(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケーシングと、該ケーシング上部に位置するシリンダと、該シリンダ内で往復動する大径部と小径部とが一体に連結されて成る異径ピストンとを備え、該異径ピストンを前記ケーシング内に設けられたコンロッドを介してクランクシャフト又は偏心カムの駆動により往復動させることにより、前記大径部の下方から吸込んだガスに第１段目と第２段目の圧縮とを加えて前記小径部から吐出させる２段圧縮式異径ピストンコンプレッサーであって、
前記異径ピストンと、コンロッドとの間に、
上端が前記異径ピストンに固定され、下端が前記ケーシング内部にまで垂下して前記コンロッドとピストンピンでピン結合されて成る所定長さのピストンシャフトを介設するとともに、
該ピストンシャフトの前記ピストンピン部分を、該ピストンピン部分の両側から上下動可能に案内するピストンピン案内ガイドを設けたことを特徴とする２段圧縮式異径ピストンコンプレッサー。
【請求項２】
ピストンピン案内ガイドは、
ピストンピンを跨いでケーシング内面から所定間隔で垂下された２本のピストンピン案内棒と、
該２本のピストンシャフト案内棒に上下動可能に摺接支持されるとともに、前記ピストンピンにより枢支されるピストンピン保持ブロックと、から成ることを特徴とする請求項１記載の２段圧縮式異径ピストンコンプレッサー。
【請求項３】
ピストンシャフトのケーシング貫通部は、コンロッド側に位置するオイルシールと、ピストン側に位置するガスシールとで軸シールされていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の２段圧縮式異径ピストンコンプレッサー。
【請求項４】
シリンダには、異径ピストンの大径部下方のガス吸気室に連通するガス吸込口と、小径部上方に位置する圧縮室に連通するガス吐出口とが開口されていると共に、
前記異径ピストンの大径部から小径部に至る外周面と、前記シリンダの内周面とで画成された冷却室に開口し、前記圧縮室から該冷却室内に漏れたガスを回収して前記ガス吸込口に戻す、漏出ガスのリサイクル流路が設けられていることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の２段圧縮式異径ピストンコンプレッサー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば酸素、水素、塩素等の安全上の危険ガス又は窒素、ヘリウム、炭酸ガス等の特殊ガスをシール性良く、しかも高圧に加圧し得るレシプロ式の２段圧縮式ピストンコンプレッサーに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、空気等の送気ガス（作動気体）を加圧して目的機器に供給するため、例えば、特許文献１に記載の往復動ピストン機関が知られている。
【０００３】
この往復動ピストン機関は、ピストン／シリンダヘッドを独立して２段に併設したもので、二個のピストンがバランスよく回転し、送気ガスの脈動も比較的少ない状態で運転できるメリットがある。
【０００４】
しかしながら、この種の往復動式のピストンコンプレッサーは、気体を加圧するに際し、モータの回転駆動力をクランクシャフト及びコネクチングロッド（以下、「コンロッド」と略称する。）を介してシリンダ内のピストンの往復運動に変換して行なうため、ピストンがシリンダ内を往復する度にシリンダ内壁面にピストンの側圧がかかる問題がある。
【０００５】
シリンダ内壁面にピストン側圧がかかると、この側圧が原因でシリンダ／ピストン間にガス漏れ、ピストンリングの磨耗及び騒音発生等の問題を招来し、装置全体の耐久性も低下する問題があった。
【０００６】
このピストンの側圧問題は、モータ駆動軸の回転運動が、クランクシャフトとコンロッドとを介してピストンの往復運動に変換される原理上、避けられない問題である。
【０００７】
そこで、かかるシリンダ内壁面に加わるピストンからの側圧を少しでも軽減せんとして、本出願人は、以前に特許文献２に記載のエアポンプを提案した。
【０００８】
このエアポンプは、消音構造として、ピストン機関のシリンダの基台部分のコンロッドの側面に対向する部分であって、且つ、回転軸の少なくとも回転方向側に、コンロッドの側面が摺接し得る「コンロッドガイド」を設けたものである。
【０００９】
この消音構造に拠れば、コンロッドガイドにより、ピストンの側圧発生が緩和され、上記ピストン／シリンダ間のガス漏れ防止にも寄与することになる。
【００１０】
しかしながら、近年の送気ガスは、種々の特殊用途に用いる特殊ガス化と高圧化とが著しいため、ピストン／シリンダ間のより一層の送気ガス漏れ対策と高圧化対策が急務になってきた。
【００１１】
すなわち、昨今の送気ガスの種類は、例えば従来の空気、酸素、窒素の他、塩素（半導体産業用途）、ヘリウム（原子力産業用途）、炭酸ガス（空調産業用途）等の多岐に渡り、また、その吐出圧は用途にもよるが１０ＭＰａと高圧化しているのが現状である。この場合、高圧化に対しては、加圧装置を大型化すれば既存技術で対応可能であるが、これでは最近の省エネルギー指向に反することになる。
【００１２】
したがって、昨今の特殊ガス用途には、上述した種類の危険ガスも含まれていることから、往復動式ピストンコンプレッサーには、系外にガス漏れが生じないコンパクトなものが要求されてきている。
【００１３】
このような用途に最も適したものは、医療、食品等の分野で多用されているダイヤフラム式ポンプであるが、ダイヤフラム式ポンプは、周知のように作動気体の高圧化及び高回転に適しておらず、耐久性に問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開平１１−３４３８０１号公報（請求項１、図１）
【特許文献２】特開２００８−３１９０８号号公報（請求項１、図１の符号２０）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、種々の特殊送気ガスに対して、ダイヤフラム式ポンプと同等の優れた密封性を有しながらも、従来のコンプレッサーでは達成し得なかった高圧化が可能で、しかも耐久性にも優れたコンパクトなレシプロ式の２段圧縮式ガスコンプレッサーを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記課題を達成するため、本発明に係る２段圧縮式異径ピストンコンプレッサーは、ケーシングと、該ケーシング上部に位置するシリンダと、該シリンダ内で往復動する大径部と小径部とが一体に連結されて成る異径ピストンとを備え、該異径ピストンを前記ケーシング内に設けられたコンロッドを介してクランクシャフト又は偏心カムの駆動により往復動させることにより、前記大径部の下方から吸込んだガスに第１段目と第２段目の圧縮とを加えて前記小径部から吐出させる２段圧縮式異径ピストンコンプレッサーであって、
前記異径ピストンと、コンロッドとの間に、上端が前記異径ピストンに固定され、下端が前記ケーシング内部にまで垂下して前記コンロッドとピン結合されて成る所定長さのピストンシャフトを介設するとともに、該ピストンシャフトの前記ピン結合部分を、該ピン結合部分の両側から上下動可能に摺接支持するピストンシャフト案内ガイドを設けたことを特徴とする。
【００１７】
この場合、前記ピストンシャフトのピン結合部分を、該ピン結合部分の両側から上下動可能に摺接支持するピストンシャフト案内ガイドとしては、コンロッドピンを跨いでケーシング内面から所定間隔で垂下された２本のピストンシャフト案内棒と、該２本のピストンシャフト案内棒に上下動可能に装着され、前記コンロッドピンにより枢支されるコンロッドピン保持ブロックと、から成るものにしても良い。
【００１８】
また、ピストンシャフトのケーシング貫通部には、コンロッド側に位置するオイルシールと、ピストン側に位置するガスシールとで軸シールしてもよい。
【００１９】
さらに、シリンダには、異径ピストンの大径部下方のガス吸気室に連通するガス吸込口と、小径部上方に位置する圧縮室に連通するガス吐出口とが開口され、前記異径ピストンの大径部と、小径部との間には、前記ガス吸気室から漏れたガスを回収し、前記ガス吸込口に戻す漏出ガスのリサイクル流路を設けても良い。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の２段圧縮式異径ピストンコンプレッサーによれば、以上の構成を有するので、種々の特殊送気ガスに対して、ダイヤフラム式ポンプと同等の優れた密封性を有しながらも、従来のコンプレッサーでは達成し得なかった高圧化が可能で、しかも耐久性にも優れたコンパクトなレシプロ式の２段圧縮ガスコンプレッサーを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の第１実施形態に係る２段圧縮式異径ピストンコンプレッサーの全体正面図である。
【図２】図１のコンプレッサーの部分断面図であり、このうち図２（ａ）は駆動部及びシリンダヘッド部の縦断面図、図２（ｂ）は図２（ａ）のコンプレッサーのＡ−Ａ矢視の部分横断面図である。
【図３】図３（ａ）は、図２（ａ）の駆動部６及びシリンダヘッド部７の分解図、図３（ｂ）は、そのピストンシャフト９周辺部分の分解図である。
【図４】図３に図示されている異径ピストン８の拡大図であり、このうち図４（ａ）はその平面図、図４（ｂ）はその正面図である。
【図５】図１の２段圧縮式異径ピストンコンプレッサーの行程図であり、このうち図５（ａ）は、ピストンが下死点にあるときの縦断面図、図５（ｂ）は、そのＢ−Ｂ矢視のコンロッド部分の横断面図、図５（ｃ）は、ピストンが上死点にあるときの縦断面図、図５（ｄ）は、そのＣ−Ｃ矢視のコンロッド部分の横断面図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係る２段圧縮式異径ピストンコンプレッサーの漏出ガスのリサイクル流路部分の模式図であり、このうち図６（ａ）は、ピストンが下死点にあるときの縦断面図、図６（ｂ）は、ピストンが上死点にあるときの縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【実施形態１】
【００２３】
図１は、本発明の第１実施形態に係る２段圧縮式異径ピストンコンプレッサー１００の全体正面図である。
【００２４】
図１において、本発明の２段圧縮式異径ピストンコンプレッサー１００は、コモンベース１と、モータ２と、カップリング３と、コンプレッサー本体４とから成り、コンプレッサー本体４がモータ２によりカップリング３を介して駆動されるようになっている。
【００２５】
コンプレッサー本体４は、コモンベース１上に固定された内部が空洞のケーシング５と、ケーシング５内に内蔵された駆動部６と、ケーシング５上部に固定されたシリンダヘッド部７とから成っている。
【００２６】
次に、コンプレッサー本体４の各部の構成を図２〜図４に基づいて、詳細に説明する。
【００２７】
図２は、図１のコンプレッサー本体４の部分断面図であり、このうち図２（ａ）は駆動部６及びシリンダヘッド部７の縦断面図、図２（ｂ）は図２（ａ）のコンプレッサー本体４のＡ−Ａ矢視の横断面図である。なお、図２（ｂ）では、ピストン８以外の部分は図示を省略している。また、図１、図２とも、ピストン８が下死点状態にある場合を示している。
【００２８】
図３（ａ）は、図２（ａ）の駆動部６及びシリンダヘッド部７の分解図、図３（ｂ）は、そのピストンピン案内ガイド２８部分の分解図である。
【００２９】
図２（ａ）において、ケーシング５は、コンプレッサー本体４のベース的役割を成すもので、内部が空洞の強固な筐体となっている。そして、その側面には、図５（ｃ）で後述する吸気室Ｐに連通する、図示しない目的機器からのガス吸込口５ａと、吸気室Ｐに開口する給気孔５ｂとが設けられている。
【００３０】
また、ケーシング５の上面の吸気室Ｐ内（図５（ｃ）参照）には、後述する異径ピストン８が上下運動をするごとに給気孔５ｂを開弁及び閉弁する開閉弁５ｃがビス５ｄ（図６（ａ）参照）で固定されている。この開閉弁５ｃは、銅製の舌状片であり、他端部が給気孔５ｂを覆う片持ち梁となっている。
【００３１】
駆動部６は、後述するピストン８にクランク運動を起こさせる部分であり、クランク軸１０の右端部には、カップリング３からの駆動力を受けるキー溝１１が設けられ、ケーシング５に装着されたボールベアリング１０ａにより回転可能に水平に支持されている。
【００３２】
このクランク軸１０は、図２（ｂ）の横断面図に示すように、回転中心Ｏに対して変位中心Ｓまでの変位距離Ｅ（すなわちクランク長さＥ）だけ偏心している。
【００３３】
クランク軸１０の長手方向には、所定間隔Ｌを隔ててボールベアリング２２が装着され、また、このボールベアリング２２の外輪には、変位中心Ｓを中心として遥動する二枚のプレート状のコンロッド１３が嵌め込まれている。
【００３４】
そして、二枚のコンロッド１３のさらに両側には、バランスウェイト１４が固定されている。このバランスウェイト１４の側面視形状は、図示は省略するが、コンロッド１３のピストンピン１５側に変位した変位質量及びクランク軸１０の偏心距離Ｅによって発生する回転中心Ｏからの変位質量を打ち消す形状に形成されている。
【００３５】
そして、二枚のコンロッド１３の上部には、ピストン８から垂下したピストンシャフト９とピン結合するためのピストンピン１５が、円筒形の軸受けメタル１５ａ（図３（ａ）参照）を介して回動可能に水平に挿入されている。
【００３６】
ピストンピン１５の軸受け構造は、本実施形態では軸受けメタル１５ａを用いているが、高吐出圧タイプのコンプレッサーにはニードルベアリング（不図示）をピストンピン１５とコンロッド１３との間に装着してもよい。
【００３７】
ピストンピン１５の軸方向の中央部には、ピストンピン１５を上下動可能に案内するためのピストンピン保持ブロック１６がピストンシャフト９の下端にボルト１７で固定されている。
【００３８】
すなわち、図２（ｂ）及び図３（ｂ）に示すように、ピストンピン保持ブロック１６は、その縦断面が横長形状をしたブロックであり、中央部にはピストンピン保持ブロック固定用のボルト貫通孔１７ａと、このボルト貫通孔１７ａの両側にピストンピン案内棒１８を上下方向に摺動案内させるための２本のガイド孔１９とが垂直に設けられている。
【００３９】
したがって、ピストンピン保持ブロック１６の下方から差し入れたピストンピン保持ブロック固定用ボルト１７がピストンシャフト９の下部に設けられた雌ネジ９ａに捻じ込まれることにより、ピストンシャフト９の下端にピストンピン保持ブロック１６が一体に固定できる。
【００４０】
また、図２（ａ）に示すように、ピストンピン保持ブロック１６の両側面からは、ピストンピン１５が水平方向に片持ち状に突出して形成され、軸受けメタル１５ａを介してコンロッド１３とピン結合されている。
【００４１】
図２（ｂ）及び図３（ｂ）が示すように、ピストンシャフト案内棒１８は、ケーシング５の裏面に中心線を跨いで支持間隔Ｗで穿設した２つの凹部２３内に挿入される所定長さのパイプ１８ａと、このパイプ１８ａ内に下方から挿通され、その先端部をケーシング５の凹部先端に螺設した雌螺子１８ｃにねじ込んでパイプ１８ａを固定するためのパイプ固定用ボルト１８ｂとで構成されている。
【００４２】
なお、ピストンシャフト案内棒１８は、パイプ１８ａを省略した単なる案内ボルト（不図示）であってもよい。
【００４３】
また、ピストンシャフト９のケーシング５貫通部は、コンロッド１３側に位置するオイルシール２０と、ピストン８側に位置するガスシール２１とで軸シールされている
したがって、以上に説明した駆動部６によれば、クランク軸１０がモータ２により駆動されてクランク運動をすると、コンロッド１３が図の上下方向に遥動運動をする。これにより２本のピストンピン１５が上下運動をし、同時にピストンピン保持ブロック１６も上下方向に往復駆動する。
【００４４】
この場合、ピストンピン保持ブロック１６は、ピストンピン案内棒１８を案内ガイドとして、図の上下方向に摺動運動し、変位距離Ｅの２倍のストロークで上下動する。
【００４５】
ピストンピン保持ブロック１６が上下動すると、ピストンシャフト９がピストン８の下部にピストン８と一体に固定されているので、同時にピストン８もストローク範囲内で上下動することになる。
【００４６】
この際、前述したケーシング５を密閉式のクランクケースとしておくと、その内部に給油溜め（不図示）を設けることができ、駆動部６の全体を跳ねかけ給油方式の潤滑構造にすることができる。
【００４７】
次に、前述した図３及び図４を参照して、シリンダへッド部７の構成について詳細に説明する。
【００４８】
図３に示すように、本発明のコンプレッサーに用いられているシリンダヘッド部７は、異径ピストン８と、大径部８ａを外周面から包囲する大径シリンダ２４と、小径部８ｂを同様に外周面から包囲する小径シリンダ２５と、小径部８ｂの上面に固定されている弁体２６と、最上部のシリンダヘッド２７とから成る。
【００４９】
このうち、異径ピストン８は、図４に示すように、外径が大きく形成されている大径部８ａと、大径部８ａよりも外径が小さく形成されている最上部の小径部８ｂと、両者を接続し、小径部８ｂよりも外径が小さく形成されている冷却接続部８ｃとから成り、大径部８ａと大径部８ａの外周面には、それぞれピストンシール溝８ｅが形成されている。すなわち、これら部位の外径関係により、異径ピストン８は、異径の二段ピストン８となっている。
【００５０】
また、大径部８ａと小径部８ｂの外周には、ピストンリング８ｄの装着溝８ｅがそれぞれ複数条形成されており、内部の中心線上には、前述したピストンシャフト固定用ボルト２９（図２（ｂ）参照）の貫通孔８ｆと、その上部にそのボルト頭部の収容穴８ｇと、下部にピストンシャフト９の上部挿入穴８ｈとが穿設されている。
【００５１】
また、貫通孔８ｆから偏心した位置には、異径ピストン８が下降することで、大径部８ａ下方に形成される吸気室Ｐ（図５（ｃ）参照）に形成されるガスに第一段圧縮を加え、その圧縮ガスを小径部８ｂ上方に形成される圧縮室Ｑまで供給するための第一段圧縮ガスの供給孔８ｉとが穿設されている。
【００５２】
また、異径ピストン８の小径部８ｂ上面には、異径ピストン８が上下運動をするごとに第一段圧縮ガスの供給孔８ｉを開弁及び閉弁する、前述の開閉弁５ｃと同様構成の開閉弁８ｍ（図３（ａ）参照）が不図示のビスで固定されている。
【００５３】
弁体２６には、圧縮室Ｑからシリンダヘッド２７のガス溜め室２７ｃに連通する圧縮ガス供給孔２６ｂと開閉弁２６ａとが設けられ、その上面にも上記と同様構成の開閉弁２６ａが不図示のビスで固定されている。
【００５４】
小径シリンダ２５の上部外周面には、冷却フィン２５ｂが複数条形成され、下部には、冷却室Ｒのガスを外部に導くリサイクルガス吐出口２５ａが設けられている。
【００５５】
シリンダヘッド２７は、弁体２６を介して小径シリンダ２５の開口部を閉塞する部材であり、内部には圧縮ガス溜め室２７ｃと、圧縮ガスの吐出口２７ａとが設けられている。
【００５６】
図２（ａ）に示すように、以上の各部材がケーシング５上に積み上げられ、シリンダヘッド２７、弁体ケーシング５上に２６、小径シリンダ２５及び大径シリンダ２４を貫通する固定ボルト３１で固定されている。なお、符号３２は、放熱板であり、符号３２ａ、３２ｂは、それぞれ前述したガス吐出口２５ａ、吐出口２７ａへの配管接続用孔である。
【００５７】
以上の構成により、異径ピストン８と、大径シリンダ２４及び小径シリンダ２５との間には、前述した吸気室Ｐと圧縮室Ｑの他、異径ピストン８の大径部８ａから小径部８ｂに至る外周面と、大径シリンダ２４及び小径シリンダ２５の内周面とで画成される冷却室Ｒも形成される。
【００５８】
次に、図５の行程図を参照して、本発明の２段圧縮式異径ピストンコンプレッサーの動きを説明する。
【００５９】
図５（ａ）の状態においては、図５（ｂ）に示すとおり、クランク軸１０の変位中心Ｓが最下位にあるため、異径ピストン８は下死点位置にある。
【００６０】
ここで、クランク軸１０が図の矢印方向に回転し、図５（ｄ）に示すように、クランク軸１０の変位中心Ｓが最上位に至ると、異径ピストン８は上死点に達する。
【００６１】
ここまでの行程においては、図５（ｃ）に示すように、ピストン８の上昇運動により、図示しない目的機器から回収ガスが入口５ａから吸気室Ｐ内に吸入されると同時に、圧縮室Ｑ内のガスは、異径ピストン８上部の開閉弁８ｍが閉弁状態にあるから圧縮ガス供給孔２６ｂ（図３（ａ）参照）を経て、圧縮ガス溜め室２７ｃ内に給気され、この圧縮ガス溜め室２７ｃ内で加圧されて、吐出口２７ａから図示しない目的機器に送気される。
【００６２】
一方、冷却室Ｒ内のガスは、大径ピストン８ａのストローク体積分の掃気作用があるから、ガス吐出口２５ａ（図３（ａ）参照）を経て系外に排気される。
【００６３】
次に、クランク軸１０の回転が進み、再び図５（ａ）の状態になると、図５（ｂ）に示すように、クランク軸１０の変位中心Ｓが最下位に至るため、異径ピストン８は図の下死点に達する。
【００６４】
ここまでの行程においては、ピストン８の下降運動により、吸気室Ｐ内の開閉弁５ｃが閉弁され、異径ピストン８上部の開閉弁８ｍが開弁されるので、吸気室Ｑ内の吸気ガスは、異径ピストン８内の供給孔８ｉを経由して圧縮室Ｑ内に供給されるが、このとき圧縮室Ｑ内のガスは、吸気室Ｐと圧縮室Ｑの容積差分だけ圧縮されるので、これで第１段圧縮がされることとなる。
【００６５】
一方、小径シリンダ２５のガス吐出口２５ａからは、異径ピストン８の下降運動により外気が冷却室Ｒ内に吸気され、前述行程のガス吐出口２５ａを経た掃気と、冷却フィン２５ｂからの放熱とにより、大径シリンダ８ａ及び小径シリンダ８ｂに対する冷却作用が行なわれる。
【００６６】
この状態から再び図５（ｃ）の上死点行程になると、異径ピストン８の小径ピストン８ｂによる上昇運作動により、圧縮室Ｑの圧縮ガスに対し、今度は第２断目の圧縮が加えられ、当該ガスが吐出口２７ａから目的機器に送気されることは前述したとおりである。
【００６７】
ところで、本実施形態の異径ピストン８の諸寸法は、加圧ガスの種類、加圧圧力、吐出速度等の設計条件により勿論異なるが、一例として次の通りである。
【００６８】
大径部８ａの外径            ６３〜１５０ｍｍ
小径部８ｂの外径            ４０〜  ６３ｍｍ
ストローク                  １０〜  ３０ｍｍ
クランク回転数          １５００〜１８００回／毎分
本発明は、上記の構成としたので、以下に述べる多くの作用効果を奏することができる。
【００６９】
異径ピストン８は、従来の加圧ヘッドが分離された多段式ではなく、大径ピストン８ａと小径ピストン８ｂとが一体に形成された異径ピストンを用いた二断圧縮式のコンプレッサーであるので、装置全体がコンパクト化する。
【００７０】
また、異径ピストン８と一体になったピストンシャフト９及びピストンシャフト９の前記ピストンピン１５部分を、ピストンピン１５部分の両側から上下動可能に案内するピストンピン案内ガイド２８を設け、異径ピストン８の中心線上で上下動させるので、シリンダ内壁面に加わるピストン８の側圧を格段に減少させることができる。
【００７１】
したがって、シリンダ／ピストン８間のガス漏れ及び磨耗が著しく減少し、ダイヤフラムポンプと同等のシール性が良好で、且つ、高圧力で吐出が可能な耐久性の高いコンプレッサーが得られる。
【実施形態２】
【００７２】
次に、本発明に係る２段圧縮式異径ピストンコンプレッサーの第２実施形態を図６に基づいて説明する。
【００７３】
図６（ａ）は、かかる第２実施形態の２段圧縮式異径ピストンコンプレッサー１００Ａのピストン８が下死点にあるときの縦断面図、図６（ｂ）は、ピストン８が上死点にあるときの縦断面図である。
【００７４】
この第２実施形態は、前述した第１実施形態の２段圧縮式異径ピストンコンプレッサー１００に、新たに後述する軸シール機構５６及び漏出ガスのリサイクル流路５０を増設したものである。
【００７５】
図６（ａ）において、ケーシング５上部に、前述した大径シリンダ２４と、小径シリンダ２５と、弁体２６と、シリンダヘッド２７とが貫通ボルト３１によりこの順に固定され、その内部には異径ピストン８が位置している。
【００７６】
ケーシング５の上部には、第１実施形態のコンプレッサーと同様に、大径ピストン８ａの下面と、大径シリンダ２４の内周面とで画成される吸込室Ｐが形成され、小径ピストン８の上部には、小径ピストン８の上面と、弁体２６の下面と、小径シリンダ２５内周面とで画成される圧縮室Ｑが形成され、両室の間には冷却室Ｒが形成され、異径ピストン８がこれらの室間で交互に上下動できるようになっている。
【００７７】
一方、ピストンシャフト９の外周面には、ケーシング５との間に上から順にブッシュ、ガスシールリング、ブッシュ、ガスシールリング、オイルシールリング、ブッシュからなる軸受兼シール機構５６が設けられ、吸込室Ｐ内のガスを駆動部６方向に漏らさない状態でピストンシャフト９が滑らかに上下動できるようになっている。
【００７８】
ケーシング５の右側面には、第１実施形態のコンプレッサー１００のガス吸込口５ａと給気孔５ｂとに代えて、吸気室Ｐに連通する新気ガス及び漏出ガスの入口５２が設けられ、入口５２が連通する開口５４は、前述と同様構成の舌状の開閉弁５ｃで開弁と閉弁とができるようになっている。
【００７９】
また、小径シリンダ２５の側面には、ガス吐出口５５が設けられ、その出口は冷却室Ｒ内のガスを新気ガス及び漏出ガスの入口５２にまでフィードバックするリサイクル管５３が設けられ、これら漏出ガスの入口５２と、開口５４及び吐出口５５と、リサイクル管５３とで、漏出ガスのリサイクル流路５０を構成している。
【００８０】
すなわち、本発明の第２実施形態に係る２段圧縮式異径ピストンコンプレッサー１００Ａは、前述の第１実施形態で説明した構成を全て備える他、上記軸シール機構５６と、漏出ガスのリサイクル流路５０とを備えているのである。
【００８１】
この場合において、異径ピストン８がクランク運動により、図６（ａ）の下死点から図６（ｂ）の上死点まで異径ピストン８が上昇をすると、吸込室Ｐ内の負圧により開閉弁５ｃが開弁し、開口５４から漏出ガス及び目的機器からの新気ガスを吸気すると同時に、圧縮室Ｑから漏出してきた冷却室Ｒ内の漏出ガスが吐出口５５及びリサイクル管５３を経て、漏出ガスの入口５２にフィードバックされ、ここでガス入口５１からの目的機器からの新気ガスと合流して再び吸込室Ｐ内に吸入される。
【００８２】
したがって、圧縮室Ｑ又は駆動部６から流入した漏出ガスは冷却室Ｒ内で大径ピストン８ａ上昇時の背圧にならず、しかも系外に漏れることがなくリサイクルされる。よって、圧縮機械効率も高くなり、省エネ運転が達成され、当初目的の高圧化も達成される。  
【００８３】
本実施形態のコンプレッサーは、作動ガスが塩素ガス、酸素ガス等の系外に漏れると危険な場合に特に効果的である。
【産業上の利用可能性】
【００８４】
本発明に係る２段圧縮式異径ピストンコンプレッサーは、前述した医療、食品等の分野の他、例えば半導体製造分野における高圧洗浄ポンプ、原子力分野におけるヘリウム回収ポンプ、ブースターポンプ等として好適に使用できる。
【符号の説明】
【００８５】
５  ケーシング
８  異径ピストン
８ａ  大径部
８ｂ  小径部
９  ピストンシャフト
１０  クランクシャフト
１３  コンロッド
１５  ピストンピン
１８  ピストンピン案内棒
１６  ピストンピン保持ブロック
２４  シリンダ
２８  ピストンピン案内ガイド
５０  漏出ガスのリサイクル流路
１００、１００Ａ  ２段圧縮式異径ピストンコンプレッサー（本発明）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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