JPH1037857A

JPH1037857A - 往復動圧縮機

Info

Publication number: JPH1037857A
Application number: JP19348996A
Authority: JP
Inventors: Masafumi Kaai; 雅史河相
Original assignee: Tokico Ltd
Current assignee: Tokico Ltd
Priority date: 1996-07-23
Filing date: 1996-07-23
Publication date: 1998-02-13

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は往復動圧縮機のライダリング及びピ
ストンリングの磨耗及び変形を防止することを課題とす
る。【解決手段】往復動圧縮機１は、クランクケース４
と、クランクケース４上に取り付けられた低圧シリンダ
５と、低圧シリンダ５上に取り付けられた高圧シリンダ
６とよりなる。クランクシャフト７の回転に伴って、連
接棒９に連結された低圧ピストン１１が低圧シリンダ５
内を往復動すると共に、高圧ピストン１３も高圧シリン
ダ６内を往復動する。高圧ピストン１３の上端と下端に
は、高圧ピストン１３の摺動動作をガイドするライダリ
ング２４が強固に嵌合されている。このライダリング２
４の外周には、微細溝２４ａが軸方向に形成されている
ため、ライダリング２４の上面側の圧力と下面側との圧
力とがほぼ同一となり、ライダリング２４が上下面にか
かる圧力差により変形することが防止され、磨耗及び折
損の促進を防止できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は往復動圧縮機に係
り、特に潤滑油を用いない２段圧縮により高圧気体を生
成するよう構成した往復動圧縮機に関する。

【０００２】

【従来の技術】高圧気体を生成する往復動圧縮機では、
高圧縮比のピストン・シリンダ機構が２段に設けられて
おり、吸引した気体を圧縮する第１のピストン・シリン
ダ機構と、第１のピストン・シリンダ機構により圧縮さ
れた気体を圧縮する第２のピストン・シリンダ機構とを
有する構成となっている。

【０００３】この種の往復動圧縮機においては、第１の
ピストン・シリンダ機構よりも第２のピストン・シリン
ダ機構の圧縮比が高くなっているため、第２のピストン
・シリンダ機構のピストン口径が極めて小さくピストン
ストロークが長く設定されている。そして、往復動圧縮
機の型式としては、第２のピストン・シリンダ機構のピ
ストンに側面圧受圧部とシール部を分離させた所謂「ク
ロスヘッド形」が主に用いられている。

【０００４】また、ピストンがシリンダ内径に芯ずれの
ない状態で往復動させるため、ピストンのクロスヘッド
部に対して圧縮シール部は少々可撓性をもたせた構成
（所謂「フローティングピストン」）としている。とこ
ろが、上記構成とされた往復動圧縮機を潤滑油を用いな
い無給油式（オイルレス）とする場合、特に高圧縮比を
有する第２のピストン・シリンダ機構では、ピストンリ
ングの摩耗が激しくなるため、運転時間が長くなるにつ
れてピストンリングがシリンダ内壁との摺動抵抗により
摩耗し、ピストンリングのセルフシール性能が著しく低
下し、耐久性を著しく低下させていた。

【０００５】また、ピストンリングの摩耗によりピスト
ンリングのセンタリング機能が減少しピストンの芯ずれ
が生じた結果、フローティングピストンがシリンダ内壁
に対してがたついた状態で摺動することになり、ピスト
ンリングのより一層の摩耗、ひいては破損を招くおそれ
があった。

【０００６】そこで、従来の無給油式往復動圧縮機で
は、次のような対策が取られていた。ピストンリングを自己潤滑性のある材料で構成す
る。高圧にも耐え、高い摺動性能を有し、耐磨耗性を有
するポリイミド樹脂（ＰＩ）、充填物を混合したポリイ
ミド樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂（ＰＥＥ
Ｋ）、充填物を混合したポリエーテルエーテルケトン樹
脂等でピストンリングを形成する。フローティングピストンの外周にガイド部材を設
け、シリンダ内径に対してピストンの摺動を規制するよ
う構成する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】従来の往復動圧縮機で
は、次のような問題がある。上記のピストンリングを
自己潤滑性のある材料で構成した場合ピストンが往復動
するにつれてピストンリングが磨耗し、ピストンリング
のセンタリング機能の減少による芯ずれが生じる結果、
分離したピストン（フローティングピストン）が運転中
にがたつくことによりピストンリングの磨耗と破損が生
じる。

【０００８】さらに、この往復動圧縮機では、ピストン
リングが吐出圧力の背圧により、シリンダ内壁に押しつ
けられながら摺動することになるため、ピストンリング
にとって過酷な運転となる。また、ピストンリングが少
量磨耗したとき、ピストンは、上下差圧の影響、及び往
復運動によって揺動しシリンダ内でがたつきを行うよう
になる。

【０００９】また、ピストンリングの磨耗によるがたつ
きは、ピストンリングの材質によって条件が異なり、塑
性変形を起こしやすい材質（例えば、フッ素樹脂ナチュ
ラル材）では、塑性変形が進行してがたつきはさらに促
進される。また、塑性変形を起こしにくい材質でも、物
性によっては（例えば、エポキシ樹脂含浸黒鉛等）では
磨耗粉を発生し、がたつきは更に促進される上、耐久性
に問題があった。

【００１０】上記とした場合、ピストンのがたつきを
防止するため、高圧にも耐え、高い摺動性能を有し、耐
磨耗性を有する上記材質によりピストンリングを形成し
ているが、これらの樹脂材は剛性が高い反面柔軟性に乏
しいため、ピストンリングがシリンダ内壁に有効に接触
せず、ガスシール性を損なうという問題、及び強く押圧
することによりピストンリングの折損等を引き起こすと
いった問題がある。

【００１１】また、この種のピストンリングは、剛性が
高い反面、塑性変形が起きず、運転中シリンダ内壁にな
じまないため、無潤滑状態のシリンダ内部では、潤滑油
等によるシール性も期待できないのでガスシール性を損
なうといった問題がある。上記では、フローティング
ピストンの外周にガイド部材を設けてシリンダ内径に対
してピストンの摺動を規制してピストンが運転中にがた
つくことを防止するため、所謂ライダリングをピストン
の上下方向に均等に設置する。ここで、特に吐出圧力が
高く、潤滑油を用いないピストン・シリンダ機構である
場合、ピストンリングは変形、損傷が少ない構成となる
が、このときの摺動はすべて吐出圧力による背圧によっ
てシリンダに押し付けられながらピストンが往復動され
るため、ピストンリングにとって過酷な運転となるとい
った問題がある。

【００１２】このときライダリングとして用いるピスト
ンリング、ないしはライダリング（摺動部材）に寸法規
制に伴う荷重以外にピストンリング上下の差圧によるシ
リンダへの押圧力がかかる、すなわちライダリングの上
下面に圧力差が生じるとピストンリングの磨耗が促進さ
れ、圧縮機の耐久性が低下することになる。

【００１３】上述したように、従来の〜の対策を取
ったとしてもピストンリングの耐久性の多少の向上を図
れるのみであり、ピストンリングの摩耗に対する抜本的
な解決策とはなっていなかった。そこで、本発明は上記
課題を解決した往復動圧縮機を提供することを目的とす
る。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記請求項１の発明は、
吸引した気体を圧縮する第１のピストン・シリンダ機構
と、第１のピストン・シリンダ機構により圧縮された気
体を圧縮する第２のピストン・シリンダ機構とを有する
往復動圧縮機において、前記第２のピストン・シリンダ
機構のピストンの外周溝に装着されたピストンリング
は、複数のピストンリング片を突き合わせて環状に形成
され、且つ前記ピストンリング片の突き合わせ部分が段
付き形状に形成されたことを特徴とするものである。

【００１５】従って、上記請求項１によれば、第２のピ
ストン・シリンダ機構のピストンの外周溝に装着された
ピストンリングが、複数のピストンリング片を突き合わ
せて環状に形成されたため、ピストンリングの磨耗によ
る圧縮性能の低下を防止すると共に、耐久性の向上を図
ることができる。さらに、ピストンリングの磨耗に伴う
センタリング機能の低下、及びピストンリングのがたつ
きによりピストンリングの磨耗と折損の促進を防止す
る。

【００１６】また、請求項２の発明は、前記第２のピス
トン・シリンダ機構のシリンダは、前記ピストンが摺動
する摺動面に微細な凹凸部分を形成したことを特徴とす
るものである。従って、上記請求項２によれば、ピスト
ンが摺動する摺動面に微細な凹凸部分を形成したため、
上記請求項１と同様な効果が得られると共に、ピストン
が摺動するシリンダの摺動面にピストンの摺動抵抗を軽
減するための柔軟層を形成することができる。

【００１７】また、請求項３の発明は、吸引した気体を
圧縮する第１のピストン・シリンダ機構と、第１のピス
トン・シリンダ機構により圧縮された気体を圧縮する第
２のピストン・シリンダ機構とを有する往復動圧縮機に
おいて、前記第２のピストン・シリンダ機構のピストン
は、前記ピストンリングが装着されるピストンの外周に
周方向と交差する方向に延在する連通路を有することを
特徴とするものである。

【００１８】従って、上記請求項３によれば、ピストン
リングが装着されるピストンの外周に周方向と交差する
方向に延在する連通路を有するため、ピストンの上動に
より圧縮された気体の一部が連通路を通過してライダリ
ングの上面側の圧力と下面側との圧力とが均等化され、
ライダリングが上下面にかかる圧力差による変形を防止
できる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、図面と共に本発明の一実施
例について説明する。図１は往復動圧縮機の縦断面図で
ある。往復動圧縮機１は、無給油式の２段圧縮機であ
り、大略、吸引した気体を圧縮する低圧側の第１のピス
トン・シリンダ機構２と、第１のピストン・シリンダ機
構２により圧縮された気体を圧縮する高圧側の第２のピ
ストン・シリンダ機構３とが直列に組み合わせた構成と
なっている。

【００２０】また、往復動圧縮機１は、クランクケース
４と、クランクケース４上に取り付けられた低圧シリン
ダ５と、低圧シリンダ５上に取り付けられた高圧シリン
ダ６とよりなる。クランクケース４の内部には、クラン
クシャフト７が回転自在に軸承する軸受８が取り付けら
れている。また、クランクシャフト７の一端には連接棒
９が連結されたフライホィール１０が一体的に設けら
れ、クランクシャフト７の他端は駆動源である駆動モー
タ（図示せず）の駆動軸に連結されている。

【００２１】連接棒９は、下端部がフライホィール１０
の側面から突出するクランクピン１０ａが嵌合された軸
受９ａを有し、上端部がクランクケース４から低圧シリ
ンダ５内に延在しており、低圧シリンダ５内に摺動可能
に挿入された低圧ピストン１１のピストンピン（図示せ
ず）に連結されている。

【００２２】低圧ピストン１１は低圧シリンダ５内に嵌
入された円筒状のシリンダライナ５ａに摺動自在に挿入
されている。また、低圧ピストン１１は外周に複数のリ
ング溝（図１中隠れて見えない）が形成されており、各
リング溝には、ピストンリング１２ａ，ライダリング１
２ｂが装着されている。

【００２３】また、低圧ピストン１１の上方中央には、
高圧ピストン１３が固着されている。そして、高圧ピス
トン１３は高圧シリンダ６内に嵌入された円筒状のシリ
ンダライナ６ｃに摺動自在に挿入されている。クランク
シャフト７の回転に伴って、連接棒９に連結された低圧
ピストン１１が低圧シリンダ５内を往復動すると共に、
高圧ピストン１３も高圧シリンダ６内を往復動する。従
って、上記第１のピストン・シリンダ機構２は低圧シリ
ンダ５と低圧ピストン１１とから構成され、第２のピス
トン・シリンダ機構３は高圧ピストン１３と高圧シリン
ダ６とから構成されている。

【００２４】高圧ピストン１３の摺動ストロークは低圧
ピストン１１の摺動ストロークと同一であるが、高圧ピ
ストン１３の外径は低圧ピストン１１の外径よりも小径
となっている。そのため、高圧ピストン１３の圧縮比
は、低圧ピストン１１よりも高く設定されており、吸引
した気体をより高い圧力に圧縮することができる。

【００２５】高圧シリンダ６は、下部が低圧側のシリン
ダヘッド部６ａで、上部に高圧ピストン１３が往復動す
る高圧側のシリンダ室６ｂが形成されている。また、シ
リンダヘッド部６ａには、吸気音を軽減するサイレンサ
１４が取り付けられた吸気路１５と、第１のピストン・
シリンダ機構２により圧縮された気体を排出する排気路
１６とが設けられている。

【００２６】そして、吸気路１５には１段目の吸込弁１
７が取り付けられ、排気路１６には１段目の吐出弁１８
が取り付けられている。吸込弁１７は低圧ピストン１１
が下方向に摺動する間に開弁するリーフ弁であり、吐出
弁１８は低圧ピストン１１が上方向に摺動する間に開弁
するリーフ弁である。

【００２７】また、高圧シリンダ６のシリンダ室６ｂに
は、高圧ピストン１３が往復動可能に嵌合しており、シ
リンダ室６ｂの上部は、閉塞プラグ１９により閉塞され
ている。そして、高圧シリンダ６はサイドバルブ方式が
用いられており、閉塞プラグ１９の下方には排気路１６
から排気された圧縮気体が供給される２段目の吸込弁２
０と、高圧ピストン１３の上動により圧縮された高圧気
体をタンク（図示せず）へ吐出させる２段目の吐出弁
（図示せず）とが設けられている。

【００２８】高圧ピストン１３は低圧ピストン１１と共
に往復動する。従って、高圧ピストン１３がシリンダ室
６ｂを下動する過程で高圧シリンダ６の吸込弁２０が開
弁して低圧ピストン１１により圧縮された圧縮気体がシ
リンダ室６ｂに導入され、高圧ピストン１３がシリンダ
室６ｂを上動する過程で吐出弁（図示せず）が開弁して
さらに圧縮された高圧気体が高圧タンク（図示せず）に
充填される。

【００２９】このように、往復動圧縮機１では、第１の
ピストン・シリンダ機構２と第２のピストン・シリンダ
機構３とが直列に組み合わされた構成となっているの
で、クランクシャフト７が回転駆動されると、圧縮比の
異なる低圧ピストン１１及び高圧ピストン１３が同時に
往復動して高圧気体が断続的に吐出される。

【００３０】図２は高圧ピストン１３を拡大して示す縦
断面図である。高圧ピストン１３は、低圧ピストン１１
より軸線に沿って延在するロッド２１の上端にボルト２
２により固定されている。高圧ピストン１３には、軸線
に沿って延在するボルト挿通孔２３が貫通されており、
高圧ピストン１３の上端にはボルト２２の頭部２２ａが
挿入される凹部１３ａが設けられている。

【００３１】ボルト２２は外径がボルト挿通孔２３の内
径よりも小径であるので、ボルト挿通孔２３とボルト２
２との間には一定のクリアランスＳ₁，Ｓ₂が設けられ
ている。従って、低圧シリンダ５内に嵌入されたシリン
ダライナ５ａの軸線とシリンダ室６ｂ内に嵌入されたシ
リンダライナ６ｃとの軸線とが半径方向（水平方向）に
ずれていた場合、上記クリアランスＳ₁，Ｓ₂によりボ
ルト２２がボルト挿通孔２３内で半径方向に変位するこ
とができる。

【００３２】そのため、直列に連結された低圧ピストン
１１及び高圧ピストン１３が低圧シリンダ５及び高圧シ
リンダ６の加工誤差、組立誤差等により低圧シリンダ５
と高圧シリンダ６との軸線が半径方向にずれた場合で
も、ボルト挿通孔２３とボルト２２との間に設けられた
クリアランスＳ₁，Ｓ₂により低圧ピストン１１及び高
圧ピストン１３はスムーズに往復動する。

【００３３】また、高圧ピストン１３は外周にライダリ
ング用リング溝１３ｂとピストンリング用リング溝１３
ｃとが設けられ、ライダリング用リング溝１３ｂにはラ
イダリング２４が装着され、ピストンリング用リング溝
１３ｃにはピストンリング２５が装着されている。

【００３４】図３は高圧ピストン１３の外観を拡大して
示す側面図である。高圧ピストン１３の上端と下端に
は、高圧ピストン１３の摺動動作をガイドするライダリ
ング２４が強固に嵌合されている。このライダリング２
４の外周は、高圧ピストン１３に取り付けられた後、機
械加工によりシリンダライナ６ｃの内壁に隙間なく摺接
するように調整される。

【００３５】このようにして高圧ピストン１３の上端と
下端に装着されたライダリング２４は、圧縮気体の圧力
により変形しないはずであるが、実際には高圧ピストン
１３とシリンダライナ６ｃの内壁との微小なクリアラン
スにより、高圧ピストン１３の上動により圧縮気体が高
圧になると共にライダリング２４の上下面にかかる圧力
差が拡大してライダリング２４を変形させてしまうこと
がある。

【００３６】そのため、ライダリング２４の外周には、
微細溝２４ａが軸方向に形成されている。この微細溝２
４ａは、ライダリング２４の外周の一部を軸方向に削除
して形成されており、シリンダライナ６ｃの内壁との間
にライダリング２４の上面側と下面側とを連通する通路
を形成する。

【００３７】このようにライダリング２４の外周に軸方
向に延在する微細溝２４ａが設けられているため、高圧
ピストン１３の上動により圧縮された気体の一部が微細
溝２４ａを通過してシリンダライナ６ｃの内壁と高圧ピ
ストン１３外周との間に流入する。そのため、ライダリ
ング２４の上面側の圧力と下面側との圧力とがほぼ同一
となり、ライダリング２４の上下面にかかる圧力差が小
さくなる。その結果、ライダリング２４が上下面にかか
る圧力差により変形することが防止され、磨耗及び折損
の促進を防止できる。

【００３８】尚、本実施例では、ライダリング２４の外
周の一部を削除するようにして微細溝２４ａを形成した
が、これに限らず、ライダリング２４の上面側と下面側
とを連通する微細な孔をライダリング２４の内部に形成
しても良い。また、微細溝２４ａは、溝幅が広いものの
半径方向の寸法が極めて小さいので、シリンダライナ６
ｃの内壁と高圧ピストン１３外周との間を通過して低圧
シリンダ５へ流出する気体の量は僅かであり、圧力損失
は軽微である。

【００３９】図４は高圧ピストン１３に装着されたライ
ダリング２４の変形例を拡大して示す斜視図である。ラ
イダリング２４の外周には、螺旋状のスパイラル溝２６
が形成されている。そのため、高圧ピストン１３の上動
により圧縮された気体の一部がスパイラル溝２６を通過
してシリンダライナ６ｃの内壁と高圧ピストン１３外周
との間に流入する。よって、ライダリング２４の上面側
の圧力と下面側との圧力とが均等化され、ライダリング
２４が上下面にかかる圧力差による変形を防止できる。

【００４０】このスパイラル溝２６は、ライダリング２
４の上面側と下面側とを連通する微細な通路であり、上
記微細溝２４ａよりも全長が長くなっている。そのた
め、シリンダ室６ｂの加圧された気体は、スパイラル溝
２６を通過してシリンダライナ６ｃの内壁と高圧ピスト
ン１３外周との間に流入するまでに徐々に減圧され、気
体の流出量を絞ることができ、微細溝２４ａが形成され
たライダリング２４を用いた圧縮機に比して圧縮効率の
低減を少なくすることができる。

【００４１】図５は高圧ピストン１３に装着されたライ
ダリング２４の別の変形例を拡大して示す図である。高
圧ピストン１３の上端及び下端には、角ネジ状の螺旋リ
ング溝２７が設けられており、螺旋リング溝２７には帯
状ライダリング２８が装着されている。そして、帯状ラ
イダリング２８は断面形状が螺旋リング溝２７の断面と
同一の角柱状に形成され、螺旋リング溝２７に圧入され
ている。また、帯状ライダリング２８は、螺旋リング溝
２７に対し接着あるいはかしめにより強固に固着されて
脱落が防止されている。

【００４２】このように、帯状ライダリング２８は高圧
ピストン１３の外周に螺旋状に巻付けられているため、
帯状ライダリング２８が巻装されていない部分には、螺
旋状通路２９が形成されている。そのため、高圧ピスト
ン１３の上動により圧縮された気体の一部が螺旋状通路
２９を通過してシリンダライナ６ｃの内壁と高圧ピスト
ン１３外周との間に流入する。よって、ライダリング２
８の上面側の圧力と下面側との圧力とが均等化され、上
下面にかかる圧力差によるライダリング２８の変形を防
止できると共に、ライダリング２８の高圧ピストン１３
への組み付けが容易になる。

【００４３】図６はライダリング２４を使用しない高圧
ピストン１３の構成を拡大して示す図である。高圧ピス
トン１３には、ライダリングが装着されておらず、高圧
ピストン１３の上端及び下端にもピストンリング３０が
装着されている。このピストンリング３０が装着された
リング溝３１は、他のリング溝１３ｃよりも寸法ｔ₁だ
け浅く加工されており、且つリング溝３１と交差する軸
方向に延在する通路３２が加工されている。

【００４４】この通路３２はエンドミル加工によりリン
グ溝３１よりも寸法ｔ₂だけ深く切削され、且つリング
溝３１の溝幅よりも長く軸方向に延在している。そのた
め、通路３２の両端に形成された円弧状部分は、リング
溝３１の上下部分に開口している。よって、リング溝３
１の上部と下部とは、通路３２を介して連通されてい
る。

【００４５】そのため、高圧ピストン１３の上動により
圧縮された気体の一部が通路３２を通過してシリンダラ
イナ６ｃの内壁と高圧ピストン１３外周との間に流入す
る。よって、ピストンリング３０の上面側の圧力と下面
側との圧力とが均等化され、ピストンリング３０が上下
面にかかる圧力差による変形を防止できる。

【００４６】図７は高圧ピストン１３に装着されたピス
トンリング２５，３０の構成を拡大して示す図である。
本実施例のピストンリング２５，３０は、弾性変形が望
めない材料、すなわちポリイミド樹脂（ＰＩ）に充填物
を混合したものやポリエーテルエーテルケトン樹脂（Ｐ
ＥＥＫ）に充填物を混合したものや、カーボン等で形成
した場合、折損等が生ずる可能性が高い。また、ピスト
ンリング２５，３０の合口３３は、両端が段付き形状に
形成されており、両端の各段付き部分が互いに噛み合う
ように形成されている。

【００４７】しかしながら、これらの樹脂材は剛性が高
い反面柔軟性に乏しいため、ピストンリングがシリンダ
内壁に有効に接触せず、ガスシール性を損なうという問
題、及び強く押圧することによりピストンリングの折損
等を引き起こすといった問題がある。

【００４８】そこで、本実施例では、図７（ａ）（ｂ）
に示すように、円弧状に形成された複数のピストンリン
グ片３４を組み合わせてピストンリング２５，３０を構
成することにより、一対のピストンリング片３４の両端
部には合口３５、３６が形成されている。この合口３
５、３６も各端部が段付き形状に形成されている。

【００４９】ピストンリング２５，３０が受ける磨耗の
結果、一方の合口３５が広がって他方の合口３６が閉じ
た当接状態となるため、このままでは磨耗が促進される
おそれがある。しかしながら、円弧状のはり板３７を一
対のピストンリング片３４の内周に接着により結合させ
て一対のピストンリング片３４を一体化させることによ
り合口３５、３６の間隔が均等になるようにする。これ
により、ピストンリング片３４の磨耗促進を防止し、ピ
ストンリング片３４の折損も防止できる。

【００５０】また、図７（ｃ）に示すように、はり板３
７は両端がピン３８によりピストンリング片３４の内壁
に固着されている。これにより、一対のピストンリング
片３４がはり板３７を介して一体化され、合口３５、３
６の間隔を均等にする。また、図７（ｄ）（ｅ）に示す
ように、はり板３７に両端近傍に外側に突出する切り起
こし３７ａが設けられている。この切り起こし３７ａが
ピストンリング片３４の内周に食い込んで一対のピスト
ンリング片３４を一体化させる。これにより、一対のピ
ストンリング片３４の合口３５、３６の間隔が均等にな
る。

【００５１】図８及び図９はピストンリング２５，３０
の材質強度を示すグラフである。図８では、（イ）がポ
リイミド樹脂（ＰＩ）に充填物を混合した材質の場合の
磨耗量の変化であり、（ロ）がポリエーテルエーテルケ
トン樹脂（ＰＥＥＫ）に充填物を混合した材質の場合の
磨耗量の変化であり、（ハ）が従来使用されていた所謂
テフロンと呼ばれている４フッ化エチレン樹脂に充填物
を混合した材質の場合の磨耗量の変化である。これよ
り、（イ）（ロ）の耐磨耗性が高いことが分かる。

【００５２】図９では、（イ）がポリイミド樹脂（Ｐ
Ｉ）に充填物を混合した材質の場合の荷重に対する変形
率の変化であり、（ロ）がポリエーテルエーテルケトン
樹脂（ＰＥＥＫ）に充填物を混合した材質の場合の荷重
に対する変形率の変化であり、（ハ）が従来使用されて
いた４フッ化エチレン樹脂に充填物を混合した材質の場
合の荷重に対する変形率の変化である。尚、図９におい
て、×印が折損した荷重を示している。これより、
（ハ）は塑性変形域に即座に移行して折損の傾向がみら
れないのに対し、（イ）（ロ）は早期に折損に移行して
いることが分かる。

【００５３】図１０はピストンリング２５，３０の変形
例を示す横断面図である。図１０（ａ）に示すように、
一対のピストンリング片３４の外周には、４フッ化エチ
レン樹脂により形成された柔軟層４０が被覆形成されて
いる。この場合、柔軟層４０はシリンダライナ６ｃを摺
動することにより初期磨耗を促して、高圧ピストン１３
の摺動動作を円滑にする。

【００５４】図１０（ｂ）に示すように、ピストンリン
グ２５，３０の外周には、微細な凹凸部により形成され
たなじみ層４１が設けられている。このなじみ層４１
は、例えばツールマークと呼ばれる微細加工旋盤等の加
工痕により形成することができる。この場合、局所面圧
の付与により微視的塑性変形が誘発されてなじみ層４１
が形成される。そして、高圧ピストン１３はこのなじみ
層４１の作用により円滑に摺動することができる。

【００５５】図１０（ｃ）に示すように、４フッ化エチ
レン樹脂により形成された柔軟層４０の表面に微細な凹
凸部あるいは微細加工旋盤等の加工痕よりなるなじみ層
４１を形成して良い。そして、高圧ピストン１３は柔軟
層４０の表面に形成されたなじみ層４１の作用により円
滑に摺動することができる。

【００５６】尚、上記実施例では、２段のピストンが直
列に連結された無給油式２段圧縮機を一例として挙げた
が、これに限らず、此れ以外の構成の圧縮機にも適用で
きるのは勿論である。

【００５７】

【発明の効果】上述の如く、上記請求項１によれば、第
２のピストン・シリンダ機構のピストンの外周溝に装着
されたピストンリングが、複数のピストンリング片を突
き合わせて環状に形成されたため、ピストンリングの磨
耗による圧縮性能の低下を防止すると共に、耐久性の向
上を図ることができる。さらに、ピストンリングの磨耗
に伴うセンタリング機能の低下、及びピストンリングの
がたつきによりピストンリングの磨耗と折損の促進を防
止する。

【００５８】また、上記請求項２によれば、ピストンが
摺動する摺動面に微細な凹凸部分を形成したため、上記
請求項１と同様な効果が得られると共に、ピストンが摺
動するシリンダの摺動面にピストンの摺動抵抗を軽減す
るための柔軟層を形成することができる。これにより、
ピストンを円滑に摺動させることができる。

【００５９】また、請求項３によれば、ピストンリング
が装着されるピストンの外周に周方向と交差する方向に
延在する連通路を有するため、ピストンの上動により圧
縮された気体の一部が連通路を通過してライダリングの
上面側の圧力と下面側との圧力とが均等化され、ライダ
リングが上下面にかかる圧力差による変形を防止でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明になる往復動圧縮機の一実施例の縦断面
図である。

【図２】高圧ピストンを拡大して示す縦断面図である。

【図３】高圧ピストンの外観を拡大して示す側面図であ
る。

【図４】高圧ピストンに装着されたライダリングの変形
例を拡大して示す斜視図である。

【図５】高圧ピストンに装着されたライダリングの別の
変形例を拡大して示す図である。

【図６】ライダリングを使用しない高圧ピストンの構成
を拡大して示す図である。

【図７】高圧ピストンに装着されたピストンリングの構
成を拡大して示す図である。

【図８】ピストンリングの材質に応じた磨耗量の変化を
示すグラフである。

【図９】ピストンリングの材質に応じた変形及び折損を
示すグラフである。

【図１０】ピストンリングの変形例を示す横断面図であ
る。

【符号の説明】

１往復動圧縮機２第１のピストン・シリンダ機構３第２のピストン・シリンダ機構４クランクケース５低圧シリンダ６高圧シリンダ７クランクシャフト１１低圧ピストン１３高圧ピストン１７吸込弁１８吐出弁２０吸込弁２２ボルト２３ボルト挿通孔２４ライダリング２４ａ微細溝２５，３０ピストンリング２６スパイラル溝２７螺旋リング溝２８帯状ライダリング２９螺旋状通路３１リング溝３２通路３４ピストンリング片３７はり板４０柔軟層４１なじみ層

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】吸引した気体を圧縮する第１のピストン
・シリンダ機構と、第１のピストン・シリンダ機構によ
り圧縮された気体を圧縮する第２のピストン・シリンダ
機構とを有する往復動圧縮機において、前記第２のピストン・シリンダ機構のピストンの外周溝
に装着されたピストンリングは、複数のピストンリング
片を突き合わせて環状に形成され、且つ前記ピストンリ
ング片の突き合わせ部分が段付き形状に形成されたこと
を特徴とする往復動圧縮機。
【請求項２】前記第２のピストン・シリンダ機構のシ
リンダは、前記ピストンが摺動する摺動面に微細な凹凸
部分を形成したことを特徴とする請求項１記載の往復動
圧縮機。
【請求項３】吸引した気体を圧縮する第１のピストン
・シリンダ機構と、第１のピストン・シリンダ機構によ
り圧縮された気体を圧縮する第２のピストン・シリンダ
機構とを有する往復動圧縮機において、前記第２のピストン・シリンダ機構のピストンは、前記
ピストンリングが装着されるピストンの外周に周方向と
交差する方向に延在する連通路を有することを特徴とす
る往復動圧縮機。