WO2013183586A1 - 斜板式コンプレッサの斜板およびその製造方法、並びに斜板式コンプレッサ - Google Patents

斜板式コンプレッサの斜板およびその製造方法、並びに斜板式コンプレッサ Download PDF

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resin
coating
resin coating
shoe
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芳郎 沖
章弘 大森
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Definitions

  • the present invention relates to a swash plate for a swash plate compressor used for an air conditioner and the like, a manufacturing method thereof, and a swash plate compressor including the swash plate.
  • a shoe is slid on a swash plate mounted at right angles and diagonally, either directly on a rotating shaft or indirectly through a connecting member in a housing where refrigerant is present, The rotary motion of the swash plate is converted into the reciprocating motion of the piston, and the refrigerant is compressed and expanded.
  • Such swash plate compressors include a double swash plate type that compresses and expands refrigerant on both sides using a double-headed piston, and a single-slope that compresses and expands refrigerant only on one side using a single-headed piston.
  • the metal swash plate and the shoe may slide in the initial stage of operation before the lubricant reaches the housing where the refrigerant is present. There is no dry lubrication and seizure is likely to occur.
  • the thing which formed the sliding contact layer containing is proposed (refer patent document 1).
  • both surfaces of the swash plate substrate obtained by pressing the rolled steel plate into a disk shape are polished to form sliding surfaces on which the shoe slides, and 40 to 50% by weight of fluororesin is blended on the sliding surfaces.
  • a swash plate for a swash plate compressor in which a low friction resin coating layer is formed has been proposed (see Patent Document 2).
  • These resin coatings are, for example, spray methods, electrostatic coating methods, screen printing methods, pad printing methods, roll methods, dipping methods, tumbling methods and the like as described in paragraph 0020 of Patent Document 1. It is formed by.
  • the resin film of the swash plate formed by a conventionally known coating method has a problem that it is difficult to process with high accuracy by polishing.
  • a swash plate substrate as a base had to be processed with high accuracy. More specifically, it was necessary to polish the substrate with higher accuracy after turning. This complicates the manufacturing process of the swash plate and makes it difficult to meet the demand for reduction in manufacturing cost.
  • the swash plate of the swash plate compressor has excellent low friction characteristics, wear resistance characteristics, adhesion strength of the resin coating, etc., and seizure and cavitation (occurred) It is required to prevent erosion due to impact due to bubble bursting).
  • An object of the present invention is to provide a swash plate compressor swash plate in which a resin coating can be polished with high accuracy and adhesion strength to a swash plate substrate is ensured, and a manufacturing method thereof, and a swash plate compressor including the swash plate.
  • the swash plate of the swash plate compressor slides a shoe on a swash plate attached at a right angle and obliquely so as to be directly fixed to a rotating shaft or indirectly through a connecting member in a housing in which a refrigerant exists.
  • a swash plate of a swash plate type compressor that compresses and expands the refrigerant by converting the rotational motion of the swash plate to reciprocating motion of the piston through the shoe, and the swash plate slides on the shoe
  • a resin coating is formed on the sliding surface, and the axial cross section of the resin coating is layered in a direction parallel to the sliding surface.
  • the resin film is a film formed by linearly applying a resin paint discharged from a discharge port to a swash plate substrate.
  • the resin film is a film formed by applying the resin paint concentrically or spirally with respect to the central axis of the swash plate or spirally.
  • the resin paint is a drop-like resin paint.
  • the swash plate base material is characterized in that a shot blast treatment is applied to a portion that becomes a base immediately below the resin coating. Further, the swash plate base material is made of a disk-shaped steel plate obtained by pressing a rolled steel plate into a disk shape, and both the surfaces of the disk-shaped steel plate are turned and further subjected to the shot blast treatment. It is characterized by.
  • the resin coating is characterized in that the coating surface is polished by a double-head polishing machine.
  • the resin film is a resin film containing at least a fluororesin and graphite in a matrix resin. Further, the resin coating contains 25 to 70 parts by weight of the fluororesin and 1 to 20 parts by weight of the graphite with respect to 100 parts by weight of the matrix resin, and the tensile shear adhesive strength of the resin coating (conforms to JIS K6850). Is 25 MPa or more.
  • the method of manufacturing a swash plate for a swash plate compressor according to the present invention is a method of manufacturing a swash plate that is fixed at right angles and obliquely so as to be directly fixed to a rotating shaft or indirectly through a connecting member in a housing in which refrigerant is present.
  • a method of manufacturing a swash plate for a swash plate compressor that compresses and expands a refrigerant by sliding a shoe and converting the rotational motion of the swash plate into a reciprocating motion of a piston through the shoe.
  • a film forming step of forming a resin film on a sliding surface that slides on the shoe, and the film forming process applies a resin coating discharged from a discharge port in a linear manner to a swash plate substrate to form a film; It is a process to form.
  • both surfaces of the disk-shaped steel plate are applied to the swash plate substrate made of a disk-shaped steel plate obtained by pressing a rolled steel plate into a disk shape.
  • a lathe process is performed, and a shot blasting process is performed on a portion to be a base immediately below the resin coating.
  • a shoe is slid on a swash plate attached at right angles and diagonally, directly fixed to a rotating shaft or indirectly through a connecting member in a housing where refrigerant exists.
  • a swash plate compressor that compresses and expands the refrigerant by converting the rotational motion of the swash plate into reciprocating motion of the piston through the shoe, wherein the swash plate of the present invention is used as the swash plate. .
  • the swash plate of the swash plate compressor of the present invention has a resin film formed on a sliding surface that slides with a shoe, and the axial cross section of the resin film is layered in a direction parallel to the sliding surface. Therefore, it is possible to prevent peeling at the interlayer portion during sliding contact with the shoe, and a continuous film is formed in the sliding contact direction with the shoe and the sliding property with the shoe is excellent.
  • this resin film is a film formed by linearly applying a resin paint discharged from the discharge port to the swash plate base material, so that the adhesion strength with the swash plate base material is high, and it is peeled off during polishing processing. Does not occur. Therefore, the surface of the resin coating can be polished with high accuracy.
  • the resin coating is a coating formed by applying the resin coating concentrically or spirally to the central axis of the swash plate, the axial cross section of the resin coating is slid.
  • a structure that is layered in a direction parallel to the moving surface can be easily formed.
  • a continuous film is formed along the sliding contact direction with the shoe, and the sliding contact with the shoe is excellent.
  • the whole can be applied without any breaks, and no slight unevenness is produced, so that the sliding contact with the shoe is very excellent.
  • the discharge pressure can be set higher than when the resin paint is applied continuously, so that the resin paint bites into minute irregularities on the surface of the swash plate substrate. Applied. Therefore, the adhesion strength with the swash plate substrate can be further increased.
  • the swash plate base material is subjected to shot blasting on the base portion immediately below the resin coating, it has excellent adhesion strength to the resin coating without providing an intermediate layer such as a metal sprayed layer. Further, the manufacturing of the swash plate can be simplified, and the manufacturing cost can be reduced.
  • the swash plate base material is made of a disk-shaped steel plate obtained by pressing a rolled steel plate into a disk shape, and both the surfaces of the disk-shaped steel plate are turned and further subjected to the shot blast treatment.
  • the adhesion strength with the resin film can be improved, and the finishing accuracy of the swash plate is suitably affected.
  • the precision polishing after the lathe processing which has been conventionally required, can be omitted.
  • the coating surface of the resin coating is polished (finished) by a double-head polishing machine after the coating is formed, the parallelism of both surfaces of the swash plate sliding surface can be processed with high accuracy.
  • the resin film is excellent in the low friction characteristic and the wear resistance characteristic of the resin film because the resin film containing at least a fluororesin and graphite is formed on the matrix resin.
  • the resin coating contains 25 to 70 parts by weight of fluororesin and 1 to 20 parts by weight of graphite with respect to 100 parts by weight of the matrix resin, and the resin film has a tensile shear bond strength of 25 MPa or more.
  • the coating film is excellent in low friction characteristics and wear resistance, and the resin film has high tensile shear adhesive strength, and the adhesion strength of the film to the swash plate substrate is also high.
  • the swash plate type compressor whose surface pressure received by the swash plate is 10 MPa or more without peeling off the resin film. Furthermore, it has excellent cavitation resistance and can prevent erosion of the resin film due to cavitation in the presence of lubricating oil.
  • the method of manufacturing a swash plate for a swash plate compressor according to the present invention includes a film forming step of forming a resin film on a sliding surface that slides with a shoe of the swash plate, and the film forming step is discharged from a discharge port. Since this is a process of forming a film by linearly applying a resin coating to a swash plate substrate, it can form a resin film with excellent adhesion strength to the swash plate substrate, and can be applied with conventional coating methods such as spray coating. Productivity and yield can be improved as compared with the case of employing.
  • the swash plate compressor of the present invention includes the above-described swash plate, the swash plate compressor has sufficient adhesion strength of the resin coating while being able to be manufactured at a low cost as compared with the case of employing a conventional coating method. .
  • seizure resistance is improved. It is an excellent swash plate compressor that can avoid trouble caused by seizure of the swash plate, and is safe and has a long service life.
  • it since it can be used also for high surface pressure specifications, it is suitable for the one using carbon dioxide gas or HFC1234yf as a refrigerant.
  • FIG. 1 It is a longitudinal cross-sectional view which shows an example of the swash plate type compressor of this invention. It is sectional drawing which expands and shows the swash plate of FIG. It is a partially cutaway side view of the swash plate of FIG. It is a figure which shows the formation process of a resin film. It is a figure which shows the formation process of a resin film (it uses a drop-like resin coating material). It is a partially expanded view which shows the structure of a resin film.
  • FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing an example of a swash plate compressor of the present invention.
  • the swash plate type compressor shown in FIG. 1 uses carbon dioxide gas as a refrigerant.
  • the swash plate 3 attached obliquely so as to be directly fixed to the rotary shaft 2 in the housing 1 in which the refrigerant exists is inclined.
  • the reciprocating motion of the double-headed piston 5 is converted through the shoes 4 that slide on both sides of the plate 3, and the refrigerant is supplied to both sides of each piston 5 in the cylinder bore 6 formed at equal intervals in the circumferential direction of the housing 1.
  • a swash plate type that compresses and expands.
  • the rotary shaft 2 that is rotationally driven at high speed is supported by a needle roller bearing 7 in the radial direction and supported by a thrust needle roller bearing 8 in the thrust direction.
  • the swash plate 3 may be fixed to the rotary shaft 2 indirectly via a connecting member. Moreover, the aspect attached rather than diagonally may be sufficient.
  • the main feature of the swash plate of the swash plate compressor according to the present invention is that it has a resin film having a predetermined structure obtained by coating and forming on the sliding surface with the shoe by a predetermined method. It can also be applied to the swash plate type compressor.
  • Each piston 5 is formed with a recess 5a so as to straddle the outer periphery of the swash plate 3, and a hemispherical shoe 4 is seated on a spherical seat 9 formed on the axially opposed surface of the recess 5a. 5 is supported so as to be movable relative to the rotation of the swash plate 3. Thereby, the conversion from the rotational movement of the swash plate 3 to the reciprocating movement of the piston 5 is performed smoothly. If necessary, the surface of the shoe 4 may be subjected to processing for improving sliding characteristics such as nickel plating.
  • the base material 3a of the swash plate 3 is made of a disk-shaped steel plate obtained by pressing a rolled steel plate into a disk shape. Shot blasting is performed on the surfaces of both surfaces of the disk-shaped steel plate that are lathe-processed, and a resin film 10 having low friction characteristics is formed thereon by a predetermined method described later. Both surfaces of the base material 3a are sliding surfaces with the shoe 4 (see FIG. 1).
  • the resin coating 10 is processed with high accuracy by polishing.
  • the polishing process is performed using a double-head polishing machine, so that the parallelism of both surfaces of the swash plate can be processed with high accuracy.
  • a polishing method using a double-head polishing machine for example, a drive-type double-head polishing method can be adopted in which the upper and lower surfaces serving as sliding surfaces are simultaneously polished with a grindstone while rotating while maintaining the axial center of the disk-shaped steel plate. . By these polishing processes, the planar accuracy of the surface of the swash plate is improved.
  • the adhesive strength with the resin coating is excellent and the peeling is reduced without providing an intermediate layer such as a metal sprayed layer. . Further, by not forming the sprayed layer, it is possible to reduce the manufacturing cost and prevent the flatness of the swash plate from being lowered.
  • FIG. 6A is an axial sectional view (partially enlarged) of the resin coating
  • FIG. 6B is a plan view (partially enlarged) of the resin coating.
  • the resin coating 10 has a layer shape in which a plurality of layers are overlapped in a direction (arrow A in the drawing) in which the axial cross section is parallel to the sliding surface 3b. That is, the interlayer part 10a is standing substantially perpendicular to the sliding surface 3b.
  • the “layered shape” includes the case where there is a portion in which adjacent layers are almost completely integrated in the vicinity of the sliding surface or the like due to the properties of the resin coating.
  • the composition of the resin coating 10 is preferably a composition containing at least a fluororesin and graphite in the matrix resin. More specifically, it contains 25 to 70 parts by weight of a fluororesin and 1 to 20 parts by weight of graphite with respect to 100 parts by weight of the matrix resin, and the tensile shear bond strength (in accordance with JIS K6850) of the resin film is 25 MPa or more (preferably Is preferably 30 MPa or more.
  • the resin film can be used without peeling even when the surface pressure received by the swash plate is 10 MPa or more, and low friction characteristics, wear resistance, adhesion strength of the film, and The cavitation resistance in the presence of lubricating oil can be satisfied in a well-balanced manner.
  • any heat-resistant resin can be used as long as it has heat resistance that does not cause thermal deterioration during use of the swash plate, and can bind the fluororesin and firmly adhere the resin film to the swash plate substrate.
  • the matrix resin include polyphenylene sulfide resin, polyether ether ketone resin, polyimide resin, polyamide resin, polyamideimide (PAI) resin, epoxy resin, and phenol resin.
  • PAI polyamideimide
  • the PAI resin is a resin having an imide bond and an amide bond in the polymer main chain.
  • an aromatic PAI resin in which an imide bond and an amide bond are bonded via an aromatic group is preferable.
  • the imide bond of the aromatic PAI resin may be a precursor such as polyamic acid, a closed imide ring, or a state in which they are mixed.
  • aromatic PAI resins include PAI resins produced from aromatic primary diamines such as diphenylmethanediamine and aromatic tribasic acid anhydrides, such as mono- or diacyl halide derivatives of trimellitic acid anhydride, aromatic There are PAI resins produced from tribasic acid anhydrides and aromatic diisocyanate compounds such as diphenylmethane diisocyanate. Furthermore, as a PAI resin having a larger ratio of imide bonds than amide bonds, it is produced from aromatic, aliphatic or alicyclic diisocyanate compounds and aromatic tetrabasic acid dianhydrides and aromatic tribasic acid anhydrides. Any PAI resin can be used.
  • any fluororesin can be used as long as it has low friction, can impart non-adhesiveness to the resin film, and has heat resistance that can withstand the operating temperature atmosphere of the swash plate.
  • the fluororesin include polytetrafluoroethylene (PTFE) resin, tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether (PFA) copolymer resin, tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene (FEP) copolymer resin, and tetrafluoroethylene.
  • PTFE polytetrafluoroethylene
  • PFA tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether
  • FEP tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer resin
  • ETFE tetrafluoroethylene.
  • PTFE resin has a high melt viscosity of about 10 10 to 10 11 Pa ⁇ s at about 340 to 380 ° C., hardly flows even when the melting point is exceeded, has the highest heat resistance among fluororesins, and is excellent even at low temperatures It exhibits properties and excellent friction and wear characteristics.
  • a general PTFE resin represented by — (CF 2 —CF 2 ) n— can be used, and a perfluoroalkyl ether group (—C p F 2p —O— is added to the general PTFE resin.
  • P is an integer of 1-4
  • a modified PTFE resin into which a polyfluoroalkyl group (H (CF 2 ) q- ) (q is an integer of 1-20) or the like is introduced.
  • These PTFE resins and modified PTFE resins may be obtained by employing either a suspension polymerization method for obtaining a general molding powder or an emulsion polymerization method for obtaining a fine powder.
  • the average particle diameter (measured value by laser analysis method) of the PTFE resin powder is not particularly limited, but is preferably 30 ⁇ m or less in order to maintain the surface smoothness of the resin film.
  • PTFE resin powder a PTFE resin obtained by heating and baking at a melting point or higher can be used. Further, a powder obtained by further irradiating a heat-fired powder with ⁇ rays or electron beams can also be used. These PTFE resin powders are more excellent in uniform dispersibility in the resin coating that forms the resin film than PTFE resins (molding powder, fine powder) that are not heated and fired, and the resistance of the formed resin film. Excellent wear characteristics.
  • Fluorine resin such as PTFE resin is preferably blended in an amount of 25 to 70 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the matrix resin in the resin coating.
  • the blending amount of the fluororesin is less than 25 parts by weight, the low friction characteristic is deteriorated, and there is a possibility that the wear is accelerated due to heat generation. In addition, workability during coating is also deteriorated.
  • the blending amount of the fluororesin exceeds 70 parts by weight, the low friction characteristics are excellent, but the coating strength and wear resistance characteristics deteriorate, and there is a risk of abnormal wear under extreme pressure when the sliding shoe comes into contact with one piece. .
  • the blending amount of the fluororesin is 40 to 50 parts by weight, the tensile shear adhesive strength exceeds 35 MPa, and a sufficient safety factor against the extreme pressure conditions due to the contact of the pieces of sliding contact can be sufficiently secured.
  • the amount of the fluororesin exceeds 70 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the matrix resin is a case where it exceeds about 40% by weight when converted to the content of the fluororesin in the resin film.
  • graphite has excellent properties as a solid lubricant, and is also used as a solid lubricant for swash plates.
  • Graphite is roughly classified into natural graphite and artificial graphite. The shape includes flakes, granules, and spheres, but any of them can be used.
  • Artificial graphite is generally considered unsuitable for lubricants because it is difficult to make graphite with sufficiently advanced graphitization because it is difficult to make lubrication due to carborundum produced during the manufacturing process. ing. Since natural graphite is produced that is completely graphitized, it has very high lubricating properties and is suitable as a solid lubricant. However, since the impurity contains a lot of impurities and this impurity lowers the lubricity, the impurities must be removed, but it is difficult to completely remove them.
  • graphite it is preferable to use graphite having 97.5% or more of fixed carbon, and artificial graphite having 98.5% or more of fixed carbon is more preferable.
  • Such graphite has high compatibility with the lubricating oil, and even if the lubricating oil does not adhere to the surface, the lubricating property is maintained by the lubricating oil impregnated in a trace amount in the graphite.
  • the above graphite is preferably blended in an amount of 1 to 20 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the matrix resin in the resin coating for the purpose of improving the friction and wear characteristics.
  • amount of graphite is less than 1 part by weight, the effect of improving the friction and wear characteristics when graphite is blended is not recognized.
  • the blending amount of graphite exceeds 20 parts by weight, the adhesion of the coating is impaired, and there is a risk of peeling.
  • the total amount of additives such as fluororesin and graphite with respect to the matrix resin is less than 15 parts by weight, unevenness occurs in the resin film, making it difficult to obtain the required dimensional accuracy.
  • the resin film may contain other additives in addition to the matrix resin, fluororesin, and graphite as long as the required characteristics of the swash plate of the present invention are not significantly reduced.
  • the matrix resin is PAI resin
  • the fluororesin is PTFE resin
  • the graphite is graphite with fixed carbon of 97.5% or more, so that each is easily available and relatively inexpensive, The manufacturing cost of the swash plate can be reduced.
  • the swash plate itself becomes smaller, and specification characteristics at high speed and high load are required to maintain high output. Since cavitation is likely to occur during high-speed and high-load operation in lubricating oil, the resin film is required to have cavitation resistance so that erosion due to cavitation does not occur. In order to maintain cavitation resistance, it is necessary to increase the blending ratio of the PAI resin, which is a matrix resin, with respect to the solid lubricant. When the blending amount of the fluororesin exceeds 70 parts by weight, the blending ratio of the matrix resin that plays the role of the binder becomes small, and the cavitation resistance is not sufficient.
  • PAI resin which is a matrix resin
  • the method for manufacturing a swash plate for a swash plate compressor according to the present invention includes a film forming process for forming the above-described resin film on a sliding surface that slides with a shoe of the swash plate. This is characterized in that it is a step of forming a film by linearly applying the resin paint to the swash plate substrate.
  • FIG. 4 is a view showing a case where the resin paint is continuously discharged
  • FIG. 5 is a view showing a case where the resin paint is a drop-like resin paint.
  • the drop-like resin paint is a paint in which the resin paint is intermittently connected in a single drop, like the resin paint 12 in FIG. 5, and is continuously like the resin paint 12 in FIG. 4.
  • the paint is distinguished from the paint in a discharged state. 4 and 5, the resin coating 10 is formed by linearly applying a resin coating 12 discharged from the discharge port 11 of the liquid dispensing apparatus to the base material 3 a of the swash plate 3.
  • the resin paint 12 is discharged from the discharge port 11 while the discharge port 11 is moved relative to the base material 3a and continuously connected with a certain width corresponding to the discharge port size. Forming a coated part.
  • the base material 3a may be installed on an XY table and the base material 3a may be moved relative to the discharge port 11, or The reverse may be possible, or the discharge port 11 and the substrate 3a may be moved.
  • a needle nozzle is mainly used as the discharge port, and a round shape, a flat shape, a rectangular shape, or the like is used.
  • the base material 3a is not exposed on the sliding surface by applying it linearly with no gap to the sliding surface of the base material 3a.
  • the resin coating 12 As a method of applying the resin coating 12 linearly without a gap, (1) a method of concentrically applying the resin coating 12 to the central axis of the swash plate, or (2) a method of applying it in a spiral shape can be employed.
  • the resin film having the structure shown in FIG. 6 can be easily formed, and a continuous film is formed along the sliding contact direction with the shoe. Is excellent.
  • the resin paint 12 can be formed by linear application. In this case, by polishing the surface of the swash plate in accordance with the direction of application of the resin paint 12, polishing can be performed with high accuracy.
  • the resin paint is obtained by dispersing or dissolving the above-described matrix resin, fluororesin, graphite, and the like, which are solid contents, in a solvent at a predetermined blending ratio.
  • the resin paint is discharged continuously or in drops by a liquid dispensing apparatus.
  • Solvents include ketones such as acetone and methyl ethyl ketone, esters such as methyl acetate and ethyl acetate, aromatic hydrocarbons such as toluene and xylene, and organic halogenated compounds such as methyl chloroform, trichloroethylene, and trichlorotrifluoroethane.
  • Aprotic polar solvents such as N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), methylisopyrrolidone (MIP), dimethylformamide (DMF), and dimethylacetamide (DMAC) can be used. These solvents can be used alone or as a mixture.
  • NMP N-methyl-2-pyrrolidone
  • MIP methylisopyrrolidone
  • DMF dimethylformamide
  • DMAC dimethylacetamide
  • the viscosity of the resin coating is preferably adjusted to about 1000 to 10,000 mPa ⁇ s.
  • the resin paint is applied to the swash plate substrate by discharging it at a predetermined discharge pressure. Therefore, compared with the case where a conventional coating method such as a spray coating method is adopted, productivity and Yield can be improved. In particular, with respect to the spray coating method, there is little waste of paint, and a thick film can be formed in a short time. Even if the flatness of the base material is inferior due to the increase in thickness, it can be absorbed on the resin film side and the flatness of the resin surface can be ensured. Eliminates the need for processing with precision.
  • Resin coating is applied linearly to the swash plate substrate and then fired to obtain a cured and closely adhered resin coating.
  • This resin film has a thickness of about 40 to 60 ⁇ m after firing.
  • This resin film having a film thickness of 40 ⁇ m to 60 ⁇ m can be processed into a film thickness of 8 ⁇ m to 30 ⁇ m by a double-head polishing machine to obtain a final finishing accuracy of 15 ⁇ m or less in flatness and 15 ⁇ m or less in parallelism. Since the resin coating is polished (finished) by a double-head polishing machine, the parallelism of both surfaces of the swash plate sliding surface can be processed with high accuracy.
  • the flatness and parallelism in the present invention are defined in JIS B 0182.
  • the surface roughness of the resin coating can be changed depending on the count of the polishing grindstone, and is preferably adjusted to 0.1 to 1.0 ⁇ mRa. By setting it within this range, the real contact area on the sliding surface of the resin film sliding with the shoe is increased, the actual surface pressure can be lowered, and seizure can be prevented. If the surface roughness is less than 0.1 ⁇ mRa, the lubricating oil is insufficiently supplied to the sliding surface. If the surface roughness exceeds 1.0 ⁇ mRa, the surface area of the sliding surface is reduced, resulting in high local pressure and seizure. There is a fear. More preferably, the surface roughness is 0.2 to 0.8 ⁇ mRa. Note that the surface roughness Ra in the present invention is defined by JISJB0601.
  • the flatness of the base material is also excellent, so that the uniformity of the resin film is ensured and a stable boundary lubrication state with the lubricating oil is realized. Even when the lubricating oil is depleted, the friction and wear characteristics can be stabilized in the boundary lubrication state.
  • the swash plate type compressor of the present invention is provided with the swash plate as described above, it is inexpensive such as when the small-diameter shoe is in a locally contacted state or when the surface is not specially processed. Excellent seizure resistance even when using shoes or when lubricating oil is exhausted. In addition, erosion of the coating due to cavitation can be prevented in the presence of lubricating oil at high surface pressure and high speed. Furthermore, the manufacturing cost can be reduced.
  • the swash plate of the swash plate compressor of the present invention can shorten the manufacturing process compared with the case where the resin film is formed by a conventional coating method, and the resin film formed on the sliding surface is polished with high accuracy. Since it can be processed and has excellent adhesion strength with the swash plate base material, it can be suitably used in a recent swash plate type compressor that uses carbon dioxide or the like as a refrigerant and has a high-speed and high-load specification.

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Abstract

　樹脂被膜を備えた斜板式コンプレッサの斜板において、従来の塗装方法を用いる場合と比較して製造工程が短縮可能であり、該樹脂被膜が、高精度に研磨加工でき、斜板基材との密着強度も確保された斜板式コンプレッサの斜板およびその製造方法、並びにこの斜板を備えた斜板式コンプレッサを提供する。冷媒が存在するハウジング内で、回転軸に直接固定するように、または連結部材を介して間接的に、直角および斜めに取り付けた斜板３にシューを摺動させ、このシューを介して斜板の回転運動をピストンの往復運動に変換して、冷媒を圧縮、膨張させる斜板式コンプレッサの斜板３であり、シューと摺動する摺動面に樹脂被膜１０が形成されており、この樹脂被膜１０は、その軸方向断面が摺動面に対して平行な方向に層状であり、吐出口１１から吐出される樹脂塗料１２を斜板３の基材３ａに線状に塗布することで形成された被膜である。

Description

斜板式コンプレッサの斜板およびその製造方法、並びに斜板式コンプレッサ
　本発明はエアコンディショナなどに用いられる斜板式コンプレッサの斜板およびその製造方法、さらに該斜板を備えた斜板式コンプレッサに関する。
　斜板式コンプレッサは、冷媒が存在するハウジング内で、回転軸に直接固定するように、または連結部材を介して間接的に、直角および斜めに取り付けた斜板にシューを摺動させ、このシューを介して斜板の回転運動をピストンの往復運動に変換して、冷媒を圧縮、膨張させるものである。このような斜板式コンプレッサには、両頭形のピストンを用いて冷媒を両側で圧縮、膨張させる両斜板タイプのものと、片頭形のピストンを用いて冷媒を片側のみで圧縮、膨張させる片斜板タイプのものとがある。また、シューは斜板の片側面のみで摺動するものと、斜板の両側面で摺動するものとがある。
　これらの斜板式コンプレッサでは、運転初期において、冷媒が存在するハウジング内へ潤滑油が到達する前に金属製の斜板とシューが摺動する場合があるので、これらの摺動部が潤滑油のないドライ潤滑状態となり、焼付きが発生しやすい。
　この焼付きを防止する手段としては、例えば、シューが摺動する金属製斜板の摺動面に、中間層を介して、熱硬化性樹脂と二硫化モリブデン及びグラファイトから選択された固体潤滑剤を含む摺接層を形成したものが提案されている（特許文献１参照）。また、圧延された鋼板を円盤状にプレス加工した斜板基板の両表面を、研磨加工してシューが摺動する摺動面とし、この摺動面にフッ素樹脂が４０～５０重量％配合された低摩擦樹脂被覆層を形成した斜板式コンプレッサの斜板が提案されている（特許文献２参照）。
　これらの樹脂被膜は、例えば特許文献１の段落００２０に記載されているように、スプレー塗装法、静電塗装法、スクリーン印刷法、パッド印刷法、ロール法、ディッピング法、タンブリング法などの塗装方法により形成されている。
特開平１１－０１３６３８号公報 特開２００９－２０９７２７号公報
　上記の樹脂被膜は、摩擦摩耗特性を安定化させるため、形成後に表面を研磨加工して平面度などの精度を上げる必要がある。しかし、従来公知の塗装方法により形成された斜板の樹脂被膜は、研磨加工によって高精度に加工することが困難であるという問題があった。例えば、薄い樹脂被膜を高精度に研磨加工するためには、下地である斜板基材を高精度に加工しなければならなかった。より詳細には、基材を旋削後、さらに高精度に研磨加工する必要があった。このため、斜板の製造工程が複雑になるとともに、製造コストの低減の要求に対応することが困難となっていた。
　また、樹脂被膜と斜板基材との密着強度が低い場合も、研磨加工時に剥がれなどが発生し、樹脂被膜の表面を研磨加工によって高精度に加工することが困難であった。
　また、近年における装置全体の省エネ化、軽量コンパクト化などに伴ない、斜板式コンプレッサの斜板では、低摩擦特性、耐摩耗特性、樹脂被膜の密着強度などに優れ、焼き付きや、キャビテーション（発生した気泡の破裂による衝撃性）による壊食などを防止できることが要求されている。
　本発明はこれらの問題に対処するためになされたものであり、樹脂被膜を備えた斜板式コンプレッサの斜板において、従来の塗装方法を用いる場合と比較して製造工程が短縮可能であり、該樹脂被膜が、高精度に研磨加工でき、斜板基材との密着強度も確保された斜板式コンプレッサの斜板およびその製造方法、並びにこの斜板を備えた斜板式コンプレッサを提供することを目的とする。
　本発明の斜板式コンプレッサの斜板は、冷媒が存在するハウジング内で、回転軸に直接固定するように、または連結部材を介して間接的に、直角および斜めに取り付けた斜板にシューを摺動させ、このシューを介して上記斜板の回転運動をピストンの往復運動に変換して、冷媒を圧縮、膨張させる斜板式コンプレッサの斜板であって、上記斜板は、上記シューと摺動する摺動面に樹脂被膜が形成されており、上記樹脂被膜の軸方向断面が、上記摺動面に対して平行な方向に層状であることを特徴とする。特に、上記樹脂被膜は、吐出口から吐出される樹脂塗料を斜板基材に線状に塗布することで形成された被膜であることを特徴とする。
　上記樹脂被膜は、斜板中心軸に対して上記樹脂塗料を、同心状に周回塗布すること、または、渦巻き状に塗布することで形成された被膜であることを特徴とする。また、上記樹脂塗料は、滴状樹脂塗料であることを特徴とする。
　上記斜板基材は、上記樹脂被膜直下の下地となる部分にショットブラスト処理が施されていることを特徴とする。また、上記斜板基材は、圧延された鋼板を円盤状にプレス加工した円盤状鋼板からなり、この円盤状鋼板の両表面を旋盤加工して、さらに上記ショットブラスト処理が施されていることを特徴とする。
　上記樹脂被膜は、該被膜表面を両頭研磨機によって研磨加工されていることを特徴とする。
　上記樹脂被膜は、マトリックス樹脂に少なくともフッ素樹脂と黒鉛とを含む樹脂被膜であることを特徴とする。また、上記樹脂被膜は、上記マトリックス樹脂１００重量部に対して上記フッ素樹脂を２５～７０重量部、上記黒鉛を１～２０重量部含み、該樹脂被膜の引張せん断接着強さ（ＪＩＳ Ｋ６８５０準拠）が２５ＭＰａ以上であることを特徴とする。
　本発明の斜板式コンプレッサの斜板の製造方法は、冷媒が存在するハウジング内で、回転軸に直接固定するように、または連結部材を介して間接的に、直角および斜めに取り付けた斜板にシューを摺動させ、このシューを介して上記斜板の回転運動をピストンの往復運動に変換して、冷媒を圧縮、膨張させる斜板式コンプレッサの斜板の製造方法であって、上記斜板の上記シューと摺動する摺動面に樹脂被膜を形成する被膜形成工程を有し、該被膜形成工程は、吐出口から吐出される樹脂塗料を斜板基材に線状に塗布して被膜を形成する工程であることを特徴とする。
　上記被膜形成工程前に、上記斜板基材の処理工程として、圧延された鋼板を円盤状にプレス加工した円盤状鋼板からなる該斜板基材に対して、この円盤状鋼板の両表面を旋盤加工し、さらに上記樹脂被膜直下の下地となる部分にショットブラスト処理を施すことを特徴とする。
　本発明の斜板式コンプレッサは、冷媒が存在するハウジング内で、回転軸に直接固定するように、または連結部材を介して間接的に、直角および斜めに取り付けた斜板にシューを摺動させ、このシューを介して上記斜板の回転運動をピストンの往復運動に変換して、冷媒を圧縮、膨張させる斜板式コンプレッサであって、上記斜板として本発明の斜板を用いることを特徴とする。
　本発明の斜板式コンプレッサの斜板は、シューと摺動する摺動面に樹脂被膜が形成されており、この樹脂被膜の軸方向断面が、上記摺動面に対して平行な方向に層状であるので、シューとの摺接時における層間部での剥離などを防止でき、シューとの摺接方向に対しては連続的な被膜となりシューとの摺接性が優れる。また、この樹脂被膜は吐出口から吐出される樹脂塗料を斜板基材に線状に塗布することで形成された被膜であるので、斜板基材との密着強度が高く、研磨加工において剥がれなどが発生しない。そのため、樹脂被膜の表面を高精度に研磨加工することができる。
　上記樹脂被膜は、斜板中心軸に対して上記樹脂塗料を、同心状に周回塗布すること、または、渦巻き状に塗布することで形成された被膜であるので、樹脂被膜の軸方向断面が摺動面に対して平行な方向に層状である構造を容易に形成できる。また、シューとの摺接方向に沿って連続的な被膜が形成され、シューとの摺接性が優れる。特に、渦巻き状に塗布することで、全体を切れ目なく塗布でき、僅かなムラも生じないため、シューとの摺接性が非常に優れる。
　上記樹脂塗料は滴状樹脂塗料であるので、樹脂塗料を連続的に塗布する場合と比較して吐出圧力を高く設定可能であり、斜板基材表面の微小な凹凸に樹脂塗料が食い込むように塗布される。そのため、斜板基材との密着強度がより高くすることができる。
　上記斜板基材は、樹脂被膜直下の下地となる部分にショットブラスト処理が施されているので、金属溶射層などの中間層を設けなくとも樹脂被膜との密着強度に優れる。また、斜板の製造が簡略化可能となり、製造コストの低減が図れる。
　また、上記斜板基材は、圧延された鋼板を円盤状にプレス加工した円盤状鋼板からなり、この円盤状鋼板の両表面を旋盤加工して、さらに上記ショットブラスト処理が施されている。これにより、樹脂被膜との密着強度を向上することができ、斜板の仕上がり精度に好適に影響する。また、従来必要であった上記旋盤加工後の精密研磨を省略できる。
　上記樹脂被膜は、塗布形成後において、該被膜表面を両頭研磨機によって研磨加工（仕上げ加工）されているので、斜板摺動面の両面の平行度を精度よく加工できる。
　上記樹脂被膜は、マトリックス樹脂に少なくともフッ素樹脂と黒鉛とを含む樹脂被膜が形成されているので、樹脂被膜の低摩擦特性と耐摩耗特性に優れる。また、上記樹脂被膜は、マトリックス樹脂１００重量部に対してフッ素樹脂を２５～７０重量部、黒鉛を１～２０重量部含み、該樹脂被膜の引張せん断接着強さが２５ＭＰａ以上であるので、樹脂被膜の低摩擦特性と耐摩耗特性に優れ、かつ、該樹脂被膜の引張せん断接着強さが高く、斜板基材との被膜の密着強度も高くなる。このため、斜板が受ける面圧が１０ＭＰａ以上の斜板式コンプレッサにも樹脂被膜が剥がれることなく使用に耐用できる。さらに、耐キャビテーション性に優れ、潤滑油存在下でのキャビテーションによる樹脂被膜の壊食を防止できる。
　本発明の斜板式コンプレッサの斜板の製造方法は、斜板のシューと摺動する摺動面に樹脂被膜を形成する被膜形成工程を有し、該被膜形成工程は、吐出口から吐出される樹脂塗料を斜板基材に線状に塗布して被膜を形成する工程であるので、斜板基材との密着強度に優れる樹脂被膜を形成できるとともに、スプレー塗装法などの従来の塗装方法を採用する場合と比較して、生産性および歩留まりの向上が図れる。また、厚膜化が容易であり、斜板基材を高精度に加工する必要がなくなり、斜板の製造工程を短縮できる。これらの結果、従来の塗装方法を採用する場合と比較して製造コストの低減が図れる。
　本発明の斜板式コンプレッサは、上述した斜板を備えたものであるので、従来の塗装方法を採用する場合と比較して低コストで製造可能でありながら、十分な樹脂被膜の密着強度を有する。また、小径のシューが局所的に当接した状態となる場合や、表面が特殊加工していないＳＵＪ２などの安価なシューを使用した場合、潤滑油が枯渇するような場合でも、耐焼き付き性に優れ、斜板の焼き付きに起因したトラブルを回避可能であり、安心、長寿命な斜板式コンプレッサとなる。また、高面圧仕様にも使用可能であるため、炭酸ガスあるいはＨＦＣ１２３４yｆを冷媒に用いたものに好適である。
本発明の斜板式コンプレッサの一例を示す縦断面図である。 図１の斜板を拡大して示す断面図である。 図１の斜板の部分切り欠き側面図である。 樹脂被膜の形成工程を示す図である。 樹脂被膜（滴状樹脂塗料を使用）の形成工程を示す図である。 樹脂被膜の構造を示す一部拡大図である。
　本発明の斜板式コンプレッサの一実施例を図面に基づき説明する。図１は、本発明の斜板式コンプレッサの一例を示す縦断面図である。図１に示す斜板式コンプレッサは、炭酸ガスを冷媒に用いるものであり、冷媒が存在するハウジング１内で、回転軸２に直接固定するように斜めに取り付けた斜板３の回転運動を、斜板３の両側面で摺動するシュー４を介して両頭形ピストン５の往復運動に変換し、ハウジング１の周方向に等間隔で形成されたシリンダボア６内の各ピストン５の両側で、冷媒を圧縮、膨張させる両斜板タイプのものである。高速で回転駆動される回転軸２は、ラジアル方向を針状ころ軸受７で支持され、スラスト方向をスラスト針状ころ軸受８で支持されている。
　斜板３は、連結部材を介して間接的に回転軸２に固定される態様でもよい。また、斜めではなく直角に取り付けられる態様であってもよい。本発明の斜板式コンプレッサの斜板の主な特徴は、シューとの摺動面に、所定方法で塗布形成する等して得られる所定構造の樹脂被膜を有する点にあるので、これらいずれの態様の斜板式コンプレッサについても適用可能である。
　各ピストン５には斜板３の外周部を跨ぐように凹部５ａが形成され、この凹部５ａの軸方向対向面に形成された球面座９に、半球状のシュー４が着座されており、ピストン５を斜板３の回転に対して相対移動自在に支持する。これによって、斜板３の回転運動からピストン５の往復運動への変換が円滑に行われる。また、必要に応じて、シュー４の表面は、ニッケルめっきなどの摺動特性改善のための加工が施されていてもよい。
　図２および図３に示すように、斜板３の基材３ａは、圧延された鋼板を円盤状にプレス加工した円盤状鋼板からなる。この円盤状鋼板の両表面を旋盤加工した面にショットブラスト処理を施し、その上から低摩擦特性を有する樹脂被膜１０を後述する所定の方法などで形成している。この基材３ａの両表面が、シュー４との摺動面である（図１参照）。
　樹脂被膜１０は研磨加工によって高精度に加工している。研磨加工は、両頭研磨機を用いて行なうことで、斜板両面の平行度を精度よく加工することができる。両頭研磨機を用いた研磨加工法としては、例えば、円盤状鋼板の軸中心を保持したまま回転させ、摺動面となる上面、下面を同時に砥石にて研磨するドライブ式両頭研磨法が採用できる。これらの研磨加工により、斜板表面の平面精度が良好になる。
　斜板３の基材３ａにおいて、樹脂被膜直下の下地となる部分にショットブラスト処理を施すことで、金属溶射層などの中間層を設けなくとも樹脂被膜との密着強度に優れ、剥がれも少なくなる。また、溶射層を形成しないことで、製造コストの低減が図れるとともに、斜板の平面精度の低下を防止できる。
　樹脂被膜１０の構造を図６に基づいて説明する。図６（ａ）は樹脂被膜の軸方向断面図（一部拡大）であり、図６（ｂ）は樹脂被膜の平面図（一部拡大）である。図６（ａ）に示すように、樹脂被膜１０は、その軸方向断面が摺動面３ｂに対して平行な方向（図中矢印Ａ）に複数層が重なりあった層状である。すなわち、層間部１０ａは、摺動面３ｂに対しては略垂直に立った状態である。なお、上記「層状」には、樹脂塗料の性質上、摺動面付近等において、隣接する層がほぼ完全に一体化した部分がある場合を含む。摺動面３ｂに対して垂直な方向に複数層を重ねた多層被膜とする場合、シューとの摺接時に層間部での剥離などが懸念されるが、本発明の上記構成では、この懸念を排除できる。また、図６（ｂ）に示すように、樹脂被膜１０の層間部１０ａは、シューとの摺接方向（図中矢印Ｂ）に沿って形成される。このため、シューとの摺接性が優れる。
　樹脂被膜１０の組成としては、マトリックス樹脂に少なくともフッ素樹脂と黒鉛とを含む組成であることが好ましい。より詳細には、マトリックス樹脂１００重量部に対してフッ素樹脂を２５～７０重量部、黒鉛を１～２０重量部含み、該樹脂被膜の引張せん断接着強さ（ＪＩＳ Ｋ６８５０準拠）が２５ＭＰａ以上（好ましくは３０ＭＰａ以上）であることが好ましい。斜板３にこのような樹脂被膜を形成することで、斜板が受ける面圧が１０ＭＰａ以上の場合でも樹脂被膜が剥がれることなく使用でき、低摩擦特性、耐摩耗特性、被膜の密着強度、および、潤滑油存在下での耐キャビテーション性をバランスよく満足させることができる。
　マトリックス樹脂としては、斜板の使用時に熱劣化することのない耐熱性を有し、フッ素樹脂を結着させ、樹脂被膜を斜板基材に強固に密着させることのできる耐熱性樹脂であれば使用できる。マトリックス樹脂としては、例えば、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂などが挙げられる。これらの中でも、耐熱性、耐摩耗特性および斜板基材との密着性に優れることから、ＰＡＩ樹脂を用いることが好ましい。
　ＰＡＩ樹脂は、高分子主鎖内にイミド結合とアミド結合とを有する樹脂である。ＰＡＩ樹脂の中でも、イミド結合、アミド結合が芳香族基を介して結合している芳香族系ＰＡＩ樹脂が好ましい。芳香族系ＰＡＩ樹脂であると、下地である斜板基材との結着性に優れ、かつ得られる樹脂被膜の耐熱性が特に優れる。ここで、芳香族系ＰＡＩ樹脂のイミド結合は、ポリアミド酸などの前駆体であっても、また閉環したイミド環であってもよく、さらにはそれらが混在している状態であってもよい。
　このような芳香族系ＰＡＩ樹脂は、芳香族第一級ジアミン、例えばジフェニルメタンジアミンと芳香族三塩基酸無水物、例えばトリメリット酸無水物のモノまたはジアシルハライド誘導体から製造されるＰＡＩ樹脂、芳香族三塩基酸無水物と芳香族ジイソシアネート化合物、例えばジフェニルメタンジイソシアネートとから製造されるＰＡＩ樹脂などがある。さらに、アミド結合に比べてイミド結合の比率を大きくしたＰＡＩ樹脂として、芳香族、脂肪族または脂環族ジイソシアネート化合物と芳香族四塩基酸二無水物および芳香族三塩基酸無水物とから製造されるＰＡＩ樹脂などがあり、いずれのＰＡＩ樹脂であっても使用することができる。
　フッ素樹脂としては、低摩擦で非粘着性を樹脂被膜に付与でき、かつ斜板の使用温度雰囲気に耐える耐熱性を有するものであれば使用できる。フッ素樹脂としては、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）樹脂、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（ＰＦＡ）共重合体樹脂、テトラフルオロエチレン－ヘキサフルオロプロピレン（ＦＥＰ）共重合体樹脂、テトラフルオロエチレン－エチレン（ＥＴＦＥ）共重合体樹脂などが挙げられる。これらの中でも、ＰＴＦＥ樹脂の粉末を用いることが好ましい。ＰＴＦＥ樹脂は、約３４０～３８０℃の溶融粘度が約１０10～１０11Ｐａ・ｓと高く、融点を越えても流動し難く、フッ素樹脂の中では最も耐熱性に優れ、低温下でも優れた性質を示し、摩擦摩耗特性にも優れる。
　ＰＴＦＥ樹脂としては、－（ＣＦ２－ＣＦ２）ｎ－で表される一般のＰＴＦＥ樹脂を用いることができ、また、一般のＰＴＦＥ樹脂にパーフルオロアルキルエーテル基（－ＣｐＦ２ｐ－Ｏ－）（ｐは１－４の整数）あるいはポリフルオロアルキル基（Ｈ（ＣＦ２）ｑ－）（ｑは１－２０の整数）などを導入した変性ＰＴＦＥ樹脂も使用できる。これらのＰＴＦＥ樹脂および変性ＰＴＦＥ樹脂は、一般的なモールディングパウダーを得る懸濁重合法、ファインパウダーを得る乳化重合法のいずれを採用して得られたものでもよい。
　ＰＴＦＥ樹脂粉末の平均粒子径（レーザー解析法による測定値）は、特に限定されるものではないが、樹脂被膜の表面平滑性を維持するため、３０μｍ以下とすることが好ましい。
　ＰＴＦＥ樹脂粉末としては、ＰＴＦＥ樹脂をその融点以上で加熱焼成したものを使用できる。また、加熱焼成した粉末に、さらにγ線または電子線などを照射した粉末も使用できる。これらのＰＴＦＥ樹脂粉末は、加熱焼成等されていないＰＴＦＥ樹脂（モールディングパウダー、ファインパウダー）と比較して、樹脂被膜を形成する樹脂塗料中での均一分散性に優れ、形成された樹脂被膜の耐摩耗特性が優れる。
　上記ＰＴＦＥ樹脂などのフッ素樹脂は、樹脂被膜においてマトリックス樹脂１００重量部に対して２５～７０重量部配合することが好ましい。フッ素樹脂の配合量が２５重量部未満であると、低摩擦特性が劣化し、発熱による摩耗促進が発生するおそれがある。また、コーティング時の作業性も悪化する。一方、フッ素樹脂の配合量が７０重量部をこえると低摩擦特性は優れるが、被膜強度および耐摩耗特性が劣化し、摺接するシューが片当たりした場合の極圧下においては異常摩耗のおそれがある。特に、フッ素樹脂の配合量を４０～５０重量部にした場合、引張せん断接着強さは３５ＭＰａをこえ、摺接するシューの片あたりによる極圧下条件などへの安全率が十二分に確保できる。なお、マトリックス樹脂１００重量部に対して、フッ素樹脂の配合量が７０重量部をこえるとは、樹脂被膜中に占めるフッ素樹脂の含有量に換算すると約４０重量％をこえるような場合である。
　黒鉛は固体潤滑剤として優れた特性を有することは周知であり、斜板の固体潤滑剤としても使用されている。黒鉛は、天然黒鉛と人造黒鉛に大別される。また、形状としては、りん片状、粒状、球状などがあるが、いずれも使用できる。人造黒鉛は、製造工程中にできるカーボランダムのため潤滑性能を阻害されることと、黒鉛化の十分に進んだ黒鉛を造ることが難しいため、一般的には潤滑剤には適していないとされている。天然黒鉛は完全に黒鉛化されたものが産出されるため、非常に高い潤滑特性を有しており固体潤滑剤として適している。しかし、不純物を多く含み、この不純物が潤滑性を低下させるため、不純物を除去しなければならないが、完全に除去することは困難である。
　黒鉛としては、固定炭素９７．５％以上の黒鉛の使用が好ましく、さらには、固定炭素９８．５％以上の人造黒鉛が好ましい。このような黒鉛は、潤滑油とのなじみ性が高く、表面に潤滑油が付着していなくても黒鉛中に微量に含浸された潤滑油によって潤滑性が維持される。
　上記黒鉛は、摩擦摩耗特性を改質する目的で、樹脂被膜においてマトリックス樹脂１００重量部に対して１～２０重量部配合することが好ましい。黒鉛の配合量が１重量部未満であると黒鉛を配合した場合の摩擦摩耗特性の改質効果が認められない。一方、黒鉛の配合量が２０重量部をこえると被膜の密着性を損ない、剥がれの原因になるおそれがある。なお、マトリックス樹脂に対するフッ素樹脂や黒鉛などの添加剤の総量が１５重量部より少ないと樹脂被膜にムラが発生し、所要の寸法精度を得ることが難しくなる。
　樹脂被膜は、上記マトリックス樹脂、フッ素樹脂、黒鉛の他に、本発明の斜板の必要特性を著しく低下させない範囲であれば他の添加剤を含んでも構わないが、樹脂被膜の引張せん断接着強さ、低摩擦特性、耐摩耗特性、耐キャビテーション性を最もバランスよく得ることができるのは、実質的にマトリックス樹脂とフッ素樹脂と黒鉛との３成分によって形成される場合である。
　また、樹脂被膜において、マトリックス樹脂をＰＡＩ樹脂とし、フッ素樹脂をＰＴＦＥ樹脂とし、黒鉛を固定炭素９７．５％以上の黒鉛とすることで、それぞれの入手が容易であるとともに比較的安価であり、斜板の製造コストの低減が図れる。
　コンプレッサの軽量化、小型化に伴い斜板自身も小型化し、高出力を維持すべく高速高荷重での仕様特性が求められる。潤滑油中での高速高荷重運転ではキャビテーションが発生し易いため、キャビテーションによる壊食が生じないよう樹脂被膜には耐キャビテーション性が求められる。耐キャビテーション性を保つためには、マトリックス樹脂であるＰＡＩ樹脂などの配合比率を、固体潤滑剤に対して高める必要がある。フッ素樹脂の配合量が７０重量部をこえると、バインダの役割を担うマトリックス樹脂の配合比率が小さくなり、キャビテーション耐性が十分でない。また、マトリックス樹脂１００重量部に対してフッ素樹脂や黒鉛などの添加剤の総量が９０重量部をこえると、キャビテーションによる被膜壊食が生じやすいが、それ以下であることで耐キャビテーション性は確保され望ましい。
　本発明の斜板式コンプレッサの斜板の製造方法は、斜板のシューと摺動する摺動面に上述の樹脂被膜を形成する被膜形成工程を有し、この被膜形成工程が、吐出口から吐出される樹脂塗料を斜板基材に線状に塗布して被膜を形成する工程であることを特徴としている。
　樹脂被膜１０の形成方法を図４および図５に基づいて説明する。図４は樹脂塗料が連続的に吐出される場合を、図５は樹脂塗料が滴状樹脂塗料である場合を、それぞれ示す図である。なお、滴状樹脂塗料とは、図５の樹脂塗料１２のように樹脂塗料が一滴、一滴で断続的に連なっている状態の塗料であって、図４の樹脂塗料１２のように連続的に吐出する状態の塗料と区別するものである。図４および図５において、樹脂被膜１０は、液体定量吐出装置の吐出口１１から吐出される樹脂塗料１２を斜板３の基材３ａに線状に塗布することで形成する。線状に塗布するとは、吐出口１１から樹脂塗料１２を吐出させつつ、吐出口１１を基材３ａに対して相対的に移動させ、吐出口サイズに対応した一定の幅を有する連続的に繋がった塗布された部分を形成することをいう。吐出口１１を基材３ａに対して相対的に移動させる方法としては、例えば、基材３ａをＸ－Ｙテーブルに設置し基材３ａを吐出口１１に対して移動させても良く、またはその逆でも良く、あるいは吐出口１１と基材３ａをそれぞれ移動させても良い。吐出口としては主にニードルノズルが用いられ、その口形状は、丸形状、平形形状、矩形状などが用いられる。基材３ａの摺動面に対して隙間なく線状に塗布することで、該摺動面において基材３ａが露出しない。
　隙間なく線状に塗布する方法としては、樹脂塗料１２を斜板中心軸に対して、（１）同心状に周回塗布する方法や、（２）渦巻き状に塗布する方法が採用できる。このような方法で塗布することで、図６に示す構造の樹脂被膜を容易に形成でき、シューとの摺接方向に沿って連続的な被膜が形成されることから、シューとの摺接性が優れる。特に（２）の方法では、全体を切れ目なく塗布でき、僅かなムラも生じないため、シューとの摺接性が非常に優れる。その他、樹脂塗料１２を直線状に塗布して形成することもできる。この場合、斜板表面を樹脂塗料１２の塗布方向に合わせて平面研磨することにより、高精度に研磨可能となる。
　樹脂塗料は固形分である上述のマトリックス樹脂、フッ素樹脂および黒鉛などを、所定の配合割合で、溶剤類に分散または溶解させることにより得られる。液体定量吐出装置により該樹脂塗料を連続的または滴状に吐出する。溶剤類としては、アセトン、メチルエチルケトンなどのケトン類、酢酸メチル、酢酸エチルなどのエステル類、トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素類、メチルクロロホルム、トリクロロエチレン、トリクロロトリフルオロエタンなどの有機ハロゲン化化合物類、Ｎ－メチル－２－ピロリドン（ＮＭＰ）、メチルイソピロリドン（ＭＩＰ）、ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、ジメチルアセトアミド（ＤＭＡＣ）などの非プロトン系極性溶剤類などを使用することができる。これらの溶剤類は、単独または混合物として使用することができる。なお、樹脂塗料の粘度は１０００～１００００ｍＰａ・ｓ程度に調整することが好ましい。
　本発明における上記方法では、斜板基材に対して樹脂塗料を所定の吐出圧で吐出させて塗布するので、スプレー塗装法などの従来の塗装方法を採用する場合と比較して、生産性および歩留まりの向上を図れる。特に、スプレー塗装法に対して、塗料の無駄が少なく、かつ、短時間での厚膜化が可能になる。厚膜化が可能になることで、基材の平面度の精度が劣る場合でも、樹脂被膜側でこれを吸収し、樹脂表面の平面度の精度を確保できるため、斜板基材自体を高精度に加工する必要がなくなる。例えば、従来のスプレー塗装法を採用する場合では樹脂被膜が薄膜となるため、基材を旋削後、さらに高精度の研磨加工をする必要があったが、本発明では基材旋削後の上記研磨加工を省略できる。これらの結果、斜板の製造工程を短縮でき、製造コストの低減が図れる。
　また、図５に示すように、斜板基材に対して滴状樹脂塗料を所定の吐出圧で吐出・衝突させて塗布することにより、基材表面の微小な凹凸に塗料が入り込みやすく、斜板基材と樹脂被膜との密着強度がより高くなる。このため、樹脂被膜の研磨加工において剥がれなどが発生せず、樹脂被膜の高精度な研磨加工が可能になる。
　樹脂塗料を斜板基材に線状に塗布後、焼成することで、硬化・密着された樹脂被膜が得られる。この樹脂被膜は、焼成後の厚さで４０μｍ～６０μｍ程度の膜厚とする。この膜厚４０μｍ～６０μｍの樹脂被膜を、両頭研磨機によって８μｍ～３０μｍの膜厚に加工し、最終の仕上げ精度、平面度１５μｍ以下、平行度１５μｍ以下とすることができる。樹脂被膜が、両頭研磨機によって研磨加工（仕上げ加工）されているので、斜板摺動面の両面の平行度を精度よく加工することができる。なお、本発明における平面度、平行度は、ＪＩＳ Ｂ０１８２で定義されるものである。
　樹脂被膜の表面粗さは、研磨砥石の番手により変えることが可能であり、０.１～１.０μｍＲａに調整することが好ましい。この範囲内にすることで、シューと摺動する樹脂被膜摺動面における真実接触面積が大きくなり、実面圧を下げることができ、焼き付きを防止することができる。表面粗さが、０.１μｍＲａ未満では摺動面への潤滑油の供給が不足し、１.０μｍＲａをこえると摺動面での真実接触面積の低下により、局部的に高面圧となり、焼き付くおそれがある。さらに好ましくは、表面粗さ０.２～０.８μｍＲａである。なお、本発明における表面粗さＲａは、ＪＩＳ Ｂ０６０１で定義されるものである。
　また、下地となる斜板基材について旋削後に研磨加工も行なう場合では、該基材の平面精度も優れるため、樹脂被膜の均膜性が確保され、潤滑油による安定した境界潤滑状態を実現し、潤滑油が枯渇した際にも、境界潤滑状態で摩擦摩耗特性を安定化させることができる。
　本発明の斜板式コンプレッサは、以上のような斜板を備えたものであるので、小径のシューが局所的に当接した状態となる場合や、表面が特殊加工していないＳＵＪ２などの安価なシューを使用した場合や、潤滑油が枯渇するような場合でも、耐焼き付き性に優れる。また、高面圧・高速で潤滑油存在下においてキャビテーションによる被膜の壊食を防止できる。さらに、製造コストの低減が図れる。
　本発明の斜板式コンプレッサの斜板は、従来の塗装方法により該樹脂被膜を形成する場合と比較して製造工程が短縮可能であり、摺動面に形成される樹脂被膜が、高精度に研磨加工でき、斜板基材との密着強度にも優れるので、炭酸ガスなどを冷媒とし、高速高負荷仕様である近年の斜板式コンプレッサにも好適に利用することができる。
　　１　　ハウジング
　　２　　回転軸
　　３　　斜板
　　３ａ　基材
　　３ｂ　摺動面
　　４　　シュー
　　５　　ピストン
　　５ａ　凹部
　　６　　シリンダボア
　　７　　針状ころ軸受
　　８　　スラスト針状ころ軸受
　　９　　球面座
　　１０　樹脂被膜
　　１０ａ　層間部
　　１１　吐出口
　　１２　樹脂塗料

Claims (11)

  1. 　冷媒が存在するハウジング内で、回転軸に直接固定するように、または連結部材を介して間接的に、直角および斜めに取り付けた斜板にシューを摺動させ、このシューを介して前記斜板の回転運動をピストンの往復運動に変換して、冷媒を圧縮、膨張させる斜板式コンプレッサの斜板であって、
    　前記斜板は、前記シューと摺動する摺動面に樹脂被膜が形成されており、
    　前記樹脂被膜の軸方向断面が、前記摺動面に対して平行な方向に層状であることを特徴とする斜板式コンプレッサの斜板。
  2. 　前記樹脂被膜は、吐出口から吐出される樹脂塗料を斜板基材に線状に塗布することで形成された被膜であることを特徴とする請求項１記載の斜板式コンプレッサの斜板。
  3. 　前記樹脂被膜は、斜板中心軸に対して前記樹脂塗料を、同心状に周回塗布すること、または、渦巻き状に塗布することで形成された被膜であることを特徴とする請求項２記載の斜板式コンプレッサの斜板。
  4. 　前記樹脂塗料は、滴状樹脂塗料であることを特徴とする請求項２記載の斜板式コンプレッサの斜板。
  5. 　前記斜板基材は、前記樹脂被膜直下の下地となる部分にショットブラスト処理が施されていることを特徴とする請求項１記載の斜板式コンプレッサの斜板。
  6. 　前記斜板基材は、圧延された鋼板を円盤状にプレス加工した円盤状鋼板からなり、この円盤状鋼板の両表面を旋盤加工して、さらに前記ショットブラスト処理が施されていることを特徴とする請求項５記載の斜板式コンプレッサの斜板。
  7. 　前記樹脂被膜は、該被膜表面を両頭研磨機によって研磨加工されていることを特徴とする請求項１記載の斜板式コンプレッサの斜板。
  8. 　前記樹脂被膜は、マトリックス樹脂に少なくともフッ素樹脂と黒鉛とを含む樹脂被膜であることを特徴とする請求項１記載の斜板式コンプレッサの斜板。
  9. 　冷媒が存在するハウジング内で、回転軸に直接固定するように、または連結部材を介して間接的に、直角および斜めに取り付けた斜板にシューを摺動させ、このシューを介して前記斜板の回転運動をピストンの往復運動に変換して、冷媒を圧縮、膨張させる斜板式コンプレッサの斜板の製造方法であって、
    　前記斜板の前記シューと摺動する摺動面に樹脂被膜を形成する被膜形成工程を有し、該被膜形成工程は、吐出口から吐出される樹脂塗料を斜板基材に線状に塗布して被膜を形成する工程であることを特徴とする斜板式コンプレッサの斜板の製造方法。
  10. 　前記被膜形成工程前に、前記斜板基材の処理工程として、圧延された鋼板を円盤状にプレス加工した円盤状鋼板からなる該斜板基材に対して、この円盤状鋼板の両表面を旋盤加工し、さらに前記樹脂被膜直下の下地となる部分にショットブラスト処理を施すことを特徴とする請求項９記載の斜板式コンプレッサの斜板の製造方法。
  11. 　冷媒が存在するハウジング内で、回転軸に直接固定するように、または連結部材を介して間接的に、直角および斜めに取り付けた斜板にシューを摺動させ、このシューを介して前記斜板の回転運動をピストンの往復運動に変換して、冷媒を圧縮、膨張させる斜板式コンプレッサであって、前記斜板が、請求項１記載の斜板であることを特徴とする斜板式コンプレッサ。
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