JP5771302B1

JP5771302B1 - Reciprocating compressor

Info

Publication number: JP5771302B1
Application number: JP2014045147A
Authority: JP
Inventors: 秀作植田; 山本　秀雄; 秀雄山本; 隆史松岡
Original assignee: KAJI TECHNOLOGY CORPORATION
Current assignee: KAJI TECHNOLOGY CORPORATION
Priority date: 2014-03-07
Filing date: 2014-03-07
Publication date: 2015-08-26
Anticipated expiration: 2034-03-07
Also published as: JP2015169134A

Abstract

【課題】部品の加工精度や組み付け精度を高めることなく、ピストンロッドを設定通りに配置でき、液封部のシール性を高め得る往復圧縮機を提供する。【解決手段】往復圧縮機は、シリンダ２２内を往復摺動するピストン２３と、ガイドシリンダ３２内を往復摺動するクロスヘッド３３と、一端が前記ピストンに、他端が前記クロスヘッドにそれぞれ結合されたピストンロッド３１とを備える。前記ピストンロッドが貫通するブロック５１に液封部５４を設ける一方、前記ピストンとピストンロッドの結合部及び前記ピストンロッドとクロスヘッドの結合部のうち、少なくとも一方の結合部は、両結合部材をそれらの軸線と直交する方向に微少距離の範囲内で互いに摺動可能にかつ微少角度の範囲内で互いに揺動可能に結合するように構成する。【選択図】図２Provided is a reciprocating compressor in which a piston rod can be arranged as set without increasing the processing accuracy and assembly accuracy of parts, and the sealing performance of a liquid seal portion can be improved. A reciprocating compressor includes a piston 23 that reciprocates in a cylinder 22, a cross head 33 that reciprocates in a guide cylinder 32, one end coupled to the piston, and the other end coupled to the cross head. The piston rod 31 is provided. The block 51 through which the piston rod penetrates is provided with a liquid seal portion 54, and at least one of the coupling portion between the piston and the piston rod and the coupling portion between the piston rod and the crosshead has both coupling members. In the direction perpendicular to the axis of the shaft, they are slidable with each other within a range of a minute distance and are slidably coupled with each other within a range of a minute angle. [Selection] Figure 2

Description

本発明は、燃料電池車に用いる水素ガスなどを高圧ないし超高圧に圧縮する往復圧縮機に関する。 The present invention relates to a reciprocating compressor that compresses hydrogen gas or the like used in a fuel cell vehicle to a high pressure or an ultrahigh pressure.

一般に、ガスを高圧に圧縮する往復圧縮機は、複数段の圧縮部を有し、低段側の圧縮部で圧縮されたガスを高段側の圧縮部に順次供給して圧縮を繰り返し行うようになっている。また、他の圧縮機と組み合わせて使用し、低段側である他の圧縮機で圧縮されたガスを圧縮部に吸入して一段高圧に圧縮するようにすることもある。 In general, a reciprocating compressor that compresses gas to a high pressure has a plurality of compression sections, and sequentially compresses the gas compressed by the compression section on the lower stage side to the compression section on the higher stage side. It has become. Further, it may be used in combination with other compressors, and the gas compressed by the other compressors on the lower stage side may be sucked into the compression section and compressed to one stage of high pressure.

そして、このような往復圧縮機の圧縮部、特に高段側の圧縮部は、例えば特許文献１に開示されているように、低段側の圧縮部に連通された圧縮室を有するシリンダと、このシリンダ内に往復摺動可能に配置されたピストンと、このピストンにピストンロッドを介して連結され、ガイドシリンダ内を往復摺動するクロスヘッドと、一端がこのクロスヘッドに連結され、他端がクランクシャフトに連結された連接棒とを備え、クランクシャフトの回転運動をクロスヘッド及びピストンの往復運動に変換し、ピストンの往復運動によりシリンダの圧縮室内にガスを吸入して圧縮するようになっている。 And the compression part of such a reciprocating compressor, in particular the compression part on the high stage side, as disclosed in Patent Document 1, for example, a cylinder having a compression chamber communicated with the compression part on the low stage side, A piston disposed in the cylinder so as to be reciprocally slidable, a crosshead coupled to the piston via a piston rod, and reciprocally slid in the guide cylinder, one end coupled to the crosshead, and the other end A connecting rod connected to the crankshaft, which converts the rotational movement of the crankshaft to the reciprocating movement of the crosshead and the piston, and sucks and compresses gas into the compression chamber of the cylinder by the reciprocating movement of the piston. Yes.

また、このような圧縮部においては、シリンダの圧縮室で圧縮されたガスがクランクケース側にまで漏れ出るのを防止するために、ピストンの外周面に複数のピストンリングを装着するだけでなく、ピストンロッドが貫通するブロックにシール装置を設けることが行われている。近年、このシール装置として、前記ブロックに油などを貯留する液封部を形成してなる液封式のものが提案され、実用化されている。 Further, in such a compression portion, in order to prevent the gas compressed in the compression chamber of the cylinder from leaking to the crankcase side, not only a plurality of piston rings are mounted on the outer peripheral surface of the piston, A seal device is provided in a block through which a piston rod passes. In recent years, as this sealing device, a liquid seal type in which a liquid seal portion for storing oil or the like is formed in the block has been proposed and put into practical use.

特開２００２−３０３２７０号公報JP 2002-303270 A

ところが、前記液封式のシール装置では、そのシール性を確保するためにピストンロッドを所定位置に正確に配置する必要があり、それに伴い、シール装置の各部品の加工精度や組み付け精度を高める必要がある。 However, in the liquid seal type sealing device, it is necessary to accurately arrange the piston rod at a predetermined position in order to ensure the sealing performance, and accordingly, it is necessary to increase the processing accuracy and assembly accuracy of each component of the sealing device. There is.

また、前記ピストンロッドとピストン又はクロスヘッドの結合部は、ピンやねじ部などを用いて両部材を結合するのが普通であるが、この場合、ピストン側又はクロスヘッド側の部品の加工精度や組み付け精度をも高める必要がある。特に、ピストン側の部品の加工精度や組み付け精度が低く、ピストンとピストンロッドとが設定通りに結合されていない場合には、ピストン側に無理な力が作用し、ピストンリングなどが摩耗し易くなるという問題がある。 In addition, the connecting portion of the piston rod and the piston or the cross head is usually connected to both members using a pin or a screw portion. It is necessary to improve the assembly accuracy. In particular, the processing accuracy and assembly accuracy of the piston side parts are low, and if the piston and piston rod are not connected as set, an excessive force acts on the piston side and the piston ring and the like are easily worn. There is a problem.

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、その課題とするところは、前述した液封式のシール装置（液封部）を装備するに当たり、ピストンとピストンロッドの結合部及びピストンロッドとクロスヘッドの結合部のうち、少なくとも一方の結合部を改良することにより、部品の加工精度や組み付け精度を高めることなく、ピストンロッドを設定通りに配置でき、液封部のシール性を高め得る往復圧縮機を提供せんとするものである。 The present invention has been made in view of such a point, and the problem is that when the above-described liquid seal type sealing device (liquid seal portion) is provided, the piston and piston rod coupling portion and the piston rod are provided. By refining at least one of the coupling parts of the crosshead, the piston rod can be arranged as set without increasing the processing accuracy and assembly precision of the parts, and the reciprocation can improve the sealing performance of the liquid seal part. It is intended to provide a compressor.

前記の課題を解決するため、請求項１に係る発明は、往復圧縮機として、シリンダ内を往復摺動するピストンと、ガイドシリンダ内を往復摺動するクロスヘッドと、一端が前記ピストンに、他端が前記クロスヘッドにそれぞれ結合されたピストンロッドとを備えることを前提とする。そして、前記ピストンロッドが貫通するブロックに液封部を設ける一方、前記ピストンとピストンロッドの結合部及び前記ピストンロッドとクロスヘッドの結合部のうち、少なくとも一方の結合部は、凸状球面又は凹状球面を有する中間部材を介在して両結合部材をそれらの軸線と直交する方向に微少距離の範囲内で互いに摺動可能にかつ前記中間部材の凸状球面又は凹状球面の中心回りに微少角度の範囲内で互いに揺動可能に結合するように構成する。 In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to claim 1 is a reciprocating compressor in which a piston that reciprocally slides in a cylinder, a crosshead that reciprocally slides in a guide cylinder, one end of the piston, It is assumed that the ends comprise piston rods respectively connected to the crosshead. The block through which the piston rod passes is provided with a liquid seal portion, and at least one of the coupling portion between the piston and the piston rod and the coupling portion between the piston rod and the crosshead is a convex spherical surface or a concave shape. An intermediate member having a spherical surface is interposed, so that both coupling members can be slid relative to each other within a minute distance in a direction perpendicular to the axis thereof and have a slight angle around the center of the convex spherical surface or the concave spherical surface of the intermediate member . It is configured to be coupled so as to be able to swing within a range.

この構成では、ピストンロッドが貫通するブロックに液封部が設けられているため、シリンダの圧縮室で圧縮されたガスがクランクケース側にまで漏れ出るのを効果的に防止することができる。その上、ピストンとピストンロッドの結合部及びピストンロッドとクロスヘッドの結合部のうち、少なくとも一方の結合部は、凸状球面又は凹状球面を有する中間部材を介在して両結合部材をそれらの軸線と直交する方向に微少距離の範囲内で互いに摺動可能にかつ前記中間部材の凸状球面又は凹状球面の中心回りに微少角度の範囲内で互いに揺動可能に結合するように構成されているため、この結合部との関係からは仮に部品の加工精度などがそれ程高くない場合でもピストンロッドを所定位置に配置することができ、液封部によるシール性を高く確保することができる。また、部品の加工精度や組み付け精度が低く、ピストンロッドとピストン又はクロスヘッドとが設定通りに結合されていない場合でも、前記結合部のピストン側又はクロスヘッド側に無理な力が作用することはない。 In this configuration, since the liquid seal portion is provided in the block through which the piston rod passes, it is possible to effectively prevent the gas compressed in the compression chamber of the cylinder from leaking to the crankcase side. In addition, at least one of the coupling portion between the piston and the piston rod and the coupling portion between the piston rod and the cross head has an intermediate member having a convex spherical surface or a concave spherical surface, and the two coupling members are connected to their axis. The intermediate member is configured to be slidable with respect to each other within a minute distance range and to be swingable with respect to each other within a minute angle range around the center of the convex spherical surface or the concave spherical surface of the intermediate member . Therefore, the piston rod can be disposed at a predetermined position even if the processing accuracy of the parts is not so high from the relationship with the coupling portion, and the sealing performance by the liquid sealing portion can be ensured high. Moreover, even if the processing accuracy and assembly accuracy of the parts are low and the piston rod and the piston or the crosshead are not coupled as set, an unreasonable force may act on the piston side or the crosshead side of the coupling portion. Absent.

請求項２に係る発明は、請求項１記載の往復圧縮機において、前記ブロックに、ピストンロッドを軸方向に摺動可能に支持する軸受を設ける構成にする。この構成では、ブロックに設けた軸受によりピストンロッドが軸方向に摺動可能に支持されているため、ピストンロッドの動作中にぶれが生じるのを防止することができる。 According to a second aspect of the present invention, in the reciprocating compressor according to the first aspect, the block is provided with a bearing that supports the piston rod so as to be slidable in the axial direction. In this configuration, since the piston rod is supported by the bearing provided in the block so as to be slidable in the axial direction, it is possible to prevent shaking during the operation of the piston rod.

以上のように、本発明の往復圧縮機によれば、ピストンロッドが貫通するブロックに設けた液封部によって、シリンダの圧縮室で圧縮されたガスがクランクケース側にまで漏れ出るのを効果的に防止することができる上、ピストンとピストンロッドの結合部及び／又はピストンロッドとクロスヘッドの結合部が、それらの軸線と直交する方向に微少距離の範囲内で互いに摺動可能にかつ中間部材の凸状球面又は凹状球面の中心回りに微少角度の範囲内で互いに揺動可能に設けられているため、部品の加工精度や組み付け精度がそれ程高くない場合でもピストンロッドを所定位置に配置することができ、液封部によるシール性を高く確保することができる。また、部品の加工精度や組み付け精度が低く、ピストンロッドとピストン又はクロスヘッドとが設定通りに結合されていない場合でも、前記結合部のピストン側又はクロスヘッド側に無理な力が作用することはないので、ピストン側又はクロスヘッド側の部品の耐久性の向上などに寄与することができる。 As described above, according to the reciprocating compressor of the present invention, it is effective that the gas compressed in the compression chamber of the cylinder leaks to the crankcase side by the liquid seal portion provided in the block through which the piston rod passes. on can be prevented, the piston and the coupling portion of the coupling portion and / or the piston rod and cross head of the piston rod is slidably and intermediate member to each other within a small distance in a direction perpendicular to their axes The piston rod is placed at a predetermined position even if the machining accuracy and assembly accuracy of the parts are not so high. It is possible to ensure high sealing performance by the liquid seal portion. Moreover, even if the processing accuracy and assembly accuracy of the parts are low and the piston rod and the piston or the crosshead are not coupled as set, an unreasonable force may act on the piston side or the crosshead side of the coupling portion. Therefore, it is possible to contribute to improvement of durability of parts on the piston side or the cross head side.

特に、請求項２に係る発明では、ブロックに設けた軸受によりピストンロッドが軸方向に摺動可能に支持されているため、ピストンロッドの動作中にぶれが生じるのを防止することができ、液封部によるシール性をより高く確保することができる。 In particular, in the invention according to claim 2, since the piston rod is supported by the bearing provided in the block so as to be slidable in the axial direction, it is possible to prevent vibration during the operation of the piston rod, The sealing performance by the sealing portion can be secured higher.

図１は本発明の実施形態に係る２段式往復圧縮機の配管系統図である。FIG. 1 is a piping system diagram of a two-stage reciprocating compressor according to an embodiment of the present invention. 図２は前記往復圧縮機の高段側圧縮部のピストンロッド付近の構造を示す縦断側面図である。FIG. 2 is a longitudinal sectional side view showing the structure in the vicinity of the piston rod of the high-stage compression section of the reciprocating compressor. 図３は図２のＸ付近の拡大図である。FIG. 3 is an enlarged view of the vicinity of X in FIG. 図４は図２のＹ付近の拡大図である。FIG. 4 is an enlarged view of the vicinity of Y in FIG.

以下、本発明を実施するための形態である実施形態を図面に基づいて説明する。 DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments that are modes for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.

図１は本発明の実施形態に係る２段式往復圧縮機Ａの全体構成を示し、この往復圧縮機Ａは、低段側の圧縮部１と、高段側の圧縮部２とを備えている。この両圧縮部１，２は、同一の又は別々の駆動部３により駆動される。 FIG. 1 shows an overall configuration of a two-stage reciprocating compressor A according to an embodiment of the present invention. The reciprocating compressor A includes a low-stage compression section 1 and a high-stage compression section 2. Yes. Both the compression units 1 and 2 are driven by the same or different drive units 3.

前記低段側の圧縮部１は、圧縮室１１を有するシリンダ１２と、このシリンダ１２内に往復摺動可能に配置されたピストン１３とを備え、このピストン１３の往復摺動によりシリンダ１２の圧縮室１１内にガスを吸い込んで所定圧に圧縮するようになっている。この低段側の圧縮部１で圧縮されたガスは、連絡通路１４を通してタンク１５内に貯留され、所定圧（例えば３５ＭＰａ）に維持される。 The compression unit 1 on the lower stage side includes a cylinder 12 having a compression chamber 11 and a piston 13 disposed in the cylinder 12 so as to be capable of reciprocating and sliding. Gas is sucked into the chamber 11 and compressed to a predetermined pressure. The gas compressed by the low-stage compression unit 1 is stored in the tank 15 through the communication passage 14 and maintained at a predetermined pressure (for example, 35 MPa).

前記高段側の圧縮部２は、前記タンク１５に連絡通路１６を介して連通された圧縮室２１を有するシリンダ２２と、このシリンダ２２内に往復摺動可能に配置されたピストン２３とを備え、低段側の圧縮部１から吐出されタンク１５内に貯留された圧縮ガスをピストン２３の往復摺動によりシリンダ２２の圧縮室２１内に吸い込んで一段高圧（例えば１００ＭＰａ）に圧縮するように構成されている。この高圧側の圧縮部２で圧縮された圧縮ガスは、送出通路２４を通して送出されるようになっており、この送出通路２４には圧縮部２で圧縮された圧縮ガスを冷却するためのクーラ２５が設けられている。 The high-stage compression section 2 includes a cylinder 22 having a compression chamber 21 communicated with the tank 15 via a communication passage 16 and a piston 23 disposed in the cylinder 22 so as to be slidable back and forth. The compressed gas discharged from the low-stage compression unit 1 and stored in the tank 15 is sucked into the compression chamber 21 of the cylinder 22 by reciprocating sliding of the piston 23 and compressed to one-stage high pressure (for example, 100 MPa). Has been. The compressed gas compressed by the high pressure side compression unit 2 is sent out through a delivery passage 24, and a cooler 25 for cooling the compressed gas compressed by the compression unit 2 is sent to the delivery passage 24. Is provided.

前記駆動部３は、図１に示す高段側の圧縮部２を駆動するものの場合、ピストン２３の基端に一端が結合されたピストンロッド３１と、このピストンロッド３１の他端が結合されかつガイドシリンダ３２内に往復摺動可能に配置されたクロスヘッド３３と、このクロスヘッド３３に一端が連結された連接棒３４と、この連接棒３４の他端が連結されかつクランクケース３５に回転自在に支持されたクランクシャフト３６と、このクランクシャフト３６にプーリとベルトとからなる動力伝達機構３７を通して動力伝達可能に連結された駆動モータ３８とを備え、駆動モータ３８の回転力によりクランクシャフト３６の回転及びガイドシリンダ３２内でのクロスヘッド３３の往復摺動を引き起こし、最終的にシリンダ２２内でのピストン２３の往復摺動を引き起こすようになっている。尚、図１中、４１はタンク１５内の所定圧のガスを高段側の圧縮部２のシリンダ２２中間部でシリンダ２２の内周面とピストン２３の外周面との隙間に導入するためのガス導入通路、４２は高段側の圧縮部２のシリンダ２２の圧縮室２１側からクランクケース３５側（詳しくは後述する中間ブロック５１の上部側）にまで漏れた圧縮ガスを低段側の圧縮部１の吸い込み側に戻すための戻し通路、４３はこの戻し通路４２に設けられたフィルタである。 In the case where the driving unit 3 drives the high-stage compression unit 2 shown in FIG. 1, a piston rod 31 having one end coupled to the base end of the piston 23 and the other end of the piston rod 31 are coupled to each other; A crosshead 33 disposed in the guide cylinder 32 so as to be reciprocally slidable, a connecting rod 34 having one end connected to the crosshead 33, and the other end of the connecting rod 34 being connected and rotatable to the crankcase 35. And a drive motor 38 coupled to the crankshaft 36 through a power transmission mechanism 37 including a pulley and a belt so as to be able to transmit power. The crankshaft 36 is driven by the rotational force of the drive motor 38. Rotation and reciprocation of the crosshead 33 in the guide cylinder 32 are caused, and finally the piston 23 moves in the cylinder 22. It is adapted to cause the slide. In FIG. 1, reference numeral 41 denotes a gas for introducing a predetermined pressure gas in the tank 15 into the gap between the inner peripheral surface of the cylinder 22 and the outer peripheral surface of the piston 23 at the intermediate portion of the cylinder 22 of the high-stage compression unit 2. A gas introduction passage 42 compresses compressed gas leaked from the compression chamber 21 side of the cylinder 22 of the high-stage compression unit 2 to the crankcase 35 side (specifically, the upper side of an intermediate block 51 described later) on the low-stage side. A return passage 43 for returning to the suction side of the part 1 is a filter provided in the return passage 42.

前記高段側の圧縮部２のケース構造は、図２に示すように、クランクケース３５に中間ブロック５１を介在してシリンダ２２が取り付けられ、このシリンダ２２の先端（上端）にシリンダヘッド（図示せず）が取り付けられている。シリンダ２２の内面には円筒状のシリンダライナ５２が嵌め込んで固着され、このシリンダライナ５２内をピストン２３が往復摺動するようになっている。ピストン２３は、ピストンロッド３１よりも直径が小さい棒状のものであり、このピストン２３の外周面には複数のピストンリング５３，５３，…が軸方向に沿って所定間隔毎に装着されている。 As shown in FIG. 2, the case structure of the high-stage compression section 2 is such that a cylinder 22 is attached to a crankcase 35 with an intermediate block 51 interposed therebetween, and a cylinder head (see FIG. (Not shown) is attached. A cylindrical cylinder liner 52 is fitted and fixed to the inner surface of the cylinder 22, and the piston 23 reciprocally slides in the cylinder liner 52. The piston 23 is a rod-shaped member having a smaller diameter than the piston rod 31, and a plurality of piston rings 53, 53,... Are mounted on the outer peripheral surface of the piston 23 at predetermined intervals along the axial direction.

前記中間ブロック５１には、ピストンロッド３１が上下方向に貫通しかつその軸方向に摺動可能に配置されているとともに、ピストンロッド３１の外周に圧縮ガスのクランクケース３５側への漏れを防止するための液封部５４が形成されている。この液封部５４は、図示していないが、液封部５４内の油を所定深さに維持するための油給排機構を有している。また、中間ブロック５１には、液封部５４の上方位置及び下方位置でそれぞれピストンロッド３１の外周面との間のシール性を保つためのシール材５５，５６，５７，５８が設けられているとともに、液封部５４の上方位置でピストンロッド３１を軸方向に摺動可能に支持する中間軸受５９が設けられている。 In the intermediate block 51, the piston rod 31 penetrates in the vertical direction and is slidable in the axial direction, and prevents leakage of compressed gas to the crankcase 35 side on the outer periphery of the piston rod 31. A liquid sealing portion 54 is formed. Although not shown, the liquid sealing part 54 has an oil supply / discharge mechanism for maintaining the oil in the liquid sealing part 54 at a predetermined depth. Further, the intermediate block 51 is provided with sealing materials 55, 56, 57, 58 for maintaining the sealing performance with the outer peripheral surface of the piston rod 31 at the upper position and the lower position of the liquid sealing portion 54, respectively. In addition, an intermediate bearing 59 that supports the piston rod 31 so as to be slidable in the axial direction at a position above the liquid seal portion 54 is provided.

前記ピストン２３とピストンロッド３１の結合部は、両結合部材２３，３１をそれらの軸線と直交する方向に微少距離の範囲内で互いに摺動可能にかつ微少角度の範囲内で互いに揺動可能に結合するように構成されており、この構成は、図３に拡大詳示している。 The coupling portion between the piston 23 and the piston rod 31 is capable of sliding the coupling members 23 and 31 with respect to each other within a minute distance in a direction perpendicular to the axis thereof and with respect to each other within a minute angle. This configuration is shown in enlarged detail in FIG.

すなわち、前記ピストン２３とピストンロッド３１の結合部には円盤状の中間部材６１が介在されており、この中間部材６１の中心部には下側部分の内径が上側部分の内径よりも大きい段付きの第１の貫通孔６２が設けられているとともに、中間部材６１の周縁部には複数の第２の貫通孔６３が円周方向に所定角度毎に設けられている。そして、中間部材６１は、前記第１の貫通孔６２に配置した円筒状の第１のスペーサ６４及び座金６５を貫通する第１の締結ボルト６６によりピストン２３に固定されている一方、前記各第２の貫通孔６３に配置した円筒状の第２のスペーサ６７及び円環状の裏当て材６８のボルト孔６９を貫通するねじ棒及びナット７０によりピストンロッド３１の結合フランジ部３１ａに固定されている。前記座金６５の直径は、第１の貫通孔６２の小径部分６２ａの内径よりも大きくかつ大径部分６２ｂの内径よりも小さく設定されており、前記第１のスペーサ６４の長さは、第１の貫通孔６２の小径部分６２ａの深さよりも若干大きく設定され、第１のスペーサ６４の外径は、第１の貫通孔６２の小径部分６２ａの内径よりも若干小さく設定されている。また、前記第２のスペーサ６７の長さは、第２の貫通孔６３の深さよりも若干大きく設定され、第２のスペーサ６７の外径は、第２の貫通孔６３の内径よりも若干小さく設定されている。このような設定により各部材間に隙間が設けられ、それにより、ピストン２３とピストンロッド３１とは、それらの軸線と直交する方向に微少距離の範囲内で互いに摺動可能に結合されている。 That is, a disc-shaped intermediate member 61 is interposed at the coupling portion between the piston 23 and the piston rod 31, and a stepped portion having an inner diameter of the lower portion larger than an inner diameter of the upper portion is provided at the center of the intermediate member 61. The first through-hole 62 is provided, and a plurality of second through-holes 63 are provided at predetermined angles in the circumferential direction at the peripheral edge of the intermediate member 61. The intermediate member 61 is fixed to the piston 23 by a first fastening bolt 66 penetrating a cylindrical first spacer 64 and a washer 65 disposed in the first through-hole 62, while The cylindrical second spacer 67 disposed in the two through-holes 63 and the screw rod and nut 70 passing through the bolt holes 69 of the annular backing material 68 are fixed to the coupling flange portion 31a of the piston rod 31. . The diameter of the washer 65 is set larger than the inner diameter of the small-diameter portion 62a of the first through hole 62 and smaller than the inner diameter of the large-diameter portion 62b, and the length of the first spacer 64 is the first The outer diameter of the first spacer 64 is set slightly smaller than the inner diameter of the small diameter portion 62 a of the first through hole 62. The length of the second spacer 67 is set slightly larger than the depth of the second through hole 63, and the outer diameter of the second spacer 67 is slightly smaller than the inner diameter of the second through hole 63. Is set. With such a setting, a gap is provided between the respective members, so that the piston 23 and the piston rod 31 are slidably coupled to each other within a minute distance in a direction orthogonal to their axis.

更に、前記中間部材６１の下面には、第１の貫通孔６２の周囲に下方に膨出する環状の膨出部７１が形成され、この膨出部７１の先端面には凸状球面７２が形成されている。前記ピストンロッド３１には前記膨出部７１が嵌合する平面視が円形状の凹部７３が形成され、この凹部７３の底面の中心部には、第１の締結ボルト６６の頭部との干渉を回避するための中心穴７４が設けられているとともに、凹部７３の底面の周縁部には、前記凸状球面７２と面接触する凹状球面７５が形成されている。前記凹部７３の内径は、膨出部７１の外径よりも若干大きく設定されている。このような構成及び前述した各部材間に隙間を設けるための設定により、ピストン２３とピストンロッド３１とは、前記両球面７２，７５の中心回りに微少角度の範囲内で互いに揺動可能に結合されている。 Further, an annular bulging portion 71 that bulges downward around the first through hole 62 is formed on the lower surface of the intermediate member 61, and a convex spherical surface 72 is formed on the distal end surface of the bulging portion 71. Is formed. The piston rod 31 is formed with a concave portion 73 having a circular shape in plan view in which the bulging portion 71 is fitted. The central portion of the bottom surface of the concave portion 73 interferes with the head of the first fastening bolt 66. And a concave spherical surface 75 that is in surface contact with the convex spherical surface 72 is formed at the peripheral edge of the bottom surface of the concave portion 73. The inner diameter of the recess 73 is set to be slightly larger than the outer diameter of the bulging portion 71. With such a configuration and the above-described setting for providing a gap between the respective members, the piston 23 and the piston rod 31 are coupled so as to be swingable with respect to each other within a small angle around the centers of the spherical surfaces 72 and 75. Has been.

一方、前記ピストンロッド３１とクロスヘッド３３の結合部は、前述したピストン２３とピストンロッド３１の結合部と同じく、両結合部材３１，３３をそれらの軸線と直交する方向に微少距離の範囲内で互いに摺動可能にかつ微少角度の範囲内で互いに揺動可能に結合するように構成されており、この構成は、図４に拡大詳示している。 On the other hand, the connecting portion between the piston rod 31 and the cross head 33 is the same as the connecting portion between the piston 23 and the piston rod 31 described above, and the connecting members 31 and 33 are within a very short distance in the direction perpendicular to their axis. They are configured to be slidable with respect to each other and slidably coupled with each other within a small angle range, and this configuration is shown in detail in FIG.

すなわち、前記ピストンロッド３１とクロスヘッド３３の結合部には３つの中間部材である第１、第２及び第３の中間部材８１，８２，８３が介在されている。第１の中間部材８１は円盤状のものであり、この第１の中間部材８１の中心部には第１の貫通孔８４が設けられているとともに、第１の中間部材８１の周縁部には複数の第２の貫通孔８５が円周方向に所定角度毎に設けられている。また、第１の中間部材８１の下面には、第１の貫通孔８４と第２の貫通孔８５とで挟まれた領域に凸状球面８６が形成されている。そして、第１の中間部材８１は、ピストンロッド３１の端部に植設したねじ部８７を第１の貫通孔８４に挿入し、ナット８８をねじ部８７に螺合して締結することでピストンロッド３１の端部に固定されている。 That is, first, second, and third intermediate members 81, 82, and 83, which are three intermediate members, are interposed at the coupling portion between the piston rod 31 and the cross head 33. The first intermediate member 81 has a disk shape, and a first through hole 84 is provided at the center of the first intermediate member 81, and at the peripheral edge of the first intermediate member 81. A plurality of second through holes 85 are provided at predetermined angles in the circumferential direction. A convex spherical surface 86 is formed on the lower surface of the first intermediate member 81 in a region sandwiched between the first through hole 84 and the second through hole 85. And the 1st intermediate member 81 inserts the screw part 87 planted in the edge part of the piston rod 31 in the 1st through-hole 84, screwed the nut 88 in the screw part 87, and fastened, and it is piston. It is fixed to the end of the rod 31.

前記第３の中間部材８３は、直径が第１の中間部材８１のそれよりも一回り大きい円板状のものであり、この第３の中間部材８３の中心部には、上面側に第２の中間部材８２を収容するための平面視が円形状の収容凹部８９が形成されているとともに、この収容凹部８９の底面の中心部に前記ナット８８及びねじ部８７との干渉を回避するための中心孔９０が設けられている。また、第３の中間部材８３の周縁部には複数の第３の貫通孔９１が円周方向に所定角度毎に設けられている。そして、第３の中間部材８３は、その下面をクロスヘッド３３の上面部に当接した状態で前記各第３の貫通孔９１を貫通する第１の締結ボルト９２によりクロスヘッド３３の上面部に固定されている。 The third intermediate member 83 has a disk shape whose diameter is slightly larger than that of the first intermediate member 81, and the third intermediate member 83 has a second portion on the upper surface side at the center. An accommodation recess 89 having a circular shape in plan view for accommodating the intermediate member 82 is formed, and interference with the nut 88 and the screw portion 87 is avoided at the center of the bottom surface of the accommodation recess 89. A central hole 90 is provided. In addition, a plurality of third through holes 91 are provided at predetermined angles in the circumferential direction at the peripheral edge of the third intermediate member 83. Then, the third intermediate member 83 is attached to the upper surface portion of the cross head 33 by the first fastening bolts 92 penetrating the third through holes 91 in a state where the lower surface of the third intermediate member 83 is in contact with the upper surface portion of the cross head 33. It is fixed.

前記第１の中間部材８１は、各第２の貫通孔８５に配置した円筒状のスペーサ９３及び円環状の裏当て材９４のボルト孔９５を貫通する第２の締結ボルト９６により第３の中間部材８３に固定されている。前記スペーサ９３の長さは、第２の貫通孔８５の深さよりも若干大きく設定され、スペーサ９３の外径は、第２の貫通孔８５の内径よりも若干小さく設定されている。 The first intermediate member 81 is provided with a third intermediate member by a cylindrical spacer 93 disposed in each second through hole 85 and a second fastening bolt 96 penetrating the bolt hole 95 of the annular backing member 94. It is fixed to the member 83. The length of the spacer 93 is set slightly larger than the depth of the second through hole 85, and the outer diameter of the spacer 93 is set slightly smaller than the inner diameter of the second through hole 85.

前記第２の中間部材８２は、外径が前記収容凹部８９の内径よりも若干小さい円環状のものであり、この第２の中間部材８２には前記凸状球面８６と面接触する凹状球面９７が形成されている。このような構成及び各部材間に隙間を設けるための設定により、ピストンロッド３１とクロスヘッド３３とは、それらの軸線と直交する方向に微少距離の範囲内で互いに摺動可能にかつ前記両球面８６，９７の中心回りに微少角度の範囲内で互いに揺動可能に結合されている。 The second intermediate member 82 has an annular shape whose outer diameter is slightly smaller than the inner diameter of the receiving recess 89, and the second intermediate member 82 has a concave spherical surface 97 in surface contact with the convex spherical surface 86. Is formed. With such a configuration and a setting for providing a gap between the members, the piston rod 31 and the cross head 33 are slidable with respect to each other within a minute distance in a direction perpendicular to the axis thereof, and the both spherical surfaces. Around the centers of 86 and 97, they are coupled so as to be able to swing within a range of a minute angle.

次に、前記実施形態の作用効果について説明するに、２段式往復圧縮機Ａの高段側の圧縮部２においては、ピストンロッド３１が貫通する中間ブロック５１に液封部５４が設けられているため、シリンダ２２の圧縮室２１で圧縮されたガスがクランクケース３５側にまで漏れ出るのを効果的に防止することができる。 Next, the operational effects of the embodiment will be described. In the high-stage compression section 2 of the two-stage reciprocating compressor A, a liquid sealing section 54 is provided in the intermediate block 51 through which the piston rod 31 passes. Therefore, it is possible to effectively prevent the gas compressed in the compression chamber 21 of the cylinder 22 from leaking to the crankcase 35 side.

その上、ピストン２３とピストンロッド３１の結合部は、両結合部材２３，３１をそれらの軸線と直交する方向に微少距離の範囲内で互いに摺動可能にかつ微少角度の範囲内で互いに揺動可能に結合するように構成されているため、この結合部との関係からは仮に部品の加工精度などがそれ程高くない場合でもピストンロッド３１を所定位置に配置することができ、液封部５４によるシール性を高く確保することができる。また、ピストン２３側の部品（シリンダライナ５２やピストンリング５３など）の加工精度や組み付け精度が低く、ピストン２３とピストンロッド３１とが設定通りに結合されていない場合でも、前記結合部のピストン２３側などに無理な力が作用することはないので、ピストンリング５３などの摩耗を抑制することができ、耐久性の向上に寄与することができる。 In addition, the coupling portion between the piston 23 and the piston rod 31 is capable of sliding the coupling members 23 and 31 in a direction that is perpendicular to the axis thereof within a range of a minute distance and within a range of a minute angle. Since it is configured so as to be able to be coupled, the piston rod 31 can be disposed at a predetermined position even if the processing accuracy of the parts is not so high from the relationship with the coupling portion. High sealing performance can be secured. Further, even if the processing accuracy and assembly accuracy of the components on the piston 23 side (cylinder liner 52, piston ring 53, etc.) are low and the piston 23 and the piston rod 31 are not coupled as set, the piston 23 of the coupling portion. Since an excessive force does not act on the side or the like, the wear of the piston ring 53 or the like can be suppressed, and the durability can be improved.

特に、本実施形態の場合、中間ブロック５１に設けた中間軸受６１によりピストンロッド３１が軸方向に摺動可能に支持されているため、ピストンロッド３１の動作中にぶれが生じるのを防止することができ、液封部５４によるシール性をより高く確保することができる。 In particular, in the case of the present embodiment, the piston rod 31 is supported by the intermediate bearing 61 provided in the intermediate block 51 so as to be slidable in the axial direction. The sealing performance by the liquid sealing part 54 can be ensured higher.

また、ピストンロッド３１とクロスヘッド３３の結合部は、両結合部材３１，３３をそれらの軸線と直交する方向に微少距離の範囲内で互いに摺動可能にかつ微少角度の範囲内で互いに揺動可能に結合するように構成されているため、この結合部との関係からは仮に部品の加工精度などがそれ程高くない場合でもピストンロッド３１を所定位置に配置することができ、液封部５４によるシール性をより一層高く確保することができる。また、クロスヘッド３３側の部品の加工精度や組み付け精度が低く、ピストンロッド３１とクロスヘッド３３とが設定通りに結合されていない場合でも、前記結合部のクロスヘッド３３側などに無理な力が作用することはないので、クロスヘッド３３側の部品の耐久性の向上などに寄与することができる。 Further, the coupling portion between the piston rod 31 and the cross head 33 is capable of sliding the coupling members 31 and 33 with each other within a range of a minute distance in a direction perpendicular to their axis lines and within a range of a minute angle. Since it is configured so as to be able to be coupled, the piston rod 31 can be disposed at a predetermined position even if the processing accuracy of the parts is not so high from the relationship with the coupling portion. It is possible to ensure a higher sealing performance. Further, even if the processing accuracy and assembly accuracy of the parts on the crosshead 33 side are low and the piston rod 31 and the crosshead 33 are not coupled as set, an unreasonable force is applied to the crosshead 33 side of the coupling portion. Since it does not act, it can contribute to the improvement of the durability of the components on the crosshead 33 side.

尚、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、その他種々の形態を包含するものである。例えば前記実施形態では、ピストン２３とピストンロッド３１の結合部において、両結合部材２３，３１を微少角度の範囲内で互いに揺動可能に結合するために、中間部材６１の下面の、第１の貫通孔６２の周囲に下方に膨出する環状の膨出部７１を形成し、この膨出部７１の先端面に凸状球面７２を形成する一方、ピストンロッド３１に、前記膨出部７１が嵌合する平面視が円形状の凹部７３を形成し、この凹部７３の底面に前記凸状球面７２と面接触する凹状球面７５を形成したが、本発明は、この構成の代わりに、膨出部７１及び凹部７３を省略し、中間部材６１の下面の、第１の貫通孔６２の周囲に凸状球面又は凹状球面を形成するとともに、ピストンロッド３１に、この凸状球面又は凹状球面と面接触する凹状球面又は凸状球面を形成するように構成してもよい。 In addition, this invention is not limited to the said embodiment, A various other form is included. For example, in the above-described embodiment, in order to couple the coupling members 23 and 31 so as to be able to swing with respect to each other within a range of a minute angle at the coupling portion between the piston 23 and the piston rod 31, the first member on the lower surface of the intermediate member 61 An annular bulging portion 71 that bulges downward is formed around the through-hole 62, and a convex spherical surface 72 is formed on the tip surface of the bulging portion 71, while the bulging portion 71 is formed on the piston rod 31. The concave concave portion 73 having a circular shape in plan view to be fitted is formed, and the concave spherical surface 75 that is in surface contact with the convex spherical surface 72 is formed on the bottom surface of the concave portion 73. The portion 71 and the concave portion 73 are omitted, and a convex spherical surface or a concave spherical surface is formed around the first through hole 62 on the lower surface of the intermediate member 61, and the convex spherical surface or the concave spherical surface and the surface are formed on the piston rod 31. A concave spherical surface or convex spherical surface It may be configured to be formed.

また、前記実施形態では、ピストン１３とピストンロッド３１の結合部及びピストンロッド３１とクロスヘッド３３の結合部において、それぞれ両結合部材１３，３１又は３１，３３をそれらの軸線と直交する方向に微少距離の範囲内で互いに摺動可能にかつ微少角度の範囲内で互いに揺動可能に結合するように構成したが、本発明は、場合によっては、ピストン１３とピストンロッド３１の結合部及びピストンロッド３１とクロスヘッド３３の結合部のうち、いずれか一方の結合部において、両結合部材１３，３１又は３１，３３をそれらの軸線と直交する方向に微少距離の範囲内で互いに摺動可能にかつ微少角度の範囲内で互いに揺動可能に結合するように構成してもよい。 Moreover, in the said embodiment, in the coupling | bond part of the piston 13 and the piston rod 31, and the coupling | bond part of the piston rod 31 and the crosshead 33, both coupling members 13, 31 or 31, 33 are each slightly small in the direction orthogonal to those axis lines. Although it is configured to be slidably coupled to each other within a range of distance and to be swingable to each other within a range of a minute angle, the present invention may be combined with a piston 13 and a piston rod 31 and a piston rod depending on circumstances. 31 and the crosshead 33 can be slidable with respect to each other within a minute distance in the direction perpendicular to the axis of the coupling members 13, 31 or 31, 33 at any one of the coupling portions of the crosshead 33. You may comprise so that it may mutually rockably couple within the range of a minute angle.

さらに、前記実施形態では、２段式往復圧縮機Ａの高段側の圧縮部２に適用した場合について述べたが、本発明は、その他１段式又は多段式の往復圧縮機にも同様に適用することができるのは勿論である。 Further, in the above embodiment, the case where the present invention is applied to the high-stage compression unit 2 of the two-stage reciprocating compressor A has been described, but the present invention is similarly applied to other one-stage or multistage reciprocating compressors. Of course, it can be applied.

Ａ２段式往復圧縮機
２高段側の圧縮部
２２シリンダ
２３ピストン
３１ピストンロッド
３２ガイドシリンダ
３３クロスヘッド
５１中間ブロック
５４液封部
５９中間軸受
６１中間部材
７２，８６凸状球面
８１第１の中間部材
８２第２の中間部材
９７凹状球面 A Two-stage reciprocating compressor 2 High-stage compression part 22 Cylinder 23 Piston 31 Piston rod 32 Guide cylinder 33 Crosshead 51 Intermediate block 54 Liquid seal part 59 Intermediate bearing
61 intermediate member
72,86 convex spherical surface
81 first intermediate member
82 second intermediate member
97 concave spherical surface

Claims

In a reciprocating compressor comprising a piston reciprocatingly sliding in a cylinder, a crosshead reciprocatingly sliding in a guide cylinder, and a piston rod having one end coupled to the piston and the other end coupled to the crosshead,
The block through which the piston rod passes is provided with a liquid seal portion, and at least one of the coupling portion between the piston and the piston rod and the coupling portion between the piston rod and the crosshead is a convex spherical surface. Alternatively, an intermediate member having a concave spherical surface is interposed, so that both coupling members can be slidable with respect to each other within a minute distance in a direction perpendicular to the axis thereof, and are slightly around the center of the convex spherical surface or the concave spherical surface of the intermediate member. A reciprocating compressor characterized in that the reciprocating compressor is configured to be slidably coupled with each other within a range of angles.

The reciprocating compressor according to claim 1, wherein the block is provided with a bearing that supports the piston rod so as to be slidable in the axial direction.