JP2007138863A - Reciprocating fluid machine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えば車両用空調装置の圧縮機に適用される、往復動型流体機械に関する。 The present invention relates to a reciprocating fluid machine applied to, for example, a compressor of a vehicle air conditioner.
この種の往復動型流体機械として、例えば、特許文献1は、ピストンの側面にコート層を形成した圧縮機を開示している。コート層は均一な厚さを有し、ピストンとシリンダボアとの間での摺動特性が向上するよう、コート層の表面にはフッ素樹脂が分布される。
特許文献1の圧縮機の場合、確かに、コート層のフッ素樹脂によりピストンとシリンダボアとの間での摺動特性が確保されるものと考えられる。また、コート層により、ピストンとシリンダボアとの間のシール性も向上するものと考えられる。しかしながら、材料であるフッ素樹脂が高価なため、圧縮機自体も高価になってしまう。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、ピストンとシリンダボアとの間での摺動特性及びシール性を確保しながら、安価な往復動型流体機械を提供することにある。
In the case of the compressor of Patent Document 1, it is considered that the sliding characteristics between the piston and the cylinder bore are surely ensured by the fluororesin of the coat layer. Further, it is considered that the sealing property between the piston and the cylinder bore is improved by the coat layer. However, since the material fluororesin is expensive, the compressor itself is also expensive.
The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and an object thereof is to provide an inexpensive reciprocating fluid machine while ensuring sliding characteristics and sealing performance between a piston and a cylinder bore. There is to do.
上記の目的を達成するべく、本発明によれば、ピストンが当該ピストンの側面を覆う被覆層を介してシリンダボアに摺動する往復動型流体機械において、前記ピストンは、前記側面から径方向外側に突出し且つ前記被覆層によって覆われた拡径部を有することを特徴とする往復動型流体機械が提供される(請求項1)。
好適な態様として、前記被覆層はPTFE(ポリテトラフルオロエチレン)を含む(請求項2)。
In order to achieve the above object, according to the present invention, in a reciprocating fluid machine in which a piston slides on a cylinder bore via a coating layer covering the side surface of the piston, the piston is disposed radially outward from the side surface. A reciprocating fluid machine is provided that has a diameter-expanding portion that protrudes and is covered with the coating layer.
In a preferred embodiment, the coating layer contains PTFE (polytetrafluoroethylene).
好適な態様として、前記拡径部は、前記ピストンが下死点に位置するとき前記シリンダボア内に位置する(請求項3)。
好適な態様として、前記拡径部は、前記ピストンが下死点に位置するとき前記シリンダボアの下端から3mm以上離隔し、一方、前記ピストンが上死点に位置するとき前記シリンダボアの上端から3mm以上離隔する(請求項4)。
As a preferred aspect, the enlarged diameter portion is located in the cylinder bore when the piston is located at a bottom dead center (Claim 3).
As a preferred embodiment, the diameter-expanded portion is separated from the lower end of the cylinder bore by 3 mm or more when the piston is located at the bottom dead center, and is 3 mm or more from the upper end of the cylinder bore when the piston is located at the top dead center. They are separated (claim 4).
好適な態様として、前記側面からの前記拡径部の突出高さは35μm以下である(請求項5)。 As a preferred embodiment, the protruding height of the enlarged diameter portion from the side surface is 35 μm or less (Claim 5).
本発明の請求項1〜5の往復動型流体機械によれば、ピストンの側面に拡径部を形成したことにより、拡径部の体積に対応して被覆層の体積が減少する。このため、ピストン1個当りの被覆層の材料費が削減され、往復動型流体機械が安価になる。
請求項2の往復動型流体機械では、被覆層の主成分であるPTFEが高価であるため、材料費の削減幅が大きく、往復動型流体機械が大幅に安価になる。
According to the reciprocating fluid machine of the first to fifth aspects of the present invention, since the enlarged diameter portion is formed on the side surface of the piston, the volume of the coating layer is reduced corresponding to the volume of the enlarged diameter portion. For this reason, the material cost of the coating layer per piston is reduced, and the reciprocating fluid machine becomes inexpensive.
In the reciprocating fluid machine according to
請求項3の往復動型流体機械では、ピストンが下死点に位置するとき、拡径部はシリンダボア内に位置する。従って、このとき、拡径部はシリンダボアの下端から離隔しており、当該下端に位置する被覆層の下端側部分は、拡径部を覆う被覆層の部分よりも厚い。ここで、ピストンが下死点に位置するときシリンダボアの下端に位置する被覆層の下端側部分では摩耗や剥離が発生し易いけれども、被覆層の下端側部分は拡径部を覆う被覆層の部分よりも厚く、被覆層の下端側部分の厚さが十分に確保されている。この結果、この流体機械によれば、被覆層の下端側部分の耐摩耗性及び耐剥離性が確保され、被覆層の摺動特性及びシール性が長期に亘り確保される。
In the reciprocating fluid machine according to
請求項4の往復動型流体機械では、拡径部は、ピストンが下死点に位置するときシリンダボアの下端から3mm以上離隔し、一方、ピストンが上死点に位置するときシリンダボアの上端から3mm以上離隔しているので、被覆層の摺動特性及びシール性が長期に亘り確実に確保される。
請求項5の往復動型流体機械では、ピストンの側面からの拡径部の突出高さが35μm以下なので、ピストンの側面を覆う被覆層の部分の厚さが、拡径部を覆う被覆層の部分の厚さに比べて厚くなりすぎない。このため、この流体機械は確実に安価になる。
In the reciprocating fluid machine according to
In the reciprocating fluid machine according to claim 5, since the protruding height of the enlarged diameter portion from the side surface of the piston is 35 μm or less, the thickness of the coating layer covering the side surface of the piston is equal to the thickness of the coating layer covering the enlarged diameter portion. It is not too thick compared to the thickness of the part. This ensures that the fluid machine is inexpensive.
図1(a)及び図1(b)は、本発明の一実施形態の往復動型流体機械の概略構成を示し、流体機械は、例えば、車両用空調装置の圧縮機として用いられる。
流体機械はシリンダヘッド2を備え、シリンダヘッド2の内部には吸入室3及び吐出室4が区画されている。シリンダヘッド2は、円柱状のシリンダブロック6の一端にバルブプレート7を介して連結され、シリンダブロック6は例えば7個のシリンダボア8を有する。
Fig.1 (a) and FIG.1 (b) show schematic structure of the reciprocating fluid machine of one Embodiment of this invention, and a fluid machine is used as a compressor of a vehicle air conditioner, for example.
The fluid machine includes a
シリンダボア8は、シリンダブロック6の周方向に等間隔をもって同心上に配置され、各シリンダボア8は、シリンダブロック6をその軸線方向に貫通している。各シリンダボア8は、シリンダブロック6の両端面に開口した開口端を有し、シリンダヘッド2側のシリンダボア8の開口端は、バルブプレート7の吸入孔及び吐出孔を介して吸入室3及び吐出室4に連通可能である。
The
シリンダブロック6の他端にはクランクケース10が連結され、クランクケース10により囲まれたクランク室11内には、その中央に駆動軸12が回転可能に配置されている。駆動軸12はシリンダボア8の軸線と平行をなし、シリンダボア8は、駆動軸を中心として同心上に配列されている。クランクケース10から突出した駆動軸12の一端には、電磁クラッチ13が固定され、電磁クラッチ13は、エンジンからの動力を駆動軸12に断続的に伝達可能である。
A
駆動軸12は環状の斜板16を貫通し、斜板16は駆動軸12に対して傾斜した状態で駆動軸12と一体に回転可能である。斜板16の外周部は、駆動軸12の径方向でみてシリンダボア8の位置まで達しており、クランクケース10側のシリンダボア8の開口端からクランク室11に突出した各ピストン18のテール部19は、一対の半球状のシュー20を介して斜板16の外周部を摺動自在に挟み付けている。
The
ピストン18は、テール部19に連なる円柱状の本体部22を有し、本体部22はシリンダボア8に摺動自在に嵌合している。ピストン18の本体部22の側面23(外周面)には、略全域にPTFE(ポリテトラフルオロエチレン)を主成分とするフッ素系樹脂の被覆層24が形成され、被覆層24の外周面はシリンダボア8の内径と略同一の外径を有する円筒状をなす。従って、ピストン18の本体部22は、被覆層24を介してシリンダボア8の内周面に摺動する。
The
また、各ピストン18は、図2(a),図2(b)に拡大して示したように、本体部22から径方向外側に突出した拡径部26を有する。拡径部26は、本体部22の側面23から一周に亘り一定の高さHにて突出し、拡径部26の外周面27は、本体部22の側面23と同軸の円筒状をなす。
拡径部26の突出高さHは、本体部22の側面23を覆う被覆層24の部分の厚さT1よりも小さく、被覆層24は、本体部22の側面23とともに拡径部26の外周面27も覆っている。換言すれば、拡径部26は被覆層24内に埋め込まれている。
Moreover, each
The protruding height H of the enlarged
ただし、拡径部26の存在に係わらず、被覆層24の外周面は、外径が一定の円筒状をなし、被覆層24にあっては、拡径部26の外周面27を覆う部分の厚さT2が、本体部22の側面23を覆う部分の厚さT1よりも、拡径部26の突出高さHの分だけ薄い。
一方、ピストン18の軸線方向でみたとき、拡径部26は、本体部22の両端から離隔しており、本体部22の側面23をバルブプレート7側の領域23aとクランク室11側の領域23bとに区画している。
However, regardless of the presence of the enlarged
On the other hand, when viewed in the axial direction of the
より詳しくは、本体部22における拡径部26の位置は、図2(a)に示したように、ピストン18が下死点に位置するときでも、拡径部26がシリンダボア8内に位置するよう設定されている。このため、ピストン18が下死点に位置するとき、領域23bを覆う被覆層24の部分、すなわち、厚さT1を有する被覆層24の部分が、クランク室11側のシリンダボア8の開口端に位置する。
More specifically, as shown in FIG. 2A, the enlarged
上述した流体機械にあっては、エンジンからの動力が電磁クラッチ13を介して駆動軸12に伝達され、駆動軸12の回転に伴ない斜板16が回転する。斜板16の回転はシュー20を介して各ピストン18の往復運動に変換され、各ピストン18は、図1(a)及び図2(a)に示したように下死点と、図1(b)及び図2(b)に示したように上死点との間を往復する。
In the fluid machine described above, power from the engine is transmitted to the
各ピストン18の往復運動は、吸入孔を介した吸入室3からシリンダボア8への冷媒ガスの吸入工程、シリンダボア8内での冷媒ガスの圧縮工程及び吐出孔を介したシリンダボア8から吐出室4への冷媒ガスの吐出工程からなる一連のプロセスをもたらす。このプロセスにおいて、各ピストン18は被覆層24を介してシリンダボア8に摺動し、ピストン18とシリンダボア8との間での摺動特性及びシール性が確保される。
The reciprocating motion of each
そして、上述した流体機械では、ピストン18に拡径部26を形成したことにより、拡径部26の体積に対応して被覆層24の体積が減少する。このため、ピストン18の1個当りの被覆層24の材料費が削減され、流体機械は従来よりも安価になる。
また、上述した流体機械では、ピストン18が下死点に位置するとき、拡径部26はシリンダボア8内に位置する。従って、このとき、拡径部26はシリンダボア8のクランク室11側の開口端(下端)から離隔しており、当該下端に位置する被覆層24の下端側部分の厚さT1は、拡径部26を覆う被覆層24の部分の厚さT2よりも厚い。
And in the fluid machine mentioned above, by forming the enlarged
Further, in the fluid machine described above, when the
ここで、ピストン18が下死点に位置するときシリンダボア8の下端に位置する被覆層24の下端側部分では摩耗や剥離が発生し易いけれども、被覆層24の下端側部分は拡径部26を覆う被覆層の部分よりも厚く、被覆層24の下端側部分の厚さT1が十分に確保されている。この結果、この流体機械によれば、被覆層24の下端側部分の耐摩耗性及び耐剥離性が確保され、被覆層24の摺動特性及びシール性が長期に亘り確保される。
Here, when the
なお、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能であり、例えば流体機械におけるシリンダボア8は7個に限られず、その数は何ら制約されるものではない。
一実施形態では、被覆層24は円筒状の外周面を有していたけれども、被覆層は、ピストンの本体部とシリンダボアとが摺動する領域に形成されていればよく、被覆層の外面は、本体部やシリンダボアの形状によっては円筒状でなくてもよい。
In addition, this invention is not limited to the above-mentioned embodiment, A various deformation | transformation is possible, for example, the cylinder bore 8 in a fluid machine is not restricted to seven pieces, The number is not restrict | limited at all.
In one embodiment, the covering
一実施形態では、被覆層24の材料はPTFEを主成分とするフッ素系樹脂であったけれども、樹脂層24の材料は特に限定されない。ただし、PTFEを主成分とするフッ素系樹脂の被覆層24は、耐摩耗性に優れるので好ましい。なお、PTFEを主成分とするフッ素系樹脂の被覆層24の場合、PTFEが高価であるため、拡径部26による材料費の削減幅が大きく、流体機械が大幅に安価になる。
In one embodiment, the material of the
一実施形態では、拡径部26は、ピストン18の本体部22の中間に位置していたが、拡径部26は、被覆層24が形成されるピストン18の本体部22の領域に位置していればよい。ただし、拡径部26は、ピストン18が下死点に位置するとき、シリンダボア8内に位置するのが好ましく、シリンダボア8の下端から拡径部26までの距離D1(図2(a)参照)は3mm以上であるのがより好ましい。ピストン18が下死点に位置するときシリンダボア8の下端に位置する被覆層24の部分では、摩耗や剥離が発生し易いため、この被覆層24の部分の厚さを十分に確保するためである。
In one embodiment, the
また、ピストン18が上死点に位置するとき、バルブプレート7側のシリンダボア8の開口端(上端)から拡径部26までの距離D2(図2(a)参照)は、3mm以上であるのが好ましい。ピストン18が上死点に位置するときシリンダボア8の上端近傍に位置する被覆層24の部分では、摩耗や剥離が発生し易いため、この被覆層24の部分の厚さを十分に確保するためである。
When the
従って、ピストン18の軸線方向でみた拡径部26の長さ(幅W)は、本体部22及びシリンダボア8の長さ、ピストン18のストローク長並びに距離D1及びD2を勘案して適当に設定される。
一実施形態では、拡径部26の突出高さHが高い程、材料費が削減されるが、突出高さHは35μm以下であるのが好ましい。突出高さHが35μm以下である場合、ピストン18の本体部22の側面23を覆う被覆層24の部分の厚さT1が、拡径部26を覆う被覆層24の部分の厚さT2に比べて厚くなりすぎない。このため、この流体機械は確実に安価になる。
Therefore, the length (width W) of the
In one embodiment, the higher the protrusion height H of the
また、厚さT1は、15μm以上40μm以下の範囲にあるのが好ましく、厚さT2は5μm以上であることが望ましい。厚さT1が15μmよりも小さくなると、耐摩耗性及び耐剥離性を十分に確保できず、厚さT1が40μmを超えると、耐摩耗性及び耐剥離性はほとんど向上しなくなるからである。一方、厚さT2が5μm未満であると、耐摩耗性を十分確保することができなくなるからである。 The thickness T1 is preferably in the range of 15 μm or more and 40 μm or less, and the thickness T2 is preferably 5 μm or more. This is because when the thickness T1 is smaller than 15 μm, sufficient wear resistance and peel resistance cannot be secured, and when the thickness T1 exceeds 40 μm, the wear resistance and peel resistance are hardly improved. On the other hand, if the thickness T2 is less than 5 μm, sufficient wear resistance cannot be ensured.
一実施形態では、一つのピストン18が一つの拡径部26を有していたけれども、複数の拡径部を有していてもよい。
一実施形態では、被覆層24の外周面がシリンダボア8の内周面と摺動したけれども、図3に示したように、ピストン18は1つ又は2つ以上のピストンリング30を有していてもよい。
In one embodiment, one
In one embodiment, the outer peripheral surface of the
最後に、本発明の往復動型流体機械は、両頭の斜板式圧縮機や揺動板式圧縮機にも適用可能であるのは勿論である。 Finally, it is needless to say that the reciprocating fluid machine of the present invention can be applied to a double-headed swash plate compressor or a swing plate compressor.
8 シリンダボア
18 ピストン
23 側面
24 被覆層
26 拡径部
8 Cylinder bore 18 Piston 23
Claims (5)
前記ピストンは、前記側面から径方向外側に突出し且つ前記被覆層によって覆われた拡径部を有することを特徴とする往復動型流体機械。 In a reciprocating fluid machine in which a piston slides on a cylinder bore through a coating layer covering the side surface of the piston,
2. The reciprocating fluid machine according to claim 1, wherein the piston has a diameter-expanding portion protruding radially outward from the side surface and covered with the coating layer.
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP7186485B2 (en) | 2018-11-29 | 2022-12-09 | Nittoku株式会社 | Feeding device for tensioning wire |
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- 2005-11-21 JP JP2005335561A patent/JP2007138863A/en active Pending
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