JPH10318131A

JPH10318131A - 圧縮装置

Info

Publication number: JPH10318131A
Application number: JP12970797A
Authority: JP
Inventors: Takeo Komatsubara; 健夫小松原; Yasuki Takahashi; 康樹高橋
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1997-05-20
Filing date: 1997-05-20
Publication date: 1998-12-02

Abstract

(57)【要約】【課題】運転中にピストンリングとシールリングに設
けた割りが相互に接近して高圧ガスが漏れるのを防止し
て、天然ガスなどの気体を充分に高圧に圧縮できる圧縮
装置を提供すること。【解決手段】ピストン表面に設けた環状溝にピストン
リングの割りとシールリングの割りの位置をずらしてこ
れらを装着し、かつ、ピストンリングおよびシールリン
グが互いに接する面にそれぞれ固定具の少なくとも一部
を挿入する凹部を設け、前記固定具をこの凹部に配設し
てピストンの往復動作中に動かないように固定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、シリンダ内を往復
動作するピストンによって天然ガスなどの気体を高い圧
力に圧縮する装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】この種の装置としては、圧縮段数の増加
に従って往復圧縮部、すなわち、シリンダとピストンと
による圧縮部を高圧側になるほどシリンダとピストンの
直径を細くするとともに、Ｌ型・Ｖ型・Ｗ型・半星型・
星型・対向釣り合い型などに配置して、各圧縮部を所要
の位相にずらせた行程で動作するように、クランク軸に
連結して連動することにより多段階の圧縮動作を行う機
構を電動機などの駆動源により運転する構成が日本機械
学会昭和４５年９月１５日「機械工学便覧」第１０編第
３０図〜第３２図などにより開示されている。

【０００３】また、図３のように４つの往復圧縮部１０
１・１０２・１０３・１０４を直交する軸１０５・１０
６上で往復運動するように配置し、往復圧縮部１０１か
ら順次に高圧化して往復圧縮部１０４を最終段の高圧圧
縮部とした多段圧縮装置１００が、例えば米国特許第
５，０３３，９４０号明細書などで周知である。

【０００４】上記多段圧縮装置１００においては、往復
圧縮部１０１から往復圧縮部１０３までに使用するピス
トン２は、図４（ａ）および（ｂ）に示すように表面に
環状に形成したピストンリング溝３に、潤滑性・耐薬品
性・強度などに優れた例えばカーボン粉末や銅粉末など
を配合したテフロン樹脂などから形成されたピストンリ
ング５とテフロン樹脂などから形成されたシールリング
４を、ピストンリング５の外周面がピストンリング溝３
から突出するように環装し、かつ前記環状溝３に内装し
たステンレススチールなどの金属製の板バネからなるバ
ックアップリング８によってシリンダ１０の内面に密着
させて、シリンダ１０の内面との間隙をシールする構成
となっている。

【０００５】ピストンリング５は、例えば図４（ａ）に
示したように、その幅方向中央部に円周方向に設ける切
断面６ａと、切断面６ａの一端から端面５ａの側に垂直
に延設する切断面６ｂと、切断面６ａの他端から他の端
面５ｂの側に垂直に延設する切断面６ｃと、からなる割
り６を備えて、切断面６ｂ・６ｃそれぞれによって形成
される端面同士を密着させたときの外径が、例えばシリ
ンダ１０の内径より僅かに小さくなるように形成され
る。

【０００６】そして、シールリング４も、ピストンリン
グ５と同じ構成の割り９を備えて形成されている。１１
はバックアップリング８に形成された割りを示す。ピス
トン２をシリンダ１０内で往復動作して天然ガスなどの
気体を圧縮する際に高圧気体の漏れを抑制するために、
シールリング４の割り９の位置と、ピストンリング５の
割り６の位置は、通常、図４（ａ）に示したように、相
互に約１８０°ずらして装着される。

【０００７】上記構成になるピストン２においては、ピ
ストンリング溝３に装着され、底面３ａにより移動が規
制されたバックアップリング８の弾性力によって、ピス
トンリング５の外周面がシリンダ１０の内面に押し付け
られて密着するので、シリンダ１０の内面とピストンリ
ング５との間がシールされ、ピストンリング溝３の内周
面とシールリング４、ピストンリング５の間は、シール
リング４、ピストンリング５の側周面によってシールさ
れる。

【０００８】図４（ｂ）に矢印で示したように、高圧気
体が例え、高圧側のピストンリング溝３の内周面とシー
ルリング４、ピストンリング５の間に入ったとしても、
低圧側のピストンリング溝３の内周面とシールリング
４、ピストンリング５の間がシールリング４、ピストン
リング５の側周面によってシールされているので、高圧
ガスは漏れないようになっている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかし、実際の運転中
にピストンリング５とシールリング４は、ピストンリン
グ溝３の内周面に沿って回転し、移動して、ピストンリ
ング５の割り６とシールリング４の割り９が相互に接近
し、例えば図５（ａ）に示したように、割り９の位置と
割り６の位置が一致する場合がある。

【００１０】このように割り９と割り６の位置が一致す
ると、図５（ｂ）に矢印で示したように、高圧気体は高
圧側のピストンリング溝３の内周面とシールリング４、
ピストンリング５の間に入った後、ピストンリング溝３
の底部を経て低圧側に漏れてしまうので、ピストン２を
シリンダ１０内で往復動作して天然ガスなどの気体を充
分に高圧に圧縮できないという問題があった。

【００１１】本発明の目的は、実際の運転中にピストン
リング５とシールリング４がピストンリング溝３の内周
面に沿って回転したり、移動して、シールリング４の割
り９とピストンリング５の割り６が接近したり、一致す
るのを防止して、ピストン２をシリンダ１０内で往復動
作して天然ガスなどの気体を充分に高圧に圧縮できるよ
うにした圧縮装置を提供することである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明者等は上記従来技
術の課題を解決するため鋭意研究した結果、ピストンリ
ング５の割り６とシールリング４の割り９の位置をずら
して環状溝３に装着するとともに、ピストンリング５と
シールリング４が互いに接する面に特定の凹部を設け、
固定具をこの凹部に配設することにより、運転中にピス
トンリング５とシールリング４がピストンリング溝３の
内周面に沿って回転したり、移動したりするのを防止で
きることを見いだし本発明を成すに至った。

【００１３】すなわち、本発明の請求項１の発明は、ピ
ストン表面に設けた環状溝に装着した潤滑性に優れた樹
脂製の割りを備えて形成されたピストンリングおよび割
りを備えて形成されたシールリングを、前記環状溝に内
装した金属製バックアップリングによってシリンダの内
面に密着させてシリンダ内を往復動作するピストンによ
り気体を圧縮して高圧気体を得る装置であって、前記ピ
ストンリングの割りと前記シールリングの割りの位置を
ずらして前記環状溝に装着するとともに、前記ピストン
リングおよび前記シールリングが互いに接する面にそれ
ぞれ固定具の少なくとも一部を挿入する凹部を設け、前
記固定具をこの凹部に配設して前記ピストンリングの割
りおよび前記シールリングの割りの位置がピストンの往
復動作中に動いて近ずかないように固定したことを特徴
とする圧縮装置である。

【００１４】本発明の請求項２の発明は、請求項１記載
の圧縮装置において、前記ピストンリングの割りと前記
シールリングの割りの位置を約１８０°ずらして前記環
状溝に装着したことを特徴とする。

【００１５】本発明の請求項３の発明は、請求項１ある
いは請求項２記載の圧縮装置において、前記ピストンリ
ングおよび前記シールリングが互いに接する面にそれぞ
れ球状固定具の１／２部分を挿入する半球状凹部を設
け、前記球状固定具をこの凹部に配設したことを特徴と
する。

【００１６】本発明の請求項４の発明は、請求項１ある
いは請求項２記載の圧縮装置において、前記ピストンリ
ングおよび前記シールリングが互いに接する面にそれぞ
れ棒状固定具のおよそ１／２部分を挿入する凹部を設
け、前記棒状固定具をこの凹部に配設したことを特徴と
する。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の一
実施形態を説明する。なお、図１・図２において前記図
３・図４・図５における符号と同一符号で示した部分
は、図３・図４・図５で説明した同一符号の部分と同じ
機能を持つ部分である。

【００１８】図１に一例を示したように、ピストンリン
グ５の割り６とシールリング４の割り９の位置をずらし
て（この例では１８０°ずらした例を示す）ピストン２
の図示しない環状溝３に装着して、この環状溝３に内装
した金属（例えば、ＳＵＳ）製バックアップリング８に
よってシリンダ１０の内面に密着させるとともに、ピス
トンリング５およびシールリング４が互いに接する面に
球状固定具１２の１／２部分を挿入する半球状凹部５Ａ
および４Ａをそれぞれ設け、球状固定具１２を半球状凹
部５Ａおよび４Ａから形成される凹部空間に配設してあ
る。

【００１９】すなわち、ピストン２は、その表面に環状
に形成した図示しないピストンリング溝３に、金属、例
えば、ＳＵＳ製の板バネからなるバックアップリング８
を内装し、さらにこのバックアップリング８の上に潤滑
性・耐薬品性・強度などに優れたテフロン樹脂などから
なるシールリング４を被着して形成し、さらにこのシー
ルリング４の上に潤滑性・耐薬品性・強度などに優れた
例えばカーボン粉末や銅粉末などを配合したテフロン樹
脂などからなるピストンリング５を被着して形成してあ
る。シールリング４およびピストンリング５の内、外周
表面は例えば、エポキシ樹脂、２硫化モリブデンなどを
含むコーテイングにより表面コーテイングされている。

【００２０】バックアップリング８は、割り１１を備え
て形成されているのでピストン２への装着が容易であ
り、ピストンリング溝３の内部に蛇行しないように装着
される。

【００２１】ピストンリング５は、前記図４（ａ）に示
したように、その幅方向中央部に円周方向に設ける切断
面６ａと、切断面６ａの一端から端面５ａの側に垂直に
延設する切断面６ｂと、切断面６ａの他端から他の端面
５ｂの側に垂直に延設する切断面６ｃと、からなる割り
６を備えて、切断面６ｂ・６ｃそれぞれによって形成さ
れる端面同士を密着させたときの外径が、例えばシリン
ダ１０の内径より僅かに小さくなるように形成する。

【００２２】シールリング４もピストンリング５と同じ
構成、効果を有する割り９を備えて形成されている。

【００２３】また、ピストンリング５の外周面が、バッ
クアップリング８の弾性力によってシリンダ１０の内面
に密着してシールし、そして、ピストンリング５とシー
ルリング４の側周面がピストンリング溝３の内周面に密
着してシールできるように、これらの外径、内径、厚
み、ピストンリング溝３の直径・深さ、バックアップリ
ング８の材質、弾性係数などを適宜選定する。

【００２４】シールリング４は、割り９の切断面が離間
するよう拡径すればバックアップリング８に容易に被せ
ることができるし、ピストンリング５は、割り６の切断
面６ｂと６ｃとが離間するよう拡径すればシールリング
４に容易に被せることができるし、これらを装着したピ
ストン２は、これらの切断面が接近するよう縮径すれば
シリンダ１０に挿入することも容易にできる。

【００２５】上記構成になるピストン２においては、ピ
ストンリング溝３に装着され、ピストンリング溝３の底
面により移動が規制されたバックアップリング８の弾性
力によって、ピストンリング５の外周面がシリンダ１０
の内面に押し付けられて密着するので、シリンダ１０の
内面とピストンリング５との間がシールされ、ピストン
リング溝３の内周面とシールリング４、ピストンリング
５の間は、シールリング４、ピストンリング５の側周面
によってシールされる。

【００２６】そして、ピストンリング５の割り６は、切
断面６ｂと６ｃではそれぞれ僅かに開いているが、切断
面６ａは密着し、しかもバックアップリング８の弾性力
によってピストンリング自体がシリンダ１０の内面に押
し付けられて動き難くなっており、また、シールリング
４の割り９もピストンリング５の割り６と同じ構成にし
てあり、しかもバックアップリング８の弾性力によって
押し付けられて動き難くなっているので、ピストン２を
シリンダ１０内で往復動作して天然ガスなどの気体を圧
縮する際に、前述の図４（ｂ）に矢印で示したように、
高圧気体が例え高圧側のピストンリング溝３の内周面と
シールリング４、ピストンリング５の間に入ったとして
も、低圧側のピストンリング溝３の内周面とシールリン
グ４、ピストンリング５の間がシールリング４、ピスト
ンリング５の側周面によってシールされるので、ガス漏
れを起こすことがない。

【００２７】そして、ピストンリング５とシールリング
４は球状固定具１２により固定されているので、実際の
運転中にピストンリング５の割り６とシールリング４の
割り９が相互に接近したり、一致したりせず、したがっ
てガス漏れを起こすことがないので、ピストン２をシリ
ンダ１０内で往復動作して天然ガスなどの気体を充分に
高圧に圧縮できる。

【００２８】上記構成のピストン２を、図３に示した多
段圧縮装置１００における往復圧縮部１０１・１０２・
１０３のピストンとして組み込むと共に、最終段の往復
圧縮部１０４をラビリンスシール機構を備えたピストン
構造とすることによって、例えば図示しない都市ガス配
管などから受け取る天然ガスを、２５ＭＰａ程度まで圧
縮することが可能になる。

【００２９】図２に他の固定具の例を示す。この例で
は、ピストンリング５およびシールリング４が互いに接
する面に棒状固定具１３の約１／２部分を挿入する凹部
５Ｂおよび４Ｂをそれぞれ設け、棒状固定具１３を凹部
５Ｂおよび４Ｂから形成される凹部空間に配設してあ
る。この例においても図１に示した球状固定具１２を用
いた場合と同様な作用効果が得られた。

【００３０】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のではないので、特許請求の範囲に記載の趣旨から逸脱
しない範囲で各種の変形実施が可能である。

【００３１】

【発明の効果】本発明の圧縮装置は上記のように、ピス
トンリングとシールリングを固定具により固定して実際
の運転中にピストンリングとシールリングがピストンリ
ング溝の内周面に沿って回転したり、移動したりして、
ピストンリングとシールリングに設けた割りが相互に接
近したり、一致したりするのを防止したので、ピストン
をシリンダ内で往復動作して天然ガスなどの気体を充分
に高圧に圧縮できる。

【００３２】ピストンリングの割りとシールリングの割
りの位置を予め約１８０°ずらして環状溝に装着してお
けば、高圧気体の漏れを一層防止でき、天然ガスなどの
気体をより充分に高圧に圧縮できる。

【００３３】球状固定具あるいは棒状固定具などを用い
ると固定効果が高く、作成も容易である。

【００３４】ピストンリングとシールリングに、割りを
形成してあるので、ピストンへの装着が容易である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の圧縮装置の一実施形態のピストン、
ピストンリング、シールリング、バックアップリング、
固定具、割りなどの関係を説明する説明図である。

【図２】本発明の他の圧縮装置のピストン、ピストン
リング、シールリング、バックアップリング、固定具、
割りなどの関係を説明する説明図である。

【図３】多段圧縮装置の説明図である。

【図４】（ａ）は、装着時のピストンリング、シール
リング、バックアップリング、割りなどの関係を説明す
る説明図であり、（ｂ）は、運転時の（ａ）のＡ−Ａ断
面説明図である。

【図５】（ａ）は、長期運転後、ピストンリングの割
りの位置とシールリングの割りの位置が一致した状態を
説明する説明図であり、（ｂ）は、長期運転時の（ａ）
のＢ−Ｂ断面説明図である。

【符号の説明】

２ピストン３ピストンリング溝３ａ底面４シールリング４Ａ、４Ｂ、５Ａ、５Ｂ凹部５ピストンリング５ａ、５ｂ端面６、９、１１割り６ａ、６ｂ、６ｃ切断面８バックアップリング１０シリンダ１２、１３固定具１００多段圧縮装置１０１・１０２・１０３・１０４往復圧縮部１０５・１０６軸

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ピストン表面に設けた環状溝に装着した
潤滑性に優れた樹脂製の割りを備えて形成されたピスト
ンリングおよび割りを備えて形成されたシールリング
を、前記環状溝に内装した金属製バックアップリングに
よってシリンダの内面に密着させてシリンダ内を往復動
作するピストンにより気体を圧縮して高圧気体を得る装
置であって、前記ピストンリングの割りと前記シールリ
ングの割りの位置をずらして前記環状溝に装着するとと
もに、前記ピストンリングおよび前記シールリングが互
いに接する面にそれぞれ固定具の少なくとも一部を挿入
する凹部を設け、前記固定具をこの凹部に配設して前記
ピストンリングの割りおよび前記シールリングの割りの
位置がピストンの往復動作中に動いて近ずかないように
固定したことを特徴とする圧縮装置。
【請求項２】前記ピストンリングの割りと前記シール
リングの割りの位置を約１８０°ずらして前記環状溝に
装着したことを特徴とする請求項１記載の圧縮装置。
【請求項３】前記ピストンリングおよび前記シールリ
ングが互いに接する面にそれぞれ球状固定具の１／２部
分を挿入する半球状凹部を設け、前記球状固定具をこの
凹部に配設したことを特徴とする請求項１あるいは請求
項２記載の圧縮装置。
【請求項４】前記ピストンリングおよび前記シールリ
ングが互いに接する面にそれぞれ棒状固定具のおよそ１
／２部分を挿入する凹部を設け、前記棒状固定具をこの
凹部に配設したことを特徴とする請求項１あるいは請求
項２記載の圧縮装置。