(57)【要約】【課題】さらなる高圧化が可能な揺動式圧縮機の提供。【解決手段】一端側がクランク軸に回転可能に連結される連結部２３となり他端側がシリンダ内を揺動しつつ往復動しシリンダヘッドとの間に圧縮室を画成する円盤部３０となったピストン２１と、円盤部３０の外周側のリング溝３３に装着されてピストン２１とシリンダとの間をシールするピストンリング３４とからなり、ピストンリング３４に、軸方向の少なくとも一面に凹部３４Ａを形成し、リング溝３３に、凹部３４Ａと嵌合する凸部２８Ａを形成した。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
クランク軸を回転可能に支持するクランクケースと、
該クランクケースに設けられシリンダヘッドが搭載されるシリンダと、
一端側が前記クランク軸に回転可能に連結される連結部となり他端側が前記シリンダ内を揺動しつつ往復動し前記シリンダヘッドとの間に圧縮室を画成する円盤部となったピストンと、
前記円盤部の外周側のリング溝に装着されて前記ピストンと前記シリンダとの間をシールするピストンリングとからなる揺動式圧縮機において、
前記ピストンリングには、軸方向の少なくとも一側の面に凹部が形成され、
前記リング溝には、前記凹部と嵌合する凸部が形成されていることを特徴とする揺動式圧縮機。
【請求項２】
請求項１に記載の揺動式圧縮機において、前記凹部が前記円盤部の揺動方向の少なくともいずれか一方に形成されていることを特徴とする揺動式圧縮機。
【請求項３】
請求項１または２に記載の揺動式圧縮機において、前記凹部は前記ピストンリングの円周方向に長い溝状をなしていることを特徴とする揺動式圧縮機。
【請求項４】
請求項３に記載の揺動式圧縮機において、前記凹部が前記ピストンリングの円周方向の略全周に形成されていることを特徴とする揺動式圧縮機。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか一項に記載の揺動式圧縮機において、前記円盤部はリング受とリテーナとからなり、前記凸部がこれらリング受およびリテーナのいずれか一方に設けられていることを特徴とする揺動式圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、揺動式圧縮機に関する。
【背景技術】
【０００２】
クランク軸を回転可能に支持するクランクケースと、このクランクケースに設けられシリンダヘッドが搭載されるシリンダと、一端側がクランク軸に回転可能に連結される連結部となり他端側がシリンダ内を揺動しつつ往復動しシリンダヘッドとの間に圧縮室を画成する円盤部となったピストンと、このピストンの円盤部の外周側のリング溝に装着されてピストンとシリンダとの間をシールするピストンリングとを有する揺動式圧縮機がある（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００７−３２５３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記した揺動式圧縮機においてさらなる高圧化が求められており、そのためにはピストンリングの形状や装着方法に工夫が必要であった。
【０００４】
したがって、本発明は、さらなる高圧化が可能な揺動式圧縮機の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、本発明は、ピストンリングの軸方向の少なくとも一側の面に凹部を形成し、リング溝に、前記凹部と嵌合する凸部を形成した。
【発明の効果】
【０００６】
請求項１に係る発明によれば、さらなる高圧化が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明の実施の形態に係る揺動式圧縮機を添付図面を参照しつつ詳細に説明する。
【０００８】
「第１実施形態」
まず、本発明の第１実施形態に係る揺動式圧縮機を図１〜図８を参照しつつ以下に説明する。
【０００９】
図１および図２において、符号１は、内部にクランク室２が画成されたクランクケースで、このクランクケース１には、電動モータ３の出力軸４の一端側が回転可能に支持されている。そして、電動モータ３の出力軸４のクランク室２内に配置される部分には、電動モータ３の出力軸４とでクランク軸５を構成するクランク部材６が偏心状態で固定されている。また、電動モータ３の出力軸４にはその中間位置にクランク部材６に当接してバランスウェイト７が取り付けられており、その先端位置に冷却ファン８が固定されている。
【００１０】
符号１０は、クランクケース１上に基端側が取り付けられた円筒状のシリンダで、このシリンダ１０は、基端側がクランク室２内に開口すると共に、その内周面１０Ａが後述するピストンリング３４の摺動面となっている。また、シリンダ１０の先端側には後述する弁座板１４を介してシリンダヘッド本体１１が搭載され、このシリンダヘッド本体１１内には、吸込口１２Ａを介して外部に連通する吸込室１２と、吐出口１３Ａを介して外部に連通する吐出室１３とが画成されている。
【００１１】
符号１４は、シリンダ１０とシリンダヘッド本体１１との間に挟持された弁座板で、この弁座板１４には、吸込室１２を後述の圧縮室２９に連通させる吸込穴１４Ａと、吐出室１３を後述する圧縮室２９に連通させる吐出穴１４Ｂとが形成されている。また、弁座板１４にはリード弁としての吸込弁１５および吐出弁１６が取り付けられ、これら吸込弁１５および吐出弁１６は、基端側がネジ等を介して弁座板１４に固定された固定端となり、先端側は自由端となって、吸込穴１４Ａ、吐出穴１４Ｂをそれぞれ開閉する。なお、シリンダヘッド本体１１と弁座板１４とでシリンダヘッド１７が構成されている。
【００１２】
符号２１は、シリンダ１０内に摺動可能に挿嵌された揺動式のピストンで、このピストン２１は、その一端側にあってクランク室２内に位置して偏心回転するクランク部材６に対して軸受２２を介して回転可能に連結された円環状の連結部２３と、この連結部２３に一体形成されてシリンダ１０内へと伸長した棒状のピストンロッド部２４と、ピストン２１の他端側にあってピストンロッド部２４に一体形成された円板状のリング受２５とを有するピストン本体２６と、このピストン本体２６とは別体に設けられてリング受２５にネジ２７で固定される、リング受２５と同径の円板状のリテーナ２８とを有している。
【００１３】
ここで、ピストン２１の他端側に設けられたリング受２５とリテーナ２８とが、シリンダ１０内を揺動しつつ往復動してシリンダヘッド１７との間に圧縮室２９を画成する円盤部３０を構成している。円盤部３０は、シリンダ１０の内径寸法よりも小さい外径寸法をもって形成されている。
【００１４】
リング受２５には、図３および図４に示すように、外径側且つピストンロッド部２４とは反対側に円環状の段差部２５Ａが同心状に形成されている。また、リテーナ２８には、外径部からリング受２５側に円環状をなして突出する凸部２８Ａが同心状に形成されている。リング受２５の段差部２５Ａとリテーナ２８とで、円盤部３０には外周側にリング溝３３が形成されており、上記した凸部２８Ａはこのリング溝３３に形成されている。そして、このリング溝３３に、ピストン２１とシリンダ１０との間をシールするピストンリング３４が装着されている。
【００１５】
ピストンリング３４は、耐摩耗性および自己潤滑性に優れた樹脂材料によって略円環状に形成されている。ピストンリング３４には、図５に示すように、その周方向の途中部位に合口部３６が形成されており、合口部３６によってシール性を維持しつつ拡縮径可能となっている。
【００１６】
そして、ピストンリング３４には、軸方向のリテーナ２８側の面に軸方向に凹む円環状の凹部３４Ａがピストンリング３４と同心状に形成されおり、この凹部３４Ａ内に、リテーナ２８のリング溝３３を構成する部分に形成された凸部２８Ａが嵌合している。凹部３４はピストンリング３４の円周方向に長い溝状をなしており、より具体的にはピストンリング３４の円周方向の合口部３６を除く全周、つまり略全周に形成されている。なお、凸部２８Ａの径方向の幅は凹部３４Ａの径方向の幅より狭くなっており、ピストンリング３４は、凹部３４Ａと凸部２８Ａとの間に形成された隙間の範囲内で円盤部３０に対して径方向に移動可能となっている。
【００１７】
第１実施形態に係る揺動式圧縮機は上述の如き構成を有するもので、次にその作動について説明する。
【００１８】
電動モータ３が回転駆動されると、その出力軸４に固定されたクランク部材６が偏心回転運動を行う。すると、このクランク部材６に軸受２２を介して回転可能に連結されたピストン２１が、その円盤部３０およびピストンリング３４をシリンダ１０内で往復動させる。そして、吸入行程では、円盤部３０およびピストンリング３４のシリンダヘッド１７とは反対方向への移動で圧縮室２９が拡大し吐出弁１６は閉状態のまま吸込弁１５を開いて気体（流体）を圧縮室２９に導入する。続く圧縮行程では、円盤部３０およびピストンリング３４のシリンダヘッド１７の方向への移動で圧縮室２９が縮小し吸込弁１５は閉状態のまま吐出弁１６を開いて圧縮室２９から圧縮気体をシリンダヘッド１７内の吐出室１３に吐出する。
【００１９】
以上の作動中、円盤部３０およびピストンリング３４は、シリンダ１０内で揺動しながら往復動する。
【００２０】
つまり、ピストン２１の揺動方向とは直交する方向（シリンダ軸方向）に沿って見た場合に、最も圧縮室２９を拡大した下死点ではピストンロッド部２４が左右方向の中央に位置するとともに円盤部３０は水平をなしており、この状態から圧縮行程を行うべくクランク部材６が回転し、ピストン２１を上昇させ圧縮室２９を縮小させる方向に円盤部３０およびピストンリング３４を移動させると、上死点と下死点との中間までピストンロッド部２４の下部は左右方向一側に移動しながら上昇し、上死点と下死点との中間（例えば３時の位置）で最もピストンロッド部２４の下部が左右方向の一方の外側に位置する。このとき、円盤部３０は最も水平に対し傾斜することになる。
【００２１】
続いて、上死点に向かうにしたがってピストンロッド部２４の下部は左右方向の中央に戻ることになり、最も圧縮室２９を縮小した上死点ではピストンロッド部２４が左右方向の中央に位置するとともに円盤部３０が水平となって圧縮行程が終了する。
【００２２】
円盤部３０が上死点にある状態からクランク部材６が吸入行程を行うべく回転するとピストン２１は圧縮室２９を拡大させる方向に円盤部３０およびピストンリング３４を移動させることになり、上死点と下死点との中間まで、ピストンロッド部２４の下部が左右方向逆側に移動しながら下降し、上死点と下死点との中間（例えば９時の位置）で最もピストンロッド部２４の下部が左右方向の他方の外側に位置する。このとき、円盤部３０は最も水平に対し上記とは逆向きに傾斜することになる。
【００２３】
続いて、下死点に向かうにしたがってピストンロッド部２４の下部は左右方向の中央に戻ることになり、最も圧縮室２９を拡大した下死点ではピストンロッド部２４が左右方向の中央に位置するとともに円盤部３０が水平をなして吸入行程が終了する。
【００２４】
上記の間、ピストンリング３４がシリンダ１０の内周面１０Ａに常時摺接することにより、ピストン２１とシリンダ１０との間を気密にシールし、圧縮室２９内の気体がクランク室２に向けて漏洩するのを防止する。
【００２５】
以上に述べた第１実施形態の揺動式圧縮機によれば、ピストンリング３４に形成された凹部３４Ａに、ピストン２１の円盤部３０のリング溝３３に形成された凸部２８Ａが嵌合することで、ピストンリング３４の径方向外側への所定位置を越えた移動を規制することができるとともに凹部３４Ａの外側部分の捲れを規制することができる。よって、高圧化を図っても、ピストンリング３４は、シリンダ１０と円盤部３０との間に常に介在させることができるので、円盤部３０がシリンダ１０と直接接触する、いわゆるカジリを防止することができる。したがって、さらなる高圧化が可能となる。
【００２６】
また、ピストンリング３４の径方向外側への所定位置を越えた移動を規制することができることから、ピストンリング３４の摩耗が進行しても、特に圧縮行程の最大揺動時に生じやすいピストンリング３４の円盤部３０からの脱落を防止することができ、信頼性を向上することができる。なお、ピストンリング３４の摩耗が一定量まで進行すると、ピストンリング３４のシール性が低下しピストンリング３４とシリンダ１０との隙間から流体が漏れることで圧縮効率が低下することになる。このため、例えば吐出圧を管理することで、メンテナンス時期を知ることができる。
【００２７】
また、凹部３４Ａがピストンリング３４の円周方向の全周に形成されているため、全周の径方向外側への移動を規制することができる。
【００２８】
なお、第１実施形態において、ピストンリング３４に、凹部３４Ａを全周にわたって形成するのではなく、図６に示すように、凹部３４Ａを複数、部分的に円周方向に長い円弧溝状に形成しても良い。この場合、図示は略すがリテーナ２８の凸部２８Ａも部分的に円周方向に長い円弧状に形成することになる。また、図７に示すように、ピストンリング３４に、凹部３４Ａを複数、部分的に円周方向に長い直線溝状に形成しても良い。この場合も、図示は略すがリテーナ２８の凸部２８Ａを部分的に円周方向に長い直線状に形成することになる。また、図８に示すように、ピストンリング３４に、凹部３４Ａを複数、円形穴状に形成しても良い。この場合も、図示は略すがリテーナ２８の凸部２８Ａを円形軸状に形成することになる。
【００２９】
そして、これらの場合、凹部３４Ａを円盤部３０の揺動方向（クランク軸直交方向）両側の少なくともいずれか一方に形成するのが良い。つまり、上記した圧縮行程における下死点から上死点への移動中、および吸入行程における上死点から下死点への移動中において、円盤部３０の揺動方向とは直交する方向（クランク軸方向）におけるピストンリング３４の両側は、締め代による押付力および流体の圧力でシリンダ１０の内周面１０Ａに押し付けられることになり、ピストンリング３４の円盤部３０の揺動方向（クランク軸直交方向）における両側は、締め代による押付力、空気の圧力に加えて、ピストン３１が揺動しながら往復動することによる押付力で、揺動直交方向両側よりも大きな力でシリンダ１０の内周面１０Ａに押し付けられることになる。このため、凹部３４Ａを円盤部３０の揺動方向（クランク軸直交方向）両側の少なくともいずれか一方（好ましくは両方）に形成するのが効果的である。
【００３０】
「第２実施形態」
次に、本発明の第２実施形態に係る揺動式圧縮機を主に図９〜図１０を参照しつつ以下に説明する。なお、第１実施形態と同様の部分は同一称呼、同一符号としてその説明は略す。
【００３１】
第２実施形態においては、図９および図１０に示すように、リング受２５の段差部２５Ａの外径側且つリテーナ２８側に円環状の凸部２５Ｂが同心状に形成されている。他方、リテーナ２８は、平坦な形状をなしている。
【００３２】
そして、ピストンリング３４が、凹部３４Ａ内に、リング受２５のリング溝３３を形成する部分に形成された凸部２５Ｂを嵌合させている。
【００３３】
このような第２実施形態によれば、第１実施形態とほぼ同様の効果を奏することができる。
【００３４】
なお、このような第２実施形態においても、凹部３４Ａおよび凸部２５Ｂについて、第１実施形態と同様の図６〜図８に示す変更を行うことが可能である。
【００３５】
また、第１実施形態と第２実施形態とを組み合わせて、ピストンリング３４の軸方向両側に凹部３４Ａを形成し、リテーナ２８に一方の凹部３４Ａに嵌合する凸部２８Ａを形成し、リング受２５に他方の凹部３４Ａに嵌合する凸部２５Ｂを形成しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の第１実施形態に係る揺動式圧縮機を示す断面図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る揺動式圧縮機を示す図１におけるＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である
【図３】本発明の第１実施形態に係る揺動式圧縮機のピストンおよびピストンリングを示す側面図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係る揺動式圧縮機のピストンおよびピストンリングを示す部分拡大側断面図である。
【図５】本発明の第１実施形態に係る揺動式圧縮機のピストンリングを示すもので、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ１−Ａ１断面図である。
【図６】本発明の第１実施形態に係る揺動式圧縮機のピストンリングの変形例を示すもので、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ２−Ａ２断面図である。
【図７】本発明の第１実施形態に係る揺動式圧縮機のピストンリングの変形例を示すもので、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ３−Ａ３断面図である。
【図８】本発明の第１実施形態に係る揺動式圧縮機のピストンリングの変形例を示すもので、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ４−Ａ４断面図である。
【図９】本発明の第２実施形態に係る揺動式圧縮機のピストンおよびピストンリングを示す側面図である。
【図１０】本発明の第２実施形態に係る揺動式圧縮機のピストンおよびピストンリングを示す部分拡大側面図である。
【符号の説明】
【００３７】
５  クランク軸
１  クランクケース
１７  シリンダヘッド
１０  シリンダ
２３  連結部
２９  圧縮室
３０  円盤部
２１  ピストン
３３  リング溝
３４  ピストンリング
３４Ａ  凹部
２８Ａ，２５Ｂ  凸部
２５  リング受
２８  リテーナ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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