JP2014013036A - 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

Abstract

【課題】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。
【解決手段】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。
【選択図】図４

Description

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、−（ＣＦ_２−ＣＦ_２）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（−Ｃ_ｐＦ_２ｐ−Ｏ−）（ｐは１−４の整数）あるいはポリフルオロアルキル基（Ｈ（ＣＦ_２）_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または請求項３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ないし請求項４のいずれか１項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ないし請求項６のいずれか１項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ないし請求項７のいずれか１項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ないし請求項８のいずれか１項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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