JPH0763264A - 冷媒圧縮機用ピストン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 冷媒圧縮機用のピストンを、シリンダとの摺
動特性をさらに改善したものとして、特に冷媒の種類を
問わず極圧性が改善でき、シリンダとの摺接によって摩
耗し難く安定した往復運動ができるものとする。 【構成】 円筒形ピストン１の外周面１ａの上下両端縁
に、各端面１ｂに開口する三角ポケット形の凹部２を５
〜２０μm の深さでそれぞれ形成し、この凹部２は外周
面１ａの周方向に等間隔で複数箇所に配置する。シリン
ダの内周面に対してピストンの外周面１ａが傾くと、ポ
ケット形の凹部２に、高圧の動圧が発生し、シリンダに
接近したピストンの端部はシリンダ内周面から離れるの
で、ピストン１の傾きは矯正される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、空気調和機などに用
いる冷媒圧縮機用のピストンに関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、フロン、アンモニアなどの冷媒
が流入するシリンダ内を往復運動する冷媒圧縮機用のピ
ストンは、鋼、耐熱アルミニウム合金などの金属からな
り、その外周面には耐熱合成樹脂製のシールリングを取
り付けて前記シリンダとの摺動性、気密性を確保してい
る。

【０００３】上記のピストンは、通常の冷媒圧縮機で約
１００℃、カーエアコン等では１５０℃程度に加熱され
るので、耐熱性およびそのような高温条件での耐摩耗性
が要求される。

【０００４】そして、このようなピストンを軽量化し、
かつ製造原価を低減するために、耐熱合成樹脂からピス
トンを成形し、または同材料を金属製の基材に被覆した
複合材料からなるピストンも知られており、これらは従
来のフロン１１３などを冷媒とする装置内で所要の摺動
特性および機密性を発揮する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記した従来
の冷媒圧縮機用のピストンは、シリンダ内を高速で往復
運動する際に、シリンダ内周面に対して僅かに傾いてこ
れに接触し、摩耗しやすいという問題点がある。

【０００６】また、冷媒圧縮機用のピストンでは、冷媒
として従来使用のフロン１１３などに代えて代替フロン
であるフロン１３４ａなどを用いると、極圧効果による
潤滑性を発揮する塩素原子を含まないために、その摺動
特性を充分に発揮できないという問題点もある。

【０００７】そこで、この発明は上記した問題点を解決
し、冷媒圧縮機用のピストンを、シリンダとの摺動特性
をさらに改善したものとして、特に冷媒の種類を問わ
ず、シリンダとの摺接状態において摩耗し難く、シリン
ダ内で安定した往復運動ができるものとすることを課題
としている。

【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、この発明においては、円筒形ピストンの外周面の上
下両端縁に、各端面に開口するポケット形の凹部をそれ
ぞれ形成し、この凹部は前記外周面の周方向に等間隔で
配置してなる構成を採用したのである。

【０００９】

【作用】この発明に係る冷媒圧縮機用のピストンは、シ
リンダ内で冷媒を圧縮するよう往復運動する際に、シリ
ンダの内周面に対してピストンの外周面が傾くと、その
外周面とシリンダ内周面との間に位置するポケット形の
凹部に、冷媒などの液体が流入してポケットの底付近に
高圧の動圧を発生させる。この動圧により、シリンダに
接近したピストンの端部はシリンダ内周面から離れるの
で、ピストンの外周面の傾きは矯正される。このように
して、往復動作するピストンの外周面はシリンダの内周
面と常に平行することとなって、摩耗し難く、安定して
往復運動が可能なピストンになる。

【００１０】

【実施例】この発明の実施例を添付図面に基づいて以下
に説明する。図１に示すように、実施例は、円筒形状の
ピストン１の外周面１ａの上下両端縁に、各端面１ｂに
開口する三角ポケット形の凹部２を５〜２０μm の深さ
で形成して、これを前記外周面１ａの周方向に等間隔で
１２箇所に配置したものである。

【００１１】ピストン１は、鋼または耐熱アルミニウム
合金などで形成したものであってよく、または特に以下
のような結晶性の耐熱合成樹脂で成形すれば、軽量化さ
れると共に生産コストを低減できるので好ましい。ま
た、そのような樹脂で成形されたピストンは、代替フロ
ンであるフロン１３４ａなどを冷媒として用いた場合に
も、その耐薬品性および摺動特性を充分に発揮する。

【００１２】上記した耐熱合成樹脂としては、ポリアセ
タール樹脂（ＰＯＭ）、ポリブチレンテレフタレート樹
脂（ＰＢＴ）、ポリエチレンテレフタレート樹脂（ＰＥ
Ｔ）、ポリフェニレンスルフィド樹脂（ＰＰＳ）、ポリ
エーテルエーテルケトン樹脂（ＰＥＥＫ）、パーフルオ
ロアルコキシフッ素樹脂（ＰＦＡ）、エチレン四フッ化
エチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、四フッ化エチレン六フ
ッ化プロピレン共重合体（ＦＥＰ）などの熱可塑性フッ
素樹脂、結晶性ポリイミド樹脂（ＰＩ）、ポリエチレン
樹脂（ＰＥ）、ポリエーテルニトリル樹脂（ＰＥＮ）な
どが挙げられる。

【００１３】凹部２のポケット形状は、図１において三
角形のものを実線で示しているが、同図に鎖線で示すよ
うに、方形状の凹部３であっても同様の効果が期待でき
る。凹部２の他の形状としては、半円形、扇形、長円
形、台形などの周知の形状であってもよく、その深さは
一定の深さでなくとも５〜２０μm 程度のものであれ
ば、かまぼこ形、半球状の円曲面または段溝状であって
もよい。

【００１４】このような凹部２、３の形状と配置とその
個数は、ピストン１の大きさに応じて実験的手法により
適宜設定する。なお、図１（ａ）中の番号４はピストン
ロッドを示している。

【００１５】図２（ａ）に示すように、このような実施
例は、シリンダ５の内周面に沿って上昇するとき、その
外周面１ａとシリンダ内周面６との間に位置するポケッ
ト形の凹部２に、冷媒などの液体または液状の潤滑剤が
流入してポケット形の凹部２の底付近の位置ｂに高圧の
動圧が発生する。

【００１６】図２（ｂ）で圧力分布をみると、位置ｂに
発生する高圧の動圧は、ピストン１の上端面の位置ａに
おける動圧、または凹部２より下位の位置ｃにおける動
圧に比べて相対的に高圧である。

【００１７】このときのピストン１の全体に作用する圧
力を、さらに図３に基づいて説明する。すなわち、ピス
トン１が上昇運動をしているとき、ピストン１の上端部
左側の隙間Ａに比べて上端部右側の隙間Ｂが大きくな
る。このときピストン１は図中左側に傾くことになる
が、上端部左側の隙間Ａに位置する凹部２に動圧が発生
するので、この動圧によりシリンダに接近したピストン
の上端部左側はシリンダ内周面から離れて（上端部左側
の隙間Ａが拡大して）、ピストン１の傾きは矢印方向
（時計回り）に矯正される。

【００１８】この場合、ピストンの下端部右側の隙間Ｃ
および下端部左側の隙間Ｄには、負圧が発生している
が、この負圧は外気を捲き込んだり、潤滑剤が液体の場
合に溶存する気体や潤滑剤の蒸気が気泡となって発生し
（キャビテーション）により緩和されるので、前記した
動圧によるピストン１の姿勢矯正を妨げない。

【００１９】また、ピストン１が下降するときには、ピ
ストンの下端部右側の隙間Ｃに位置する凹部２に動圧が
発生するので、この動圧によりシリンダに接近したピス
トンの下端部右側はシリンダ内周面から離れて、ピスト
ン１の傾きは矯正される。

【００２０】このようにして、往復動作するピストン１
の外周面１ａはシリンダの内周面６と常に平行して運動
するようになる。

【００２１】

【効果】この発明は、以上説明したように、円筒形ピス
トンの外周面の上下両端縁の所定位置に、各端面に開口
するポケット形の凹部をそれぞれ形成したピストンとし
たので、シリンダとの摺動特性をさらに改善したものと
なって、特に冷媒の種類を問わず極圧性が改善でき、シ
リンダとの摺接によって摩耗し難く、安定した往復運動
ができるものとなる利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）実施例の正面図 （ｂ）実施例の平面図

【図２】（ａ）実施例の要部拡大断面図 （ｂ）実施例に発生する動圧とその発生位置の関係を説
明する図表

【図３】実施例の作動状態を説明する断面図

【符号の説明】

１ ピストン １ａ 外周面 １ｂ 端面 ２、３ 凹部 ４ ピストンロッド ５ シリンダ ６ シリンダ内周面

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 円筒形ピストンの外周面の上下両端縁
   に、各端面に開口するポケット形の凹部をそれぞれ形成
   し、この凹部は前記外周面の周方向に等間隔で配置して
   なる冷媒圧縮機用ピストン。