JP6036902B2 - Multistage compressor - Google Patents

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本発明は、低圧用圧縮機と高圧用圧縮機とを連結した多段圧縮機に関する。   The present invention relates to a multistage compressor in which a low-pressure compressor and a high-pressure compressor are connected.

一般に、多段圧縮機は大気圧を低圧用の圧縮機によって圧縮した後、圧縮された空気を高圧用の圧縮機によってさらに圧縮してより高圧に昇圧させる多段圧縮機が知られている。   In general, a multi-stage compressor is known in which the atmospheric pressure is compressed by a low-pressure compressor and then the compressed air is further compressed by a high-pressure compressor to increase the pressure to a higher pressure.

圧縮機に使用されるピストンとしては、レシプロエンジンなどに採用されている通常の円筒型のピストンとシリンダ内を揺動しながら往復するロッキングピストンとが知られている。円筒型ピストンは、ピストン部がシリンダの軸心に沿って移動するので作動が安定するが、構造が複雑で高価である。これに対し、ロッキングピストンは構造が簡単で比較的安価であるが、ピストン部がシリンダ内で揺動する構造のため、ピストン部とシリンダとの間のスペースが変化し、スペースが最大になるときは円筒型ピストンにおけるスペースに比べて大きくなるので、ピストン部に設けたリップリングは柔軟でなければならない。ところが、このような構造のロッキングピストンを多段圧縮機の高圧側に採用すると、リップリングは高圧の荷重に耐えられずに変形するので、リップリングとシリンダとの間のスペースから空気が漏れて圧縮効率が低下する。従来はロッキングピストンは低圧用の圧縮機に採用され、高圧用の圧縮機には円筒型ピストンが採用される例が多い。   Known pistons used in the compressor include a normal cylindrical piston employed in a reciprocating engine and a rocking piston that reciprocates while swinging in the cylinder. The operation of the cylindrical piston is stable because the piston portion moves along the axis of the cylinder, but the structure is complicated and expensive. On the other hand, the locking piston has a simple structure and is relatively inexpensive, but because the piston part swings in the cylinder, the space between the piston part and the cylinder changes and the space becomes maximum. Is larger than the space in the cylindrical piston, the lip ring provided in the piston portion must be flexible. However, if a locking piston with such a structure is used on the high-pressure side of a multistage compressor, the lip ring will deform without being able to withstand high-pressure loads, and air will leak from the space between the lip ring and the cylinder to compress it. Efficiency is reduced. Conventionally, a rocking piston is used for a low-pressure compressor, and a cylindrical piston is often used for a high-pressure compressor.

その半面、ロッキングピストンは構造が簡単であるから、故障も少なく、安価でもある。したがって、高圧側の圧縮機に採用することができるように改善が望まれていた。これに対応するものとして、高圧側にもロッキングピストンを採用した構造の圧縮機が知られている(特許文献1参照)。これは、リップリングの背面側に合成樹脂製の肉厚のドーナツ板状サポートリングを重ねて設け、サポートリングをピストン部から少しだけはみ出す構成とすることにより、リップリングの過度の変形を防止しようとするものである。   On the other hand, the locking piston is simple in structure, so there are few failures and it is inexpensive. Therefore, an improvement has been desired so that it can be employed in a high-pressure compressor. Corresponding to this, a compressor having a structure that employs a locking piston on the high-pressure side is also known (see Patent Document 1). This is because a thick donut plate-shaped support ring made of synthetic resin is overlapped on the back side of the lip ring, and the support ring is configured to protrude slightly from the piston part to prevent excessive deformation of the lip ring. It is what.

特開2003−222077公報JP 2003-222077 A

しかしながら、サポートリングは高圧には耐えられるが、その外径とシリンダの内径とのオーバーラップ部分がない、つまり、ピストン部の揺動運動時のピストン部・シリンダ間のスペースの変化に対応する部分がない。そして、サポートリングがピストン部の外周面から突出するはみ出し部分の寸法は、ピストン部が揺動する際の最小と最大のスペースの中間のスペースに対応する分とせざるを得ない。したがって、上記スペースが最大になるときには十分にリップリングの変形を防止することは難しいという問題があった。   However, the support ring can withstand high pressure, but there is no overlap between the outer diameter and the inner diameter of the cylinder, that is, the part corresponding to the change in the space between the piston and cylinder during the swinging movement of the piston There is no. The dimension of the protruding portion from which the support ring protrudes from the outer peripheral surface of the piston portion must be the amount corresponding to the intermediate space between the minimum and maximum spaces when the piston portion swings. Therefore, there is a problem that it is difficult to sufficiently prevent the lip ring from being deformed when the space is maximized.

本発明は上記問題点を解消し、高圧にも対応することができる多段圧縮機を提供することをその課題とする。   It is an object of the present invention to provide a multi-stage compressor that can solve the above problems and can cope with high pressure.

上記課題を解決するため、請求項1に係る多段圧縮機は、低圧用圧縮機と高圧用圧縮機とを連結した多段圧縮機であって、前記低圧用圧縮機のシリンダ内に揺動自在かつ摺動自在に配置されたロッキングピストンと、前記高圧用圧縮機のシリンダ内に揺動自在かつ摺動自在に配置されたロッキングピストンと、前記低圧用圧縮機のロッキングピストンとシリンダとの間をシールするシール部材と、前記高圧用圧縮機のロッキングピストンとシリンダとの間をシールするシール部材と、を備え、前記高圧用圧縮機のロッキングピストンの揺動角を前記低圧用圧縮機のロッキングピストンの揺動角よりも小さくし、前記高圧用圧縮機のシール部材のシリンダの内径に対するオーバーラップ量は、前記低圧用圧縮機のシール部材のシリンダの内径に対するオーバーラップ量よりも小さくなるように形成されていることを特徴とする。 In order to solve the above problems, a multistage compressor according to claim 1 is a multistage compressor in which a low-pressure compressor and a high-pressure compressor are connected, and is swingable in a cylinder of the low-pressure compressor. Sealing between a locking piston disposed slidably, a rocking piston swingably and slidably disposed in a cylinder of the high- pressure compressor, and a locking piston and cylinder of the low-pressure compressor A sealing member that seals between the locking piston and the cylinder of the high-pressure compressor, and the rocking piston of the locking piston of the low-pressure compressor has a swing angle of the locking piston of the high-pressure compressor. smaller than the swing angle, the overlap amount for the inner diameter of the cylinder of the seal member of the high-pressure compressor, the inner diameter of the cylinder of the seal member of the low-pressure compressor It characterized in that it is formed to be smaller than the overlap amount.

請求項2に係る発明は、請求項1において、前記低圧用圧縮機のロッキングピストンよりも高圧側の圧縮機のロッキングピストンのピストン部の外径を小さくしたことを特徴とする。   The invention according to claim 2 is characterized in that, in claim 1, the outer diameter of the piston portion of the locking piston of the compressor on the high pressure side is smaller than that of the locking piston of the low pressure compressor.

請求項3に係る発明は、請求項1又は2において、前記低圧用圧縮機のロッキングピストンと前記高圧用圧縮機のロッキングピストンとに、リップリングを設けたことを特徴とする。   The invention according to claim 3 is characterized in that, in claim 1 or 2, a lip ring is provided on the locking piston of the low-pressure compressor and the locking piston of the high-pressure compressor.

請求項1に係る発明によれば、前記高圧用圧縮機のロッキングピストンの揺動角を前記低圧用圧縮機のロッキングピストンの揺動角よりも小さくしたので、高圧時にロッキングピストンがあまり揺動せず、高圧に対応することができる。   According to the first aspect of the present invention, since the rocking angle of the locking piston of the high pressure compressor is made smaller than the rocking angle of the locking piston of the low pressure compressor, the rocking piston does not rock much at high pressure. Therefore, it can cope with high pressure.

請求項2に係る発明によれば、前記低圧用圧縮機のロッキングピストンよりも高圧側の圧縮機のロッキングピストンのピストン部の外径を小さくしたので、高圧側のピストン部に対する圧縮荷重が低圧側の圧縮荷重に比べて急激に大きくならないから、多段圧縮を円滑に運転することができる。   According to the invention of claim 2, since the outer diameter of the piston portion of the locking piston of the high pressure side compressor is made smaller than the locking piston of the low pressure compressor, the compression load on the high pressure side piston portion is low. Therefore, the multistage compression can be smoothly operated.

請求項3に係る発明によれば、前記低圧用圧縮機のロッキングピストンと前記高圧用圧縮機のロッキングピストンとに、リップリングを設けたので、リップリングでピストンとシリンダとの間をシールすることができる。   According to the invention of claim 3, since the lip ring is provided on the locking piston of the low pressure compressor and the locking piston of the high pressure compressor, the lip ring seals between the piston and the cylinder. Can do.

本発明に係る多段(二段)圧縮機の縦断面図Longitudinal sectional view of a multi-stage (two-stage) compressor according to the present invention (a)〜(g)はそれぞれ本発明に係るリップリングのいろいろな態様の中央断面図(A)-(g) is center sectional drawing of the various aspect of the lip ring which concerns on this invention, respectively (a)(b)は揺動角を小さくした形態、(c)は通常の揺動角のロッキングピストンの形態を示す断面図(A) (b) is the form which made the rocking angle small, (c) is sectional drawing which shows the form of the rocking piston of a normal rocking angle 高圧用ロッキングピストンの要部の断面図Cross section of the main part of the high pressure locking piston 図4のロッキングピストンの一部(外側コーナー部)を変更して示した拡大図Enlarged view showing a part of the locking piston of FIG. 4 (outer corner) changed (a)(b)はそれぞれ別の形態のリップリングの中央断面図(A) and (b) are central sectional views of lip rings of different forms. 図4のロッキングピストンの最大傾斜時の状態を示す断面図Sectional drawing which shows the state at the time of the maximum inclination of the rocking piston of FIG. (a)(b)はコネクティングロッドの変形抑制部の他の態様を示す正面図及びその側面図(A) (b) is the front view which shows the other aspect of the deformation | transformation suppression part of a connecting rod, and its side view (a)(b)はコネクティングロッドの変形抑制部の他の態様を示す正面図及びその横断面図(A) (b) is the front view which shows the other aspect of the deformation | transformation suppression part of a connecting rod, and its cross-sectional view 保護部材を設けた場合のロッキングピストンの断面図Cross section of locking piston with protective member ロッキングピストンの他の実施形態を示す断面図Sectional drawing which shows other embodiment of a locking piston 上記多段(二段)圧縮機を搭載したエアコンプレッサの斜視図Perspective view of an air compressor equipped with the above multi-stage (two-stage) compressor

図1は多段(二段)圧縮機を示す。この多段圧縮機は低圧用圧縮機Aと高圧用圧縮機Bとを連結したもので、上記各圧縮機A、Bのシリンダ1、2にはロッキングピストン3、4が揺動かつ摺動自在に収容されている。各ロッキングピストン3、4はコネクティングロッド5、6の先端(小端部)に皿状のピストン部7、8を一体的に設け、コネクティングロッド5、6の基部(大端部)の偏心位置に形成した軸受孔10、11には、装置本体の中心部に配置したクランクシャフト12が軸受けされている。クランクシャフト12は図示しない回転駆動装置に作動連結されている。   FIG. 1 shows a multi-stage (two-stage) compressor. This multi-stage compressor is obtained by connecting a low-pressure compressor A and a high-pressure compressor B. The cylinders 1 and 2 of the compressors A and B have rocking pistons 3 and 4 swingable and slidable. Contained. Each of the locking pistons 3 and 4 is integrally provided with a dish-like piston portion 7 or 8 at the tip (small end portion) of the connecting rod 5 or 6, and is located at an eccentric position of the base portion (large end portion) of the connecting rod 5 or 6. The formed bearing holes 10 and 11 are supported by a crankshaft 12 disposed at the center of the apparatus main body. The crankshaft 12 is operatively connected to a rotary drive device (not shown).

上記圧縮機A、Bは、クランクシャフト12の回転により低圧(一次圧)側の圧縮機Aのロッキングピストン3を往復動させて低圧側のシリンダ1内に取り込まれた大気を圧縮して高圧(二次圧)側の圧縮機Bのシリンダ2に送り込み、この圧縮空気を高圧側のピストン4を往復動させることによりさらに圧縮して高圧に昇圧させ、圧縮空気で作動する各種装置や工具に向けて送出させるものである。   The compressors A and B compress the atmosphere taken into the low-pressure side cylinder 1 by reciprocating the locking piston 3 of the low-pressure (primary pressure) side compressor A by the rotation of the crankshaft 12 to generate a high pressure ( The secondary air is sent to the cylinder 2 of the compressor B on the side, and the compressed air is further compressed by reciprocating the piston 4 on the high pressure side to increase the pressure to a high pressure. Are sent out.

ところで、高圧側の圧縮機のロッキングピストン4は、次のような構造的特徴を有している。   By the way, the locking piston 4 of the high-pressure side compressor has the following structural features.

まず、高圧側のロッキングピストン4のピストン部8の外径は、低圧側のロッキングピストン3のピストン部7よりも小さく形成されている。高圧側のピストン部8に対する圧縮荷重が低圧側のピストン部7の圧縮荷重に比べて急激に大きくならないようにするためである。   First, the outer diameter of the piston portion 8 of the high-pressure side locking piston 4 is smaller than that of the piston portion 7 of the low-pressure side locking piston 3. This is to prevent the compressive load on the high pressure side piston portion 8 from abruptly increasing compared to the compressive load on the low pressure side piston portion 7.

上記各ロッキングピストン3、4のピストン部7、8の外周にはピストン3、4とシリンダ1、2との間をシールするリップリング13、14が取り付けられている。リップリング13、14は合成樹脂、合成ゴム等の具体的にはポリテトラフルオロエチレン又は変成ポリテトラフルオロエチレン、銅又は青銅合金粉末、球状炭素又は炭素繊維、二酸化モリブデンの成分構成からなる非金属材料から形成され、全周にわたって切れ目がなく連続した円環状の部材である。   Lip rings 13 and 14 for sealing between the pistons 3 and 4 and the cylinders 1 and 2 are attached to the outer periphery of the piston portions 7 and 8 of the rocking pistons 3 and 4. The lip rings 13 and 14 are non-metallic materials composed of components such as synthetic resin and synthetic rubber, specifically polytetrafluoroethylene or modified polytetrafluoroethylene, copper or bronze alloy powder, spherical carbon or carbon fiber, and molybdenum dioxide. It is an annular member that is formed from and is continuous without any breaks.

高圧側の圧縮機のロッキングピストン4のリップリング14は、高圧領域でシリンダ2の内面に接してシール作用をする程度に弾性変形可能なシール部(リップ部)を有している。   The lip ring 14 of the locking piston 4 of the high pressure side compressor has a seal portion (lip portion) that can be elastically deformed to the extent that it contacts the inner surface of the cylinder 2 in the high pressure region and performs a sealing action.

そのため、上記リップリング14は、次のような構造的特徴を有している。   Therefore, the lip ring 14 has the following structural features.

すなわち、上記リップリング14の外径のシリンダ2の内径に対するオーバーラップ量は、少なくとも低圧側のロッキングピストン3のリップリング13の外径のシリンダ1の内径に対するオーバーラップ量よりも小さくなるように形成されている。これは、リップリング14のオーバーラップ部分が大きいと、必然的に弾性も高く柔軟になるので、高圧の内圧を受けたときに変形しやすく、変形した部分からエア漏れが発生し、シール不良を起こすおそれがあるからである。したがって、高圧側のロッキングピストン4のリップリング14のオーバーラップ量を、少なくとも低圧側のそれよりも小さくすることにより、高圧を受けたときに弾性変形しにくくなるように設定されている。   That is, the overlap amount of the outer diameter of the lip ring 14 with respect to the inner diameter of the cylinder 2 is formed to be smaller than at least the overlap amount of the outer diameter of the lip ring 13 of the locking piston 3 on the low pressure side with respect to the inner diameter of the cylinder 1. Has been. This is because if the overlap part of the lip ring 14 is large, the elasticity is inevitably high and flexible, so that it easily deforms when subjected to a high internal pressure, and air leakage occurs from the deformed part, resulting in poor sealing. This is because there is a risk of it happening. Therefore, the overlap amount of the lip ring 14 of the locking piston 4 on the high-pressure side is set to be at least smaller than that on the low-pressure side so that it is difficult to elastically deform when subjected to high pressure.

さらに、高圧側のリップリング14の外周に形成されたリップ部15の高さ(リップ高さ)は、少なくとも低圧側のリップリング14のリップ高さよりも低くなるように形成されている。   Further, the height (lip height) of the lip portion 15 formed on the outer periphery of the high-pressure side lip ring 14 is formed to be at least lower than the lip height of the low-pressure side lip ring 14.

これも、リップ高さが高いと、弾性も高くなり、高圧の作用を受けたときに変形しやすく、エア漏れによるシール不良を起こすおそれがあるからであり、またシリンダ2内にピストン部8を収納する作業を容易にするためである。   This is also because the higher the lip height, the higher the elasticity, the more easily deformed when subjected to the action of high pressure, and there is a risk of poor sealing due to air leakage. This is to facilitate the storing operation.

高圧側のリップリング14のリップ部15の高さは低圧側よりも低く形成されているので、弾性も低く、外側に張るための圧力が高くなるため、高圧の作用を受けても変形しにくいため、応力低減やエア漏れによるシール不良を起こすおそれが小さい。また、組付け時にリップリング14をシリンダ2内に収納する作業は困難ではない。作業時にリップ部15をシリンダ2内に収納できるように縮める力は、リップ部15を縮める荷重とリップ部15のシリンダ2の内面に接触する面積との関係より、低圧時と比較して±10%以内に設定するのがよい。   Since the height of the lip portion 15 of the lip ring 14 on the high-pressure side is formed lower than that on the low-pressure side, the elasticity is also low and the pressure for tensioning to the outside is high, so that it is difficult to deform even under the action of high pressure. Therefore, there is little possibility of causing a seal failure due to stress reduction or air leakage. Moreover, the operation | work which accommodates the lip ring 14 in the cylinder 2 at the time of an assembly | attachment is not difficult. The force for shrinking the lip 15 so that it can be accommodated in the cylinder 2 during the operation is ± 10 compared with that at the time of low pressure due to the relationship between the load for shrinking the lip 15 and the area of the lip 15 that contacts the inner surface of the cylinder 2. It is better to set within%.

なお、高圧側のロッキングピストンのリップリング14には、図2(a)に示されるように、少なくとも上述のようなオーバーラップ量やリップ高さを備えていることが要求されるが、圧縮機の起動時等のように、高圧側のシリンダ2内の圧力が十分に上がらす、低圧状態になっているときは、高圧領域で作用するリップリング14のリップ部15は弾性変形しにくいので、条件によってはシール性を発揮できない可能性がある。そこで、図2(b)に示されるように、上記リップリング14のリップ部15には、高圧領域でシール作用をする小径の高圧領域用として下部シール部16と低圧領域でシール作用をする大径の低圧領域用として上部シール部17とを一体的に設けるようにするのが好ましい。下部シール部16は肉厚に形成されているのに対し、上部シール部17は肉薄で比較的弾性変形しやすくなっている。下部シール部16と上部シール部17との間には段部18が形成されている。   The lip ring 14 of the high pressure side locking piston is required to have at least the overlap amount and the lip height as described above as shown in FIG. When the pressure in the cylinder 2 on the high pressure side is sufficiently increased, such as at the time of starting, the lip portion 15 of the lip ring 14 acting in the high pressure region is not easily elastically deformed. Depending on the conditions, there is a possibility that the sealing performance cannot be exhibited. Therefore, as shown in FIG. 2 (b), the lip portion 15 of the lip ring 14 has a large seal function in the low pressure region and the lower seal portion 16 for a small diameter high pressure region that performs a seal function in the high pressure region. It is preferable that the upper seal portion 17 is integrally provided for the low pressure region of the diameter. The lower seal portion 16 is formed thick, whereas the upper seal portion 17 is thin and relatively easily deformed elastically. A step portion 18 is formed between the lower seal portion 16 and the upper seal portion 17.

上記リップリング構成によれば、低圧状態のときは、高圧領域で作用するリップリング14の下部シール部16は、弾性変形しにくいが、上部シール部17は低圧状態で弾性変形して十分なシール効果を確保することができる。このように、低圧状態でもシール性を発揮することができるので、高圧状態でもリップリング14に対する背圧上昇が小さくなり、シリンダ2への押し付け力が低減し、リップリング14の摩耗を有効に防止することができる。   According to the above lip ring configuration, the lower seal portion 16 of the lip ring 14 acting in the high pressure region is not easily elastically deformed in the low pressure state, but the upper seal portion 17 is elastically deformed in the low pressure state and is sufficiently sealed. An effect can be secured. As described above, since the sealing performance can be exhibited even in the low pressure state, the increase in the back pressure against the lip ring 14 is reduced even in the high pressure state, the pressing force to the cylinder 2 is reduced, and the wear of the lip ring 14 is effectively prevented. can do.

なお、下部シール部16と上部シール部17の配設構造は上述の形態に限定されない。例えば、同図(c)のように、上部シール部17と下部シール部16との間に段を設けず、上下のシール部16、17が連続する構造であってもよく、あるいは同図(d)のように、上部シール部17を外側に反るように形成して弾性変形しやすくなるように構成してもよく、あるいは同図(e)のように、上部シール部17を下部シール部16からそのまま延長した形状の構成にしてもよい。   The arrangement structure of the lower seal portion 16 and the upper seal portion 17 is not limited to the above-described form. For example, as shown in FIG. 6C, a step may not be provided between the upper seal portion 17 and the lower seal portion 16, and the upper and lower seal portions 16 and 17 may be continuous. The upper seal portion 17 may be formed so as to warp outward as shown in d) so as to be easily elastically deformed. Alternatively, as shown in FIG. You may make the structure of the shape extended from the part 16 as it is.

また、下部シール部16の上部に連続的に上部シール部17を形成する構造ではなく、同図(f)のように、下部シール部16と上部シール部17とを別個に形成し、上部シール部17は下部シール部16よりも中心に近い内側から斜め上方に突出するように形成されている。上部シール部17の上端は下部シール部16の上方まで延出形成され、高さも上部シール部17の方が高い。したがって、上部シール部17の方が下部シール部16よりも弾性変形しやすく、低圧に対応できる。この場合、同図(g)のように、上部シール部16を高圧用、下部シール部17を低圧用として構成してもよい。   Further, the upper seal portion 17 is not formed continuously on the upper portion of the lower seal portion 16, but the lower seal portion 16 and the upper seal portion 17 are separately formed as shown in FIG. The portion 17 is formed so as to protrude obliquely upward from the inside closer to the center than the lower seal portion 16. The upper end of the upper seal portion 17 is formed to extend above the lower seal portion 16, and the height of the upper seal portion 17 is higher. Therefore, the upper seal portion 17 is more easily elastically deformed than the lower seal portion 16 and can cope with a low pressure. In this case, the upper seal 16 may be configured for high pressure and the lower seal 17 may be configured for low pressure as shown in FIG.

また、高圧に対応するためには、リップリング14の形状だけでなく、高圧側の圧縮機のロッキングピストン4の揺動角を低圧側の圧縮機のロッキングピストン3の揺動角より小さくなるように設定するようにしてもよい。揺動角αは、ロッキングピストン4のストロークL、つまりコネクティングロッド6の中心軸Pから揺動回転中心O1までの距離と、揺動回転中心O1からリップリング14によるシール部の中心O2までの距離とで決まる。揺動角αを小さくするためには、図3(a)に示されるように、ロッキングピスト4ンのストロークLを変えないで、揺動回転中心O1からシール部の中心O2までの距離によって示されるコネクティングロッド6の長さを長くするか、あるいは同図(b)に示されるように、コネクティングロッド6の長さを変えないで、ロッキングピストン4のストロークLを小さくするかによればよい。   In order to cope with the high pressure, not only the shape of the lip ring 14 but also the swing angle of the locking piston 4 of the high pressure side compressor is made smaller than the swing angle of the locking piston 3 of the low pressure side compressor. You may make it set to. The swing angle α is the stroke L of the locking piston 4, that is, the distance from the central axis P of the connecting rod 6 to the swing rotation center O1, and the distance from the swing rotation center O1 to the center O2 of the seal portion by the lip ring 14. It is determined by. In order to reduce the swing angle α, as shown in FIG. 3 (a), it is indicated by the distance from the swing rotation center O1 to the center O2 of the seal portion without changing the stroke L of the locking piston 4. The length of the connecting rod 6 may be increased, or the stroke L of the locking piston 4 may be reduced without changing the length of the connecting rod 6 as shown in FIG.

なお、同図(c)は揺動角を小さくする前のロッキングピストン4の最大傾斜状態を示す参考図である。同図においてα0は揺動角、L0はストロークを示す。   In addition, the figure (c) is a reference figure which shows the maximum inclination state of the rocking piston 4 before making a rocking | swiveling angle small. In the figure, α0 indicates a swing angle and L0 indicates a stroke.

次に、高圧に対応するロッキングピストンの構成について詳しく説明する。   Next, the configuration of the locking piston corresponding to the high pressure will be described in detail.

図4は高圧側のロッキングピストンで、このロッキングピストン4は、コネクティングロッド6の先端に一体に設けられてシリンダ2内を揺動しながら摺動する皿状のピストン本体18と、ピストン本体18の上部に設けられてピストン本体18よりもやや小径のリング押え20と、ピストン本体18とリング押え20との間に設けられてシリンダ2内面との間をシールするリップリング14とを備えている。リップリング14は合成樹脂、合成ゴム等の非金属材料から形成されている。   FIG. 4 shows a locking piston on the high-pressure side. The locking piston 4 is provided integrally with the tip of the connecting rod 6 and slides while swinging in the cylinder 2. It is provided with a ring presser 20 that is provided at the upper part and is slightly smaller in diameter than the piston main body 18, and a lip ring 14 that is provided between the piston main body 18 and the ring presser 20 and seals between the inner surface of the cylinder 2. The lip ring 14 is made of a non-metallic material such as synthetic resin or synthetic rubber.

ピストン本体18の上面には円形凹部21が形成され、これに対し、リング押え20は円形状で、中央下部には円形凸部22が突出形成されている。そして、ピストン本体18の円形凹部21の内側にリング押え20の円形凸部22が嵌合し、リング押え20は上方から挿通された固定用ボルト23によってピストン本体18の上面に固定されている。リップリング14は円環状に形成され、中央開口部24(図2(a)参照)がリング押え20の円形凸部22に嵌合した状態で、上部のリング押え20と下部のピストン本体18との間に挟まれて固定されている。
A circular recess 21 is formed on the upper surface of the piston main body 18, whereas the ring presser 20 is circular, and a circular protrusion 22 is formed protruding at the center lower part. And the circular convex part 22 of the ring presser 20 fits inside the circular concave part 21 of the piston main body 18, and the ring presser 20 is being fixed to the upper surface of the piston main body 18 with the fixing volt | bolt 23 penetrated from upper direction. The lip ring 14 is formed in an annular shape, with the center opening 24 (see FIG. 2A) fitted to the circular convex portion 22 of the ring retainer 20, the upper ring retainer 20 and the lower piston body 18 It is sandwiched between and fixed.

リップリング14は、ピストン本体18とリング押え20との間に挟持されるドーナツ板状のベース部25と、ベース部25の外周端から斜め上方に起立形成されてピストン本体18とシリンダ2内面との間をシールするリップ部15とから構成されている。また、ベース部25とリップ部15との間には断面が円弧状に湾曲したコーナー部26が形成されている。このコーナー部26は、図5に示されるように、ベース部25とリップ部15の両外側面が接する外側コーナー部27と、ベース部25とリップ部15の両内側面が接する内側コーナー部28とから構成されている。そして、外側コーナー部27の曲率半径r1と内側コーナー部28の曲率半径r2とリップリング14の厚さtとの間には次のような関係がある。   The lip ring 14 is a donut plate-like base portion 25 sandwiched between the piston main body 18 and the ring presser 20, and is formed to stand up obliquely upward from the outer peripheral end of the base portion 25. It is comprised from the lip | rip part 15 which seals between. Further, a corner portion 26 whose cross section is curved in an arc shape is formed between the base portion 25 and the lip portion 15. As shown in FIG. 5, the corner portion 26 includes an outer corner portion 27 in which both the outer surfaces of the base portion 25 and the lip portion 15 are in contact, and an inner corner portion 28 in which both the inner surfaces of the base portion 25 and the lip portion 15 are in contact. It consists of and. The following relationship exists between the curvature radius r1 of the outer corner portion 27, the curvature radius r2 of the inner corner portion 28, and the thickness t of the lip ring 14.

r1<r2+t
つまり、外側コーナー部27の曲率半径r1は、内側コーナー部28の曲率半径r2にリップリング14の厚さtを加えた寸法よりも小さく形成されている。つまり、コーナー部26の厚さは、リップリング14のベース部25とリップ部15の厚さよりも大きくなるように設定されている。外側コーナー部27の曲率半径はゼロでもよい。
r1 <r2 + t
That is, the radius of curvature r1 of the outer corner portion 27 is formed smaller than the dimension obtained by adding the thickness t of the lip ring 14 to the radius of curvature r2 of the inner corner portion 28. That is, the thickness of the corner portion 26 is set to be larger than the thickness of the base portion 25 and the lip portion 15 of the lip ring 14. The radius of curvature of the outer corner portion 27 may be zero.

また、図6(a)のように、コーナー部の形状が曲線ではなく直線の面取り形状で外側コーナー部27も面取りよりも内側コーナー部28の面取りが大きくなるように設定してもよい。あるいは同図(b)のようにコーナー部26の厚さがベース部25、リップ部15の厚さより大きくなるようにコーナー部の曲率を小さく設定(外側コーナー部27が小さい曲率、内側コーナー部28は曲率ゼロ)にしてもよい。   Further, as shown in FIG. 6A, the shape of the corner portion is not a curve but a straight chamfered shape, and the outer corner portion 27 may be set so that the chamfering of the inner corner portion 28 is larger than the chamfering. Alternatively, as shown in FIG. 6B, the curvature of the corner portion is set to be small so that the thickness of the corner portion 26 is larger than the thickness of the base portion 25 and the lip portion 15 (the outer corner portion 27 has a smaller curvature, the inner corner portion 28). May be zero curvature).

これにより、ピストン本体18の上方からの内圧による応力が小さくなり、内圧による変形を抑制することができ、コネクティングロッドのピストン本体18とシリンダ2とリップリング14間にできるスペースSが小さくなる。   As a result, the stress due to the internal pressure from above the piston body 18 is reduced, deformation due to the internal pressure can be suppressed, and the space S formed between the piston body 18 of the connecting rod, the cylinder 2 and the lip ring 14 is reduced.

また、リップリング14の最外径はシリンダ2の内径よりも大きい。さらにいえば、リップリング14は、ピストン本体18の最大傾斜時に接するシリンダ2の内面の楕円の長径よりも大きく形成されている。このように、リップリング14には、シリンダ2に対してオーバーラップする部分があるから、シリンダ2とロッキングピストン3との間を確実にシールすることができる。高圧を受けたときに弾性変形しにくくなるよう、低圧側のロッキングピストン3のリップリング14のオーバーラップ量よりも小さくなるように形成されている。   Further, the outermost diameter of the lip ring 14 is larger than the inner diameter of the cylinder 2. Furthermore, the lip ring 14 is formed larger than the major axis of the ellipse on the inner surface of the cylinder 2 that is in contact with the piston body 18 when the piston body 18 is at the maximum inclination. Thus, since the lip ring 14 has a portion that overlaps the cylinder 2, the gap between the cylinder 2 and the locking piston 3 can be reliably sealed. It is formed to be smaller than the overlap amount of the lip ring 14 of the locking piston 3 on the low pressure side so that it is difficult to elastically deform when subjected to a high pressure.

さらに、ロッキングピストン4がシリンダ2に対して傾斜していない図4及び図5の状態において、上記リップリング14のベース部25の下面30は、上記内側コーナー部28の曲面の少なくとも内側エンド部28aと垂直に交わる部位29aからシリンダ2側にかけての領域でピストン本体18の上面と接面している。   4 and 5 in which the locking piston 4 is not inclined with respect to the cylinder 2, the lower surface 30 of the base portion 25 of the lip ring 14 is at least the inner end portion 28a of the curved surface of the inner corner portion 28. Is in contact with the upper surface of the piston main body 18 in a region from the portion 29a that intersects perpendicularly to the cylinder 2 side.

また、リップリング14は、少なくともベース部25の上面31の延長31aがシリンダ2の内面と接する部位29bから上端にかけてシリンダ2と接面している。なお、図5の外側コーナー部27は図4の外側コーナー部27よりも湾曲しているものとして示されている。   Further, the lip ring 14 is in contact with the cylinder 2 from a portion 29b where at least the extension 31a of the upper surface 31 of the base portion 25 is in contact with the inner surface of the cylinder 2 to the upper end. In addition, the outer corner part 27 of FIG. 5 is shown as what is curving rather than the outer corner part 27 of FIG.

以上のように、外側コーナー部27の内側エンド部27aは少なくとも上記交わり部位29aよりも外側に位置することになり、同様に、外側コーナー部27の外側エンド部27bは少なくとも上記上面延長対応部位29bよりも下側に位置することになるので、コネクティングロッド3のピストン本体18とシリンダ2とリップリング14との間にできるスペースSは小さくなるように抑制される。   As described above, the inner end portion 27a of the outer corner portion 27 is positioned at least outside the intersecting portion 29a. Similarly, the outer end portion 27b of the outer corner portion 27 is at least the upper surface extension corresponding portion 29b. Therefore, the space S formed between the piston body 18, the cylinder 2 and the lip ring 14 of the connecting rod 3 is suppressed to be small.

次に、図3(c)及び図7に示されるように、ロッキングピストンの最大傾斜時には、上側はリップリング14とシリンダ2とのスペースが小さくなるが、この状態のときは、内側コーナー部28の外側エンド部28bと直角に交わる部位29cよりも下方の領域でシリンダ2と接触するように構成されている。   Next, as shown in FIG. 3C and FIG. 7, when the rocking piston is at the maximum inclination, the space between the lip ring 14 and the cylinder 2 is reduced on the upper side. It is comprised so that the cylinder 2 may be contacted in the area | region below the part 29c which cross | intersects the outer side end part 28b at right angles.

上述の構成によれば、リップリング14がシリンダ2の内面とは、少なくともコーナー部を含む領域、つまりリップリング14のベース部25とリップ部15の厚さよりも大きいコーナー部を含む領域で接触することになる。このように、ロッキングピストン4が傾いたり、傾動による慣性が働いたりすることによって発生するシリンダ2への横方向への押し付け力を、上記領域つまりリップリング14のコーナー部側で受けることにより、リップ部15が過度に変形するのを良好に抑えることができ、全体の強度を確保することができる。また、シリンダ2の内圧が上昇しても、リップ部15が外側へ張る力は低いのでリップリング14の摩耗量が低減する。また、最大傾斜時のオーバーラップ量が十分に確保されるので、外側に張る力はリップ部15の弾性により補なわれてシール性を確保することができる。   According to the above-described configuration, the lip ring 14 contacts the inner surface of the cylinder 2 at least in a region including the corner portion, that is, a region including a corner portion larger than the thickness of the base portion 25 and the lip portion 15 of the lip ring 14. It will be. In this way, by receiving the pressing force in the lateral direction against the cylinder 2 generated by the tilting of the locking piston 4 or the inertia due to the tilt acting on the above-mentioned region, that is, the corner side of the lip ring 14, the lip It is possible to satisfactorily suppress the portion 15 from being excessively deformed and to secure the overall strength. Even if the internal pressure of the cylinder 2 rises, the amount of wear of the lip ring 14 is reduced because the force that the lip 15 stretches outward is low. Moreover, since the overlap amount at the time of the maximum inclination is sufficiently ensured, the force applied to the outside is supplemented by the elasticity of the lip portion 15 to ensure the sealing performance.

ところで、図7に示されるように、最大傾斜時において、上記リップリング14のリップ部15とリング押え20とのスペースD1は、ピストン本体18上部とシリンダ2間のスペースD2以下となっている。したがって、最大に傾斜した時でもピストン本体18またはリング押え20がシリンダに直接当たることがない。また、リング押え20の塑性変形量を抑えることができる。   By the way, as shown in FIG. 7, the space D1 between the lip portion 15 of the lip ring 14 and the ring presser 20 is equal to or less than the space D2 between the upper portion of the piston body 18 and the cylinder 2 at the maximum inclination. Therefore, even when tilted to the maximum, the piston body 18 or the ring presser 20 does not directly contact the cylinder. Further, the amount of plastic deformation of the ring presser 20 can be suppressed.

また、図5に示されるように、リップリング14のベース部25の上面31は、上記内側コーナー部28の曲面の内側エンド部28aより適宜間隔lだけ中心側に離れた部位でリング押え20の下面と接触している。内側エンド部28aと上記接触開始部位との間はストレート部32で、このストレート部32はリング押え20の下面には接触しない離反領域として構成されている。その理由は、上記内側エンド部28aでリング押え20に直接に接触させると、コーナー部26に応力が集中してしまうためである。コーナー部26のほかに離反領域lを設けることによって応力が分散され、応力集中が起きないようにすることができる。   Further, as shown in FIG. 5, the upper surface 31 of the base portion 25 of the lip ring 14 has a ring presser 20 of the ring retainer 20 at a portion spaced from the inner end portion 28a of the curved surface of the inner corner portion 28 to the center side by an appropriate distance l. It is in contact with the bottom surface. A straight portion 32 is formed between the inner end portion 28 a and the contact start portion, and the straight portion 32 is configured as a separation region that does not contact the lower surface of the ring presser 20. The reason is that stress is concentrated on the corner portion 26 when the inner end portion 28a is brought into direct contact with the ring presser 20. By providing the separation region 1 in addition to the corner portion 26, stress can be dispersed and stress concentration can be prevented from occurring.

ところで、リップリング14のリップ部15の内周面とリング押え20の外周面との間には微小な隙間Qが形成されている。リップ部15とリング押え20との間の隙間Qは、シリンダ2内に組みつけられた状態で、例えば直径41mmのリップリングの場合、1mm以下とするのが好ましい。1mmを越えると、リップリングの変形量が大きくなりシリンダ2との摺動抵抗、つまり繰り返し応力が大きく、リップリング14の摩耗量が増加する。   Incidentally, a minute gap Q is formed between the inner peripheral surface of the lip portion 15 of the lip ring 14 and the outer peripheral surface of the ring presser 20. The gap Q between the lip portion 15 and the ring presser 20 is preferably set to 1 mm or less in the state of being assembled in the cylinder 2, for example, in the case of a lip ring having a diameter of 41 mm. If it exceeds 1 mm, the amount of deformation of the lip ring increases, the sliding resistance with the cylinder 2, that is, the repeated stress increases, and the amount of wear of the lip ring 14 increases.

さらに、ロッキングピストン4はシリンダ2内で揺動運動をするので、少なくともリング押え20の外周面33は、リップリング14によるシール部の中心を中心とする略球形の表面形状をなすように形成されている。リング押え20の外周面を規定する球状面の大きさは、シリンダ2の内径と同じ大きさ又はそれよりもわずかに小さい程度の直径を有する球面形状となっている。なお、上記球面形状は、リング押え20だけでもよいが、リップリング14とピストン本体18を含めた外周面に形成してもよい。   Further, since the rocking piston 4 swings in the cylinder 2, at least the outer peripheral surface 33 of the ring presser 20 is formed to have a substantially spherical surface shape centering on the center of the seal portion by the lip ring 14. ing. The size of the spherical surface defining the outer peripheral surface of the ring presser 20 is a spherical shape having the same size as the inner diameter of the cylinder 2 or a slightly smaller diameter. The spherical shape may be only the ring presser 20 but may be formed on the outer peripheral surface including the lip ring 14 and the piston main body 18.

表面形状を略球状にすることにより、ロッキングピストン4の揺動運動に基づく慣性により発生した圧力上昇によって、リップリング14やリング押え20がシリンダ2に押し付けられて変形するのを効果的に抑制し、繰り返し応力を防ぎ、リップリング14の疲労を防ぐことができる。   By making the surface shape substantially spherical, it is possible to effectively suppress the lip ring 14 and the ring presser 20 from being pressed against the cylinder 2 and deformed by the pressure increase generated by the inertia based on the rocking motion of the locking piston 4. , Repetitive stress can be prevented, and fatigue of the lip ring 14 can be prevented.

ところで、図4に示されるように、リング押え20の円形凸部22の下面とピストン本体18の円形凹部21の上面とは、リップリング14のベース部25の内側で直接に当接している。このため、リング押え20とピストン本体18との間の間隔は一定となる。この間隔はベース部25の厚さよりも小さいが、その押圧力は一定であり、ベース部25は過度の押圧力で挟みつけられて変形することがない。また、リング押え20がピストン本体18から浮かないので、ロッキングピストン4の揺動運動に基づく慣性により発生した圧力上昇によって、リップリング14やリング押え20がシリンダ2に押し付けられたときに発生する固定用ボルト23への応力が緩和され、締め付けトルクの維持が可能となる。   By the way, as shown in FIG. 4, the lower surface of the circular convex portion 22 of the ring presser 20 and the upper surface of the circular concave portion 21 of the piston body 18 are in direct contact with each other inside the base portion 25 of the lip ring 14. For this reason, the interval between the ring presser 20 and the piston main body 18 is constant. Although this interval is smaller than the thickness of the base portion 25, the pressing force is constant, and the base portion 25 is not sandwiched by an excessive pressing force and is not deformed. Further, since the ring presser 20 does not float from the piston main body 18, the fixing that occurs when the lip ring 14 or the ring presser 20 is pressed against the cylinder 2 by the pressure increase generated by the inertia based on the swinging motion of the locking piston 4. The stress on the work bolt 23 is relieved, and the tightening torque can be maintained.

また、リング押え20とピストン本体18とは、直接に当接する形態に限定されない。使用状態の圧力が作用したときに、リップリング14のベース部25の内側で中間材(図示せず)を介して当接するように構成してもよい。中間材としては、金属板のようなものでよく、また時間経過により硬化する接着剤を使用してもよい。   Moreover, the ring presser 20 and the piston main body 18 are not limited to the form which contact | abuts directly. You may comprise so that it may contact | abut via the intermediate material (not shown) inside the base part 25 of the lip ring 14 when the pressure of a use condition acts. The intermediate material may be a metal plate, or an adhesive that hardens over time.

さらに、リング押え20の下面には、図5に示されるように、リップリング14のベース部25との接面部に押し当てる環状突起34が形成されている。リング押え20が固定用ボルト23によりピストン本体18に締め付けられてリング押え20の環状突起34がリップリング14のベース部25との接面部に強く押し当てられることにより、環状突起34が上記接面部に食い込むので、リップリング14がピストン本体18上で移動するのを防いでリップリング14を確実に固定する。そして、ピストン部とシリンダ2との間を良好にシールすることができる。
Further, as shown in FIG. 5, an annular protrusion 34 is formed on the lower surface of the ring presser 20 so as to press against the surface of the lip ring 14 that contacts the base portion 25. The ring retainer 20 is fastened to the piston body 18 by the fixing bolt 23 and the annular protrusion 34 of the ring retainer 20 is strongly pressed against the contact surface portion with the base portion 25 of the lip ring 14, so that the annular protrusion 34 is Therefore, the lip ring 14 is prevented from moving on the piston body 18 and the lip ring 14 is securely fixed. And it can seal favorably between a piston part and the cylinder 2. FIG.

なお、高圧側の圧縮機のロッキングピストン4は、低圧側の圧縮機のロッキングピストン4よりも突起高さを高くするのが好ましい。   It is preferable that the locking piston 4 of the high-pressure side compressor has a protrusion height higher than that of the locking piston 4 of the low-pressure side compressor.

また、ピストン本体18の上面には、その円形凹部21の外周縁部に、リップリング14のベース部25の中央部に形成された円形の中央開口部の開口縁部を押し上げる環状突条35が形成されている。   Further, on the upper surface of the piston body 18, an annular ridge 35 that pushes up the opening edge of the circular central opening formed at the center of the base 25 of the lip ring 14 is formed on the outer peripheral edge of the circular recess 21. Is formed.

これにより、リップリング14の開口縁部が環状突条35により押し上げられるから、ベース部25とリング押え20との間のスペースをなくして確実にシールすることができ、シリンダ2の上室の内圧がピストン部8の下部の下室に漏れることがない。   As a result, the opening edge of the lip ring 14 is pushed up by the annular protrusion 35, so that the space between the base portion 25 and the ring presser 20 can be eliminated and the internal pressure of the upper chamber of the cylinder 2 can be reliably sealed. Does not leak into the lower chamber of the lower portion of the piston portion 8.

次に、コネクティングロッドは、図3(c)等に示されるように、揺動方向に幅広に形成されているが、さらに、コネクティングロッド6の幅方向と直交する方向には、図4に示されるように、リブ状の変形抑制部36が形成され、この変形抑制部36はピストン本体18の下面に接合されている。コネクティングロッド6が揺動方向に幅広に形成されていることにより、ピストン本体18も揺動方向に変形しにくくなっている。しかも、コネクティングロッド6には変形抑制部36が形成されているので、コネクティングロッド6はその揺動方向と直交する方向にも強化されているとともに、ピストン本体18も、同方向に変形しにくくなっている。圧力によるピストン本体18の変形は、揺動方向とこれに直交する方向とでは変形が大きく異なる。このために固定用ボルト23には大きな応力が発生する。しかし、リブ状の変形抑制部36によってこの応力を低減することができる。   Next, as shown in FIG. 3C and the like, the connecting rod is formed to be wide in the swinging direction. Further, in the direction orthogonal to the width direction of the connecting rod 6, the connecting rod is shown in FIG. As shown, a rib-shaped deformation suppressing portion 36 is formed, and the deformation suppressing portion 36 is joined to the lower surface of the piston body 18. Since the connecting rod 6 is formed wide in the swing direction, the piston body 18 is also difficult to deform in the swing direction. In addition, since the deformation suppressing portion 36 is formed on the connecting rod 6, the connecting rod 6 is strengthened in a direction orthogonal to the swinging direction, and the piston body 18 is also difficult to deform in the same direction. ing. The deformation of the piston body 18 due to the pressure is greatly different between the swing direction and the direction orthogonal thereto. For this reason, a large stress is generated in the fixing bolt 23. However, this stress can be reduced by the rib-shaped deformation suppressing portion 36.

また、変形制御部36は、図8(a)(b)のように、コネクティングロッド6の揺動方向に幅広に形成されているが、大端部側を狭く、小端部側を広くするとともに、大端部側には幅方向に直交する方向に変形抑制部36を形成するように構成してもよい。また、図9(a)(b)に示すように、コネクティングロッド6と変形抑制部36を大端部から小端部まで同じ大きさの断面十字型に形成してもよい。   Further, as shown in FIGS. 8A and 8B, the deformation control unit 36 is formed wide in the swinging direction of the connecting rod 6, but the large end side is narrowed and the small end side is widened. At the same time, the deformation suppressing portion 36 may be formed on the large end side in a direction orthogonal to the width direction. Further, as shown in FIGS. 9A and 9B, the connecting rod 6 and the deformation suppressing portion 36 may be formed in a cross-shaped cross section having the same size from the large end portion to the small end portion.

また、図10に示されるように、ピストン本体18とリング押え20の外周面には、リップリング14と同等以上の強度を有する非金属製の保護部材37a、37bを設けるようにしてもよい。リップリング14がメンテナンス時間を過ぎても継続使用される場合があるが、このような場合でも、リップリング14が摩耗して金属製のピストン本体18又はリング押え20が直接にシリンダ2に接触して擦り合い、傷がついて圧縮効率が低下したり、故障したりする恐れがある。ところが、リップリング14と同様の非金属材からなる保護部材37a、37bを設けることにより、ピストン本体18又はリング押え20が接触する前に保護部材37a、37bが直接にシリンダ2と接触し、ピストン本体18又はリング押え20が直接にシリンダ2内面に接触して擦ることがないから、シリンダ2を保護することができる。なお、保護部材は37a、37bの一方にのみ設ける構成でもよい。   Further, as shown in FIG. 10, nonmetallic protective members 37 a and 37 b having a strength equal to or higher than that of the lip ring 14 may be provided on the outer peripheral surfaces of the piston main body 18 and the ring presser 20. The lip ring 14 may continue to be used even after the maintenance time has passed. Even in such a case, the lip ring 14 is worn and the metal piston body 18 or the ring presser 20 directly contacts the cylinder 2. If they are rubbed together, they may be scratched, resulting in a decrease in compression efficiency or failure. However, by providing the protective members 37a and 37b made of the same non-metallic material as the lip ring 14, the protective members 37a and 37b directly contact the cylinder 2 before the piston main body 18 or the ring presser 20 contacts, and the piston Since the main body 18 or the ring presser 20 does not directly rub against the inner surface of the cylinder 2, the cylinder 2 can be protected. The protective member may be provided only on one of 37a and 37b.

図11は高圧対応のロッキングピストンの他の実施形態を示すもので、このロッキングピストン4は、基本的構成は前述の形態と同じであるが、コネクティングロッド6の先端に一体に設けられてシリンダ2内を揺動しながら摺動する皿状のピストン本体18aと、ピストン本体18の上部に設けられてピストン本体18aよりもやや小径のライナー押え20aと、ピストン本体18aとライナー押え20aとの間に設けられてシリンダ2の内面との間をシールするシール部を構成するライナー38と、上記ライナー押え20aの外周に設けられたピストンリング39とを備えている。ピストン本体18aとライナー押え20aとは、それぞれ前述のピストン本体18とリング押え20に相当する部材である。また、ライナー押え20aとピストン本体18aとの取付け態様は、前述の形態のリング押え20とピストン本体18と同じである。   FIG. 11 shows another embodiment of a locking piston for high pressure, and this locking piston 4 has the same basic configuration as that described above, but is provided integrally with the tip of the connecting rod 6 to provide the cylinder 2 A dish-shaped piston main body 18a that slides while swinging inside, a liner presser 20a that is provided at the top of the piston main body 18 and has a slightly smaller diameter than the piston main body 18a, and between the piston main body 18a and the liner presser 20a. A liner 38 that is provided and constitutes a seal portion that seals between the inner surface of the cylinder 2 and a piston ring 39 provided on the outer periphery of the liner presser 20a are provided. The piston main body 18a and the liner presser 20a are members corresponding to the aforementioned piston main body 18 and the ring presser 20, respectively. Moreover, the attachment mode of the liner presser 20a and the piston main body 18a is the same as that of the ring presser 20 and the piston main body 18 of the above-mentioned form.

ライナー38の外周面40は、シリンダ2の内径と同じかそれよりもわずかに小さい程度の直径を有する略球形の表面形状をなすように形成されている。この球面形状により、ロッキングピストン4の揺動運動に基づく慣性により発生した圧力上昇によって、ライナー38やライナー押え20aがシリンダ2に押し付けられたときの押圧力によって変形するのを効果的に抑制することができ、また繰り返し応力を防ぎ、ライナー38の疲労を防ぐことができる。   The outer peripheral surface 40 of the liner 38 is formed to have a substantially spherical surface shape having a diameter that is the same as or slightly smaller than the inner diameter of the cylinder 2. This spherical shape effectively suppresses deformation of the liner 38 and the liner presser 20a due to the pressing force when the liner 38 and the liner presser 20a are pressed against the cylinder 2 due to the pressure increase generated by the inertia based on the swinging motion of the locking piston 4. In addition, repeated stress can be prevented and fatigue of the liner 38 can be prevented.

また、ピストンリング39は連続したものではなく、一部がカットされ、リング押え20の外周に形成された収納溝42に遊びをもって収納されている。このため、ピストンリング39は収納溝42内で径方向に伸縮することが可能となっている。したがって、ピストン本体18aとライナー押え20aが背圧を受けたときにピストンリング39は外方に押し広げられるので、ピストン本体18aとライナー押え20aが傾いてもライナー38によって線シールを維持することができる。また、強度的に十分な厚みがとれるので、寸法公差は大幅に緩和される。   Further, the piston ring 39 is not continuous, and a part thereof is cut, and is housed in a housing groove 42 formed on the outer periphery of the ring presser 20 with play. For this reason, the piston ring 39 can expand and contract in the radial direction in the storage groove 42. Therefore, when the piston main body 18a and the liner presser 20a are subjected to back pressure, the piston ring 39 is expanded outward, so that the line seal can be maintained by the liner 38 even if the piston main body 18a and the liner presser 20a are inclined. it can. In addition, since a sufficient thickness can be obtained, the dimensional tolerance is greatly reduced.

ライナー38とピストンリング39も、保護部材37と同様の非金属材から構成されている。また、ピストンリング39の周面も略球面である。   The liner 38 and the piston ring 39 are also made of a non-metallic material similar to the protective member 37. The peripheral surface of the piston ring 39 is also a substantially spherical surface.

なお、図12は上述の多段圧縮機を搭載したエアコンプレッサで、43はモータ、44は多段圧縮機である。低圧側の圧縮機47で圧縮された空気はエアホース45を介して高圧側の圧縮機46に供給され、この圧縮空気はさらに高圧側の圧縮機46で圧縮され、エアホース48を介してエアタンク49に貯留されるように構成されている。そして、上記エアコンプレッサの底部にはモータの制御部品を取り付けたプリント基板50が配置されている。プリント基板50の下部には制御機器52が配置され、また両側部は上方に折り曲げられている。この折り曲げ部51は基板全体の反りを防いで強度を確保するためとこの両側部内側を冷却ファン53による風が流れることによって放熱を促進させる機能を有する。なお、プリント基板50の下面には、図示しないが、ポッティング加工が施されている。   FIG. 12 shows an air compressor equipped with the above-described multistage compressor, 43 is a motor, and 44 is a multistage compressor. The air compressed by the low pressure side compressor 47 is supplied to the high pressure side compressor 46 via the air hose 45, and this compressed air is further compressed by the high pressure side compressor 46, and is supplied to the air tank 49 via the air hose 48. It is configured to be stored. A printed circuit board 50 to which motor control components are attached is disposed at the bottom of the air compressor. A control device 52 is disposed below the printed circuit board 50, and both side portions are bent upward. This bent portion 51 has a function of promoting heat dissipation by preventing warpage of the entire substrate and ensuring strength and by the flow of air from the cooling fan 53 on the inside of both sides. Although not shown, the bottom surface of the printed circuit board 50 is potted.

1、2 シリンダ
3、4 ロッキングピストン
6、7 コネクティングロッド
14 リップリング
15 リップ部
24 ベース部
20 リング押え
27 外側コーナー部
28 内側コーナー部
1, 2 Cylinder 3, 4 Locking piston 6, 7 Connecting rod 14 Lip ring 15 Lip portion 24 Base portion 20 Ring presser 27 Outer corner portion 28 Inner corner portion

Claims (3)

低圧用圧縮機と高圧用圧縮機とを連結した多段圧縮機であって、
前記低圧用圧縮機のシリンダ内に揺動自在かつ摺動自在に配置されたロッキングピストンと、
前記高圧用圧縮機のシリンダ内に揺動自在かつ摺動自在に配置されたロッキングピストンと、
前記低圧用圧縮機のロッキングピストンとシリンダとの間をシールするシール部材と、
前記高圧用圧縮機のロッキングピストンとシリンダとの間をシールするシール部材と、
を備え、
前記高圧用圧縮機のロッキングピストンの揺動角を前記低圧用圧縮機のロッキングピストンの揺動角よりも小さくし
前記高圧用圧縮機のシール部材のシリンダの内径に対するオーバーラップ量は、前記低圧用圧縮機のシール部材のシリンダの内径に対するオーバーラップ量よりも小さくなるように形成されていることを特徴とする多段圧縮機。
A multi-stage compressor in which a low-pressure compressor and a high-pressure compressor are connected,
A rocking piston disposed slidably and slidably in a cylinder of the low pressure compressor;
A rocking piston disposed slidably and slidably in a cylinder of the high pressure compressor;
A seal member that seals between a locking piston and a cylinder of the low-pressure compressor;
A sealing member that seals between a locking piston and a cylinder of the high-pressure compressor;
With
The swing angle of the locking piston of the high pressure compressor is smaller than the swing angle of the locking piston of the low pressure compressor ,
The multistage , wherein the amount of overlap of the seal member of the high-pressure compressor with respect to the inner diameter of the cylinder is smaller than the amount of overlap of the seal member of the low-pressure compressor with respect to the inner diameter of the cylinder. Compressor.
前記低圧用圧縮機のロッキングピストンよりも高圧側の圧縮機のロッキングピストンのピストン部の外径を小さくしたことを特徴とする、請求項1記載の多段圧縮機。   The multistage compressor according to claim 1, wherein an outer diameter of a piston portion of a locking piston of a high-pressure side compressor is made smaller than a locking piston of the low-pressure compressor. 前記低圧用圧縮機のロッキングピストンと前記高圧用圧縮機のロッキングピストンとに、リップリングを設けたことを特徴とする、請求項1または2に記載の多段圧縮機。   The multistage compressor according to claim 1 or 2, wherein a lip ring is provided on a locking piston of the low-pressure compressor and a locking piston of the high-pressure compressor.
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