JP6068016B2 - 流体圧縮機および摺動機構 - Google Patents
流体圧縮機および摺動機構 Download PDFInfo
- Publication number
- JP6068016B2 JP6068016B2 JP2012139583A JP2012139583A JP6068016B2 JP 6068016 B2 JP6068016 B2 JP 6068016B2 JP 2012139583 A JP2012139583 A JP 2012139583A JP 2012139583 A JP2012139583 A JP 2012139583A JP 6068016 B2 JP6068016 B2 JP 6068016B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- sliding
- sliding surface
- fluid
- carboxyl group
- ptfe
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
- F04B39/00—Component parts, details, or accessories, of pumps or pumping systems specially adapted for elastic fluids, not otherwise provided for in, or of interest apart from, groups F04B25/00 - F04B37/00
- F04B39/0005—Component parts, details, or accessories, of pumps or pumping systems specially adapted for elastic fluids, not otherwise provided for in, or of interest apart from, groups F04B25/00 - F04B37/00 adaptations of pistons
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05C—INDEXING SCHEME RELATING TO MATERIALS, MATERIAL PROPERTIES OR MATERIAL CHARACTERISTICS FOR MACHINES, ENGINES OR PUMPS OTHER THAN NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES
- F05C2225/00—Synthetic polymers, e.g. plastics; Rubber
- F05C2225/04—PTFE [PolyTetraFluorEthylene]
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05C—INDEXING SCHEME RELATING TO MATERIALS, MATERIAL PROPERTIES OR MATERIAL CHARACTERISTICS FOR MACHINES, ENGINES OR PUMPS OTHER THAN NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES
- F05C2253/00—Other material characteristics; Treatment of material
- F05C2253/12—Coating
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Compressor (AREA)
- Compressors, Vaccum Pumps And Other Relevant Systems (AREA)
Description
図4に示すように、未変性PTFEを基材とする摺動材は(図4において図示せず)、未変性PTFE分子41中にある、負に帯電したフッ素原子(F-)42が、摺動面43の中の正に帯電した原子44とクーロン引力を介した化学結合45を形成して摺動面43上に図示しない薄膜を形成する。図4において図示しない摺動材は、摺動面43上に形成されたこの薄膜の表面がすべり面となって互いに摺動することで低摩擦化と低摩耗化を具現している。
図5に示すように、未変性PTFEは、真空中であれば摩擦係数と摩耗量が低く良好である。一方、大気中においては、湿度が高ければ、未変性PTFEは、摩擦係数と摩耗量が低く良好であるのに対し、湿度が低くなると摩擦係数と摩耗量が高くなり、良好でなくなる。
しかし、流体として、例えば、乾燥した空気、窒素ガス、アルゴンガス、ヘリウムガスなどの電気的に中性なガスを圧縮する場合、当該電気的に中性なガスによって、未変性PTFE分子41と、摺動面43の中の正に帯電した原子44との間のクーロン引力が遮蔽され、未変性PTFEの付着量が著しく減少してしまう。このような状況になると、未変性PTFEを基材とする摺動材よりも硬質な相手材(摺動面43)が摺動材の表面を直接接触して摩擦するようになる。そのため、切削作用などにより摺動材の摩耗が10倍以上増加し、摺動材の耐久性が低下するという問題があった。
具体的には、この特許文献1には、往復動圧縮機や往復動膨張機等の流体圧縮機械に適用可能な摺動材の耐摩耗性を向上させることができ、したがって、摺動材の交換寿命を長くすることができ、さらには、空気中、窒素ガス等の不活性ガス雰囲気中のいずれにおいても従来以上に耐摩耗性を向上させることができ、特に、窒素ガス等の不活性ガス雰囲気中にて用いた場合においては異常摩耗を防止することができる摺動材及び流体圧縮機械を提供することを目的として、PTFEを基材とし、充填材の一部に酸化銅を含有してなる摺動材と、これを備えてなる流体圧縮機が記載されている。
本願は前記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、流体を圧縮する圧縮室を備えた流体圧縮機であり、前記圧縮室は、摺動面と、前記摺動面と摺動する摺動材と、を備え、前記摺動材が、変性ポリテトラフルオロエチレンを用いて形成されており、前記変性ポリテトラフルオロエチレンが、ポリテトラフルオロエチレンを構成するフッ素の少なくとも一部をエーテルカルボキシル基およびアミノ基から選択される少なくとも一つで置換したものであり、前記摺動面は、前記変性ポリテトラフルオロエチレンを含む薄膜が形成されていることを特徴とする流体圧縮機である。
また、流体を圧縮する圧縮室を備えた流体圧縮機であり、前記圧縮室は、摺動面と、前記摺動面と摺動する摺動材と、を備え、前記摺動材が、変性ポリテトラフルオロエチレンを用いて形成されており、前記変性ポリテトラフルオロエチレンが、下記式(1)で表される化合物であることを特徴とする流体圧縮機である。
また、摺動面と、前記摺動面と摺動する摺動材と、を備え、前記摺動材が、変性ポリテトラフルオロエチレンを用いて形成されており、前記変性ポリテトラフルオロエチレンが、ポリテトラフルオロエチレンを構成するフッ素の少なくとも一部をエーテルカルボキシル基およびアミノ基から選択される少なくとも一つで置換したものであり、前記摺動面は、前記変性ポリテトラフルオロエチレンを含む薄膜が形成されていることを特徴とする摺動機構である。
さらに、摺動面と、前記摺動面と摺動する摺動材と、を備え、前記摺動材が、変性ポリテトラフルオロエチレンを用いて形成されており、前記変性ポリテトラフルオロエチレンが、下記式(2)で表される化合物であることを特徴とする摺動機構。
図1は、本発明の一実施形態に係る流体圧縮機を説明する断面図である。
図1に示すように、本発明の一実施形態に係る流体圧縮機1は、流体を圧縮する圧縮室2を備えている。
かかる作用は、変性PTFEが相手材の表面(摺動面21a)に付着して薄膜3を形成し、この薄膜3と、摺動材23aが接触する面がすべり面4となって互いに摺動することによって得られる。
金属材料としてアルミニウム合金を用いた場合、その表面には通常、自然酸化皮膜が形成されているが、陽極酸化処理などを施すのがより好ましい。このようにすると不動態皮膜が得られ、表面性状がさらに多孔質となり、変性PTFE分子5の摺動面21aへの付着をより強固なものとすることができる。また、前記したように不動態皮膜が得られるので、耐食性が向上する。
これらの態様は、摺動面21aに変性PTFEを塗布したり(塗布法)、少なくとも摺動面21aが変性PTFE分散液内に浸かるようにしたり(浸漬法)することで具現することができる。
なお、摺動材の分子の移着は摩擦中に起こるミクロスケール現象であり、実験的に摩擦中のその場解析を実施することは困難である。そのため、本実施例では、摺動材の付着量を調べるために分子動力学(MD)シミュレーションを行った。
また、前記薄膜とアルミナ層との間にガス分子を介在させることで流体圧縮機の動作環境を模擬し、ガス分子として大気、窒素、アルゴン、ヘリウムを設定した。
MDシミュレーションでは、アルミナ層に対する垂直圧力5×108Pa、水平方向のすべり速度10m/sを与えることで摩擦条件とし、温度300K、積分時間2×10-15s、計算ステップ5×105を採用した。
そして、MDシミュレーションの結果として得られる、摺動材中に含まれる全ての分子の変位から、アルミナ層に対する摺動材の付着体積(付着量(nm3))を求めた。
したがって、これらの変性PTFEを用いて形成された摺動材を備えた流体圧縮機は、ピストンリングなどの摺動材の耐久性が向上し、長寿命化を図ることができることが強く示唆された。なお、主鎖の両端にカルボキシル基を導入したNo.2の条件が、アルミナ層への付着量が最大になるという結果になった。そのため、No.2の条件とすれば、摺動材の耐久性が向上し、長寿命化を図ることができるという効果をより確実に得ることができると推察される。
また、No.1〜6のすべての条件において、大気中以外の乾燥雰囲気、つまり、窒素ガス、アルゴンガス、ヘリウムガス中では、アルミナ層への付着量は概ねこの順に多い結果となった。これは、水分を含まない乾燥ガス中においては、移着しようとする摺動材中の分子とアルミナ表面との界面に介在するガス分子が電気的中性のため、クーロン引力を遮蔽し、PTFE分子の吸着の強さを弱くし、したがって、相手材表面へのPTFEの移着量を減少させるためであると推察された。
例えば、摺動材23aの一例としてピストンリング23を挙げて説明したが、ライダーリング24なども本明細書で説明した変性PTFEを用いて形成することができる。また、その他にも、適宜のシール材、軸受けなども本明細書で説明した変性PTFEを用いて形成することができる。
また、本明細書で説明した変性PTFEは、摺動面と、この摺動面とする摺動する摺動材と、を備えた摺動機構全般に適用することができる。つまり、摺動機構における摺動材を本明細書で説明した変性PTFEを用いて形成することができる。このようにすると、流体圧縮機に限らず、電気的に中性なガス雰囲気下で使用する機械(摺動機構)における摺動材の耐久性が向上し、長寿命化を図ることができる。
2 圧縮室
21 シリンダ
21a 摺動面
22 ピストン
23 ピストンリング
24 ライダーリング
25 ピストンピン
26 連結棒
Claims (9)
- 流体を圧縮する圧縮室を備えた流体圧縮機であり、
前記圧縮室は、摺動面と、前記摺動面と摺動する摺動材と、を備え、
前記摺動材が、変性ポリテトラフルオロエチレンを用いて形成されており、
前記変性ポリテトラフルオロエチレンが、ポリテトラフルオロエチレンを構成するフッ素の少なくとも一部をエーテルカルボキシル基およびアミノ基から選択される少なくとも一つで置換したものであり、
前記摺動面は、前記変性ポリテトラフルオロエチレンを含む薄膜が形成されている
ことを特徴とする流体圧縮機。 - 前記摺動面を構成する部材は金属材料であり、その表面が前記金属材料の酸化物で被覆されていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の流体圧縮機。
- 前記摺動面を構成する部材はアルミニウム合金であり、その表面が酸化アルミニウムで被覆されていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の流体圧縮機。
- 前記薄膜の厚さが、1〜100nmであることを特徴とする請求項1に記載の流体圧縮機。
- 前記流体が、電気的に中性なガスであることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の流体圧縮機。
- 前記電気的に中性なガスが、乾燥した空気、または、窒素、アルゴンおよびヘリウムのうちの少なくとも1種を含有してなるガスであることを特徴とする請求項6に記載の流体圧縮機。
- 摺動面と、前記摺動面と摺動する摺動材と、を備え、
前記摺動材が、変性ポリテトラフルオロエチレンを用いて形成されており、
前記変性ポリテトラフルオロエチレンが、ポリテトラフルオロエチレンを構成するフッ素の少なくとも一部をエーテルカルボキシル基およびアミノ基から選択される少なくとも一つで置換したものであり、
前記摺動面は、前記変性ポリテトラフルオロエチレンを含む薄膜が形成されている
ことを特徴とする摺動機構。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012139583A JP6068016B2 (ja) | 2012-06-21 | 2012-06-21 | 流体圧縮機および摺動機構 |
PCT/JP2013/050626 WO2013190858A1 (ja) | 2012-06-21 | 2013-01-16 | 流体圧縮機および摺動機構 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012139583A JP6068016B2 (ja) | 2012-06-21 | 2012-06-21 | 流体圧縮機および摺動機構 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2014005732A JP2014005732A (ja) | 2014-01-16 |
JP6068016B2 true JP6068016B2 (ja) | 2017-01-25 |
Family
ID=49768469
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2012139583A Active JP6068016B2 (ja) | 2012-06-21 | 2012-06-21 | 流体圧縮機および摺動機構 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6068016B2 (ja) |
WO (1) | WO2013190858A1 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20210002624A (ko) | 2018-04-27 | 2021-01-08 | 가부시키가이샤 고베 세이코쇼 | 피스톤 링 및 압축기 |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0764980B2 (ja) * | 1986-09-24 | 1995-07-12 | 日本合成ゴム株式会社 | 熱可塑性エラストマ−組成物 |
EP0728776B1 (en) * | 1994-06-09 | 1998-10-07 | Daikin Industries, Limited | Fluoroolefin, fluoropolymer, and thermoplastic resin composition containing the polymer |
DE10351812B4 (de) * | 2003-10-30 | 2006-04-20 | Leibniz-Institut Für Polymerforschung Dresden E.V. | Modifizierte Perfluor-Kunststoffe und Verfahren zu ihrer Herstellung |
JP5393967B2 (ja) * | 2007-09-28 | 2014-01-22 | 株式会社日立産機システム | 摺動材及び流体圧縮機械 |
-
2012
- 2012-06-21 JP JP2012139583A patent/JP6068016B2/ja active Active
-
2013
- 2013-01-16 WO PCT/JP2013/050626 patent/WO2013190858A1/ja active Application Filing
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20210002624A (ko) | 2018-04-27 | 2021-01-08 | 가부시키가이샤 고베 세이코쇼 | 피스톤 링 및 압축기 |
US11346332B2 (en) | 2018-04-27 | 2022-05-31 | Kobe Steel, Ltd. | Piston ring and compressor |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2013190858A1 (ja) | 2013-12-27 |
JP2014005732A (ja) | 2014-01-16 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR20070112851A (ko) | 습동부재용 조성물, 습동부재 및 유체기계 | |
JP6068016B2 (ja) | 流体圧縮機および摺動機構 | |
CN202108692U (zh) | 无油润滑压缩机活塞组件 | |
JP4214827B2 (ja) | 圧縮機の摺動部品 | |
CN113260787B (zh) | 气体压缩机以及气体压缩机的制造方法 | |
SG191408A1 (en) | Piston assembly for alernative compressor | |
US20100008808A1 (en) | Sliding face modification material, method for producing sliding face modification material, method for using sliding face modification material, sliding members having sliding face modification material, and compressor comprising sliding members | |
JP4750495B2 (ja) | 往復動圧縮機 | |
JP4471995B2 (ja) | 無給油チェーン及び無給油チェーンの製造方法 | |
JP5393967B2 (ja) | 摺動材及び流体圧縮機械 | |
RU2597323C2 (ru) | Элементы скольжения и поршневой насос/двигатель | |
JP6523595B2 (ja) | 乾燥ガス圧縮機 | |
JP6951561B2 (ja) | 流体機械、機械要素およびフッ素樹脂材 | |
JP4927067B2 (ja) | 無潤滑の往復動圧縮機用ピストンリング及びそれを用いた往復動圧縮機 | |
JP6200696B2 (ja) | ガス圧縮機 | |
JP2005264049A (ja) | シール材及びそれを備えた揺動式圧縮機 | |
JP4128442B2 (ja) | シール材及びそれを備えたスクロール流体機械 | |
JP4416848B2 (ja) | 往復動圧縮機 | |
JP5275421B2 (ja) | 往復動圧縮機 | |
JP7431105B2 (ja) | 圧縮機 | |
JP2020193626A (ja) | 冷凍機用圧縮機の軸受 | |
JPH06109139A (ja) | 無潤滑シール材料 | |
JP2004277610A (ja) | 摺動部材及び非摺動部材並びにスクロール流体機械 | |
JP2012246863A (ja) | ピストン及び摺動用被覆構造 | |
WO2020250743A1 (ja) | 摺動材 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20150130 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20151006 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20151116 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20160607 |
|
RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422 Effective date: 20160627 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20160727 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20161206 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20161222 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6068016 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |