JP4214827B2

JP4214827B2 - 圧縮機の摺動部品

Info

Publication number: JP4214827B2
Application number: JP2003117475A
Authority: JP
Inventors: 仁俊村瀬; 俊久下
Original assignee: Toyota Industries Corp
Current assignee: Toyota Industries Corp
Priority date: 2003-04-22
Filing date: 2003-04-22
Publication date: 2009-01-28
Anticipated expiration: 2023-04-22
Also published as: US7134382B2; US20040221715A1; JP2004323594A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧縮機の摺動部品に関する。
【０００２】
【従来の技術】
フッ素樹脂は耐熱性、摺動性、撥水撥油性等に優れているため、フッ素樹脂の粉末（粉体）を含んだ樹脂層を摺動部品の表面に形成して摺動性を高めることが行われている（例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３参照）。特許文献１には、耐熱性樹脂（エポキシ樹脂）中に鱗片状アルミニウムとフッ素樹脂粉末を分散させた被覆材をスカート部の外表面に焼き付け被覆させたエンジンのピストンが提案されている。特許文献２には、ピストンスカートの外周面に、フッ素系樹脂とポリイミド系樹脂と酸化鉄粉末とからなる被覆層を形成した内燃機関のピストンが提案されている。特許文献３には、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）とポリアミドイミドとアルミナ粒子とからなり、ＰＴＦＥとポリアミドイミドの組成が重量比で５〜１０／９５〜９０であって、かつＰＴＦＥとポリアミドイミドの合計量１００重量部に対してアルミナ粒子を５〜１０重量部含む塗料組成物が提案されている。また、その塗料組成物の塗膜をピストンスカート外周面に有する内燃機関のピストンが提案されている。
【０００３】
また、車両の空調システムに用いられる圧縮機のピストンの外周面にフッ素樹脂等を主成分とするコート層を形成したものも提案されている（例えば、特許文献４参照）。
【０００４】
圧縮機の内部機構を構成する摺動部材（摺動部品）間の潤滑は、通常、圧縮機内部に保持された潤滑オイルを圧縮機の運転に伴って流通するガス（例えばフロンガス等の冷媒ガス）でミスト化し、そのミスト化したオイルを各摺動部位に搬送することで行われている。しかし、圧縮機を運転停止状態で長時間放置した後に再起動するような場合には、摺動部位に付着していた潤滑オイルが冷媒ガスによって洗い流される場合がある。
【０００５】
例えば、斜板式圧縮機においては、ピストンがシューを介して斜板に連結され、斜板の回転又は斜板の揺動によってピストンがシリンダボア内を往復動される。そして、圧縮機の運転初期に潤滑オイルが斜板とシューとの摺動面に到達する前に斜板とシューとが摺動される。しかも、潤滑オイルが斜板とシューとの摺動面に到達する前に、ガス状の冷媒が前記摺動面に到達して摺動面に残存する潤滑オイルを洗浄する働きをなす。従って、運転初期に潤滑オイルのないドライの摺動条件で斜板とシューとが摺動される。
【０００６】
このため、圧縮機の起動後で冷媒ガスが圧縮機に帰還してオイルのミスト化が進むまでの期間（１分程度）が、圧縮機の運転中にもかかわらず潤滑が必要な摺動部位がオイルの不十分な状態に陥る期間となる。それ故、このような潤滑オイルの量が不十分な期間においても摺動部位における潤滑を確保することが重要となる。
【０００７】
【特許文献１】
特開昭５９−１０８８５０号公報（１頁、図１）
【特許文献２】
特開平１０−１２２０４０号公報（明細書の段落［０００８］、図１）
【特許文献３】
特開２００１−１１３７２号公報（明細書の段落［００１０］、［００２８］）
【特許文献４】
特開２０００−２４９０６３号公報（明細書の段落［００２３］〜［００２５］、図２）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
圧縮機のさらなる信頼性確保のために、耐焼付き性、耐摩耗性、基材との密着性等の特性の向上が望まれている。例えば、近年、圧縮機の冷媒として二酸化炭素が注目されてきているが、二酸化炭素を冷媒として使用すると、ピストンを介して斜板に作用する圧縮荷重がフロン系の冷媒を使用した場合に比較して格段に大きくなり、摺動環境がより厳しくなるため、摺動性の向上が求められている。そして、耐焼付き性、耐摩耗性、基材との密着性等の特性を向上させることは、摺動性の向上に寄与する。
【０００９】
特許文献１〜特許文献４にはフッ素樹脂粉末を含有する被膜層を摺動部品の表面に形成することで、摺動性を向上させることは開示されている。しかし、フッ素樹脂は耐熱性、耐薬品性、耐候性、摺動性、撥水撥油性、電気特性等に優れているが、その反面、フッ素樹脂はその特徴である難接着性のため、他の材料との複合化が困難である。また、フッ素樹脂に他の材料を被覆させるには、接着剤を介して行う必要があるが、この接着剤との密着性も悪い。
【００１０】
特許文献１〜特許文献３には、塗料中への分散安定性、形成された塗膜表面の平滑性を良くするために、フッ素樹脂粒子の平均粒径を所定の範囲にすることは開示されている。しかし、フッ素樹脂粒子の濡れ性及び接着性を改善して、フッ素樹脂粉体が含有された樹脂層の摺動性を向上させることに関しては、何ら開示されていない。
【００１１】
本発明は前記の問題点に鑑みてなされたものであって、その目的は、未改質のフッ素樹脂粉体を含有する樹脂層が形成されたものに比較して、耐焼付き性、耐摩耗性を向上することができる圧縮機の摺動部品を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、圧縮機の摺動部品の少なくとも摺動面に、耐熱性樹脂と、表面が改質されたフッ素樹脂粉体とを含む樹脂層が形成されており、前記樹脂層の膜厚が５〜５０μｍであるとともに前記フッ素樹脂粉体の粒径が０．０１〜５μｍである。この発明では、未改質のフッ素樹脂粉体を含有する樹脂層が形成されたものに比較して、摺動面の耐焼付き性、耐摩耗性を向上することができる。
【００１５】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記樹脂層にはフッ素樹脂粉体以外の固体潤滑剤が含有されている。この発明では、潤滑油の存在する潤滑状態における摺動性（耐摩耗性）が、未改質のフッ素樹脂粉体に固体潤滑剤を含有した樹脂層に比較して向上する。
【００１６】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の発明において、前記フッ素樹脂粉体の粒径が０．０１〜１μｍである。
請求項４に記載の発明は、請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の発明において、前記樹脂層の膜厚が１０〜３０μｍである。
請求項５に記載の発明は、請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の発明において、前記樹脂層は、前記耐熱性樹脂と前記フッ素樹脂粉体との重量比が９５〜５０／５〜５０である塗料組成物をコーティングすることで形成される。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を可変容量型の斜板式圧縮機（ピストン式圧縮機）に具体化した一実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は圧縮機の模式断面図を示し、図２は図１のＡ−Ａ線断面図を示し、図３は斜板とシューの関係を示す部分拡大断面図を示す。なお、図１における圧縮機の左側を圧縮機の前側とする。
【００１８】
図１に示すように圧縮機Ｃは、シリンダブロック１と、その前端に接合されたフロントハウジング２と、シリンダブロック１の後端に弁形成体３を介して接合されたリヤハウジング４とを備えている。シリンダブロック１、弁形成体３及び両ハウジング２，４は複数の通しボルト（図示略）により相互に接合固定されて圧縮機Ｃのハウジングを構成している。
【００１９】
前記ハウジング内には、クランク室５、吸入室６及び吐出室７が区画されている。図１，２に示すように、シリンダブロック１には複数のシリンダボア１ａが形成され（図１には一つのみ図示）、各シリンダボア１ａには片頭型のピストン８が往復動可能に収容されている。吐出室７は、弁形成体３に設けられた吐出弁３ａを介して各シリンダボア１ａと選択的に連通可能となっている。
【００２０】
シリンダブロック１においてシリンダボア１ａに囲まれた中心部からリヤハウジング４の中心部にかけて円柱状のバルブ収容室９が形成されている。バルブ収容室９は後方側で吸入室６に連通され、バルブ収容室９と各圧縮室１０とは、シリンダブロック１に形成された複数（図２参照）の吸入連通路１１を介してそれぞれ連通されている。
【００２１】
バルブ収容室９内には、ロータリバルブ１２が回転可能に収容されている。ロータリバルブ１２は、吸入室６側に開口する有底円筒状をなしており、その底部の中心部には取付孔１２ａが形成されている。ロータリバルブ１２は、アルミニウム系の金属材料により形成されている。
【００２２】
シリンダブロック１とフロントハウジング２との間にはクランク室５を貫通した状態で駆動軸１３がベアリング１４及びロータリバルブ１２を介して回転可能に支持されている。駆動軸１３の後端はバルブ収容室９内に配置され、その後端の小径部１３ａには、ロータリバルブ１２が取付孔１２ａにおいて圧入固定されている。従って、ロータリバルブ１２と駆動軸１３とは一体化されており、ロータリバルブ１２は駆動軸１３の回転、つまりはピストン８の往復動に同期して回転される。
【００２３】
前記ロータリバルブ１２の筒内空間は、吸入室６と連通する導入室１５をなしている。図２に示すように、ロータリバルブ１２の外周面１２ｂには、導入室１５と常時連通される吸入案内溝１６が周方向の一定区間に形成されている。この吸入案内溝１６と前記吸入連通路１１とが、吸入圧力領域としての導入室１５と圧縮室１０との間の冷媒ガス通路をなしている。この冷媒ガス通路をロータリバルブ１２がその回転によって開閉する。
【００２４】
クランク室５にはカムプレートとしての斜板１７が収容されている。斜板１７の中央部には挿通孔１７ａが形成され、挿通孔１７ａに駆動軸１３が貫挿されている。回転支持体としてのラグプレート１８は、クランク室５内において駆動軸１３に一体回転可能に固定されている。斜板１７は、ラグプレート１８及びヒンジ機構１９を介して駆動軸１３に作動連結され、駆動軸１３と同期回転可能かつ駆動軸１３の軸線方向への摺動を伴いながら駆動軸１３に対し傾動可能となっている。
【００２５】
斜板１７の周縁部が前後一対のシュー２０ａ，２０ｂを介して各ピストン８の端部に摺動自在に係留されることで、全てのピストン８が斜板１７に作動連結されている。そして、駆動軸１３の回転に伴う斜板１７の回転運動が、シュー２０ａ，２０ｂを介してピストン８の往復運動に変換される。
【００２６】
リヤハウジング４にはクランク圧Ｐｃを調節するための公知の制御弁２１が設けられている。制御弁２１はクランク室５と吐出室７とを連通する給気通路２２の途中に設けられ、ソレノイドの電磁力により給気通路２２の開度を制御する弁機構を備えている。そして、制御弁２１を介しての吐出室７からクランク室５への冷媒ガスの供給量と、クランク室５と吸入室６とを連通する抽気通路２３を介してのクランク室５から吸入室６への冷媒ガスの逃がし量とのバランスにより、クランク圧Ｐｃが調整される。
【００２７】
図３に示すように、圧縮機Ｃの摺動部品である斜板１７及びシュー２０ａ，２０ｂには、少なくとも摺動面に樹脂層としての被膜２４が形成されている。また、ロータリバルブ１２の摺接面（摺動面）となる外周面１２ｂ及び後端面１２ｃにも被膜（図示せず）が形成されている。
【００２８】
被膜２４は部品本体としての斜板１７及びシュー２０ａ，２０ｂの摺動面やロータリバルブ１２の外周面１２ｂ及び後端面１２ｃに直接形成されている。被膜２４は、耐熱性樹脂と、表面が改質されたフッ素樹脂粉体とを含む樹脂層で構成されている。この実施の形態では、表面改質されたフッ素樹脂粉体が、未硬化状態の熱硬化性樹脂溶液に分散された塗料組成物を塗布、焼成して硬化させることにより形成されている。被膜２４は厚さが５〜５０μｍ、好ましくは１０〜３０μｍに形成されている。
【００２９】
次に前記のように構成された圧縮機Ｃの作用を説明する。
駆動軸１３の回転に伴い斜板１７が駆動軸１３と一体回転し、斜板１７の回転運動がシュー２０ａ，２０ｂを介して各ピストン８の往復運動に変換され、各ピストン８が斜板１７の傾角に対応したストロークで往復動される。この駆動の継続によってシリンダボア１ａ内では、吸入室６からの冷媒ガスの吸入、吸入冷媒ガスの圧縮、吐出室７への圧縮済み冷媒ガスの吐出が順次繰り返される。図示しない外部冷媒回路から吸入室６に供給された冷媒は、導入室１５、吸入案内溝１６及び吸入連通路１１を介してシリンダボア１ａ内に吸入され、ピストン８の移動による圧縮作用を受けた後、吐出ポートを介して吐出室７に吐出される。吐出室７に吐出された冷媒は、吐出孔から外部冷媒回路に送り出される。
【００３０】
そして、制御弁２１の開度が冷房負荷に応じて調整され、吐出室７とクランク室５との連通状態が変更される。冷房負荷が高く吸入室６の圧力が高い状態では、制御弁２１の開度は小さくなり、クランク室５の圧力（クランク圧Ｐｃ）が小さくなって斜板１７の傾角が大きくなる。そして、ピストン８のストロークが大きくなって圧縮機Ｃが大容量で運転される。冷房負荷が低く吸入室６の圧力が低い状態では、制御弁２１の開度が大きくなり、クランク圧Ｐｃが大きくなって斜板１７の傾角が小さくなる。そして、ピストン８のストロークが小さくなって圧縮機Ｃが小容量で運転される。なお、傾角とは駆動軸１３と直交する面と斜板１７との成す角度を意味する。
【００３１】
斜板１７及びシュー２０ａ，２０ｂの摺動面やロータリバルブ１２の摺動面となる外周面１２ｂ及び後端面１２ｃに形成された被膜２４は、表面が改質されたフッ素樹脂粉体を含んでいる。従って、その表面の濡れ性及び接着性が未改質のフッ素樹脂粉体を含む場合に比較して改善されている。
【００３２】
フッ素樹脂粉体は摩擦係数を低下させるためと、無潤滑下での摺動特性を向上させるために添加されている。そして、さらに摺動特性を向上させるためにはフッ素樹脂粉体の配合割合を増加させることが考えられるが、単純にフッ素樹脂粉体の配合割合を増加させるとフッ素樹脂粉体と耐熱性樹脂との結合力が弱いため、被膜２４の摩耗量が増大してしまう結果になる。しかし、表面改質フッ素樹脂粉体は、表面が改質されたことにより、アンカー効果による接着性が増すとともに、その表面の濡れ性（密着性）も向上する。そのため、塗料組成物を部品に塗布して塗膜を形成した際に、摺動面の耐焼付き性、耐摩耗性を向上することができる。従って、摺動面における摺動性及び耐久性が向上し、ひいては圧縮機Ｃの信頼性及び耐久性が向上する。
【００３３】
＜塗料組成物の製造方法＞
次に前記塗料組成物の製造方法を説明する。先ず、フッ素樹脂粉体の表面改質方法を説明する。フッ素樹脂粉体の改質方法として、プラズマ処理法がある。プラズマ処理装置としては例えば図４に示す構成のものが使用される。図４はプラズマ処理装置の模式構成図を示す。
【００３４】
図４に示すように、プラズマ処理装置３１は、チャンバー３２と、マスフローコントローラ３３を介してチャンバー３２に接続された処理ガスボンベ３４と、コンダクタンスバルブ３５を介してチャンバー３２に接続された真空ポンプ３６とを備えている。チャンバー３２内には上部電極３７及び下部電極３８が配設されている。上部電極３７及び下部電極３８は対向して配置され。下部電極３８はその上面にプラズマ処理を施す試料を載置可能に平面状に形成されている。上部電極３７は接地され、下部電極３８は高周波発振器３９に接続されている。
【００３５】
プラズマ処理に使用するフッ素樹脂粉体は市販品で差し支えない。使用するフッ素樹脂粉体の１次粒子径は特に限定されないが、塗料に添加して摺動性向上を目的に使用する場合は、０．０１〜２０μｍの範囲が好ましく、５μｍ以下がより好ましい。
【００３６】
プラズマ処理は雰囲気ガスとして、例えば、アルゴン（Ａｒ）及び水素（Ｈ_２）の混合ガスが使用され。Ａｒ及びＨ_２の混合比は特に限定されないが、Ｈ_２の混合比が５ｖｏｌ％（以下、単に％と表示）未満では処理時間が長くなるため、５％以上が好ましい。また、Ｈ_２が２０％を超えると防爆対策が必要となるため、Ｈ_２の混合比は５〜２０％が好ましい。
【００３７】
プラズマ処理は次の手順で行われる。先ずチャンバー３２の図示しない蓋を開けて処理対象物であるフッ素樹脂粉体４０を下部電極３８上に置く。フッ素樹脂粉体４０をあまり厚く置くと処理の不均一を招くので、２〜３ｍｍ程度までの厚さで均一に下部電極３８上に広げるように置くのが良い。
【００３８】
次にチャンバー３２の蓋を閉め、真空ポンプ３６で真空引き（減圧）を行う。ある程度減圧になるまではフッ素樹脂粉体４０が舞い上がらないようにゆっくり排気する。チャンバー３２内が所定の減圧になったらマスフローコントローラ３３を使用し、処理用ガスを一定流量でチャンバー３２内に導入する。この際、真空ポンプ３６による排気は継続された状態である。
【００３９】
次にチャンバー３２と真空ポンプ３６との間に配設されたコンダクタンスバルブ３５を制御してチャンバー３２内の真空度（減圧度）を処理条件に合わせる。次に高周波発振器３９を駆動させて下部電極３８に高周波を印加し、チャンバー３２内の反応ガスをプラズマ化してフッ素樹脂粉体４０と反応させる。
【００４０】
所定時間処理を行った後、処理ガス導入、高周波印加及び真空排気を停止する。次にチャンバー３２内を大気圧に戻した後、蓋を開けてフッ素樹脂粉体４０を取り出す。チャンバー３２内を大気圧に戻す際も、フッ素樹脂粉体４０が舞い上がらないように、ゆっくり大気圧に戻す。以上によりフッ素樹脂粉体４０のプラズマ処理が完了する。
【００４１】
前記プラズマ処理装置３１を用いて、市販のＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）粉体を前記の手順で処理した。処理条件は、上部電極：５５０×６５０ｍｍ硬質アルミ製、下部電極：５５０×６５０ｍｍ硬質アルミ製、電極間距離：８０ｍｍ、高周波発生電源：１３．５６ＭＨｚ、印加電力：１０００Ｗ、雰囲気圧：２０Ｐａ、ガス量：３００ｍｌ／ｍｉｎ、処理時間：１５分で行った。
【００４２】
プラズマ処理を行ったＰＴＦＥ粉体及び未処理のＰＴＦＥ粉体について走査電子顕微鏡で観察した。図６（ａ）に未処理品の１０００００倍の走査電子顕微鏡写真を、図６（ｂ）に処理品の１０００００倍の走査電子顕微鏡写真を示す。処理品は未処理品と形状が異なる状態となっており、表面が改質されたことが確認された。具体的には、未処理品が球形に近かったのに対して、処理品では球の表面が不規則に削られて球形ではなくなっていた。
【００４３】
次にフッ素樹脂粉体の別の表面改質方法を説明する。
この改質方法は金属ナトリウム錯体法による化学処理でフッ素樹脂粉体の表面を改質する。処理手順はつぎのとおりである。
【００４４】
ｉフッ素樹脂粉体をアセトンの入った容器に入れ、ＰＴＦＥ製攪拌子を用いて攪拌し、フッ素樹脂粉体の洗浄を行う。
ii フッ素樹脂粉体を容器から取り出し、乾燥炉で乾燥させる。
【００４５】
iii フッ素樹脂粉体をナトリウムナフタレン錯体のグリコール系溶剤溶液であるテトラエッチＫＥＥＡ（株式会社潤工社）に浸漬し、攪拌して処理を行う。処理時間はフッ素樹脂粉体の粒径にもよるが、５秒以上行う。
【００４６】
iv 所定時間処理後、フッ素樹脂粉体を取り出し、イソプロピルアルコールを用いて洗浄する。
ｖ次に水で洗浄し、さらにアセトンで洗浄を行い、乾燥炉を用いて乾燥させる。
【００４７】
＜塗料組成物の調製及び摺動部品への被膜形成＞
ポリアミドイミドワニスに上記プラズマ処理法（Ａｒ／Ｈ_２混合ガス雰囲気）あるいは金属ナトリウム錯体法にて表面改質したＰＴＦＥ粉体（１次平均粒径０．１μｍ）を配合し、良く攪拌した後、三本ロールミルを通すことにより、塗料組成物が調製される。摺動部品の塗布面を脱脂した後、この塗料組成物を塗布し、その後、焼成して所定の膜厚の被膜を形成する。焼成は例えば２００℃×６０分の条件で行う。被膜組成は、例えば、ポリアミドイミド配合量６０ｗｔ％、改質ＰＴＦＥ配合量４０ｗｔ％とした。
【００４８】
（実施例１〜６及び比較例１〜４）
被膜の摺動性能を従来技術と比較するため、表面改質されたフッ素樹脂粉体及び未改質のフッ素樹脂粉体使用してそれぞれ樹脂ワニスを調製し、表面を脱脂した金属基材の表面に所定の膜厚の被膜を形成して評価サンプルとし、無潤滑焼き付き試験を行った。
【００４９】
＜評価サンプルの形成＞
実施例１
ポリアミドイミドワニスに上記プラズマ処理法（Ａｒ／Ｈ_２混合ガス）にて表面改質したＰＴＦＥ粉体（１次平均粒径０．１μｍ）を配合し、良く攪拌した後、三本ロールミルを通し、塗料（塗料組成物）を作製した。この塗料をアルミニウム合金Ａ３９０（アルミニウム脱脂済み）の基材（プレート）に膜厚が２５μｍとなるようにエアースプレーにてコーティングし、２００℃×６０分の条件で焼成し、硬化させて樹脂コーティング層を形成した。被膜組成は、ポリアミドイミド配合量６０ｗｔ％、改質ＰＴＦＥ配合量４０ｗｔ％。
【００５０】
実施例２
表面改質したＰＴＦＥ粉体として上記金属ナトリウム錯体法にて表面改質したＰＴＦＥ粉体（１次平均粒径０．１μｍ）を使用した点を除いて実施例１と同じ条件で、アルミニウム合金Ａ３９０（アルミニウム脱脂済み）の基材上に膜厚が２５μｍの樹脂コーティング層を形成した。
【００５１】
実施例３
表面改質したＰＴＦＥ粉体として１次平均粒径が１μｍのものを使用した点を除いて実施例１と同じ条件で、アルミニウム合金Ａ３９０（アルミニウム脱脂済み）の基材上に膜厚が２５μｍの樹脂コーティング層を形成した。
【００５２】
実施例４
表面改質したＰＴＦＥ粉体として１次平均粒径が５μｍのものを使用した点を除いて実施例１と同じ条件で、アルミニウム合金Ａ３９０（アルミニウム脱脂済み）の基材上に膜厚が２５μｍの樹脂コーティング層を形成した。
【００５３】
比較例１
表面改質したＰＴＦＥ粉体に代えて、１次平均粒径が０．１μｍの未改質のＰＴＦＥ粉体を使用した点を除いて実施例１と同じ条件で、アルミニウム合金Ａ３９０（アルミニウム脱脂済み）の基材上に膜厚が２５μｍの樹脂コーティング層を形成した。
【００５４】
比較例２
表面改質したＰＴＦＥ粉体に代えて、１次平均粒径が１μｍの未改質のＰＴＦＥ粉体を使用した点を除いて実施例２と同じ条件で、アルミニウム合金Ａ３９０（アルミニウム脱脂済み）の基材上に膜厚が２５μｍの樹脂コーティング層を形成した。
【００５５】
比較例３
表面改質したＰＴＦＥ粉体に代えて、１次平均粒径が５μｍの未改質のＰＴＦＥ粉体を使用した点を除いて実施例３と同じ条件で、アルミニウム合金Ａ３９０（アルミニウム脱脂済み）の基材上に膜厚が２５μｍの樹脂コーティング層を形成した。
【００５６】
実施例５
ポリアミドイミドワニスに上記プラズマ処理法（Ａｒ／Ｈ_２混合ガス）にて表面改質したＰＴＦＥ粉体（１次平均粒径０．１μｍ）と、二硫化モリブデンとを配合し、良く攪拌した後、三本ロールミルを通し、塗料（塗料組成物）を作製した。この塗料をアルミニウム合金Ａ３９０（アルミニウム脱脂済み）の基材（プレート）に膜厚が２５μｍとなるようにエアースプレーにてコーティングし、２００℃×６０分の条件で焼成し、硬化させて樹脂コーティング層を形成した。被膜組成は、ポリアミドイミド配合量６０ｗｔ％、改質ＰＴＦＥ配合量２０ｗｔ％、二硫化モリブデン配合量２０ｗｔ％。
【００５７】
実施例６
表面改質したＰＴＦＥ粉体として上記金属ナトリウム錯体法にて表面改質したＰＴＦＥ粉体（１次平均粒径０．１μｍ）を使用した点を除いて実施例５と同じ条件で、アルミニウム合金Ａ３９０（アルミニウム脱脂済み）の基材上に膜厚が２５μｍの樹脂コーティング層を形成した。
【００５８】
比較例４
表面改質したＰＴＦＥ粉体に代えて、未改質のＰＴＦＥ粉体（１次平均粒径０．１μｍ）を使用した点を除いて実施例５と同じ条件で、アルミニウム合金Ａ３９０（アルミニウム脱脂済み）の基材上に膜厚が２５μｍの樹脂コーティング層を形成した。
【００５９】
（無潤滑焼き付き試験）
スラスト試験機を用いて、図５（ａ）に示すように、基材５０の樹脂コーティング層（図示せず）に相手材５１としてのリングを、滑り速度：３．６ｍ／ｓ、面圧：１０ＭＰａ、相手材：ＳＵＪ２の条件で、潤滑油無しの無潤滑下で試験を行い、焼き付きまでの時間を測定した。結果を表１に示す。
【００６０】
【表１】

表１から、フッ素樹脂粉体の１次平均粒径が異なる実施例１，３，４のいずれの場合も、対応する比較例１〜３に比べて焼き付きまでの時間が長くなり、潤滑性能が向上することが確認された。また、実施例５，６及び比較例４の塗料組成物にフッ素樹脂粉体以外の固体潤滑剤（この実施の形態では二硫化モリブデン）を加えた場合は、加えない場合（実施例１，２及び比較例１）に比較して焼き付き時間は短くなり、摺動性は悪くなった。しかし、表面改質フッ素樹脂粉体を使用した場合（実施例５，６）は、未処理のフッ素樹脂粉体を使用した場合（比較例４）に比較して、摺動性が良いことが確認された。
【００６１】
また、実施例１及び実施例２、実施例５及び実施例６の結果から、フッ素樹脂粉体の表面改質方法がプラズマ処理法であっても金属ナトリウム錯体法による化学処理であっても、摺動性が向上することが確認された。金属ナトリウム錯体法で処理されたフッ素樹脂粉体を使用した方が、摺動性が向上した。
【００６２】
（実施例７及び比較例５）
次に潤滑油なしの無潤状態で斜板とシューとの摺接部における焼き付き評価試験を行った。
【００６３】
（無潤滑焼き付き試験）
図５（ｂ）に示すように、アルミニウム合金Ａ３９０製の斜板１７の摺動面に樹脂コーティング層（被膜）２５を形成し、軸受鋼製のシュー２６の平面と接触させた状態で、周速度１０ｍ／ｓ、荷重２０００Ｎの条件で、潤滑油なしの無潤滑下で試験を行い、焼き付きまでの時間を測定した。
【００６４】
樹脂コーティング層２５の形成は、斜板１７の表面に直接形成するのではなく、斜板１７の表面に錫メッキを施し、その上にバーコーターを用いてコーティング材料を塗布し、２００℃×６０分の条件で焼成し、膜厚１５μｍの樹脂コーティング層２５を形成した。
【００６５】
実施例７
ポリアミドイミドワニスに上記プラズマ処理法（Ａｒ／Ｈ_２混合ガス）にて表面改質したＰＴＦＥ粉体（１次平均粒径０．１μｍ）を配合し、良く攪拌した後、三本ロールミルを通し、塗料（塗料組成物）を作製した。この塗料を用いてアルミニウム合金Ａ３９０製の斜板１７上に前記のようにして樹脂コーティング層２５を形成した。被膜組成は、ポリアミドイミド配合量６０ｗｔ％、改質ＰＴＦＥ配合量４０ｗｔ％。
【００６６】
比較例５
表面改質したＰＴＦＥ粉体に代えて、１次平均粒径が０．１μｍの未改質のＰＴＦＥ粉体を使用した点を除いて実施例７と同じ条件で、アルミニウム合金Ａ３９０製の斜板１７上に樹脂コーティング層２５を形成した。
【００６７】
試験の結果を表２に示す。
【００６８】
【表２】

表２の実施例７及び比較例５から、斜板１７とシュー２６との無潤滑試験でも、表面改質フッ素樹脂粉体を使用することにより、摺動特性が向上することが確認された。
【００６９】
（実施例８及び比較例６）
次に潤滑下での摩擦、摩耗試験を行った。
（摩擦係数、摩耗量の評価試験）
スラスト型試験機により、滑り速度：１．２ｍ／ｓ、面圧：９．８ＭＰａ、相手材：ＳＵＪ２の潤滑下での摩擦係数について、試験開始直後と試験開始１００時間後の摩擦係数を調べた。また、摩耗量については、表面粗さ計を用いて摩耗量を測定した。
【００７０】
実施例８
ポリアミドイミドワニスに上記金属ナトリウム錯体法にて表面改質したＰＴＦＥ粉体（１次平均粒径０．１μｍ）と、二硫化モリブデンとを配合し、良く攪拌した後、三本ロールミルを通し、塗料（塗料組成物）を作製した。この塗料をアルミニウム合金Ａ３９０（アルミニウム脱脂済み）の基材（プレート）に膜厚が２５μｍとなるようにエアースプレーにてコーティングし、２００℃×６０分の条件で焼成し、硬化させて樹脂コーティング層を形成した。被膜組成は、ポリアミドイミド配合量６０ｗｔ％、改質ＰＴＦＥ配合量２０ｗｔ％、二硫化モリブデン配合量２０ｗｔ％。
【００７１】
比較例６
表面改質したＰＴＦＥ粉体に代えて、１次平均粒径が０．１μｍの未改質のＰＴＦＥ粉体を使用した点を除いて実施例８と同じ条件で、アルミニウム合金Ａ３９０（アルミニウム脱脂済み）の基材上に膜厚が２５μｍの樹脂コーティング層を形成した。
【００７２】
試験の結果を表３に示す。
【００７３】
【表３】

表３から、潤滑下においても表面が改質されたフッ素樹脂粉体を使用した場合は、未処理のフッ素樹脂粉体を使用した場合に比較して、耐摩耗性が良いことが確認された。
【００７４】
この実施の形態では以下の効果を有する。
（１）塗料組成物は、表面改質されたフッ素樹脂粉体が、溶媒に溶解された耐熱性樹脂溶液に分散されている。この塗料組成物を摺動部品の摺動面に塗布及び焼成して塗膜を形成することにより、摺動面の耐焼付き性、耐摩耗性を向上することができる。また、摺動部品に限らず、フッ素樹脂を添加することによる耐熱性、耐薬品性、耐候性、撥水撥油性、電気特性等の性能が要求される部品に塗布することにより、塗膜のそれらの性能の向上を図ることができる。
【００７５】
（２）摺動状態で使用されるロータリバルブ１２、斜板１７、シュー２０ａ，２０ｂ等の摺動部品の部品本体の少なくとも摺動面に、耐熱性樹脂と、表面が改質されたフッ素樹脂粉体とを含む樹脂層（被膜２４）が形成されている。従って、未改質のフッ素樹脂粉体を含有する樹脂層が形成されたものに比較して、摺動面の耐焼付き性、耐摩耗性を向上することができる。
【００７６】
（３）樹脂層（被膜２４）にはフッ素樹脂粉体以外の固体潤滑剤（二硫化モリブデン）が含有されている。従って、潤滑油の存在する潤滑状態における摺動性（耐摩耗性）が、未改質のフッ素樹脂粉体に固体潤滑剤（二硫化モリブデン）を含有した樹脂層に比較して向上する。
【００７７】
（４）圧縮機Ｃの摺動部品である斜板１７、シュー２０ａ，２０ｂ及びロータリバルブ１２の摺動面に前記樹脂層（被膜２４）が形成されている。従って、斜板１７、シュー２０ａ，２０ｂ及びロータリバルブ１２の摺動性及び耐久性が向上し、ひいては圧縮機Ｃの信頼性及び耐久性が向上する。
【００７８】
（５）塗料組成物に添加（配合）するフッ素樹脂粉体を平均１次粒径が５μｍ以下とすると、摺動特性を高める塗膜を形成するのに好適となる。
実施の形態は前記に限定されるものではなく、例えば次のように構成してもよい。
【００７９】
○ フッ素樹脂粉体としては、分子内にフッ素原子を含む樹脂の粉体（粉末）であればよい。フッ素樹脂として具体的には、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）とその変性物、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）、テトラフルオロエチレン−エチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、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）、テトラフルオロエチレン−フッ化ビニリデン共重合体（ＴＦＥ／ＶｄＦ）、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＥＰＡ）、ポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）、クロロトリフルオロエチレン−エチレン共重合体（ＥＣＴＦＥ）、クロロトリフルオロエチレン−フッ化ビニリデン共重合体（ＣＴＦＥ／ＶｄＦ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）、ポリフッ化ビニル（ＰＶＦ）等又はこれらの任意の混合物が挙げられる。中でもＰＴＦＥ及びＰＦＡが好ましい。
【００８０】
○ 塗料組成物に改質したフッ素樹脂粉体以外にその他の固体潤滑剤を添加する場合、その他の固体潤滑剤は二硫化モリブデンに限らない。例えば、二硫化タングステン、グラファイト、窒化ホウ素等がある。これらの固体潤滑剤は１種ずつ添加しても２種以上添加してもよい。
【００８１】
〇塗料組成物を構成する耐熱性樹脂及び前記フッ素樹脂粉体の配合割合は、前記実施例の割合に限らない。塗料組成物で塗膜を形成した際の組成で、耐熱性樹脂とフッ素樹脂粉体との比が重量％（ｗｔ％）で、９５〜５０／５〜５０の範囲が好ましい。
【００８２】
〇フッ素樹脂粉体及び固体潤滑剤の配合量は前記実施例の量に限らず適宜変更してもよい。
〇塗料組成物には、固体潤滑剤に加えて、一般に塗料に添加できるものは添加可能である。例えば、アルミナ、シリカ、炭化ケイ素、窒化ケイ素、酸化鉄等の硬質粒子や、ＺｎＳ、Ａｇ_２Ｓ、ＣｕＳ等の硫黄含有金属化合物、チオカーボネート類、ジチオカーボネート類等の硫黄含有化合物やジチオリン酸モリブデン、ジチオカルバミン酸モリブデン等の有機モリブデン等の極圧剤を添加してもよい。また、界面活性剤、シランカップリング剤、チタンカップリング剤等を添加してもよい。
【００８３】
○ 塗料組成物を構成する耐熱性樹脂としては、ポリアミドイミド、ポリイミド、ポリアミド、フェノール、ポリフェニレンサルファイド、エポキシ樹脂及びこれらの変性樹脂を使用することができ、なかでもポリアミドイミドが好ましい。
【００８４】
○ 塗料組成物は、表面改質されたフッ素樹脂粉体が、溶媒に溶解された耐熱性樹脂溶液に分散されている構成に限らず、溶媒を加えずに未硬化状態の熱硬化性樹脂溶液に分散されている構成であってもよい。
【００８５】
○ プラズマ処理の条件は前記実施の形態に限らない。例えば、雰囲気ガスのＡｒとＨ_２の混合割合を変更したり、処理時間などを変更してもよい。
○ フッ素樹脂粉体の表面改質方法はプラズマ処理や金属ナトリウム錯体法に限らない。例えば、火炎処理やエキシマレーザーによる処理等がある。
【００８６】
○ 斜板１７、シュー２０ａ，２０ｂ及びロータリバルブ１２に限らず、ピストン８やラグプレート１８等の他の摺動部品に適用してもよい。ピストン８の場合は、シリンダブロック１又はフロントハウジング２との摺接面や、シュー２０ａ，２０ｂとの摺接面に被膜２４が形成される。また、駆動軸１３を支持する軸受としてすべり軸受を使用する場合、すべり軸受の摺接面に被膜２４を形成してもよい。
【００８７】
○ 被膜２４は摺動部品の少なくとも摺動面（摺接面）に形成されていればよく、摺動面のみに形成する代わりに、摺動面以外の部分にも被膜２４が形成されていてもよい。
【００８８】
○ 斜板１７の材質はアルミニウム系の金属（アルミニウムやアルミニウム合金）に限らず、鉄系金属やステンレス等を使用してもよい。
○ 可変容量型の斜板式圧縮機に限らず、固定容量型や両頭式の斜板式圧縮機に適用してもよい。斜板が駆動軸と一体回転せずに、駆動軸の回転に伴って揺動するタイプの斜板式圧縮機に適用してもよい。また、斜板式圧縮機に限らず、スクロール式圧縮機やベーン式圧縮機等他の形式の圧縮機に適用してもよい。
【００８９】
○ 圧縮機の摺動部品に限らず、他の機械の摺動部品に適用してもよい。また、摺動部品に限らず、耐熱性、耐薬品性、耐候性、撥水撥油性、電気特性等の性能が要求される部品に適用してもよい。即ち、表面改質されたフッ素樹脂粉体を含む前記塗料組成物を部品に塗布して被膜（塗膜）を形成することにより、耐熱性、耐薬品性、耐候性、撥水撥油性、電気特性等の性能を向上させることができる。
【００９０】
以下の技術的思想（発明）は前記実施の形態から把握できる。
・前記耐熱性樹脂はポリアミドイミドである。
【００９２】
・前記摺動部品は斜板式圧縮機の斜板である。
・前記摺動部品は圧縮機のシューである。
【００９３】
・前記摺動部品は圧縮機の駆動軸を支持するすべり軸受である。
・前記摺動部品はピストン式圧縮機の駆動軸に一体的に設けられ、駆動軸と同期回転することで圧縮室と吸入圧力領域との間のガス通路を開閉可能に構成され、かつ前記駆動軸を前記圧縮機のハウジングに回転可能に支持するロータリバルブである。
【００９４】
・前記摺動部品はピストン式圧縮機のピストンである。
【００９５】
【発明の効果】
以上、詳述したように、各請求項に記載の発明によれば、未改質のフッ素樹脂粉体を含有する樹脂層が形成されたものに比較して、圧縮機の摺動部品の耐焼付き性、耐摩耗性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】一実施の形態の摺動部品を備えた圧縮機の断面図。
【図２】図１のＡ−Ａ線断面図。
【図３】斜板とシューの関係を示す部分拡大断面図。
【図４】プラズマ処理装置の模式構成図。
【図５】（ａ）はスラスト型試験機による評価サンプルに加わる力を示す模式斜視図、（ｂ）は無潤滑状態での焼き付き試験方法を示す模式断面図。
【図６】電子顕微鏡写真（１０００００倍）の図を示し、（ａ）は未処理のフッ素樹脂粉体の図、（ｂ）はプラズマ処理されたフッ素樹脂粉体の図。
【符号の説明】
Ｃ…圧縮機、８…摺動部品としてのピストン、１２…同じくロータリバルブ、１７…同じく斜板、２０ａ，２０ｂ…同じくシュー、２４…樹脂層としての被膜、４０…フッ素樹脂粉体。

Claims

圧縮機の摺動部品の少なくとも摺動面に、耐熱性樹脂と、表面が改質されたフッ素樹脂粉体とを含む樹脂層が形成されており、
前記樹脂層の膜厚が５〜５０μｍであるとともに前記フッ素樹脂粉体の粒径が０．０１〜５μｍである圧縮機の摺動部品。
前記樹脂層にはフッ素樹脂粉体以外の固体潤滑剤が含有されている請求項１に記載の圧縮機の摺動部品。
前記フッ素樹脂粉体の粒径が０．０１〜１μｍである請求項１又は請求項２に記載の圧縮機の摺動部品。
前記樹脂層の膜厚が１０〜３０μｍである請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の圧縮機の摺動部品。
前記樹脂層は、前記耐熱性樹脂と前記フッ素樹脂粉体との重量比が９５〜５０／５〜５０である塗料組成物をコーティングすることで形成される請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の圧縮機の摺動部品。