(57)【要約】  【課題】固体潤滑剤からなる投射用材料を摺動部表面へ風圧等を用いて投射処理したときに、摺動部表面に安定して固体潤滑剤による皮膜を形成させる。  【解決手段】加熱除去容器１０３と、飽和蒸気発生手段１０４と、過熱蒸気発生手段１０６とを備えた処理装置１０１を用いて、固体潤滑剤からなる投射用材料１０２を過熱蒸気にさらすことにより、極めて酸素が少ない雰囲気で投射用材料１０２に含有されている有機物量を低減したことで、金属材料からなる摺動部材１２２の摺動面に風圧等で衝突させて皮膜を形成させたときに、摺動部材１２２の摺動面に安定した皮膜形成を行うことができる投射用材料１０２および処理装置１０１を提供することができる。【選択図】図１
2008069219.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固体潤滑剤を過熱蒸気にさらすことで、含有される有機物を除去した投射用材料。
【請求項２】
予め水分を含ませてスラリー状態にした固体潤滑剤を過熱蒸気にさらした請求項１に記載の投射用材料。
【請求項３】
予め水分を含ませてスラリー状態とした固体潤滑剤を加熱することで固体潤滑剤を過熱蒸気にさらした請求項１に記載の投射用材料。
【請求項４】
サイクル中に、水を加熱して飽和蒸気を発生させる飽和蒸気発生手段と、飽和蒸気を過熱して過熱蒸気にする過熱蒸気発生手段と、過熱蒸気を固体潤滑剤中に導入して残留有機物を加熱除去する加熱除去容器とを備えた投射用材料の処理装置。
【請求項５】
加熱除去容器から排出される過熱蒸気の熱エネルギーを、過熱蒸気の生成に再利用した請求項４に記載の投射用材料の処理装置。
【請求項６】
加熱除去容器から排出される過熱蒸気に含まれる水素または炭化水素を検出する検出器を備えた請求項４に記載の投射用材料の処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主に金属製摺動部材の表面を改質するための固体潤滑剤及び有機物を除去する除去装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、摺動部材の摺動面に固体潤滑剤投射用材料を投射して、皮膜を形成させることで摺動抵抗を低減する試みが行われている。
【０００３】
従来、固体潤滑剤を摺動部材表面に風圧を用いて投射することで金属製摺動部材表面に皮膜層を設ける記載がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
以下、図面を参照しながら上記従来の投射用材料及び処理装置を説明する。
【０００５】
図５は特許文献１に記載された従来の処理装置の側断面図である。
【０００６】
図５において、処理装置は、粉体タンク１と粉体量調整タンク２と処理室３とを備え、粉体タンク１の中には固体潤滑剤である投射用材料４を貯留するとともに、粉体タンク１の天面部にはサイクロン式の回収タンク５が備え付けられている。
【０００７】
粉体タンク１の底部には、下方に向けて延在して粉体量調整タンク２と連通する導入管６が固定されている。
【０００８】
次に、粉体量調整タンク２及び処理室３の詳細を以下に説明する。
【０００９】
粉体量調整タンク２の内部には、捕集回転板７が水平方向を向くシャフト８によって回転可能に支持されている。捕集回転板７の頂点部中央には、吸込み管９が配置されており、吸込み管９の下部には側面を捕集回転板７の外周に接触させた吸込口１０が取り付けられている。
【００１０】
また、吸込み管９の片端は、粉体量調整タンク２の壁面を貫通して外部に突出しており、その端部には粉体供給管１１を介して処理室３の内部にある噴射ノズル１２が取り付けられている。
【００１１】
粉体供給管１１の片端は、圧縮空気取り込み口１３となっており、外部から取り込んで圧縮手段（図示せず）にて圧縮した空気を噴射ノズル１２に送り込むことができる。なお、粉体量調整タンク２の底面外壁部に密着するように振動子１４が取り付けられており、捕集回転板７で捕集される粉体量を一定にしている。
【００１２】
また、処理装置で使用される固体潤滑剤である投射用材料４は、摺動方向に劈開することで摩擦係数を低減する作用を有する、二硫化モリブデン、黒鉛などの固体潤滑剤が用いられる。
【００１３】
以上のように構成された処理装置について、以下その動作を説明する。
【００１４】
粉体タンク１に貯留された投射用材料４は、導入管６を通って粉体量調整タンク２に落下する。粉体量調整タンク２に落下した投射用材料４は、粉体量調整タンク２の下部より堆積して、固体潤滑剤投射用材料層１５を形成する。固体潤滑剤投射用材料層１５が導入管６の下端部と接触すると、投射用材料４はそれ以上落下することができなくなる。
【００１５】
したがって、粉体量調整タンク２内の投射用材料４が消費されると、自然に導入管６から投射用材料４が粉体量調整タンク２内に供給されるので、投射用材料４は粉体量調整タンク２内に常に一定量貯められている。
【００１６】
また、捕集回転板７は図中矢印方向に回転して投射用材料４の粉体を捕集する。このとき、噴射ノズル１２に圧縮空気が供給されると吸込口１０の内部が負圧になるので、投射用材料４を捕集した捕集回転板７が吸込口１０に達すると負圧によって吸込み管９内に投射用材料４が吸引される。そして、投射用材料４は、粉体供給管１１を通り、処理室３内で噴射ノズル１２より金属製摺動部材（図示せず）に向けて投射される。
【００１７】
このとき、投射用材料４が圧縮空気ともに１００ｍ／秒以上の速度で金属製摺動部材（図示せず）表面に衝突することで、金属製摺動部材（図示せず）の表面が改質されて固体潤滑剤による皮膜が形成される。
【００１８】
このようにして、投射用材料４を金属製摺動部材（図示せず）に投射することで、バインダを用いずに皮膜を形成させることができ、摩擦抵抗を低減することができる。
【特許文献１】国際公開第０２／０４０７４３号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
しかしながら、上記従来の投射用材料は、天然鉱物由来の二硫化モリブデン、二硫化タングステン、黒鉛、雲母などが主成分であることが多く、このような天然鉱物由来の原料を主成分とする固体潤滑剤を投射用材料として摺動部材の摺動面に投射して皮膜を形成させると、皮膜形成状態にばらつきが生じ、目的とする皮膜が形成されないことがあった。
【００２０】
その原因として、投射材料の粒子径のばらつきや投射手法の他に、二硫化モリブデンなどの投射用材料中に含まれる不純物の存在が考えられる。
【００２１】
二硫化モリブデンなどの投射用材料中に有機物が含まれると、有機物が先に摺動部表面に付着して緩衝材の役割を果たし、二硫化モリブデンなどの固定潤滑剤が摺動部表面に衝突する力を弱め、投射時や衝突時のエネルギーが有機物及び有機物と投射材料の化学反応に用いられて表面改質のためのエネルギーが減少してしまうと推定される。
【００２２】
さらには、有機物が投射用材料に付着する等の物理的な吸着をしていれば投射時に有機物の脱着作用が起こり、脱着のためにエネルギーが消費されて表面改質のためのエネルギーが減少すると推定される。
【００２３】
なお、投射用材料中に有機物が含まれる原因としては、選鉱時に除去できずに残留したり、投射用材料を投射装置に投入してから実際に投射されるまでの投射工程内の雰囲気中に含まれるオイルミストや作動油が付着したり、さらには、埃、塵の混入によって新たに含有されると考えられる。
【００２４】
本発明は、上記従来の問題を解決するもので、摺動部材の摺動面に固体潤滑剤の安定した皮膜形成を行うことができる投射用材料および処理装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００２５】
上記従来の課題を解決するために、本発明の投射用材料および投射用材料の処理装置は、固体潤滑剤を過熱蒸気にさらすことで有機物の含有量を低減し、有機物が投射用材料である固体潤滑剤よりも先に摺動部表面に付着して投射用材料が摺動部材に衝突する力を弱めてしまうことを低減することができるとともに、投射時や衝突時のエネルギーが有機物の化学反応に用いられて、表面改質のためのエネルギーを損失してしまうことを低減することができるので、投射用材料である固体潤滑剤を摺動部表面に投射したときの皮膜形成状態のばらつきを抑え、安定した目的の皮膜を形成することができるという作用を有する。
【発明の効果】
【００２６】
本発明の投射用材料及び処理装置は、固体潤滑剤を過熱蒸気にさらして有機物を除去するため、摺動部表面に安定した皮膜形成を行うことができる投射用材料及び投射用材料の処理装置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】
【００２７】
請求項１に記載の発明は、固体潤滑剤を過熱蒸気にさらした投射用材料としたもので、含有される有機物を除去したことで、有機物が投射用材料である固体潤滑剤よりも先に摺動部表面に付着する確率を低減し、有機物が緩衝材の役割を果たして投射用材料が摺動部表面に衝突する力を弱めてしまう影響を少なくすることができる。
【００２８】
また、投射時や衝突時のエネルギーが、有機物及び有機物と固体潤滑剤の化学反応に用いられて表面改質のためのエネルギーが減少することを抑制するとともに、固体潤滑剤に物理的に吸着した有機物が投射時に脱着作用を起こすことを抑制し、有機物の脱着作用のためにエネルギーが消費されて表面改質のためのエネルギーが減少することを抑制することができる。
【００２９】
また、固体潤滑剤を過熱蒸気雰囲気にすることで酸素の存在量を減らすことができるので、固体潤滑剤が酸化されることを防止し、本来の潤滑機能を失うことなく有機物を除去することができる。
【００３０】
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、予め水分を含ませてスラリー状態にした固体潤滑剤を過熱蒸気にさらしたもので、固体潤滑剤が飛散することを防止でき、請求項１に記載の発明の効果に加えて、作業性や生産性が向上するとともに、周囲を汚染することが少なくなり、取り扱い性が向上する。
【００３１】
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、予め水分を含ませてスラリー状態とした固体潤滑剤を加熱することで固体潤滑剤を過熱蒸気にさらしたもので、固体潤滑剤が飛散することを防止でき、請求項１に記載の発明の効果に加えて、作業性や生産性が向上するとともに、取り扱い性が向上する。
【００３２】
さらに、過熱蒸気を生成するために外部から供給する水蒸気量を減らすことができ、外部で生成した水蒸気と外気との熱交換を防止し、水蒸気の生成を効率よく行うことができる。
【００３３】
請求項４に記載の発明は、サイクル中に、水を加熱して飽和蒸気を発生させる飽和蒸気発生手段と、飽和蒸気を過熱して過熱蒸気にする過熱蒸気発生手段と、過熱蒸気を固体潤滑剤中に導入して残留有機物を加熱除去する加熱除去容器とを備えた投射用材料の処理装置としたもので、酸素が少ない雰囲気中で固体潤滑剤に含有される有機物を除去することができるので、固体潤滑剤を酸化させることなく過熱蒸気にさらして有機物を除去することができ、摺動部表面に安定した皮膜形成を行うことができる。
【００３４】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の発明において、加熱除去容器から排出される過熱蒸気の熱エネルギーを、過熱蒸気の生成に再利用したもので、水蒸気の凝縮潜熱を有効利用することができるので、請求項４に記載の発明の効果に加えて、水蒸気を生成するためのエネルギー量を低減することができる。
【００３５】
請求項６に記載の発明は、請求項４に記載の発明において、加熱除去容器から排出される過熱蒸気に含まれる水素または炭化水素を検出する検出器を備えたもので、固体潤滑剤中から除去した有機物量を推定することができ、有機物を除去するための最小限の加熱を行うことが可能になるので、請求項４に記載の発明の効果に加えて、エネルギー効率のよい最適な加熱処理を行うことができる。
【００３６】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における処理装置の側断面図、図２は、同実施の形態における投射用材料による皮膜層の形成図である。
【００３７】
図１において、処理装置１０１は、固体潤滑剤である投射用材料１０２を貯留するための加熱除去容器１０３と、飽和蒸気発生手段１０４とを備えており、加熱除去容器１０３と飽和蒸気発生手段１０４は蒸気配管１０５により接続されており、蒸気配管１０５の途中には過熱蒸気発生手段１０６が当接して設けられている。
【００３８】
飽和蒸気発生手段１０４は、外部から水を導入するための供給管１０７が設けられ、供給管１０７の途中に設けられた調整弁１０８により水の供給量が調整可能である。
【００３９】
次に、加熱除去容器１０３の詳細を以下に説明する。
【００４０】
加熱除去容器１０３は、周囲が断熱材１０９で覆われた密閉構造となっており、加熱手段１１０が加熱除去容器１０３の側面外壁に密着するように埋設されており、温度センサー１１１及び圧力センサー１１２は加熱除去容器１０３の内部に取り付けられている。
【００４１】
加熱除去容器１０３の側面上方部には、導通管１１３が取り付けられており、導通管１１３に対向した加熱除去容器１０３側面には、開閉可能で閉じた状態では密封可能となる投入口１１４が設けられている。
【００４２】
導通管１１３の片端は、飽和蒸気発生手段１０４の外壁に密着するように配設され、最終的に凝縮器１１５に接続されている。凝縮器１１５には、非凝縮性のガス成分を排出するために、排出配管１１６が接続されており、排出口１１７が外部へ開口している。
【００４３】
また、排出配管１１６にはバイパス管１１８が接続されており、バイパス管１１８は水素やメタン、エタン、エチレンなどの炭化水素を検出するための検出器１１９を介して、再び排出配管１１６へと接続される。
【００４４】
また、処理装置１０１で使用される固体潤滑剤である投射用材料１０２は、摺動方向に劈開することで摩擦係数を低減する作用を有する、二硫化モリブデン、黒鉛などの固体潤滑剤が用いられる。
【００４５】
以上のように構成された処理装置１０１および投射用材料１０２について、以下その動作を説明する。
【００４６】
まず、投射用材料１０２に水を混ぜてスラリー状態にしたものを、投入口１１４より投入して投入口１１４を閉じる。この状態で、調整弁１０８を開き外部から飽和蒸気発生手段１０４へ水を供給し、外部電源（図示せず）により電力が供給されて、飽和蒸気発生手段１０４にて飽和蒸気１２０を発生する。
【００４７】
さらに、過熱蒸気発生手段１０６と加熱手段１１０にも外部電源（図示せず）により電力が供給され、過熱蒸気発生手段１０６と当接している蒸気配管１０５及び加熱除去容器１０３の内部が１００℃以上になるように加熱されるため、飽和蒸気発生手段１０４で発生した飽和蒸気１２０は過熱蒸気発生手段１０６に送られて過熱蒸気１２１となり、加熱除去容器１０３へと送られる。
【００４８】
そのため、処理装置１０１内は、水蒸気を主成分とした雰囲気となり、酸素量が極めて少ない状態になっている。
【００４９】
加熱除去容器１０３内に設けられた温度センサー１１１と圧力センサー１１２で加熱除去容器１０３内が１００℃以上になったことを確認した後、さらに過熱蒸気発生手段１０６と加熱手段１１０とで蒸気配管１０５と加熱除去容器１０３内とを加熱し、２００℃以上に昇温させる。
【００５０】
加熱除去容器１０３内が２００℃以上に昇温されると、投射用材料１０２に含有されていた有機物の揮発量が増加し始め、さらに昇温されると水蒸気の一部と有機物由来の揮発成分の一部が（化１）および（化２）に示すような化学反応を起こし、炭酸ガスや水素ガスなどの非凝縮性ガスが発生する。
【００５１】
Ｃ＋Ｈ２Ｏ→ＣＯ＋Ｈ２  …（化１）
Ｃ＋２Ｈ２Ｏ→ＣＯ２＋２Ｈ２  …（化２）
（化１）と（化２）に示す化学反応で生じた非凝縮性ガスと、分解に用いられなかった水蒸気と、投射用材料１０２に含有されていた有機物由来の揮発成分とから構成された混合物（図示せず）は、１００℃以上の温度を保ったまま導通管１１３より排出される。
【００５２】
このとき、飽和蒸気発生手段１０４と導通管１１３の一部が接触していることにより飽和蒸気発生手段１０４と、混合物の熱エネルギーにより加熱された導通管１１３とが十分に熱交換され、混合物の熱エネルギーが飽和蒸気発生手段１０４における飽和蒸気１２０の生成エネルギー、そしてその後の過熱蒸気発生手段１０６での過熱蒸気１２１の生成エネルギーとして、再利用される。
【００５３】
導通管１１３を介して凝縮器１１５へと送られた混合物のうち、有機物由来の揮発成分の一部および水蒸気が凝縮器１１５内で凝縮され、凝縮器１１５で凝縮しなかった非凝縮ガス成分は、排出配管１１６を経て、排出口１１７より外部へと排出される。このとき、非凝縮ガス成分の一部がバイパス管１１８を介して検出器１１９に送られ、水素や炭化水素を検知してその発生量を測定することが可能である。
【００５４】
このとき、非凝縮ガス成分に含まれる水素や炭化水素は、処理装置１０１内が水蒸気雰囲気であることから、有機物由来の揮発成分と水蒸気とが（化１）および（化２）で示した化学反応で生じた水素ガス及び炭酸ガスと、有機物由来の揮発成分が熱分解されて生じたメタンやエタンなどの炭化水素ガスであり、予め投射用材料１０２に含まれる有機物の含有量を推定しておくことで、投射用材料１０２から除去された有機物量を推定し、投射用材料１０２に残留している有機物量を推定することができる。
【００５５】
そして、投射用材料１０２に残留している有機物量が目標値以下となるまで、処理を行う。
【００５６】
予め投射用材料１０２に含まれる有機物の含有量を推定しておくために、具体的には、予め投射用材料１０２の一部を酸素雰囲気下で加熱し、生じる生成物から炭酸ガスと水素ガスを全炭素量から無機物由来の炭素量を差し引くことにより、有機物由来の炭素量を測定することができる全有機炭素分析計（図示せず）及びカールフィッシャー法を用いた水分計（図示せず）で測定し、得られた炭素量と水素量から、投射用材料１０２に含有される有機物量を推定しておく。なお、酸素雰囲気中で加熱した投射用材料１０２は廃棄する。
【００５７】
なお、検出器１１９としてガスクロマトグラフを用いれば、非凝縮ガス成分中の水素や炭化水素の濃度が１ｐｐｍ程度でも測定することが可能である。
【００５８】
ここで、検出器１１９により水素や炭化水素を検知して、投射用材料１０２に含有される有機物量を推定しながら、調整弁１０８で水分供給量の調整や、飽和蒸気発生手段１０４及び過熱蒸気発生手段１０６への電力投入量を調整することにより、有機物を除去するための最適な加熱量になるように処理装置１０１の加熱状態を制御することが可能になるので、過小または過剰な加熱を避けることができ、熱効率が向上する。
【００５９】
以上のように、有機物を含有している投射用材料１０２を過熱蒸気にさらすことで、投射用材料１０２に含まれる有機物を処理装置１０１にて除去することができ、処理された固体潤滑剤である投射用材料１０２を用いて投射装置（図示せず）で摺動部材（図示せず）に投射し、摺動部表面に安定した皮膜（図示せず）を形成することが可能となる。
【００６０】
次に、図２を用いて、投射用材料１０２を金属材料からなる摺動部材１２２の表面に投射して皮膜を形成する方法を、固体潤滑剤である投射用材料１０２に二硫化モリブデンを用いた場合を例にとって詳しく説明する。
【００６１】
二硫化モリブデンに含まれる有機物を上記の処理装置１０１で過熱蒸気にさらして除去した後、ドライエアー等のキャリアガスとともに一般的な投射条件である１００ｍ／ｓ以上の速度で摺動部材１２２の摺動面に衝突させる方法を用いている。
【００６２】
この方法により、二硫化モリブデンを投射することによって発生した運動エネルギーが摺動部材１２２の摺動面に衝突して熱エネルギーに変換され、摺動部材１２２の摺動面上で固体潤滑剤である二硫化モリブデンによる表面改質処理が行われて皮膜層１２３が形成される。
【００６３】
次に、二硫化モリブデンを用いた投射用材料１０２に含有される有機物の含有量が、皮膜形成に及ぼす影響を説明する。
【００６４】
まず、細孔電気抵抗法で測定した時に平均粒子径が８μｍであり、有機物含有量が重量比で２５００ｐｐｍである二硫化モリブデンを用いた投射用材料１０２を、上記の処理装置１０１で過熱蒸気にさらすことにより、投射用材料１０２に含まれる有機物量を重量比で９００ｐｐｍから１６００ｐｐｍまで変化させた投射用材料１０２を準備し、有機物量の含有量の異なる投射用材料１０２それぞれを、鉄系金属材料からなる摺動部材１２２の摺動面に投射し、二硫化モリブデンによる皮膜層１２３を形成させた結果を（表１）に示している。
【００６５】
また、（表１）には二硫化モリブデンに含まれる有機物を除去せずに、鉄系金属材料からなる摺動部材１２２の摺動面に皮膜層１２３を形成させた結果も示している。
【００６６】
【表１】
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【００６７】
試験は、鉄系金属材料からなる摺動部材１２２の摺動部表面の皮膜層１２３に含まれる二硫化モリブデン濃度を、ＥＤＸ（エネルギー分散型蛍光Ｘ線分析装置）で測定している。
【００６８】
（表１）より、有機物の含有量が１６００ｐｐｍ以上の場合には、二硫化モリブデン濃度が有機物の含有量が１５００ｐｐｍ以下の場合よりも少なくなっている。この原因としては、有機物が存在することで有機物が摺動部表面に先に付着して、緩衝材の役割を果たし二硫化モリブデンが摺動部表面に衝突する力を弱めたことや、投射時や衝突時のエネルギーが有機物及び有機物と投射材料の化学反応に用いられて表面改質のためのエネルギーが減少したこと及び、二硫化モリブデンに付着等の物理的な吸着をしていた有機物が投射時に脱着作用を起こし、脱着のためにエネルギーが消費されて表面改質のためのエネルギーが減少したために、物質表面との密着性が弱くなって皮膜が形成されにくくなったと考えられる。
【００６９】
また、二硫化モリブデンに含有される有機物量を低減することで、風圧等で物質表面に投射した際に、有機物が二硫化モリブデンより先に物質表面に付着する確率を低減し、有機物が緩衝材の役割を果たして二硫化モリブデンが物質表面に衝突する力を弱めてしまう影響を少なくすることができると推定する。
【００７０】
したがって、有機物の含有量を低減することで、摺動部材１２２の摺動面に二硫化モリブデンの皮膜を形成したときに、目的の皮膜厚さを得ることができると考えられる。
【００７１】
また、投射時や衝突時のエネルギーが、有機物及び有機物と投射材料の化学反応に用いられて表面改質のためのエネルギーが減少することを抑制するとともに、二硫化モリブデンに付着等で物理的に吸着した有機物が投射時に脱着作用を起こすことを抑制し、有機物の脱着作用のためにエネルギーが消費されて表面改質のためのエネルギーが減少することを抑制することができると推定する。
【００７２】
さらに、固体潤滑剤の中には、二硫化モリブデンのように５００℃程度の低い温度でも酸化されて本来の潤滑機能を失う物質があり、また、有機物として分子量が大きく、沸点が高い成分が含有されていた場合、有機物の沸点と固体潤滑剤の酸化温度が近いため、有機物を加熱して目的の量以下まで減量する際には温度管理が非常に難しくなる。
【００７３】
その際においても、処理装置１０１を使用して固体潤滑剤である二硫化モリブデンを過熱蒸気にさらすことで酸素量が極めて少ない状態で有機物を除去しているので、酸化反応によって固体潤滑剤の潤滑機構が変質することを抑制し、摺動部材１２２の摺動面に安定した皮膜を形成することができる。
【００７４】
また、二硫化モリブデンのような鉱物を主成分とする微粉末は一般的に熱伝導が悪く、外部からヒータで加熱した場合には温度分布のばらつきを生じやすいが、水蒸気を用いれば水蒸気と接触する部分の表面積全体で加熱でき、温度ばらつきが少なく、省エネルギーかつ短時間で投射用材料１０２の加熱が可能になる。
【００７５】
また、投射用材料１０２を室温よりも高い温度で保持した状態で、摺動部材１２２の摺動面へ投射することにより、予め加温されていることで、少ない投射エネルギーで皮膜形成を行うことができると推察される。
【００７６】
また、投射用材料１０２に二硫化モリブデンを用いた場合を例に説明したが、固体潤滑剤は黒鉛、二硫化タングステン、雲母、酸化アンチモン、窒化ホウ素、二セレン化タングステン、二セレン化モリブデン、金、銀、タルクでも同様の効果が得られる。
【００７７】
また、投射用材料１０２を予めスラリー状態にしておくことで、飛散により周囲を汚染することを防止できるので作業性や生産性が向上するとともに、取り扱い性が向上する。なお、スラリー状態とは、水と投射用材料１０２との混合物が流動可能な状態を意味しているが、水分を混合することにより投射用材料１０２をペースト状態にしても同様の効果が得られる。
【００７８】
また、加熱除去容器１０３から排出される過熱蒸気の熱エネルギーを、飽和蒸気発生手段１０４と熱交換することで過熱蒸気の生成に再利用しているので、飽和蒸気発生手段１０４で水蒸気を発生させるために外部から投入する電力量を減らすことができる。
【００７９】
なお、本実施の形態においては、加熱除去容器１０３から排出される過熱蒸気の熱エネルギーを、飽和蒸気発生手段１０４と熱交換したが、加熱除去容器１０３の上方部や過熱蒸気発生手段１０６と熱交換してもよく、被投射媒体である摺動部材１２２を加熱するために用いてもよい。
【００８０】
また、本実施の形態においては検出器１１９にて水素や炭化水素を検出しているが、一酸化炭素や二酸化炭素等の炭酸ガスを検出しても同様の効果が得られる。
【００８１】
また、本実施の形態においては、検出器１１９を使用しているが、排出口１１７から排出される非凝縮ガスを採取して水素及び炭化水素量を測定してもよく、排出配管１１６の途中にガス抜き孔を設けて、ガス抜き孔から非凝縮ガスを採取してもよい。また、検出器１１９を用いない場合は、エネルギー効率が悪い加熱処理となるものの、固体潤滑剤を酸化させることなく、摺動部表面に安定した皮膜形成を行うことができる。
【００８２】
また、本実施の形態においては、導通管１１３を凝縮器１１５に接続しているが、導通管１１３を飽和蒸気発生手段１０４および加熱除去容器１０３に接続して、加熱除去容器１０３から排出された水蒸気を再び有機物の除去や、飽和蒸気発生手段１０４および加熱除去容器１０３の加熱に利用しても良い。また、凝縮器１１５を用いない場合は、水蒸気や非凝縮ガス成分を凝縮できないものの、固体潤滑剤を酸化させることなく、摺動部表面に安定した皮膜形成を行うことができる。
【００８３】
また、本実施の形態１においては回分式の処理装置１０１を説明しているが、蒸気配管１０５に三方弁（図示せず）を取り付けるか、別途配管を設けて投射装置（図示せず）に接続して、連続的に処理しても良い。
【００８４】
以上のように本実施の形態１によれば、摺動部材の摺動表面に固体潤滑剤の安定した皮膜形成を行うことができる投射用材料および処理装置を提供することができる。
【００８５】
（実施の形態２）
図３は、本発明の実施の形態２における処理装置の側断面図、図４は、同実施の形態における固体潤滑剤投射材料による皮膜層の形成図である。
【００８６】
図３において、処理装置２０１は、固体潤滑剤である投射用材料２０２を貯留するための加熱除去容器２０３と、飽和蒸気発生手段２０４とを備えており、加熱除去容器２０３と飽和蒸気発生手段２０４は蒸気配管２０５により接続されている。
【００８７】
飽和蒸気発生手段２０３は、外部から水を導入するための供給管２０６が設けられ、供給管２０６の途中に設けられた調整弁２０７により水の供給量が調整可能である。
【００８８】
次に加熱除去容器２０３の詳細を以下に説明する。
【００８９】
加熱除去容器２０３は、周囲を断熱材２０８で覆われた密閉構造となっており、過熱蒸気発生手段２０９が加熱除去容器２０３の側面及び底面外壁に密着するように埋設されており、温度センサー２１０及び圧力センサー２１１は加熱除去容器２０３の内部に取り付けられている。
【００９０】
加熱除去容器２０３の側面上方部には、導通管２１２が取り付けられており、加熱除去容器２０３の上方部には開閉可能で、閉じた時には密封可能な蓋２１３の付いた投入口２１４が設けられている。
【００９１】
導通管２１２の片端は、飽和蒸気発生手段２０４の外壁に密着するように配設され、最終的に凝縮器２１５に接続されている。凝縮器２１５には、非凝縮性のガス成分を排出するために、排出配管２１６が接続されており、排出口２１７が外部へ開口している。
【００９２】
また、排出配管２１６にはバイパス管２１８が接続されており、バイパス管２１８は水素やメタン、エタン、エチレンなどの炭化水素を検出するための検出器２１９を介して、再び排出配管２１６へと接続される。
【００９３】
また、処理装置２０１で使用される固体潤滑剤である投射用材料２０２は、摺動方向に劈開することで摩擦係数を低減する作用を有する、二硫化モリブデン、黒鉛などの固体潤滑剤が用いられる。
【００９４】
以上のように構成された処理装置２０１および投射用材料２０２について、以下その動作を説明する。
【００９５】
まず、投射用材料２０２に水を混ぜてスラリー状態にし、投入口２１４に設けられた蓋２１３を開いて、投射用材料２０２に水を混ぜてスラリー状態にしたものを投入してから蓋２１３を閉じる。この状態で、調整弁２０７を開き、外部から飽和蒸気発生手段２０４へ水を供給し、外部電源（図示せず）により電力が供給されて、飽和蒸気発生手段２０４にて飽和蒸気２２０を発生する。
【００９６】
さらに、過熱蒸気発生手段２０９にも外部電源（図示せず）により電力が供給され、加熱除去容器２０３の内部が１００℃以上になるように加熱されるため、処理装置２０１内が水蒸気雰囲気になり、酸素が極めて少ない状態になる。
【００９７】
加熱除去容器２０３内に設けられた温度センサー２１０と圧力センサー２１１で、加熱除去容器２０３内が水蒸気雰囲気になったことを確認してから、蒸気が２００℃以上になるように過熱蒸気発生手段２０９を加熱し、過熱蒸気２２１を発生する。
【００９８】
加熱除去容器２０３内が２００℃以上に昇温されると、投射用材料２０２に含有されていた有機物の揮発量が増加し始め、さらに温度を上げると水蒸気と有機物由来の揮発成分の一部とが化学反応を起こして水素ガスや炭酸ガスが発生する。
【００９９】
水蒸気と有機物由来の揮発成分の一部とが化学反応を起こして生成した水素ガスや炭酸ガスと、分解に用いられなかった水蒸気と、投射用材料２０２に含有されていた有機物由来の揮発成分とから構成された混合物（図示せず）は、１００℃以上の温度を保ったまま導通管２１２より排出される。
【０１００】
このとき、飽和蒸気発生手段２０４と導通管２１２の一部が接触していることにより、飽和蒸気発生手段２０４と、混合物の熱エネルギーにより加熱された導通管２１２とが十分に熱交換され、混合物の熱エネルギーが飽和蒸気発生手段２０４における飽和蒸気２２０の生成エネルギー、そしてその後の過熱蒸気発生手段２０９での過熱蒸気２２１の生成エネルギーとして、再利用される。
【０１０１】
導通管２１２を介して、凝縮器２１５へ送られた混合物のうち、有機物由来の揮発成分の一部および水蒸気が凝縮器２１５内で凝縮され、凝縮器２１５で凝縮しなかった非凝縮ガス成分は、排出配管２１６を経て、排出口２１７より外部へと排出される。このとき、非凝縮ガス成分の一部がバイパス管２１８を介して検出器２１９へも送られ、検出器２１９で水素や炭化水素を検知してその発生量を測定することが可能である。
【０１０２】
このとき、非凝縮ガス成分に含まれる水素や炭化水素は、処理装置２０１内を水蒸気雰囲気にしていることから、投射用材料２０２に含有される有機物が熱分解されて生じたか、有機物と水蒸気が化学反応を起こして発生したと考えられるので、予め投射用材料２０２に含有される有機物量を推定しておくことで、投射用材料２０２より除去された有機物量を推定し、投射用材料２０２に残留している有機物量を推定することができる。そして、投射用材料２０２に残留している有機物量が目標値以下となるまで、処理を行う。
【０１０３】
予め投射用材料２０２に含まれる有機物の含有量を推定しておくために、具体的には、予め投射用材料２０２の一部を酸素雰囲気下で加熱し、生じる生成物から炭酸ガスと水素ガスを全炭素量から無機物由来の炭素量を差し引くことにより、有機物由来の炭素量を測定することができる全有機炭素分析計（図示せず）及びカールフィッシャー法を用いた水分計（図示せず）で測定し、得られた炭素量と水素量から、投射用材料２０２に含有される有機物量を推定しておく。なお、酸素雰囲気中で加熱した投射用材料２０２は廃棄する。
【０１０４】
なお、検出器２１９としてガスクロマトグラフを用いれば、非凝縮ガス成分中の水素および炭化水素の濃度が１ｐｐｍでも測定することができる。
【０１０５】
ここで、検出器２１９で水素や炭化水素を検知して、投射用材料２０２に含有される有機物量を推定しながら、調整弁２０７で水分供給量の調整や、過熱蒸気発生手段２０９への電力投入量を調整することにより、有機物を除去するための最適な加熱量になるように処理装置２０１の加熱状態を制御することが可能になるので、過小または過剰な加熱を避けることができ、熱効率が向上する。
【０１０６】
以上のように、有機物を含有している投射用材料２０２を過熱蒸気にさらすことで、投射用材料２０２に含有される有機物を除去してから投射装置（図示せず）で摺動部材（図示せず）に投射し、摺動部表面に安定した皮膜（図示せず）を形成することが可能となる。
【０１０７】
次に、図４を用いて、投射用材料２０２を金属材料からなる摺動部材２２２の表面に投射して皮膜を形成する方法を、固体潤滑剤である投射用材料２０２に二硫化モリブデンを用いた場合を例にとって詳しく説明する。
【０１０８】
二硫化モリブデンに含まれる有機物を上記の処理装置２０１で過熱蒸気にさらして低減した後、ドライエアー等のキャリアガスとともに一般的な投射条件である１００ｍ／ｓ以上の速度で摺動部材２２２の摺動面に衝突させる方法を用いている。
【０１０９】
この方法により、二硫化モリブデンを投射することによって発生した運動エネルギーが摺動部材２２２の摺動面に衝突して熱エネルギーに変換され、摺動部材２２２の摺動面上で二硫化モリブデンによる表面改質処理が行われて皮膜層２２３が形成される。
【０１１０】
なお、摺動部材２２２の摺動面に、細孔電気抵抗法で測定したときに平均粒径が８μｍであり、有機物含有量が重量比で２０００ｐｐｍである、二硫化モリブデンを用いた投射用材料２０２を、上記の処理装置２０１で過熱蒸気にさらすことにより、投射用材料２０２に含有される有機物量を重量比で１５００ｐｐｍ以下まで減量した後、摺動部材２２２に投射して、摺動部材２２２の摺動面に皮膜層２２３を形成させることにより安定した皮膜を得ることができたが、投射用材料に含有される有機物量が重量比で１６００ｐｐｍ以上のときは摺動部材２２２の摺動面に形成した皮膜層２２３の二硫化モリブデン濃度が低くなっていた。この原因としては、有機物が存在することで有機物が物質表面に先に付着して、緩衝材の役割を果たし二硫化モリブデンが物質表面に衝突する力を弱めたことや、投射時や衝突時のエネルギーが有機物及び有機物と投射材料の化学反応に用いられて表面改質のためのエネルギーが減少したこと及び、二硫化モリブデンに付着等の物理的な吸着をしていた有機物が投射時に脱着作用を起こし、脱着のためにエネルギーが消費されて表面改質のためのエネルギーが減少したために、物質表面との密着性が弱くなって皮膜が形成されにくくなったと考えられる。
【０１１１】
また、二硫化モリブデンに含有される有機物を除去することで、二硫化モリブデンを風圧等で物質表面に投射した際に、有機物が二硫化モリブデンより先に物質表面に付着する確率を低減し、有機物が緩衝材の役割を果たして二硫化モリブデンが物質表面に衝突する力を弱めてしまう影響を少なくすることができると推定する。
【０１１２】
したがって、有機物の含有量を低減することで、摺動部材２２２の摺動面に二硫化モリブデンの皮膜を形成したときに、目的の皮膜厚さを得ることができる。
【０１１３】
また、投射時や衝突時のエネルギーが、有機物及び有機物と投射材料の化学反応に用いられて表面改質のためのエネルギーが減少することを抑制するとともに、二硫化モリブデン投射用材料に物理的に吸着した有機物が投射時に脱着作用を起こすことを抑制し、有機物の脱着作用のためにエネルギーが消費されて表面改質のためのエネルギーが減少することを抑制することができると推定する。
【０１１４】
さらに、固体潤滑剤の中には、二硫化モリブデンのように５００℃程度の低い温度でも酸化されて本来の潤滑機能を失う物質があり、また、有機物として分子量が大きく、沸点が高い成分が含有されていた場合、有機物の沸点と固体潤滑剤の酸化温度が近いため、有機物を加熱して目的の量以下まで減量する際には温度管理が非常に難しくなる。
【０１１５】
その際においても、処理装置２０１を使用して、固体潤滑剤である二硫化モリブデンを過熱蒸気にさらすことで酸素量が極めて少ない状態で有機物を除去しているので、酸化反応によって固体潤滑剤の潤滑機構が変質することを抑制し、摺動部の摺動面に安定した皮膜を形成することができる。
【０１１６】
また、二硫化モリブデンのような鉱物を主成分とする微粉末は一般的に熱伝導が悪く外部からヒータで加熱した場合には温度分布のばらつきを生じやすいが、水蒸気を用いれば水蒸気と接触する部分の表面積全体で加熱でき、温度ばらつきが少なく、省エネルギーかつ短時間で投射用材料２０２の加熱が可能になる。
【０１１７】
また、投射用材料２０２を室温よりも高い温度で保持した状態で、摺動部材２２２の摺動面へ投射することにより、予め加温されていることで、少ない投射エネルギーで皮膜形成を行うことができると推察される。
【０１１８】
また、投射用材料２０２に二硫化モリブデンを用いた場合を例に説明したが、固体潤滑剤は黒鉛、二硫化タングステン、雲母、酸化アンチモン、窒化ホウ素、二セレン化タングステン、二セレン化モリブデン、金、銀、タルクでも同様の効果が得られる。
【０１１９】
また、投射用材料２０２に予め水分を含ませてスラリー状態にした後、投射用材料２０２を過熱蒸気発生手段２０９で加熱することで、固体潤滑剤が飛散することを防止して、作業性や生産性が向上するとともに、取り扱い性が向上するだけでなく、投射用材料２０２の水分を有機物の除去に有効利用することができるので、外部から供給する水蒸気量を減らすことができ、蒸気配管２０５を用いて水蒸気を供給する際に、蒸気配管２０５と外気との熱交換を防止し、水蒸気の生成を効率よく行うことができる。なお、スラリー状態とは、水と投射用材料２０２との混合物が流動可能な状態を意味しているが、水分を混合することにより投射用材料２０２をペースト状態にしても同様の効果が得られる。
【０１２０】
また、加熱除去容器２０３から排出される過熱蒸気の熱エネルギーを、飽和蒸気発生手段２０４と熱交換することで過熱蒸気の生成に再利用しているので、飽和蒸気発生手段２０４で水蒸気を発生させるために外部から投入する電力量を減らすことができる。
【０１２１】
なお、本実施の形態においては加熱除去容器２０３から排出される過熱蒸気の熱エネルギーを、飽和蒸気発生手段２０４と熱交換したが、加熱除去容器２０３の上方部や過熱蒸気発生手段２０９と熱交換してもよく、被投射媒体である摺動部材２２２を加熱するために用いてもよい。
【０１２２】
なお、本実施の形態においては検出器２１９で水素や炭化水素を検出しているが、一酸化炭素、二酸化炭素等の炭酸ガスを検出しても同様の効果が得られる。
【０１２３】
また、本実施の形態においては、検出器２１９を使用しているが、排出口２１７から排出される非凝縮ガスを採取して水素および炭化水素を測定してもよく、排出配管２１６の途中にガス抜き孔を設けて、ガス抜き孔から非凝縮ガスを採取してもよい。また、検出器２１９を用いない場合は、エネルギー効率が悪い加熱処理となるものの、固体潤滑剤を酸化させることなく、摺動部表面に安定した皮膜形成を行うことができる。
【０１２４】
また、本実施の形態においては、導通管２１２を凝縮器２１５に接続しているが、導通管２１２を飽和蒸気発生手段２０４および加熱除去容器２０３と接続して、加熱除去容器２０３から排出させた水蒸気を再び有機物の除去や、飽和蒸気発生手段２０４および加熱除去容器２０３の加熱に用いてもよい。また、凝縮器２１５を用いない場合は、水蒸気や非凝縮ガス成分を凝縮できないものの、固体潤滑剤を酸化させることなく、摺動部表面に安定した皮膜形成を行うことができる。
【０１２５】
以上のように本実施の形態２によれば、摺動部材の摺動表面に固体潤滑剤の安定した皮膜形成を行うことができる投射用材料および処理装置を提供することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１２６】
以上のように、本発明にかかる投射用材料は、過熱蒸気にさらすことにより有機物の含有量を低減していることで摺動部材の摺動面に安定した皮膜を形成することができるので、高信頼性の圧縮機を提供することが可能となり、冷凍サイクルを用いた機器に幅広く適用できる。
【図面の簡単な説明】
【０１２７】
【図１】本発明の実施の形態１における処理装置の側断面図
【図２】同実施の形態における投射用材料による皮膜層の形成図
【図３】本発明の実施の形態２における処理装置の側断面図
【図４】同実施の形態における投射用材料による皮膜層の形成図
【図５】従来の処理装置の側断面図
【符号の説明】
【０１２８】
１０２，２０２  投射用材料
１０３，２０３  加熱除去容器
１０４，２０４  飽和蒸気発生手段
１０６，２０９  過熱蒸気発生手段
１１９，２１９  検出器
【図１】
2008069219.tif 000004
【図２】
2008069219.tif 000005
【図３】
2008069219.tif 000006
【図４】
2008069219.tif 000007
【図５】
2008069219.tif 000008