JP4448436B2

JP4448436B2 - 往復圧縮機

Info

Publication number: JP4448436B2
Application number: JP2004357734A
Authority: JP
Inventors: 治雄三浦; 茂新井
Original assignee: Hitachi Plant Technologies Ltd
Current assignee: Hitachi Plant Technologies Ltd
Priority date: 2004-12-10
Filing date: 2004-12-10
Publication date: 2010-04-07
Anticipated expiration: 2024-12-10
Also published as: JP2006161769A

Description

本発明は、往復圧縮機に係り、特に、可燃性ガスや毒性ガスを取り扱う４０ＭＰａを越えるような高圧で小容量の往復圧縮機に好適なものである。

従来の往復圧縮機としては、特開２００４−１１６３２９号公報（特許文献１）に示されたものがある。この往復圧縮機は、一側に圧縮室を形成すると共に往復動するプランジャと、プランジャの他側外周をパッキンシールするように、ロッドパッキンシール構造部と、プランジャの駆動手段とを備えて構成されている。ロッドパッキンシール構造部は、プランジャの他側外周に配置されたパッキンケースと、パッキンケースの中に収納されたロッドパッキンとを複数段に備えて構成されている。

従来のロッドパッキンとしては、'Compressor Tech' January-February 2002（非特許文献１）に示されたものがある。このロッドパッキンは、周方向に複数に分割されたリング状の高圧側ロッドパッキンと、周方向に複数に分割されたリング状の低圧側ロッドパッキンとを軸方向に重ね合わせて構成されている。この高圧側ロッドパッキンは、一般にラジアルカットパッキンと呼ばれ、半径方向に直線状の分割面を持つ３つのパッキンピースからなっている。また、低圧側ロッドパッキンは、一般にタンジェンシャルカットパッキンと呼ばれ、半径方向及び周方向に傾斜して延びる分割面を持つ３つのパッキンピースからなっている。

このように、ロッドパッキンを３つ割れのパッキンピースでリング状に構成するのは、運転中の摺動によってパッキン内周面が摩耗したときでも、パッキン内周面がロッド表面（プランジャ表面）に追随できるようにするためである。従って、低圧側ロッドパッキン及び高圧側ロッドパッキンとも周方向分割面には初期運転時には合口隙間が生じるように形状寸法が考慮されている。

圧縮ガスの漏れ通路は主に低圧側ロッドパッキンでシールされる。そして、低圧側ロッドパッキンの内周部合口隙間を塞ぐように高圧側ロッドパッキンが自身の合口隙間と重ならないように配置される。即ち、両者は、合口隙間のほぼ１／２ピッチ、相対的に周方向にずらして装着されている。この周方向の相対位置を拘束することが必要であるため、図１３（ａ）に示すように、従来のロッドパッキン２７では、高圧側ロッドパッキンン５１と低圧側ロッドパッキン５２の互いの相対面の中央部にピン穴５６ａ、５６ｂを形成し、この両ピン穴５６ａ、５６ｂに跨って廻り止めピン５７を挿入して高圧側ロッドパッキン５１と低圧側ロッドパッキン５２との周方向の位置を拘束している。また、高圧側ロッドパッキン５１及び低圧側ロッドパッキン５２のそれぞれの外周面に全周にわたって凹部を形成し、リング状のコイルバネ５８、５９をそれぞれの凹部内に設置して分割された高圧側ロッドパッキン５１及び低圧側ロッドパッキン５２を保持するようになっている。

特開２００４−１１６３２９号公報 'Compressor Tech' January-February 2002

しかし、従来技術においては、高圧側ロッドパッキン５１と低圧側ロッドパッキン５２との周方向の位置を拘束するピン穴５６ａ、５６ｂを用いているため、ピン穴５６ａ、５６ｂの廻りにスペースを必要とし、高圧側ロッドパッキン５１及び低圧側ロッドパッキン５２の外径がその分だけ大きくなっていた。これによって、低圧側ロッドパッキン５１がプランジャ４３に押し付けられる圧力荷重である低圧側ロッドパッキン５１の緊縛力が大きくなり、低圧側ロッドパッキン５１の摺動摩擦損失が増加すると共に、摩耗量が増加して摩耗寿命が短くなるという課題があった。

また、従来技術においては、高圧側ロッドパッキン５１及び低圧側ロッドパッキン５２のそれぞれの外周面に形成した凹部内にリング状のコイルバネ５８、５９を設置しているので、ロッドパッキン２７の外径が大きくなり、パッキンケースのパッキン収納内径及びケース外径が大きくなっていた。これによって、製作コストが増大してしまうという課題があった。

本発明の目的は、ロッドパッキンのパッキンシールの性能を維持しつつ摺動摩擦損失及び摩耗量を低減して性能向上及び信頼性の向上を図ると共に、ロッドパッキン及びパッキンケースを小型化して製作コストの低減及び圧縮機吸込み容量の増大を図ることができる往復圧縮機を得ることにある。

前述の目的を達成するために、本発明の第１の態様は、一側に圧縮室を形成すると共に往復動するプランジャと、前記プランジャの他側外周をパッキンシールするロッドパッキンシール構造部と、前記プランジャの駆動手段とを備え、前記ロッドパッキンシール構造部は、前記プランジャの他側外周に配置されたパッキンケースと、前記パッキンケースの中に収納されたロッドパッキンとを複数段に備え、前記ロッドパッキンは、周方向に複数に分割されたリング状の高圧側ロッドパッキンと、周方向に複数に分割されたリング状の低圧側ロッドパッキンとを軸方向に重ね合わせて構成された往復圧縮機において、前記高圧側ロッドパッキンの外周面と前記低圧側ロッドパッキンの外周面とに跨って外周溝を形成し、前記高圧側ロッドパッキンと前記低圧側ロッドパッキンの周方向の相対位置を拘束するように廻り止め部材を前記外周溝に設置すると共に、前記高圧側ロッドパッキン、前記低圧側ロッドパッキン及び前記廻り止め部材を薄板状円筒リング内に装着した構成にしたことにある。

係る本発明のより好ましい具体的な構成例は次の通りである。
（１）前記高圧側ロッドパッキンは半径方向に直線状の分割面を持つ３つのパッキンピースからなっており、前記低圧側ロッドパッキンは半径方向及び周方向に傾斜して延びる分割面を持つ３つのパッキンピースからなっており、前記高圧側ロッドパッキンの分割面と前記低圧側ロッドパッキンの分割面とを周方向にずらして組み合わせたこと。
（２）前記（１）に加えて、前記外周溝を前記高圧側ロッドパッキンの分割面に位置するように設け、前記廻り止め部材をバネ板で構成すると共に、前記外周溝の両側に位置する前記高圧側ロッドパッキンのパッキンピースを周方向に押すように前記廻り止め部材を前記外周溝に設置したこと。
（３）前記（２）に加えて、前記外周溝を中央から円周方向の両側に広がる平坦部を有して形成し、前記廻り止め部材を両側方向にバネ作用を有する中央凸部とその円周方向両側に延びる水平部とから構成し、前記外周溝の両側に位置する前記高圧側ロッドパッキンのパッキンピースを周方向に押すように前記廻り止め部材の中央凸部を前記外周溝の中央深溝部に配置すると共に、前記廻り止め部材の水平部を前記外周溝の平坦部側に延びるように配置したこと。
（４）前記外周溝を中央から軸方向両側に広がる平坦部を有して形成し、前記廻り止め部材の水平部を前記中央凸部から軸方向両側にも延びるように形成し、前記廻り止め部材の水平部を前記外周溝の軸方向両側に広がる平坦部側にも延びるように配置したこと。

本発明の第２の態様は、往復圧縮機のプランジャの外周をパッキンシールするロッドパッキンシール構造部に用いられるロッドパッキンにおいて、周方向に複数に分割されたリング状の高圧側ロッドパッキンと、周方向に複数に分割されたリング状の低圧側ロッドパッキンとを軸方向に重ね合わせて構成され、前記高圧側ロッドパッキンの外周面と前記低圧側ロッドパッキンの外周面とに跨って外周溝を形成し、前記高圧側ロッドパッキンと前記低圧側ロッドパッキンの周方向の相対位置を拘束するように廻り止め部材を前記外周溝に設置すると共に、前記高圧側ロッドパッキン、前記低圧側ロッドパッキン及び前記廻り止め部材を薄板状円筒リング内に装着した構成にしたことにある。

本発明の往復圧縮機によれば、ロッドパッキンのパッキンシールの性能を維持しつつ摺動摩擦損失及び摩耗量を低減して性能向上及び信頼性の向上を図ると共に、ロッドパッキン及びパッキンケースを小型化して製作コストの低減及び圧縮機吸込み容量の増大を図ることができる。

以下、本発明の複数の実施例について図を用いて説明する。各実施例の図における同一符号は同一物または相当物を示す。

本発明の第１実施例の往復圧縮機を図１〜図６を用いて説明する。

最初に、本実施例の往復圧縮機の外観構成に関して図１を参照しながら説明する。図１は本実施例の往復圧縮機を示す外観図である。

往復圧縮機１０は、低圧段圧縮部１、高圧段圧縮部２、３、クランク機構部４、及びモータ５を備えて構成され、４０ＭＰａを越えるような高圧で小容量の圧縮機として好適に用いられる。なお、作動ガスとしては、水素ガスなどの可燃性作動ガスや毒性作動ガスを用いることが可能であり、本実施例では水素ガスが用いられている。

低圧段圧縮部１は、供給源から供給された低圧の作動ガスを圧縮するものであり、第１圧縮段圧縮部と第２圧縮段圧縮部とを有している。高圧段圧縮部２は、低圧段圧縮部１により圧縮された作動流体をさらに圧縮するものであり、第３圧縮段圧縮部を構成する。高圧段圧縮部３は、高圧段圧縮部２により圧縮された作動流体をさらに圧縮するものであり、第４圧縮段圧縮部を構成する。

クランク機構部４は、低圧段圧縮部１、高圧段圧縮部２、及び高圧段圧縮部３を駆動するためのものであり、その外面を形成するクランクケース４ａ及び筒状ケース４ｂ〜４ｄを有している。クランクケース４ａの基本的な形状は、前後に薄い略矩形状である。筒状ケース４ｂはクランクケース４ａと低圧段圧縮部１とを接続するものであり、筒状ケース４ｃはクランクケース４ａと中圧段圧縮部２とを接続するものであり、筒状ケース４ｄはクランクケース４ａと高圧段圧縮部３とを接続するものである。モータ５は、クランク機構部４を介して、低圧段圧縮部１、高圧段圧縮部２、及び高圧段圧縮部３を駆動するものである。

さらには、クランク機構部４は、低圧段圧縮部１、高圧段圧縮部２、高圧段圧縮部３、及びモータ５などの構成要素の中央に配置されている。換言すれば、高圧段圧縮部２、低圧段圧縮部１、高圧段圧縮部３はクランクケース４ａの周方向に連続する３面（本実施例では、底面を除く上面及び両側面）からそれぞれ突出して設けられ、モータ５はクランクケース４ａの前後面を構成する１面（本実施例では、後面）から突出して設けられている。かかる構成によって、往復圧縮機１０の小型化を図ることができる。

また、低圧段圧縮部１、高圧段圧縮部２、高圧段圧縮部３は、筒状に細長く形成されており、クランクケース４ａの３面から放射状に延びている。低圧段圧縮部１はクランクケース４ａの上面に垂直に突出するように配置されている。そして、高圧段圧縮部２と高圧段圧縮部３とは、両側面に水平方向に対向して同一軸心となるように突出して配置されている。換言すれば、クランク機構部４を挟んで互いに反対側に同一軸心となるように配置されている。かかる構成によって、クランクシャフト１１の荷重を低減し、その軸受損失を低減することができる。

次に、往復圧縮機１０の機構部分に関して、図２を参照しながら説明する。図２は本実施例の往復動圧縮機１０の要部断面図である。

駆動源であるモータ５の回転軸にはクランクシャフト１１が連結され、クランクシャフト１１はモータ５によって回転される。このクランクシャフト１１は主軸部と偏心軸部１１ａとを有している。コネクティングロッド１３、１５はクランクシャフト１１の偏心軸部１１ａに回転可能に結合されている。クランクシャフト１１の偏心軸部１１ａとクロスヘッド１２とはコネクティングロッド１３を介して連結され、偏心軸部１１ａの偏心回転運動をクロスヘッド１２の左右の往復運動に変換するようになっている。さらには、クランクシャフト１１の偏心軸部１１ａとクロスヘッド１４とはコネクティングロッド１５を介して連結され、偏心軸部１１ａの偏心回転運動をクロスヘッド１４の上下の往復運動に変換するようになっている。

クランクシャフト１１の偏心軸部１１ａ、コネクティングロッド１３、１５、クロスヘッド１２は、一つのクランクケース４ａ内に収納されている。クロスヘッド１４はクランクケース４ａの上面に設けられた筒状ケース４ｂ内に収納されている。この筒状ケース４ｂはクランクケース４ａと低圧段圧縮部１とを接続している。

クロスヘッド１４には低圧段ピストンロッド１６が連結され、そのピストンロッド１６には低圧段ピストンが連結されている。このピストンは低圧段シリンダ内に摺動可能に収納され、ピストンの両側に第１圧縮段圧縮部及び第２圧縮段圧縮部が形成されている。クロスヘッド１４の外周部にシールリング４４が設けられ、このシールリング４４が筒状ケース４ｂの内面と摺動するようになっている。これによって、クロスヘッド１４と筒状ケース４ｂとの間の気密が保たれている。そして、シールリング４４より低圧段圧縮部側の筒状ケース４ｂにガス導出孔４６が形成されている。

また、水平方向に配置されたクロスヘッド１２の両側に中間ガイドロッド４１が夫々設けられている。その中間ガイドロッド４１のピストン部４２の外周部にシールリング４５が取り付けられ、そのシールリング４５が筒状ケース４ｃ、４ｄの内面と摺動するようになっている。これによって、中間ガイドロッド４１と筒状ケース４ｃ、４ｄとの間の気密が保たれている。そして、シールリング４５より中圧段圧縮部側の筒状ケース４ｃ及び高圧段圧縮部側の筒状ケース４ｄにそれぞれガス導出孔４７が形成されている。

ロッド部材で形成されたプランジャ４３は、ほぼ同一径の細長い丸棒であり、中間ガイドロッド４１との締結部側だけが小径になっている。プランジャ４３の先端部外周側にはプランジャ４３との間で圧縮室４３ａを形成するシリンダリング３１が配置されており、プランジャ４３の先端には、バルブブロック３４が配置されている。中間ガイドロッド４１との締結部とシリンダリング３１との間には、軸方向に多段に積層された軸封構造部が形成されている。

このプランジャ４３部の軸封構造部は、ロッドパッキンシール構造部と呼ばれるものであり、中間シャフトケース４ｄの軸方向端面に取り付けた内カバー３５に嵌合して取り付けた低圧リング２１とシリンダリング３１との間に、中間リング２３、ガイドリング２４、メインテインリング２５を介在させて、多数のパッキンケース２２が軸方向に積層されている。

図２に示す例では、低圧リング２１と中間リング２３との間に４段のパッキンケース２２が設けられ、中間リング２３とメインテインリング２５との間に３段のパッキンケース２２が設けられ、メインテインリング２５とシリンダリング３１との間に単段のパッキンケース２２が設けられている。各パッキンケース２２は、プランジャ４３の外周部から作動ガスが漏れるのを防止するロッドパッキン２７を内周側に保持している。

次に、図３から図６を参照しながら、ロッドパッキンシール構造部について、さらに具体的に説明する。図３は本実施例のロッドパッキンシール構造部を示す一部断面拡大図、図４は本実施例のロッドパッキンシール構造部の圧力分布を説明する図、図５は本実施例のロッドパッキン２７の側面図、図６は図５のＡ−Ａ断面図である。なお、図４は円筒リング５３を省略して示してあり、図５は低圧側ロッドパッキン５２の一部を破断して示してある。

図３において、プランジャ４３の左側がシリンダ側であり、そのシリンダ側の圧縮室４３ａで圧縮されたガスがプランジャ４３の右側である低圧側（一般にほぼ大気圧力）に漏れないようにロッドパッキン２７が装着されている。

各段のロッドパッキン２７は、一対の高圧側ロッドパッキン５１及び低圧側ロッドパッキン５２と、両パッキン５１、５２による外周溝５５（図５及び図６参照）に装着された廻り止め部品５４（図５及び図６参照）と、両パッキン５１、５２及び廻り止め部品５４の外周に配置した円筒リング５３と、を一組として構成されている。各ロッドパッキン２７は、パッキンケース２２の中央に設けられた凹段部２２ａ内に収納されると共に、左右のパッキンケース２２の間に挟まれる形態で配置されている。係る構成によって、各段のロッドパッキン２７を上述したような組構成とすることによってパッキンケース２２に容易に組み込みむことができる。

ここで、ロッドパッキン２７は、周方向に複数に分割されたリング状の高圧側ロッドパッキン５１と、周方向に複数に分割されたリング状の低圧側ロッドパッキン５２とを軸方向に重ね合わせて構成されている。また、外周溝５５は、高圧側ロッドパッキン５１の外周面と低圧側ロッドパッキン５２の外周面とに跨って形成されている。また、廻り止め部材５４は、高圧側ロッドパッキン５１と低圧側ロッドパッキン５２の周方向の相対位置を拘束するように外周溝５５に設置されている。そして、高圧側ロッドパッキン５１、低圧側ロッドパッキン５２及び廻り止め部材５４は、薄板状の円筒リング５３内に装着されている。円筒リング５３は、バネ板で形成しており、高圧側ロッドパッキン５１、低圧側ロッドパッキン５２及び廻り止め部材５４を確実に保持することができる。

高圧側ロッドパッキン５１は、ラジアルカットパッキンとも呼ばれ、半径方向に直線状の分割面を持つ３つのパッキンピース５１ａからなっている。低圧側ロッドパッキン５２は、タンジェンシャルカットパッキンとも呼ばれ、半径方向及び周方向に傾斜して延びる分割面を持つ３つのパッキンピース５２ａからなっている。３つ割れのパッキンピース５１ａ、５２ａでリング状に構成するのは、運転中の摺動によって低圧側ロッドパッキン５１、高圧側ロッドパッキン５２の内周面が摩耗したときでも、低圧側ロッドパッキン５１、高圧側ロッドパッキン５２の内周面がプランジャ４３の表面に追随して摺動できるようにするためである。従って、低圧側ロッドパッキン５１、高圧側ロッドパッキン５２とも周方向分割面には初期運転時に合口隙間が生じるように形状寸法が考慮されている。

圧縮ガスの漏れ通路は、ロッドパッキン２７の内周とプランジャ４３の外周との摺動面、ロッドパッキン２７とパッキンケース２２との接触面の二つがある。これらの漏れ通路を形成しないようにするために、タンジェンシャルパッキン５２が配置されている。そして、低圧側のタンジェンシャルパッキン５３の内周部合口隙間を塞ぐように高圧側のラジアルパッキン５２が自身の合口隙間と重ならないように配置されている。即ち、両者５１、５２の合口隙間をほぼ１／２ピッチだけ相対的に周方向にずらして装着されている。

ロッドパッキン２７に要求される特性として、シール性能の他に低損失、長寿命等がある。図４はロッドパッキン２７に掛かる圧力分布を示す。パッキンシールは主として低圧側ロッドパッキン５１が受け持つ。図４において、高圧側が圧力Ｐ_１、低圧側が圧力Ｐ_２である。低圧側ロッドパッキン５１の外周面には上流側圧力Ｐ１が掛かり、プランジャ４３との接触内周面には軸方向に圧力Ｐ_１から圧力Ｐ_２の圧力勾配が生じる。この圧力分布とパッキン形状寸法である外径Ｄ_２、内径Ｄ_１、幅Ｂとから、低圧側ロッドパッキン５１の緊縛力（低圧側ロッドパッキン５１がプランジャ４３に押し付けられる圧力荷重）が次の式（１）のように推定される。

Ｆ＝πＢ｛Ｐ_１（Ｄ_２−Ｄ_１／２）＋Ｐ_２Ｄ_１／２｝（１）
この低圧側ロッドパッキン５１の緊縛力Ｆが大きければ、摺動摩擦損失が増加し、摩耗寿命も短くなる。特に、本実施例のように高圧で小容量の圧縮機では、プランジャ４３の外径が小さくなるため、低圧側ロッドパッキン５１の外径と内径との差が相対的に大きくなる。そこで、本実施例では、後述するように、低圧側ロッドパッキン５１の外形Ｄ_２をできるだけ内径Ｄ_１に近づけて低圧側ロッドパッキン５１の緊縛力Ｆを小さくするようにしており、摩擦損失や摩耗量を減らすことができるようになっている。

図５及び図６に示すように、高圧側ロッドパッキン５１と低圧側ロッドパッキン５２とは、それぞれの分割面に有する合口隙間が相対的にずれるように組み合わされ、外周溝５５内に廻り止め部品５４を装着した状態で、薄板状の円筒リング１３の中に収められている。高圧側ロッドパッキン５１の少なくとも一分割部の外周部には、外周側と低圧側ロッドパッキン側とが開放された凹段部５５ａが形成され、低圧側ロッドパッキン５２の分割部ではない部分の外周部には、外周側と高圧側ロッドパッキン側とが開放された凹段部５５ｂが形成されている。この両凹段部５５ａ、５５ｂが合わさってロッドパッキン２７の外周溝５５が形成される。この外周溝５５は円筒リング５３がない状態で外周側に開放された外周溝である。廻り止め部品５４は、この外周溝５５内に収納して係合されており、両凹段部５５ａ、５５ｂに跨って配置されている。

各凹段部５５ａ、５５ｂは両パッキン５１、５２の相対面からパッキン厚さ方向にほぼ半分程度の寸法で設けられている。また、各凹段部５５ａ、５５ｂは半径方向に内周に向かって設けてあり、その深さは低圧側ロッドパッキン５２が運転経過によって磨耗し、外径Ｄ_２が小さくなっても廻り止め部品５４が凹段部５５ｂの淵が外れないことを予め考慮して決定されている。

上述した構成によれば、従来技術で必要であった廻り止めピンまわりのスペースを低減できるので、高圧側ロッドパッキン５１及び低圧側ロッドパッキン５２の半径方向寸法を縮小することができ、これによってパッキン外径Ｄ_２を内径（ロッド径）Ｄ_１に近づけることができる。また、両パッキン５１、５２の合わせ面に廻り止め部品５４を封止しているので、廻り止め部品５４が両パッキン５１、５２から落下することを防止できる。

次に、図１３を参照しながら、本実施例のロッドパッキン２７と従来技術のロッドパッキン２７との差異について説明する。

図１３（ａ）に従来技術のロッドパッキン２７を示し、図１３（ｂ）に本実施例のロッドパッキン２７を示す。この図１３（ａ）、（ｂ）から明らかなように、本実施例では、従来必要であった廻り止めピン廻りのスペースを縮減でき、更にパッキン組立てスプリング径も小さくできるので、ロッドパッキン２７の半径方向の寸法を縮減できる。また、図１３（ｃ）に示すように、従来技術のパッキンケースの内径寸法Ｄｃ１から本実施例のパッキンケースの内径寸法Ｄｃ２に小さくできる。これらにより、本実施例によれば、次のような効果が得られる。
（１）パッキン外径を内径寸法に近づけられるので、パッキン緊縛力を低減でき、摩擦損失の低減、パッキン寿命の長寿命化を図れる。
２）パッキンケースの内径を小さくすることによって、パッキンケースの必要肉厚を小さくすることができ、パッキンケースの外径を小さくでき、製作コストを低減できる。
３）圧縮室側のパッキンケースの内径も小さくすることができるので、空隙容量が小さくなり、圧縮機吸込み容量を増加できる。

次に、本発明の第２実施例について図７及び図８を用いて説明する。図７は本発明の第２実施例の往復圧縮機におけるロッドパッキン２７の側面図、図８は図７のＢ−Ｂ断面図である。この第２実施例は、次に述べる点で第１実施例と相違するものであり、その他の点については第１実施例と基本的には同一である。

この第２実施例では、外周溝５５は、外周側（開放側）に位置して、円周方向の中央から両側に広がる平坦部５５ｃが形成されている。この外周溝５５の中央深溝部５５ｄの深さ、幅などは第１実施例と同じである。また、廻り止め部品５４は、バネ板を折り曲げて形成されており、中央凸部５４ａと、その円周方向両側に延びる水平部５４ｂとからなっている。この廻り止め部品５４は、中央凸部５４ａの先端を中心として両側方向にバネ作用を有している。中央凸部５４ａは、外周溝５５の中央部の円周方向の幅より若干大きな幅を有して、外周溝５５の中央部内にそのバネ作用を利用して挿入されている。水平部５４ｂは、外周溝５５の平坦部５５ｃ側に延びるように配置されている。

廻り止め部品５４を外周溝５５に装着すると、そのバネ作用が働いて高圧側ロッドパッキン５１を周方向に押し付ける。このとき、高圧側ロッドパッキン５１の外周にはバネ板で形成された円筒リング５３が設けてあるので、高圧側ロッドパッキン５１は飛散せずに円筒リング５３の中に保持される。このようにすることによって、ロッドパッキン２７の単独組み合わせ状態において、高圧側ロッドパッキン５１が飛散しないので、取り扱いやプランジャ４３への組み込み作業を容易にできる。

次に、本発明の第３実施例について図９及び図１０を用いて説明する。図９は本発明の第３実施例の往復圧縮機におけるロッドパッキン２７の側面図、図１０は図９のＣ−Ｃ断面図である。この第３実施例は、次に述べる点で第２実施例と相違するものであり、その他の点については第１実施例と基本的には同一である。

この第３実施例では、外周溝５５の両側に広がる平坦部５５ｃが円周方向だけでなく軸方向にも広がって形成されている。また、バネ板を折り曲げて形成された廻り止め部品５４の両側に延びる水平部５４ｂが円周方向だけでなく軸方向にも延びて形成されている。即ち、第３実施例では、高圧側ロッドパッキン５１及び低圧ロッドパッキン５２の両方の外周面に半径方向溝に対して直角に外周をカットしてあり、廻り止め部品５４の水平部５４ｂが高圧側ロッドパッキン５１及び低圧ロッドパッキン５２の両方の外周面に跨るようになっている。これによって、廻り止め部品５４のバネ力の調整と取り付けの安定性を増すことができる。

次に、本発明の第４実施例について図１１及び図１２を用いて説明する。図１１は本発明の第４実施例の往復圧縮機におけるロッドパッキン２７の側面図、図１１は図１１のＤ−Ｄ断面図である。この第４実施例は、次に述べる点で第１実施例と相違するものであり、その他の点については第１実施例と基本的には同一である。

この第４実施例では、高圧側ロッドパッキン５１及び低圧側ロッドパッキン５２が周方向にバイアスカットされた３つのパッキンピース５１ａ、５２ａから構成されたものである。第４実施例でも、上述の実施例と同様に、両パッキン５１、５２の周方向における分割位置が相対的にずらしてあり、分割位置が存在しない部分で、外周部に設けた廻り止め部品５４によって、両パッキン５１、５２の周方向位置を拘束している。この第４実施例のようにロッドパッキンの形状が変わっても本発明の外周方向からパッキン５１、５２の周方向相対位置を拘束する手段は有効である。

これまで、高圧側ロッドパッキン、低圧側ロッドパッキンの廻り止め部材を装着する部材は薄板円筒状リングにて説明してきたが、リングでなくても良い。即ち、該部材は薄板を円筒状に巻いて形成したものであっても良い。更に言えば、薄板状円筒部材を巻き構造することによって、スプリング効果を持たせ、パッキン内周面が摩耗してもパッキン外周面と円筒部材との間に隙間が生じることを防げるので、好都合である。また、パッキン内周面の摩耗量が少なければ、図１４の実施例に示すように薄板円筒部材にパッキンの廻り止め機能を持たせてもよい。なお、図１４において、６１は薄板状円筒部材、６２は低圧側ロッドパッキン、６３は高圧側ロッドパッキン、６１ａは廻り止め機能部をそれぞれ示す。

本発明の第１実施例の往復圧縮機を示す外観図である。第１実施例の往復動圧縮機の要部断面図である。第１実施例のロッドパッキンシール構造部を示す一部断面拡大図である。第１実施例のロッドパッキンシール構造部の圧力分布を説明する図である。第１実施例のロッドパッキンの側面図である。図５のＡ−Ａ断面図である。本発明の第２実施例の往復圧縮機におけるロッドパッキンの側面図である。図７のＢ−Ｂ断面図である。本発明の第３実施例の往復圧縮機におけるロッドパッキンの側面図である。図９のＣ−Ｃ断面図である。本発明の第４実施例の往復圧縮機におけるロッドパッキンの側面図である。図１１のＤ−Ｄ断面図である。本発明の第１実施例のロッドパッキンと従来技術のロッドパッキンとの差異を説明する図である。本発明の第５実施例の往復圧縮機におけるロッドパッキンの側面図である。

符号の説明

１…低圧段圧縮部、２…高圧段圧縮部、３…高圧段圧縮部、４…クランク機構部、４ａ…クランクケース、４ｂ〜４ｄ…筒状ケース、５…モータ、１０…往復圧縮機、１１…クランクシャフト、１１ａ…偏心部、１２…クロスヘッド、１２ａ〜１２ｄ…枠部、１２ｅ…開口、１３…コネクティングロッド、１４…クロスヘッド、１５…コネクティングロッド、１６…ピストンロッド、２１…低圧リング、２２…パッキンケース、２２ａ…凹段部、２３…中間リング、２４…ガイドリング、２５…メインテインリング、２７…ロッドパッキン、３１…シリンダリング、３４…バルブブロック、３５…内カバー、４１…中間ガイドロッド、４２…ピストン部、４３…プランジャ（ロッド）、４３ａ…圧縮室、４４…シールリング、４５…シールリング、４６…ガス導出孔、４７…ガス導出孔、５１…高圧側ロッドパッキン（タンゼンシャルロッドパッキン）、５１ａ…パッキンピース、５２…低圧側ロッドパッキン（ラジアルパッキン）、５２ａ…パッキンピース、５３…円筒リング、５４…廻り止め部品、５４ａ…中央凸部、５４ｂ…水平部、５５…外周溝、５５ａ〜５５ｂ…凹段部、５５ｃ…平坦部、５５ｄ…中央深溝部、６１…薄板状円筒部材、６１ａ…廻り止め機能部、６２…低圧側ロッドパッキン、６３…高圧側ロッドパッキン。

Claims

プランジャ一側に圧縮室を形成すると共に往復動するプランジャと、
プランジャ他側の外周をパッキンシールするロッドパッキンシール構造部と、
前記プランジャの駆動手段とを備え、
前記ロッドパッキンシール構造部は、プランジャ他側の外周に配置されたパッキンケースと、前記パッキンケースの中に収納されたロッドパッキンとを複数段に備え、
前記ロッドパッキンは、周方向に複数に分割されたリング状の高圧側ロッドパッキンと、周方向に複数に分割されたリング状の低圧側ロッドパッキンとを軸方向に重ね合わせて構成された往復圧縮機において、
前記高圧側ロッドパッキンの外周面と前記低圧側ロッドパッキンの外周面とに跨って外周溝を形成し、前記高圧側ロッドパッキンと前記低圧側ロッドパッキンの周方向の相対位置を拘束するように廻り止め部材を前記外周溝に設置すると共に、前記高圧側ロッドパッキン、前記低圧側ロッドパッキン及び前記廻り止め部材を薄板状円筒部材内に装着した
ことを特徴とする往復圧縮機。
請求項１に記載の往復圧縮機において、前記高圧側ロッドパッキンは半径方向に直線状の分割面を持つ３つのパッキンピースからなっており、前記低圧側ロッドパッキンは半径方向及び周方向に傾斜して延びる分割面を持つ３つのパッキンピースからなっており、前記高圧側ロッドパッキンの分割面と前記低圧側ロッドパッキンの分割面とを周方向にずらして組み合わせたことを特徴とする往復圧縮機。
請求項１に記載の往復圧縮機において、前記外周溝を前記高圧側ロッドパッキンの分割面に位置するように設け、前記廻り止め部材をバネ板で構成すると共に、前記外周溝の両側に位置する前記高圧側ロッドパッキンのパッキンピースを周方向に押すように前記廻り止め部材を前記外周溝に設置したことを特徴とする往復圧縮機。
請求項３に記載の往復圧縮機において、前記外周溝を中央から円周方向の両側に広がる平坦部を有して形成し、前記廻り止め部材を両側方向にバネ作用を有する中央凸部とその円周方向両側に延びる水平部とから構成し、前記外周溝の両側に位置する前記高圧側ロッドパッキンのパッキンピースを周方向に押すように前記廻り止め部材の中央凸部を前記外周溝の中央深溝部に配置すると共に、前記廻り止め部材の水平部を前記外周溝の平坦部側に延びるように配置したことを特徴とする往復圧縮機。
請求項４に記載の往復圧縮機において、前記外周溝を中央から軸方向両側に広がる平坦部を有して形成し、前記廻り止め部材の水平部を前記中央凸部から軸方向両側にも延びるように形成し、前記廻り止め部材の水平部を前記外周溝の軸方向両側に広がる平坦部側にも延びるように配置したことを特徴とする往復圧縮機。
往復圧縮機のプランジャの外周をパッキンシールするロッドパッキンシール構造部に用いられるロッドパッキンにおいて、
周方向に複数に分割されたリング状の高圧側ロッドパッキンと、周方向に複数に分割されたリング状の低圧側ロッドパッキンとを軸方向に重ね合わせて構成され、
前記高圧側ロッドパッキンの外周面と前記低圧側ロッドパッキンの外周面とに跨って外周溝を形成し、
前記高圧側ロッドパッキンと前記低圧側ロッドパッキンの周方向の相対位置を拘束するように廻り止め部材を前記外周溝に設置すると共に、前記高圧側ロッドパッキン、前記低圧側ロッドパッキン及び前記廻り止め部材を薄板状円筒部材内に装着した
ことを特徴とするロッドパッキン。
請求項６に記載のロッドパッキンにおいて、前記高圧側ロッドパッキンと前記低圧側ロッドパッキンとを装着する薄板状円筒部材を巻き形状にしたことを特徴とするロッドパッキン。