(57)【要約】【課題】十分なガス漏れ防止を長期運転に亘って安定して得ることができ、以て充填ガスの一層の高圧化を達成できること。【解決手段】ピストン２が、合い口３ａ、４ａのある接触ピストンリング３、４を、合い口３ａ、４ａの相互一致を避けて、径方向と直交する方向に重ねてリング溝５内に配置すると共に、ガイドリング６をピストンリング３、４の内側になるようにリング溝５内に配置する。ピストンリング３、４には、それぞれ合い口３ａ、４ａとの相対位置を相互に異にする突起部１７、１８が内方へ突出するように設けられており、かつピストンリング３、４は、その各突起部１７、１８をガイドリング６のガイド隙間１９に嵌入させて配置されている。これによりピストンリング３、４同士、およびピストンリング３、４とガイドリング６との相対的な位置ずれを防止することができる。【選択図】　　　図２
2004125159.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピストンのリング溝内に、両端間にガイド隙間を有する略Ｃ字形状を呈して形成されるガイドリングを内側にして配置される合い口のあるピストンリングであって、
前記ガイド隙間に嵌入する突起部が、前記ピストンリングの内側面に突出させて形成されていることを特徴とするピストンリング。
【請求項２】
請求項１に記載のピストンリングであって、
前記ピストンリングは、同一のリング溝内に径方向と直交する方向に重ねて複数個配置される接触ピストンリングで構成されており、
前記突起部は、前記複数個の接触ピストンリング間で、合い口との相対位置を相互に異にする位置関係になるように各接触ピストンリングに設けられていることを特徴とするピストンリング。
【請求項３】
請求項１に記載のピストンリングであって、
前記合い口は、ステップカット型で構成されていることを特徴とするピストンリング。
【請求項４】
請求項２に記載のピストンリングであって、
前記複数個の接触ピストンリングは、前記突起部を、前記合い口の対向側以外の部位に形成するようにして同一形状に形成されると共に、一の接触ピストンリングに対して他の接触ピストンリングを裏返して重ねることにより前記リング溝内に配置されていることを特徴とするピストンリング。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば、エンジンや膨張機やコンプレッサ等に適用されるピストンリングに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種のコンプレッサ等には、合い口のあるピストンシール方式が採用されている。
【０００３】
しかしながら、この方式は、所謂ピストンリングであるが、円周の一カ所に合口隙間があるために、この合い口隙間を伝わってガス漏れが生じ、このガス漏れに起因して高圧充填が不能となる恐れがある。
【０００４】
そこでこの方式は、合い口隙間からのガス漏れをできるだけ少なくすることを主眼において様々な工夫がなされて実行されている。
【０００５】
図５は、改良した従来のコンプレッサ１００を示す。このコンプレッサ１００においては、ピストン２が、合い口のある複数個の接触ピストンリング３、４を、合い口の相互一致を避けて、径方向と直交する方向に重ねてリング溝５内に配置すると共に、ガイドリング６を複数個の接触ピストンリング３、４の内側になるようにリング溝５内に配置することによって構成されている。図５中、符号７はシリンダ、符号８はガス吸入口、符号９はガス吐出口である。
【０００６】
このとき接触ピストンリング３、４およびガイドリング６を、単に組み付けただけでは、運転中にピストンリング３、４が相互に位置ずれして、合い口の相互不一致を維持することができない。
【０００７】
このためコンプレッサ１００においては、接触ピストンリング３、４の相互位置ずれを規制する位置規制手段を設けて構成されている。
【０００８】
図６は、第１位置規制手段１０で、接触ピストンリング３に固設したピン１１と、接触ピストンリング４に穿設した貫通孔１２とから構成されており、ピン１１を貫通孔１２に挿入することにより、接触ピストンリング３、４の相互位置ずれを規制することができ、これにより各接触ピストンリング３、４の合い口３ａ、４ａの相互不一致を、運転中でも維持することができる。
【０００９】
図７は、第２位置規制手段１３で、接触ピストンリング３の内周壁に沿って固設した起立片１４と、接触ピストンリング４の内周壁に沿って形成された凹部１５とから構成されており、起立片１４を凹部１５に嵌入させることにより、接触ピストンリング３、４の相互位置ずれを規制することができ、これにより各接触ピストンリング３、４の合い口３ａ、４ａの相互不一致を、運転中でも維持することができる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、第１位置規制手段１０は、運転中に、ピン１１が貫通孔１２から抜け易く、このためガス漏れ防止を安定して得ることができないと共に抜けたピンがシリンダを傷付けるという課題を有している。
【００１１】
また、第２位置規制手段１３は、接触ピストンリング３の接触ピストンリング４に対する合わせ面３ｂに、起立片１４を設けることになるので、合わせ面３ｂを高精度に加工することが難しく、そのため合わせ面３ｂからのガス漏れを防ぐことができない、という課題を有している。
【００１２】
さらに、第１および第２位置規制手段１０、１３は、共にガイドリング６に対する位置ずれを規制することができないので、ガイドリング６のガイド隙間６ａからのガス漏れを防ぐことができない、という課題を有している。
【００１３】
いずれにしろ、従来のコンプレッサ１００は、ガス漏れ防止対策が不十分であるため、充填ガスの一層の高圧化を達成できない、という課題を有している。
【００１４】
そこで、この発明は、加工および組み付けが容易であると共に、十分なガス漏れ防止を長期運転に亘って安定して得ることができ、以て充填ガスの一層の高圧化を達成できるピストンリングを提供することを目的としている。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
前記した目的を達成するために、請求項１の発明は、ピストンのリング溝内に、両端間にガイド隙間を有する略Ｃ字形状を呈して形成されるガイドリングを内側にして配置される合い口のあるピストンリングであって、
前記ガイド隙間に嵌入する突起部が、前記ピストンリングの内側面に突出させて形成されていることを特徴とする。
【００１６】
このため、請求項１の発明では、ガイド隙間への突起部の嵌入により、ピストンリングとガイドリングの相対的な位置ずれを防ぐことができると共に、ピストンリングの合い口およびガイドリングのガイド隙間を、それぞれガイドリングおよびピストンリングで塞ぐことができる。
【００１７】
また、請求項２の発明は、請求項１に記載のピストンリングであって、
前記ピストンリングは、同一のリング溝内に径方向と直交する方向に重ねて複数個配置される接触ピストンリングで構成されており、
前記突起部は、前記複数個の接触ピストンリング間で、合い口との相対位置を相互に異にする位置関係になるように各接触ピストンリングに設けられていることを特徴とする。
【００１８】
このため、請求項２の発明では、複数個の接触ピストンリングの各々およびガイドリングの相対位置は、運転中においても組み付け時の状態を維持することができ、これにより各接触ピストンリングの合い口同士の不一致状態、および各接触ピストンリングの合い口とガイドリングのガイド隙間との不一致状態をそれぞれ維持することができる。
【００１９】
これら不一致状態の維持により、ピストンの移動方向に沿う合い口を介してのガス漏れ経路は、重ねられる相互の接触ピストンリングで塞ぐことができると共に、シリンダの径方向に沿う合い口を介してのガス漏れ経路は、ガイドリングで塞ぐことができる。
【００２０】
また、請求項３の発明は、請求項１に記載のピストンリングであって、
前記合い口は、ステップカット型で構成されていることを特徴とする。
【００２１】
このため、請求項３の発明では、ピストンリングのステップカット型の合い口とガイドリングのガイド隙間との不一致状態を維持することができる。ステップカット型の合い口を有するピストンリングは、それ自体ピストンの移動方向に沿う合い口を介してのガス漏れを防ぐことができるが、前記不一致状態の維持によりシリンダの径方向に沿う合い口を介してのガス漏れ経路をもガイドリングで塞ぐことができる。
【００２２】
また、請求項４の発明は、請求項２に記載のピストンリングであって、
前記複数個の接触ピストンリングは、前記突起部を、前記合い口の対向側以外の部位に形成するようにして同一形状に形成されると共に、一の接触ピストンリングに対して他の接触ピストンリングを裏返して重ねることにより前記リング溝内に配置されていることを特徴とする。
【００２３】
このため、請求項４の発明では、複数個の接触ピストンリングは、それぞれ同一の設計仕様で形成することができる。このため、一の接触ピストンリングに対して他の接触ピストンリングを裏返して重ねることにより、両者の合い口は、突起部を通る直径を基準とする線対称の位置になるので、複数個の接触ピストンリングを交互に裏返しながら重ねると共に、各突起部をガイドリングのガイド隙間に嵌入させることにより、合い口同士の不一致状態を維持することができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
【００２５】
図１（ａ）、（ｂ）は、この発明の一実施形態としてのピストンリングを適用したコンプレッサ１を示す。このコンプレッサ１のピストン２は、合い口のあるピストンリング３、４をリング溝５内に配置すると共に、ガイドリング６をピストンリング３、４の内側になるようにリング溝５内に配置することによって構成されている。
【００２６】
なお、図１中、符号７はシリンダ、符号８はガス吸入口、符号９はガス吐出口、符号１４はピストンピン、符号１５はピストンピンに連結するコネクチングロッド、符号１６はライダーリングをそれぞれ示す。
【００２７】
また、図２に示すように、このときピストンリング３、４は、その内側面に径方向に沿って内方へ突出する突起部１７、１８を設けて構成されており、ガイドリング６は、両端間にガイド隙間１９を有して略Ｃ字形状を呈して形成されている。そしてピストンリング３、４は、その突起部１７、１８をガイド隙間１９に嵌入させてガイドリング６の外側に配置されている。
【００２８】
具体的には、ピストン２は、平行カット型からなる合い口３ａおよび４ａのある複数個の接触ピストンリング３および４を、合い口３ａ、４ａの相互一致を避けて、径方向と直交する方向に重ねてリング溝５内に配置すると共に、ガイドリング６を複数個の接触ピストンリング３、４の内側になるようにリング溝５内に配置することによって構成されている。各接触ピストンリング３、４には、それぞれ合い口３ａ、４ａとの相対位置を相互に異にする突起部１７、１８が径方向に沿って内方へ突出するように設けられている。
【００２９】
本実施形態では、１個のリング溝５に、２個の接触ピストンリング３、４が重ねて配置されており、ピストン２全体では５個のリング溝５が形成されている。接触ピストンリング３（４）は、例えばポリテトラフルオロエチレンを用いてリング状に成形されるもので、その円周の一部が垂直にカットされて平行カット型からなる合い口３ａ（４ａ）が形成されている。接触ピストンリング３、４は、同一径、同一厚さ、同一幅を有して同一の大きさに形成されている。
【００３０】
また、各突起部１７、１８は、各合い口３ａ、４ａとの相対位置がそれぞれθ１（例えば２２５°）、θ２（例えば１３５°）となる位置に、本体部分と一体に形成されている。図２中、符号ｃは、各接触ピストンリング３、４のリング中心である。
【００３１】
また、ガイドリング６は、２個の接触ピストンリング３、４を重ねたときの厚さと略同一の幅を有する帯材を略Ｃ字形状に折曲して形成される。そのときの材質は、例えば接触ピストンリング３（４）と同一の合成樹脂材が用いられる。このときのリング溝５は、その開口幅を、２個の接触ピストンリング３、４を重ねたときの厚さ、あるいは／およびガイドリング６の幅よりも幾分大きくして形成されている（図１（ｂ）参照）。
【００３２】
そして、２個の接触ピストンリング３、４は、その各突起部１７、１８をガイドリング６のガイド隙間１９に嵌入させて（図２のガイドリング６参照）リング溝５内に配置されている。このときガイドリング６の外周壁は、２個の接触ピストンリング３、４の内周壁に密接している（図１（ｂ）参照）。
【００３３】
このように構成されたコンプレッサ１においては、２個の接触ピストンリング３、４の各々およびガイドリング６の相対位置は、組み付け時の状態に維持することができる。
【００３４】
すなわち、ガイド隙間１９への突起部１７、１８の嵌入により、ピストンリング３、４とガイドリング６の相対的な位置ずれを防ぐことができると共に、ピストンリング３、４の合い口３ａ、４ａおよびガイドリング６のガイド隙間１９を、それぞれガイドリング６およびピストンリング３、４で塞ぐことができる。
【００３５】
この場合、駆動中においても、各接触ピストンリング３、４の合い口３ａ、４ａ同士の不一致状態、および各接触ピストンリング３、４の合い口３ａ、４ａとガイドリング６のガイド隙間１９との不一致状態をそれぞれ維持することができ、これにより各接触ピストンリング３、４の合い口３ａ、４ａ同士の連通、あるいは／およびこれら合い口３ａ、４ａとガイドリング６のガイド隙間１９との連通が遮断されることになり、ひいてはガス漏れを防止することができる。
【００３６】
具体的には、これら不一致状態の維持により、ピストン２の移動方向に沿う合い口３ａ（４ａ）を介してのガス漏れ経路は、重ねられる相互の接触ピストンリング４（３）で塞ぐことができると共に、シリンダ７の径方向に沿う合い口３ａ（４ａ）を介してのガス漏れ経路は、ガイドリング６で塞ぐことができる。
【００３７】
また、各突起部１７、１８は、各接触ピストンリング３、４の径方向に沿って内方へ突出するように設けたので、各突起部１７、１８に何等影響されることなく、各接触ピストンリング３、４の合わせ面を精度良く加工することができるので、各接触ピストンリング３、４の合わせ面からのガス漏れを有効に防止することができると共に、加工の容易化をも図ることができる。
【００３８】
さらに、各接触ピストンリング３、４は、各突起部１７、１８をガイドリング６のガイド隙間１９に嵌入させるだけで組み付けることができるので、組み付けの容易化をも図ることができる。
【００３９】
また、好ましくは本実施形態のように、リング溝５に嵌入可能な幅を有すると共に、両端を自由端にして略Ｃ字形状を呈して形成されたリングばね２０が、ガイドリング６の内側面に弾接してリング溝５内に配置される。このリングばね２０は、本実施形態ではガイドリング６と同一幅のばね鋼材を略Ｃ字形状に折曲して形成されており、その自由端間２０ａ（図２参照）に突起部１７、１８を位置させるようにしてリング溝５内のガイドリング６の内側に配置される（図１（ｂ）参照）。
【００４０】
この構成では、ガイドリング６は、リングばね２０により接触ピストンリング３（４）の内周壁寄りに付勢されることになり、これにより２個の接触ピストンリング３、４の各々の突起部１７、１８のガイド隙間１９に対する係合がより確実なものとなる。
【００４１】
このため各接触ピストンリング３、４の合い口３ａ、４ａ同士の不一致状態、および各接触ピストンリング３、４の合い口３ａ、４ａとガイドリング６のガイド隙間１９との不一致状態が、長期間の運転中にも拘わらず安定して維持することができ、当初のガス漏れ防止状態を長期の運転期間中維持することができる。
【００４２】
さらに好ましくは、図３に示すように、複数個の接触ピストンリング３、４は、突起部１７を、合い口３ａの対向側以外の部位に形成するようにして同一形状に形成されると共に、一の接触ピストンリング３に対して他の接触ピストンリング４を裏返して重ねることによりリング溝５内に配置されている。
【００４３】
すなわち、図３に示すように、一の接触ピストンリング３は、突起部１７と合い口３ａの相対位置が１８０°（対向位置）以外の角度（例えばθ３＝２１０°）となるように形成されている。このとき他の接触ピストンリング４は、一の接触ピストンリング３と同様に突起部１８と合い口４ａの相対位置がθ３となるように形成されており、裏返した後一の接触ピストンリング３に重ねられる。裏返した後の他の接触ピストンリング４は、突起部１８と合い口４ａの相対位置がθ４（例えば１５０°）となり、一の接触ピストンリング３の突起部１７と合い口３ａの相対位置と相互に異なるものとなる。
【００４４】
このように、この構成では、複数個の接触ピストンリング３、４は、それぞれ同一の設計仕様で形成することができる。このため、一の接触ピストンリング３に対して他の接触ピストンリング４を裏返して重ねることにより、両者の合い口３ａ、４ａは、突起部１７（１８）を通る直径Ｄを基準として線対称の位置になる（図３参照）ので、接触ピストンリング３、４の各突起部１７、１８をガイドリング６のガイド隙間１９に嵌入させることにより、合い口３ａ、４ａ同士の不一致状態を維持することができる。
【００４５】
したがって、複数個の接触ピストンリング３、４は、一種類の金型を用いて成形することができると共に各突起部１７、１８をガイド隙間１９に嵌入させることにより組み付けることができるので、金型費の低減化を達成することができると共に加工および組み付けが容易である。
【００４６】
図４は、他のピストンリング２５を示す。このピストンリング２５は、ステップカット型からなる合い口２５ａを有している点が異なるだけで、他の構成は前述したピストンリング３（４）と同様に構成されている。
【００４７】
すなわち、ピストンリング２５は、他にピストンリング３（４）の突起部１７（１８）と同様の機能を有する突起部２６を有して構成されており、突起部２６をガイド隙間１９に嵌入させてガイドリング６の外側に配置された状態でリング溝５（図１参照）内に配置される。
【００４８】
そしてこのピストンリング２５は、ピストンリング３（４）と同様に、リング溝５内への装着後は、駆動の際にもガイドリング６との相対的な位置ずれが阻止され、その結果合い口２５ａの隙間がガイドリング６で塞がれて、合い口隙間からのガス漏れを有効に防止することができる。その他ピストンリング２５は、前述したピストンリング３（４）と同様の作用効果を奏することができることは勿論のことである。
【００４９】
すなわち、突起部２６をガイド隙間１９に嵌入させることにより、ピストンリング２５とガイドリング６との相対的な位置ずれを阻止することができると共に、合い口２５ａとガイド隙間１９との不一致状態を維持することができる。ステップカット型の合い口２５ａを有するピストンリング２５は、それ自体ピストン２の移動方向に沿う合い口２５ａを介してのガス漏れを防ぐことができるが、前記不一致状態の維持によりシリンダ７の径方向に沿う合い口２５ａを介してのガス漏れ経路をもガイドリング６で塞ぐことができる。
【００５０】
【発明の効果】
以上説明してきたように、請求項１の発明によれば、突起部に何等影響されることなく、ピストンリングの合わせ面を精度良く加工することができ、かつ突起部をガイドリングのガイド隙間に嵌入させるだけでピストンリングを組み付けることができるので、加工および組み付けが容易であると共に、ピストンリングとガイドリングとの相対的な位置ずれを阻止して合い口とガイド隙間との不一致状態を駆動中にも維持することができるので、十分なガス漏れ防止を長期運転に亘って安定して得ることができ、以て充填ガスの一層の高圧化を達成できる。
【００５１】
また、請求項２の発明によれば、複数個の接触ピストンリングの各々およびガイドリングの相対位置は、運転中においても組み付け時の状態を維持することができ、これにより各接触ピストンリングの合い口同士の不一致状態、および各接触ピストンリングの合い口とガイドリングのガイド隙間との不一致状態をそれぞれ維持することができるので、請求項１の発明の効果に加えて、充填ガスの高圧化を一層確実に達成することができる。
【００５２】
また、請求項３の発明によれば、合い口をステップカット型で構成したので、それ自体ピストンの移動方向に沿う合い口を介してのガス漏れを防ぐことができるが、ピストンリングとガイドリングとの相対的な位置ずれを阻止することによりシリンダの径方向に沿う合い口を介してのガス漏れ経路をもガイドリングで塞ぐことができるので、請求項１の発明の効果に加えて、充填ガスの高圧化を一層確実に達成することができる。
【００５３】
また、請求項４の発明によれば、複数個の接触ピストンリングは、一種類の金型を用いて成形することができるので、請求項２の発明の効果に加えて、加工が容易であると共に、金型費の低減化をも達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態としての接触ピストンリングを適用したコンプレッサの要部を示し、（ａ）は概略断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ部分の拡大断面図である。
【図２】図１の接触コンプレッサのリング溝内に配置される部材の分解斜視図である。
【図３】図１のコンプレッサに適用される、複数個の接触ピストンリングとガイドリングとの組み付け体の平面図である。
【図４】図１のコンプレッサのリング溝内に配置される他の実施形態としてのピストンリングとガイドリングとの分解斜視図である。
【図５】従来のコンプレッサの要部の概略断面図である。
【図６】図５のコンプレッサのリング溝内に配置される接触ピストンリングとガイドリングとの分解斜視図である。
【図７】図５のコンプレッサのリング溝内に配置される他の接触ピストンリングとガイドリングとの分解斜視図である。
【符号の説明】
１　コンプレッサ
２　ピストン
３　ピストンリング（一の接触ピストンリング）
３ａ　合い口
４　ピストンリング（他の接触ピストンリング）
４ａ　合い口
５　リング溝
６　ガイドリング
７　シリンダ
１７　突起部
１８　突起部
１９　ガイド隙間
２５　ピストンリング
２５ａ　合い口（ステップカット型合い口）
【図１】
2004125159.tif 000003
【図２】
2004125159.tif 000004
【図３】
2004125159.tif 000005
【図４】
2004125159.tif 000006
【図５】
2004125159.tif 000007
【図６】
2004125159.tif 000008
【図７】
2004125159.tif 000009