JPH11270676A

JPH11270676A - 往復動流体機械

Info

Publication number: JPH11270676A
Application number: JP7804498A
Authority: JP
Inventors: Shingo Miyake; 信吾三宅; Kazunari Komatsu; 一成小松
Original assignee: Tokico Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1998-03-25
Filing date: 1998-03-25
Publication date: 1999-10-05

Abstract

(57)【要約】【課題】往復動流体機械のピストンを樹脂化し、シリ
ンダとの摺動性を高めるとともに、断熱性が高く耐磨耗
性に優れたピストンを提供する。【解決手段】本発明は、熱硬化性樹脂複合材製のピス
トン１と、このピストンが摺動自在に支持された金属製
のシリンダ４とを具備する往復動流体機械において、ピ
ストン１を形成する熱硬化性樹脂の一部が、２官能性フ
ェノール成分を含有することを特徴としている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は往復動圧縮機及び膨
張機に代表される往復動流体機械に係り、特にそのピス
トンの改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】往復動圧縮機及び膨張機は、金属製のピ
ストンと、このピストンが摺動自在に支持された金属製
のシリンダとから概略構成されている。ここで、無給油
式往復動圧縮機では、ピストンとシリンダとの摺動を円
滑に行うため、図１に示すように、ピストン１にピスト
ンリング２及びライダーリング３を環装し、ピストン１
とシリンダ４との接触及びカジリを防止している。

【０００３】給油式往復動圧縮機では、ピストン１とシ
リンダ４との潤滑性が油により確保されているため、図
２に示すように、ピストンリング２のみを備え、ライダ
ーリング３は不要となっている。更に、無給油式往復動
圧縮機においても、ピストン１を熱硬化性縮合多環多核
芳香族樹脂で形成し、ライダーリング３を不要としたも
のがある。また、図１及び図２において、符号５はピス
トン１駆動用の連接棒、符号６はピストン１と連接棒５
とを連結するピストンピンである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の往復動圧縮機は、以下に示すような問題を有してい
た。（１）ピストンがアルミ合金製の場合、ピストンリング
やライダーリングの摩耗に伴い、ピストンとシリンダと
の間でカジリが発生する。また、ピストンからの良好な
熱伝導により、ピストンピンが高温となってグリスが熱
劣化し、連接棒との潤滑性が低下する。

【０００５】（２）ピストンが樹脂製の場合、ピストン
が摩耗しやすく、かつピストンとシリンダとの熱膨張差
が大きいため、ピストンとシリンダ間のクリアランスが
大きくなる。その結果、ピストンの傾斜により騒音が発
生する他、衝撃により、ピストンやシリンダの摩耗が増
大したり、ピストンに亀裂が生じたりする。

【０００６】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、ピストンを樹脂化してシリンダとの摺動性を高める
とともに、断熱性が高く耐磨耗性に優れたピストンの提
供をその目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的達成のために、
本発明では、ピストンを樹脂化することにより、シリン
ダとの摺動性を向上させてカジリを防止し、かつ断熱性
を向上させてピストンピストンピンへの熱伝導を抑制
し、グリス寿命の延長を図った。

【０００８】一方、ピストンに用いられる熱硬化性樹脂
であるフェノール樹脂は、未変性状態では３官能性であ
るため３次元的に架橋しており、その結果、強固な結合
を有する反面、伸びが少なく、脆い性質を有している。
そこで、本発明者らは、架橋密度を低下させ、伸びを大
きく（弾性率を小さく）すればよいと考えた。具体的に
は、フェノール樹脂の側鎖を予め他の物質と反応させる
ことにより、樹脂を２官能性とし、３次元的な架橋を減
少させて、樹脂の伸びを大きくした。

【０００９】すなわち、本発明は、熱硬化性樹脂複合材
製のピストンと、このピストンが摺動自在に支持された
金属製のシリンダとを具備する往復動流体機械におい
て、ピストンを形成する熱硬化性樹脂の一部に、２官能
性フェノール成分を用いたことをその特徴としている。

【００１０】ここで、熱硬化性樹脂に対する２官能性フ
ェノール成分の含有率は、２０〜８０％とすることが望
ましい。

【００１１】また、２官能性フェノール成分には、例え
ば、アルキルフェノールを原料とするフェノール樹脂
や、炭素数１０〜４０の脂肪酸を側鎖の一部に有するフ
ェノール樹脂が用いられる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の具体的な実施の形
態について説明する。まず、２官能性フェノール成分を
含有するフェノール樹脂と黒鉛及び炭素繊維とを図３の
発明品１〜４の欄に示す比率で混合したものを成型加工
し、ライダーリングのない、径８２ｍｍのピストン（発
明品１〜４）を得た。ここで、発明品１〜４において
は、フェノール樹脂として、無変性のフェノール樹脂
と、アルキルフェノールを原料とするフェノール樹脂
と、炭素数１０〜４０の脂肪酸を側鎖の一部に有するフ
ェノール樹脂とを用い、これらの混合比率を変えること
により、フェノール樹脂中における２官能性フェノール
成分の含有率を、それぞれ２０、４０、６０、及び８０
％とした。

【００１３】一方、比較品として、上記の材料を、図３
の比較品１及び２の欄に示す比率で混合したものを同様
の手順で加工し、発明品と同一形状のピストン（比較品
１及び２）を得た。ここで、比較品１は、フェノール樹
脂を全て３官能性フェノール成分で構成したもの、比較
品２は、フェノール樹脂を全て２官能性フェノール成分
で構成したものである。また、上記ピストンの曲げ弾性
率及びロックウェル硬度は図３に示す通りである。

【００１４】次いで、上記ピストンを、陽極酸化処理
（アルマイト処理）が施されたアルミ合金製のシリンダ
を有する無給油式往復動圧縮機にそれぞれ装着し、負荷
１．０ＭＰａにて断続運転を行った。そして、５０００
時間後のピストンの外観を観察し、ピストン及びシリン
ダの摩耗量を測定するとともに、運転開始時及び終了時
の騒音を測定した。それらの結果を図４に示す。

【００１５】図４の結果から、発明品のピストンを用い
た場合には、ピストンの摩耗量が少なく、運転に伴う騒
音増加も小さいことがわかる。一方、比較品１では、騒
音が大きく、かつ運転終了時には、ピストンに亀裂が認
められた。また、比較品２では、ピストンに異常な摩耗
が認められ、かつ運転に伴う騒音も大きくなり、耐久性
に劣ることが明らかとなった。

【００１６】なお、図示はしていないが、次いで、潤滑
材及び充填材として、黒鉛及び炭素繊維以外の材質、例
えばマイカや硫酸バリウム、クレイ、ガラス繊維、二硫
化モリブデン等を用いた場合でも、同様の傾向が認めら
れた。また、架橋材としてパラキシレングリコールを用
いると、弾性率が低化し、耐熱性が向上するため、耐磨
耗性向上及び騒音低減の点で更なる効果が得られる。

【００１７】

【発明の効果】以上説明した通り、本発明の往復動流体
機械では、ピストンを熱硬化性樹脂複合材で形成するこ
とにより、以下のような効果が得られた。（１）ピストンを樹脂複合材で形成しているため、シリ
ンダとのカジリがない。また、シリンダとの摺動性が向
上するため、無給油式往復動流体機械に適用した場合に
はライダーリングが不要となり、コストが低下する。
（２）ピストンの断熱性が向上するため、ピストンピン
の温度上昇が低減され、ピストンピンに塗布されたグリ
スの寿命が向上し、コストが低下する。（３）ピストンの耐磨耗性が向上するため、ピストンの
消耗が少なくなり、コストが低下する。また、ピストン
の摩耗に伴う騒音の上昇も抑制される。

【図面の簡単な説明】

【図１】無給油式往復動圧縮機の構造の例を示す要部
断面図である。

【図２】給油式往復動圧縮機の構造の例を示す要部断
面図である。

【図３】本発明の実施形態におけるピストンの組成及
び物性を示す図である。

【図４】図３に示すピストンに対する試験結果を示す
図である。

【符号の説明】

１ピストン２ピストンリング４シリンダ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】熱硬化性樹脂複合材製のピストンと、こ
のピストンが摺動自在に支持された金属製のシリンダと
を具備する往復動流体機械において、前記ピストンを形成する熱硬化性樹脂の一部に、２官能
性フェノール成分を含有することを特徴とする往復動流
体機械。
【請求項２】前記熱硬化性樹脂に対する前記２官能性
フェノール成分の含有率が、２０〜８０％であることを
特徴とする請求項１記載の往復動流体機械。
【請求項３】前記２官能性フェノール成分が、アルキ
ルフェノールを原料とするフェノール樹脂及び／または
炭素数１０〜４０の脂肪酸を側鎖の一部に有するフェノ
ール樹脂であることを特徴とする請求項１または２記載
の往復動流体機械。