JP2003003960A - 無給油往復動式コンプレッサのピストンシール構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 十分なシール機能と長寿命化とを共に達成す
ることができると共に、ピストンリングの厚みの薄化が
可能で、ひいては装置の小型化および低コスト化をも達
成することができること。 【解決手段】 ピストン２の表面に、その軸方向に沿っ
て適宜の間隔で複数個設けられたリング溝３の各々に、
合口のある接触ピストンリング４を納めて構成されてお
り、ピストン２のリング溝３の設けられる機能部分５で
あって、シリンダ６の内周面部分６ａに接近する外周面
部分７を、低摩擦材で構成すると共に、外周面部分７と
シリンダ内周面部分６ａとの片隙間を０．０３ｍｍ以下
になるように設定した。ピストン２とシリンダ６との接
触事故を未然に防いで、シリンダ６に対するピストン２
の摺動を確保することができる。

Description

【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、燃料電
池システムに使用する水素ガスを貯蔵するために採用さ
れるもので、水素ガスのように分子量の小さなガスを高
圧で充填するための無給油往復動式コンプレッサのピス
トンシール構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の無給油往復動式コンプレ
ッサには、高差圧で漏れの少ない長寿命のピストンシー
ル構造の要望があり、このピストンシール構造として、
非接触式ラビリンスシール方式（第１方式）や、エンド
レス接触シール方式（第２方式）や、合口のある接触ピ
ストンシール方式（第３方式）等が採用されている。

【０００３】しかしながら、第１方式は、寿命の点では
有利であるが、漏れを少なくするためにはピストンとシ
リンダとの間の厳密な隙間管理が求められ、このため両
者に対して非常に精密な加工を必要とするばかりでな
く、熱膨張の影響もあり、漏れを少なくすることが困難
である。

【０００４】また、第２方式は、漏れを非常に少なくす
ることができるが、複数のシールで差圧を分担させるこ
とが困難であるため、大きな差圧を１本のシールで止め
ることになるので、該シールに非常に高い面圧がかか
り、このため寿命が極端に短くなる。

【０００５】さらに、第３方式は、所謂ピストンリング
であるが、円周の一カ所以上に合口隙間があるために必
ず一定量の漏れがあるので、高い差圧を保持するために
は、多数のピストンリングを装着する必要がある。

【０００６】このように従来のピストンシール構造は、
いずれも満足するものではないが、第３方式は、合口隙
間からの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。

【０００７】すなわち、この改良した第３方式は、例え
ば、合口を斜めにカットしたアングルカットリングや、
合口を階段状にカットしたステップカットリングを用い
ることにより、合口の漏れ道を幾分塞ぐことができる
し、あるいは２本のリングを重ねて合口を位置ずれさせ
たダブルリンクを用いることにより合口の漏れ道を幾分
塞ぐことができる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この改
良した第３方式に基づくピストンシール構造（以下、従
来のピストンシール構造、と略称する）は、ガス漏れを
少なくすればする程、１本のピストンリングにかかる面
圧が高くなり、ひいては寿命が短くなると言う二律背反
を解決することができず、このため得られるシール機能
には限界がある、という課題を有している。

【０００９】また、従来のピストンシール構造は、ピス
トンが鉄、アルミニウム等の金属で構成されているの
で、シリンダとの接触事故を避けるためにライダーリン
グを使用してシリンダとの間隔を大きく保つ必要があ
り、このため前記間隔によってピストンリングにかかる
曲げモーメントが大きくなり、厚みの薄いピストンリン
グでは強度的に保たないため、ピストンリングの厚みを
薄くすることには限界がある。

【００１０】したがって、従来のピストンシール構造
は、ピストンを長くしないと多数のピストンリングを装
着することができず、このため装置の大型化およびコス
ト高を招く、という課題をも有している。

【００１１】そこで、この発明は、十分なシール機能と
長寿命化とを共に達成することができると共に、ピスト
ンリングの厚みの薄化が可能で、ひいては装置の小型化
および低コスト化をも達成することができる無給油往復
動式コンプレッサのピストンシール構造を提供すること
を目的としている。

【００１２】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、請求項１の発明は、ピストンの表面に、その軸方向
に沿って適宜の間隔で複数個設けられたリング溝の各々
に、合口のある接触ピストンリングを納めて構成される
無給油往復動式コンプレッサのピストンシール構造にお
いて、前記ピストンの前記リング溝の設けられる機能部
分であって、その少なくとも高圧側部分の外周面部分
と、前記外周面部分に対向するシリンダの内周面部分の
いずれか一方を、セラミックス、ポリテトラフルオロエ
チレン、ポリイミド、ポリエーテルエーテルケトン等の
低摩擦材で構成すると共に、他方を適宜の固体材料で構
成し、かつ前記外周面部分と前記内周面部分との片隙間
を０．０３ｍｍ以下になるように設定したことを特徴と
する。

【００１３】このため、請求項１の発明では、ピストン
のリング溝の設けられる機能部分であって、その少なく
とも高圧側部分の外周面部分と、この外周面部分に対向
するシリンダの内周面部分のいずれか一方を、低摩擦材
で構成したので、ピストンとシリンダとの接触事故を未
然に防いで、シリンダに対するピストンの摺動を確保す
ることができる。

【００１４】また、ピストンの外周面部分とシリンダの
内周面部分との片隙間を０．０３ｍｍ以下になるよう設
定したので、ラビリンスシール作用を奏することができ
ると共に、ピストンリングにかかる曲げモーメントを低
くすることができる。この曲げモーメントを低く抑制し
た分、ピストンリング１本当たりの厚みを薄くすること
ができ、薄くした分、ピストンリングの装着本数を増や
すことができる。そして、ピストンリングの装着本数を
増やすことによって、ピストンリング１本当たりに掛か
る差圧を少なくすることができる。これによりガスの漏
れ量を減少させると同時に、各ピストンリングの摩耗を
少なくすることができる。

【００１５】また、請求項２の発明は、請求項１に記載
の無給油往復動式コンプレッサのピストンシール構造で
あって、前記外周面部分は、前記ピストンを構成する前
記低摩擦材からなる無垢材の表面で構成したことを特徴
とする。

【００１６】このため、請求項２の発明では、低摩擦材
からなる外周面部分は、コーティング工程を経ることな
く、ピストンの基礎材料そのもので構成することができ
る。

【００１７】また、請求項３の発明は、請求項１に記載
の無給油往復動式コンプレッサのピストンシール構造で
あって、前記外周面部分は、前記ピストンを構成する基
礎部分の表面にコーティングした前記低摩擦材で構成し
たことを特徴とする。

【００１８】このため、請求項３の発明では、ピストン
の基礎部分は、特定の材料に限定されるものでなく適宜
選択することができるので、材料の選択幅が拡大する。

【００１９】また、請求項４の発明は、請求項１に記載
の無給油往復動式コンプレッサのピストンシール構造で
あって、前記内周面部分は、前記シリンダを構成する前
記低摩擦材からなる無垢材の表面で構成したことを特徴
とする。

【００２０】このため、請求項４の発明では、低摩擦材
からなる内周面部分は、コーティング工程を経ることな
く、シリンダの基礎材料そのもので構成することができ
る。

【００２１】また、請求項５の発明は、請求項１に記載
の無給油往復動式コンプレッサのピストンシール構造で
あって、前記内周面部分は、前記シリンダを構成する基
礎部分の表面にコーティングした前記低摩擦材で構成し
たことを特徴とする。

【００２２】このため、請求項５の発明では、シリンダ
の基礎部分は、特定の材料に限定されるものでなく適宜
選択することができるので、材料の選択幅が拡大する。

【００２３】また、請求項６の発明は、請求項１〜５の
いずれか１項に記載の無給油往復動式コンプレッサのピ
ストンシール構造であって、前記ピストンの前記リング
溝の設けられる機能部分を、圧力差の方向に沿って高圧
側部分と低圧側部分とに少なくとも２分割すると共に、
前記高圧側部分と前記低圧側部分とを圧力差の方向に直
列に連結して構成したことを特徴とする。

【００２４】このため、請求項６の発明では、ピストン
のリング溝の設けられる機能部分を、高圧側部分から低
圧側部分に亘って複数に分割したので、各分割部分はそ
れぞれの構成する材料を相互に独立して適宜選択するこ
とができ、これにより材料選択幅が拡大する。

【００２５】また、請求項７の発明は、請求項６に記載
の無給油往復動式コンプレッサのピストンシール構造で
あって、前記低圧側部分のピストンは、鉄またはアルミ
ニウム等の金属材からなる無垢材で構成されると共に、
前記高圧側部分のピストンよりも小径に形成されている
ことを特徴とする。

【００２６】このため、請求項７の発明では、ピストン
の低圧側部分を高圧側部分よりも小径に形成したので、
鉄またはアルミニウム等の金属材で構成した低圧側部分
とシリンダとの接触事故を防ぐことができる。

【００２７】また、請求項８の発明は、請求項１〜７の
いずれか１項に記載の無給油往復動式コンプレッサのピ
ストンシール構造であって、前記ピストンの低圧側部分
の末端側に設けられる少なくとも１個のリング溝に、エ
ンドレス接触ピストンリングを装着して構成したことを
特徴とする。

【００２８】このため、請求項８の発明では、エンドレ
ス接触ピストンリングをピストンの低圧側部分の末端側
に装着したので、エンドレス接触ピストンリングにかか
る面圧を小さくして該ピストンリングの摩耗を抑制する
ことができると共に、エンドレス接触ピストンリングに
よりガス漏れを極力抑制することができる。

【００２９】また、請求項９の発明は、請求項８に記載
の無給油往復動式コンプレッサのピストンシール構造で
あって、前記エンドレス接触ピストンリングの高圧側と
低圧側を連通させるように、保圧維持が可能な適度な漏
れを生じさせるガス通路が設けられていることを特徴と
する。

【００３０】このため、請求項９の発明では、エンドレ
ス接触ピストンリングと云えども、ガス通路を形成する
ことにより、他のピストンリングとの差圧の分担バラン
スをとることができるので、複数本の装着が可能とな
る。

【００３１】

【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。

【００３２】図１は、この発明の第１実施の形態として
の無給油往復動式コンプレッサＡのピストンシール構造
１を示す。このピストンシール構造１は、ピストン２の
表面に、その軸方向に沿って適宜の間隔で複数個設けら
れたリング溝３の各々に、合口のある接触ピストンリン
グ４を納めて大略構成されている。

【００３３】その上、ピストンシール構造１は、ピスト
ン２のリング溝３の設けられる機能部分５であって、シ
リンダ６の内周面部分６ａに接近する外周面部分７を、
低摩擦材で構成すると共に、外周面部分７と内周面部分
６ａとの片隙間ｄを０．０３ｍｍ以下になるように設定
される。なお、図１中、符号５０はピストン室であり、
符号５１および５２は、それぞれピストン室５０に設け
られた吸入口および排出口であり、符号Ｇ１およびＧ２
は、それぞれ吸入ガスおよび排出ガスである。

【００３４】合口のある接触ピストンリング４は、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、例えば、図２に示すように円周の一部を階段状
にカットした合口４ａを有するステップカットリング
や、図３に示すように円周の一部を垂直にカットした合
口４ｂを有する平行カットリングを使用することができ
る。

【００３５】また、低摩擦材としては、セラミックス、
ポリテトラフルオロエチレン、ポリイミド、あるいはポ
リエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）が用い得る。

【００３６】ピストンシール構造１では、外周面部分７
は、ピストン２を構成する基礎部分８の表面にコーティ
ングした低摩擦材で構成されており、ピストン２の高圧
側末端部５ａを除いた機能部分５の、シリンダ６の内周
面部分６ａに接近する全面に形成されている。基礎部分
８は、例えば鉄またはアルミニウム等の金属材を用いて
形成される。ピストン２の高圧側末端部５ａは、その機
能部分５よりも幾分小径で、基礎部分８を露出させたま
まの状態で形成されている。なお、ピストン２の高圧側
部分とは、ピストン室５０の吸入口５１および排出口５
２寄りのピストン２の部分を云い、その低圧側部分と
は、前記吸入口５１および排出口５２から遠ざかるピス
トン２の部分を云う。

【００３７】また、シリンダ６は、鉄またはアルミニウ
ム等の金属材を含む適宜の固体材料により形成されてい
る。

【００３８】このように構成されたピストンシール構造
１を備えた無給油往復動式コンプレッサＡは、クランク
軸（図示せず）を介してピストン２を、矢印方向に直線
往復運動させることにより、吸入ガスＧ１を吸入口５１
からピストン室５０内に吸入すると共に、高差圧でピス
トン室５０から排出口５２を経て排出ガスＧ２として排
出することができる。

【００３９】このとき、ピストンシール構造１は、ピス
トン２のリング溝３の設けられる機能部分５であって、
シリンダ６の内周面部分６ａに接近する外周面部分７
を、低摩擦材で構成したので、ピストン２とシリンダ６
との接触事故を未然に防いで、シリンダ６に対するピス
トン２の摺動を確保することができる。

【００４０】また、ピストン２の外周面部分７とシリン
ダ内周面部分６ａとの片隙間を０．０３ｍｍ以下になる
ように設定したので、ラビリンスシール作用を奏するこ
とができると共に、ピストンリング４の１本当たりの面
圧を低く抑制することができる。この面圧を低く抑制し
た分、ピストンリング４の１本当たりの厚みを薄くする
ことができ、薄くした分、ピストンリング４の装着本数
を増やすことができる。そして、ピストンリング４の装
着本数を増やすことによって、ピストンリング４の１本
当たりに掛かる差圧を少なくすることができる。これに
よりガスの漏れ量を減少させることができる。

【００４１】具体的には、ピストンリング４は、約１．
２５ｍｍの厚さに設定でき、ピストン径２０ｍｍ未満
で、ピストン長さ１０ｍｍ当たり３本以上配置すること
ができ、これによりピストンシール構造１は、排出ガス
Ｇ２の圧力を３５ＭＰａにまですることができる。

【００４２】因みに、従来のピストンシール構造では、
ピストンの外周面部分とシリンダ内周面部分との片隙間
が０．０５〜０．２ｍｍ、ピストンリングの厚さが３ｍ
ｍ以上となっており、排出ガスの圧力を精々２５ＭＰａ
にまですることができるに過ぎない。

【００４３】また、ピストンシール構造１は、外周面部
分７を、ピストン２を構成する基礎部分８の表面にコー
ティングした低摩擦材で構成したので、基礎部分８を構
成する金属材料を、特定の材料に限定されるものでなく
適宜選択することができ、その選択幅が拡大する。この
とき、シリンダ６を構成する材料も又、特定の材料に限
定されるものでなく適宜選択することができ、その選択
幅が拡大する。

【００４４】図４は、この発明の第２実施の形態として
の無給油往復動式コンプレッサＡのピストンシール構造
１０を示す。このピストンシール構造１０は、ピストン
２のシリンダ内周面部分６ａに接近する外周面部分９
を、コーティングを施さないピストン２の表面で構成し
た点が異なるだけで、他の構成はピストンシール構造１
と同様に構成されている。このため、同一構成部材は、
同一符号を付して詳細な説明は省略する。

【００４５】すなわち、ピストンシール構造１０におけ
る外周面部分９は、ピストン２を構成する低摩擦材から
なる無垢材の表面で構成されている。

【００４６】このため第２実施形態は、前述した第１実
施形態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、低摩擦材からなる外周面部分９を、コーティ
ング工程を経ることなく、ピストン２の基礎材料そのも
ので構成することができるので、工程の簡略化をも図る
ことができる。

【００４７】図５は、この発明の第３実施の形態として
の無給油往復動式コンプレッサＡのピストンシール構造
１１を示す。このピストンシール構造１１は、ピストン
２をコーティングを施さない基礎部分８のみで構成する
と共に、シリンダ６を低摩擦材、例えばセラミックスで
形成した点が異なるだけで、他の構成はピストンシール
構造１と同様に構成されている。このため、同一構成部
材は、同一符号を付して詳細な説明は省略する。

【００４８】すなわち、ピストンシール構造１１では、
ピストン２は、例えば鉄、アルミニウム等の金属材から
なる無垢材で構成されており、シリンダ６は、セラミッ
クスからなる無垢材で構成されている。このためシリン
ダ６の内周面部分６ａは、セラミックスからなる無垢材
の表面で構成されている。

【００４９】このため第３実施形態は、前述した第１実
施形態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、低摩擦材からなる内周面部分６ａを、コーテ
ィング工程を経ることなく、シリンダ６の基礎材料その
もので構成することができるので、工程の簡略化をも図
ることができる。このとき、ピストン２を構成する材料
は、特定の材料に限定されるものでなく適宜選択するこ
とができ、その選択幅が拡大する。

【００５０】また、第３実施形態は、シリンダ６の内周
面部分６ａは、シリンダ６を構成する基礎部分の表面に
コーティングした低摩擦材で構成することもできる。こ
の場合は、前述した第３実施形態と同様の作用効果に加
えて、シリンダ６を構成する基礎部分の材料は、特定の
材料に限定されるものでなく適宜選択することができ、
その選択幅が拡大する。

【００５１】図６は、この発明の第４実施の形態として
の無給油往復動式コンプレッサＡのピストンシール構造
１２を示す。このピストンシール構造１２は、ピストン
２の機能部分５を高圧側部分５ｂと低圧側部分５ｃとに
分けてそれぞれ異なる構成にした点が相違するだけで、
他の構成はピストンシール構造１と同様に構成されてい
る。このため、同一構成部材は、同一符号を付して詳細
な説明は省略する。

【００５２】すなわち、ピストンシール構造１２では、
ピストン２の機能部分５の高圧側部分５ｂは、基礎部分
８の表面を低摩擦材でコーティングして構成される外周
面部分７を有して、ピストンシール構造１と同様に構成
されており、かつその低圧側部分５ｃは、基礎部分８を
露出させたままの状態で形成されている。

【００５３】そして、このピストンシール構造１２で
は、高圧側部分５ｂのリング溝３に装着されたピストン
リング４が、従来のライダーリングの機能を発揮してピ
ストン２の姿勢を保つことができる。

【００５４】このため第４実施形態は、前述した第１実
施形態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、低摩擦材でコーティングする面積が小さくな
るので、その分コストの低減化を達成することができ
る。

【００５５】図７は、この発明の第５実施の形態として
の無給油往復動式コンプレッサＡのピストンシール構造
１３を示す。このピストンシール構造１３は、ピストン
２の機能部分５を、高圧側部分１５と低圧側部分１６と
に分割して形成したことを特徴としている。

【００５６】すなわち、ピストンシール構造１３は、ピ
ストン２の機能部分５を、高圧側部分１５と低圧側部分
１６とに分割して形成すると共に、高圧側部分１５と低
圧側部分１６とを圧力差の方向に直列に連結して構成さ
れている。すなわち、ピストン室５０の吸入口５１およ
び排出口５２寄りが高圧側で高圧側部分１５が位置して
おり、この高圧側部分１５の吸入口５１および排出口５
２と反対側の隣接部位に低圧側部分１６が位置してい
る。

【００５７】本実施形態では、高圧側部分１５および低
圧側部分１６は、共に円筒体形状に形成されており、そ
れぞれの中心孔１５ａおよび１６ａに支持軸２ａを挿通
すると共に、低圧側部分１６の下端面を支持軸２ａのフ
ランジ部２ｂに当接させ、かつ高圧側部分１５の上端面
から突出した支持軸２ａのねじ部２ｃにワッシャ１８を
挿通すると共に、ねじ部２ｃに螺合するナット１７によ
る締め付けにより、支持軸２ａに結合されている。

【００５８】このとき、少なくとも高圧側部分１５は、
シリンダ６の内周面部分６ａに接近する外周面部分を、
低摩擦材を用いて形成される。本実施形態では、高圧側
部分１５は、前述したピストンシール構造１０のよう
に、低摩擦材（例えば、セラミックス）の無垢材を用い
て形成されているが、前述したピストンシール構造１の
ように、コーティングした低摩擦材で構成される外周面
部分７で構成することもできる。

【００５９】そして好ましくは、本実施形態のように、
低圧側部分１６は、鉄またはアルミニウム等の金属材か
らなる無垢材で構成されると共に、高圧側部分１５より
も小径に形成される。例えば、高圧側部分１５は、外径
１１．９８ｍｍで形成されるとき、低圧側部分１６は、
外径１１．９０ｍｍで形成される。このときピストン２
の機能部分５は、高圧側部分１５の外周面部分とシリン
ダ６の内周面部分６ａとの片隙間ｄが０．０３ｍｍ以下
になるように設定される。本実施形態では、リング溝３
および合口のある接触ピストンリング４は、前述したピ
ストンシール構造１と同様に構成されている。

【００６０】この第５実施形態によれば、ピストン２の
機能部分５の、高圧側部分１５と低圧側部分１６とは、
それを構成する材料を相互に独立して適宜選択すること
ができ、これにより材料選択幅が拡大し、ひいては設計
自由度の拡大を図ることができる。

【００６１】また、低圧側部分１６を高圧側部分１５の
よりも小径に形成したので、低圧側部分１６とシリンダ
６との接触事故を防ぐことができると共に、低圧側部分
１６を鉄またはアルミニウム等の金属材で構成すること
ができ、これによりコストの低減化を図ることができ
る。

【００６２】また、この第５実施形態の変形例として、
ピストン２の高圧側部分１５の外周面部分に対向するシ
リンダ６の内周面部分６ａを低摩擦材（例えば、セラミ
ックス）で構成し、ピストン２の高圧側部分１５を適宜
の金属材（例えば、鉄、またはアルミニウム）で構成す
ることもできる。この変形例の場合は、前述した第５実
施形態の作用効果に加えて、ピストン２の材料の選択幅
が拡大するメリットがある。

【００６３】図８は、この発明の第６実施の形態として
の無給油往復動式コンプレッサＡのピストンシール構造
１４を示す。このピストンシール構造１４は、エンドレ
ス接触ピストンリング２０を納めて構成した点が異なる
だけで、他の構成はピストンシール構造１０と同様に構
成されている。このため、同一構成部材は、同一符号を
付して詳細な説明は省略する。

【００６４】すなわち、ピストンシール構造１４は、ピ
ストン２の機能部分５の低圧側の末端部分に設けられる
リング溝２１に、エンドレス接触ピストンリング２０を
納めて構成されている。

【００６５】本実施形態では、ピストン２の機能部分５
は、低摩擦材からなる無垢材で形成されており、その本
体部２２から分割して形成されている。機能部分５は、
その低圧側端面の略中央部に凸形状に形成される雄ねじ
部５ｄを、本体部２２の高圧側端面の略中央部に凹形状
に形成される雌ねじ部２２ａに螺合することにより本体
部２２に結合されるようになっている。リング溝２１
は、この機能部分５の結合により、機能部分５の低圧側
端面と本体部２２の高圧側端面との間に形成される。

【００６６】また、エンドレス接触ピストンリング２０
としては、図１０及び図１１に示す合口の無いものが用
いられる。図１０に示すピストンリング２０は、矩形状
断面のポリテトラフルオロエチレン製リング体で構成さ
れており、図１１に示すピストンリング２０は、内側に
Ｖ字状断面の板ばね２３を備えたＶ字状断面のポリテト
ラフルオロエチレン製リング体で構成されている。そし
て、エンドレス接触ピストンリング２０は、結合前の機
能部分５の雄ねじ部５ｄに挿入した後、機能部分５を本
体部２２に結合させることによって、ピストン２に装着
される。

【００６７】この第６実施形態によれば、エンドレス接
触ピストンリング２０は、ピストン２の機能部分５の低
圧部分の末端側に配置したので、ピストンリング２０に
かかる面圧が小さくなり、このためピストンリング２０
の摩耗を抑制することができ、ひいては装置の長寿命化
を図ることができる。さらには、エンドレス接触ピスト
ンリング２０によりガス漏れを極力抑制することがで
き、これにより排出ガスＧ２の高圧力を確保することが
できる。

【００６８】図９は、この発明の第７実施の形態として
の無給油往復動式コンプレッサＡのピストンシール構造
３０を示す。このピストンシール構造３０は、エンドレ
ス接触ピストンリング２０の高圧側と低圧側を連通させ
るようにガス通路２５が設けられている点が異なるだけ
で、他の構成はピストンシール構造１４と同様に構成さ
れている。このため、同一構成部材は、同一符号を付し
て詳細な説明は省略する。

【００６９】すなわち、ピストンシール構造３０では、
エンドレス接触ピストンリング２０が装着されるリング
溝２１には、保圧維持が可能な適度な漏れを生じさせる
ガス通路２５が設けられている。

【００７０】本実施形態では、エンドレス接触ピストン
リング２０が装着される部分のピストン２は、該ピスト
ンリング２０の装着のし易さのためにリング溝２１が解
放されるように分割可能に構成されており、かつガス通
路２５は各リング溝２１毎に形成されている。分割部分
は、雄ねじ部５ｄを雌ねじ部２２ａに螺合することによ
り連結することができる。ガス通路２５は、リング溝２
１の奥壁のエンドレス接触ピストンリング２０で覆われ
ない部分に開口する第１開口部２５ａと、ピストン２の
外周面に開口する第２開口部２５ｂとを連通して形成さ
れている。本実施形態では、エンドレス接触ピストンリ
ング２０は、ピストン２の機能部分５の低圧側部分に２
本装着されている。

【００７１】この第７実施形態によれば、エンドレス接
触ピストンリング２０と云えども、ガス通路２５を形成
することにより、他のピストンリング４との差圧の分担
バランスをとることができるので、複数本の装着が可能
となるばかりでなく、排出ガスＧ２の一層の高圧化を確
保することができると共に、摩耗を少なくして寿命の長
期化を図ることができる。

【００７２】

【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、ピストンのリング溝の設けられる機能部分
であって、その少なくとも高圧側部分の外周面部分と、
前記外周面部分に対向するシリンダの内周面部分のいず
れか一方を、低摩擦材で構成したので、ピストンとシリ
ンダとの接触事故を未然に防いで、シリンダに対するピ
ストンの摺動を確保することができること、ラビリンス
シール作用を奏することができること、およびピストン
リング１本当たりの厚みを薄くしてピストンリングの装
着本数を増やすことによって、ピストンリング１本当た
りの差圧を少なくしてガスの漏れ量を減少させることが
できることにより、十分なシール機能と長寿命化とを共
に達成することができる。

【００７３】その上、請求項１の発明によれば、ピスト
ンリングの厚みの薄化により、装置の小型化および低コ
スト化をも達成することができる。

【００７４】また、請求項２の発明によれば、低摩擦材
からなる外周面部分は、コーティング工程を経ることな
く、ピストンの基礎材料そのもので構成することができ
るので、請求項１の発明の効果に加えて、工程の簡略化
を図ることができる。

【００７５】また、請求項３の発明によれば、ピストン
の基礎部分は、特定の材料に限定されるものでなく適宜
選択することができるので、請求項１の発明の効果に加
えて、ピストン材料の選択幅が拡大し、ひいては設計自
由度の拡大を図ることができる。

【００７６】また、請求項４の発明によれば、低摩擦材
からなる内周面部分は、コーティング工程を経ることな
く、シリンダの基礎材料そのもので構成することができ
るので、請求項１の発明の効果に加えて、工程の簡略化
を図ることができ、かつピストンは、特定の材料に限定
されるものでなく適宜選択することができるので、材料
の選択幅が拡大し、ひいては設計自由度の拡大を図るこ
とができる。

【００７７】また、請求項５の発明によれば、シリンダ
の基礎部分は、特定の材料に限定されるものでなく適宜
選択することができるので、請求項４の発明の効果に加
えて、シリンダ材料の選択幅が拡大し、ひいては設計自
由度の拡大を図ることができる。

【００７８】また、請求項６の発明によれば、ピストン
の機能部分の、高圧側部分と低圧側部分とは、それを構
成する材料を相互に独立して適宜選択することができ、
これにより、請求項１〜５のいずれか１項の発明の効果
に加えて、材料選択幅が拡大し、ひいては設計自由度の
拡大を図ることができる。

【００７９】また、請求項７の発明によれば、ピストン
の低圧側部分を高圧側部分よりも小径に形成したので、
低圧側部分のピストンとシリンダとの接触事故を防ぐこ
とができ、これにより請求項６の発明の効果に加えて、
一層の長寿命化を図ることができると共に、低圧側部分
のピストンを鉄またはアルミニウム等の金属材で構成し
たので、コストの低減化をも図ることができる。

【００８０】また、請求項８の発明によれば、エンドレ
ス接触ピストンリングにかかる面圧を小さくして該ピス
トンリングの摩耗を抑制することができると共に、エン
ドレス接触ピストンリングによりガス漏れを極力抑制す
ることができ、これにより請求項１〜７のいずれか１項
の発明の効果に加えて、排出ガスの一層の高圧化を確保
することができる。

【００８１】また、請求項９の発明によれば、エンドレ
ス接触ピストンリングを複数本装着することが可能とな
るので、請求項８の発明の効果に加えて、排出ガスの一
層の高圧化を確保することができると共に、エンドレス
接触ピストンリングの摩耗を少なくして寿命の長期化を
図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態としての無給油往復動式
コンプレッサのピストンシール構造を示す概略断面図で
ある。

【図２】図１のピストンシール構造に適用される合口の
ある接触ピストンリングで、（ａ）は平面図、（ｂ）は
（ａ）の側面図である。

【図３】図１のピストンシール構造に適用される他の合
口のある接触ピストンリングで、（ａ）は平面図、
（ｂ）は（ａ）の側面図である。

【図４】本発明の第２実施形態としての無給油往復動式
コンプレッサのピストンシール構造を示す概略断面図で
ある。

【図５】本発明の第３実施形態としての無給油往復動式
コンプレッサのピストンシール構造を示す概略断面図で
ある。

【図６】本発明の第４実施形態としての無給油往復動式
コンプレッサのピストンシール構造を示す概略断面図で
ある。

【図７】本発明の第５実施形態としての無給油往復動式
コンプレッサのピストンシール構造を示す概略断面図で
ある。

【図８】本発明の第６実施形態としての無給油往復動式
コンプレッサのピストンシール構造を示す概略断面図で
ある。

【図９】本発明の第７実施形態としての無給油往復動式
コンプレッサのピストンシール構造を示す一部概略断面
図である。

【図１０】図８のピストンシール構造に適用されるエン
ドレス接触ピストンリングで、（ａ）は平面図、（ｂ）
は（ａ）のＸｂ−Ｘｂ線に沿う断面図である。

【図１１】図９のピストンシール構造に適用される他の
エンドレス接触ピストンリングで、（ａ）は平面図、
（ｂ）は（ａ）のＸＩｂ−ＸＩｂ線に沿う断面図、
（ｃ）は要部拡大断面図である。

【符号の説明】

１、１０、１１、１２、１３、１４、３０ ピストンシ
ール構造 ２ ピストン ３、２１ リング溝 ４ ピストンリング（合口のある接触ピストンリング） ４ａ、４ｂ 合口 ５ 機能部分 ５ｂ、１５ 高圧側部分 ５ｃ、１６ 低圧側部分 ６ シリンダ ６ａ 内周面部分（シリンダの） ７、９ 外周面部分 ８ 基礎部分 ２０ エンドレス接触ピストンリング ２５ ガス通路 Ａ 無給油往復動式コンプレッサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ１６Ｊ 10/00 Ｆ１６Ｊ 10/00 Ｚ 10/02 10/02 Ｚ (72)発明者 谷口 俊明 東京都江東区東砂６−10−４ 株式会社サ クション瓦斯機関製作所内 (72)発明者 鈴木 伸治 東京都江東区東砂６−10−４ 株式会社サ クション瓦斯機関製作所内 Ｆターム(参考） 3H003 AA02 AC04 AD03 BC03 CB08 3J044 AA02 AA06 AA18 BA01 BA04 BB33 BB37 BC02 BC03 BC06 BC07 BC11 CA01 CA02 CA06 CA10 CB02 CB08 CB24 CC01 DA10

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ピストンの表面に、その軸方向に沿って
   適宜の間隔で複数個設けられたリング溝の各々に、合口
   のある接触ピストンリングを納めて構成される無給油往
   復動式コンプレッサのピストンシール構造において、 前記ピストンの前記リング溝の設けられる機能部分であ
   って、その少なくとも高圧側部分の外周面部分と、前記
   外周面部分に対向するシリンダの内周面部分のいずれか
   一方を、セラミックス、ポリテトラフルオロエチレン、
   ポリイミド、ポリエーテルエーテルケトン等の低摩擦材
   で構成すると共に、他方を適宜の固体材料で構成し、か
   つ前記外周面部分と前記内周面部分との片隙間を０．０
   ３ｍｍ以下になるように設定したことを特徴とする無給
   油往復動式コンプレッサのピストンシール構造。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の無給油往復動式コンプ
   レッサのピストンシール構造であって、 前記外周面部分は、前記ピストンを構成する前記低摩擦
   材からなる無垢材の表面で構成したことを特徴とする無
   給油往復動式コンプレッサのピストンシール構造。
3. 【請求項３】 請求項１に記載の無給油往復動式コンプ
   レッサのピストンシール構造であって、 前記外周面部分は、前記ピストンを構成する基礎部分の
   表面にコーティングした前記低摩擦材で構成したことを
   特徴とする無給油往復動式コンプレッサのピストンシー
   ル構造。
4. 【請求項４】 請求項１に記載の無給油往復動式コンプ
   レッサのピストンシール構造であって、 前記内周面部分は、前記シリンダを構成する前記低摩擦
   材からなる無垢材の表面で構成したことを特徴とする無
   給油往復動式コンプレッサのピストンシール構造。
5. 【請求項５】 請求項１に記載の無給油往復動式コンプ
   レッサのピストンシール構造であって、 前記内周面部分は、前記シリンダを構成する基礎部分の
   表面にコーティングした前記低摩擦材で構成したことを
   特徴とする無給油往復動式コンプレッサのピストンシー
   ル構造。
6. 【請求項６】 請求項１〜５のいずれか１項に記載の無
   給油往復動式コンプレッサのピストンシール構造であっ
   て、 前記ピストンの前記リング溝の設けられる機能部分を、
   圧力差の方向に沿って高圧側部分と低圧側部分とに少な
   くとも２分割すると共に、前記高圧側部分と前記低圧側
   部分とを圧力差の方向に直列に連結して構成したことを
   特徴とする無給油往復動式コンプレッサのピストンシー
   ル構造。
7. 【請求項７】 請求項６に記載の無給油往復動式コンプ
   レッサのピストンシール構造であって、 前記低圧側部分のピストンは、鉄またはアルミニウム等
   の金属材からなる無垢材で構成されると共に、前記高圧
   側部分のピストンよりも小径に形成されていることを特
   徴とする無給油往復動式コンプレッサのピストンシール
   構造。
8. 【請求項８】 請求項１〜７のいずれか１項に記載の無
   給油往復動式コンプレッサのピストンシール構造であっ
   て、 前記ピストンの低圧側部分の末端側に設けられる少なく
   とも１個のリング溝に、エンドレス接触ピストンリング
   を装着して構成したことを特徴とする無給油往復動式コ
   ンプレッサのピストンシール構造。
9. 【請求項９】 請求項８に記載の無給油往復動式コンプ
   レッサのピストンシール構造であって、 前記エンドレス接触ピストンリングの高圧側と低圧側を
   連通させるように、保圧維持が可能な適度な漏れを生じ
   させるガス通路が設けられていることを特徴とする無給
   油往復動式コンプレッサのピストンシール構造。