JPH06331031A - ピストンシール装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 段付き合い口を有する樹脂製ピストンリング
の合い口部のステップ部の変形を防止し、圧縮機の容積
効率の低下を防止し、ピストンリングの寿命を向上させ
ることを目的とする。 【構成】 ピストンリング３の合い口の相対するステッ
プ面の間に鋼製のＬ字形断面ピース３２が挟まれるよう
に合口部の流体の圧力を受ける側が突出した端部の合せ
面に重ねて接着して設けられている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、無潤滑往復動機械のピ
ストンシール装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】無潤滑往復動機械の一例として、従来よ
り一般に利用されている無潤滑往復動圧縮機の構成を図
５に基づいて説明する。図示しないモータの回転軸に固
定されたクランク６に、ベアリング１４を介して、コン
ロッド８の大端部が回転自在に装着され、コンロッド８
の小端部はピストンピン１５を介してピストン１に揺動
自在に装着されている。ピストン１の外周面には、２条
の環状溝が刻設され、その夫々にピストン１とシリンダ
７の内壁面との間の金属接触を防止するためのライダー
リング２と、ピストン１の外周面とシリンダ７の内壁面
との間のいわゆるピストンクリアランス部の気密を保つ
ためのピストンリングが装着されている。

【０００３】無潤滑圧縮機では、ピストンリングは自己
潤滑性に優れた４ふっ化エチレン樹脂（以下ＰＴＦＥと
いう）をベースに強度や耐摩耗性の向上を目的としてカ
ーボン繊維やガラス繊維等の充填材を混合した複合材料
で作られ、合い口を有する樹脂製リングが使用されてい
る。

【０００４】ピストンリング３は、図４に示す如く、断
面が矩形で、張りを持たせるため裏側から鋼製の張りリ
ング３１により押圧するようにした構造のものが多い。

【０００５】ピストン１の吸入行程、すなわちピストン
の下降時には、圧縮室４内の負圧により吸入弁１１が開
き、吸入管１３より大気を吸い込み、圧縮行程、すなわ
ちピストンの上昇時には圧縮室内４で圧縮された空気が
排気弁１０を開き排気弁１２を通って排出され、一般的
にはタンクに貯蔵される。

【０００６】ピストンリングは、摩擦損失の低減のため
には、幅（Ｂ寸法）（図４参照）は出来るだけ小さい方
がよいが、Ｂ寸法が例えば1.５mm〜2.５mmのように薄く
なると、合い口が段付き合い口の場合、図４の（ｂ）に
示す如く、ガス圧により合い口部が変形し、その結果、
気密性が劣化し、圧縮機の容積効率が低下すると云う問
題があった。この変形を防止するために、ピストンリン
グを強度のある熱硬化性樹脂で製作すれば変形は防止で
きるが、柔軟性に欠けるため、シリンダ内壁面への密着
性が悪く気密性が悪化し、やはり上記同様に容積効率が
低下すると云う問題点があった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、無潤滑往復
動機械の従来の段付き合い口を有する樹脂製ピストンリ
ングの上記の問題点にかんがみ、柔軟性を有する熱可塑
性樹脂を用いてピストンリングの気密性を損なうことな
く、しかもピストンリングの段付き合い口部のステップ
部の変形の発生が防止され、従来のピストンリングの問
題点が解決され、長寿命を有するピストンリングを備え
たピストンシール装置を提供することを課題とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めの２つの発明をこゝに提案する。

【０００９】第１の発明は、段付き合い口を有し、熱可
塑性樹脂を基材とし補強材料を充填して成る複合材によ
り形成されたピストンリングの合い口の相対するステッ
プ面及びこれに直角に接続する端面に挟まれ、断面形状
がほゞＬ字形をなす鋼製の部材を流体圧を受ける側が突
出する端部の合せ面に重ねて接着して設けたことを特徴
とする。

【００１０】第２の発明は、同様の材料で作られた段付
き合い口を有するピストンリングの合い口の流体の圧力
を受ける側に突出する端部の流体の圧力を受ける側面の
合い口の段面の範囲以上の範囲に、鋼製の平板状補強部
材を重ねて接着して設けたことを特徴とする。

【００１１】

【作用】上記の第１の発明による段付き合い口の段面と
これに接続される端面どうしで挟まれた鋼製部材又は第
２の発明による流体の圧力を受ける側面の段面の範囲以
上の範囲に接着した鋼製平板状部材により、ピストンリ
ングの合い口部の互いに重なり合う薄幅部は補強されス
テップ面の変形は防止され、ピストンリングの寿命が向
上する。

【００１２】

【実施例】以下に、本発明の実施例を、図面に基づい
て、詳細に説明する。図１は、本発明によるピストンリ
ングの実施例を示す図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）
は合い口部の上面図、（ｃ）は合い口部の側面図であ
る。ピストンリング３の裏側から鋼製の張りリング３１
で押圧されていることは従来と同様である。

【００１３】樹脂製のピストンリング３の合い口部の相
対するステップ面の間及びこれに直角に接続される端面
の間には、樹脂よりも強度の高い鋼（縦弾性率が約４０
０倍）の、図２に示す如く、断面形状が概ねＬ字形のピ
ース３２が挟まれるように、合い口部の流体の圧力を受
ける側が突出する端部の図中にＣで示す合せ面に重ねて
接着されている。

【００１４】なお、Ｌ字形ピース３２は、ピストンリン
グ３の外周面に露出しないように、外周面よりもやゝ内
側で止められており、その外周は樹脂製リングのフラン
ジ状部分で覆われている。したがって、鋼製ピース３２
の端面と、シリンダ７の内壁面との金属どうしが接触す
ることは防止される。

【００１５】上記の構成により、ピストンリングの上面
にガス圧が掛った場合、合い口部の上になるステップ面
はＬ字形ピース３２により補強されているのでステップ
面が変形することは防止される。

【００１６】具体的実施例として、幅（Ｂ寸法）2.５mm
の樹脂製ピストンリングのステップ面間に厚さ0.３mmの
ＳＵＳ３０４材で成形したＬ字形ピースを上側のステッ
プ面に接着して取付けたリングを無潤滑圧縮機のピスト
ンに組込み、シリンダ内圧を１〜５ＭPaにして運転した
結果、合い口部の変形は発生せず、しかも、図６に示す
如く、従来のピストンリングを用いた場合に比して体積
効率の低下はなく、長寿命が得られた。

【００１７】図３の（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）は本発明
の第２実施例のピストンリングの断面、合い口部の上面
及び側面を示す図である。この実施例では、ピストンリ
ング３の合い口部のガス圧が掛る上面のステップ面の範
囲とその基部若干の長さの部分にわたって、鋼製の平板
状のピース３３が重ねられて接着されている。これによ
り、第１実施例の場合と同様の効果が得られる。なお、
この実施例においても、鋼製平板状ピース３３はリング
３の外周面には達せず、外周側は樹脂で覆われて、金属
接触は防止されている。

【００１８】

【発明の効果】以上の如く、本発明によれば、ピストン
リングを柔軟な熱可塑性樹脂で作り気密性を良くした場
合にも、段付き合い口部の変形が防止され、圧縮機の容
積効率が低下することなく、又、ピストンリングの寿命
の向上に効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示す図で、（ａ）は断面
図、（ｂ）はピストンリングの合い口部の上面図、
（ｃ）は合い口部の側面図である。

【図２】第１実施例の鋼製Ｌ字形ピースの斜視図であ
る。

【図３】本発明の第２実施例を示す図で、（ａ）は断面
図、（ｂ）はピストンリングの合い口部の上面図、
（ｃ）は合い口部の側面図である。

【図４】従来の樹脂製段付きピストンリングを示す図で
（ａ）は断面図、（ｂ）は合い口部の形状を示すととも
に、その問題点を説明する側面図である。

【図５】無潤滑圧縮機の一般的な構造を示す断面図であ
る。

【図６】本発明によるピストンシールの効果を従来のも
のと比較して示すグラフ図である。

【符号の説明】

１ ピストン ３ ピストンリング ７ シリンダ ３１ 張りリング ３２ Ｌ字形ピース ３３ 平板状ピース

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 熱可塑性樹脂を基材とし強化材料を充填
   して成る複合材により形成され、段付き合い口を有し、
   無潤滑往復動機械のピストン外周面に設けられた環状溝
   に嵌装されたピストンリングを有するピストンシール装
   置において、 上記ピストンリングの段付き合い口の相対するステップ
   面及びこれに直角に接続する端面に挟まれ、断面形状が
   ほゞＬ字形をなす鋼製の部材を流体の圧力を受ける側が
   突出する端部の合せ面に重ねて接着して設けたことを特
   徴とするピストンシール装置。
2. 【請求項２】 熱可塑性樹脂を基材とし強化材料を充填
   して成る複合材により形成され、段付き合い口を有し、
   無潤滑往復動機械のピストン外周面に設けられた環状溝
   に嵌装されたピストンリングを有するピストンシール装
   置において、 上記ピストンリングの合い口の流体の圧力を受ける側に
   突出する端部の流体の圧力を受ける側面の段付合い口の
   段面の範囲以上の範囲に、鋼製の平板状補強部材を重ね
   て接着して設けたことを特徴とするピストンシール装
   置。