JP7190693B2 - Compressor and refrigeration cycle equipment - Google Patents
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Description
本発明の実施形態は、作動流体を吸い込んで吐出する圧縮機、及び冷凍サイクル装置に関する。 An embodiment of the present invention relates to a compressor that sucks and discharges a working fluid, and a refrigeration cycle device.
例えば空気調和機等の冷凍サイクル装置においては、作動流体である冷媒を吸い込んで吐出する圧縮機構部を有する、冷媒圧縮機等の圧縮機が用いられている。このような圧縮機の効率を高めるには、互いに摺動する摺動面の摩擦損失を低減することや、摺動面の隙間からの作動流体の漏れ損失を低減することが重要である。圧縮機構部における摺動面同士の隙間を小さくすれば作動流体の漏れ量を低減できるが、部品寸法あるいは組立寸法に高い精度が要求され、圧縮機の製造が困難となる。 2. Description of the Related Art For example, in a refrigeration cycle apparatus such as an air conditioner, a compressor such as a refrigerant compressor having a compression mechanism section that sucks and discharges refrigerant, which is a working fluid, is used. In order to increase the efficiency of such a compressor, it is important to reduce the friction loss of the sliding surfaces that slide against each other and to reduce the leakage loss of the working fluid from the gaps between the sliding surfaces. If the gap between the sliding surfaces in the compression mechanism is made smaller, the amount of leakage of the working fluid can be reduced.
特許文献１には、ローラ、上部受軸（主軸受）、下部受軸（副軸受）、ブレード及びシリンダで構成される作動流体を圧縮する圧縮機構部において、各摺動面にショットによる微小な凹部を設けることが開示されている。圧縮機構部に供給された潤滑油が凹部に溜まって保持され、摺動面に油膜が形成されることで、シール性の向上効果や摺動抵抗の低減効果が得られる。しかし、潤滑油が十分に供給されにくい摺動面等では、凹部での油溜まりの効果が充分に発揮されず、作動流体によって摺動面から潤滑油が取り除かれて減少することで、シール性の向上効果や摺動抵抗の低減効果が充分に得られない可能性があった。
In
本発明が解決しようとする課題は、加工精度や組立精度を過度に高くすることなく、長期的に、圧縮機構部における摺動面の摩擦損失の低減やシール性向上による作動流体の漏れ量の低減を図れる圧縮機、及び前記圧縮機を用いた冷凍サイクル装置を提供することである。 The problem to be solved by the present invention is to reduce the amount of leakage of the working fluid by reducing the friction loss of the sliding surface in the compression mechanism and improving the sealing performance in the long term without excessively increasing the processing accuracy and assembly accuracy. It is an object of the present invention to provide a compressor capable of reducing air consumption, and a refrigeration cycle apparatus using the compressor.
実施形態の圧縮機は、作動流体を吸い込んで吐出する圧縮機構部をもち、かつ圧縮機構部の互いに摺動する第１摺動面と第２摺動面のうち、第１摺動面よりも表面硬さの高い第２摺動面にポリマーブラシが設けられている。 A compressor of an embodiment has a compression mechanism portion that sucks and discharges a working fluid, and of the first sliding surface and the second sliding surface that slide on each other of the compression mechanism portion, A polymer brush is provided on the second sliding surface having a high surface hardness.
以下の用語の定義は、本明細書及び特許請求の範囲にわたって適用される。
「摺動面」とは、圧縮機構部を構成する複数の部品において、互いに摺動する面を意味し、表面にポリマーブラシが設けられた状態で摺動する面も含む。
数値範囲を示す「～」は、その前後に記載された数値を下限値及び上限値として含むことを意味する。
The following term definitions apply throughout the specification and claims.
The term “sliding surface” means a surface that slides on each other in a plurality of parts that constitute the compression mechanism, and includes a surface that slides with a polymer brush provided thereon.
"~" indicating a numerical range means that the numerical values before and after it are included as lower and upper limits.
実施形態の圧縮機は、作動流体を吸い込んで吐出する圧縮機構部を有する。圧縮機構部は、互いに摺動する、第１摺動面と、第１摺動面よりも表面硬さの高い第２摺動面とを有し、第２摺動面にポリマーブラシが設けられている。圧縮機は、作動流体を吸い込んで吐出する圧縮機構部を有するものであればよく、圧縮機構部の第２摺動面にポリマーブラシが設けられる以外は公知の態様を制限なく採用できる。
また、実施形態の冷凍サイクル装置は、圧縮機と、放熱器と、膨張装置と、吸熱器とを備えるものであり、上記特徴を有する圧縮機を備える以外は公知の態様を採用できる。
A compressor of an embodiment has a compression mechanism section that sucks and discharges a working fluid. The compression mechanism has a first sliding surface and a second sliding surface having a surface hardness higher than that of the first sliding surface, the second sliding surface being provided with a polymer brush. ing. The compressor may have a compression mechanism section that sucks and discharges working fluid, and known modes can be employed without limitation except that a polymer brush is provided on the second sliding surface of the compression mechanism section.
Further, the refrigeration cycle apparatus of the embodiment includes a compressor, a radiator, an expansion device, and a heat absorber.
以下、実施形態の圧縮機及び冷凍サイクル装置の一例を示して説明する。
本実施形態の冷凍サイクル装置１は、図１に示すように、圧縮機２と、圧縮機２に接続された放熱器である凝縮器３と、凝縮器３に接続された膨張装置４と、膨張装置４と圧縮機２との間に接続された吸熱器としての蒸発器５と、を備えている。
An example of a compressor and a refrigeration cycle apparatus according to an embodiment will be described below.
As shown in FIG. 1, the
圧縮機２は、いわゆるロータリ式の圧縮機であり、作動流体として低圧の気体冷媒を内部に取り込んで圧縮し、高温、高圧の気体冷媒とするものである。なお、圧縮機は、ロータリ式には限定されず、スクロール式、レシプロ式、斜板式等の圧縮機であってもよい。圧縮機２の具体的な構成については後述する。
凝縮器３は、圧縮機２から送り込まれる高温、高圧の気体冷媒から熱を放熱させ、高圧の液体冷媒にするものである。
The
The
膨張装置４は、凝縮器３から送り込まれる高圧の液体冷媒の圧力を下げ、低温、低圧の液体冷媒にするものである。
蒸発器５は、膨張装置４から送り込まれる低温、低圧の液体冷媒を気化させ、低温、低圧の液体冷媒を低圧の気体冷媒にするものである。蒸発器５においては、低圧の液体冷媒が気化する際に周囲から気化熱が奪われ、周囲が冷却される。なお、蒸発器５を通過した低圧の気体冷媒は、圧縮機２内に取り込まれる。
このように、本実施形態の冷凍サイクル装置１では、作動流体である冷媒が気体冷媒と液体冷媒とに相変化しながら循環する。
The
The
As described above, in the
圧縮機２は、圧縮機本体１１と、アキュムレータ１２と、を備えている。
アキュムレータ１２は、いわゆる気液分離器である。アキュムレータ１２は、蒸発器５と圧縮機本体１１との間に設けられている。アキュムレータ１２は、吸い込みパイプ２１を通して圧縮機本体１１に接続されている。アキュムレータ１２は、蒸発器５で気化された気体冷媒、及び蒸発器５で気化されなかった液体冷媒のうち、気体冷媒のみを圧縮機本体１１に供給する。
The
The
圧縮機本体１１は、回転軸３１と、電動機部３２と、圧縮機構部３３と、これら回転軸３１、電動機部３２及び圧縮機構部３３を収納する密閉容器３４と、を備えている。
密閉容器３４は筒状に形成されるとともに、その軸線Ｏ方向の両端部が閉塞されている。密閉容器３４内には、潤滑剤Ｊが収容されている。潤滑剤Ｊ内には、圧縮機構部３３の一部が浸漬されている。
The compressor
The sealed
潤滑剤Ｊとしては、特に限定されず、例えば、鉱物油、ポリオールエステル油、ポリビニルエーテル油、ポリアルキレングリコール油、ポリアルファオレフィン油等の潤滑油が挙げられる。なお、潤滑剤Ｊは、潤滑油には限定されず、公知のイオン液体等であってもよい。潤滑剤Ｊとしては、１種を単独で使用してもよく、２種以上を併用してもよい。 Lubricant J is not particularly limited, and examples thereof include lubricating oils such as mineral oil, polyol ester oil, polyvinyl ether oil, polyalkylene glycol oil, and polyalphaolefin oil. Note that the lubricant J is not limited to lubricating oil, and may be a known ionic liquid or the like. As the lubricant J, one type may be used alone, or two or more types may be used in combination.
回転軸３１は、密閉容器３４の軸線Ｏに沿って同軸上に配置されている。なお、以下の説明では、軸線Ｏに沿う方向を単に軸方向といい、軸方向に直交する方向を径方向といい、軸線Ｏ周りの方向を周方向という。
The rotating
電動機部３２は、密閉容器３４内における軸方向の第１側に配置されている。圧縮機構部３３は、密閉容器３４内における軸方向の第２側に配置されている。以下の説明では、軸方向に沿う電動機部３２側（第１側）を上側、圧縮機構部３３側（第２側）を下側とする。
The
電動機部３２は、いわゆるインナーロータ型のＤＣブラシレスモータである。具体的に、電動機部３２は、固定子３５と、回転子３６と、を備えている。
固定子３５は、密閉容器３４の内壁面に焼嵌め等により固定されている。
回転子３６は、固定子３５の内側に径方向に間隔をあけた状態で、回転軸３１の上部に固定されている。
The
The
The
圧縮機構部３３は、回転軸３１が貫通する筒状のシリンダ４１と、シリンダ４１の軸方向の両端開口部を各別に閉塞するとともに、回転軸３１を回転可能に支持する主軸受４２及び副軸受４３と、を備えている。シリンダ４１、主軸受４２、及び副軸受４３により形成された空間は、シリンダ室４６（図２参照）を構成している。
The
回転軸３１のうち、シリンダ室４６内に位置する部分には、軸線Ｏに対して径方向に偏心する偏心部５１が形成されている。
偏心部５１にはローラ５３が外挿されている。ローラ５３は、回転軸３１の回転に伴い、外周面５３ａがシリンダ４１の内周面４１ａに潤滑油膜を介して摺接しながら、軸線Ｏに対して偏心回転可能に構成されている。
An
A
図１、図２に示すように、シリンダ４１における周方向の一部には、径方向の外側に向けて窪むブレード溝５４が形成されている。ブレード溝５４は、シリンダ４１の軸方向（高さ方向）の全体に亘って形成されている。ブレード溝５４は、径方向の外側端部において、密閉容器３４内に連通している。
As shown in FIGS. 1 and 2, a portion of the
ブレード溝５４内には、図３に示すブレード５５が設けられている。ブレード５５は、シリンダ４１に対して径方向にスライド移動可能に構成されている。図１に示すように、ブレード５５は、径方向の外側端面である背面５５ｂが付勢手段５７により径方向の内側に向けて付勢されている。一方、図２に示すように、ブレード５５は、径方向の内側端面である先端面５５ａがシリンダ室４６内においてローラ５３の外周面５３ａに当接している。これにより、ブレード５５は、ローラ５３の偏心回転に伴いシリンダ室４６内に進退可能に構成されている。ローラ５３及びブレード５５により、シリンダ室４６は吸込室４６ａと圧縮室４６ｂとに分割される。
なお、軸方向から見た平面視において、ブレード５５の先端面５５ａは、径方向の内側に向けて凸の円弧状とされている。
A
Note that in a plan view in the axial direction, the
ブレード５５とブレード溝５４の内面５４ａ，５４ｂの間、ブレード５５と主軸受４２の下面４２ａとの間、ブレード５５と副軸受４３の上面４３ａとの間には、潤滑油Ｊが介在している。
Lubricating oil J is interposed between the
シリンダ４１における、ブレード溝５４に対するローラ５３の回転方向（図２中の矢印参照）前方（図２中、ブレード溝５４の左側）に位置する部分には、シリンダ４１を径方向に貫通する吸込孔５６が形成されている。吸込孔５６の径方向の外側端部は吸い込みパイプ２１（図１参照）と接続されている。一方、吸込孔５６の径方向の内側端部は、シリンダ室４６の吸込室４６ａ内に開口している。
A suction hole penetrating the
図１に示すように、主軸受４２は、シリンダ４１の上端開口部を閉塞している。主軸受４２は、回転軸３１のうち、シリンダ４１よりも上方に位置する部分を回転可能に支持している。具体的に、主軸受４２は、回転軸３１が挿通された筒部６１と、筒部６１の下端部から径方向の外側に向けて突設されたフランジ部６２と、を備えている。
As shown in FIG. 1 , the
図１、図２に示すように、フランジ部６２の周方向の一部には、フランジ部６２を軸方向に貫通する吐出孔６４（図２参照）が形成されている。吐出孔６４は、シリンダ室４６内に連通している。なお、フランジ部６２には、シリンダ室４６（圧縮室４６ｂ）内の圧力上昇に伴い吐出孔６４を開閉し、シリンダ室４６外に冷媒を吐出する図示しない吐出弁機構が配設されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, a part of the
図１に示すように、主軸受４２には、主軸受４２を上方から覆うマフラ６５が設けられている。マフラ６５には、マフラ６５の内外を連通する連通孔６６が形成されている。吐出孔６４を通して吐出される高温、高圧の気体冷媒は、連通孔６６を通して密閉容器３４内に吐出される。
As shown in FIG. 1, the
副軸受４３は、シリンダ４１の下端開口部を閉塞している。副軸受４３は、回転軸３１のうち、シリンダ４１よりも下方に位置する部分を回転可能に支持している。具体的に、副軸受４３は、回転軸３１が挿通される筒部７１と、筒部７１の上端部から径方向の外側に向けて突設されたフランジ部７２と、を備えている。
The
圧縮機構部３３における各部材の材質は、特に限定されない。シリンダ４１、主軸受４２、副軸受４３の材質は、例えば、ＦＣ２５０等のねずみ鋳鉄、ローラ５３の材質は、例えば、ＦＣ２５０のねずみ鋳鉄にＭｏ、Ｎｉ、Ｃｒ等を添加した特殊合金鋳鉄（モニクロ鋳鉄）とすることができる。ブレード５５の材質は、例えば、ＳＵＳ４４０Ｃにガス窒化処理を施して形成したものを使用できる。
The material of each member in the
圧縮機２では、電動機部３２の固定子３５に電力が供給されると、回転軸３１が回転子３６とともに軸線Ｏ周りに回転する。そして、回転軸３１の回転に伴い、偏心部５１及びローラ５３がシリンダ室４６内で偏心回転する。このとき、ローラ５３の外周面５３ａがシリンダ４１の内周面４１ａに潤滑油膜を介して摺接する。これにより、吸込みパイプ２１を通してシリンダ室４６内に気体冷媒が取り込まれるとともに、シリンダ室４６内に取り込まれた気体冷媒が圧縮される。
In the
具体的には、シリンダ室４６のうち、吸込室４６ａ内に吸込孔５６を通して作動流体（気体冷媒）が吸い込まれるとともに、圧縮室４６ｂにて先に吸込孔５６から吸い込まれた気体冷媒が圧縮される。圧縮された気体冷媒は、主軸受４２の吐出孔６４を通してシリンダ室４６の外側（マフラ６５内）に吐出され、その後マフラ６５の連通孔６６を通して密閉容器３４内に吐出される。なお、密閉容器３４内に吐出された気体冷媒は、凝縮器３に送り込まれる。
Specifically, in the
作動流体としては、特に限定されず、例えば、塩素を含まない炭化水素系冷媒、二酸化炭素、飽和フッ化炭化水素系冷媒、不飽和フッ化炭化水素系冷媒及び含フッ素エーテル系冷媒等が挙げられる。作動流体としては、１種を単独で使用してもよく、２種以上を併用してもよい。 The working fluid is not particularly limited, and examples thereof include chlorine-free hydrocarbon refrigerants, carbon dioxide, saturated fluorohydrocarbon refrigerants, unsaturated fluorohydrocarbon refrigerants, fluorine-containing ether refrigerants, and the like. . As the working fluid, one type may be used alone, or two or more types may be used in combination.
圧縮機２の圧縮機構部３３における互いに摺動する面が第１摺動面であるか第２摺動面であるかは、それらの面の表面硬さによって決まる。第２摺動面は、第１摺動面よりも表面硬さが高い。
第２摺動面の表面硬さと第１摺動面の表面硬さの差は、５０ＨＶ～２８３０ＨＶが好ましく、２００ＨＶ～２０００ＨＶがより好ましい。表面硬さの差が前記範囲の下限値以上であれば、第１摺動面に対して第２摺動面の摩耗が低減される。表面硬さの差が前記範囲の上限値以下であれば、硬さの差による第１摺動面の著しい摩耗が防止される。
Whether the mutually sliding surfaces in the
The difference between the surface hardness of the second sliding surface and the surface hardness of the first sliding surface is preferably 50HV to 2830HV, more preferably 200HV to 2000HV. If the difference in surface hardness is equal to or greater than the lower limit of the range, wear of the second sliding surface is reduced relative to that of the first sliding surface. If the difference in surface hardness is equal to or less than the upper limit of the above range, significant wear of the first sliding surface due to the difference in hardness is prevented.
第１摺動面の表面硬さは、１７０ＨＶ～６００ＨＶが好ましく、２００ＨＶ～５２０ＨＶがより好ましい。 The surface hardness of the first sliding surface is preferably 170HV to 600HV, more preferably 200HV to 520HV.
第２摺動面の表面硬さは、２２０ＨＶ～３０００ＨＶが好ましく、５００ＨＶ～２５００ＨＶがより好ましい。 The surface hardness of the second sliding surface is preferably 220HV to 3000HV, more preferably 500HV to 2500HV.
第２摺動面は、圧縮機構部３３において摺動する部品の未処理の基材表面であってもよく、摺動する部品の基材表面に対して表面硬化処理が施されて表面硬さが高められた面であってもよい。硬さの低い基材を使用できるために基材の材料の選択肢が広がり、製造性、生産性、入手性等の自由度が向上し、安価な圧縮機が得られやすい点では、第２摺動面は、表面硬化処理によって表面硬さが高められた面であることが好ましい。
The second sliding surface may be an untreated base material surface of a part that slides in the
表面硬化処理としては、表面硬さを高めることができる処理であれば特に限定されず、例えば、ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）コーティング、ガス窒化処理、浸炭処理等が挙げられる。 The surface hardening treatment is not particularly limited as long as it can increase the surface hardness, and examples thereof include diamond-like carbon (DLC) coating, gas nitriding treatment, and carburizing treatment.
第２摺動面の表面粗さＲａは、０．１μｍ以上が好ましく、０．１～０．２５μｍがより好ましく、０．１～０．２μｍがさらに好ましい。第２摺動面の表面粗さＲａが前記範囲の下限値以上であれば、第２摺動面の凹部が潤滑剤の供給路やオイルスポット（潤滑油溜まり）として機能しやすく、摺動面の摩擦損失の低減効果及びシール性の向上効果がより高くなるため、圧縮機の効率がより高くなる。
なお、第２摺動面の表面粗さＲａは、ポリマーブラシがない状態の表面粗さＲａである。表面粗さＲａは、ＪＩＳ Ｂ０６０１：２００１に準拠して測定される値である。
The surface roughness Ra of the second sliding surface is preferably 0.1 μm or more, more preferably 0.1 to 0.25 μm, even more preferably 0.1 to 0.2 μm. If the surface roughness Ra of the second sliding surface is equal to or greater than the lower limit value of the above range, the concave portions of the second sliding surface are likely to function as lubricant supply paths and oil spots (lubricating oil pools), and the sliding surface Since the effect of reducing friction loss and the effect of improving sealability are further enhanced, the efficiency of the compressor is further enhanced.
The surface roughness Ra of the second sliding surface is the surface roughness Ra without the polymer brush. Surface roughness Ra is a value measured according to JIS B0601:2001.
第１摺動面及び第２摺動面の下記式（１）で表される合成粗さαは、１．０μｍ以下が好ましい。
α＝｛（α１）２＋（α２）２｝１／２ ・・・（１）
ただし、式（１）中のα１は、第１摺動面の表面粗さＲａである。α２は、第２摺動面の表面粗さＲａである。
The combined roughness α of the first sliding surface and the second sliding surface represented by the following formula (1) is preferably 1.0 μm or less.
α={(α 1 ) 2 +(α 2 ) 2 } 1/2 (1)
However, α1 in the formula ( 1 ) is the surface roughness Ra of the first sliding surface. α2 is the surface roughness Ra of the second sliding surface.
合成粗さαは表面粗さＲａの標準偏差を表す。表面粗さのバラツキを考慮することで、ポリマーブラシの効果を高めることができる。合成粗さαが１．０μｍ以下であれば、ポリマーブラシを過度に長くしなくても、摩擦損失の低減効果及びシール性の向上効果が発揮されやすく、圧縮機の効率がより高くなる。
例えば、ポリマーブラシの長さが２μｍ程度の場合、合成粗さαは、０．８２μｍ以下が好ましく、０．６０μｍ以下がより好ましい。
The synthetic roughness α represents the standard deviation of the surface roughness Ra. The effect of the polymer brush can be enhanced by considering variations in surface roughness. If the synthetic roughness α is 1.0 μm or less, the effect of reducing friction loss and the effect of improving sealing properties are likely to be exhibited without excessively lengthening the polymer brush, and the efficiency of the compressor becomes higher.
For example, when the length of the polymer brush is about 2 μm, the synthetic roughness α is preferably 0.82 μm or less, more preferably 0.60 μm or less.
圧縮機構部３３において、ローラ５３の外周面５３ａとブレード５５の先端面５５ａは互いに摺動する。ブレード５５の先端面５５ａの表面硬さはローラ５３の外周面５３ａの表面硬さよりも高い。この実施形態では、ローラ５３の外周面５３ａが第１摺動面であり、ブレード５５の先端面５５ａが第２摺動面である。
In the
例えば、ローラ５３の材質としてＦＣ２５０相当のねずみ鋳鉄にＭｏ、Ｎｉ、Ｃｒ等を添加した特殊合金鋳鉄（モニクロ鋳鉄）を用いて、ローラ５３の外周面５３ａの表面硬さをロックウェル硬さでＨＲＣ５０（ビッカーズ硬さ：５１０ＨＶ相当）とすることができる。ブレード５５の材質としてＳＵＳ４４０Ｃを用い、表面硬化処理としてガス窒化処理を施すことで、ブレード５５の先端面５５ａの表面硬さをビッカーズ硬さで１０００ＨＶとすることができる。また、ブレード５５の材質としてＳＫＨ５１を用いて、ブレード５５の先端面５５ａの表面硬さをロックウェル硬さでＨＲＣ６３（ビッカーズ硬さ：７７０ＨＶ相当）とすることができ、さらに表面硬化処理としてＤＬＣコーティングを施すことで、表面硬さをビッカーズ硬さで２５００ＨＶとすることができる。
For example, as the material of the
シリンダ４１のブレード溝５４の内面５４ａ，５４ｂとブレード５５の両側の側面５５ｃ，５５ｄは互いに摺動する。ブレード５５の両側の側面５５ｃ，５５ｄの表面硬さはブレード溝５４の内面５４ａ，５４ｂの表面硬さよりも高い。この実施形態では、ブレード溝５４の内面５４ａ，５４ｂが第１摺動面であり、ブレード５５の両側の側面５５ｃ，５５ｄが第２摺動面である。
The
例えば、シリンダ４１の材質として、ＦＣ２５０相当のねずみ鋳鉄を用いることで、シリンダ４１のブレード溝５４の内面５４ａ，５４ｂの表面硬さをロックウェル硬さでＨＲＢ９３（ビッカーズ硬さ：２１０ＨＶ相当）とすることができる。ブレード５５の両側の側面５５ｃ，５５ｄの表面硬さは、ブレード５５の先端面５５ａと同様にして、ビッカーズ硬さで１０００ＨＶ、ロックウェル硬さでＨＲＣ６３（ビッカーズ硬さ：７７０ＨＶ相当）、あるいは、ビッカーズ硬さで２５００ＨＶ等に調節することができる。
For example, by using gray cast iron equivalent to FC250 as the material of the
主軸受４２の下面４２ａとブレード５５の上端面５５ｅは互いに摺動する。ブレード５５の上端面５５ｅの表面硬さは主軸受４２の下面４２ａの表面硬さよりも高い。この実施形態では、主軸受４２の下面４２ａは第１摺動面であり、ブレード５５の上端面５５ｅは第２摺動面である。
副軸受４３の上面４３ａとブレード５５の下端面５５ｆは互いに摺動する。ブレード５５の下端面５５ｆの表面硬さは副軸受４３の上面４３ａの表面硬さよりも高い。この実施形態では、副軸受４３の上面４３ａは第１摺動面であり、ブレード５５の下端面５５ｆは第２摺動面である。
The
The
主軸受４２の下面４２ａとローラ５３の上端面５３ｃは互いに摺動する。ローラ５３の上端面５３ｃの表面硬さは主軸受４２の下面４２ａの表面硬さよりも高い。この実施形態では、主軸受４２の下面４２ａは第１摺動面であり、ローラ５３の上端面５３ｃは第２摺動面である。
副軸受４３の上面４３ａとローラ５３の下端面５３ｄは互いに摺動する。ローラ５３の下端面５３ｄの表面硬さは副軸受４３の上面４３ａの表面硬さよりも高い。この実施形態では、副軸受４３の上面４３ａは第１摺動面であり、ローラ５３の下端面５３ｄは第２摺動面である。
The
The
例えば、主軸受４２の下面４２ａ及び副軸受４３の上面４３ａは、シリンダ４１のブレード溝５４の内面５４ａ，５４ｂと同様に、主軸受４２及び副軸受４３の材質としてＦＣ２５０相当のねずみ鋳鉄を用いることで、表面硬さをロックウェル硬さでＨＲＢ９３（ビッカーズ硬さ：２１０ＨＶ相当）とすることができる。
ブレード５５の上端面５５ｅ及び下端面５５ｆの表面硬さは、ブレード５５の先端面５５ａと同様に、ビッカーズ硬さで１０００ＨＶ、ロックウェル硬さでＨＲＣ６３（ビッカーズ硬さ：７７０ＨＶ相当）、あるいは、ビッカーズ硬さで２５００ＨＶ等に調節することができる。
ローラ５３の上端面５３ｃ及び下端面５３ｄの表面硬さは、ローラ５３の外周面５３ａと同様にして、ロックウェル硬さでＨＲＣ５０（ビッカーズ硬さ：５１０ＨＶ相当）等に調節することができる。
For example, the
The surface hardness of the
The surface hardness of the
偏心部５１の外周面５１ａとローラ５３の内周面５３ｂは互いに摺動する。ローラ５３の内周面５３ｂの表面硬さは偏心部５１の外周面５１ａの表面硬さよりも高い。この実施形態では、偏心部５１の外周面５１ａが第１摺動面であり、ローラ５３の内周面５３ｂが第２摺動面である。
The outer
例えば、偏心部５１の材質としてＦＣＤ６００相当のねずみ鋳鉄を用いることで、偏心部５１の外周面５１ａの表面硬さをロックウェル硬さでＨＲＢ９８（ＨＲＣ２０相当）とすることができる。ローラ５３の内周面５３ｂの表面硬さは、ローラ５３の外周面５３ａと同様にして、ロックウェル硬さでＨＲＣ５０等に調節することができる。
For example, by using gray cast iron equivalent to FCD600 as the material of the
主軸受４２の内周面４２ｂと回転軸３１の外周面３１ａは互いに摺動する。回転軸３１の外周面３１ａの表面硬さは主軸受４２の内周面４２ｂの表面硬さよりも高い。この実施形態では、主軸受４２の内周面４２ｂは第１摺動面であり、回転軸３１の外周面３１ａは第２摺動面である。
副軸受４３の内周面４３ｂと回転軸３１の外周面３１ａは互いに摺動する。回転軸３１の外周面３１ａの表面硬さは副軸受４３の内周面４３ｂの表面硬さよりも高い。この実施形態では、副軸受４３の内周面４３ｂは第１摺動面であり、回転軸３１の外周面３１ａは第２摺動面である。
The inner
The inner
例えば、主軸受４２の内周面４２ｂ及び副軸受４３の内周面４３ｂの表面硬さは、主軸受４２の下面４２ａ及び副軸受４３の上面４３ａと同様にして、ロックウェル硬さでＨＲＢ９３（ＨＲＣ１３相当）とすることができる。また、回転軸３１の外周面３１ａの表面硬さは、回転軸３１の材質としてＦＣＤ６００相当のねずみ鋳鉄を用いることで、ロックウェル硬さでＨＲＢ９８（ＨＲＣ２０相当）とすることができ、さらに浸炭処理を施すことで、ロックウェル硬さでＨＲＣ４０とすることができる。
For example, the surface hardness of the inner
圧縮機構部３３の第２摺動面であるブレード５５の先端面５５ａ、両側の側面５５ｃ，５５ｄ、上端面５５ｅ、下端面５５ｆ、ローラ５３の内周面５３ｂ、上端面５３ｃ、下端面５３ｄ、及び回転軸３１の外周面３１ａの少なくとも１つには、ポリマーブラシが設けられている。
ポリマーブラシは、第２摺動面の全体（全面）に設けてもよく、第２摺動面の一部に設けてもよい。
The
The polymer brush may be provided on the entire second sliding surface (entire surface) or may be provided on a part of the second sliding surface.
ポリマーブラシは複数のポリマー鎖から形成されており、圧縮抵抗が大きく、摩擦抵抗が小さい等の優れた機械的特性を発現する。そのため、第２摺動面にポリマーブラシが設けられることで、第１摺動及び第２摺動面の摩擦損失が低減される。また、第２摺動面にポリマーブラシが設けられることで、潤滑剤がポリマーブラシで保持されやすくなり、シール性が向上する。 A polymer brush is composed of a plurality of polymer chains and exhibits excellent mechanical properties such as high compression resistance and low frictional resistance. Therefore, by providing the polymer brushes on the second sliding surface, the friction loss of the first sliding surface and the second sliding surface is reduced. Moreover, since the polymer brushes are provided on the second sliding surface, the lubricant is easily held by the polymer brushes, and the sealing performance is improved.
互いに摺動する摺動面は、摺動による摩擦によって表面が徐々に削られていく。表面硬さに差がある第１摺動面と第２摺動面が摺動する場合、表面硬さが高い第２摺動面は第１摺動面に比べて表面が削られにくい。そのため、第２摺動面にポリマーブラシを設けることで、ポリマーブラシが長期的に摺動面に残存しやすくなり、ポリマーブラシによる摺動面の摩擦損失の低減効果やシール性の向上効果がより長期的に発現する。 The sliding surfaces that slide against each other are gradually scraped off due to the friction caused by the sliding. When the first sliding surface and the second sliding surface having a difference in surface hardness slide, the surface of the second sliding surface having a high surface hardness is less likely to be scraped than the first sliding surface. Therefore, by providing the polymer brushes on the second sliding surface, the polymer brushes tend to remain on the sliding surface for a long period of time, and the effect of reducing friction loss on the sliding surface and improving the sealing performance due to the polymer brushes are further enhanced. Long-lasting.
より具体的に説明すると、通常、圧縮機構部の各部品の基材表面には微細な凹凸がある。第１摺動面７４や第２摺動面７６にポリマーブラシ８０を設けると、未摺動の状態では、図４（Ａ）に示すように、凸部にも凹部にも万遍なくポリマーが結合されている。
More specifically, the base material surface of each part of the compression mechanism usually has fine irregularities. When the polymer brushes 80 are provided on the first sliding
しかし、第１摺動面７４は表面硬さが低く摩耗しやすい。そのため、圧縮機が作動して第１摺動面７４が第２摺動面と摺動すると、図４（Ｃ）に示すように、摩耗によって第１摺動面７４の摺動境界面Ｙが短時間で凹部の底に近づいていき、凸部が削られると共にポリマーが剥がれ落とされた摩耗面７０が広範囲に形成される。
これに対し、第２摺動面７６にポリマーブラシ８０を設けた場合、表面硬さの高い第２摺動面７６は第１摺動面７４よりも摩耗しにくいため、図４（Ｂ）に示すように、第２摺動面７６の摺動境界面Ｘは深さ方向に移動しにくい。これにより、凸部が削られると共にポリマーが剥がれ落とされた摩耗面７０が広がりにくく、ポリマーブラシ８０のうちの多くのポリマーが第２摺動面７６に長期的に残存する。そのため、ポリマーブラシによる摺動面の摩擦損失の低減効果やシール性の向上効果をより長期的に発現させて、圧縮機の効率向上を図ることができる。
However, the first sliding
On the other hand, when the
ポリマーブラシを形成するポリマーとしては、例えば、ポリ（メチルメタクリレート）（ＰＭＭＡ）、ポリ（ラウリルメタクリレート）（ＰＬＭＡ）、ポリ（Ｎ，Ｎ－ジエチル－Ｎ－（２－メタクリロイルエチル）－Ｎ－メチルアンモニウム・ビス（トリフルオロメチルスルフォニル）イミド）（ＰＤＥＭＭ－ＴＦＳＩ）等が挙げられる。ポリマーブラシを形成するポリマーは、１種であってもよく、２種以上であってもよい。 Polymers forming the polymer brush include, for example, poly(methyl methacrylate) (PMMA), poly(lauryl methacrylate) (PLMA), poly(N,N-diethyl-N-(2-methacryloylethyl)-N-methylammonium and bis(trifluoromethylsulfonyl)imide) (PDEMM-TFSI). One type of polymer or two or more types of polymers may be used to form the polymer brush.
ポリマーブラシにおいて各ポリマーをグラフトする態様は、公知の態様を採用できる。
ポリマーブラシを形成するポリマーが基材との結合のための反応性の官能基を有し、該官能基を用いた結合を介してグラフトされていることが好ましい。反応性の官能基としては、例えば、ジアルコキシシリル基、トリアルコキシシリル基等の加水分解性シリル基が挙げられる。
A known mode can be adopted for the mode of grafting each polymer in the polymer brush.
It is preferred that the polymer forming the polymer brush has a reactive functional group for bonding with the substrate and is grafted via bonding using the functional group. Examples of reactive functional groups include hydrolyzable silyl groups such as dialkoxysilyl groups and trialkoxysilyl groups.
ポリマーブラシにおいては、シリコンを含む酸化物を介してポリマーがグラフトされていることが好ましい。これにより、ポリマーブラシがより効果的に形成されることで、ポリマーブラシがもつトライボロジーと強靭性を有効に発揮しやすくなる。そのため、低摩擦による摩擦損失の低減効果、及びシール性向上による漏れ損失の低減効果が得られやすく、圧縮機の効率が向上する。 In polymer brushes, the polymer is preferably grafted through an oxide containing silicon. As a result, the polymer brush is formed more effectively, and the tribology and toughness of the polymer brush can be effectively exhibited. Therefore, it is easy to obtain the effect of reducing friction loss due to low friction and the effect of reducing leakage loss due to improved sealing properties, thereby improving the efficiency of the compressor.
より具体的には、第２摺動面において、基材表面にシリコンを含む酸化物がコートされ、末端に加水分解性シリル基を有するポリマーがそのシリコンを含む酸化物とシロキサン結合により結合してグラフトされていることが好ましい。例えば、基材表面にコートされたシリコンを含む酸化物に、ブロモ基等の重合開始基を有するカップリング剤をカップリング反応させた後、溶液中での原子移動ラジカル重合（ＡＴＲＰ）を行うことでポリマーブラシを形成できる。 More specifically, on the second sliding surface, the substrate surface is coated with a silicon-containing oxide, and a polymer having a hydrolyzable silyl group at its terminal is bonded to the silicon-containing oxide through a siloxane bond. Grafted is preferred. For example, an oxide containing silicon coated on the substrate surface is subjected to a coupling reaction with a coupling agent having a polymerization initiation group such as a bromo group, and then atom transfer radical polymerization (ATRP) is performed in a solution. to form a polymer brush.
シリコンを含む酸化物としては、例えば、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、エトキシトリメトキシシラン、ジメトキシジエトキシシラン、メトキシトリエトキシシラン等が挙げられる。シリコンを含む酸化物としては、１種を単独で使用してもよく、２種以上を併用してもよい。 Examples of oxides containing silicon include tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, ethoxytrimethoxysilane, dimethoxydiethoxysilane, methoxytriethoxysilane, and the like. As oxides containing silicon, one type may be used alone, or two or more types may be used in combination.
重合開始基を有するカップリング剤としては、例えば、（３－トリメトキシシリル）プロピル－２－ブロモ－２－メチルプロピオネート等が挙げられる。重合開始基を有するカップリング剤としては、１種を単独で使用してもよく、２種以上を併用してもよい。 Coupling agents having a polymerization initiation group include, for example, (3-trimethoxysilyl)propyl-2-bromo-2-methylpropionate. As the coupling agent having a polymerization initiation group, one type may be used alone, or two or more types may be used in combination.
ポリマーブラシは、架橋構造を有していることが好ましい。ポリマーブラシが架橋構造を有することで、ポリマーブラシがもつトライボロジーと強靭性を有効に発揮でき、低摩擦による摩擦損失の低減効果、及びシール性向上による漏れ損失の低減効果が向上し、圧縮機の効率向上がさらに高まる。 The polymer brush preferably has a crosslinked structure. The polymer brush has a cross-linked structure, so that the tribology and toughness of the polymer brush can be effectively exhibited, and the effect of reducing friction loss due to low friction and the effect of reducing leakage loss due to improved sealing performance are improved. Efficiency is further enhanced.
架橋構造を形成するための架橋基としては、アジド基、ハロゲン基（好ましくはブロモ基）等が挙げられる。ポリマーは、主鎖に架橋基を有していてもよく、分岐鎖を有する場合には分岐鎖に架橋基を有していてもよい。分岐鎖を形成する際に主鎖に生じた未反応の反応基を架橋基として用いてもよく、分岐鎖をリビングラジカル重合で形成した際に分岐鎖の末端に残る反応基を架橋基として用いてもよい。 The cross-linking group for forming a cross-linked structure includes an azide group, a halogen group (preferably a bromo group), and the like. The polymer may have a cross-linking group in its main chain, and may have a cross-linking group in the branched chain when it has a branched chain. An unreacted reactive group generated in the main chain when forming a branched chain may be used as a cross-linking group, and a reactive group remaining at the end of the branched chain when the branched chain is formed by living radical polymerization is used as a cross-linking group. may
架橋構造は、物理架橋であってもよく、化学架橋であってもよい。物理架橋及び化学架橋の導入は、ポリマーブラシを形成する際の重合時（その場架橋）であってもよく、重合後であってもよい。
例えば、その場架橋で化学架橋を導入する場合、重合時にモノマー（単官能性）に加えて、ジビニルモノマー（エチレングリコールジメタクリレート等）等の２官能性モノマーを適量添加すればよい。２官能性モノマーの添加量は、適宜設定すればよく、例えばモノマーの総量に対して１ｍｏｌ％とすることができる。
The crosslinked structure may be a physical crosslink or a chemical crosslink. Physical cross-linking and chemical cross-linking may be introduced during polymerization (in-situ cross-linking) when forming the polymer brush, or after polymerization.
For example, when chemical cross-linking is introduced by in-situ cross-linking, an appropriate amount of a bifunctional monomer such as a divinyl monomer (ethylene glycol dimethacrylate, etc.) may be added in addition to the monomer (monofunctional) during polymerization. The amount of the bifunctional monomer to be added may be appropriately set, and may be, for example, 1 mol % with respect to the total amount of the monomers.
架橋構造を有するポリマーブラシは、基材表面から切り出しても、良溶媒（例えば、ｏ－ジクロロベンゼン）には溶解しなくなる。これにより、ポリマーに充分に架橋が形成されていることを確認できる。また、良溶媒中、ＡＦＭコロイドプロープ法によりポリマーブラシの膨潤度を測定すると、架橋していない状態に比べて膨潤度が低下するため、これによっても十分に架橋が形成されたことを確認できる。 A polymer brush having a crosslinked structure does not dissolve in a good solvent (for example, o-dichlorobenzene) even if it is cut out from the substrate surface. This makes it possible to confirm that the polymer is sufficiently crosslinked. In addition, when the degree of swelling of the polymer brush is measured by the AFM colloid probe method in a good solvent, the degree of swelling is lower than that of the non-crosslinked state.
ポリマーブラシを形成するポリマーのグラフト密度は、ポリマーブラシが高い潤滑性を示すように設定することが好ましい。グラフト密度は、用いられるポリマーの種類や、溶媒の種類等によって適宜設定できる。 The graft density of the polymer forming the polymer brush is preferably set so that the polymer brush exhibits high lubricity. The graft density can be appropriately set depending on the type of polymer used, the type of solvent, and the like.
ポリマーがＰＭＭＡの場合、グラフト密度は、０．１鎖／ｎｍ２以上が好ましく、０．１５鎖／ｎｍ２以上がより好ましく、０．２鎖／ｎｍ２以上がさらに好ましく、０．３鎖／ｎｍ２以上が特に好ましく、０．４鎖／ｎｍ２以上が極めて好ましく、０．４５鎖／ｎｍ２以上が最も好ましい。 When the polymer is PMMA, the graft density is preferably 0.1 chains/nm2 or more , more preferably 0.15 chains/ nm2 or more, still more preferably 0.2 chains/ nm2 or more, and 0.3 chains/nm2 or more. ≥0.4 chains/nm 2 are particularly preferred, ≥0.45 chains/nm 2 are most preferred.
ポリマーがＰＬＭＡの場合、グラフト密度は、０．０４鎖／ｎｍ２以上が好ましく、０．０６鎖／ｎｍ２以上がより好ましく、０．０８／ｎｍ２以上がさらに好ましく、０．１２鎖／ｎｍ２以上が特に好ましく、０．１６鎖／ｎｍ２以上が極めて好ましく、０．１８鎖／ｎｍ２以上が最も好ましい。 When the polymer is PLMA, the graft density is preferably 0.04 chains/nm2 or more , more preferably 0.06 chains/ nm2 or more, still more preferably 0.08 chains/nm2 or more, and 0.12 chains/nm. 2 or greater is particularly preferred, 0.16 chains/nm 2 or greater is highly preferred, and 0.18 chains/nm 2 or greater is most preferred.
ポリマーがＰＤＥＭＭ－ＴＦＳＩの場合、グラフト密度は、０．０２鎖／ｎｍ２以上が好ましく、０．０３鎖／ｎｍ２以上がより好ましく、０．０４鎖／ｎｍ２以上がさらに好ましく、０．０６鎖／ｎｍ２以上が特に好ましく、０．０８鎖／ｎｍ２以上が極めて好ましく、０．０９鎖／ｎｍ２以上が最も好ましい。 When the polymer is PDEMM-TFSI, the graft density is preferably 0.02 chains/nm 2 or more, more preferably 0.03 chains/nm 2 or more, still more preferably 0.04 chains/nm 2 or more, and 0.06 Chains/ nm2 or greater are particularly preferred, 0.08 chains/ nm2 or greater are highly preferred, and 0.09 chains/ nm2 or greater are most preferred.
ポリマーのグラフト密度は、公知の方法に従って測定できる。例えば、Macromolecules，31, 5934-5936 (1998)、Macromolecules，33， 5608-5612 (2000)、Macromolecules，38， 2137-2142 (2005)等に記載の方法に従って測定できる。
具体的には、グラフト密度σ（鎖／ｎｍ２）は、ポリマーブラシを形成するポリマーの量であるグラフト量（Ｗ）と、ポリマー（グラフト鎖）の数平均分子量（Ｍｎ）を測定し、下記式（１）から求めることができる。
σ（鎖／ｎｍ２）＝Ｗ（ｇ／ｎｍ２）／Ｍｎ×（アボガドロ数） ・・・（１）
The graft density of the polymer can be measured according to known methods. For example, it can be measured according to the methods described in Macromolecules, 31, 5934-5936 (1998), Macromolecules, 33, 5608-5612 (2000), Macromolecules, 38, 2137-2142 (2005).
Specifically, the graft density σ (chain/nm 2 ) is obtained by measuring the graft amount (W), which is the amount of polymer forming the polymer brush, and the number average molecular weight (Mn) of the polymer (graft chain). It can be calculated from the formula (1).
σ (chain/nm 2 )=W (g/nm 2 )/Mn×(Avogadro's number) (1)
グラフト量（Ｗ）は、ポリマーブラシを形成する基材表面が平面の場合には、エリプソメトリー法によりポリマーブラシの乾燥状態の厚みを測定し、その測定値とバルク密度を用いて、単位面積当たりのグラフト量を算出できる。ポリマーブラシを形成する基材表面の材質がシリカである場合には、赤外吸収分光測定（ＩＲ）、熱重量損失測定（ＴＧ）、元素分析測定等によりグラフト量（Ｗ）を測定することもできる。 When the substrate surface forming the polymer brush is flat, the graft amount (W) is obtained by measuring the thickness of the polymer brush in a dry state by an ellipsometry method, and using the measured value and the bulk density, the amount per unit area can calculate the amount of grafting. When the material of the substrate surface forming the polymer brush is silica, the graft amount (W) can also be measured by infrared absorption spectrometry (IR), thermogravimetric loss measurement (TG), elemental analysis measurement, or the like. can.
具体的には、グラフト密度σは、例えば、ポリマーブラシの乾燥状態における厚みとポリマーのＭｎとをプロットしたグラフの傾き（例えば、特開平１１－２６３８１９号公報参照）、ポリマーブラシのポリマーのグラフト量と当該ポリマーのＭｎとをプロットしたグラフの傾きから求めることができる。 Specifically, the graft density σ is, for example, the slope of a graph plotting the thickness of the polymer brush in a dry state and the Mn of the polymer (see, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 11-263819), the graft amount of the polymer in the polymer brush. and Mn of the polymer can be obtained from the slope of the graph plotted.
第２摺動面におけるポリマーブラシが形成された領域の面積に対する、当該ポリマーブラシを形成するポリマーの占有面積率（ポリマーブラシの厚さ方向に直交する断面の断面積当たりのポリマーの占有面積率）σ＊は、１０％以上が好ましく、１５％以上がより好ましく、２０％以上がさらに好ましい。占有面積率σ＊が下限値以上であれば、ポリマーブラシのトライボロジー特性が向上するうえ、強靭性（レジリエンシー）が図られるため、耐久性に優れたポリマーブラシとなる。圧縮機を様々な使用環境及び用途に適用できる。 The occupied area ratio of the polymer forming the polymer brush with respect to the area of the region in which the polymer brush is formed on the second sliding surface (the occupied area ratio of the polymer per cross-sectional area of the cross section orthogonal to the thickness direction of the polymer brush) σ * is preferably 10% or more, more preferably 15% or more, and even more preferably 20% or more. If the occupied area ratio σ * is equal to or higher than the lower limit, the tribological properties of the polymer brush are improved and toughness (resiliency) is achieved, resulting in a polymer brush with excellent durability. The compressor can be adapted to various usage environments and applications.
表面占有率σ＊は、第２摺動面のポリマーブラシが形成された領域においてグラフト点（ポリマーの１つ目のモノマー）が占める割合を意味する。ポリマーブラシにおいて各ポリマーが最密充填された状態、すなわちこれ以上ポリマーをグラフトできない状態で表面占有率σ＊は１００％となる。
表面占有率σ＊は、ポリマーの伸びきり形態における繰り返し単位長さ及びポリマーのバルク密度から、ポリマーブラシの厚さ方向に直交する断面の断面積を求め、これにグラフト密度σを掛けることで算出できる。
The surface occupancy σ * means the ratio of the graft points (the first monomer of the polymer) in the region of the second sliding surface where the polymer brush is formed. The surface occupancy σ * is 100% when each polymer is packed in the polymer brush at the highest density, that is, when the polymer cannot be grafted any more.
The surface occupancy σ * is calculated by obtaining the cross-sectional area of the cross section perpendicular to the thickness direction of the polymer brush from the length of the repeating unit in the stretched form of the polymer and the bulk density of the polymer, and multiplying this by the graft density σ. can.
ポリマーブラシを形成するポリマーのＭｎは、所望の潤滑性を示すように設定でき、５００～１０，０００，０００が好ましく、１００，０００～１０，０００，０００がより好ましい。
分子量分布指数（Ｍｗ／Ｍｎ）は、所望の潤滑性を示すように設定でき、１．５以下が好ましく、１．０１～１．５がより好ましい。
The Mn of the polymer forming the polymer brush can be set to exhibit the desired lubricity, preferably from 500 to 10,000,000, more preferably from 100,000 to 10,000,000.
The molecular weight distribution index (Mw/Mn) can be set so as to exhibit desired lubricity, preferably 1.5 or less, more preferably 1.01 to 1.5.
ポリマーブラシを形成するポリマーの数平均分子量（Ｍｎ）及び重量平均分子量（Ｍｗ）は、基材がシリカの場合や基材表面にシリカコートしてポリマーをグラフトしている場合には、フッ化水素酸処理によりポリマー（グラフト鎖）をグラフト点から切り出した後、ゲル浸透クロマトグラフィー（ＧＰＣ）法により測定することができる。 The number-average molecular weight (Mn) and weight-average molecular weight (Mw) of the polymer forming the polymer brush are determined by hydrogen fluoride when the substrate is silica or when the substrate surface is coated with silica and the polymer is grafted. After the polymer (graft chain) is cut out from the graft point by acid treatment, it can be measured by a gel permeation chromatography (GPC) method.
ポリマーブラシを形成するポリマーのＭｎ及びＭｗは、ポリマーブラシを形成する際の重合と同条件の重合で得られる遊離ポリマーのＭｎ及びＭｗとほぼ等しい。例えばポリマーブラシを形成する際の重合溶液に遊離開始剤を添加することで、ポリマーブラシを形成するポリマーと同等のＭｎ及びＭｗを有する遊離ポリマーを得ることができる。この遊離ポリマーのＭｎ及びＭｗをＧＰＣ法により測定し、ポリマーブラシを形成するポリマーのＭｎ及びＭｗとしてもよい。
ＧＰＣ法では、入手可能な分子量既知のポリマーを単分散した標準試料を用いた較正法、多角度光散乱検出器を用いた絶対分子量評価を行う。
The Mn and Mw of the polymer forming the polymer brush are approximately equal to the Mn and Mw of the free polymer obtained by polymerization under the same conditions as the polymerization for forming the polymer brush. For example, by adding a free initiator to the polymerization solution when forming the polymer brush, a free polymer having Mn and Mw comparable to the polymer forming the polymer brush can be obtained. The Mn and Mw of this free polymer may be measured by the GPC method and used as the Mn and Mw of the polymer forming the polymer brush.
In the GPC method, a calibration method using a standard sample of a monodisperse available polymer with a known molecular weight and an absolute molecular weight evaluation using a multi-angle light scattering detector are performed.
ポリマーブラシを形成するポリマーの平均長さは、所望の潤滑性を示すように設定でき、０．５μｍ以上が好ましく、０．７μｍ以上がより好ましく、０．８μｍ以上がさらに好ましく、１μｍ以上が特に好ましい。ポリマーの平均長さが下限値以上であれば、ポリマーブラシのトライボロジー特性が向上するうえ、強靭性（レジリエンシー）が図られるため、耐久性に優れたポリマーブラシとなる。圧縮機を様々な使用環境及び使用用途に適用できる。
ポリマーの平均長さの上限は、圧縮機の機能を損なわない範囲で適宜設定でき、例えば、５μｍとすることができる。
ポリマーの分子鎖の平均長さは、例えば、ポリマーのＭｎ及びＭｗ／Ｍｎから求めることができる。
The average length of the polymer forming the polymer brush can be set so as to exhibit the desired lubricity, preferably 0.5 μm or more, more preferably 0.7 μm or more, further preferably 0.8 μm or more, particularly 1 μm or more. preferable. When the average length of the polymer is at least the lower limit value, the tribological properties of the polymer brush are improved and toughness (resiliency) is achieved, resulting in a polymer brush with excellent durability. The compressor can be adapted to various usage environments and applications.
The upper limit of the average length of the polymer can be appropriately set within a range that does not impair the function of the compressor, and can be set to 5 μm, for example.
The average molecular chain length of a polymer can be obtained, for example, from Mn and Mw/Mn of the polymer.
ポリマーブラシは、分子鎖の平均長さが０．５μｍ以上のポリマーで形成され、かつ摺動面及びシール面におけるポリマーの占有面積率σ＊が１０％以上である厚膜濃厚ポリマーブラシであることが特に好ましい。 The polymer brush is a thick-film thick polymer brush made of a polymer having an average molecular chain length of 0.5 μm or more, and having an area ratio σ * occupied by the polymer on the sliding surface and the sealing surface of 10% or more. is particularly preferred.
ポリマーブラシは、圧縮機構部を潤滑する潤滑剤により膨潤されていることが好ましい。ポリマーブラシが膨潤状態となることで、柔軟性、強靭性、低摩擦等の摺動特性が向上し、摺動面における摩擦損失の低減効果及びシール性の向上効果がさらに高まる。また、圧縮機構部を潤滑する潤滑剤を用いることで、潤滑剤がポリマーブラシに安定して供給され、ポリマーブラシの膨潤状態を保持しやすい。 The polymer brush is preferably swollen with a lubricant that lubricates the compression mechanism. When the polymer brush is in a swollen state, sliding characteristics such as flexibility, toughness, and low friction are improved, and the effect of reducing friction loss on the sliding surface and the effect of improving sealability are further enhanced. Moreover, by using a lubricant that lubricates the compression mechanism, the lubricant is stably supplied to the polymer brush, and the swollen state of the polymer brush can be easily maintained.
ポリマーブラシを膨潤させる潤滑剤としては、作動流体と潤滑剤の合計質量に対する潤滑剤の比率が６０質量％以上となるように混合したときに、－１０℃から６０℃において、常に作動流体と相溶性を有する潤滑剤が好ましい。これにより、作動流体に潤滑剤を混合することで、作動媒体を利用してポリマーブラシに潤滑剤を安定して供給することができる。そのため、幅広い使用環境で圧縮機の効率向上と長期信頼性確保の両立が実現できる。 As a lubricant that swells the polymer brush, when mixed so that the ratio of the lubricant to the total mass of the working fluid and the lubricant is 60% by mass or more, it is always compatible with the working fluid at -10 ° C. to 60 ° C. Soluble lubricants are preferred. Accordingly, by mixing the lubricant with the working fluid, the lubricant can be stably supplied to the polymer brush using the working medium. Therefore, it is possible to improve the efficiency of the compressor and ensure long-term reliability in a wide range of usage environments.
このような作動流体と潤滑剤との組み合わせとしては、塩素を含まない炭化水素系冷媒、二酸化炭素、飽和フッ化炭化水素系冷媒、不飽和フッ化炭化水素系冷媒及び含フッ素エーテル系冷媒からなる群から選ばれる少なくとも１種の作動流体と、鉱物油、ポリオールエステル油、ポリビニルエーテル油、アルキレングリコール油及びポリアルファオレフィン油からなる群から選ばれる少なくとも１種の潤滑剤との組み合わせが好ましい。これにより、潤滑性及び化学安定性に優れ、長期信頼性に優れたポリマーブラシが形成されやすい。 Combinations of such working fluids and lubricants include chlorine-free hydrocarbon refrigerants, carbon dioxide, saturated fluorohydrocarbon refrigerants, unsaturated fluorohydrocarbon refrigerants, and fluorine-containing ether refrigerants. A combination of at least one working fluid selected from the group and at least one lubricant selected from the group consisting of mineral oil, polyol ester oil, polyvinyl ether oil, alkylene glycol oil and polyalphaolefin oil is preferred. This facilitates the formation of polymer brushes with excellent lubricity and chemical stability and excellent long-term reliability.
作動流体の具体例としては、プロパン、プロピレン、ノルマルブタン、２－メチルブタン、イソブタン、冷媒用炭酸ガス（Ｒ７４４）、ＨＦＣ２３、ＨＦＣ３２、ＨＦＣ１２５、ＨＦＣ１３４ａ、ＨＦＣ１４３ａ、ＨＦＣ２３６ｆａ、ＨＦＣ４１０Ａ、ＨＦＯ１２２５ｙｅ、ＨＦＯ１２３３ｚｄ、ＨＦＯ１２３３ｙｄ、ＨＦＯ１２３４ｙｆ、ＨＦＯ１２３４ｚｅ、ＨＦＯ１２３４ｙｅ、ＨＦＯ１２４３ｚｆ、ＨＦＥ２４５ｍｃ、ＨＦＥ１４３ｍ等が挙げられる。 Specific examples of the working fluid include propane, propylene, normal butane, 2-methylbutane, isobutane, carbon dioxide for refrigerant (R744), HFC23, HFC32, HFC125, HFC134a, HFC143a, HFC236fa, HFC410A, HFO1225ye, HFO1233zd, HFO1233yd, HFO1233yd, and HFO1234yFO12. , HFO1234ze, HFO1234ye, HFO1243zf, HFE245mc, HFE143m and the like.
潤滑剤の具体例としては、４０℃の動粘度が７４ｍｍ２／ｓ、１００℃の動粘度が８．７ｍｍ２／ｓであるポリオールエステル油（ＰＯＥ）、４０℃の動粘度が６８ｍｍ２／ｓ、１００℃の動粘度が８ｍｍ２／ｓであるポリビニルエーテル油（ＰＶＥ）、４０℃の動粘度が１０５ｍｍ２／ｓ、１００℃の動粘度が２０ｍｍ２／ｓであるポリアルキレングリコール油（ＰＡＧ）、４０℃の動粘度が１０ｍｍ２／ｓ、１００℃の動粘度が２．３ｍｍ２／ｓである鉱物油等が挙げられる。 Specific examples of lubricants include polyol ester oil (POE) having a kinematic viscosity at 40°C of 74 mm 2 /s and a kinematic viscosity at 100°C of 8.7 mm 2 /s, and a kinematic viscosity at 40°C of 68 mm 2 /s. , a polyvinyl ether oil (PVE) having a kinematic viscosity at 100°C of 8 mm 2 /s, a polyalkylene glycol oil (PAG) having a kinematic viscosity at 40°C of 105 mm 2 /s, and a kinematic viscosity at 100°C of 20 mm 2 /s. , a mineral oil having a kinematic viscosity at 40° C. of 10 mm 2 /s and a kinematic viscosity at 100° C. of 2.3 mm 2 /s.
ポリマーブラシを潤滑剤で膨潤させる場合、ポリマーブラシを形成するポリマーと潤滑剤の組み合わせは、ＰＬＭＡと、ポリオールエステル及びポリビニルエーテルから選ばれる冷凍機油との組み合わせが好ましい。ＰＬＭＡとこれらの冷凍機油とは親和性に優れるため、ポリマーブラシを膨潤させることが容易になり、摩擦損失の低減効果及びシール性向上による漏れ損失の低減効果がより安定して得られる。 When the polymer brush is swollen with a lubricant, the combination of the polymer forming the polymer brush and the lubricant is preferably a combination of PLMA and a refrigerating machine oil selected from polyol esters and polyvinyl ethers. Since PLMA has excellent affinity with these refrigerating machine oils, it becomes easy to swell the polymer brush, and the effect of reducing friction loss and the effect of reducing leakage loss due to improved sealing performance can be obtained more stably.
ポリマーブラシを潤滑剤で膨潤させる場合、非極性の潤滑剤を適用できる点では、ポリマーブラシを形成するポリマーはＰＭＭＡが好ましい。非極性の潤滑剤は圧縮機で使用される金属材料、有機材料等への悪影響が少なく、より信頼性に優れた圧縮機とすることができる。 When the polymer brush is swollen with a lubricant, PMMA is preferable as the polymer forming the polymer brush in that a non-polar lubricant can be applied. A non-polar lubricant has little adverse effect on metal materials, organic materials, and the like used in the compressor, and the compressor can be made more reliable.
以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、圧縮機構部における表面硬さの高い第２摺動面にポリマーブラシが設けられるため、ポリマーブラシが長期的に残存する。そのため、ポリマーブラシによる摺動面の摩擦損失の低減効果やシール性の向上効果を長期的に発現させ、圧縮機の効率向上を図ることができる。また、ポリマーブラシを設ける実施形態は、加工精度や組立精度を過度に高くならない点でも有利である。 According to at least one embodiment described above, since the polymer brush is provided on the second sliding surface having a high surface hardness in the compression mechanism, the polymer brush remains for a long period of time. Therefore, the effect of reducing the friction loss on the sliding surface and the effect of improving the sealing properties of the polymer brush can be exhibited over a long period of time, and the efficiency of the compressor can be improved. In addition, the embodiment in which polymer brushes are provided is also advantageous in that the processing accuracy and assembly accuracy are not excessively high.
なお、本発明の実施形態を説明したが、実施形態は例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。 Although embodiments of the present invention have been described, the embodiments are presented as examples and are not intended to limit the scope of the invention. These embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and modifications can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and their modifications are included in the scope and spirit of the invention, as well as the scope of the invention described in the claims and equivalents thereof.
以下、実施例によって具体的に説明するが、以下の記載によっては限定されない。なお、以下の記載における「部」は、「質量部」を意味する。
［例１］
ブレードの摺動面にシリコンを含む酸化物をコートする方法の一例を説明する。図３に例示した形態のガス窒化処理を施したブレード（ＳＵＳ４４０Ｃ、表面硬さ：１０００ＨＶ）を、アセトンとヘキサンの質量比１：１の混合溶媒で３０分間、次いでクロロホルムで３０分間、次いで２－プロパノールで３０分間、超音波洗浄し、ＵＶオゾンクリーナーで３０分処理した。洗浄したブレードをエタノール３４．８部に浸漬した。
蓋付きサンプル容器でテトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）０．５４部とエタノール１７．８部の溶液を調製し、別のサンプル容器で２８％アンモニア水１．３部とエタノール１７．８部の溶液を調製し、それらを混合した。その混合液に、洗浄したブレードをエタノール３４．８部とともに加え、室温（２５℃）で２４時間反応させた後、反応液からブレードを取り出してエタノールで超音波洗浄し、シリカコートブレードを得た。
Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to examples, but is not limited by the following description. In addition, "part" in the following description means "mass part."
[Example 1]
An example of a method of coating the sliding surface of the blade with an oxide containing silicon will be described. A blade (SUS440C, surface hardness: 1000 HV) subjected to gas nitriding treatment in the form illustrated in FIG. It was ultrasonically cleaned with propanol for 30 minutes and treated with a UV ozone cleaner for 30 minutes. The cleaned blade was immersed in 34.8 parts ethanol.
Prepare a solution of 0.54 parts tetraethoxysilane (TEOS) and 17.8 parts ethanol in a lidded sample container, and prepare a solution of 1.3
シリカコートブレードをアセトンとヘキサンの質量比１：１の混合溶媒で３０分間、次いでクロロホルムで３０分間、次いで２－プロパノールで３０分間、超音波洗浄し、ＵＶオゾンクリーナーで３０分処理した。
蓋付きサンプル容器で（３－トリメトキシシリル）プロピル－２－ブロモ－２－メチルプロピオネート０．５部とエタノール２２．３部の溶液を調製し、別のサンプル容器で２８％アンモニア水５．７部とエタノール２５．４部の溶液を調製してそれらを混合した。その混合液に、洗浄したシリカコートブレードを浸漬させ、室温（２５℃）で２４時間、シランカップリング反応を行った後、反応液からブレードを取り出してエタノールで超音波洗浄し、開始基固定化ブレードを得た。
The silica-coated blade was ultrasonically cleaned with a mixed solvent of acetone and hexane at a mass ratio of 1:1 for 30 minutes, then with chloroform for 30 minutes, then with 2-propanol for 30 minutes, and then treated with a UV ozone cleaner for 30 minutes.
A solution of 0.5 parts of (3-trimethoxysilyl)propyl-2-bromo-2-methylpropionate and 22.3 parts of ethanol was prepared in a sample container with a lid, and 5 parts of 28% aqueous ammonia was prepared in a separate sample container. A solution of .7 parts and 25.4 parts ethanol was prepared and mixed. The washed silica-coated blade is immersed in the mixed solution and subjected to a silane coupling reaction at room temperature (25 ° C.) for 24 hours, then the blade is removed from the reaction solution and ultrasonically washed with ethanol to immobilize the initiating group. got a blade.
グローブボックス中で、テフロン（登録商標）製耐圧容器に、エチル－２－ブロモ－２－メチルプロピオネート０．０００２６部、メチルメタクリレート（ＭＭＡ）２６．６部、臭化銅（Ｉ）０．１２部、臭化銅（ＩＩ）０．０２１部、４，４’－ジノニル－２，２’－ビピリジル０．７８部、アニソール２７．５部を添加した。次に、開始基固定化ブレードを耐圧容器に入れて蓋をし、６０℃、４００ＭＰａの条件で４時間、表面開始原子移動ラジカル重合（ＳＩ－ＡＴＲＰ）を行った。重合終了後、重合溶液からブレードを取り出し、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）で十分洗浄し、厚膜ＰＭＭＡブラシ付ブレードを得た。 In a glove box, 0.00026 parts of ethyl-2-bromo-2-methylpropionate, 26.6 parts of methyl methacrylate (MMA), and 0.2 parts of copper (I) bromide are placed in a Teflon (registered trademark) pressure-resistant container. 12 parts, 0.021 parts of copper (II) bromide, 0.78 parts of 4,4′-dinonyl-2,2′-bipyridyl and 27.5 parts of anisole were added. Next, the initiating group-immobilized blade was placed in a pressure-resistant container, covered, and surface-initiated atom transfer radical polymerization (SI-ATRP) was performed at 60° C. and 400 MPa for 4 hours. After completion of polymerization, the blade was taken out from the polymerization solution and thoroughly washed with tetrahydrofuran (THF) to obtain a blade with a thick PMMA brush.
重合後の重合溶液について、１Ｈ－ＮＭＲ測定とＧＰＣ法による分子量測定を行い、遊離ＰＭＭＡのＭｎ及びＭｗ／Ｍｎを算出したところ、Ｍｎは１．８×１０６、Ｍｗ／Ｍｎは１．１４であった。
また、重合に際しては、ブレードの場合と同様の方法で重合開始基を固定化したシリコンウェーハも重合溶液に加え、膜厚測定のレファレンスとした。偏光解析法（ｅｌｌｉｐｓｏｍｅｔｒｙ）により、シリコンウェーハに形成されたＰＭＭＡブラシの乾燥膜厚を分析したところ、０．８０μｍであった。また、得られたデータからグラフト密度σと表面占有率σ＊を算出したところ、グラフト密度σは０．３２鎖／ｎｍ２、表面占有率σ＊は１８％であった。
The polymerization solution after polymerization was subjected to 1 H - NMR measurement and molecular weight measurement by GPC method, and the Mn and Mw/Mn of free PMMA were calculated. Met.
In the polymerization, a silicon wafer having a polymerization initiating group fixed by the same method as in the case of the blade was also added to the polymerization solution and used as a reference for film thickness measurement. The dry film thickness of the PMMA brush formed on the silicon wafer was analyzed by ellipsometry to be 0.80 μm. Further, when the graft density σ and surface coverage σ * were calculated from the obtained data, the graft density σ was 0.32 chains/nm 2 and the surface coverage σ * was 18%.
［例２］
例１と同様の方法で開始基固定化ブレードを得た。
グローブボックスの中で、テフロン（登録商標）製耐圧容器に、エチル－２－ブロモ－２－メチルプロピオネート０．０００２６部、ラウリルメタクリレート（ＳＬＭＡ、日油株式会社製ブレンマーＳＬＭＡ－Ｓ）３６．１部、臭化銅（Ｉ）０．２１部、臭化銅（ＩＩ）０．０１４部、４，４’－ジノニル－２，２’－ビピリジル１．２部、アニソール３７．５部を添加した。次に、開始基固定化ブレードを耐圧容器に入れて蓋をし、６０℃、４００ＭＰａの条件で２時間、ＳＩ－ＡＴＲＰを行った。重合終了後、重合溶液からブレードを取り出し、ＴＨＦで十分洗浄し、厚膜ＰＬＭＡブラシ付ブレードを得た。
[Example 2]
A starting group-immobilized blade was obtained in the same manner as in Example 1.
In a glove box, 0.00026 parts of ethyl-2-bromo-2-methylpropionate, lauryl methacrylate (SLMA, BLEMMER SLMA-S manufactured by NOF Corporation) were added to a Teflon (registered trademark) pressure-resistant container. 1 part, 0.21 parts of copper (I) bromide, 0.014 parts of copper (II) bromide, 1.2 parts of 4,4′-dinonyl-2,2′-bipyridyl, and 37.5 parts of anisole are added. did. Next, the starting group-immobilized blade was placed in a pressure-resistant container, the container was covered, and SI-ATRP was performed under the conditions of 60° C. and 400 MPa for 2 hours. After completion of the polymerization, the blade was taken out from the polymerization solution and thoroughly washed with THF to obtain a blade with a thick film PLMA brush.
重合後の重合溶液について、１Ｈ－ＮＭＲ測定とＧＰＣ法による分子量測定を行い、遊離ＰＬＭＡのＭｎ及びＭｗ／Ｍｎを算出したところ、Ｍｎは４．６×１０６、Ｍｗ／Ｍｎは１．２３であった。
また、実施例１と同様の方法でシリコンウェーハに形成されたＰＬＭＡブラシの乾燥膜厚を分析したところ、１．０２μｍであった。また、得られたデータからグラフト密度σと表面占有率σ＊を算出したところ、グラフト密度σは０．１２鎖／ｎｍ２、表面占有率σ＊は２２％であった。
The polymerization solution after polymerization was subjected to 1 H - NMR measurement and molecular weight measurement by GPC method, and the Mn and Mw/Mn of free PLMA were calculated. Met.
Further, when the dry film thickness of the PLMA brush formed on the silicon wafer was analyzed in the same manner as in Example 1, it was 1.02 μm. Further, when the graft density σ and surface coverage σ * were calculated from the obtained data, the graft density σ was 0.12 chain/nm 2 and the surface coverage σ * was 22%.
［例３］
ブレードの材質をＦＣ２５０（表面硬さ：ＨＲＢ９３（２１０ＨＶ相当））に変更した以外は、例１と同様にして厚膜ＰＬＭＡブラシ付ブレードを製造した。
[Example 3]
A blade with a thick film PLMA brush was produced in the same manner as in Example 1, except that the material of the blade was changed to FC250 (surface hardness: HRB93 (equivalent to 210HV)).
［基準例１］
ポリマーブラシを形成しない、ガス窒化処理を施したブレード（ＳＵＳ４４０Ｃ、表面硬さ：９００ＨＶ相当）を比較対象として用意した。
[Reference Example 1]
A gas-nitrided blade (SUS440C, surface hardness: equivalent to 900 HV) without a polymer brush was prepared for comparison.
［１Ｈ－ＮＭＲ測定］
１Ｈ－ＮＭＲ測定では、フーリエ変換核磁気共鳴装置ＦＴ－ＮＭＲ（株式会社ＪＥＯＬ ＲＥＳＯＮＡＮＣＥ製「ＪＮＭ－ＥＣＡ６００」あるいは「ＥＣＡ４００」）を用いた。重溶媒として、重クロロホルム（和光純薬工業株式会社製）を用いた。
[ 1 H-NMR measurement]
In the 1 H-NMR measurement, a Fourier transform nuclear magnetic resonance apparatus FT-NMR (“JNM-ECA600” or “ECA400” manufactured by JEOL RESONANCE Co., Ltd.) was used. Heavy chloroform (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was used as a heavy solvent.
［ゲル浸透クロマトグラフィー（ＧＰＣ）］
ＧＰＣ法による分子量測定では、分子量測定装置として昭和電工株式会社製「Ｓｈｏｄｅｘ ＧＰＣ－１０１」を用い、カラムは昭和電工株式会社製「Ｓｈｏｄｅｘ ＫＦ－８０６Ｌ」）を２本直列に接続した。溶離液としてはＴＨＦを用いた。測定は４０℃で行い、流量を０．８ｍＬ／分とした。キャリブレーション試料を分子量既知のＰＭＭＡ（ＶＡＲＩＡＮ社製）として得たＰＭＭＡ換算の検量線を用いて、Ｍｎ及びＭｗ／Ｍｎをそれぞれ求めた。
[Gel permeation chromatography (GPC)]
In the molecular weight measurement by the GPC method, "Shodex GPC-101" manufactured by Showa Denko K.K. THF was used as the eluent. The measurements were made at 40° C. and the flow rate was 0.8 mL/min. Mn and Mw/Mn were obtained using a PMMA-converted calibration curve obtained by using PMMA (manufactured by VARIAN) with a known molecular weight as a calibration sample.
［ポリマーブラシの乾燥膜厚］
ポリマーブラシの乾燥膜厚の測定では、分光エリプソメーター（ジェー・エー・ウーラム・ジャパン株式会社製「Ｍ－２０００Ｕ」）を用いた。光源には、重水素（Ｄｅｕｔｅｒｉｕｍ）及び石英タングステンハロゲン（Ｑｕａｒｔｚ Ｔｕｎｇｓｔｅｎ Ｈａｌｏｇｅｎ：ＱＴＨ）ランプを用いた。
[Dry film thickness of polymer brush]
A spectroscopic ellipsometer ("M-2000U" manufactured by JA Woollam Japan Co., Ltd.) was used to measure the dry film thickness of the polymer brush. Deuterium and Quartz Tungsten Halogen (QTH) lamps were used as light sources.
［摩耗試験］
ブロックオンリング式摩耗試験機を用い、リングの上面（表面硬さ：ＨＲＣ５０（５１０ＨＶ相当））に各例のブレードの先端面を擦りつけて動摩擦係数を測定した。基準例１のブレードを用いた場合の動摩擦係数を基準としたときの動摩擦係数の比率（動摩擦力比率）を表１に示す。
[Abrasion test]
Using a block-on-ring type abrasion tester, the tip surface of the blade of each example was rubbed against the upper surface of a ring (surface hardness: HRC50 (equivalent to 510HV)) to measure the dynamic friction coefficient. Table 1 shows the ratio of the dynamic friction coefficient (dynamic friction force ratio) when the dynamic friction coefficient when the blade of Reference Example 1 is used is used as a reference.
表１に示すように、リングよりも表面硬さが高いブレードの先端面にポリマーブラシを設けた例１、例２は、リングよりも表面硬さが低いブレードの先端面にポリマーブラシを設けた例３に比べて動摩擦力比率が低かった。このことから、ポリマーブラシの残存率が高く、摩擦損失の低減効果がより長期的に維持されていることがわかった。 As shown in Table 1, in Examples 1 and 2, in which the polymer brush is provided on the tip surface of the blade whose surface hardness is higher than that of the ring, the polymer brush is provided on the tip surface of the blade whose surface hardness is lower than that of the ring. Compared with Example 3, the dynamic friction force ratio was low. From this, it was found that the residual rate of the polymer brush was high and the effect of reducing friction loss was maintained for a longer period of time.
［実験例１］
作動流体として冷媒であるＨＦＣ４１０Ａ、潤滑剤としてポリオールエステルの冷凍機油を用いたときの、－１０℃から６０℃におけるそれらの二層分離温度線図を図５に示す。
[Experimental example 1]
FIG. 5 shows a two-layer separation temperature diagram from -10° C. to 60° C. when HFC410A, which is a refrigerant, is used as a working fluid and a polyol ester refrigerating machine oil is used as a lubricant.
図５に示すように、－１０℃から６０℃の温度範囲において、この作動流体（冷媒）と潤滑剤（冷凍機油）は二層分離する領域があるが、作動流体と潤滑剤の合計質量に対する潤滑剤の比率が６０質量％以上では、常に相溶性を有していた。 As shown in Fig. 5, in the temperature range from -10°C to 60°C, there is a region where the working fluid (refrigerant) and lubricant (refrigerating machine oil) separate into two layers. When the ratio of the lubricant was 60% by mass or more, compatibility was always maintained.
１…冷凍サイクル装置、２…圧縮機、３…凝縮器（放熱器）、４…膨張装置、５…蒸発器（吸熱器）、３１…回転軸、３１ａ…外周面（第２摺動面）、３４…密閉容器、４１…シリンダ、４２…主軸受（閉塞板）、４２ａ…下面（第１摺動面）、４２ｂ…内周面（第１摺動面）、４３…副軸受、４３ａ…上面（第１摺動面）、４３ｂ…内周面（第１摺動面）、４６…シリンダ室、５１…偏心部、５１ａ…外周面（第１摺動面）、５３…ローラ、５３ａ…外周面（第１摺動面）、５３ｂ…内周面（第２摺動面）、５３ｃ…上端面（第２摺動面）、５３ｄ…下端面（第２摺動面）、５４…ブレード溝５４、５４ａ，５４ｂ…内面（第１摺動面）、５５…ブレード、５５ａ…先端面（第２摺動面）、５５ｃ，５５ｄ…側面（第２摺動面）、５５ｅ…上端面（第２摺動面）、５５ｆ…下端面（第２摺動面）、８０…ポリマーブラシ。
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記圧縮機構部が、互いに摺動する、第１摺動面と、前記第１摺動面よりも表面硬さの高い第２摺動面とを有し、
前記第２摺動面の表面粗さＲａが０．１μｍ以上であり、
前記第２摺動面にポリマーブラシが設けられ、前記ポリマーブラシを形成するポリマーの平均長さが０．５μｍ以上である圧縮機。 In a compressor having a compression mechanism that sucks and discharges working fluid,
The compression mechanism section has a first sliding surface and a second sliding surface having a surface hardness higher than that of the first sliding surface, which slide against each other,
The surface roughness Ra of the second sliding surface is 0.1 μm or more,
A compressor , wherein a polymer brush is provided on the second sliding surface, and an average length of the polymer forming the polymer brush is 0.5 μm or more .
α＝｛（α１）２＋（α２）２｝１／２ ・・・（１）
（ただし、前記式（１）中のα１は、前記第１摺動面の表面粗さＲａである。α２は、前記第２摺動面の表面粗さＲａである。） 2. The compressor according to claim 1, wherein the synthetic roughness α represented by the following formula (1) is 1.0 μm or less.
α={(α 1 ) 2 +(α 2 ) 2 } 1/2 (1)
(However, α1 in the formula ( 1 ) is the surface roughness Ra of the first sliding surface. α2 is the surface roughness Ra of the second sliding surface.)
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