(57)【要約】【課題】ペーストの製造コストを抑え、メンテナンス工数を削減できる摺動装置を提供すること。【解決手段】長時間シャフト３を摺動させた場合であっても、シャフト３の肉盛部１２の磨耗はほとんど無い。ペースト中の金属粒子が磨耗部分に付着することもほとんど無いため、シール材４の磨耗をも防ぐことができる。これにより、ペーストが外部に漏出するのを抑えることができるので、その分ペーストの製造コストを抑え、メンテナンス工数を削減できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ペーストを構成する粒子及び液体を収容し、内外を連通する開口部が設けられたペースト収容部と、
前記開口部を貫通すると共に回転可能又は自身の軸方向に摺動可能となるように前記ペースト収容部に設けられたシャフトと、
前記シャフトを回転又は自身の軸方向に摺動させる手段と、
前記シャフトの少なくとも一部に摺接すると共に前記ペースト収容部に密着するように設けられ、前記開口部を塞ぐシール材と
を具備し、
前記シャフトのうち少なくとも前記シール材に摺接する部分が、１．５重量％未満の炭素を含むコバルト−クロム合金からなり、
前記シール材が、炭素を混練したＰＴＦＥからなる
ことを特徴とする摺動装置。
【請求項２】
前記シャフトのうち少なくとも前記シール材に摺接する部分が、１２重量％未満のタングステンを含む
ことを特徴とする請求項１に記載の摺動装置。
【請求項３】
前記シャフトのうち少なくとも前記シール材に摺接する部分の表面の算術表面粗さが、前記ペーストを構成する粒子の平均粒子径よりも小さい
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の摺動装置。
【請求項４】
前記ペーストを構成する粒子が、オーステナイト系ステンレスよりも硬度の高い金属粒子である
ことを特徴とする請求項１乃至請求項３のうちいずれか一項に記載の摺動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、摺動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
シリンダーや往復動型ポンプのピストンなど、摺動部（シャフト）が摺動することによって機能する摺動装置がある。このような摺動装置のシャフトは、シリンダ内又はポンプ内の液体との摩擦によって摺動時に表面が磨耗することが多いため、シャフトの表面に耐摩耗性向上のための処理が施されている。
【０００３】
耐摩耗性向上の処理が施されたシャフトとしては、例えば、快削鋼やステンレスからなる軸部材の表面に硬質Ｃｒメッキや無電界Ｎｉメッキ処理したシャフト、軸部材の表面にＴｉＮ、Ｔｉ３Ｃ４、ＣｒＮなどを肉盛や溶射などによってコーティングしたシャフト、ステライト（登録商標）、コルモノイ、ＷＣなどによって表面処理したシャフトなどを挙げることができる。  
【特許文献１】特公平６−４９８８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記のシャフトは、主として液状の流動体を製造あるいは流通させる場合の構成であり、例えば金属粒子と液体とで構成されるペーストなど、固体が混合された流動体を製造するあるいは流通させる場合を想定したものではない。例えばペーストの製造・流通に上記シャフトを用いて摺動させた場合、液体内を摺動する場合に比べてシャフトとペーストと間の摩擦が大きくなる。耐摩耗性向上の処理を施した上記のシャフトを用いた場合であっても、ペーストとの摩擦によってシャフトが磨耗してしまう。
【０００５】
その上、粒子を含んだペースト内を摺動する際に、ペーストを構成する粒子の一部分が磨耗した部分に入り込んでしまう場合がある。この場合磨耗した部分に入り込んだ粒子の他の部分はシャフトの表面に飛び出た状態になる。この状態でシャフトが摺動すると、粒子の飛び出た部分によってシール材が削られてしまう。シール材が削られることによって、シール材とシャフトとの間に隙間が生じ、ペーストがこの隙間から外部に漏出する。
【０００６】
このため、漏出分のペーストを補充する必要があり、ペーストの製造コストが高くなってしまう。ペーストの漏出によって摺動装置が汚れやすくなり、頻繁に洗浄する必要も生じるため、メンテナンス工数が余分に必要となる。  
以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、ペーストの製造コストを抑え、メンテナンス工数を削減できる摺動装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明に係る摺動措置は、ペーストを構成する粒子及び液体を収容し、内外を連通する開口部が設けられたペースト収容部と、前記開口部を貫通すると共に回転可能又は自身の軸方向に摺動可能となるように前記ペースト収容部に設けられたシャフトと、前記シャフトを回転又は自身の軸方向に摺動させる手段と、前記シャフトの少なくとも一部に摺接すると共に前記ペースト収容部に密着するように設けられ、前記開口部を塞ぐシール材とを具備し、前記シャフトのうち少なくとも前記シール材に摺接する部分が、１．５重量％未満の炭素を含むコバルト−クロム合金からなり、前記シール材が、炭素を混練したＰＴＦＥからなることを特徴とする。
【０００８】
本発明者らは、ペースト収容部に設けられたシャフトのうち少なくともシール材と密着する部分が、１．５重量％未満の炭素を含むコバルト−クロム合金からなり、シール材が炭素を混練したＰＴＦＥからなる場合に、シャフトの磨耗が減少することを見出した。
【０００９】
そこで、本発明では、ペースト収容部に設けられたシャフトのうち少なくともシール材に摺接する部分が、１．５重量％未満の炭素を含むコバルト−クロム合金からなり、シール材が炭素を混練したＰＴＦＥからなることとしたので、シャフトを摺動させた場合であっても、シャフトの磨耗を減少させることができる。シャフトの磨耗が減少すると、磨耗部分に付着するペースト中の粒子も減少するため、シール材の磨耗を防ぐこともできる。これにより、ペーストが外部に漏出するのを抑えることができるので、その分ペーストの製造コストを抑え、メンテナンス工数を削減できる。
【００１０】
また、本発明は、前記シャフトのうち少なくとも前記シール材に摺接する部分が、１２重量％未満のタングステンを含むことを特徴とする。  
本発明者らは、上記の場合において、シャフトのうち少なくともシール材に摺接する部分が、１２重量％未満のタングステンを含む場合に、シャフトの磨耗を減少させることが可能であることを見出した。  
そこで、本発明では、シャフトのうち少なくともシール材に摺接する部分が、１２重量％未満のタングステンを含むこととしたので、シャフトの磨耗を確実に減少させることができる。
【００１１】
また、本発明は、前記ペーストを構成する粒子が、オーステナイト系ステンレスよりも硬度の高い金属粒子であることを特徴とする。  
オーステナイト系ステンレスは、シャフト部材として用いられることの多い材料である。本発明では、ペーストを構成する粒子が、オーステナイト系ステンレスよりも硬度の高い金属粒子であっても、シャフトの磨耗を減少させることができる。これにより、ペーストを製造する際に用いる金属粒子の選択の幅が広がることになる。
【００１２】
また、本発明は、前記シャフトのうち少なくとも前記シール材に摺接する部分の表面の算術表面粗さが、前記ペーストを構成する粒子の平均粒子径よりも小さいことを特徴とする。  
本発明によれば、シャフトのうち少なくともシール材に摺接する部分の表面の算術表面粗さが、ペーストを構成する粒子の平均粒子径よりも小さいこととしたので、シャフトの磨耗部分に粒子が入り込みにくくなる。これにより、シール材の磨耗を確実に防ぐことができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、長時間シャフトを摺動させた場合であっても、シャフトの磨耗はほとんど無い。ペースト中の粒子が磨耗部分に付着することも無いため、シール材の磨耗をも防ぐことができる。ペーストが外部に漏出するのを抑えることができるので、その分ペーストの製造コストを抑え、メンテナンス工数を削減できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。  
図１は、本実施形態に係る摺動装置の構成を示す概略断面図である。  
同図に示すように、摺動装置１は、ハウジング２と、シャフト３と、シール材４と、シャフト制動部５とを主体として構成されている。この摺動装置１は、ハウジング２のペーストを外部に流出させる往復摺動型ポンプである。
【００１５】
ハウジング２は、ペーストを構成する粒子及び液体（以下、単に「ペースト」という。）を収容する容器である。ここでは、ペーストを構成する粒子としてＳＵＳ３０４などのオーステナイト系ステンレスよりも硬度の高い金属、例えばニッケル合金などの金属粒子を例に挙げ、ペースト液として水を例に挙げて説明する。金属粒子の粒径は、１〜５０μｍ程度であり、平均粒径は約２０μｍである。
【００１６】
ハウジング２には、ペーストを収容する収容部（ペースト収容部）６と、収容部６にペーストを流入する流入口７と、収容部６からペーストを流出する流出口８と、収容部６の内外を連通する開口部９と、シール材４を保持するシール材保持部１０とが設けられている。流入口７及び流出口８には図示しないバルブが設けられている。このバルブは必要に応じて開閉可能になっており、収容部６に流入するペーストの量及び収容部６から流出するペーストの量を調節可能になっている。
【００１７】
シール材４は、上述したシール材保持部１０内に設けられており、収容部６の外壁６ａに密着するように設けられていると共に、シャフト３に摺接するように設けられている。外壁６ａに密着しシャフト３に摺接することによって、収容部６に設けられた開口部９を塞いでいる。シール材４は、例えばカーボンファイバーを含んだＰＴＦＥを主成分としている。
【００１８】
シャフト３は、開口部９を貫通するようにハウジング２の収容部６の内外に亘って設けられている。シャフト３は、軸部材１１と、肉盛部１２と有している。軸部材１１は、例えばＳＵＳ３０４などのオーステナイト系ステンレスからなる。軸部材１１は、シャフト３自身の軸方向に摺動可能に設けられており、シャフト制動部５によって一定の速度で一定の区間を摺動するようになっている。
【００１９】
肉盛部１２は、シャフト３の摺動時におけるシール材４との摺接部分に設けられている。すなわち、摺動時にはシャフト３の肉盛部１２とシール材４とが終始摺接した状態で摺動することになる。肉盛部１２は、例えばステライト（登録商標）Ｎｏ．６などのコバルト−クロム合金からなる。ステライト（登録商標）Ｎｏ．６の組成は、コバルトを主成分として、クロムが２８重量％、タングステンが４重量％、炭素が１重量％含まれている。したがって、炭素は１．５重量％以下になっており、タングステンは１２重量％以下になっている。
【００２０】
肉盛部１２の表面における算術表面粗さ（Ｒａ）は、０．５μｍ程度になっている。この肉盛部１２の算術表面粗さは、ペーストを構成する金属粒子の平均粒子径よりも小さいことが好ましい。例えば金属粒子の平均粒子径の１０分の１以下であることが好ましく、２０分の１以下であればなお好ましい。ここでは、算術表面粗さが０．５μｍ程度であり、ペーストの平均粒子径が２０μｍ程度であるから、約４０分の１になっている。肉盛部１２の算術表面粗さの値が大きくなるのを防ぐため、肉盛部１２にはＭ７Ｃ３系の炭化物が含まれないようにすることが好ましい。Ｍ７Ｃ３系の炭化物は結晶の大きさが１０μｍ〜２０μｍである。
【００２１】
次に、このように構成された摺動装置１の動作（ペースト製造方法）を説明する。  
まず、流入口７のバルブを開状態にすると共に流出口８のバルブを閉状態にしてペーストをハウジング２の収容部６内に流入する。ペーストが収容部６内に一定量溜まるまでペーストを収容部６内に流入し続ける。
【００２２】
ペーストが収容部６内に一定量溜まったら、流出口８のバルブを開状態にしてシャフト３を摺動させる。肉盛部１２がシール材４に密着した状態でシャフト３が摺動する。肉盛部１２が上記の組成になっているため、肉盛部１２と金属粒子との間に摩擦が生じても、磨耗部分が極めて少なくて済む。肉盛部１２の算術表面粗さが０．５μｍであり、金属粒子の平均粒子径（２０μｍ）の約４０分の１であるため、金属粒子が磨耗部分に入り込むこともほとんどない。この摺動によって、ペーストが流出口８から押し出されて流出する。シャフト３を摺動させた状態で流入口７から新たなペーストを供給しても構わない。
【００２３】
このように、本実施形態によれば、長時間シャフト３を摺動させた場合であっても、シャフト３の肉盛部１２の磨耗はほとんど無い。ペースト中の金属粒子が磨耗部分に付着することもほとんど無いため、シール材４の磨耗をも防ぐことができる。これにより、ペーストが外部に漏出するのを抑えることができるので、その分ペーストの製造コストを抑え、メンテナンス工数を削減できる。
【００２４】
本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更を加えることができる。  
例えば、上記実施形態では、シャフト３が軸方向に摺動する構成を例に挙げて説明したが、これに限られることは無く、シャフト３の軸を中心として回転する構成であっても勿論構わない。  
また、上記実施形態ではシャフト３の摺動によってペーストを送出するポンプのような構成を例に挙げて説明したが、これに限られることは無く、例えばシャフト３の摺動によってペーストを混練したり、攪拌したりする構成であっても構わない。
【００２５】
また、上記実施形態では、シャフト３において摺動時にシール材４との密着する部分にのみ肉盛部１２を設けた構成であったが、これに限られることは無く、シャフト３の全体を上記肉盛部１２と同様の組成にする構成であっても構わない。肉盛部１２の組成として、上記のステライト（登録商標）Ｎｏ．６以外にも、例えばステライト（登録商標）Ｎｏ．１２を用いても構わない。ステライト（登録商標）Ｎｏ．１２の組成は、コバルトを主成分として、クロムが２９重量％、タングステンが８重量％、炭素が１．４重量％含まれている。したがって、炭素は１．５重量％以下になっており、タングステンは１２重量％以下になっている。ステライト（登録商標）Ｎｏ．１２を用いる場合であっても、肉盛部１２にはＭ７Ｃ３系の炭化物が含まれないようにすることが好ましい。
【実施例】
【００２６】
次に、上記実施形態で説明した摺動装置１を用いて実際にペーストを作製したときの実施例を説明する。  
このときの条件として、ペースト流量を３５ｃｃ／ｍｉｎとした。ペースト液としては上記実施形態と同様に水を用いた。金属粒子としてはハステロイＣ（登録商標）を用いた。金属粒子の平均粒径は上記実施形態と同様に２０μｍであった。金属粒子の含有割合は４０体積％であった。
【００２７】
本実施例では、シャフト３の肉盛部１２の材料として、（１）ステライト（登録商標）Ｎｏ．６（Ｃｏ主成分、Ｃｒ２８重量％、Ｗ４重量％、Ｃ１重量％）を用いた場合、（２）ステライト（登録商標）Ｎｏ．１２（Ｃｏ主成分、Ｃｒ２９重量％、Ｗ８重量％、Ｃ１．４重量％）を用いた場合、（３）ステライト（登録商標）Ｎｏ．１（Ｃｏ主成分、Ｃｒ３０重量％、Ｗ１２重量％、Ｃ２．５重量％）を用いた場合、（４）ＳＵＳ３１６（表面を硬質Ｃｒメッキしたもの）を用いた場合、（５）ＳＵＳ３１６（表面をＣｒＮでコーティングしたもの）を用いた場合のそれぞれについてペースト作製を行った。  
上記（１）〜（５）のいずれの場合も算術表面粗さ（Ｒａ）は０．５μｍであった。
【００２８】
摺動の速度を０．４ｍ／ｓとし、２０回／ｓの往復運動を６時間継続して行った。シール材４から漏れ出すペーストを回収し、回収したペーストを洗浄し、蒸発乾固した。蒸発乾固して得られた金属粒子の重量に基づいてペースト重量を算出した。算出されたペースト重量に基づいて、下式よりペースト漏れ率を算出した。  
ペースト漏れ率（％）＝（算出されたペースト重量）／（ペーストの流量）×１００
この結果、（１）及び（２）の材料を用いた場合には、漏れ率は測定下限（０．００１％未満）であった。  
（３）の材料を用いた場合には、０．１４％の漏れ率であった。  
（４）の材料を用いた場合には、０．０１７％の漏れ率であった。  
（５）の材料を用いた場合には０．０２８％の漏れ率であった。
【００２９】
（１）の材料及び（２）の材料を用いた場合、ペーストの漏れはほとんど認められないといえる。  
（１）（２）の材料を用いた場合が０．００１％未満であることに鑑みて、（４）の材料を用いた場合は、（１）（２）の材料を用いた場合に比べてペーストの漏れが顕著に認められるといえる。  
（５）の材料を用いた場合は、（４）の材料を用いた場合の２倍程度の漏れ率であり、やはりペーストの漏れが顕著に認められるといえる。  
（３）を用いた場合は、（４）の材料を用いた場合の１０倍程度の漏れ率であり、ペーストの漏れが非常に顕著に認められるといえる。  
この結果、上記実施形態のように（１）又は（２）の材料を用いることで、長時間であってもペーストが漏れることなく運転を継続することができるといえる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の実施の形態に係る摺動装置の構成を示す概略断面図。
【符号の説明】
【００３１】
１…摺動装置  ２…ハウジング  ３…シャフト  ４…シール材  ５…シャフト制動部  ６…収容部  ６ａ…外壁  ９…開口部  １０…シール材保持部  １１…軸部材  １２…肉盛部
【図１】
2008025437.tif 000003