(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方が他方に対して摺動するよう配置された二つの摺動部材の少なくとも一方の前記摺動部材の摺動面全域、あるいは前記摺動面の一定の領域に、ディンプル状の凹部と前記凹部の間に設けられた平坦部とが、混在して設けられ、
前記摺動面の全域、あるいは一定の領域に占める前記凹部の開口部の総面積の割合である開口面積率を５から２０％の範囲とし、
さらに前記二つの摺動部材の間に潤滑剤、あるいは潤滑油を介在させ、
前記平坦部にて荷重を受けることで摺動面圧を分散させるとともに、前記凹部に保持された前記潤滑剤、あるいは前記潤滑油が前記平坦部に滲み出ることで、凝着磨耗を緩和させた摺動部材。
【請求項２】
前記凹部の開口部を、正面から見て略円形であり、かつ断面が略円弧状となる形状とした請求項１に記載の摺動部材。
【請求項３】
前記摺動部材の摺動面の面粗度Ｒａを０．３以下とした請求項１または２に記載の摺動部材。
【請求項４】
前記凹部の深さを、０．５から３．０μｍの範囲とした請求項１から３のいずれか一項に記載の摺動部材。
【請求項５】
前記二つの摺動部材を、硬度が異なる材質とし、前記硬度が低い材質で形成された摺動部材の表面に、前記凹部を設けた請求項１から４のいずれか一項に記載の摺動部材。
【請求項６】
前記二つの摺動部材を、硬度が異なる材質とし、前記硬度の高い材質で形成された摺動部材の表面に、前記凹部を設けた請求項１から４のいずれか一項に記載の摺動部材。
【請求項７】
前記摺動部材の摺動面に形成された前記凹部の相互間に前記凹部よりも小さい面積の微小凹部を設けた請求項１から６のいずれか一項に記載の摺動部材。
【請求項８】
前記微小凹部の深さを、前記凹部の深さよりも浅く形成した請求項７に記載の摺動部材。
【請求項９】
前記微小凹部の深さを、前記凹部の深さよりも深く形成した請求項７に記載の摺動部材。
【請求項１０】
前記微小凹部を、微細溝とした請求項７から１０のいずれか一項に記載の摺動部材。
【請求項１１】
前記微細溝における少なくとも一部の微細溝の延設方向を、前記摺動部材の摺動方向と平行にした請求項１０に記載の摺動部材。
【請求項１２】
前記微細溝における少なくとも一部の微細溝の延設方向を、前記摺動部材の摺動方向に対して所定角度で交差するようにした請求項１０または１１に記載の摺動部材。
【請求項１３】
複数の部品が摺動関係にある構成を具備した機器において、摺動関係にある構成を形成する部品を、請求項１から１２のいずれか一項に記載の摺動部材とした機器。
【請求項１４】
前記機器を、圧縮機とした請求項１３に記載の機器。
【請求項１５】
略球状で、かつその平均半径が３から２００μｍの投射粒子を、前記摺動部材の表面に投射することにより、請求項１から９のいずれか一項に記載のディンプル状の凹部を形成する摺動部材の表面処理方法。
【請求項１６】
一面に、略円弧状の凸部を規則的、あるいは不規則的な配置となるように設けた金型を、前記摺動部材における摺動面の全域、あるいは任意の領域に押し付けることにより、請求項１から１２のいずれか一項に記載のディンプル状の凹部を形成する摺動部材の表面処理方法。
【請求項１７】
前記凹部の形成に伴う該凹部周辺表面の隆起部を摺動面とし、前記隆起部の相互間を微細溝とした請求項１６に記載の摺動部材の表面処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、摺動部材およびその表面処理方法に関し、特に冷凍サイクル用圧縮機等における装置に対し、主として金属材料からなる摺動部材の摺動面に好適なものに関する。
【背景技術】
【０００２】
摺動部材の摩擦損失を低減させることは、装置の効率向上、および信頼性向上のために必要である。例えば、冷凍冷蔵庫等に用いられるレシプロ圧縮機の場合、一般に使用される回転数である１５００ｒｐｍから３０００ｒｐｍでは、摺動部材間に存在する油膜の厚さが、１から２μｍ程度あるいはそれ以下とされている。
【０００３】
従来から摩擦損失を低減させるため、接触する摺動面の微細な凹凸を除去するべく可能な限り平滑にする努力がなされていたが、一方で摩擦損失を低減させるため、平滑化された摺動部材の摺動面に凹部を形成するための加工を施す技術がある。
【０００４】
具体的には、図３２に示すように、断面が略円弧状の無数の凹部３６を摺動部材３２の摺動面３７に形成する技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
図３１、図３２は、相互に摺動する摺動部材３０、３２が対向している様子を示している。
【０００６】
これら摺動部材３０、３２は、図示省略の潤滑油による油膜を介して対向しており、図３１は、摺動部材３２と、これと対向する摺動部材３０の各摺動面３４をともに平滑にした様子を示している。また、図３２は、対向する一方の摺動部材３０の摺動面を平滑にし、もう一方の摺動部材３２の摺動面３７に無数の凹部３６を設けた様子を示している。
【０００７】
特許文献１によれば、摺動面３７に潤滑油を給油すると、潤滑油は表面張力により無数に形成された凹部３６にて油玉となり、荷重が加えられると、各凹部３６の隣接する油玉が互いに連結し、摺動面全域に油膜が形成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平０７−１８８７３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記従来の冷凍サイクル用の圧縮機等では、さらなる高出力化や、騒音および振動防止のための低回転化、あるいは効率向上のために、潤滑油の低粘度化や、摺動部分の削減による高効率化をはかることに伴い、摺動部材の摺動状況が今後一層過酷になることが想定される。
【００１０】
すなわち、図３１に示す摺動部材３０、３２間の摺動面が互いに平滑な場合では、接触摺動面３４に潤滑油を十分に保持することができず、油膜が破断して摺動部材３０、３２相互が接触することがある。このような摺動部材３０、３２間で境界潤滑領域での摺動状態が長時間継続すると、凝着やアブレシブ摩耗が進行して、最終的に焼き付きによるロックや、異常摩耗に至ることがある。
【００１１】
また、図３２に示す特許文献１のように、無数の凹部３６を摺動面３７に設けた場合、
摺動開始からしばらく経過すると急激に摩擦係数が増加に転じたり、摺動開始直後から摩擦係数が大きな変動を伴いながら高い値を推移したりすることがあり、結果的に摺動部材３０、３２の摺動面に激しい摩耗が生じることがある。
【００１２】
かかる状況下にあって、本発明は、上記従来の課題を解決するためになされたもので、摺動部材の表面に単に凹部を無数設けるのではなく、摺動（運転）条件に応じて、摺動面全域、あるいは一定の領域に形成された凹部の開口部の占める割合（以下、開口面積率と称す）を適切に設定することにより、摺動面に凹部の存在しない部位（以下、平坦部と称す）を所定の割合で混在させることで、荷重が負荷されたときに、摺動面上の平坦部にてその荷重を面で受け止めるとともに、凹部に保持された潤滑油が平坦部に滲み出ることで、より過酷な摺動条件の場合であっても、摩擦損失や摩耗を低減し、信頼性の高い摺動部材およびその表面処理方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の摺動部材は、摺動部材の摺動面に単に凹部を無数設けるのではなく、摺動面全域、あるいは一定の領域における凹部の開口面積率を適切に設定することにより、摺動面に凹部と平坦部を所定の割合で混在させることで、接触時の面圧緩和と油溜まりから効果的に潤滑油を滲み出させ、摩擦損失や摩耗を低減することができる。
【００１４】
また、本発明の摺動部材の表面処理方法は、摺動部材の摺動面に凹部を設けるために、略球状であってその平均粒径を３から２００μｍの投射粒子を投射することにより、摺動部材の摺動面に簡略な方法で、開口部が略円状で、かつその断面形状が略円弧状である凹部を略均一に設けることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の摺動部材によれば、一方が他方に対して摺動するよう配置された二つの摺動部材の少なくとも一方の前記摺動部材の摺動面全域、あるいは前記摺動面の一定の領域に、ディンプル状の凹部と前記凹部の間に設けられた平坦部とが、混在して設けられ、前記摺動面の全域、あるいは一定の領域に占める前記凹部の開口部の総面積の割合である開口面積率を５から２０％の範囲とし、さらに前記二つの摺動部材の間に潤滑剤、あるいは潤滑油を介在させ、前記平坦部にて荷重を受けることで摺動面圧を分散させるとともに、前記凹部に保持された前記潤滑剤、あるいは前記潤滑油が前記平坦部に滲み出ることで、凝着磨耗を緩和させたことで、荷重が負荷されたときに、摺動面上の平坦部にてその荷重を面で受け止めるとともに、凹部に保持された潤滑油が平坦部に滲み出ることで、より過酷な摺動条件の場合であっても摩擦損失や摩耗を低減し、信頼性の高い摺動部材を提供できるという効果が得られる。
【００１６】
また、本発明の摺動部材を備えた機器は、摺動に伴う損失を抑制し、摺動部の長寿命化をはかることができる。
【００１７】
さらに、本発明の摺動部材の表面処理方法によれば、摺動部材の摺動面に効率的に、かつ均一に略円形状の凹部を設けることができ、また、摺動部材の摺動面に凹部を重畳させることなく設けることにより、摩擦損失や摩耗を低減し、高い信頼性が得られる表面処理方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施の形態１における摺動部材の摺動面の斜視模式図
【図２】同実施の形態１における摺動部材の摺動面の断面模式図
【図３】同実施の形態１における摺動部材の製造方法の模式図
【図４】同実施の形態１における摺動部材の摩擦特性を評価するための摩擦実験装置の斜視図
【図５】同実施の形態１における摺動部材の摺動面の形態をパラメータとした摩擦係数と摩擦距離の関係を示す特性図
【図６】同実施の形態１における摺動部材の条件を変えた場合の摺動面の形態をパラメータとした摩擦係数と摩擦距離の関係を示す特性図
【図７】同実施の形態１における摺動部材の一例である摺動面の顕微鏡写真を示す図
【図８】同実施の形態１における摺動部材の摩擦摩耗特性の改善が確認された開口面積率と面粗度の条件範囲図
【図９】本発明における実施の形態１と従来構成の摺動状態の比較内容を説明する模式図
【図１０】同実施の形態１における製造方法によって得られた摺動部材に形成された隆起の概略図
【図１１】同実施の形態１の摺動部材を用いることが可能なレシプロ型圧縮機の縦断面図
【図１２】同実施の形態１の摺動部材を用いることが可能なロータリー型圧縮機の縦断面図
【図１３】同実施の形態１の摺動部材を用いることが可能なスクロール型圧縮機の縦断面図
【図１４】本発明の実施の形態２における摺動部材の摺動面の上視模式図
【図１５】同実施の形態２における摺動部材の摺動面の断面模式図
【図１６】同実施の形態２における摺動部材の製造方法に用いる設備装置の模式図
【図１７】同実施の形態２における摺動部材の製造に用いる金型の断面図
【図１８】同実施の形態２における摺動部材の摩擦特性を評価するための摩擦実験装置の斜視図
【図１９】同実施の形態２における摺動部材の摺動面の形態をパラメータとした摩擦係数と摺動距離の関係を示す特性図
【図２０】同実施の形態２における摺動部材の摺動面の異なる形態をパラメータとした軸受特性数と摩擦係数の特性相関図
【図２１】同実施の形態２における摺動部材の開口面積率を考慮した軸受特性数と摩擦係数の特性相関図
【図２２】同実施の形態２における摺動部材の条件を変えた場合の摺動面の形態をパラメータとした摩擦係数と摺動距離の関係を示す特性図
【図２３】同実施の形態２における摺動部材の摺動面のさらに異なる形態をパラメータとした軸受特性数と摩擦係数の特性相関図
【図２４】同実施の形態２における異なる摺動面とした摺動部材の開口面積率を考慮した軸受特性数と摩擦係数の特性相関図
【図２５】本発明の実施の形態３における摺動部材の摺動面の上視模式図
【図２６】同実施の形態３における摺動部材の摺動面の断面模式図
【図２７】同実施の形態３の摺動部材における製造方法に用いる設備装置の模式図
【図２８】同実施の形態３における摺動部材の製造に用いる金型の断面図
【図２９】同実施の形態３における摺動部材の摺動面の形態をパラメータとした摩擦係数と摺動距離の関係を示す特性図
【図３０】同実施の形態３における摺動部材の摺動面の形態をパラメータとした軸受特性数と摩擦係数の特性相関図
【図３１】従来の形態における摺動部材の摺動面の断面模式図
【図３２】従来の形態における摺動部材の異なる摺動面の断面模式図
【発明を実施するための形態】
【００１９】
請求項１に記載の発明は、一方が他方に対して摺動するよう配置された二つの摺動部材の少なくとも一方の前記摺動部材の摺動面全域、あるいは前記摺動面の一定の領域に、ディンプル状の凹部と前記凹部の間に設けられた平坦部とが、混在して設けられ、前記摺動面の全域、あるいは一定の領域に占める前記凹部の開口部の総面積の割合である開口面積率を５から２０％の範囲とし、さらに前記二つの摺動部材の間に潤滑剤、あるいは潤滑油を介在させ、前記平坦部にて荷重を受けることで摺動面圧を分散させるとともに、前記凹部に保持された前記潤滑剤、あるいは前記潤滑油が前記平坦部に滲み出ることで、凝着磨耗を緩和させたものである。
【００２０】
かかる構成とすることにより、前記摺動面に荷重が作用したとき、摺動面上の平坦部にてその荷重を面で受け止め、また、その面圧を受けて前記凹部に保持された潤滑油が平坦部に滲み出ることにより、前記摺動面への油膜の生成が促進される。その結果、より過酷な摺動条件の場合であっても、摩擦損失や摩耗を低減し、信頼性の高い摺動部材を提供することができる。
【００２１】
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、前記凹部の開口部を、正面から見て略円形であり、かつ断面が略円弧状となる形状としたものである。
【００２２】
かかる構成とすることにより、前記凹部での保油作用が良好となり、外部からの潤滑油の供給が滞るような条件下であっても、凹部に保持された潤滑油を、荷重を受ける平坦部へ効果的に滲み出すことができる。その結果、摺動面の摩擦損失や摩耗の低減作用が安定し、信頼性の高い摺動部材を提供することができる。
【００２３】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明において、前記摺動部材の摺動面の面粗度Ｒａを０．３以下としたものである。
【００２４】
かかることにより、前記潤滑油の表面張力による付着性を確保し、荒れた面による油膜のせん断や、荒れた面を介して凹部に保持された潤滑油が摺動面外へ流出することを抑制することができる。その結果、摺動面の摩擦損失や摩耗の低減作用をさらに安定させ、信頼性を確保することができる。
【００２５】
請求項４に記載の発明は、請求項１から３のいずれか一項に記載の発明において、前記凹部の深さを、０．５から３．０μｍの範囲としたものである。
【００２６】
かかることにより、前記凹部の深さに伴う潤滑油の摺動面への滲み出しの度合いを良好に維持し、油膜の生成を促すことができる。すなわち、前記凹部の深さが３．０μｍを越えた場合は、凹部に保持された潤滑油の荷重を受ける平坦部への滲み出し難さが生じ、また、凹部の深さが０．５μｍ以下の場合は、潤滑油の保持の低下に伴い、平滑な面での保油作用と実質的な違いが小さくなる。したがって、前記凹部の深さを適正範囲に設定することにより、安定した潤滑作用を得ることができる。
【００２７】
請求項５に記載の発明は、請求項１から４のいずれか一項に記載の発明において、前記二つの摺動部材を、硬度が異なる材質とし、前記硬度が低い材質で形成された摺動部材の表面に、前記凹部を設けたものである。
【００２８】
かかることにより、前記凹部の形成工程の過程で、該凹部の周囲にサブミクロンオーダーの隆起が生じたとしても、硬度が低い材質であることから、摺動開始直後に前記隆起を摩滅させ、除去することができる。その結果、摺動面の傷付きを回避することができ、摺動部材の信頼性を高めることができる。
【００２９】
請求項６に記載の発明は、請求項１から４のいずれか一項に記載の発明において、前記二つの摺動部材を、硬度が異なる材質とし、前記硬度の高い材質で形成された摺動部材の表面に、前記凹部を設けたものである。
【００３０】
かかることにより、硬度が低い摺動部材に凹部を設けた場合に比べて摩耗の進行が顕著に抑制され、凹部の油溜まりとしての効果を長時間に亘って持続することができる。その結果、信頼性を持続させることができる。
【００３１】
請求項７に記載の発明は、請求項１から６のいずれか一項に記載の発明において、前記
摺動部材の摺動面に形成された前記凹部の相互間に前記凹部よりも小さい面積の微小凹部を設けたものである。
【００３２】
かかる構成とすることにより、前記摺動面における摺動面積をさらに縮小することができ、また、前記凹部および微小凹部を潤滑剤、あるいは潤滑油の保持部として、摺動に伴う摺動音を抑制し、耐摩耗性をさらに向上することができる。
【００３３】
請求項８に記載の発明は、請求項７に記載の発明において、前記微小凹部の深さを、前記凹部の深さよりも浅く形成したものである。
【００３４】
かかる構成とすることにより、前記摺動部材の表面強度低下を抑制することができ、また、外部からの潤滑油の供給が少ない条件下であっても、前記微小凹部及び凹部に保持された潤滑油を、荷重を受ける摺動面の平坦部に効果的に滲み出るようにすることができ、油膜形成の確保によって摩擦損失や摩耗低減に対する信頼性を高めることができる。
【００３５】
請求項９に記載の発明は、請求項７に記載の発明において、前記微小凹部の深さを、前記凹部の深さよりも深く形成したものである。
【００３６】
かかる構成とすることにより、潤滑剤、あるいは潤滑油が適宜適量供給される条件下においては、潤滑剤、あるいは潤滑油の保持量を多くし、負荷が高い摺動構造、あるいは摩擦速度が速い摺動構造等のような過酷な摩擦条件に対応して摩擦損失を効果的に低下させることができる。
【００３７】
請求項１０に記載の発明は、請求項７から１０のいずれか一項に記載の発明において、前記微小凹部を、微細溝としたものである。
【００３８】
かかることにより、前記摺動部材の間に供給された潤滑剤、あるいは潤滑油を、摺動部材の摺動面の平坦部および前記凹部への供給油路として機能させることができ、より過酷な摺動条件の場合であっても、摺動部材の間に潤滑剤、あるいは潤滑油を保持させることができ、摺動損失、および摩耗の低減化をはかることができる。
【００３９】
請求項１１に記載の発明は、請求項１０に記載の発明において、前記微細溝における少なくとも一部の微細溝の延設方向を、前記摺動部材の摺動方向と平行にしたものである。
【００４０】
かかることにより、前記摺動部材の摺動方向において潤滑剤、あるいは潤滑油との接触面積を確保することができ、特に摺動距離が長い摺動構成の場合に、前記摺動部材の摺動面の平坦部や凹部への潤滑剤、潤滑油供給として微細溝を効率よく機能させることができる。その結果、より過酷な摺動条件の場合であっても、摺動部材間の潤滑性を保持し、摩擦損失や摩耗の低減をはかり、信頼性の高い摺動部材を提供することができる。
【００４１】
請求項１２に記載の発明は、請求項１０または１１に記載の発明において、前記微細溝における少なくとも一部の微細溝の延設方向を、前記摺動部材の摺動方向に対して所定角度で交差するようにしたものである。
【００４２】
かかることにより、前記摺動部材の摺動方向に対する横方向において潤滑剤、あるいは潤滑油との接触面積を確保することができ、特に摺動距離が短い摺動構成の場合に、前記摺動部材の摺動面の平坦部や凹部への潤滑剤、潤滑油供給として微細溝を効率よく機能させることができる。その結果、より過酷な摺動条件の場合であっても、摺動部材間の潤滑性を保持し、摩擦損失や摩耗の低減をはかり、信頼性の高い摺動部材を提供することができる。
【００４３】
請求項１３に記載の発明は、複数の部品が摺動関係にある構成を具備した機器において、摺動関係にある構成を形成する部品を、請求項１から１２のいずれか一項に記載の摺動部材とした機器とするものである。
【００４４】
かかることにより、摩擦損失や摩耗を低減し、長期に亘って信頼性の高い摺動部品を擁する機器を提供することができる。
【００４５】
請求項１４に記載の発明は、前記機器を、圧縮機とするものである。
【００４６】
かかることにより、長期にわたり信頼性の高い摺動部品を擁する圧縮機を提供することができる。
【００４７】
請求項１５に記載の発明は、略球状で、かつその平均半径が３から２００μｍの投射粒子を、前記摺動部材の表面に投射することにより、請求項１から９のいずれか一項に記載のディンプル状の凹部を形成する摺動部材の表面処理方法とするものである。
【００４８】
かかることにより、前記摺動部材の摺動面へ効率的にかつ均一に略円形状の凹部を設けることができ、また、投射粒子の投射量や投射条件等を制御することで、前記摺動部材の摺動面に、前記凹部を重畳させることなく設けることができる。
【００４９】
請求項１６に記載の発明は、一面に、略円弧状の凸部を規則的、あるいは不規則的な配置となるように設けた金型を、前記摺動部材における摺動面の全域、あるいは任意の領域に押し付けることにより、請求項１から１２のいずれか一項に記載のディンプル状の凹部を形成する摺動部材の表面処理方法とするものである。
【００５０】
かかることにより、前記摺動部材の摺動表面へ効率的に略円形状の凹部を設けることができ、しかも、前記凸部の配置、前記金型の押し付け荷重、前記金型あるいは前記摺動部材の送り速度等の制御により、摺動部材の摺動表面に凹部を重畳させることなく設けることができる。
【００５１】
請求項１７に記載の発明は、請求項１６に記載の発明において、前記凹部の形成に伴う該凹部周辺表面の隆起部を摺動面とし、前記隆起部の相互間を微細溝とした摺動部材の表面処理方法とするものである。
【００５２】
かかることにより、前記凹部と微小凹部を押し付けによる一工程で前記微細溝を形成することができ、合理的かつ量産性の良い表面処理方法を提供することができる。
【００５３】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によってこの発明が限定されるものではない。
【００５４】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における摺動部材の摺動面の斜視模式図である。図２は、同実施の形態１における摺動部材の摺動面の断面模式図である。図３は、同実施の形態１における摺動部材の製造方法の模式図を示す。
【００５５】
図１および図２において、摺動部材１３２は、一方が他方に対して摺動するように配置された二つの摺動部材１３０、１３２の少なくとも一方の摺動部材１３２に関するものであり、摺動部材１３２の摺動面１３８には、多数のディンプル状の凹部１３６が形成されている。したがって、各ディンプル状の凹部１３６の間は平坦部１３７となっている。こ
の凹部１３６は、図３に示すようなショットピーニング装置１２１により、略球状の投射粒子１２４を摺動部材１３２の摺動面１３８に投射することによって形成される。
【００５６】
ショットピーニング装置１２１は、図３に示すように、貯蔵タンク（図示せず）内に貯蔵された投射粒子１２４を移送するための投射粒子送り配管１２２が、キャリアガス１２３が流れるガス配管１１１に接合され、ガス配管１１１の先端にノズル１２５が設置された構成である。そして、ノズル１２５と摺動面１３８の間には、メッシュ状の金網１２７が配置されている。
【００５７】
投射粒子１２４としては、ガラスビーズや鉄粉、あるいはセラミックス球等が知られているが、本実施の形態１では、平均粒径が５０μｍ程度の略球状のガラスビーズを使用した。貯蔵タンクに貯留された投射粒子１２４は、電動ギアポンプ（図示せず）により投射粒子送り配管１２２を通って、ガス配管１１１との接合部位まで移送される。
【００５８】
ガス配管１１１内のキャリアガス１２３は、エアーポンプ（図示せず）を使用した乾燥空気である。ガス配管１１１と投射粒子送り配管１２２との接合部位まで連続的に移送された投射粒子１２４が、キャリアガス１２３によりノズル１２５の先端口より摺動部材１３２の摺動面に対して略垂直に投射される。
【００５９】
ここで、投射する際の圧力は０．５ＭＰａ以下の範囲で一定に選定する。さらに、ノズル１２５と摺動部材１３２の摺動面１３８との間にメッシュ状の金網１２７を設置してノズル１２５から投射される投射粒子１２４をある一定量ブロックすることで、摺動面１３８に衝突する投射粒子１２４の量および大きさを抑制している。
【００６０】
金網１２７の設置場所や金網１２７のメッシュサイズを変えることで投射粒子１２４の投射量を制御し、摺動面１３８に形成される凹部１３６の形状因子（深さや開口径等）や開口面積率、摺動面１３８の面粗度を調整している。
【００６１】
ここで、開口面積率とは、摺動面１３８の面積に対する凹部１３６の開口部分（非接触部分）の総面積の割合を意味する。したがって、以下の説明において、摺動面１３８については、摺動部材１３０と接触する部分のみの面ではなく、凹部１３６を含み摺動部材１３０と接触する関係にある領域として説明する。
【００６２】
また、略球状の投射粒子１２４を用いることにより、凹部１３６の表面形状は球面となり、凹部１３６の開口部は、摺動面１３８を上から見ると略円形となり、かつ摺動面１３８の垂直な面で切断した断面形状は略円弧状となる。
【００６３】
以上のような製造工程によって凹部１３６が形成された摺動部材１３２の摩擦特性をリングオンディスク方式の実験装置にて評価した。図４は、摩擦実験装置の斜視図である。
【００６４】
この摩擦実験装置には、二つの摺動部材として、リング状摺動部材１２とディスク状摺動部材１０が装着され、リング状摺動部材１２が駆動部材１４とピン１６を介して伝達される回転力により所定方向に回転するとともに、上方から静止軸１８を介して荷重負荷を受ける構成となっている。
【００６５】
したがって、リング状摺動部材１２がディスク状摺動部材１０に所定圧力で接触しつつ、ディスク状摺動部材１０の摺動面１３８上を回転するので、リング状摺動部材１２とディスク状摺動部材１０の間に摩擦が生じる。尚、この二つの摺動部材１０、１２の間には、図示省略の潤滑油（油膜）が存在している。さらに、ガイド部２０は、静止軸の軸受を担っており、また、ボール軸受２２は、リング状摺動部材１２とディスク状摺動部材１０
が片当りせずに面で接触するように調心機構を担っている。
【００６６】
尚、上記摩擦実験装置による実験条件は（表１）の通りである。
【００６７】
【表１】
0005636748.tif 000002
【００６８】
リング状摺動部材１２（摺動部材１３０に相当）として、外径が４０ｍｍ、内径が３０ｍｍ、材質を高クロム鋼（ＳＣＭ４１５、硬度ＨＶ２４０程度）とし、表面粗さがＲａ０．１以下のラップ仕上げを行ったものを用い、一方のディスク状摺動部材１０（摺動部材１３２に相当）として、外径５６ｍｍ、材質をアルミニウム合金（Ａ６０６３、硬度ＨＶ６０程度）とし、表面粗さがＲａ０．１程度のラップ仕上げを行ったものを用いている。
【００６９】
油膜が形成され難く、金属接触が生じるような摺動状態を想定して、運転条件は、垂直荷重４５Ｎ、すべり速度０．１ｍ／ｓとし、２０℃で粘度が約３０ｍｍ２／ｓである潤滑油を実験前に接触摺動部に２０μＬ滴下するのみで、実験中は給油せず、摩擦時間（すべり距離）の増加に伴って潤滑油は消費される。
【００７０】
まず、相対的に硬度が低い材料（アルミニウム合金）で形成されたディスク状摺動部材１０の摺動面１３８をラップ仕上げした後、摺動面１３８に投射粒子１２４の投射処理を施したテストピースを用いて摩擦実験を行った。
【００７１】
次に、上記摩擦実験の結果について、図５を用いて説明する。
【００７２】
尚、本実施の形態１の摩擦摩耗特性を評価するために、ディスク状摺動部材１０の摺動面１３８の凹部１３６の開口面積率や面粗度、凹部１３６の深さをパラメータとした各種条件の仕様を（表２）に示す。相手側のリング状摺動部材１２は、いずれもラップ仕上げを行ったのみでＲａ０．１の平滑面である。
【００７３】
【表２】
0005636748.tif 000003
【００７４】
ここで、開口面積率とは、リング状摺動部材１２とディスク状摺動部材１０が接触する摺動面１３８の面積に対する凹部１３６の開口部分の総面積の割合を意味する。
【００７５】
すなわち、摺動部材の摺動面１３８の一部をレーザー顕微鏡にて取り込んでコンピュータ画像処理を行い、そして、凹部１３８の開口部と、投射粒子が衝突していない平坦部１３７を分別した後に、個々の凹部１３８の開口部の開口面積の総和を画像処理に用いた摺
動面１３８の全面積で除算することで、開口面積率を得ている。尚、測定箇所を変えて数回計測して得られた開口面積率の平均値をその条件での代表値とした。
【００７６】
また、面粗度は、触針式の形状測定機で数回計測した結果の平均値を、また凹部１３８の深さはレーザー顕微鏡で数回測定した結果の平均値を示している。
【００７７】
図５（ａ）、（ｂ）は、本実施の形態１における摺動面１３８の形態をパラメータとした摩擦係数と摩擦距離の関係を示す特性図である。いずれも、摩擦距離をｘ軸に、摩擦係数をｙ軸に示したものである。
【００７８】
図５（ａ）には、本実施の形態１である実施例１条件１、実施例１条件２、および従来の比較例１条件３の結果を示している。実施例１条件２は、凹部１３６の開口面積率が３０％、摺動面１３８の面粗度がＲａ０．３５、凹部１３６の深さが１．９μｍである。
【００７９】
実施例１条件１は、凹部１３６の開口面積率が５０％、摺動面１３８の面粗度がＲａ０．３５、凹部１３６の深さが２．１μｍである。比較例１条件３は投射処理を行わず、従来の平滑面１３８であり、摺動面１３８の面粗度はＲａ０．１である。
【００８０】
図５（ａ）から、従来のリング状摺動部材、およびディスク状摺動部材がともに平滑面である比較例１条件３の場合、摩擦係数は０．１以上で、かつ大きな変動を伴いながら推移しており、焼き付きがいつ発生してもおかしくないような摺動状態であることが分かる。実験終了後の摺動面１３８を確認すると、摺動によるキズや激しい摩耗が発生していた。
【００８１】
一方、本実施の形態１の開口面積率が５０％である実施例１条件１の場合、摩擦係数は摺動距離が２００ｍ未満で０．１程度の値を示す部分もあるが、摺動距離が２００ｍ以上では摩擦係数は０．１より小さく、かつその変動幅が全摺動距離にわたって従来の比較例１条件３に比べて顕著に小さい。
【００８２】
また、面積率が３０％である実施例１条件２の場合では、摩擦係数は摺動距離４００ｍ付近で減少からやや増加に転じるものの、全体的に摩擦係数は最も小さく推移し、変動幅も全摺動距離にわたって小さいことが分かる。実験終了後の摺動面１３８を確認した結果、従来の比較例１条件３に比べて摺動による傷つきや摩耗は軽微であり、実施例１条件２の方がより良好であった。
【００８３】
したがって、この図から相対的に硬度が低い材料側に凹部１３６を設けた場合、摺動面１３８に凹部１３６を設けない場合と比較して摩擦係数が減少し、かつその変動幅が小さくなる。
【００８４】
一方、図５（ｂ）には、従来のように無数の投射粒子１２４を投射して、摺動面１３８の凹部１３６の開口面積率を７０％、摺動面１３８の面粗度をＲａ０．５１、凹部１３６の深さを３．６μｍとした、いわゆる梨地状に仕上げた比較例１条件２、および開口面積率を５５％、摺動面１３８の面粗度をＲａ０．４３、凹部１３６の深さを３．０μｍとした比較例１条件３の結果を示している。
【００８５】
比較例１条件２の場合、摩擦係数は０．１以上を維持しているとともにその変動幅は大きく、図５（ａ）に示した平滑面相互の比較例１条件１と優位差がない。実験終了後の摺動面１３８を確認すると、凹部１３６の殆ど全てが消失、あるいは摩耗粉で埋められた状態になっており、摺動によるキズや摩耗が発生していた。
【００８６】
また、比較例１条件３の場合、摩擦係数は０．１以上を推移しかつその挙動は不安定である。同様に実験後の摺動面１３８を確認すると、摺動によるキズや摩耗が発生していた。
【００８７】
以上の実験結果から、開口面積率が５０％以下とすることで、従来のような双方とも平滑に仕上げた場合や無数の凹部１３６を配した場合に比べて、低い摩擦係数で、かつその変動や不安定な挙動を抑制するとともに、摺動面１３８の摩耗状態も緩和することができることが分かる。
【００８８】
次に、相対的に硬度が高い材料（高クロム鋼）で形成されたリング状摺動部材１２の摺動面をラップ仕上げした後に投射処理を施したテストピースを用いて摩擦実験を行った。
【００８９】
次に、上記摩擦実験の結果について、図６を用いて説明する。
【００９０】
尚、本実施の形態１の摩擦摩耗特性を評価するために、リング状摺動部材１２の摺動面１３８の凹部１３６の開口面積率や面粗度、凹部１３６の深さをパラメータとした各種条件の仕様を（表３）に示す。相手側のディスク状摺動部材１０はいずれもラップ仕上げを行ったのみでＲａ０．１の平滑面である。
【００９１】
【表３】
0005636748.tif 000004
【００９２】
図６（ａ）、（ｂ）は、本発明の実施の形態１における摺動面１３８の形態をパラメータとした摩擦係数と摩擦距離の関係を示す特性図である。いずれも、摩擦距離をｘ軸に、摩擦係数をｙ軸に示したものである。
【００９３】
図６（ａ）には、比較例１条件１及び比較例１条件４の結果を示している。比較例１条件１は投射処理を行わず、リング状摺動部材１２並びにディスク状摺動部材１０ともに平滑面であり、双方の摺動面１３８の面粗度はＲａ０．１以下である。比較例１条件４は、従来の無数の投射粒子１２４を摺動面に衝突させて形成したもので、摺動面１３８の凹部１３６の開口面積率を６０％、摺動面１３８の面粗度をＲａ０．５２、凹部１３６の深さを３．２μｍとしている。いわゆる梨地状に仕上げられたものである。
【００９４】
比較例１条件４の摩擦係数は０．１０から０．１５の間で推移し、かつ大きな変動と不安定な挙動を示しており、実験終了後に摺動面１３８の状態を確認した結果、主としてアブレシブ摩耗によるものと思われる摺動キズが幾重にも生成されていることを確認した。
【００９５】
一方の比較例１条件１では、摩擦係数が０．１０から０．１５の間で推移し、かつ大きな変動を示し、摩擦距離が１１００ｍ付近で摩擦係数が急激に０．３程度まで増加したので、焼き付きが発生したものと判断し実験を停止した。実験終了後に摺動面１３８の状態を確認した結果、特にディスク状摺動部材１０の摺動面１３８が凝着摩耗の進行により激
しく損傷していたことを確認した。
【００９６】
一方、図６（ｂ）には、本実施の形態１である実施例１条件３、実施例１条件４、実施例１条件５、実施例１条件６、実施例１条件７の結果を示している。実施例１条件３は、凹部１３６の開口面積率が３５％、摺動面１３８の面粗度がＲａ０．３８、凹部１３６の深さが２．４μｍである。実施例１条件４は、凹部１３６の開口面積率が３４％、摺動面１３８の面粗度がＲａ０．３７、凹部１３６の深さが２．６μｍである。
【００９７】
また、実施例１条件５は、凹部１３６の開口面積率が２６％、摺動面１３８の面粗度がＲａ０．２８、凹部１３６の深さが１．８μｍである。実施例１条件６は、凹部１３６の開口面積率が１０％、摺動面１３８の面粗度がＲａ０．１５、凹部１３６の深さが１．６μｍである。実施例１条件７は、凹部１３６の開口面積率が５％、摺動面１３８の面粗度がＲａ０．０９、凹部１３６の深さが１．６μｍである。
【００９８】
図７に、本実施の形態である実施例１条件６の摺動面１３８の顕微鏡写真を示す。この図７から摺動面１３８上に、凹部１３６と平坦部１３７が明確に区分けされていることが分かる。
【００９９】
さらに、図６（ｂ）から、開口面積率が２６〜３５％である実施例２条件３、条件４、条件５では、不安定な挙動を示すものの大きな変動幅は伴わずに、摩擦係数が０．１〜０．１５の間で推移していることが分かる。比較例１条件４や比較例１条件５に比べると、摩擦距離が１７５０ｍに達した時点でも摩擦係数０．１から０．１５の間で推移するも、その変動幅は小さく、焼き付きは発生しない。
【０１００】
また、実験後の摺動面１３８の状態を確認した結果、摺動キズや摩耗が発生しているも、比較例１条件４や比較例１条件１に比べて損傷状態は顕著に緩和されていることが確認された。
【０１０１】
さらに、面積率が１０％である実施例１条件６、面積率が７％である実施例１条件７の場合、摩擦係数は０．０５前後で推移するとともに、その変動、挙動ともに極めて小さいことが分かる。加えて、実験終了後の摺動面１３８の状態を観察した結果では、損傷状態は極めて軽微であった。
【０１０２】
ここで、図５（ａ）、（ｂ）、及び図６（ａ）、（ｂ）に示す実験結果について、以下のように考察する。
【０１０３】
図８は、摩擦係数特性と摩耗状態の優劣に対する開口面積率と面粗度の条件範囲図である。
【０１０４】
この図８は、図５、図６の実験結果をもとに、ｘ軸を摺動面１３８の凹部１３６の開口面積率、ｙ軸を摺動面１３８の面粗度とし、開口面積率と面粗度の組合せに対し摩擦係数特性と摩耗状態の優劣を模式的に示している。
【０１０５】
尚、この図８では、相対する摺動部材のうち硬度の低い方の摺動部材に凹部１３６を設けた場合（図５の結果）を丸印（○）で示し、相対する摺動部材のうち硬度の高い方の摺動部材に凹部１３６を設けた場合（図６の結果）を三角印（△）で示している。
【０１０６】
また、これらの丸印、三角印について、摩擦係数特性、摩耗状態が劣ると判断したものは黒（塗潰し）、少なくとも比較例に比べて摩擦係数特性、摩耗状態が優れていると判断したものは右半分だけ黒、さらに顕著に優れていると判断したものは白（塗潰さず）で見
分けができるようにしている。
【０１０７】
尚、凹部１３６を設けずに平滑面相互の場合を黒で塗潰した四角印（■）で示す。従来のように無数の凹部１３６を設けた場合の開口面積率は６０％以上である。
【０１０８】
図８から、破線に囲まれた領域Ａに示されるように凹部１３６の開口面積率が５から５０％の範囲であれば、摩擦係数特性や摩耗状態が良いと判断できる。
【０１０９】
また、凹部１３６の開口面積率と摺動面１３８の面粗度Ｒａがほぼ正の傾きの一次関数関係にあることが分かる。図８の破線と一点鎖点に囲まれた領域Ｂに示されるように、凹部１３６の開口面積率が５から５０％でかつ、摺動面１３８の面粗度Ｒａが０．４以下であれば、摩擦係数特性、摩耗状態が良く、さらに破線と点線に囲まれた領域Ｃに示されるように、凹部１３６の開口面積率が５から２０％で、かつ面粗度Ｒａ０．３以下にすることで、顕著に摩擦係数特性、摩耗状態が良いことが分かる。
【０１１０】
尚、図中の各プロットの近傍に、各々の凹部１３６の深さを記述している。摩擦係数特性や摩耗状態が良いとされる摺動面１３８の凹部１３６の深さはいずれも１．０〜３．０μｍであることが分かる。
【０１１１】
図９（ａ）、（ｂ）は本実施の形態１と従来構成の摺動状態の比較内容を説明する模式図である。
【０１１２】
ここで、図９（ａ）は本実施の形態１での潤滑状態を、図９（ｂ）は従来の形態（比較例１）での潤滑状態をそれぞれ示す。図９（ａ）、（ｂ）ともに、摺動部材１３０と相手側の摺動部材１３２（従来の場合、摺動部材３２と相手側の摺動部材３０）が対向しており、それぞれ上方の図が摺動前を、矢印より下方の図が摺動中の潤滑状態を表している。
【０１１３】
図９（ａ）に示すように、摺動面１３８に凹部１３６が形成されている場合、各凹部１３６に油玉１３９が形成され、摺動が開始されると、各凹部１３６の油玉１３９が互いに連結し、全体として摺動面全域に油膜１４０が形成される。
【０１１４】
摺動時間の経過に伴い潤滑油が消費され、外部からの潤滑油の供給が滞るような条件下であっても、本実施の形態１では、摺動部材１３２の摺動面１３８に設けられた平坦部１３７で荷重を受けることで摺動面圧を効果的に分散させるとともに、凹部１３６に蓄積された潤滑油が摺動面１３８の平坦部１３７に滲み出ることで凝着摩耗を緩和させることが可能と考える。
【０１１５】
また、平坦部１３７で摩耗が発生しても凹部１３６でその生じた摩耗粉を捕集することでアブレシブ摩耗も緩和させることが可能と考える。
【０１１６】
一方、図９（ｂ）に示すように、摺動面３８に無数の凹部３６が形成されている従来の場合、各凹部３６に油玉１３９が形成され、摺動が開始されると、各凹部３６の油玉１３９が互いに連結し、全体として摺動面全域に油膜１４０が形成される。
【０１１７】
しかしながら、従来の摺動部材３２の摺動面３８にように梨地状になるほど無数の凹部３６を設けた場合では、図９（ａ）に示されるような平坦部１３７は非常に少ない。摺動時間の経過に伴い潤滑油が消費され、外部からの潤滑油の供給が滞るような条件下になると、先に述べた平坦部１３７の代わりに、各凹部３６間の微細な継ぎ目１４１で荷重を受けると考えられる。
【０１１８】
受圧面積が非常に小さく、局所的に面圧が高くなるので継ぎ目１４１を起点とした摩耗が発生し、凹部１３６が比較的早期に消失すると思われる。
【０１１９】
したがって、摺動面１３８には適切な凹部１３６の開口面積率を設定し、凹部１３６と平坦部１３７を適正な割合で混在させることが肝要である。
【０１２０】
上記の考察は、相対する摺動部材のうち硬度の高い方の摺動部材の摺動面１３８に凹部１３６を設けた実施例１条件４、及び実施例１条件５の結果に示すように、凹部１３６を相対する摺動部材のうち硬度が高い方の摺動部材の摺動面に設けた場合で、摩擦距離が１７５０ｍに達した時点であっても摩擦係数が顕著に低く推移し、摺動部材の高寿命化が図れていることからも裏付けられると考えられる。
【０１２１】
つまり、凹部１３６を相対する摺動部材のうち硬度が高い方の摺動部材の摺動面に設けた方が、硬度が低い方の摺動部材の摺動面に凹部１３６を設けた場合と比較して摩耗の進行が小さいので、凹部１３６による油溜まりとしての効果が長時間持続したと考えられる。
【０１２２】
さらに、従来の場合、大量の投射粒子を摺動面に投射することで無数の凹部３６を形成するために、摺動部材の摺動最表面が脆弱化することがある。摺動面には一旦形成された凹部３６に、もしくはその近傍に投射粒子が繰り返し衝突することで、繰り返し印加される衝突エネルギーによって摺動部材の摺動最表面が脆くなる、あるいは、凹部３６の窪み、もしくはその周囲に亀裂（クラック）が形成されることが考えられる。
【０１２３】
このような最表面の脆性化や亀裂の生成は、長期間の摩擦には耐えられず、途中で剥離し、摺動部材間で噛み込まれることで摺動面が傷つき、摩擦損失の増大や信頼性の確保が困難になる可能性が考えられる。
【０１２４】
以上の結果から、本実施の形態１によれば、一方が他方に対して摺動するよう配置された二つの摺動部材１３０、１３２の少なくとも一方の摺動部材１３２の摺動面１３８の全域、あるいは摺動面１３８の一定の領域にディンプル状の凹部１３６が設けられ、開口面積率を５０％以下とすることで、荷重が負荷されたときに、摺動面１３８上の平坦部にてその荷重を面で受け止めるとともに、凹部１３６に保持された潤滑油が平坦部に滲み出ることで、より過酷な摺動条件の場合であっても摩擦損失や摩耗を低減し、信頼性の高い摺動部材を提供することができる。
【０１２５】
すなわち、摺動部材１３２の摺動面１３８に単に凹部１３６を無数設けるのではなく、摺動面における凹部１３６の開口面積率を適切に設定することで、凹部１３６による油溜り効果を最大限に発揮させることができる。ここで、開口面積率５％未満の場合では、潤滑油の保持に関して従来の平滑面形状と実質的に変わらないものになると考える。よって、開口面積率を５％から５０％の範囲、より望ましくは５％から２０％の範囲とすることが摩擦損失をより小さくする上で好適と考える。
【０１２６】
尚、摺動面のある一定の領域にのみディンプル状の凹部１３６を設ける場合、凹部１３６を設けない領域と凹部１３６を設ける一定の領域との境界は、設けられたディンプル状の凹部１３６の最外端部と考えることで、本願の開口面積率を算出することが容易となる。
【０１２７】
加えて、凹部１３６が形成された摺動面１３８の面粗度Ｒａは０．４以下、望ましくはＲａ０．３以下とすることで低い摩擦損失を実現することが可能である。つまり、外部からの潤滑油の供給が滞るような条件下であっても、摺動面１３８の面荒れによる接触摺動
部の油膜切れや、面粗さを介して凹部１３６の保持された潤滑油が流出したりすることを防止して摺動部材１３２の摩擦損失が低減できる。
【０１２８】
また、凹部１３６の深さは３．０μｍ以下、さらに望ましくは２．０μｍ以下とすることで低い摩擦損失を実現することが可能である。外部からの潤滑油の供給が滞るような条件下であっても、凹部１３６に保持された潤滑油が接触摺動部に効果的に滲み出るような凹部１３６の適切な深さとすることで、摺動部材の摩擦損失が低減できる。
【０１２９】
さらに、凹部１３６を硬度が高い方の摺動部材の摺動面に設けた方が、硬度が低い方の摺動部材の摺動面に凹部１３６を設けた場合と比較して摩耗の進行が小さいので、凹部１３６による油溜まりとしての効果が長時間持続させることが可能である。
【０１３０】
また、凹部１３６をショットピーニング装置１２１で形成すると、投射する際の条件によっては凹部１３６の周囲に隆起１４２が発生する可能性がある。
【０１３１】
図１０に隆起１４２の概略図を示す。これまでに、図１０（ａ）に示すような鋭角形状の隆起１４２もあれば、図１０（ｂ）に示すような緩やかな起伏を有する隆起１４２も確認されている。
【０１３２】
ところが、凹部１３６を硬度が低い方の摺動部材に設けると、瞬時に隆起１４２が摩滅によって消失されるので、隆起１４２を起点とした摺動面１３８の傷つきや摩耗を抑制することができる。
【０１３３】
しかしながら、ショットピーニング装置１２１で投射粒子を投射する条件を調整することで、隆起１４２が生じないようにする、あるいは生じたとしても隆起１４２の高さｈをサブミクロンオーダーに抑えることがより望ましい。また、ショットピーニング装置１２１での投射工程の後に、バフ掛け等で予め隆起１４２を除去しておくことが望ましい。
【０１３４】
尚、本発明は様々な装置の種々の摺動部材に適用可能であり、摺動部材の材質や表面性状（初期の面粗度）、運転条件や、潤滑油の供給状態、さらに油性（粘度や油種等）等に応じて、適正な凹部１３６の諸元を決定すればよい。
【０１３５】
具体例としては、冷凍サイクル用圧縮機の一つであるレシプロ型圧縮機の摺動部材が挙げられる。図１１にレシプロ型圧縮機の縦断面図を示す。
【０１３６】
現状のレシプロ型圧縮機１５０の摺動部材としては次のものが一般的である。
（１）シャフト主軸１５１と主軸受１５２は片持ち軸受構造であるために、主軸受１５２の上下端部で片当りが起こる可能性がある構成である。また、どちらの材質も鋳鉄製である。主軸１５１は、その表面にリン酸マンガン皮膜処理がなされ、主軸１５１の方が主軸受１５２に比べやや硬度が低い。両摺動面ともＲａ０．５以下に仕上げられている。
（２）スラスト軸受部１５３に関して、冷媒の吸入圧縮行程においてクランクシャフト１６３が主軸受１５２内で傾くことで、主軸側のスラスト摺動面１５４と主軸受側のスラスト摺動面１５５の外周側で片当りが起こる可能性があるとともに、平面接触のため油膜圧力が発生し難い構成である。また、主軸側のスラスト摺動面１５４および主軸受側のスラスト摺動面１５５のいずれも鋳鉄製で、主軸側のスラスト摺動面１５４は一般的にリン酸マンガン皮膜処理がなされ、主軸側のスラスト摺動面１５４の方がやや硬度が低い。両摺動面とも面粗度Ｒａ０．５以下に仕上げられている。
（３）シャフト偏心軸１５６とコンロッド大端孔１５７に関して、冷媒の吸入圧縮行程においてコンロッド大端孔１５７の上下端部で片当りが起こる可能性がある構成である。シャフト偏心軸１５６が鋳鉄製で、コンロッド１５８がアルミ合金製であり、両面ともＲａ
０．５以下に仕上げられている。
（４）ピストンピン１５９とコンロッド小端孔１６０に関して、ピストンピン１５９がコンロッド小端孔１６０内で揺動運動するので油膜が一定方向の回転運動に比べて形成され難く、かつ摺動面積が他の摺動部に比べて小さく面圧が高くなる構成である。ピストンピン１５９がクロム鋼製で、コンロッド１５８がアルミ合金製であり、両摺動面ともＲａ０．５以下に仕上げられている。ピストンピン１５９は一般的に表面焼入されているか、あるいは窒化処理で硬化がなされている。
（５）ピストン１６１とシリンダボア１６２に関して、冷媒の吸入圧縮行程においてクランクシャフト１６３が主軸受１５２内で傾き、ピストンがレシプロ型圧縮機１５０を横から見て上下方向に傾斜することでピストン１６１の上下端部で片当りが起こる可能性がある構成である。ピストン１６１は焼結製で、表面にリン酸マンガン処理がなされている。一方のシリンダボア１６２は鋳鉄製であり、ピストン１６１に比べてやや硬度が低い。両摺動面ともＲａ０．５以下に仕上げられている。
【０１３７】
以上の摺動部材の組合せにおいて、本発明は、特に境界、及び混合潤滑領域（摺動部材相互が接触して摺動する領域）での摺動が想定される部位に極めて有効であると考える。すなわち、片当りし易い部位や比較的面圧が高い部位等に対し、相対する摺動部材において硬度が低い方、あるいは硬度が高い方、もしくはその両側に、運転回転数、面圧、実使用粘度等に対応した適正な開口面積率、及び面粗度、深さからなる凹部１３６を設けることで、潤滑状態を改善し、レシプロ型圧縮機１５０の高効率、高信頼性を実現させることができる。
【０１３８】
その他の具体例としては、冷凍サイクル用圧縮機の１つであるロータリー型圧縮機の摺動部材が挙げられる。図１２にロータリー型圧縮機の縦断面図を示す。
【０１３９】
現状のロータリー型圧縮機１７０の摺動部材としては次のものが一般的である。
（１）シャフト主軸１７１と主軸受１７２、シャフト副軸１７３と副軸受１７４に関して、主軸受１７２、副軸受１７４の端部にて片当りが起こり易い構造である。クランク主軸１７１とクランク副軸１７３は一体成型であり鋳鉄製で、摺動面にはリン酸マンガン皮膜処理がなされている。一方の主軸受１７２、副軸受１７４は焼結製であり、シャフト主軸１７１、シャフト副軸１７３に比べて硬度が低い。両摺動面ともＲａ０．５以下に仕上げられている。
（２）ベーン側面１７５とシリンダベーン溝１７６については往復動なので油膜圧力が発生し難い構造である。ベーン側面１７５は鉄鋼製で、シリンダベーン溝１７６は鋳鉄製である。両摺動面ともＲａ０．５以下に仕上げられている。
（３）ベーン先端１７７とローラ１７８については線接触摺動で面圧が極めて高くなる構成である。ベーン先端１７７は鉄鋼製で、その摺動面（先端）にはＰＶＤ、あるいはＣＶＤによるセラミックス皮膜が形成され硬質化されている。一方のローラ１７８は鋳鉄製である。両摺動面ともＲａ０．５以下に仕上げられている。
【０１４０】
以上の摺動部材の組合せにおいて、本発明は、特に境界、及び混合潤滑領域（摺動部材相互が接触して摺動する領域）での摺動が想定される部位に極めて有効であると考える。
【０１４１】
すなわち、片当りし易い部位や比較的面圧が高い部位等に対し、相対する摺動部材において硬度が低い方、あるいは硬度が高い方、もしくは両側に、運転回転数、面圧、実使用粘度等に対応した適正な開口面積率、及び面粗度、深さからなる凹部１３６を設けることで、潤滑状態を改善してロータリー型圧縮機１７０の高効率、高信頼性を実現させることができる。
【０１４２】
さらに、その他の具体例としては、冷凍サイクル用圧縮機の１つであるスクロール型圧
縮機の摺動部材がある。図１３にスクロール型圧縮機の縦断面図を示す。
【０１４３】
現状のスクロール型圧縮機１８０の摺動部材としては次のものが一般的である。
（１）シャフト主軸１８１と主軸受１８２、シャフト偏心軸１８３と偏心軸受１８４、シャフト副軸１８５と副軸受１８６については構造上、主軸受１８２、偏心軸受１８４、副軸受１８６の上下端部で片当りが起こり易い構成である。シャフト主軸１８１、シャフト偏心軸１８３、シャフト副軸１８５はいずれも鉄鋼製で表面に窒化処理により硬質化されている。
【０１４４】
一方の主軸受１８２、偏心軸受１８４、副軸受１８６はいずれも裏金を金属とした樹脂とカーボンの複合材で成型され、シャフト１８７に比べて硬度が高い。シャフト主軸１８１、シャフト偏心軸１８３、及びシャフト副軸１８６の摺動面はいずれもＲａ０．５以下に仕上げられている。
（２）固定スクロール１８８と旋回スクロール１８９にて形成されるスラスト軸受部１９０については平面接触のために油膜圧力が比較的発生し難い構成である。固定スクロール１８８が鋳鉄製で、旋回スクロール１８９がアルミ合金製で表面はアルマイト処理で硬化されている。両摺動面ともＲａ０．５以下に仕上げられている。
【０１４５】
以上の摺動部材の組合せにおいて、本発明は、特に境界、及び混合潤滑領域（摺動部材相互が接触して摺動する領域）での摺動が想定される部位に極めて有効であると考える。
【０１４６】
すなわち、片当りし易い部位や比較的面圧が高い部位等に対し、相対する摺動部材において硬度が低い方、あるいは硬度が高い方、もしくは両側に、運転回転数、面圧、実使用粘度等に対応した適正な開口面積率、及び面粗度、深さからなる凹部を設けることで、潤滑状態を改善してスクロール型圧縮機の高効率、高信頼性を実現させることができる。
【０１４７】
（実施の形態２）
図１４は本発明の実施の形態２における摺動部材の摺動面の上視模式図、図１５は同実施の形態２における摺動部材の摺動面の断面模式図、図１６は同実施の形態２における摺動部材の製造方法に用いる設備装置の模式図、図１７は同実施の形態２における摺動部材の製造に用いる金型の断面図を示す。図１８は、同実施の形態２における摺動部材の摩擦特性を評価するための摩擦実験装置の斜視図、図１９は、同実施の形態２における摺動部材の摺動面の形態をパラメータとした摩擦係数と摺動距離の関係を示す特性図、図２０は、同実施の形態２における摺動部材の摺動面の異なる形態をパラメータとした軸受特性数と摩擦係数の特性相関図、図２１は、同実施の形態２における摺動部材の開口面積率を考慮した軸受特性数と摩擦係数の特性相関図である。図２２は、同実施の形態２における摺動部材の条件を変えた場合の摺動面の形態をパラメータとした摩擦係数と摺動距離の関係を示す特性図、図２３は、同実施の形態２における摺動部材の摺動面のさらに異なる形態をパラメータとした軸受特性数と摩擦係数の特性相関図、図２４は、同実施の形態２における摺動面の凹部２３３の開口面積率を考慮した軸受特性数と摩擦係数の特性相関図である。
【０１４８】
図１４および図１５において、摺動部材２３１、２３１ａは、金属材料から構成されるものであり、一方が他方に対して摺動するように配置された二つの摺動部材２３１、２３１ａの少なくとも一方に関する。そして、一方の摺動部材２３１の摺動面２３２には、多数のディンプル状の凹部２３３と、多数の微小凹部２３６の連続によって形成された微細溝２３５が形成されている。ここで、一つの微小凹部２３６の面積は、凹部２３３の面積よりも小さく設定されている。
【０１４９】
微細溝２３５は、摺動部材２３１の表面に前述の微小凹部２３６を形成するマシニング
センター（図示せず）を用いて形成され、隣り合った微細溝２３５の中心間距離Ｌと交差角度αが任意（本実施の形態２においては、９０°）に設定された加工条痕である。
【０１５０】
なお、図１４における矢印Ｘは、摺動部材２３１の摺動方向を示している。
【０１５１】
凹部２３３は、図１６に示すプレス設備２４０により、図１７に示す凸部２４２が設けられた金型２４１を、摺動部材２３１の表面に押し付けることで形成される。
【０１５２】
金型２４１は、摺動部材２３１の材料よりも硬い鋼板の表面をフォトエッチングして作製したもので、任意の形状（直径、高さ等）の凸部２４２を所定の場所に均一に分散配置している。
【０１５３】
そして、摺動部材２３１の材料特性（材料種、硬さ、内包する空隙、密度等）に応じて、凸部２４２を摺動部材２３１の表面に押込む際のプレス設備２４０の荷重、速度条件を調整することで、摺動部材２３１に形成される凹部２３３の開口径や深さを制御することができる。
【０１５４】
また、摺動部材２３１の摺動面２３２の全域、あるいは摺動面２３２の一定の領域に金型２４１を適切に設置してプレス加工を行うことで、金型２４１に形成された凸部２４２の配置通りに、摺動部材２３１の表面に凹部２３３を形成することができる。したがって、金型２４１に設けられた凸部２４２の大きさ（突出寸法および径等）および微細溝２３５の幅寸法を調節、設定することにより、摺動面２３２の開口面積率を調整することができる。
【０１５５】
そして、微細溝２３５と凹部２３３を形成した後、摺動部材２３１の表面を研磨仕上げして、平坦部２３４が形成される。
【０１５６】
ここで、開口面積率とは、摺動部材２３１における摺動面２３２の面積に対する凹部２３３の開口部分（非接触部分）面積と微細溝２３５の開口部分（非接触部分）面積を合わせた総面積の割合を意味する。したがって、以下の説明において、摺動面２３２については、摺動部材２３１ａと接触する部分のみの面ではなく、凹部２３３および平坦部２３４を含み摺動部材２３１ａと接触する関係にある領域として説明する。
【０１５７】
換言すると、本実施の形態２では、まず、隣り合う微細溝２３５の延出方向が互いに直交するように設定し、その状態で、微細溝２３５における少なくとも一部の微細溝２３５の延出方向を、摺動部材２３１の摺動方向と平行となるように設定する。そして、マシニングセンターにより、該マシニングセンターもしくは摺動部材２３１を微細溝２３５の延出方向に移動させて微細溝２３５の形成加工を行う。
【０１５８】
このとき、微細溝２３５における延出方向に直交する断面形状は、加工治具の関係から略三角形状に形成される。
【０１５９】
その後、互いの微細溝２３５に囲まれた矩形枠内２３７（平坦部２３４）に、上述の如く金型２４１を用いてディンプル状の凹部２３３を形成する。
【０１６０】
また、本実施の形態２では、略円弧状の凸部２４２を有する金型２４１を使用することにより、凹部２４２の表面形状を略球面とする。したがって、凹部２４２の開口部は、摺動面２３２を上から見ると略円形となり、また、摺動面２３２を垂直な面で切断した場合の断面形状は略円弧状となる。
【０１６１】
以上のような製造工程によって凹部２３３と微細溝２３５が形成された摺動部材２３１の摩擦特性をリングオンディスク方式の実験装置にて評価した。
【０１６２】
図１８は、本実施の形態２における摺動部材の摩擦特性を評価するための摩擦実験装置の斜視図である。この摩擦実験装置は、基本構成を図４と同じとしているため、図４と同じ構成要件については、同一の符号を付して説明する。
【０１６３】
図１８に示す摩擦実験装置には、二つの摺動部材として、リング状摺動部材１２とディスク状摺動部材１０が装着され、リング状摺動部材１２が駆動部材１４とピン１６を介して伝達される回転力により所定方向に回転するとともに、上方から静止軸１８を介して荷重負荷を受ける構成となっている。
【０１６４】
また、図４との比較において、リング状摺動部材１２の側面に貫通孔２３を設け、この貫通孔２３に挿入されたマイクロシリンジ２４から、潤滑油をリング状摺動部材１０の内周面に適宜供給し、ディスク状摺動部材１０の回転に伴う遠心力によって二つの摺動部材の接触摺動部に流入させる構成を付加したところが相違する。
【０１６５】
したがって、リング状摺動部材１２がディスク状摺動部材１０に所定圧力で接触しつつ、ディスク状摺動部材１０が回転するので、リング状摺動部材１２とディスク状摺動部材１０の間に摩擦が生じる。尚、この二つの摺動部材１０、１２の間には、図示省略の潤滑油（油膜）が形成されている。さらに、ガイド部２０は、静止軸の軸受を担っており、また、ボール軸受２２は、リング状摺動部材１２とディスク状摺動部材１０が片当りせずに面で接触するように調心機構を担っている。
【０１６６】
尚、上記摩擦実験装置による実験条件は（表４）の通りである。
【０１６７】
【表４】
0005636748.tif 000005
【０１６８】
すなわち、リング状摺動部材１２として、外径が２５．５ｍｍ、内径が２０ｍｍ、材質を鋳鉄（ＦＣ２５０、硬度ＨＶ２００程度）として、表面粗さがＲａ０．１から０．２のラップ仕上げを行ったものを用い、一方のディスク状摺動部材１０として、外径２７ｍｍ、材質を鋳鉄（ＦＣ２５０、硬度ＨＶ２００程度）として、表面粗さがＲａ０．１から０．２の範囲のラップ仕上げを行ったものを用いている。そして、ディスク状摺動部材１０の摺動面２３２に、上述の凹部２３３と微細溝２３５を形成する構成としている。
【０１６９】
また、運転条件として、垂直荷重は、６Ｎと２２Ｎの２パターンとし、すべり速度は０．０６ｍ／ｓ、０．１２ｍ／ｓ、０．２３ｍ／ｓ、０．６ｍ／ｓの４パターンとし、４０℃で粘度が６８ｍｍ２／ｓと３ｍｍ２／ｓである２種の潤滑油を、接触摺動部に１回当り０．０２３ｍＬで毎分４回、１５秒おきに試験中供給した。したがって、接触摺動部には、微量ではあるが間欠的に潤滑油が流入する状態である。尚、実験は大気、室温雰囲気で実施している。
【０１７０】
次に、摩擦実験を行った結果について、図１９および図２０を用いて説明する。また、
本実施の形態２の摩擦摩耗特性を評価に用いた仕様を（表５）に示す。
【０１７１】
摺動面２３２に微細溝２３５と凹部２３３の加工が施されたディスク状摺動部材１０（摺動部材２３１に相当）は、いずれも最終仕上げとしてラップ研磨を行っている。また、本実施の形態２の比較例として、ラップ研磨してＲａ０．１の平滑面に仕上げ、上述の凹部２３３と微細溝２３５を形成していないディスク状摺動部材１０を用いている。
【０１７２】
尚、相手側のリング状摺動部材１２（摺動部材２３１ａに相当）は、いずれの場合もラップ仕上げのみを行い、Ｒａ０．１の平滑面としている。
【０１７３】
【表５】
0005636748.tif 000006
【０１７４】
ここで、（表５）に示す開口面積率は、リング状摺動部材１２とディスク状摺動部材１０が接触する摺動面２３２の面積に対する凹部２３３の開口部分の総面積の割合を示しており、微細溝２３５の開口部分の面積は含んでいない。したがって、各実施例に記載した実質の開口面積（非接触面積）率は、（表５）に記載の数値に微細溝２３５の開口部分面積を付加した数値であり、数％の増加となる。
【０１７５】
具体的には、実施の形態１と同様に、摺動部材１０における摺動面２３２の一部をレーザー顕微鏡にて取り込んでコンピュータ画像処理を行い、そして、個々の凹部２３２の開口部の開口面積の総和を画像処理に用いた摺動面２３２の全面積で除算することで、開口面積率を得ている。尚、測定箇所を変えて数回計測して得られた開口面積率の平均値をその条件での代表値とした。
【０１７６】
また、摺動面２３２の平坦部２３４の面粗度についても実施の形態１と同様に、触針式の形状測定機で数回計測した結果の平均値を、また凹部２３３の深さはレーザー顕微鏡で数回測定した結果の平均値を示している。
【０１７７】
図１９は、粘度が６８ｍｍ２／ｓ（４０℃）の潤滑油を使用し、垂直荷重を６Ｎ、すべり速度を０．６ｍ／ｓとして、本発明の実施の形態２における摺動面２３２をパラメータとした摩擦係数特性図である。
【０１７８】
また、図２０は、４０℃での粘度が６８ｍｍ２／ｓの潤滑油を使用し、垂直荷重を６Ｎ、すべり速度を０．０６ｍ／ｓ、０．１２ｍ／ｓ、０．２３ｍ／ｓ、０．６ｍ／ｓとした場合の、本発明の実施の形態２における摺動面２３２をパラメータとした軸受特性数と摩擦係数の特性相関図である。ここで、ｘ軸の軸受特性数とは、潤滑の厳しさの指標であり、粘度とすべり速度を積算し、その結果を面圧で除算して算出した無次元数である。したがって、軸受特性数が小さくなるほど、潤滑状態は厳しくなることを示す。一方のｙ軸の摩擦係数は、移動距離１８０ｍから３６０ｍ（実験終了）間に得られた個々の摩擦係数の平均値である。
【０１７９】
図２０から、軸受特性数が小さくなるに伴い、いずれの評価仕様も摩擦係数が減少傾向
を示す。
【０１８０】
すなわち、本実験条件では、摺動中の摺動部材相互の固体（金属）接触で生じる摩擦係数よりも、潤滑油の粘性によって生じる摩擦係数の影響が大きい潤滑状態となっている。このことは、実験後のリング状摺動部材１２、およびディスク状摺動部材１０の摺動面を確認した結果、摺動による傷や摩耗は、いずれの場合も殆ど検出されない、あるいは非常に軽微であったことからも裏付けられる。
【０１８１】
このような潤滑状態において、図１９からも、深さが２．５μｍ、開口面積率が１５％の凹部２３３を摺動面２３２に形成した実施例２条件２、深さが９μｍ、開口面積率が３０％の凹部２３３を形成した実施例２条件１はいずれも、従来のリング状摺動部材、およびディスク状摺動部材がともに平滑面である比較例２条件１に比べて摩擦係数が小さくなることが窺える。
【０１８２】
また、深さが２．５μｍ、開口面積率が１５％の凹部２３３の場合では、約１０％の減少幅に対し、深さが９μｍ、開口面積率が３０％の凹部２３３の場合では、約５０％の減少幅である。さらに、微細溝２３５と併用することで摩擦係数が小さくなる傾向を示すことが窺える。
【０１８３】
これらの結果から、潤滑油の粘性による影響が比較的大きい潤滑領域においては、摺動面に設けられた凹部２３３や微細溝２３５（微小凹部２３６）による摺動面積の縮小により、潤滑油の粘性抵抗が減少して、摩擦損失を低減したものと考えられる。
【０１８４】
図２１は、図２０に関し、摺動面の凹部２３３の開口面積率を考慮した軸受特性数と摩擦係数の特性相関図である。すなわち、開口面積率に相当する摺動面積が縮小することによる面圧増加を加味したもので、軸受特性数が小さくなる方に摩擦係数のデータが略平行にスライドしている。
【０１８５】
この結果から、深さが２．５μｍ、開口面積率が１５％の凹部２３３を摺動面２３２に形成した実施例２条件２の摩擦係数は、従来のリング状摺動部材、およびディスク状摺動部材がともに平滑面である比較例２条件１と略同一線上となる。また、深さが２．５μｍの微細溝２３５を設けた実施例２条件４の摩擦係数は、比較例２条件１に比べてやや小さい。
【０１８６】
一方、深さが９μｍ、開口面積率が３０％の凹部２３３を形成した実施例２条件１の摩擦係数は、凹部２３３の開口面積率を考慮しても、従来の比較例２条件１に比べて顕著に小さい。また、深さが２．５μｍの微細溝２３５を設けた実施例２条件３は、摩擦係数が比較例２条件１に比べてさらに小さめに推移している。
【０１８７】
これらのことから、潤滑油の粘性によって生じる摩擦係数の影響が大きい潤滑状態では、凹部２３３、および微細溝２３５（微小凹部２３６）が浅い場合、凹部２３３や微細溝２３５による摺動面積の縮小が、摩擦抵抗の低下の主要因であると思われる。一方、凹部２３３、および微細溝２３５が深い場合、凹部２３３や微細溝２３５による摺動面積の縮小によるものに加えて、例えばラビリンス効果が作用して接触摺動部間のクリアランスの増加等の可能性が示唆される。
【０１８８】
ただし、一般的なストライベック特性から考察すると、凹部２３３や微細溝２３５による摺動面積をさらに小さくしていくと、いずれは金属接触が主体となる潤滑状態となり摩擦係数が増加に転じるので、荷重、速度、潤滑剤（潤滑油）の粘度といった摺動条件や、潤滑剤（潤滑油）の油性や供給条件等によって、凹部２３３や微細溝２３５（微小凹部２
３６）の形状の適正な最大諸元（深さや開口面積率等）を見極めていくことが望ましい。
【０１８９】
次に、図２２は、粘度が６８ｍｍ２／ｓ（４０℃）の潤滑油を使用し、垂直荷重を２２Ｎ、すべり速度を０．２３ｍ／ｓとして、本発明の実施の形態２における摺動面２３２をパラメータとした摩擦係数と摺動距離の関係を示す特性図である。
【０１９０】
また、図２３は、図２０の場合とは異なる粘度が３ｍｍ２／ｓ（４０℃）の潤滑油を使用し、垂直荷重を２２Ｎ、すべり速度を０．０６ｍ／ｓ、０．１２ｍ／ｓ、０．２３ｍ／ｓ、０．６ｍ／ｓとした場合の、本発明の実施の形態２における摺動面２３２をパラメータとした軸受特性数と摩擦係数の特性相関図である。ここで、ｘ軸の軸受特性数とは潤滑の厳しさの指標であり、粘度とすべり速度を積算した結果を面圧で除算して算出した無次元数である。したがって、軸受特性数が小さくなるほど、潤滑状態は厳しくなることを示す。一方のｙ軸の摩擦係数は、移動距離７０ｍから１４０ｍ（実験終了）の間で得られた個々の摩擦係数の平均値である。
【０１９１】
図２３からは、軸受特性数が小さくなるに伴い、いずれの評価仕様も摩擦係数が増加傾向を示すことが窺える。
【０１９２】
すなわち、本実験条件では、潤滑油の粘性によって生じる摩擦係数よりも、摺動中の摺動部材相互の固体（金属）接触で生じる摩擦係数の影響が大きい潤滑状態となっている。このことは、実験後のリング状摺動部材１２、およびディスク状摺動部材１０の摺動面を確認した結果、いずれも摺動時の金属接触により傷や摩耗が発生していることからも裏付けられる。また、従来のリング状摺動部材、およびディスク状摺動部材がともに平滑面である比較例２条件１での摺動面の傷、摩耗が最も傷や摩耗が発生しており、凹部２３２の深さが浅い実施例２条件２での摺動面が最も軽微であった。
【０１９３】
このような潤滑状態において、図２３からも、深さが２．５μｍ、開口面積率が１５％の凹部２３３を摺動面２３２に形成した実施例２条件２、深さが９μｍ、開口面積率が３０％の凹部２３３を形成した実施例２条件１はいずれも、従来のリング状摺動部材、およびディスク状摺動部材がともに平滑面である比較例２条件１に比べて摩擦係数が小さくなることが窺える。
【０１９４】
また、深さが９μｍ、開口面積率が３０％の凹部２３３の場合では、約１０％の減少幅に対し、深さが２．５μｍ、開口面積率が１５％の凹部２３３の場合では、約５０％の減少幅である。
【０１９５】
これらの結果は、前述の図２０の結果とは逆の傾向を示しており、凹部２３２の深さが浅く、開口面積率が小さい方が摩擦係数の減少幅が大きくなることを示唆している。また、微細溝２３５と併用することでさらに摩擦係数が小さくなる傾向を示すことが窺える。
【０１９６】
また、図２３において、深さが９μｍ、開口面積率が３０％の凹部２３３を形成した実施例２条件１からは、すべり速度が０．６ｍ／ｓ、および０．２３ｍ／ｓ（軸受特性数が２．０Ｅ−０７、９．０Ｅ−０８）の場合で、摩擦係数が小さくなり、さらに、微細溝２３５と併用することで、実施例２条件３に示すように、一層摩擦係数が小さくなる傾向を示すことが窺える。
【０１９７】
一方、深さが２．５μｍ、開口面積率が１５％の凹部２３３を形成した実施例２条件２では、いずれの条件でも、摩擦係数は小さくなり、微細溝２３５と併用することで、実施例２条件４に示すように、さらに摩擦係数が小さくなる傾向を示すことが窺える。
【０１９８】
図２４は、図２３に関し、摺動面の凹部２３３の開口面積率を考慮した軸受特性数と摩擦係数の特性相関図である。すなわち、開口面積率に相当する摺動面積が縮小することによる面圧増加を加味したもので、軸受特性数が小さくなる方に摩擦係数のデータが平行にスライドしている。
【０１９９】
この結果から、深さが９μｍ、開口面積率が３０％の凹部２３３を摺動面２３２に形成した実施例２条件１は、軸受特性数が小さくなるほど、すなわち潤滑状態が厳しくなることに伴い、従来のリング状摺動部材、およびディスク状摺動部材の摩擦係数がともに平滑面である比較例２条件１に近づく傾向にある。また、深さが２．５μｍの微細溝２３５を設けた実施例２条件３の摩擦係数は、実施例２条件１及び比較例２条件１に比べてやや小さい。
【０２００】
一方、深さが２．５μｍ、開口面積率が１５％の凹部２３３を形成した実施例２条件２の摩擦係数は、凹部２３３の開口面積率を考慮しても、従来の比較例２条件１に比べて顕著に小さい。また、深さが２．５μｍの微細溝２３５を設けた実施例２条件３の摩擦係数は、比較例２条件１に比べてさらに小さめに推移している。
【０２０１】
これらの結果から、摺動中にあるリング状摺動部材１２、およびディスク状摺動部材１０（金属相互）の接触による影響が比較的大きい潤滑領域においては、摺動面に設けられた凹部２３３や微小凹部２３６（微細溝２３５）は潤滑剤、あるいは潤滑油の保持部として機能し、過酷な摺動条件下であっても、微小凹部２３６（微細溝２３５）及び凹部（２３３）に保持された潤滑剤、あるいは潤滑油が荷重を受ける平坦部に効果的に滲み出ることで、摩擦損失を低減したものと考えられる。
【０２０２】
但し、荷重、速度、潤滑剤（油）の粘度といった摺動条件や、潤滑剤（油）の油性や供給条件等によって、凹部２３３や微小凹部２３６（微細溝２３５）の形状の適正な最小値を見極めていくことが望ましい。
【０２０３】
先の実施の形態１に示したが、本結果からも凹部２３３、および微細溝２３５の深さを３．０μｍ以下とすることで、低い摩擦損失を実現することが可能である。特に、外部からの潤滑油の供給が滞るような条件下であっても、凹部２３３、および微小凹部２３６（微細溝２３５）に保持された潤滑油が、接触摺動部に効果的に滲み出るように凹部２３３、および微小凹部２３６（微細溝２３５）の深さを適切に設定することで、金属製の摺動部材（リング状摺動部材１２、ディスク状摺動部材１０）の摩擦損失が低減できると考える。
【０２０４】
以上の結果から、本実施の形態２によれば、一方が他方に対して摺動するよう配置された二つの摺動部材２３１、２３１ａの少なくとも一方の摺動部材２３１の摺動面２３２の全域、あるいは摺動面２３２の一定の領域に、ディンプル状の凹部２３３と微細溝２３５を併せて設けることで、潤滑油の粘性による影響が比較的大きい潤滑領域においては、摺動面２３２に設けられた凹部２３３、および微細溝２３５（微小凹部２３６）による実質の摺動面積の縮小や、ラビリンス効果等により、潤滑油の粘性抵抗が減少して摩擦損失を低減することができる。
【０２０５】
さらに、摺動中にある摺動部材２３１、２３１ａ相互の固体（金属）接触による影響が比較的大きい潤滑領域においては、摺動面２３２に設けられた凹部２３３、および微細溝２３５（微小凹部２３６）が潤滑剤、あるいは潤滑油の保持部として機能する。その結果、外部からの潤滑油の供給が少ない条件下のような過酷な摺動条件下であっても、微細溝２３５（微小凹部２３６）および凹部２３３に保持された潤滑油が、荷重を受ける平坦部２３４へ効果的に滲み出し、摺動中にある摺動部材２３１、２３１ａ相互の接触を抑制す
ることにより、摩擦損失や摩耗を低減し、信頼性の高い摺動構造を提供することができる。
【０２０６】
また、本実施の形態２では、多数の微小凹部２３６より形成された微細溝２３５の深さを、凹部２３３の深さよりも浅く設定することにより、摺動部材２３１の表面強度低下を抑制することができる。
【０２０７】
一方、微小凹部２３６（微細溝２３５）の深さを、凹部２３３の深さよりも深く設定することにより、潤滑剤、あるいは潤滑油が適宜適量供給される条件下においては、凹部２３３および微細溝２３５による潤滑剤、あるいは潤滑油の保持量を多くすることができる。その結果、負荷が高い摺動構造、あるいは摩擦速度が速い摺動構造等のような過酷な摩擦条件に適した摺動構造を得ることができる。
【０２０８】
このように、凹部２３３、および微細溝２３５（微小凹部２３６）の形状、大きさ等を設定することにより、荷重、速度、潤滑剤（油）の粘度といった摺動条件や、潤滑剤（油）の油性や供給条件等が異なる摺動構造に適した潤滑構造が得られ、信頼性の高い摺動構造を得ることができる。特に、凹部２３３の形状は、金型２４１に設けた凸部２４２の形状に依存するため、凸部２４２の形状の設定に応じて卵形、楕円形、角丸四角形等の形状とすることができる。
【０２０９】
尚、本実施の形態２では、潤滑油の供給油路である微細溝２３５を、微小凹部２３６を連続させることによって形成したが、適当な長さで断続した微細溝２３５とすることも可能であり、また長さの異なる微細溝２３５を組み合わせた配置構成とすることも可能で、これらの構成によって摺動部材２３１における表面での潤滑剤、あるいは潤滑油の保油性を高めることもできる。
【０２１０】
また、本実施の形態２においては、隣り合う微細溝２３５の延出方向が互いに直交し、その微細溝２３５における少なくとも一部の延出方向を、摺動部材の摺動方向と平行となるように設定した構成について説明したが、摺動構造の摺動形態や各種の条件に対応して、微細溝２３５の延出方向を摺動方向に対して適正な角度とすることもできる。
【０２１１】
さらに、本実施の形態２においても、先の実施の形態１と同様に、様々な装置の種々の摺動部材に適用可能であり、摺動部材の材質や表面性状（初期の面粗度）、運転条件や、潤滑油の供給状態、さらに油性（粘度や油種等）等に応じて、適正な凹部１３６、微小凹部２３６（微細溝２３５）の諸元を決定すればよい。
【０２１２】
したがって、本実施の形態２は、先の実施の形態１で説明した図１１に示すレシプロ型圧縮機１５０の場合であると、先の実施の形態１で説明した作用効果に加えて、境界、混合潤滑領域（摺動部材相互が接触して摺動する領域）、あるいは流体潤滑領域（潤滑剤、潤滑油の粘性が支配的な領域）でのいずれの摺動構造に対しても有効な作用効果が期待できる。
【０２１３】
すなわち、運転回転数、面圧、実使用粘度等に対応した適正な開口面積率、および面粗度、深さからなる凹部２３３、あるいは微小凹部２３６（微細溝２３５）を設けることによって摺動面の潤滑状態を改善し、レシプロ型圧縮機１５０の高効率、高信頼性を実現させることが期待できる。
【０２１４】
また、先の実施の形態１で説明した図１２に示すロータリー型圧縮機の場合であると、先の実施の形態１で説明した作用効果に加えて、境界、混合潤滑領域（摺動部材相互が接触して摺動する領域）、あるいは流体潤滑領域（潤滑剤の粘性が支配的な領域）でのいず
れの摺動構造に対しても有効な作用効果が期待できる。
【０２１５】
すなわち、運転回転数、面圧、実使用粘度等に対応した適正な開口面積率、および面粗度、深さからなる凹部２３３、あるいは微小凹部２３６（微細溝２３５）を設けることによって摺動面の潤滑状態を改善し、ロータリー型圧縮機１７０の高効率化、および信頼性を高めることが期待できる。
【０２１６】
さらに、先の実施の形態１で説明した図１３に示すスクロール型圧縮機の場合であると、先の実施の形態１で説明した作用効果に加えて、境界、混合潤滑領域（摺動部材相互が接触して摺動する領域）、あるいは流体潤滑領域（潤滑剤の粘性が支配的な領域）でのいずれの摺動構造に対しても有効な作用効果が期待できる。
【０２１７】
すなわち、運転回転数、面圧、実使用粘度等に対応した適正な開口面積率、および面粗度、深さからなる凹部２３３、あるいは微小凹部２３６（微細溝２３５）を設けることによって摺動面の潤滑状態を改善し、スクロール型圧縮機１８０の高効率、高信頼性を実現させることが期待できる。
【０２１８】
（実施の形態３）
図２５は、本発明の実施の形態３における摺動部材の摺動面の上視模式図、図２６は、同実施の形態３における摺動部材の摺動面の断面模式図、図２７は、同実施の形態３における摺動部材の製造方法に用いる設備装置の模式図、図２８は、同実施の形態３における摺動部材の製造に用いる金型の断面図である。図２９は、同実施の形態３における摺動部材の摺動面の形態をパラメータとした摩擦係数と摺動距離の関係を示す特性図、図３０は、同実施の形態３における摺動部材の摺動面の形態をパラメータとした軸受特性数と摩擦係数の特性相関図である。
【０２１９】
図２５および図２６において、摺動部材３３１、３３１ａは、金属材料から構成されるものであり、一方が他方に対して摺動するよう配置された二つの摺動部材３３１、３３１ａの少なくとも一方に関する。そして、一方の摺動部材３３１の摺動面３３２には、多数のディンプル状の凹部３３３と、各凹部３３３の間に位置する微細溝３３５が形成されている。なお、矢印Ｘは、摺動部材３３１の摺動方向を示している。
【０２２０】
この凹部３３３と微細溝３３５は、図２７に示すプレス設備３４０により、図２８に示す略円弧状の凸部３４２が略均一に設けられた金型３４１を、摺動部材３３１の表面に押し付けることによって形成される。
【０２２１】
すなわち、金型３４１には摺動部材３３１の材料よりも硬い鋼板の表面をフォトエッチングして作製したもので、直径、高さ等を適宜設定した任意の形状の凸部３４２を所定の場所に略均一に分散配置している。
【０２２２】
したがって、摺動部材３３１の材料種、硬さ、内包する空隙、密度等の材料特性に応じて、凸部３４２を摺動部材３３１の表面に押込む際のプレス設備３４０の荷重、速度条件を調整することにより、摺動部材３３１に形成される凹部３３３の開口径や深さを制御することができる。また、摺動部材３３１の摺動面３３２全域、あるいは摺動面３３２の一定の領域に金型３４１を適切に設置してプレス工程を行うことで、金型３４１に形成された凸部３３２の配置通りに、摺動部材２３１の表面に凹部３３３を形成することができる。
【０２２３】
すなわち、金型３４１の凸部３４２が摺動部材３３１の表面に押込まれる過程で、摺動部材３３１の表面に形成される凹部３３３の周囲が塑性流動し、凹部３３３の周囲に隆起
３３７が生じる。本実施の形態３では、この隆起３３７の表面を相手側の摺動部材と接触する平坦部３３４としてそのまま活用する。
【０２２４】
また、隣り合った凹部３３３の中心間距離（以下、ピッチ長さという）Ｐを、隣り合った凹部３４２の半径ｒと隆起３３７の幅ｗの和Ｗよりも長く設定することで、相互の凹部３３３間に平坦部３３４と微細溝３３５が形成される。ここで、平坦部３３４（隆起３３７）の高さは、微細溝３３５の深さに相当する。
【０２２５】
また、平坦部３３４の幅ｗや平面度、及び微細溝３３５の深さは、摺動部材３３１の硬さ、内包する空隙、密度等の材料特性に応じてプレス設備３４０で押込む際の荷重、速度を調整することで設定、調整することができ、また、摺動面３３２の開口面積も調整することができる。
【０２２６】
ここで、開口面積率とは、摺動部材３３１における摺動面３３２の面積に対する凹部３３３の開口部分（非接触部分）面積と微細溝３３５の開口部分（非接触部分）面積を合わせた総面積の割合を意味する。したがって、以下の説明において、摺動面３３２については、摺動部材３３１ａと接触する部分のみの面ではなく、凹部３３３および平坦部３３４を含み摺動部材３３１ａと接触する関係にある領域として説明する。
【０２２７】
このように、凸部３４２を有する金型３４１を適正な押込み条件で摺動部材３３１の表面に押し付けることで、凹部３３３と凹部３３３周辺の平坦部３３４と微細溝３３５を同時に形成することができ、合理的かつ生産性に優れた摺動部材３３１を得ることができる。
【０２２８】
また、本実施の形態３の凹部３３３は、略半球状の凸部３４２を有する金型３４１を使用することにより、実施の形態２と同様に、凹部３４２の表面形状が球面となり、凹部３４２の開口部は、摺動面３３２を上から見ると略円形となり、また、摺動面３３２を垂直な面で切断した場合の断面形状は略円弧状となる。
【０２２９】
以上のような製造工程によって凹部３３３と微細溝３３５が形成された摺動部材３３１の摩擦特性を、実施の形態２で説明したリングオンディスク方式の実験装置を用いて同様の内容で評価した。したがって、ここでは実験装置の説明として実施の形態２の内容、および図１８を援用し、詳細な説明を割愛する。
【０２３０】
尚、上記摩擦実験装置による実験条件は（表６）の通りである。
【０２３１】
【表６】
0005636748.tif 000007
【０２３２】
ここで、リング状摺動部材１２、およびディスク状摺動部材１０の諸条件は、実施の形態２と同一条件に設定している。
【０２３３】
また、運転条件は、垂直荷重を６Ｎ、すべり速度を０．０６ｍ／ｓ、０．１２ｍ／ｓ、０．２３ｍ／ｓ、０．６ｍ／ｓとし、４０℃で粘度が６８ｍｍ２／ｓの潤滑油を接触摺動
部に１回当り０．０２３ｍＬ毎分４回、１５秒おきに試験中供給した。したがって、接触摺動部には、微量ではあるが間欠的に潤滑油が流入する状態である。尚、実験は大気、室温雰囲気で実施している。
【０２３４】
次に、摩擦実験を行った結果について、図２９、図３０を用いて説明する。また、実施の形態３の摩擦摩耗特性を評価に用いた仕様を（表７）に示す。
【０２３５】
実施例３条件１は、プレス設備によりディスク状摺動部材１０（摺動部材３３１に相当）の表面に凹部３３３を設けた後、ラップ仕上げを行い、平坦部３３４を形成している。また、実施例３条件２は、プレス設備により摺動部材３３１の表面に凹部３３３、微細溝３３５、及び平坦部３３４を形成している。さらに、本実施の形態３の比較例として、凹部２３３、微細溝２３５のいずれも加工を行わず、ラップ仕上げのみを行ったＲａ０．１の平滑面も評価に用いている。一方、相手側のリング状摺動部材１２（摺動部材３３１ａに相当）はいずれの場合もラップ仕上げのみを行い、Ｒａ０．１の平滑面である。
【０２３６】
【表７】
0005636748.tif 000008
【０２３７】
ここで、（表７）に示す開口面積率は、リング状摺動部材１２とディスク状摺動部材１０が接触する摺動面３３２の面積に対する凹部３３３の開口部分の総面積の割合を示しており、微細溝３３５の開口部分の面積は含んでいない。したがって、各実施例に記載した実質の開口面積（非接触面積）率は、（表７）に記載の数値に微細溝３３５の開口部分面積を付加した数値であり、数％の増加数値である。
【０２３８】
具体的には、実施の形態１、２と同様に、摺動部材１０における摺動面３３２の一部をレーザー顕微鏡にて取り込んでコンピュータ画像処理を行い、そして、個々の凹部３３２の開口部の開口面積の総和を画像処理に用いた摺動面３３２の全面積で除算することで、開口面積率を得ている。尚、測定箇所を変えて数回計測して得られた開口面積率の平均値をその条件での代表値とした。
【０２３９】
また、摺動面３３２の平坦部３３４の面粗度についても、実施の形態１、２と同様に、触針式の形状測定機で数回計測した結果の平均値を、また凹部３３２、微細溝３３５の深さはレーザー顕微鏡で数回測定した結果の平均値を示している。
【０２４０】
図２９は、４０℃での粘度が６８ｍｍ２／ｓの潤滑油を使用し、垂直荷重を６Ｎ、すべり速度を０．６ｍ／ｓとして、本発明の実施の形態３における摺動面３３２をパラメータとした摩擦係数特性図である。
【０２４１】
また、図３０は、４０℃での粘度が６８ｍｍ２／ｓの潤滑油を使用し、垂直荷重を６Ｎ、すべり速度を０．０６ｍ／ｓ、０．１２ｍ／ｓ、０．２３ｍ／ｓ、０．６ｍ／ｓとした場合の、本発明の実施の形態３における摺動面３３２をパラメータとした軸受特性数と摩擦係数の特性相関図である。ここで、ｘ軸の軸受特性数とは、潤滑の厳しさの指標であり、粘度とすべり速度を積算し、その結果を面圧で除算して算出した無次元数である。したがって、軸受特性数が小さくなるほど、潤滑状態は厳しくなることを示す。一方のｙ軸の摩擦係数は、移動距離１８０ｍから３６０ｍ（実験終了）間に得られた個々の摩擦係数の
平均値である。
【０２４２】
図３０から、軸受特性数が小さくなるに伴い、いずれの評価仕様も摩擦係数は減少傾向を示す。
【０２４３】
すなわち、本実験条件では、摺動中の摺動部材相互の固体（金属）接触で生じる摩擦係数よりも、潤滑油の粘性によって生じる摩擦係数の影響が大きい潤滑状態となっている。このことは、実験後のリング状摺動部材１２、およびディスク状摺動部材１０の摺動面を確認した結果、摺動による傷や摩耗はいずれの場合も殆ど検出されない、あるいは非常に軽微であったことからも裏付けられる。
【０２４４】
このような潤滑状態において、図２９からも、深さが９μｍ、開口面積率が３０％の凹部３３３を形成した実施例３条件１は、従来のリング状摺動部材、及びディスク状摺動部材がともに平滑面である比較例３条件１に比べて摩擦係数は小さくなり、約４０％の減少幅である。更に、微細溝２３５と併用することで摩擦係数が小さくなる傾向を示すことが窺える。
【０２４５】
これらの結果から、潤滑油の粘性による影響が比較的大きい潤滑領域においては、摺動面に設けられた凹部３３３、および微細溝３３５の形成に伴う実質の摺動面積の縮小やラビリンス効果等により、潤滑油の粘性抵抗が減少して、摩擦損失を低減したものと考えられる。
【０２４６】
ただし、凹部３３３、および微細溝３３５のさらなる形成によって実質の摺動面積がさらに縮小すると、いずれは金属接触が主体となる潤滑状態となり、摩擦係数が増加に転じることとなる。
【０２４７】
したがって、荷重、速度、潤滑剤（潤滑油）の粘度といった摺動条件や、潤滑剤、潤滑油の油性や供給条件等によって、凹部３３３、および微細溝３３５の形状、大きさ等について適正な最大値を見極めていくことが望ましい。
【０２４８】
さらに、本実施の形態３においても、先の実施の形態１、２と同様に、様々な装置の種々の摺動部材に適用可能であり、摺動部材の材質や表面性状（初期の面粗度）、運転条件や、潤滑油の供給状態、さらに油性（粘度や油種等）等に応じて、適正な凹部１３６、微細溝３３５の諸元を決定すればよい。
【０２４９】
したがって、本実施の形態３は、先の実施の形態１、２で説明した図１１に示すレシプロ型圧縮機１５０の場合であると、先の実施の形態２と同様に、境界、混合潤滑領域（摺動部材相互が接触して摺動する領域）、あるいは流体潤滑領域（潤滑剤、潤滑油の粘性が支配的な領域）でのいずれの摺動に対しても有効な作用効果が期待できる。
【０２５０】
すなわち、運転回転数、面圧、実使用粘度等に対応した適正な開口面積率、および面粗度、深さからなる凹部３３３、あるいは微細溝３３５を設けることによって摺動面の潤滑状態を改善し、レシプロ型圧縮機１５０の高効率、高信頼性を実現させることが期待できる。
【０２５１】
また、先の実施の形態１、２で説明した図１２に示すロータリー型圧縮機の場合についても、先の実施の形態２と同様に、境界、混合潤滑領域（摺動部材相互が接触して摺動する領域）、あるいは流体潤滑領域（潤滑剤の粘性が支配的な領域）でのいずれの摺動構造に対しても有効な作用効果が期待できる。
【０２５２】
すなわち、運転回転数、面圧、実使用粘度等に対応した適正な開口面積率、および面粗度、深さからなる凹部３３３、あるいは微細溝３３５を設けることによって摺動面の潤滑状態を改善し、ロータリー型圧縮機１７０の高効率化、および信頼性を高めることが期待できる。
【０２５３】
さらに、先の実施の形態１、２で説明した図１３に示すスクロール型圧縮機の場合についても、先の実施の形態２と同様に、境界、混合潤滑領域（摺動部材相互が接触して摺動する領域）、あるいは流体潤滑領域（潤滑剤の粘性が支配的な領域）でのいずれの摺動構造に対しても有効な作用効果が期待できる。
【０２５４】
すなわち、運転回転数、面圧、実使用粘度等に対応した適正な開口面積率、および面粗度、深さからなる凹部３３３、あるいは微細溝３３５を設けることによって摺動面の潤滑状態を改善し、スクロール型圧縮機１８０の高効率、高信頼性を実現させることが期待できる。
【産業上の利用可能性】
【０２５５】
本発明によれば、一方が他方に対して摺動するように配置された二つの摺動部材の少なくとも一方の摺動部材の摺動面全域、あるいは摺動面の一定の領域にディンプル状の凹部を設けることにより、油溜まり機能を維持して摩擦損失を小さくすることができ、摺動構成を具備する軸受装置、圧縮機等、様々な技術分野における各種装置の摺動構造に適用することができる。
【符号の説明】
【０２５６】
１２４  投射粒子
１３２  摺動部材
１３６  凹部
１３８  摺動面
１５０  レシプロ型圧縮機
１７０  ロータリー型圧縮機
１８０  スクロール型圧縮機
２３１  摺動部材
２３２  摺動面
２３３  凹部
２３５  微細溝
２３６  微小凹部
２４１  金型
２４２  凸部
３３１  摺動部材
３３２  摺動面
３３３  凹部
３３５  微細溝
３４１  金型
３４２  凸部
【図１】
0005636748.tif 000009
【図２】
0005636748.tif 000010
【図３】
0005636748.tif 000011
【図４】
0005636748.tif 000012
【図８】
0005636748.tif 000013
【図９】
0005636748.tif 000014
【図１０】
0005636748.tif 000015
【図１２】
0005636748.tif 000016
【図１３】
0005636748.tif 000017
【図１４】
0005636748.tif 000018
【図１５】
0005636748.tif 000019
【図１６】
0005636748.tif 000020
【図１７】
0005636748.tif 000021
【図１８】
0005636748.tif 000022
【図２０】
0005636748.tif 000023
【図２１】
0005636748.tif 000024
【図２３】
0005636748.tif 000025
【図２４】
0005636748.tif 000026
【図２５】
0005636748.tif 000027
【図２６】
0005636748.tif 000028
【図２７】
0005636748.tif 000029
【図２８】
0005636748.tif 000030
【図３０】
0005636748.tif 000031
【図３１】
0005636748.tif 000032
【図３２】
0005636748.tif 000033
【図５】
0005636748.tif 000034
【図６】
0005636748.tif 000035
【図７】
0005636748.tif 000036
【図１１】
0005636748.tif 000037
【図１９】
0005636748.tif 000038
【図２２】
0005636748.tif 000039
【図２９】
0005636748.tif 000040