JP6994397B2

JP6994397B2 - 往復動圧縮機

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Publication number: JP6994397B2
Application number: JP2018013969A
Authority: JP
Inventors: 孝史大久野; 勝広瀬山; 見治名倉
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 2018-01-30
Filing date: 2018-01-30
Publication date: 2022-01-14
Anticipated expiration: 2038-01-30
Also published as: KR102136735B1; KR20190092280A; EP3517781B1; CN110094328A; CN110094328B; EP3517781A1; JP2019132171A

Description

本発明は、ガスを圧縮する往復動圧縮機に関する。

往復動圧縮機（以下、「圧縮機」と称される）は、ピストンをシリンダ内で往復動させ、シリンダ内のガスを圧縮する。クランクシャフトの回転力を、ピストンを往復動させる力としてピストンへ伝達するピストンロッドは、シリンダの下端に形成された開口部を閉じるシリンダヘッドを貫通する。一般的に、ピストンロッドとシリンダヘッドとの間の境界空間を通じたガスの漏出は、環状のロッドパッキンによって防がれる（特許文献１を参照）。

特開２０１６－１５３６３７号公報

ロッドパッキンは、圧縮機の中で摩耗のリスクが最も高い部位のうちの１つである。特許文献１によれば、ロッドパッキンを交換する作業者は、クロスヘッドが収容されたヘッドケースから、ヘッドケースに固定された筒状のアダプタを分離し、その後、ピストンロッドの基端部をクロスヘッドから切り離す。その後、作業者は、クロスヘッド及びヘッドケースから分離された上部構造を分解し、摩耗したロッドパッキンを新しいロッドパッキンと交換する。すなわち、作業者は、従来の圧縮機の構造の下では、ロッドパッキンを交換するために圧縮機の様々な部位を分解しなければならない。このことは、ロッドパッキンの交換に長い期間が必要とされることを意味する。

従来技術に係る他の圧縮機に関して、ロッドパッキンは圧縮機内で下側から固定されていることもある。この場合、ロッドパッキンを交換する作業者は圧縮機の外面に設けられたメンテナンス用の窓部から圧縮機内に入り、ロッドパッキンを取り外す作業をしなければならない。このとき、作業者はロッドパッキンの大きな重量を支えながらロッドパッキンを取り外す必要があるので、ロッドパッキンの取り外し作業は困難となる。

本発明は、ロッドパッキンの交換を容易とする往復動圧縮機を提供することを目的とする。

本発明の一局面に係る往復動圧縮機は、シリンダ内に収容されたピストンとクランク機構とに連結されたピストンロッドと、前記ピストンロッドの外周面に摺接される内周縁を有し、前記シリンダ内のガスが前記ピストンロッドの前記外周面の周囲の空隙を通じて漏出することを防止する環状のロッドパッキンと、前記ピストンロッドが貫通した状態で前記シリンダの下端に形成された開口部を閉じ、且つ、前記ロッドパッキンを収容する収容室が形成されたシリンダヘッドと、前記ピストンロッドが貫通した状態で前記収容室を閉じるように前記シリンダヘッド上に配置されたフランジと、を備える。前記ピストンロッドは、前記ロッドパッキンによって摺接される第１ロッド部と、前記第１ロッド部の先端から延設され、前記ピストンに形成された挿通穴に挿通された第２ロッド部と、を含む。前記ピストンは、前記第２ロッド部から分離可能である。前記第２ロッド部の直径は、前記第１ロッド部の直径以下である。前記フランジは、前記収容室内の前記ロッドパッキンと連結されており、且つ、前記ピストンロッドが貫通した状態で、前記ロッドパッキンとともに前記シリンダヘッドから上方に分離可能である。

上記の構成によれば、ピストンは、ピストンの挿通穴へ挿通された第２ロッド部から分離可能であり、且つ、第２ロッド部の直径は、第１ロッド部の直径以下であるので、第２ロッド部からピストンを取り除いた後、作業者は、ロッドパッキンを第１ロッド部から第２ロッド部に向けて引き抜くことができる。このため、クランク機構とピストンロッドとの間の分解を必要とする従来の往復動圧縮機の構造とは異なり、作業者は、ピストンロッドとクランク機構との間の連結を維持したまま、摩耗したロッドパッキンを新しいロッドパッキンに交換することができる。ロッドパッキンは、シリンダヘッドに形成された収容室に配置されており、フランジは、ロッドパッキンが収容された収容室を閉じるようにシリンダヘッド上に配置されている。フランジは、ロッドパッキンと連結されているので、ロッドパッキンを交換する作業者は、フランジ及びロッドパッキンを一体的に取り扱うことができる。すなわち、フランジは、ピストンロッドが貫通した状態で、シリンダヘッドから上方に分離可能であるので、作業者は、フランジ及びロッドパッキンを一体的に引き上げ、ピストンが取り除かれた後の第２ロッド部から引き抜くことができる。このため、作業者は、フランジ及びロッドパッキンを下支えすることなく、フランジ及びロッドパッキンをピストンロッドから分離することができる。この間、ピストンロッドとクランク機構との間の連結は、維持されるので、上述の往復動圧縮機は、従来の往復動圧縮機よりも少ない部位の分解しか必要としない。この結果、作業者は、短時間でロッドパッキンを容易に交換することができる。

上記の構成に関して往復動圧縮機は、前記ピストンから突出した前記第２ロッド部の先端部に形成された雄ネジ部に螺合され、前記ピストンを前記第２ロッド部に固定するナットを更に備えてもよい。前記第１ロッド部の前記先端は、前記第１ロッド部と前記第１ロッド部よりも細い前記第２ロッド部との間の直径差によって形成された環状の段差面を含んでもよい。前記ピストンは、前記ピストンロッドの延設方向において前記段差面と前記ナットとによって挟まれてもよい。

上記の構成によれば、第２ロッド部は第１ロッド部よりも細いので、段差面が第１ロッド部と第２ロッド部との間の直径差によって第１ロッド部の先端に形成される。段差面はナットと協働してピストンロッドの延設方向においてピストンを挟むように形成されているので、作業者が第２ロッド部をピストンに挿通させると、ピストンは段差面に引っ掛かり、段差面によって支持されることができる。作業者が、その後、第２ロッド部の雄ネジ部にナットを螺合させると、ピストンは、ナットと段差面とによってピストンロッドの延設方向に挟まれ、ピストンロッドに安定的に固定されることができる。

作業者がナットを緩めると、ピストンはピストンロッドから分離されることができる。第２ロッド部は第１ロッド部よりも細いので、第１ロッド部に摺接されるロッドパッキンは、その後、第２ロッド部に向けて引き抜かれることができる。この間、ピストンロッドとクランク機構との間の連結は維持されることができるので、上述の往復動圧縮機は、従来の往復動圧縮機よりも少ない部位の分解しか必要としない。この結果、作業者は、短時間でロッドパッキンを容易に交換することができる。

上記の構成に関して往復動圧縮機は、前記第２ロッド部の先端部に形成された雄ネジ部に螺合され、前記ピストンを前記第２ロッド部に固定するナットと、前記ピストンロッドの延設方向において前記ナットと協働して前記ピストンを挟むように前記ピストンロッドに取り付けられたリング部材と、を更に備えてもよい。前記リング部材は、前記第１ロッド部よりも直径において大きく、且つ、前記ピストンロッドから取り外し可能であってもよい。

上記の構成によれば、リング部材は、第１ロッド部よりも直径において大きいので、作業者が第２ロッド部をピストンの挿通孔に挿入すると、ピストンはリング部材に引っ掛かり、ピストンロッドの延設方向において位置決めされる。その後、作業者がナットをピストンから突出した第２ロッド部の先端部に形成された雄ネジ部に螺合すると、ピストンはナットとリング部材とによってピストンロッドの延設方向において挟まれ、ピストンロッドに安定的に固定されることができる。

作業者がナットを緩めると、ピストンはピストンロッドから分離されることができる。作業者は、その後、リング部材をピストンロッドから取り外すことができる。第２ロッド部の直径は、第１ロッド部の直径以下であるので、ロッドパッキンは、その後、第２ロッド部に向けて引き抜かれることができる。この間、ピストンロッドとクランク機構との間の連結は維持されることができるので、上述の往復動圧縮機は、従来の往復動圧縮機よりも少ない部位の分解しか必要としない。この結果、作業者は、短時間でロッドパッキンを容易に交換することができる。

上記の構成に関して往復動圧縮機は、前記シリンダの下方で前記ピストンロッドを取り囲み、且つ、前記シリンダヘッドに取り付けられた筒状部材と、前記フランジを前記シリンダヘッドに締結するための締結具と、を更に備えてもよい。前記締結具は、前記フランジと前記シリンダヘッドとの間の締結を解除するための操作を受ける頭部を含んでもよい。前記頭部は、前記筒状部材の内部空間に臨み、且つ、前記筒状部材に形成された開口窓からアクセス可能であってもよい。

上記の構成によれば、作業者は、締結具を用いてフランジをシリンダヘッドに締結することができる。締結具の頭部は、シリンダの下方でピストンロッドを取り囲むとともにシリンダヘッドに取り付けられた筒状部材の内部空間に臨むので、作業者は、締結具の頭部に、筒状部材に形成された開口窓からアクセスし、フランジとシリンダヘッドとの間の締結を解除する操作をすることができる。上述の如く、その後、作業者は、フランジ及びロッドパッキンをピストンロッドに貫通されたままシリンダヘッドから上方に分離することができる。すなわち、作業者はフランジ及びロッドパッキンを下支えすることなくフランジ及びロッドパッキンをピストンロッドから分離することができる。この間、ピストンロッドとクランク機構との間の連結は維持されることができるので、上述の往復動圧縮機は、従来の往復動圧縮機よりも少ない部位の分解しか必要としない。この結果、作業者は、短時間でロッドパッキンを容易に交換することができる。

上記の構成に関して往復動圧縮機は、前記シリンダヘッドと前記フランジとの間の境界からの前記ガスの漏出を防ぐ環状のガスケットを更に備えてもよい。前記ガスケットは、前記フランジに取り付けられていてもよい。

上記の構成によれば、環状のガスケットはシリンダヘッドとフランジとの間の境界からのガスの漏出を防ぐので、ガスはシリンダヘッドとフランジとの間の境界から漏出することなくシリンダ内に閉じ込められることができる。ピストンはシリンダ内で往復動するので、シリンダ内に閉じ込められたガスはピストンによって圧縮される。

ガスケットはフランジに取り付けられているので、フランジがピストンロッドによって貫通されたままシリンダヘッドから上方に分離されると、フランジと一体的にシリンダヘッドから上方に分離されることができる。ガスケットを往復動圧縮機から取り出すための専用の作業は必要とされないので、作業者は、短時間でガスケット及びロッドパッキンを容易に交換することができる。

上述の往復動圧縮機は、ロッドパッキンの交換を容易とする構造を有することができる。

第１実施形態の往復動圧縮機の概略的な断面図である。図１に示される往復動圧縮機のピストンロッドの概略的な正面図である。図１に示される往復動圧縮機のフランジの概略的な断面図である。図３Ａに示されるフランジの概略的な底面図である。代替的なピストンロッドの概略的な正面図である（第２実施形態）。第３実施形態の圧縮機の概略的な断面図である。

＜第１実施形態＞
図１は、第１実施形態の往復動圧縮機（以下、「圧縮機１００」と称される）の概略的な断面図である。図１を参照して、圧縮機１００が説明される。

圧縮機１００は略円筒状のシリンダ１１０を備える。シリンダ１１０は略円筒状の部位である。図１に示される鉛直軸線ＶＡＸはシリンダ１１０の中心軸に略一致するように描かれている。鉛直軸線ＶＡＸはシリンダ１１０の上端及び下端に形成された開口部に直交する。

シリンダ１１０の周壁には、ガスが流入する吸引口１１１及びシリンダ１１０内で圧縮されたガスが吐出される２つの吐出口１１２，１１３が形成される。吸引口１１１及び吐出口１１２，１１３は、シリンダ１１０の周壁に形成された流路を通じて、シリンダ１１０によって囲まれた内部空間に連通される。

圧縮機１００は２つのシリンダヘッド１２１，１２２を備える。シリンダヘッド１２１は、シリンダ１１０の上端に形成された開口部を閉じる。シリンダヘッド１２２は、シリンダ１１０の下端に形成された開口部を閉じる。シリンダ１１０及びシリンダヘッド１２１，１２２はガスが圧縮される内部空間を形成する。ガスは、吸引口１１１を通じてシリンダ１１０及びシリンダヘッド１２１，１２２によって囲まれた内部空間へ吸引され、内部空間で圧縮処理を受ける。その後、圧縮されたガスは吐出口１１２，１１３を通じて排出される。

圧縮機１００は、ピストン１３０と、ピストンロッド１４０と、クランク機構１５０と、フランジ１４６と、を含む。クランク機構１５０は、シリンダ１１０内に配置されたピストン１３０を鉛直軸線ＶＡＸに沿って往復動させるための駆動力を生成する。クランク機構１５０が生成した駆動力は、クランク機構１５０とピストン１３０とに連結されたピストンロッド１４０によってピストン１３０へ伝達される。この結果、ピストン１３０はシリンダ１１０内で鉛直軸線ＶＡＸに沿って往復動することができる。フランジ１４６は、ピストンロッド１４０をクランク機構１５０に連結するために用いられる。

ピストン１３０は、鉛直軸線ＶＡＸに略一致する中心軸を有する略円柱状の部材である。シリンダ１１０及びシリンダヘッド１２１，１２２によって囲まれた内部空間は、ピストン１３０によって２つの圧縮室に分けられる。２つの圧縮室のうち一方は、ピストン１３０の上面と、上側のシリンダヘッド１２１の下面と、シリンダ１１０の内周面と、によって囲まれた空間である。図１に示されるピストン１３０は、上死点にあり、ピストン１３０の上面、上側のシリンダヘッド１２１の下面及びシリンダ１１０の内周面によって囲まれた空間は最小化されている。２つの圧縮室のうち他方は、ピストン１３０の下面と、下側のシリンダヘッド１２２の上面と、シリンダ１１０の内周面と、によって囲まれた空間である。図１に示されるピストン１３０は上述の如く上死点にあるので、ピストン１３０の下面、下側のシリンダヘッド１２２の上面及びシリンダ１１０の内周面によって囲まれた空間は最大化されている。このとき、ガスは吸引口１１１を通じて、ピストン１３０の下面、下側のシリンダヘッド１２２の上面及びシリンダ１１０の内周面によって囲まれた空間に吸引される。その後、ピストン１３０が下降すると、ピストン１３０の下面、下側のシリンダヘッド１２２の上面及びシリンダ１１０の内周面によって囲まれた空間は縮小され、ガスは圧縮される。圧縮されたガスは、吐出口１１２，１１３から吐出される。

クランク機構１５０は、ピストン１３０の下方に配置されている。クランク機構１５０は、クランクシャフト１５１と、コネクティングロッド１５２と、クロスヘッド１５３と、中空のクランクケース１５４と、略円筒状のヘッドケース１５５と、を含むことができる。クランクシャフト１５１は、鉛直軸線ＶＡＸに直交する所定の回転軸ＲＡＸに沿って延設されたクランクケース１５４内に収容されている。クランクシャフト１５１は、クランクケース１５４によって両持ち支持され回転軸ＲＡＸ周りに回転する。コネクティングロッド１５２の下端はクランクシャフト１５１に連結される。クランクシャフト１５１及びコネクティングロッド１５２の連結部位は回転軸ＲＡＸ周りに周回する。ヘッドケース１５５は鉛直軸線ＶＡＸに略一致する中心軸を有する。ヘッドケース１５５はクランクケース１５４の上面に固定される。クロスヘッド１５３はヘッドケース１５５内に収容された略円柱状の部材であり、鉛直軸線ＶＡＸと略一致する中心軸を有する。クロスヘッド１５３はコネクティングロッド１５２の上端に連結される。クロスヘッド１５３の外周面はヘッドケース１５５の内周面に近接されるので、水平方向におけるクロスヘッド１５３の変位はクロスヘッド１５３によって規制される。一方、ヘッドケース１５５は、鉛直方向におけるクロスヘッド１５３の変位を許容する。クランクシャフト１５１が回転軸ＲＡＸ周りに回転している間、コネクティングロッド１５２は水平方向の変位成分を吸収するように姿勢を変え、垂直方向の変位成分のみがクロスヘッド１５３に伝達される。この結果、クロスヘッド１５３はヘッドケース１５５内で鉛直軸線ＶＡＸに沿って往復動することができる。

ピストンロッド１４０は鉛直軸線ＶＡＸに沿って延設された棒状の部材である。すなわち、ピストンロッド１４０は鉛直軸線ＶＡＸに略一致する中心軸を有する。ピストンロッド１４０の下端はクロスヘッド１５３の上面に固定される一方で、ピストンロッド１４０の上部はピストン１３０に連結される。したがって、鉛直軸線ＶＡＸに沿うクロスヘッド１５３の往復動はピストンロッド１４０によってピストン１３０に伝達される。この結果、ピストン１３０は、シリンダ１１０内で鉛直軸線ＶＡＸに沿って往復動することができる。

圧縮機１００は、下側のシリンダヘッド１２２とヘッドケース１５５との間でピストンロッド１４０を取り囲むように形成された筒状部材１６０を示す。シリンダヘッド１２２及びヘッドケース１５５は、筒状部材１６０に固定されている。筒状部材１６０は、シリンダ１１０の内部空間から意図せず漏出したガスを一時的に貯留する貯留空間を形成する。筒状部材１６０内に漏出したガスを排出するための不燃性のパージガス（たとえば、窒素ガス）が筒状部材１６０の貯留空間に供給されてもよい。この結果、シリンダ１１０の内部空間から意図せず漏出したガスは筒状部材１６０から排出されることができる。

下側のシリンダヘッド１２２はピストン１３０とクロスヘッド１５３との間に配置されているので、ピストンロッド１４０によって貫通されるように形成される。圧縮機１００は、シリンダヘッド１２２とピストンロッド１４０との間の隙間からのガスの漏出を防止するロッドパッキン部１７０を含む。

ロッドパッキン部１７０は環状に形成されており、シリンダヘッド１２２に取り付けられている。ロッドパッキン部１７０の内周縁がシリンダ１２２に取り付けられたピストンロッド１４０の外周面に摺接されるように、ロッドパッキン部１７０はピストンロッド１４０によって貫通されるので、圧縮機１００の中で最も摩耗しやすい部位のうちの１つである。したがって、ロッドパッキン部１７０は他の部位よりも高い頻度で交換される必要がある。

図２は、ピストンロッド１４０の概略的な正面図である。図１及び図２を参照して、ピストンロッド１４０が説明される。

ピストンロッド１４０は、第１ロッド部１４１と、第１ロッド部１４１の先端（すなわち、上端）から上方に延びる第２ロッド部１４２と、を含む。第１ロッド部１４１は、ロッドパッキン部１７０の内周縁によって摺接される部位である。第１ロッド部１４１は、クロスヘッド１５３の往復動を第２ロッド部１４２及びピストン１３０へ伝達する。第２ロッド部１４２は、ピストン１３０をピストンロッド１４０に連結するために用いられる部位である。

第１ロッド部１４１は、ロッドパッキン部１７０の内周縁によって摺接される外周面を有する。第１ロッド部１４１の長さは、ピストン１３０及びピストンロッド１４０のストローク長（すなわち、これらが上死点にあるときの位置とこれらが下死点にあるときの位置との差）よりも大きな値に設定されることができる。ピストン１３０及びピストンロッド１４０が上死点と下死点との間で往復動している間、第１ロッド部１４１の外周面はロッドパッキン部１７０の内周面によって摺接され続ける。この結果、ピストン１３０及びピストンロッド１４０が上死点と下死点との間で往復動している間、シリンダ１１０からのガスの漏出は防止される。

第１ロッド部１４１の先端部はピストン１３０の下面において上方に凹設された凹部に挿入される。この結果、ピストン１３０の下部は第１ロッド部１４１に連結される。

第１ロッド部１４１の先端部とは反対の基端部（すなわち、下端部）には、フランジ１４６が取り付けられている。第１ロッド部１４１は、フランジ１４６を介してクロスヘッド１５３に連結されている。

第２ロッド部１４２は、第１ロッド部１４１の先端面（すなわち、上端）から上方に突出し、鉛直軸線ＶＡＸに沿ってピストン１３０を貫通する挿通孔に挿通された棒状の部位である。第１ロッド部１４１とは異なり、第２ロッド部１４２はピストン１３０に全体的に収められている。

第２ロッド部１４２は、第１ロッド部１４１よりも直径において小さい。したがって、第２ロッド部１４２の基端（すなわち、第１ロッド部１４１に連結された第２ロッド部１４２の端部）を取り囲む環状の段差面１４５が、第１ロッド部１４１と第２ロッド部１４２との間の直径差によって第１ロッド部１４１の先端面（すなわち、上端面）として形成される。ピストン１３０は、段差面１４５に引っ掛かり、鉛直軸線ＶＡＸの延設方向において位置決めされる。

圧縮機１００は、第２ロッド部１４２の先端部に取り付けられたナット１３１を備える。ナット１３１は、ピストン１３０の上面に形成された凹部に埋設され、第２ロッド部１４２の先端部（すなわち、上端部）の外周面に形成された雄ネジ部１４４に螺合されている。雄ネジ部１４４は、段差面１４５から上方に離れた位置に形成されている。

ナット１３１が雄ネジ部１４４に締め付けられると、引張応力が第２ロッド部１４２に生ずる。第２ロッド部１４２の引張応力は、ナット１３１と段差面１４５との間の圧縮力としてピストン１３０に作用する。すなわち、ピストン１３０は、鉛直軸線ＶＡＸの延設方向において、ナット１３１と段差面１４５とによって強く挟持されることになる。この結果、ピストン１３０はピストンロッド１４０にしっかりと連結されることができる。

図１に示されるように、ロッドパッキン部１７０は、下側のシリンダヘッド１２２内に形成された収容室に収容されている。収容室より直径において大きく、且つ、収容室の上端に連なる凹部が、シリンダヘッド１２２内に形成されている。圧縮機１００は、シリンダヘッド１２２に形成された凹部に嵌め込まれ、ロッドパッキン部１７０がシリンダヘッド１２２から上方に飛び出すことを防ぐように収容室を閉じる環状のフランジ１２４を備える。

フランジ１２４はロッドパッキン部１７０よりも直径において大きな環状の板部材である。フランジ１２４及びフランジ１２４の下方に連なるロッドパッキン部１７０の形状は、シリンダヘッド１２２に形成された凹部及び凹部から下方に凹設された上述の収容室の形状と相補的である。フランジ１２４が嵌め込まれた凹部とロッドパッキン部１７０が収容された収容室との間の直径差の結果、段差面が、フランジ１２４が嵌め込まれた凹部とロッドパッキン部１７０が収容された収容室との間に形成される。フランジ１２４の外周部は、凹部と収容室との間の直径差によって凹部と収容室との間の境界に形成された段差面に引っ掛かり、フランジ１２４は凹部内で保持されることができる。

ロッドパッキン部１７０は複数のロッドパッキン１７１を含む。これらのロッドパッキン１７１は、フランジ１２４から鉛直軸線ＶＡＸに沿って下方に連設される。

圧縮機１００は、ロッドパッキン部１７０の複数のロッドパッキン１７１を一体的に連結する複数の連結ネジ１７２を備える（図１を参照）。これらの連結ネジ１７２は、複数のロッドパッキン１７１を鉛直軸線ＶＡＸに略平行に貫通し、フランジ１２４に形成された雌ネジ孔に螺合される。この結果、複数のロッドパッキン１７１はフランジ１２４と一体化される。

圧縮機１００は、複数の連結ネジ１７２に加えて、ロッドパッキン部１７０の外周縁の傍で鉛直軸線ＶＡＸに略平行に延設された複数の締結具１２５を備える。複数の締結具１２５は、シリンダヘッド１２２を貫通し、ロッドパッキン部１７０の外周縁から外方に突出した部位においてフランジ１２４に形成された複数の雌ネジ孔にそれぞれ螺合される。この結果、フランジ１２４はシリンダヘッド１２２に締結される。一般的なネジ部材が複数の締結具１２５として用いられることができる。

複数の締結具１２５それぞれは、フランジ１２４とシリンダヘッド１２２との間の締結を解除するための操作を受ける頭部２２３を含む。複数の締結具１２５それぞれの頭部２２３は、上述の筒状部材１６０の内部空間に現れる。これらの締結具１２５の頭部２２３へのアクセスを可能にする開口窓１６１が、筒状部材１６０の周壁に形成されている。

（フランジ）
図１に示されるように、フランジ１２４は鉛直軸線ＶＡＸ周りにおいてシリンダヘッド１２２の上面に形成された凹部に嵌め込まれるので、ガスの漏出を引き起こし得る境界がフランジ１２４とシリンダヘッド１２２との間に形成される。圧縮機１００はフランジ１２４とシリンダヘッド１２２との間の境界を通じたガスの漏出を防ぐ構造を有することが好ましい。

図３Ａは、フランジ１２４の概略的な断面図である。図３Ｂは、フランジ１２４の概略的な底面図である。図１、図３Ａ及び図３Ｂを参照して、フランジ１２４とシリンダヘッド１２２との間の境界を通じたガスの漏出を防ぐための構造が説明される。

フランジ１２４は、上部１２６と下部１２７と中間部１２８とに大別される。上部１２６は、シリンダヘッド１２２の上面に形成された凹部に嵌め込まれ、シリンダ１１０の内部空間に臨む上面を形成する。下部１２７は、上部１２６の下方に位置する薄い円板状の部位である。下部１２７は、直径において上部１２６より小さい。下部１２７は、ロッドパッキン部１７０の上面に圧接される下面を形成する。下部１２７には複数の連結ネジ１７２が螺合される複数の雌ネジ孔１２９が下部１２７から上方に穿設されている。中間部１２８は、上部１２６と下部１２７との間に位置する薄い円板状の部位である。中間部１２８は、直径において、下部１２７よりも大きく、上部１２６よりも小さい。中間部１２８から径方向において外方にはみ出した上部１２６の外周部には、複数の締結具１２５がそれぞれ螺合される複数の雌ネジ孔２２１が形成されている。

フランジ１２４の下部１２７は、中間部１２８に連結される薄い上円板部位２２５と、上円板部位２２５の下方に下円板部位２２６とに大別される。上円板部位２２５は下円板部位２２６より直径において小さい。この結果、下円板部位２２６と中間部１２８との下面との間には、環状の溝部２２２が形成される。

図３Ａ及び図３Ｂは、フランジ１２４とシリンダヘッド１２２との間に形成された境界からのガスの漏出を防ぐ環状のガスケット１８０を示す。ガスケット１８０は、環状のシールリング部１８１と複数の突出片１８２とを含む。シールリング部１８１は、フランジ１２４とシリンダヘッド１２２との間に形成された境界からのガスの漏出を防ぐ部位である。複数の突出片１８２は、フランジ１２４が上方に変位されているとき、ガスケット１８０及びフランジ１２４の接続状態を維持するために用いられる。

シールリング部１８１は略円環状の平板である。図３Ｂに示されるように、シールリング部１８１は、径方向において下部１２７の外方に現れる中間部１２８の環状の下面に沿って配設される。シールリング部１８１は、中間部１２８の環状の下面と、ロッドパッキン部１７０が収容される収容室及びフランジ１２４が嵌め込まれる凹部との間の直径差によって形成された段差面２２４と、によって挟まれる。複数の締結具１２５が複数の雌ネジ孔２２１に螺合されると、シールリング部１８１は、中間部１２８の環状の下面とシリンダヘッド１２２の段差面２２４とによって圧縮され、フランジ１２４とシリンダヘッド１２２との間に形成された境界からのガスの漏出が防止される。

複数の突出片１８２それぞれは、シールリング部１８１の内周縁から鉛直軸線ＶＡＸに向けて突出する。複数の突出片１８２は、溝部２２２に嵌め込まれ、ガスケット１８０はフランジ１２４に係合される。図３Ｂに示される点線円は、溝部２２２の底を形成する上円板部位２２５の外周輪郭を表している。

図３Ｂに示されるように、複数の突出片１８２に相補的な複数の切欠部が、下円板部位２２６に形成されている。作業者は、複数の突出片１８２が複数の切欠部に位置的に一致するように、ガスケット１８０を中間部１２８の下面に当接させる。その後、作業者は、ガスケット１８０を鉛直軸線ＶＡＸ周りに回転させる。この結果、突出片１８２は溝部２２２に嵌め込まれる。

ロッドパッキン部１７０の取り出し方法が以下に説明される。

工具を持った作業者は、開口窓１６１を通じて締結具１２５の頭部２２３にアクセスし、締結具１２５を緩めることができる。複数の締結具１２５がシリンダヘッド１２２から取り外された後、作業者は、シリンダヘッド１２１をシリンダ１１０の上端（すなわち、シリンダ１１０の端部のうちクランク機構１５０から遠い端部）から取り外す。その後、作業者は、ピストンロッド１４０の上端に取り付けられたナット１３１を緩め、ピストン１３０をピストンロッド１４０から分離することができる。ピストン１３０が取り除かれた後、作業者は、フランジ１２４をピストンロッド１４０に沿って上方に引き上げることができる。上述の如く、ロッドパッキン部１７０は複数の連結ネジ１７２によってフランジ１２４と一体化されているので、フランジ１２４が上方に引き上げられると、ロッドパッキン部１７０もフランジ１２４とともに上方に引き上げられることができる。上述の如く、フランジ１２４にはガスケット１８０が係合されているので、ガスケット１８０もフランジ１２４とともに引き上げられることになる。ピストンロッド１４０の第２ロッド部１４２は、第１ロッド部１４１よりも細く、且つ、シリンダヘッド１２１、ナット１３１及びピストン１３０が除去されているので、第１ロッド部１４１より上方の部位は、フランジ１２４、ロッドパッキン部１７０及びガスケット１８０の内径を上回る直径を有さない。したがって、フランジ１２４、ロッドパッキン部１７０及びガスケット１８０は、円滑に引き上げられ、第２ロッド部１４２の上端から引き抜かれることができる。

圧縮機１００では、ロッドパッキン部１７０が少ない分解工程の下で取り出されるので、作業者は、ロッドパッキン部１７０を短時間で交換することができる。加えて、ロッドパッキン部１７０が連結されたフランジ１２４にはガスケット１８０が取り付けられているので、作業者は、フランジ１２４と同時にガスケット１８０も取り出すことができる。ガスケット１８０を取り出すための専用の作業は必要とされないので、ロッドパッキン部１７０の交換は効率的に行われることができる。

上述の如く、フランジ１２４はシリンダヘッド１２２に引っ掛かり、複数の締結具１２５が除去された後も、シリンダヘッド１２２から落下しない。したがって、作業者は、ロッドパッキン部１７０を交換するための分解作業を安全に遂行することができる。

本実施形態のガスケット１８０の取付に関して、作業者はフランジ１２４に形成された切欠部にガスケット１８０の突出片１８２を合わせた後にガスケット１８０を鉛直軸線ＶＡＸ周りに回転させ、突出片１８２をフランジ１２４に形成された溝部２２２に嵌め込む。しかしながら、作業者はフランジ１２４に形成された切欠部に突出片１８２を合わせることなく、突出片１８２をスナップフィット式に溝部２２２に嵌め込んでもよい。したがって、切欠部はガスケット１８０に形成されていなくてもよい。

本実施形態のガスケット１８０の取付に関して、突出片１８２は扇形である。しかしながら、突出片は他の形状を有していてもよい。たとえば、突出片はシリンダヘッド１２１とフランジ１２４とによって挟まれたシールリング部１８１から内方にはみ出た環状部位であってもよい。この場合、ガスケット１８０は全体的に環状に形成されることができる。

本実施形態のガスケット１８０の取付に関して、ガスケット１８０の突出片１８２が嵌め込まれる溝部２２２がフランジ１２４に形成されている。しかしながら、溝部がガスケットの周縁に形成される一方で溝部に相補的な突部がフランジに形成されてもよい。ガスケットは溝部と突部との係合によってフランジと一体化され、フランジとともにピストンロッド１４０，１４０Ａから引き抜かれることができる。

＜第２実施形態＞
第１実施形態では、ピストンは第１ロッド部と第２ロッド部との直径差によって形成された段差面によってピストンロッドの延設方向において位置決めされる。しかしながら、ピストンはピストンロッドに取り付けられた位置決め部材によってピストンロッドの延設方向において位置決めされてもよい。第２実施形態において、ピストンロッドに取り付けられた位置決め部材を有する往復動圧縮機が説明される。

図４は、ピストンロッド１４０Ａの概略的な正面図である。ピストンロッド１４０Ａは、図１を参照して説明されたピストンロッド１４０に代替されることができる。図１及び図４を参照して、ピストンロッド１４０Ａが説明される。

図４は、ピストンロッド１４０Ａに加えて、ロッドパッキン部１７０、フランジ１２４，１４６及びナット１３１を示す。第１実施形態の説明は、これらの要素に援用される。

ピストンロッド１４０Ａは、第１ロッド部１４１Ａと第１ロッド部１４１Ａの先端（すなわち、上端）から鉛直軸線ＶＡＸに沿って上方に延びる第２ロッド部１４２Ａとを含む。第１実施形態と同様に、第１ロッド部１４１Ａはロッドパッキン部１７０によって摺接される。第１ロッド部１４１Ａの直径は全長に亘って略一定である。この点において、直径において大きな上部分と直径において小さな下部分とを有する第１ロッド１４１（図１を参照）とは相違する。第１実施形態と同様に、第２ロッド部１４２Ａは第１ロッド部よりも細く、環状の段差面１４５が、第１ロッド部１４１Ａと第２ロッド部１４２Ａとの直径差によって第１ロッド部１４１Ａの先端面として形成される。第２ロッド部１４２Ａの先端部の外周面には雄ネジ部１４４が形成されている。第１実施形態とは異なり、追加的な雄ネジ部１４７が第２ロッド部１４２Ａの基端部の外周面に形成されている。

図４は、上述の位置決め部材として機能するリング部材１９０を示す。リング部材１９０は第２ロッド部１４２Ａによって挿通され、第２ロッド部１４２Ａの基端部の雄ネジ部１４７に螺合される。

リング部材１９０の下面には、上方に凹設された凹部が形成されている。リング部材１９０が第２ロッド部１４２Ａの雄ネジ部１４７に完全に螺合されると、第１ロッド部１４１Ａの上端はリング部材１９０の下面に形成された凹部に嵌め込まれる。この結果、ピストンロッド１４０Ａは段差面１４５の下方の位置から段差面１４５の上方の雄ネジ部１４７の上端までの区間に亘ってリング部材１９０によって補強される。リング部材１９０はピストン１３０Ａからの力を受け止めることができるので、ピストンロッド１４０Ａは段差面１４５の周囲において過度に大きな力を受けない。

図４は、第１実施形態のピストン１３０に代替されるピストン１３０Ａを示す。第１実施形態と同様に、鉛直軸線ＶＡＸに沿って延びる挿通孔がピストン１３０Ａに形成されている。第２ロッド部１４２Ａが、ピストン１３０Ａの挿通孔に挿通されると、ピストン１３０Ａは第２ロッド部１４２Ａの基端部の雄ネジ部１４７に螺合されたリング部材１９０に引っ掛かり、鉛直軸線ＶＡＸの延設方向において位置決めされる。このとき、リング部材１９０は、ピストンロッド１３０Ａの下面に形成された凹部（リング部材１９０と相補的な凹部）に部分的に没入される。作業者は、その後、第２ロッド部１４２Ａの先端部に形成された雄ネジ部１４４に取り付けられたナット１３１を締め、ピストン１３０Ａを第２ロッド部１４２Ａに取り付けることができる。

ピストン１３０Ａがピストンロッド１４０Ａに取り付けられる前、ナット１３１は第２ロッド部１４２Ａの先端部の雄ネジ部１４４から取り外される一方で、リング部材１９０は第２ロッド部１４２Ａの基端部の雄ネジ部１４７に螺合される。その後、作業者は、第２ロッド部１４２Ａをピストン１３０Ａの挿通孔に挿通させる。この結果、リング部材１９０の上端面はピストン１３０Ａの凹部の天面に当接され、ピストン１３０Ａは鉛直軸線ＶＡＸの延設方向において位置決めされる。作業者は、その後、雄ネジ部１４４にナット１３１を螺合させる。ナット１３１がリング部材１９０から上方に離れた位置に形成された雄ネジ部１４４に締め付けられると、引張応力が第２ロッド部１４２Ａに生ずる。第２ロッド部１４２Ａの引張応力は、ナット１３１とリング部材１９０との間の圧縮力としてピストン１３０Ａに作用する。すなわち、ピストン１３０Ａは、鉛直軸線ＶＡＸの延設方向において、ナット１３１とリング部材１９０とによって強く挟持されることになる。この結果、ピストン１３０Ａはピストンロッド１４０Ａにしっかりと連結されることができる。

ロッドパッキン部１７０の取り外しに関して、工具を持った作業者は、第１実施形態と同様に、筒状部材１６０の開口窓１６１を通じて締結具１２５の頭部２２３にアクセスし、締結具１２５を緩めることができる。複数の締結具１２５がシリンダヘッド１２１から取り外された後、作業者は、上側のシリンダヘッド１２１をシリンダ１１０の上端から取り外してもよい。その後、作業者は、ピストンロッド１４０Ａの上端に取り付けられたナット１３１を緩め、ピストン１３０Ａをピストンロッド１４０Ａから分離することができる。ピストン１３０Ａが取り除かれた後、作業者は、リング部材１９０を緩め、第２ロッド部１４２Ａから引き抜くことができる。リング部材１９０が第２ロッド部１４２Ａから取り除かれた後、作業者は、フランジ１２４をピストンロッド１４０Ａに沿って上方に引き上げることができる。上述の如く、ロッドパッキン部１７０は複数の連結ネジ１７２によってフランジ１２４と一体化されているので、フランジ１２４が上方に引き上げられると、ロッドパッキン部１７０もフランジ１２４とともに上方に引き上げられることができる。ピストンロッド１４０Ａの第２ロッド部１４２Ａは、第１ロッド部１４１Ａよりも細く、且つ、シリンダヘッド１２１、ナット１３１、ピストン１３０Ａ及びリング部材１９０が除去されているので、第１ロッド部１４１Ａより上方の部位は、フランジ１２４及びロッドパッキン部１７０の内径を上回る直径を有さない。したがって、フランジ１２４及びロッドパッキン部１７０は、円滑に引き上げられ、第２ロッド部１４２Ａの上端から引き抜かれることができる。

本実施形態に関して、第１ロッド部１４１Ａ及び第２ロッド部１４２Ａの間に段差面１４５が形成される。しかしながら、第１ロッド部１４１Ａ及び第２ロッド部１４２Ａの間の境は、第１ロッド部１４１Ａから第２ロッド部１４２Ａに向けて狭まるテーパ形状を有してもよい。リング部材は、第１ロッド部１４１Ａと第２ロッド部１４２Ａとの間のテーパ形状に嵌め込まれるように形成されてもよい。したがって、上述の実施形態では第１ロッド部と第２ロッド部との間の境の特定の形状に限定されない。

本実施形態に関して、リング部材１９０はピストン１３０Ａの下面に形成された凹部に没入されている。この結果、ピストン１３０Ａの下面に現れる挿通孔の開口縁はリング部材１９０の周面に接触するので、リング部材１９０は挿通孔の開口縁からの強い力を受け止めることができる一方で、ピストンロッド１４０Ａは、挿通孔の開口縁からの強い力を直接的には受けない。すなわち、ピストンロッド１４０Ａは、リング部材１９０によってピストン１３０Ａから保護されることができる。しかしながら、ピストンロッド１４０Ａが十分な機械的強度を有するならば、挿通孔の開口縁はピストンロッド１４０Ａに直接的に接触してもよい。リング部材の上面が段差面１４５に面一となるようにリング部材がピストンロッド１４０Ａに取り付けられるならば、挿通孔の開口縁は第２ロッド部１４２Ａの基端部に接触する。この場合、ピストン１３０Ａは段差面１４５とリング部材１９０の上面とによって支持されることができる。

本実施形態に関して、リング部材１９０の下面はピストン１３０Ａの下面と略面一である。しかしながら、リング部材１９０の下面は、ピストン１３０Ａの下面よりも上方に位置してもよい。この場合において、ピストン１３０Ａの下面に現れる挿通孔の開口縁はリング部材１９０の周面から離されることができる。したがって、ピストンロッド１４０Ａは、挿通孔の開口縁からの過度に大きな負荷を受けにくくなる。

本実施形態に関して、リング部材１９０は、第２ロッド部１４２Ａの基端部に形成された雄ネジ部１４７に螺合されている。しかしながら、リング部材は、第１ロッド部の先端部に形成された雄ネジ部に螺合されてもよい。

＜第３実施形態＞
図５は第３実施形態の圧縮機１００Ｂの概略的な断面図である。図１及び図５を参照して圧縮機１００Ｂが説明される。

圧縮機１００Ｂは、第１実施形態の圧縮機１００とはガスケットの配置位置においてのみ相違する。したがって、ガスケットを除いて第１実施形態の説明は圧縮機１００Ｂに援用される。

圧縮機１００Ｂは、第１実施形態に関連して説明されたガスケット１８０とは異なる位置に配置されたガスケット１８０Ｂを備える。第１実施形態のガスケット１８０がフランジ１２４の下面とシリンダヘッド１２２に形成された凹部内のシリンダヘッド１２２の上面とによって圧縮されているのに対して、第３実施形態のガスケット１８０Ｂはロッドパッキン部１７０の下面とロッドパッキン部１７０が収容された収容室内のシリンダヘッド１２２の上面とによって圧縮されている。

ガスケット１８０Ｂは、環状の薄板である。ガスケット１８０Ｂの中心の開口領域をピストンロッド１４０は貫通し、ガスケット１８０Ｂによって周方向において囲まれる。ガスケット１８０Ｂは、フランジ１２４とシリンダヘッド１２２との間に形成された境界を通じてロッドパッキン部１７０が収容された収容室内に流入したガスがピストンロッド１４０の外周面とシリンダヘッド１２２の内周面との間の薄い環状空間並びにシリンダヘッド１２２の下方に配置された筒状部材１６０の内部空間へ流入することを防止する。

上述の実施形態に関して、ピストンロッド１４０，１４０Ａは、直径において異なる第１ロッド部１４１，１４１Ａ及び第２ロッド部１４２，１４２Ａを有する。しかしながら、第２ロッド部は第１ロッド部と同じ太さであってもよい。この場合、ピストン１３０，１３０Ａを支持するためのリング部材は、ピストンロッドの中間位置に取り付けられる。リング部材の取付位置は、第１ロッド部と第２ロッド部との間の境となる。すなわち、リング部材より上方に位置するピストンロッドの部位は第２ロッド部に相当する。リング部材より下方に位置するピストンロッドの部位は第１ロッド部に相当する。第２実施形態に関連して説明されたリング部材１９０と同様に、第１ロッド部と第２ロッド部との間の境に配置されたリング部材は、ピストンロッドから取り外し可能に形成される。たとえば、リング部材は、第１ロッド部及び第２ロッド部の境に形成された雄ネジ部に螺合するように形成されることができる。作業者は、ピストン及びリング部材をピストンロッドから順に取り外し、第１ロッド部に取り付けられたロッドパッキンを第２ロッド部に向けて引き上げることができる。

上述の実施形態に関して、シリンダ１１０は必ずしも鉛直線方向に伸びる必要はない。

今回開示された実施形態は、全ての点で例示であって、制限的なものではないと解されるべきである。本発明の範囲は、上記した説明ではなくて特許請求の範囲により示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

圧縮機１００，１００Ｂは、圧縮されたガスが必要とされる様々な技術分野に好適に利用される。たとえば、圧縮機は液化天然ガスを積載する船舶に搭載されてもよい。上述の如く、上述の実施形態に係る往復動圧縮機は、ロッドパッキン部の落下のリスクが低くなるような構造を有し、且つ、ロッドパッキン部は上方に引き上げられるように往復動圧縮機から分離されるので、作業者は大型の往復動圧縮機に組み込まれた重いロッドパッキン部を安全に交換することができる。

１００，１００Ｂ・・・・・・・・・・圧縮機（往復動圧縮機）
１１０・・・・・・・・・・・・・・・シリンダ
１２２・・・・・・・・・・・・・・・シリンダヘッド
１２４・・・・・・・・・・・・・・・フランジ
１２５・・・・・・・・・・・・・・・締結具
１３０，１３０Ａ・・・・・・・・・・ピストン
１３１・・・・・・・・・・・・・・・ナット
１４０，１４０Ａ・・・・・・・・・・ピストンロッド
１４１，１４１Ａ・・・・・・・・・・第１ロッド部
１４２，１４２Ａ・・・・・・・・・・第２ロッド部
１４４・・・・・・・・・・・・・・・雄ネジ部
１４５・・・・・・・・・・・・・・・段差面
１５０・・・・・・・・・・・・・・・クランク機構
１６０・・・・・・・・・・・・・・・筒状部材
１６１・・・・・・・・・・・・・・・開口窓
１７１・・・・・・・・・・・・・・・ロッドパッキン
１８０・・・・・・・・・・・・・・・ガスケット
１９０・・・・・・・・・・・・・・・リング部材

Claims

シリンダ内に収容されたピストンとクランク機構とに連結されたピストンロッドと、
前記ピストンロッドの外周面に摺接される内周縁を有し、前記シリンダ内のガスが前記ピストンロッドの前記外周面の周囲の空隙を通じて漏出することを防止する環状のロッドパッキンと、
前記ピストンロッドが貫通した状態で前記シリンダの下端に形成された開口部を閉じ、且つ、前記ロッドパッキンを収容する収容室が形成されたシリンダヘッドと、
前記ピストンロッドが貫通した状態で前記収容室を閉じるように前記シリンダヘッド上に配置されたフランジと、を備え、
前記ピストンロッドは、前記ロッドパッキンによって摺接される第１ロッド部と、前記第１ロッド部の先端から延設され、前記ピストンに形成された挿通穴に挿通された第２ロッド部と、を含み、
前記ピストンは、前記第２ロッド部から分離可能であり、
前記第２ロッド部の直径は、前記第１ロッド部の直径以下であり、
前記フランジは、前記収容室内の前記ロッドパッキンと連結されており、且つ、前記ピストンロッドが貫通した状態で、前記ロッドパッキンとともに前記シリンダヘッドから上方に分離可能である
往復動圧縮機。
前記ピストンから突出した前記第２ロッド部の先端部に形成された雄ネジ部に螺合され、前記ピストンを前記第２ロッド部に固定するナットを更に備え、
前記第１ロッド部の前記先端は、前記第１ロッド部と前記第１ロッド部よりも細い前記第２ロッド部との間の直径差によって形成された環状の段差面を含み、
前記ピストンは、前記ピストンロッドの延設方向において前記段差面と前記ナットとによって挟まれる
請求項１に記載の往復動圧縮機。
前記第２ロッド部の先端部に形成された雄ネジ部に螺合され、前記ピストンを前記第２ロッド部に固定するナットと、
前記ピストンロッドの延設方向において前記ナットと協働して前記ピストンを挟むように前記ピストンロッドに取り付けられたリング部材と、を更に備え、
前記リング部材は、前記第１ロッド部よりも直径において大きく、且つ、前記ピストンロッドから取り外し可能である
請求項１に記載の往復動圧縮機。
前記シリンダの下方で前記ピストンロッドを取り囲み、且つ、前記シリンダヘッドに取り付けられた筒状部材と、
前記フランジを前記シリンダヘッドに締結するための締結具と、を更に備え、
前記締結具は、前記フランジと前記シリンダヘッドとの間の締結を解除するための操作を受ける頭部を含み、
前記頭部は、前記筒状部材の内部空間に臨み、且つ、前記筒状部材に形成された開口窓からアクセス可能である
請求項１に記載の往復動圧縮機。
前記シリンダヘッドと前記フランジとの間の境界からの前記ガスの漏出を防ぐ環状のガスケットを更に備え、
前記ガスケットは、前記フランジに取り付けられている
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の往復動圧縮機。