(57)【要約】【課題】  本発明は、リップリングにかかる応力を低減し、リップリングの寿命を向上させることができる往復動圧縮機を提供することを目的とする。【解決手段】本発明は、本発明は、シリンダ内において揺動しつつ往復動することにより空気を圧縮するピストンと、前記ピストンに形成された溝に装着され、前記シリンダと前記ピストンとの間をシールするシール部材とを備え、前記シール部材は、前記ピストンの溝にはめ込まれる底面部と、前記ピストンの径方向外側に設けられる側面部とを有し、前記側面部に屈曲部を設けて、先端側における前記ピストンとの隙間を小さくすることを特徴とする往復動圧縮機を提供する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダ内において揺動しつつ往復動することにより空気を圧縮するピストンと、
前記ピストンに形成された溝に装着され、前記シリンダと前記ピストンとの間をシールするシール部材とを備え、
前記シール部材は、前記ピストンの溝にはめ込まれる底面部と、前記ピストンの径方向外側に設けられる側面部とを有し、
前記側面部に屈曲部を設けて、先端側における前記ピストンとの隙間を小さくすることを特徴とする往復動圧縮機。
【請求項２】
前記側面部の基端側と前記ピストンの軸線とがなす角度は、前記ピストンの揺動角よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の往復動圧縮機。
【請求項３】
前記シール部材の底面は、前記ピストンの溝から外側にはみ出さないようにすることを特徴とする請求項１に記載の往復動圧縮機。
【請求項４】
前記側面部を複数段階に屈曲させることを特徴とする請求項１に記載の往復動圧縮機。
【請求項５】
前記シール部材の屈曲させる部分の内側側面を曲面状に形成することを特徴とする請求項１に記載の往復動圧縮機。
【請求項６】
前記側面部と前記底面部との間の内側側面を曲面状に形成することを特徴とする請求項１に記載の往復動圧縮機。
【請求項７】
シリンダ内において揺動しつつ往復動することにより空気を圧縮するピストンと、
前記ピストンに形成された溝に装着され、前記シリンダと前記ピストンとの間をシールするシール部材とを備え、
前記シール部材は、前記ピストンの溝にはめ込まれる底面部と、前記ピストンの径方向外側に設けられる側面部とを有し、
前記側面部は、複数段階に屈曲し、前記側面部の先端側は基端側よりも前記ピストンの軸線となす角度が小さいことを特徴とする往復動圧縮機。
【請求項８】
前記側面部の基端側と前記ピストンの軸線とがなす角度は、前記ピストンの揺動角よりも大きいことを特徴とする請求項７に記載の往復動圧縮機。
【請求項９】
前記シール部材の底面は、前記ピストンの溝から外側にはみ出さないようにすることを特徴とする請求項７に記載の往復動圧縮機。
【請求項１０】
前記側面部の屈曲した部分の内側側面を曲面状に形成することを特徴とする請求項７に記載の往復動圧縮機。
【請求項１１】
前記側面部と前記底面部との間の内側側面を曲面状に形成することを特徴とする請求項７に記載の往復動圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、往復動圧縮機に関する。
【背景技術】
【０００２】
本技術分野の背景技術として、特許文献１がある。特許文献１には、上部シール部を下部シール部よりも弾性変形しやすくしたリップリングを設けたロッキングピストンを有する多段圧縮機が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−１２６０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１のリップリングは、上部シール部を弾性変形しやすくしたため、上部シール部が過度に変形し、湾曲部の応力が増加していた。さらに、上部シール部とピストンとの間の隙間が大きくなっているため、ピストンがシリンダに対して傾斜したときにリップリングがシリンダの壁面に押し付けられ、湾曲部の応力がさらに増加していた。そのため、リップリングの寿命を向上させることができなかった。
【０００５】
上記問題点に鑑み、本発明は、リップリングにかかる応力を低減し、リップリングの寿命を向上させることができる往復動圧縮機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明は、シリンダ内において揺動しつつ往復動することにより空気を圧縮するピストンと、前記ピストンに形成された溝に装着され、前記シリンダと前記ピストンとの間をシールするシール部材とを備え、前記シール部材は、前記ピストンの溝にはめ込まれる底面部と、前記ピストンの径方向外側に設けられる側面部とを有し、前記側面部に屈曲部を設けて、先端側における前記ピストンとの隙間を小さくすることを特徴とする往復動圧縮機を提供する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、リップリングにかかる応力を低減し、リップリングの寿命を向上させることができる往復動圧縮機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施例１に係る往復動圧縮機本体の断面図である。
【図２】本発明の実施例１に係るピストンとシリンダの断面図である。
【図３】本発明の実施例１に係るリップリングの断面図である。
【図４】本発明の比較例１に係るリップリングの断面図である。
【図５】本発明の比較例１に係る揺動時におけるリップリングの断面図である。
【図６】本発明の比較例２に係る揺動時におけるリップリングの断面図である。
【図７】本発明の比較例２に係る揺動時におけるリップリングの断面図である。
【図８】本発明の実施例２に係るリップリングの断面図である。
【図９】本発明の実施例３に係るリップリングの断面図である。
【図１０】本発明の実施例３に係るリップリングの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【実施例１】
【０００９】
以下、本発明の実施例１に係る往復動圧縮機を図１ないし図３を用いて説明する。
【００１０】
図１は本実施例における、往復動圧縮機本体の断面図である。
【００１１】
往復動圧縮機のクランクケース１は、内部にクランク室２を画成するもので、軸線が水平方向となった円筒ケース部１Ａ と、該円筒ケース部１Ａの上側に設けられたシリンダ取付座１Ｂ等により大略構成されている。また、クランクケース１には、クランク室２内にクランク軸５が回転可能に支持され、クランク軸５にはバランスウェイト６が一体的に設けられている。クランク軸５は電動モータ３の出力軸４に接続され、電動モータによって駆動され、偏心回転運動をする。
【００１２】
円筒状のシリンダ７は、クランクケース１のシリンダ取付座１Ｂ上に取付けられている。シリンダ７の内周面７Ａが後述するリップリング２２の摺動面となっている。また、シリンダ７の先端側には、シリンダヘッド８が搭載され、該シリンダヘッド８内には、圧縮空気を吐出する吐出室１０が画成されている。
【００１３】
ピストンロッド１４は基端側が軸受１５を介してクランク軸５に回転可能に連結されている。電動モータ３の駆動によって、クランク軸５偏心回転運動をすると、ピストンロッド１４の先端部に設けられたピストン１６は、図２に示すようにシリンダ７内を揺動しつつ往復動する。また、ピストン１６は、シリンダ７内で弁座板１１との間に圧縮室１７を画成するものである。そして、ピストン１６は、ピストン本体１８、リテーナ１９、リング取付溝２１等により構成されている。
【００１４】
ピストン本体１８は、下面中央にピストンロッド１４の先端部が一体的に取付けられている。ピストン本体１８の上側に設けられたリテーナ１９は、ピストン本体１８にリップリング２２を挟持するよう着脱可能に取付けられている。
【００１５】
ピストン本体１８の外周側に設けられたリップリング２２は、ピストン１６とシリンダ７との間をシールするシール部材であり、圧縮室１７内の空気（圧力）が漏れるのを防止するものである。また、リップリング２２は、例えば耐摩耗性、自己潤滑性を有する樹脂材料からなり、断面Ｌ字状のシール部材として形成されている。
【００１６】
本実施例におけるリップリング２２について図３を用いて説明する。なお、図３（ａ）は圧力がかかっていない状況おけるリップリング２２の断面を示す図であり、図３（ｂ）は圧力がかかり、ピストン１６が傾斜している状態におけるリップリング２２の断面を示す図である。リップリング２２は、平坦な円環状板として形成され、ピストン１６の溝にはめ込まれる底面部２２Ａと、ピストン１６の径方向外側に設けられた側面部２２Ｂとにより構成されている。側面部２２Ｂは、圧縮室１７側となる上側に拡開することにより、シリンダ７の内周面７Ａに摺接し、シリンダ７とピストン１６との間をシールする。
【００１７】
本実施例では、リップリング２２の側面部２２Ｂは、先端側（上端側）に位置した先端部２２Ｂ１と、基端側（下端側）に位置し、底面部２２Ａからピストン１６の径方向外側に延び先端部２２Ｂ１に接続される基端部２２Ｂ２と、先端部２２Ｂ１と基端部２２Ｂ２との間に設けられた屈曲部２２Ｂ３とから形成される。リップリングの側面部２２Ｂは複数段階に屈曲（平面の場合は角度が変化し、曲面の場合は接線の角度が不連続に変化）している。
【００１８】
先端部２２Ｂ１とピストン１６の軸線とのなす角度θ１は、基端部２２Ｂ２とピストン１６の軸線とのなす角度θ２よりも小さくなっている。即ち、側面部２２Ｂは、屈曲部２２Ｂ３を設けることによって、先端側におけるピストン１６との隙間を（屈曲部２２Ｂを設けない場合よりも）小さくしている。これにより、ピストン１６が傾斜してシリンダ７の内周面７Ａに押し付けられたときにおけるリップリング２２の変形を小さくすることができ、リップリング２２にかかる応力を低減することができる。図３（ｂ）には、リップリング２２にかかる応力を色の濃淡で示しているが、後述する図５に比較して、応力が集中すると考えられる応力集中部において、色の濃い部分がほとんどなく、応力が低減していることがわかる。
【００１９】
一方、基端部２２Ｂ２は、ピストン１６の軸線とのなす角度θ２を大きくし、ピストン１６の径方向に角度を近づけることにより、先端部２２Ｂ１のシリンダの内周面７Ａと接触する部分の位置をピストン１６から遠ざけることができる。これにより、図３（ｂ）に示すとおり、リップリング２２とシリンダ７の内周面７Ａとが接触する位置とピストン１６との隙間Ｓを広くすることができ、シリンダ７の内周面７Ａとピストン１６との接触を防止することができる。
【００２０】
基端部２２Ｂ２とピストン１６の軸線とのなす角度θ２は、揺動角θ（ピストン１６がシリンダ７に対して最も傾斜したときに、ピストン１６の軸線とシリンダの内周面７Ａとがなす角度）よりも大きくした。これにより、ピストン１６がシリンダ７に対して最も傾斜した場合でも、基端部２２Ｂ２をピストン１６の径方向外側に向けて延ばすことができ、リップリング２２とシリンダ７の内周面７Ａとが接触する位置を外側にすることができる。これにより、リップリング２２とシリンダ７の内周面７Ａとが接触する位置とピストン１６との隙間Ｓを十分に確保することができ、ピストン１６がシリンダ７に対して最も傾斜した場合でも、リンダ７の内周面７Ａとピストン１６との接触を防止することができる。
【００２１】
図３（ａ）に示すとおり、リップリング２２に圧力がかかっていない状態において、リップリング２２の下端（底面）がピストン１６からはみ出さないようにした。これにより、リップリング２２に圧力がかかった状態において、リップリング２２の下端（底面）がピストン１６の外側にはみ出す量を少なくした。これにより、ピストン１６がリップリング２２の下端（底面）に食い込むことによる応力を抑制することができる。
【００２２】
図４、５は本実施例に対する比較例１におけるリップリング２２の断面図である。本比較例では、リップリング２２の側面部２２Ｂに屈曲する部分を設けず、側面部２２Ｂを曲率が一様な曲面状に形成した。側面部２２Ｂを曲率が一様な曲面状に形成したため、図５に示すとおり、ピストン１６の揺動時における変形が大きくなり、底面部２２Ａと側面部２２Ｂにかかる応力が大きくなる。図５において、リップリング２２にかかる応力を色の濃淡で示しているが、図３（ｂ）と比較して、応力集中部において色の濃い部分が広がっており、底面部２２Ａと側面部２２Ｂとの間に応力が集中していることがわかる。
【００２３】
図６、７は本実施例に対する比較例２におけるリップリング２２の断面図である。本比較例では、本比較例では、リップリング２２をＬ字型に形成したものである。側面部２２Ａを平面状に形成したため、比較例１と比べると、ピストン１６の揺動時における変形は小さくなり、底面部２２Ａと側面部２２Ｂにかかる応力が低減されている。
【００２４】
図６では、シリンダ７の内周面７Ａとピストン１６との接触を防止するため、リップリング２２とシリンダ７の内周面７Ａとが接触する位置とピストン１６との隙間Ｓを十分に確保している。この場合、リップリング２２に圧力がかかっていない状態において、リップリング２２の下端（底面）がピストン１６からはみ出している。そのため、リップリング２２に圧力がかかった状態において、リップリング２２の下端（底面）がピストン１６の外側にはみ出す量が多くなる。これにより、ピストン１６がリップリング２２の下端（底面）に食い込み底面部２２Ａにかかる応力を低減できない。
【００２５】
図７では、ピストン１６がリップリング２２の下端（底面）に食い込むことによる応力を抑制するため、リップリング２２に圧力がかかっていない状態において、リップリング２２の下端（底面）がピストン１６からはみ出さないようにしている。この場合、リップリング２２とシリンダ７の内周面７Ａとが接触する位置とピストン１６との隙間Ｓを十分に確保することができなくなる。
【００２６】
ここで、リップリング２２の側面部２２Ｂの先端側を太くすることにより、リップリンツ２２にかかる応力を低減し、シリンダ７の内周面７Ａとピストン１６との接触を防止することができる。しかし、リップリングの側面部２２Ｂの先端側を太くすると、リップリング２２の側面部２２Ｂの先端側の剛性が高くなりすぎるため、拡開しにくくなり、シール性を向上させることができなくなる。
【００２７】
以上より、本実施例によれば、リップリング２２の側面部２２Ｂを先端部２２Ｂ１、基端部２２Ｂ２、屈曲部２２Ｂ３から形成し、側面部２２Ｂの先端側においてピストン１６との隙間が小さくなるようにしたことにより、リップリング２２にかかる応力を低減することができる。また、リップリング２２とシリンダ７の内周面７Ａとが接触する位置とピストン１６との隙間Ｓを広くすることができ、シリンダ７の内周面７Ａとピストン１６との接触を防止することができる。さらに、リップリング２２の側面部２２Ｂの先端側の剛性が高くなりすぎないため、十分なシール性を保つことができる。これにより、リップリング２２の寿命を向上させることができ、長期にわたって信頼性の高い往復動圧縮機を供給することができる。
【実施例２】
【００２８】
本発明の実施例２に係る往復動圧縮機を図８を用いて説明する。実施例１と同一の構成には同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００２９】
本実施例では、リップリング２２の側面部２２Ｂのうち、先端部２２Ｂを複数段階に屈曲させたことを特徴としている。先端部２２Ｂとピストン１６の軸線とのなす角度は、図８に示すとおり、θ１＜θ２となっており、先端部２２Ｂの中で先端側が基端側よりも小さくなっている。なお、先端部２２Ｂ１とピストン１６の軸線とのなす角度θ１、θ２を基端部２２Ｂ２とピストン１６の軸線とのなす角度θ３よりも小さくしたのは実施例１と同様である。
【００３０】
本実施例のように、先端部２２Ｂを複数段階に屈曲させることにより、先端部２２Ｂの先端側をより、ピストン１６の軸線の方向に角度を近づけることができ、側面部２２Ｂの先端側において、リップリング２２とピストン１６との隙間が大きくなりすぎないようにすることができる。これにより、実施例１と比較してさらにリップリング２２にかかる応力を低減させることができる。また、実施例１と比較して側面部２２Ｂのシリンダ７の内周面７Ａと接触する位置をさらに外側に設けることができるため、シリンダ７の内周面７Ａとピストン１６との接触をより確実に防止することができる。
【００３１】
図８では、先端部２２Ｂを２段階に屈曲させたが、これに限らず、３段階、４段階に屈曲させてもよい。ただし、屈曲部を多くしすぎると、先端部２２Ｂの剛性が低下し、リップリング２２の寿命を向上させることができなくなるので、２〜４段階程度が好ましい。
【実施例３】
【００３２】
本発明の実施例３に係る往復動圧縮機を図９、１０を用いて説明する。実施例１、２と同一の構成には同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００３３】
本実施例では、リップリング２２の底面部２２Ａと側面部２２Ｂとの間の内周面を曲面状に形成したことを特徴としている。図９に示すとおり、リップリング２２の底面部２２Ａと側面部２２Ｂとの間の内周面に曲面部Ｒ１を設けることにより、応力集中がおこりやすいリップリング２２の底面部２２Ａと側面部２２Ｂとの間の内周面における応力を実施例１と比較してさらに低減させることができる。
【００３４】
また、図１０に示すようにリップリング２２の側面部２２Ｂの屈曲部２２Ｂ３の内周面に曲面部Ｒ２を設け、曲面状に形成することで、応力集中が起こりやすい屈曲部２２Ｂ３の内周面の応力についても実施例１と比較してさらに低減させることができる。
【００３５】
これまで説明してきた実施例は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の一例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されない。すなわち、本発明はその技術思想、又はその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。また、実施例１−３を組み合わせることにより本発明を実施してもよい。
【符号の説明】
【００３６】
１        クランクケース
２        クランク室
３        電動モータ
７        シリンダ
１６      ピストン
２２      リップリング
２２Ａ    底面部
２２Ｂ    側面部
２２Ｂ１  先端部
２２Ｂ２  基端部
２２Ｂ３  屈曲部
Ｒ１      曲面部
Ｒ２      曲面部
【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】
2014020309.tif 000010
【図９】
2014020309.tif 000011
【図１０】
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