JP2008202498A

JP2008202498A - ピストンリングのシール構造

Info

Publication number: JP2008202498A
Application number: JP2007039503A
Authority: JP
Inventors: Minoru Tezuka; 稔手塚; Takeshi Yanagisawa; 健柳澤
Original assignee: Anest Iwata Corp
Current assignee: Anest Iwata Corp
Priority date: 2007-02-20
Filing date: 2007-02-20
Publication date: 2008-09-04

Abstract

【課題】ピストンとピストンリングとの間の気密性を高める。
【解決手段】シリンダ９内を往復移動するピストン８の外周部とピストン８の外周部に嵌合されるピストンリング２１の内周面との間に、ピストンリング２１に設けられる合口部２４からの流体漏れを防止するバックアップシール２０を組み込む。バックアップシール２０を、その円周部分の適所に設けた切断部２０ａがピストンリング２１の合口部２４の隙間に重ならないように組み込むとともに、バックアップシール２０に、ピストンリング２１に対してその周方向への位置ずれを阻止する折曲片２０ｂを設ける。
【選択図】図３

Description

本発明は、往復式圧縮機に用いられるピストンリングのシール構造に関するものである。

往復式圧縮機においては、シリンダ内を往復移動するピストンの外周部に環状溝が形成され、この環状溝にピストンリングが嵌め込まれている。ピストンリングは、ピストンの往復移動時に外周部がシリンダ内周面に摺接することによって、摺動部分の気密性を維持する。

さらに、ピストンとシリンダとの間の気密性を高めるため、ピストンの外周部とピストンリングの内周部との間に、耐熱合成樹脂製のバックアップシールを組み込んだものがある（例えば、特許文献１参照）。このバックアップシールは、特に、ピストンリングの円周部分に設けられた合口部の隙間を塞ぐ手段として有効な方法である。
特開昭４９−１０９９１６号公報

しかし、上述の特許文献１に記載されたピストンリングのシール構造においては、熱影響による伸縮等を吸収するため、ピストンリングに円周部分の一部を切断した切断部が形成される。このため、圧縮機の運転中、ピストンリングとバックアップシールの相対位置関係がずれて、ピストンリングの合口部の隙間とバックアップシールの切断部の隙間とが重なり、この部分から流体漏れを生じるおそれがある。

本発明は、従来の技術が有する上記のような問題点に鑑み、ピストンとピストンリングとの間の気密性を高めたピストンリングのシール構造を提供することを目的としている。

本発明によると、上記課題は次のようにして解決される。
（１）シリンダ内を往復移動するピストンの外周部と前記ピストンの外周部に嵌合されるピストンリングの内周面との間に、前記ピストンリングに設けられる合口部からの流体漏れを防止するバックアップシールを組み込んだピストンリングのシール構造において、前記バックアップシールを、その円周部分の適所に設けた切断部が前記ピストンリングの前記合口部の隙間に重ならないように組み込むとともに、前記バックアップシールに、前記ピストンリングに対してその周方向への位置ずれを阻止する回り止め部を設ける。

（２）上記(１)項において、前記回り止め部を、前記バックアップシールに一体的に形成され、かつ前記ピストンリングに設けた係合溝に係合する折曲片とする。

（３）上記(２)項において、前記ピストンリングの係合溝を、前記合口部における隙間とする。

本発明によると、次のような効果を奏することができる。
請求項1記載の発明によると、バックアップシールを、その切断部の隙間がピストンリングの合口部の隙間と重ならないように組み込むとともに、バックアップシールに、ピストンリングに対してその周方向への位置ずれを阻止する回り止め部を設けたことにより、ピストンの動作中、ピストンリングとバックアップシールの相対位置関係がずれて、ピストンリングの合口部の隙間とバックアップシールの切断部の隙間とが重なることを防止することができる。これにより、両隙間同士が重なった部分からの流体漏れを防止することができ、ピストンとピストンリングとの間の気密性を高めることができる。

請求項２記載の発明によると、回り止め部を、バックアップシールに一体的に形成した折曲片としたことにより、簡単な構成でかつ確実にピストンリングとバックアップシールの相対位置関係のずれを防止することができる。

請求項３記載の発明によると、回り止め部を、ピストンリング合口部に形成される隙間に係合することにより、ピストンリングにバックアップシールの回り止め部が係合する係合溝を別途形成する必要が無くなり、ピストンリングの形状を簡単にすることができる。

図１は、本発明を適用したリニア駆動式における往復式圧縮機の断面図を示す。圧縮機１は、左右一対の円筒状のハウジング２と、両ハウジング２間に設けられる磁性体ヨーク３と、両ハウジング２内にあってヨーク３の両端部に固定される左右一対のコイル４と、ヨーク３の内周面に固定されるリング状の永久磁石５と、ハウジング２内に左右方向へ移動可能に支持される可動鉄心６と、可動鉄心６の中心部に固着され、可動鉄心６と共に左右方向へ移動可能なピストンロッド７と、ピストンロッド７の両端に連結された左右のピストン８と、ハウジング２内に固定され、かつピストン８が往復移動可能に挿入される円筒状のシリンダ９と、各ハウジング２の外端面に固着されたシリンダヘッド兼用の左右の端板１０とを備えている。

ハウジング２内は、シリンダ９内に連通する吸気室１２と、シリンダ９の外側に設けられた導気室１３とに区画される。吸気室１２は、ハウジング２に設けられた吸気ポート１４に連通している。導気室１３は、ハウジング２の外周に設けられた吐出ポート１５に連通している。

ピストン８の外周部には、シリンダ９の内周面との気密性を高めるためのピストンリング２１が外嵌され、さらにピストン８の外周部とピストンリング２１の内周部との間には、耐熱合成樹脂製のバックアップシール２０が嵌め込まれている。

ピストン８には、その軸線方向に貫通した複数の吸入孔１６が穿設され、各ピストン８の外端面には、ピストン８よりも僅かに小径で、かつ各吸入孔１６を開閉するための円盤状の吸入弁１７が配置されている。ピストン８は、ねじ１８をピストンロッド７の端部に螺合することにより、ピストンロッド７の端部に連結される。吸入弁１７及び円盤状の制限部材１９は、ねじ１８によりピストン８の外端面に固定される。制限部材１９は、吸入弁１７の開度を規制するものであって、その端面には、各吸入孔１６に連通する複数の排出孔１９ａが穿設されている。

シリンダ９の側部には、吐出孔２３が穿設され、その外側には吐出弁２２が設けられている。

上記構成において、コイル４に通電すると、可動鉄心６と共にピストンロッド７が左右方向へ往復運動して、左右のピストン８が圧縮、吸気工程を繰返す。

吸気工程において、シリンダ９内の負圧により、流体（気体）が、給気ポート１４からハウジング２の吸気室１２に吸入されて、ピストン８の吸入孔１６、吸入弁１７を通ってシリンダ９内に流入される。シリンダ９内に吸い込まれた流体は、圧縮工程で圧縮されてシリンダ９の吐出孔２３、吐出弁２２を経て導気室１３内へ流入し、吐出ポート１５からハウジング２の外部に吐出される。

図２は、ピストン８及びピストン８に組み付けられる各部品の分解斜視図、図３は、図１におけるIII−III線縦断面図をそれぞれ示す。なお、図３において、ピストンリング２１の内周面とバックアップシール２０の外周面との間の隙間、及びバックアップシール２０の内周面とピストン８の外周面との間の隙間は、実際は微少であるが、説明の便宜上、誇張して図示してある。

ピストンリング２１は、熱影響等による伸縮を吸収するため、円周方向の一部に切断部、すなわち合口部２４を有し、この合口部２４の近傍には、バックアップシール２０に設けられた後述の回り止め部をなす折曲片２０ｂが回転方向へ係合可能な係合溝２１ａが設けられている。

バックアップシール２０は、熱影響等による伸縮を吸収するため、その周方向の一部が切断されるとともに、その切断部２０ａに対向する位置には、バックアップシール２０の一部を外方へ向けて折曲され、ピストンリング２１の係合溝２１ａに対して回転方向へ係合可能な折曲片２０ｂが一体的に形成される。

図３に示すように、バックアップシール２０及びピストンリング２１をピストン８に組み付けた状態においては、バックアップシール２０の切断部２０ａがピストンリング２１の合口部２４と重ならないように、換言するとピストンリング２１の合口部２４の隙間が、内周側からバックアップシール２０により閉塞されるように組み付けられる。また、バックアップシール２０の折曲片２０ｂが、ピストンリング２１の係合溝２１ａに係合して、ピストンリング２１に対するバックアップシール２０の周方向への回転を阻止している。

上述により、ピストン８の動作中、ピストンリング２１またはバックアップシール２０が回転して、ピストンリング２１とバックアップシール２０の相対位置関係がずれて、ピストンリング２１の合口部２４とバックアップシール２０の切断部２０ａとが重なることはない。したがって、ピストンリング２１の合口部２４の隙間とバックアップシール２０の切断部２０ａの隙間との重なり部分からの流体漏れを防止することができ、ピストン８とピストンリング２１との間の気密性を高めることができる。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で、本実施形態に対して、次のような種々の変形や変更を施すことが可能である。
（ｉ）圧縮機１を、リニア駆動式に代えて、一般的に用いられている給油または無給油式のクランク軸の回転によりピストンが往復運動する往復式圧縮機に適用すること。
（ii）バックアップシール２０の折曲片２０ｂを、ピストンリグ２１の合口部２４における隙間２４ａ（図３参照）に係合させて、バックアップシール２０の回転を阻止すること。この場合には、ピストンリング２１に係合溝２１ａを別途形成する必要が無くなり、ピストンリング２１の形状を簡単にすることができる。

本発明を適用したリニア駆動式の圧縮機の一例を示す側断面図である。ピストン及びピストンに組み付けられる各部品の分解斜視図である。図１におけるIII−IIIにおける拡大断面図である。

符号の説明

１圧縮機
２ハウジング
３ヨーク
４コイル
５永久磁石
６可動鉄心
７ピストンロッド
８ピストン
９シリンダ
１０端板
１２吸気室
１３導気室
１４吸気ポート
１５吐出ポート
１６吸入孔
１７吸入弁
１８ねじ
１９制限部材
１９ａ排出孔
２０バックアップシール
２０ａ切断部
２０ｂ折曲片（回り止め部）
２１ピストンリング
２１ａ係合溝
２２吐出弁
２３吐出孔
２４合口部

Claims

シリンダ内を往復移動するピストンの外周部と前記ピストンの外周部に嵌合されるピストンリングの内周面との間に、前記ピストンリングに設けられる合口部からの流体漏れを防止するバックアップシールを組み込んだピストンリングのシール構造において、
前記バックアップシールを、その円周部分の適所に設けた切断部が前記ピストンリングの前記合口部の隙間に重ならないように組み込むとともに、前記バックアップシールに、前記ピストンリングに対してその周方向への位置ずれを阻止する回り止め部を設けたことを特徴とするピストンリングのシール構造。
前記回り止め部を、前記バックアップシールに一体的に形成され、かつ前記ピストンリングに設けた係合溝に係合する折曲片としたことを特徴とする請求項１記載のピストンリングのシール構造。
前記ピストンリングの係合溝を、前記合口部における隙間としたことを特徴とする請求項２記載のピストンリングのシール構造。