(57)【要約】【課題】樹脂と焼結基材との密着性を更に向上させることができる摺動部材の提供。【解決手段】摺動部材は、焼結基材と、焼結基材の表面に塗装された樹脂組成物とを備えている。焼結基材は、少なくともその表面部分がミルスケールを還元して製造された鉄等の金属粉末を焼結することによって製造されている。また、樹脂組成物は、焼結基材の表面を覆っている。さらに、この摺動部材は、スクロール式の高低圧ドーム型圧縮機１の軸受の摺動部品として適用可能である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも表面部分が多孔質粉末を焼結してなる焼結基材と、
前記焼結基材を被覆する樹脂被膜と、
を備える摺動部材（２６ｃ，３４，６０ａ）。
【請求項２】
前記多孔質粉末は、ミルスケールを還元して製造された粉末である、
請求項１に記載の摺動部材（２６ｃ，３４，６０ａ）。
【請求項３】
前記樹脂被膜は、ポリアミドイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリアミド、ポリエチレンテレフタラート、ポリエーテルイミド、ポリイミド、ポリフェニレンサルファイド、フェノール樹脂およびポリアクリレートよりなる群から選択される少なくとも１つの熱硬化樹脂である、
請求項１または２に記載の摺動部材（２６ｃ，３４，６０ａ）。
【請求項４】
前記樹脂被膜は固体潤滑材を含有しており、
前記固体潤滑材は、ポリエチレンテレフタラート、エチレンテトラフルオロエチレン、テトラフルオロエチレンヘキサフルオロプロピレン共重合体、グラファイト、二硫化タングステンおよび二硫化モリブデンよりなる群から選択される少なくとも１つである、
請求項１から３のいずれかに記載の摺動部材（２６ｃ，３４，６０ａ）。
【請求項５】
前記樹脂被膜は、耐摩耗性付与材を含有しており、
前記耐摩耗性付与材は、フッ化カルシウム、フッ化ストロンチウム、フッ化マグネシウム、アルミナ、酸化亜鉛およびマイカよりなる群から選択される少なくとも１つである、
請求項１から４のいずれかに記載の摺動部材（２６ｃ，３４，６０ａ）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、摺動部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、優れた耐摩耗性および低摩擦性を有するフッ素樹脂を鉄系の基材の表面に被覆した摺動部材がある。しかし、この摺動部材では、基材が樹脂を表面に保持することが困難な場合がある。したがって、摺動部材における樹脂と基材との密着性の向上が望まれている。
【０００３】
そこで、表面に多数の気孔を有する焼結基材にフッ素樹脂を被覆した摺動部材が提案されている（特許文献１参照）。この摺動部材では、フッ素樹脂が焼結基材表層付近の気孔に侵入している。このため、樹脂と焼結基材との密着性が向上している。
【特許文献１】特公平０４−０３４６０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の課題は、樹脂と焼結基材との密着性を更に向上させることができる摺動部材を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
第１発明に係る摺動部材は、焼結基材と、樹脂被膜とを備えている。焼結基材は、少なくともその表面部分が多孔質粉末を焼結してなっている。また、樹脂被膜は、焼結基材を被覆する。
【０００６】
第１発明に係る摺動部材では、焼結基材の少なくとも表面部分には、多孔質粉末を焼結した焼結体が用いられている。このため、この摺動部材では、樹脂を焼結基材の表面に保持する効果を向上させることができる。
【０００７】
これによって、樹脂と焼結基材との密着性を更に向上させることができる。
【０００８】
第２発明に係る摺動部材は、第１発明の摺動部材であって、多孔質粉末は、ミルスケールを還元して製造された粉末である。ミルスケールを還元して製造された粉末には、粒子内部に気孔が存在し、かつ、粒子表面の凹凸が著しいという特徴がある。このため、樹脂を焼結基材の表面に保持する効果を向上させることができる。
【０００９】
これによって、樹脂と焼結基材との密着性を向上させることができる。
【００１０】
第３発明に係る摺動部材は、第１発明または第２発明の摺動部材であって、樹脂被膜は、ポリアミドイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリアミド、ポリエチレンテレフタラート、ポリエーテルイミド、ポリイミド、ポリフェニレンサルファイド、フェノール樹脂およびポリアクリレートよりなる群から選択される少なくとも１つの熱硬化性樹脂である。このため、この樹脂被膜は、耐摩耗性および低摩擦性に優れている。
【００１１】
第４発明に係る摺動部材は、第１発明から第３発明のいずれかの摺動部材であって、樹脂被膜は、固体潤滑材を含有している。また、固体潤滑材は、ポリエチレンテレフタラート（ＰＴＦＥ）、エチレンテトラフルオロエチレン（ＥＴＦＥ）、テトラフルオロエチレンヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）、グラファイト、二硫化タングステンおよび二硫化モリブデンよりなる群から選択される少なくとも１つである。
【００１２】
第５発明に係る摺動部材は、第１発明から第４発明のいずれかの摺動部材であって、樹脂被膜は、耐摩耗性付与材を含有している。耐摩耗性付与材は、フッ化カルシウム（ＣａＦ2）、フッ化ストロンチウム（ＳｒＦｓ）、フッ化マグネシウム（ＭｇＦ2）、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）、酸化亜鉛（ＺｎＯ2）およびマイカよりなる群から選択される少なくとも１つである。
【発明の効果】
【００１３】
第１発明に係る摺動部材では、樹脂と焼結基材との密着性を更に向上させることができる。
【００１４】
第２発明に係る摺動部材では、樹脂と焼結基材との密着性を向上させることができる。
【００１５】
第３発明に係る摺動部材では、この樹脂被膜は、耐摩耗性および低摩擦性に優れている。
【００１６】
第４発明に係る摺動部材では、ポリエチレンテレフタラート（ＰＴＦＥ）、エチレンテトラフルオロエチレン（ＥＴＦＥ）、テトラフルオロエチレンヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）、グラファイト、二硫化タングステンおよび二硫化モリブデンよりなる群から選択される少なくとも１つを固体潤滑材として使用することができる。
【００１７】
第５発明に係る摺動部材では、フッ化カルシウム（ＣａＦ2）、フッ化ストロンチウム（ＳｒＦｓ）、フッ化マグネシウム（ＭｇＦ2）、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）、酸化亜鉛（ＺｎＯ2）およびマイカよりなる群から選択される少なくとも１つを耐摩耗性付与材として使用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明の実施形態に係る摺動部材について以下に説明する。なお、この摺動部材は、スクロール圧縮機（例えば、図１の高低圧ドーム型圧縮機）の軸受、さらに詳しくは、軸受のシャフトに接触する軸受メタル等の摺動部品として適用可能である。
【００１９】
＜摺動部材の構成＞
摺動部材は、焼結基材と、焼結基材の表面に塗装された樹脂組成物とを備えている。
【００２０】
焼結基材は、ミルスケールを還元して製造された鉄等の金属粉末を焼結することによって製造されている。
【００２１】
樹脂組成物は、焼結基材の表面を覆っている。また、樹脂組成物には、ポリアミドイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリアミド、ポリエチレンテレフタラート、ポリエーテルイミド、ポリイミド、ポリフェニレンサルファイド、フェノール樹脂およびポリアクリレートよりなる群から選択される少なくとも１つの熱硬化樹脂が適用される。さらに、樹脂組成物は、固体潤滑材および耐摩耗性付与材を含有している。固体潤滑材は、ポリエチレンテレフタラート（ＰＴＦＥ）、エチレンテトラフルオロエチレン（ＥＴＦＥ）、テトラフルオロエチレンヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）、グラファイト、二硫化タングステンおよび二硫化モリブデンよりなる群から選択される少なくとも１つである。また、耐摩耗性付与材は、フッ化カルシウム（ＣａＦ2）、フッ化ストロンチウム（ＳｒＦｓ）、フッ化マグネシウム（ＭｇＦ2）、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）、酸化亜鉛（ＺｎＯ2）およびマイカよりなる群から選択される少なくとも１つである。
【００２２】
以下、この摺動部材が摺動部品として用いられているスクロール式の高低圧ドーム型圧縮機について説明する。
【００２３】
＜高低圧ドーム型圧縮機の全体構成＞
スクロール式の高低圧ドーム型圧縮機１は、蒸発器や、凝縮器、膨張機構などと共に冷媒回路を構成し、その冷媒回路中のガス冷媒を圧縮する役割を担うものである。また、この高低圧ドーム型圧縮機１は、図１に示されるように、主に、縦長円筒状の密閉ドーム型のケーシング１０、スクロール圧縮機構１５、オルダムリング３９、駆動モータ１６、下部主軸受６０、吸入管１９、および吐出管２０から構成されている。なお、上述のように、本実施形態の摺動部材は、可動スクロール２６のピン軸受部２６ｃ、上部ハウジング２３の軸受３４、および下部主軸受６０の軸受部６０ａのうちの少なくとも１つに適用されている。また、揺動式ロータリー圧縮機等のロータリー圧縮機に適用する場合、摺動部材は、ピン軸受（ピストン内周）、主軸受（フロントヘッド）、副軸受（リヤヘッド）等の部品に適用可能である。
【００２４】
以下、この高低圧ドーム型圧縮機１の構成部品についてそれぞれ説明する。
【００２５】
＜高低圧ドーム型圧縮機の構成部品＞
（１）ケーシング
ケーシング１０は、略円筒状の胴部ケーシング部１１と、椀状の上壁部１２と、椀状の底壁部１３とを有する。上壁部１２は、胴部ケーシング部１１の上端部に気密状に溶接されている。底壁部１３は、胴部ケーシング部１１の下端部に気密状に溶接されている。また、このケーシング１０には、主に、スクロール圧縮機構１５と、駆動モータ１６とが収容されている。駆動モータ１６は、スクロール圧縮機構１５の下方に配置されている。また、スクロール圧縮機構１５と駆動モータ１６とは、ケーシング１０内を上下方向に延びるように配置される駆動軸１７によって連結されている。
【００２６】
（２）スクロール圧縮機構
スクロール圧縮機構１５は、図１に示されるように、主に、ハウジング２３と、固定スクロール２４と、可動スクロール２６とから構成されており、ガス冷媒を圧縮する機構である。固定スクロール２４は、ハウジング２３の上方に密着して配置される。また、可動スクロール２６は、固定スクロール２４に噛合する。
【００２７】
以下、このスクロール圧縮機構１５の構成部品についてそれぞれ説明する。
【００２８】
（ａ）ハウジング
ハウジング２３は、主に、板部と、板部の外周面から立設される第１外周壁とから構成されている。そして、ハウジング２３は、その外周面において周方向の全体に亘って胴部ケーシング部１１に圧入固定されている。つまり、胴部ケーシング部１１とハウジング２３とは全周に亘って気密状に密着されている。このため、ケーシング１０の内部は、ハウジング２３下方の高圧空間２８とハウジング２３上方の低圧空間２９とに区画されていることになる。また、このハウジング２３には、上端面が固定スクロール２４の下端面と密着するように、固定スクロール２４がボルト３８により締結固定されている。また、このハウジング２３には、上面中央に凹設されたハウジング凹部３１と、下面中央から下方に延設された軸受部３２とが形成されている。そして、この軸受部３２には、上下方向に貫通する軸受孔３３が形成されており、この軸受孔３３に駆動軸１７が軸受３４を介して回転自在に嵌入されている。
【００２９】
（ｂ）固定スクロール
固定スクロール２４は、主に、鏡板２４ａと、鏡板２４ａの下面に形成された渦巻き状（インボリュート状）のラップ２４ｂとから構成されている。鏡板２４ａには、後述する圧縮室４０に連通する吐出通路４１と、吐出通路４１に連通する拡大凹部４２とが形成されている。吐出通路４１は、鏡板２４ａの中央部分において上下方向に延びるように形成されている。拡大凹部４２は、鏡板２４ａの上面に凹設された水平方向に広がる凹部により構成されている。そして、固定スクロール２４の上面には、この拡大凹部４２を塞ぐように蓋体４４がボルト４４ａにより締結固定されている。そして、拡大凹部４２に蓋体４４が覆い被せられることによりスクロール圧縮機構１５の運転音を消音させる膨張室からなるマフラー空間４５が形成されている。また、固定スクロール２４と蓋体４４とは、パッキン（図示せず）を介して密着させることによりシールされている。
【００３０】
（ｃ）可動スクロール
可動スクロール２６は、図１に示されるように、主に、鏡板２６ａと、鏡板２６ａの上面に形成された渦巻き状（インボリュート状）のラップ２６ｂと、鏡板２６ａの下面に形成された軸受部２６ｃと、鏡板２６ａの両端部に形成される溝部２６ｄとから構成されている。そして、この可動スクロール２６は、溝部２６ｄに後述するオルダムリング３９が嵌め込まれることによりハウジング２３に支持される。また、軸受部２６ｃには駆動軸１７の上端が嵌入される。可動スクロール２６は、このようにスクロール圧縮機構１５に組み込まれることによって駆動軸１７の回転により自転することなくハウジング２３内を公転する。そして、可動スクロール２６のラップ２６ｂは固定スクロール２４のラップ２４ｂに噛合させられており、両ラップ２４ｂ，２６ｂの接触部の間には圧縮室４０が形成されている。そして、この圧縮室４０では、可動スクロール２６の公転に伴い、両ラップ２４ｂ，２６ｂ間の容積が中心に向かって収縮する。本実施形態に係る高低圧ドーム型圧縮機１では、このようにしてガス冷媒を圧縮するようになっている。
【００３１】
（ｄ）その他
また、このスクロール圧縮機構１５には、固定スクロール２４とハウジング２３とに亘り、連絡通路４６が形成されている。この連絡通路４６は、固定スクロール２４に切欠形成されたスクロール側通路４７と、ハウジング２３に切欠形成されたハウジング側通路４８とが連通するように形成されている。そして、連絡通路４６の上端、即ちスクロール側通路４７の上端は拡大凹部４２に開口し、連絡通路４６の下端、即ちハウジング側通路４８の下端はハウジング２３の下端面に開口している。つまり、このハウジング側通路４８の下端開口により、連絡通路４６の冷媒を間隙空間１８に流出させる吐出口４９が構成されていることになる。
【００３２】
（３）オルダムリング
オルダムリング３９は、上述したように、可動スクロール２６の自転運動を防止するための部材であって、ハウジング２３に形成されるオルダム溝（図示せず）に嵌め込まれている。なお、このオルダム溝は、長円形状の溝であって、ハウジング２３において互いに対向する位置に配設されている。
【００３３】
（４）駆動モータ
駆動モータ１６は、本実施の形態において直流モータであって、主に、ケーシング１０の内壁面に固定された環状のステータ５１と、ステータ５１の内側に僅かな隙間（エアギャップ通路）をもって回転自在に収容されたロータ５２とから構成されている。そして、この駆動モータ１６は、ステータ５１の上側に形成されているコイルエンド５３の上端がハウジング２３の軸受部３２の下端とほぼ同じ高さ位置になるように配置されている。
【００３４】
ステータ５１には、ティース部に銅線が巻回されており、上方および下方にコイルエンド５３が形成されている。また、ステータ５１の外周面には、ステータ５１の上端面から下端面に亘り且つ周方向に所定間隔をおいて複数個所に切欠形成されているコアカット部が設けられている。そして、このコアカット部により、胴部ケーシング部１１とステータ５１との間に上下方向に延びるモータ冷却通路５５が形成されている。
【００３５】
ロータ５２は、上下方向に延びるように胴部ケーシング部１１の軸心に配置された駆動軸１７を介してスクロール圧縮機構１５の可動スクロール２６に駆動連結されている。また、連絡通路４６の吐出口４９を流出した冷媒をモータ冷却通路５５に案内する案内板５８が、間隙空間１８に配設されている。
【００３６】
（５）下部主軸受
下部主軸受６０は、駆動モータ１６の下方の下部空間に配設されている。この下部主軸受６０は、胴部ケーシング部１１に固定されるとともに駆動軸１７の下端側軸受を構成し、下部主軸受６０の軸受部６０ａにおいて駆動軸１７を支持している。
【００３７】
（６）吸入管
吸入管１９は、冷媒回路の冷媒をスクロール圧縮機構１５に導くためのものであって、ケーシング１０の上壁部１２に気密状に嵌入されている。吸入管１９は、低圧空間２９を上下方向に貫通すると共に、内端部が固定スクロール２４に嵌入されている。
【００３８】
（７）吐出管
吐出管２０は、ケーシング１０内の冷媒をケーシング１０外に吐出させるためのものであって、ケーシング１０の胴部ケーシング部１１に気密状に嵌入されている。そして、この吐出管２０は、上下方向に延びる円筒形状に形成されハウジング２３の下端部に固定される内端部３６を有している。なお、吐出管２０の内端開口、即ち流入口は、下方に向かって開口されている。
【００３９】
＜高低圧ドーム型圧縮機の運転動作＞
以下、高低圧ドーム型圧縮機１の運転動作について説明する。
【００４０】
駆動モータ１６が駆動されると、駆動軸１７が回転し、可動スクロール２６が自転することなく公転運動を行う。すると、低圧のガス冷媒が、吸入管１９を通って圧縮室４０の周縁側から圧縮室４０に吸引され、圧縮室４０の容積変化に伴って圧縮され、高圧のガス冷媒となる。そして、この高圧のガス冷媒は、圧縮室４０の中央部から吐出通路４１を通ってマフラー空間４５へ吐出され、その後、連絡通路４６、スクロール側通路４７、ハウジング側通路４８、吐出口４９を通って間隙空間１８へ流出し、案内板５８と胴部ケーシング部１１の内面との間を下側に向かって流れる。そして、このガス冷媒は、案内板５８と胴部ケーシング部１１の内面との間を下側に向かって流れる際に、一部が分流して案内板５８と駆動モータ１６との間を円周方向に流れる。なお、このとき、ガス冷媒に混入している潤滑油が分離される。一方、分流したガス冷媒の他部は、モータ冷却通路５５を下側に向かって流れ、モータ下部空間にまで流れた後、反転してステータ５１とロータ５２との間のエアギャップ通路、または連絡通路４６に対向する側（図１における左側）のモータ冷却通路５５を上方に向かって流れる。その後、案内板５８を通過したガス冷媒と、エアギャップ通路またはモータ冷却通路５５を流れてきたガス冷媒とは、間隙空間１８で合流して吐出管２０の内端部３６から吐出管２０に流入し、ケーシング１０外に吐出される。そして、ケーシング１０外に吐出されたガス冷媒は、冷媒回路を循環した後、再度吸入管１９を通ってスクロール圧縮機構１５に吸入されて圧縮される。
【００４１】
＜特徴＞
（１）
従来より、優れた耐摩耗性および低摩擦性を有するフッ素樹脂を鉄系の基材の表面に被覆した摺動部材がある。しかし、この摺動部材では、基材が樹脂を表面に保持することが困難な場合がある。したがって、摺動部材における樹脂と基材との密着性の向上が望まれている。
【００４２】
特公平０４−０３４６０１号公報で提案されている摺動部材では、フッ素樹脂が表面に多数の気孔を有する焼結基材を被覆している。この摺動部材では、フッ素樹脂が焼結基材表層付近の気孔に侵入している。このため、樹脂と焼結基材との密着性が向上している。
【００４３】
そこで、上記実施形態では、焼結基材が、ミルスケールを還元して製造された鉄等の金属粉末を焼結することによって製造されている。ミルスケールを還元して製造された金属粉末には、粒子内部に気孔が存在し、かつ、粒子表面の凹凸が著しいという特徴がある。このため、この摺動部材では、樹脂を焼結基材の表面に保持する効果を向上させることができる。
【００４４】
これによって、樹脂と焼結基材との密着性を更に向上させることができている。
【００４５】
また、特公平０４−０３４６０１号公報で提案されている摺動部材では、表面に気孔を有する焼結基材を製造するために、その製造工程において、焼結基材の原料である金属粉末が所定の粒径分布となるように調整されている。この調整作業は、焼結基材の製造工程において、製造作業者に少なからず負担となる。
【００４６】
そこで、本実施形態の摺動部材では、焼結基材が、ミルスケールを還元して製造された鉄等の金属粉末を焼結することによって製造されている。このため、製造作業者が、金属材料を所定の粒径分布となるように調整する作業を行う必要がない。このため、製造作業者の作業負担を軽減させることができている。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明は、樹脂と焼結基材との密着性を更に向上させることができるため、摺動部材への適用が有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の実施形態に係る摺動部材を備える高低圧ドーム型圧縮機の縦断面図。
【符号の説明】
【００４９】
２６ｃ    ピン軸受部（摺動部材）
３４      軸受（摺動部材）
６０ａ    軸受部（摺動部材）
【図１】
2009084632.tif 000003