JPS645092Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

〔産業上の利用分野〕 本考案は、往復動型の多段式圧縮機におけるガ
イドピストンに関するものである。 〔従来の技術とその問題点〕 周知のように、往復動型の圧縮機において圧力
比が増加し、ピストンの頂面と背面との圧力差に
よつて、ピストンに巻着したピストンリングの本
数が異なつてくる。したがつて、高圧段（100〜
300Kg／cm²）ともなれば、ピストンリングは10〜
16本も必要となるが、ピストンの頂面と背面との
圧力差を小さくすれば、４〜６本ですむ場合もあ
る。一方、ピストンは高圧になればピストンの頂
面にかかるガス圧力によつて発生するピストン力
が、ピストンの直径に比して過大となり、したが
つて、このピストン力に耐え得るだけの直径のピ
ストンピンをピストンに挿着することが不可能と
なる。 そこで一般に、上記不具合を解決する方法とし
て、圧縮用のピストンとは別に、所定のピストン
ピン２が挿着できる直径のガイドピストンを設
け、このガイドピストンの頂面に加圧された作動
流体を導入し、圧縮用ピストンの頂面と背面との
圧力差を少なくすることが行われている（実公昭
49−645号公報）。 しかしながら、従来のガイドピストンの頂面に
は、作動流体にヘリウムまたはアルゴン等を使用
した場合、圧縮用の細いピストンから漏洩したこ
れらの高温の作動ガスも入ることから、ガイドピ
ストンは徐々に高温化され、焼付くおそれがあ
る。 〔問題点を解決するための手段〕 本考案は、かかる問題点を解決しようとするも
ので、その要旨とするところは、少なくとも３段
以上の多段高圧圧縮機における最終段のピスト
ン、および該最終段の圧縮時の位相を異にする最
終前段のピストンに、それぞれガイドピストンを
一体的に連設し、これらガイドピストンに、コン
ロツドと連結したピストンピンを設けた多段高圧
ヘリウムまたはアルゴン等類似のガス圧縮機にお
いて、前記最終段のガイドピストンの頂面と、最
終前段のガイドピストンの頂面とを管で相互に連
通するとともに、該最終前段のガイドピストンの
頂面に、該最終前段のピストンより前段で、最終
前段のピストンの吐出圧力より低い圧縮作動ガス
を分岐して導入したことを特徴とする往復動型の
多段式圧縮機のガイドピストンにある。 〔実施例〕 以下、本考案の構成を添付図面に示す実施例に
したがつて詳細に説明する。 第１図はクランク軸芯に沿つた中央断面図、第
２図は第１図における第３段のシリンダー、第５
段のシリンダーおよび第２段のシリンダーが現れ
るように切断した断面図、第３図は作動流体系統
図を示す。 しかして、本実施例は、５段高圧圧縮機で、Ｗ
形配置の形式であつて、作動流体としてヘリウム
ガスまたはアルゴンガス等の稀ガスを取扱うこと
のできるガス圧縮機である。 これらの図において、１はクランクケースで、
箱状に構成され、クランクケース１の一側にコツ
プ状のモータケース２が添設され、両者を一体化
し密閉室を形成している。これらクランクケース
１およびモータケース２には、クランク軸３を延
長したモータ軸とを１本の共通軸とし横架してい
る。このクランク軸３はクランクケース１の両側
壁とモータケース２の一側壁の３点で支持されて
いる。その軸端はカバーされ、機外に露出しない
内包構造としている。クランクケース１の上面に
は、第１段より第５段迄のシリンダー４，４，
５，６，７，８の６個（第１段は２個のシリンダ
ーで構成している）のシリンダーがＷ形に配置さ
れている。そして、第４段および第５段のシリン
ダー７，８はクランク軸３の軸線に沿つて上方に
向け並設され、第４段シリンダー７の両側には２
個の第１段のシリンダー４，４が配置され、第５
段のシリンダー８の一側には第２段のシリンダー
５が、他側には第３段のシリンダー６がそれぞれ
配置されている。 なお、クランクケース１のモータケース２の反
対側には、ガス冷却器、油分離器および油冷器等
が配設され、冷却フアンでもつて冷却されるよう
になつている。 さて、第４段のシリンダー７の下方には、シリ
ンダー７内を往復動するピストン９が設けられて
いるが、ピストン９が高圧段であるため、小径と
したプランジヤ状に形成されている。そのため、
ピストンピン１０が設けられず、ピストンの９下
方にガイドピストン部１１を一体的に連設し、こ
れにピストンピン１０が設けられている。 第５段のシリンダー８の下方にも、第４段のシ
リンダー７と同じように、ガイドピストン部１２
が一体的に連設されている。 これらガイドピストン部１１，１２はいずれも
その頂面に第３段のシリンダー６で圧縮されたヘ
リウムガスが分岐して導入され、これらピストン
９または５２の頂面と背面の圧力差を少なくし、
これらピストン９，５２からのガス漏洩を減少さ
せている。 第１段のシリンダー４ないし第５段のシリンダ
ー８のいずれのシリンダー４，４，５，７，８の
外周面にも、またモータケース２の外周面にも、
リング状の冷却フイン１３が多数突設され、これ
に冷却風が当てられるようにしている。また特
に、第５段のシリンダー８は、水ジヤケツト１４
が形成されている。 ここにおいて、本実施例では、クランク軸３は
モータ軸と兼用になつた、いわゆるモータ直結形
の圧縮機であり、しかもクランクケース１内の作
動ガスもれ防止のため、クランク軸３の両端部が
機外に露出しない構造としていることから、モー
タケース２内では冷却風が貫通できず（通常モー
タの冷却には、冷却風をステータとロータとの間
を貫通して行つている）、モータケース２の外側
から冷却せざるを得ないので、冷却フイン１３だ
けでは、モータの冷却は充分でない。そのため、
本実施例では、特に、クランク軸３の軸芯に潤滑
油用の油孔２４を穿設・貫通し、その潤滑油の強
制流動によつて、モータの内側を冷却している。 すなわち、クランクケース１の底部には、オイ
ルパン１５を形成し、ここにストレーナ１５′が
設置され、潤滑油はストレーナ１５′を介しトロ
コイドポンプ１６によつて揚程し、一旦、油冷器
３６（第２図参照）で冷却された後、クランクケ
ース１に設けたキリ孔１７へ導入されるようにな
つている。キリ孔１７は、クランク軸３の一端に
嵌挿したカラー１９の外周溝２０に連通されてい
る。ベアリング２８の室２９は蓋体でクランク軸
３の端部をカバーしている。また、カラー１９に
外周に外周溝２０が、内周に内周溝２１が設けら
れ、内周溝２１と外周溝２０とは連通孔２２で連
通されている。内周溝２１は、更にクランク軸３
の半径方向のキリ孔２３と連通され、キリ孔２３
はクランク軸３の軸芯を貫通した油孔２４と連通
されている。油孔２４の一端には、クランク軸３
をトロコイドポンプ１６に連結するため、連結部
材２５が螺着して封鎖されており、他端には、小
孔２６が穿設された栓体２７が螺着され、油孔２
４内の潤滑油をベアリング２８の室２９に流出す
るようにしている。室２９の底部には、キリ孔３
１が穿設され、室２９内の潤滑油をキリ孔３１と
連通した連通管３２によつて、オイルパン１５へ
戻すようにしている。そして、オイルパン１５内
の潤滑油がクランク軸３内を貫通し、モータの内
側を冷却している。 なお、クランク軸３の油孔２４には、クランク
ピン部３３やクランクケース１の側壁に設けたベ
アリング室３４へ連通する分岐孔３５を設けて、
それぞれを潤滑している。 第１段のシリンダー４ないし第３段のシリンダ
ー８内の各ピストンおよび第４段、第５段のガイ
ドピストン部１１，１２の背面にオイルジエツト
（図示せず）により潤滑油を吹き付け、各ピスト
ンを冷却している。このオイルジエツトは前記ク
ランクケース１のキリ孔より分岐して連通してい
る。 本実施例は以上のように構成されているので、
その作用を第２図に示す作動流体系統図にしたが
つて説明すれば、真空ポンプ（図示せず）に連通
するバルブ３７を開き、各シリンダー４〜８，１
１，１２およびガス冷却器、ガス通路、クランク
ケース１、モータケース２等に存在している一切
の空気を抜いた後、ヘリウムガスタンク３８に連
通するバルブ３９を開き、第１段のシリンダー
４，４へガスを導入する。しかして、第１段で圧
縮されたガスは、第１段のガス冷却器４０で冷却
され、第１段の分離器４１で油を分離し、第２段
のシリンダー５に導入する。以下、同様に、第２
段のシリンダー５→第２段のガス冷却器４２→第
２段の分離器４３→第３段のシリンダー６→

〔考案の効果〕

本考案によれば、多段高圧圧縮機の最終段およ
び最終前段の各ピストンの頂面および背面の圧力
差を小さくできるので、これらピストンに装着す
るピストンリンクの本数が低減できるのは勿論、
高価なヘリウムまたはアルゴン等類似のガスがピ
ストンの背面より漏洩しなく、しかも最終段と該
最終段の圧縮時の位相を異にする最終前段の各ガ
イドピストンとを管で連通したので、これらガイ
ドピストンがガス漏洩に役立ちながら、ガイドピ
ストンの往復動によつてもそこに封入されたガス
は管内を行つたり来たりし、圧縮仕事をせず、し
たがつてこれによる動力を消費しない。 殊に、最終段および最終前段のピストンの背面
からこれらのガイドピストンの頂面へ漏洩したヘ
リウムまたはアルゴン等類似のガスは、急激に温
度上昇をするが、このガスは、これらガイドピス
トンを連通した管を行つたり来たりする間に冷却
されるので、ガイドピストンの温度上昇を防ぎ、
ひいては、最終段および最終前段のピストンの焼
付きを防止する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の実施例の中央断面図、第２図
は第１図における第３段、第５段および第２段の
シリンダーが現れるように切断した断面図、第３
図は作動流体系統図を示す。 ６……第３段のシリンダー、９……第４段のピ
ストン、１１，１２……ガイドピストン部、５２
……第５段のピストン、５３……袋小路状管。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 少なくとも３段以上の多段高圧圧縮機における
   最終段のピストン、および該最終段の圧縮時の位
   相を異にする最終前段のピストンに、それぞれガ
   イドピストンを一体的に連設し、これらガイドピ
   ストンに、コンロツドと連結したピストンピンを
   設けた多段高圧ヘリウムまたはアルゴン等類似の
   ガス圧縮機において、 前記最終段のガイドピストンの頂面と、最終前
   段のガイドピストンの頂面とを管で相互に連通す
   るとともに、該最終前段のガイドピストンの頂面
   に、該最終前段のピストンより前段で、最終前段
   のピストンの吐出圧力より低い圧縮作動ガスを分
   岐して導入したことを特徴とする往復動型の多段
   式圧縮機のガイドピストン。