(57)【要約】      （修正有）【課題】初期なじみが短く、長寿命の高信頼性を有する密封装置を提供する。【解決手段】炭素繊維あるいはガラス繊維の強化添加材を含む樹脂材料から製作された樹脂パッキンあるいは樹脂ピストンリングに強化添加材の少ないなじみ層を形成し、初期なじみが短く、高シール性能と高信頼性を有する密封装置及び製造方法を提供する。なじみ層の表面には、ガス遮断性膜が形成される。ガス遮断性膜は、ダイヤモンドライクカーボン膜である。強度添加材には、炭素繊維もしくはガラス繊維が用いられる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
密封本体内を往復動するロッドと他方側部材との間の摺動面に樹脂パッキンが配設された密封装置において、
前記樹脂パッキンには、樹脂材料の強度を強化する強化添加材が混入され、摺動面側から半径方向で摺動面反対側に向かって所定の長さに亘って、摩耗特性である摩耗速度が前記所定の長さ領域より更に摺動面反対側に向かっての領域における摩耗特性である摩耗速度に比べて大きいなじみ領域が形成されること
を特徴とする密封装置。
【請求項２】
密封本体内を往復動するロッドと他方側部材との間の摺動面に樹脂パッキンが配設された密封装置において、
前記樹脂パッキンには、樹脂材料の強度を強化する強化添加材が混入され、摺動面側から半径方向で摺動面反対側に向かって所定の長さに亘って、前記強化添加材の混入量が、前記所定の長さ領域より更に摺動面反対側に向かっての領域に混入された強化添加材の混入量に比べて軽減された領域が形成されること
を特徴とする密封装置。
【請求項３】
請求項１または２において、前記なじみ領域の表面には、ガス遮断性膜が形成されることを特徴とする密封装置。
【請求項４】
請求項３において、前記ガス遮断性膜は、ダイヤモンドライクカーボン膜であることを特徴とする密封装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれかにおいて、前記強化添加材には炭素繊維もしくはガラス繊維が用いられることを特徴とする密封装置。
【請求項６】
密封本体内を往復動するロッドと他方側部材との間の摺動面に樹脂パッキンが配設された密封装置に使用される前記樹脂パッキンの製造方法において、
前記樹脂パッキンに、樹脂材料の強度を強化する強化添加材を全面的に混入させ、摺動面側から半径方向で摺動面反対側に向かって所定の長さに亘って、摩耗特性の摩耗速度が他の領域に比べて大きくされたなじみ層を形成すること
を特徴とする樹脂パッキンの製造方法。
【請求項７】
密封本体内を往復動するロッドと他方側部材との間の摺動面に樹脂パッキンが配設された密封装置に使用される前記樹脂パッキンの製造方法において、
前記樹脂パッキンに、樹脂材料の強度を強化する強化添加材を全面的に混入させ、摺動面側から半径方向で摺動面反対側に向かって所定の長さに亘って、混入された前記強化添加材を溶解剤によって選択的に溶解させた領域を形成し、該領域を他の領域に比べて強化添加剤の混入量軽減されたなじみ層として形成すること
を特徴とする樹脂パッキンの製造方法。
【請求項８】
請求項６において、前記強化添加剤には炭素繊維もしくはガラス繊維が使用され、前記溶解剤としてフッ酸溶液が使用されることを特徴とする樹脂パッキンの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば往復圧縮機等で使用されるロッドシーリングシステムやピストンリングシーリングシステム等のシーリングシステムとして適用される密封装置およびこの密封装置に使用する樹脂パッキンの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
圧縮機、特に往復圧縮機の密封装置の形式にはピストン・シリンダ型におけるピストンリングやロッド・パッキン型のパッキンがあり、その材質として金属や樹脂材料が使用される。潤滑状態が無潤滑（ドライ）で使用される場面も多くあり、それに伴い樹脂材料を使うことも多くなっている。樹脂材料の特徴として、初期なじみが発生しやすく、短時間で漏れ量低下などのシール特性向上を期待できる長所を有するが、このなじみやすいということは摩耗しやすいことであり、シール部品の寿命が短いという欠点を有していた。これを解決するために、樹脂材料に、強化材であるガラス繊維や炭素繊維、潤滑材である材料を添加（強化添加材の添加）して、樹脂材料の強度を向上させた材料が開発されており、使用されている。これらの添加剤を添加した場合、その分散状態や熱加圧状態などにより、その材料物性値にある範囲を有することになり、そのシール材料の信頼性という点で大きなばらつきがあり、製品の性能を著しく低下させる場合がある。これら初期のばらつきによる性能変化をできるだけ小さくするためにいろいろな表面処理を実施している。例えば、特許文献１に記述された方法では、樹脂シールとロッドの初期接触状態を一定でないために、ロッド位置制御を困難にする、スリップスティック現象が発生することを抑えるために、自己潤滑性を向上する表面処理を施し、スリップスリップ現象の要因と考えられる摩擦力の不均一化を克服するなどの対策が実施されている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−０２２０２６
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記背景技術のシーリングシステムには、以下の問題があった。密封部において樹脂などは変形してシール性能を発生させているが、このよう変形を有する弾性体に表面処理を施すと、表面処理膜などもその変形に追随しなければならない。しかし、表面処理の効果を長期に継続させるために表面処理膜を厚くすると、その変形する弾性体への追随性は失われる。それによりロッドやシリンダへの密着性が失われ、隙間が発生しシール性能が低下したり、処理膜が破壊し弾性体やロッド，シリンダに損傷を発生させ、表面処理の効果を十分に発揮できないなどの問題があった。また、処理膜を薄くすると、変形に対してある程度追随するが、その性能を長時間有することが困難になるなどの問題があった。これを解決するために、樹脂部材の長寿命化のために、樹脂に強化添加材を混入させて、樹脂の硬さを硬くして長寿命化を達成する方法もあるが、樹脂が硬くなることにより、初期なじみが小さくなり、初期形状をロッドやシリンダの形状に高精度に最適化する必要性が生じる。しかし、樹脂は金属より線膨張係数が大きく、温度によりその形状を変化させるため、高精度に形状制御をすることが困難である。よって、ロッドとパッキン、またピストンリングとシリンダの間に発生する隙間は、なじみでも変形でも極小化することができなく、漏れを発生させる要因になる。パッキンやピストンリングのシール性能はその前後に発生する差圧により、ロッドやシリンダに発生する押付け力に依存すると一般に言われる。樹脂の硬化により発生する隙間は、密封部前後に差圧を発生しにくくし、その押付け力も小さくなるので、シール性能は低下する。また、樹脂のなじみ性を向上させるために、強化添加材の混入量を小さくすると、樹脂の硬さが低下し、初期形状誤差による隙間を小さくできるが、そのため密封部前後の差圧が大きくなり、それによって発生する押し付け力が増大し、さらになじみが促進され、摩耗速度が増加し、密封部寿命が低下するという問題点があった。
【０００５】
本発明は、かかる点に鑑みシール性能を向上させながら長寿命化を達成することのできる樹脂パッキンを使用した密封装置および該樹脂パッキンの製造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】
【０００６】
本発明は、密封本体内を往復動するロッドと他方側部材との間の摺動面に樹脂パッキンが配設された密封装置において、前記樹脂パッキンには、樹脂材料の強度を強化する強化添加材が混入され、摺動面側から半径方向で摺動面反対側に向かって所定の長さに亘って摩耗特性の摩耗速度が、前記所定の長さ領域より更に摺動面反対側に向かっての領域の摩耗特性の摩耗速度に比べて大きいなじみ領域が形成されることを特徴とする密封装置を提供する。
【０００７】
また、本発明は、密封本体内を往復動するロッドと他方側部材との間の摺動面に樹脂パッキンが配設された密封装置において、前記樹脂パッキンには、樹脂材料の強度を強化する強化添加材が混入され、摺動面側から半径方向で摺動面反対側に向かって所定の長さに亘って前記強化添加材の混入量が、前記所定の長さ領域より更に摺動面反対側に向かっての領域に混入された強化添加材の混入量に比べて軽減された領域が形成されることを特徴とする密封装置を提供する。
【０００８】
また、本発明は、密封本体内を往復動するロッドと他方側部材との間の摺動面に樹脂パッキンが配設された密封装置に使用される前記樹脂パッキンの製造方法において、前記樹脂パッキンに、樹脂材料の強度を強化する強化添加材を全面的に混入させ、摺動面側から半径方向で摺動面反対側に向かって所定の長さに亘って摩耗特性の摩耗速度が他の領域に比べて大きくされたなじみ層を形成することを特徴とする樹脂パッキンの製造方法を提供する。
【０００９】
更に、本発明は、密封本体内を往復動するロッドと他方側部材との間の摺動面に樹脂パッキンが配設された密封装置に使用される前記樹脂パッキンの製造方法において、前記樹脂パッキンに、樹脂材料の強度を強化する強化添加材を全面的に混入させ、摺動面側から半径方向で摺動面反対側に向かって所定の長さに亘って混入された前記強化添加材を溶解剤によって選択的に溶解させた領域を形成し、該領域を他の領域に比べて強化添加剤の混入量軽減されたなじみ層として形成することを特徴とする樹脂パッキンの製造方法を提供する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、シール性能を向上させながら長寿命化を達成する樹脂パッキンを使用した密封装置および該樹脂パッキンの製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
早期に初期なじみをさせ、短期間でシール性能を向上させ、その後なじんだ後摩耗速度を低減させ長寿命を達成する手段として、樹脂の中に混入する炭素繊維やガラス繊維（強化添加材）の量を制御して、摺動面近傍の外方領域は少なくし、有る程度の深さにある内方領域については多くするようにして両者に傾斜性を持たせる。この傾斜性を持たせる方法として、樹脂の製作時から深さによりガラス繊維や炭素繊維の混入量を制御する手段がある。しかし、その混じり方や量などの制御には技術的に困難であり、その製品歩留まりも高いものとは考えられない。本発明では、従来通り、均一にガラス繊維や炭素繊維を混ぜた樹脂を製作し、必要（密封部）以外の場所にマスキングして処理剤（例えば、フッ素溶液など）に浸すことにより、マスキングされていない部分のガラス繊維等を溶解させる。その処理深さは、溶液の濃度と浸漬時間により制御可能である。また、表面処理膜を付加する場合の、変形に追随する手段として、樹脂表面に微細に分割されたダイヤモンドライクカーボン（以下ＤＬＣ）膜を添付することにより、摺動抵抗が低く、変形に強い表面処理も可能となる。この微細に分割されたＤＣＬ膜の製作手段としては、一般にＤＬＣ膜はＣＶＤ（ケミカルベーパーデポジション：化学蒸着）法やＰＶＤ（フィジカルベーパーデポジション：物理蒸着）法によって、成膜される。成膜工程後に、急冷してやることにより、内部応力が均一膜の形態を保てなくなり、応力緩和するために微細な亀裂が発生する。この急冷速度を制御することにより、微細な亀裂の大きさを制御することが可能になる。急冷速度の制御手段として、成膜工程後の真空雰囲気に低温の不活性ガスの導入速度を制御することにより可能となる。
【００１２】
本実施例では、樹脂材料の密封部材の表面を処理するだけであり、密封部の設計変更等が必要ない。この手段により、相反する特性であるシール性能と長寿命化を両立することが可能となり、従来程度の加工精度で十分なシール特性を短期に達成できるとともに、密封部材料の初期誤差も早期に取り除くことができ、信頼性の高い密封部を得ることができる。
【実施例１】
【００１３】
以下、本発明の実施例１であるロッド・パッキン型往復圧縮機の樹脂パッキンについて図１及び図２を用い説明する。
【００１４】
図１はロッド・パッキン型往復圧縮機の圧縮部の断面を示す。この圧縮部は密封装置１００として構成されており、密封装置１００は、密封本体１内を往復動するロッド２と固定側部材（他方側部材）３との摺動面に樹脂パッキン５，６が配設されて構成されている。本例の場合、固定側部材３は密封本体１に保持された複数のパッキンケース４であり、図において密封本体の右方部には塞止体７,８が取り付けてある。そして、パッキンケース４とロッド２と塞止体７とによってロッド２の右方に圧縮空間（密閉空間）１０１が形成される。塞止体７,８には圧縮空間１０１に連通する連通口１０４,１０５が設けられ、これらに吸気用逆止弁１０２,吐出用逆止弁１０３が配設されている。このようにして圧縮部は、ロッドＬとこのロッド２を抱き込んで密封する複数の樹脂パッキン５，６と既パッキン収める複数のパッキンケース４から構成され、ロッド２が右方向に移動すると、樹脂パッキン５，６はパッキンケース４に設けられた空間の壁面に押し付けられ、圧縮空間１０１を形成する。ロッド２が右方向に移動すると、圧縮空間１０１の圧力が上昇する。この圧縮空間には、吸入時（圧縮空間が負圧なる時）に開き吐出時（圧縮空間が高圧になる時）に閉まる吸入用逆止弁１０２と吐出時に開き吸入時に閉じる吐出用逆止弁１０３を有した２つの連通口１０４，１０５である流路が設けられている。樹脂パッキン５と樹脂パッキン６は周方向に３個以上に分割され、その分割面の位相はずらして設置される。
【００１５】
また、周方向の分割は、ロッド２と樹脂パッキン５，６の相対運動により、摩耗するので、摩耗しても分割面に隙間ができないようになされている。これらによって、密封性能が低下しないようになっている。この往復動するロッド２による樹脂パッキン５，６の摩耗速度が樹脂パッキン５，６の寿命を左右にする。よって、できるだけ摩耗速度を小さくし、パッキンの長寿命化を図る。そのために、ガラス繊維や炭素繊維である強化添加材を混入した樹脂を用いて樹脂パッキン５，６を製作する。すると、樹脂材料が硬くなり、耐摩耗性が向上する。しかし、全面的に強化添加材が混入された樹脂パッキンでは硬くなるために、ロッド２と樹脂パッキン５，６が接する面に形状誤差による隙間が発生する。耐摩耗性が小さい時には、摩耗が進行し、この隙間はなじみ、極小化されたが、炭素繊維やガラス繊維で強化された樹脂パッキンはなじみにくく、隙間が極小化されず、漏れが発生し、パッキン前後で差圧ができず、ロッド２に樹脂パッキン５，６が押し付けられず、シール性能が向上しない。シール性能を向上させるために、ロッド２と樹脂パッキン５，６は合わせ加工をする手間を要することになる。
【００１６】
そこで、図２（樹脂の上半分のみを示す）に示すように樹脂パッキン５，６の内周面から半径方向に所定の長さｄ１だけ外周に向けて、炭素繊維やガラス繊維が少ない層を設けて樹脂パッキンを製作する。すなわち、半径方向に摺動面の反対側に向かって所定の長さｄ１に亘って強化添加材の混入量が、所定の長さｄ１の領域より更に摺動面の反対側に向っての外方領域に混入された強化添加材の混入量に比べて軽減された内方領域を形成する。このようにして形成された樹脂パッキン５，６は、添加材が少ない領域では、単位時間当たりの摩耗速度が大きくなり、なじみやすくなる。この状態を図３に示す。なじみ層が内方領域となり、その半径外周側が外方領域として形成される。ロッド２と樹脂パッキン５，６の形状誤差により隙間を極小化する。そして、このなじみ層が摩耗すると、耐摩耗性が向上した樹脂になり、摩耗が減少し、長寿命が達成される。このなじみ層を有する樹脂パッキンを用いれば、ロッド２と樹脂パッキン５，６の合わせ加工も不要になり、高シール性能を有し、長寿命を達成する密封装置が可能になる。
【００１７】
このようにして、樹脂パッキンには、樹脂材料の強度を強化する強化添加材が混入され、摺動面側から半径方向で摺動面反対側に向かって所定の長さに亘って摩耗特性の摩耗速度が、所定の長さ領域より更に摺動面反対側に向かっての領域の摩耗特性の摩耗速度に比べて大きいなじみ領域が形成される密封装置１００を構成する。また樹脂は、ガスの透過性があるために、ガスが浸透するとその摩耗特性が変化する心配がある。それをできるだけ防止するために、ガス遮断性を有する膜を表面に塗布する。例えば、ＤＬＣ膜などの膜である。ＤＬＣ膜は耐摩耗性や低摩擦である。ＤＬＣ膜は硬質膜であり、樹脂などの弾性体に付加すると、弾性変形に追随できず、膜の剥離などの損傷が生ずることを防止するために、弾性体の弾性変形に追随できるように、微細分割されたＤＬＣ膜を表面に付加する。このようにして、弾性変形に追随し、ガス遮断することで、樹脂の雰囲気による摩耗特性の低下を防止する。また、摺動面にＤＬＣ膜が付加されている低摩擦になり、耐摩耗性も向上する。
【実施例２】
【００１８】
以下、本発明をピストン・シリンダ型往復圧縮機の樹脂ピストンリングに適用した例について図４及び図５を用いて説明する。
【００１９】
図４はピストン・シリンダ型往復圧縮機の圧縮部の断面を示す。この圧縮部は実施例１と同様に密封装置１００として構成されており、密封装置１００は、密封本体１内を往復動するロッド２と他方側部材３との摺動面に樹脂パッキンとしてのピストンリング２５，２６が配設されて構成されている。この場合の固定側部材３は密封本体１の胴体、すなわちシリンダ２７ということになる。ロッド２はロッド部２Ａとピストン部２Ｂとから構成され、ピストン部２Ｂの左右にピストンリング２５，２６が、そして、中央部にライダリング２８が設けてある。右方に形成される圧縮空間は実施例１と同様であるので、実施例１の説明を採用する。半径方向に摺動面の反対側に向かって所定の長さｄ１に亘って強化添加材の混入量が、所定の長さｄ１の領域より更に摺動面の反対側に向かっての内方領域に混入された強化添加材の混入量に比べて軽減された外方領域を形成する。
【００２０】
このように、シリンダ２７、シリンダ２７の内周を往復動するピストン部２Ｂとピストン部２Ｂ側面の周方向に掘られた溝に収められ、シリンダ内周面と摺動するライダリング２８と複数のピストンリング２５，２６から圧縮部は構成される。ピストン部２Ｂが右方向に移動すると、ピストンリング２５，２６はピストン部２Ｂのピストンリング２５，２６が収められている溝の側面とシリンダ内周面に押し付けられ、圧縮空間（密閉空間）２０１を形成し、さらにピストン部２Ｂが右方向に移動すると、圧縮空間２０１の圧力が上昇する。この圧縮空間には、吸入時（圧縮空間が負圧なる時）に開き吐出時（圧縮空間が高圧になる時）に閉まる吸入用の逆止弁２０１と吐出時に開き吸入時に閉じる吐出用逆止弁１０３をそれぞれ有した２つの流路が設けられている。ピストンリング２５，２６は周方向に２個以上に分割される。１個で形成されてもよい。
【００２１】
また、周方向の分割は、シリンダ２７とピストンリング２５，２６の相対運動により、摩耗するので、摩耗しても分割面に隙間ができないようになされている。これらによって、密封性能が低下しないようになっている。この往復動するシリンダ２７によるピストンリング２５，２６の摩耗速度がピストンリング２５，２６の寿命を左右にする。よって、できるだけ摩耗速度を小さくし、ピストンリングの長寿命化を図る。そのために、ガラス繊維や炭素繊維である強化添加材を混入した樹脂を用いて樹脂パッキンであるピストンリング２５，２６を製作する。すると、樹脂材料が硬くなり、耐摩耗性が向上する。
【００２２】
しかし、実施例と同じように硬くなるために、シリンダ２７とピストンリング２５，２６が接する面に形状誤差による隙間が発生する。耐摩耗性が小さい時には、摩耗が進行し、この隙間はなじみ、極小化されたが、炭素繊維やガラス繊維で強化された樹脂製のピストンリング２５，２６はなじみにくく、隙間が極小化されず、漏れが発生し、ピストンリング前後で差圧ができず、シリンダ２７にピストンリング２５，２６が押し付けられず、シール性能が向上しない。すると、シール性能を向上させるために、シリンダ２７とピストンリング２５，２６は合わせ加工をする手間が必要になる。そこで、図８に示すようにピストンリング２５，２６の外周面から中心方向にｄ１だけ、実施例１と同様に外方領域を設け、炭素繊維やガラス繊維が少ない層を設けたピストンリング２５，２６を製作する。このピストンリング２５，２６は、添加材が少ない外方領域では、単位時間当たりの摩耗速度が大きくなり、なじみやすくなる。
【００２３】
この状態を図に示す。なじみ層が外方領域となり、その半径中心方向に内方領域が形成される。つまり、シリンダ２７とピストンリング２５，２６の形状誤差により隙間を極小化することができる。そして、このなじみ層が摩耗すると、耐摩耗性が向上した樹脂になり、摩耗が減少し、長寿命が達成される。このなじみ層を有するピストンリング２５，２６を用いれば、シリンダ２７とピストンリング２５，２６の合わせ加工も不要になり、高シール性能を有し、長寿命を達成する密封装置が可能になる。また樹脂は、ガスの透過性があるために、ガスが浸透するとその摩耗特性が変化する心配がある。それをできるだけ防止するために、ガス遮断性を有する膜を表面に塗布する。例えば、ＤＬＣ膜などの膜である。ＤＬＣ膜は耐摩耗性や低摩擦である。しかし、ＤＬＣ膜は硬質膜であり、樹脂などの弾性体に付加すると、弾性変形に追随できず、膜の剥離などの損傷が懸念される。そこで、弾性体の弾性変形に追随できるように、微細分割されたＤＬＣ膜を表面に付加することにより、弾性変形に追随し、ガス遮断することで、樹脂の雰囲気による摩耗特性の低下を防止する。また摺動面にＤＬＣ膜が付加されている低摩擦になり、耐摩耗性も向上する。
【００２４】
以下、図７と図８を用いて、本発明の実施例１および２で使用する強化添加材が均一に混入した樹脂パッキンについて選択的に添加材の量を制御する方法について説明する。
【００２５】
図５は実施例１の樹脂パッキンを例に説明するが、これは実施例２の樹脂製ピストンリングにおいても同様で、選択面を内周面にするか外周面にするかの違いである。樹脂パッキンのなじみ層厚さをｄ１とする場合、パッキン半断面５１の内周面から厚さ方向にｄ１だけ残して、その他の部分（外周面，側面）をマスク材５３でマスキング５２する。このようにして全面的に強化添加材が混入された樹脂パッキンについて溶解前の原型５０を作る。このマスク材５３は、パッキン樹脂内のガラス繊維や炭素繊維などの添加材を溶かす溶液に腐食されなく、パッキン樹脂表面に密着し、パッキン樹脂や添加材などに影響しない溶剤で除去できるものを使用する。図６において、原型５０をこのマスキングしたパッキン樹脂は溶解せず、ガラス繊維や炭素繊維等の添加材のみを溶解する溶液（添加材溶解溶液）６１に浸す。添加材の解ける速度は、溶液の濃度と浸漬時間に依存する。例えば、ガラス繊維であれば、溶液はフッ酸を利用する。その変化を図９に示すが、パッキン中心から半径方向の添加材量の分布勾配が時間とともに大きくなっていく。このように、濃度，浸漬時間と添加材量の相関を用いて、摩耗速度の大きいなじみ層を既パッキンに付加することが可能となる。
【実施例３】
【００２６】
実施例３は、本発明が実施例１のロッド・パッキン型往復圧縮機の樹脂パッキンあるいは実施例２のピストン・シリンダ型往復圧縮機に適用され、樹脂パッキンには樹脂材料の強度を強化する強化添加材が混入され製造されることは同じである。実施例３にあっては、製造された樹脂パッキンに紫外線に影響を受けないマスク材を塗布し、紫外線を照射して、樹脂を劣化させ、摩耗特性、すなわち摩耗速度の大きいなじみ層を形成することを特徴とする。このようにして、樹脂パッキンには、樹脂材料の強度を強化する強化添加材が混入され、摺動面側から半径方向で摺動面反対側に向かって所定の長さに亘って摩耗特性の摩耗速度が、前記所定の長さ領域より更に摺動面反対側に向かっての領域の摩耗特性の摩耗速度に比べて大きいなじみ領域が形成された密封装置１００を構成する。
【００２７】
次に、図１０と図１１を用いて、本発明の実施例であるＤＬＣ膜の微細分角膜の製造方法について説明する。
【００２８】
図１０はＣＶＤ法及びＰＶＤ法でＤＬＣ膜の成膜する製造装置の概観である。ＤＬＣ膜を成膜する真空用チャンバ（成膜用真空チャンバ）７１は既チャンバを真空にする真空ポンプ７２と接続され、チャンバ内を真空にし、チャンバ内に設けられた電極の一方に成膜する部材を設置し、ＤＬＣ膜の原料となる成膜用ガスをチャンバ外ボンベ７９から導入して、高電圧や高電流用電源である成膜用電源７７から電流・電圧制御装置７８を介して導入し、電極間の電圧や電流を制御する。また、ＤＬＣ膜の原料ガスを導入するのではなく、成膜する部材を設置した電極と対向するもうひとつの電極にＤＬＣ膜の炭素材料を付加し、外部からスパッタ用ガス７９を導入して、成膜することもある。
【００２９】
この成膜用真空チャンバ７１には急冷用ガスを導入する機構を設置する。この急冷用ガス導入機構は、冷却用不活性ガスボンベ７５と流量制御バルブ７３を介して成膜用真空チャンバ７１に接続され、既バルブと既ボンベ７５の間に二重管構造等の熱交換器７４を設置する。熱交換器７４は水や液体窒素などの冷却媒体を用いた冷却用機器７６と接続される。これにより、成膜工程後、冷却用機器７６から供給される冷却媒体と熱交換器７４により冷却された不活性ガスを成膜用真空チャンバ７１へ導入することにより、成膜されたＤＬＣ膜を急冷する。すると、図１１に示すように、成膜直後は未分割であった膜状態が急冷後は分割された膜状態になる。これは、ＤＬＣ膜などは内部応力が大きく、徐冷とともに残留応力が緩和されながら一体の膜を形成する。
【００３０】
しかし、上記の装置を用いて成膜後急冷すると、残留応力が緩和しきれず、緩和するために膜内に亀裂が生じる。この亀裂が微細な分割膜を形成する。この亀裂の大きさは、急冷速度に依存し、急冷速度が大きいと亀裂の大きさは小さくなる。また、急冷速度は流量制御バルブ７３を用いて冷却ガスの流量速度を制御することで制御することが可能である。以上の実施例は、ＤＬＣ膜に限らず、内部応力の大きな膜で、ＰＶＤ法やＣＶＤ法を用いて成膜される表面改質膜に微細分割構造を付加することも利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】ロッド・パッキン型往復圧縮機断面図。
【図２】なじみ層形成図。
【図３】樹脂パッキンの強化添加剤量と摩耗の相関図。
【図４】ピストン・シリンダ型往復圧縮機断面図。
【図５】なじみ層形成図。
【図６】ピストンリングの強化添加材量と摩耗の相関図。
【図７】マスキングによる原型形成図。
【図８】強化添加材量の制御図。
【図９】なじみ層形成図。
【図１０】微細分割膜製造装置の概略構成図。
【図１１】微細分割膜を説明する図。
【符号の説明】
【００３２】
１…密封本体、２…ロッド、２Ａ…ロッド部、２Ｂ…ピストン部、３…固定側部材（他方側部材）、４…パッキンケース、５，６…樹脂パッキン、２５，２６…ピストンリング、２７…シリンダ、２８…ライダリング、５０…原型、５２…マスキング、６１…添加材溶解溶液、７１…成膜用真空チャンバ、７２…真空ポンプ、７３…流量制御バルブ、７４…熱交換器、７５…冷却用不活性ガスボンベ、７６…冷却用機器、７７…成膜用電源、７８…電流・電圧制御装置、７９…チャンバ外ボンベ、１００…密封装置、１０１…圧縮空間、１０２…吸気用逆止弁、１０３…吐出用逆止弁。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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