JPH05141344A - Multistage compressor - Google Patents

Multistage compressor

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JPH05141344A
JPH05141344A JP30513291A JP30513291A JPH05141344A JP H05141344 A JPH05141344 A JP H05141344A JP 30513291 A JP30513291 A JP 30513291A JP 30513291 A JP30513291 A JP 30513291A JP H05141344 A JPH05141344 A JP H05141344A
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Abstract

PURPOSE:To uniformize wear of a piston ring and to improve durability by forming a passage, opened in a piston, within a range of the recessed groove of a piston in a cylinder on the high pressure side with which the lower surface of the first piston ring is brought into contact. CONSTITUTION:When a cylinder 1 on the high pressure side is transferred from a re-expansion stroke to a suction stroke, the upper part pressure of a first piston ring 4 is decreased to a value lower than the lower part pressure thereof, thereby the first ring 4 is pushed up once. Gas in a first ring lower chamber flows through a passage 11 and the inside of a piston 2 and rapidly flows in a crank chamber 1b. Thereby, a pressure in the first ring lower chamber is rapidly decreased. In this case, the first ring 4 is pressed by an upper gas pressure and rapidly lowered and brought into adhesion to the lower surface of a recessed groove 3. Further, since, in a second piston ring 5 also, the upper pressure thereof is higher than the lower pressure thereof, the second piston ring is brought into adhesion to the lower surface of the recessed groove 3 and a back pressure is exerted and forced into adhesion to the inner surface of a cylinder. Thus, a differential pressure between the upper and lower parts of the first ring 4 during each stroke is approximately equal to that between the upper and lower parts of the second ring 5 and reduced to the minimum and wear of the rings may be minimized.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、多段圧縮機の高圧側シ
リンダにおける圧縮行程時の第1,第2ピストンリング
のシール性を確保した上で、これら第1,第2ピストン
リングの摩耗を略均一化した多段圧縮機に関するもので
ある。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention ensures the sealability of the first and second piston rings during the compression stroke in the high-pressure side cylinder of a multi-stage compressor, and prevents the wear of these first and second piston rings. The present invention relates to a substantially uniform multistage compressor.

【0002】[0002]

【従来の技術】ピストンのシール構造の従来技術とし
て、実公平1−7888号公報に見られるものが知られ
ている。この種の技術は、目的の圧力の空気を発生させ
るにあたり、低圧側の第1段階目のシリンダで目的より
も低めの圧力とし、高圧側の第2段階目のシリンダで所
望の圧力とする、いわゆる2段圧縮機のように、低圧側
圧縮部と高圧側圧縮部とを有し、低圧側圧縮部から高圧
側圧縮部へ段階的に空気圧を上昇させる多段圧縮機に用
いられている。このような多段圧縮機においては、図8
に示すように、クランク室1bに設けられたクランクシ
ャフト(図示せず)にコネクチングロッド2a,ピスト
ンピン2bを介して連結され、高圧側圧縮部の高圧側シ
リンダ1内に移動自在に設けられたピストン2により高
圧側シリンダ1の内部に圧縮室1aを形成している。ま
た、高圧側シリンダ1の圧縮室1aとクランク室1bと
の間をシールすべく、高圧側シリンダ1内のピストン2
の外周面にピストン2の軸方向に間隔をおきかつピスト
ン2の頭部からクランク室1b側へ向けて順次形成され
た複数の環状の凹溝3,3にそれぞれ第1ピストンリン
グ4,第2ピストンリング5を装着し、これら第1ピス
トンリング4,第2ピストンリング5により前記圧縮室
1aと、クランク室1bとの両室間をシールするように
なっている。そして、稼働時における第1ピストンリン
グ4,第2ピストンリング5の熱膨張及び第1ピストン
リング4,第2ピストンリング5の摩耗の影響を吸収す
るためにこれら第1ピストンリング4,第2ピストンリ
ング5に合わせ目(合口)を設け、この合わせ目に適当
な隙間を設けている。なお、符号6はピストン2の外周
に嵌入されピストン2の摺動部となるエチレン樹脂製の
ライダーリングである。
2. Description of the Related Art As a prior art of a seal structure for a piston, one disclosed in Japanese Utility Model Publication No. 1-7888 is known. In this type of technology, when generating air of a desired pressure, the pressure in the first stage cylinder on the low pressure side is set to be lower than the target pressure, and the desired pressure is set in the second stage cylinder on the high pressure side, Like a so-called two-stage compressor, it is used in a multi-stage compressor that has a low-pressure side compression unit and a high-pressure side compression unit and that gradually increases air pressure from the low-pressure side compression unit to the high-pressure side compression unit. In such a multi-stage compressor, FIG.
As shown in FIG. 3, a crankshaft (not shown) provided in the crank chamber 1b is connected via a connecting rod 2a and a piston pin 2b, and is movably provided in the high pressure side cylinder 1 of the high pressure side compression unit. A compression chamber 1a is formed inside the high pressure side cylinder 1 by the piston 2. Further, in order to seal between the compression chamber 1a and the crank chamber 1b of the high pressure side cylinder 1, the piston 2 in the high pressure side cylinder 1 is sealed.
On the outer peripheral surface of the piston 2 in the axial direction of the piston 2 and in the plurality of annular recessed grooves 3, 3 which are sequentially formed from the head of the piston 2 toward the crank chamber 1b side. A piston ring 5 is mounted, and the first piston ring 4 and the second piston ring 5 seal between the compression chamber 1a and the crank chamber 1b. Then, in order to absorb the effects of thermal expansion of the first piston ring 4 and the second piston ring 5 during operation and wear of the first piston ring 4 and the second piston ring 5, these first piston ring 4 and the second piston ring 5 are absorbed. The ring 5 is provided with a joint (abutment), and an appropriate gap is provided at this joint. Reference numeral 6 is a rider ring made of ethylene resin which is fitted on the outer periphery of the piston 2 and serves as a sliding portion of the piston 2.

【0003】ところで、上記従来技術においては、 (1)第1ピストンリング4と第2ピストンリング5と
が同一のピストンリングであった。 (2)2段圧縮機の高圧側シリンダにあっては、図9に
示すようにシリンダ1の内圧が変化する(なお、P0≒
大気圧、P1≒(P2−P0)/2、P2=中間圧、P3≒
(P4−P2)/2+P2、P4=吐出圧である。)。 図9に示す再膨張行程Aにおいては、図10に示すよう
に、第1ピストンリング4の上部圧力(前圧)は最大P
4、第1ピストンリング4の下部圧力(後圧)は第1ピ
ストンリング4とシリンダ1の内壁面との間のガス漏れ
に起因してP4よりやや小、第2ピストンリング5の上
部圧力はP4よりやや小、第2ピストンリング5の下部
圧力はP0となり、第1ピストンリング4,第2ピスト
ンリング5にそれぞれ背圧がかかりこれら第1ピストン
リング4,第2ピストンリング5によりシリンダ1,ピ
ストン2間のシール機能が発揮される。図9に示す吸込
工程Bにおいては、図11に示すように、第1ピストン
リング4の上部圧力はP2、第1ピストンリング4の下
部圧力はP2となり、第1ピストンリング4は自由状態
となる。また第2ピストンリング5の上部圧力はP2、
第2ピストンリング5の下部圧力はP0となり、中間圧
力P2と大気圧P0との差圧により第2ピストンリング5
に背圧がかかり第2ピストンリング5によりシリンダ
1,ピストン2間のシール機能が発揮される。図9に示
す圧縮工程Cにおいては、図12に示すように、第1ピ
ストンリング4の上部圧力は最大P4(吐出圧力)、第
1ピストンリング4の下部圧力は第1ピストンリング4
とシリンダ1の内壁面との間のガス漏れに起因してP4
よりやや小となり、また第2ピストンリング5の上部圧
力はP4よりやや小、第2ピストンリング5の下部圧力
はP0となり、それぞれ吐出圧P4と吐出圧P4よりやや
小の圧力との差圧,吐出圧力P4よりやや小の圧力と大
気圧P0との差圧により第1ピストンリング4,第2ピ
ストンリング5に背圧がかかりこれら第1ピストンリン
グ4,第2ピストンリング5によりシリンダ1,ピスト
ン2間のシール機能が発揮される。なお、図9中Dは吐
出行程を示す。この吐出行程Dにおいては圧縮行程Cと
同様である。
By the way, in the above prior art, (1) the first piston ring 4 and the second piston ring 5 were the same piston ring. (2) In the high-pressure side cylinder of the two-stage compressor, the internal pressure of the cylinder 1 changes as shown in FIG. 9 (note that P0≈
Atmospheric pressure, P1≈ (P2-P0) / 2, P2 = intermediate pressure, P3≈
(P4-P2) / 2 + P2, P4 = discharge pressure. ). In the re-expansion process A shown in FIG. 9, as shown in FIG. 10, the upper pressure (front pressure) of the first piston ring 4 is the maximum P.
4, the lower pressure (post-pressure) of the first piston ring 4 is slightly smaller than P4 due to the gas leakage between the first piston ring 4 and the inner wall surface of the cylinder 1, and the upper pressure of the second piston ring 5 is Slightly smaller than P4, the lower pressure of the second piston ring 5 becomes P0, and back pressure is applied to the first piston ring 4 and the second piston ring 5, respectively. The sealing function between the pistons 2 is exhibited. In the suction step B shown in FIG. 9, as shown in FIG. 11, the upper pressure of the first piston ring 4 becomes P2, the lower pressure of the first piston ring 4 becomes P2, and the first piston ring 4 becomes free. .. The upper pressure of the second piston ring 5 is P2,
The lower pressure of the second piston ring 5 becomes P0, and due to the pressure difference between the intermediate pressure P2 and the atmospheric pressure P0, the second piston ring 5
A back pressure is applied to the second piston ring 5, and a sealing function between the cylinder 1 and the piston 2 is exerted. In the compression step C shown in FIG. 9, as shown in FIG. 12, the upper pressure of the first piston ring 4 is maximum P4 (discharge pressure), and the lower pressure of the first piston ring 4 is the first piston ring 4.
P4 due to gas leakage between the cylinder and the inner wall surface of the cylinder 1.
It is slightly lower, the upper pressure of the second piston ring 5 is slightly lower than P4, the lower pressure of the second piston ring 5 is P0, and the differential pressure between the discharge pressure P4 and the pressure slightly lower than the discharge pressure P4, respectively. The back pressure is applied to the first piston ring 4 and the second piston ring 5 due to the pressure difference between the discharge pressure P4 and the atmospheric pressure P0, and the cylinder 1 and the piston are formed by the first piston ring 4 and the second piston ring 5. The sealing function between the two is demonstrated. In addition, D in FIG. 9 shows a discharge process. The discharge stroke D is the same as the compression stroke C.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】ところが、前記従来の
多段圧縮機においては、高圧側シリンダ1内のピストン
2の稼働の1サイクル中、第2ピストンリング5は常に
背圧を受けてシリンダ1の内面に押し付けられており、
その背圧も中間圧力P2から最高の吐出圧力P4よりやや
小の圧力まで変化するが、第1ピストンリング4は、吸
込行程Bにおいて自由状態となり、第1ピストンリング
4の上部圧と下部圧との差圧は第2ピストンリング5の
上部圧と下部圧との差圧より小さくなっているため、第
1ピストンリング4にかかる背圧より第2ピストンリン
グ5にかかる背圧の方が大となり、これによって第2ピ
ストンリング5の摩耗量が第1ピストンリング4の摩耗
量に比べ約2倍程度になるという問題があった。
However, in the conventional multi-stage compressor described above, the second piston ring 5 is constantly subjected to back pressure during one cycle of operation of the piston 2 in the high pressure side cylinder 1 to receive the back pressure. It is pressed against the inside,
The back pressure also changes from the intermediate pressure P2 to a pressure slightly lower than the maximum discharge pressure P4, but the first piston ring 4 becomes free in the suction stroke B, and the upper pressure and the lower pressure of the first piston ring 4 become Since the differential pressure of the second piston ring 5 is smaller than the differential pressure between the upper pressure and the lower pressure of the second piston ring 5, the back pressure applied to the second piston ring 5 is larger than the back pressure applied to the first piston ring 4. Therefore, there is a problem that the wear amount of the second piston ring 5 is about twice as much as the wear amount of the first piston ring 4.

【0005】本発明は、前記事情を考慮してなされたも
ので、高圧側圧縮部の高圧側シリンダ内のピストンリン
グのシール性を保持した上で第1,第2ピストンリング
の摩耗を均一化し、耐久性を向上させた多段圧縮機を提
供することを目的とする。
The present invention has been made in consideration of the above circumstances, and uniformizes the wear of the first and second piston rings while maintaining the sealability of the piston ring in the high pressure side cylinder of the high pressure side compression section. An object of the present invention is to provide a multistage compressor having improved durability.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明は、前記目的を達
成させるために、低圧側圧縮部と高圧側圧縮部とを有
し、少なくとも高圧側圧縮部が高圧側シリンダと、クラ
ンク室に設けられたクランクシャフトに連結され前記高
圧側シリンダ内に圧縮室を形成すべく高圧側シリンダの
内部に移動自在に設けられたピストンと、前記高圧側シ
リンダの圧縮室とクランク室との間をシールすべく前記
高圧側シリンダ内のピストンの外周面に該ピストンの軸
方向に間隔をおきかつ該ピストン頭部からクランク室側
へ向けて順次形成された凹溝に装着された第1ピストン
リング及び第2ピストンリングとからなり、低圧側圧縮
部から高圧側圧縮部へ段階的に空気圧を上昇させる多段
圧縮機において、前記高圧側シリンダ内のピストンの前
記凹溝の前記第1ピストンリングの下面が当接する壁
に、圧縮行程時に前記第1ピストンリングの下面が当接
する範囲内に一端が開口し他端が前記高圧側シリンダ内
のピストン内に開口するように形成された一連の通路を
介して、前記高圧側シリンダ内のピストン外周面、第1
ピストンリング、第2ピストンリング及び高圧側シリン
ダ内壁間に画成された空間と前記クランク室との間を連
通させた構成としている。
In order to achieve the above object, the present invention has a low pressure side compression section and a high pressure side compression section, and at least the high pressure side compression section is provided in a high pressure side cylinder and a crank chamber. A piston provided movably inside the high-pressure side cylinder to form a compression chamber in the high-pressure side cylinder and a compression chamber of the high-pressure side cylinder. Therefore, the first piston ring and the second piston mounted on the outer peripheral surface of the piston in the high-pressure side cylinder are provided in the groove formed at intervals in the axial direction of the piston and sequentially formed from the piston head toward the crank chamber side. A multi-stage compressor comprising a piston ring and gradually increasing air pressure from a low pressure side compression part to a high pressure side compression part, wherein the first piston of the concave groove of the piston in the high pressure side cylinder is A series of openings formed on the wall against which the lower surface of the ton ring contacts so that one end opens within the range where the lower surface of the first piston ring contacts during the compression stroke and the other end opens into the piston in the high-pressure side cylinder. The outer peripheral surface of the piston in the high pressure side cylinder through the passage of
The space defined between the piston ring, the second piston ring, and the inner wall of the high-pressure cylinder is communicated with the crank chamber.

【0007】[0007]

【作用】前記構成によれば、高圧側シリンダにおける再
膨張行程Aでは、高圧側シリンダ内のピストンの外周
面、第1ピストンリング、第2ピストンリング及びシリ
ンダの内壁間に画成された空間(以下、単に第1ピスト
ンリング下室という。)のガスは、凹溝の第1ピストン
リングの下面が当接する壁に形成された通路を通ること
ができない。そこで、第1ピストンリング及び第2ピス
トンリングはそれらの上部圧力の作用により凹溝の下面
に密着すると共に背圧を受けてシリンダの内面に密着す
る。再膨張行程から吸込行程に移る間には、第1ピスト
ンリングの上部圧力が下部圧力より下がるため、第1ピ
ストンリングが一旦押し上げられる。第1ピストンリン
グが一旦押し上げられると、第1ピストンリング下室の
ガスは、通路,ピストン内を通り急速にクランク室に流
入する。このため、第1ピストンリング下室の圧力は急
激に低下する。そこで、第1ピストンリングはその上部
のガス圧に押されて直ぐに下降し、凹溝の下面に密着す
ると共に背圧を受けてシリンダの内面に密着する。ま
た、第2ピストンリングはその上部圧力が、下部圧力よ
りは高いので、凹溝3の下面に密着すると共に背圧を受
けてシリンダの内面に密着する。吸込行程では、第1ピ
ストンリングの上部圧力は中間圧力となり、第1ピスト
ンリングの下部圧力,第2ピストンリングの上部圧力
は、大気圧より大きく中間圧力より低い圧力となり、第
2ピストンリングの下部圧力は大気圧となるため、第1
ピストンリング,第2ピストンリングは、それぞれその
上部圧力の作用により凹溝の下面に密着すると共に背圧
を受けてシリンダの内面に密着する。また、圧縮行程C
では、第1ピストンリングにより通路の一端開口が閉鎖
されているので、第1ピストンリング,第2ピストンリ
ングはそれぞれの上部圧力の作用により凹溝の下面に密
着すると共に背圧を受けてシリンダの内面に密着する。
また、吐出行程においては、圧縮行程と同様となる。
According to the above construction, in the re-expansion stroke A in the high pressure side cylinder, the space defined between the outer peripheral surface of the piston in the high pressure side cylinder, the first piston ring, the second piston ring and the inner wall of the cylinder ( Hereinafter, the gas in the lower chamber of the first piston ring) cannot pass through the passage formed in the wall with which the lower surface of the first piston ring of the concave groove abuts. Therefore, the first piston ring and the second piston ring are brought into close contact with the lower surface of the groove by the action of their upper pressure, and are also brought into close contact with the inner surface of the cylinder by receiving back pressure. During the transition from the re-expansion stroke to the suction stroke, the upper pressure of the first piston ring falls below the lower pressure, so the first piston ring is pushed up once. Once the first piston ring is pushed up, the gas in the first piston ring lower chamber rapidly flows into the crank chamber through the passage and the piston. Therefore, the pressure in the lower chamber of the first piston ring drops sharply. Thereupon, the first piston ring is pushed by the gas pressure above it and immediately descends to come into close contact with the lower surface of the concave groove and also with the back pressure to come into close contact with the inner surface of the cylinder. Further, since the upper pressure of the second piston ring is higher than the lower pressure, the second piston ring adheres to the lower surface of the groove 3 and receives back pressure to adhere to the inner surface of the cylinder. In the suction stroke, the upper pressure of the first piston ring becomes an intermediate pressure, the lower pressure of the first piston ring and the upper pressure of the second piston ring become a pressure higher than atmospheric pressure and lower than the intermediate pressure, and a lower pressure of the second piston ring. Since the pressure is atmospheric pressure,
The piston ring and the second piston ring are brought into close contact with the lower surface of the groove by the action of the upper pressure thereof, and are also brought into close contact with the inner surface of the cylinder by receiving back pressure. Also, the compression process C
Since the one end opening of the passage is closed by the first piston ring, the first piston ring and the second piston ring are brought into close contact with the lower surface of the concave groove by the action of the upper pressures of the first piston ring and the back side pressure of the cylinder. Stick to the inner surface.
Further, the discharge process is the same as the compression process.

【0008】以上により、第1ピストンリングと通路と
が第1ピストンリング下室とクランク室とを連通遮断す
る弁の役割を果たし、これが通路の内径を大きくするこ
とを可能とし、これにより再膨張行程から吸込行程に移
る間において第1ピストンリング下室の圧力を急激に低
下させ、第2ピストンリングにかかる背圧を減少させ、
シリンダの内壁への第2ピストンリングの押圧力を減少
させる。従って、各行程における第1ピストンリングの
上部圧と下部圧との差圧は、第2ピストンリングの上部
圧と下部圧との差圧とほぼ等しくなり、第1ピストンリ
ング,第2ピストンリングによるシリンダ,ピストン間
のシール性を保持した上で、第1ピストンリングと第2
ピストンリングの各上下差圧を各行程において略最小と
することが可能となり、これにより、これら第1ピスト
ンリング,第2ピストンリングの摩耗を略均一化し、ひ
いては圧縮機の耐久性を向上させる。
As described above, the first piston ring and the passage serve as a valve that connects and disconnects the first piston ring lower chamber and the crank chamber, which makes it possible to increase the inner diameter of the passage and thereby re-expand. During the transition from the stroke to the suction stroke, the pressure in the lower chamber of the first piston ring is sharply reduced, and the back pressure applied to the second piston ring is reduced.
The pressing force of the second piston ring on the inner wall of the cylinder is reduced. Therefore, the pressure difference between the upper pressure and the lower pressure of the first piston ring in each stroke becomes substantially equal to the pressure difference between the upper pressure and the lower pressure of the second piston ring, and the difference between the first piston ring and the second piston ring While maintaining the seal between the cylinder and piston, the first piston ring and the second piston ring
It is possible to make the upper and lower differential pressures of the piston ring substantially minimum in each stroke, thereby making the wear of the first piston ring and the second piston ring substantially uniform, and improving the durability of the compressor.

【0009】[0009]

【実施例】以下、本発明の一実施例を図1ないし図7に
基づいて説明する。なお、本実施例において従来例と同
一部分には同一符号を付してその一部の説明を省略す
る。図1は低圧側圧縮部と高圧側圧縮部とを有し、低圧
側圧縮部から高圧側圧縮部へ段階的に空気圧を上昇させ
る多段圧縮機の一例として2段階に空気圧を上げる2段
圧縮機を示し、この2段圧縮機は、低圧側圧縮部の第1
段階目の低圧側シリンダ1´内に吸い込まれた空気をク
ランク室1bのクランシャフトに連結された低圧側シリ
ンダ1´内のピストン2´で目的の空気圧よりも低めの
空気圧に昇圧し、この空気圧を中間配管7に通して高圧
側圧縮部の第2段階目の高圧側シリンダ1に吸い込み、
この第2段階目の高圧側シリンダ1内に吸い込まれた空
気を前記クランクシャフトに連結された高圧側シリンダ
1内のピストン2で目的の空気圧に昇圧するようになっ
ている。なお、2a´,2b´はそれぞれ低圧側圧縮部
のコネクチングロッド,ピストンピンを示す。本実施例
においては、ピストン2の各行程における第1ピストン
リング4と第2ピストンリング5の各上下差圧を略最小
とすることを可能にし、これにより、第1ピストンリン
グ4,第2ピストンリング5のシール性を保持した上で
これら第1ピストンリング4,第2ピストンリング5の
摩耗を均一化するようにしている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. In the present embodiment, the same parts as those in the conventional example are designated by the same reference numerals, and the description of part of them will be omitted. FIG. 1 is a two-stage compressor that has a low-pressure side compression unit and a high-pressure side compression unit, and is an example of a multi-stage compressor that gradually increases the air pressure from the low-pressure side compression unit to the high-pressure side compression unit. This two-stage compressor is the first part of the low pressure side compression section.
The air sucked into the low-pressure side cylinder 1'of the stage is boosted to a pressure lower than the target air pressure by the piston 2'in the low-pressure side cylinder 1'connected to the crankshaft of the crank chamber 1b, and this air pressure is increased. Through the intermediate pipe 7 and sucked into the high pressure side cylinder 1 of the second stage of the high pressure side compression section,
The air sucked into the high pressure side cylinder 1 of the second stage is pressurized to a target air pressure by the piston 2 in the high pressure side cylinder 1 connected to the crankshaft. In addition, 2a 'and 2b' show the connecting rod and the piston pin of the low pressure side compression part, respectively. In the present embodiment, it is possible to make the upper and lower differential pressures of the first piston ring 4 and the second piston ring 5 in each stroke of the piston 2 to be substantially minimum, whereby the first piston ring 4, the second piston 5 While maintaining the sealing property of the ring 5, the wear of the first piston ring 4 and the second piston ring 5 is made uniform.

【0010】図2中、符号4は第1ピストンリング、符
号5は第2ピストンリングである。これら第1ピストン
リング4,第2ピストンリング5は、柔軟で順応性に富
むエチレン樹脂等の非金属の耐熱性弾性を有するシール
材からなり、圧縮機等のシリンダ,ピストン間のガスの
シールとして使用されるものである。第1ピストンリン
グ4,第2ピストンリング5は、図4に示すごとく、柔
軟で順応性に富む四弗化エチレン樹脂などの非金属の耐
熱性弾性を有するシール材で作った第1ピストンリング
4、第2ピストンリング5の、シリンダの圧縮室側、即
ち加圧側及びシリンダの非加圧室側、即ちクラング室側
の合口12、13両端を軸方向に段形でかつ周方向に互
いに重なるように形成し、非加圧室側合口13におい
て、一方の端部に、内周側を切欠いて外周側に第1の突
起部14を設け、他方の端部に、他方の端部から第1の
突起部14の内周側に沿って延び、背圧によって第1の
突起部14の内周側の側面に押し付けられ合口13をシ
ールできるよう十分に柔軟性を有するように、合口部
分、本具体例では第1の突起部14の半径方向の厚さよ
り十分に薄い厚さを有する第2の突起部15を設けたも
のである。即ち第1,第2ピストンリング4、5の一方
の端部は、前記非加圧室側であって内周側が切り欠かれ
て形成された第1の突起部14と、前記非加圧室側であ
って且つピストン2の半径方向に関する全幅Wの部位
が、ピストン2の周方向に沿って第1の突起部14の先
端22から一方の端部の先端23まで切り欠かれて形成
された第1のペース部21とを有しており、第1,第2
ピストンリング4、5の他方の端部は、第1の突起部1
4の内周側の切り欠かれた部位24に配置されるように
外周側が切り欠かれて形成された第2の突起部15と、
ピストン2の半径方向に関する全幅Wの部位に位置する
第1のペース部21に対して気密的に接触しており、前
記周方向に沿って第2の突起部15の基部25から前記
一方の端部の先端23まで連続して伸長する第2のペー
ス部20とを有している。第2の突起部15は、前記圧
縮室からの背圧によって第1の突起部14の内周側の側
面26と第2の突起部15の外周側の側面27との間で
シール部を形成すべく第1の突起部14の内周側に側面
26に押付けられるように、第1の突起部14の半径方
向の厚さより十分に薄い厚さに形成されている。ピスト
ン2は一端(図2における上端)が閉塞された円筒形の
もので、シリンダ1の内部にライダーリング6を介して
摺動自在に嵌合され、シリンダ1内の空間はピストン2
によってそれぞれ圧縮室1aとクランク室1bとに区画
されている。
In FIG. 2, reference numeral 4 is a first piston ring, and reference numeral 5 is a second piston ring. The first piston ring 4 and the second piston ring 5 are made of a sealing material having a non-metal heat resistance elasticity such as ethylene resin which is flexible and highly adaptable, and serves as a gas seal between a cylinder of a compressor and a piston. Is what is used. As shown in FIG. 4, the first piston ring 4 and the second piston ring 5 are made of a sealing material having a non-metallic heat resistant elasticity such as a flexible and highly adaptable tetrafluoroethylene resin. , Both ends of the second piston ring 5 on the compression chamber side of the cylinder, that is, the pressurizing side and the non-pressurizing chamber side of the cylinder, that is, the clang chamber side, are axially stepped and overlap each other in the circumferential direction. In the non-pressurizing chamber-side abutment 13, one end is provided with a notch on the inner peripheral side and a first protrusion 14 is provided on the outer peripheral side, and the other end is provided with a first protrusion from the other end. Of the abutment portion, the booklet, which extends along the inner peripheral side of the protruding portion 14 and is sufficiently flexible to be pressed against the inner peripheral side surface of the first protruding portion 14 by back pressure so as to seal the abutting portion 13. In the specific example, the thickness is greater than the thickness of the first protrusion 14 in the radial direction. It is provided with a second projection 15 having a thin thickness. That is, one end of each of the first and second piston rings 4, 5 has a first protrusion 14 formed on the non-pressurizing chamber side and a notch on the inner peripheral side thereof, and the non-pressurizing chamber. A side portion having a full width W in the radial direction of the piston 2 is formed by cutting out from the tip 22 of the first protrusion 14 to the tip 23 of one end along the circumferential direction of the piston 2. And a first pace portion 21.
The other ends of the piston rings 4 and 5 are connected to the first protrusion 1
A second protruding portion 15 formed by cutting out the outer peripheral side so as to be arranged in a cutout portion 24 on the inner peripheral side of 4;
The piston 2 is in air-tight contact with the first pace portion 21 located in the region of the full width W in the radial direction, and extends from the base 25 of the second protrusion 15 to the one end along the circumferential direction. A second pace portion 20 that continuously extends to a tip 23 of the portion. The second protrusion 15 forms a seal portion between the inner side surface 26 of the first protrusion 14 and the outer side surface 27 of the second protrusion 15 by the back pressure from the compression chamber. In order to be pressed against the side surface 26 on the inner peripheral side of the first protrusion 14, the thickness is formed sufficiently smaller than the thickness of the first protrusion 14 in the radial direction. The piston 2 has a cylindrical shape with one end (upper end in FIG. 2) closed, and is slidably fitted inside the cylinder 1 via a rider ring 6, and the space inside the cylinder 1 is the piston 2
Are divided into a compression chamber 1a and a crank chamber 1b, respectively.

【0011】また、ピストン2の外周面にピストン2の
軸方向に間隔をおきかつピストン2の頭部からクランク
室1b側へ向けて順次形成された環状の凹溝3,3には
それぞれ第1ピストンリング4,第2ピストンリング5
が嵌入されている。凹溝3の第1ピストンリング4の下
面が当接する壁3aには、上部の凹溝3とクランク室1
bとを連通し得るように通路11が形成されている。こ
の通路11は、壁3a及びピストン2の外周壁内に形成
され、圧縮行程時において第1ピストンリング4の下面
4aが壁3aに当接する範囲内に一端が開口させられ、
他端がピストン2内に開口させられた断面L字形の連続
した孔からなっている。この通路11は、第1ピストン
リング4と協働して前記ピストン2の外周面、第1ピス
トンリング4、第2ピストンリング5及びシリンダ1の
内壁間に画成された空間即ち、第1ピストンリング下室
と、前記クランク室1bとの間を連通,遮断し得るよう
になされている。
The annular concave grooves 3, 3 are formed on the outer peripheral surface of the piston 2 at intervals in the axial direction of the piston 2 and are sequentially formed from the head of the piston 2 toward the crank chamber 1b. Piston ring 4, second piston ring 5
Has been inserted. The wall 3a of the groove 3 where the lower surface of the first piston ring 4 abuts has an upper groove 3 and the crank chamber 1
The passage 11 is formed so as to be able to communicate with b. The passage 11 is formed in the wall 3a and the outer peripheral wall of the piston 2, and one end of the passage 11 is opened within a range in which the lower surface 4a of the first piston ring 4 abuts the wall 3a during the compression stroke.
The other end is a continuous hole having an L-shaped cross section, which is opened in the piston 2. The passage 11 cooperates with the first piston ring 4 to define a space defined between the outer peripheral surface of the piston 2, the first piston ring 4, the second piston ring 5 and the inner wall of the cylinder 1, that is, the first piston. The lower ring chamber and the crank chamber 1b can be communicated with each other and cut off from each other.

【0012】次に、前記構成の2段圧縮機の作動につい
て説明する。2段圧縮機の駆動源(図示略)を駆動させ、
クランクシャフト(図示略)を回転させる。すると、低圧
側圧縮部の第1段階目の低圧側シリンダ1´内でピスト
ン2´がコネクチングロッド2a´,ピストンピン2b
´を介してピストン2´の略軸方向に摺動するとともに
高圧側圧縮部の高圧側シリンダ1内でピストン2がコネ
クチングロッド2a,ピストンピン2bを介して図2に
おいて上下(ピストン2の略軸方向)に摺動する。そし
て低圧側圧縮部で目的の空気圧よりも低めの空気圧に昇
圧し、さらに高圧側圧縮部にて所望の圧力に昇圧する。
Next, the operation of the two-stage compressor having the above construction will be described. Drive the drive source (not shown) of the two-stage compressor,
Rotate the crankshaft (not shown). Then, the piston 2'is connected to the connecting rod 2a 'and the piston pin 2b in the low pressure side cylinder 1'of the first stage of the low pressure side compression unit.
2 is slid in a substantially axial direction of the piston 2 ', and the piston 2 moves up and down in FIG. 2 via the connecting rod 2a and the piston pin 2b (in the high pressure side cylinder 1 of the high pressure side compression portion). Slide in the direction). Then, the low-pressure side compression unit increases the pressure to a pressure lower than the target air pressure, and the high-pressure side compression unit increases the pressure to a desired pressure.

【0013】ここで、高圧側シリンダ1内をピストン2
が上死点から下方へ移動するときには、即ち、図9に示
す再膨張行程Aでは、ピストン2の上部の隙間容積に残
ったガスがピストン2の下降により吸込圧力にまで膨張
して、はじめて新しいガスが吸い込まれるため、図3に
示すように、第1ピストンリング4の上部圧力は最大で
吐出圧力P4 であり、吸込行程に近付くにつれ、第1ピ
ストンリング4の上部圧力P4 は、徐々に中間圧力P2
へ低下していく。第1ピストンリング4の下部圧力は、
第1ピストンリング4が通路11の一端開口を閉鎖して
いるので、第1ピストンリング下室のガスが通路11を
通ることができないため、第1ピストンリング4とシリ
ンダ1の内壁面との間のガス漏れに起因して圧力P3 と
なる。そこで、第1ピストンリング4はその上部圧力P
4の作用により図3における凹溝3の下面に密着すると
共に背圧を受けてシリンダ1の内面に密着する。このと
き、第2ピストンリング5の上部圧力はP3 、第2ピス
トンリング5の下部圧力はクランク室圧力とほぼ同じP
0≒大気圧となる。従って、第2ピストンリング5はそ
の上部圧力P3 の作用により図2,図3における凹溝3
の下面に密着すると共に背圧を受けてシリンダ1の内面
に密着する。
Here, the inside of the high-pressure side cylinder 1 is moved to the piston 2
Moves downward from the top dead center, that is, in the re-expansion process A shown in FIG. 9, the gas remaining in the clearance volume above the piston 2 expands to the suction pressure due to the lowering of the piston 2, and a new Since gas is sucked in, the upper pressure of the first piston ring 4 is a maximum discharge pressure P4, as shown in FIG. 3, and as the suction stroke approaches, the upper pressure P4 of the first piston ring 4 gradually becomes an intermediate value. Pressure P2
To decline. The lower pressure of the first piston ring 4 is
Since the first piston ring 4 closes the one end opening of the passage 11, the gas in the lower chamber of the first piston ring cannot pass through the passage 11, so that the gap between the first piston ring 4 and the inner wall surface of the cylinder 1 is reduced. The pressure becomes P3 due to the gas leakage. Therefore, the first piston ring 4 has an upper pressure P
By the action of 4, it comes into close contact with the lower surface of the concave groove 3 in FIG. 3 and receives back pressure to come into close contact with the inner surface of the cylinder 1. At this time, the upper pressure of the second piston ring 5 is P3, and the lower pressure of the second piston ring 5 is almost the same as the crank chamber pressure.
0 ≈ atmospheric pressure. Therefore, the second piston ring 5 is acted on by the upper pressure P3 of the second piston ring 5 to cause the concave groove 3 in FIGS.
And the inner surface of the cylinder 1 by receiving back pressure.

【0014】さらにピストン2が下降すると再膨張行程
Aから図9に示す吸込行程Bに移るが、この間には、第
1ピストンリング4の上部圧力はP4 から図9に示す中
間圧力P2となる。そしてこの再膨張行程Aから吸込行
程Bに移る間には、第1ピストンリング4の上部圧力が
P3 より低下すると、第1ピストンリング4の下部圧力
が再膨張行程AにおいてP3 であったため、図5に示す
ように第1ピストンリング4が一旦押し上げられる。第
1ピストンリング4が一旦押し上げられると、第1ピス
トンリング4の上部圧力P2よりクランク室1b内の圧
力P0 の方が低いため、第1ピストンリング下室のガス
は、通路11,ピストン2内を通り急速にクランク室1
bに流入する。このため、第1ピストンリング下室の圧
力は急激に低下して、第1ピストンリング4の上部圧力
P2 より低く大気圧P0 より高い圧力となる。そこで、
第1ピストンリング4は一旦押し上げられてから直ぐに
その上部のガス圧P2 に押されて下降し、図6における
凹溝3の下面に密着すると共に背圧を受けてシリンダ1
の内面に密着する。
When the piston 2 further descends, the re-expansion stroke A shifts to the suction stroke B shown in FIG. 9, during which the upper pressure of the first piston ring 4 changes from P4 to the intermediate pressure P2 shown in FIG. When the upper pressure of the first piston ring 4 falls below P3 during the transition from the re-expansion stroke A to the suction stroke B, the lower pressure of the first piston ring 4 was P3 during the re-expansion stroke A. As shown in 5, the first piston ring 4 is once pushed up. Once the first piston ring 4 is pushed up, the pressure P0 in the crank chamber 1b is lower than the upper pressure P2 of the first piston ring 4, so that the gas in the lower chamber of the first piston ring is in the passage 11 and the piston 2. Rapidly through the crankcase 1
flow into b. For this reason, the pressure in the lower chamber of the first piston ring rapidly drops to a pressure lower than the upper pressure P2 of the first piston ring 4 and higher than the atmospheric pressure P0. Therefore,
The first piston ring 4 is once pushed up and then immediately pushed down by the gas pressure P2 at its upper part and descends, and comes into close contact with the lower surface of the concave groove 3 in FIG.
Adheres to the inner surface of.

【0015】また、第2ピストンリング5の上部圧力
は、前述のように、第1ピストンリング4が一旦押し上
げられるまではP3 で、その後はP2 より低く大気圧P
0 より高い圧力となり、第2ピストンリング5の下部圧
力は大気圧P0 であるため、第2ピストンリング5は、
第1ピストンリング4が一旦押し上げられるまではその
上部圧力P3 で、その後は上部圧力P2 より低く大気圧
P0 より高いガス圧の作用により、図5における凹溝3
の下面に密着すると共に背圧を受けてシリンダ1の内面
に密着する。なお、この再膨張行程Aから吸込行程Bに
移るときには、ピストン2が少し下降すると、このピス
トン2の下降小ストロークにより、圧縮室1aのガス圧
力は急激に減少する傾向にある(ピストン2の下降スト
ロークに対するピストン2の横断面積が比較的大きいた
め)ので、ピストン2が少し下降すると、圧縮室1aの
ガス圧はP2 に近付き、第1ピストンリング4の上部圧
がP2 になる前に、即ち、吸込行程Bになる前に、第1
ピストンリング4が凹溝3の下面より押し上げられる。
As described above, the upper pressure of the second piston ring 5 is P3 until the first piston ring 4 is once pushed up, and thereafter is lower than P2 and lower than the atmospheric pressure P.
Since the pressure is higher than 0 and the lower pressure of the second piston ring 5 is the atmospheric pressure P0, the second piston ring 5 is
The upper groove pressure P3 is maintained until the first piston ring 4 is once pushed up, and thereafter, by the gas pressure lower than the upper pressure P2 and higher than the atmospheric pressure P0, the concave groove 3 in FIG.
And the inner surface of the cylinder 1 by receiving back pressure. When the piston 2 slightly descends when the re-expansion stroke A shifts to the suction stroke B, the gas pressure in the compression chamber 1a tends to decrease sharply due to the small stroke of the piston 2 descending (the piston 2 descends). Since the cross-sectional area of the piston 2 with respect to the stroke is relatively large), when the piston 2 descends a little, the gas pressure in the compression chamber 1a approaches P2 and before the upper pressure of the first piston ring 4 becomes P2, that is, Before the suction stroke B, the first
The piston ring 4 is pushed up from the lower surface of the groove 3.

【0016】以上のように、再膨張行程Aから吸込行程
Bにかけては、第2ピストンリング5の上部圧をP3 あ
るいは、P2 より低く大気圧より高いガス圧力に保持
し、また、第1ピストンリング4が一旦押し上げられる
と、上述のように、第1ピストンリング下室はすぐにほ
ぼP1 に下がるので、第2ピストンリング5の上下圧差
はそれまでより小さくなるので、第1ピストンリング4
の上部圧と下部圧との差圧は、第2ピストンリング5の
上部圧と下部圧との差圧とほぼ等しくなり、第2ピスト
ンリング5はシリンダ1との間のシール性を保持した上
で、摩耗量を従来より減少させられる。
As described above, from the re-expansion stroke A to the suction stroke B, the upper pressure of the second piston ring 5 is maintained at P3 or the gas pressure lower than P2 and higher than atmospheric pressure, and the first piston ring Once 4 is pushed up, as described above, the lower chamber of the first piston ring immediately drops to approximately P1, and the pressure difference between the upper and lower sides of the second piston ring 5 becomes smaller.
The pressure difference between the upper pressure and the lower pressure of the second piston ring 5 becomes substantially equal to the pressure difference between the upper pressure and the lower pressure of the second piston ring 5, and the second piston ring 5 maintains the sealing property with the cylinder 1. Therefore, the wear amount can be reduced as compared with the conventional one.

【0017】吸込行程Bでは、第1ピストンリング4の
上部圧力は中間圧力P2となり、第1ピストンリング4
の下部圧力は、第1ピストンリング4とシリンダ1の内
壁面との間のガス漏れに起因して、大気圧P0より大き
く中間圧力P2より低い圧力即ち、圧力P1に近い圧力と
なる。そして、第1ピストンリング4はその上部圧力P
2 の作用により図6における凹溝3の下面に密着すると
共に背圧を受けてシリンダ1の内面に密着する。また、
第2ピストンリング5の上部圧力は、大気圧P0より大
きく中間圧力P2より低いP1に近い圧力であり、第2ピ
ストンリング5の下部圧力は大気圧P0であるため、第
2ピストンリング5は、その上部圧力の作用により図6
における凹溝3の下面に密着すると共に背圧を受けてシ
リンダ1の内面に密着する。
In the suction stroke B, the upper pressure of the first piston ring 4 becomes the intermediate pressure P2, and the first piston ring 4
Due to the gas leakage between the first piston ring 4 and the inner wall surface of the cylinder 1, the lower pressure becomes a pressure higher than the atmospheric pressure P0 and lower than the intermediate pressure P2, that is, a pressure close to the pressure P1. The first piston ring 4 has an upper pressure P
By the action of 2, it adheres to the lower surface of the groove 3 in FIG. 6 and receives back pressure to adhere to the inner surface of the cylinder 1. Also,
The upper pressure of the second piston ring 5 is a pressure close to P1 which is higher than the atmospheric pressure P0 and lower than the intermediate pressure P2, and the lower pressure of the second piston ring 5 is the atmospheric pressure P0. Due to the action of the upper pressure, FIG.
It comes into close contact with the lower surface of the recessed groove 3 in FIG.

【0018】また、圧縮行程Cでは、図7に示すよう
に、第1ピストンリング4により通路11の一端開口が
閉鎖されているので、第1ピストンリング4の上部圧力
は最大でP4 (吐出圧力)であり、第1ピストンリング
4の下部圧力は、第1ピストンリング4とシリンダ1の
内壁面との間のガス漏れに起因してP3 となる。従っ
て、第1ピストンリング4はその上部ガス圧力P4 の作
用により図7における凹溝3の下面に密着すると共に背
圧を受けてシリンダ1の内面に密着する。また、第2ピ
ストンリング5の上部圧力はP3 、第2ピストンリング
5の下部圧力はP0≒大気圧となる。従って、第2ピス
トンリング5はその上部ガス圧力P3 の作用により図7
における凹溝3の下面に密着すると共に背圧を受けてシ
リンダ1の内面に密着する。このように圧縮行程では第
1ピストンリング4によりシリンダ1,ピストン2間を
シールするのはもちろんのこと、第2ピストンリング5
の上部圧をP3 に保持し第2ピストンリング5によって
もシリンダ1,ピストン2間のシール性を保持する。
Further, in the compression stroke C, as shown in FIG. 7, since one end opening of the passage 11 is closed by the first piston ring 4, the upper pressure of the first piston ring 4 is P4 (discharging pressure) at maximum. ), And the lower pressure of the first piston ring 4 becomes P3 due to gas leakage between the first piston ring 4 and the inner wall surface of the cylinder 1. Therefore, the first piston ring 4 comes into close contact with the lower surface of the concave groove 3 in FIG. 7 by the action of the upper gas pressure P4 thereof, and also receives the back pressure and comes into close contact with the inner surface of the cylinder 1. The upper pressure of the second piston ring 5 is P3, and the lower pressure of the second piston ring 5 is P0.apprxeq.atmospheric pressure. Therefore, the second piston ring 5 is moved by the action of the upper gas pressure P3 thereof as shown in FIG.
It comes into close contact with the lower surface of the recessed groove 3 in FIG. As described above, in the compression stroke, the first piston ring 4 not only seals between the cylinder 1 and the piston 2, but also the second piston ring 5
The upper part of the pressure is maintained at P3 and the second piston ring 5 also maintains the sealing property between the cylinder 1 and the piston 2.

【0019】また、図9に示すDの吐出行程において
は、第1ピストンリング4,第2ピストンリング5の各
上下圧は圧縮行程と同様である。ただし前記各行程にお
ける第1ピストンリング4,第2ピストンリング5の上
下圧値の変化は、第1ピストンリング4,第2ピストン
リング5のガスのシール性能及び通路11の流体抵抗に
より変化し、かつピストン速度(クランクシャフトの回
転数)により左右される。
In the discharge stroke D shown in FIG. 9, the vertical pressures of the first piston ring 4 and the second piston ring 5 are the same as those in the compression stroke. However, the changes in the vertical pressure values of the first piston ring 4 and the second piston ring 5 in each of the above strokes are changed by the gas sealing performance of the first piston ring 4 and the second piston ring 5 and the fluid resistance of the passage 11, And it depends on the piston speed (the number of revolutions of the crankshaft).

【0020】以上により、本実施例によれば、第1ピス
トンリング4と通路11とにより第1ピストンリング下
室とクランク室1bとを連通遮断する弁の役割を果たし
ているため、通路11の内径を大きくすることが可能と
なり、これにより再膨張行程から吸込行程に移る間にお
いて第1ピストンリング下室の圧力を急激に低下させる
ことができ、第2ピストンリング5にかかる背圧を減少
させ、シリンダ1の内壁への第2ピストンリング5の押
圧力を減少させることができる。従って、各行程におけ
る第1ピストンリング4の上部圧と下部圧との差圧は、
第2ピストンリング5の上部圧と下部圧との差圧とほぼ
等しくなるため、第1ピストンリング4にかかる背圧と
第2ピストンリング5にかかる背圧とがほぼ等しくな
り、第1ピストンリング4,第2ピストンリング5の作
用によるシリンダ1,ピストン2間のシール性を保持し
た上で第1ピストンリング4と第2ピストンリング5の
各上下差圧を各行程において略最小とすることが可能と
なり、これにより、これら第1ピストンリング,第2ピ
ストンリングの摩耗を略均一化することができ、ひいて
は圧縮機の耐久性を向上させることができる。また、通
路11の内径を大きくすれば、再膨張行程から吸込行程
に移る間において第1ピストンリング下室の圧力を瞬時
に低下させることができ、これにより、どのような仕様
の圧縮機にも本発明を適用することができる。
As described above, according to the present embodiment, since the first piston ring 4 and the passage 11 serve as a valve for connecting and disconnecting the first piston ring lower chamber and the crank chamber 1b, the inner diameter of the passage 11 is reduced. Can be increased, whereby the pressure in the first piston ring lower chamber can be sharply reduced during the transition from the re-expansion stroke to the suction stroke, and the back pressure applied to the second piston ring 5 can be reduced, The pressing force of the second piston ring 5 on the inner wall of the cylinder 1 can be reduced. Therefore, the differential pressure between the upper pressure and the lower pressure of the first piston ring 4 in each stroke is
Since the pressure difference between the upper pressure and the lower pressure of the second piston ring 5 becomes substantially equal, the back pressure applied to the first piston ring 4 and the back pressure applied to the second piston ring 5 become substantially equal, and the first piston ring 4, while maintaining the sealing property between the cylinder 1 and the piston 2 due to the action of the second piston ring 5, the respective vertical differential pressures of the first piston ring 4 and the second piston ring 5 can be made substantially minimum in each stroke. As a result, the wear of the first piston ring and the second piston ring can be made substantially uniform, and the durability of the compressor can be improved. Further, if the inner diameter of the passage 11 is increased, the pressure in the lower chamber of the first piston ring can be instantly lowered during the transition from the re-expansion stroke to the suction stroke. The present invention can be applied.

【0021】[0021]

【発明の効果】本発明によれば、高圧側圧縮部の高圧側
シリンダ内のピストンの外周面に該ピストンの軸方向に
間隔をおきかつ該ピストン頭部からクランク室側へ向け
て順次形成された凹溝に第1ピストンリング及び第2ピ
ストンリングを装着し、前記凹溝の第1ピストンリング
の下面が当接する壁に、圧縮行程時に前記第1ピストン
リングの下面が当接する範囲内に一端が開口し、他端が
ピストン内に開口するように形成された一連の通路を介
して、前記高圧側シリンダ内のピストン外周面、第1ピ
ストンリング、第2ピストンリング及び高圧側シリンダ
内壁間に画成された空間と、前記クランク室との間を連
通させた構成としたので、第1ピストンリングと通路と
により、高圧側シリンダ内のピストン外周面、第1ピス
トンリング、第2ピストンリング及び高圧側シリンダ内
壁間に画成された空間と、クランク室との間を連通,遮
断させることができ、このピストン外周面、第1ピスト
ンリング、第2ピストンリング及び高圧側シリンダ内壁
間に画成された空間の圧力を、再膨張行程から吸込行程
に移る間において急激に低下させることができ、第2ピ
ストンリングにかかる背圧を減少させ、高圧側シリンダ
の内壁への第2ピストンリングの押圧力を減少させるこ
とができる。これにより、本発明によれば、第1ピスト
ンリング,第2ピストンリングによる高圧側シリンダ,
ピストン間のシール性を保持した上で第1ピストンリン
グと第2ピストンリングの各上下差圧を各行程において
略最小とすることが可能となり、これら第1ピストンリ
ング,第2ピストンリングの摩耗を略均一化することが
でき、ひいては多段圧縮機の耐久性を向上させることが
できる。また、前記通路の内径を大きくすれば、再膨張
行程から吸込行程に移る間において前記高圧側シリンダ
内のピストン外周面、第1ピストンリング、第2ピスト
ンリング及び高圧側シリンダ内壁間に画成された空間の
圧力を瞬時に低下させることができ、これにより、どの
ような仕様の多段圧縮機にも本発明を適用することがで
きる。
According to the present invention, the outer peripheral surface of the piston in the high-pressure side cylinder of the high-pressure side compression section is formed at intervals in the axial direction of the piston and is formed sequentially from the piston head toward the crank chamber side. The first piston ring and the second piston ring are mounted in the concave groove, and one end is within a range in which the lower surface of the first piston ring of the concave groove contacts the lower surface of the first piston ring during the compression stroke. Is opened, and the other end is opened between the piston outer peripheral surface, the first piston ring, the second piston ring and the high pressure side cylinder inner wall in the high pressure side cylinder through a series of passages formed so as to open in the piston. Since the defined space and the crank chamber are made to communicate with each other, the first piston ring and the passage allow the outer peripheral surface of the piston in the high-pressure side cylinder, the first piston ring, and the second piston ring. A space defined between the stone ring and the high pressure side cylinder inner wall and the crank chamber can be communicated with and cut off from each other, and between the piston outer peripheral surface, the first piston ring, the second piston ring and the high pressure side cylinder inner wall. The pressure in the space defined by the second piston ring can be rapidly reduced during the transition from the re-expansion stroke to the suction stroke, the back pressure applied to the second piston ring can be reduced, and the second piston to the inner wall of the high pressure side cylinder can be reduced. The pressing force of the ring can be reduced. Thereby, according to the present invention, the high pressure side cylinder by the first piston ring and the second piston ring,
It is possible to maintain the sealing performance between the pistons and to make the vertical differential pressures of the first piston ring and the second piston ring substantially minimum in each stroke, and to prevent the wear of the first piston ring and the second piston ring. It can be made substantially uniform, and eventually the durability of the multi-stage compressor can be improved. Also, if the inner diameter of the passage is increased, it is defined between the outer peripheral surface of the piston in the high pressure side cylinder, the first piston ring, the second piston ring and the inner wall of the high pressure side cylinder during the transition from the re-expansion stroke to the suction stroke. It is possible to instantly reduce the pressure in the space, so that the present invention can be applied to a multi-stage compressor of any specification.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の一実施例を示す2段圧縮機の側面図で
ある。
FIG. 1 is a side view of a two-stage compressor showing an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の一実施例を示す要部の側断面図であ
る。
FIG. 2 is a side sectional view of an essential part showing an embodiment of the present invention.

【図3】本発明の一実施例を示す再膨張行程時の要部の
側断面図である。
FIG. 3 is a side cross-sectional view of a main part during a re-expansion stroke showing an embodiment of the present invention.

【図4】本発明の一実施例における第1,第2ピストン
リングの要部の斜視図である。
FIG. 4 is a perspective view of a main part of first and second piston rings according to an embodiment of the present invention.

【図5】本発明の一実施例を示す再膨張行程から吸込行
程に移る間の一状態時の要部の側断面図である。
FIG. 5 is a side cross-sectional view of the essential parts in one state during the transition from the re-expansion stroke to the suction stroke, showing an embodiment of the present invention.

【図6】本発明の一実施例を示す吸込行程時の要部の側
断面図である。
FIG. 6 is a side cross-sectional view of a main part during a suction stroke showing an embodiment of the present invention.

【図7】本発明の一実施例を示す圧縮行程時の要部の側
断面図である。
FIG. 7 is a side cross-sectional view of a main part during a compression stroke showing an embodiment of the present invention.

【図8】従来の2段圧縮機の一例を示す要部の側断面図
である。
FIG. 8 is a side sectional view of an essential part showing an example of a conventional two-stage compressor.

【図9】従来の2段圧縮機の高圧側指圧線図である。FIG. 9 is a high-pressure side acupressure diagram of a conventional two-stage compressor.

【図10】従来の2段圧縮機の一例を示す再膨張行程時
の要部の側断面図である。
FIG. 10 is a side cross-sectional view of an essential part of a conventional two-stage compressor during a re-expansion stroke.

【図11】従来の2段圧縮機の一例を示す吸込行程時の
要部の側断面図である。
FIG. 11 is a side cross-sectional view of an essential part during a suction stroke showing an example of a conventional two-stage compressor.

【図12】従来の2段圧縮機の一例を示す圧縮行程時の
要部の側断面図である。
FIG. 12 is a side sectional view of an essential part of a conventional two-stage compressor during a compression stroke.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 シリンダ 1a 圧縮室 1b クランク室 2 ピストン 3 凹溝 3a 壁 4 第1ピストンリング 5 第2ピストンリング 1 Cylinder 1a Compression chamber 1b Crank chamber 2 Piston 3 Recessed groove 3a Wall 4 First piston ring 5 Second piston ring

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 低圧側圧縮部と高圧側圧縮部とを有し、
少なくとも高圧側圧縮部が高圧側シリンダと、クランク
室に設けられたクランクシャフトに連結され前記高圧側
シリンダ内に圧縮室を形成すべく高圧側シリンダの内部
に移動自在に設けられたピストンと、前記高圧側シリン
ダの圧縮室とクランク室との間をシールすべく前記高圧
側シリンダ内のピストンの外周面に該ピストンの軸方向
に間隔をおきかつ該ピストン頭部からクランク室側へ向
けて順次形成された凹溝に装着された第1ピストンリン
グ及び第2ピストンリングとからなり、低圧側圧縮部か
ら高圧側圧縮部へ段階的に空気圧を上昇させる多段圧縮
機において、 前記高圧側シリンダ内のピストンの前記凹溝の前記第1
ピストンリングの下面が当接する壁に、圧縮行程時に前
記第1ピストンリングの下面が当接する範囲内に一端が
開口し他端が前記高圧側シリンダ内のピストン内に開口
するように形成された一連の通路を介して、前記高圧側
シリンダ内のピストン外周面、第1ピストンリング、第
2ピストンリング及び高圧側シリンダ内壁間に画成され
た空間と前記クランク室との間を連通させたことを特徴
とする多段圧縮機。
1. A low-pressure side compression unit and a high-pressure side compression unit,
At least a high-pressure side compression unit, a high-pressure side cylinder, a piston connected to a crankshaft provided in the crank chamber and movably provided inside the high-pressure side cylinder to form a compression chamber in the high-pressure side cylinder, and To form a seal between the compression chamber and the crank chamber of the high-pressure side cylinder, the piston is formed in the high-pressure side cylinder at an outer peripheral surface thereof with a gap in the axial direction of the piston and from the piston head toward the crank chamber side. A multistage compressor comprising a first piston ring and a second piston ring mounted in a recessed groove formed therein, the air pressure being gradually increased from a low-pressure side compression part to a high-pressure side compression part. The first of the recesses of
A series of openings formed on the wall with which the lower surface of the piston ring contacts so that one end opens within the range in which the lower surface of the first piston ring contacts during the compression stroke and the other end opens into the piston in the high-pressure side cylinder. Through the passage of, the space defined between the outer peripheral surface of the piston in the high pressure side cylinder, the first piston ring, the second piston ring and the inner wall of the high pressure side cylinder, and the crank chamber are communicated with each other. Characteristic multi-stage compressor.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2019143483A (en) * 2018-02-16 2019-08-29 株式会社日立産機システム Reciprocating compressor

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