(57)【要約】【課題】低温液体を昇圧して吐出させる昇圧ポンプのピストンに用いるピストンリングにおいて、低温液体の漏れを抑制し、ピストンリングの破損を抑制する。【解決手段】ピストンリングは、第１の合口を有する第１のピストンリング要素と、前記第１のピストンリング要素と重ね合わせる、第２の合口を有する第２のピストンリング要素と、を備える。前記第１のピストンリング要素は、前記第１のピストンリング要素を前記第２のピストンリング要素に組み付けるとき前記第２のピストンリング要素と当接する第１面と、前記第２の合口の隙間に対応するように、前記第１面に対して突出した第１突出部と、を備える。前記第２のピストンリング要素も、前記第１のピストンリング要素と当接する第２面と、前記第１の合口の隙間に対応するように、前記第２面に対して突出した第２突出部と、を備える。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
低温液体を昇圧して吐出させる昇圧ポンプのピストンに用いるピストンリングであって、
第１の合口を有する円弧形状の第１のピストンリング要素と、
前記第１のピストンリング要素の前記円弧形状と重ね合わせる、第２の合口を有する円弧形状の第２のピストンリング要素と、を備え、
前記第１のピストンリング要素は、前記第１のピストンリング要素の前記円弧形状を前記第２のピストンリング要素の前記円弧形状に重ねて組み付けるとき前記第２のピストンリング要素と当接する第１面と、前記第２のピストンリング要素の前記第２の合口の隙間に対応するように、前記第１面に対して突出した第１突出部と、を備え、
前記第２のピストンリング要素は、前記第２のピストンリング要素の前記円弧形状を前記第１のピストンリング要素の前記円弧形状に重ねて組み付けるとき前記第１のピストンリング要素と当接する第２面と、前記第１のピストンリング要素の前記第１の合口の隙間に対応するように、前記第２面に対して突出した第２突出部と、を備える、ことを特徴とするピストンリング。
【請求項２】
前記第１突出部の突出先端は、前記第１のピストンリング要素が前記第２のピストンリング要素と当接したとき、前記第２のピストンリング要素の前記第２面と反対側の面と面一になるように、前記第１突出部の突出高さが設定されている、請求項１に記載のピストンリング。
【請求項３】
前記第２突出部の突出先端は、前記第２のピストンリング要素が前記第１のピストンリング要素と当接したとき、前記第１のピストンリング要素の前記第１面と反対側の面と面一になるように、あるいは、前記第１面と反対側の面に対して凹む位置にあるように、前記第２突出部の突出高さが設定されている、請求項１または２に記載のピストンリング。
【請求項４】
前記第１突出部を前記第２のピストンリング要素の前記第２の合口に配置したとき前記第２の合口に隙間ができるように、前記第１突出部の前記円弧形状に沿った幅は、前記第２の合口の前記円弧形状に沿った隙間寸法に比べて短く、
前記第２突出部を前記第１のピストンリング要素の前記第１の合口に配置したとき前記第１の合口に隙間ができるように、前記第２突出部の前記円弧形状に沿った幅は、前記第１の合口の前記円弧形状に沿った隙間寸法に比べて短い、請求項１〜３のいずれか１項に記載のピストンリング。
【請求項５】
前記第１突出部は、前記第１のピストンリング要素の前記円弧形状の中心に対して、前記第１の合口と対向する位置に設けられ、
前記第２突出部は、前記第２のピストンリング要素の前記円弧形状の中心に対して、前記第２の合口と対向する位置に設けられる、請求項１〜４のいずれか１項に記載のピストンリング。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載のピストンリングを備えたピストンと、
前記ピストンが往復運動する内部空間を有するシリンダーと、を備え、
前記ピストンの移動により前記内部空間に液化ガスを吸入して昇圧して吐出させる、ことを特徴とする液化ガス用昇圧ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、低温液体を昇圧して吐出させる昇圧ポンプのピストンに用いるピストンリング及び液化ガス用昇圧ポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
低温液体を昇圧して吐出させる昇圧ポンプは、低温液体を安定して所定の圧力に昇圧させて吐出させることが求められる。例えば、−１６２℃程度の液化天然ガスのような低温液体を昇圧する場合、低温による各部材の熱収縮を考慮して昇圧ポンプは設計される。しかも、昇圧ポンプは、室温で適切に稼動するか否かの試運転をすることから、数１０℃の温度雰囲気でも昇圧ポンプは稼動するように設計される。したがって、昇圧ポンプの構成部材は、数１０℃から−２００℃よりも低い低温、例えば保管温度＋６０℃から−２５３℃までの広い温度範囲の熱収縮を考慮して設計される。
【０００３】
例えば、低温流体用昇圧ポンプのピストンリングに関して、破損を防止してポンプ性能の低下を防止することができることを目的として、ピストンリングとして、第１のピストンリング及び第２のピストンリングに分割したものを組み合わせたものが提案されている（特許文献１）。
【０００４】
このピストンリングは、低摩耗樹脂材から形成された第１のピストンリングと、高強度樹脂材から形成された第２のピストンリングと、を含み、第１のピストンリング側が低圧側に、第２のピストンリング側が高圧側になるように、低温流体用昇圧ポンプのピストンの外周面に形成されたリング溝に配置される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−１８００９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記ピストンリングでは、第１のピストンリングと第２のピストンリング同士を重ね合わせてリング溝に設けるが、第１のピストンリングと第２のピストンリングとの間の相対的な回転を拘束しないので、例えば、低温液体をシリンダー内への吸引するためにピストンを後退させたとき、第１のピストンリングを第２のピストンリングが押し付けて拘束する力が緩くなり、第１のピストンリングと第２のピストンリングとの間で相対的な回転が生じ易くなる。このため、第１のピストンリングと第２のピストンリングを重ねるとき合口同士が重ならないように配置してリング溝に設けたとしても、第１のピストンリングの合口と第２のピストンリングの合口が重なる場合が生じる。この場合、ピストンが前進してシリンダー内の低温液体を昇圧したとき、一部の低温液体がピストンの先端からピストンとシリンダーとの隙間を流れピストンリングに到達し、さらに、重なった合口を通過して低温液体はピストン基部に向かって流動する、いわゆる低温液体の漏れが生じる。
【０００７】
また、低圧側に配置された第１のピストンリングの合口に対応する、高圧側に配置された第２のピストンリングの対応部分には、ピストンとシリンダーとの隙間に流れ込んだ昇圧した低温液体の高い圧力がかかり、この対応部分には、第１のピストンリングによる支えがないため、曲げ変形して最悪破損する場合もある。特に、第１のピストンリング及び第２のピストンリングは、樹脂材で構成されるため、金属材料に比べて線膨張係数は高く、−１６２℃の低温では熱収縮は大きい。このため、第１のピストンリング及び第２のピストンリングに設けられる合口の隙間は低温により広がり、その結果、上記曲げ変形も大きくなって破損し易くなる。
【０００８】
そこで、本発明は、低温液体を昇圧して吐出させる昇圧ポンプのピストンに用いるピストンリングにおいて、低温液体の漏れを抑制し、ピストンリングの破損を抑制することができるピストンリングを提供し、さらに、このピストンリングを用いた液化ガス用昇圧ポンプ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】
【０００９】
本発明の一態様は、低温液体を昇圧して吐出させる昇圧ポンプのピストンに用いるピストンリングである。当該ピストンリングは、
第１の合口を有する円弧形状の第１のピストンリング要素と、
前記第１のピストンリング要素の前記円弧形状と重ね合わせる、第２の合口を有する円弧形状の第２のピストンリング要素と、を備える。
前記第１のピストンリング要素は、前記第１のピストンリング要素の前記円弧形状を前記第２のピストンリング要素の前記円弧形状に重ねて組み付けるとき前記第２のピストンリング要素と当接する第１面と、前記第２のピストンリング要素の前記第２の合口の隙間に対応するように、前記第１面に対して突出した第１突出部と、を備え、
前記第２のピストンリング要素は、前記第２のピストンリング要素の前記円弧形状を前記第１のピストンリング要素の前記円弧形状に重ねて組み付けるとき前記第１のピストンリング要素と当接する第２面と、前記第１のピストンリング要素の前記第１の合口の隙間に対応するように、前記第２面に対して突出した第２突出部と、を備える。
【００１０】
前記第１突出部の突出先端は、前記第１のピストンリング要素が前記第２のピストンリング要素と当接したとき、前記第２のピストンリング要素の前記第２面と反対側の面と面一になるように、前記第１突出部の突出高さが設定されている、ことが好ましい。
【００１１】
前記第２突出部の突出先端は、前記第２のピストンリング要素が前記第１のピストンリング要素と当接したとき、前記第１のピストンリング要素の前記第１面と反対側の面と面一になるように、あるいは、前記第１面と反対側の面に対して凹む位置にあるように、前記第２突出部の突出高さが設定されている、ことが好ましい。
【００１２】
前記第１突出部を前記第２のピストンリング要素の前記第２の合口に配置したとき前記第２の合口に隙間ができるように、前記第１突出部の前記円弧形状に沿った幅は、前記第２の合口の前記円弧形状に沿った隙間寸法に比べて短く、
前記第２突出部を前記第１のピストンリング要素の前記第１の合口に配置したとき前記第１の合口に隙間ができるように、前記第２突出部の前記円弧形状に沿った幅は、前記第１の合口の前記円弧形状に沿った隙間寸法に比べて短い、ことが好ましい。
また、前記第１突出部における、前記第１面と接する突出基部は、曲面で構成されていることが好ましい。前記突出基部を前記曲面で構成することにより、応力緩和を達成することができる。
【００１３】
前記第１突出部は、前記第１のピストンリング要素の前記円弧形状の中心に対して、前記第１の合口と対向する位置に設けられ、
前記第２突出部は、前記第２のピストンリング要素の前記円弧形状の中心に対して、前記第２の合口と対向する位置に設けられる、ことが好ましい。
【００１４】
さらに、本発明の他の一態様は、
前記ピストンリングを備えたピストンと、
前記ピストンが往復運動する内部空間を有するシリンダーと、を備え、
前記ピストンの移動により前記内部空間に液化ガスを吸入して昇圧して吐出させる、液化ガス用昇圧ポンプを提供する。
【発明の効果】
【００１５】
上述のピストンリング及び液化ガス用昇圧ポンプでは、ピストンとシリンダーの間の隙間における低温液体の漏れを抑制し、ピストンリングの破損を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】一実施形態の液化ガス用昇圧ポンプを使用する燃料ガス供給装置の概略の構成図である。
【図２】一実施形態の液化ガス用昇圧ポンプの断面図である。
【図３】一実施形態のピストンリングの例を示す外観斜視図である。
【図４】一実施形態のピストンリングの配置を説明する図である。
【図５】一実施形態のピストンリングの例を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、一実施形態であるピストンリング及び液化ガス用昇圧ポンプを添付図に基づいて詳細に説明する。
【００１８】
（燃料ガス供給装置）
図１は、一実施形態の液化ガス用昇圧ポンプを使用する燃料ガス供給装置１０の概略の構成図である。
【００１９】
燃料ガス供給装置１０は、ガス燃焼エンジン２８の燃焼室内へ、液体燃料（低温液化ガスの流体）を気化させた燃料ガスを高圧で噴射して供給する装置である。ガス燃焼エンジン２８は船舶に搭載されるディーゼルエンジンであり、例えば２ストロークサイクルの低速ディーゼルエンジンを用いることができる。
【００２０】
燃料ガス供給装置１０は、図１に示すように、作動油貯留タンク１２と、油圧ポンプ１４と、油圧モータ１６と、液体燃料タンク１８と、昇圧ポンプ２０と、気化装置２２と、調圧弁２４と、を主に有する。この他に、燃料ガス供給装置１０は、油圧管１５と、低圧液体燃料供給管１９と、高圧液体燃料供給管２１と、ガス燃料供給管２６を有する。
燃料ガス供給装置１０のこれらの構成要素は全て船舶に搭載される。
作動油貯留タンク１２は、油圧モータ１６を駆動させる油圧を供給するための作動油を貯留する。
液体燃料タンク１８は、ガス燃焼エンジン２８に供給される燃料ガスが気化される前の液体燃料を貯留する。液体燃料として、液化天然ガス（ＬＮＧ）、液化石油ガス（ＬＰＧ）等を用いることができる。液体燃料タンク１８は、低圧液体燃料供給管１９と接続されており、低圧液体燃料供給管１９を介して液体燃料を昇圧ポンプ２０に供給する。
【００２１】
昇圧ポンプ２０は、入口側が低圧液体燃料供給管１９と接続され、出口側が高圧液体燃料供給管２１と接続されている。昇圧ポンプ２０は、液体燃料タンク１８から低圧液体燃料供給管１９を介して吸入された液体燃料を一定の圧力に昇圧し、高圧液体燃料供給管２１を介して気化装置２２に排出する。昇圧ポンプ２０では、後述するように、ピストン２０６が往復運動を行う。
【００２２】
油圧モータ１６は昇圧ポンプ２０を駆動する動力源である。例えば、昇圧ポンプ２０のピストンと同様に前進後退をするリニアアクチュエータ（リニアモータ）であってもよい。また、図示しないクランクを用いて、油圧モータ１６の回転運動を昇圧ポンプ２０のピストンの往復運動に変換することもできる。
油圧モータ１６は、作動油貯留タンク１２から吸入した作動油を油圧ポンプ１４で昇圧した後油圧管１５を通して供給した油圧により駆動される。作動油としては、油や水溶性作動油を用いることができる。水溶性作動油は、主成分として水を含む作動油であり、例えば、Ｏ／Ｗエマルション、Ｗ／Ｏエマルション、ポリグリコール溶液を含む。
本実施形態では、油圧により駆動される油圧モータ１６を用いるが、作動油貯留タンク１２、油圧ポンプ１４、及び油圧モータ１６に代えて電動機を用いることもできる。危険区域において電動機を用いる場合、防爆処理が施されることが好ましい。このように、昇圧ポンプ２０の動力源は、公知のものであれば良く、特に制限されない。
【００２３】
気化装置２２は、入口側が高圧液体燃料供給管２１と接続され、出口側がガス燃料供給管２６と接続されている。気化装置２２は、高圧液体燃料供給管２１を介して供給される昇圧後の液体燃料を加熱し気化させて、液体燃料をガスとする。液体燃料を加熱する熱源として、例えば、液体燃料タンク１８で発生するボイルオフガスの燃焼熱を用いることができる。例えば、ボイルオフガスの燃焼熱で加熱した温水との熱交換により液体燃料を加熱してもよい。
燃料ガス供給管２６には、調圧弁２４が設けられており、一端が気化装置２２と、他端がガス燃焼エンジン２８の燃焼室と接続されている。液体燃料が気化した燃料ガスは、調圧弁２４により所定の範囲の圧力（例えば、１５０〜４００ｂａｒ）に調圧された後、燃料ガス供給管２６を介してガス燃焼エンジン２８の燃焼室に供給される。
図１には示されていないが、油圧や液体燃料やガスの供給量や圧力を調整するための油圧バルブ（リリーフ弁、チェック弁、流量制御弁等）が適宜用いられる。
【００２４】
（昇圧ポンプ）
図２は、一実施形態である昇圧ポンプ２０の断面図である。昇圧ポンプ２０は、シリンダー２０１の外周に設けられた液体燃料供給口２０２を通して低圧液体燃料供給管１９（図１参照）と接続され、液体燃料が昇圧ポンプ２０のシリンダライナ空間内に吸入される。液体燃料は、ピストン２０６で押されて高圧となり、吸入・吐出用弁体２０８の吐出弁を通して昇圧ポンプ２０の一端から排出用貫通孔２１６を通して吐出される。ピストン２０６は、油圧モータ１６により駆動される。
【００２５】
昇圧ポンプ２０は、主な部材として、シリンダー２０１と、シリンダライナ２０４と、ピストン２０６と、吸入・吐出用弁体２０８と、トップカバー２１０と、フランジ２１２と、を含む。
【００２６】
ピストン２０６とシリンダライナ２０４は、シリンダー本体部を形成する。このシリンダー本体部は、ピストン２０６とシリンダライナ２０４により画されたシリンダー内空間を有する。
ピストン２０６は、油圧モータ１６の回転運動を往復運動に変換する図示されないリニアアクチュエータ等の機構に接続されている。
シリンダー２０１は、筒形状であり、凹部を備え、シリンダライナ２０４と吸入・吐出用弁体２０８を当接させて、シリンダライナ２０４、吸入・吐出用弁体２０８、及びトップカバー２１０の順番に凹部内に組み込むように構成されている。凹部の壁、すなわちシリンダー２０１の筒形状の側壁には、液体燃料を供給するための供給用貫通孔２１４を備える。吸入・吐出用弁体２０８は、供給用貫通孔２１４と接続された流体供給部が吸入用弁体を介してシリンダライナ２０４のシリンダー内空間に接続するようにシリンダライナ２０４に対して当接されて配置される。さらに、吸入・吐出用弁体２０８には、ピストン２０６により昇圧した液体燃料をシリンダー内空間から吐出用弁体を介して排出するための流体排出部が設けられる。流体排出部は、排出用貫通孔２１６と接続されている。
【００２７】
ピストン２０６は、油圧モータ１６を動力源として、シリンダー内空間を往復運動する。ピストン２０６の側壁には、リング溝２２０が複数設けられ、各リング溝２２０にピストンリング（図２では省略されている）が設けられている。図２に示す例では、リング溝２２０は４つ設けられるが、リング溝２２０の数は４つに制限されず、２つ、３つ、あるいは５つ、６つ、７つ、８つ等であってもよい。
【００２８】
（ピストンリング）
図３は、一実施形態のピストンリング２３０の外観斜視図である。図４は、ピストンリング２３０の配置を説明する図である。
ピストンリング２３０は、第１のピストンリング要素２３２と第２のピストンリング要素２３４とを含む。
第１のピストンリング要素２３２は、ピストン２０６の先端側に設けられる円弧形状の部材であり、第１の合口２３２ａを有する。
第２のピストンリング要素２３４は、ピストン２０６の基部側に設けられ、第１のピストンリング要素２３２の中心軸方向に、第１のピストンリング要素２３４の円弧形状と重ね合わせてピストンリング２３０を形成する円弧形状の部材であり、第２の合口２３４ａを有する。
【００２９】
第１のピストンリング要素２３２は、第１のピストンリング要素２３２の円弧形状を第２のピストンリング要素２３４の円弧形状に重ねて組み付けるとき第２のピストンリング要素２３４と当接する第１面２３２ｃと、第２のピストンリング要素２３４の第２の合口２３４ａの隙間に対応するように、第１面２３２ｃに対して突出した第１突出部２３２ｂと、を備える。
第２のピストンリング要素２３４は、第２のピストンリング要素２３４の円弧形状を第１のピストンリング要素２３２の円弧形状に重ねて組み付けるとき第１のピストンリング要素２３２と当接する第２面２３４ｃと、第１のピストンリング要素２３２の第１の合口２３２ａの隙間に対応するように、第２面２３４ｃに対して突出した第２突出部２３４ｂと、を備える。
図３に示すように、一実施形態によれば、第１突出部２３２ｂ及び第２突出部２３４ｂの立ち上がり基部は、曲率半径を有する滑らかな曲面で構成されていることが好ましい。
第１のピストンリング要素２３２及び第２のピストンリング要素２３４の材料は特に制限されず、金属、樹脂等であってもよい。第１のピストンリング要素２３２及び第２のピストンリング要素２３４は、例えば、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）で構成される。さらに、強度向上のために、グラスファイバ等の補強材を材料に含ませることも好ましい。
このような第１のピストンリング要素２３２及び第２のピストンリング要素２３４を張りリング２３６（図４参照）の外周に取り付けてピストンリング２３０をリング溝２２０に取り付ける。張りリング２３６は、第１のピストンリング要素２３２及び第２のピストンリング要素２３４が円弧形状の径方向に拡張するように作用するばね部材である。
【００３０】
このように、第１のピストンリング要素２３２が第２のピストンリング要素２３４と向き合う面に、第２の合口２３４ａに対応するように第１突出部２３２ｂを設け、第２のピストンリング要素２３４が第１のピストンリング要素２３２と向き合う面に、第１の合口２３２ａに対応するように第２突出部２３４ｂを設けるのは、低温の液体燃料の漏れを抑制し、ピストンリング２３０の破損を抑制するためである。
第１突出部２３２ｂ及び第２突出部２３４ｂは、第１のピストンリング要素２３２と第２のピストンリング要素２３４の相対的な回転を拘束するので、第１の合口２３２ａと第２の合口２３４ａ同士が重ならない。このため、低温の液体燃料の漏れを抑制することができる。
また、第１の合口２３２ａ及び第２の合口２３４ａには、第２突出部２３４ｂ及び第１突出部２３２ｂが位置するので、第１の合口２３２ａ及び第２の合口２３４の隙間を小さくすることができるので、低温の液体燃料の漏れを抑制することができる。
また、第２の合口２３４ａに対応する位置には、第１突出部２３２ｂの突出高さ分、第１のピストンリング要素２３２の厚さが厚くなっているので、ピストン２０６によって昇圧した液体燃料の一部が、ピストン２０６とシリンダライナ２０４の間の隙間に進入してピストンリング２３０に圧力を加えても曲げ変形は生じ難く、曲げ変形による破損は生じ難い。
【００３１】
図５は、一実施形態のピストンリング２３０の例を説明する図である。図５に示すように、第１突出部２３２ｂの突出先端は、第１のピストンリング要素２３２が第２のピストンリング要素２３４と当接したとき、第２のピストンリング要素２３４の第２面２３４ｃと反対側の面２３４ｄと面一になるように、第１突出部２３２ｂの突出高さは設定されていることが好ましい。
図５に示すように、ピストン２０６が前進して液体燃料を昇圧させた時、ピストン２０６とシリンダライナ２０４の間の隙間に進入してピストンリング２３０に圧力（図５に示す矢印）を加えても第２のピストンリング要素２３４の面２３４ｄ及び第１突出部２３２ｂの突出先端が面一の状態で、リング溝２２０の側壁２２０ａに当接するので、第２の合口２３４ａの小さな隙間に対応する第１のピストンリング２３２の対応部分の曲げ変形は極めて小さくなり、曲げ変形による破損は一層生じ難い。この曲げ変形は、均等荷重を受けた梁の一端が固定支持され、他端が支持された曲げ変形に対応する。一方、第１突出部２３２ｂの突出先端が面２３４ｄと面一にならず、リング溝の側壁２２０ａに当接しない場合、第２の合口２３４ａの小さな隙間に対応する第１のピストンリング２３２の対応部分の曲げ変形は、均等荷重を受けた両端が支持された梁の曲げ変形に対応する。第２の合口２３４ａの小さな隙間に対応する第１のピストンリング２３２の対応部分の、一端が固定支持され、他端が支持された曲げ変形は、両端が支持された梁の曲げ変形に比べて小さい。このため、第２のピストンリング要素２３４の面２３４ｄ及び第１突出部２３２ｂの突出先端が面一となる形態では、耐久性が向上する。この点から、第１突出部２３２ｂの突出先端は、第２のピストンリング要素２３４の面２３４ｄと面一になるように、第１突出部２３２ｂの突出高さは設定されていることが好ましい。
また、第１突出部２３２ｂの突出先端は、第１のピストンリング要素２３２が第２のピストンリング要素２３４と当接したとき、第２のピストンリング要素２３４の第２面２３４ｃと反対側の面２３４ｄに対して内側に凹む位置にあるように、第１突出部２３２ｂの突出高さは設定されていてもよい。この場合、第１のピストンリング要素２３２あるいは第２のピストンリング要素２３４が塑性変形することによって、第１突出部２３２ｂの突出先端が面２３４ｄと面一になる場合がある。
また、一実施形態によれば、第１の合口２３２ａ及び第２の合口２３４ａの角部は、面取りが施されていることが好ましい。
【００３２】
さらに、図示されないが、第２突出部２３４ｂの突出先端は、第２のピストンリング要素２３４が第１のピストンリング要素２３２と当接したとき、第１のピストンリング要素２３２の第１面２３２ｃと反対側の面２３２ｄと面一にならず、第２突出部２３４ｂの突出先端は、面２３２ｄに凹んでもよいが、面一になるように、第２突出部２３４ｂの突出高さが設定されていることも好ましい。
【００３３】
第１突出部２３２ｂを第２のピストンリング要素２３４の第２の合口２３４ａに配置したとき第２の合口２３４ａに隙間ができるように、第１突出部２３２ｂの円弧形状に沿った幅Ｗは、第２の合口２３４ａの円弧形状に沿った隙間寸法Ｌに比べて短く、第２突出部２３４ｂを第１のピストンリング要素２３２の第１の合口２３２ａに配置したとき第１の合口２３２ａに隙間ができるように、第２突出部２３４ｂの円弧形状に沿った幅Ｗは、第１の合口２３２ａの円弧形状に沿った隙間寸法Ｌに比べて短い、ことが好ましい。
低温の状態では、常温に比べて、第１の合口２３２ａ及び第２の合口２３４ａの隙間寸法Ｌは広がり、第１突出部２３２ｂ及び第２突出部２３４ｂの幅Ｗは小さくなり、第２突出部２３２ｂ及び第１突出部２３４ｂが第１の合口２３２ａ及び第２の合口２３４ａに位置したときの隙間は、常温より広がるが、この場合、隙間が広いと曲げ変形が大きくなり、破損しやすくなるので好ましくない。しかし、第２突出部２３４ｂ及び第１突出部２３２ｂの幅Ｗを第１の合口２３２ａ及び第２の合口２３４ａの隙間寸法Ｌに可能な限り近づけると、常温に比べて高温状態で昇圧ピストンを試運転する場合があり、この場合、第１の合口２３２ａ及び第２の合口２３２ｂは、第１のピストンリング要素２３２及び第２のピストンリング要素２３４の円弧形状に沿った部材の熱膨張により狭くなるが、熱膨張するための隙間がなければ、第１のピストンリング要素２３２及び第２のピストンリング要素２３４は変形して破損し易くなる。このため、第１突出部２３２ｂ及び第２突出部２３４ｂの円弧形状に沿った幅Ｗは、熱膨張を考慮して第２の合口２３４ａ及び第１の合口２３２ａの円弧形状に沿った隙間寸法Ｌに比べて短いことが好ましい。ただし、幅Ｗは、第１のピストンリング要素２３２及び第２のピストンリング要素に用いる材料の線膨張係数、第１のピストンリング要素２３２及び第２のピストンリング要素のサイズ、設計温度に対する温度差に基づいて決定される。例えば、幅Ｗは、隙間寸法Ｌの４０〜５０％であることが好ましい。
【００３４】
一実施形態によれば、第１突出部２３２ｂは、第１のピストンリング要素２３２の円弧形状の中心に対して、第１の合口２３２ａと対向する位置に設けられ、第２突出部２３４ｂは、第２のピストンリング要素２３４の円弧形状の中心に対して、第２の合口２３４ａと対向する位置に設けられる，ことが好ましい。これにより、ピストンリング２３０において、曲げ変形に対する剛性の弱い、第１の合口２３２ａと第２の合口２３４ａのある部分が互いに最も遠く離れた位置にあるので、ピストンリング２３０の破損がより生じ難くなる。
【００３５】
以上、本発明のピストンリング及び液化ガス用昇圧ポンプについて詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良や変更をしてもよいのはもちろんである。
【符号の説明】
【００３６】
１０  燃料ガス供給装置
１２  作動油貯留タンク
１４  油圧ポンプ
１５  油圧管
１６  油圧モータ
１８  液体燃料タンク
１９  低圧液体燃料供給管
２０  昇圧ポンプ
２１  高圧液体燃料供給管
２２  気化装置
２４  調圧弁
２６  ガス燃料供給管
２８  ガス燃焼エンジン
２０１  シリンダー
２０２  液体燃料供給口
２０４  シリンダライナ
２０６  ピストン
２０８  吸入・吐出用弁体
２１０  トップカバー
２１２  フランジ
２１４  供給用貫通孔
２１６  排出用貫通孔
２１８  液体燃料供給口
２２０  リング溝
２２０ａ  側壁
２３０  ピストンリング
２３２  第１ピストンリング要素
２３２ａ  第１の合口
２３２ｂ  第１突出部
２３２ｃ  第１面
２３２ｄ，２３４ｄ  面
２３４  第２ピストンリング要素
２３４ａ  第２の合口
２３４ｂ  第２突出部
２３４ｃ  第２面
２３６  張りリング
【図１】
2019218900.tif 000003
【図２】
2019218900.tif 000004
【図３】
2019218900.tif 000005
【図４】
2019218900.tif 000006
【図５】
2019218900.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成30年9月7日(2018.9.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体燃料を昇圧して吐出させる昇圧ポンプのピストンに用いるピストンリングであって、
第１の合口を有する円弧形状の第１のピストンリング要素と、
前記第１のピストンリング要素の前記円弧形状と重ね合わせる、第２の合口を有する円弧形状の第２のピストンリング要素と、を備え、
前記第１のピストンリング要素は、前記第１のピストンリング要素の前記円弧形状を前記第２のピストンリング要素の前記円弧形状に重ねて組み付けるとき前記第２のピストンリング要素と当接する第１面と、前記第２のピストンリング要素の前記第２の合口の隙間に対応するように、前記第１面に対して突出した第１突出部と、を備え、
前記第２のピストンリング要素は、前記第２のピストンリング要素の前記円弧形状を前記第１のピストンリング要素の前記円弧形状に重ねて組み付けるとき前記第１のピストンリング要素と当接する第２面と、前記第１のピストンリング要素の前記第１の合口の隙間に対応するように、前記第２面に対して突出した第２突出部と、を備え、
前記第１突出部の突出先端は、前記第１のピストンリング要素が前記第２のピストンリング要素と当接したとき、前記第２のピストンリング要素の前記第２面と反対側の面と面一になるように、前記第１突出部の突出高さが設定されている、ことを特徴とするピストンリング。
【請求項２】
前記第２突出部の突出先端は、前記第２のピストンリング要素が前記第１のピストンリング要素と当接したとき、前記第１のピストンリング要素の前記第１面と反対側の面と面一になるように、あるいは、前記第１面と反対側の面に対して凹む位置にあるように、前記第２突出部の突出高さが設定されている、請求項１に記載のピストンリング。
【請求項３】
前記第１突出部を前記第２のピストンリング要素の前記第２の合口に配置したとき前記第２の合口に隙間ができるように、前記第１突出部の前記円弧形状に沿った幅は、前記第２の合口の前記円弧形状に沿った隙間寸法に比べて短く、
前記第２突出部を前記第１のピストンリング要素の前記第１の合口に配置したとき前記第１の合口に隙間ができるように、前記第２突出部の前記円弧形状に沿った幅は、前記第１の合口の前記円弧形状に沿った隙間寸法に比べて短い、請求項１または２に記載のピストンリング。
【請求項４】
前記第１のピストンリング要素及び前記第２のピストンリング要素は、ポリテトラフルオロエチレン、あるいは、ポリテトラフルオロエチレンに補強材を含んだ材料で構成され、
前記第１突出部の前記円弧形状に沿った幅は、前記第２の合口に隙間の４０〜５０％であり、
前記第２突出部の前記円弧形状に沿った幅は、前記第１の合口に隙間の４０〜５０％である、請求項３に記載のピストンリング。
【請求項５】
前記第１突出部は、前記第１のピストンリング要素の前記円弧形状の中心に対して、前記第１の合口と対向する位置に設けられ、
前記第２突出部は、前記第２のピストンリング要素の前記円弧形状の中心に対して、前記第２の合口と対向する位置に設けられる、請求項１〜４のいずれか１項に記載のピストンリング。
【請求項６】
前記第１のピストンリング要素及び前記第２のピストンリング要素の前記円弧形状の内側から径方向外側に、前記第１のピストンリング要素及び前記第２のピストンリング要素が拡張するように作用するばね部材を備える、請求項１〜５のいずれか１項に記載のピストンリング。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載のピストンリングを備えたピストンと、
前記ピストンが往復運動する内部空間を有するシリンダーと、を備え、
前記ピストンの移動により前記内部空間に液化ガスを吸入して昇圧して吐出させる、ことを特徴とする液化ガス用昇圧ポンプ。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
本発明の一態様は、液体燃料を昇圧して吐出させる昇圧ポンプのピストンに用いるピストンリングである。当該ピストンリングは、
第１の合口を有する円弧形状の第１のピストンリング要素と、
前記第１のピストンリング要素の前記円弧形状と重ね合わせる、第２の合口を有する円弧形状の第２のピストンリング要素と、を備える。
前記第１のピストンリング要素は、前記第１のピストンリング要素の前記円弧形状を前記第２のピストンリング要素の前記円弧形状に重ねて組み付けるとき前記第２のピストンリング要素と当接する第１面と、前記第２のピストンリング要素の前記第２の合口の隙間に対応するように、前記第１面に対して突出した第１突出部と、を備え、
前記第２のピストンリング要素は、前記第２のピストンリング要素の前記円弧形状を前記第１のピストンリング要素の前記円弧形状に重ねて組み付けるとき前記第１のピストンリング要素と当接する第２面と、前記第１のピストンリング要素の前記第１の合口の隙間に対応するように、前記第２面に対して突出した第２突出部と、を備え、
前記第１突出部の突出先端は、前記第１のピストンリング要素が前記第２のピストンリング要素と当接したとき、前記第２のピストンリング要素の前記第２面と反対側の面と面一になるように、前記第１突出部の突出高さが設定されている。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
前記第１突出部を前記第２のピストンリング要素の前記第２の合口に配置したとき前記第２の合口に隙間ができるように、前記第１突出部の前記円弧形状に沿った幅は、前記第２の合口の前記円弧形状に沿った隙間寸法に比べて短く、
前記第２突出部を前記第１のピストンリング要素の前記第１の合口に配置したとき前記第１の合口に隙間ができるように、前記第２突出部の前記円弧形状に沿った幅は、前記第１の合口の前記円弧形状に沿った隙間寸法に比べて短い、ことが好ましい。
この場合、前記第１のピストンリング要素及び前記第２のピストンリング要素は、ポリテトラフルオロエチレン、あるいは、ポリテトラフルオロエチレンに補強材を含んだ材料で構成され、
前記第１突出部の前記円弧形状に沿った幅は、前記第２の合口に隙間の４０〜５０％であり、
前記第２突出部の前記円弧形状に沿った幅は、前記第１の合口に隙間の４０〜５０％である、ことが好ましい。
また、前記第１突出部における、前記第１面と接する突出基部は、曲面で構成されていることが好ましい。前記突出基部を前記曲面で構成することにより、応力緩和を達成することができる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
前記第１突出部は、前記第１のピストンリング要素の前記円弧形状の中心に対して、前記第１の合口と対向する位置に設けられ、
前記第２突出部は、前記第２のピストンリング要素の前記円弧形状の中心に対して、前記第２の合口と対向する位置に設けられる、ことが好ましい。
前記ピストンリングは、前記第１のピストンリング要素及び前記第２のピストンリング要素の前記円弧形状の内側から径方向外側に、前記第１のピストンリング要素及び前記第２のピストンリング要素が拡張するように作用するばね部材を備える、ことが好ましい。