JP2003049945A - ピストンリング - Google Patents
ピストンリングInfo
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- piston ring
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
- F16J9/00—Piston-rings, e.g. non-metallic piston-rings, seats therefor; Ring sealings of similar construction
- F16J9/02—L-section rings
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
- F16J9/00—Piston-rings, e.g. non-metallic piston-rings, seats therefor; Ring sealings of similar construction
- F16J9/28—Piston-rings, e.g. non-metallic piston-rings, seats therefor; Ring sealings of similar construction of non-metals
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)
- Compressor (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 経済性に優れ、かつ低摩耗のピストンリング
を形成する。 【解決手段】 乾式作動ピストン・コンプレッサ用のピ
ストンリング１０は、間隙すなわち突合せ連結部１０
ｅ，１０ｆを有する第１および第２リング部材１０ａ，
１０ｂから成る。リング部材１０ａ，１０ｂは、軸線Ｃ
に関して相互に同心的に位置するように配置される。第
１リング部材１０ａは、軸線Ｃの方向に延在する第１ア
ーム１０ｈと、軸線Ｃに対して半径方向外方に延在する
第２アーム１０ｇとを有するＬ形状の断面を有する。第
２アーム１０ｇは第１支持面１０ｌを有すると共に第２
リング部材１０ｂは第２支持面１０ｋを有する。第１お
よび第２支持面１０ｌ，１０ｋは相互に上下に重なり合
い完全に嵌合するように形成される。第１および第２支
持面１０ｌ，１０ｋは不連続部Ｕ１，Ｕ２を呈する。
を形成する。 【解決手段】 乾式作動ピストン・コンプレッサ用のピ
ストンリング１０は、間隙すなわち突合せ連結部１０
ｅ，１０ｆを有する第１および第２リング部材１０ａ，
１０ｂから成る。リング部材１０ａ，１０ｂは、軸線Ｃ
に関して相互に同心的に位置するように配置される。第
１リング部材１０ａは、軸線Ｃの方向に延在する第１ア
ーム１０ｈと、軸線Ｃに対して半径方向外方に延在する
第２アーム１０ｇとを有するＬ形状の断面を有する。第
２アーム１０ｇは第１支持面１０ｌを有すると共に第２
リング部材１０ｂは第２支持面１０ｋを有する。第１お
よび第２支持面１０ｌ，１０ｋは相互に上下に重なり合
い完全に嵌合するように形成される。第１および第２支
持面１０ｌ，１０ｋは不連続部Ｕ１，Ｕ２を呈する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は乾式作動ピストンコ
ンプレッサのためのピストンリングに関する。
ンプレッサのためのピストンリングに関する。
【０００２】
【従来の技術】国際特許出願公報第ＷＯ９７／１９２８
０号は乾式作動ピストン・コンプレッサ用のピストンリ
ングを開示している。該ピストンリングは、例えばＰＴ
ＦＥなどのプラスチック材料から形成された２個のリン
グ部材から成る。このピストンリングは、圧力が変動し
たとき、特にピストンリングの近傍にて気体流の反転が
生じたときにフラッタ運動とも称される半径方向の運動
を受けるという不都合がある。これによりピストンリン
グの摩耗が大きくなり、結果としてピストン・コンプレ
ッサの寿命が不十分となり得る。水素などの非常に軽い
気体の圧縮に対しては特に、長期に亙り良好で一定のシ
ール効率を有するピストンリングが必要である。
０号は乾式作動ピストン・コンプレッサ用のピストンリ
ングを開示している。該ピストンリングは、例えばＰＴ
ＦＥなどのプラスチック材料から形成された２個のリン
グ部材から成る。このピストンリングは、圧力が変動し
たとき、特にピストンリングの近傍にて気体流の反転が
生じたときにフラッタ運動とも称される半径方向の運動
を受けるという不都合がある。これによりピストンリン
グの摩耗が大きくなり、結果としてピストン・コンプレ
ッサの寿命が不十分となり得る。水素などの非常に軽い
気体の圧縮に対しては特に、長期に亙り良好で一定のシ
ール効率を有するピストンリングが必要である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、乾式
作動ピストン・コンプレッサ用の、特に非常に軽い気体
の圧縮のための、経済性により優れ、かつ特に低摩耗性
であるピストンリングを製造することにある。
作動ピストン・コンプレッサ用の、特に非常に軽い気体
の圧縮のための、経済性により優れ、かつ特に低摩耗性
であるピストンリングを製造することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】この目的は、請求項１の
特徴を有するピストンリングにより達成される。従属請
求項２乃至８は、更に好適なピストンリング設計態様に
関する。
特徴を有するピストンリングにより達成される。従属請
求項２乃至８は、更に好適なピストンリング設計態様に
関する。
【０００５】特に、本発明の目的は、間隙すなわち突合
せ連結部を有する第１および第２リング部材から成るピ
ストンリングにより達成され、上記２個のリング部材は
相互に上下に重なり合うべく共通軸線に対して相互に同
心的に配置される。上記第１リング部材は、上記軸線の
方向に延在する第１アームと、上記軸線に対して本質的
に半径方向外方に延在する第２アームとを有する本質的
にＬ形状の断面を呈する。上記第２アームは第１支持面
を有すると共に上記第２リング部材は第２支持面を有す
る。上記第１および第２支持面は相互に上下に重なり合
い完全に嵌合するように形成される。上記第１および第
２支持面は、不連続部を呈する。
せ連結部を有する第１および第２リング部材から成るピ
ストンリングにより達成され、上記２個のリング部材は
相互に上下に重なり合うべく共通軸線に対して相互に同
心的に配置される。上記第１リング部材は、上記軸線の
方向に延在する第１アームと、上記軸線に対して本質的
に半径方向外方に延在する第２アームとを有する本質的
にＬ形状の断面を呈する。上記第２アームは第１支持面
を有すると共に上記第２リング部材は第２支持面を有す
る。上記第１および第２支持面は相互に上下に重なり合
い完全に嵌合するように形成される。上記第１および第
２支持面は、不連続部を呈する。
【０００６】上記両リング部材の第１および第２支持面
は各々、折れ目部（Ｋｎｉｃｋｓｔｅｌｌｅ）もしくは
肩部として形成される不連続部を呈する。これらの不連
続部は好適には、上記軸線と同心的な方向に延在する。
また各不連続部は好適には、相互に上下に重なり合う両
リング部材の不連続部が一致するように配置される。こ
れらの不連続部により、２つのリング部材は半径方向に
おける内方もしくは外方の運動に関して相互に機械的に
連結される。その結果、一方のリング部材の半径方向運
動は他方のリング部材の運動と無関係には行われ得な
い。この機械的連結により２つのリング部材の間におけ
る往復フラッタ運動が防止されることから、本発明に係
るピストンリングが呈する摩耗は極めて僅かである。
は各々、折れ目部（Ｋｎｉｃｋｓｔｅｌｌｅ）もしくは
肩部として形成される不連続部を呈する。これらの不連
続部は好適には、上記軸線と同心的な方向に延在する。
また各不連続部は好適には、相互に上下に重なり合う両
リング部材の不連続部が一致するように配置される。こ
れらの不連続部により、２つのリング部材は半径方向に
おける内方もしくは外方の運動に関して相互に機械的に
連結される。その結果、一方のリング部材の半径方向運
動は他方のリング部材の運動と無関係には行われ得な
い。この機械的連結により２つのリング部材の間におけ
る往復フラッタ運動が防止されることから、本発明に係
るピストンリングが呈する摩耗は極めて僅かである。
【０００７】乾式作動ピストン・コンプレッサにおいて
は、各ピストンリングを潤滑すると共にシールとしても
作用する潤滑油が利用できない。このために、斯かる乾
式作動用途に対して金属ピストンリングは適切でない。
乾式作動用途で使用される摩擦対合は、一方の摩擦組合
物に含まれた固体潤滑剤に基づいて機能する。この故に
本発明に係るピストンリングは、ＰＴＦＥ、グラファイ
トまたは硫化モリブデンなどの固体潤滑剤により特に乾
式作動のために改質されたプラスチック材料から形成さ
れる。
は、各ピストンリングを潤滑すると共にシールとしても
作用する潤滑油が利用できない。このために、斯かる乾
式作動用途に対して金属ピストンリングは適切でない。
乾式作動用途で使用される摩擦対合は、一方の摩擦組合
物に含まれた固体潤滑剤に基づいて機能する。この故に
本発明に係るピストンリングは、ＰＴＦＥ、グラファイ
トまたは硫化モリブデンなどの固体潤滑剤により特に乾
式作動のために改質されたプラスチック材料から形成さ
れる。
【０００８】例えば水素の場合の様に、非常に軽い気体
を基本的に非常な高圧へと圧縮する上で、漏出を最小限
にするために、非常に高いシール効率を有するシール要
素が必須である。高いシール効率は、２個のピストンリ
ングを組合せ、例えば隆起部もしくは連続した間隙が生
じない様に二重リング（Ｔｗｉｎ−Ｒｉｎｇ）を形成す
ることで達成され得る。
を基本的に非常な高圧へと圧縮する上で、漏出を最小限
にするために、非常に高いシール効率を有するシール要
素が必須である。高いシール効率は、２個のピストンリ
ングを組合せ、例えば隆起部もしくは連続した間隙が生
じない様に二重リング（Ｔｗｉｎ−Ｒｉｎｇ）を形成す
ることで達成され得る。
【０００９】乾式作動摩擦シールの自己潤滑効果は、潤
滑油を供給するピストンリングが次第に摩耗するという
結果を有する。当業界で公知のピストンリングは、気体
流の反転が生じる場合に、両リング部材が半径方向にお
いて相互に対して動かされ得、結果としてフラッタ運動
が生ずるという不都合がある。２個のリングの表面の内
でシリンダ壁に臨んでシールを形成する領域にては圧力
分布が一定でないことから、半径方向に移動する可能性
があると２つのリング部材の一方が他方よりも早期に摩
耗する結果となる。この不均一な摩耗により２つのリン
グ部材はもはや相互に完全には重なり合わなくなり、そ
の結果、間隙が生じ、特に高圧下の非常に軽い気体の場
合には大量の気体の漏出が生ずる。この事実は、乾式作
動コンプレッサの出力を相当に損なう。本発明に係るピ
ストンリングは、高圧縮圧力までの非常に軽い気体の乾
式作動圧縮に対して特に適切である。該ピストンリング
は、２つのリング部材から成る構造と各支持面上におけ
る不連続部によりもたらされる相互連結とに依り、作動
中に均一で調和した摩耗が生ずるという利点を有する。
両リング部材は圧縮されるべき流体の圧力により相互に
対して押圧されると共に、圧力が反転したときに両リン
グ部材は上記不連続部により相互にロックされることか
ら、作動中において相互に対する運動は全く生じない
か、または極めて僅かしか生じない。そのため、例えば
シリンダに面する両リング部材のシール表面は均一な材
料剥離を受ける。この様にして、局所的な漏出箇所は全
く形成されずまたは僅かしか形成されず、その結果、乾
式作動コンプレッサのピストンリングのシール効率は長
期の動作寿命に亙りほとんど一定に維持される。
滑油を供給するピストンリングが次第に摩耗するという
結果を有する。当業界で公知のピストンリングは、気体
流の反転が生じる場合に、両リング部材が半径方向にお
いて相互に対して動かされ得、結果としてフラッタ運動
が生ずるという不都合がある。２個のリングの表面の内
でシリンダ壁に臨んでシールを形成する領域にては圧力
分布が一定でないことから、半径方向に移動する可能性
があると２つのリング部材の一方が他方よりも早期に摩
耗する結果となる。この不均一な摩耗により２つのリン
グ部材はもはや相互に完全には重なり合わなくなり、そ
の結果、間隙が生じ、特に高圧下の非常に軽い気体の場
合には大量の気体の漏出が生ずる。この事実は、乾式作
動コンプレッサの出力を相当に損なう。本発明に係るピ
ストンリングは、高圧縮圧力までの非常に軽い気体の乾
式作動圧縮に対して特に適切である。該ピストンリング
は、２つのリング部材から成る構造と各支持面上におけ
る不連続部によりもたらされる相互連結とに依り、作動
中に均一で調和した摩耗が生ずるという利点を有する。
両リング部材は圧縮されるべき流体の圧力により相互に
対して押圧されると共に、圧力が反転したときに両リン
グ部材は上記不連続部により相互にロックされることか
ら、作動中において相互に対する運動は全く生じない
か、または極めて僅かしか生じない。そのため、例えば
シリンダに面する両リング部材のシール表面は均一な材
料剥離を受ける。この様にして、局所的な漏出箇所は全
く形成されずまたは僅かしか形成されず、その結果、乾
式作動コンプレッサのピストンリングのシール効率は長
期の動作寿命に亙りほとんど一定に維持される。
【００１０】本発明に係るピストンリングの更なる利点
は、対向する支持面間の間隙は両リング部材の相互連結
のために汚れないか、または殆ど汚れないという事実で
ある。
は、対向する支持面間の間隙は両リング部材の相互連結
のために汚れないか、または殆ど汚れないという事実で
ある。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下においては、幾つかの例示的
設計態様を用いて本発明を更に説明する。図１は、部分
的に示されたピストン２が上下移動可能に配置されたシ
リンダ１を有する乾式作動ピストン・コンプレッサの長
手断面を示している。ピストン２の下端部は、図示して
いない公知の手法でクランク機構に接続されるピストン
・ロッドへと移行する。ピストン２の上方には圧縮チャ
ンバが在り、該チャンバ内では、圧縮されるべき気体が
ピストン２の下降ストロークの間に不図示の公知の手法
で吸引され、またそれに続く上昇ストロークの間に圧縮
されて上記圧縮チャンバから排出される。ピストン２
は、ピストン・ロッドに接続されたスリーブ６を備え
る。一例として、スリーブ６に沿って相互に上下に重ね
られると共に相互から離間された７個のピストンリング
１０が配置される。ピストン２は、該ピストン２の個々
の部品ならびに各ピストンリング１０が該ピストン２の
上端部に螺着されたナットにより一体的に保持されると
いうアセンブリとして形成される。ピストン２は、中央
軸線Ｃを有する。
設計態様を用いて本発明を更に説明する。図１は、部分
的に示されたピストン２が上下移動可能に配置されたシ
リンダ１を有する乾式作動ピストン・コンプレッサの長
手断面を示している。ピストン２の下端部は、図示して
いない公知の手法でクランク機構に接続されるピストン
・ロッドへと移行する。ピストン２の上方には圧縮チャ
ンバが在り、該チャンバ内では、圧縮されるべき気体が
ピストン２の下降ストロークの間に不図示の公知の手法
で吸引され、またそれに続く上昇ストロークの間に圧縮
されて上記圧縮チャンバから排出される。ピストン２
は、ピストン・ロッドに接続されたスリーブ６を備え
る。一例として、スリーブ６に沿って相互に上下に重ね
られると共に相互から離間された７個のピストンリング
１０が配置される。ピストン２は、該ピストン２の個々
の部品ならびに各ピストンリング１０が該ピストン２の
上端部に螺着されたナットにより一体的に保持されると
いうアセンブリとして形成される。ピストン２は、中央
軸線Ｃを有する。
【００１２】示された組立式ピストン２は、個々の部品
から形成されると共に、軸線方向に延在するスリーブ
６、該スリーブの回りに配置されたチャンバ・リング８
ａ，８ｂ、ならびに、各スロット内に配置されたピスト
ンリング１０から成る。これらのピストンリング１０
は、各々が第１リング部材１０ａおよび第２リング部材
１０ｂから形成される。両リング部材１０ａ，１０ｂと
もに、相互に接触する表面の部分が相互に上下に確実嵌
合で重なり合うような方式で相互に嵌合するように形成
される。両リング部材１０ａ，１０ｂは夫々表面１０
ｃ，１０ｄを有するが、これらの表面はシリンダ壁１ａ
に面すると共にピストン２の作動中にシリンダ壁１ａに
沿い上下に摺動運動を行う。
から形成されると共に、軸線方向に延在するスリーブ
６、該スリーブの回りに配置されたチャンバ・リング８
ａ，８ｂ、ならびに、各スロット内に配置されたピスト
ンリング１０から成る。これらのピストンリング１０
は、各々が第１リング部材１０ａおよび第２リング部材
１０ｂから形成される。両リング部材１０ａ，１０ｂと
もに、相互に接触する表面の部分が相互に上下に確実嵌
合で重なり合うような方式で相互に嵌合するように形成
される。両リング部材１０ａ，１０ｂは夫々表面１０
ｃ，１０ｄを有するが、これらの表面はシリンダ壁１ａ
に面すると共にピストン２の作動中にシリンダ壁１ａに
沿い上下に摺動運動を行う。
【００１３】第１リング部材１０ａはシリンダ１におい
て、圧力側に配置される。この場合、気体圧力９は軸線
方向９ａならびに半径方向９ｂにおいて第１リング部材
１０ａに力を及ぼすことから、ピストンリング１０全体
は、先ず半径方向においてシリンダ１の内壁１ａに押圧
され、次に、圧力側から離間した溝の境界表面に対して
軸線方向に押圧される。この様にして、作動中における
ピストンリング１０のシール効率が高められると共に、
両リング部材１０ａ，１０ｂは互いの間において相対的
に運動することなく確実嵌合により上記溝内に一体的に
保持される。例えば圧力側の気体圧力９が内側キャビテ
ィ９ｃ内の圧力より低下したとき、ピストンの伸張スト
ロークの間に圧力反転が生じ得る。これは、ピストンリ
ング１０の領域における気体流の反転を生じ、その場合
に図１に係る配置においては残存気体が内側キャビティ
９ｃから上方に流出する。この気体流の反転の間におい
ても両リング部材１０ａ，１０ｂは半径方向における運
動に関して相互に堅固に連結されることから、両リング
部材１０ａ，１０ｂは同一の運動を行い、よって両者間
の相対運動は生じない。この相互的な確実接続（ｆｏｒ
ｍｓｃｈｌｕｅｓｓｉｇｅ Ｖｅｒｂｉｎｄｕｎｇ）の
結果、両リング部材１０ａ，１０ｂの表面領域１０ｃ，
１０ｄは均一な様式で摩耗するようにシリンダ壁１ａに
対して摺動かつ擦過することから、局部的な漏出箇所は
発生せず、且つ両リング部材１０ａ，１０ｂは長期の動
作寿命に亙り同じ効率を有してシリンダ壁１ａによって
支持される。
て、圧力側に配置される。この場合、気体圧力９は軸線
方向９ａならびに半径方向９ｂにおいて第１リング部材
１０ａに力を及ぼすことから、ピストンリング１０全体
は、先ず半径方向においてシリンダ１の内壁１ａに押圧
され、次に、圧力側から離間した溝の境界表面に対して
軸線方向に押圧される。この様にして、作動中における
ピストンリング１０のシール効率が高められると共に、
両リング部材１０ａ，１０ｂは互いの間において相対的
に運動することなく確実嵌合により上記溝内に一体的に
保持される。例えば圧力側の気体圧力９が内側キャビテ
ィ９ｃ内の圧力より低下したとき、ピストンの伸張スト
ロークの間に圧力反転が生じ得る。これは、ピストンリ
ング１０の領域における気体流の反転を生じ、その場合
に図１に係る配置においては残存気体が内側キャビティ
９ｃから上方に流出する。この気体流の反転の間におい
ても両リング部材１０ａ，１０ｂは半径方向における運
動に関して相互に堅固に連結されることから、両リング
部材１０ａ，１０ｂは同一の運動を行い、よって両者間
の相対運動は生じない。この相互的な確実接続（ｆｏｒ
ｍｓｃｈｌｕｅｓｓｉｇｅ Ｖｅｒｂｉｎｄｕｎｇ）の
結果、両リング部材１０ａ，１０ｂの表面領域１０ｃ，
１０ｄは均一な様式で摩耗するようにシリンダ壁１ａに
対して摺動かつ擦過することから、局部的な漏出箇所は
発生せず、且つ両リング部材１０ａ，１０ｂは長期の動
作寿命に亙り同じ効率を有してシリンダ壁１ａによって
支持される。
【００１４】図１に示されると共にリング部材１０ａ，
１０ｂから成るピストンリング１０は、図２（ａ）、図
２（ｂ）においては平面図で、且つ図３（ａ）、図３
（ｂ）では断面図で示される。両リング部材１０ａ，１
０ｂは基本的に円形状を有すると共に、中央軸線Ｃに対
して同心的である。図２（ａ）はピストンリング１０の
第１リング部材１０ａを示しているが、該部分はＬ形状
もしくは略Ｌ形状の断面と、間隙すなわち突合せ連結部
１０ｅとを有するように形成される。このリング部材１
０ａは２つのアーム１０ｇ，１０ｈを有するが、第１ア
ーム１０ｈは軸線Ｃに平行な方向に延在すると共に、第
２アーム１０ｇは軸線Ｃに対して半径方向もしくは略々
半径方向において外方に延在する。間隙すなわち突合せ
連結部１０ｅの幅は、第１リング部材１０ａの円周に沿
って該第１リング部材１０ａに対して一定のばね様の運
動が可能であるように形成される。
１０ｂから成るピストンリング１０は、図２（ａ）、図
２（ｂ）においては平面図で、且つ図３（ａ）、図３
（ｂ）では断面図で示される。両リング部材１０ａ，１
０ｂは基本的に円形状を有すると共に、中央軸線Ｃに対
して同心的である。図２（ａ）はピストンリング１０の
第１リング部材１０ａを示しているが、該部分はＬ形状
もしくは略Ｌ形状の断面と、間隙すなわち突合せ連結部
１０ｅとを有するように形成される。このリング部材１
０ａは２つのアーム１０ｇ，１０ｈを有するが、第１ア
ーム１０ｈは軸線Ｃに平行な方向に延在すると共に、第
２アーム１０ｇは軸線Ｃに対して半径方向もしくは略々
半径方向において外方に延在する。間隙すなわち突合せ
連結部１０ｅの幅は、第１リング部材１０ａの円周に沿
って該第１リング部材１０ａに対して一定のばね様の運
動が可能であるように形成される。
【００１５】図３（ａ）は、図２（ａ）の切断線Ａ−Ａ
に沿った第１リング部材１０ａの断面を示している。Ｌ
形状設計態様を有する第１リング部材１０ａは、軸線Ｃ
に平行に延在し、かつ外側表面１０ｏおよび内側表面１
０ｎを有する第１アーム１０ｈを有する。軸線Ｃに対し
て半径方向に延在する第２アーム１０ｇは、軸線Ｃに対
して直交する方向に延在する外側表面１０ｐを有する。
内側表面１０ｌは段部１０ｓを呈し、該段部は軸線Ｃに
平行に延在することから点Ｕ１および点Ｕ３にては不連
続部が形成される。この“不連続部（Ｕｎｓｔｅｔｉｇ
ｋｅｉｔ）”という語句は、上記表面の延長部が折れ目
部（Ｋｎｉｃｋｓｔｅｌｌｅ）を呈するという特性を意
味すべく使用される。図３（ａ）から理解され得る如
く、内側表面１０ｌは段部１０ｓによって生じる第１ア
ーム１０ｈの回りに延在する溝を有する。
に沿った第１リング部材１０ａの断面を示している。Ｌ
形状設計態様を有する第１リング部材１０ａは、軸線Ｃ
に平行に延在し、かつ外側表面１０ｏおよび内側表面１
０ｎを有する第１アーム１０ｈを有する。軸線Ｃに対し
て半径方向に延在する第２アーム１０ｇは、軸線Ｃに対
して直交する方向に延在する外側表面１０ｐを有する。
内側表面１０ｌは段部１０ｓを呈し、該段部は軸線Ｃに
平行に延在することから点Ｕ１および点Ｕ３にては不連
続部が形成される。この“不連続部（Ｕｎｓｔｅｔｉｇ
ｋｅｉｔ）”という語句は、上記表面の延長部が折れ目
部（Ｋｎｉｃｋｓｔｅｌｌｅ）を呈するという特性を意
味すべく使用される。図３（ａ）から理解され得る如
く、内側表面１０ｌは段部１０ｓによって生じる第１ア
ーム１０ｈの回りに延在する溝を有する。
【００１６】図３（ｂ）は、図２（ｂ）の切断線Ｂ−Ｂ
に沿った第２リング部材１０ｂの断面を示している。第
２リング部材１０ｂは、第１リング部材１０ａの両内側
表面の形状に対応して嵌合するように形成される。リン
グ要素１０ｉは４つの面、すなわち、上記シリンダ壁に
面する面１０ｃ、チャンバ・リング８に面する面１０
ｑ、ならびに、第１リング部材１０ａに面する２つの面
１０ｍ，１０ｋを有する。最後に述べた２つの支持面１
０ｍ，１０ｋは、リング部材１０ａ，１０ｂの一方が他
方の内側に配置されたときに確実嵌合にて２つの支持面
１０ｌ，１０ｎに対して該支持面１０ｍ，１０ｋが着座
するような方式で第１リング部材１０ａに合致するよう
に形成される。
に沿った第２リング部材１０ｂの断面を示している。第
２リング部材１０ｂは、第１リング部材１０ａの両内側
表面の形状に対応して嵌合するように形成される。リン
グ要素１０ｉは４つの面、すなわち、上記シリンダ壁に
面する面１０ｃ、チャンバ・リング８に面する面１０
ｑ、ならびに、第１リング部材１０ａに面する２つの面
１０ｍ，１０ｋを有する。最後に述べた２つの支持面１
０ｍ，１０ｋは、リング部材１０ａ，１０ｂの一方が他
方の内側に配置されたときに確実嵌合にて２つの支持面
１０ｌ，１０ｎに対して該支持面１０ｍ，１０ｋが着座
するような方式で第１リング部材１０ａに合致するよう
に形成される。
【００１７】図２（ｂ）は第２リング部材１０ｂの平面
図を示す。該第２リング部材１０ｂは、間隙すなわち突
合せ連結部１０ｆと、該間隙の逆側に位置すると共に軸
線Ｃに向けて突出するタペット１０ｋとを呈する。ピス
トンリング１０が組立てられたとき、図２（ａ）、図２
（ｂ）に示された配向を維持し乍ら第２リング部材１０
ｂは第１リング部材１０ａ上に配置されることから、タ
ペット１０ｋは第１リング部材１０ａの間隙すなわち突
合せ連結部１０ｅ内に位置する。結果として両リング部
材１０ａ，１０ｂは、相互に対する回転が防止される。
間隙すなわち突合せ連結部１０ｅにおいて第２リング部
材１０ｂがその円周に沿う移動に関して一定の自由度を
維持する如く、タペット１０ｋは間隙すなわち突合せ連
結部１０ｅのサイズよりも狭幅に形成されると有利であ
る。
図を示す。該第２リング部材１０ｂは、間隙すなわち突
合せ連結部１０ｆと、該間隙の逆側に位置すると共に軸
線Ｃに向けて突出するタペット１０ｋとを呈する。ピス
トンリング１０が組立てられたとき、図２（ａ）、図２
（ｂ）に示された配向を維持し乍ら第２リング部材１０
ｂは第１リング部材１０ａ上に配置されることから、タ
ペット１０ｋは第１リング部材１０ａの間隙すなわち突
合せ連結部１０ｅ内に位置する。結果として両リング部
材１０ａ，１０ｂは、相互に対する回転が防止される。
間隙すなわち突合せ連結部１０ｅにおいて第２リング部
材１０ｂがその円周に沿う移動に関して一定の自由度を
維持する如く、タペット１０ｋは間隙すなわち突合せ連
結部１０ｅのサイズよりも狭幅に形成されると有利であ
る。
【００１８】図２（ａ）、図２（ｂ）、図３（ａ）、図
３（ｂ）に示されたピストンリング１０は、製造が特に
安価であるという利点を有する。これは、第１リング部
材１０ａにおける段部１０ｓの作製が容易であると共
に、両リング部材１０ａ，１０ｂは傾斜表面ではなく相
互に対して単に平行なもしくは直交する表面を呈するか
らである。この事実に依り、製造が安価になると共に、
製造されるリング部材１０ａ，１０ｂの寸法的安定性お
よび許容誤差の制御が容易となり得る。
３（ｂ）に示されたピストンリング１０は、製造が特に
安価であるという利点を有する。これは、第１リング部
材１０ａにおける段部１０ｓの作製が容易であると共
に、両リング部材１０ａ，１０ｂは傾斜表面ではなく相
互に対して単に平行なもしくは直交する表面を呈するか
らである。この事実に依り、製造が安価になると共に、
製造されるリング部材１０ａ，１０ｂの寸法的安定性お
よび許容誤差の制御が容易となり得る。
【００１９】図１は、ピストンリング１０が配置された
組立式ピストン２を示している。但し、組立式ピストン
２である代わりにピストン２は、自身の回りに延在する
溝により形成されたリング・キャビティを呈することも
可能である。該リング・キャビティ内には例えば図２
（ａ）、図２（ｂ）、図３（ａ）、図３（ｂ）に示され
たようなピストンリング１０が配置される。故に、本発
明に係るピストンリングは、組立式ピストン２に対して
のみ適するものではない。
組立式ピストン２を示している。但し、組立式ピストン
２である代わりにピストン２は、自身の回りに延在する
溝により形成されたリング・キャビティを呈することも
可能である。該リング・キャビティ内には例えば図２
（ａ）、図２（ｂ）、図３（ａ）、図３（ｂ）に示され
たようなピストンリング１０が配置される。故に、本発
明に係るピストンリングは、組立式ピストン２に対して
のみ適するものではない。
【００２０】図４（ａ）および図４（ｂ）は、第１リン
グ部材１０ａおよび第２リング部材１０ｂから成るピス
トンリング１０に対する更なる例示的設計態様の断面を
示している。第１リング部材１０ａの第１支持面１０ｌ
は、不連続部Ｕ１を呈する。不連続部Ｕ１は、軸線Ｃに
対して同心的に延在する。第１支持面１０ｌは不連続部
Ｕ１から、軸線Ｃに対して直交する方向すなわち表面１
０ｐに平行な方向において外方に延在する。第１支持面
１０ｌはまた、不連続部Ｕ１から一定角度にて内方に延
在して、円錐を形成する。第２リング部材１０ｂの第２
支持面１０ｋは、第１支持面１０ｌに嵌合すると共に不
連続部Ｕ２を呈するように形成される。
グ部材１０ａおよび第２リング部材１０ｂから成るピス
トンリング１０に対する更なる例示的設計態様の断面を
示している。第１リング部材１０ａの第１支持面１０ｌ
は、不連続部Ｕ１を呈する。不連続部Ｕ１は、軸線Ｃに
対して同心的に延在する。第１支持面１０ｌは不連続部
Ｕ１から、軸線Ｃに対して直交する方向すなわち表面１
０ｐに平行な方向において外方に延在する。第１支持面
１０ｌはまた、不連続部Ｕ１から一定角度にて内方に延
在して、円錐を形成する。第２リング部材１０ｂの第２
支持面１０ｋは、第１支持面１０ｌに嵌合すると共に不
連続部Ｕ２を呈するように形成される。
【００２１】図５（ａ）および図５（ｂ）は、第１リン
グ部材１０ａおよび第２リング部材１０ｂから成るピス
トンリング１０に対する更なる例示的設計態様の断面を
示している。第１リング部材１０ａの第１支持面１０ｌ
は、２つの不連続部Ｕ１およびＵ３を呈する。不連続部
Ｕ１およびＵ３は、軸線Ｃに対して同心的に延在する。
第２リング部材１０ｂの第２支持面１０ｋは、第１支持
面１０ｌに対して完全嵌合するように形成されると共
に、２つの不連続部Ｕ２およびＵ４を呈する。
グ部材１０ａおよび第２リング部材１０ｂから成るピス
トンリング１０に対する更なる例示的設計態様の断面を
示している。第１リング部材１０ａの第１支持面１０ｌ
は、２つの不連続部Ｕ１およびＵ３を呈する。不連続部
Ｕ１およびＵ３は、軸線Ｃに対して同心的に延在する。
第２リング部材１０ｂの第２支持面１０ｋは、第１支持
面１０ｌに対して完全嵌合するように形成されると共
に、２つの不連続部Ｕ２およびＵ４を呈する。
【００２２】図６（ａ）および図６（ｂ）は、第１リン
グ部材１０ａおよび第２リング部材１０ｂから成るピス
トンリング１０に対する更なる例示的設計態様を断面で
示している。第１リング部材１０ａの第１支持面１０ｌ
は、不連続部Ｕ１を呈する。不連続部Ｕ１は、軸線Ｃに
対して同心的に延在する。第１支持面１０ｌは不連続部
Ｕ１から、軸線Ｃに対して直交する方向すなわち表面１
０ｐに平行な方向において外方に延在する。第１負荷支
持領域１０ｌはまた不連続部Ｕ１から、円の一部の形態
の輪郭を有して内方に延在する。第２リング部材１０ｂ
の第２支持面１０ｋは、第１支持面１０ｌに完全嵌合す
ると共に不連続部Ｕ２を呈するように形成される。
グ部材１０ａおよび第２リング部材１０ｂから成るピス
トンリング１０に対する更なる例示的設計態様を断面で
示している。第１リング部材１０ａの第１支持面１０ｌ
は、不連続部Ｕ１を呈する。不連続部Ｕ１は、軸線Ｃに
対して同心的に延在する。第１支持面１０ｌは不連続部
Ｕ１から、軸線Ｃに対して直交する方向すなわち表面１
０ｐに平行な方向において外方に延在する。第１負荷支
持領域１０ｌはまた不連続部Ｕ１から、円の一部の形態
の輪郭を有して内方に延在する。第２リング部材１０ｂ
の第２支持面１０ｋは、第１支持面１０ｌに完全嵌合す
ると共に不連続部Ｕ２を呈するように形成される。
【００２３】本発明に係るピストンリング１０の利点
は、２個のリング部材１０ａ，１０ｂの支持面１０ｌ，
１０ｎ，１０ｋ，１０ｍが、長期に亙るピストンリング
１０の作動の間においても確実接続で一体的に連結され
るという事実から理解され得る。２個のリング部材１０
ａ，１０ｂは、面１０ｌ，１０ｎ，１０ｋ，１０ｍに対
する気体圧力９の直接作用が可及的に防止されるような
方式で形成される。リング部材１０ａ，１０ｂに作用す
る気体圧力９は通常は連結部１０ｆに作用し、第２リン
グ部材１０ｂの円周に沿う方向に作用する力を引き起こ
す。しかし第２リング部材１０ｂは第１リング部材１０
ａ内に相互係合していることから、斯かる力にも関わら
ず、第１リング部材１０ａからの第２リング部材１０ｂ
の揚動は起きず、故に気体圧力は面１０ｌ，１０ｎ，１
０ｋ，１０ｍに対して直接的に作用し得ない。第２リン
グ部材１０ｂの面１０ｍ，１０ｋに対して気体圧力が直
接作用すると、第２リング部材１０ｂが比較的に早期な
摩耗を生じる。この影響を防止すべく本発明に係るピス
トンリング１０は、第１リング部材１０ａからの第２リ
ング部材１０ｂのいかなる相対揚動も防止する不連続部
Ｕ１，Ｕ２を呈するリング部材１０ａ，１０ｂを有す
る。図１に依ればピストンリング１０は軸線方向におい
ては方向９ａの気体の作用によりチャンバ・リング８ｂ
に対して押圧されると共に、半径方向においては方向９
ｂの気体の作用によりシリンダ１の壁１ａに押圧され
る。この圧力により負荷された第１リング部材１０ａは
対応する力を第２リング部材１０ｂに及ぼす。支持面１
０ｌ，１０ｋの相互係合形状に依り、気体圧力により作
用する力は２個のリング部材１０ａ，１０ｂの相互支持
を高めることから、支持面１０ｋ，１０ｌ，１０ｍ，１
０ｎは相互に対して更に堅固に押圧される。この様にし
て、支持面１０ｋ，１０ｌ，１０ｍ，１０ｎに対する気
体圧力の直接作用は防止される。
は、２個のリング部材１０ａ，１０ｂの支持面１０ｌ，
１０ｎ，１０ｋ，１０ｍが、長期に亙るピストンリング
１０の作動の間においても確実接続で一体的に連結され
るという事実から理解され得る。２個のリング部材１０
ａ，１０ｂは、面１０ｌ，１０ｎ，１０ｋ，１０ｍに対
する気体圧力９の直接作用が可及的に防止されるような
方式で形成される。リング部材１０ａ，１０ｂに作用す
る気体圧力９は通常は連結部１０ｆに作用し、第２リン
グ部材１０ｂの円周に沿う方向に作用する力を引き起こ
す。しかし第２リング部材１０ｂは第１リング部材１０
ａ内に相互係合していることから、斯かる力にも関わら
ず、第１リング部材１０ａからの第２リング部材１０ｂ
の揚動は起きず、故に気体圧力は面１０ｌ，１０ｎ，１
０ｋ，１０ｍに対して直接的に作用し得ない。第２リン
グ部材１０ｂの面１０ｍ，１０ｋに対して気体圧力が直
接作用すると、第２リング部材１０ｂが比較的に早期な
摩耗を生じる。この影響を防止すべく本発明に係るピス
トンリング１０は、第１リング部材１０ａからの第２リ
ング部材１０ｂのいかなる相対揚動も防止する不連続部
Ｕ１，Ｕ２を呈するリング部材１０ａ，１０ｂを有す
る。図１に依ればピストンリング１０は軸線方向におい
ては方向９ａの気体の作用によりチャンバ・リング８ｂ
に対して押圧されると共に、半径方向においては方向９
ｂの気体の作用によりシリンダ１の壁１ａに押圧され
る。この圧力により負荷された第１リング部材１０ａは
対応する力を第２リング部材１０ｂに及ぼす。支持面１
０ｌ，１０ｋの相互係合形状に依り、気体圧力により作
用する力は２個のリング部材１０ａ，１０ｂの相互支持
を高めることから、支持面１０ｋ，１０ｌ，１０ｍ，１
０ｎは相互に対して更に堅固に押圧される。この様にし
て、支持面１０ｋ，１０ｌ，１０ｍ，１０ｎに対する気
体圧力の直接作用は防止される。
【００２４】支持面１０ｋ，１０ｌが不連続部Ｕ１，Ｕ
２を呈するような方式で面１０ｋ，１０ｌ，１０ｍ，１
０ｎを形成し得る手法は数多く存在する。図３（ａ）乃
至図６（ｂ）に示された半径横断面は、三角形状もしく
は矩形形状の断面または円の一部の形態の断面により形
成された不連続部Ｕ１，Ｕ２、Ｕ３、Ｕ４を呈する。第
１および第２リング部材１０ａ，１０ｂにおける少なく
とも一個の不連続部Ｕ１，Ｕ２を形成するという特性を
有する他の断面形状も勿論可能である。
２を呈するような方式で面１０ｋ，１０ｌ，１０ｍ，１
０ｎを形成し得る手法は数多く存在する。図３（ａ）乃
至図６（ｂ）に示された半径横断面は、三角形状もしく
は矩形形状の断面または円の一部の形態の断面により形
成された不連続部Ｕ１，Ｕ２、Ｕ３、Ｕ４を呈する。第
１および第２リング部材１０ａ，１０ｂにおける少なく
とも一個の不連続部Ｕ１，Ｕ２を形成するという特性を
有する他の断面形状も勿論可能である。
【００２５】リング部材１０ａ，１０ｂはプラスチッ
ク、特にポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ま
たは、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリ
エーテルケトン（ＰＥＫ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリ
フェニレンスルフィド（ＰＰＳ）、ポリベンゾイミダゾ
ール（ＰＢＩ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）などの改
質高温ポリマー、または、改質エポキシ樹脂などのプラ
スチックから形成される。上記高温ポリマーは純粋な形
態では乾式作動し得ないプラスチックであることから、
上記のプラスチックには通常、例えばカーボン、グラフ
ァイト、二硫化モリブデンまたはＰＴＦＥなどの付加的
な固体潤滑剤が充填される。
ク、特にポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ま
たは、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリ
エーテルケトン（ＰＥＫ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリ
フェニレンスルフィド（ＰＰＳ）、ポリベンゾイミダゾ
ール（ＰＢＩ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）などの改
質高温ポリマー、または、改質エポキシ樹脂などのプラ
スチックから形成される。上記高温ポリマーは純粋な形
態では乾式作動し得ないプラスチックであることから、
上記のプラスチックには通常、例えばカーボン、グラフ
ァイト、二硫化モリブデンまたはＰＴＦＥなどの付加的
な固体潤滑剤が充填される。
【００２６】
【発明の効果】本発明によれば、経済性に優れ、かつ磨
耗の少ないピストンリングが提供される。
耗の少ないピストンリングが提供される。
【図１】 ピストン、ピストンリングおよびシリンダを
示す乾式作動ピストン・コンプレッサの長手方向断面
図。
示す乾式作動ピストン・コンプレッサの長手方向断面
図。
【図２】 （ａ）第１リング部材の平面図、（ｂ）第２
リング部材の平面図。
リング部材の平面図。
【図３】 （ａ）上記第１リング部材の切断線Ａ−Ａに
沿った断面図、（ｂ）上記第２リング部材の切断線Ｂ−
Ｂに沿った断面図。
沿った断面図、（ｂ）上記第２リング部材の切断線Ｂ−
Ｂに沿った断面図。
【図４】 （ａ）第２の例示的設計態様の第１リング部
材の断面図、（ｂ）第２の例示的設計態様の第２リング
部材の断面図。
材の断面図、（ｂ）第２の例示的設計態様の第２リング
部材の断面図。
【図５】 （ａ）第３の例示的設計態様の第１リング部
材の断面図、（ｂ）第３の例示的設計態様の第２リング
部材の断面図。
材の断面図、（ｂ）第３の例示的設計態様の第２リング
部材の断面図。
【図６】 （ａ）第４の例示的設計態様の第１リング部
材の断面図、（ｂ）第４の例示的設計態様の第２リング
部材の断面図。
材の断面図、（ｂ）第４の例示的設計態様の第２リング
部材の断面図。
【符号の説明】
Ｃ…中央軸心、Ｕ１…不連続点、Ｕ２…不連続点、１０
…ピストンリング、１０ａ…第１リング部材、１０ｂ…
第２リング部材、１０ｅ…突合せ連結部、１０ｆ…突合
せ連結部、１０ｇ…第２アーム、１０ｈ…第１アーム、
１０ｋ…第２支持面、１０ｌ…第１支持面
…ピストンリング、１０ａ…第１リング部材、１０ｂ…
第２リング部材、１０ｅ…突合せ連結部、１０ｆ…突合
せ連結部、１０ｇ…第２アーム、１０ｈ…第１アーム、
１０ｋ…第２支持面、１０ｌ…第１支持面
Claims (9)
- 【請求項１】 間隙すなわち突合せ連結部（１０ｅ，１
０ｆ）を有する第１および第２リング部材（１０ａ，１
０ｂ）から成る乾式作動ピストン・コンプレッサ用のピ
ストンリング（１０）であって、２個のリング部材（１
０ａ，１０ｂ）は軸線（Ｃ）に対して相互に同心的に配
置されると共に、前記第１リング部材（１０ａ）は、前
記軸線（Ｃ）の方向に延在する第１アーム（１０ｈ）
と、前記軸線（Ｃ）に対して本質的に半径方向において
外方に延在する第２アーム（１０ｇ）とを有する本質的
にＬ形状の断面を呈し、前記第２アーム（１０ｇ）は第
１支持面（１０ｌ）を有し、かつ前記第２リング部材
（１０ｂ）は第２支持面（１０ｋ）を有し、第１および
第２支持面（１０ｌ，１０ｋ）は相互に上下に重なり合
い完全に嵌合するように形成され、前記第１および第２
支持面（１０ｌ，１０ｋ）は不連続部（Ｕ１，Ｕ２）を
呈するピストンリング（１０）。 - 【請求項２】 前記不連続部（Ｕ１，Ｕ２）は相互に上
下に重なって位置するように配置される請求項１に記載
のピストンリング。 - 【請求項３】 前記不連続部（Ｕ１，Ｕ２）は前記軸線
（Ｃ）に対して同心的に延在する請求項１または２に記
載のピストンリング。 - 【請求項４】 前記第２リング部材（１０ｂ）は前記第
１リング部材（１０ａ）の前記第１アーム（１０ｈ）に
支持される請求項１乃至３のいずれか一項に記載のピス
トンリング。 - 【請求項５】 前記支持面（１０ｋ，１０ｌ）は、前記
不連続部（Ｕ１，Ｕ２）から外方に、前記軸線（Ｃ）に
直交する方向または本質的に直交する方向に延在する請
求項１乃至４のいずれか一項に記載のピストンリング。 - 【請求項６】 前記第１および第２リング部材（１０
ａ，１０ｂ）を通過する半径横断面は、前記不連続部
（Ｕ１，Ｕ２）から開始して内方に延在し、かつ三角形
もしくは矩形の形状または円の一部の形状を有する断面
を呈する請求項１乃至５のいずれか一項に記載のピスト
ンリング。 - 【請求項７】 前記支持面（１０ｋ，１０ｌ）は前記不
連続部（Ｕ１，Ｕ２）の領域において、前記軸線（Ｃ）
に対して平行または本質的に平行に延在する段部を呈す
る請求項１乃至６のいずれか一項に記載のピストンリン
グ。 - 【請求項８】 前記第１および第２リング部材（１０
ａ，１０ｂ）のうち少なくとも一方が、ポリテトラフル
オロエチレン（ＰＴＦＥ）ポリマー、または、ポリエー
テルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエーテルケトン
（ＰＥＫ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリフェニレンスル
フィド（ＰＰＳ）、ポリベンゾイミダゾール（ＰＢ
Ｉ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）のような改質高温ポ
リマー、または、改質エポキシ樹脂のうちの材料から形
成され、前記材料はカーボン、グラファイト、硫化モリ
ブデンまたはＰＴＦＥなどの付加的な固体潤滑剤を含み
得る請求項１乃至７のいずれか一項に記載のピストンリ
ング。 - 【請求項９】 請求項１乃至８のいずれか一項に記載の
ピストンリングを有する乾式作動ピストン・コンプレッ
サ。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EP01810674A EP1275888B1 (de) | 2001-07-09 | 2001-07-09 | Kolbenring |
| EP01810674.0 | 2001-07-09 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003049945A true JP2003049945A (ja) | 2003-02-21 |
| JP3981599B2 JP3981599B2 (ja) | 2007-09-26 |
Family
ID=8184018
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002200155A Expired - Fee Related JP3981599B2 (ja) | 2001-07-09 | 2002-07-09 | ピストンリング |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20030006562A1 (ja) |
| EP (1) | EP1275888B1 (ja) |
| JP (1) | JP3981599B2 (ja) |
| CN (1) | CN1312419C (ja) |
| AT (1) | ATE283993T1 (ja) |
| DE (1) | DE50104690D1 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
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| JP2014234775A (ja) * | 2013-06-03 | 2014-12-15 | 株式会社日立産機システム | 摺動部品およびそれを用いたガス圧縮機または分析機器 |
| JP2019190628A (ja) * | 2018-04-27 | 2019-10-31 | 株式会社神戸製鋼所 | ピストンリング及び圧縮機 |
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