JPH05340350A - 往復動形多段圧縮機 - Google Patents

往復動形多段圧縮機

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Publication number
JPH05340350A
JPH05340350A JP17014192A JP17014192A JPH05340350A JP H05340350 A JPH05340350 A JP H05340350A JP 17014192 A JP17014192 A JP 17014192A JP 17014192 A JP17014192 A JP 17014192A JP H05340350 A JPH05340350 A JP H05340350A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
chamber
piston
pressure
cylinder
piston ring
Prior art date
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Pending
Application number
JP17014192A
Other languages
English (en)
Inventor
Tatsuya Yamazawa
達哉 山澤
Hiroshi Terada
宏 寺田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tokico Ltd
Original Assignee
Tokico Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Tokico Ltd filed Critical Tokico Ltd
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Publication of JPH05340350A publication Critical patent/JPH05340350A/ja
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  • Compressors, Vaccum Pumps And Other Relevant Systems (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 往復動形多段圧縮機の吸込行程時のピストン
リングの摩耗を低減する。 【構成】 往復動形多段圧縮機の2段目以降の圧縮部の
シリンダ2内に、ピストンリング10を介してピストン3
を嵌装する。シリンダ2の加圧室4に対してピストン3
の背面側に隔壁19を設けて室20を形成する。吸込室5内
のガスは前段で圧縮されて中間圧Pm となっている。吸
込行程時、ピストン3の下降にともない、中間圧Pm
ガスが吸込弁7を介して加圧室4に流入する。一方、室
20は、圧縮行程時にピストンリング10のシール部をとお
して漏れた圧縮ガスにより加圧されているため、吸込行
程時に加圧室4と室20とがほぼ同圧となる。したがっ
て、これらの室の圧力差によって生じるピストンリング
10をシリンダ2の内壁に押付ける力が小さくなるので、
ピストンリング10の摩耗が低減する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、往復動形多段圧縮機の
改良に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来の往復動形圧縮機の圧縮部の一例に
ついて図6を用いて説明する。図6に示すように、圧縮
部1は、シリンダ2内にピストン3が摺動可能に嵌装さ
れ、シリンダ2内に加圧室4が形成されており、シリン
ダ2の上端側には大気側に連通する吸込室5およびタン
ク側に連通する吐出室6が設けられている。吸込室5
は、大気側から加圧室4内への流通を許容する吸込弁7
を介して加圧室4に連通されており、吐出室6は、加圧
室4からタンク側への流通を許容する吐出弁8を介して
加圧室4に連通されている。
【0003】ピストン3には、その外周面に周方向の溝
9が設けられており、溝9にピストンリング10が装着さ
れている。溝9の軸方向の寸法は、ピストンリング10の
厚みよりも大きく設定されており、溝9内でピストンリ
ング10が軸方向に移動できるようになっている。そし
て、ピストンリング10は、加圧室4内のガスの圧力によ
り溝9の下端側およびシリンダ2の方向に押付けられ、
シリンダ2の内壁とピストン3との間をシールするよう
になっている。図中、11はピストン3をシリンダ2内に
支持するライダリングである。
【0004】この構成により、クランク機構(図示せ
ず)等を用いてピストン3を往復動させることによっ
て、図中に矢印で示すように吸込室5から吸込弁7を介
してシリンダ2の加圧室4内にガスを吸込み、圧縮して
吐出弁8を介して吐出室6へ送る。
【0005】往復動形多段圧縮機は、上記のような圧縮
部を複数設け、多段に分けて圧縮することにより大きな
圧力比が得られるようにしたものである。次に、多段圧
縮機について図7を用いて説明する。なお、図7につい
ては、図6に示す圧縮部1の各部材に対応する部材に
は、同一の番号に符号a,bを付して説明する。
【0006】図7に示すように、往復動形多段圧縮機12
は、2段式圧縮機であって、1段目の圧縮部1aと2段目
の圧縮部1bとがクランクケース13に取付けられている。
そして、圧縮部1aのピストン3aおよび圧縮部1bのピスト
ン3bは、コンロッド14a ,14b によってクランク軸15に
連結されており、モータ等の駆動手段(図示せず)でク
ランク軸15を回転させることによってピストン3a,3bを
往復動させるようになっている。なお、2段目の圧縮部
1bのシリンダ2bは、1段目の圧縮部1aのシリンダ2aより
容積が小さくなっている。
【0007】圧縮部1aの吐出室6aと圧縮部1bの吸込室5b
とが管路16によって連結されている。圧縮部1aの吸込室
5aは、フィルタ17を介して大気に開放されており、圧縮
部1bの吐出室6bは管路18によってタンク(図示せず)側
に連通されている。
【0008】この構成により、駆動手段でクランク軸15
を回転させピストン3a,3bを往復動させると、ピストン
3a,3bの往復動によって、空気がフィルタ17から吸い込
まれて、各段の圧縮部1a,1bで圧縮され、タンク側へ送
られる。このとき、1段目の圧縮部1aと2段目の圧縮部
1bのシリンダ2a,2bの容積比によって大きな圧力比を得
ることができる。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】ところで、図6に示す
ような圧縮部を有する往復動形圧縮機では、吸込行程に
おいて、シリンダ2内の加圧室4の圧力P1 は、ピスト
ンリング8を拡径させる方向に作用し、また、加圧室4
に対してピストン3の背面側の圧力P2 は、ピストンリ
ング10を縮径させる方向に作用し、圧力P1 と圧力P2
の圧力差によってピストンリング10がシリンダ2の内壁
に押付けられる。このとき、この圧力差によって生じる
ピストンリング10をシリンダ2の内壁に押付けようとす
る力Fは、ピストンリング10の内周面積S1 、外周面積
2 とすると F=(P1 −P2 )・S1 /S2 となる。そして、この力Fとピストンリング10が拡径し
ようとするばね力とによってピストンリング10がシリン
ダ2の内壁に押付けられてシリンダ2の内壁とピストン
3との間のシールを行っている。
【0010】単段圧縮機または多段圧縮機の1段目の圧
縮部では、吸込行程時においては、圧力P1 ,P2 とも
に大気圧P0 とほぼ等しくなるので、力Fはほとんど生
じない。ところが、多段圧縮機の2段目以降の圧縮部で
は、吸込室3内のガスは前段で圧縮されて大気圧P0
り高圧となっている。一方、圧力P2 は大気圧P0 とほ
ぼ等しいので、その圧力差によって力Fが生じる。よっ
て、多段圧縮機の2段目以降の圧縮部では、吸込行程時
においても、この力Fによりピストンリング10がシリン
ダ2の内壁に強く押付けられることになるので、ピスト
ンリング10が摩耗しやすくなる。
【0011】以上のことから、図7に示す従来の往復動
形多段圧縮機12の場合、1段目の圧縮部1aでは、吸込行
程時、加圧室4aとクランクケース13内の圧力は共にほぼ
大気圧に等しくなるため、ピストンリング10a がシリン
ダ2a内壁に強く押付けられることがない。一方、2段目
の圧縮部1bでは、圧縮部1aによって圧縮された中間圧の
ガスが管路16によって吸込室5bに供給されるため、吸込
行程時、加圧室4bの圧力は常にクランクケース13内の圧
力(大気圧)よりも高圧となる。この圧力差によって吸
込行程時においてもピストンリング10b が常にシリンダ
2b内壁に強く押付けられることになるので、ピストンリ
ング10a が摩耗しやすくなる。
【0012】そこで、ピストンリング10b が拡径しよう
とするばね力を小さくしてピストンリング10b がシリン
ダ2の内壁に押付けられる力を小さくすることにより、
ピストンリング10b の摩耗を低減することができるが、
同時にシール性能が低下するという問題を生じる。
【0013】このように、従来の往復動形多段圧縮機で
は、2段目以降の圧縮部のピストンリングが1段目の圧
縮部または単段圧縮機の圧縮部のピストンリングに比し
て摩耗しやすいという問題がある。
【0014】本発明は、上記の点に鑑みてなされたもの
であり、ピストンリングのシール性能を低下させること
なく、2段目以降の圧縮部の吸込行程時のピストンリン
グの摩耗を低減させるようにした往復動形多段圧縮機を
提供することを目的とする。
【0015】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、第1の発明は、シリンダにピストンリングを介し
て内装されたピストンの往復動により、前記シリンダ内
の加圧室にガスを吸込んで圧縮する複数の圧縮部を多段
に配設した往復動形多段圧縮機において、2段目以降の
圧縮部の前記シリンダ内の加圧室に対する前記ピストン
の背面側に隔壁を設け、前記ピストンと隔壁との間に室
を形成したことを特徴とする。
【0016】また、第2の発明は、上記第1の発明に加
えて、ピストンと隔壁との間の室を前記の圧縮部の吸込
側に連通させるバイパス管路を設けたことを特徴とす
る。
【0017】
【作用】このように構成したことにより、第1の発明で
は、加圧室からピストンリングのシール部をとおして漏
れた圧縮ガスがピストンと隔壁との間の室に貯留される
ため、吸込行程時に、加圧室と、ピストンと隔壁との間
の室との圧力がほぼ等しくなるので、これらの室の圧力
差によって生じるピストンリングをシリンダの内壁に押
付けようとする力が小さくなる。
【0018】また、第2の発明では、バイパス管路によ
ってピストンと隔壁との間の室が圧縮部の吸込側に連通
されているため、吸込行程時に、加圧室と、ピストンと
隔壁との間の室との圧力がほぼ等しくなるので、これら
の室の圧力差によって生じるピストンリングをシリンダ
の内壁に押付けようとする力が小さくなる。
【0019】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。
【0020】第1実施例について図1ないし図3を用い
て説明する。なお、本実施例の往復動形多段圧縮機は、
従来のものに対して2段目以降の圧縮部のみが異なり、
その圧縮部は、図6に示す従来の圧縮部に隔壁を追加し
たものであるから、図6に示すものと同様の部材には同
一の番号を付し、異なる部分についてのみ詳細に説明す
る。
【0021】図1に示すように、2段目以降の圧縮部
は、シリンダ2の下端部、すなわち、シリンダ1の加圧
室4に対してピストン3の背面側に隔壁19が設けられて
おり、ピストン3と隔壁19との間に室20が形成されてい
る。図中、13はピストン3を駆動するクランク機構(図
示せず)等を収容するクランクケースである。
【0022】以上のように構成した本実施例の作用につ
いて次に説明する。
【0023】吸込室5に送られてくるガスは、前段で圧
縮されており、その圧力は、大気圧P0 よりも高圧の中
間圧力Pm となっている。吸込行程時には、このガスが
ピストン3の下降にともない吸込弁7を介して加圧室4
に流入するので、加圧室4の圧力P1 は、ほぼPm に等
しくなる。
【0024】一方、圧縮行程時に加圧室4からピストン
リング10のシール部をとおして漏れた圧縮ガスが隔壁19
によりピストン3の背面側の室20内に貯留され、室20の
圧力P2 が上昇する。ここで、室20の圧力P2 が加圧室
4の圧力P1 よりも高くなると、ピストンリング10が溝
9内の上方へに移動してピストンリング10のシール部に
隙間が生じ、室20のガスが加圧室4へ流れる。よって、
吸込行程時には、加圧室4の圧力P1 、室20の圧力P2
は、ほぼ P1 =P2 =Pm となる。
【0025】したがって、吸込行程時において、圧力P
1 と圧力P2 の圧力差は、ほぼ P1 −P2 =0 となるので、式より、ピストンリング10をシリンダ2
の内壁に押付けようとする力Fは、ほとんど生じない。
その結果、多段圧縮機の2段目以降の圧縮部において、
吸込行程時に、中間圧力Pm によってピストンリング10
がシリンダ1の内壁に強く押付けられることがないの
で、ピストンリング10の摩耗が低減する。
【0026】次に、本実施例に係る圧縮部を図7に示す
往復動形多段圧縮機12の2段目の圧縮部として適用した
場合について図2を用いて説明する。なお、図2におい
て、図5に示す圧縮部1bと同様の部材には同一の番号を
付し、異なる部分についてのみ詳細に説明する。
【0027】図2に示すように、隔壁として、ピストン
3bの下端部とシリンダ1の下端部との間にラバーチュー
ブ21が設けられており、ピストン3bの背面側に室22が形
成されている。図2中、23,24はラバーチューブ21を取
付けるための止輪、25はラバーチューブ21をシリンダ2b
に取付けるためのブラケットである。
【0028】この構成により、図1に示すものと同様
に、吸込行程時に、加圧室4bと室22との圧力がほぼ等し
くなるので、圧力差によってピストンリング10b がシリ
ンダ2bの内壁に強く押付けられることがなく、ピストン
リング10b の摩耗を低減することができる。
【0029】なお、図3に示すように、図2のものに対
して、ラバーチューブ21をピストン3bに連結されたコン
ロッド14b とシリンダ2bの下端部との間に設けるように
してもよい。なお、図3においては、図2の実施例と同
様の部材には同一の番号を付してある。
【0030】次に、第2実施例について図4および図5
を用いて説明する。なお、第2実施例は、図2に示す実
施例に対して、バイパス通路を追加したものであるか
ら、図2および図7に示すものと同様の部材には同一の
番号を付し、異なる部分についてのみ詳細に説明する。
【0031】図4および図5に示すように、シリンダ2b
の下部側壁にバイパス管路26の一端が接続され、バイパ
ス管路26の他端が圧縮部の吸込側の管路16に接続されて
おり、バイパス管路26によって室22と管路16とが連通さ
れている。
【0032】以上のように構成した本実施例の作用につ
いて次に説明する。
【0033】上記第1実施例と同様に、吸込行程時に
は、ピストン3bの下降にともない管路16から中間圧Pm
のガスが吸込弁7を介して加圧室4に流入するので、加
圧室4の圧力P1 は、ほぼPm に等しくなる。一方、ピ
ストン3bの背面側の室22は、バイパス管路26によって管
路16に連通されているので、室22内のガスの圧力は中間
圧Pm に等しくなる。
【0034】したがって、吸込行程時に、加圧室4bと室
22との圧力がほぼ等しくなるので、圧力差によってピス
トンリング10b がシリンダ2bの内壁に強く押付けられる
ことがなく、ピストンリング10b の摩耗が低減される。
【0035】さらに、上記第1,第2実施例では、従
来、ピストンの背面側に漏れていた圧縮ガスを隔壁によ
って留めているので、ピストンのシール部の漏れが少な
くなり、圧縮機の吐出量の低下が防止される。
【0036】なお、図2ないし図5に示すものでは、ラ
バーチューブ21の代わりに蛇腹状の隔壁を設けてもよ
い。
【0037】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
吸込行程時に、加圧室と、ピストンと隔壁との間の室と
の圧力がほぼ等しくなるので、これらの室の圧力差によ
って生じるピストンリングをシリンダの内壁に押付けよ
うとする力が小さくなる。その結果、吸込行程時に、ピ
ストンリングがシリンダの内壁に強く押付けられること
がなく、ピストンリングの摩耗を低減することができ
る。また、ピストンの背面側に漏れていた圧縮ガスを隔
壁によって留めているので、ピストンのシール部の漏れ
が少なくなり、圧縮機の吐出量の低下が防止されるとい
う優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例の圧縮部の要部を示す説明
図である。
【図2】本発明の第1実施例の圧縮部の他の態様の要部
を示す縦断面図である。
【図3】本発明の第1実施例の圧縮部のさらに他の態様
を示す縦断面図である。
【図4】本発明の第2実施例の圧縮部の要部を示す縦断
面図である。
【図5】図4の装置全体を示す縦断面図である。
【図6】従来の往復動形圧縮機の圧縮部の要部を示す説
明図である。
【図7】従来の往復動形多段圧縮機の縦断面図である。
【符号の説明】
2,2b シリンダ 3,3b ピストン 10,10bピストンリング 4,4b 加圧室 19 隔壁 21 ラバーチューブ(隔壁) 20,22 室 26 バイパス管路

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 シリンダにピストンリングを介して内装
    されたピストンの往復動により、前記シリンダ内の加圧
    室にガスを吸込んで圧縮する複数の圧縮部を多段に配設
    した往復動形多段圧縮機において、2段目以降の圧縮部
    の前記シリンダ内の加圧室に対する前記ピストンの背面
    側に隔壁を設け、前記ピストンと隔壁との間に室を形成
    したことを特徴とする往復動形多段圧縮機。
  2. 【請求項2】 ピストンと隔壁との間の室を前記の圧縮
    部の吸込側に連通させるバイパス管路を設けたことを特
    徴とする請求項1に記載の往復動形多段圧縮機。
JP17014192A 1992-06-04 1992-06-04 往復動形多段圧縮機 Pending JPH05340350A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP17014192A JPH05340350A (ja) 1992-06-04 1992-06-04 往復動形多段圧縮機

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP17014192A JPH05340350A (ja) 1992-06-04 1992-06-04 往復動形多段圧縮機

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH05340350A true JPH05340350A (ja) 1993-12-21

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ID=15899432

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP17014192A Pending JPH05340350A (ja) 1992-06-04 1992-06-04 往復動形多段圧縮機

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JP (1) JPH05340350A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019157634A (ja) * 2018-03-07 2019-09-19 アネスト岩田株式会社 往復動式圧縮機

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019157634A (ja) * 2018-03-07 2019-09-19 アネスト岩田株式会社 往復動式圧縮機

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