、 である。なお、これらの配合割合はすべて重量%で表示
することとする。
実施例1〜4: 上記の諸原料を第1表に示す割合で配合し、乾式混合し
た後二軸溶融押出機(池貝鉄工社製:PCM−30押出機)に
供給し、第1表に併記した溶融混合条件で押出し造粒
し、さらに第1表に示した射出成形条件下で射出整形
し、内径14mm、外径23mmの円筒状の成形体、圧縮クリー
プ測定(ASTM−D621)のための角状の成形体および長さ
120mm、幅3.0mm、厚1.8mmの板状の成形体を作製した。
また、第1図、第2図および第3図に示すようなスクロ
ール部材を用いたコンプレツサーの実機テストを行なう
ために溝3に嵌合できる形状寸法のうず巻状の成形体を
も作製した。得られた各成形体を試験片として、摩擦 係数、摩耗係数(×10-10cm3/kg−m)はスラスト型摩
擦摩耗試験機により相手材をアルミニウム合金A390−T6
とし滑り速度毎分32m、荷重6.25kg/cm2条件下におい
て、また、圧縮クリープ性はASTM−D621に従つて140kg/
cm2、24時間の条件下における圧縮クリープ変形率%と
して、また膨潤性は冷凍機油とフレオンS−3との混合
物の165℃、圧力5kg/cm2の条件下100時間後における試
験片の重量増加から著しく重量の増加するもの(×
印)、少し増加するもの(△印)およびほとんど増加し
ないもの(○印)の3段階に評価する方法によつて測定
した。さらに、摩耗試験後の相手材の摺動面にフツ化ア
ルミニウムが生成する状態を電子分光器(デユポン−島
津製作所製:ESCA650B)によつて調べ、その生成度合が
著しく生成する(◎印)、少し生成する(○印)、生成
しない(×印)の3段階に評価した。また、曲げ弾性率
(kg/cm2)は前記の板状成形体を試験片として求めた。
なお、圧縮クリープ性については流れ方向に対するもの
を示し た。さらに、実機テスト用に作製した成形体については
吸入温度10℃、吐出温度120〜130℃、吸入圧力2kg/cm
2G、吐出圧力20kg/cm2G、シール部材のすべり速度毎分1
60mの条件で冷凍機油混合雰囲気中200時間の実機テスト
を行ない成形体の寸法変化(mm)、重量変化(mg)を測
定し、また、シール部材のすべり速度を毎分54mとし、
冷凍機油混合雰囲気中において、吸入温度9℃、吐出温
度80〜85℃、吸入圧力2kg/cm2G、吐出圧力15kg/cm2Gで
ある条件(試験1と呼ぶ)、および吸入温度18℃、吐出
温度110〜120℃、吸入圧力3kg/cm2G、吐出圧力25kg/cm2
Gである条件(試験2と呼ぶ)のもとにシール部材のみ
を交換してコンプレツサーの体積効率(%)を求めた。
以上の各測定によつて得られた結果を第2表にまとめ
た。
比較例1〜5: 諸原料を第3表に示す割合で混合した。しかし比較例1
および2においては射出成形が不可能であるため、乾式
混合した後内径30mmの円筒状金型に原料を詰め、500kg/
cm2の圧力をかけて予備成形し、さらに360℃、3時間加
熱して所望の形状寸法の試験片を作製した。したがつて
比較例1および2については曲げ弾性率測定用の試験片
は作製せず、また圧縮クリープ性は圧力方向 に対して横方向の圧縮クリープ性を測定したが、それ以
外の諸測定および実機テストは、さらに比較例3〜5に
おける試験片の作製方法も測定方法も含めて、すべて実
施例1〜4と同じであつて、 得られた結果は第4表にまとめた。
第2表および第4表からつぎのようなことが言える。ま
ず比較例1と2とは耐クリープ性が劣り、また機械油混
合雰囲気中においてかなりの重量変化を起こし、また比
較例3も耐クリープ性、耐摩耗性、膨潤性のいずれにお
いても好ましいものではない。比較例4は耐摩耗性に劣
り、摺動時にフツ化アルミニウムの生成は認められず、
長時間摺動したときには耐摩耗性も曲げ弾性率もさらに
低下する。比較例5も摩擦係数、摩耗係数など潤滑性は
かなり劣つている。これに対して実施例1〜4はいずれ
の性質についても好ましい結果を示し、また実機テスト
においても実施例1〜4は、寸法変化、重量変化および
体積効率のいずれの点においても好ましいものであつた
が、比較例1〜5はいずれもかなり劣つていてシール部
材には不適当であることが明らかである。
〔効果〕
以上のことから明らかなように、この発明のシール材は
PEEK、PPS、PEIなどが本来有している優れた特性を損う
ことなく、しかもこれら樹脂の耐クリープ性、耐摩耗
性、潤滑性、膨潤性、弾性などを著しく改善するもので
あり、金属摺動面にフツ化物の硬化層を形成するという
特性をも発揮する。さらに、この発明のシール部材は射
出成形が可能であるから、プレス(圧縮)成形よりも量
産化は遥かに容易であり、成形品の価格低減に大いに貢
献することになる。したがつて、この発明の意義はきわ
めて大きいと言えよう。
【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図は第1図の要
部断面図、第3図はスクロール部材をかみ合わせたコン
プレツサーの内部構造を例示する断面図である。 1,1′……スクロール部材、2……うず巻壁、3……
溝、4……シール部材

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
    れた溝に嵌合したシール部材とによつて両スクロール部
    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金属
    によつて形成したスクロール型コンプレツサーに装着さ
    れるシール部材において、そのシール部材を、芳香族ポ
    リエーテルケトン樹脂、ポリアリーレンスルフイド樹
    脂、ポリエーテルイミド樹脂のうちの少なくとも1種類
    の樹脂に四フツ化エチレン樹脂および射出成形可能な含
    フツ素樹脂を添加した組成物によつて形成したことを特
    徴とするスクロール型コンプレツサーのシール部材。
JP6550086A 1986-03-22 1986-03-22 スクロ−ル型コンプレツサ−のシ−ル部材 Expired - Fee Related JPH0730747B2 (ja)

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