JPH0452473Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は冷房用圧縮機において、特にシリンダ
ー内を往復運動するピストン装置の改良に関する
ものである。従来、冷房用圧縮機、特に自動車の
エンジンルーム内に搭載し自動車用冷房装置を構
成する圧縮機にあつては、ピストンが往復運動す
るシリンダーライナー部は耐摩耗性、耐久等を考
慮して鋳物によつて形成されており、この鋳物製
のシリンダーライナー部をアルミニウム合金より
形成するケーシング内にインサートして、ケーシ
ングとシリンダーライナーが一体的に形成されて
いた。しかし、鋳物製のシリンダーライナーを使
用する場合、鋳物の重量を一定以上低減すること
ができないため、シリンダーライナー部を含めた
ケーシング自体の重量が増加するとともに、鋳物
ライナーの製造及びアルミニウム合金より形成す
るケーシングへのインサートという過程を経るた
めコストが上昇する欠陥を有していた。このため
ケーシングを形成するアルミニウム合金でシリン
ダーライナー部を形成すれば、ケーシング重量を
低減することができるとともにコストを低下でき
る効果を有するが、従来ピストンの外側面上には
シリンダー室内とクランク室内のシール効果を上
昇させるためにピストンリングが挿入されてお
り、このピストンリングが鋳物ライナーとの接触
を考慮した高硬度のピストンリングのため、アル
ミライナーでは使用できない欠陥を有していた。

又、アルミライナーを揺動式圧縮機に使用する
と、ピストンリングとして、樹脂製のものを使用
しても、第２図に示すようにシリンダー内に配さ
れたピストン１６′は正確な往復運動を行なわず、
ピストン１６′に連結した連結棒１５′がシリンダ
ー中心線に対してある角度を持つためピストン１
６′の外側面１８′上に側圧Ｆが生じ、ピストン１
６′の下端部がシリンダーライナー部１９′方向に
押し付けられるような形で往復運動を行なうた
め、ピストン側面とシリンダーライナー部１９′
が接触し、シリンダーライナー部１９′が摩耗あ
るいは破損してしまう欠陥を有していた。

本考案は、上記のような欠陥を除去することを
目的とし、ピストンの上死点側及び下死点側の外
周上に２本の溝を形成し、この溝に常温時におい
て、外径がピストンの外径より大きく、円錐リン
グ形樹脂系のピストンリングを挿入するもので、
特に、上死点側の円錐リング形のピストンリング
を上死点の方へ開くように配置すると共に、上死
点側の溝の上側エツジ部にテーパ状の面取りを施
し、これにより、圧縮ガスによる円錐リング形ピ
ストンリングのシリンダ壁への接触圧を得てシー
ル性を向上させることができる。また、以上に加
えて特に、上記溝の底面は平坦であり、該平坦な
溝底面に上記円錐リング形ピストンリングが下端
内縁でのみ接している構成を採用したもので、こ
れにより、該溝底とピストンリングとの間に上方
から下方へ徐々に絞り込まれていく空隙を有する
ことから、溝とピストンリングとの間の空間に流
入した潤滑油を冷媒ガスから効率良く分離するこ
とができる。更に、ピストンの傾きを防止し、上
述したシリンダーライナーとしてアルミニウム合
金を用いることによる欠陥を防止すること、上死
点側及び下死点側２本の円錐リング形ピストンリ
ングの開き方向によるシール機能の向上をはかる
ことができる。

以下、本考案の実施例を示す図面により説明す
る。

１はアルミニウム合金等により形成する円筒状
ケーシングで一端には、軸線の円周上に等角度間
隔に配した複数シリンダー２を一体形成し、前記
円筒状ケーシング１の端面を弁板３を介して、吸
入室４と吐出室５を形成するシリンダーヘツド６
により閉塞するとともに、円筒状ケーシング１の
他端を中央部に主軸７を支承するフロントハウジ
ング８により閉塞する。主軸７の内端に固着した
楔形のローター９の傾斜面側には、スラスト軸受
１０を介してプラネツトプレート１１の中央部に
は傘歯車１２を固着するとともに、鋼球１３を介
して円筒状ケーシング１の中央孔１ａに固定され
ている傘歯車１４と噛合させる。

又、プラネツトプレート１１の外周上には連結
棒１５の一端を嵌合し、連結棒の他端には、シリ
ンダー２内に配設するピストン１６を連結する。

又、第３図に示すように、ピストン１６の上死
点側及び下死点側の外周上には２本の溝１６ａ，
１６ｂを該溝底面が平坦になるように形成し、こ
れら溝１６ａ，１６ｂのうち溝１６ａに、第５図
に示すような開き方向の外径が、常温時において
ピストン１６の外径より大となる円錐リング形ピ
ストンリングを、第３図ａに示す如くなるよう
に、所定の方法で挿入する。即ち、円錐リング形
ピストンリング１７ａが下端内縁でのみ溝１６ａ
の平坦な溝底面に接しているようにする。

なお、第５図を参照して、円錐リング形ピスト
ンリングは、溝への取付前の状態では、小径端側
の内径はピストンの溝底面の径より小さく形成さ
れており、強制的に径を拡大させてピストンの溝
中へ嵌挿される。こうしてリングの小径端部側が
溝底面に密着する。もちろん、円錐リング形ピス
トンリングは、ピストンへの取付前の状態では、
内径が溝底面の径より小さく、外径がピストンの
外径より大きなワツシヤ状に形成されていても良
く、ピストンの取付時、内径を拡大して取付ける
ことによつて、円錐リング形として溝中に収ま
る。

又、前記ピストン１６がシリンダー２内を往復
運動する際、第３図のようにピストン１６の外側
面上の上・下２本の溝１６ａ，１６ｂに挿入して
あるピストンリング１７ａ，１７ｂのうちピスト
ン１６の上端に配したピストンリング１７ａはシ
リンダー２内から、クランク室２０内への冷媒の
漏洩を防止するシール機能を有するが、ピストン
リング１７ａの上死点方向が外開きで、しかもピ
ストンのリング溝１６ａ上端エツジに施した面取
り２１により、ピストンリング１７ａの圧縮時の
ガス圧力への追従性が良く、シリンダー１９への
押し付け力が効率よく働き、シール能力が著しく
向上する。

ピストン１６の下端に配したピストンリング１
７ｂはピストン１６の往復運動によつてピストン
１６の外側面１８上に生ずる側圧Ｆによるピスト
ンの傾きを軽減させる機能と冷媒の漏洩を防止す
るシール機能を有し、シール能力の向上に貢献し
ている。

さらに第６図により説明すると、ピストン１６
の上・下端に配したピストンリング１７ａ，１７
ｂ間にシリンダ２内圧Paとクランク室２０内圧
Pcの中間的圧力Pbが生じ、圧縮行程においてPa
＞Pb＞Pcなる関係にある二段階シールによるシ
ール機能の向上により、全体のシール能力はさら
に向上する。

又、ピストン１６の上・下端に配したピストン
リング１７ａ，１７ｂでシールすると良好な２段
階シールのため、冷媒中に含まれている潤滑油の
クランク室２０内へ戻される量が減少するという
懸念があるが、これは以下のメカニズムによつて
解消される。

即ち、本実施例の冷房用圧縮機のピストンにお
いては、溝底２２ａの底面は平坦であり、該平坦
な溝底面に円錐リング形ピストンリング１７ａが
下端内縁でのみ接しているので、溝底２２ａと円
錐リング形ピストンリング１７ａとの間に上方か
ら下方へ徐々に絞り込まれいてく空隙を有するこ
とから、圧縮工程において、冷媒中の潤滑油の分
離能力が著しく向上し、潤滑油は溝底２２ａと円
錐リング形ピストンリング１７ａとの間の空隙及
びその上方空間（空間Ａ）にたまる。その潤滑油
が圧縮工程のガス圧で円錐リング形ピストンリン
グ１７ａ，１７ｂ相互間の空間に押し出され該空
間を満たすと共に（空間Ａ）には新しい油が分離
され蓄積される。さらにピストン１６の下端に配
したピストンリング１７ｂの下死点方向が外開き
形状になつているので、そのクサビ効果によつ
て、ピストンリング１７ａ，１７ｂ間にたまつて
いる潤滑油は圧縮行程のガス圧で容易にピストン
リング１７ｂ下のシリンダー壁面に押し出され
る。そしてその潤滑油は、吸入行程においてピス
トンリング１７ｂ下端エツジで、クランク室２０
内にかき落される。

さらに別の応用として第４図では、ピストン１
６の下端に配したピストンリング１７ｂの上死点
方向が外開き形状になつている。この場合はピス
トンリング１７ａ，１７ｂ間にたまつている潤滑
油は圧縮行程のガス圧で第７図のように、１７ａ
内側を通る潤滑油の流れと同様にピストンリング
１７ｂの内側を通つて、ピストンリング１７ｂ下
のシリンダー壁面に押し出される。そしてその潤
滑油は吸入行程においてピストンリング１７ｂ上
端エツジでクラクン室２０内へかき落とされる。

このように、圧縮行程でピストンリング１７ａ
の上方空間Ａに冷媒中の油を分離するとともに、
ピストンリング１７ａ，１７ｂ間に満たされた油
は、ピストンリング１７ｂの下方へ押し出され、
吸入行程でピストンリング１７ｂの外側エツジで
かき落とすという効率のよいメカニズムによつ
て、冷媒中に含まれている潤滑油のクランク室２
０内へ戻される量は充分に確保される。このよう
に適量の潤滑油をクランク室２０内へ再循環させ
て潤滑能力を高めることができる。

以上のように本考案は、ピストン１６の上死点
側及び下死点側の外周上に２本の溝１６ａ，１６
ｂを形成し、この溝に常温時において外径がピス
トン１６の外径より大となる、円錐リング形をな
す樹脂系のピストンリングを挿入し、ピストン１
６の外側面１８とシリンダーライナー部１９との
接触をなくし、特に揺動式圧縮機においても、シ
リンダーライナー部１９の摩耗およびこれに起因
する焼付きを防止できるので、シリンダーライナ
ーにアルミニウム合金の使用が可能になり、冷房
用圧縮機本体を軽量化できる優れた効果を有す
る。

又、従来の鋳物ライナーを使用していたとき
は、鋳物ライナーの製造工程および鋳物ライナー
をアルミニウム合金より形成したケーシングにイ
ンサートする工程を経なければならず、コスト的
に高いものであつたが、本考案のアルミニウム合
金でシリンダーライナーを形成すれば円筒状ケー
シングと一体成形できるので、コストを低減する
ことができる効果を有する。

又、ピストンリング１７ａの上死点方向が外開
き形状で、しかもピストンのリング溝１６ａ上端
エツジに施した面取り２１により、ピストンリン
グ１７ａの圧縮時のガス圧への追従性が良く、シ
リンダーへの押し付け力が効率よく作用するこ
と、ピストンリング１７ａ，１７ｂを２本使用
し、しかもリング間には、圧縮時にシリンダー内
圧と、クランク室内圧の中間的圧力が生じ、洩れ
の少ない二段階シールができることにより、大幅
な能力向上の効果を有している。

又、溝底２２ａの底面は平坦であり、該平坦な
溝底面に円錐リング形ピストンリング１７ａが下
端内縁でのみ接しているので、ピストンリング１
７ａと溝底２２ａとの間に上方から下方へ徐々に
絞り込まれていく空隙を有し、これにより、冷媒
中の潤滑油の分離能力が著しく向上している。ま
た、ピストンリング１７ａ，１７ｂ間の潤滑油ホ
ールド効果、更に、下死点側のピストンリングの
傾きによるかき落とし効果によつて、冷媒ガスか
ら分離された潤滑油がクランクケース内に戻るこ
とになる。即ち、上死点側のピストンリングと下
死点側のピストンリングの間にたまつている潤滑
油は、圧縮工程のガス圧により、下死点側のピス
トンリング１７ｂとシリンダー１９の壁面との間
（第６図参照）又は下死点側のピストンリング１
７ｂとピストン溝底２２ｂとの間（第７図参照）
を容易に通過し、吸入工程において、下死点側の
ピストンリング１７ｂの下端エツジ（第６図参
照）又は上端エツジ（第７図参照）により、クラ
ンク室２０内にかき落とされる。このように本願
考案では、上死点側のピストンリングが上述した
面取りを有することから、冷媒ガスのシール効果
が飛躍的に向上しているだけでなく、更に、上述
した徐々に絞り込まれていく空隙を有するので、
冷媒ガス中の潤滑油を効率良く分離することがで
きる。従つて、この分離された潤滑油が下死点側
のピストンリングを通過してクランクケースに戻
ることにより、クランクケース内の摺動部の潤滑
に寄与するという本願考案に特有の顕著な効果を
有している。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案を適用する冷房用圧縮機の一例
を示す断面図、第２図は従来のピストン−シリン
ダの一例を示す断面図、第３図ａは本考案の一実
施例を示すピストン−シリンダの構成を示す断面
図で、第３図ｂはａにおけるＡ部拡大図、第４図
は本考案の他の実施例を示す図で、ａはピストン
−シリンダの構成を示す断面図、ｂはａにおける
Ａ部の拡大図、第５図はピストンリングの形状を
示す断面図、第６図は第３図の実施例の動作を説
明するための要部断面図、第７図は第４図の実施
例の動作を説明するための要部断面図である。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 １ シリンダ２内を往復運動するピストン外周面
   上の上死点側端部および下死点側端部近傍にそ
   れぞれ溝を形成し、両溝に、外径が該ピストン
   の外径より大きい円錐リング形の樹脂製ピスト
   ンリングを挿入したことと、該溝底面は平坦で
   あること、上死点側の溝の上端エツジ部がテー
   パ状に面とりされていることと、上死点側の円
   錐リング形ピストンリングは上死点に向つて外
   側に開くように配置されていること、および該
   円錐リング形ピストンリングは下端内縁でのみ
   上記平坦な溝底面に接していることを特徴とす
   る冷房用圧縮機のピストン。 ２ 実用新案登録請求の範囲第１項の冷房用圧縮
   機のピストンにおいて、下死点側の円錐形ピス
   トンリングは下死点に向かつて外側に開くよう
   に、配置されていることを特徴とする冷房用圧
   縮機のピストン。 ３ 実用新案登録請求の範囲第１項の冷房用圧縮
   機のピストンにおいて、上記下死点側の円錐形
   のピストンリングは、上死点に向かつて外側に
   開くように配置されていることを特徴とする冷
   房用圧縮機のピストン。