WO2021240846A1 - 圧縮機 - Google Patents

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WO2021240846A1
WO2021240846A1 PCT/JP2020/044591 JP2020044591W WO2021240846A1 WO 2021240846 A1 WO2021240846 A1 WO 2021240846A1 JP 2020044591 W JP2020044591 W JP 2020044591W WO 2021240846 A1 WO2021240846 A1 WO 2021240846A1
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metal
surface layer
metal particles
compressor
sliding material
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拓 小野寺
義雄 小林
Original Assignee
株式会社日立産機システム
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    • F04C18/0246—Details concerning the involute wraps or their base, e.g. geometry
    • F04C18/0253—Details concerning the base

Definitions

  • the present invention relates to a compressor.
  • a reciprocating compressor As a compressor for compressing a gas such as air, a reciprocating compressor, a scroll compressor, or the like is generally used.
  • a piston ring is attached to a piston that reciprocates in a metal cylinder as a sliding material that slides on the inner surface of the cylinder.
  • a tip seal is attached as a sliding material to a fixed metal scroll and the end of the swivel scroll that slides in contact with the fixed scroll while rotating. Has been done.
  • Patent Document 1 a plurality of fixed scrolls provided with a spiral wrap portion on the tooth bottom surface of the end plate and a plurality of fixed scroll wrap portions provided on the tooth bottom surface of the end plate facing the fixed scroll. It is described that the scroll scroll is provided with a spiral wrap portion so as to form a compression chamber of the above. Further, a concave groove extending along the tooth tip of the lap portion is formed in at least one lap portion of the lap portion between the swivel scroll and the fixed scroll, and the teeth of the scroll facing each other are formed in the concave groove.
  • a scroll type fluid machine equipped with a sealing member (sliding material) that is in sliding contact with the bottom surface is described.
  • the sealing member is a layer including a soft layer and a sliding contact surface side portion of the sealing member that is in sliding contact with the tooth bottom surface of the other party, and is a layer containing a hard filler having a hardness higher than that of the tooth bottom surface. It is described that it was formed by the filler layer.
  • the hard filler easily falls off from the sliding material. If the sliding material slides with the hard filler that has fallen off, the sliding material wears due to the elastic action.
  • the problem to be solved by the present invention is to provide a compressor having improved wear resistance of the sliding material.
  • the compressor of the present invention includes a compression chamber formed in a metal housing and compressing a gas, and a sliding material forming the compression chamber by contact with the inner wall of the metal housing.
  • the resin member is provided with metal particles arranged inside the resin member and having a surface layer including an affinity portion having an affinity for the resin member.
  • the present invention is not limited to the following contents, and can be arbitrarily modified and carried out within a range that does not significantly impair the effects of the present invention.
  • the present invention can be implemented by combining different embodiments.
  • the same members will be designated by the same reference numerals in different embodiments, and overlapping description will be omitted and the differences will be mainly described. Those with the same function shall be given the same name.
  • Each of the referenced figures is schematic and is shown with the thickness and dimensions appropriately enlarged, reduced or omitted.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing the overall configuration of the reciprocating compressor 40.
  • the compressor 40 compresses the gas.
  • the gas is, for example, the atmosphere, a dry gas having extremely little water vapor, or the like.
  • the dry gas is, for example, a gas having a dew point of ⁇ 30 ° C. or lower, and specifically, for example, synthetic air, high-purity nitrogen gas, oxygen gas, helium gas, argon gas, hydrogen gas and the like.
  • the compressor 40 is an oil-free compressor, and is a compressor that does not use any or a sufficient amount of lubricating oil for the piston ring 421 and the rider ring 422 (described later). The details will be described later, but the sliding material 12 such as the piston ring 421 and the rider ring 422 has excellent wear resistance. Therefore, the reliability of the compressor 40 can be improved without using a lubricating oil.
  • the compressor 40 has a metal cylinder 41 (metal housing) and a piston 42 that reciprocates inside the cylinder 41.
  • the piston 42 may be made of metal or resin.
  • a compression chamber 43 as an operating space for compressing gas is formed in the space defined by the piston 42. In the compression chamber 43, the gas is compressed or expanded according to the displacement of the piston 42.
  • the upper end of the cylinder 41 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 a pipe is connected to the tip of the suction valve 44c and the discharge valve 44d, respectively.
  • the lower end side of the cylinder 41 is open, and the lower end portion is connected to the metal housing 45.
  • a connecting rod 46 is connected to the piston 42 via a piston pin 46a.
  • a motor 47 is housed in the housing 45. The motor 47 is connected to the connecting rod 46 via the pulley 48 and the belt 49 wound between the pulleys 48.
  • the power of the motor 47 is transmitted to the piston 42 by the connecting rod 46 via the belt 49 and the pulley 48.
  • the piston 42 By moving the piston 42 up and down, the outside air is sucked into the compression chamber 43 from the suction port 44a, and the suction gas is compressed in the compression chamber 43.
  • the compressed gas is discharged to the outside of the compression chamber 43 through the discharge port 44b, and is recovered by piping.
  • FIG. 2 is an enlarged view of the internal configuration of the cylinder 41.
  • an oxide film 41b (FIG. 3) such as alumite is formed on the inner wall 41a of the cylinder 41.
  • the piston 42 is fitted with a piston ring 421 and a rider ring 422.
  • Both the piston ring 421 and the rider ring 422 are examples of the sliding material 12 that forms the compression chamber 43 (FIG. 1) by contact with the inner wall 41a of the cylinder 41.
  • the piston ring 421 and the rider ring 422 slide with the inner wall 41a of the cylinder 41.
  • contact between the piston 42 and the cylinder 41 and galling can be prevented, and a smooth sliding state between the piston 42 and the cylinder 41 can be obtained.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing a sliding interface between a sliding member 12 (may be only one of them) composed of a piston ring 421 and a rider ring 422 and an inner wall 41a.
  • the cross-sectional view of FIG. 3 is a cut surface in a direction perpendicular to the cut direction of FIG.
  • the oxide film 41b is formed on the surface of the cylinder body 41c.
  • the volume of the compression chamber 43 (FIG. 1) changes.
  • the sliding material 12 may be a lip ring that seals the compression chamber 43.
  • the cylinder body 41c is composed of, for example, a light metal such as aluminum, magnesium, and silicon, and a transition metal such as iron, chromium, nickel, molybdenum, titanium, and copper.
  • a light metal such as aluminum, magnesium, and silicon
  • a transition metal such as iron, chromium, nickel, molybdenum, titanium, and copper.
  • it is composed of, for example, aluminum-based materials such as aluminum and aluminum alloys, iron-based materials such as iron and iron-nickel alloys, titanium-based materials such as titanium and titanium alloys, and copper-based materials such as copper and copper alloys. can.
  • aluminum-based material having a particularly large wear resistance effect is preferable.
  • the aluminum-based material may contain, for example, a small amount of magnesium, silicon, or the like.
  • the iron-based material may contain, for example, chromium, nickel, molybdenum and the like.
  • the oxide film 41b is a naturally generated oxide film or an artificially applied surface coating on the cylinder body 41c.
  • a natural oxide film for example, when the cylinder body 41c is an aluminum-based material, it is aluminum oxide (anodized), in the case of iron, it is iron oxide, and in the case of copper, it is copper oxide.
  • the oxide film 41b is formed by plating treatment, physical vapor deposition (PVD) method, chemical vapor deposition (CVD) method, carburizing treatment, etc., and is at least one of aluminum, phosphorus, chromium, iron, nickel, and zinc. Consists of materials containing. Examples of surface coatings containing such elements include alumite treatment, aluminum plating, nickel plating, chrome plating, iron plating, zinc plating and the like.
  • the sliding material 12 includes a resin member 12a, metal particles 12b having a surface layer 12b2 (FIG. 4), and rod-shaped particles 12c.
  • the metal particles 12b and the rod-shaped particles 12c are arranged inside the resin member 12a, for example, by being dispersed in the resin member 12a.
  • the resin member 12a is made of, for example, a material having a hardness (softer) lower than that of the cylinder 41 (particularly the oxide film 41b), and is a base material that supports the metal particles 12b and the rod-shaped particles 12c.
  • the hardness in the present specification is, for example, the Vickers hardness measured based on JIS Z 2244: 2009.
  • the resin member 12a can be made of, for example, any resin other than the fluororesin and the fluororesin.
  • fluororesin examples include polytetrafluoroethylene (PTFE), tetrafluoroethylene / perfluoroalkyl vinyl ether copolymer (PFA), tetrafluoroethylene / ethylene copolymer (ETFE), polyvinylidene fluoride (PVDF) and the like. At least one can be used.
  • PTFE polytetrafluoroethylene
  • PFA tetrafluoroethylene / perfluoroalkyl vinyl ether copolymer
  • ETFE tetrafluoroethylene / ethylene copolymer
  • PVDF polyvinylidene fluoride
  • the resin other than the fluororesin examples include ultra-high molecular weight polyethylene (UHMWPE), polyetheretherketone (PEEK), polyamide (PA), polyimide (PI), polyphenylene sulfide (PPS), polyacetal (POM), and phenol resin. Etc., and at least one of these modified forms can be used.
  • UHMWPE ultra-high molecular weight polyethylene
  • PEEK polyetheretherketone
  • PA polyamide
  • PI polyimide
  • PPS polyphenylene sulfide
  • POM polyacetal
  • phenol resin Etc., and at least one of these modified forms can be used.
  • a fluororesin and a resin other than the fluororesin may be used in combination.
  • the resin member 12a is a fluororesin.
  • a fluororesin By using a fluororesin, the heat resistance of the sliding material 12 can be improved. Further, in the compressor 40 using the fluororesin as the resin member 12a, the wear of the sliding material 12 can be suppressed even if the gas has a low dew point and a low humidity, such as high-purity nitrogen gas. Therefore, even if a fluororesin is used, it is possible to obtain a compressor 40 that can compress various gases and can prolong the maintenance cycle and life.
  • PTFE is preferable. Since PTFE has high crystallinity and low shear strength, when it receives shear, it easily peels off the surface layer at the micro level and easily transfers to the inner wall 41a of the cylinder 41.
  • the sliding material 12 includes metal particles 12b (described later) in addition to the resin member 12a, and the metal particles 12b having increased bonding strength to PTFE improve the abrasion resistance of PTFE. Therefore, even when PTFE is used, the wear resistance of the sliding material 12 can be improved.
  • the metal particles 12b improve the wear resistance of the sliding material 12.
  • the metal particles 12b may be harder or softer than the cylinder 41 (particularly, the oxide film 41b).
  • the metal particles 12b are dispersed in a proportion of, for example, 0.01 g or more and 10 g or less with respect to 10 g of the resin member 12a.
  • the metal particles 12b may be amorphous particles having no clear shape, but suitable shapes will be described with reference to FIGS. 4A and 4B.
  • FIG. 4A is a cross-sectional view of the dendrite-shaped metal particles 12b.
  • the surface layer 12b2 of the metal particles 12b is a coupling layer (described later with reference to FIG. 7)
  • the surface layer 12b2 does not have a definite thickness, but for convenience of illustration, the thickness is increased to some extent including this case as well.
  • the surface layer 12b2 is illustrated with the surface layer 12b2.
  • the dendrite is a shape in which a plurality of branches are connected at the root, for example, and the branches are an elongated shape including a rod shape, a needle shape, a columnar shape, a spindle shape, and the like.
  • the metal particles 12b include a plurality of branches 12d and a connecting portion 12e corresponding to a root connecting the plurality of branches 12d.
  • the branches 12d are arranged radially from the connecting portion 12e and have, for example, a circular cross-section (FIG. 4B) having a diameter D, but are not limited thereto.
  • the branch 12d does not need to be extremely elongated and does not need to have a sharp tip.
  • the dendrite-shaped metal particles 12b can particularly improve the wear resistance of the sliding material 12. This is because the surface area of the dendrite-like metal particles 12b is large. When the surface area of the metal particles 12b is large, the contact area with the resin member 12a increases, and the frequency of falling off due to shearing can be significantly reduced.
  • the metal particles 12b include a core 12b1 and a surface layer 12b2 formed on the surface of the core 12b1.
  • the metal particles 12b are covered with the surface layer 12b2 in order to improve the bonding strength of the metal particles 12b with respect to the resin member 12a.
  • the action of the surface layer 12b2 will be described later with reference to FIG. 7.
  • the core 12b1 is preferably made of a material having a lower hardness than the inner wall 41a of the cylinder 41 (for example, the oxide film 41b shown in FIG. 3). Specifically, the Vickers hardness of the core 12b1 is preferably 0.1 times or more and 1 time or less, for example, the Vickers hardness of the inner wall 41a.
  • the material suitable for the core 12b1 is arbitrary as long as it is a material having a hardness lower than that of the inner wall 41a of the cylinder 41, and is, for example, copper, a copper alloy (brass, bronze, etc.), ceramics, a carbon material, or the like.
  • the surface layer 12b2 will be described in detail with reference to FIG. 7, but it is intended to improve the bonding strength to the resin member 12a.
  • the surface layer 12b2 will be described with reference to FIG. 4B.
  • FIG. 4B is a sectional view taken along line AA of FIG. 4A.
  • the branch 12d has a circular cross section, and the diameter of the core 12b1 is D. d will be described later with reference to FIG. 7.
  • the surface layer 12b2 is arranged so as to cover the core 12b1. As a result, the bonding strength of the metal particles 12b as a whole with the resin member 12a can be improved.
  • the particle size of the metal particles 12b is not particularly limited, but is, for example, 10 nm or more and 300 ⁇ m.
  • a spherical particle size measured by a laser diffraction type particle size distribution meter can be adopted.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of the dendrite-shaped metal particles 12b according to another embodiment.
  • the thickness d of the surface layer 12b2 is the same regardless of the formation location.
  • the surface layer 12b2 (the metal layer described later) becomes thinner toward the tip 12f of the branch 12d.
  • the thickness becomes thicker. For example, when focusing on one specific branch 12d, the thickness d1 of the surface layer 12b2 on the side of the connecting portion 12e is short, and the thickness d2 of the surface layer 12b2 on the side of the tip 12f is long.
  • the surface layer 12b2 can be thickened at the tip 12f, which is thin and the bonding strength tends to decrease, and the bonding strength can be improved. Further, during the production of the metal particles 12b, for example, the amount of the chemical conversion treatment agent adhering to the thin tip 12f is small, so that it is easy to volatilize. can.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view of the spherical metal particles 12b according to still another embodiment.
  • the metal particles 12b are spherical.
  • the spherical shape here does not have to be a strict spherical shape, and the difference in length between the diameter of the longest part and the diameter of the shortest part is 10% or less of the diameter of the longest part. Also includes the form of.
  • the surface layer 12b2 of the spherical metal particles 12b is formed so as to cover the entire surface of the spherical core 12b1.
  • the thickness of the surface layer 12b2 may be uniform or non-uniform.
  • the surface of the core 12b1 may be formed of a smooth curved surface or may have irregularities.
  • the metal particles 12b can be easily manufactured.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view showing the bonding interface between the resin member 12a and the metal particles 12b.
  • the surface layer 12b2 is formed on the surface of the metal particles 12b in order to improve the bonding strength of the metal particles 12b with respect to the resin member 12a. Therefore, the surface layer 12b2 has a higher bonding strength to the resin member 12a than the core 12b1.
  • an oxide-based material such as alumina particles and diatomaceous earth particles is added to the resin member 12a.
  • Such particles are likely to fall off due to repeated application of shearing force, and the fallen particles become elastic particles having a cutting action, and wear may increase. Therefore, by forming the surface layer 12b2 on the surface of the metal particles 12b, the bonding strength between the metal particles 12b and the resin member 12a can be improved. As a result, even if the shearing force is repeatedly applied, the metal particles 12b are less likely to fall off, and the wear durability of the sliding material 12 can be improved.
  • the surface layer 12b2 includes an affinity portion 16 having an affinity for the resin member 12a.
  • the affinity portion 16 By including the affinity portion 16, the bonding strength between the surface layer 12b2 and the resin member 12a can be improved, and the metal particles 12b can be suppressed from falling off from the resin member 12a.
  • Having an affinity means that the resin member 12a and the affinity portion 16 share an electron pair, are attracted by Coulomb attraction, electrons are coordinated to a vacant electron orbit, and are charged. It means that they are in a state of attracting each other through hydrogen.
  • the affinity site 16 contains at least one of an oxygen-containing functional group or a transition metal having an affinity with the resin member 12a. By including these, it is possible to generate a bonding force (shown by a broken line in FIG. 7) by a chemical bond such as a covalent bond, an ionic bond, a coordination bond, or a hydrogen bond between the resin member 12a and the affinity portion 16. It can improve the bonding strength.
  • the surface layer 12b2 is a chemical conversion treatment layer formed by a chemical conversion treatment for improving the affinity for the resin member 12a, and specifically, for example, a coupling layer for binding an organic substance and an inorganic substance, or a metal layer. ..
  • the metal layer is, for example, a plating layer, a vapor deposition layer, or the like. Since the surface layer 12b2 can be formed by a chemical conversion treatment such as a coupling treatment, a plating treatment, and a thin film deposition on the core 12b1, the surface layer 12b2 can be easily formed.
  • the thickness d of the surface layer 12b2 in FIG. 4B described above is, for example, 1/10000 or more and 1/100 or less of the particle size of the metal particles 12b.
  • the thickness d of the surface layer 12b2 can be sufficiently made smaller than the particle size of the metal particles 12b.
  • the surface layer 12b2 is a metal layer made of a metal having a hardness higher than that of the inner wall 41a of the cylinder 41, and the core 12b1 is a material having a hardness lower than that of the inner wall 41a of the cylinder 41. It is preferable to be composed of. Even if the surface layer 12b2 has a higher hardness than the inner wall 41a (FIG. 2), the low hardness core 12b1 can absorb the stress on the metal particles 12b because the thickness d of the surface layer 12b2 is in the above range. The wear resistance of the sliding material 12 can be improved.
  • the thickness d is not measurable, but it is, for example, a thickness corresponding to one molecule, and specifically, it is considered to be, for example, about 1 to 3 nm.
  • the thickness d of the surface layer 12b2 is the same for the entire metal particles 12b.
  • the "same” here does not have to be exactly the same, and the difference between the thickness of the thickest part and the thickness of the thinnest part is the thickness of the thickest part in consideration of measurement error and uneven formation. It also includes, for example, a form of 10% or less. As a result, the entire metal particles 12b can be bonded to the resin member 12a with the same strength.
  • the sliding material 12 includes rod-shaped particles 12c.
  • the rod-shaped particles 12c can improve the strength of the resin member 12a.
  • the rod-shaped particles 12c are, for example, fibrous particles, and are at least one of carbon fibers, glass fibers, metal fibers, ceramics fibers and the like. Among them, carbon fiber or glass fiber is preferable for the rod-shaped particles 12c. Since the carbon fiber and the glass fiber are lightweight, the sliding material 12 can be made lighter.
  • the sliding material 12 may contain a solid lubricant such as molybdenum disulfide or boron nitride, in addition to the metal particles 12b and rod-shaped particles 12c described above.
  • a solid lubricant such as molybdenum disulfide or boron nitride
  • the presence of the metal particles 12b and the surface layer 12b2 can be confirmed by chemical analysis on the surface of the sliding material 12 or the crushed material.
  • Chemical analysis is, for example, fluorescent X-ray analysis, energy-dispersed X-ray analysis, infrared spectroscopic analysis, and X-ray photoelectron spectroscopic analysis.
  • the sliding material 12 can be manufactured as follows.
  • the dendrite-like metal particles 12b for example, the dendrite-like core 12b1 can be obtained by electrolyzing an aqueous solution containing metal ions constituting the core 12b1 and precipitating the dendrite-like particles.
  • the metal particles 12b having the surface layer 12b2 can be produced.
  • the coupling treatment and the plating treatment which are examples of the chemical conversion treatment, can be performed as follows.
  • a titanium-based coupling agent, a silicon-based coupling agent, or the like can be used for the coupling treatment.
  • the coupling agent has a functional group that binds the organic material and the inorganic material in the molecule, and acts to bond the organic material such as the resin member 12a and the inorganic material such as the metal particles 12b. The strength is increased, which leads to an improvement in wear durability of a composite material such as the sliding material 12.
  • the coupling agent include compounds having an organic functional group and an alkoxy group in one molecule.
  • the titanium-based coupling agent include alkyl titanate-based coupling agents such as tetraisopropyl titanate, tetranormal butyl titanate, butyl titanate dimer, tetraoctyl titanate, tetrastearyl titanate, titanium lactate ammonium salt, and titanium lactate.
  • silicon-based coupling agent examples include vinyltrimethoxysilane, 2- (3,4-epoxycyclohexyl) ethyltrimethoxysilane, p-styryltrimethoxysilane, 3-methacryloxypropylmethyldimethoxysilane, and 3-acryloxypropyl.
  • These coupling agents can be used alone or in combination of two or more.
  • the coupling agent is dissolved in a suitable aqueous solvent, non-aqueous solvent or mixed solvent, the core 12b1 is dispersed therein, and the mixture is stirred for several hours to several days. conduct. As a result, the metal particles 12b having the surface layer 12b2 formed on the core 12b1 are obtained.
  • the plating treatment on the core 12b1 can be performed using a transition metal having a high chemical affinity with the core 12b1, such as nickel plating and iron plating.
  • the dendrite-like metal particles 12b in which the thickness of the metal layer, which is the surface layer 12b2, becomes thicker toward the tip 12f can be deposited by electrolysis of the aqueous solution containing the metal ions.
  • the metal particles 12b as shown in FIG. 5 can be produced.
  • a mixture can be obtained by uniformly mixing the metal particles 12b produced as described above, for example, the material powder constituting the resin member 12a, the rod-shaped particles 12c, the solid lubricant and the like with a mixer.
  • the sliding material 12 can be manufactured by molding the obtained mixture into an arbitrary shape by compression molding or injection molding to form a molded product, and then firing the molded product in an electric furnace or the like. It is preferable to perform firing by appropriately adjusting the temperature range according to the constituent material of the resin member 12a to be used.
  • the bonding strength between the metal particles 12b and the resin member 12a is high due to the surface layer 12b2 of the metal particles 12b as described above. Therefore, the metal particles 12b are unlikely to fall off from the resin member 12a even when the sliding material 12 is slid. Therefore, the wear of the sliding material 12 due to the biting of the metal particles 12b can be suppressed, and the wear resistance of the sliding material 12 can be improved. As a result, the maintenance cycle can be extended and the life of the compressor 40 can be extended.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view showing the overall configuration of the scroll type compressor 50.
  • the compressor 50 includes a casing 53 forming the outer shell of the compressor 50, a drive shaft 54 rotatably provided on the casing 53, a fixed scroll 51 attached to the casing 53, and a crank shaft 54A of the drive shaft 54. It has a swivel scroll 52 provided so as to be swivelable.
  • the fixed scroll 51 has 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 swivel scroll 52 has a swivel end plate 52a and a swirl scroll lap 52b formed in a spiral shape on one main surface side of the swivel end plate 52a.
  • the swivel scroll 52 has a boss portion 52f projecting from the center of the back surface side of the swivel end plate 52a.
  • the swivel scroll 52 is arranged so that the swivel scroll lap 52b faces each other so as to mesh with the fixed scroll lap 51b.
  • a compression chamber 55 as an operating space for compressing the gas is formed between the fixed scroll lap 51b and the swivel scroll lap 52b.
  • a suction port 56 is bored on the outer peripheral side of the fixed end plate 51a of the fixed scroll 51.
  • the suction port 56 communicates with the compression chamber 55 on the outermost peripheral side.
  • a discharge port 57 is bored in the central portion of the fixed end plate 51a of the fixed scroll 51. The discharge port 57 is open to the compression chamber 55 on the innermost peripheral side.
  • the drive shaft 54 is rotatably supported by the casing 53 via ball bearings 58.
  • One end side of the drive shaft 54 is connected to an electric motor (not shown) or the like outside the casing 53, and the other end side of the drive shaft 54 extends into the casing 53 to become the crank shaft 54A.
  • the axis of the crank shaft 54A is eccentric with respect to the axis of the drive shaft 54 by a predetermined dimension.
  • An annular thrust receiving portion 61 is provided on the inner circumference of the casing 53 on the swivel 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.
  • an old dam 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 old dam ring 63 prevents the swivel scroll 52 from rotating and gives a circular motion with a swivel radius of a predetermined dimension by the crank shaft 54A.
  • the swivel scroll 52 swivels with a swivel radius of a predetermined dimension, and the external air sucked from the suction port 56 is sent to the fixed scroll lap 51b and the swivel scroll lap 52b. It is sequentially compressed in the compression chamber 55 defined between and. This compressed air is discharged from the discharge port 57 of the fixed scroll 51 to an external air tank (not shown) or the like.
  • FIG. 9 is an enlarged view of the facing portions of the fixed scroll 51 and the swivel scroll 52.
  • a groove 51d is formed in the end surface 51c of the fixed scroll wrap 51b on the side facing the swivel end plate 52a, and a tip seal 591 is fitted in the groove 51d.
  • a groove 52d is also formed in the end surface 52c of the swivel scroll lap 52b on the opposite side to the fixed end plate 51a, and the tip seal 592 is also fitted in the groove 52d.
  • the tip seals 591 and 592 are all examples of the sliding material 12 (FIG. 3), and the above description of the sliding material 12 is similarly applied to the tip seals 591 and 592.
  • An oxide film is formed on the lap bottom surface 52e (inner wall) of the swivel end plate 52a (metal housing) and the wrap bottom surface 51e (inner wall) of the fixed end plate 51a (metal housing), respectively, by alumite treatment.
  • the tip seal 591 slides with the alumite film of the lap bottom surface 52e
  • the tip seal 592 slides with the alumite film of the lap bottom surface 51e.
  • the same sliding material as the sliding material 12 is slid on the surface of the thrust plate 62 (FIG. 8) or the surface of the swivel end plate 52a forming the sliding surface between the thrust plate 62 and the swivel end plate 52a.
  • a moving material (not shown) may be formed.
  • the thrust plate 62 is formed of a metal material such as iron is shown, the thrust plate 62 itself may be formed of a sliding material (not shown) similar to the sliding material 12.
  • the rotation prevention mechanism of the swivel scroll 52 is shown by the thrust plate 62 and the old dam ring 63 provided at a position closer to the center than the thrust plate 62.
  • the time point prevention mechanism is not limited to this, and may be another rotation prevention mechanism such as an auxiliary crank (not shown).
  • the swivel scroll 52 makes a circular motion. Therefore, the stress generated in the metal particles 12b (FIG. 3) contained in the chip seal 591,592 (sliding material 12) tends in various directions, and the metal particles 12b are likely to fall off.
  • the metal particles 12b contained in the chip seals 591 and 592 have a surface layer 12b2 (FIG. 7) and have high bonding strength with the resin member 12a. As a result, even if stress is generated in the metal particles 12b in various directions, the metal particles 12a can be prevented from falling off due to the high bonding strength with the resin member 12a. As a result, the wear resistance of the chip seals 591 and 592 can be improved, and the maintenance cycle and the life of the compressor 40 can be extended.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view of a scroll type compressor 70 provided with an oldham joint 90 as a rotation prevention mechanism.
  • the compressor 70 has the same basic configuration as the compressor 50 except for the Oldam joint 90. Therefore, in the following description, the points different from the compressor 50 will be mainly described.
  • the swivel scroll 72 has a swivel scroll main body 75 and a substantially disk-shaped back plate 76 attached to the back side of the swivel scroll main body 75.
  • the fixed scroll 71 is provided with a fixed scroll wrap 71b on the front surface side of the fixed end plate 71a and a heat dissipation plate 71c on the back surface side of the fixed end plate 71a.
  • the swivel scroll main body 75 is provided with a swivel scroll wrap 75b on the front surface side of the swivel end plate 75a so as to face the fixed scroll lap 71b, and a heat dissipation plate 75c is provided on the back surface side of the swivel end plate 75a.
  • the back plate 76 is fixed to the tip of the heat sink 75c of the swivel scroll main body 75 by a fixture (not shown) such as a bolt, and the boss portion 76d protrudes in the axial direction at the center of the back surface.
  • FIG. 11 is an exploded perspective view showing the casing 73, the swivel scroll 72, and the Oldham joint 90.
  • An oldham joint 90 which is a rotation prevention mechanism, is provided between the back plate 76 of the swivel scroll 72 and the flange portion 77 (FIG. 10) of the casing 73.
  • the oldham joint 90 is a sphere arranged on an X-axis guide 91 extending in the X-axis direction, a Y-axis guide 92 extending in the Y-axis direction orthogonal to the X-axis direction, an X-axis guide 91, and a slider 93 sliding in contact with the Y-axis guide 92.
  • Has 94 has 94.
  • Both the X-axis guide 91 and the Y-axis guide 92 are formed in the shape of an elongated square plate.
  • the X-axis guide 91 is integrally provided on the sliding surface 77A of the flange portion 77 (FIG. 10) of the casing 73, and is installed so as to be separated by a certain dimension in the Y-axis direction.
  • the Y-axis guide 92 is integrally provided on the sliding surface 76A of the back plate 76, and is installed so as to be separated by a certain dimension in the X-axis direction.
  • FIG. 12 is an enlarged view of the Oldham joint 90.
  • the slider 93 is formed in a substantially square flat plate shape, and the side surface 93a is in sliding contact with the inner surface of the X-axis guide 91 (FIG. 11), and the side surface 93b is in sliding contact with the inner surface of the Y-axis guide 92 (FIG. 11). It is installed like this.
  • a relief hole 93c through which the boss portion 76d (FIG. 10) of the back plate 76 (FIG. 11) penetrates is bored in the central portion of the slider 93, and through holes 93d are bored in the four corners thereof. ing.
  • a sphere 94 is inserted into each of the through holes 93d.
  • the Oldham joint 90 prevented the rotation of the swivel scroll 72 by sliding displacement of the slider 93 in the X-axis direction and the Y-axis direction, and the swivel scroll 72 had a swivel radius of a predetermined dimension. It functions as a rotation prevention mechanism that gives circular motion.
  • the slider 93 is an example of the sliding material 12 (FIG. 3), and the above description of the sliding material 12 is similarly applied to the slider 93.
  • An oxide film is formed on the sliding surface 76A (inner wall of FIG. 10) of the back plate 76 (metal housing) and the sliding surface 77A (inner wall) of the casing 73 (metal housing) by alumite treatment, respectively. Has been done.
  • the swivel scroll 72 swivels with a swivel radius of a predetermined dimension.
  • the external air sucked from the suction port 78 is sequentially compressed in the compression chamber 79 defined between the fixed scroll lap 71b and the swivel scroll lap 75b.
  • This compressed air is discharged from the discharge port 80 of the fixed scroll 71 via the discharge pipe 81, and is stored in an external tank (not shown).
  • the slider 93 corresponds to the sliding material 12 (FIG. 3).
  • the X-axis guide 91 and the Y-axis guide 92 are both made of metal and the slider 93 is made of resin, only the region constituting the sliding surface of the slider 93 is made of the same material as the sliding material 12. It may be configured. Even in this way, it is possible to prevent the metal particles 12b (FIG. 3) from falling off on the sliding surface.
  • both the X-axis guide 91 and the Y-axis guide 92 are made of metal
  • the surfaces of the X-axis guide 91 and the Y-axis guide 92 may be made of the same material as the sliding material 12.
  • the X-axis guide 91 and the Y-axis guide 92 may be made of the same material as the sliding material 12, and the slider 93 may be made of metal.
  • the metal particles 12b provided with the surface layer 12b2 were produced according to the following method, and the sliding material 12 was produced.
  • the produced sliding material 12 was subjected to a friction test according to the following method, and the wear resistance was evaluated.
  • Example 1 First, an aqueous solution containing copper ions was electrolyzed to precipitate dendrite-like particles to obtain a dendrite-like copper core 12b1.
  • the surface layer 12b2 which is a coupling layer containing titanium, was uniformly formed on the surface of the core 12b1 to obtain metal particles 12b.
  • the particle size of the metal particles 12b was about 50 ⁇ m.
  • the thickness of the surface layer 12b2 is considered to be approximately 1 to 3 nm.
  • Metal particles 12b and carbon fibers were mixed to obtain a mixture.
  • the mixture was placed in molten PTFE (resin member 12a) and sufficiently kneaded and solidified to prepare a sliding material of Example 1 (corresponding to the above sliding material 12).
  • ⁇ Comparative Example 1> The sliding material of Comparative Example 1 was obtained in the same manner as in Example 1 except that the surface layer 12b2 was not formed. The particle size of the metal particles contained in the sliding material of Comparative Example 1 was the same as that of Example 1.
  • FIG. 13 is a diagram showing a method of a friction test.
  • the sliding materials of Example 1, Comparative Example 1 and Comparative Example 2 were processed into a block-shaped test piece 31.
  • the block-shaped test piece 31 is a rectangular parallelepiped having a width of 6 mm, a height of 5 mm, and a length of 20 mm, and the upper two corners are chamfered. The chamfering was performed so that the corners of the rectangular parallelepiped became an arc with a radius of 0.5 mm.
  • a metal ring-shaped test piece 32 was brought into contact with the upper surface of the block-shaped test piece 31.
  • the ring-shaped test piece 32 is an aluminum alloy.
  • An oxide film is formed on the surface by alumite sulfate treatment.
  • the ring-shaped test piece 32 has a cylindrical shape having an outer diameter of 13 mm and an inner diameter of 9 mm. The end face of the ring-shaped test piece 32 was brought into contact with the upper surface of the block-shaped test piece 31.
  • the ring-shaped test piece 32 was rotated and slid in the circumferential direction of the ring-shaped test piece 32 to perform a friction test.
  • the contact pressure was controlled to 1 MPa
  • the rotation speed was controlled to 2 m / s
  • the temperature was controlled to 120 ° C.
  • the mixture was slid for 15 hours.
  • the wear volume of each of the sliding materials of Example 1, Comparative Examples 1 and 2 was calculated by dividing the amount of mass reduction before and after the friction test by the density.
  • FIG. 14 is a diagram showing the test results of the friction test.
  • the wear volume was 25 in Example 1 and 80 in Comparative Example 1, assuming that the wear volume of Comparative Example 2 was 100. Comparing Example 1 and Comparative Example 1, the wear volume could be reduced by nearly 70% by forming the surface layer 12b2. Further, when Comparative Example 1 and Comparative Example 2 were compared, the shape of the metal particles was made dendrite-like (Comparative Example 1), so that the number of metal particles could be reduced by 20% as compared with the spherical shape (Comparative Example 2).
  • the numerical value of 30 in this case is not inferior to the numerical value of Example 1. Therefore, it can be said that the formation of the surface layer 12b2 can suppress the falling off of the metal particles due to the shearing force during sliding, and can improve the wear resistance regardless of the shape of the metal particles. Above all, it was found that the wear volume can be made particularly small and the wear resistance can be particularly improved by making the metal particles into a dendrite shape as shown in Example 1.
  • FIG. 15 is an optical micrograph of wear debris generated in the friction test.
  • the upper photograph is Example 1
  • the middle photograph is Comparative Example 1
  • the lower photograph is Comparative Example 2.
  • the particles pointed to by the arrows in each photograph represent the metal particles that have fallen off.
  • Example 1 no shed metal particles 12b were observed.
  • Comparative Examples 1 and 2 metal particles were observed.
  • the number of observed metal particles was higher in Comparative Example 2.
  • the sliding material 12 including the metal particles 12b provided with the surface layer 12b2 when the sliding material 12 including the metal particles 12b provided with the surface layer 12b2 is slid, the metal particles 12b are suppressed from falling off from the sliding surface. Therefore, elastic wear caused by the fallen metal particles can be suppressed, and the wear resistance of the sliding material 12 can be improved.
  • the sliding material 12 by applying the sliding material 12 to, for example, a piston ring and a rider ring of a reciprocating compressor, a tip seal and a slider of a scroll type compressor, the wear durability of these can be improved. As a result, the replacement life of the piston ring, rider ring, tip seal, and slider is extended. Therefore, the maintenance cycle and the life of the compressor provided with the sliding portion can be extended.

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Abstract

摺動材の耐摩耗性を向上させた圧縮機を提供する。この課題に解決のため、圧縮機４０は、シリンダ４１内に形成され、気体を圧縮する圧縮室４３と、シリンダ４１の内壁との接触により圧縮室４３を形成するピストンリング４２１及びライダーリング４２２とを備え、ピストンリング４２１及びライダーリング４２２は、樹脂部材と、前記樹脂部材の内部に配置され、前記樹脂部材に対して親和性を有する親和性部位を含む表面層を有する金属粒子とを備える。

Description

圧縮機
　本発明は、圧縮機に関する。
　空気等の気体を圧縮する圧縮機としては、一般に、レシプロ式の圧縮機やスクロール式の圧縮機等が用いられている。例えばレシプロ式の圧縮機において、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材として、ピストンリングが取り付けられている。また、例えばスクロール式の圧縮機において、金属製の固定スクロール、及び、固定スクロールに対して旋回運動しながら接触して摺動する旋回スクロールの端部には、摺動材として、チップシールが取り付けられている。
　特許文献１には、鏡板の歯底面に渦巻状のラップ部が設けられた固定スクロールと、前記固定スクロールに対向して設けられ、鏡板の歯底面に前記固定スクロールのラップ部との間で複数の圧縮室を形成するように渦巻き状のラップ部が設けられた旋回スクロールとを備えることが記載されている。また、前記旋回スクロールと前記固定スクロールとのラップ部のうち少なくとも一方のラップ部には、前記ラップ部の歯先に沿って延びる凹溝を形成し、前記凹溝内には対向するスクロールの歯底面に摺接するシール部材（摺動材）を装着してなるスクロール式流体機械が記載されている。更に、前記シール部材は、軟質層と、相手方の歯底面と摺接する該シール部材の摺接面側部分を含む層であって、前記歯底面以上の硬度をもった硬質充填材を配合した層である充填材層とにより形成したことが記載されている。
特開２０１１－１７９３９２号公報
　特許文献１に記載の技術では、硬質充填剤が摺動材から脱落し易い。脱落した硬質充填剤をかみ込んだ状態で摺動材が摺動すれば、アブレシブ作用によって摺動材が摩耗する。
　本発明が解決しようとする課題は、摺動材の耐摩耗性を向上させた圧縮機の提供である。
　本発明の圧縮機は、金属筐体内に形成され、気体を圧縮する圧縮室と、前記金属筐体の内壁との接触により前記圧縮室を形成する摺動材とを備え、前記摺動材は、樹脂部材と、前記樹脂部材の内部に配置され、前記樹脂部材に対して親和性を有する親和性部位を含む表面層を有する金属粒子とを備える。その他の解決手段は発明を実施するための形態において後記する。
　本発明によれば、摺動材の耐摩耗性を向上させた圧縮機を提供できる。
レシプロ式の圧縮機の全体構成を示す断面図である。 シリンダ内部の構成を拡大した図である。 摺動材と内壁との摺動界面を示す断面図である。 デンドライト状の金属粒子の断面図である。 図４ＡのＡ－Ａ線断面図である。 別の実施形態に係るデンドライト状の金属粒子の断面図である。 更に別の実施形態に係る球状の金属粒子の断面図である。 樹脂部材と金属粒子との接合界面を示す断面図である。 スクロール式の圧縮機の全体構成を示す断面図である。 固定スクロール及び旋回スクロールの対向部分を拡大した図である。 自転防止機構としてのオルダム継手を備えたスクロール式の圧縮機の断面図である。 、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。 オルダム継手を拡大した図である。 摩擦試験の方法を示す図である。 摩擦試験の試験結果を示す図である。 摩擦試験で生じた摩耗粉の光学顕微鏡写真である。
　以下、本発明を説明するが、本発明は以下の内容に限定されず、本発明の効果を著しく損なわない範囲で任意に変形して実施できる。本発明は、異なる実施形態同士を組み合わせて実施できる。以下の記載において、異なる実施形態において同じ部材については同じ符号を付し、重複する説明は省略して異なる点を中心に説明する。同じ機能を有するものは同じ名称を付すものとする。参照する各図は模式的なものであり、厚さ及び寸法を適宜拡大、縮小又は省略して図示する。
　図１は、レシプロ式の圧縮機４０の全体構成を示す断面図である。圧縮機４０は気体を圧縮するものである。気体は、例えば、大気、水蒸気が極端に少ない乾燥ガス等である。乾燥ガスは、例えば露点－３０℃以下のガスであり、具体的には例えば合成空気、高純度窒素ガス、酸素ガス、ヘリウムガス、アルゴンガス、水素ガス等である。
　圧縮機４０はオイルフリー圧縮機であり、ピストンリング４２１及びライダーリング４２２（後記する）のための潤滑油を全く又は十分量使用しない圧縮機である。詳細は後記するが、ピストンリング４２１、ライダーリング４２２等の摺動材１２は、耐摩耗性に優れる。このため、潤滑油を使用しなくても、圧縮機４０の信頼性を向上できる。
　圧縮機４０は、金属製のシリンダ４１（金属筐体）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。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の内部において、ピストン４２により画成された空間には、気体を圧縮する作動空間としての圧縮室４３が形成されている。なお、圧縮室４３では、ピストン４２の変位に応じて、気体が圧縮又は膨張する。
　シリンダ４１の上端は、仕切り板４４により閉塞されており、仕切り板４４に、吸入口４４ａ及び吐出口４４ｂが設けられている。吸入口４４ａ及び吐出口４４ｂには、それぞれ、吸入弁４４ｃ及び吐出弁４４ｄが設けられており、吸入弁４４ｃ及び吐出弁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、下端側が開放されており、この下端部において、金属製の筐体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は、プーリ４８、及びプーリ４８間に巻き回されたベルト４９を介して、連結棒４６に接続されている。
　圧縮機４０の作動時には、モータ４７の動力を、ベルト４９、プーリ４８を介して、連結棒４６によりピストン４２に伝える。ピストン４２を上下動させることで、吸入口４４ａから圧縮室４３内に外気を吸入し、圧縮室４３内で吸入ガスを圧縮する。圧縮された気体は、吐出口４４ｂを通って、圧縮室４３の外部に吐出され、配管により回収される。
　図２には、シリンダ４１内部の構成を拡大した図である。シリンダ４１の内壁４１ａには例えばアルミニウムのシリンダ４１の場合にはアルマイト等の酸化皮膜４１ｂ（図３）が形成される。
　ピストン４２には、ピストンリング４２１及びライダーリング４２２が環装されている。ピストンリング４２１及びライダーリング４２２は、いずれも、シリンダ４１の内壁４１ａとの接触により圧縮室４３（図１）を形成する摺動材１２の一例である。ピストン４２の上下動に伴い、ピストンリング４２１及びライダーリング４２２が、シリンダ４１の内壁４１ａと摺動する。これにより、ピストン４２とシリンダ４１との接触及び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。
　図３は、ピストンリング４２１及びライダーリング４２２により構成される摺動材１２（何れか一方のみでもよい）と内壁４１ａとの摺動界面を示す断面図である。なお、図３の断面図は、図２の切断方向に対して直角の方向の切断面である。酸化皮膜４１ｂは、シリンダ本体４１ｃの表面に形成される。摺動材１２が内壁４１ａを摺動することで、圧縮室４３（図１）の容積が変化する。なお、図示はしないが、摺動材１２は、圧縮室４３を封止するリップリングであってもよい。
　シリンダ本体４１ｃ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、銅等の遷移金属により構成される。具体的には、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金等のアルミニウム系材料、鉄、鉄－ニッケル合金等の鉄系材料、チタン、チタン合金等のチタン系材料、銅、銅合金等の銅系材料により構成できる。中でも、特に耐摩耗性の効果が大きなアルミニウム系材料が好ましい。アルミニウム系材料には、例えば少量のマグネシウム、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。
　酸化皮膜４１ｂは、シリンダ本体４１ｃに自然に生成した自然酸化膜、又は、人工的に施した表面コーティングである。自然酸化膜の場合、例えばシリンダ本体４１ｃがアルミニウム系材料の場合には酸化アルミニウム（アルマイト）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、酸化皮膜４１ｂは、めっき処理、物理蒸着（ＰＶＤ）法、化学蒸着（ＣＶＤ）法、浸炭処理等により形成され、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、クロムめっき、鉄めっき、亜鉛めっき等が挙げられる。
　摺動材１２は、樹脂部材１２ａと、表面層１２ｂ２（図４）を有する金属粒子１２ｂと、棒状粒子１２ｃとを備える。金属粒子１２ｂ及び棒状粒子１２ｃは、例えば樹脂部材１２ａへの分散により、樹脂部材１２ａの内部に配置される。
　樹脂部材１２ａは、例えば、シリンダ４１（中でも酸化皮膜４１ｂ）よりも低硬度（柔らかい）の材料により構成され、金属粒子１２ｂ及び棒状粒子１２ｃを支持する母材である。本明細書における硬度とは、例えば、ＪＩＳ　Ｚ　２２４４：２００９に基づき測定されるビッカース硬度である。樹脂部材１２ａは、例えば、フッ素系樹脂、フッ素系樹脂以外の任意の樹脂により構成できる。フッ素系樹脂は、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（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）等の少なくとも一種を使用できる。
　フッ素系樹脂以外の樹脂としては、例えば、超高分子ポリエチレン（ＵＨＭＷＰＥ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリアミド（ＰＡ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリアセタール（ＰＯＭ）、フェノール樹脂等のほか、これらの変性体の少なくとも一種を使用できる。フッ素系樹脂とフッ素系樹脂以外の樹脂とを併用してもよい。
　中でも、樹脂部材１２ａはフッ素系樹脂であることが好ましい。フッ素系樹脂を使用することで、摺動材１２の耐熱性を向上できる。また、フッ素系樹脂を樹脂部材１２ａとして使用した圧縮機４０では、高純度窒素ガス等の、露点が低く、湿度が低い気体であっても、摺動材１２の摩耗を抑制できる。従って、フッ素系樹脂を使用しても、様々なガスを圧縮でき、メンテナンサイクル及び寿命を長期化可能な圧縮機４０を得ることができる。
　フッ素系樹脂の中でもＰＴＦＥが好ましい。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４１の内壁４１ａに移着し易い。しかし、摺動材１２は樹脂部材１２ａに加えて金属粒子１２ｂ（後記する）を備え、ＰＴＦＥに対する接合強度を高めた金属粒子１２ｂによりＰＴＦＥの耐摩耗性が向上する。このため、ＰＴＦＥを用いた場合であっても摺動材１２の耐摩耗性を向上できる。
　金属粒子１２ｂは、摺動材１２の耐摩耗性を向上させるものである。金属粒子１２ｂは、シリンダ４１（中でも酸化皮膜４１ｂ）よりも硬くてもよく、柔らかくてもよい。金属粒子１２ｂは、１０ｇの樹脂部材１２ａに対し、例えば０．０１ｇ以上１０ｇ以下の割合で分散される。金属粒子１２ｂは、はっきりとした形状を有しない不定形粒子でもよいが、図４Ａ及び図４Ｂを参照して好適な形状を説明する。
　図４Ａは、デンドライト状の金属粒子１２ｂの断面図である。金属粒子１２ｂの表面層１２ｂ２がカップリング層（図７を参照して後記する）である場合、表面層１２ｂ２は明確な厚みを有さないが、図示の便宜上、この場合も含め、ある程度厚みを持たせて表面層１２ｂ２を図示している。
　デンドライトとは、複数の枝が例えば根元で連結された形状であり、枝は棒状、針状、柱状、紡錘状等を含む細長い形状である。図示の例では、金属粒子１２ｂは、複数の枝１２ｄと、複数の枝１２ｄを連結する根元に相当する連結部１２ｅとを備える。枝１２ｄは、連結部１２ｅから放射状に配置され、例えば直径Ｄの断面円形状（図４Ｂ）であるがこれに限られない。枝１２ｄは極端に細長い必要はなく、先端が尖る必要もない。
　デンドライト状の金属粒子１２ｂにより、摺動材１２の耐摩耗性を特に向上できる。これは、デンドライト状の金属粒子１２ｂの表面積が大きいためである。金属粒子１２ｂの表面積が大きいと、樹脂部材１２ａとの接触面積が増え、せん断によって脱落する頻度を大幅に下げることが可能である。
　金属粒子１２ｂは、コア１２ｂ１と、コア１２ｂ１の表面に形成された表面層１２ｂ２とを備える。金属粒子１２ｂは、樹脂部材１２ａに対する金属粒子１２ｂの接合強度を向上させるため、表面層１２ｂ２により被覆される。表面層１２ｂ２の作用については、図７を参照しながら後記する。
　コア１２ｂ１は、シリンダ４１の内壁４１ａ（例えば図３に示した酸化皮膜４１ｂ）よりも低硬度の材料により構成されることが好ましい。具体的には、コア１２ｂ１のビッカース硬度は、内壁４１ａのビッカース硬度の例えば０．１倍以上１倍以下であることが好ましい。
　コア１２ｂ１に好適な材料は、シリンダ４１の内壁４１ａよりも低硬度の材料であれば任意であるが、例えば、銅、銅合金（黄銅、青銅等）、セラミクス、炭素材料等である。
　表面層１２ｂ２は、詳細は図７を参照しながら説明するが、樹脂部材１２ａへの接合強度を向上させものである。表面層１２ｂ２について、図４Ｂを参照しながら説明する。
　図４Ｂは、図４ＡのＡ－Ａ線断面図である。上記のように、枝１２ｄは断面円形状を有し、コア１２ｂ１の直径はＤである。ｄは図７を参照しながら後記する。表面層１２ｂ２はコア１２ｂ１を覆うように配置される。これにより、金属粒子１２ｂの全体で樹脂部材１２ａとの接合強度を向上できる。
　図４Ａに戻って、金属粒子１２ｂの粒径は、特に制限されないが、例えば１０ｎｍ以上３００μｍである。金属粒子１２ｂの粒径は、例えばレーザー回折式粒度分布計で測定される球形近似の粒径を採用できる。
　図５は、別の実施形態に係るデンドライト状の金属粒子１２ｂの断面図である。上記の図４Ａ及び図４Ｂに示す金属粒子１２ｂでは、表面層１２ｂ２の厚さｄは形成場所によらず同じである。しかし、図５に示す金属粒子１２ｂでは、先端１２ｆに向かうほど細くなる（図４Ｂに示すＤが小さくなる）枝１２ｄにおいて、枝１２ｄの先端１２ｆに向かうほど表面層１２ｂ２（後記する金属層）の厚さが厚くなる。例えば、特定の１つの枝１２ｄに着目した場合、連結部１２ｅの側での表面層１２ｂ２の厚さｄ１は短く、先端１２ｆの側での表面層１２ｂ２の厚さｄ２は長い。
　このようにすることで、細く接合強度が低下し易い先端１２ｆでは表面層１２ｂ２を厚くし、接合強度を向上できる。また、金属粒子１２ｂの製造時、細い先端１２ｆに付着する例えば化成処理剤の量は少ないために揮発し易くなるが、表面層１２ｂ２に対応させて付着量を多くすることで、揮発等を抑制できる。
　図６は、更に別の実施形態に係る球状の金属粒子１２ｂの断面図である。更に別の実施形態では、金属粒子１２ｂは球状である。ここでいう球状とは、厳密な球形である必要はなく、最も長い部分の径と最も短い部分の径との長さの差が、最も長い部分の径の１０％以下になっている略球形の形態も含む。
　球状の金属粒子１２ｂは、球状のコア１２ｂ１の表面全体を覆うように、表面層１２ｂ２が形成される。表面層１２ｂ２の厚さは、均一でもよく不均一でもよい。また、コア１２ｂ１の表面は滑らかな曲面で構成されてもよく、凹凸を有してもよい。
　球状の金属粒子１２ｂによれば、金属粒子１２ｂの製造を容易に行うことができる。
　図７は、樹脂部材１２ａと金属粒子１２ｂとの接合界面を示す断面図である。金属粒子１２ｂの表面には、上記のように、樹脂部材１２ａに対する金属粒子１２ｂの接合強度を向上させるために表面層１２ｂ２が形成される。従って、表面層１２ｂ２は、コア１２ｂ１よりも樹脂部材１２ａに対する接合強度が高くなっている。
　例えば、特許文献１に記載の摺動材は、樹脂部材１２ａに対しアルミナ粒子、珪藻土粒子等の酸化物系材料が添加されている。このような粒子は、せん断力が繰り返し印加されることで脱落しやすく、その脱落物は、切削作用を有するアブレシブ粒子となり、摩耗が拡大することがあった。そこで、金属粒子１２ｂの表面に表面層１２ｂ２を形成することで金属粒子１２ｂと樹脂部材１２ａとの接合強度を向上できる。この結果、せん断力が繰り返し印加されても金属粒子１２ｂが脱落し難くなり、摺動材１２の摩耗耐久性を高くすることができる。
　表面層１２ｂ２は、樹脂部材１２ａに対して親和性を有する親和性部位１６を含む。親和性部位１６を含むことで、表面層１２ｂ２と樹脂部材１２ａとの接合強度を向上でき、金属粒子１２ｂの樹脂部材１２ａからの脱落を抑制できる。ここでいう親和性を有するとは、樹脂部材１２ａと親和性部位１６との間で、電子対を共有する、クーロン引力によって引き付けあう、空いている電子軌道に電子が配位する、電荷を帯びた水素を介して引き付けあう、等の状態になっていることをいう。
　親和性部位１６は、酸素を含む官能基、又は、樹脂部材１２ａと親和性を有する遷移金属の少なくとも何れかを含む。これらを含むことで、樹脂部材１２ａと親和性部位１６との間で共有結合、イオン結合、配位結合、水素結合等の化学結合による接合力（図７において破線で示す）を生じさせることができ、接合強度を向上できる。
　表面層１２ｂ２は、樹脂部材１２ａへの親和性を向上させる化成処理により形成された化成処理層であり、具体的には例えば、有機物と無機物とを結合するカップリング層、又は、金属層である。金属層は、例えば、めっき層、蒸着層等である。コア１２ｂ１へのカップリング処理、めっき処理、蒸着等の化成処理により表面層１２ｂ２を形成できるため、表面層１２ｂ２の形成を容易にできる。
　表面層１２ｂが例えば金属層である場合、上記の図４Ｂにおける表面層１２ｂ２の厚さｄは、例えば、金属粒子１２ｂの粒径の１／１００００以上１／１００以下である。厚さｄをこの範囲にすることで、金属粒子１２ｂの粒径に対して表面層１２ｂ２の厚さｄを十分に小さくできる。
　厚さｄがこの範囲にある場合、表面層１２ｂ２は、シリンダ４１の内壁４１ａよりも高硬度の金属により構成された金属層であり、コア１２ｂ１は、シリンダ４１の内壁４１ａよりも低硬度の材料により構成されることが好ましい。表面層１２ｂ２が内壁４１ａ（図２）よりも高硬度であっても、表面層１２ｂ２の厚さｄが上記範囲にあることで、低硬度のコア１２ｂ１が金属粒子１２ｂへの応力を吸収でき、摺動材１２の耐摩耗性を向上できる。
　なお、表面層１２ｂ２がカップリング層１２ｂ２の場合、厚さｄは測定できるものではないが、例えば一分子に相当する厚さであり、具体的には例えばおよそ１～３ｎｍと考えられる。
　表面層１２ｂ２の厚さｄは、金属粒子１２ｂの全体において同じである。なお、ここでいう「同じ」には、厳密に同じである必要はなく、測定誤差及び形成むらを考慮し、最も厚い部分の厚さと最も薄い部分の厚さとの差が、最も厚い部分の厚さの例えば１０％以下である形態も含む。これにより、金属粒子１２ｂの全体において同程度の強度で樹脂部材１２ａに接合できる。
　図３に戻って、摺動材１２は、棒状粒子１２ｃを備える。棒状粒子１２ｃにより、樹脂部材１２ａの強度を向上できる。棒状粒子１２ｃは、例えば繊維状粒子であり、炭素繊維、ガラス繊維、金属繊維、セラミクス繊維等の少なくとも１種である。中でも、棒状粒子１２ｃは炭素繊維又はガラス繊維が好ましい。炭素繊維及びガラス繊維は軽量であるため、摺動材１２を軽量化できる。
　摺動材１２は、上記の金属粒子１２ｂ及び棒状粒子１２ｃ以外にも、例えば二硫化モリブデン、窒化ホウ素等の固体潤滑材を含んでもよい。
　金属粒子１２ｂ及び表面層１２ｂ２の存在は、摺動材１２の表面又は破砕物を化学分析により確認できる。化学分析は、例えば蛍光Ｘ線分析、エネルギ分散型Ｘ線分析、赤外分光分析、Ｘ線光電子分光分析である。
　摺動材１２は、以下のようにして製造できる。例えばデンドライト状の金属粒子１２ｂは、例えば、コア１２ｂ１を構成する金属イオンを含む水溶液を電気分解し、デンドライト状の粒子を析出させることで、デンドライト状のコア１２ｂ１を得ることができる。次いで、化成処理によりコア１２ｂ１に表面層１２ｂ２を形成することで、表面層１２ｂ２を有する金属粒子１２ｂを製造できる。
　化成処理の一例であるカップリング処理及びめっき処理は、以下のようにして行うことができる。カップリング処理には、チタン系のカップリング剤、又はシリコン系のカップリング剤等を使用できる。カップリング剤は、分子内に有機材料と無機材料とを結合する官能基を併せ持ち、樹脂部材１２ａのような有機材料と、金属粒子１２ｂのような無機材料とを結ぶ働きをすることから、接合強度が高まり、摺動材１２のような複合材料の摩耗耐久性の向上につながる。
　カップリング剤の具体例としては、１つの分子中に有機官能基とアルコキシ基とを有する化合物が挙げられる。チタン系のカップリング剤としては、テトライソプロピルチタネート、テトラノルマルブチルチタネート、ブチルチタネートダイマー、テトラオクチルチタネート、テトラステアリルチタネート、チタンラクテートアンモニウム塩、チタンラクテート、などのアルキルチタネート系カップリング剤が挙げられる。シリコン系のカップリング剤としては、ビニルトリメトキシシラン、２－（３、４－エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン、ｐ－スチリルトリメトキシシラン、３－メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、３－アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、Ｎ－２－（アミノエチル）－３－アミノプロピルメチルジメトキシシラン、トリス－（トリメトキシシリルプロピル）イソシアヌレート、３－ウレイドプロピルトリアルコキシシラン、３－メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン、３－イソシアネートプロピルトリエトキシシラン、などが挙げられる。なお、これらカップリング剤は単独で又は２種以上組み合わせて用いることができる。
　コア１２ｂ１へのカップリング処理は、例えば、適切な水系溶媒、非水系溶媒又は混合溶媒にカップリング剤を溶解し、その中にコア１２ｂ１を分散させ、数時間～数日の間、攪拌して行う。これにより、コア１２ｂ１に表面層１２ｂ２を形成した金属粒子１２ｂが得られる。
　コア１２ｂ１へのめっき処理としては、ニッケルめっき、鉄めっき等、コア１２ｂ１と化学的親和性の高い遷移金属を用いて行うことができる。
　また、図５に示すように、先端１２ｆに向かうほど表面層１２ｂ２である金属層の厚さが厚くなるデンドライト状の金属粒子１２ｂは、その金属イオンを含む水溶液の電気分解によって析出できる。電気分解プロセスの例えば電流及び電圧、攪拌の仕方、添加剤の種類、金属イオンの錯体構造等をコントロールすることで、図５のような金属粒子１２ｂを製造できる。
　以上のようにして作成した金属粒子１２ｂと、樹脂部材１２ａを構成する例えば材料粉末と、棒状粒子１２ｃと、固体潤滑剤等とをミキサーで均一に混合することで混合物が得られる。得られた混合物を圧縮成型又は射出成型で任意の形状に成型して成形物とした後、成形物を電気炉等で焼成することで、摺動材１２を製造できる。焼成は、使用する樹脂部材１２ａの構成材料に応じて、その温度範囲を適宜調整して行うことが好ましい。
　以上のようにして製造可能な摺動材１２では、上記のように、金属粒子１２ｂの表面層１２ｂ２により、金属粒子１２ｂと樹脂部材１２ａとの接合強度が高い。このため、摺動材１２の摺動時においても金属粒子１２ｂが樹脂部材１２ａから脱落し難い。このため、金属粒子１２ｂのかみ込みに起因する摺動材１２の摩耗を抑制でき、摺動材１２の耐摩耗性を向上できる。これにより、メンテナンスサイクルを長期化でき、圧縮機４０の寿命を長くできる。
　図８は、スクロール式の圧縮機５０の全体構成を示す断面図である。圧縮機５０は、圧縮機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。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、気体を圧縮する作動空間としての圧縮室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（図示しない）等に連結されており、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いる。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）の荷重が、スラストプレート６２及びスラスト受部６１により、受けとめられる。これにより、ケーシング５３と旋回鏡板５２ａとのかじり及び異常摩耗が抑制される。
　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。
　図示しない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室５５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（図示しない）等に吐出される。
　図９は、固定スクロール５１及び旋回スクロール５２の対向部分を拡大した図である。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。チップシール５９１，５９２はいずれも摺動材１２（図３）の一例であり、チップシール５９１，５９２についても、上記の摺動材１２の説明が同様に適用される。
　旋回鏡板５２ａ（金属筐体）のラップ底面５２ｅ（内壁）、及び、固定鏡板５１ａ（金属筐体）のラップ底面５１ｅ（内壁）には、それぞれ、アルマイト処理により酸化皮膜が形成されている。旋回スクロール５２の旋回運動に伴い、チップシール５９１（摺動材）がラップ底面５２ｅのアルマイト皮膜と摺動し、チップシール５９２（摺動材）がラップ底面５１ｅのアルマイト皮膜と摺動する。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、及び、旋回スクロールラップ５２ｂと固定鏡板５１ａのラップ底面５１ｅとの接触を抑制でき、スムーズな摺動状態を得ることができる。
　なお、圧縮機５０（図８）において、スラストプレート６２と旋回鏡板５２ａとの摺動面を形成するスラストプレート６２（図８）表面又は旋回鏡板５２ａの表面に、摺動材１２と同様の摺動材（図示しない）を形成してもよい。また、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、摺動材１２と同様の摺動材（図示しない）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の自転防止機構を示した。しかし、時点防止機構は、これに限られるものではなく、例えば補助クランク（図示しない）等の他の自転防止機構でもよい。
　スクロール式の圧縮機５０では、一方向のみに往復動するピストン４２（図１）とは異なり、旋回スクロール５２は円運動する。このため、チップシール５９１，５９２（摺動材１２）に含まれる金属粒子１２ｂ（図３）に生じる応力は様々な方向に向かい、金属粒子１２ｂが脱落し易い。しかし、チップシール５９１，５９２に含まれる金属粒子１２ｂは表面層１２ｂ２（図７）を備え、樹脂部材１２ａとの接合強度が高い。この結果、金属粒子１２ｂに様々な方向の応力が生じても、樹脂部材１２ａとの高い接合強度により、脱落を抑制できる。これにより、チップシール５９１，５９２の耐摩耗性を向上でき、メンテナンスサイクル及び圧縮機４０の寿命の長期化を図ることができる。
　図１０は、自転防止機構としてのオルダム継手９０を備えたスクロール式の圧縮機７０の断面図である。圧縮機７０は、オルダム継手９０以外は圧縮機５０と同じ基本構成を有する。そこで、以下の説明では、圧縮機５０とは異なる点を中心に説明する。
　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、ボルト等の固定具（図示しない）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。
　図１１は、ケーシング７３、旋回スクロール７２及びオルダム継手９０を示す分解斜視図である。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（図１０）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。オルダム継手９０は、Ｘ軸方向に延びるＸ軸ガイド９１、Ｘ軸方向に直交するＹ軸方向に延びるＹ軸ガイド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に配置された球体９４を有している。
　Ｘ軸ガイド９１及びＹ軸ガイド９２は、いずれも細長い角板状に形成されている。Ｘ軸ガイド９１は、ケーシング７３のフランジ部７７（図１０）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１２は、オルダム継手９０を拡大した図である。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が、Ｘ軸ガイド９１（図１１）の内面に摺接し、側面９３ｂが、Ｙ軸ガイド９２（図１１）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（図１１）のボス部７６ｄ（図１０）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がそれぞれ穿設されている。貫通孔９３ｄには、それぞれ球体９４が挿入されている。
　図１１に戻って、オルダム継手９０は、スライダ９３をＸ軸方向及び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。スライダ９３は摺動材１２（図３）の一例であり、スライダ９３についても、上記の摺動材１２の説明が同様に適用される。なお、背面プレート７６（金属筐体）の摺動面７６Ａ（図１０。内壁）、及びケーシング７３（金属筐体）の摺動面７７Ａ（内壁）には、それぞれ、アルマイト処理により酸化皮膜が形成されている。
　図１０に戻って、図示しない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する。これにより、吸込口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室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（図示しない）に貯留される。
　上記のように、スライダ９３が摺動材１２（図３）に相当する。ただし、例えばＸ軸ガイド９１及びＹ軸ガイド９２がいずれも金属製であり、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のみを摺動材１２と同様の材料により構成してもよい。このようにしても、摺動面における金属粒子１２ｂ（図３）の脱落を抑制できる。
　また、Ｘ軸ガイド９１及びＹ軸ガイド９２がいずれも金属製である場合には、Ｘ軸ガイド９１及びＹ軸ガイド９２の各表面を摺動材１２と同様の材料により構成してもよい。更に、Ｘ軸ガイド９１及びＹ軸ガイド９２を摺動材１２と同様の材料により構成し、スライダ９３を金属製としてもよい。
　オルダム継手９０を備える圧縮機７０においても、円運動するスライダ９３の耐摩耗性を向上できる。これにより、圧縮機７０のメンテナンスサイクル及び寿命の長期化を図ることができる。
　以下の方法に沿って表面層１２ｂ２を備える金属粒子１２ｂを作製し、摺動材１２を作製した。作製した摺動材１２について、以下の方法に沿って摩擦試験を行い、耐摩耗性を評価した。
＜実施例１＞
　初めに、銅イオンを含む水溶液を電気分解し、デンドライト状の粒子を析出させることで、デンドライト状の銅製のコア１２ｂ１を得た。コア１２ｂ１の表面をアルキルチタネート系カップリング剤で一様に処理することで、チタンを含むカップリング層である表面層１２ｂ２をコア１２ｂ１の表面に一様に形成し、金属粒子１２ｂを得た。金属粒子１２ｂの粒径（レーザー回折式粒度分布計により測定。以下同じ）はおよそ５０μｍであった。表面層１２ｂ２の厚さは、およそ１～３ｎｍと考えられる。
　金属粒子１２ｂと、炭素繊維（棒状粒子１２ｃ。直径１０～２０μｍ程度、長さ１００～２００μｍ程度）とを混合し、混合物を得た。混合物を、溶融したＰＴＦＥ（樹脂部材１２ａ）に入れて十分に混練及び固化することで、実施例１の摺動材（上記の摺動材１２に相当）を作製した。
＜比較例１＞
　表面層１２ｂ２を形成しないこと以外は実施例１と同様にして、比較例１の摺動材を得た。比較例１の摺動材に含まれる金属粒子の粒径は実施例１と同じであった。
＜比較例２＞
　表面層１２ｂ２を形成せず、かつ、球状の金属粒子を使用したこと以外は実施例１と同様にして、比較例２の摺動材を得た。比較例２の摺動材に含まれる金属粒子の粒径は実施例１と同じであった。
＜摩擦試験＞
　図１３は、摩擦試験の方法を示す図である。実施例１、比較例１及び比較例２の摺動材をブロック状試験片３１に加工した。ブロック状試験片３１は、幅６ｍｍ、高さ５ｍｍ、長さ２０ｍｍの直方体であり、上側の二つの角が面取りされている。面取りは、直方体の角の部分が半径０．５ｍｍの円弧になるように行った。
　ブロック状試験片３１の上面に、金属製のリング状試験片３２を接触させた。リング状試験片３２は、アルミニウム合金である。その表面には、硫酸アルマイト処理により酸化皮膜が形成されている。リング状試験片３２は、外形１３ｍｍ、内径９ｍｍを有する円筒状である。リング状試験片３２の端面を、ブロック状試験片３１の上面に接触させた。
　ブロック状試験片３１をリング状試験片３２に接触させた状態で、リング状試験片３２の周方向にリング状試験片３２を回転させて摺動させ、摩擦試験を行った。接触圧は１ＭＰａ、回転速度は２ｍ／ｓ、温度は１２０℃に制御し、１５時間摺動させた。摺動後、実施例１、比較例１及び２のそれぞれの摺動材について、摩擦試験の前後での質量減少量を密度で除することで摩耗体積を算出した。
　図１４は、摩擦試験の試験結果を示す図である。摩耗体積は、比較例２の摩耗体積を１００とすると、実施例１では２５、比較例１では８０であった。実施例１と比較例１とを比べると、表面層１２ｂ２を形成することで摩耗体積を７０％近く減少できた。また、比較例１と比較例２とを比べると、金属粒子の形状をデンドライト状（比較例１）にすることで球状（比較例２）よりも２０％減少できた。また、摩擦試験は行っていないが、球状の金属粒子の表面に表面層１２ｂ２を形成すれば、比較的脱落し易い球という形状に関わらず、摩耗体積は１００×０．７＝３０程度に減少すると考えられる。
　この場合の３０という数値は実施例１の数値と遜色ない。従って、表面層１２ｂ２の形成により、摺動時のせん断力による金属粒子の脱落を抑制でき、金属粒子の形状によらず耐摩耗性を向上できるといえる。中でも、実施例１に示すように金属粒子をデンドライト状にすることで、摩耗体積を特に小さくでき、耐摩耗性を特に向上できることがわかった。
　図１５は、摩擦試験で生じた摩耗粉の光学顕微鏡写真である。図１５において、上段の写真が実施例１、中段の写真が比較例１、下段の写真が比較例２である。各写真において矢印が指す粒子は脱落した金属粒子を表す。実施例１では、脱落した金属粒子１２ｂは全く観察されなかった。一方で、比較例１及び２では、金属粒子が観察された。特に、観察された金属粒子の数は、比較例２の方が多かった。これらの結果は、実施例１では耐摩耗性に優れるが、比較例１及び２に耐摩耗性は悪く、特に比較例２の耐摩耗性が悪いという上記図１４の結果と一致する。
　以上の図１４及び図１５に示すように、表面層１２ｂ２を備える金属粒子１２ｂを含む摺動材１２の摺動時、摺動面からの金属粒子１２ｂの脱落が抑制される。このため、脱落した金属粒子に起因するアブレシブ摩耗を抑制でき、摺動材１２の耐摩耗性を向上できる。これにより、摺動材１２を、例えばレシプロ式の圧縮機のピストンリング及びライダーリング、スクロール式の圧縮機のチップシール及びスライダに適用することで、これらの摩耗耐久性を向上できる。この結果、ピストンリング、ライダーリング、チップシール、スライダの交換寿命が長くなる。このため、摺動部を備える圧縮機のメンテナンスサイクル及び寿命を長期化できる。
１２　摺動材
１２ａ　樹脂部材
１２ｂ　金属粒子
１２ｂ１　コア
１２ｂ２　表面層（カップリング層、金属層）
１２ｃ　棒状粒子
１２ｄ　枝
１２ｅ　連結部
１２ｆ　先端
１６　親和性部位
３１　ブロック状試験片
３２　リング状試験片
４０　圧縮機（オイルフリー圧縮機）
４１　シリンダ（金属筐体）
４１ａ　内壁
４１ｂ　酸化皮膜
４２　ピストン
４２１　ピストンリング（摺動材）
４２２　ライダーリング（摺動材）
４３　圧縮室
４４　仕切り板
４４ａ　吸入口
４４ｂ　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
５０　圧縮機（オイルフリー圧縮機）
５１　固定スクロール
５１ａ　固定鏡板（金属筐体）
５１ｂ　固定スクロールラップ
５１ｃ　端面
５１ｄ　溝
５１ｅ　ラップ底面（内壁）
５２　旋回スクロール
５２ａ　旋回鏡板（金属筐体）
５２ｂ　旋回スクロールラップ
５２ｃ　端面
５２ｄ　溝
５２ｅ　ラップ底面（内壁）
５２ｆ　ボス部
５３　ケーシング
５４　駆動軸
５５　圧縮室
５６　吸入口
５７　吐出口
５８　玉軸受
５９１，５９２　チップシール（摺動材）
６１　スラスト受部
６２　スラストプレート
６３　オルダムリング
７０　圧縮機（オイルフリー圧縮機）
７１　固定スクロール
７１ａ　固定鏡板
７１ｂ　固定スクロールラップ
７１ｃ　放熱板
７２旋回スクロール
７３　ケーシング（金属筐体）
７４　駆動軸
７５　旋回スクロール本体
７５ａ　旋回鏡板
７５ｂ　旋回スクロールラップ
７５ｃ　放熱板
７６　背面プレート（金属筐体）
７６Ａ　摺動面（内壁）
７６ｄ　ボス部
７７　フランジ部
７７Ａ　摺動面（内壁）
７８　吸込口
７９　圧縮室
８０　吐出口
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（摺動材）
９３ａ，９３ｂ　側面
９３ｃ　逃がし穴
９３ｄ　貫通孔
９４　球体
Ｄ　半径
ｄ１，ｄ２　厚さ

Claims (15)

  1. 　金属筐体内に形成され、気体を圧縮する圧縮室と、
    　前記金属筐体の内壁との接触により前記圧縮室を形成する摺動材とを備え、
    　前記摺動材は、
    　　樹脂部材と、
    　　前記樹脂部材の内部に配置され、前記樹脂部材に対して親和性を有する親和性部位を含む表面層を有する金属粒子とを備える
    　ことを特徴とする圧縮機。
  2. 　前記親和性部位は、酸素を含む官能基、又は、前記樹脂部材と親和性を有する遷移金属の少なくとも何れかを含む
    　ことを特徴とする請求項１に記載の圧縮機。
  3. 　金属筐体内に形成され、気体を圧縮する圧縮室と、
    　前記金属筐体の内壁との接触により前記圧縮室を形成する摺動材とを備え、
    　前記摺動材は、
    　　樹脂部材と、
    　　前記樹脂部材の内部に配置され、
    　　コアと、前記コアの表面に形成され、前記コアよりも前記樹脂部材に対する接合強度が高い表面層とを有する金属粒子とを備える
    　ことを特徴とする圧縮機。
  4. 　金属筐体内に形成され、気体を圧縮する圧縮室と、
    　前記金属筐体の内壁との接触により前記圧縮室を形成する摺動材とを備え、
    　前記摺動材は、
    　　樹脂部材と、
    　　前記樹脂部材の内部に配置され、前記樹脂部材への親和性を向上させる化成処理により形成された表面層を有する金属粒子とを備える
    　ことを特徴とする圧縮機。
  5. 　前記表面層はカップリング層又は金属層である
    　ことを特徴とする請求項１～４の何れか１項に記載の圧縮機。
  6. 　前記表面層が金属層である場合、前記表面層の厚さは、前記金属粒子の粒径の１／１００００以上１／１００以下である
    　ことを特徴とする請求項５に記載の圧縮機。
  7. 　前記金属粒子は、前記表面層と、前記表面層が形成されたコアとを備え、
    　前記表面層は、前記金属筐体の前記内壁よりも高硬度の金属により構成された金属層であり、
    　前記コアは、前記金属筐体の前記内壁よりも低硬度の材料により構成される
    　ことを特徴とする請求項６に記載の圧縮機。
  8. 　前記金属粒子は、デンドライト状である
    　ことを特徴とする請求項１～４の何れか１項に記載の圧縮機。
  9. 　前記デンドライト状の金属粒子は、複数の枝と、前記複数の枝を連結する連結部とを備え、
    　前記枝の先端に向かうほど前記表面層である金属層の厚さが厚くなる
    　ことを特徴とする請求項８に記載の圧縮機。
  10. 　前記金属粒子は球状である
    　ことを特徴とする請求項１～４の何れか１項に記載の圧縮機。
  11. 　前記摺動材は、棒状粒子を備える
    　ことを特徴とする請求項１～４の何れか１項に記載の圧縮機。
  12. 　前記棒状粒子は、炭素繊維又はガラス繊維である
    　ことを特徴とする請求項１１に記載の圧縮機。 
  13. 　前記樹脂部材は、フッ素系樹脂である
    　ことを特徴とする請求項１～４の何れか１項に記載の圧縮機。
  14. 　オイルフリー圧縮機である
    　ことを特徴とする請求項１～４の何れか１項に記載の圧縮機。
  15. 　前記摺動材は、ピストンリング、ライダーリング、チップシール、又はスライダである
    　ことを特徴とする請求項１～４の何れか１項に記載の圧縮機。
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