JP2007100646A - ピストンリング - Google Patents

Abstract

【課題】 ピストンリングがシリンダの内壁面に沿って摺動することにより発生する摩擦熱を低減させることができるピストンリングを提供すること。
【解決手段】 ピストンの外周面に形成された複数のリング溝に配置されるピストンリング８であって、その外周面に、周方向に沿って複数本の周溝８ａが設けられていることを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ピストンリングに関するものであり、特に、低温の流体を圧縮して昇圧させる低温流体用昇圧ポンプに用いられて好適なピストンリングに関するものである。

従来、低温（例えば、−２５３℃から−１００℃）の流体（例えば、水素や窒素、ＬＮＧ等）を圧縮して昇圧させる低温流体用昇圧ポンプとしては、ピストンの外周面にピストンリングを有するものが知られている（たとえば、非特許文献１参照）。
遠藤拓也ほか著、「新エネルギー自動車」、山海堂、１９９５年１月、ｐ．２２１−２２２

しかしながら、このような従来の低温流体用昇圧ポンプでは、気密性を保つために、ピストンリングの外周面がシリンダの内周面に押しつけられながら摺動するようになっており、これらピストンリングとシリンダとの摩擦により発熱し、その熱により低温流体が温められて気化してしまい、ポンプ効率が低下してしまうといった問題点があった。特に、高圧を得ようとする場合には、ピストンリングの内周面側に流れ込んだ高圧の低温流体が、ピストンリングの外周面をシリンダの内周面にさらに強く押しつけられるように作用するため、これらピストンリングとシリンダとの摩擦が激しくなり、摩擦による発熱が著しく増加してしまうといった問題点があった。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、ピストンリングがシリンダの内壁面に沿って摺動することにより発生する摩擦熱を低減させることができるピストンリングを提供することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用した。
本発明によるピストンリングは、ピストンの外周面に形成された複数のリング溝に配置されるピストンリングであって、その外周面に、周方向に沿って複数本の周溝が設けられている。
このようなピストンリングによれば、その外周面に複数本の周溝が設けられているので、ピストンリングの外周面とシリンダの内周面との接触面積を低減させることができ、ピストンリングがシリンダの内壁面に沿って摺動することにより発生する摩擦熱を低減させることができる。

本発明によるピストンリングは、ピストンの外周面に形成された複数のリング溝に配置されるピストンリングであって、その外周面に、周方向に沿って複数本の周溝が設けられた周溝加工部と、この周溝加工部が取り付けられることにより一本のピストンリングを形成するピストンリング本体とを備えている。
このようなピストンリングによれば、その外周面に複数本の周溝が設けられているので、ピストンリングの外周面とシリンダの内周面との接触面積を低減させることができ、ピストンリングがシリンダの内壁面に沿って摺動することにより発生する摩擦熱を低減させることができる。
また、周溝加工部と、ピストンリング本体とが別部材とされているので、ピストンリング本体を樹脂により作製し、周溝加工部を、例えば、樹脂よりも加工性に優れた（富んだ）金属により作製することができ、ピストンリングの生産性を向上させることができて、製造コストの低減化を図ることができる。

本発明によるピストンリングは、ピストンの外周面に形成された複数のリング溝に配置されるピストンリングであって、その外周面に、高さ方向に沿って複数本の縦溝あるいは斜め溝、若しく反転溝が設けられている。
このようなピストンリングによれば、その外周面に複数本の縦溝あるいは斜め溝、若しく反転溝が設けられているので、ピストンリングの外周面とシリンダの内周面との接触面積を低減させることができ、ピストンリングがシリンダの内壁面に沿って摺動することにより発生する摩擦熱を低減させることができる。
また、これら縦溝あるいは斜め溝、若しく反転溝は、周溝を加工するよりも容易に加工することができるので、ピストンリングの生産性をさらに向上させることができて、製造コストの低減化をさらに図ることができる。

本発明によるピストンリングは、ピストンの外周面に形成された複数のリング溝に配置されるピストンリングであって、内部に熱伝導率の高い材料を包含した樹脂から作られており、前記熱伝導率の高い材料が、半径方向内側の低圧側により多く分布するように配置されている。
このようなピストンリングによれば、ピストンリングに生じた熱（すなわち、ピストンリングがシリンダの内壁面に沿って摺動することにより発生した摩擦熱）が、ピストンリングの内部に包含された熱伝導率の高い材料を介して、（熱容量の大きい）ピストンに伝達されることとなるので、ピストンリングの温度上昇を低減させることができる。

本発明によるピストンリングは、ピストンの外周面に形成された複数のリング溝に配置されるピストンリングであって、内部に熱伝導率の高い材料を包含した樹脂から作られており、半径方向内側の低圧側に、熱伝導率の高い材料から作り出された伝熱材が密着して配置されている。
このようなピストンリングによれば、ピストンリングに生じた熱（すなわち、ピストンリングがシリンダの内壁面に沿って摺動することにより発生した摩擦熱）が、ピストンリングの内部に包含された熱伝導率の高い材料および伝熱材を介して、（熱容量の大きい）ピストンに伝達されることとなるので、ピストンリングの温度上昇を低減させることができる。

本発明による低温流体用昇圧ポンプは、上記いずれかのピストンリングを備えている。
このような低温流体用昇圧ポンプによれば、ピストンリングおよびシリンダ（すなわち、シリンダブロック）の発熱が抑制されることとなるので、シリンダ内に吸入された（流入した）低温流体の蒸発（気化）を抑制することができ、ポンプ効率を向上させることができる。

本発明による低温流体用昇圧ポンプは、外周面に複数本のリング溝が形成されたピストンと、前記リング溝内に配置される複数本のピストンリングと、これらピストンおよびピストンリングをその内部に形成されたシリンダ内に収容するシリンダブロックとを備えた低温流体用昇圧ポンプであって、前記ピストンリングが、低温流体を圧縮する前記ピストンの一端面側から前記ピストンの他面側にかけて、その漏れ抵抗が徐々に大きくなるように構成されている。
このような低温流体用昇圧ポンプによれば、低温流体を圧縮するピストンの一端面（図９において下側の端面）に最も近いところに位置するピストンリングの漏れ抵抗が最も小さくなり、このピストンリングの一端面（図９において下側の端面）側の圧力Ｐ1’と、他端面（図９において上側の端面）側の圧力Ｐ2’との差が、従来のものよりも大幅に低減されることとなるので、このピストンリングの外周面をシリンダの内周面に押し付ける面圧を低減させることができ、ピストンリングがシリンダの内壁面に沿って摺動することにより発生する摩擦熱を大幅に低減させることができる。
また、このように、ピストンリングおよびシリンダ（すなわち、シリンダブロック）の発熱が抑制されることとなるので、シリンダ内に吸入された（流入した）低温流体の蒸発（気化）を抑制することができ、ポンプ効率を向上させることができる。

本発明によれば、ピストンリングがシリンダの内壁面に沿って摺動することにより発生する摩擦熱を低減させることができるという効果を奏する。

以下、本発明による低温流体用昇圧ポンプのピストンリング（以下、「ピストンリング」という。）第１実施形態について、図１および図９を参照しながら説明する。図１は、本実施形態に係るピストンリングの一部を切開した斜視図であり、図９は、本発明によるピストンリングを具備した低温流体用昇圧ポンプの概略縦断面図である。

図９に示すように、低温流体用昇圧ポンプ１は、図示しない駆動部と、この駆動部により駆動されるポンプ部２とを主たる要素として構成されたものである。
ポンプ部２は、ピストン３と、ピストンロッド４と、シリンダブロック５とを備えたものである。
ピストン３は、例えば、銅からなる、シリンダブロック５の内部に形成されたシリンダ６内に往復動可能に収容された概略円筒状を呈する部材であり、その一端面（図９において下側の端面）により低温流体（例えば、液体水素、液体窒素、液化炭酸ガス、液化天然ガス、液化プロパンガス等）が圧縮され得るようになっている。
また、ピストン３の外周面（すなわち、シリンダ６の内周面（シリンダ壁）と対向する面）には、周方向に沿って複数本（本実施形態では３本）のリング溝７が形成されているとともに、これらリング溝７内には、ピストンリング８がそれぞれ配置されている。

ピストンロッド４は、断面視円形を呈する概略棒状の部材であり、その一端部は、ピストン３の他端面中央部に連結されているとともに、その他端部は、図示しない駆動部の動力伝達部に接続されている。
動力伝達部は、駆動源からの動力によりピストンロッド４を、例えば、２ｍｍのストロークで上下方向に直線的に往復動させるものである（図１中の実線矢印参照）。

シリンダブロック５は、その内部に概略中空円筒状のシリンダ６を有する部材である。シリンダ６の底面（図９において下側の面）には、大気圧状態の低温流体が流入する流体流入口９と、ピストン３の一端面により圧縮された（４０ＭＰａ程度に昇圧された）低温流体が流出する流体流出口１０とが設けられている。これら流体流入口９および流体流出口１０には配管１１がそれぞれ接続されており、流体流入口９の上流側近傍および流体流出口１０の下流側近傍に位置する配管１１にはそれぞれ逆止弁（チェック弁）１２，１３が設けられている。
また、シリンダ６の上面（図９において上側の面）には、ピストンロッド４が貫通する貫通穴１４が設けられているとともに、ピストンロッド４と貫通穴１４との間にはシール１５が設けられている。

以上の構成により、低温流体用昇圧ポンプ１では、駆動源からの動力により上下方向へ直線的に往復動するピストンロッド４により、このピストンロッド４の一端部に接続されたピストン３がシリンダ６内を往復動し、流体流入口９からシリンダ６内に吸入された低温流体が、ピストン３の一端面により圧縮されて、所望の圧力（例えば、１．３ＭＰａ程度）に加圧（昇圧）された後、流体流出口１０からシリンダブロック５の外部に導き出されるようになっている。

つぎに、ピストンリング８ついて、図１を用いてさらに詳しく説明する。
ピストンリング８は、樹脂（例えば、ポリ４フッ化エチレン）からなり、その外周面には、周方向に沿って複数本（本実施形態では３本）の周溝８ａが設けられている。これら周溝８ａは、例えば、ピストンリング８の高さ方向（図１において上下方向）における中間点から一側（図１において上側）にかけて、所定深さだけ彫り込まれるように形成されている。
なお、図１中の符号８ｂは、ピストンリング８の合口（段付合口）を示している。

本実施形態によるピストンリング８によれば、その外周面に複数本の周溝８ａが設けられているので、ピストンリング８の外周面とシリンダ６の内周面との接触面積を低減させることができ、ピストンリング８がシリンダ６の内壁面に沿って摺動することにより発生する摩擦熱を低減させることができる。
また、このようなピストンリング８を備えた低温流体用昇圧ポンプ１によれば、ピストンリング８およびシリンダ６（すなわち、シリンダブロック５）の発熱が抑制されることとなるので、シリンダ６内に吸入された（流入した）低温流体の蒸発（気化）を抑制することができ、ポンプ効率を向上させることができる。
さらに、ピストンリング８の外周面とシリンダ６の内周面との間を、ピストンリング８の他側（図１において下側）から一側（図１において上側）に向かって、低温流体の一部が通過していくこととなるので、ピストンリング８およびシリンダ６（すなわち、シリンダブロック５）の発熱をさらに抑制することができて、シリンダ６内に吸入された（流入した）低温流体の蒸発（気化）をさらに抑制することができ、ポンプ効率をさらに向上させることができる。
さらにまた、ピストンリング８の外周面とシリンダ６の内周面との間を、ピストンリング８の他側（図１において下側）から一側（図１において上側）に向かって漏れていく低温流体は、周溝８ａが設けられていない狭い部分と、周溝８ａが設けられている広い部分とを交互に通過していくことになる。周溝８ａが設けられていない狭い部分では、圧力が低下し、速度が増加する。周溝８ａが設けられている広い部分では、渦流れが起こり、速度が減少する。これにより、ピストンリング８の外周面とシリンダ６の内周面との間を通過していく低温流体の圧力は、徐々に低下させられることになる。すなわち、ラビリンス（labyrinth）効果を得ることができる。
さらにまた、周溝８ａの断面形状、配置、数等を変更するだけで、ピストンリング８の外周面とシリンダ６の内周面との間を、ピストンリング８の他側（図１において下側）から一側（図１において上側）に向かって通過していく低温流体の量を容易に調整することができる。

本発明によるピストンリングの第２実施形態を、図２を用いて説明する。
本実施形態におけるピストンリング２０は、その外周面に周溝８ａが形成された周溝加工部２１と、この周溝加工部２１が取り付けられることにより一本のピストンリング２０を形成するピストンリング本体２２とを備えているという点で前述した第１実施形態のものと異なる。
なお、前述した第１実施形態と同一の部材には同一の符号を付し、ここではそれらについての説明は省略する。

周溝加工部２１は、（加工性に優れた）金属からなり、その外周面には、周方向に沿って複数本（本実施形態では３本）の周溝８ａが設けられている。また、周溝加工部２１の外周面（少なくともシリンダ６の内周面と接触する部分）には、樹脂（例えば、ポリ４フッ化エチレン）あるいは金属（例えば、二硫化モリブデン）によるコーティングが施されている。
ピストンリング本体２２は、樹脂（例えば、ポリ４フッ化エチレン）からなり、その周縁部には、ピストンリング２０の高さ方向における中間点から一側（図２において上側）にかけて、周溝加工部２１を受け入れる（取り付ける）ための段部２２ａが設けられている。

本実施形態によるピストンリング２０によれば、周溝加工部２１と、ピストンリング本体２２とが別部材とされ、周溝加工部２１が、樹脂よりも加工性に優れた（富んだ）金属により作製されることとなるので、ピストンリング２０の生産性を向上させることができて、製造コストの低減化を図ることができる。
その他の作用効果は、前述した第１実施形態のものと同じであるので、ここではその説明を省略する。

本発明によるピストンリングの第３実施形態を、図３を用いて説明する。
本実施形態におけるピストンリング３０は、周溝８ａの代わりに縦溝３０ａが形成されているという点で前述した第１実施形態のものと異なる。

ピストンリング３０は、樹脂（例えば、ポリ４フッ化エチレン）からなり、その外周面には、高さ方向（図３において上下方向）に沿って複数本の縦溝３０ａが設けられている。これら縦溝３０ａは、例えば、ピストンリング３０の高さ方向における中間点から一側（図３において上側）にかけて、所定深さだけ彫り込まれるように形成されている。
なお、図３においては、ピストンリング３０の合口（段付合口）を省略し、図示していない。

本実施形態によるピストンリング３０によれば、その外周面に複数本の縦溝３０ａが設けられているので、ピストンリング３０の外周面とシリンダ６の内周面との接触面積を低減させることができ、ピストンリング３０がシリンダ６の内壁面に沿って摺動することにより発生する摩擦熱を低減させることができる。
また、これら縦溝３０ａは、周溝８ａを加工するよりも容易に加工することができるので、ピストンリング３０の生産性をさらに向上させることができて、製造コストの低減化をさらに図ることができる。
さらに、このようなピストンリング３０を備えた低温流体用昇圧ポンプ１によれば、ピストンリング３０およびシリンダ６（すなわち、シリンダブロック５）の発熱が抑制されることとなるので、シリンダ６内に吸入された（流入した）低温流体の蒸発（気化）を抑制することができ、ポンプ効率を向上させることができる。
さらにまた、ピストンリング３０の外周面とシリンダ６の内周面との間を、ピストンリング３０の他側（図３において下側）から一側（図３において上側）に向かって、低温流体の（極）一部が通過していくこととなるので、ピストンリング３０およびシリンダ６（すなわち、シリンダブロック５）の発熱をさらに抑制することができて、シリンダ６内に吸入された（流入した）低温流体の蒸発（気化）をさらに抑制することができ、ポンプ効率をさらに向上させることができる。
さらにまた、縦溝３０ａの断面形状、配置、数等を変更するだけで、ピストンリング３０の外周面とシリンダ６の内周面との間を、ピストンリング３０の他側（図３において下側）から一側（図３において上側）に向かって通過していく低温流体の量を容易に調整することができる。

本発明によるピストンリングの第４実施形態を、図４を用いて説明する。
本実施形態におけるピストンリング４０は、縦溝３０ａの代わりに斜め溝４０ａが形成されているという点で前述した第３実施形態のものと異なる。

ピストンリング４０は、樹脂（例えば、ポリ４フッ化エチレン）からなり、その外周面には、高さ方向（図４において上下方向）に沿って複数本の斜め溝４０ａが設けられている。これら斜め溝４０ａは、例えば、ピストンリング４０の高さ方向における中間点から一側（図４において上側）にかけて、所定深さだけ彫り込まれるように形成されている。
なお、図４においては、ピストンリング４０の合口（段付合口）を省略し、図示していない。

本実施形態によるピストンリング４０によれば、その外周面に複数本の斜め溝４０ａが設けられているので、ピストンリング４０の外周面とシリンダ６の内周面との接触面積を低減させることができ、ピストンリング４０がシリンダ６の内壁面に沿って摺動することにより発生する摩擦熱を低減させることができる。
また、これら斜め溝４０ａは、周溝８ａを加工するよりも容易に加工することができるので、ピストンリング４０の生産性を向上させることができて、製造コストの低減化を図ることができる。
さらに、このようなピストンリング４０を備えた低温流体用昇圧ポンプ１によれば、ピストンリング４０およびシリンダ６（すなわち、シリンダブロック５）の発熱が抑制されることとなるので、シリンダ６内に吸入された（流入した）低温流体の蒸発（気化）を抑制することができ、ポンプ効率を向上させることができる。
さらにまた、ピストンリング４０の外周面とシリンダ６の内周面との間を、ピストンリング４０の他側（図４において下側）から一側（図４において上側）に向かって、低温流体の（極）一部が通過していくこととなるので、ピストンリング４０およびシリンダ６（すなわち、シリンダブロック５）の発熱をさらに抑制することができて、シリンダ６内に吸入された（流入した）低温流体の蒸発（気化）をさらに抑制することができ、ポンプ効率をさらに向上させることができる。
さらにまた、ピストンリング４０の外周面とシリンダ６の内周面との間を、ピストンリング４０の他側から一側に向かって進む低温流体の流れを阻害するように斜め溝４０ａが設けられているので、ピストンリング４０の外周面とシリンダ６の内周面との間を、ピストンリング４０の他側から一側に向かって進む低温流体の流動抵抗を、縦溝３０ａのものよりも増加させることができる。
さらにまた、斜め溝４０ａの断面形状、配置（角度）、数等を変更するだけで、ピストンリング４０の外周面とシリンダ６の内周面との間を、ピストンリング４０の他側（図４において下側）から一側（図４において上側）に向かって通過していく低温流体の量を容易に調整することができる。

本発明によるピストンリングの第５実施形態を、図５を用いて説明する。
本実施形態におけるピストンリング５０は、斜め溝４０ａの代わりに反転溝５０ａが形成されているという点で前述した第４実施形態のものと異なる。

ピストンリング５０は、樹脂（例えば、ポリ４フッ化エチレン）からなり、その外周面には、高さ方向（図５において上下方向）に沿って複数本の反転溝５０ａが設けられている。これら斜め溝５０ａは、例えば、ピストンリング５０の高さ方向における中間点から一側（図５において上側）にかけて、一方向に（図５において左上から右下に向かって）所定深さだけ彫り込まれるように形成されており、ピストンリング５０の高さ方向における中間点から他側（図５において下側）にかけて、他方向に（図５において左下から右上に向かって）所定深さだけ彫り込まれるように形成されている。
なお、図５においては、ピストンリング５０の合口（段付合口）を省略し、図示していない。

本実施形態によるピストンリング５０によれば、その外周面に複数本の反転溝５０ａが設けられているので、ピストンリング５０の外周面とシリンダ６の内周面との接触面積を低減させることができ、ピストンリング５０がシリンダ６の内壁面に沿って摺動することにより発生する摩擦熱を低減させることができる。
また、これら反転溝５０ａは、周溝８ａを加工するよりも容易に加工することができるので、ピストンリング５０の生産性を向上させることができて、製造コストの低減化を図ることができる。
さらに、このようなピストンリング５０を備えた低温流体用昇圧ポンプ１によれば、ピストンリング５０およびシリンダ６（すなわち、シリンダブロック５）の発熱が抑制されることとなるので、シリンダ６内に吸入された（流入した）低温流体の蒸発（気化）を抑制することができ、ポンプ効率を向上させることができる。
さらにまた、ピストンリング５０の外周面とシリンダ６の内周面との間を、ピストンリング５０の他側（図５において下側）から一側（図５において上側）に向かって、低温流体の（極）一部が通過していくこととなるので、ピストンリング５０およびシリンダ６（すなわち、シリンダブロック５）の発熱をさらに抑制することができて、シリンダ６内に吸入された（流入した）低温流体の蒸発（気化）をさらに抑制することができ、ポンプ効率をさらに向上させることができる。
さらにまた、ピストンリング５０の外周面とシリンダ６の内周面との間を、ピストンリング５０の他側から一側に向かって進む低温流体の流れを阻害するように反転溝５０ａが設けられているので、ピストンリング５０の外周面とシリンダ６の内周面との間を、ピストンリング５０の他側から一側に向かって進む低温流体の流動抵抗を、斜め溝４０ａのものよりも増加させることができる。
さらにまた、反転溝５０ａの断面形状、配置（角度）、数等を変更するだけで、ピストンリング５０の外周面とシリンダ６の内周面との間を、ピストンリング５０の他側（図５において下側）から一側（図５において上側）に向かって通過していく低温流体の量を容易に調整することができる。

本発明によるピストンリングの第６実施形態を、図６を用いて説明する。
本実施形態におけるピストンリング６０は、その内部に熱伝導率の高い材料６１が包含されているという点で前述した実施形態のものと異なる。

ピストンリング６０は、樹脂（例えば、ポリ４フッ化エチレン）からなり、その内部には、図６中に黒点（ドット）で示すように、熱伝導率の高い材料（例えば、粉末状の銅等）６１が、例えば、６０wt％程度包含（含浸）されている。また、この熱伝導率の高い材料６１は、図６に示すように、半径方向内側の一面側（図６において上側）により多く分布するように配置されている。
なお、図６における符号６２は、バックアップリングを示している。

本実施形態によるピストンリング６０によれば、このピストンリング６０に生じた熱（すなわち、ピストンリング６０がシリンダ６の内壁面に沿って摺動することにより発生した摩擦熱）が、ピストンリング６０の内部に包含された熱伝導率の高い材料６１を介して、熱容量の大きいピストン３に伝達されることとなるので、ピストンリング６０の温度上昇を低減させることができる。
また、このようなピストンリング６０を備えた低温流体用昇圧ポンプ１によれば、ピストンリング６０の発熱が抑制されることとなるので、シリンダ６内に吸入された（流入した）低温流体の蒸発（気化）を抑制することができ、ポンプ効率を向上させることができる。

本発明によるピストンリングの第７実施形態を、図７を用いて説明する。
本実施形態におけるピストンリング７０は、その内部に包含された熱伝導率の高い材料６１を、半径方向内側の一面側（図６において上側）により多く分布するように配置させる代わりに、伝熱材７１が設けられているという点で前述した実施形態のものと異なる。

ピストンリング７０は、樹脂（例えば、ポリ４フッ化エチレン）からなり、その内部には、図７中に黒点（ドット）で示すように、熱伝導率の高い材料（例えば、粉末状の銅等）６１が、例えば、６０wt％程度包含（含浸）されている。また、この熱伝導率の高い材料６１は、図７に示すように、全体にわたって略均一になるように配置されている。
なお、図７における符号６２は、バックアップリングを示している。
伝熱材７１は、熱伝導率の高い材料（例えば、銅やインジウム等）から作り出された平面視輪状の板状部材であり、ピストンリング７０の、半径方向内側の一面側（図７において上側）に密着して配置されている。

本実施形態によるピストンリング７０によれば、このピストンリング７０に生じた熱（すなわち、ピストンリング７０がシリンダ６の内壁面に沿って摺動することにより発生した摩擦熱）が、ピストンリング７０の内部に包含された熱伝導率の高い材料６１および伝熱材７１を介して、熱容量の大きいピストン３に伝達されることとなるので、ピストンリング７０の温度上昇を低減させることができる。
また、このようなピストンリング７０を備えた低温流体用昇圧ポンプ１によれば、ピストンリング７０の発熱が抑制されることとなるので、シリンダ６内に吸入された（流入した）低温流体の蒸発（気化）を抑制することができ、ポンプ効率を向上させることができる。

つぎに、本発明による低温流体用昇圧ポンプの一実施形態について、図８および図９を参照しながら説明する。図８は、本実施形態に係る低温流体用昇圧ポンプと、従来の低温流体用昇圧ポンプとを比較するための図であって、（ａ）はピストンリングの位置と漏れ抵抗との関係を示すグラフ、（ｂ）はピストンリングの位置と圧力との関係を示すグラフである。
図９に示す低温流体用昇圧ポンプ１については、先に詳しく述べたので、ここではその説明を省略する。

さて、図８中における第１のピストンリング、第２のピストンリング、および第３のピストンリングはそれぞれ、図９中において、ピストン３の一端面（図９において下側の端面）側に位置するピストンリング、中間に位置するピストンリング、ピストン３の他端面（図９において上側の端面）側に位置するピストンリングのことである。
本実施形態に係る低温流体用昇圧ポンプでは、図８（ａ）に示すように、第１のピストンリングにおける漏れ抵抗が最も小さくなり、第２のピストンリング、第３のピストンリングにいくに従って漏れ抵抗が徐々に大きくなるように構成されている。これにより、図８（ｂ）に示すように、第１のピストンリングの一端面（図９において下側の端面）側の圧力Ｐ1’が最も大きくなり、第１のピストンリングの他端面（図９において上側の端面）側の圧力Ｐ2’、第２のピストンリングの他端面（図９において上側の端面）側の圧力Ｐ3’、第３のピストンリングの他端面（図９において上側の端面）側の圧力Ｐ4’が順次小さくなるようになっている。

各ピストンリングにおける漏れ抵抗は、例えば、各ピストンリングの半径方向内側に配置されたバックアップリングとの組み合わせで調整することが可能である。
また、各ピストンリングにおける漏れ抵抗は、第１のピストンリングとして、例えば、段付合口（ステップ合口）等の漏れ抵抗の小さいものを使用し、第３のピストンリングとして、例えば、二重段付合口（ダブルアングル合口）等の漏れ抵抗の大きいものを使用し、第２のピストンリングとして、これら第１のピストンリングと第３のピストンリングとの略中間程度の漏れ抵抗を有するものを使用して調整することもできる。
さらに、第１のピストンリング、第２のピストンリング、および第３のピストンリングが、同じ形状の合口、例えば、段付合口（ステップ合口）を有するものである場合には、合口の開き具合が、第１のピストンリングにおいて最も開き気味になり、第３のピストンリングにおいて最も閉じ気味になるようにして、各ピストンリングにおける漏れ抵抗を調整することも可能である。

本実施形態による低温流体用昇圧ポンプ１によれば、低温流体を圧縮するピストン３の一端面（図９において下側の端面）に最も近いところに位置するピストンリングの漏れ抵抗が最も小さくなり、このピストンリングの一端面（図９において下側の端面）側の圧力Ｐ1’と、他端面（図９において上側の端面）側の圧力Ｐ2’との差が、従来のものよりも大幅に低減されることとなるので、このピストンリングの外周面をシリンダ６の内周面に押し付ける面圧を低減させることができ、ピストンリングがシリンダ６の内壁面に沿って摺動することにより発生する摩擦熱を大幅に低減させることができる。
また、このように、ピストンリングおよびシリンダ６（すなわち、シリンダブロック５）の発熱が抑制されることとなるので、シリンダ６内に吸入された（流入した）低温流体の蒸発（気化）を抑制することができ、ポンプ効率を向上させることができる。

本発明によるピストンリングの第１実施形態を示す図であって、ピストンリングの一部を切開した斜視図である。 本発明によるピストンリングの第２実施形態を示す図であって、ピストンリングの一部を切開した斜視図である。 本発明によるピストンリングの第３実施形態を示す図であって、ピストンリングの一部を切開した斜視図である。 本発明によるピストンリングの第４実施形態を示す図であって、ピストンリングの一部を切開した斜視図である。 本発明によるピストンリングの第５実施形態を示す図であって、ピストンリングの一部を切開した斜視図である。 本発明によるピストンリングの第６実施形態を示す図であって、ピストンリングの一部を切開した斜視図である。 本発明によるピストンリングの第７実施形態を示す図であって、ピストンリングの一部を切開した斜視図である。 本発明に係る低温流体用昇圧ポンプと、従来の低温流体用昇圧ポンプとを比較するための図であって、（ａ）はピストンリングの位置と漏れ抵抗との関係を示すグラフ、（ｂ）はピストンリングの位置と圧力との関係を示すグラフである。 本発明によるピストンリングを具備した低温流体用昇圧ポンプの概略縦断面図である。

符号の説明

１ 低温流体用昇圧ポンプ
３ ピストン
５ シリンダ
６ シリンダブロック
７ リング溝
８ ピストンリング
８ａ 周溝
２０ ピストンリング
２１ 周溝加工部
２２ ピストンリング本体
３０ ピストンリング
３０ａ 縦溝
４０ ピストンリング
４０ａ 斜め溝
５０ ピストンリング
５０ａ 反転溝
６０ ピストンリング
６１ 熱伝導率の高い材料
７０ ピストンリング
７１ 伝熱材

Claims (7)

1. ピストンの外周面に形成された複数のリング溝に配置されるピストンリングであって、
   その外周面に、周方向に沿って複数本の周溝が設けられていることを特徴とするピストンリング。
2. ピストンの外周面に形成された複数のリング溝に配置されるピストンリングであって、
   その外周面に、周方向に沿って複数本の周溝が設けられた周溝加工部と、この周溝加工部が取り付けられることにより一本のピストンリングを形成するピストンリング本体とを備えていることを特徴とするピストンリング。
3. ピストンの外周面に形成された複数のリング溝に配置されるピストンリングであって、
   その外周面に、高さ方向に沿って複数本の縦溝あるいは斜め溝、若しく反転溝が設けられていることを特徴とするピストンリング。
4. ピストンの外周面に形成された複数のリング溝に配置されるピストンリングであって、
   内部に熱伝導率の高い材料を包含した樹脂から作られており、前記熱伝導率の高い材料が、半径方向内側の低圧側により多く分布するように配置されていることを特徴とするピストンリング。
5. ピストンの外周面に形成された複数のリング溝に配置されるピストンリングであって、
   内部に熱伝導率の高い材料を包含した樹脂から作られており、半径方向内側の低圧側に、熱伝導率の高い材料から作り出された伝熱材が密着して配置されていることを特徴とするピストンリング。
6. 請求項１から５のいずれか一項に記載のピストンリングを具備してなることを特徴とする低温流体用昇圧ポンプ。
7. 外周面に複数本のリング溝が形成されたピストンと、前記リング溝内に配置される複数本のピストンリングと、これらピストンおよびピストンリングをその内部に形成されたシリンダ内に収容するシリンダブロックとを備えた低温流体用昇圧ポンプであって、
   前記ピストンリングが、低温流体を圧縮する前記ピストンの一端面側から前記ピストンの他面側にかけて、その漏れ抵抗が徐々に大きくなるように構成されていることを特徴とする低温流体用昇圧ポンプ。

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