WO2019208031A1 - 流体機械、機械要素およびフッ素樹脂材 - Google Patents

流体機械、機械要素およびフッ素樹脂材 Download PDF

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WO2019208031A1
WO2019208031A1 PCT/JP2019/011593 JP2019011593W WO2019208031A1 WO 2019208031 A1 WO2019208031 A1 WO 2019208031A1 JP 2019011593 W JP2019011593 W JP 2019011593W WO 2019208031 A1 WO2019208031 A1 WO 2019208031A1
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WO
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silicon
fluid machine
aluminum alloy
sliding
metal
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Application number
PCT/JP2019/011593
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English (en)
French (fr)
Inventor
拓 小野寺
小林　義雄
Original Assignee
株式会社日立産機システム
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Publication date
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Priority to JP2020516108A priority Critical patent/JP6951561B2/ja
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    • 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
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C29/00—Component parts, details or accessories of pumps or pumping installations, not provided for in groups F04C18/00 - F04C28/00
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J9/00—Piston-rings, e.g. non-metallic piston-rings, seats therefor; Ring sealings of similar construction
    • F16J9/26—Piston-rings, e.g. non-metallic piston-rings, seats therefor; Ring sealings of similar construction characterised by the use of particular materials

Definitions

  • the present invention relates to a fluid machine, a machine element, and a fluororesin material.
  • a reciprocating fluid machine or a scroll fluid machine is used as a fluid machine for compressing a fluid such as air.
  • fluid machines used in food package manufacturing processes, semiconductor manufacturing processes, and the like are reluctant to mix oil in the fluid. Therefore, the sliding member of the fluid machine used for such an application is often oil-free without using lubricating oil.
  • a piston ring is attached to a piston that reciprocates in a metal cylinder as a sliding member that slides on the inner surface of the cylinder.
  • a tip seal is used as a sliding member that slides on the inner surface of a metal fixed scroll or an end of a turning scroll that is in sliding contact with the fixed scroll while making a circular motion. Is attached.
  • a resin material typified by polytetrafluoroethylene hereinafter referred to as PTFE
  • PTFE polytetrafluoroethylene
  • PTFE has high crystallinity and low shear strength. Therefore, when subjected to shear, PTFE is easily peeled off at the micro level and transferred to a mating surface such as the cylinder inner surface.
  • the sliding member By forming the transfer film on the mating surface, the sliding member itself does not directly contact a hard metal surface such as a cylinder, but slides in contact with the transfer film. The effect of reducing wear can be obtained.
  • the sliding member also requires wear resistance. Therefore, the sliding member is often used as a composite resin material containing PTFE as a base material and various particles such as carbon fiber and molybdenum disulfide for improving wear resistance.
  • Patent Document 1 discloses a scroll type fluid machine that can achieve a long life without increasing costs by blending a sliding member with a hard filler having a hardness higher than the root surface, such as diatomaceous earth or alumina. It is disclosed.
  • Patent Document 2 discloses a method for producing a cross-linked fluororesin composite material having a cross-linked fluororesin layer that has significantly improved wear resistance and excellent adhesion to a substrate by a cross-linking method by irradiation with radiation. It is disclosed.
  • wear resistance can be improved by using a hard filler having a hardness higher than the tooth bottom surface.
  • wear due to an abrasive action may occur unpredictably. If such unpredictable wear occurs, the expected durability may not be exhibited. Thereby, the maintenance cycle of the fluid machine is forced to be shortened, or the life of the fluid machine is shortened.
  • Patent Document 2 it is possible to improve the wear resistance of the fluororesin material formed on the substrate by irradiation of radiation, but the cost is enormous, There was a problem that it was not suitable for processing bulk materials such as piston rings provided in the machine.
  • an object of the present invention is to provide a fluid machine capable of improving wear durability and extending a maintenance cycle, a machine element used therefor, and a fluororesin material.
  • one of the representative fluid machines of the present invention includes a working chamber having a sliding surface made of a metal material and a fluororesin material sliding on the sliding surface. This is achieved by the fact that the fluororesin material contains metal alloy particles having a lower degree of adhesion than the copper-based particles with respect to the sliding surface.
  • one of the representative mechanical elements of the present invention includes a sliding surface made of a metal material, and a fluororesin material that slides on the sliding surface, and the fluororesin This is achieved by including a metal alloy particle having a lower degree of adhesion than the copper-based particles with respect to the sliding surface.
  • one of the representative fluororesin materials of the present invention is a fluororesin material that slides on a sliding surface made of a metal material, and is copper-based on the sliding surface. This is achieved by including particles of a metal alloy that has a lower degree of adhesion than the particles.
  • the fluid machine which can aim at the improvement of wear durability and the extension of a maintenance cycle, the machine element used for this, and a fluororesin material can be provided.
  • FIG. 1 is a sectional view showing sliding part 30 with which a fluid machine concerning an embodiment is equipped.
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing the microstructure of the aluminum alloy particles 32b.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing the overall configuration of the reciprocating fluid machine 40 according to the embodiment.
  • FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view showing a configuration inside the cylinder 41 of the reciprocating fluid machine 40 shown in FIG.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing the configuration of the scroll fluid machine 50.
  • 6 is an enlarged view of a part of the fixed scroll 51 and the orbiting scroll 52 of the scroll fluid machine 50 shown in FIG.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view showing a configuration of a scroll type fluid machine 70 having an Oldham coupling.
  • FIG. 1 is a sectional view showing sliding part 30 with which a fluid machine concerning an embodiment is equipped.
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing the microstructure of the aluminum alloy particles 32b.
  • FIG. 3 is
  • FIG. 8 is an exploded perspective view showing the casing, the orbiting scroll, and the Oldham coupling in FIG.
  • FIG. 9 is an enlarged view of the slider in FIG.
  • FIG. 10 is a monochrome image of the optical micrograph of the microstructure of the aluminum alloy particles 32b used in Example 1.
  • FIG. 11 is a diagram for explaining a friction test in which an example and a comparative example are used.
  • FIG. 12 is a graph showing a comparison between the steady value of the friction coefficient and the wear volume of the block-shaped test piece in the example and the comparative example.
  • FIG. 13 is a graph showing the measurement results of the wear volume of the block-shaped test piece for Examples 1 to 5.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a sliding portion 30 provided in the fluid machine according to the embodiment.
  • the fluid machine has functions such as a pump, a compressor, a refrigerator, a blower, and an expander that decompresses the fluid.
  • the operation system includes, for example, a reciprocating fluid machine and a scroll fluid machine. be able to. An example of the overall configuration of a reciprocating fluid machine or a scroll fluid machine will be described later. In the configuration example described later, the compressor will be mainly described.
  • the fluid to be expanded from the portion corresponding to the discharge port of the compressor by reversely rotating the refrigerator, the blower, and the compressor mechanism using the fluid as a refrigerant.
  • the expander that sucks in and discharges fluid from a portion corresponding to the suction port of the compressor has the same configuration.
  • the sliding portion 30 includes a metal member 31 and a sliding member 32 formed of a composite resin material (fluorine resin material) having a fluororesin as a base material.
  • the sliding member 32 contacts and slides on the member 31 at the sliding interface 33.
  • Lubricating oil, grease, or the like may be supplied to the sliding interface 33.
  • the fluid machine of the embodiment is particularly effective when used in an oil-free state without supplying lubricating oil or the like to the sliding interface 33.
  • the member 31 is subjected to a surface treatment 31b on the surface of a metal material 31a as a base material. That is, in the example shown in FIG. 1, the sliding surface is formed by the surface treatment 31b, and the sliding member 32 can be slid while being brought into contact with the sliding surface to which the surface treatment 31b has been applied.
  • 1 shows an example in which the surface treatment 31b is performed on the surface of the metal material 31a.
  • the metal material 31a does not necessarily have to be subjected to the surface treatment 31b.
  • the material 31a may be exposed. That is, the metal surface of the member 31 may be the metal itself constituting the metal material 31a. In such a case, the surface of the metal material 31a becomes a sliding surface, or a metal compound such as a surface treatment 31b is formed on the metal material 31a. In such a case, the surface of the metal compound becomes a sliding surface.
  • the sliding member 32 In the composite resin material constituting the sliding member 32, aluminum alloy particles (also referred to as a first material) 32b are blended in a fluororesin 32a which is a base material. Details of the aluminum alloy particles 32b will be described later.
  • the sliding member 32 may contain a reinforcing material such as carbon or metal particles that are not an aluminum alloy, or a solid lubricant such as molybdenum disulfide.
  • the metal material 31a constituting the member 31 for example, a light metal such as aluminum, magnesium, or silicon, or a transition metal such as iron, chromium, nickel, molybdenum, titanium, or copper can be used.
  • the metal material 31a include aluminum materials such as aluminum and aluminum alloys, iron materials such as iron and iron-nickel alloys, titanium materials such as titanium and titanium alloys, copper and copper alloys, and the like.
  • a copper-based material can be used.
  • the aluminum material may contain a trace amount of magnesium, silicon, and the like.
  • the iron-based material may contain, for example, chromium, nickel, molybdenum and the like.
  • the surface treatment 31b formed on the surface of the metal material 31a refers to a natural oxide film naturally formed on the metal material 31a or a surface coating artificially applied.
  • a natural oxide film for example, when the metal material 31a is aluminum, it is aluminum oxide, when it is iron, it is iron oxide, and when it is copper, it is copper oxide.
  • surface coating as an example, it is applied by plating treatment, physical vapor deposition (PVD) method, chemical vapor deposition (CVD) method, carburizing treatment, etc., and at least of aluminum, phosphorus, chromium, iron, nickel, zinc Consists of materials including one.
  • PVD physical vapor deposition
  • CVD chemical vapor deposition
  • carburizing treatment etc.
  • surface coatings containing such elements include alumite treatment, aluminum plating, nickel plating, nickel phosphorus plating, chromium plating, iron plating, and zinc plating.
  • PTFE tetrafluoroethylene / perfluoroalkyl vinyl ether copolymer
  • ETFE tetrafluoroethylene / ethylene copolymer
  • polyvinylidene fluoride At least one selected from the group consisting of PVDF
  • two or more types of PTFE and other fluororesins may be mixed and used.
  • the sliding member described in Patent Document 1 includes a fluororesin such as PTFE as a base material, and an oxide-based material such as alumina particles or diatomaceous earth particles, or a copper-based material such as copper particles or bronze particles.
  • a fluororesin such as PTFE
  • an oxide-based material such as alumina particles or diatomaceous earth particles
  • a copper-based material such as copper particles or bronze particles.
  • the copper-based material may cause a problem depending on the material constituting the surface treatment 31b.
  • the problem is that an adhesion phenomenon occurs during sliding when the chemical affinity between the copper-based material added to the sliding member and the surface treatment 31b is high.
  • the friction coefficient dynamic friction coefficient
  • the friction of the fluororesin 32a which is the base material
  • the strength of the base material decreases.
  • wear increases due to the cutting action of the dropped additive.
  • the surface treatment 31b is nickel plating or nickel phosphorus plating corresponds to this example.
  • the sliding member 32 it is necessary for the sliding member 32 to remove oxide-based particles that cause a cutting action. However, if both the oxide-based particles and the copper-based particles are removed, there will be no material that physically reinforces the sliding member 32, resulting in further deterioration of wear. Therefore, it is desirable to use an alternative material having a low chemical affinity with the surface treatment 31b as a reinforcing material.
  • the oxide-based particles are not added to the sliding member 32, and the aluminum alloy particles 32b are added instead of the copper-based particles, thereby dramatically improving the wear resistance of the sliding member 32.
  • the aluminum alloy particles 32b may be added so as to coexist with the copper-based particles.
  • the aluminum alloy particles 32b in the sliding member 32 clearly constitutes the surface treatment 31b, for example, nickel plating or nickel phosphorus plating, and hardly causes adhesion (low degree of adhesion) compared to the copper-based particles. The friction coefficient is not increased, and thus the wear resistance is increased.
  • the above-described aluminum alloy particles 32b are particles containing aluminum as a main component and silicon.
  • a hetero element such as magnesium or zinc may be included.
  • all or a part of silicon has a precipitate 32d precipitated in a matrix of an aluminum-silicon alloy phase (also referred to as a second material) 32c.
  • the deposited silicon deposit 32d generally has a Vickers hardness of about 1000 HV and is harder than the surface treatment 31b applied to the surface of the member 31, for example, nickel plating or nickel phosphorus plating (at most about Vickers hardness of 800 HV). The wear resistance of 31 can be further improved.
  • the Vickers hardness of the aluminum-silicon alloy phase (parent phase) 32c is 200 HV or less, there is no particular problem as the sliding member 32.
  • other than silicon, other elements may be used as long as the Vickers hardness of the parent phase in the aluminum alloy is 200 HV or less.
  • the aluminum alloy particles 32b can be manufactured by, for example, a gas atomizing method using aluminum and silicon powder as raw materials. At this time, the amount of silicon deposited as described above can be controlled by adjusting silicon to an arbitrary ratio.
  • the ratio of silicon in the aluminum alloy particles 32b is not particularly limited, but it is 12% by mass or more and 30% by mass near the eutectic point of the aluminum-silicon alloy. It is suitable to use in the range of% or less.
  • silicon content is less than 12% by mass, silicon precipitates are hardly formed, and sufficient wear resistance cannot be obtained.
  • the silicon content is more than 30% by mass, hard silicon precipitates cause surface treatment 31b. This is because sufficient wear resistance cannot be obtained by cutting.
  • the aluminum alloy particles 32b include a first portion that contains a large amount of silicon and a second portion that contains less silicon or no silicon than the first portion. The hardness of the part is preferably higher than that of aluminum.
  • the particle diameter of the aluminum alloy particles 32b is not particularly limited in order to improve the wear resistance of the sliding member 32, but it is preferable to use particles having a particle diameter of 10 ⁇ m or more and 300 ⁇ m or less. If the particle size is smaller than 10 ⁇ m, it is easy to drop off from the sliding member 32 and sufficient wear resistance cannot be obtained. If the particle size is larger than 300 ⁇ m, the effect of cutting the surface treatment 31 b appears remarkably. This is because sufficient wear resistance cannot be obtained.
  • a base material powder such as PTFE 32a shown in FIG. 1, aluminum alloy particles 32b, and other carbon fiber powders are mixed uniformly with a mixer. Subsequently, after forming into an arbitrary shape by compression molding or injection molding, it can be obtained by firing in an electric furnace or the like. Firing is performed by appropriately adjusting the temperature range according to the type of the base material to be used.
  • the aluminum alloy particles 32b in the sliding member 32 In order to confirm the presence of the aluminum alloy particles 32b in the sliding member 32, it can be confirmed by using, for example, an X-ray diffraction (XRD) method in addition to visual confirmation of the silver white substance. Since the aluminum alloy particles 32b usually have a specific metal crystal, they can be detected by the XRD method.
  • XRD X-ray diffraction
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing an overall configuration of a reciprocating fluid machine 40 according to an embodiment.
  • the reciprocating fluid machine 40 includes a cylinder 41 and a piston 42 that reciprocates inside the cylinder 41.
  • a compression / expansion chamber 43 serving as a working space for compressing or expanding fluid is formed in a space defined by the piston 42 in the cylinder 41.
  • the partition plate 44 is closed by a partition plate 44, and the partition plate 44 is provided with a suction port 44a and a discharge port 44b.
  • the suction port 44a and the discharge port 44b are provided with a suction valve 44c and a discharge valve 44d, respectively, and pipes are connected to the ends of the suction valve 44c and the discharge valve 44d, respectively.
  • the cylinder 41 is open at the lower end side in FIG. 3 and is connected to the housing 45 at the lower end portion.
  • the upper end of the connecting rod 46 is connected to the piston 42 via a piston pin 46a.
  • a motor 47 is accommodated in the housing 45. The motor 47 is connected to the connecting rod 46 so as to be able to transmit power via a pulley 48 connected to the motor 47 and a belt 49 wound around the pulley 48 to which the lower end of the connecting rod 46 is connected.
  • the power of the motor 47 is transmitted to the pulley 48 via the belt 49, and is converted into the vertical movement of the connecting rod 46 and transmitted to the piston 42.
  • the piston 42 By moving the piston 42 up and down, outside air is sucked into the compression / expansion chamber 43 from the suction port 44 a and the suction gas is compressed in the compression / expansion chamber 43.
  • the compressed gas is discharged to the outside of the compression / expansion chamber 43 through the discharge port 44b and collected by the piping.
  • FIG. 4 shows an enlarged configuration of the inside of the cylinder 41 of the reciprocating fluid machine 40 shown in FIG.
  • the piston 42 is provided with an annular piston ring 421 and a hollow cylindrical rider ring 422, and the piston ring 421 and the rider ring 422 are lowered from the inner peripheral surface of the cylinder 41 as the piston 42 moves up and down. Sliding with friction. Thereby, contact and galling between the piston 42 and the cylinder 41 can be prevented, and a smooth sliding state between the piston 42 and the cylinder 41 can be obtained.
  • the cylinder 41 corresponds to the member 31 in FIG. 1, and the piston ring 421 corresponds to the sliding member 32 in FIG.
  • the piston 42 may be made of metal or resin.
  • the cylinder 41 is made of metal with a metal material 31a (see FIG. 1) as a base material, and can be formed using the same material as that described for the metal material 31a.
  • a film may be appropriately formed on the cylinder 41 by the surface treatment 31b for the metal material 31a.
  • the surface of the metal material 31a may be used with a natural oxide film formed, or an alumite treatment, nickel plating, or the like may be formed. Note that a coating may not be formed on the surface of the metal material 31a of the cylinder 41.
  • the piston ring 421 is formed of the above composite resin material. That is, the piston ring 421 is formed using a composite resin material in which at least one of the first material 32b or the second material 32c is blended with a fluororesin as a base material. By using aluminum alloy particles as an additive blended in the composite resin material constituting the piston ring 421, the wear resistance can be improved without increasing the friction coefficient when sliding with the cylinder 41. Similarly to the piston ring 421, the rider ring 422 may be formed using a composite resin material.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing the configuration of the scroll fluid machine 50.
  • the scroll fluid machine 50 includes a casing 53 that forms an outer shell of the scroll fluid machine 50, a drive shaft 54 that is rotatably provided in the casing 53, a fixed scroll 51 that is attached to the casing 53, And a turning scroll 52 provided on the crankshaft 54A of the drive shaft 54 so as to be turnable.
  • the fixed scroll 51 includes a fixed end plate 51a and a fixed scroll wrap 51b formed in a spiral shape on one main surface side of the fixed end plate 51a.
  • the orbiting scroll 52 facing this has an orbiting end plate 52a and an orbiting scroll wrap 52b formed in a spiral shape on one main surface side of the orbiting end plate 52a.
  • a boss portion 52f projects from the center of the rear surface side of the orbiting end plate 52a.
  • the orbiting scroll 52 is arranged to face each other so that the orbiting scroll wrap 52b meshes with the fixed scroll wrap 51b.
  • a compression / expansion chamber 55 is formed between the fixed scroll wrap 51b and the orbiting scroll wrap 52b as a working space for compressing or expanding the fluid.
  • a suction port 56 is formed on the outer peripheral side of the fixed end plate 51 a of the fixed scroll 51.
  • the suction port 56 communicates with the outermost peripheral compression / expansion chamber 55.
  • a discharge port 57 is formed in the center of the fixed end plate 51 a of the fixed scroll 51. The discharge port 57 is open to the compression / expansion chamber 55 on the innermost peripheral side.
  • the drive shaft 54 is rotatably supported by the casing 53 via a ball bearing 58.
  • One end side of the drive shaft 54 is connected to an electric motor or the like (not shown) outside the casing 53, and the other end side of the drive shaft 54 extends into the casing 53 to become a crankshaft 54A.
  • the axis of the crankshaft 54A is eccentric from the axis of the drive shaft 54 by a predetermined dimension.
  • An annular thrust receiving portion 61 is provided on the inner periphery of the casing 53 on the orbiting scroll 52 side.
  • a thrust plate 62 is provided between the thrust receiving portion 61 and the swivel end plate 52a.
  • the thrust plate 62 is formed as an annular plate body made of a metal material such as iron, for example, and when the orbiting scroll 52 revolves, its surface slides with low friction on the orbiting end plate 52a.
  • a thrust load (direction in which the orbiting scroll 52 is separated from the fixed scroll 51) acting on the orbiting scroll 52 during the compression operation is received together with the thrust receiving portion 61. This prevents galling and abnormal wear between the casing 53 and the swivel end plate 52a.
  • an Oldham ring 63 is provided between the thrust receiving portion 61 and the swivel end plate 52a at a position closer to the center than the thrust plate 62.
  • the Oldham ring 63 prevents the orbiting scroll 52 from rotating when the orbiting scroll 52 is rotationally driven by the drive shaft 54, and gives a circular motion with a predetermined radius of orbiting by the crankshaft 54A.
  • the orbiting scroll 52 orbits with a revolving radius of a predetermined size, and the external air sucked from the suction port 56 becomes the fixed scroll wrap 51b and the orbiting scroll wrap. Compressed sequentially in compression / expansion chambers 55 defined between 52b and 52b. This compressed air is discharged from the discharge port 57 of the fixed scroll 51 to an external air tank or the like.
  • FIG. 6 is an enlarged view of a part of the fixed scroll 51 and the orbiting scroll 52 of the scroll fluid machine 50 shown in FIG.
  • a groove 51d is formed on the end surface 51c of the fixed scroll wrap 51b facing the revolving end plate 52a, and a chip seal 591 is fitted in the groove 51d.
  • a groove 52d is also formed in the end surface 52c of the orbiting scroll wrap 52b facing the fixed end plate 51a, and a tip seal 592 is fitted in the groove 52d.
  • the tip seal 591 slides with the wrap bottom surface 52e of the turning end plate 52a, and the tip seal 592 slides with the wrap bottom surface 51e of the fixed end plate 51a.
  • contact between the fixed scroll wrap 51b and the wrap bottom surface 52e of the orbiting mirror plate 52a and contact between the orbiting scroll wrap 52b and the wrap bottom surface 51e of the fixed end plate 51a can be prevented, and a smooth sliding state can be obtained. Can do.
  • the fixed scroll 51 and the orbiting scroll 52 correspond to the member 31 in FIG. 1, and the tip seal 591 and the tip seal 592 correspond to the sliding member 32 in FIG. 1.
  • the fixed scroll 51 and the orbiting scroll 52 are made of metal with a metal material 31a (see FIG. 1) as a base material, and can be formed using the same material as described for the metal material 31a.
  • a coating such as a plating film may be appropriately formed on the wrap bottom surface 51e of the fixed end plate 51a of the fixed scroll 51 and the side surfaces of the fixed scroll wrap 51b by a surface treatment on the metal material 31a.
  • the chip seal 591 and the chip seal 592 are formed of a composite resin material. That is, the chip seal 591 and the chip seal 592 are formed using a composite resin material in which at least one of the first material 32b or the second material 32c is blended with a fluororesin as a base material.
  • a composite resin material in which at least one of the first material 32b or the second material 32c is blended with a fluororesin as a base material.
  • the above-described composite resin material is coated on the surface of the thrust plate 62 or the surface of the swivel mirror plate 52a that forms these sliding surfaces. Also good.
  • the thrust plate 62 is formed of a metal material such as iron.
  • the thrust plate 62 itself may be formed of a composite resin material.
  • the mechanism for preventing the orbiting scroll 52 from rotating by the thrust plate 62 and the Oldham ring 63 provided at a position closer to the center than the thrust plate 62 has been described.
  • the present invention is not limited to this, and the present invention can also be used for a scroll type fluid machine using another rotation prevention mechanism such as an auxiliary crank (not shown).
  • FIGS. 7 to 9 show a configuration of a scroll type fluid machine 70 provided with an Oldham coupling as a rotation preventing mechanism of the orbiting scroll.
  • the scroll fluid machine 70 includes a fixed scroll 71, a turning scroll 72, a casing 73, and a drive shaft 74.
  • the orbiting scroll 72 has an orbiting scroll main body 75 and a substantially disc-shaped rear plate 76 attached to the rear side of the orbiting scroll main body 75.
  • the fixed scroll 71 is provided with a fixed scroll wrap 71b on the surface side (left side in FIG. 7) of the fixed end plate 71a, and a heat radiating plate 71c on the rear side (right side in FIG. 7) of the fixed end plate 71a.
  • the orbiting scroll body 75 is provided with an orbiting scroll wrap 75b on the front side (right side in FIG. 7) of the orbiting end plate 75a so as to face the fixed scroll wrap 71b.
  • a heat radiating plate 75c is provided on the left side).
  • the back plate 76 is fixed to the front end of the heat radiating plate 75c of the orbiting scroll body 75 with a bolt or the like, and a boss portion 76d protrudes in the axial direction at the center of the back surface.
  • the basic configuration of the scroll fluid machine 70 is the same as the configuration shown in FIG. 5 except for the points described above. For this reason, description of portions common to those in FIG. 5 is omitted.
  • Oldham coupling 90 that is a rotation prevention mechanism is provided between the back plate 76 of the orbiting scroll 72 and the flange portion 77 of the casing 73.
  • Oldham coupling 90 includes X-axis guides 91 and 91 extending in the X-axis direction, Y-axis guides 92 and 92 extending in the Y-axis direction orthogonal to the X-axis direction, The slider 93 is in sliding contact with the Y-axis guide 92, and each sphere 94 is disposed on the slider 93.
  • the X-axis guides 91 and 91 and the Y-axis guides 92 and 92 are all formed in an elongated prismatic shape.
  • the X-axis guides 91 and 91 are integrally provided on the sliding surface 77A of the flange portion 77 of the casing 73, and are spaced apart by a certain dimension in the Y-axis direction.
  • the Y-axis guides 92 and 92 are integrally provided on the sliding surface 76A of the back plate 76, and are spaced apart by a certain dimension in the X-axis direction.
  • the slider 93 is formed in a substantially square flat plate shape, the side surfaces 93a and 93a are in sliding contact with the inner surfaces of the X-axis guides 91 and 91 (FIG. 8), and the side surfaces 93b and 93b are Y-axis guides. 92 and 92 (FIG. 8) are mounted so as to be in sliding contact.
  • An escape hole 93c through which the boss 76d of the back plate 76 passes is formed at the center of the slider 93, and through holes 93d, 93d, 93d, 93d are formed at four corners thereof.
  • Spheres 94, 94, 94, 94, 94 are inserted and held in the through hole 93d.
  • the Oldham coupling 90 prevents the rotation of the orbiting scroll 72 by sliding the slider 93 in the X-axis direction and the Y-axis direction, and prevents the rotation of the orbiting scroll 72 with a circular motion having a predetermined radius of rotation. Acts as a mechanism.
  • the orbiting scroll 72 orbits with an orbiting radius of a predetermined dimension
  • the air is sequentially compressed in compression / expansion chambers 79, 79... Defined between the fixed scroll wrap 71b and the orbiting scroll wrap 75b.
  • the compressed air is discharged from the discharge port 80 of the fixed scroll 71 through the discharge pipe 81 and stored in an external tank.
  • the X-axis guides 91 and 91 and the Y-axis guides 92 and 92 are made of metal and the slider 93 is made of resin
  • a region constituting the sliding surface in the slider 93 is formed by the above-described composite resin material. May be.
  • the friction coefficient is increased when sliding with the X-axis guides 91 and 91 and the Y-axis guides 92 and 92. Wear resistance can be improved.
  • the surface forming the sliding surface of the slider 93 may be coated with a composite resin material.
  • the surface of the X-axis guides 91 and 91 and the Y-axis guides 92 and 92 may be coated with a composite resin material.
  • the X-axis guides 91 and 91 and the Y-axis guides 92 and 92 may be made of a composite resin material, and the slider 93 may be made of metal.
  • the atmosphere may be used as the gas supplied into the compression / expansion chamber, or the dry gas may be used. It may be used. That is, when compressing a gas with a low dew point and low humidity, such as high-purity nitrogen gas, the wear of sliding members made of fluororesin is likely to deteriorate, and the maintenance cycle and life of the fluid machinery are shortened. It was easy.
  • the sliding member according to the above-described embodiment can exhibit sufficient wear durability regardless of the type of fluid to be compressed. For this reason, the fluid machine to which the sliding member of the embodiment is applied can be used for compression of dry gas, for example.
  • the dry gas a gas having a dew point of ⁇ 30 ° C. or less can be given.
  • the dry gas include synthetic air, high purity nitrogen gas, oxygen gas, helium gas, argon gas, and hydrogen gas.
  • the sliding member 32 shown in FIG. 1 is applied to a fluid machine represented by a compressor has been described as an example.
  • the sliding member 32 according to the present embodiment may be used for mechanical devices that require solid lubricity, such as a vacuum device, a printing device, an analysis device, and a space-related device, in addition to a fluid machine.
  • Example 1 is a sliding member containing the aluminum alloy particles 32b provided in the present invention.
  • the aluminum alloy particles 32b are composed of aluminum and silicon, and the aluminum concentration is 75 mass% and the silicon concentration is 25 mass%.
  • Comparative Example 1 is a sliding member in which copper particles are blended instead of aluminum alloy particles.
  • the material of the copper particles is pure copper and has a purity of 99.99%.
  • Comparative Example 2 is a sliding member in which bronze particles are blended instead of aluminum alloy particles.
  • Bronze particles are composed of copper and tin, with a copper concentration of 90% by mass and a tin concentration of 10% by mass.
  • PTFE was used as a base material, and the compounding concentration of metal particles was constant on a volume basis.
  • FIG. 10 is a monochrome image of the optical micrograph of the microstructure of the aluminum alloy particles 32b used in Example 1. As shown in the figure, it can be seen that silicon precipitated beyond the eutectic point is present on the surface as a precipitate.
  • the friction test in which the example and the comparative example were tested was performed in the mode shown in FIG.
  • Each material shown in Table 1 was processed into a block-shaped test piece and slid by rotating while contacting a metal ring-shaped test piece to obtain a friction coefficient and a friction volume.
  • the metal ring-shaped test piece (metal material 31a) is an aluminum alloy casting ADC3 having an outer diameter of 13 mm and an inner diameter of 9 mm.
  • the surface was subjected to nickel phosphorus plating, which is a typical surface treatment used industrially.
  • the block-shaped test piece was 6 mm in width, 20 mm in length, and 5 mm in height.
  • the load between the block-shaped test piece and the ring-shaped test piece is 18.8 N, and the peripheral speed at the radius of 5.5 mm in the ring-shaped test piece is 2.3 m / s.
  • the temperature was controlled at 80 ° C. and slid continuously for 6 hours.
  • Fig. 12 shows the steady value of the friction coefficient and the wear volume of the block-shaped specimen obtained as a result of the friction test.
  • the wear volume was determined by comparing the shape of the sliding part before and after the test with a laser displacement meter.
  • both the friction coefficient and the wear volume were minimum as compared with Comparative Examples 1 and 2 when the aluminum alloy particles of Example 1 were used.
  • the friction coefficient is about three times larger than that of the aluminum alloy particles of Example 1. This is because the copper-based particles contained in the test piece on the block and the nickel phosphorus plating applied to the surface of the ring-shaped test piece were adhered. Since the frictional heat per unit time is increased due to the large friction coefficient, the wear of PTFE as a base material is increased. Therefore, the wear as the sliding member was increased when these copper-based particles were used rather than when the aluminum alloy particles were used.
  • the sliding members shown in Examples 2 to 5 are similar to Example 1 shown in Table 1 in that the aluminum alloy particles 32b are blended, but the aluminum and silicon constituting the aluminum alloy particles 32b are the same. Concentration is different.
  • Example 2 to Example 5 were subjected to a friction test under the same experimental conditions as described above.
  • FIG. 13 shows the measurement results of the wear volume of the block-shaped test piece for Examples 1 to 5.
  • the silicon content is less than 12% by mass (near the joining point)
  • silicon precipitates are not generated, and sufficient wear resistance cannot be obtained, and is greater than 30% by mass.
  • the hard silicon precipitates cut the surface treatment 31b, so that sufficient wear resistance cannot be obtained. Therefore, from FIG. 13, it is possible to obtain the best wear resistance, preferably by setting the silicon concentration to 20 to 25% by mass.
  • the sliding member according to the embodiment generates metal fluoride on the sliding surface of the member 31 when sliding with the member 31. Can be suppressed. For this reason, a transfer film is easily formed on the sliding surface, and the wear durability of the sliding member 32 can be improved. Accordingly, by applying the sliding member 32 to, for example, a piston ring of a reciprocating fluid machine or a tip seal of a scroll fluid machine, the wear durability of the piston ring or the tip seal can be improved. become longer. For this reason, the maintenance cycle and life of the reciprocating fluid machine and the scroll fluid machine can be extended.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiment, and includes various modifications.
  • the above-described embodiment has been described in detail for easy understanding of the present invention, and is not necessarily limited to one having all the configurations described.
  • a part of a configuration in one embodiment can be replaced with a configuration in another embodiment, and a configuration in another embodiment can be added to a configuration in one embodiment.
  • tip seal 61 ... thrust receiving portion, 62 ... thrust plate, 63 ... Oldham ring, 71c, 75c ... heat sink 75 ... Orbiting scroll body, 76 ... Back plate, 76A, 77A ... Sliding surface, 77 ... Flange, 81 ... Discharge pipe, 90 ... Oldham joint, 91 ... X-axis guide, 92 ... Y-axis guide, 93 ... Slider 93a, 93b ... side surfaces of the slider 93, 93c ... relief holes, 93d ... through holes, 94 ... spheres

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Abstract

摩耗耐久性の向上やメンテナンスサイクルの延長を図ることができる流体機械及びこれに用いる機械要素並びにフッ素樹脂材を提供する。機械要素は、金属表面を有する部材（３１）と、部材（３１）表面を摺動する摺動部材（３２）と、を有し、摺動部材（３２）は、フッ素樹脂（３２ａ）を母材とし、該母材に、アルミニウム合金粒子（３２ｂ）が配合された複合樹脂材料により形成される。このような機械要素を用いて、レシプロ式の流体機械やスクロール式の流体機械を構成することで、摩耗耐久性の向上やメンテナンスサイクルの延長を図ることができる。

Description

流体機械、機械要素およびフッ素樹脂材
　本発明は、流体機械、機械要素およびフッ素樹脂材に関する。
　空気などの流体を圧縮する流体機械としては、一般に、レシプロ式の流体機械やスクロール式の流体機械が用いられている。特に食品パッケージの製造工程や半導体製造工程などで使用される流体機械は、流体にオイルが混入することが嫌われる。したがって、このような用途で使用される流体機械の摺動部材は、潤滑油を用いないオイルフリーとされることが多い。
　例えばレシプロ式流体機械において、金属製のシリンダ内を往復動するピストンには、シリンダの内面と摺動する摺動部材として、ピストンリングが取り付けられている。一方、例えばスクロール式の流体機械において、金属製の固定スクロールや、固定スクロールに対して円運動しながら摺接する旋回スクロールの端部には、これらの内面と摺動する摺動部材として、チップシールが取り付けられている。
　オイルフリーの摺動部材としては、例えばポリテトラフルオロエチレン（以下、ＰＴＦＥという。）に代表される樹脂材料が知られている。例えばＰＴＦＥは、結晶性が高く、せん断強度が小さいため、せん断を受けるとミクロレベルで容易に表層剥離し、シリンダ内面などの相手面に移着する。相手面に移着膜が形成されることにより、摺動部材自体は、シリンダ等の硬質の金属面とは直接接触せず、移着膜と接触して摺動することから、低摩擦化や低摩耗化の効果を得ることが可能となる。一方、摺動部材には耐摩耗性も必要となる。そこで摺動部材は、例えばＰＴＦＥを母材とし、耐摩耗性の向上のため、炭素繊維や二硫化モリブデンといった様々な粒子を配合した複合樹脂材として用いることが多い。
　例えば特許文献１には、珪藻土やアルミナなど、歯底面以上の硬度をもった硬質充填材を摺動部材に配合することで、コストアップを招かずに高寿命化を実現できるスクロール式流体機械が開示されている。また、特許文献２には、放射線の照射による架橋法によって、耐摩耗性が顕著に向上し、基材との密着性にも優れた架橋フッ素樹脂層を有する架橋フッ素樹脂複合材料の製造方法が開示されている。
特開２０１１－１７９３９２号公報 特開２０１０－１５５４４３号公報
　特許文献１に記載の技術を用いることで、摺動部材の耐摩耗性を向上し、それによって流体機械としての耐久性を飛躍的に向上できるようになった。しかし、近年になって、産業界から耐久性のさらなる向上が求められるようになってきた。
　しかるに、特許文献１に記載の技術によれば、歯底面以上の硬度をもった硬質充填材を用いることで耐摩耗性の向上を図ることができるが、一方で、摺動中に摺動部材から硬質充填材が脱落などした際には、逆にアブレシブ作用による摩耗が予測不能に発生することがある。このように予測不能な摩耗が発生すると、期待される耐久性を発揮できない虞れがある。それにより、流体機械のメンテナンスサイクルの短縮を余儀なくされるか、さもなくば流体機械の寿命短縮を招来する。
　また、特許文献２に記載の技術によれば、放射線の照射によって基材上に成膜されたフッ素樹脂材料の耐摩耗性の向上を図ることができるが、コストが膨大であることや、流体機械に具備されるピストンリングのようなバルク材の処理には適さないなどの問題があった。
　そこで本発明は、摩耗耐久性の向上やメンテナンスサイクルの延長を図ることができる流体機械及びこれに用いる機械要素並びにフッ素樹脂材を提供することを目的とする。
　上記課題を解決するために、代表的な本発明の流体機械の一つは、作動室が、金属材からなる摺動面と、前記摺動面上を摺動するフッ素樹脂材と、を備え、前記フッ素樹脂材が、前記摺動面に対して銅系粒子よりも凝着度が低い金属合金の粒子を含むことにより達成される。
　上記課題を解決するために、代表的な本発明の機械要素の一つは、金属材からなる摺動面と、前記摺動面上を摺動するフッ素樹脂材と、を備え、前記フッ素樹脂材が、前記摺動面に対して銅系粒子よりも凝着度が低い金属合金の粒子を含むことにより達成される。
　上記課題を解決するために、代表的な本発明のフッ素樹脂材の一つは、金属材からなる摺動面上を摺動するフッ素樹脂材であって、前記摺動面に対して銅系粒子よりも凝着度が低い金属合金の粒子を含むことにより達成される。
　本発明によれば、摩耗耐久性の向上やメンテナンスサイクルの延長を図ることができる流体機械及びこれに用いる機械要素並びにフッ素樹脂材を提供することができる。
　上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施の形態の説明により明らかにされる。
図１は、実施形態に係る流体機械に備えられる摺動部３０を示す断面図である。 図２は、アルミニウム合金粒子３２ｂのミクロ組織を表す模式図である。 図３は、実施形態に係るレシプロ式流体機械４０の全体構成を示す断面図である。 図４は、図３に示すレシプロ式流体機械４０のシリンダ４１内部の構成を拡大して示す断面図である。 図５は、スクロール式流体機械５０の構成を示す断面図である。 図６は、図５に示すスクロール式流体機械５０の固定スクロール５１及び旋回スクロール５２の一部を拡大して示す図である。 図７は、オルダム継手を備えたスクロール式流体機械７０の構成を示す断面図である。 図８は、図７中のケーシング、旋回スクロール及びオルダム継手を示す分解斜視図である。 図９は、図７中のスライダを拡大して示す図である。 図１０は、実施例１で用いたアルミニウム合金粒子３２ｂのミクロ組織の光学顕微鏡写真をモノクロ画像化したものである。 図１１は、実施例と比較例を供試した摩擦試験を説明するための図である。 図１２は、実施例と比較例とで、摩擦係数の定常値とブロック状試験片の摩耗体積とを比較して示すグラフである。 図１３は、実施例１～実施例５について、ブロック状試験片の摩耗体積の測定結果を示すグラフである。
　本明細書中、「アルミニウム合金」というときは、母相がビッカース硬度で２００ＨＶ以下の、アルミニウムを主成分とする合金をいう。また、「銅系粒子」とは、銅粒子及び青銅粒子をいう。
　図１は、実施形態に係る流体機械に備えられる摺動部３０を示す図である。流体機械は機能としては、例えば流体を加圧するポンプや圧縮機、冷凍機、送風機、流体を減圧する膨張機などがあり、動作方式としては、例えばレシプロ式流体機械やスクロール式流体機械などを挙げることができる。レシプロ式流体機械やスクロール式流体機械の全体構成例については後述する。後述の構成例では主として圧縮機について説明するが、上述の通り流体を冷媒とする冷凍機や送風機、圧縮機の機構を逆回転させることで圧縮機の吐出口に相当する部位から膨張対象の流体を吸い込み、圧縮機の吸込口に相当する部位から流体を吐き出す膨張機も同様の構成である。
　図１において、摺動部３０は、金属製の部材３１と、フッ素樹脂を母材とする複合樹脂材料(フッ素樹脂材)により形成された摺動部材３２と、を有している。摺動部３０では、摺動部材３２が、摺動界面３３において部材３１と接触して摺動する。摺動界面３３には、潤滑油やグリースなどが供給されてもよい。但し、実施形態の流体機械は、摺動界面３３に潤滑油等を供給せず、オイルフリーの状態で使用したときに、特に効果が発揮される。
　図１に示す例では、部材３１は、基材としての金属材３１ａの表面に、表面処理３１ｂが施されている。即ち、図１に示す例では、表面処理３１ｂにより摺動面が形成されており、この表面処理３１ｂが施された摺動面に、摺動部材３２を接触させつつ摺動させることができる。なお、図１では、金属材３１ａの表面に表面処理３１ｂがなされている例を示したが、金属材３１ａには、必ずしも表面処理３１ｂがなされていなくてもよく、部材３１の表面に、金属材３１ａが露出していていもよい。即ち、部材３１の金属表面は、金属材３１ａを構成する金属そのものでもよく、かかる場合には金属材３１ａの表面が摺動面となり、あるいは金属材３１ａ上に、表面処理３１ｂ等の金属化合物が形成されていてもよく、かかる場合には金属化合物の表面が摺動面となる。
　摺動部材３２を構成する複合樹脂材料には、母材であるフッ素樹脂３２ａ中に、アルミニウム合金粒子(第一の材料ともいう)３２ｂが配合されている。アルミニウム合金粒子３２ｂの詳細については、後述する。摺動部材３２には、上記したアルミニウム合金粒子３２ｂに加えて、カーボンやアルミニウム合金でない金属粒子などの補強材や二硫化モリブデンなどの固体潤滑材が配合されていてもよい。
　部材３１を構成する金属材３１ａとしては、例えば、アルミニウム、マグネシウム、ケイ素等の軽金属や、鉄、クロム、ニッケル、モリブデン、チタン、銅等の遷移金属を用いることができる。金属材３１ａとしては、具体的には、例えばアルミニウムやアルミニウム合金等のアルミニウム系材料、鉄や鉄－ニッケル合金等の鉄系材料、チタンやチタン合金等のチタン系材料、銅や銅合金等の銅系材料を用いることができる。中でも、アルミニウム系材料を用いた場合に、耐摩耗性について優れた効果を得ることができる。アルミニウム系材料には、例えば微量のマグネシウム、ケイ素等が含有されていてもよい。また、鉄系材料には、例えばクロム、ニッケル、モリブデン等が含有されていてもよい。
　金属材３１ａの表面に形成される表面処理３１ｂは、金属材３１ａに自然に生成した自然酸化膜や、人工的に施した表面コーティングのことを言う。自然酸化膜の場合、例えば金属材３１ａがアルミニウムの場合には酸化アルミニウムであり、鉄の場合には酸化鉄であり、銅の場合には酸化銅である。表面コーティングの場合、一例として、メッキ処理や物理蒸着（ＰＶＤ）法、化学蒸着（ＣＶＤ）法、浸炭処理等により施されるものであり、アルミニウム、リン、クロム、鉄、ニッケル、亜鉛のうち少なくとも１つを含む材料で構成される。このような元素を含む表面コーティングの一例として、アルマイト処理、アルミニウムめっき、ニッケルめっき、ニッケルリンめっき、クロムめっき、鉄めっき、亜鉛めっきなどを挙げることができる。
　摺動部材３２を構成する複合樹脂材料のフッ素樹脂３２ａとしては、ＰＴＦＥ、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）、テトラフルオロエチレン・エチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）からなる群から選ばれる少なくとも一つを用いることができる。例えば、ＰＴＦＥと、それ以外のフッ素樹脂とを２種類以上混合して用いてもよい。
　摺動部材３２を構成する複合樹脂材料に配合する添加物として、アルミニウム合金粒子３２ｂを用いる理由について、説明する。例えば、特許文献１に記載の摺動部材は、ＰＴＦＥなどのフッ素樹脂を母材とし、アルミナ粒子や珪藻土の粒子などの酸化物系材料、銅粒子や青銅粒子などの銅系材料が添加されている。酸化物系材料は比較的硬いので、摺動部材の耐摩耗性向上に有効ではあったが、前記の通り、せん断による脱落などによりアブレシブ粒子となり、切削作用によって摩耗を招来することがあった。
　一方、銅系材料は、表面処理３１ｂを構成する材料によっては、問題を引き起こすことがあった。具体的にその問題とは、摺動部材に添加された銅系材料と、表面処理３１ｂとの化学的親和性が高い場合、摺動中に凝着現象が発生することである。凝着現象が発生すると、摩擦係数(動摩擦係数)の増大を招き、その結果として過大な摩擦熱により母材であるフッ素樹脂３２ａの溶融が生じて摩耗が増大し、また母材の強度低下により添加物の脱落が発生すると、脱落した添加物の切削作用により摩耗が増大する。例えば、表面処理３１ｂが、ニッケルめっきやニッケルリンめっきの場合がこの例に相当する。
　従って、摺動部材３２としては、切削作用を生じる酸化物系粒子を取り除く必要がある。ただし、酸化物系粒子と銅系粒子の双方とも取り除いてしまうと、摺動部材３２を物理的に補強する材料が皆無となってしまうため、さらなる摩耗悪化を招く。よって、表面処理３１ｂと化学的親和性の低い代替材料を、補強する材料として用いることが望ましい。
　そこで本実施形態では、摺動部材３２に酸化物系粒子を添加せず、また銅系粒子の代わりにアルミニウム合金粒子３２ｂを添加しており、これによって、摺動部材３２の耐摩耗性を飛躍的に向上させることができる。ただし、銅系粒子と併存する形でアルミニウム合金粒子３２ｂを添加してもよい。摺動部材３２中のアルミニウム合金粒子３２ｂは、銅系粒子に比べると明らかに、表面処理３１ｂを構成する、例えばニッケルめっきやニッケルリンめっきと凝着を起こしにくい（凝着度が低い）ため、摩擦係数の増大を招かず、よって耐摩耗性が高くなる。
　ここで、上記したアルミニウム合金粒子３２ｂは、アルミニウムを主成分とし、ケイ素を含んで成る粒子である。この他、マグネシウムや亜鉛などのヘテロ元素を含んでいてもよい。図２に示すように、アルミニウム合金粒子３２ｂ中で、ケイ素の全部もしくは一部は、析出物３２ｄが、アルミニウム－ケイ素合金相(第二の材料ともいう)３２ｃのマトリックスの中に析出している。析出したケイ素の析出物３２ｄは、一般にビッカース硬度で約１０００ＨＶとなり、部材３１の表面に施された表面処理３１ｂ、例えばニッケルめっきやニッケルリンめっき（最大でもビッカース硬度８００ＨＶ程度）よりも硬いため、部材３１の耐摩耗性をより向上させることができる。尚、アルミニウム－ケイ素合金相（母相）３２ｃのビッカース硬度は２００ＨＶ以下であるので、摺動部材３２として特に問題はない。ただしケイ素以外でも、アルミニウム合金における母相のビッカース硬度が２００ＨＶ以下であれば、他の元素を用いてよい。
　アルミニウム合金粒子３２ｂは、例えば、アルミニウムとケイ素の粉末を原料としたガスアトマイズ法などによって製造できる。このとき、ケイ素を任意の割合とすることで、前述のケイ素の析出量を制御できる。摺動部材３２の耐摩耗性の向上のため、アルミニウム合金粒子３２ｂ中のケイ素の割合は、特に限定されるものではないが、アルミニウム－ケイ素合金の共晶点付近の１２質量％以上、３０質量％以下の範囲で用いると好適である。ケイ素の割合が１２質量％よりも小さいと、ケイ素の析出物が生じにくく、十分な耐摩耗性が得られず、また３０質量％よりも大きいと、硬質なケイ素の析出物が表面処理３１ｂを切削するなどして十分な耐摩耗性が得られないからである。アルミニウム合金粒子３２ｂには、ケイ素が多く含まれている第１の部分と、第１の部分よりケイ素が少なく含まれている又はケイ素が含まれていない第２の部分とがあり、第１の部分の硬度が、アルミニウムの硬度よりも高いと好ましい。
　また、摺動部材３２の耐摩耗性の向上のため、アルミニウム合金粒子３２ｂの粒径も特に限定されるものではないが、粒径１０μｍ以上、３００μｍ以下のものを用いると好適である。粒径が１０μｍよりも小さいと、摺動部材３２から脱落しやすく、十分な耐摩耗性が得られず、また粒径が３００μｍよりも大きいと、表面処理３１ｂを切削する作用が顕著に現れるため、十分な耐摩耗性が得られないからである。
　摺動部材３２を構成する複合樹脂材料を製造する際には、一般に、図１に示すＰＴＦＥ３２ａ等の母材の粉末、アルミニウム合金粒子３２ｂ、その他炭素繊維などの粉末を、ミキサーで均一に混合し、続いて圧縮成形又は射出成形で任意の形状に成形した後、電気炉等で焼成して得ることができる。焼成は、使用する母材の種類に応じて、その温度範囲を適宜調整して行う。
　摺動部材３２における、アルミニウム合金粒子３２ｂの存在を確認するためには、目視による銀白色物質の確認の他、例えばＸ線回折（ＸＲＤ）法を用いて確認することができる。アルミニウム合金粒子３２ｂは、特定の金属結晶を有することが常であるため、ＸＲＤ法で検出することができる。
　図３は、一実施形態に係るレシプロ式流体機械４０の全体構成を示す断面図である。レシプロ式流体機械４０は、シリンダ４１と、シリンダ４１内部を往復動するピストン４２と、を有している。シリンダ４１内の、ピストン４２により画成された空間には、流体を圧縮又は膨張させる作動空間としての圧縮／膨張室４３が形成されている。
　シリンダ４１の図３中上端は、仕切り板４４により閉塞されており、この仕切り板４４に、吸入口４４ａ、吐出口４４ｂが設けられている。吸入口４４ａ、吐出口４４ｂには、それぞれ、吸入弁４４ｃ、吐出弁４４ｄが設けられており、吸入弁４４ｃ、吐出弁４４ｄの先には、それぞれ配管が接続されている。
　シリンダ４１は、図３中下端側が開放されており、この下端部において、筐体４５と接続されている。ピストン４２には、ピストンピン４６ａを介して連結棒４６の上端が接続されている。筐体４５内には、モータ４７が収容されている。モータ４７に連結されたプーリ４８、及び連結棒４６の下端が連結されたプーリ４８間に巻き回されたベルト４９を介して、モータ４７は連結棒４６に動力伝達可能に接続されている。
　レシプロ式流体機械４０の作動時には、モータ４７の動力を、ベルト４９を介してプーリ４８に伝達し、連結棒４６の上下運動に変換してピストン４２に伝える。ピストン４２を上下動させることで、吸入口４４ａから圧縮／膨張室４３内に外気を吸入し、圧縮／膨張室４３内で吸入ガスを圧縮する。圧縮されたガスは、吐出口４４ｂを通って圧縮／膨張室４３の外部に吐出され、配管により回収される。
　図４に、図３に示すレシプロ式流体機械４０のシリンダ４１内部の構成を拡大して示す。ピストン４２には、環状のピストンリング４２１、中空円筒状のライダーリング４２２が環装されており、ピストン４２の上下動に伴い、ピストンリング４２１、ライダーリング４２２が、シリンダ４１の内周面と低摩擦で摺動する。これにより、ピストン４２とシリンダ４１との接触やカジリを防止することができ、ピストン４２とシリンダ４１とのスムーズな摺動状態を得ることができる。
　シリンダ４１は、図１における部材３１に該当し、ピストンリング４２１は、図１における摺動部材３２に該当する。ピストン４２は、金属製であってもよいし、樹脂製であってもよい。シリンダ４１は、金属材３１ａ（図１参照）を基材とする金属製であり、金属材３１ａについて説明したものと同様の材料を用いて形成することができる。シリンダ４１には、金属材３１ａに対する表面処理３１ｂにより、適宜被膜を形成してもよい。例えば、金属材３１ａの表面は自然酸化膜が生じたまま用いてもよいし、アルマイト処理やニッケルめっき等を形成してもよい。なお、シリンダ４１の金属材３１ａの表面には、被膜を形成しなくてもよい。
　ピストンリング４２１は、上記した複合樹脂材料により形成する。即ち、ピストンリング４２１は、母材であるフッ素樹脂に、第一の材料３２ｂ又は第二の材料３２ｃの少なくとも一方が配合されている複合樹脂材料を用いて形成する。ピストンリング４２１を構成する複合樹脂材料に配合する添加物としてアルミニウム合金粒子を用いることで、シリンダ４１と摺動した際に摩擦係数を増大させることなく耐摩耗性を向上できる。ライダーリング４２２についても、ピストンリング４２１と同様、複合樹脂材料を用いて形成してもよい。
　図５は、スクロール式流体機械５０の構成を示す断面図である。図５において、スクロール式流体機械５０は、スクロール式流体機械５０の外殻をなすケーシング５３と、ケーシング５３に回転可能に設けられた駆動軸５４と、ケーシング５３に取り付けられた固定スクロール５１と、駆動軸５４のクランク軸５４Ａに旋回可能に設けられた旋回スクロール５２と、を有している。
　固定スクロール５１は、固定鏡板５１ａと、固定鏡板５１ａの一主面側に渦巻状に形成された固定スクロールラップ５１ｂと、を有している。これと対向する旋回スクロール５２は、旋回鏡板５２ａと、旋回鏡板５２ａの一主面側に渦巻状に形成された旋回スクロールラップ５２ｂと、を有している。旋回スクロール５２には、旋回鏡板５２ａの背面側中央にボス部５２ｆが突設されている。
　旋回スクロール５２は、旋回スクロールラップ５２ｂが、固定スクロールラップ５１ｂと互いに噛み合うように、互いに対向して配置されている。これにより、固定スクロールラップ５１ｂと旋回スクロールラップ５２ｂとの間に、流体を圧縮又は膨張する作動空間としての圧縮／膨張室５５が形成される。
　固定スクロール５１の固定鏡板５１ａの外周側には、吸入口５６が穿設されている。吸入口５６は、最外周側の圧縮／膨張室５５に連通している。また、固定スクロール５１の固定鏡板５１ａの中心部には、吐出口５７が穿設されている。吐出口５７は、最内周側の圧縮／膨張室５５に開口している。
　駆動軸５４は、玉軸受５８を介してケーシング５３に回転可能に支持されている。駆動軸５４の一端側は、ケーシング５３外で電動モータ等(不図示)に連結されており、駆動軸５４の他端側は、ケーシング５３内に伸張してクランク軸５４Ａとなる。クランク軸５４Ａの軸線は、駆動軸５４の軸線に対して、所定寸法だけ偏心している。
　ケーシング５３の旋回スクロール５２側の内周には、円環状のスラスト受部６１が設けられている。スラスト受部６１と旋回鏡板５２ａとの間には、スラストプレート６２が設けられている。スラストプレート６２は、例えば鉄等の金属材料により円環状の板体として形成されており、旋回スクロール５２が旋回運動したときに、旋回鏡板５２ａに対してその表面が低摩擦で摺動し、主に圧縮運転時に旋回スクロール５２に作用するスラスト方向（旋回スクロール５２を固定スクロール５１から離間させる方向）の荷重をスラスト受部６１と共に受承する。これにより、ケーシング５３と旋回鏡板５２ａとのかじりや異常摩耗を防止する。
　また、スラスト受部６１と旋回鏡板５２ａとの間には、スラストプレート６２より中心寄りの位置に、オルダムリング６３が設けられている。オルダムリング６３は、駆動軸５４によって旋回スクロール５２が回転駆動されたときに、旋回スクロール５２の自転を防止し、クランク軸５４Ａによる所定寸法の旋回半径を持った円運動を与える。
　不図示の電動モータ等により駆動軸５４を回転駆動させると、旋回スクロール５２が所定寸法の旋回半径で旋回運動し、吸入口５６から吸い込まれた外部の空気が、固定スクロールラップ５１ｂと旋回スクロールラップ５２ｂとの間に画成された圧縮／膨張室５５…内で順次圧縮される。この圧縮空気は、固定スクロール５１の吐出口５７から、外部の空気タンク等に吐出される。
　図６に、図５に示すスクロール式流体機械５０の固定スクロール５１及び旋回スクロール５２の一部を拡大して示す。固定スクロールラップ５１ｂの旋回鏡板５２ａとの対向側の端面５１ｃには、溝５１ｄが形成されており、この溝５１ｄには、チップシール５９１が嵌め込まれている。また、旋回スクロールラップ５２ｂの固定鏡板５１ａとの対向側の端面５２ｃにも、溝５２ｄが形成されており、この溝５２ｄにもチップシール５９２が嵌め込まれている。
　旋回スクロール５２の旋回運動に伴い、チップシール５９１が旋回鏡板５２ａのラップ底面５２ｅと摺動し、チップシール５９２が固定鏡板５１ａのラップ底面５１ｅと摺動する。これにより、固定スクロールラップ５１ｂと旋回鏡板５２ａのラップ底面５２ｅとの接触や、旋回スクロールラップ５２ｂと固定鏡板５１ａのラップ底面５１ｅとの接触を防止することができ、スムーズな摺動状態を得ることができる。
　図６において、固定スクロール５１及び旋回スクロール５２は、図１における部材３１に該当し、チップシール５９１及びチップシール５９２は、図１における摺動部材３２に該当する。固定スクロール５１及び旋回スクロール５２は、金属材３１ａ（図１参照）を基材とする金属製であり、金属材３１ａについて説明したものと同様の材料を用いて形成することができる。固定スクロール５１の固定鏡板５１ａのラップ底面５１ｅ及び固定スクロールラップ５１ｂの側面には、金属材３１ａに対する表面処理により、適宜メッキ膜等の被膜を形成してもよい。
　チップシール５９１及びチップシール５９２は、複合樹脂材料により形成する。即ち、チップシール５９１及びチップシール５９２は、母材であるフッ素樹脂に、第一の材料３２ｂ又は第二の材料３２ｃの少なくとも一方が配合されている複合樹脂材料を用いて形成する。チップシール５９１及びチップシール５９２を構成する複合樹脂材料に配合する添加物としてアルミニウム合金粒子を用いることで、固定スクロール５１及び旋回スクロール５２と摺動した際に摩擦係数を増大させることなく耐摩耗性を向上できる。
　また、図５においてスラストプレート６２と旋回鏡板５２ａとの摺動部において、これらの摺動面を形成するスラストプレート６２の表面又は旋回鏡板５２ａの表面に、上記した、複合樹脂材料をコーティングしてもよい。また、上記した説明では、スラストプレート６２を、鉄等の金属材料により形成した例を示したが、スラストプレート６２自体を、複合樹脂材料により形成してもよい。
　また、上記した説明では、スラストプレート６２と、スラストプレート６２より中心寄りの位置に設けられたオルダムリング６３により、旋回スクロール５２の自転を防止する機構について示したが、本発明における実施形態はこれに限られるものではなく、本発明は、例えば補助クランク（図示しない）など他の自転防止機構を用いたスクロール式流体機械にも用いることができる。
　図５～図６では、旋回スクロール５２の自転を防止する機構として、オルダムリング６３を備えたスクロール式流体機械５０の構成を示した。これに対し図７～図９では、旋回スクロールの自転防止機構として、オルダム継手を備えたスクロール式流体機械７０の構成を示す。図７において、スクロール式流体機械７０は、固定スクロール７１、旋回スクロール７２、ケーシング７３、駆動軸７４を有する。旋回スクロール７２は、旋回スクロール本体７５と、旋回スクロール本体７５の背面側に取り付けられた、略円板状の背面プレート７６とを有している。
　固定スクロール７１は、固定鏡板７１ａの表面側(図７で左側)に固定スクロールラップ７１ｂが設けられ、固定鏡板７１ａの背面側(図７で右側)に放熱板７１ｃが設けられている。また、旋回スクロール本体７５は、旋回鏡板７５ａの表面側(図７で右側)に、固定スクロールラップ７１ｂと対向するように、旋回スクロールラップ７５ｂが設けられ、旋回鏡板７５ａの背面側(図７で左側)に放熱板７５ｃが設けられている。
　背面プレート７６は、旋回スクロール本体７５の放熱板７５ｃの先端に、ボルト等により固着されており、その背面中央部には、ボス部７６ｄが軸方向に突出している。なお、スクロール式流体機械７０の基本的な構成は、上記した点以外は、図５に示す構成と同様である。このため、図５と共通する部分については説明を省略する。
　スクロール式流体機械７０では、旋回スクロール７２の背面プレート７６と、ケーシング７３のフランジ部７７との間に、自転防止機構であるオルダム継手９０が設けられている。図８～図９に示すように、オルダム継手９０は、Ｘ軸方向に延びるＸ軸ガイド９１、９１、Ｘ軸方向に直交するＹ軸方向に延びるＹ軸ガイド９２、９２、Ｘ軸ガイド９１及びＹ軸ガイド９２に摺接するスライダ９３、及びスライダ９３に配置された各球体９４を有している。
　Ｘ軸ガイド９１、９１、Ｙ軸ガイド９２、９２は、いずれも細長い角柱状に形成されている。Ｘ軸ガイド９１、９１は、ケーシング７３のフランジ部７７の摺動面７７Ａに一体に設けられており、Ｙ軸方向に一定の寸法だけ離間して設置されている。Ｙ軸ガイド９２、９２は、背面プレート７６の摺動面７６Ａに一体に設けられており、Ｘ軸方向に一定の寸法だけ離間して設置されている。
　図９において、スライダ９３は、略正方形の平板状に形成されており、側面９３ａ、９３ａが、Ｘ軸ガイド９１、９１(図８)の内面に摺接し、側面９３ｂ、９３ｂが、Ｙ軸ガイド９２、９２(図８)の内面に摺接するように装着されている。スライダ９３の中央部には、背面プレート７６のボス部７６ｄが貫通する逃し穴９３ｃが穿設されており、その４隅には、貫通孔９３ｄ、９３ｄ、９３ｄ、９３ｄが穿設されている。貫通孔９３ｄには、球体９４、９４、９４、９４が挿入されて保持される。
　オルダム継手９０は、スライダ９３をＸ軸方向、Ｙ軸方向に摺動変位させることにより、旋回スクロール７２の自転を防止し、旋回スクロール７２に所定寸法の旋回半径をもった円運動を与える自転防止機構として機能する。
　図７に示すスクロール式流体機械７０は、不図示の電動モータ等により駆動軸７４を回転駆動させると、旋回スクロール７２が所定寸法の旋回半径で旋回運動し、吸入口７８から吸込まれた外部の空気が、固定スクロールラップ７１ｂと旋回スクロールラップ７５ｂとの間に画成された圧縮／膨張室７９、７９…内で順次圧縮される。この圧縮空気は、固定スクロール７１の吐出口８０から、吐出パイプ８１を介して吐き出され、外部のタンクに貯留される。
　例えばＸ軸ガイド９１、９１、Ｙ軸ガイド９２、９２が金属製であり、スライダ９３が樹脂製である場合、スライダ９３における、摺動面を構成する領域を、上記した複合樹脂材料により形成してもよい。かかる場合、スライダ９３を構成する複合樹脂材料に配合する添加物としてアルミニウム合金粒子を用いることで、Ｘ軸ガイド９１、９１、Ｙ軸ガイド９２、９２と摺動した際に摩擦係数を増大させることなく耐摩耗性を向上できる。
　また、スライダ９３の摺動面を形成する面を、複合樹脂材料によりコーティングしてもよい。また、Ｘ軸ガイド９１、９１、Ｙ軸ガイド９２、９２が金属製である場合には、Ｘ軸ガイド９１、９１、Ｙ軸ガイド９２、９２の表面に、複合樹脂材料をコーティングしてもよい。また、Ｘ軸ガイド９１、９１、Ｙ軸ガイド９２、９２を複合樹脂材料により構成し、スライダ９３を金属製としてもよい。
　図３～図４に示すレシプロ式流体機械、及び図５～図９に示すスクロール式流体機械においては、いずれも圧縮／膨張室内に供給するガスとして、大気を用いてもよいし、乾燥ガスを用いてもよい。即ち、高純度窒素ガス等の、露点が低く、湿度が低いガスを圧縮する際には、フッ素樹脂を母材とする摺動部材の摩耗が悪化し易く、流体機械のメンテナンスサイクルや寿命が短くなり易かった。上記した実施形態に係る摺動部材は、圧縮する流体の種類に拠らずに、十分な摩耗耐久性を発現できる。このため、実施形態の摺動部材を適用した流体機械を、例えば乾燥ガスの圧縮に供することもできる。
　乾燥ガスの例としては、露点が－３０℃以下のガスを挙げることができる。乾燥ガスとしては、例えば合成空気、高純度窒素ガス、酸素ガス、ヘリウムガス、アルゴンガス、水素ガス等が挙げられる。
　上記した実施形態では、圧縮機に代表される流体機械に、図１に示す摺動部材３２を適用した場合を例に説明した。但し、本実施形態に係る摺動部材３２は、流体機械以外にも、真空装置、印刷装置、分析装置、宇宙関連機器等の、固体潤滑性が求められる機械装置に用いてもよい。
　以下、摩擦試験法を用いた実験により、本発明で提供する、アルミニウム合金粒子３２ｂの耐摩耗性向上の効果を示す。以下の検討では、アルミニウムとケイ素から成るアルミニウム合金の粒子を用いた。実施例と比較例を表１に示す。
　実施例１は、本発明で提供するアルミニウム合金粒子３２ｂを配合した摺動部材である。アルミニウム合金粒子３２ｂは、アルミニウムとケイ素から構成され、アルミニウムの濃度は７５質量％、ケイ素の濃度は２５質量％である。比較例１は、アルミニウム合金粒子の代わりに銅粒子を配合した摺動部材である。銅粒子の材質は、純銅であり、純度９９．９９％である。比較例２は、アルミニウム合金粒子の代わりに青銅粒子を配合した摺動部材である。青銅粒子は、銅とスズから構成され、銅の濃度は９０質量％、スズの濃度は１０質量％である。全ての実施例および比較例において、母材としてＰＴＦＥを用い、金属粒子の配合濃度は，体積基準で一定とした。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　実施例１で用いたアルミニウム合金粒子３２ｂのミクロ組織の光学顕微鏡写真をモノクロ画像化した図を、図１０に示す。図のように、共晶点を超えて析出したケイ素が析出物として表面に介在していることがわかる。
　実施例と比較例を供試した摩擦試験は、図１１に示す態様で行った。表１に示したそれぞれの材料をブロック状試験片に加工し、金属製のリング状試験片を接触させつつ、回転させることで摺動を行って、摩擦係数と摩擦体積を求めた。金属製のリング状試験片（金属材３１ａ）は、外径φ１３ｍｍ、内径φ９ｍｍのアルミニウム合金の鋳物ＡＤＣ３である。その表面には、工業的に利用される表面処理として代表的な、ニッケルリンめっきを施した。一方、ブロック状試験片は幅６ｍｍ、長さ２０ｍｍ、高さ５ｍｍとした。摩擦試験の実験条件として、ブロック状試験片とリング状試験片との荷重は１８．８Ｎ、リング状試験片における半径５．５ｍｍ位置での周速度は２．３ｍ／ｓブロック上試験片の表面温度は８０℃に制御し、６時間連続で摺動させた。
　摩擦試験の結果得られた、摩擦係数の定常値とブロック状試験片の摩耗体積と、を図１２に示す。なお、摩耗体積は、レーザー変位計により摺動部を試験前後に形状測定を行って、その比較により求めた。
　図１２に示すように、摩擦係数および摩耗体積ともに、実施例１のアルミニウム合金粒子を用いた場合、比較例１，２と比較して最小となった。比較例１の銅粒子および比較例２の青銅粒子を用いた場合には、実施例１のアルミニウム合金粒子の場合の約３倍大きな摩擦係数を示している。これは、ブロック上試験片中に含まれる銅系粒子と、リング状試験片の表面に施されたニッケルリンめっきとが凝着したためである。摩擦係数が大きいことにより、単位時間あたりの摩擦熱も大きくなるため、母材であるＰＴＦＥの摩耗が増大した。よって、摺動部材としての摩耗は、アルミニウム合金粒子を用いた場合よりも、これら銅系粒子を用いた場合に増大する結果となった。
　次に、表２に示す摺動部材を用いて、摺動部材３２中に配合するアルミニウム合金粒子３２ｂの組成が、摺動部材３２の摩耗に与える影響を検討した。実施例２～実施例５に示す摺動部材は、アルミニウム合金粒子３２ｂが配合された点では、表１に示した実施例１と同様であるが、アルミニウム合金粒子３２ｂを構成するアルミニウムおよびケイ素の濃度が異なる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　実施例２～実施例５について、前述と同様の実験条件の下、摩擦試験を行った。実施例１～実施例５について、ブロック状試験片の摩耗体積の測定結果を図１３に示す。
　図１２に示した比較例１および２と比べ、実施例１～実施例５全てにおいて、摩耗体積が低下していることから、アルミニウム合金粒子３２ｂが耐摩耗性向上に有効であることが確認できた。また、実施例同士を比較してみると、実施例１、３、４に比べ、ケイ素の濃度が最低の実施例２や、逆にケイ素の濃度が最高の実施例５では、摩耗が増大する結果となった。
　これは、前述の通り、ケイ素の割合が１２質量％（共結点付近）よりも小さいと、ケイ素の析出物が生じず、十分な耐摩耗性が得られず、また３０質量％よりも大きいと、硬質なケイ素の析出物が表面処理３１ｂを切削するなどして十分な耐摩耗性が得られないことを示している。したがって図１３より、好ましくはケイ素濃度を２０～２５質量％とすることで、最良の耐摩耗性を得ることができる。
　以上説明した摩擦試験及び表面化学分析の結果から明らかなように、実施形態に係る摺動部材は、部材３１との摺動時に、部材３１の摺動面に金属フッ化物が生成されるのを抑制できる。このため、摺動面に移着膜が形成され易くなり、摺動部材３２の摩耗耐久性を向上できる。従って、この摺動部材３２を、例えばレシプロ式流体機械のピストンリングやスクロール式流体機械のチップシールに適用することで、ピストンリングやチップシールの摩耗耐久性が高められるため、これらの交換寿命が長くなる。このため、レシプロ式流体機械やスクロール式流体機械のメンテナンスサイクルや寿命を延長できる。
　なお、本発明は上記した実施の形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施の形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施の形態における構成の一部を他の実施の形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施の形態の構成に他の実施の形態の構成を加えることも可能である。また、各実施の形態における構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることも可能である。
３０…摺動部、３１…部材、３１ａ…金属材、３１ｂ…表面処理、３２…摺動部材、３２ａ…フッ素樹脂、３２ｂ…アルミニウム合金粒子、３２ｃ…アルミニウム－ケイ素合金相、３２ｄ…析出物、３３…摺動界面、４０…レシプロ式流体機械、４１…シリンダ、４２…ピストン、４２１…ピストンリング、４２２…ライダーリング、４３、５５、７９…圧縮／膨張室、４４…仕切り板、４４ａ、５６、７８…吸入口、４４ｂ、５７、８０…吐出口、４４ｃ…吸入弁、４４ｄ…吐出弁、４５…筐体、４６…連結棒、４６ａ…ピストンピン、４７…モータ、４８…プーリ、４９…ベルト、４６…連結棒、５０、７０…スクロール式流体機械、５１、７１…固定スクロール、５１ａ、７１ａ…固定鏡板、５１ｂ、７１ｂ…固定スクロールラップ、５１ｃ、５２ｃ…端面、５１ｄ、５２ｄ…溝、５１ｅ、５２ｅ…ラップ底面、５２、７２…旋回スクロール、５２ａ、７５ａ…旋回鏡板、５２ｂ、７５ｂ…旋回スクロールラップ、５２ｆ、７６ｄ…ボス部、５３、７３…ケーシング、５４、７４…駆動軸、５４Ａ…クランク軸、５８…玉軸受、５９１、５９２…チップシール、６１…スラスト受部、６２…スラストプレート、６３…オルダムリング、７１ｃ、７５ｃ…放熱板、７５…旋回スクロール本体、７６…背面プレート、７６Ａ、７７Ａ…摺動面、７７…フランジ部、８１…吐出パイプ、９０…オルダム継手、９１…Ｘ軸ガイド、９２…Ｙ軸ガイド、９３…スライダ、９３ａ、９３ｂ…スライダ９３の側面、９３ｃ…逃し穴、９３ｄ…貫通孔、９４…球体

Claims (14)

  1. 　作動室が、金属材からなる摺動面と、
    　前記摺動面上を摺動するフッ素樹脂材と、を備え、
    　前記フッ素樹脂材が、前記摺動面に対して銅系粒子よりも凝着度が低い金属合金の粒子を含む流体機械。
  2. 　前記金属合金がアルミニウム合金である請求項１に記載の流体機械。
  3. 　前記アルミニウム合金の粒子が、アルミニウムとケイ素とを含み、
    　前記アルミニウム合金の粒子には、前記ケイ素が多く含まれている第１の部分と、前記第１の部分より前記ケイ素が少なく含まれている又は前記ケイ素が含まれていない第２の部分とがある請求項２に記載の流体機械。
  4. 　前記第１の部分の硬度が、前記金属材の硬度よりも高い請求項３に記載の流体機械。
  5. 　前記摺動面が、アルミニウム、リン、クロム、鉄、ニッケル、亜鉛のうち少なくとも１つを含む請求項１ないし４のいずれかに一項に記載の流体機械。
  6. 　金属材からなる摺動面と、
    　前記摺動面上を摺動するフッ素樹脂材と、を備え、
    　前記フッ素樹脂材が、前記摺動面に対して銅系粒子よりも凝着度が低い金属合金の粒子を含む機械要素。
  7. 　前記金属合金がアルミニウム合金である請求項６に記載の機械要素。
  8. 　前記アルミニウム合金の粒子が、アルミニウムとケイ素とを含み、
    　前記アルミニウム合金の粒子には、前記ケイ素が多く含まれている第１の部分と、前記第１の部分より前記ケイ素が少なく含まれている又は前記ケイ素が含まれていない第２の部分とがある請求項７に記載の機械要素。
  9. 　前記第１の部分の硬度が、前記金属材の硬度よりも高い請求項８に記載の機械要素。
  10. 　前記摺動面が、アルミニウム、リン、クロム、鉄、ニッケル、亜鉛のうち少なくとも１つを含む請求項６ないし９のいずれか一項に記載の機械要素。
  11. 　金属材からなる摺動面上を摺動するフッ素樹脂材であって、
    　前記摺動面に対して銅系粒子よりも凝着度が低い金属合金の粒子を含むフッ素樹脂材。
  12. 　前記金属合金がアルミニウム合金である請求項１１に記載のフッ素樹脂材。
  13. 　前記アルミニウム合金の粒子が、アルミニウムとケイ素とを含み、
    　前記アルミニウム合金の粒子には、前記ケイ素が多く含まれている第１の部分と、前記第１の部分より前記ケイ素が少なく含まれている又は前記ケイ素が含まれていない第２の部分とがある請求項１２に記載のフッ素樹脂材。
  14. 　前記第１の部分の硬度が、前記金属材の硬度よりも高い請求項１３に記載のフッ素樹脂材。
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