JP2010038135A

JP2010038135A - Reciprocating compressor piston

Info

Publication number: JP2010038135A
Application number: JP2008205351A
Authority: JP
Inventors: Megumi Shigeta; めぐみ重田; Yoshio Kowada; 芳夫小和田
Original assignee: Sanden Corp
Current assignee: Sanden Corp
Priority date: 2008-08-08
Filing date: 2008-08-08
Publication date: 2010-02-18

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a reciprocating compressor piston having improved compressing efficiency by improving sealing performance between a piston ring and the inner peripheral face of a cylinder bore without causing a great cost increase. <P>SOLUTION: The reciprocating compressor piston comprises the piston ring inserted into a piston ring groove for slidably contacting the inner peripheral face of the cylinder bore. A stepped structure is formed on the bottom face of the piston ring groove to support the piston ring at its inner peripheral face side. Thus, a supporting point is formed so that the piston ring can be inclined in the direction of opening its piston top side portion. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、往復動式圧縮機のピストンに関し、とくにそのピストンリング装着部の構造に関する。 The present invention relates to a piston of a reciprocating compressor, and more particularly to a structure of a piston ring mounting portion.

シリンダボア内を往復動される往復動式圧縮機のピストンにおいては、通常、ピストンの外周面に刻設された環状のピストンリング溝内に、シリンダボアの内周面に摺接可能なピストンリングが挿入される。ピストンリングとシリンダボア内周面との間のシール性が良好に保たれることにより、とくに圧縮行程におけるピストン頂面側のシリンダボア内の高圧の圧縮ガスがクランク室側へ漏れる量（ブローバイガス量）が少なく抑えられ、圧縮効率の向上がはかられるようになっている。 In a piston of a reciprocating compressor that reciprocates in a cylinder bore, a piston ring that can slide in contact with the inner peripheral surface of the cylinder bore is usually inserted into an annular piston ring groove formed on the outer peripheral surface of the piston. Is done. The amount of high-pressure compressed gas in the cylinder bore on the piston top side during the compression stroke leaks to the crank chamber side by maintaining a good seal between the piston ring and the inner peripheral surface of the cylinder bore (amount of blow-by gas) Is reduced, and the compression efficiency can be improved.

ピストンリングとシリンダボア内周面との間のシール性を向上するために、ピストンリング溝の底面を平坦に形成し、その溝内に、ピストン下死点側が開く形状のピストンリングを装着する構造や（特許文献１）、圧縮ガスをピストンリング溝底部に導入してピストンリングをシリンダボア内周面に向けて押圧するようにした構造（特許文献２）が知られている。
特開２００１−１６５０４６号公報特開平１０−６１５５１号公報 In order to improve the sealing performance between the piston ring and the inner peripheral surface of the cylinder bore, the bottom surface of the piston ring groove is formed flat, and a piston ring having a shape that opens the bottom dead center side of the piston is installed in the groove. (Patent Document 1), a structure (Patent Document 2) is known in which compressed gas is introduced into the bottom of a piston ring groove to press the piston ring toward the inner peripheral surface of the cylinder bore.
JP 2001-165046 A JP-A-10-61551

しかしながら、上記特許文献１に記載の構造では、圧縮行程においてピストンリング背面側に高圧の圧縮ガスを積極的に導入する構造とはなっていないので、圧縮行程時にピストンリングのシリンダボア内周面への押圧力はそれ程増大されず、この間のシール性の向上には限界がある。一方、特許文献２に記載の構造では、圧縮行程時にピストンリング溝底部に圧縮ガスが導入されるので、ピストンリングのシリンダボア内周面への押圧力は増大され、その分この間のシール性の向上は可能になるが、ピストンに圧縮ガス導入用の比較的複雑な形状の流路を加工する必要があるので、大幅なコスト増加を招く。 However, in the structure described in the above-mentioned Patent Document 1, since it is not a structure in which high-pressure compressed gas is positively introduced into the back surface side of the piston ring in the compression stroke, the piston ring has an inner circumferential surface on the cylinder bore during the compression stroke. The pressing force is not so increased, and there is a limit to improving the sealing performance during this time. On the other hand, in the structure described in Patent Document 2, since compressed gas is introduced into the bottom of the piston ring groove during the compression stroke, the pressing force applied to the inner peripheral surface of the piston bore of the piston ring is increased, and the sealing performance is improved accordingly. However, since it is necessary to process a relatively complicated flow path for introducing compressed gas in the piston, the cost is greatly increased.

そこで本発明の課題は、大幅なコスト増加を招くことなく、とくにピストンリングとシリンダボア内周面との間のシール性を向上し、それによって圧縮効率を向上させることが可能な往復動式圧縮機のピストンを提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a reciprocating compressor capable of improving the sealing performance between the piston ring and the inner peripheral surface of the cylinder bore and thereby improving the compression efficiency without incurring a significant cost increase. To provide a piston.

上記課題を解決するために、本発明に係る往復動式圧縮機のピストンは、シリンダボア内を往復動されるピストンの外周面に刻設された環状のピストンリング溝内に、シリンダボアの内周面に摺接可能なピストンリングを挿入した往復動式圧縮機のピストンにおいて、前記ピストンリング溝の底面に、前記ピストンリングの内周面側を支持し、該支持により前記ピストンリングを該ピストンリングのピストン頂面側部位が開く方向に傾けることが可能な支点を形成したことを特徴とするものからなる。 In order to solve the above-mentioned problems, a piston of a reciprocating compressor according to the present invention has an inner peripheral surface of a cylinder bore in an annular piston ring groove formed on an outer peripheral surface of a piston reciprocated in a cylinder bore. In a piston of a reciprocating compressor in which a piston ring capable of sliding contact is inserted, an inner peripheral surface side of the piston ring is supported on a bottom surface of the piston ring groove, and the piston ring is supported on the piston ring by the support. It consists of what formed the fulcrum which can incline in the direction which a piston top surface side site | part opens.

このような本発明に係る往復動式圧縮機のピストンにおいては、ピストンリング溝の底面に所定の支点を形成しておくだけで、その支点による支持を介してピストンリングをそのピストン頂面側部位が開く方向に傾けることができる。ピストンリングが、そのピストン頂面側部位が開く方向に傾けられると、その部位に対応したピストンリングの外周側、とくに外周側コーナー部が、シリンダボアの内周面に押し付けられやすくなり、ピストンリングとシリンダボア内周面との間のシール性が向上される。そしてとくに、ピストンリングが、そのピストン頂面側部位が開く方向に傾けられると、ピストンリングの、開かれたピストン頂面側部位に対応する背面側には、圧縮行程時にピストンの頂面側から高圧の圧縮ガスが自然に導入されることが可能になり、導入された高圧の圧縮ガスはピストンリングに対して該ピストンリングをシリンダボア内周面に向けて押圧する背圧として作用するので、ピストンリングとシリンダボア内周面との間のシール性を大幅に向上することが可能になる。 In the piston of such a reciprocating compressor according to the present invention, the piston ring is connected to the piston top surface side portion through support by the fulcrum only by forming a predetermined fulcrum on the bottom surface of the piston ring groove. Can be tilted in the opening direction. When the piston ring is tilted in the direction in which the piston top surface part opens, the outer peripheral side of the piston ring corresponding to the part, in particular, the outer peripheral side corner part, is easily pressed against the inner peripheral surface of the cylinder bore. The sealing performance between the inner peripheral surface of the cylinder bore is improved. In particular, when the piston ring is tilted in the direction in which the piston top surface portion is opened, the back surface side of the piston ring corresponding to the opened piston top surface portion is separated from the piston top surface side during the compression stroke. The high-pressure compressed gas can be naturally introduced, and the introduced high-pressure compressed gas acts as a back pressure that presses the piston ring toward the inner peripheral surface of the cylinder bore against the piston ring. The sealability between the ring and the inner peripheral surface of the cylinder bore can be greatly improved.

上記本発明に係る往復動式圧縮機のピストンにおいて、上記支点としては、ピストンリング溝の底面を、ピストン頂面側底面部位がより浅くなる段付き構造に構成することにより形成でき、この段付き構造の肩部の角部を上記支点として用いることが可能である。この段付き構造は、複数段の段付き構造に構成されていてもよい。その場合には、段付き構造の複数の肩部の角部のいずれかを上記支点として用いることが可能であり、場合によっては、上記支点として機能する部位を、周囲の状態に応じて複数の角部間で移動させることも可能である。 In the piston of the reciprocating compressor according to the present invention, the fulcrum can be formed by forming the bottom surface of the piston ring groove into a stepped structure in which the bottom surface portion on the piston top surface side becomes shallower. The corner of the shoulder of the structure can be used as the fulcrum. This stepped structure may be configured as a stepped structure having a plurality of steps. In that case, it is possible to use any one of the corners of the shoulders of the stepped structure as the fulcrum, and in some cases, the portion functioning as the fulcrum may have a plurality of parts depending on the surrounding state. It is also possible to move between corners.

また、本発明に係る往復動式圧縮機のピストンにおいては、上記の如く、ピストンリングの、開かれたピストン頂面側部位に対応する背面側に、圧縮行程時にピストンの頂面側から高圧の圧縮ガスを導入することが可能であるので、この部分に適切な大きさの空間が形成されるようにしておくことが好ましい。すなわち、上記ピストンリング溝の底面と上記ピストンリングの内周面との間の上記支点よりもピストン頂面側部位に、上記ピストンリングが該ピストンリングのピストン頂面側部位が開く方向に傾けられる際にピストン頂面側からピストンリング背圧を導入可能な適切な大きさの背圧導入空間が形成される形態とすることが好ましい。 Further, in the piston of the reciprocating compressor according to the present invention, as described above, a high pressure is applied from the top surface side of the piston during the compression stroke to the back surface side of the piston ring corresponding to the opened piston top surface portion. Since it is possible to introduce compressed gas, it is preferable to form a space of an appropriate size in this portion. That is, the piston ring is inclined toward the piston top surface side portion with respect to the fulcrum between the bottom surface of the piston ring groove and the inner peripheral surface of the piston ring in a direction in which the piston top surface side portion of the piston ring opens. In this case, it is preferable that a back pressure introduction space having an appropriate size capable of introducing the piston ring back pressure is formed from the piston top surface side.

このような本発明に係る往復動式圧縮機のピストンの構造は、ピストンリングとシリンダボア内周面との間のシール性の大幅な向上が求められる場合に好適なものであり、とくに、圧縮機による被圧縮流体が冷媒からなる場合に好適なものである。 Such a structure of the piston of the reciprocating compressor according to the present invention is suitable when a significant improvement in sealing performance between the piston ring and the inner peripheral surface of the cylinder bore is required. This is suitable when the fluid to be compressed by is composed of a refrigerant.

また、往復動式圧縮機としては往復動されるピストンを備えているものであればとくに限定されないが、例えばとくに圧縮効率の向上が求められる、車両用空調装置の冷凍回路に設けられる往復動式圧縮機に本発明は好適である。 The reciprocating compressor is not particularly limited as long as it includes a reciprocating piston. For example, a reciprocating compressor provided in a refrigeration circuit of a vehicle air conditioner, in particular, where improvement in compression efficiency is required. The present invention is suitable for a compressor.

このように、本発明に係る往復動式圧縮機のピストンによれば、ピストンリング溝の底面に所定の支点を形成しておくだけで、大幅なコスト増加を招くことなく安価に、ピストンリングをそのピストン頂面側部位が開く方向に傾けてピストンリング背面に適切に背圧を導入でき、ピストンリングとシリンダボア内周面との間のシール性を大幅に向上することが可能になる。この間のシール性を大幅に向上できる結果、往復動式圧縮機の圧縮効率の向上が可能になる。 As described above, according to the piston of the reciprocating compressor according to the present invention, the piston ring can be mounted at a low cost without causing a significant increase in cost simply by forming a predetermined fulcrum on the bottom surface of the piston ring groove. By tilting the piston top surface side portion in the opening direction, the back pressure can be appropriately introduced to the back surface of the piston ring, and the sealing performance between the piston ring and the inner peripheral surface of the cylinder bore can be greatly improved. As a result of greatly improving the sealing performance during this period, it is possible to improve the compression efficiency of the reciprocating compressor.

以下に、本発明の望ましい実施の形態について、図面を参照して説明する。
図１は、本発明の一実施態様に係る往復動式圧縮機のピストンを示しており、例えば、車両用空調装置の冷凍回路に設けられる冷媒圧縮用の往復動式圧縮機のピストンを示している。図１において、１は、シリンダボア２内を往復動されるピストンを示しており、ピストン１の外周面、とくにピストン１の頂面３近傍の外周面部分には、環状のピストンリング溝４が刻設されている。ピストンリング溝４内に、シリンダボア２の内周面に摺接可能なピストンリング５が挿入されて装着されている。このピストンリング溝４の底面６に、ピストンリング５の内周面側を支持し、該支持によりピストンリング５を該ピストンリング５のピストン頂面側部位５ａ（図１におけるピストンリング上部側部位）がピストン径方向に開く方向に傾けることが可能な支点７が形成されている。本実施態様では、この支点７は、ピストンリング溝４の底面６を、ピストン頂面側底面部位６ａが反ピストン頂面側底面部位６ｂよりも浅くなる一段の段付き構造部８に構成することにより形成されている。すなわち、段付き構造部８の段部における肩部の角部が上記支点７として機能できるようになっている。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a piston of a reciprocating compressor according to an embodiment of the present invention. For example, a piston of a reciprocating compressor for refrigerant compression provided in a refrigeration circuit of a vehicle air conditioner is shown. Yes. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a piston reciprocated in a cylinder bore 2, and an annular piston ring groove 4 is formed on the outer peripheral surface of the piston 1, particularly on the outer peripheral surface near the top surface 3 of the piston 1. It is installed. In the piston ring groove 4, a piston ring 5 slidably contactable with the inner peripheral surface of the cylinder bore 2 is inserted and mounted. The piston ring 5 is supported on the inner peripheral surface side of the piston ring groove 4 on the bottom surface 6 of the piston ring groove 4, and the piston ring 5 is supported by the piston top surface side portion 5a of the piston ring 5 (the piston ring upper side portion in FIG. 1). Is formed with a fulcrum 7 that can be tilted in the direction of opening in the piston radial direction. In this embodiment, this fulcrum 7 constitutes the bottom surface 6 of the piston ring groove 4 into a one-step stepped structure portion 8 in which the piston top surface side bottom surface portion 6a is shallower than the anti-piston top surface side bottom surface region 6b. It is formed by. That is, the corner portion of the shoulder portion of the stepped structure portion 8 can function as the fulcrum 7.

このように構成された本実施態様に係る往復動式圧縮機のピストン１においては、ピストンリング溝４の底面６に所定の段付き構造部８を形成し所定の支点７を形成しておくだけで、その支点７による支持を介してピストンリング５をそのピストン頂面側部位５ａが開く方向に傾けることができる。このピストンリング５の傾斜により、そのピストン頂面側部位５ａに対応したピストンリング外周側コーナー部５ｂが、シリンダボア２の内周面に押し付けられやすくなり、ピストンリング５とシリンダボア２の内周面との間のシール性が向上される。とくに、圧縮行程時には、ピストン１の頂面３側で圧縮されつつある高圧の圧縮ガスが、開かれたピストン頂面側部位５ａに対応する部分の背面側に自然に導入されるようになり、導入された高圧の圧縮ガスがピストンリング５をシリンダボア２の内周面に向けて押圧する背圧として作用できるので、ピストンリング５、とくにその外周側コーナー部５ｂとシリンダボア２内周面との間のシール性を大幅に向上される。このシール性の向上により、圧縮行程時のブローバイガス量が低減され、大幅に圧縮効率が高められる。このような優れた効果が、ピストンリング溝底面６に所定の支点７を形成するだけの簡単で安価な構成で得られる。とくに冷媒圧縮機においては、高いシール性と高い圧縮効率が求められるが、この要求が容易にかつ安価に満たされることになる。 In the piston 1 of the reciprocating compressor according to this embodiment configured as described above, a predetermined stepped structure portion 8 is formed on the bottom surface 6 of the piston ring groove 4 and a predetermined fulcrum 7 is formed. Thus, the piston ring 5 can be tilted in the direction in which the piston top surface side portion 5a opens through the support by the fulcrum 7. Due to the inclination of the piston ring 5, the piston ring outer peripheral side corner portion 5 b corresponding to the piston top surface portion 5 a is easily pressed against the inner peripheral surface of the cylinder bore 2, and the piston ring 5 and the inner peripheral surface of the cylinder bore 2 The sealing performance between the two is improved. In particular, during the compression stroke, high-pressure compressed gas being compressed on the top surface 3 side of the piston 1 is naturally introduced into the back side of the portion corresponding to the opened piston top surface portion 5a. Since the introduced high-pressure compressed gas can act as a back pressure that presses the piston ring 5 toward the inner peripheral surface of the cylinder bore 2, the piston ring 5, in particular, between the outer peripheral side corner portion 5 b and the inner peripheral surface of the cylinder bore 2. The sealing performance is greatly improved. By improving the sealing performance, the amount of blow-by gas during the compression stroke is reduced, and the compression efficiency is greatly increased. Such an excellent effect can be obtained with a simple and inexpensive configuration in which the predetermined fulcrum 7 is formed on the bottom surface 6 of the piston ring groove. In particular, a refrigerant compressor is required to have high sealing performance and high compression efficiency, but this requirement can be satisfied easily and inexpensively.

上記のような支点を形成するための段付き構造は、複数段の段付き構造に構成することもできる。図２、図３に、別の実施態様として、二段の段付き構造に構成した場合の例を示す。つまり、ピストン１１のピストンリング溝１２の底面１３に、ピストン頂面側底面部位１３ａが中間底面部位１３ｂよりも浅く、中間底面部位１３ｂが反ピストン頂面側底面部位１３ｃよりも浅くなる、二段の段付き構造部１４が形成され、このピストンリング溝１２内に、シリンダボア１５の内周面に摺接可能なピストンリング１６が挿入されて装着されている。底面部位１３ａと底面部位１３ｂとの間の角部、および底面部位１３ｂと底面部位１３ｃとの間の角部が、各々、図２および図３に示すように、状況に応じて、ピストンリング１６の内周面側を、ピストンリング１６のピストン頂面側部位１６ａがピストン径方向に開く方向に傾けることが可能な支点１７ａ、１７ｂとして機能することができる。このように周囲の状態に応じて複数の角部間で支点１７ａ、１７ｂが移動することが可能な構成とすることにより、例えばピストンリング１６が多少摩耗したような場合にあっても、ピストンリング１６の傾斜角度を適切に変更させ、シリンダボア１５の内周面との間の高いシール性を確保して、高い圧縮効率を維持することが可能になる。その他の作用効果は前述の実施態様に準じる。 The stepped structure for forming the fulcrum as described above can be configured as a stepped structure having a plurality of steps. FIG. 2 and FIG. 3 show an example of a case where a two-stepped structure is formed as another embodiment. That is, on the bottom surface 13 of the piston ring groove 12 of the piston 11, the piston top surface side bottom surface portion 13a is shallower than the intermediate bottom surface portion 13b, and the intermediate bottom surface portion 13b is shallower than the anti-piston top surface side bottom surface portion 13c. The stepped structure 14 is formed, and a piston ring 16 slidably brought into contact with the inner peripheral surface of the cylinder bore 15 is inserted and mounted in the piston ring groove 12. As shown in FIG. 2 and FIG. 3, the corners between the bottom surface part 13a and the bottom surface part 13b and the corners between the bottom surface part 13b and the bottom surface part 13c are respectively shown in FIG. Of the piston ring 16 can function as fulcrums 17a and 17b that can be tilted in a direction in which the piston top surface portion 16a of the piston ring 16 opens in the piston radial direction. In this way, the fulcrum 17a, 17b can be moved between a plurality of corners according to the surrounding state, so that, for example, even when the piston ring 16 is somewhat worn, the piston ring It is possible to appropriately change the inclination angle of 16, ensure high sealing performance with the inner peripheral surface of the cylinder bore 15, and maintain high compression efficiency. Other functions and effects are the same as those of the above-described embodiment.

本発明に係る往復動式圧縮機のピストンの構造は、あらゆる往復動式圧縮機に適用可能であり、とくに高い圧縮効率が求められる冷媒圧縮機、なかでも車両用空調装置に使用される圧縮機に好適なものである。 The piston structure of the reciprocating compressor according to the present invention can be applied to any reciprocating compressor, and is particularly suitable for refrigerant compressors that require high compression efficiency, especially compressors used in vehicle air conditioners. It is suitable for.

本発明の一実施態様に係る往復動式圧縮機のピストンの概略部分断面図である。It is a general | schematic fragmentary sectional view of the piston of the reciprocating compressor which concerns on one embodiment of this invention. 本発明の別の実施態様に係る往復動式圧縮機のピストンの概略部分断面図である。It is a general | schematic fragmentary sectional view of the piston of the reciprocating compressor which concerns on another embodiment of this invention. 図２のピストンにおける別の状態を示す概略部分断面図である。FIG. 6 is a schematic partial cross-sectional view showing another state of the piston of FIG. 2.

符号の説明Explanation of symbols

１、１１ピストン
２、１５シリンダボア
３ピストン頂面
４、１２ピストンリング溝
５、１６ピストンリング
６、１３ピストンリング溝底面
７、１７ａ、１７ｂ支点
８、１４段付き構造部 1, 11 Piston 2, 15 Cylinder bore 3 Piston top surface 4, 12 Piston ring groove 5, 16 Piston ring 6, 13 Piston ring groove bottom surface 7, 17a, 17b Support point 8, 14 Stepped structure

Claims

シリンダボア内を往復動されるピストンの外周面に刻設された環状のピストンリング溝内に、シリンダボアの内周面に摺接可能なピストンリングを挿入した往復動式圧縮機のピストンにおいて、前記ピストンリング溝の底面に、前記ピストンリングの内周面側を支持し、該支持により前記ピストンリングを該ピストンリングのピストン頂面側部位が開く方向に傾けることが可能な支点を形成したことを特徴とする往復動式圧縮機のピストン。 In a piston of a reciprocating compressor in which a piston ring slidably contacted with an inner peripheral surface of a cylinder bore is inserted into an annular piston ring groove formed on an outer peripheral surface of a piston reciprocated within the cylinder bore. A fulcrum that supports the inner peripheral surface side of the piston ring on the bottom surface of the ring groove and can tilt the piston ring in a direction in which the piston top surface side portion of the piston ring opens is formed by the support. Reciprocating compressor piston.

前記支点が、ピストンリング溝の底面を、ピストン頂面側底面部位がより浅くなる段付き構造に構成することにより形成されている、請求項１に記載の往復動式圧縮機のピストン。 The piston of the reciprocating compressor according to claim 1, wherein the fulcrum is formed by forming the bottom surface of the piston ring groove into a stepped structure in which the bottom surface portion on the piston top surface side becomes shallower.

前記段付き構造が、複数段の段付き構造に構成されている、請求項２に記載の往復動式圧縮機のピストン。 The piston of the reciprocating compressor according to claim 2, wherein the stepped structure is configured as a stepped structure having a plurality of steps.

前記ピストンリング溝の底面と前記ピストンリングの内周面との間の前記支点よりもピストン頂面側部位に、前記ピストンリングが該ピストンリングのピストン頂面側部位が開く方向に傾けられる際にピストン頂面側からピストンリング背圧を導入可能な背圧導入空間が形成される、請求項１〜３のいずれかに記載の往復動式圧縮機のピストン。 When the piston ring is tilted in a direction in which the piston top surface side portion of the piston ring is opened toward the piston top surface side portion with respect to the fulcrum between the bottom surface of the piston ring groove and the inner peripheral surface of the piston ring. The piston of the reciprocating compressor according to any one of claims 1 to 3, wherein a back pressure introduction space capable of introducing a piston ring back pressure is formed from a piston top surface side.

圧縮機による被圧縮流体が冷媒からなる、請求項１〜４のいずれかに記載の往復動式圧縮機のピストン。 The piston of the reciprocating compressor according to any one of claims 1 to 4, wherein the fluid to be compressed by the compressor is made of a refrigerant.

圧縮機が車両用空調装置の冷凍回路に設けられるものからなる、請求項１〜５のいずれかに記載の往復動式圧縮機のピストン。 The piston of the reciprocating compressor according to any one of claims 1 to 5, wherein the compressor is provided in a refrigeration circuit of a vehicle air conditioner.