JP2008261374A - 摺動部材およびそれを用いた流体機械 - Google Patents

Abstract

【課題】摺動部の小型化による機械損失低減および耐力向上による高い信頼性が得られる摺動部材およびそれを用いた流体機械を提供する。
【解決手段】摺動部材１は、多孔質焼結基体２と、樹脂組成物３とを備えている。多孔質焼結基体２は、多孔質の焼結体からなる。樹脂組成物３は、多孔質焼結基体２の表面に塗装されている。多孔質焼結基体２は、潤滑油が含浸された含浸層４を有している。樹脂組成物３には、樹脂組成物３の厚さ以上の深さを有するディンプル５が形成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、摺動部材およびそれを用いた流体機械に関する。

フッ素樹脂は優れた耐摩耗性、低摩擦性を持っているが、樹脂単体では強度が低いため、鉄系の基材にフッ素樹脂をコーティングして用いるのが一般的である。一方、フッ素樹脂は、基材との密着力確保が困難である。そこで、基材に多孔質焼結金属を用いると、アンカー効果を増加させることができ、密着性向上に大きな効果を期待できるので、従来より多孔質焼結体により製造された摺動部材が種々提案されている。

特許文献１には、多孔質の焼結体表面に樹脂層が形成された焼結体摺動材が記載されている。この摺動材では、多孔質焼結体の表面に樹脂を含浸させ、その後、樹脂を硬化させることにより、樹脂層が形成されている。

また、特許文献２には、焼結体の内部の気孔中に潤滑油が含浸された焼結含油軸受が記載されている。この軸受は、摺動面を除く焼結体の表面全体を樹脂で被覆されている。
特開昭６４−１１９１２号公報 特開２００３−２８７０２８号公報

しかし、特許文献１記載の焼結体摺動材は、樹脂層に大きい孔がないため、十分な給油量を摺動面に確保できず、その結果、信頼性の向上が困難である。また、特許文献２記載の焼結含油軸受は、摺動部が樹脂で被覆されていないため、耐摩耗性および耐焼付き性が低いという問題がある。

以上のように、従来の樹脂で被覆された焼結体摺動部材の分野においては、摺動面の樹脂による保護と摺動面への十分な油通路の確保を同時に達成できず、その結果、摺動部の小型化による機械損失低減および耐力向上による高信頼性化の達成が困難だった。

本発明の課題は、摺動部の小型化による機械損失低減および耐力向上による高信頼性化を達成できる摺動部材およびそれを用いた流体機械を提供することにある。

第１発明の摺動部材は、多孔質焼結基体と、樹脂組成物とを備えている。多孔質焼結基体は、多孔質の焼結体からなる。樹脂組成物は、多孔質焼結基体の表面に塗装されている。多孔質焼結基体は、潤滑油が含浸された含浸層を有している。樹脂組成物には、樹脂組成物の厚さ以上の深さを有するディンプルが形成されている。

ここでは、多孔質焼結基体の表面に塗装された樹脂組成物には、樹脂組成物の厚さ以上の深さを有するディンプルが形成されているので、摺動面を樹脂によって確実に保護することが可能になるので、耐摩耗性および耐焼付け性を向上する。それとともに摺動面への十分な油通路の確保により潤滑性能を確保することが可能である。その結果、摺動部の小型化による機械損失低減および耐力向上による高信頼性化の達成が可能になる。

第２発明の摺動部材は、第１発明の摺動部材であって、多孔質焼結基体の一部は、ディンプルを通して、外部に露出している。

ここでは、多孔質焼結基体の一部がディンプルを通して外部に露出しているので、多孔質焼結基体２の含浸層４内部の潤滑油をディンプル５を通して摺動面に円滑に供給することが可能である。

第３発明の摺動部材は、第１発明の摺動部材であって、含浸層の厚さは、１０〜８０μｍである。

ここでは、含浸層の厚さが１０〜８０μｍであるので、十分な量の潤滑油を保持することができる。

第４発明の摺動部材は、第１発明の摺動部材であって、ディンプルの直径は、１００〜４００μｍである。

ここでは、ディンプルの直径が１００〜４００μｍであるので、摺動面への十分な油通路を確保でき、高い摺動性能を維持できる。

第５発明の摺動部材は、第１発明の摺動部材であって、樹脂組成物の表面積に対するディンプルの開口面積の総計の面積割合であるディンプル面積率は、５〜５０％である、
ここでは、ディンプル面積率が５〜５０％であるので、摺動面への十分な油通路の確保と耐摩耗性および耐焼付き性の向上とを好適に実現することが可能になる。

第６発明の流体機械は、第１発明から第５発明のいずれかに記載の摺動部材を備えていることを特徴とする。

ここでは、流体機械が上記の摺動部材を備えているので、流体機械における摺動部の小型化による機械損失が低減し、耐力向上による高い信頼性が得られる。

第７発明の流体機械は、第６発明の摺動部材であって、摺動部材が軸受である。

ここでは、摺動部材が軸受であるので、摺動面への油通路の確保と耐摩耗性および耐焼付き性の向上を達成でき、その結果、摺動部の小型化による機械損失が低減し、耐力向上による高い信頼性が得られる。

第８発明の摺動部材は、第７発明の摺動部材であって、使用される冷媒が二酸化炭素である。

ここでは、使用される冷媒が二酸化炭素であり、摺動部負荷が高い二酸化炭素で、摺動性能の維持および耐摩耗性および耐焼付き性の向上の効果が特に高い。そのため、摺動部の小型化による機械損失がより低減し、耐力向上によるより高い信頼性が得られる。

第１発明によれば、摺動面への十分な油通路の確保によって潤滑性能を確保できるとともに耐摩耗性および耐焼付き性を向上できる。これによって、摺動部の小型化による機械損失低減および耐力向上による高信頼性化を達成できる。

第２発明によれば、多孔質焼結基体２の含浸層４内部の潤滑油をディンプル５を通して摺動面に円滑に供給することができる。

第３発明によれば、摺動面への十分な量の潤滑油を保持することができる。

第４発明によれば、摺動面への十分な油通路を確保でき、高い摺動性能を維持できる。

第５発明によれば、摺動面への十分な油通路の確保と耐摩耗性および耐焼付き性の向上とを好適に実現することができる。

第６発明によれば、流体機械における摺動部の小型化による機械損失が低減し、耐力向上による高い信頼性が得られる。

第７発明によれば、摺動面への油通路の確保と耐摩耗性および耐焼付き性の向上を達成でき、その結果、摺動部の小型化による機械損失が低減し、耐力向上による高い信頼性が得られる。

第８発明によれば、摺動部負荷が高い二酸化炭素で、摺動性能の維持および耐摩耗性および耐焼付き性の向上の効果が特に高く、摺動部の小型化による機械損失がより低減し、耐力向上によるより高い信頼性が得られる。

つぎに本発明の摺動部材の実施形態を図面を参照しながら説明する。

＜摺動部材１の構成＞
図１に示される摺動部材１は、スクロール圧縮機（例えば、図３の高低圧ドーム型圧縮機１０１）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などに適用可能である。軸受メタルの寸法は、例えば、内径２０〜４０ｍｍ、外径２５〜５０ｍｍ、肉厚２．５〜５ｍｍ程度である。

摺動部材１は、図１に示されるように、多孔質の焼結体からなる多孔質焼結基体２と、多孔質焼結基体２の空孔６が露出した表面（図２参照）に塗装された樹脂組成物３とを備えている。多孔質焼結基体２は、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。多孔質焼結基体２は、潤滑油が含浸された含浸層４を有している。

樹脂組成物３は、多孔質焼結基体２の表面を覆う樹脂単独層３ａと、多孔質焼結基体２の表面に露出する空孔６に含浸した含浸層３ｂとを有している。樹脂組成物３は、スプレーまたはディスペンサによって、多孔質焼結基体２の表面に塗装されている。いずれの塗装でも、樹脂塗装面と反対側からの真空引きによって空孔６への充填率が向上する。

樹脂組成物３には、樹脂組成物３の樹脂単独層３ａの厚さｔ１以上の深さｔ２を有するディンプル５が形成されている。これにより、含浸層４から摺動面である樹脂単独層３ａの表面への十分な油通路を確保でき、潤滑性能を確保することが可能になり、また、樹脂組成物３によって耐摩耗性および耐焼付け性を向上する。

また、多孔質焼結基体２の一部は、ディンプル５を通して、外部に露出しているので、摺動面への十分な油通路を確保できる。

樹脂単独層３ａの厚さｔ１は、２０〜１５０μｍ、好ましくは３０〜８０μｍである。

含浸層４の厚さｔ３は、１０〜８０μｍであるので、十分な量の潤滑油を保持することができ、好ましくは２０〜４０μｍである。ここで、含浸層４の厚さｔ３が１０μｍ未満であれば、摺動部材の潤滑に必要な量の潤滑油を保持できなくなり、一方、厚さｔ３が８０μｍを超えれば、摺動部材の潤滑に利用されない無駄な潤滑油を保持することになり製造コストが高くなるので、含浸層４の厚さｔ３は、摺動部材の潤滑に利用される十分な量の潤滑油を保持することができるように、１０〜８０μｍに設定されている。

ディンプル５の開口部の直径Ｄ１は、１００〜４００μｍであるので、摺動面への十分な油通路を確保できる。ここで、ディンプル５の開口部の直径Ｄ１が１００μｍ未満であれば、十分な油通路を確保できなくなり、一方、直径Ｄ１が４００μｍを超えれば、樹脂組成物３による耐摩耗性および耐焼付け性の維持ができなくなるので、ディンプル５の開口部の直径Ｄ１は、樹脂組成物３による耐摩耗性および耐焼付け性を維持しながら摺動面への十分な油通路を確保できるように、１００〜４００μｍに設定されている。

ディンプル５の深さｔ２は、樹脂組成物３の樹脂単独層３ａの厚さｔ１以上であり、好ましくは、２０〜９０μｍである。これにより、摺動面の樹脂による保護と摺動面への十分な油通路の確保を同時に達成でき、耐摩耗性および耐焼付け性を向上するともに潤滑性能を確保することが可能である。なお、ディンプル５の深さｔ２は、必ずしもＤ１／２と等しい関係（ディンプル５が半球状である場合）でなくてもよい。

多孔質焼結基体２の一部は、ディンプル５を通して、外部に露出しているので、多孔質焼結基体２の含浸層４内部の潤滑油をディンプル５を通して樹脂単独層３ａの表面に円滑に供給することが可能である。

樹脂組成物３の表面積に対するディンプル５の開口面積の総計の面積割合であるディンプル面積率は、５〜５０％（好ましくは、１０〜４０％）であるので、摺動面への十分な油通路の確保と耐摩耗性および耐焼付き性の向上とを最も好ましく両方実現することが可能になる。ここで、ディンプル面積率が５％未満であれば、摺動面への十分な油通路の確保ができなくなり、一方、ディンプル面積率が５０％を超えれば、樹脂組成物３による耐摩耗性および耐焼付け性の維持ができなくなるので、ディンプル面積率は、樹脂組成物３による耐摩耗性および耐焼付け性を維持しながら摺動面への十分な油通路を確保できるように、５〜５０％に設定されている。

空孔深さｔ４は、１０μｍ以上（好ましくは、２０μｍ以上）であるので、多孔質焼結基体２と樹脂組成物３の良好な密着性が得られる。なお、含浸層３ｂの厚さが１０μｍ未満だと密着性を確保できない。一方、空孔深さｔ４が１００μｍを超えると樹脂組成物３の含浸が困難になるという不具合がある。

樹脂組成物３は、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）と、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）とを含んでいるので、耐摩耗性、低摩擦性（いいかえれば、すべり特性）に優れている。

具体的には、樹脂組成物３は、ＰＴＦＥ等のフッ素樹脂がＰＡＩに分散含有されている。樹脂組成物３は、ＰＡＩおよびＰＴＦＥの他にも、さらに、フッ化カルシウム等を含んでいる。

多孔質焼結基体２に対する空孔６の体積比率である空孔率は、１０〜３０％であり、多孔質焼結基体２の強度を保ちながら樹脂組成物３を多孔質焼結基体２の表面に保持するアンカー効果が充分得られる。図２には、樹脂組成物３が塗装されていない状態の多孔質焼結基材２の表面が示されており、多孔質焼結基材２の空孔率は、約２０％である。

樹脂組成物３は、樹脂塗装面と反対側からの真空引きによって、多孔質焼結基体２の表面に露出する空孔６に含浸されている。真空引きは、樹脂組成物３の塗装と同時に行ったり、または塗装の後に行っている。真空引きは、多孔質焼結基体２の背面を負圧にして、多孔質焼結基体２の表面から樹脂組成物３を含浸させるようにして行われ、これにより、含浸層３ｂを厚くすることが可能になる。

摺動部材１は、以下に記載されているスクロール式の高低圧ドーム型圧縮機１０１の摺動部品に用いられる。

＜高低圧ドーム型圧縮機１０１の全体構成＞
本実施形態に係るスクロール式の高低圧ドーム型圧縮機１０１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って、図３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。

本実施形態の摺動部材１は、可動スクロール２６のピン軸受２６ｃ、上部ハウジング２３の上部主軸受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。

以下、この高低圧ドーム型圧縮機１０１の構成部品についてそれぞれ詳述していく。

＜高低圧ドーム型圧縮機１０１の構成部品の詳細＞
（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、胴部ケーシング部１１の上端部に気密状に溶接される椀状の上壁部１２と、胴部ケーシング部１１の下端部に気密状に溶接される椀状の底壁部１３とを有する。そして、このケーシング１０には、主に、ガス冷媒を圧縮するスクロール圧縮機構１５と、スクロール圧縮機構１５の下方に配置される駆動モータ１６とが収容されている。この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。そして、この結果、スクロール圧縮機構１５と駆動モータ１６との間には、間隙空間１８が生じる。

（２）スクロール圧縮機構
スクロール圧縮機構１５は、図３に示されるように、主に、ハウジング２３と、ハウジング２３の上方に密着して配置される固定スクロール２４と、固定スクロール２４に噛合する可動スクロール２６とから構成されている。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詳述していく。

ａ）ハウジング
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上部主軸受３２とが形成されている。そして、この上部主軸受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。

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、圧縮室４０（後述）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。固定スクロール２４と蓋体４４とは、図示しないパッキンを介して密着させることによりシールされている。

ｃ）可動スクロール
可動スクロール２６は、図３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ピン軸受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、溝部にオルダムリング３９（後述）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、ピン軸受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１０１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。

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。

（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。

（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の上部主軸受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。

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。

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。

（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。

（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。

（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。

＜樹脂単独層３ａの表面粗さＲａおよびディンプル５の直径Ｄ１の説明＞
従来の摺動部材（例えば、特開平８−１１８５６１号、特開２００３−２８６７７５、特開平１０−３０５７８号公報）では、表面粗さが小さいと樹脂摺動部に異物が混入した際に摩耗が促進されやすくなる。一方、表面粗さが大きくなるほど、ゴミによるアグレシブ摩耗量が小さくなる。

そこで、上記の実施形態の摺動部材では、樹脂組成物３の樹脂単独層３ａにディンプル５を設けることにより、摺動面である樹脂単独層３ａの表面に油保持効果を高めることが可能になる。

ここで、樹脂単独層３ａの表面平均粗さＲａは、２〜２０μｍであるのが好ましい。なぜならば、Ｒａが２μｍ未満であると摩耗が多くなり、Ｒａが２０μｍよりも大きくなると樹脂単独層３ａの樹脂が脱落しやすくなり、樹脂単独層３ａに対してサイジング（摺動部材を金型に入れて寸法矯正する）等の追加の加工ができなくなる等の不具合が生じるからである。

ここで、図５のグラフには、ディンプル５の深さｔ２（μｍ）と摺動面である樹脂単独層３ａ表面における摩耗量（μｍ）との関係が示されており、ディンプル５の深さｔ２が樹脂単独層３ａの厚さ以上の２０〜９０μｍの範囲で摩耗量が低減することがわかる。また、図６のグラフには、樹脂単独層３ａの表面平均粗さＲａ（μｍ）と摺動面である樹脂単独層３ａ表面における摩耗量（μｍ）との関係が示されており、表面平均粗さＲａが２〜２０μｍの範囲で摩耗量が大幅に低減することがわかる。

ここで、表１における基材温度（多孔質焼結基体２の温度）と樹脂単独層３ａの表面平均粗さＲａとの関係を実験により測定した結果を見れば、基材加熱により基材温度が上昇するにつれて、表面平均粗さＲａが増加しており、樹脂表面にディンプルが形成されることがわかる。

また、ディンプル５の直径Ｄ１は、１００〜４００μｍであれば、多孔質焼結基体１に含浸された潤滑油を摺動面である樹脂単独層３ａの表面に十分な量を保持することが可能になる。ここで、図４のグラフには、ディンプル５の直径Ｄ１（μｍ）と摺動面である樹脂単独層３ａ表面における摩耗量（μｍ）との関係が示されており、ディンプル５の直径Ｄ１が１００〜４００μｍの範囲で摩耗量が大幅に低減することがわかる。

以上のように、樹脂単独層３ａの表面平均粗さＲａが２〜２０μｍであり、かつ、ディンプル５の直径Ｄ１が１００〜４００μｍである摺動部材を、冷凍サイクルの冷媒圧縮用の圧縮機に用いることにより、冷凍サイクルにゴミが混入した場合も、ゴミが摺動面に影響を与えないので、十分な信頼性を確保できる。

＜特徴＞
（１）
実施形態の摺動部材１では、樹脂組成物３には、樹脂組成物３の樹脂単独層３ａの厚さｔ１以上の深さｔ２を有するディンプル５が形成されている。これにより、摺動面を樹脂によって確実に保護することが可能になるので、耐摩耗性および耐焼付け性を向上する。それとともに摺動面への十分な油通路の確保により潤滑性能を確保することが可能である。その結果、摺動部の小型化による機械損失低減および耐力向上による高信頼性化の達成が可能になる。

また、実施形態の摺動部材１は、潤滑油の含浸層４を有するので、樹脂組成物３の樹脂単独層３ａの膜厚ｔ１を薄くできるので、製造コストが低減する。

（２）
実施形態の摺動部材１では、多孔質焼結基体２の一部は、ディンプル５を通して、外部に露出しているので、多孔質焼結基体２の含浸層４内部の潤滑油をディンプル５を通して摺動面である樹脂単独層３ａの表面に円滑に供給することが可能である。

（３）
実施形態の摺動部材１では、含浸層４の厚さｔ３は、１０〜８０μｍであるので、十分な量の潤滑油を保持することができ、好ましくは２０〜４０μｍである。

（４）
実施形態の摺動部材１では、ディンプル５の開口部の直径Ｄ１は、１００〜４００μｍであるので、摺動面である樹脂組成物３の樹脂単独層３ａの表面への十分な油通路を確保でき、高い摺動性能を維持できる。

（５）
実施形態の摺動部材１では、樹脂組成物３の表面積に対するディンプル５の開口面積の総計の面積割合であるディンプル面積率は、５〜５０％であるので、摺動面への十分な油通路の確保と耐摩耗性および耐焼付き性の向上とを好適に実現することが可能になる。

（６）
実施形態では、流体機械である高低圧ドーム型圧縮機１０１が摺動部材１を備えているので、摺動面への油通路の確保と耐摩耗性および耐焼付き性の向上を達成でき、その結果、流体機械における摺動部の小型化による機械損失が低減し、耐力向上による高い信頼性が得られる。

（７）
実施形態では、摺動部材１が高低圧ドーム型圧縮機１０１の軸受に用いられているので、摺動面への油通路の確保と耐摩耗性および耐焼付き性の向上を達成でき、その結果、摺動部の小型化による機械損失が低減し、耐力向上による高い信頼性が得られる。

（８）
流体機械である圧縮機で使用される冷媒は、二酸化炭素であってもよい。この場合には、摺動部負荷が高い二酸化炭素で、摺動性能の維持および耐摩耗性および耐焼付き性の向上の効果が特に高く、摺動部の小型化による機械損失がより低減し、耐力向上によるより高い信頼性が得られる。

＜変形例＞
なお、摺動部材１は、図７に示されるスイング圧縮機２０１に適用する場合には、ピン軸受２２１（ピストン内周）、主軸受２２３ａ（フロントヘッド）、副軸受２２５ａ（リヤヘッド）等の部品に適用可能である。

スイング圧縮機２０１は、図７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２１０、スイング圧縮機構部２１５、駆動モータ２１６、吸入管２１９、吐出管２２０、およびターミナル２７０から構成されている。なお、このスイング圧縮機２０１には、ケーシング２１０にアキュームレータ（気液分離器）２９０が取り付けられている。以下、このスイング圧縮機１の構成部品についてそれぞれ詳述していく。

〔スイング圧縮機の構成部品の詳細〕
（１）ケーシング
ケーシング２１０は、略円筒状の胴部ケーシング部２１１と、胴部ケーシング部２１１の上端部に気密状に溶接される椀状の上壁部２１２と、胴部ケーシング部２１１の下端部に気密状に溶接される椀状の底壁部２１３とを有する。そして、このケーシング２１０には、主に、ガス冷媒を圧縮するスイング圧縮機構部２１５と、スイング圧縮機構部２１５の上方に配置される駆動モータ２１６とが収容されている。このスイング圧縮機構部２１５と駆動モータ２１６とは、ケーシング２１０内を上下方向に延びるように配置されるクランク軸２１７によって連結されている。

（２）スイング圧縮機構部
スイング圧縮機構部２１５は、図７に示されるように、主に、クランク軸２１７と、ピストン２２１と、ブッシュ（図示せず）と、フロントヘッド２２３と、シリンダブロック２２４と、リアヘッド２２５とから構成されている。また、本実施の形態において、このスイング圧縮機構部２１５はケーシング２１０の底部に貯められている潤滑油に浸漬されており、スイング圧縮機構部２１５には、潤滑油が差圧給油されるようになっている。以下、このスイング圧縮機構部２１５の構成部品についてそれぞれ詳述していく。

ａ）シリンダブロック
シリンダブロック２２４には、図７に示されるように、クランク軸２１７の偏心軸部２１７ａおよびピストン２２１が収容されている。

ｂ）クランク軸
クランク軸２１７には、一方の端部に偏心軸部２１７ａが設けられている。そして、このクランク軸２１７は、偏心軸部２１７ａが設けられていない側が駆動モータ２１６のロータ２５２に固定されている。

ｃ）ピストン
ピストン２２１は、略円筒状のロータ部と、ロータ部の径方向外側に突出するブレード部（図示せず）とを有する。

ｄ）ブッシュ
ブッシュ（図示せず）は、略半円柱状の部材であって、ピストン２２１のブレード部を挟み込むようにしてシリンダブロック２２４のブッシュ収容孔（図示せず）に収容される。

ｅ）フロントヘッド
フロントヘッド２２３は、シリンダブロック２２４の上側（吐出路側）を覆う部材であって、ケーシング２１０に嵌合されている。このフロントヘッド２２３には主軸受２３ａが形成されており、この主軸受２２３ａにはクランク軸２１７が挿入される。また、このフロントヘッド２２３には、シリンダブロック２２４の上面側に形成された吐出路を通って流れてくる冷媒ガスを吐出管２２０に導くための開口（図示せず）が形成されている。そして、この開口は、冷媒ガスの逆流を防止するための吐出弁（図示せず）により閉塞されたり開放されたりする。

ｆ）リアヘッド
リアヘッド２２５は、シリンダブロック２２４の下側（吐出路側の反対側）を覆う。このリアヘッド２２５には軸受部２２５ａが形成されており、この軸受部２２５ａにはクランク軸２１７が挿入される。

（３）駆動モータ
駆動モータ２１６は、直流モータであって、主に、ケーシング２１０の内壁面に固定された環状のステータ２５１と、ステータ２５１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２５２とから構成されている。

ステータ２５１には、ティース部（図示せず）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２５３が形成されている。また、ステータ２５１の外周面には、ステータ２５１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（図示せず）が設けられている。

ロータ２５２には、回転軸に沿うようにクランク軸２１７が固定されている。

（４）吸入管
吸入管２１９ａは、ケーシング２１０を貫通するように設けられており、一端がシリンダブロック２２４に形成される吸入孔に嵌め込まれており、他端がアキュームレータ２９０に嵌め込まれている。

（５）吐出管
吐出管２１９ｂは、ケーシング２１０の上壁部２１２を貫通するように設けられている。

（６）ターミナル
ターミナル２７０は、図７に示されるように、内部側には駆動モータ２１６のコイルエンド２５３から延びるリード線（図示せず）が接続され、外部電源（図示せず）が接続される。

本発明は、多孔質焼結基体とその表面に塗装された樹脂組成物とを備えた摺動部材であれば、あらゆる種々の摺動部材に適用することが可能である。本発明の摺動部材は、軸受等の種々の摺動部品に用いられる。とくに、本発明の摺動部材は、高温高圧下で用いられるＣＯ₂圧縮機の軸受（例えば、ジャーナル軸受）等に用いられるのが好ましい。また、他の圧縮機の軸受としても採用され得る。

さらに、本発明の摺動部材は、コピー機やプリンター等のＯＡ機器の軸受部、または自動車エンジン等の軸受部にも採用され得る。

本発明の実施形態に係わる摺動部材の断面図。 図１の樹脂組成物が塗装されていない状態の多孔質焼結基材の表面を示す平面図。 図１の摺動部材が適用されるスクロール圧縮機の全体構成を示す断面図。 図１の摺動部材におけるディンプル直径と摩耗量との関係を示すグラフ。 図１の摺動部材におけるディンプル深さと摩耗量との関係を示すグラフ。 図１の摺動部材における樹脂組成物の樹脂単独層の表面粗さと摩耗量との関係を示すグラフ。 本発明の変形例である本発明の摺動部材が適用されるスイング圧縮機の全体構成を示す断面図。

符号の説明

１ 摺動部材
２ 多孔質焼結基体
３ 樹脂組成物
３ａ 樹脂単独層
３ｂ 含浸層
４ 含浸層
５ ディンプル
６ 空孔
１０１ スクロール圧縮機
２０１ スイング圧縮機

Claims (8)

1. 多孔質の焼結体からなる多孔質焼結基体（２）と、
   前記多孔質焼結基体（２）の表面に塗装された樹脂組成物（３）と
   を備えており、
   前記多孔質焼結基体（２）は、潤滑油が含浸された含浸層（４）を有しており、
   前記樹脂組成物（３）には、前記樹脂組成物（３）の厚さ以上の深さを有するディンプル（５）が形成されている、
   摺動部材（１）。
2. 前記多孔質焼結基体（２）の一部は、前記ディンプル（５）を通して、外部に露出している、
   請求項１に記載の摺動部材（１）。
3. 前記含浸層（４）の厚さは、１０〜８０μｍである、
   請求項１に記載の摺動部材（１）。
4. 前記ディンプル（５）の直径は、１００〜４００μｍである、
   請求項１に記載の摺動部材（１）。
5. 前記樹脂組成物（３）の表面積に対する前記ディンプル（５）の開口面積の総計の面積割合であるディンプル面積率は、５〜５０％である、
   請求項１に記載の摺動部材（１）。
6. 請求項１から５のいずれかに記載の摺動部材（１）を備えていることを特徴とする流体機械。
7. 前記摺動部材（１）が軸受である、
   請求項６に記載の流体機械。
8. 使用される冷媒が二酸化炭素である、
   請求項７に記載の流体機械。

Images