JPS6310307B2 - - Google Patents

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JPS6310307B2
JPS6310307B2 JP58097520A JP9752083A JPS6310307B2 JP S6310307 B2 JPS6310307 B2 JP S6310307B2 JP 58097520 A JP58097520 A JP 58097520A JP 9752083 A JP9752083 A JP 9752083A JP S6310307 B2 JPS6310307 B2 JP S6310307B2
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Zentaro Ishizaki
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Showa Seiki Kogyo KK
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01BMACHINES OR ENGINES, IN GENERAL OR OF POSITIVE-DISPLACEMENT TYPE, e.g. STEAM ENGINES
    • F01B3/00Reciprocating-piston machines or engines with cylinder axes coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis
    • F01B3/02Reciprocating-piston machines or engines with cylinder axes coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis with wobble-plate
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04BPOSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B27/00Multi-cylinder pumps specially adapted for elastic fluids and characterised by number or arrangement of cylinders
    • F04B27/08Multi-cylinder pumps specially adapted for elastic fluids and characterised by number or arrangement of cylinders having cylinders coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis
    • F04B27/10Multi-cylinder pumps specially adapted for elastic fluids and characterised by number or arrangement of cylinders having cylinders coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis having stationary cylinders
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F04B27/08Multi-cylinder pumps specially adapted for elastic fluids and characterised by number or arrangement of cylinders having cylinders coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis
    • F04B27/10Multi-cylinder pumps specially adapted for elastic fluids and characterised by number or arrangement of cylinders having cylinders coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis having stationary cylinders
    • F04B27/1036Component parts, details, e.g. sealings, lubrication
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F04BPOSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B39/00Component parts, details, or accessories, of pumps or pumping systems specially adapted for elastic fluids, not otherwise provided for in, or of interest apart from, groups F04B25/00 - F04B37/00
    • F04B39/04Measures to avoid lubricant contaminating the pumped fluid
    • F04B39/041Measures to avoid lubricant contaminating the pumped fluid sealing for a reciprocating rod

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Compressor (AREA)
  • Compressors, Vaccum Pumps And Other Relevant Systems (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、往復形オイルフリー・ガス圧縮機に
関する。
一般に、往復形圧縮機では、ピストン、シリン
ダ間に潤滑油を使用するが、ガス圧縮機で例えば
ヘリウム液化装置用のヘリウム圧縮機として使用
する場合、ヘリウムに潤滑油が混入すれば、氷結
し超低温形成上好ましくないので、潤滑油を使用
しないことが要求される。かかるガス圧縮機を一
般にオイルフリー・ガス圧縮機と呼んでいる。
従来のオイルフリー・ガス圧縮機は、潤滑油の
油上り防止のため、クロスヘツド等を介して往復
動するピストンロツドにロツドパツキンを設けた
り、又はその他の油上り防止装置を装着すること
によつて、潤滑油がピストンロツドを伝つてシリ
ンダに入り、これが例えばヘリウムガスに混入し
ないようにしている。
一方、従来のヘリウム等の高価なガスを圧縮す
る場合、圧縮機よりガスが機外へ漏洩するのを防
ぐため、ピストンが往復動するシリンダと、ピス
トンを往復動させるクロスヘツドを収納したクラ
ンク室との間に、他のシリンダを介在させたり、
デイスタンスルームといわれる室を介在させたり
し、これらの室でシリンダから漏洩したガスを回
収するようにしている。
例えば、従来のロツドパツキンを有するガス圧
縮機の概略は、第1図に示すようになつている。
すなわちピストン1を往復動させるピストンロツ
ド2は、テフロン又はグラフアイトカーボンを使
用したロツドパツキン3及びオイルシール4を介
して下端でクロスヘツド5と連結している。そし
てロツドパツキン3とオイルシール4との間はデ
イスタンスルーム6を形成している。又はロツド
パツキン3は、パツキン箱7とパツキン押え8と
の間に複数段のパツキンリング9を収納してい
る。なお、10はクランク運動をするクランク杆
を示す。しかして、クランク杆10の運動により
クロスヘツド5が上下に往復動し、該クロスヘツ
ド5の往復動によりピストンロツド2を介してピ
ストン1が往復動し、シリンダ内のガスを圧縮す
る。ここで潤滑油は、オイルシール4の近傍迄飛
沫状態で充満しているが、オイルシール4で遮断
され、更にロツドパツキン3によりピストンロツ
ド2に付着した潤滑油を油切りし、ピストン1の
背部迄油上りしないようにしている。
このように、従来の往復形オイルフリー・ガス
圧縮機は、油上り防止のため、部品点数の多い複
雑な構造をとつており、しかもピストン背部から
デイスタンスルーム6に若干のガスは漏洩してお
り、この漏洩したガスは特別な回収装置で回収す
るか、或るいは大気へ放出せざるを得ず、漏洩ガ
ス対策には苦慮していた。
そこで本発明の目的は、これら従来技術のもつ
問題点を一挙に解決するため、簡単な構造で、し
かもピストンからの漏洩ガスを潤滑油と混合させ
ることなく、回収できるオイルフリー・ガス圧縮
機を提供することにある。
以下、本発明を添付図面に示す実施例にもとづ
いて詳細に説明する。
第2図は本発明の実施例の断面図を示し、本実
施例は揺動板を用いたガイドピストンを有する3
気筒小型ガス圧縮機を示す。但し第2段の気筒は
図示していない。
1は圧縮ピストンといわれる初段のピストン、
1′は該ピストン1より小径の圧縮ピストンとい
われる第3段のピストン、20はシリンダを穿設
した圧縮機本体すなわちシリンダブロツク、21
はその詳細を省略したシリンダヘツド、22はミ
ツシヨンケースを示す。該圧縮機本体20と該ミ
ツシヨンケース22とは、1枚のダイヤフラム2
3の外周を挾持し、図示しないボルトでこれら本
体20、ケース22のフランジを固着している。
24はミツシヨンケース22の中間に設けた支持
用フレーム板を示し、該フレム板24と前記ダイ
ヤフラム23でデイスタンスルーム25を形成す
るとともに、各ピストン1,1′が出入する共通
の空間をも形成している。
該支持用フレーム板24はブツシユ26,27
を介してガイドピストン28,29を支持してい
る。これらガイドピストン28,29と前記ピス
トン1,1′とは、次のような構造で着脱自在に
結合されている。すなわち、ガイドピストン2
8,29の頂部に円筒部30,31を形成し、該
円筒部30,31より一体的に延出したピストン
ロツド32,33を、前記ピストン1,1′に挿
通し、該ロツド32,33の端部、すなわちピス
トン1,1′の頂部で、ロツクナツト34,35
にて、ピストン1,1′をピストンロツド32,
33に固着する。ここで、ピストン1,1′をピ
ストンロツド32,33に挿通する前に、前記ダ
イヤフラム23に設けた孔36,37を前記円筒
部30,31に弾性的に押し広げて嵌合し、更に
押えカラー38,39でダイヤフラム23をガイ
ドピストン28,29の頂部へ軽く押圧する。し
かる後、ピストン1,1′をピストンロツド32,
33に挿通し、ロツクナイト34,35でピスト
ン1,1′、ダイヤフラム23及びガイドピスト
ン28,29を一体にしている。該押えカラー3
8,39及び該ガイドピストン28,29のダイ
ヤフラム23と接触する外周端は丸みを形成し、
ダイヤフラム23の損傷を防いでいる。
該ガイドピストン28,29のピストン1,
1′の反対側の端部には、バネ受40,41を固
定し、更にその外端には、ボール42,43を抱
持する半円形凹部44,45を穿設している。
以下、ガイドピストン28,29の往復運動
を、普通に知られているアキシヤル形プランジヤ
往復動機構Aで説明する。
すなわち、これらボール42,43は、断面半
円形凹部46を片面に穿設したスリツパー47,
48でもつて更に片側を抱持され、該スリツパー
47,48の他面は、前記揺動板49の片面に面
接触した状態で、摺動自在に添設されている。し
たがつて、該揺動板49と該ガイドピストン2
8,29とは、ボール42,43及びスリツパー
47,48からなるボールジヨイント機構で連結
されたことになる。
該揺動板49の中心部には、駆動短軸50がボ
ールソケツト51及びボールリテーナ52を介し
て揺動自在に挿入されている。したがつて、該揺
動板49は該駆動短軸50に、ボールソケツト5
1及びボールリテーナ52からなるボールジヨイ
ント機構で支承されている。該駆動短軸50の一
端は、前記支持用フレーム板24の中心部で、ベ
アリング53にて支承され、他端は、断面三角板
55及びフランジ56を介して、駆動軸57と連
結されている。該駆動軸57はローラ軸受58及
びオイルシール59でもつて前記ミツシヨンケー
ス22に支持され、更に該駆動軸57は電動モー
タ(図示しない)で駆動されている。
前記断面三角板55より削り出されたベアリン
グインロー54と前記揺動板49に設けたベアリ
ングインローには、スラスト用ローラベアリング
60の内外レースが嵌入され、前記断面三角板5
5の回動によつて起因するスラストを、該揺動板
49に伝え、揺動運動をさせる。又、該スラスト
の反力は、前記フランジ56、スラスト用ローラ
ベアリング61及びミツシヨンケース22でもつ
て支持している。
なお、62,62はガイドピストン28,29
用の戻りスプリング、63はテフロン製ピストン
リング、64はガイドピストン28,29に設け
られた廻り止めキーを示す。
本実施例は以上のような構成をしているので、
駆動軸57の回動により、アキシヤル形プランジ
ヤ往復動機構Aのメカニカル運動によつて、ガイ
ドピストン28,29を交互に往復動させる。こ
のガイドピストン28,29の往復動によつて、
ピストン1,1′は交互に往復動し、シリンダ内
のガスを圧縮する。ここで、ミツシヨンケース2
2には潤滑油が充分注入されており、前記往復動
機構Aの運動は円滑に行われる。
特にガイドピストン28,29が往復動、すな
わちピストン1,1′が往復動してもダイアフラ
ム23は湾曲するのみで追従し、したがつて、ガ
イドピストン28,29に沿つてデイスタンスル
ーム25へ潤滑油が油上りしても、シリンダへは
完全に遮断され行かない。又、ピストン1,1′
のピストンリング63よりピストン背部へ漏洩し
たガスも、デイスタンスルーム25へは遮断され
て行かず、潤滑油とは混合は生じない。なお、こ
の漏洩ガスはピストンの吸入口へ適宣回収される
が、これは図示していない。
本実施例の説明では、ガイドピストン28,2
9の往復動をアキシヤル形プランジヤ往復動機構
で説明したが、クランク−クロスヘツド機構を用
いてもよい。本発明ではこれら実施例に制約され
るものではなく、特に本発明のガイドピストンと
は図示の実施例のほか、クロスヘツド及び単なる
ピストンロツドなども含むことはいうまでもな
い。
以上要するに本発明は、複数の圧縮ピストンを
有するシリンダとミツシヨンケースとを結合した
多段式ガス圧縮機において、これら圧縮ピストン
に往復動を与えるガイドピストンを該圧縮ピスト
ンに直列に夫々連結し、該連結部の近傍に、これ
らピストンが出入する共通の空間を形成し、該空
間に1枚のダイアフラムを張設し、前記圧縮ピス
トンとガイドピストンとを該ダイアフラムで、油
機密的に遮断したことを特徴とするオイルフリ
ー・ガス圧縮機であるから、次の諸効果を有す
る。
ガイドピストンによつて圧縮ピストン室へ潤
滑油の油上りがないので、圧縮ガスへ潤滑油が
混入することがない。
圧縮ピストンからの漏洩がガイドピストン往
復動機構室、すなわちミツシヨンケースへ漏出
しないので、ガス漏洩による経済的損失がな
い。
1枚のダイヤフラムで、潤滑油の遮断又は漏
洩ガスの遮断ができるので、構造簡単とし、安
価でコンパクトなガス圧縮機を提供できる。
各ピストンが出入する共通の空間に、1枚の
ダイアフラムを張設したので、各ピストン毎に
ダイヤフラムを個別に張設したのと比べ、ダイ
ヤフラム挾持部分及びシリンダとミツシヨンケ
ースとの結合部などが省略できるとともに、各
ピストンのシリンダ中心距離も短縮でき、小形
コンパクトなガス圧縮機を提供できる。
各ピストンが出入する共通の空間に、1枚の
ダイヤフラムを張設したので、ダイヤフラムの
耐久性保持のため必要な面積が、各ピストン毎
にダイヤフラムを張設したのと比べせまくてす
み、節減でき、その結果、安価な小形コンパク
トなガス圧縮機を提供できる。
各ピストンが出入する共通の空間に、1枚の
ダイヤフラムを張設し、各ピストンが交互に出
入するので、ダイヤフラムに対しピストンの往
復動による背圧で緊張を与えることがなく、ダ
イヤフラムに余分な荷重を与えない。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来例の概略断面図、第2図は本発明
の実施例の断面図を示す。 1,1′…ピストン、20…圧縮機本体、22
…ミツシヨンケース、23…ダイヤフラム、2
8,29…ガイドピストン。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 複数の圧縮ピストンを有するシリンダとミツ
    シヨンケースとを結合した多段式ガス圧縮機にお
    いて、これら圧縮ピストンに往復動を与えるガイ
    ドピストンを該圧縮ピストンに直列に夫々連結
    し、該連結部の近傍で、これらピストンが出入す
    る共通の空間を形成するとともに、該空間に1枚
    のダイヤフラムを張設し、前記圧縮ピストンとガ
    イドピストンとを該ダイヤフラムで、油機密的に
    遮断したことを特徴とするオイルフリー・ガス圧
    縮機。
JP58097520A 1983-05-31 1983-05-31 往復形オイルフリ−・ガス圧縮機 Granted JPS59221480A (ja)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
JP58097520A JPS59221480A (ja) 1983-05-31 1983-05-31 往復形オイルフリ−・ガス圧縮機
US06/562,242 US4495855A (en) 1983-05-31 1983-12-09 Reciprocating type oil-free gas compressor

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JP58097520A JPS59221480A (ja) 1983-05-31 1983-05-31 往復形オイルフリ−・ガス圧縮機

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JPS59221480A JPS59221480A (ja) 1984-12-13
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ID=14194530

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