(57)【要約】【課題】流体として、電気的に中性なガスを圧縮する場合であっても摩耗し難い摺動材を備えた流体圧縮機を提供する。【解決手段】流体を圧縮する圧縮室２を備えた流体圧縮機１であり、前記圧縮室２は、摺動面２１ａと、前記摺動面２１ａと摺動する摺動材（ピストンリング２３）と、を備え、前記摺動材が、変性ポリテトラフルオロエチレンを用いて形成されていることを特徴とする。変性ポリテトラフルオロエチレンは、ポリテトラフルオロエチレンを構成するフッ素の少なくとも一部をカルボキシル基、エーテルカルボキシル基およびアミノ基から選択される少なくとも一つで置換されたものであるのが好ましい。【選択図】図１
2014005732.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体を圧縮する圧縮室を備えた流体圧縮機であり、
前記圧縮室は、摺動面と、前記摺動面と摺動する摺動材と、を備え、
前記摺動材が、変性ポリテトラフルオロエチレンを用いて形成されていることを特徴とする流体圧縮機。
【請求項２】
前記変性ポリテトラフルオロエチレンが、ポリテトラフルオロエチレンを構成するフッ素の少なくとも一部をカルボキシル基、エーテルカルボキシル基およびアミノ基から選択される少なくとも一つで置換したものであることを特徴とする請求項１に記載の流体圧縮機。
【請求項３】
前記変性ポリテトラフルオロエチレンが、下記式（１）で表される化合物であることを特徴とする請求項１に記載の流体圧縮機。
【化１】
2014005732.tif 000005
（ただし、前記式（１）中、ｉ、ｊ、ｋは、整数であり、かつ０≦ｋ＜ｉ＋ｊの関係を満たし、Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３はフッ素、カルボキシル基、エーテルカルボキシル基およびアミノ基から選択される少なくとも一つであり、Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３の少なくとも１つはカルボキシル基、エーテルカルボキシル基またはアミノ基である。）
【請求項４】
前記摺動面を構成する部材は金属材料であり、その表面が前記金属材料の酸化物で被覆されていることを特徴とする請求項１に記載の流体圧縮機。
【請求項５】
前記摺動面を構成する部材はアルミニウム合金であり、その表面が酸化アルミニウムで被覆されていることを特徴とする請求項１に記載の流体圧縮機。
【請求項６】
前記摺動面が、前記変性ポリテトラフルオロエチレンを含む薄膜が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の流体圧縮機。
【請求項７】
前記薄膜の厚さが、１〜１００ｎｍであることを特徴とする請求項６に記載の流体圧縮機。
【請求項８】
前記流体が、電気的に中性なガスであることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の流体圧縮機。
【請求項９】
前記電気的に中性なガスが、乾燥した空気、または、窒素、アルゴンおよびヘリウムのうちの少なくとも１種を含有してなるガスであることを特徴とする請求項８に記載の流体圧縮機。
【請求項１０】
摺動面と、前記摺動面と摺動する摺動材と、を備え、
前記摺動材が、変性ポリテトラフルオロエチレンを用いて形成されていることを特徴とする摺動機構。
【請求項１１】
前記変性ポリテトラフルオロエチレンが、ポリテトラフルオロエチレンを構成するフッ素の少なくとも一部をカルボキシル基、エーテルカルボキシル基およびアミノ基から選択される少なくとも一つで置換したものであることを特徴とする請求項１０に記載の摺動機構。
【請求項１２】
前記変性ポリテトラフルオロエチレンが、下記式（２）で表される化合物であることを特徴とする請求項１０に記載の摺動機構。
【化２】
2014005732.tif 000006
（ただし、前記式（２）中、ｉ、ｊ、ｋは、整数であり、かつ０≦ｋ＜ｉ＋ｊの関係を満たし、Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３はフッ素、カルボキシル基、エーテルカルボキシル基およびアミノ基から選択される少なくとも一つであり、Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３の少なくとも１つはカルボキシル基、エーテルカルボキシル基またはアミノ基である。）
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体圧縮機および摺動機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
空気などの流体を圧縮する流体圧縮機は、一般的に、金属製のシリンダと、このシリンダ内を往復動して流体を圧縮または膨張する金属製のピストンと、このピストンに取り付けられて前記シリンダの摺動面と摺動する摺動材であるピストンリングと、を備えている。
【０００３】
多くの場合、このピストンリングは、低摩擦性、低摩耗性を有する未変性ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）を基材とし、これに炭素繊維やグラファイトなどの充填材を混合したもので形成されている。なお、本発明において、未変性とは、ＰＴＦＥを構成するフッ素の少なくとも一部をカルボキシル基（−ＣＯＯＨ）、エーテルカルボキシル基（−Ｏ−ＣＯＯＨ）およびアミノ基（−ＮＨ2）から選択される少なくとも一つで置換していないことをいう。
【０００４】
未変性ＰＴＦＥを基材とする摺動材の低摩擦化と低摩耗化は、図４を参照して説明するようにして具現される。なお、図４は、未変性ＰＴＦＥ分子の摺動面に対する化学結合の様子を模式的に表した説明図である。
図４に示すように、未変性ＰＴＦＥを基材とする摺動材は（図４において図示せず）、未変性ＰＴＦＥ分子４１中にある、負に帯電したフッ素原子（Ｆ-）４２が、摺動面４３の中の正に帯電した原子４４とクーロン引力を介した化学結合４５を形成して摺動面４３上に図示しない薄膜を形成する。図４において図示しない摺動材は、摺動面４３上に形成されたこの薄膜の表面がすべり面となって互いに摺動することで低摩擦化と低摩耗化を具現している。
【０００５】
図５は、湿度が、真空中および大気中における未変性ＰＴＦＥの摩擦係数と摩耗量に与える影響を表したグラフである。同図中、横軸は湿度（％）を示し、右縦軸は摩擦係数を示し、左縦軸は摩耗量（ｍｍ3）を示す。
図５に示すように、未変性ＰＴＦＥは、真空中であれば摩擦係数と摩耗量が低く良好である。一方、大気中においては、湿度が高ければ、未変性ＰＴＦＥは、摩擦係数と摩耗量が低く良好であるのに対し、湿度が低くなると摩擦係数と摩耗量が高くなり、良好でなくなる。
【０００６】
このような理由から、流体として、湿気を含んだ空気を圧縮する場合、未変性ＰＴＦＥを基材とする摺動材に問題が生じることはなかった。
しかし、流体として、例えば、乾燥した空気、窒素ガス、アルゴンガス、ヘリウムガスなどの電気的に中性なガスを圧縮する場合、当該電気的に中性なガスによって、未変性ＰＴＦＥ分子４１と、摺動面４３の中の正に帯電した原子４４との間のクーロン引力が遮蔽され、未変性ＰＴＦＥの付着量が著しく減少してしまう。このような状況になると、未変性ＰＴＦＥを基材とする摺動材よりも硬質な相手材（摺動面４３）が摺動材の表面を直接接触して摩擦するようになる。そのため、切削作用などにより摺動材の摩耗が１０倍以上増加し、摺動材の耐久性が低下するという問題があった。
【０００７】
このような問題を解決すべく、例えば、特許文献１には、流体を圧縮する圧縮室を備えた流体圧縮機に関する発明が開示されている。
具体的には、この特許文献１には、往復動圧縮機や往復動膨張機等の流体圧縮機械に適用可能な摺動材の耐摩耗性を向上させることができ、したがって、摺動材の交換寿命を長くすることができ、さらには、空気中、窒素ガス等の不活性ガス雰囲気中のいずれにおいても従来以上に耐摩耗性を向上させることができ、特に、窒素ガス等の不活性ガス雰囲気中にて用いた場合においては異常摩耗を防止することができる摺動材及び流体圧縮機械を提供することを目的として、ＰＴＦＥを基材とし、充填材の一部に酸化銅を含有してなる摺動材と、これを備えてなる流体圧縮機が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００９−８５０５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
前記特許文献１に記載の発明では、ＰＴＦＥに酸化銅を含有させることで摺動材を硬質化し、窒素ガス等の不活性ガス雰囲気中での耐摩耗性の改善を図っている。そのため、特許文献１に記載の発明を適用した流体圧縮機は、市場で好評を博するに至ったが、産業界から、さらなる耐摩耗性の改善が要望されるようになった。
【００１０】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、流体として、電気的に中性なガスを圧縮する場合であっても摩耗し難い摺動材を備えた流体圧縮機および摺動機構を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記課題を解決するために、例えば特許請求の範囲に記載の構成を採用する。
本願は前記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、流体を圧縮する圧縮室を備えた流体圧縮機であり、前記圧縮室は、摺動面と、前記摺動面と摺動する摺動材と、を備え、前記摺動材が、変性ポリテトラフルオロエチレンを用いて形成されていることを特徴とする流体圧縮機である。
また、摺動面と、前記摺動面と摺動する摺動材と、を備え、前記摺動材が、変性ポリテトラフルオロエチレンを用いて形成されていることを特徴とする摺動機構である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、流体として、電気的に中性なガスを圧縮する場合であっても摩耗し難い摺動材を備えた流体圧縮機および摺動機構を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態に係る流体圧縮機を説明する断面図である。
【図２】図１のＡ部拡大図である。
【図３】変性ＰＴＦＥ分子の摺動面に対する化学結合の様子を模式的に表した説明図である。
【図４】未変性ＰＴＦＥ分子の摺動面に対する化学結合の様子を模式的に表した説明図である。
【図５】湿度が真空中および大気中におけるＰＴＦＥの摩擦係数と摩耗量に与える影響を表したグラフである。同図中、横軸は湿度（％）を示し、右縦軸は摩擦係数を示し、左縦軸は摩耗量（ｍｍ3）を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、適宜図面を参照して、本発明を実施するための形態（実施形態）について詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る流体圧縮機を説明する断面図である。
図１に示すように、本発明の一実施形態に係る流体圧縮機１は、流体を圧縮する圧縮室２を備えている。
【００１５】
ここで、流体としては、電気的に中性なガスを挙げることができる。電気的に中性なガスとしては、例えば、乾燥した空気を挙げることができ、また、例えば、窒素、アルゴンおよびヘリウムのうちの少なくとも１種を含有してなるガスを挙げることができる。窒素、アルゴンおよびヘリウムのうちの少なくとも１種を含有してなるガスは、これらから選択される１種または２種以上を混合した不活性ガスであるのが好ましい。つまり、かかる不活性ガスは、前記したもののうちから選択される１種を高い純度で含有する高純度ガスであってもよいし、２種以上を任意の比率で混合した混合ガスであってもよい。なお、前記した高純度ガスは、含有される元素に応じて、一般的に、窒素ガス、アルゴンガス、ヘリウムガスなどと呼ばれている。ここで、「乾燥した」とは、ガス中の水分量が５ｐｐｍ以下であることをいう。また、「高純度」とは、例えば含有比率（純度）が９９．９９９５％以上であるものをいい、不可避的に含有される程度の量であれば空気等の不可避不純物ガスの含有は許容される。混合ガスである場合は、電気的に中性であれば、前記した元素以外の成分を含有していてもよい。もちろん、流体として湿度を含む空気（例えば、湿度約２０〜９０％）や酸素ガス、水素ガスを圧縮できることはいうまでもない。
【００１６】
図１に示すとおり、前記した圧縮室２は、シリンダ２１と、このシリンダ２１内を往復動するピストン２２で構成されている。ピストン２２の上方には、ピストンリング２３が取り付けられており、ピストンリング２３よりも下の位置に、ピストン２２の直線運動を支持するためのライダーリング２４が取り付けられている。ピストン２２は、ピストンピン２５により連結棒２６と連結され、連結棒２６は図示しない軸部材等を介して原動機と連結されている。そのため、原動機を駆動させることによってピストン２２をシリンダ２１内で往復動させることができる。このような流体圧縮機１としては、例えば、無給油式往復動圧縮機や給油式往復動圧縮機などの往復動圧縮機を挙げることができる。
【００１７】
図２は、図１のＡ部拡大図である。前記したように、流体圧縮機１は、シリンダ２１内をピストンリング２３が取り付けられたピストン２２が往復動する。したがって、図２に示すように、シリンダ２１の内表面が摺動面２１ａに相当し、ピストンリング２３が摺動材２３ａに相当する。つまり、圧縮室２は、摺動面２１ａと、摺動面２１ａと摺動する摺動材２３ａと、を備えている。そして、本発明においては、この摺動材２３ａを、変性ＰＴＦＥを用いて形成している。なお、本発明において変性とは、ＰＴＦＥを構成するフッ素の少なくとも一部をカルボキシル基（−ＣＯＯＨ）、エーテルカルボキシル基（−Ｏ−ＣＯＯＨ）およびアミノ基（−ＮＨ2）から選択される少なくとも一つで置換したものをいう。変性ＰＴＦＥとしては、具体的には、下記式（１）で表される化合物を挙げることができる。
【００１８】
【化１】
2014005732.tif 000003
【００１９】
ただし、前記式（１）中、ｉ、ｊ、ｋは、整数であり、かつ０≦ｋ＜ｉ＋ｊの関係を満たし、Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３はフッ素、カルボキシル基、エーテルカルボキシル基およびアミノ基から選択される少なくとも一つであり、Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３の少なくとも１つはカルボキシル基、エーテルカルボキシル基またはアミノ基である。カルボキシル基、エーテルカルボキシル基およびアミノ基は、ＰＴＦＥ分子の主鎖上または主鎖末端に設けるのが好ましい。ＰＴＦＥ分子が枝分かれ構造をもつ場合には、これらの官能基を側鎖または側鎖末端に設けるのも好ましい。
【００２０】
摺動材２３ａは、一部または全部を前記した変性ＰＴＦＥで形成することができる。摺動材２３ａの一部を変性ＰＴＦＥで形成する場合、摺動材２３ａを形成する他の部分として、例えば、酸化銅、黒鉛、二硫化モリブデンなどの充填剤を適宜の含有量で含有させることができる。このようにすると、基材の強度を向上させたり、摺動性の向上、すなわち低摩擦化および低摩耗化を図ったりすることができる。一方、摺動材２３ａの全部を変性ＰＴＦＥで形成する場合とは、文字通り変性ＰＴＦＥのみで摺動材２３ａを形成し、前記した充填剤を用いないことをいう。
【００２１】
このような変性ＰＴＦＥを用いると、未変性ＰＴＦＥと同様に自己潤滑性を有し、低摩擦化と低摩耗化を図ることができる。
かかる作用は、変性ＰＴＦＥが相手材の表面（摺動面２１ａ）に付着して薄膜３を形成し、この薄膜３と、摺動材２３ａが接触する面がすべり面４となって互いに摺動することによって得られる。
【００２２】
また、本実施形態における薄膜３は、前記した変性ＰＴＦＥを用いて形成されているので、電気的に中性なガスを圧縮する場合であっても、未変性ＰＴＦＥを用いて形成した摺動材と比較してより摩耗し難いものとすることができる。かかる効果は、変性ＰＴＦＥ分子中における炭素原子と、カルボキシル基若しくはエーテルカルボキシル基中の酸素原子との化学結合の方が、未変性ＰＴＦＥ分子中における炭素原子と、フッ素原子との化学結合よりも分極が大きいために得られる。つまり、ＰＴＦＥ分子の電荷量が大きいほどＰＴＦＥ分子の結合を支持する摺動面２１ａの原子との間のクーロン引力が大きくなるため、摺動面２１ａに対する化学結合が強固になる。これは、変性ＰＴＦＥ分子中における炭素原子と、アミノ基中の窒素原子との化学結合についても同様である。つまり、これらによる化学結合の方が、未変性ＰＴＦＥ分子中における炭素原子と、フッ素原子との化学結合よりも分極が大きいため、摺動面２１ａの原子との間のクーロン引力が大きくなり、摺動面２１ａに対する化学結合が強固になる。
【００２３】
図３に前記内容を説明する図を示した。図３は、変性ＰＴＦＥ分子の摺動面に対する化学結合（化学吸着）の様子を模式的に表した説明図である。図３に示すように、変性ＰＴＦＥ分子５に含まれるカルボキシル基若しくはエーテルカルボキシル基中の酸素原子またはアミノ基中の窒素原子を含む分子５ａが、未変性ＰＴＦＥ分子４１（図４参照）中のフッ素原子４２（図４参照）よりも大きな荷電量をもって負に帯電し、摺動面２１ａの中の正に帯電した原子２１ｂとクーロン引力を介した強固な化学結合６を形成して摺動面２１ａ上に薄膜３（図２参照）を形成する。
【００２４】
このような作用により、変性ＰＴＦＥを用いて形成される摺動材２３ａは、流体として電気的に中性なガスを圧縮する場合であっても、摺動面２１ａへの変性ＰＴＦＥの付着量を多くすることができる。その結果、摺動材２３ａは、流体として電気的に中性なガスを圧縮する場合であっても摩耗し難くなっている。
【００２５】
また、変性ＰＴＦＥが、ＰＴＦＥを構成するフッ素の少なくとも一部をカルボキシル基で置換したものである場合は、カルボキシル基中の水素原子が正に帯電するため、摺動面２１ａの中の負に帯電した原子とも化学結合することができる。そのため、摺動面２１ａにより強固に化学結合した薄膜３（図２参照）を形成することができる。したがって、そのような変性ＰＴＦＥを用いて形成される摺動材２３ａは、流体として電気的に中性なガスを圧縮する場合であってもより摩耗し難いものとなる。
【００２６】
このような変性ＰＴＦＥは、例えば、未変性ＰＴＦＥに対して大気圧プラズマ照射を行うことにより製造することができる。大気圧プラズマ照射は、例えば、キャリヤガスとしてヘリウム、反応ガスとして水を用い、１０2〜１０3Ｐａの雰囲気圧力、３００Ｗの高周波電界を印加した条件で処理すればよい。
【００２７】
図２を参照して説明したように、摺動面２１ａには摺動材２３ａから摺動面２１ａに変性ＰＴＦＥが付着して薄膜３が形成される。この薄膜３の厚さは、１〜１００ｎｍとするのが好ましい。薄膜３の厚さがこの範囲にあると、流体として電気的に中性なガスを圧縮する場合であっても摩耗し難い流体圧縮機１をより確実に提供することができる。なお、薄膜３の厚さはこの範囲に限定されるものではない。薄膜３の厚さは１ｎｍ未満としてもよいし、１００ｎｍを超えてもよい。薄膜３の厚さは任意である。
【００２８】
圧縮室２を構成する部材、例えばシリンダ２１は、金属材料で構成するのが好ましく、その表面、すなわち、摺動面２１ａは当該金属材料を酸化させた酸化物で被覆するのがより好ましい。なお、酸化物で被覆するとは、酸化皮膜を形成することをいう。金属材料の表面（摺動面２１ａ）が酸化物で被覆されると、その表面性状は多孔質となる。そのため、多孔質の凹部を埋めるように変性ＰＴＦＥが強固に付着できる。また、多孔質の凹凸により摺動面２１ａの表面積が増えるので、摺動面２１ａの中の正または負に帯電した原子２１ｂ（図３参照）の数も多くなり、変性ＰＴＦＥ分子５中の負または正に分極した分子がこれと化学結合し易くなってその数も多くなることから、変性ＰＴＦＥ分子５（図３参照）がより強固に摺動面２１ａに付着できるようになる（図３参照）。その結果、電気的に中性なガスを圧縮する場合であっても、摺動材２３ａをよりさらに摩耗し難くすることができる。また、摺動面２１ａは酸化物で被覆すると、耐食性を向上させることができる。
【００２９】
金属材料としては、例えば、アルミニウム合金が好ましいが、純アルミニウム、純チタン、チタン合金、鉄鋼材などを用いることもできる。
金属材料としてアルミニウム合金を用いた場合、その表面には通常、自然酸化皮膜が形成されているが、陽極酸化処理などを施すのがより好ましい。このようにすると不動態皮膜が得られ、表面性状がさらに多孔質となり、変性ＰＴＦＥ分子５の摺動面２１ａへの付着をより強固なものとすることができる。また、前記したように不動態皮膜が得られるので、耐食性が向上する。
【００３０】
なお、摺動面２１ａに前記した変性ＰＴＦＥの薄膜３を予め形成しておくのも好ましい。また、摺動面２１ａを陽極酸化処理した場合、表面に形成された多孔質の孔に前記した変性ＰＴＦＥを含ませておくのも好ましい。これらのようにすると、変性ＰＴＦＥの薄膜３を１〜１００ｎｍの厚さで確実に形成することが可能となる。
これらの態様は、摺動面２１ａに変性ＰＴＦＥを塗布したり（塗布法）、少なくとも摺動面２１ａが変性ＰＴＦＥ分散液内に浸かるようにしたり（浸漬法）することで具現することができる。
【００３１】
以上に説明した流体圧縮機１は、流体として、電気的に中性なガスを圧縮する場合であっても摩耗し難い摺動材２３ａを備えることができる。そのため、ピストンリングなどの摺動材の耐久性が向上し、長寿命化を図ることができる。
【実施例】
【００３２】
次に、本発明所望の効果を奏する実施例により本発明について、より具体的に説明する。
【００３３】
本実施例では、大気中および電気的に中性な乾燥したガス（不活性ガス）中において、陽極酸化処理されたアルミニウム合金の摺動面に付着が可能な変性ＰＴＦＥまたは未変性ＰＴＦＥで形成した摺動材について検討した。
【００３４】
〔１〕分子動力学シミュレーション
なお、摺動材の分子の移着は摩擦中に起こるミクロスケール現象であり、実験的に摩擦中のその場解析を実施することは困難である。そのため、本実施例では、摺動材の付着量を調べるために分子動力学（ＭＤ）シミュレーションを行った。
【００３５】
ＭＤシミュレーションは、ＰＴＦＥ分子中のフッ素の一部を表１に示す置換基で置換した変性ＰＴＦＥまたは未変性ＰＴＦＥで形成した厚さ４ｎｍの摺動材が、陽極酸処理されたアルミニウム合金の表面を模したアルミナ層に接触した界面モデルに対して実施した。
また、前記薄膜とアルミナ層との間にガス分子を介在させることで流体圧縮機の動作環境を模擬し、ガス分子として大気、窒素、アルゴン、ヘリウムを設定した。
ＭＤシミュレーションでは、アルミナ層に対する垂直圧力５×１０8Ｐａ、水平方向のすべり速度１０ｍ／ｓを与えることで摩擦条件とし、温度３００Ｋ、積分時間２×１０-15ｓ、計算ステップ５×１０5を採用した。
そして、ＭＤシミュレーションの結果として得られる、摺動材中に含まれる全ての分子の変位から、アルミナ層に対する摺動材の付着体積（付着量（ｎｍ3））を求めた。
【００３６】
表１のＮｏ．１〜６に、変性ＰＴＦＥまたは未変性ＰＴＦＥの条件と、ＭＤシミュレーションによって算出される大気中（湿度５０％）、窒素ガス中、アルゴンガス中またはヘリウムガス中における摺動材からアルミナ層への付着量と、大気中における未変性ＰＴＦＥ（Ｎｏ．６）の付着量を基準値とした各条件における付着量の増減率（％）を記載した。
【００３７】
【表１】
2014005732.tif 000004
【００３８】
表１に示すように、Ｎｏ．１〜５の条件はいずれも、Ｎｏ．６の条件と比較して、大気、窒素ガス、アルゴンガスおよびヘリウムガス中におけるアルミナ層（摺動面）への変性ＰＴＦＥの付着量が多い結果となった。特に、Ｎｏ．６の条件では、窒素ガス、アルゴンガス、ヘリウムガスにおいて、大気中と比較して８．０〜１０．７％もアルミナ層への付着量が減少していたのに対し、Ｎｏ．１〜５はいずれもＮｏ．６と比較してアルミナ層への付着量の減少量が低く、良好な結果となった。これは、ＰＴＦＥに導入した置換基がアルミナ層の表面と強力なクーロン引力を介して化学結合したためであると推察された。また、これらの中でもＮｏ．１とＮｏ．２の条件が窒素ガス、アルゴンガス、ヘリウムガス中におけるアルミナ層へのＰＴＦＥの付着量の減少が少なく特に良好な結果となった。
【００３９】
つまり、Ｎｏ．１〜５に係る変性ＰＴＦＥであれば、電気的に中性なガス（流体）を圧縮する場合であっても摩耗し難い摺動材を提供できることが強く示唆された。
したがって、これらの変性ＰＴＦＥを用いて形成された摺動材を備えた流体圧縮機は、ピストンリングなどの摺動材の耐久性が向上し、長寿命化を図ることができることが強く示唆された。なお、主鎖の両端にカルボキシル基を導入したＮｏ．２の条件が、アルミナ層への付着量が最大になるという結果になった。そのため、Ｎｏ．２の条件とすれば、摺動材の耐久性が向上し、長寿命化を図ることができるという効果をより確実に得ることができると推察される。
【００４０】
なお、表１に示すように、Ｎｏ．１〜６のすべての条件において、大気中での付着量が一番多い結果となった。これは、大気中では水分子が極性をもつため、界面でのクーロン引力が遮られることはなく、摺動材中の分子がアルミナ層の表面に付着し易いためであると推察された。つまり、変性ＰＴＦＥで形成した摺動材は、大気中でも摩耗し難く、耐久性が向上し、長寿命化できると推察された。
また、Ｎｏ．１〜６のすべての条件において、大気中以外の乾燥雰囲気、つまり、窒素ガス、アルゴンガス、ヘリウムガス中では、アルミナ層への付着量は概ねこの順に多い結果となった。これは、水分を含まない乾燥ガス中においては、移着しようとする摺動材中の分子とアルミナ表面との界面に介在するガス分子が電気的中性のため、クーロン引力を遮蔽し、ＰＴＦＥ分子の吸着の強さを弱くし、したがって、相手材表面へのＰＴＦＥの移着量を減少させるためであると推察された。
【００４１】
以上、発明を実施する形態により、本発明の内容について詳細に説明したが、本発明は前記した内容に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。
例えば、摺動材２３ａの一例としてピストンリング２３を挙げて説明したが、ライダーリング２４なども本明細書で説明した変性ＰＴＦＥを用いて形成することができる。また、その他にも、適宜のシール材、軸受けなども本明細書で説明した変性ＰＴＦＥを用いて形成することができる。
また、本明細書で説明した変性ＰＴＦＥは、摺動面と、この摺動面とする摺動する摺動材と、を備えた摺動機構全般に適用することができる。つまり、摺動機構における摺動材を本明細書で説明した変性ＰＴＦＥを用いて形成することができる。このようにすると、流体圧縮機に限らず、電気的に中性なガス雰囲気下で使用する機械（摺動機構）における摺動材の耐久性が向上し、長寿命化を図ることができる。
【００４２】
また、例えば、前記した実施形態は本発明を分かり易く説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成に一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
【符号の説明】
【００４３】
１      流体圧縮機
２      圧縮室
２１    シリンダ
２１ａ  摺動面
２２    ピストン
２３    ピストンリング
２４    ライダーリング
２５    ピストンピン
２６    連結棒
【図１】
2014005732.tif 000007
【図２】
2014005732.tif 000008
【図３】
2014005732.tif 000009
【図４】
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【図５】
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