JP3889580B2 - 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

Description

【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、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。
【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】
さらに、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。
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。
このため、請求項２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。
また、請求項３の発明は、請求項１または２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。
【００１５】
このため、請求項３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。
【００１６】
また、請求項４の発明は、請求項１または２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。
【００１７】
このため、請求項４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。
【００１８】
また、請求項５の発明は、請求項１または２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。
【００１９】
このため、請求項５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。
【００２０】
また、請求項６の発明は、請求項１または２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。
【００２１】
このため、請求項６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。
また、請求項７の発明は、請求項１〜６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。
【００２２】
このため、請求項７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。
【００２３】
また、請求項８の発明は、請求項７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。
【００２４】
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。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の関連技術および実施の形態を図面に基づき説明する。
【００２６】
図１は、この発明の第１関連技術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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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５２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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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３ｍｍ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。
【００３７】
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。
【００３８】
図４は、この発明の第２関連技術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。
【００３９】
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。
【００４０】
このため第２関連技術は、前述した第１関連技術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。
【００４１】
図５は、この発明の第３関連技術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。
【００４２】
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。
【００４３】
このため第３関連技術は、前述した第１関連技術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。
【００４４】
また、第３関連技術は、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関連技術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。
【００４５】
図６は、この発明の第４関連技術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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
このため第４関連技術は、前述した第１関連技術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。
【００４９】
図７は、この発明の第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。
【００５０】
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５２と反対側の隣接部位に低圧側部分１６が位置している。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
本実施形態によれば、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。
【００５５】
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。
【００５６】
また、この第１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１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。
【００５７】
図８は、この発明の第５関連技術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。
【００５８】
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。
【００５９】
第５関連技術では、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。
【００６０】
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。
【００６１】
この第５関連技術によれば、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。
【００６２】
図９は、この発明の第６関連技術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。
【００６３】
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。
【００６４】
第６関連技術では、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２１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。第６関連技術では、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。
【００６５】
この第６関連技術によれば、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。
【００６６】
【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。
【００６７】
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。
さらに、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。
また、請求項２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１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。
また、請求項３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または２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。
【００６８】
また、請求項４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または２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。
【００６９】
また、請求項５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または２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。
【００７０】
また、請求項６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５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。
【００７１】
また、請求項７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１〜６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。
【００７２】
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を複数本装着することが可能となるので、請求項７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関連技術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関連技術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関連技術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関連技術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８】 本発明の第５関連技術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６関連技術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

Claims (8)

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、
   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。
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。
3. 請求項１または２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。
4. 請求項１または２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。
5. 請求項１または２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。
6. 請求項１または２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。
7. 請求項１〜６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。
8. 請求項７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。

Images