(57)【要約】【課題】シール性の優れたピストンリング、及びシール性が優れて効率よくガスを圧縮することができる往復圧縮機を提供する。【解決手段】ピストンリング１が、ピストン軸方向において重ねて配置される第１リング５及び第２リング６を備える。第２リング６はピストン軸方向において第１リング５の高圧側に配置されるものである。第１リング５は、第２リング６に臨み半径方向外側に行く程ピストン軸方向において第２リング６側に近づく被押圧面５１２を備える。第２リング６は、第１リング５に臨んで被押圧面５１２に接触し半径方向内側に行く程ピストン軸方向において第１リング５側に近づく押圧面６４１を備える。押圧面６４１に第１リング５の合口５０に通じる低圧溝６４２が形成される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピストン軸方向において重ねて配置される第１リング及び第２リングを備え、前記第２リングは前記ピストン軸方向において前記第１リングの高圧側に配置されるものであり、前記第１リングは、前記第２リングに臨み半径方向外側に行く程前記ピストン軸方向において前記第２リング側に近づく被押圧面を備え、前記第２リングは、前記第１リングに臨んで前記被押圧面に接触し半径方向内側に行く程前記ピストン軸方向において前記第１リング側に近づく押圧面を備え、前記押圧面に前記第１リングの合口に通じる低圧溝が形成されたことを特徴とするピストンリング。
【請求項２】
前記被押圧面に前記低圧溝に嵌め込まれる突部が形成されたことを特徴とする請求項１に記載のピストンリング。
【請求項３】
前記低圧溝が前記第２リングの周方向に延びてその両端部が前記第２リングの合口に臨む両端面から開口しないように形成されたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のピストンリング。
【請求項４】
シリンダーの圧縮室に吸い込まれたガスを、前記シリンダー内のピストンで圧縮する往復圧縮機であって、前記ピストンの外周面にリング溝が形成され、このリング溝に請求項１乃至３のいずれか１項に記載のピストンリングが設けられ、このピストンリングの前記第２リングが前記第１リングの前記圧縮室側に重ねて配置されたことを特徴とする往復圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はピストンの外周面に装着されるピストンリング及びこれを備えた往復圧縮機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、往復圧縮機やピストンエンジン等においては、シリンダー内のガスがピストンとシリンダーの間から漏れないようにするため、ピストンリングが用いられている。
【０００３】
例えば特許文献１には、第１リングと第２リングとで構成されたピストンリングが開示されている。第１リングと第２リングは二段重ねした状態でピストンの外周面に形成されたリング溝に装着される。第１リングと第２リングは共に合口を有しており、互いの合口をピストンの周方向にずらした状態でリング溝に配置される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−３６８３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、特許文献１に開示されたピストンリングは、第１リングと第２リングのうち、高圧側に配置されたリングが低圧側に配置されたリングを押圧して両リングが密着する。しかし、両リングの密着性は低く、シール性が高くない。
【０００６】
また、両リングはリング溝の奥部に入り込んだ高圧のガスによりシリンダーの内周面に押圧される。しかし、この押圧力は大きいとは言えず、ピストンリングとシリンダーの内周面との間からガス漏れが生じる可能性があり、この点でもシール性が高くない。
【０００７】
そこで、本発明は、高いシール性を有するピストンリング、及びピストンとシリンダーの間のシール性が高く効率よくガスを圧縮することができる往復圧縮機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】
【０００８】
前記目的を解決するため、請求項１に係る発明のピストンリングは、ピストン軸方向において重ねて配置される第１リング及び第２リングを備え、前記第２リングは前記ピストン軸方向において前記第１リングの高圧側に配置されるものであり、前記第１リングは、前記第２リングに臨み半径方向外側に行く程前記ピストン軸方向において前記第２リング側に近づく被押圧面を備え、前記第２リングは、前記第１リングに臨んで前記被押圧面に接触し半径方向内側に行く程前記ピストン軸方向において前記第１リング側に近づく押圧面を備え、前記押圧面に前記第１リングの合口に通じる低圧溝が形成される。
【０００９】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載のピストンリングにおいて、前記被押圧面に前記低圧溝に嵌め込まれる突部が形成される。
【００１０】
請求項３に係る発明は、請求項１又は請求項２に記載のピストンリングにおいて、前記低圧溝が前記第２リングの周方向に延びてその両端部が前記第２リングの合口に臨む両端面から開口しないように形成される。
【００１１】
請求項４に係る発明の往復圧縮機は、シリンダーの圧縮室に吸い込まれたガスを、前記シリンダー内のピストンで圧縮する往復圧縮機であって、前記ピストンの外周面にリング溝が形成され、このリング溝に請求項１乃至３のいずれか１項に記載のピストンリングが設けられ、このピストンリングの前記第２リングが前記第１リングの前記圧縮室側に重ねて配置される。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のピストンリングは、第１リングが被押圧面を備えている。この被押圧面は、第２リングに臨み半径方向外側に行く程ピストン軸方向において第２リング側に近づく。このため、ピストンの駆動時においてシリンダー内の高圧側のガスによって第２リングが低圧側に押圧されたとき、この第２リングによって第１リングが半径方向外側に押圧されるようになる。このため、第１リングはシリンダーの内周面に大きな力で押し付けられるようになる。従って、シール性を向上することができる。
【００１３】
また、第２リングの第１リングに臨む押圧面には、第１リング５の合口に通じる低圧溝が形成される。このため、ピストンの駆動時には、シリンダー内の低圧側のガスが、第１リングの合口を介して第２リングの低圧溝に入り込んで低圧溝内は低圧になり、これにより第１リングの被押圧面は第２リングの押圧面によって大きな力で押圧されて被押圧面と押圧面が密着するようになる。従って、シール性をさらに向上することができる。
【００１４】
また、請求項２に係る発明では、第１リングが第２リングに対して半径方向に移動しようとしたときには、突部が第２リングに引っ掛かり、これにより、第１リングが第２リングに対して半径方向に移動することが防止される。このため、第１リングと第２リングは半径方向に一体的に移動するようになり、第１リングと第２リングが均等に摩耗しやすくなる。
【００１５】
また、請求項３に係る発明では、シリンダー内の高圧側のガスが、第２リングの合口を介して低圧溝に入り込み難くなり、低圧溝内を十分に低い圧力にすることができる。このため、第１リングの被押圧面と第２リングの押圧面は、より一層密着しやすくなり、シール性をさらに向上できる。
【００１６】
また、請求項４に係る発明では、ピストンリングによって圧縮室側のガスが低圧側に漏れることを防止することができる。このため、圧縮室内のガスを効率良く圧縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】第１実施形態に係るピストンリングを備えた往復圧縮機のピストンリング付近の拡大断面図である。
【図２】前記ピストンリングの分解斜視図である。
【図３】（ａ）は前記ピストンリングの第１リングの平面図であり、（ｂ）は前記第１リングの一部切欠き正面図である。
【図４】図３（ａ）のＡ−Ａ線における断面図である。
【図５】（ａ）は前記ピストンリングの第２リングの平面図であり、（ｂ）は前記第２リングの一部切欠き正面図であり、（ｃ）は前記第２リングの底面図である。
【図６】前記往復圧縮機の配管系統図である。
【図７】前記往復圧縮機の高段側の圧縮部の縦断面図である。
【図８】第２実施形態の第２リングの底面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１９】
（第１実施形態）
まず第１実施形態について説明する。本実施形態に係るピストンリング１は、後述する往復圧縮機２のピストン８１（図７参照）に装着されるものである。
【００２０】
図１はピストンリング１をピストン８１に装着した往復圧縮機２の要部断面図である。図１中、８０はシリンダーである。
【００２１】
以下、ピストン８１の軸方向をピストン軸方向と記載し、ピストンリング１については、ピストン８１に装着した状態における方向を基準にして説明する。また、ピストン軸方向おいてピストン８１の先端側となる圧縮室８０２側（図１中Ｄ１に示す方向）を高圧側と定義し、ピストン軸方向においてピストン８１の基端側となる圧縮室８０２側と反対側（図１中Ｄ２に示す方向）を低圧側と定義する。
【００２２】
ピストンリング１は、図２に示すように、第１リング５と第２リング６を備えている。第１リング５と第２リング６は、ピストン軸方向において重ねて配置され、第２リング６は第１リング５の高圧側に配置される。
【００２３】
第１リング５及び第２リング６の材質は、自己潤滑性を有するＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）や二流化モリブデン、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）などの合成樹脂又はこれらの樹脂とカーボンやカーボン繊維などの複合材である。
【００２４】
図３（ａ）に示すように、第１リング５には周方向の一部を分断する合口５０が形成されている。
【００２５】
第１リング５は、ピストン軸方向から見て円形リング状の主部５１と、主部５１から第２リング６側に突出した突部５２を備えている。図３（ｂ）に示すように、主部５１の周方向に直交する断面形状は、直角三角形状である。
【００２６】
主部５１は、低圧側面５１０、外周面５１１、及び被押圧面５１２を備えている。低圧側面５１０は第２リング６側と反対側に臨み、ピストン軸方向と直交している。
【００２７】
外周面５１１は、ピストン軸方向から見て円形リング状を成し、ピストン軸方向と平行である。外周面５１１の第２リング６と反対側の端縁は、低圧側面５１０の外周縁に繋がっている。外周面５１１のピストン軸方向における長さは、低圧側面５１０の幅よりも小さく、主部５１の断面はピストン軸方向と直交する方向に長い。
【００２８】
被押圧面５１２は、内周縁が低圧側面５１０の内周縁に繋がり、外周縁が外周面５１１の第２リング６側の端縁に繋がっている。被押圧面５１２は、半径方向外側に行く程ピストン軸方向において第２リング６側に近づくように傾斜した傾斜面で構成されており、テーパー状である。
【００２９】
図３（ａ）に示すように、突部５２は主部５１の周方向に延びる突条５２０を備えている。本実施形態の突部５２は２条の突条５２０で構成されている。一方の突条５２０である突条５２０Ａは、合口５０に臨む主部５１の一方の端面５１４から合口５０と反対側の部分５１６の手前までの範囲に連続して形成されている。他方の突条５２０である突条５２０Ｂは、主部５１の他方の端面５１５から合口５０と反対側の部分５１６の手前までの範囲に連続して形成されている。すなわち、突部５２は、第１リング５の周方向において、合口５０と、合口５０と反対側の部分５１６の２箇所で分断されている。以下、第１リング５の主部５１の合口５０と反対側の部分５１６、すなわち、第１リング５の周方向において両突条５２０の間に位置して突条５２０の形成されていない部分５１６を合口覆部５１６と記載する。
【００３０】
各突条５２０は、被押圧面５１２の幅方向の中間部に形成されている。図１に示すように、各突条５２０は、第１リング５の周方向に直交する断面の形状が、第２リング６側に向かって凸となる半円状である。
【００３１】
第２リング６は、第１リング５の高圧側に重ねて配置される。図５（ａ）に示すように、第２リング６には周方向の一部を分断する合口６０が形成されている。合口６０は直角合口であって、第２リング６の両端面６７，６８は、第２リング６の周方向に直交している。なお、第１リング５の合口５０及び第２リング６の合口６０は、斜合口であってもよいし、段付合口であってもよい。
【００３２】
第２リング６の合口６０は、第１リング５の合口５０と周方向に略１８０度ずれた位置に配置される。第２リング６の合口６０は、第１リング５の合口覆部５１６の高圧側に配置され、合口覆部５１６によって覆われる。第１リング５の合口覆部５１６は、周方向の長さが第２リング６の合口６０よりも長くなっている。このため、第２リング６が摩耗して第２リング６の合口６０が多少大きくなったとしても、合口覆部５１６で合口６０が覆われるようになっている。
【００３３】
図５（ｂ）に示すように、第２リング６は、半径方向外側程ピストン軸方向の長さが短くなっている。第２リング６は、高圧側面６１、外周面６２、内周面６３、及び低圧側面６４を備えている。
【００３４】
高圧側面６１は第１リング５と反対側に臨んでいる。高圧側面６１は、外側部分６１０、内側部分６１１、及び段差面６１２で構成されている。外側部分６１０及び内側部分６１１はピストン軸方向に直交している。内側部分６１１は外側部分６１０よりも一段低圧側に落ち込んでいる。内側部分６１１の外周縁と外側部分６１０の内周縁は、段差面６１２を介して繋がっている。段差面６１２はピストン軸方向と平行である。外側部分６１０の半径方向内側には、内側部分６１１と段差面６１２とで囲まれた切欠部６６が形成されている。
【００３５】
外周面６２及び内周面６３は、ピストン軸方向から見て同心の円形リング状を成し、ピストン軸方向と平行である。外周面６２は内周面６３よりもピストン軸方向の長さが短い。外周面６２の第１リング５側と反対側の端縁は、高圧側面６１の外側部分６１０の外周縁に繋がっている。内周面６３の第１リング５側と反対側の端縁は、高圧側面６１の内側部分６１１の内周縁に繋がっている。
【００３６】
低圧側面６４は第１リング５に臨んでいる。低圧側面６４は、内側部分６４０と、内側部分６４０の半径方向外側に位置する押圧面６４１とで構成されている。内側部分６４０は、低圧側面６４の半径方向内側の端部を構成している。内側部分６４０は、ピストン軸方向に直交している。内側部分６４０の内周縁は、内周面６３の第１リング５側の端縁に繋がっている。
【００３７】
押圧面６４１は、内周縁が内側部分６４０の外周縁に繋がり、外周縁が外周面６２の第１リング５側の端縁に繋がっている。押圧面６４１は、半径方向内側に行く程ピストン軸方向において第１リング５側に近づくように傾斜した傾斜面で構成されており、テーパー状である。押圧面６４１は第１リング５の被押圧面５１２と平行である。また、押圧面６４１と、被押圧面５１２は、幅が略同じである。
【００３８】
押圧面６４１には、第２リング６の周方向に延びる低圧溝６４２が形成されている。低圧溝６４２は、図５（ｃ）に示すように、第２リング６の周方向の一端部から他端部まで連続して形成されており、第１リング５側から見て円弧状である。低圧溝６４２の長さ方向の両端部６４４，６４５は、第２リング６の周方向において、第２リング６の合口６０に臨む両端面６７，６８よりも手前（合口６０側と反対側）に位置しており、両端面６７，６８から開口していない。つまり、低圧溝６４２は両端部６４４，６４５が非開口であり、合口６０に通じていない。
【００３９】
低圧溝６４２は、押圧面６４１の幅方向の中間部に形成されている。図１に示されるように低圧溝６４２の断面形状は、突部５２よりも一回り大きい半円状である。
【００４０】
図１に示されるように、ピストンリング１が装着されるピストン８１の外周面８１１には、断面コ字状のリング溝８１０が周方向に亘って形成されている。ピストンリング１は、例えば、第２リング６をリング溝８１０に嵌め込み、この後、第１リング５を第２リング６の半径方向外側からリング溝８１０に嵌め込むことで、ピストン８１に装着される。このとき、第１リング５の突部５２（突条５２０Ａ，５２０Ｂ）は、第２リング６の低圧溝６４２に嵌め込まれる。
【００４１】
前記のように第１リング５をリング溝８１０に嵌め込むとき、第１リング５の突部５２は、第２リング６の押圧面６４１の低圧溝６４２よりも外側部分６４３を乗り越えて低圧溝６４２に嵌め込まれる必要がある。ここで、第２リング６の切欠部６６は、突条５２０Ａ，５２０Ｂにより外側部分６４３が押し込まれたときに、第２リング６の変形を許容するための隙間を形成する。このため、第１リング５は、リング溝８１０に容易に嵌め込むことができる。
【００４２】
ピストンリング１をピストン８１に装着した状態では、図１に示されるように、第１リング５の被押圧面５１２に第２リング６の押圧面６４１が面接触する。また、第１リング５の低圧側面５１０及び第２リングの低圧側面６４が、リング溝８１０の低圧側の面に近接対向し、第２リングの高圧側面６１の外側部分６１０がリング溝８１０の高圧側の面に近接対向する。また、第１リング５及び第２リング６の夫々の外側端部がピストン８１の外周面８１１より半径方向外側に突出し、第１リング５の外周面５１１及び第２リング６の外周面６２が、シリンダー８０の内周面８００に近接し、これによりピストン８１の駆動時には、シリンダー８０の内周面８００とピストン８１の外周面８１１との間がピストンリング１によってシールされるようになる。
【００４３】
ピストンリング１をピストン８１に装着した状態では、第１リング５の突部５２が、第２リング６の低圧溝６４２に嵌まり込む。このため、第１リング５が第２リング６に対して半径方向に移動しようとしたときには、第１リング５の突部５２が第２リング６に引掛かり、第１リング５が第２リング６に対して半径方向に移動することが規制される。
【００４４】
また、第１リング５の一方の突条５２０Ａの長手方向における合口５０と反対側の端部５２１（図３（ａ）参照）は、第２リング６の低圧溝６４２の長手方向の一端部６４４（図５（ｃ））に配置され、第１リング５の他方の突条５２０Ｂの長手方向における合口５０と反対側の端部５２２（図３（ａ）参照）は、第２リング６の低圧溝６４２の長手方向の他端部６４５（図５（ｃ））に配置される。このため、第１リング５が第２リング６に対して周方向に移動しようとしたときは、両突条５２０Ａ、５２０Ｂのうちのいずれか一方の突条５２０が、低圧溝６４２の長手方向の対応する端面を構成する合口覆部５１６に当たり、第１リング５が第２リング６に対して周方向に移動することが規制される。これにより、第１リング５の合口５０と第２リング６の合口６０とが重なってシール性が低下することが防止される。
【００４５】
ピストン８１の駆動時には、リング溝８１０内の第２リング６の高圧側及び半径方向内側に、シリンダー８０内の高圧側のガスが入り込み、この高圧ガスにより第２リング６は低圧側及び半径方向外側に押圧される。従って、第１リング５の被押圧面５１２は、第２リング６の押圧面６４１によって押圧される。
【００４６】
図１に示されるように、第１リング５の第２リング６に臨む被押圧面５１２は、半径方向内側に行く程ピストン軸方向において第１リング５側に近づくように傾斜している。このため、前記高圧ガスにより第２リング６が低圧側に押圧されたとき、この力により第１リング５は半径方向外側にも押圧される。このため、第１リング５はシリンダー８０の内周面８００に大きな力で押し付けられ、優れたシール性が確保される。
【００４７】
また、ピストンリング１をピストン８１に装着した状態では、第１リング５の突部５２（突条５２０Ａ，５２０Ｂ）と、第２リング６の低圧溝６４２の内面との間に、第２リング６の合口６０に通じる隙間１０が形成され、この隙間１０は低圧溝６４２の長さ方向の中間部において第１リング５の合口５０に通じる。
【００４８】
このため、ピストン８１の駆動時には、第２リング６の低圧溝６４２に形成された隙間１０に、シリンダー８０内の低圧側のガスが、第１リング５の合口５０を介して入り込む。これにより隙間１０における圧力は、第２リング６とリング溝８１０の間における圧力よりも低くなる。このため、第１リング５の被押圧面５１２は押圧面６４１によって大きな力で押圧されて被押圧面５１２と押圧面６４１が密着し、シール性が一層高まる。
【００４９】
ピストン８１の駆動時には、第１リング５及び第２リング６は、シリンダー８０の内周面８００に摺動する。このため、ピストン８１が長期間駆動されると、第１リング５の半径方向外側の端部及び第２リング６の半径方向外側の端部は摩耗する。ここで、ピストン８１の駆動時には、低圧側に配置される第１リング５とシリンダー８０の内周面８００との間の圧力は、高圧側に配置される第２リング６とシリンダー８０の内周面８００との間の圧力よりも低くなり、リング溝８１０に入り込んだ高圧ガスとの差圧が大きくなる。このため、第１リング５は第２リング６よりも大きな力でシリンダー８０の内周面８００に押圧され、第１リング５が第２リング６よりも摩耗しやすくなる。しかし、本実施形態のピストンリング１は、第２リング６の外周面６２のピストン軸方向の長さが、第１リング５の外周面５１１のピストン軸方向の長さよりも短くなっており、第２リング６の半径方向外側の端部は、第１リング５の半径方向外側の端部よりも摩耗しやすくなっている。従って、第１リング５と第２リング６を均等に摩耗させることが可能になり、これによりピストンリング１の寿命を長くすることができる。
【００５０】
図６に本実施形態のピストンリング１を設けた往復圧縮機２の全体構成を示している。この往復圧縮機２は２段式の往復圧縮機であって、低段側の圧縮部７と、後段側の圧縮部８を備えている。
【００５１】
低段側の圧縮部７は、シリンダー７０と、シリンダー７０内に往復摺動可能に設けられたピストン７１を備えている。シリンダー７０は圧縮室７００を備えている。圧縮部７は、ピストン７１の往復摺動により圧縮室７００内にガスを吸い込んで所定圧に圧縮する。このように圧縮されたガスは、連絡通路９１を通してタンク９２内に貯留され、所定圧（例えば３５ＭＰａ）に維持される。
【００５２】
高段側の圧縮部８は、シリンダー８０と、シリンダー８０内に往復摺動可能に設けられたピストン８１を備えている。シリンダー８０は、図７に示すように、圧縮室８０２が形成されたシリンダー本体８０３と、シリンダー本体８０３の内側に嵌め込んで固着された円筒状のシリンダーライナー８０１とを備えている。シリンダー８０の内周面８００はシリンダーライナー８０１で構成されている。そして、本実施形態のピストンリング１は、この高段側の圧縮部８が備えるピストン８１に装着されている。
【００５３】
高段側の圧縮部８は、タンク９２内に貯留された圧縮ガスをピストン８１の往復摺動により連絡通路９３を介して圧縮室７００内に吸い込み、このガスを一段高圧（例えば１００ＭＰａ）に圧縮する。圧縮部８で圧縮された圧縮ガスは、送出通路９４を通して送出されるようになっている。なお、送出通路９４には、圧縮部８で圧縮された圧縮ガスを冷却するためのクーラー９５（図６参照）が設けられている。
【００５４】
図６に示される高段側の圧縮部８を駆動する駆動部９０は、ピストン８１の基端に一端が連結されたピストンロッド９００と、ピストンロッド９００の他端が連結され且つガイドシリンダー９０１内に往復動可能に設けられたクロスヘッド９０２と、クロスヘッド９０２に一端が連結された連接棒９０３と、連接棒９０３の他端が連結され且つクランクケース９０４に回転可能に支持されたクランクシャフト９０５と、クランクシャフト９０５にプーリーとベルトとからなる動力伝達機構９０６を介して動力伝達可能に連結された駆動モーター９０７とを備えている。駆動部９０は、駆動モーター９０７の駆動によりクランクシャフト９０５の回転及びガイドシリンダー９０１内でのクロスヘッド９０２の往復摺動を生じさせ、最終的にシリンダー８０内でのピストン８１の往復摺動を生じさせる。
【００５５】
図示は省略するが、低段側の圧縮部７を駆動する駆動部は、後段側の圧縮部８を駆動する駆動部９０と同様のものである。なお、低段側の圧縮部７を駆動する駆動部は、駆動部９０とは異なる構造を有するものであってもよい。また、低段側の圧縮部７を駆動する駆動部は、駆動部９０と駆動源が同じものであってもよい。
【００５６】
図６中、９６はタンク９２内のガスをシリンダー８０内に導入するためのガス導入通路である。図６中、９７は、シリンダー８０の圧縮室８０２側からクランクケース９０４側にまで漏れた圧縮ガスを低段側の圧縮部７の吸い込み側に戻すための戻し通路である。また、図６中、９８は、戻し通路９８に設けられたフィルターである。
【００５７】
以上説明した本実施形態のピストンリング１は、第１リング５が、第２リング６に臨む被押圧面５１２を備えており、この被押圧面５１２が半径方向外側に行く程ピストン軸方向において第２リング６側に近づいている。このため、ピストン８１の駆動時においてシリンダー８０内の高圧側のガスによって第２リング６が低圧側に押圧されたとき、この第２リング６によって第１リング５がシリンダー８０の内周面８００の存在する半径方向外側に押圧されるようになる。このため、第１リング５はシリンダー８０の内周面８００に大きな力で押し付けられるようになり、シール性を向上することができる。また、第２リング６の第１リング５に臨む押圧面６４１に、第１リング５の合口５０に通じる低圧溝６４２が形成されている。このため、ピストン８１の駆動時には、シリンダー８０内の低圧側のガスが、第１リング５の合口５０を介して第２リング６の低圧溝６４２に入り込み、低圧溝６４２内は低圧になる。このため、第１リング５の被押圧面５１２は第２リング６の押圧面６４１によって大きな力で押圧されて被押圧面５１２と押圧面６４１がしっかりと密着する。このため、シール性をさらに向上することができる。
【００５８】
また、被押圧面５１２には、本実施形態のように、低圧溝６４２に嵌め込まれる突部５２が形成されることが好ましい。このようにすることで、第１リング５が第２リング６に対して半径方向に移動しようとしたときには、突部５２が第２リング６に引っ掛かって、第１リング５が第２リング６に対して半径方向に移動することが防止される。このため、第１リング５と第２リング６が一体的になり、第１リング５と第２リング６は均等に摩耗しやすくなる。
【００５９】
また、ピストンリング１は、本実施形態のように、低圧溝６４２が第２リング６の周方向に延びてその両端が第２リング６の合口６０に臨む両端面５１４，５１５から開口しないように形成されることが好ましい。このようにすることで、シリンダー８０内の高圧側のガスが、第２リング６の合口６０を介して低圧溝６４２に入り込み難くなり、低圧溝６４２内を十分に低い圧力にすることができる。このため、第１リング５の被押圧面５１２と第２リング６の押圧面６４１は、より一層密着する。
【００６０】
また、本実施形態の往復圧縮機２は、以下の構成である。すなわち、シリンダー８０の圧縮室８０２に吸い込まれたガスを、シリンダー８０内のピストン８１で圧縮する往復圧縮機である。ピストン８１の外周面８１１にリング溝８１０が形成される。リング溝８１０にピストンリング１が設けられ、ピストンリング１の第２リング６が第１リング５の圧縮室８０２側に重ねて配置される。この構成を有する往復圧縮機２は、既述のピストンリング１によって圧縮室８０２側のガスが低圧側に漏れることを防止することができ、圧縮室８０２内のガスを効率良く圧縮することができる。
【００６１】
なお、本実施形態では、ピストンリング１の第１リング５に突部５２を設けたが、突部５２は省略してもよい。このようにすると、ピストンリング１をピストン８１に装着するにあたって、ピストン８１のリング溝８１０に第２リング６を嵌め込んだ後にリング溝８１０に第１リング５を嵌め込む作業が容易になる。
【００６２】
（第２実施形態）
次に第２実施形態について説明する。なお、以下の説明では前記実施形態と同一の構成については同一の番号を付与し、重複する説明は省略する。
【００６３】
ところで、ピストンリング１のシール性が高すぎると、ピストン８１に多数のピストンリング１を装着した場合に、最も高圧側に位置するピストンリング１だけが機能し、このピストンリング１だけが摩耗してしまう恐れがある。
【００６４】
そこで、本実施形態の第２リング６の低圧溝６４２は、図８に示されるように第２リング６の合口６０に臨む端面から開口している。具体的に低圧溝６４２は、長さ方向の一端が合口６０に臨む一方の端面６７から開口し、長さ方向の他端が合口６０に臨む他方の端面６７から開口している。つまり、低圧溝６４２の長さ方向の両端は、第２リング６の合口６０側に開口している。
【００６５】
低圧溝６４２の長さ方向の中間部６４６は、両端部６４７よりも溝幅が広くなっており、第１リング６の突部５２は低圧溝６４２の中間部６４６にのみ嵌め込まれるようになっている。
【００６６】
本実施形態のピストンリング１にあっては、第２リングの合口６０が低圧溝６４２を介して第１リング５の合口５０と連通する。このため、高圧側のガスは、第２リングの合口６０から低圧溝６４２及び第１リング５の合口５０を通じて低圧側にわずかに漏れ出すようになる。よって、ピストン８１に多数のピストンリング１を装着した場合に、多数のピストンリング１を均等に摩耗させることができ、ピストンリング１の長寿命化を図ることができる。
【００６７】
また、ピストンリング１が摩耗すれば第１リング５の合口５０や第２リング６０の合口６０が開く。しかし、本実施形態では高圧側のガスを低圧溝６４２を介して低圧側に漏れ出させるため、合口５０，６０の開き量にかかわらず、前記ガスの漏れ量を安定させることができる。また、例えば低圧溝６４２の長さ方向の両端部の溝幅を調整する等して、前記ガスの漏れ量を容易にコントロールすることもできる。
【００６８】
なお、本実施形態では、低圧溝６４２の長さ方向の両端側を合口６０側に開口するようにしたが、低圧溝６４２の長さ方向の一端側のみを合口６０に開口するようにしてもよい。
【００６９】
また、前記各実施形態では、本発明のピストンリング構造を、２段式往復圧縮機２における高段側の圧縮部８のピストンリング１に適用したが、２段式往復圧縮機２における低段側の圧縮部７のピストンリングや、２段式以外の往復圧縮機における圧縮部のピストンリングに適用してもよい。
【００７０】
また、前記各実施形態ではピストンリング１を圧縮機に設けた例について説明したが、本発明のピストンリング１は、ピストンエンジンに設けられるものであってもよい。
【符号の説明】
【００７１】
１  ピストンリング
２  往復圧縮機
５  第１リング
５０  合口
５２  突部
５１２  被押圧面
６  第２リング
６０  合口
６４１  押圧面
６４２  低圧溝
６４４  低圧溝の一端部
６４５  低圧溝の他端部
８０  シリンダー
８０２  圧縮室
８１  ピストン
８１０  リング溝
【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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【図７】
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【図８】
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