JP2007204601A - Composition for sliding member, and fluid machine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、摺動部材用組成物、及び該摺動部材用組成物が用いられる流体機械に関するものである。 The present invention relates to a sliding member composition and a fluid machine in which the sliding member composition is used.
従来より、流体機械等の機械要素の摺動部の潤滑化を図るための摺動部材用組成物が知られている。この摺動部材用組成物は、例えばピストンや軸受け等の各摺動部の表面にコーティングされ、摺動部における潤滑膜として機能する。このため、この種の摺動部材用組成物は、長期間使用しても摩耗しないよう有る程度の耐摩耗性が要求される。 Conventionally, a composition for a sliding member for achieving lubrication of a sliding portion of a machine element such as a fluid machine is known. This sliding member composition is coated on the surface of each sliding part such as a piston or a bearing, for example, and functions as a lubricating film in the sliding part. For this reason, this kind of composition for sliding members is required to have a certain level of wear resistance so as not to be worn even after long-term use.
特許文献１では、このような摺動部材用組成物の耐摩耗性の向上を図るために、摺動部材用組成物の評価試験を行っている。具体的に特許文献１では、摺動部材用組成物の引張強度と、摺動部材用組成物の耐摩耗性との関係について実験的に評価している。この検討結果によると、例えばポリアミドイミド樹脂から成るバインダと、固体潤滑剤及び耐摩耗剤が包含されている摺動部材用組成物では、引張強度を７８．４〜９８ＭＰａの範囲とすると耐摩耗性が向上することが示されている。
ところで、摺動部材用組成物の耐摩耗性は、その硬さ（ひっかき、切削、摩擦等に対する抵抗性）にも大きく依存するものと考えられる。従って、特許文献１のように、引張強度を最適な範囲としても、充分な耐摩耗性を発揮できない可能性がある。
By the way, it is thought that the abrasion resistance of the composition for sliding members largely depends on its hardness (resistance to scratching, cutting, friction, etc.). Therefore, as in
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、耐摩耗性に優れた摺動部材用組成物、及びこの摺動部材用組成物を備えた流体機械を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide a sliding member composition excellent in wear resistance, and a fluid machine including the sliding member composition. There is to do.
第１の発明の摺動部材用組成物は、ナノインデンタ法により測定した硬度が０．１ＧＰａ以上０．５ＧＰａ以下であることを特徴とするものである。 The composition for a sliding member of the first invention is characterized in that the hardness measured by the nanoindenter method is 0.1 GPa or more and 0.5 GPa or less.
第１の発明では、ナノインデンタ法で測定した硬度（以下、ナノインデンタ硬度と称す）が０．１ＧＰａ以上０．５ＧＰａ以下となる摺動部材用組成物を得るようにしている。このナノインデンタ法は、極低荷重の押し込み試験によって薄膜等の表面の硬さを測定する公知の測定技術であり、比較的薄い膜で構成される摺動部材用組成物であっても、その硬度を高精度に測定することができる。 In the first invention, a composition for a sliding member having a hardness measured by the nanoindenter method (hereinafter referred to as nanoindenter hardness) of 0.1 GPa or more and 0.5 GPa or less is obtained. This nanoindenter method is a well-known measurement technique for measuring the hardness of the surface of a thin film or the like by an indentation test under an extremely low load. Even a composition for a sliding member composed of a relatively thin film has its hardness. Can be measured with high accuracy.
このようにして得られた摺動部材用組成物のナノインデンタ硬度は、その機械的強度を直接的に表す指標となる。また、このナノインデンタ硬度は、相手材に対する摺動部材用組成物の柔軟性、即ち固体潤滑性を判断する指標にもなる。即ち、本発明では、摺動部材用組成物のナノインデンタ硬度を０．１ＧＰａ以上とすることで、有る程の機械的強度を確保しつつ、その硬度を０．５ＧＰａ以下とすることで、有る程度の固体潤滑性も確保するようにしている。 The nanoindenter hardness of the sliding member composition thus obtained is an index that directly represents the mechanical strength. The nanoindenter hardness also serves as an index for determining the flexibility of the composition for sliding member with respect to the counterpart material, that is, the solid lubricity. That is, in the present invention, by setting the nanoindenter hardness of the sliding member composition to 0.1 GPa or more, while ensuring a certain mechanical strength, the hardness is set to 0.5 GPa or less to some extent. The solid lubricity is also ensured.
第２の発明は、第１の発明の摺動部材用組成物において、ポリアミドイミド樹脂から成るバインダと、ポリテトラフルオロエチレンから成る固体潤滑剤と、フッ化物及び酸化アルミニウムのうちの少なくとも１種以上の耐摩耗剤とを包含して成ることを特徴とするものである。 According to a second invention, in the sliding member composition of the first invention, at least one or more of a binder comprising a polyamideimide resin, a solid lubricant comprising polytetrafluoroethylene, fluoride and aluminum oxide. And an antiwear agent.
第２の発明では、バインダとしてポリアミドイミド樹脂を用いることで、摺動部材用組成物の耐熱性が増す。また、固体潤滑剤としてポリテトラフルオロエチレンを添加することで、摺動部材用組成物の固体潤滑性が増す。更に、耐摩耗剤としてフッ化物及び酸化アルミニウムの少なくとも１種を添加することで、摺動部材用組成物の機械的強度が増す。そして、以上のような組成の摺動部材用組成物について、ナノインデンタ硬度が０．１ＧＰａ以上０．５Ｐａ以下となるように各成分の配合比を調節することで、有る程度の機械的強度と固体潤滑性を兼ね備えた摺動部材用組成物が得られる。 In 2nd invention, the heat resistance of the composition for sliding members increases by using a polyamide-imide resin as a binder. Moreover, the solid lubricity of the composition for sliding members increases by adding polytetrafluoroethylene as a solid lubricant. Furthermore, the mechanical strength of the composition for sliding members is increased by adding at least one of fluoride and aluminum oxide as an antiwear agent. And about the composition for sliding members of the above composition, by adjusting the compounding ratio of each component so that nanoindenter hardness may be 0.1 GPa or more and 0.5 Pa or less, a certain degree of mechanical strength and solid A composition for a sliding member having lubricity is obtained.
第３の発明の流体機械は、摺動部の表面に第１又は第２の発明の摺動部材用組成物（80）がコーティングされていることを特徴とするものである。 The fluid machine of the third invention is characterized in that the sliding member composition (80) of the first or second invention is coated on the surface of the sliding part.
第３の発明では、流体を圧縮又は膨張させる流体機械において、各機械要素同士の摺動部に摺動部材用組成物（80）がコーティングされて潤滑膜を構成する。 In the third invention, in the fluid machine that compresses or expands the fluid, the sliding member composition (80) is coated on the sliding portion between the machine elements to form the lubricating film.
第４の発明は、第３の発明の流体機械であって、固定体（60）と、該固定体（60）に噛合して流体室（C）を形成しながら公転する可動体（50）とを備え、上記摺動部材用組成物（80）は、上記固定体（60）と可動体（50）との摺動部にコーティングされていることを特徴とするものである。 4th invention is the fluid machine of 3rd invention, Comprising: The movable body (50) revolving while meshing with this fixed body (60) and forming a fluid chamber (C) The sliding member composition (80) is coated on the sliding portion between the fixed body (60) and the movable body (50).
第４の発明の流体機械では、互いに歯合する固定体（60）と可動体（50）との間に流体室（C）が形成される。可動体（50）が固定体（60）に対して公転すると、流体室（C）の容積が拡縮され、流体の圧縮や膨張が行われる。ここで、本発明では、上記固定体（60）と可動体（50）との摺接部に第１や第２の発明の摺動部材用組成物（80）がコーティングされる。 In the fluid machine of the fourth aspect of the invention, the fluid chamber (C) is formed between the fixed body (60) and the movable body (50) that mesh with each other. When the movable body (50) revolves with respect to the fixed body (60), the volume of the fluid chamber (C) is expanded and contracted, and the fluid is compressed or expanded. Here, in the present invention, the sliding member composition (80) of the first or second invention is coated on the sliding contact portion between the fixed body (60) and the movable body (50).
本発明では、ナノインデンタ硬度が０．１ＧＰａ以上０．５ＧＰａ以下となる摺動部材用組成物を得るようにしている。このため、摺動部材用組成物に有る程度の機械的強度を持たせることができ、この摺動部材用組成物の耐摩耗性を向上させることができる。更に、ナノインデンタ硬度を上述の範囲とすると、摺動部材用組成物の柔軟性・固体潤滑性を有る程度確保するすることができる。従って、相手材に対する摩擦係数が小さくなるので、この摺動部材用組成物の耐摩耗性を更に向上させることができる。 In the present invention, a sliding member composition having a nanoindenter hardness of 0.1 GPa or more and 0.5 GPa or less is obtained. For this reason, the mechanical strength of the grade which exists in the composition for sliding members can be given, and the abrasion resistance of this composition for sliding members can be improved. Furthermore, when the nanoindenter hardness is in the above range, it is possible to ensure the degree of flexibility and solid lubricity of the sliding member composition. Therefore, since the coefficient of friction with respect to the counterpart material is reduced, the wear resistance of the sliding member composition can be further improved.
また、摺動部材用組成物の硬度が剰りにも低い場合、基材に対して摺動部材用組成物を強固に固着させることが困難となるが、本発明では、その硬度を０．１ＧＰａ以上としているので、基材と摺動部材用組成物との密着性を充分確保することができる。 Moreover, when the hardness of the composition for sliding members is too low, it becomes difficult to firmly fix the composition for sliding members to the base material. Since it is 1 GPa or more, sufficient adhesion between the base material and the sliding member composition can be secured.
更に、本発明では、摺動部材用組成物の硬度をナノインデンタ法により測定するようにしている。このナノインデンタ法は、極低荷重の押し込み試験によって対象物の硬度を測定するものである。このため、ミクロンオーダーないしはナノオーダーの膜厚の摺動部材用組成物であっても、その硬度を容易且つ高精度に測定することができる。 Furthermore, in the present invention, the hardness of the sliding member composition is measured by the nanoindenter method. This nanoindenter method measures the hardness of an object by an indentation test with an extremely low load. For this reason, even if it is a composition for sliding members with a film thickness of micron order or nano order, the hardness can be measured easily and with high precision.
また、第２の発明では、ポリアミドイミド樹脂から成るバインダと、ポリテトラフルオロエチレンから成る固体潤滑剤と、フッ化物及び酸化アルミニウムのうちの少なくとも１種以上の耐摩耗剤とを包含する摺動部材用組成物を得るようにしている。このため、この摺動部材用組成物の耐熱性、機械的強度、及び固体潤滑性を向上させることができる。また、これらの成分の配合比を適宜調節することで、ナノインデンタ硬度が０．１ＧＰａ以上０．５ＧＰａ以下となる摺動部材用組成物を容易に得ることができる。 In the second invention, the sliding member includes a binder made of polyamide-imide resin, a solid lubricant made of polytetrafluoroethylene, and at least one wear-resistant agent selected from fluoride and aluminum oxide. A composition for use is obtained. For this reason, the heat resistance, mechanical strength, and solid lubricity of this composition for sliding members can be improved. Moreover, the composition for sliding members from which nanoindenter hardness will be 0.1 GPa or more and 0.5 GPa or less can be obtained easily by adjusting the compounding ratio of these components suitably.
第３又は第４の発明では、上記第１又は第２の発明の摺動部材用組成物（80）を流体機械の各摺動部に適用している。このため、流体機械の長期間の使用によって摺動部材用組成物（80）から成る潤滑膜が摩耗・劣化してしまうのを回避することができる。また、この摺動部材用組成物（80）は、有る程度の固体潤滑性も有しているので、各摺動部の摺動抵抗を低減できる。従って、各摺動部での焼き付きを防止するとともに、このような摺動抵抗に伴う動力損失を低減できる。 In the third or fourth invention, the sliding member composition (80) of the first or second invention is applied to each sliding portion of the fluid machine. For this reason, it is possible to avoid wear and deterioration of the lubricating film made of the composition for sliding member (80) due to long-term use of the fluid machine. Moreover, since this sliding member composition (80) also has a certain level of solid lubricity, the sliding resistance of each sliding portion can be reduced. Therefore, seizure at each sliding portion can be prevented and power loss associated with such sliding resistance can be reduced.
特に、第４の発明では、固定体（60）及び可動体（50）の摺動部に第１又は第２の発明の摺動部材用組成物（80）をコーティングするようにしている。このため、固定体（60）と可動体（50）との摺動部の摩耗を低減することができる。従って、このような摩耗に伴って固定体（60）と可動体（50）との間に隙間が拡大してしまうことを回避でき、この隙間から流体室（C）内の流体が漏洩してしまうことも防止できる。その結果、この流体機械の信頼性を確保することができる。 In particular, in the fourth invention, the sliding member composition (80) of the first or second invention is coated on the sliding portions of the fixed body (60) and the movable body (50). For this reason, abrasion of the sliding part of a fixed body (60) and a movable body (50) can be reduced. Therefore, it is possible to prevent the gap between the fixed body (60) and the movable body (50) from expanding due to such wear, and the fluid in the fluid chamber (C) leaks from this gap. Can also be prevented. As a result, the reliability of the fluid machine can be ensured.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図１に示すように、本実施形態の流体機械は、スクロール型圧縮機（10）で構成されている。このスクロール型圧縮機（10）は、冷凍装置の冷媒回路に設けられて、流体であるガス冷媒を圧縮するために用いられる。 As shown in FIG. 1, the fluid machine of the present embodiment is composed of a scroll compressor (10). The scroll compressor (10) is provided in a refrigerant circuit of a refrigeration apparatus and is used to compress a gas refrigerant that is a fluid.
<スクロール型圧縮機の全体構成>
図１に示すように、上記スクロール型圧縮機（10）は、いわゆる全密閉形に構成されている。このスクロール型圧縮機（10）は、縦長で円筒形の密閉容器状に形成されたケーシング（11）を備えている。ケーシング（11）の内部には、下から上へ向かって順に、下部軸受部材（30）と、電動機（35）と、圧縮機構（40）とが配置されている。また、ケーシング（11）の内部には、上下に延びる駆動軸（20）が設けられている。
<Overall configuration of scroll compressor>
As shown in FIG. 1, the scroll compressor (10) is configured in a so-called fully sealed type. The scroll compressor (10) includes a casing (11) formed in a vertically long and cylindrical sealed container shape. In the casing (11), a lower bearing member (30), an electric motor (35), and a compression mechanism (40) are arranged in order from the bottom to the top. A drive shaft (20) that extends vertically is provided inside the casing (11).
ケーシング（11）の内部は、圧縮機構（40）の固定スクロール（60）によって上下に仕切られている。このケーシング（11）の内部では、固定スクロール（60）の上方の空間が第１室（12）となり、その下方の空間が第２室（13）となっている。 The interior of the casing (11) is partitioned vertically by a fixed scroll (60) of the compression mechanism (40). Inside the casing (11), the space above the fixed scroll (60) is the first chamber (12), and the space below it is the second chamber (13).
ケーシング（11）の胴部には、吸入管（14）が取り付けられている。この吸入管（14）は、ケーシング（11）内の第２室（13）に開口している。一方、ケーシング（11）の上端部には、吐出管（15）が取り付けられている。この吐出管（15）は、ケーシング（11）内の第１室（12）に開口している。 A suction pipe (14) is attached to the body of the casing (11). The suction pipe (14) opens into the second chamber (13) in the casing (11). On the other hand, a discharge pipe (15) is attached to the upper end of the casing (11). The discharge pipe (15) opens into the first chamber (12) in the casing (11).
駆動軸（20）は、主軸部（21）と鍔部（22）と偏心部（23）とを備えている。鍔部（22）は、主軸部（21）の上端に形成されており、主軸部（21）よりも大径の円板状となっている。一方、偏心部（23）は、鍔部（22）の上面に突設されている。この偏心部（23）は、主軸部（21）よりも小径の円柱状となっており、その軸心が主軸部（21）の軸心に対して偏心している。 The drive shaft (20) includes a main shaft portion (21), a flange portion (22), and an eccentric portion (23). The flange portion (22) is formed at the upper end of the main shaft portion (21) and has a disk shape with a larger diameter than the main shaft portion (21). On the other hand, the eccentric portion (23) protrudes from the upper surface of the flange portion (22). The eccentric portion (23) has a columnar shape with a smaller diameter than the main shaft portion (21), and the shaft center is eccentric with respect to the shaft center of the main shaft portion (21).
駆動軸（20）の主軸部（21）は、圧縮機構（40）のフレーム部材（41）を貫通している。この主軸部（21）は、ころ軸受（42）を介してフレーム部材（41）に支持されている。また、駆動軸（20）の鍔部（22）及び偏心部（23）は、フレーム部材（41）よりも上方の第１室（12）に位置している。 The main shaft portion (21) of the drive shaft (20) passes through the frame member (41) of the compression mechanism (40). The main shaft portion (21) is supported by the frame member (41) via a roller bearing (42). Further, the flange portion (22) and the eccentric portion (23) of the drive shaft (20) are located in the first chamber (12) above the frame member (41).
駆動軸（20）には、スライドブッシュ（25）が取り付けられている。スライドブッシュ（25）は、円筒部（26）とバランスウェイト部（27）とを備え、鍔部（22）の上に載せられている。スライドブッシュ（25）の円筒部（26）には、駆動軸（20）の偏心部（23）が回転自在に挿入されている。 A slide bush (25) is attached to the drive shaft (20). The slide bush (25) includes a cylindrical part (26) and a balance weight part (27), and is placed on the flange part (22). The eccentric part (23) of the drive shaft (20) is rotatably inserted into the cylindrical part (26) of the slide bush (25).
下部軸受部材（30）は、ケーシング（11）内の第２室（13）に位置している。この下部軸受部材（30）は、ボルト（32）によってフレーム部材（41）に固定されている。そして、下部軸受部材（30）は、玉軸受（31）を介して駆動軸（20）の主軸部（21）を支持している。 The lower bearing member (30) is located in the second chamber (13) in the casing (11). The lower bearing member (30) is fixed to the frame member (41) by bolts (32). The lower bearing member (30) supports the main shaft portion (21) of the drive shaft (20) via the ball bearing (31).
下部軸受部材（30）には、給油ポンプ（33）が取り付けられている。この給油ポンプ（33）は、駆動軸（20）の下端に係合している。そして、給油ポンプ（33）は、駆動軸（20）によって駆動され、ケーシング（11）の底に溜まった冷凍機油を吸入する。給油ポンプ（33）に吸い上げられた冷凍機油は、駆動軸（20）内に形成された通路を通って圧縮機構（40）等へ供給される。 An oil pump (33) is attached to the lower bearing member (30). The oil pump (33) is engaged with the lower end of the drive shaft (20). The oil supply pump (33) is driven by the drive shaft (20), and sucks the refrigeration oil accumulated at the bottom of the casing (11). The refrigerating machine oil sucked up by the oil supply pump (33) is supplied to the compression mechanism (40) and the like through a passage formed in the drive shaft (20).
電動機（35）は、固定子（36）と回転子（37）とによって構成されている。固定子（36）は、下部軸受部材（30）と共にボルト（32）によってフレーム部材（41）に固定されている。一方、回転子（37）は、駆動軸（20）の主軸部（21）に固定されている。 The electric motor (35) includes a stator (36) and a rotor (37). The stator (36) is fixed to the frame member (41) by bolts (32) together with the lower bearing member (30). On the other hand, the rotor (37) is fixed to the main shaft portion (21) of the drive shaft (20).
ケーシング（11）の胴部には、給電用のターミナル（16）が取り付けられている。このターミナル（16）は、端子箱（17）によって覆われている。電動機（35）に対しては、ターミナル（16）を通じて電力が供給される。 A power feeding terminal (16) is attached to the body of the casing (11). The terminal (16) is covered with a terminal box (17). Electric power is supplied to the electric motor (35) through the terminal (16).
<圧縮機構の構成>
圧縮機構（40）は、固定スクロール（60）やフレーム部材（41）の他に、可動スクロール（50）とオルダムリング（43）とを備えている。そして、この圧縮機構（40）は、いわゆる非対称スクロール構造を採っている。
<Configuration of compression mechanism>
The compression mechanism (40) includes a movable scroll (50) and an Oldham ring (43) in addition to the fixed scroll (60) and the frame member (41). The compression mechanism (40) has a so-called asymmetric scroll structure.
可動体となる可動スクロール（50）は、可動側平板部（51）、可動側ラップ（52）、及び突出部（53）を備えている。可動側平板部（51）は、やや肉厚の円板状に形成されている。突出部（53）は、可動側平板部（51）の下面から突出するように、可動側平板部（51）と一体に形成されている。また、突出部（53）は、可動側平板部（51）のほぼ中央に位置している。この突出部（53）には、スライドブッシュ（25）の円筒部（26）が挿入されている。つまり、可動スクロール（50）は、スライドブッシュ（25）を介して駆動軸（20）の偏心部（23）に係合している。 The movable scroll (50) serving as a movable body includes a movable side flat plate portion (51), a movable side wrap (52), and a protruding portion (53). The movable side flat plate portion (51) is formed in a slightly thick disk shape. The protruding portion (53) is formed integrally with the movable side flat plate portion (51) so as to protrude from the lower surface of the movable side flat plate portion (51). Moreover, the protrusion part (53) is located in the approximate center of the movable side flat plate part (51). The cylindrical portion (26) of the slide bush (25) is inserted into the protruding portion (53). That is, the movable scroll (50) is engaged with the eccentric part (23) of the drive shaft (20) via the slide bush (25).
可動側ラップ（52）は、可動側平板部（51）の上面側に立設され、可動側平板部（51）と一体に形成されている。可動側ラップ（52）は、高さが一定の渦巻き壁状に形成されている。 The movable side wrap (52) is erected on the upper surface side of the movable side flat plate portion (51), and is formed integrally with the movable side flat plate portion (51). The movable side wrap (52) is formed in a spiral wall shape having a constant height.
可動スクロール（50）は、オルダムリング（43）を介してフレーム部材（41）の上に載置されている。オルダムリング（43）には、二対のキーが形成されている。このオルダムリング（43）は、一対のキーが可動スクロール（50）の可動側平板部（51）に係合し、残りの一対のキーがフレーム部材（41）に係合している。駆動軸（20）の偏心部（23）に係合する可動スクロール（50）はオルダムリング（43）により自転運動が規制されて、公転運動を行う。つまり、上記オルダムリング（43）は、可動スクロール（50）とフレーム部材（41）とに摺接移動する。 The movable scroll (50) is placed on the frame member (41) via the Oldham ring (43). The Oldham ring (43) has two pairs of keys. The Oldham ring (43) has a pair of keys engaged with the movable side flat plate portion (51) of the movable scroll (50) and the remaining pair of keys engaged with the frame member (41). The orbiting scroll (50) engaged with the eccentric part (23) of the drive shaft (20) is controlled to rotate by the Oldham ring (43) and revolves. That is, the Oldham ring (43) slides in contact with the movable scroll (50) and the frame member (41).
固定体となる固定スクロール（60）は、固定側平板部（61）と、固定側ラップ（63）と、縁部（62）とを備えている。固定側平板部（61）は、やや肉厚の円板状に形成されている。この固定側平板部（61）の直径は、ケーシング（11）の内径と概ね等しくなっている。縁部（62）は、固定側平板部（61）の周縁部分から下方へ向かって延びる壁状に形成されている。固定スクロール（60）は、縁部（62）の下端がフレーム部材（41）に当接する状態で、ボルト（44）によってフレーム部材（41）に固定されている。 The fixed scroll (60) serving as a fixed body includes a fixed-side flat plate portion (61), a fixed-side wrap (63), and an edge portion (62). The fixed-side flat plate portion (61) is formed in a slightly thick disk shape. The diameter of the fixed flat plate portion (61) is substantially equal to the inner diameter of the casing (11). The edge portion (62) is formed in a wall shape extending downward from the peripheral portion of the fixed-side flat plate portion (61). The fixed scroll (60) is fixed to the frame member (41) by a bolt (44) in a state where the lower end of the edge (62) is in contact with the frame member (41).
固定側ラップ（63）は、固定側平板部（61）の下面側に立設され、固定側平板部（61）と一体に形成されている。固定側ラップ（63）は、高さが一定の渦巻き壁状に形成されており、約３巻き分の長さとなっている。また、固定側平板部（61）における固定側ラップ（63）の巻き始め近傍には、吐出口（67）が形成されている。この吐出口（67）は、固定側平板部（61）を貫通しており、第１室（12）に開口している。 The fixed side wrap (63) is erected on the lower surface side of the fixed side flat plate portion (61) and is formed integrally with the fixed side flat plate portion (61). The fixed side wrap (63) is formed in a spiral wall shape having a constant height, and has a length of about 3 turns. Further, a discharge port (67) is formed in the vicinity of the winding start of the fixed side wrap (63) in the fixed side flat plate portion (61). The discharge port (67) passes through the fixed-side flat plate portion (61) and opens into the first chamber (12).
以上のような可動スクロール（50）と固定スクロール（60）とは、互いに噛み合うことで、その内部に流体室（C）を形成している。電動機（35）によって駆動軸（20）が駆動されると、可動スクロール（50）は固定スクロール（60）に対して偏心しながら公転する。その結果、上記固定側ラップ（63）の両側面である内側ラップ面（64）と外側ラップ面（65）は、可動側ラップ（52）の両側面である外側ラップ面（54）と内側ラップ面（55）と摺接する。一方、固定側平板部（61）の下面、つまり固定側ラップ（63）以外の歯底面（66）は、可動側ラップ（52）の先端面と摺接し、可動側平板部（51）の上面、つまり、可動側ラップ（52）以外の歯底面（56）は、固定側ラップ（63）の先端面と摺接する。 The movable scroll (50) and the fixed scroll (60) as described above mesh with each other to form a fluid chamber (C) therein. When the drive shaft (20) is driven by the electric motor (35), the movable scroll (50) revolves while being eccentric with respect to the fixed scroll (60). As a result, the inner wrap surface (64) and the outer wrap surface (65) that are both sides of the fixed wrap (63) are the same as the outer wrap surface (54) and the inner wrap that are both sides of the movable wrap (52). Makes sliding contact with surface (55). On the other hand, the bottom surface of the fixed-side flat plate portion (61), that is, the tooth bottom surface (66) other than the fixed-side wrap (63) is in sliding contact with the tip surface of the movable-side wrap (52), and the upper surface of the movable-side flat plate portion (51). That is, the tooth bottom surface (56) other than the movable wrap (52) is in sliding contact with the distal end surface of the fixed wrap (63).
図２に示すように、可動スクロール（50）についての固定スクロール（60）に対する各摺動部、つまり、可動スクロール（50）における可動側ラップ（52）の先端面、外側ラップ面（54）、内側ラップ面（55）、及び歯底面（56）には、摺動部材用組成物から成る潤滑膜（80）がコーティングされている。 As shown in FIG. 2, each sliding portion of the movable scroll (50) with respect to the fixed scroll (60), that is, the tip surface of the movable side wrap (52), the outer wrap surface (54) in the movable scroll (50), The inner wrap surface (55) and the tooth bottom surface (56) are coated with a lubricating film (80) made of the sliding member composition.
潤滑膜（80）は、バインダに対して固体潤滑剤及び耐摩耗剤を分散して調合したスラリーを、可動スクロール（50）の各摺動面に塗布して塗膜を形成し、この塗膜を焼成等で硬化させることで得られる。この潤滑膜（80）では、バインダとしてポリアミドイミド樹脂（ＰＡＩ）が、固体潤滑剤としてポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）が、耐摩耗剤としてフッ化カルシウム（ＣａＦ2）及び酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）が用いられる。また、潤滑膜（80）は、その組成比（重量％）が、ＰＡＩ／ＰＴＦＥ／ＣａＦ2／Ａｌ2Ｏ3＝６０／２３／１５／２となるように配合される。 The lubricating film (80) is formed by coating a slurry prepared by dispersing a solid lubricant and an antiwear agent in a binder on each sliding surface of the movable scroll (50). Can be obtained by curing by baking or the like. In this lubricating film (80), polyamideimide resin (PAI) as a binder, polytetrafluoroethylene (PTFE) as a solid lubricant, calcium fluoride (CaF 2 ) and aluminum oxide (Al 2 O 3 ) as antiwear agents. ) Is used. The lubricating film (80) is blended so that the composition ratio (% by weight) is PAI / PTFE / CaF 2 / Al 2 O 3 = 60/23/15/2.
潤滑膜（80）は、可動スクロール（50）の各摺動部の表面に１００μｍの膜厚でコーティングされる。なお、この潤滑膜（80）の膜厚は、８０μｍ以上３００μｍ以下であることが好ましい。コーティング後の潤滑膜（80）は、可動スクロール（50）の表面の加工精度を増すために切削加工が施されるため、最終的な膜厚が５０μｍとなる。なお、この最終的な潤滑膜（80）の膜厚は、３０μｍ以上１００μｍ以下であることが好ましい。また、この切削加工によって、潤滑膜（80）の表面粗さＲａ（JIS B 0601-2001に規定の算術平均粗さＲａ）が０．０１μｍ〜１．０μｍの範囲となる。 The lubricating film (80) is coated with a film thickness of 100 μm on the surface of each sliding portion of the movable scroll (50). In addition, it is preferable that the film thickness of this lubricating film (80) is 80 micrometers or more and 300 micrometers or less. Since the lubricating film (80) after coating is subjected to cutting in order to increase the processing accuracy of the surface of the movable scroll (50), the final film thickness becomes 50 μm. In addition, it is preferable that the film thickness of this final lubricating film (80) is 30 micrometers or more and 100 micrometers or less. Further, by this cutting, the surface roughness Ra (arithmetic average roughness Ra defined in JIS B 0601-2001) of the lubricating film (80) is in the range of 0.01 μm to 1.0 μm.
−運転動作−
本実施形態のスクロール型圧縮機（10）の運転時には、電動機（35）によって駆動軸（20）が駆動される。駆動軸（20）の回転力は、偏心部（23）を介して可動スクロール（50）へ伝達される。圧縮機構（40）では、可動スクロール（50）の公転に伴って流体室（C）の容積が変化する。その結果、吸入管（14）及び第２室（13）を経由して流体室（C）に吸入されたガス冷媒が圧縮される。圧縮された冷媒ガスは、吐出口（67）から第１室（12）へ流出し、吐出管（15）より冷媒回路へ吐出される。
-Driving action-
During operation of the scroll compressor (10) of the present embodiment, the drive shaft (20) is driven by the electric motor (35). The rotational force of the drive shaft (20) is transmitted to the movable scroll (50) via the eccentric part (23). In the compression mechanism (40), the volume of the fluid chamber (C) changes with the revolution of the movable scroll (50). As a result, the gas refrigerant sucked into the fluid chamber (C) via the suction pipe (14) and the second chamber (13) is compressed. The compressed refrigerant gas flows out from the discharge port (67) to the first chamber (12) and is discharged from the discharge pipe (15) to the refrigerant circuit.
<摺動部材用組成物の検討>
次に、摺動部材用組成物（80）の耐摩耗性に関する試験結果について説明する。
<Examination of composition for sliding member>
Next, the test results on the wear resistance of the sliding member composition (80) will be described.
まず、本試験では、異なる組成の摺動部材用組成物をそれぞれ基材に塗布し、３種類の潤滑膜（試料１〜試料３）を得た。なお、試料３は上記実施形態の潤滑膜（80）と同様の組成のものである。そして、各試料について、表面硬度、摩耗量、限界ＰＶを測定した。
First, in this test, compositions for sliding members having different compositions were each applied to a substrate to obtain three types of lubricating films (
各試料の表面硬度は、ナノインデンタ法によって測定した。以下には、このナノインデンタ法による硬度の測定手順について説明する。 The surface hardness of each sample was measured by the nanoindenter method. Hereinafter, a procedure for measuring hardness by the nanoindenter method will be described.
まず、先端形状がダイヤモンドチップから成る正三角錐のバーコビッチ型の圧子を潤滑膜の表面に押し込み、荷重を連続的に増大させていく。このように、圧子を潤滑膜の表面に押し込むと、圧子と潤滑膜との接触部の周囲には弾性へこみが生じる。このため、圧子と潤滑膜との接触深さｈｃは、圧子の押し込み深さｈｔよりも浅くなり、接触深さｈｃは下記（１）式によって算出される。 First, a regular triangular pyramid barkovic indenter with a diamond tip is pushed into the surface of the lubricating film, and the load is continuously increased. As described above, when the indenter is pushed into the surface of the lubricating film, an elastic dent is generated around the contact portion between the indenter and the lubricating film. For this reason, the contact depth hc between the indenter and the lubricating film is shallower than the indentation depth ht, and the contact depth hc is calculated by the following equation (1).
ｈｃ＝ｈｔ−ε×Ｐ／Ｓ・・・・・・ （１）
ここで、εは圧子形状に関係する定数（バーコビッチ型の圧子では０．７５）であり、Ｐは圧子にかかる荷重であり、Ｓは圧子と潤滑膜との間の接触剛性（スチフネス）であって、圧子の押し込み後の荷重曲線の勾配から求められるものである。
hc = ht−ε × P / S (1)
Here, ε is a constant related to the shape of the indenter (0.75 for a Barkovic indenter), P is a load applied to the indenter, and S is a contact rigidity (stiffness) between the indenter and the lubricating film. Thus, it is obtained from the gradient of the load curve after the indenter is pushed.
次に、圧子と潤滑膜の間の接触投影面積Ａは、圧子の幾何学的な形状と、接触深さｈｃとが考慮され、下記（２）式によって算出される。 Next, the projected contact area A between the indenter and the lubricating film is calculated by the following equation (2) in consideration of the geometric shape of the indenter and the contact depth hc.
Ａ＝２４．５６ｈｃ2＋ｆ（ｈｃ）・・（２）
ここで、ｆ（ｈｃ）は、圧子の曲率により求められる補正項である。
A = 24.56 hc 2 + f (hc) (2)
Here, f (hc) is a correction term obtained from the curvature of the indenter.
潤滑膜の硬度Ｈ（ナノインデンタ硬度）は、下記（３）式によって算出される。 The hardness H (nanoindenter hardness) of the lubricating film is calculated by the following equation (3).
Ｈ＝Ｐ／Ａ・・・・・・・・・・・・ （３）
以上のように、ナノインデンタ法では、一度の押し込み試験によって潤滑膜の表面硬度が連続的に深さ方向の関数として求められる。また、ナノインデンタ法では、極低負荷の押し込み条件で硬度を測定するため、薄膜状の潤滑膜であっても高精度に硬度が測定できる。
H = P / A (3)
As described above, in the nanoindenter method, the surface hardness of the lubricating film is continuously obtained as a function in the depth direction by a single indentation test. In the nanoindenter method, since the hardness is measured under an extremely low load indentation condition, the hardness can be measured with high accuracy even with a thin lubricating film.
上述の摩耗量及び限界ＰＶは、各試料を所定の相手材に対して摺接させる摩耗試験によって測定した。なお、摩耗量は、各試料を相手材に対して所定時間摺接させた後の摩耗による後退量であり、限界ＰＶは、各試料の表面が摩擦発熱によって変形・溶融する限界値であり、この際の各試料に作用する荷重圧力Ｐと各試料の摺動速度Ｖとの積で表されるものである。本摩耗試験では、摩耗係数が急上昇した、もしくは潤滑膜の剥離が生じたＰＶを限界ＰＶとして評価した。 The amount of wear and the limit PV described above were measured by a wear test in which each sample was in sliding contact with a predetermined mating member. The amount of wear is the amount of retreat due to wear after each sample is brought into sliding contact with the counterpart material for a predetermined time, and the limit PV is the limit value at which the surface of each sample is deformed and melted by frictional heat generation. This is expressed by the product of the load pressure P acting on each sample at this time and the sliding speed V of each sample. In this wear test, PV with a sharp increase in wear coefficient or peeling of the lubricating film was evaluated as the limit PV.
以上の試験結果をまとめたものを図３に示す。なお、図３に示す摩耗量及び限界ＰＶは、試料３について測定した摩耗量及び限界ＰＶを基準（１．０）とし、他の試料を相対評価したものである。
A summary of the above test results is shown in FIG. Note that the wear amount and limit PV shown in FIG. 3 are obtained by relative evaluation of other samples with the wear amount and limit PV measured for
試験結果より、ナノインデンタ硬度が０．１６であった試料３は、摩耗量が最も少なく、限界ＰＶは最も高いことから、耐摩耗性に優れていることが確認された。また、ナノインデンタ硬度が０．２０であった試料２も、摩耗量が少なく、限界ＰＶが高いことから、耐摩耗性に優れていることが確認された。
From the test results, it was confirmed that
一方、ナノインデンタ硬度が０．６０であった試料１は、試料３と比較すると、摩耗量が１０倍であり、限界ＰＶは約１／４であることから、耐摩耗性に劣ることが確認された。これは、潤滑膜のナノインデンタ硬度が剰りにも高くなると、その柔軟性、即ち固体潤滑性が低下してしまうため、相手材に対する摩擦係数が増大し、摩耗量が増えてしまうためと推察できる。
On the other hand,
なお、本試験では、ナノインデンタ硬度が０．１未満となる潤滑膜も成形したが、基材との密着性が充分でないことから、同様の摩耗試験を行うことができず、耐摩耗性の評価はできなかった。以上の結果を総合的に判断すると、耐摩耗性に優れた潤滑膜を得るためには、ナノインデンタ法で測定される硬度が０．１ＧＰａ以上０．５ＧＰａ以下であることが好ましい。 In this test, a lubricating film having a nanoindenter hardness of less than 0.1 was also formed. However, since the adhesion with the substrate was not sufficient, a similar wear test could not be performed, and the wear resistance was evaluated. I couldn't. When the above results are comprehensively judged, in order to obtain a lubricating film excellent in wear resistance, the hardness measured by the nanoindenter method is preferably 0.1 GPa or more and 0.5 GPa or less.
−実施形態の効果−
上記実施形態では、ナノインデンタ硬度が０．１ＧＰａ以上０．５ＧＰａ以下となる摺動部材用組成物を可動スクロール（50）の摺動部表面にコーティングし潤滑膜（80）を形成するようにしている。ナノインデンタ硬度を０．１ＧＰａ以上０．５Ｐａ以下とすると、潤滑膜（80）に有る程度の機械的強度を持たせることができ、この潤滑膜（80）の耐摩耗性を向上させることができる。更に、ナノインデンタ硬度をこの範囲とすると、潤滑膜（80）の柔軟性・固体潤滑性を有る程度確保するすることができる。従って、固定スクロール（60）に対する摩擦係数が小さくなるので、この潤滑膜の耐摩耗性を更に向上させることができる。また、ナノインデンタ硬度を０．１ＧＰａ以上とすると、可動スクロール（50）の表面に潤滑膜（80）を強固に密着させることができる。
-Effect of the embodiment-
In the embodiment, the sliding member surface of the movable scroll (50) is coated with the sliding member composition having a nanoindenter hardness of 0.1 GPa or more and 0.5 GPa or less to form the lubricating film (80). . When the nanoindenter hardness is 0.1 GPa or more and 0.5 Pa or less, the lubricating film (80) can be given mechanical strength to some extent, and the wear resistance of the lubricating film (80) can be improved. Furthermore, when the nanoindenter hardness is within this range, the lubricating film (80) can be ensured to have flexibility and solid lubricity. Therefore, since the friction coefficient with respect to the fixed scroll (60) becomes small, the wear resistance of this lubricating film can be further improved. If the nanoindenter hardness is 0.1 GPa or more, the lubricating film (80) can be firmly adhered to the surface of the movable scroll (50).
また、上記実施形態では、ポリアミドイミド樹脂から成るバインダと、ポリテトラフルオロエチレンから成る固体潤滑剤と、フッ化物及び酸化アルミニウムから成る耐摩耗剤によって摺動部材用組成物を得るようにしている。このため、潤滑膜（80）の耐熱性、機械的強度、及び固体潤滑性を向上させることができる。 Moreover, in the said embodiment, the composition for sliding members is obtained with the binder which consists of polyamideimide resin, the solid lubricant which consists of polytetrafluoroethylene, and the antiwear agent which consists of fluoride and aluminum oxide. For this reason, the heat resistance, mechanical strength, and solid lubricity of the lubricating film (80) can be improved.
更に、上記実施形態では、可動スクロール（50）における可動側ラップ（52）の先端面、外側ラップ面（54）、内側ラップ面（55）、及び歯底面（56）の各表面に潤滑膜（80）をコーティングするようにしている。このため、可動スクロール（50）と固定スクロール（60）との各摺接部の潤滑化を図ることができ、摺動抵抗の低減に伴って動力損失も低減できる。また、各潤滑膜（80）は耐摩耗性に優れているので、各摺動部での摩耗を防ぐことができる。このため、例えば可動側ラップ（52）の先端面と固定スクロール（60）の歯底面（66）との間で隙間が拡大してしまうことが抑制され、この隙間からガス冷媒が漏洩してしまうことを防ぐことができる。従って、圧縮機構（40）の圧縮効率の低下を防ぐことができ、このスクロール型圧縮機（10）の信頼性を確保することができる。 Furthermore, in the above-described embodiment, a lubricating film (on the front surface, the outer wrap surface (54), the inner wrap surface (55), and the tooth bottom surface (56) of the movable wrap (52) in the movable scroll (50) is provided. 80) is coated. For this reason, it is possible to lubricate the sliding contact portions of the movable scroll (50) and the fixed scroll (60), and it is possible to reduce power loss as the sliding resistance is reduced. Moreover, since each lubricating film (80) is excellent in wear resistance, it is possible to prevent wear at each sliding portion. For this reason, it is suppressed that a clearance gap expands, for example between the front end surface of a movable side wrap (52), and the tooth bottom face (66) of a fixed scroll (60), and gas refrigerant will leak from this clearance gap. Can be prevented. Accordingly, it is possible to prevent a reduction in the compression efficiency of the compression mechanism (40) and to ensure the reliability of the scroll compressor (10).
<その他の実施形態>
上記実施形態以外に以下のような構成としてもよい。
<Other embodiments>
In addition to the above embodiment, the following configuration may be used.
上記実施形態では、可動スクロール（50）側の摺動部の各表面に潤滑膜（80）をコーティングするようにしている。しかしながら、固定スクロール（60）側の摺動部側の各表面に潤滑膜（80）をコーティングするようにしてもよいし、固定スクロール（60）と可動スクロール（50）の双方の摺動部の各表面に潤滑膜（80）をコーティングするようにしてもよい。また、例えば駆動軸（20）の軸受け部分や他の箇所における摺動部に潤滑膜（80）をコーティングするようにしてもよい。 In the above embodiment, the lubricating film (80) is coated on each surface of the sliding portion on the movable scroll (50) side. However, a lubricating film (80) may be coated on each surface on the sliding portion side of the fixed scroll (60), or both sliding portions of the fixed scroll (60) and the movable scroll (50) may be coated. A lubricating film (80) may be coated on each surface. Further, for example, the lubricating film (80) may be coated on the bearing portion of the drive shaft (20) or the sliding portion at another location.
更に、上記実施形態の摺動部材用組成物（80）をスクロール型圧縮機以外の流体機械の各摺動部に用いてもよいし、このような流体機械以外の産業機械等に摺動部材用組成物（80）を用いるようにしてもよい。具体的には、例えばカーエアコン用の斜板式圧縮機のシューや斜板についての各摺動部、ピストンにおける各摺動部等に上記実施形態の摺動部材用組成物（80）を用いるようにしても良い。また、ＣＯ２冷媒を用いていわゆる超臨界サイクルを行う冷媒回路に接続される圧縮機や膨張機の各摺動部に上記実施形態の摺動部材用組成物（80）を用いるようにしても良い。 Furthermore, the sliding member composition (80) of the above embodiment may be used for each sliding portion of a fluid machine other than the scroll compressor, or the sliding member for industrial machines other than such a fluid machine. A composition for use (80) may be used. Specifically, for example, the sliding member composition (80) of the above embodiment is used for each sliding portion of a shoe or swash plate of a swash plate compressor for a car air conditioner, each sliding portion of a piston, or the like. Anyway. Further, the sliding member composition (80) of the above embodiment may be used for each sliding portion of a compressor or an expander connected to a refrigerant circuit that performs a so-called supercritical cycle using CO 2 refrigerant. good.
また、上記実施形態では、バインダとしてのポリアミドイミド樹脂と、固体潤滑剤としてのポリテトラフルオロエチレンと、耐摩耗剤としてのフッ化カルシウム及び酸化アルミニウムから成る摺動部材用組成物（80）を用いるようにしている。しかしながら、ナノインデンタ硬度が０．１ＧＰａ以上０．５Ｇｐａ以下となる摺動部材用組成物であれば、如何なる成分、如何なる配合比のものであっても耐摩耗性を向上させることができる。 Moreover, in the said embodiment, the composition (80) for sliding members which consists of a polyamidoimide resin as a binder, polytetrafluoroethylene as a solid lubricant, and calcium fluoride and aluminum oxide as an antiwear agent is used. I am doing so. However, as long as the composition for a sliding member has a nanoindenter hardness of 0.1 GPa or more and 0.5 Gpa or less, the wear resistance can be improved with any component and any compounding ratio.
なお、以上の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。 In addition, the above embodiment is an essentially preferable illustration, Comprising: It does not intend restrict | limiting the range of this invention, its application thing, or its use.
以上説明したように、本発明は、摺動部材用組成物、及び該摺動部材用組成物が用いられる流体機械に関し有用である。 As described above, the present invention is useful for a sliding member composition and a fluid machine in which the sliding member composition is used.
10 スクロール型圧縮機
50 可動スクロール（可動体）
60 固定スクロール（固定体）
80 潤滑膜（摺動部材用組成物）
C 流体室
10 Scroll type compressor
50 Movable scroll (movable body)
60 Fixed scroll (fixed body)
80 Lubricating film (sliding member composition)
C Fluid chamber
Claims (4)
ポリアミドイミド樹脂から成るバインダと、
ポリテトラフルオロエチレンから成る固体潤滑剤と、
フッ化物及び酸化アルミニウムのうちの少なくとも１種以上の耐摩耗剤とを包含して成ることを特徴とする摺動部材用組成物。 In claim 1,
A binder made of polyamide-imide resin;
A solid lubricant composed of polytetrafluoroethylene;
A composition for a sliding member comprising at least one antiwear agent selected from fluoride and aluminum oxide.
固定体（60）と、該固定体（60）に噛合して流体室（C）を形成しながら公転する可動体（50）とを備え、
上記摺動部材用組成物（80）は、上記固定体（60）と可動体（50）との摺動部にコーティングされていることを特徴とする流体機械。 The fluid machine according to claim 3,
A fixed body (60), and a movable body (50) revolving while meshing with the fixed body (60) to form a fluid chamber (C),
The fluid machine, wherein the sliding member composition (80) is coated on a sliding portion between the fixed body (60) and the movable body (50).
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