JP2022099360A - ピストンリングユニットおよび圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】高圧側から低圧側への圧縮流体の漏洩を抑制することができるピストンリングユニットおよび圧縮機を提供する。【解決手段】ピストンリングユニット１１３は、第１ピストンリング１１４、第２ピストンリング１１５、第１内接リング１１６を備える。ピストンリング１１４，１１５はそれぞれ合口１１４ａ，１１５ａを有する。第１内接リング１１６は開口１１６ａを有する。第１内接リング１１６は、ピストン１１における環状溝１１ａの溝底とピストンリング１１４，１１５の内周面１１４ｂ，１１５ｂとの間に介挿されている。第１ピストンリング１１４、第２ピストンリング１１５、第１内接リング１１６は、合口１１４ａ，１１５ａと開口１１６ａが重ならないように配されている。第１内接リング１１６は、ピストン１１の軸方向において、第１ピストンリング１１４及び第２ピストンリング１１５の全てに亘る状態で配されている。【選択図】図３

Description

本発明は、ピストンリングユニットおよび圧縮機に関する。

ガスの圧縮には、往復動圧縮機などの圧縮機が用いられる。圧縮機の一種である往復動圧縮機は、シリンダと、当該シリンダ内を当該シリンダの筒軸方向に往復動するピストンとを備える。往復動圧縮機では、シリンダの内周面とピストンの外周面との間のガスシールを行うためにピストンリングがピストンの外周面に装着される。

特許文献１には、ピストンの外周面に装着されたダブル型ピストンリングが開示されている。特許文献１に開示のダブル型ピストンリングは、ピストンの軸方向において互いに隣接配置された２つのピストンリングにより構成されている。

特許文献２には、ピストンの外周面に装着されたシングル型のピストンリングと、ピストンの外周面とピストンリングの内周面との間に介挿された、ピストンリングの外周面をシリンダの内周面に付勢するために設けられたテンションリングとが開示されている。

ピストンリングは、周方向の一部に切れ目（合口）を有し、拡径可能となっている。そして、ピストンリングは、ピストンがシリンダ内で往復動するのに伴って外周面が摩耗するが、テンションリングによって内周面から径方向外向きに弾性付勢されることで拡径され、外周面とシリンダの内周面との間のシール性が維持される。

また、テンションリングは、ピストンリングの合口を内周面側から塞ぐように配される。これによっても、ピストンとシリンダとの間でのシール性が維持される。

特開２０１５－４０５１９号公報 特開２０１１－１４９３１０号公報

上記特許文献１に開示されているダブル型ピストンリングでは、高圧側（ピストンの軸方向における昇圧室が設けられた側）に装着されたピストンリングよりも、低圧側（ピストンの軸方向における高圧側とは反対側）のピストンリングにおける外周面の摩耗が早く進行する場合がある。このような低圧側に装着されたピストンリングが摩耗した場合にも、当該ピストンリングの外周面とシリンダの内周面とのシール性を維持できるように、低圧側に装着されたピストンリングの内周側に上記特許文献２に開示されているテンションリングを装着することも考えられる。

しかしながら、仮に上記のように低圧側のピストンリングの内周側にテンションリングを装着したとしても、高圧側から低圧側へのガスの漏洩を抑制することは困難である。具体的に、低圧側のピストンリングの内周側にテンションリングを装着したと仮定した場合には、ピストンの往復動に伴ってテンションリングがピストンの軸方向に動いてしまう（位置がずれてしまう）。これにより、テンションリングで塞がれていた低圧側のピストンリングにおける合口の一部が内周面側で開口してしまう。よって、仮に特許文献１に開示されている低圧側のピストンリングに特許文献２に開示されているテンションリングを組み合わせたとしても、高いシール性を確保することは難しいと考えられる。

本発明は、上記のような課題の解決を図ろうとなされたものであって、高圧側から低圧側への圧縮流体の漏洩を抑制することができるピストンリングユニットおよび圧縮機を提供することを目的とする。

本発明の一態様に係るピストンリングユニットは、シリンダ内を、当該シリンダの筒軸方向に往復動するピストンの外周面に装着される。本態様に係るピストンリングユニットは、複数のピストンリングと、内接リングとを備える。前記複数のピストンリングは、それぞれが周方向の一部に合口を有することによって前記ピストンの軸方向からの平面視でＣ字形状を有するとともに、互いに前記軸方向に隣接した状態で前記ピストンの外周面に装着され、且つ、前記シリンダの内周面に当接する。

前記内接リングは、周方向の一部に開口を有することによって前記軸方向からの平面視でＣ字形状を有するとともに、前記ピストンの外周面と前記複数のピストンリングの内周面との間に介挿され、且つ、前記複数のピストンリングの内の少なくとも１つのピストンリングの内周面に当接する。

本態様において、前記複数のピストンリングは、前記軸方向からの平面視で前記軸方向に隣接するピストンリング同士で前記合口が重ならないように配置されている。本態様において、前記内接リングは、前記軸方向において、前記複数のピストンリングの全てに亘る状態で配置されている。また、前記内接リングは、前記軸方向に直交する径方向から見る場合に、前記少なくとも１つのピストンリングの前記合口に対して前記開口が重ならないように配置されている。

上記態様に係るピストンリングユニットでは、径方向から見る場合に、内接リングの開口が上記少なくとも１つのピストンリングにおける合口に重ならないように内接リングが配されている。よって、上記態様に係るピストンリングユニットでは、前記少なくとも１つのピストンリングの合口と内接リングの開口とが繋がるのを抑制でき、圧縮流体の漏洩が抑制される。

また、上記態様に係るピストンリングユニットでは、ピストンの外周面と複数のピストンリングの内周面との間に、ピストンの軸方向において、複数のピストンリングに亘る内接リングが介挿されている。よって、上記態様に係るピストンリングユニットでは、シリンダ内をピストンが往復動した際にも、軸方向における複数のピストンリングと内接リングとの相対位置のずれが抑制される。これより、上記態様に係るピストンリングユニットでは、ピストンの外周面と上記少なくとも１つのピストンリングの合口との間に内接リングが介挿された状態が維持され、高圧側から低圧側への圧縮流体の漏洩が抑制される。

従って、上記態様に係るピストンリングユニットでは、高圧側から低圧側への圧縮流体の漏洩を抑制することができる。

上記態様に係るピストンリングユニットにおいて、前記複数のピストンリングは、前記第１ピストンリングと前記第２ピストンリングとからなってもよく、上記少なくとも１つのピストンリングは、前記第２ピストンリングであってもよい。そして、前記第１ピストンリングの内径は、前記第２ピストンリングの内径よりも大きくてもよい。前記内接リングを第１内接リングとするとき、前記第１内接リングの外周面と前記第１ピストンリングの内周面との間には、周方向の一部に開口を有し前記軸方向からの平面視でＣ字形状を有する第２内接リングが、前記第１ピストンリングの内周面に当接するように介挿されてもよい。また、前記第２内接リングは、当該第２内接リングの前記開口と前記第１ピストンリングの合口とが前記径方向に重ならないように配置されていてもよい。さらに、第２内接リングは、当該第２内接リングの径方向において、前記第１ピストンリングに追従して拡径可能であってもよい。

上記態様に係るピストンリングユニットでは、第１ピストンリングの内周面に接する第２内接リングをさらに備える。そして、第２内接リングは、径方向から見る場合に、その開口が第１ピストンリングの合口と重ならないように配されている。よって、上記態様に係るピストンリングユニットでは、第２内接リングよりもピストンの外周面側の部分と第１ピストンリングの合口との間の圧縮流体の漏洩経路が遮断される。このため、上記態様に係るピストンリングユニットでは、高圧側から低圧側への圧縮流体の漏洩をより抑制することができる。

また、上記態様に係るピストンリングユニットでは、第１ピストンリングの内径が第２ピストンリングの内径よりも大きく形成され、第２内接リングが第１ピストンリングの内周面に接するように配されている。よって、第２内接リングは、第２ピストンリングにおける軸方向の一方の端面において、軸方向にずれるのが抑制される。これより、上記態様に係るピストンリングユニットでは、第１ピストンリングの摩耗末期まで第２内接リングにより径方向外側に向けた付勢力を付加し続けることができる。

また、上記態様に係るピストンリングユニットでは、シリンダ内をピストンが往復動することにより第１ピストンリングおよび第２ピストンリングの各外周面が摩耗して行く場合において、第１ピストンリングの摩耗が相対的に早い場合に有効である。即ち、第１ピストンリングと第２ピストンリングの摩耗は、高圧側と低圧側との何れに配されているかで早さが異なる。第１ピストンリングの方が摩耗が早い場合において、当該第１ピストンリングの内周面に接するとともに、第１ピストンリングに追従して拡径可能な第２内接リングを配置する上記態様を採用することができる。これにより、第１ピストンリングの摩耗末期まで当該第１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ことができ、摩耗末期までシール性を確保することができる。

上記態様に係るピストンリングユニットにおいて、前記第２内接リングは、前記径方向に見る場合に、当該第２内接リングの前記開口が前記第１内接リングの前記開口と重ならないように配置されてもよい。

上記態様に係るピストンリングユニットでは、前記第２内接リングと第１ピストンリングとを径方向に見る場合に、第２内接リングの開口と第１ピストンリングの合口とが重ならないようにしている。このため、第２内接リングの開口と第１ピストンリングの合口とで圧縮流体の漏洩経路が形成されるのを抑制することができる。

上記態様に係るピストンリングユニットにおいて、前記第２内接リングは、当該第２内接リングにおける前記軸方向での寸法が、前記第１ピストンリングにおける前記軸方向の寸法よりも小さく設けられてもよい。

上記態様に係るピストンリングユニットでは、第２内接リングの軸方向での寸法が第１ピストンリングの軸方向での寸法よりも小さくしているので、第２内接リングと第２ピストンリングとの間の隙間から圧縮流体の一部を第１ピストンリングの合口へと漏洩させることができる。よって、当該態様に係るピストンリングユニットを、ピストンの外周面に装着する複数のピストンリングユニットの一部として採用することにより、圧縮流体の漏洩量の調整を図ることができる。

往復動圧縮機では、ピストンに複数のピストンリングユニットを装着する場合に、全てのピストンリングユニットで可能な限り高いシール性を確保したときには、当該ピストンリングユニットよりも高圧側と低圧側とに生じる差圧が大きくなり過ぎる。この場合には、負荷の増加によりピストンリングの摩耗が増大してしまう。

上述のような知見に基づき、ピストンの外周面に装着する複数のピストンリングユニットの少なくとも１つとして上記態様に係るピストンリングユニットを採用すれば、圧縮機全体としての圧縮流体の漏洩量の調整を図ることができ、ピストンリングの摩耗を抑えることが可能となる。

なお、ピストンの高圧端および低圧端では、ピストンリングユニットの高圧側と低圧側との間での差圧が大きくなる傾向がある。このような傾向を考慮して、ピストンの高圧端および低圧端に装着されるピストンリングユニットについて、上記態様に係るピストンリングユニットを装着するようにすれば、高圧端および低圧端でのピストンリングの摩耗量をピストンリングユニット全体として低減することができる。

上記態様に係るピストンリングユニットにおいて、前記第１ピストンリングは、前記周方向において、前記第２内接リングの前記開口と係合する係合部を有してもよい。

上記態様に係るピストンリングユニットでは、第１ピストンリングが係合部を有しているので、シリンダ内をピストンが往復動した際に振動などが加わっても、周方向に第２内接リングと第１ピストンリングとが相対的に回転するのを防止することができる。よって、第１ピストンリングと第２内接リングとを径方向に見る場合に、第１ピストンリングの合口と第２内接リングの開口とが重なるのを防止することができ、圧縮流体の漏洩を抑制するのにさらに好適である。

また、上記態様に係るピストンリングユニットでは、第１ピストンリングの係合部を第２内接リングの開口に係合させるので、第１ピストンリングとの係合のための部位を第２内接リングに別途に設ける必要がなく、第２内接リングの構成をシンプルなものとすることが可能となる。

上記態様に係るピストンリングユニットにおいて、前記第１内接リングは、当該第１内接リングの径方向に拡径可能なバネ性を有してもよい。また、前記１内接リングは、前記径方向に外力を受けていない自然状態での外径が、前記第２ピストンリングが最大摩耗した場合の最大拡張時における当該第２ピストンリングの内径以上であってもよい。

さらに、前記第２内接リングは、当該第２内接リングの径方向に拡径可能なバネ性を有してもよい。また、前記第２内接リングは、前記径方向に外力を受けていない自然状態での外径が、前記第１ピストンリングが最大摩耗した場合の最大拡張時における当該第１ピストンリングの内径以上であってもよい。

上記態様に係るピストンリングユニットでは、自然状態の第１内接リングの外径が、第２ピストンリングにおける最大拡張時の内径以上としている。よって、上記態様に係るピストンリングユニットでは、設計上で設定される第２ピストンリングの最大拡張時までシリンダの内周面と第２ピストンリングの外周面との間のシール性を確保することができる。

また、上記態様に係るピストンリングユニットでは、自然状態の第２内接リングの外径が、第１ピストンリングにおける最大拡張時の内径以上としている。よって、上記態様に係るピストンリングユニットでは、設計上で設定される第１ピストンリングの最大拡張時までシリンダの内周面と第１ピストンリングの外周面との間のシール性を確保することができる。

上記態様に係るピストンリングユニットにおいて、前記ピストンは、径方向内側に向けて窪み、周方向に環状に設けられた環状溝を有してもよい。また、前記複数のピストンリングおよび前記内接リングは、前記環状溝に填め込まれてもよい。さらに、前記ピストンの前記外周面は、前記環状溝の溝底面であってもよい。

上記態様に係るピストンリングユニットでは、ピストンに設けられた環状溝に複数のピストンリングおよび内接リングが填め込まれている。このように、環状溝に複数のピストンリングおよび内接リングを填め込むことにより、軸方向での（高圧側から低圧側への）圧縮流体の漏洩経路を長くすることができ、圧縮流体の漏洩を抑制するのにさらに好適である。

本発明の別態様に係るピストンリングユニットは、シリンダ内を、当該シリンダの筒軸方向に往復動するピストンに装着される。前記ピストンは、径方向内側に向けて窪み、周方向に環状に設けられた環状溝を有する。そして、本態様に係るピストンリングユニットは、複数のピストンリングと内接リングとを備える。

前記複数のピストンリングは、それぞれが周方向の一部に合口を有することによって前記軸方向からの平面視でＣ字形状を有する。また、前記複数のピストンリングは、互いに前記ピストンの軸方向に隣接した状態で前記ピストンにおける前記環状溝の溝底面に装着され、且つ、前記シリンダの内周面に当接する。

前記内接リングは、周方向の一部に開口を有することによって前記軸方向からの平面視でＣ字形状を有するとともに、前記ピストンにおける前記溝底面と前記複数のピストンリングの内の少なくとも１つのピストンリングの内周面との間に介挿される。また、前記内接リングは、前記少なくとも１つのピストンリングの内周面に当接する。

本態様において、前記複数のピストンリングは、前記軸方向からの平面視で前記軸方向に隣接するピストンリング同士で前記合口が重ならないように配置されている。また、前記内接リングは、前記軸方向において、前記少なくとも１つのピストンリングの全てに亘る状態で配置されている。さらに、前記内接リングは、前記軸方向に直交する径方向に見る場合に、前記少なくとも１つのピストンリングにおける全ての合口に対して前記開口が重ならないように配置されている。

前記軸方向において、前記シリンダ内で昇圧室が形成される側を高圧側とし、反対側を低圧側とする。このとき、前記少なくとも１つのピストンリングは、前記複数のピストンリングの内の残りのピストンリングよりも低圧側に配置されているとともに、当該少なくとも１つのピストンリングの内径は、前記少なくとも１つのピストンリングに対して前記高圧側に隣接するピストンリングの内径よりも大きい。そして、本態様において、前記内接リングは、前記軸方向において、前記高圧側の端面が前記高圧側に隣接するピストンリングに当接または近接し、前記低圧側の端面が前記環状溝の溝側面に当接または近接する。

上記態様に係るピストンリングユニットでは、径方向から見る場合に、内接リングの開口が上記少なくとも１つのピストンリングの合口に重ならないように内接リングが配されている。よって、上記態様に係るピストンリングユニットでは、高圧側に配置された上記少なくとも１つのピストンリングの各合口と内接リングの開口とが繋がるのを抑制することができ、圧縮流体の漏洩が抑制される。

また、上記態様に係るピストンリングユニットでは、複数のピストンリングが隣接するピストンリング同士で合口が重ならないように配置されている。よって、隣接する合口同士の間で圧縮流体が漏洩するのを抑制することができる。

さらに、上記態様に係るピストンリングユニットでは、内接リングにおける高圧側の端面が隣接するピストンリングに当接または近接し、低圧側の端面が環状溝の溝側面に当接または近接する。よって、上記態様に係るピストンリングユニットでは、シリンダ内をピストンが往復動した際にも、軸方向における上記少なくとも１つのピストンリングと内接リングとの相対位置のずれが抑制される。これより、上記態様に係るピストンリングユニットでは、環状溝の溝底面と上記少なくとも１つのピストンリングの合口との間に内接リングが介挿された状態が維持され、高圧側から低圧側への圧縮流体の漏洩が抑制される。

従って、上記態様に係るピストンリングユニットでは、高圧側から低圧側への圧縮流体の漏洩を抑制することができる。

上記態様に係るピストンリングユニットにおいて、前記少なくとも一つのピストンリングは、前記周方向において、前記内接リングの前記開口と係合する係合部を有してもよい。

上記態様に係るピストンリングユニットでは、上記少なくとも一つのピストンリングが係合部を有しているので、シリンダ内をピストンが往復動した際に振動などが加わっても、周方向に内接リングと上記少なくとも１つのピストンリングとが相対的に回転するのを防止することができる。よって、径方向に見る場合に、上記少なくとも１つのピストンリングの合口と内接リングの開口とが重なるのを防止することができ、圧縮流体の漏洩を抑制するのにさらに好適である。

また、上記態様に係るピストンリングユニットでは、上記少なくとも１つのピストンリングの係合部を内接リングの開口に係合させるので、上記少なくとも１つのピストンリングとの係合のための部位を内接リングに別途に設ける必要がなく、内接リングの構成をシンプルなものとすることが可能となる。

上記態様に係るピストンリングユニットにおいて、前記複数のピストンリングの内の少なくとも１つのピストンリングは、前記軸方向において、当該ピストンリングに隣接するピストンリングの前記合口に係合する突起を有してもよい。

上記態様に係るピストンリングユニットでは、上記少なくとも１つのピストンリングが、軸方向において、当該ピストンリングに隣接するピストンリングの合口に係合する突起を有している。よって、上記態様に係るピストンリングユニットでは、シリンダ内をピストンが往復動した際に振動などが加わっても、周方向に上記少なくとも１つのピストンリングと当該ピストンリングに軸方向に隣接するピストンリングとが相対的に回転するのを防止することができる。これより、軸方向からの平面視で、上記少なくとも一部のピストンリングの合口と上記隣接するピストンリングの合口とが重なるのを防止することができる。

また、上記態様に係るピストンリングユニットでは、上記少なくとも１つのピストンリングと上記隣接するピストンリングとの回転防止のために上記少なくとも１つのピストンリングの突起を上記隣接するピストンリングの合口に係合させる。よって、上記態様に係るピストンリングユニットでは、上記少なくとも１つのピストンリングと上記隣接するピストンリングとの係合のための部位を上記隣接するピストンリングに別途に設ける必要がなく、当該隣接のピストンリングの構成をシンプルなものとすることが可能となる。

なお、上記少なくとも１つのピストンリングと上記隣接するピストンリングとの双方に突起を設けておき、互いの合口に係合させる、との構成を採用することも勿論可能である。

上記態様に係るピストンリングユニットにおいて、補助リングをさらに備えてもよい。前記軸方向において、前記シリンダ内で昇圧室が形成される側を高圧側とし、反対側を低圧側とするとき、前記補助リングは、前記複数のピストンリングの内の前記軸方向における前記高圧側の端に配置されるピストンリングに対して、前記高圧側で当接するように配され、環状であって外周面が前記シリンダの内周面と隙間を空けて配される。

上記態様に係るピストンリングユニットでは、補助リングをさらに備えるので、当該補助リングによって軸方向での圧縮流体の漏洩経路の形成が抑制され、圧縮流体の漏洩を抑制するのにさらに有効である。

また、上記態様に係るピストンリングユニットでは、補助リングの外周面がシリンダの内周面に接触しないため、シリンダ内をピストンが往復動する際の抵抗とならない。

なお、補助リングは、高圧側の端に配置されたピストンリングに対して、高圧側で当接するように配置されているので、圧縮流体の漏洩を抑制するのに有効である。

上記態様に係るピストンリングユニットにおいて、前記補助リングの内周面は、周方向の一部において、径方向外向きに凹入した凹部を有してもよい。

上記態様に係るピストンリングユニットでは、補助リングの内周面における周方向の一部に凹部が形成されている。よって、圧縮流体が凹部を通して複数のピストンリングの内周面とピストンの外周面との間に流れ込むようにすることができる。このため、シリンダ内をピストンが往復動することによってピストンリングの外周面が摩耗していった場合にも、当該ピストンリングが上記流れ込んだ圧縮流体の圧力を受けて拡径する。従って、上記態様に係るピストンリングユニットでは、ピストンリングの摩耗末期まで高いシール性を確保することができる。

本発明の一態様に係る圧縮機は、シリンダと、前記シリンダ内を、当該シリンダの筒軸方向に往復動するピストンと、前記ピストンの外周面に装着され、上記態様の何れかのピストンリングユニットと、を備える。

上記態様に係る圧縮機では、ピストンの外周面に上記態様の何れかのピストンリングユニットが装着されている。よって、上記態様に係る圧縮機では、上記の何れかのピストンリングユニットと同様の効果を奏することができる。

上記の各態様では、ピストンリングユニットの高圧側から低圧側への圧縮流体の漏洩を抑制することができる。

本発明の第１実施形態に係る往復動圧縮機の構成を示す断面図である。 往復動圧縮機が備えるピストンの構成を示す正面図である。 ピストンリングユニットの構成を示す図であって、（ａ）は断面図、（ｂ）は展開斜視図である。 ピストンリングユニットにおける第１ピストンリングおよび第２ピストンリングの各合口と、第１内接リングの開口との位置関係を示す平面図である。 （ａ）は第１実施形態に係るピストンリングユニットの構成を示す断面図、（ｂ）は比較例１に係るピストンリングユニットの構成を示す断面図、（ｃ）は比較例２に係るピストンリングユニットの構成を示す断面図である。 本発明の第２実施形態に係るピストンリングユニットの構成を示す断面図である。 （ａ）は第１ピストンリングと第２内接リングとの周方向での配置形態を示す平面図、（ｂ）は第２ピストンリングと第１内接リングとの周方向での配置形態を示す平面図である。 （ａ）は本発明の第３実施形態に係るピストンリングユニットの構成を示す断面図、（ｂ）は補助リングの構成を示す斜視図である。 本発明の第４実施形態に係る往復動圧縮機のピストンに装着されるピストンリングユニットを示す断面図であって、（ａ）は高圧端と低圧端との間に配されるピストンリングユニットの構成、（ｂ）は高圧端および低圧端に配されるピストンリングユニットの構成をそれぞれ示す。 本発明の第５実施形態に係る往復動圧縮機のピストンに装着されるピストンリングユニットを示す断面図である。 変形例１に係るピストンリングユニットの一部構成を示す断面図である。 （ａ）は変形例２に係る第１ピストンリングの構造を示す斜視図であり、（ｂ）は変形例３に係る第２ピストンリングの構造を示す斜視図である。 （ａ）は変形例４に係る第１ピストンリングの構造を示す平面図であり、（ｂ）は変形例５に係る第２ピストンリングの構造を示す平面図である。 変形例６に係るピストンリングの構造を示す平面図であって、（ａ）は第１ピストンリングの構造、（ｂ）は第２ピストンリングの構造をそれぞれ示す。 変形例７に係るピストンリングユニットにおける補助リングの構造を示す平面図である。

以下では、本発明の実施形態について、図面を参酌しながら説明する。なお、以下で説明の形態は、本発明の一例であって、本発明は、その本質的な構成を除き何ら以下の形態に限定を受けるものではない。

以下の説明において、「軸方向」とはピストンの軸心に沿った方向を指し、「周方向」とはピストンの軸心の直交する面内でピストンの軸心回りを周回する方向を指し、「径方向」とはピストンの軸心に直交する方向を指す。

［第１実施形態］
１．往復動圧縮機１の構成
本発明の第１実施形態に係る往復動圧縮機１の構成について、図１を用いて説明する。図１では、本実施形態に係る往復動圧縮機１の構成の一部を抜き出して図示している。

図１に示すように、往復動圧縮機１は、シリンダ１０と、ピストン１１と、吸込弁１２と、吐出弁１３とを備える。シリンダ１０は、有底円筒状の内部空間を有する。ピストン１１は、シリンダ１０の内部空間を、矢印Ａで示すように筒軸方向に往復動する。そして、ピストン１１の一端面（頂面）とシリンダ１０の内壁面とによって昇圧室１ａが形成される。

昇圧室１ａへは、ピストン１１の下降に伴って圧縮流体（本実施形態では、一例として水素ガス）が吸い込まれる。昇圧室１ａに導入された水素ガスは、ピストン１１の上昇（図１の上方向に向けて移動）により圧縮される。ピストン１１が上死点またはその近傍に到達して水素ガスが圧縮されると、圧縮された水素ガスが吐出弁１３を通り吐出される。

２．ピストン１１およびその周辺部材
ピストン１１およびその周辺部材について、図２を用いて説明する。

図２に示すように、円柱状のピストン１１の外周面には、２つのライダーリング１１１，１１２と複数のピストンリングユニット１１３とが装着されている。ライダーリング１１１は、ピストン１１において高圧ＨＰ側の部分に装着されており、ライダーリング１１２は、ピストン１１において低圧ＬＰ側の部分に装着されている。なお、高圧ＨＰ側とは、ピストン１１の軸心Ａｘ１１に沿った方向（軸方向）において、昇圧室１ａ（図１を参照。）の側である。そして、低圧ＬＰ側とは、ピストン１１の軸心Ａｘ１１に沿った方向（軸方向）において、高圧ＨＰ側とは反対側である。

ライダーリング１１１，１１２は、シリンダ１０内を往復動するピストン１１が軸振れを生じないように、ピストン１１をシリンダ１０の径方向中央へとセンタリングするために設けられている。

複数のピストンリングユニット１１３は、ピストン１１の外周面に対して、当該ピストン１１の軸心Ａｘ１１に沿った方向（軸方向）に互いに間隔を空けた状態で装着されている。複数のピストンリングユニット１１３の構成については後述するが、第１ピストンリング１１４および第２ピストンリング１１５を有する。各ピストンリングユニット１１３では、第１ピストンリング１１４と第２ピストンリング１１５とが軸方向に接する状態で配されている。

３．ピストンリングユニット１１３の構成
本実施形態に係るピストンリングユニット１１３の構成について、図３および図４を用いて説明する。

図３（ａ）、（ｂ）および図４に示すように、本実施形態に係るピストンリングユニット１１３は、第１ピストンリング１１４と、第２ピストンリング１１５と、第１内接リング１１６とを備える。図３（ａ）に示すように、ピストンリングユニット１１３を構成する第１ピストンリング１１４、第２ピストンリング１１５、および第１内接リング１１６は、ピストン１１の外周面に周方向に環状に形成された環状溝１１ａに填め込まれている。本実施形態において、環状溝１１ａによって区画される空間において、第１ピストンリング１１４は低圧ＬＰ側に配置され、第２ピストンリング１１５は高圧ＨＰ側に配置されている。

第１ピストンリング１１４および第２ピストンリング１１５のそれぞれは、外周部分が環状溝１１ａから径方向外側に突出している。そして、第１ピストンリング１１４の外周面１１４ｃおよび第２ピストンリング１１５の外周面１１５ｃは、シリンダ１０の内周面１０ａに気密に当接している。

環状溝１１ａの溝底面（内周面）は、本発明における「ピストンの外周面」の一例である。

図３（ａ）に示すように、第１内接リング１１６は、ピストン１１の軸心Ａｘ１１に沿った方向（軸方向）に板幅Ｗ１１６を有する。板幅Ｗ１１６は、軸方向における第１ピストンリング１１４の厚みＷ１１４と第２ピストンリング１１５の厚みＷ１１５とを足し合わせた寸法と略同じに設定されている。ただし、板幅Ｗ１１６は、厚みＷ１１４よりも大きく、且つ、厚みＷ１１４と厚みＷ１１５とを足し合わせた寸法よりも小さくてもよい。また、図３（ａ）に示すように、本実施形態における第１内接リング１１６の板幅Ｗ１１６は、軸方向における環状溝１１ａの溝幅（軸方向での寸法）よりも若干狭く設定されている。さらに、第１内接リング１１６は、環状溝１１ａの溝底面と隙間が空くように設けられている。

図３（ｂ）に示すように、第１ピストンリング１１４は、周方向における一部に合口１１４ａを有し、軸方向からの平面視でＣ字形状を有する。同様に、第２ピストンリング１１５も、周方向における一部に合口１１５ａを有し、軸方向からの平面視でＣ字形状を有する。また、第１内接リング１１６も、周方向における一部に開口１１６ａを有し、軸方向からの平面視でＣ字形状を有する。

図４に示すように、第１ピストンリング１１４と第２ピストンリング１１５とは、周方向において、合口１１４ａと合口１１５ａとが半周ずれるように配されており、軸方向からの平面視で合口１１４ａ，１１５ａ同士が重ならないように配置されている。第１内接リング１１６は、当該第１内接リング１１６の開口１１６ａが合口１１４ａ，１１５ａと径方向に重ならないように配置されている。具体的には、第１内接リング１１６の開口１１６ａを挟む両周端１１６ｄ，１１６ｅは、周方向において、合口１１４ａ，１１５ａを挟む周縁のうち前記周端１１６ｄ，１１６ｅにおいて近い周端１１４ｆ，１１５ｈに対して略１／８周ずれるように（θ１，θ２ずれるように）配されている。

第１ピストンリング１１４、第２ピストンリング１１５、および第１内接リング１１６を上記のように配置することにより、図３（ａ）に示すように、第１ピストンリング１１４の合口１１４ａおよび第２ピストンリング１１５の合口１１５ａは、径方向内側で第１内接リング１１６により塞がれる。このため、環状溝１１ａの溝底面と第１内接リング１１６の内周面との間の隙間と、各合口１１４ａ，１１５ａとの間で水素ガスの漏洩経路が形成されるのを抑制することができる。

本実施形態に係るピストンリングユニット１１３では、第１内接リング１１６は径方向外側に向けて拡径しようとするバネ性を有している。このため、シリンダ１０の内周面１０ａとの摺動によりピストンリング１１４，１１５の外周面１１４ｃ，１１５ｃが摩耗しても、第１内接リング１１６は、ピストンリング１１４，１１５の内周面１１４ｂ，１１５ｂに追従するように当接状態を維持することができる。具体的には、第１内接リング１１６は、径方向に外力を受けていない自然状態において、第１ピストンリング１１４および第２ピストンリング１１５の摩耗末期（設計上で想定される最大摩耗時）での内周面１１４ｂ，１１５ｂの内径以上の径まで拡径可能なように形成されている。

第１ピストンリング１１４および第２ピストンリング１１５は、例えば樹脂材料により形成され、第１内接リング１１６は、例えば金属材料により形成されている。図３（ｂ）に示すように、第１ピストンリング１１４の径方向における厚みはＴ１１４であり、第２ピストンリング１１５の径方向における厚みはＴ１１５である。第１ピストンリング１１４および第２ピストンリング１１５が、双方とも摩耗していない状態では厚みＴ１１４と厚みＴ１１５とは同じ厚みとなるように形成されている。

一方、第１内接リング１１６は、径方向の板厚がＴ１１６である。第１内接リング１１６の板厚Ｔ１１６は、第１ピストンリング１１４および第２ピストンリング１１５の各厚みＴ１１４，Ｔ１１５よりも薄く形成されている。このように第１内接リング１１６の板厚Ｔ１１６を薄肉に形成することにより、第１ピストンリング１１４および第２ピストンリング１１５の摩耗が進んだ場合にも、第１内接リング１１６は高い追従性をもって拡径する。そして、ピストンリング１１４，１１５は、第１内接リング１１６からの径方向外側に向けた押圧力を受けて、摩耗末期までシリンダ１０の内周面１０ａとの当接状態が維持される。

４．ピストンリングユニット１１３のガスシール性
ピストンリングユニット１１３のガスシール性について、図５を用いて説明する。図５（ａ）は本実施形態に係るピストンリングユニット１１３の一部構成を示す断面図であり、図５（ｂ）は比較例１に係るピストンリングユニット９１３の一部構成を示す断面図であり、図５（ｃ）は比較例２に係るピストンリングユニット９２３の一部構成を示す断面図である。

図５（ａ）から図５（ｃ）に示すように、ピストン１１における環状溝１１ａが形成された部分を除く外周面１１ｃとシリンダ１０の内周面１０ａとの間には、高圧ＨＰ側で隙間ＳＰ１が空き、低圧ＬＰ側で隙間ＳＰ２が空いている。隙間ＳＰ１，ＳＰ２は、シリンダ１０およびピストン１１の製造に係る精度を上げることで小さくはできるが、シリンダ１０内をピストン１１が往復動するために必ず空く。

また、ピストン１１における環状溝１１ａの溝側面１１ｂと第２ピストンリング１１５の高圧ＨＰ側の端面１１５ｄとの間にも隙間ＳＰ３が空く。さらに、図５（ａ）ではピストン１１における環状溝１１ａの溝底面と第１内接リング１１６の内周面１１６ｃとの間、図５（ｂ）、（ｃ）ではピストン１１における環状溝１１ａの溝底面と第２ピストンリング１１５の内周面１１５ｂとの間に、それぞれ隙間ＳＰ４が空く。

図５（ａ）に示すように、本実施形態に係るピストンリングユニット１１３では、第１内接リング１１６の板幅Ｗ１１６が軸方向における第１ピストンリング１１４から第２ピストンリング１１５に亘るように形成されている。このため、ピストン１１がシリンダ１０内で往復動しても、第１内接リング１１６の軸方向でのずれが大きくても隙間ＳＰ３に相当する距離に抑制される。よって、本実施形態に係るピストンリングユニット１１３では、第１ピストンリング１１４の合口１１４ａと隙間ＳＰ４とが繋がることで水素ガスの漏洩経路が形成されてしまうのを抑制することができる。このため、本実施形態に係るピストンリングユニット１１３では、高圧ＨＰ側の隙間ＳＰ１から低圧ＬＰ側の隙間ＳＰ２へのガスの漏洩が抑制される。

これに対して、図５（ｂ）に示すように、第１内接リング１１６を備えない比較例１に係るピストンリングユニット９１３では、第１ピストンリング１１４の合口１１４ａと隙間ＳＰ４とが常時繋がった状態であり、水素ガスの漏洩経路が形成された状態にある。よって、比較例１に係るピストンリングユニット９１３では、高圧ＨＰ側の隙間ＳＰ１から低圧ＬＰ側の隙間ＳＰ２へ矢印Ｂで示すような水素ガスの漏洩を抑制することが困難である。

また、図５（ｃ）に示すように、板幅Ｗ９１６が板幅Ｗ１１６に比べて狭く、且つ、第１ピストンリング１１４の厚みよりも小さい第１内接リング９１６を備える比較例２に係るピストンリングユニット９２３では、ピストン１１の往復動に伴って第１内接リング９１６が矢印Ｃのように動いてしまう。このため、比較例２に係るピストンリングユニット９２３では、ピストン１１の往復動に伴って、第１ピストンリング１１４の合口１１４ａと隙間ＳＰ４とが繋がってしまうことで、水素ガスの漏洩経路が形成されてしまうに至る。よって、比較例２に係るピストンリングユニット９２３でも、高圧ＨＰ側の隙間ＳＰ１から低圧ＬＰ側の隙間ＳＰ２へ矢印Ｄで示すような水素ガスの漏洩を抑制することが困難である。

５．効果
本実施形態に係るピストンリングユニット１１３では、図４を用いて説明したように、径方向から見る場合に、第１内接リング１１６の開口１１６ａが第１ピストンリング１１４および第２ピストンリング１１５の合口１１４ａ，１１５ａに重ならないように配されている。よって、ピストンリングユニット１１３では、ピストンリング１１４，１１５の各合口１１４ａ，１１５ａと第１内接リング１１６の開口１１６ａとが繋がるのを抑制することができ、水素ガスの漏洩が抑制される。

また、本実施形態に係るピストンリングユニット１１３では、ピストン１１における環状溝１１ａの溝底面とピストンリング１１４，１１５の各内周面１１４ｂ，１１５ｂとの間に、軸方向において、第１ピストンリング１１４から第２ピストンリング１１５に亘るように配された第１内接リング１１６が介挿されている。よって、ピストンリングユニット１１３では、シリンダ１０内をピストン１１が往復動した際にも、軸方向におけるピストンリング１１４，１１５と第１内接リング１１６との相対位置のずれが抑制される。これより、ピストンリングユニット１１３では、ピストン１１における環状溝１１ａの溝底面とピストンリング１１４，１１５の各合口１１４ａ，１１５ａとの間に第１内接リング１１６が介挿された状態が維持され、高圧ＨＰ側から低圧ＬＰ側への水素ガスの漏洩が抑制される。

従って、本実施形態に係るピストンリングユニット１１３では、高圧ＨＰ側から低圧ＬＰ側への水素ガスの漏洩を抑制することができる。

また、本実施形態に係るピストンリングユニット１１３では、図４に示したように、周方向において、第１内接リング１１６の周端１１６ｄ，１１６ｅとピストンリング１１４，１１５の周端１１４ｆ，１１５ｈとが略１／８周ずれるように配されている。これより、ピストンリングユニット１１３では、第１内接リング１１６の開口１１６ａとピストンリング１１４，１１５の各合口１１４ａ，１１５ａとが繋がるのを抑制することができ、水素ガスが漏洩する可能性がある経路を長くすることができる。よって、本実施形態に係るピストンリングユニット１１３では、水素ガスの漏洩を抑制することができる。

また、本実施形態に係るピストンリングユニット１１３では、第１内接リング１１６が径方向にバネ性を有するとともに、自然状態の第１内接リング１１６の外径が、ピストンリング１１４，１１５のそれぞれにおける最大拡張時の内径以上としている。よって、ピストンリングユニット１１３では、ピストンリング１１４，１１５の各最大拡張時まで、第１内接リング１１６がピストンリング１１４，１１５の内周面１１４ｂ，１１５ｂに追従する。これより、ピストンリング１１４，１１５の摩耗末期まで、高圧ＨＰ側から低圧ＬＰ側への水素ガスの漏洩を抑制することができる。

また、本実施形態に係るピストンリングユニット１１３では、ピストン１１に設けられた環状溝１１ａに第１ピストンリング１１４、第２ピストンリング１１５、および第１内接リング１１６が填め込まれている。このように、環状溝１１ａにより区画された領域内にピストンリング１１４，１１５および第１内接リング１１６を填め込むことにより、高圧ＨＰ側の隙間ＳＰ１と低圧ＬＰ側の隙間ＳＰ２とを結ぶガスの漏洩経路を長くとることができ、ガス（水素ガス）の漏洩を抑制することができる。

さらに、本実施形態に係る往復動圧縮機１は、上記のような効果を有するピストンリングユニット１１３を複数備えるので、ガス（水素ガス）の漏洩を抑制することによって、高効率なガス圧縮を実行することができる。

なお、本実施形態では、圧縮流体の一例として水素ガスを適用している。水素ガスは、空気などに比べて分子量が小さく、小さな隙間からも漏洩することが考えられるが、本実施形態に係るピストンリングユニット１１３の構成を採用することで効果的にガスの漏洩を抑制することができる。

［第２実施形態］
本発明の第２実施形態に係る往復動圧縮機１の構成について、図６および図７を用いて説明する。なお、本実施形態に係る往復動圧縮機１は、ピストンリングユニット１１３の構成が上記第１実施形態とは相違する。よって、図６および図７では、相違部分であるピストンリングユニット１１３を図示している。

図６および図７に示すように、本実施形態に係るピストンリングユニット１１３は、第１ピストンリング１１４、第２ピストンリング１１５、および第１内接リング１１６に加えて、第２内接リング１１７を備える。また、本実施形態に係るピストンリングユニット１１３では、第１ピストンリング１１４の内径Ｄ１１４が第２ピストンリング１１５の内径Ｄ１１５よりも大きく形成されている。

第１内接リング１１６は、当該第１内接リング１１６の外周面１１６ｂが第２ピストンリング１１５の内周面１１５ｂに接するように配されている。そして、第１内接リング１１６は、上記第１実施形態と同様に、軸方向において、第１ピストンリング１１４から第２ピストンリング１１５に亘る状態の板幅をもって配されている。

一方、第２内接リング１１７は、当該第２内接リング１１７の軸方向での板幅Ｗ１１７が、第１ピストンリング１１４の軸方向での厚みＷ１１４と同じかそれよりも狭く形成されている。これより、第２内接リング１１７は、外周面１１７ｂが第１ピストンリング１１４の内周面１１４ｂに接するように配される。また、第２内接リング１１７は、高圧ＨＰ側の端面１１７ｄが第２ピストンリング１１５の低圧ＬＰ側の端面１１５ｅに接するかまたは近接する。即ち、第２内接リング１１７は、第２ピストンリング１１５の端面１１５ｅと環状溝１１ａの低圧ＬＰ側の溝側面１１ｄとによって軸方向への動きが規制されている。

第２内接リング１１７は、当該第２内接リング１１７の内周面１１７ｃが第１内接リング１１６の外周面１１６ｂに対して僅かな隙間を空けて配されている。これにより、第２内接リング１１７が第１内接リング１１６から径方向への力の干渉を受けるのを避けることができる。同様に、第１内接リング１１６は、第２内接リング１１７から径方向への力の干渉を受けるのも避けることができる。

図７（ａ）に示すように、第１ピストンリング１１４と第２内接リング１１７とは、第１ピストンリング１１４の合口１１４ａと第２内接リング１１７の開口１１７ａとが径方向に重ならないように配置されている。具体的に、第１ピストンリング１１４の周方向における合口１１４ａの中心を通り、径方向に延びる仮想線Ｌ１１４と、第２内接リング１１７の周方向における開口１１７ａの中心を通り径方向に延びる仮想線Ｌ１１７とを引く。このとき、第１ピストンリング１１４と第２内接リング１１７とは、仮想線Ｌ１１４と仮想線Ｌ１１７とがなす角度θ３が略１８０°となるように配置されている。このようにθ３を大きな角度で設定することにより、第１ピストンリング１１４の合口１１４ａと第２内接リング１１７の開口１１７ａとの周方向での距離を長くとることができ、ガス（水素ガス）の漏洩を抑制するのに優位である。

図７（ｂ）に示すように、第２ピストンリング１１５と第１内接リング１１６とは、第２ピストンリング１１５の合口１１５ａと第１内接リング１１６の開口１１６ａとが径方向に重ならないように配置されている。具体的に、第２ピストンリング１１５の周方向における合口１１５ａの中心を通り、径方向に延びる仮想線Ｌ１１５と、第１内接リング１１６の周方向における開口１１６ａの中心を通り、径方向に延びる仮想線Ｌ１１６とを引く。このとき、第２ピストンリング１１５と第１内接リング１１６とは、仮想線Ｌ１１５と仮想線Ｌ１１６とがなす角度θ４が略１８０°となるように配置されている。このようにθ４を大きな角度で設定することにより、第２ピストンリング１１５の合口１１５ａと第１内接リング１１６の開口１１６ａとの周方向での距離を長くとることができ、ガス（水素ガス）の漏洩を抑制するのに優位である。

なお、第１ピストンリング１１４と第２ピストンリング１１５とは、仮想線Ｌ１１４と仮想線Ｌ１１５とがなす角度が略１８０°となるように配置されている。これによっても、第１ピストンリング１１４と第２ピストンリング１１５との間でのガス（水素ガス）の漏洩を抑制するのに優位である。

第１ピストンリング１１４、第２ピストンリング１１５、および第２内接リング１１７を上記のように配置することにより、図６に示すように、第１ピストンリング１１４の合口１１４ａが第２内接リング１１７で塞がれるとともに、第２ピストンリング１１５の合口１１５ａが第１内接リング１１６で塞がれる。また、第１ピストンリング１１４の合口１１４ａと第２ピストンリング１１５の合口１１５ａとは軸方向からの平面視（図７（ａ）、（ｂ）に示す状態）で互いに重ならないように配置されているこのため、本実施形態に係るピストンリングユニット１１３では、高圧ＨＰ側から低圧ＬＰ側への水素ガスの漏洩を抑制することができる。

ここで、第２内接リング１１７は、径方向に外力を受けていない自然状態において、第１ピストンリング１１４の摩耗末期（設計上で想定される最大摩耗時）での内周面１１４ｂの内径よりも大きな径まで拡径するようにバネ性を有して形成されている。

本実施形態に係るピストンリングユニット１１３、および当該ピストンリングユニット１１３を備える往復動圧縮機１では、上記第１実施形態に係るピストンリングユニット１１３および往復動圧縮機１と同様の効果を得ることができる。

また、本実施形態に係るピストンリングユニット１１３では、第１ピストンリング１１４の内周面１１４ｂに接する第２内接リング１１７を備え、第２内接リング１１７は、その開口１１７ａが第１ピストンリング１１４の合口１１４ａに対して径方向に重ならないように配されている。よって、ピストンリングユニット１１３では、第１内接リング１１６の外周面１１６ｂと第２内接リング１１７の内周面１１７ｃとの間の隙間と第１ピストンリング１１４の合口１１４ａとの間のガス（水素ガス）の漏洩経路の形成が抑制される。このため、ピストンリングユニット１１３では、高圧ＨＰ側から低圧ＬＰ側へのガスの漏洩をより抑制することができる。

また、ピストンリングユニット１１３では、第１ピストンリング１１４の内径Ｄ１１４が第２ピストンリング１１５の内径Ｄ１１５よりも大きく形成され、第２内接リング１１７の外周面１１７ｂが第１ピストンリング１１４の内周面１１４ｂに接するように配されている。よって、第２内接リング１１７は、第２ピストンリング１１５における低圧ＬＰ側の端面１１５ｅと環状溝１１ａの低圧ＬＰ側の溝側面１１ｄとで、軸方向へのずれが抑制される。これより、ピストンリングユニット１１３では、第１ピストンリング１１４の摩耗末期まで第２内接リング１１７が第１ピストンリング１１４の内周面１１４ｂに当接した状態が維持される。さらに、第２内接リング１１７は径方向外側に向けて拡径しようとするバネ性を有するので、第１ピストンリング１１４に対して外周面１１４ｃをシリンダ１０の内周面１０ａに押し付けるように付勢し続けることができる。

また、本実施形態に係るピストンリングユニット１１３では、第１ピストンリング１１４が低圧ＬＰ側に配されているので、高圧ＨＰ側に配された第２ピストンリング１１５よりも摩耗が早く進行する場合がある。よって、第１ピストンリング１１４の摩耗の進行が相対的に早い場合であっても、第１ピストンリング１１４の内周面１１４ｂに当接するように第２内接リング１１７を設けているので、摩耗末期まで第１ピストンリング１１４によるシール性を確保することができる。即ち、第１ピストンリング１１４は、第２内接リング１１７により径方向外側に向けて弾性付勢されるので、摩耗末期までシリンダ１０の内周面１０ａとの当接状態が維持され、第１ピストンリング１１４によるシール性が確保される。

［第３実施形態］
本発明の第３実施形態に係る往復動圧縮機１の構成について、図８を用いて説明する。なお、本実施形態に係る往復動圧縮機１は、ピストンリングユニット１１３の構成が上記第１実施形態および上記第２実施形態とは相違する。よって、図８（ａ）では、相違部分であるピストンリングユニット１１３を抜き出して図示している。なお、本実施形態では、上記第２実施形態に係るピストンリングユニット１１３をベースとしているが、本発明は、これに限定を受けるものではない。変形例については、後述する。

図８（ａ）に示すように、本実施形態に係るピストンリングユニット１１３は、第１ピストンリング１１４、第２ピストンリング１１５、第１内接リング１１６、および第２内接リング１１７に加えて、補助リング１１８を備える。図８（ｂ）に示すように、補助リング１１８は、円環状の平板（例えば、金属板）で形成されている。即ち、図８（ａ）に示すように、補助リング１１８は、軸方向における寸法が径方向における寸法よりも小さい断面を有する。そして、図８（ａ）の拡大部分に示すように、補助リング１１８は、シリンダ１０の内周面１０ａに対して僅かな隙間Ｇ１を空けた状態で配される。

図８（ａ）に示すように、補助リング１１８は、第２ピストンリング１１５の高圧ＨＰ側の端面１１５ｄ上に配されている。ピストン１１が静止している状態では、補助リング１１８の一方の主面１１８ａが第２ピストンリング１１５の端面１１５ｄおよび第１内接リング１１６の高圧ＨＰ側の端面に接し、他方の主面１１８ｃがピストン１１の溝側面１１ｂに対して隙間を空けた状態で配されている。

また、補助リング１１８は、環状溝１１ａの溝底面に当接または近接しており、環状溝１１ａの溝底面と第１内接リング１１６の間の隙間に対して高圧ＨＰ側を覆うように配されている。

本実施形態に係るピストンリングユニット１１３、および当該ピストンリングユニット１１３を備える往復動圧縮機１では、上記第１実施形態および上記第２実施形態に係る各ピストンリングユニット１１３および各往復動圧縮機１と同様の効果を得ることができる。

また、本実施形態に係るピストンリングユニット１１３および往復動圧縮機１では、合口を有さない平板円環形状の補助リング１１８をさらに備えるので、高圧ＨＰ側から環状溝１１ａ内への水素ガスの漏洩経路が形成されるのを抑制することができる。よって、本実施形態に係るピストンリングユニット１１３および往復動圧縮機１では、ガスの漏洩を防止するのにさらに有効である。

［第４実施形態］
本発明の第４実施形態に係る往復動圧縮機１の構成について、図２と図９を用いて説明する。なお、本実施形態に係る往復動圧縮機１は、ピストン１１に装着されるピストンリングリングユニット１１３の構成が軸方向の装着箇所で異なった部分を有する点が上記第２実施形態とは相違する。よって、以下では、相違部分についてのみ説明する。

図２に示すように、軸方向において、ピストン１１を高圧端部１１ｈ、低圧端部１１ｌ、および中間部１１ｍに分けて考える。この場合に、本実施形態に係るピストンリングユニット１１３は、高圧端部１１ｈおよび低圧端部１１ｌに装着されるピストンリングユニット１１３と、高圧端部１１ｈと低圧端部１１ｌとの間の中間部１１ｍに装着されるピストンリングユニット１１３とで構成に差異が設けられている。

先ず、図９（ａ）、（ｂ）に示すように、本実施形態に係るピストンリングユニット１１３は、上記第２実施形態に係るピストンリングユニット１１３と同様に、第１ピストンリング１１４と、第２ピストンリング１１５と、第１内接リング１１６と、第２内接リング１１７とを備える。第１ピストンリング１１４、第２ピストンリング１１５、第１内接リング１１６、および第２内接リング１１７の基本的な配置形態も上記第２実施形態に係るピストンリングユニット１１３と同様である。

次に、図９（ａ）の拡大部分に示すように、ピストン１１の中間部１１ｍに装着されるピストンリングユニット１１３では、第２内接リング１１７の高圧ＨＰ側の端面１１７ｄと第２ピストンリング１１５の低圧ＬＰ側の端面１１５ｅとの間には、隙間Ｇ２が設けられている。これに対して、図９（ｂ）の拡大部分に示すように、ピストン１１の高圧端部１１ｈおよび低圧端部１１ｌに装着されるピストンリングユニット１１３では、第２内接リング１１７の高圧ＨＰ側の端面１１７ｄと第２ピストンリング１１５の低圧ＬＰ側の端面１１５ｅとの間には、隙間Ｇ２よりも広い隙間Ｇ３が設けられている。換言すると、軸方向における第２内接リング１１７の幅寸法を、ピストン１１の中間部１１ｍに装着されるピストンリングユニット１１３では広くし、高圧端部１１ｈおよび低圧端部１１ｌに装着されるピストンリングユニット１１３では狭くしている。

本実施形態では、ピストン１１の高圧端部１１ｈおよび低圧端部１１ｌに装着されるピストンリングユニット１１３の上記隙間Ｇ３を、中間部１１ｍに装着されるピストンリングユニット１１３の上記隙間Ｇ２に対して広くすることにより、高圧ＨＰ側から低圧ＬＰ側へのガスの漏洩量の調整を図っている。具体的には、図９（ａ）に示すピストンリングユニット１１３よりも広い隙間Ｇ３を設けた中間部１１ｍのピストンリングユニット１１３では、当該隙間Ｇ３を通り第１ピストンリング１１４の合口１１４ａに漏洩するガスの量を多くしている。これに対して、図９（ｂ）に示すピストンリングユニット１１３よりも狭い隙間Ｇ２を設けた高圧端部１１ｈおよび低圧端部１１ｌのピストンリングユニット１１３では、当該隙間Ｇ２を通り第１ピストンリング１１４の合口１１４ａに漏洩するガスの量を少なくしている。

以上のような構成を備える往復動圧縮機１では、ピストン１１の軸方向における装着箇所によって、第２内接リング１１７の幅寸法（軸方向の寸法）を変えることにより、ガスの漏洩量の調整を図っている。

ここで、ピストン１１に複数のピストンリングユニット１１３を装着する場合、全てのピストンリングユニット１１３で可能な限り高いシール性を確保することも考えられる。

しかしながら、ピストン１１に装着する全てのピストンリング１１３について可能な限り高いシール性を確保するように構成したとすると、当該ピストンリングユニットよりも高圧ＨＰ側と低圧ＬＰ側との間に生じる差圧が大きくなり過ぎる。よって、このような構成を採用する場合には、負荷の増加によりピストンリング１１３，１１４の摩耗が増大してしまう。

これに対して、本実施形態に係る往復動圧縮機１では、ピストン１１の高圧端部１１ｈおよび低圧端部１１ｌに装着するピストンリングユニット１１３の第２内接リング１１７の幅寸法を狭くし、中間部１１ｍに装着するピストンリングユニット１１３よりもガスの漏洩量を多くしている。このように、ピストン１１の軸方向での装着箇所によってガスの漏洩量に差異を設けることにより、圧縮機全体としてのピストンリング１１４，１１５の摩耗を抑えることが可能となる。

なお、本実施形態では、ピストン１１の高圧端部１１ｈおよび低圧端部１１ｌにおいて差圧が大きくなる傾向があることに鑑み、高圧端部１１ｈおよび低圧端部１１ｌに装着されるピストンリングユニット１１３でのガスの漏洩量を多くすることとした。

［第５実施形態］
本発明の第５実施形態に係る往復動圧縮機１の構成について、図１０を用いて説明する。なお、本実施形態に係る往復動圧縮機１は、ピストンリングユニット１１３の構成が上記第１実施形態から上記第３実施形態とは相違する。よって、図１０では、相違部分であるピストンリングユニット１１３を抜き出して図示している。なお、本実施形態では、上記第２実施形態に係るピストンリングユニット１１３をベースとしていた形態である。よって、以下では、上記第２実施形態に係るピストンリングユニット１１３との差異を主に説明する。

図１０に示すように、本実施形態に係るピストンリングユニット１１３は、第１ピストンリング１１４、第２ピストンリング１１５、および第２内接リング１１７を備える。即ち、本実施形態に係るピストンリングユニット１１３は、上記第２実施形態に係るピストンリングユニット１１３に対して、第１内接リング１１６を省略してなる構成を有する。

本実施形態に係るピストンリングユニット１１３においても、第１ピストンリング１１４の内径Ｄ１１４が第２ピストンリング１１５の内径Ｄ１１５よりも大きく形成されている。そして、第２内接リング１１７の内径Ｄ１１７は、内径Ｄ１１５以上に設定されている。

また、第２内接リング１１７の軸方向での板幅Ｗ１１７については、上記第２実施形態と同様である。また、第２内接リング１１７は、外周面１１７ｂが第１ピストンリング１１４の内周面１１４ｂに接するように配される点も上記第２実施形態と同様である。

本実施形態に係る第２内接リング１１７は、高圧ＨＰ側の端面１１７ｄが第２ピストンリング１１５の低圧ＬＰ側の端面１１５ｅに接するかまたは近接し、低圧ＬＰ側の端面１１７ｆが環状溝１１ａの低圧ＬＰ側の溝側面１１ｄに接するかまたは近接している。このように配置されることにより、本実施形態に係る第２内接リング１１７も、第２ピストンリング１１５の端面１１５ｅと環状溝１１ａの低圧ＬＰ側の溝側面１１ｄとによって軸方向への動きが規制されている。

本実施形態に係るピストンリングユニット１１３、および当該ピストンリングユニット１１３を備える往復動圧縮機１では、上記第１実施形態および上記第２実施形態に係る各ピストンリングユニット１１３および各往復動圧縮機１と同様の効果を得ることができる。

また、本実施形態に係るピストンリングユニット１１３および往復動圧縮機１では、上記第２実施形態に係るピストンリングユニット１１３および往復動圧縮機１に対して、第１内接リング１１６を省略している分だけ部品点数を減らすことができ、製造コストの低減を図ることが可能である。

［変形例１］
変形例１に係るピストンリングユニット１１３について、図１１を用いて説明する。なお、本変形例に係るピストンリングユニット１１３は、上記第１実施形態に係るピストンリングユニット１１３に対して、上記第３実施形態で採用した補助リング１１８を配している点が相違する。図１１では、ピストンリングユニット１１３の一部を抜き出して図示している。

図１１に示すように、本変形例に係るピストンリングユニット１１３は、第１ピストンリング１１４、第２ピストンリング１１５、第１内接リング１１６、および補助リング１１８を備える。部材１１４～１１６の構成については、上記第１実施形態と同じであり、補助リング１１８の構成については、第３実施形態と同じである。

本変形例に係るピストンリングユニット１１３において、補助リング１１８は、上記第３実施形態と同様に、第２ピストンリング１１５の端面および第１内接リング１１６の高圧ＨＰ側の端面に接する状態で配されている。

本変形例に係るピストンリングユニット１１３および当該ピストンリングユニット１１３を備える往復動圧縮機１では、上記第１実施形態と同じ効果を得ることができる。また、本変形例では、第２ピストンリング１１５の高圧ＨＰ側の端面および第１内接リング１１６の高圧ＨＰ側の端面に接するように補助リング１１８が配されているので、高圧ＨＰ側から低圧ＬＰ側へのガスの漏洩経路が形成されるのを抑制することができる。

［変形例２］
変形例２に係るピストンリングユニット１１３、および当該ピストンリングユニット１１３を備える往復動圧縮機１について、図１２（ａ）を用いて説明する。なお、本変形例では、第１ピストンリング１１４の構造について上記第１実施形態と差異を有し、他の構成は上記第１実施形態と同様である。以下では、上記第１実施形態と差異を有する部分の構成に絞って説明する。

図１２（ａ）に示すように、本変形例に係るピストンリングユニット１１３では、第１ピストンリング１１４が高圧ＨＰ側に向けて突出する突起１１４ｄを有する。突起１１４ｄは、第１ピストンリング１１４に対して第２ピストンリング１１５を重ね合わせた際に、第２ピストンリング１１５の合口１１５ａに係合する。なお、本変形例において、突起１１４ｄと合口１１５ａとの係合は、周方向において、互いに隙間を有さない状態であってもよいし、隙間を有する状態であってもよい。

本変形例に係るピストンリングユニット１１３、および当該ピストンリングユニット１１３を備える往復動圧縮機１では、上記第１実施形態および上記第２実施形態に係る各ピストンリングユニット１１３および各往復動圧縮機１と同様の効果を得ることができる。

また、本変形例に係るピストンリングユニット１１３および往復動圧縮機１では、第１ピストンリング１１４が、第２ピストンリング１１５の合口１１５ａに係合する突起１１４ｄを有している。よって、ピストンリングユニット１１３および往復動圧縮機１では、シリンダ１０内をピストン１１が往復動した際に振動などが加わっても、周方向に第１ピストンリング１１４と第２ピストンリング１１５とが相対的に回転するのを防止することができる。

また、本変形例に係るピストンリングユニット１１３では、第１ピストンリング１１４と第２ピストンリング１１５との回転防止のために第１ピストンリング１１４の突起１１４ｄを第２ピストンリング１１５の合口１１５ａに係合させる。よって、本変形例に係るピストンリングユニット１１３では、第１ピストンリング１１４と第２ピストンリング１１５との係合のための部位を第２ピストンリング１１５に別途設ける必要がなく、当該第２ピストンリング１１５の構成をシンプルなものとすることが可能となる。

［変形例３］
変形例３に係るピストンリングユニット１１３、および当該ピストンリングユニット１１３を備える往復動圧縮機１について、図１２（ｂ）を用いて説明する。なお、本変形例では、第１ピストンリング１１４の構造について上記第１実施形態と差異を有し、他の構成は上記第１実施形態と同様である。以下では、上記第１実施形態と差異を有する部分の構成に絞って説明する。

図１２（ｂ）に示すように、本変形例に係るピストンリングユニット１１３では、第２ピストンリング１１５が低圧ＬＰ側に向けて突出する突起１１５ｆを有する。突起１１５ｆは、第１ピストンリング１１４と第２ピストンリング１１５とを重ね合わせた際に、第１ピストンリング１１４の合口１１４ａに係合する。なお、本変形例においても、突起１１５ｆと合口１１４ａとの係合は、周方向において、互いに隙間を有さない状態であってもよいし、隙間を有する状態であってもよい。

本変形例に係るピストンリングユニット１１３、および当該ピストンリングユニット１１３を備える往復動圧縮機１では、上記第１実施形態および上記第２実施形態に係る各ピストンリングユニット１１３および各往復動圧縮機１と同様の効果を得ることができる。

また、本変形例に係るピストンリングユニット１１３および往復動圧縮機１では、第２ピストンリング１１５が、第１ピストンリング１１４の合口１１４ａに係合する突起１１５ｆを有している。よって、ピストンリングユニット１１３および往復動圧縮機１では、シリンダ１０内をピストン１１が往復動した際に振動などが加わっても、周方向に第１ピストンリング１１４と第２ピストンリング１１５とが相対的に回転するのを防止することができる。

また、本変形例に係るピストンリングユニット１１３では、第１ピストンリング１１４と第２ピストンリング１１５との回転防止のために第２ピストンリング１１５の突起１１５ｆを第１ピストンリング１１４の合口１１４ａに係合させる。よって、本変形例に係るピストンリングユニット１１３では、第１ピストンリング１１４と第２ピストンリング１１５との係合のための部位を第１ピストンリング１１４に別途設ける必要がなく、当該第１ピストンリング１１４の構成をシンプルなものとすることが可能となる。

［変形例４］
変形例４に係るピストンリングユニット１１３、および当該ピストンリングユニット１１３を備える往復動圧縮機１について、図１３（ａ）を用いて説明する。なお、本変形例では、第１ピストンリング１１４の構造について上記第２実施形態と差異を有し、他の構成は上記第２実施形態と同様である。以下では、上記第２実施形態と差異を有する部分の構成に絞って説明する。

図１３（ａ）に示すように、本変形例に係るピストンリングユニット１１３では、第１ピストンリング１１４が径方向内側に向けて突出する係合部１１４ｅを有する。係合部１１４ｅは、第１ピストンリング１１４の内側に第２内接リング１１７を装着した際に、第２内接リング１１７の開口１１７ａに係合する。なお、本変形例においても、係合部１１４ｅと開口１１７ａとの係合は、周方向において、互いに隙間を有さない状態であってもよいし、隙間を有する状態であってもよい。

本変形例に係るピストンリングユニット１１３、および当該ピストンリングユニット１１３を備える往復動圧縮機１では、上記第２実施形態に係るピストンリングユニット１１３および各往復動圧縮機１と同様の効果を得ることができる。

また、本変形例に係るピストンリング１１３および往復動圧縮機１では、第１ピストンリング１１４が係合部１１４ｅを有し、当該係合部１１４ｅが第２内接リング１１７の開口１１７ａに係合する構成を採用している。よって、本変形例に係るピストンリングユニット１１３および往復動圧縮機１では、シリンダ１０内をピストン１１が往復動した際に振動などが加わっても、周方向に第２内接リング１１７と第１ピストンリング１１４とが相対的に回転するのを防止することができ、ガスの漏洩を抑制することができる。

［変形例５］
変形例５に係るピストンリングユニット１１３、および当該ピストンリングユニット１１３を備える往復動圧縮機１について、図１３（ｂ）を用いて説明する。なお、本変形例では、第２ピストンリング１１５の構造について上記第２実施形態と差異を有し、他の構成は上記第２実施形態と同様である。以下では、上記第２実施形態と差異を有する部分の構成に絞って説明する。

図１３（ｂ）に示すように、本変形例に係るピストンリングユニット１１３では、第２ピストンリング１１５が径方向内側に向けて突出する係合部１１５ｇを有する。係合部１１５ｇは、第２ピストンリング１１５の内側に第１内接リング１１６を装着した際に、第１内接リング１１６の開口１１６ａに係合する。なお、本変形例においても、係合部１１５ｇと開口１１６ａとの係合は、周方向において、互いに隙間を有さない状態であってもよいし、隙間を有する状態であってもよい。

本変形例に係るピストンリングユニット１１３、および当該ピストンリングユニット１１３を備える往復動圧縮機１では、上記第２実施形態に係るピストンリングユニット１１３および各往復動圧縮機１と同様の効果を得ることができる。

また、本変形例に係るピストンリング１１３および往復動圧縮機１では、第２ピストンリング１１５が係合部１１５ｇを有し、当該係合部１１５ｇが第１内接リング１１６の開口１１６ａに係合する構成を採用している。よって、本変形例に係るピストンリングユニット１１３および往復動圧縮機１では、シリンダ１０内をピストン１１が往復動した際に振動などが加わっても、周方向に第１内接リング１１６と第２ピストンリング１１５とが相対的に回転するのを防止することができ、ガスの漏洩を抑制することができる。

［変形例６］
変形例６に係るピストンリングユニット１１３、および当該ピストンリングユニット１１３を備える往復動圧縮機１について、図１４を用いて説明する。なお、本変形例では、第１ピストンリング１１４および第２ピストンリング１１５の構造を除いて、上記第１実施形態と同様の構成を有する。以下では、上記第１実施形態と差異を有する部分の構成に絞って説明する。

先ず、第１ピストンリング１１４の構造について、図１４（ａ）を用いて説明する。図１４（ａ）に示すように、本変形例に係る第１ピストンリング１１４は、径方向内側に向けて突出する係合部１１４ｅを有する。係合部１１４ｅは、第１ピストンリング１１４の内側に第１内接リング１１６を装着した際に、第１内接リング１１６の開口１１６ａに係合する。なお、本変形例においても、係合部１１４ｅと開口１１６ａとの係合は、周方向において、互いに隙間を有さない状態であってもよいし、隙間を有する状態であってもよい。

ここで、第１ピストンリング１１４の周方向における合口１１４ａの中心を通り、径方向に延びる仮想線Ｌ１１４と、第１ピストンリング１１４の周方向における係合部１１４ｅの中心を通り、径方向に延びる仮想線Ｌ１１４ｅとを引く。このとき、仮想線Ｌ１１４と仮想線Ｌ１１４ｅとがなす角度θ５は、略９０°に設定されている。

次に、第２ピストンリング１１５の構造について、図１４（ｂ）を用いて説明する。図１４（ｂ）に示すように、本変形例に係る第２ピストンリング１１５は、径方向内側に向けて突出する係合部１１５ｇを有する。係合部１１５ｇは、第２ピストンリング１１５の内側に第１内接リング１１６を装着した際に、第１内接リング１１６の開口１１６ａに係合する。なお、この場合においても、係合部１１５ｇと開口１１６ａとの係合は、周方向において、互いに隙間を有さない状態であってもよいし、隙間を有する状態であってもよい。

ここで、第２ピストンリング１１５の周方向における合口１１５ａの中心を通り、径方向に延びる仮想線Ｌ１１５と、第２ピストンリング１１５の周方向における係合部１１５ｇの中心を通り、径方向に延びる仮想線Ｌ１１５ｇとを引く。このとき、仮想線Ｌ１１５と仮想線Ｌ１１５ｇとがなす角度θ５は、略９０°に設定されている。

また、本変形例においても、第１ピストンリング１１４と第２ピストンリング１１５とは、仮想線Ｌ１１４と仮想線Ｌ１１５とがなす角度が略１８０°となるように配置されている。

本変形例に係るピストンリングユニット１１３、および当該ピストンリングユニット１１３を備える往復動圧縮機１では、上記第１実施形態に係るピストンリングユニット１１３および各往復動圧縮機１と同様の効果を得ることができる。

また、本変形例に係るピストンリング１１３および往復動圧縮機１では、第１ピストンリング１１４が係合部１１４ｅを有し、第２ピストンリング１１５が係合部１１５ｇを有する。そして、各係合部１１４ｅ，１１５ｇは、第１内接リング１１６の開口１１６ａに係合する構成を採用している。よって、本変形例に係るピストンリングユニット１１３および往復動圧縮機１でも、シリンダ１０内をピストン１１が往復動した際に振動などが加わっても、周方向に第１内接リング１１６と第１ピストンリング１１４と第２ピストンリング１１５とが相対的に回転するのを防止することができ、ガスの漏洩を抑制することができる。

［変形例７］
上記第３実施形態および上記変形例１では、ピストンリングユニット１１３が補助リング１１８を備える構成を採用した。本変形例は、補助リング１１８の構造が上記第３実施形態および上記変形例１とは異なる。以下では、本変形例に係る補助リング１１８の構造について、図１５を用いて説明する。

図１５に示すように、本変形例に係る補助リング１１８も、円環状の平板（例えば、金属板）で形成されている。本変形例に係る補助リング１１８は、図１５の平面図に示すように、外周端面１１８ｂが円形で形成されているのに対して、内周端面が径方向に凹凸を有するように形成されている。具体的には、補助リング１１８の内周端面は、径方向外向きに凹入した凹部１１８ｄと、径方向内向きに突出した凸部１１８ｅとにより構成されている。

本変形例に係る補助リング１１８をピストン１１の環状溝１１ａに装着した場合には、凸部１１８ｅは環状溝１１ａの溝底面１１ｎに当接または近接するが、凹部１１８ｄでは、環状溝１１ａの溝底面１１ｎとの間に隙間ＳＰ５が空く。本変形例では、このような構造の補助リング１１８を採用することにより、隙間ＳＰ５を通して環状溝１１ａの溝底面１１ｎと第１内接リング１１６や第２内接リング１１７との間の隙間ＳＰ４にガス（水素ガス）が流し込むようにすることができる。よって、ピストン１１の摺動によりピストンリング１１４，１１５の外周面１１４ｃ，１１５ｃが摩耗していっても、隙間ＳＰ４に流れ込むガスの圧力によりピストンリング１１４，１１５が拡径される。

従って、本変形例に係るピストンリングユニット１１３および往復動圧縮機１では、ピストンリング１１４，１１５の摩耗末期まで高いシール性を確保することができる。

［その他の変形例］
上記第１実施形態から上記第５実施形態および上記変形例１から上記変形例７では、２つのピストンリング１１４，１１５を備えるピストンリングユニット１１３を採用したが、本発明は、これに限定を受けるものではない。例えば、３つ以上のピストンリングを備えるピストンリングユニットを採用することも可能である。

上記第４実施形態では、高圧端部１１ｈおよび低圧端部１１ｌに図９（ａ）で示すピストンリングユニット１１３を装着し、中間部１１ｍに図９（ｂ）で示すピストンリングユニット１１３を装着することとしたが、本発明は、これに限定を受けるものではない。ピストンリングユニットの高圧側と低圧側との差圧の大小に応じて、ガスの漏洩量を適宜に調整することが可能である。

上記第１実施形態から上記第５実施形態および上記変形例１から上記変形例７では、圧縮流体の一例として水素ガスを採用したが、本発明は、これに限定を受けるものではない。例えば、天然ガスなどの燃料ガスや空気などを圧縮流体として採用したり、水などの液体を圧縮流体として採用したりすることなども可能である。

なお、圧縮流体として水素ガスを採用する場合には、水素ガスの分子量が小さいために漏洩が発生しやすいが、上記第１実施形態から上記第４実施形態および上記変形例１から上記変形例４の構成を採用することにより、漏洩を抑制することができる。

本発明は、上記第１実施形態から上記第５実施形態の構成、並びに上記変形例１から上記変形例７の構成を適宜に組み合わせることも可能である。例えば、上記第５実施形態に係る構成に対して、図１１を用いて説明した変形例１に係る補助リング１１８を採用したり、図１５を用いて説明した変形例７に係る補助リング１１８を採用したりすることもできる。このような構成を上記第５実施形態に採用する場合にも、上記同様の効果を得ることができる。

また、上記第５実施形態に係る構成に対して、図１２（ａ）を用いて説明した変形例２に係る突起１１４ｄを設けた構成を採用したり、図１２（ｂ）を用いて説明した変形例３に係る突起１１５ｆを設けた構成を採用したり、さらには突起１１４ｄと突起１１５ｆとを両方設けた構成を採用したりすることもできる。このような構成を上記第５実施形態に採用する場合にも、上記同様の効果を得ることができる。

また、上記第５実施形態に係る構成に対して、図１３（ａ）を用いて説明した係合部１１４ｅを設け構成を採用したり、図１４（ａ）を用いて説明した係合部１１４ｅを設けた構成を採用したりすることもできる。このような構成を上記第５実施形態に採用する場合にも、上記同様の効果を得ることができる。

１ 往復動圧縮機
１ａ 昇圧室
１０ シリンダ
１０ａ 内周面
１１ ピストン
１１ａ 環状溝
１１３ ピストンリングユニット
１１４ 第１ピストンリング
１１４ａ 合口
１１４ｄ 突起
１１４ｅ 係合部
１１５ 第２ピストンリング
１１５ａ 合口
１１５ｆ 突起
１１５ｇ 係合部
１１６ 第１内接リング
１１６ａ 開口
１１７ 第２内接リング
１１７ａ 開口
１１８ 補助リング

Claims (13)

1. シリンダ内を、当該シリンダの筒軸方向に往復動するピストンの外周面に装着されるピストンリングユニットであって、
   それぞれが周方向の一部に合口を有することによって前記軸方向からの平面視でＣ字形状を有するとともに、互いに前記ピストンの軸方向に隣接した状態で前記ピストンの外周面に装着され、且つ、前記シリンダの内周面に当接する複数のピストンリングと、
   周方向の一部に開口を有することによって前記軸方向からの平面視でＣ字形状を有するとともに、前記ピストンの外周面と前記複数のピストンリングの内周面との間に介挿され、且つ、前記複数のピストンリングの内の少なくとも１つのピストンリングの内周面に当接する内接リングと、
   を備え、
   前記複数のピストンリングは、前記軸方向からの平面視で前記軸方向に隣接するピストンリング同士で前記合口が重ならないように配置されており、
   前記内接リングは、前記軸方向において、前記複数のピストンリングの全てに亘る状態で配置されているとともに、前記軸方向に直交する径方向に見る場合に、前記少なくとも１つのピストンリングの前記合口に対して前記開口が重ならないように配置されている、
   ピストンリングユニット。
2. 前記複数のピストンリングは、前記第１ピストンリングと前記第２ピストンリングとからなり、
   前記少なくとも１つのピストンリングは、前記第２ピストンリングであり、
   前記第１ピストンリングの内径は、前記第２ピストンリングの内径よりも大きく、
   前記内接リングを第１内接リングとするとき、
   前記第１内接リングの外周面と前記第１ピストンリングの内周面との間には、周方向の一部に開口を有し前記軸方向からの平面視でＣ字形状を有する第２内接リングが、前記第１ピストンリングの内周面に当接するように介挿されており、
   前記第２内接リングは、前記径方向から見る場合に、当該第２内接リングの前記開口と前記第１ピストンリングの合口とが重ならないように配置されているとともに、当該第２内接リングの径方向において、前記第１ピストンリングに追従して拡径可能である、
   請求項１に記載のピストンリングユニット。
3. 前記第２内接リングは、前記径方向から見る場合に、当該第２内接リングの前記開口が前記第１内接リングの前記開口と重ならないように配置されている、
   請求項２に記載のピストンリングユニット。
4. 前記第２内接リングは、当該第２内接リングにおける前記軸方向での寸法が、前記第１ピストンリングにおける前記軸方向の寸法よりも小さく設けられている、
   請求項２または請求項３に記載のピストンリングユニット。
5. 前記第１ピストンリングは、前記周方向において、前記第２内接リングの前記開口と係合する係合部を有する、
   請求項２から請求項４の何れかに記載のピストンリングユニット。
6. 前記第１内接リングは、当該第１内接リングの径方向に拡径可能なバネ性を有するとともに、前記径方向に外力を受けていない自然状態での外径が、前記第２ピストンリングが最大摩耗した場合の最大拡張時における当該第２ピストンリングの内径以上であり、
   前記第２内接リングは、当該第２内接リングの径方向に拡径可能なバネ性を有するとともに、前記径方向に外力を受けていない自然状態での外径が、前記第１ピストンリングが最大摩耗した場合の最大拡張時における当該第１ピストンリングの内径以上である、
   請求項２から請求項５の何れかに記載のピストンリングユニット。
7. 前記ピストンは、径方向内側に向けて窪み、周方向に環状に設けられた環状溝を有し、
   前記複数のピストンリングおよび前記内接リングは、前記環状溝に填め込まれており、
   前記ピストンの前記外周面は、前記環状溝の溝底面である、
   請求項１から請求項６の何れかに記載のピストンリングユニット。
8. シリンダ内を、当該シリンダの筒軸方向に往復動するピストンに装着されるピストンリングユニットであって、
   前記ピストンは、径方向内側に向けて窪み、周方向に環状に設けられた環状溝を有し、
   前記ピストンリングユニットは、
   それぞれが周方向の一部に合口を有することによって前記軸方向からの平面視でＣ字形状を有するとともに、互いに前記ピストンの軸方向に隣接した状態で前記ピストンにおける前記環状溝の溝底面に装着され、且つ、前記シリンダの内周面に当接する複数のピストンリングと、
   周方向の一部に開口を有することによって前記軸方向からの平面視でＣ字形状を有するとともに、前記ピストンにおける前記溝底面と前記複数のピストンリングの内の少なくとも一つのピストンリングの内周面との間に介挿され、且つ、前記少なくとも１つのピストンリングの内周面に当接する内接リングと、
   を備え、
   前記複数のピストンリングは、前記軸方向からの平面視で前記軸方向に隣接するピストンリング同士で前記合口が重ならないように配置されており、
   前記内接リングは、前記軸方向において、前記少なくとも１つのピストンリングの全てに亘る状態で配置されているとともに、前記軸方向に直交する径方向に見る場合に、前記少なくとも１つのピストンリングにおける全ての合口に対して前記開口が重ならないように配置されており、
   前記軸方向において、前記シリンダ内で昇圧室が形成される側を高圧側とし、反対側を低圧側とするとき、前記少なくとも１つのピストンリングは、前記複数のピストンリングの内の残りのピストンリングよりも低圧側に配置されているとともに、当該少なくとも１つのピストンリングの内径は、前記少なくとも１つのピストンリングに対して前記高圧側に隣接するピストンリングの内径よりも大きく、
   前記内接リングは、前記軸方向において、前記高圧側の端面が前記高圧側に隣接するピストンリングに当接または近接し、前記低圧側の端面が前記環状溝の溝側面に当接または近接する、
   ピストンリングユニット。
9. 前記少なくとも１つのピストンリングは、前記周方向において、前記内接リングの前記開口と係合する係合部を有する、
   請求項１から請求項８の何れかに記載のピストンリングユニット。
10. 前記複数のピストンリングの内の少なくとも１つのピストンリングは、前記軸方向において、当該ピストンリングに隣接するピストンリングの前記合口に係合する突起を有する、
    請求項１から請求項９の何れかに記載のピストンリングユニット。
11. 前記軸方向において、前記シリンダ内で昇圧室が形成される側を高圧側とし、反対側を低圧側とするとき、
    前記複数のピストンリングの内の前記軸方向における前記高圧側の端に配置されるピストンリングに対して、前記高圧側に当接するように配されるとともに、環状であって外周面が前記シリンダの内周面と隙間を空けて配される補助リングをさらに備える、
    請求項１から請求項１０の何れかに記載のピストンリングユニット。
12. 前記補助リングの内周面は、周方向の一部において、径方向外向きに凹入した凹部を有する、
    請求項１１に記載のピストンリングユニット。
13. シリンダと、
    前記シリンダ内を、当該シリンダの筒軸方向に往復動するピストンと、
    前記ピストンの外周面に装着され、請求項１から請求項１２の何れかに記載のピストンリングユニットと、
    を備える、
    圧縮機。

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