(57)【要約】【課題】小型かつ簡単な構成で高い圧縮効率を得ることが可能なレシプロ圧縮機を提供する。【解決手段】回転軸１に取り付けられた回転板１ａには、クランクピン２を介してコンロッド３の一端が接続されている。また、円筒状のシリンダ６内に円筒状のピストン５が設けられている。コンロッド３の他端には、ピストンピン４が取り付けられている。ピストンピン４には、ピストン５が取り付けられている。このような構成により、回転板１ａが回転されると、ピストンピン４を介してコンロッド３に接続されたピストン５が、シリンダ６内を往復動する。回転軸１の一部、回転板１ａ、クランクピン２、コンロッド３の一部は、クランクケースアッシィ７ａ内に設けられている。クランクケースアッシィ７ａ内の空間が１次圧縮室７を形成する。シリンダ６内でピストン５の上方（ピストン５の上死点側）の空間が２次圧縮室１３を形成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
原動機からの駆動力により燃料ガスを圧縮するレシプロ圧縮機であって、
シリンダと、
前記シリンダの一端側に設けられた１次圧縮室と、
前記シリンダの他端側に設けられた２次圧縮室と、
前記１次圧縮室内に燃料ガスを導入する導入手段と、
前記２次圧縮室から燃料ガスを排出する排出手段と、
前記シリンダ内で往復動することにより前記１次圧縮室内の燃料ガスおよび前記２次圧縮室内の燃料ガスを圧縮するピストンと、
前記１次圧縮室内に設けられ、前記駆動力をピストンの往復運動に変換する変換機構と、
前記１次圧縮室内で圧縮された燃料ガスを前記２次圧縮室内に供給する供給手段とを備えたことを特徴とするレシプロ圧縮機。
【請求項２】
前記供給手段は、前記ピストンに設けられたことを特徴とする請求項１記載のレシプロ圧縮機。
【請求項３】
前記供給手段は、前記１次圧縮室内と前記２次圧縮室内とを連通させるガス流路と、前記ガス流路を連通状態および遮断状態にする弁装置とを含むことを特徴とする請求項１または２記載のレシプロ圧縮機。
【請求項４】
前記弁装置は、
孔部を有する弁板と、
前記１次圧縮室内の圧力と前記２次圧縮室内の圧力との差に基づいて前記孔部の開放および閉塞を行う弁体とを含むことを特徴とする請求項３記載のレシプロ圧縮機。
【請求項５】
前記１次圧縮室は、燃料ガスの入口を有し、
前記２次圧縮室は、燃料ガスの出口を有し、
前記導入手段は、前記入口に開閉可能に設けられた第１の弁を含み、
前記排出手段は、前記出口に開閉可能に設けられた第２の弁を含み、
前記ピストンの往復運動による前記１次圧縮室内の圧力変化および前記２次圧縮室内の圧力変化に伴って前記第１の弁および前記第２の弁が開放および閉塞されることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のレシプロ圧縮機。
【請求項６】
前記シリンダの前記一端側に取り付けられるとともに前記シリンダとともに前記２次圧縮室を形成するシリンダヘッドをさらに備え、
前記排出手段は、前記シリンダヘッド内に設けられたことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のレシプロ圧縮機。
【請求項７】
前記２次圧縮室の容積は前記１次圧縮室の容積よりも小さいことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のレシプロ圧縮機。
【請求項８】
前記変換機構はクランク機構を含み、
前記１次圧縮室はクランクケースを含むことを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のレシプロ圧縮機。
【請求項９】
前記変換機構は、
前記原動機からの駆動力により回転する回転部材と、
前記回転部材に一端が接続されるとともに他端が前記ピストンに接続される連結部材とを含み、
前記連結部材の前記一端は、樹脂からなる第１の支持部材を介して前記回転部材に接続されることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載のレシプロ圧縮機。
【請求項１０】
前記変換機構は、前記ピストンに保持されるピストンピンを含み、
前記連結部材の前記他端は、樹脂からなる第２の支持部材を介して前記ピストンピンに接続されることを特徴とする請求項９記載のレシプロ圧縮機。
【請求項１１】
前記ピストンの外周面を取り囲むように設けられ、樹脂からなる摺動部材をさらに備えたことを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載のレシプロ圧縮機。
【請求項１２】
前記ピストンの外周面に装着され、リング状に形成された介在部材をさらに備えたことを特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記載のレシプロ圧縮機。
【請求項１３】
前記介在部材は、切り欠きを有することを特徴とする請求項１２記載のレシプロ圧縮機。
【請求項１４】
前記介在部材は、異なる部分に切り欠きを有する２以上の介在部材が積層されてなることを特徴とする請求項１３記載のレシプロ圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、気体を圧縮するレシプロ圧縮機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、二段圧縮式のレシプロコンプレッサ（レシプロ圧縮機）の基本構造が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１に記載のレシプロ圧縮機は、一段目の低圧側圧縮機構部と二段目の高圧側圧縮機構部とを備える。そして、低圧側圧縮機構部および高圧側圧縮機構部の各々が、シリンダ、ピストン、吸込弁、吐出弁、吸込室および吐出室を有する。このような二段圧縮式の構成を採用することにより、ガスの高い圧縮効率を得ることができる。
【０００４】
ここで、一般的に、実際にガスを圧縮するのに必要な仕事量と理論的に求めた前記仕事量との比率を圧縮効率と呼んでいる。この圧縮効率は、圧縮比が大きくなるにつれ小さくなる。
【０００５】
したがって、レシプロ圧縮機において、圧縮効率を向上するために最終吐出圧を約１Ｍｐａに設定する場合には、通常、二段圧縮式の構成を採用する必要がある。なお、圧縮比とは、ピストンが上死点にあるときのシリンダ内の空気の容積に対するピストンが下死点にあるときのシリンダ内の空気の容積の比率をいう。
【特許文献１】特開２００３−１４８３３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記従来の二段圧縮式レシプロコンプレッサにおいては、低圧側圧縮機構部および高圧側圧縮機構部の各々において上記のような各構成部が必要となる。その結果、構造が複雑となり、重量も大きく、高コストとなる。
【０００７】
また、小型でかつ低コストのレシプロ圧縮機を実現したい場合、一段圧縮式のレシプロ圧縮機を採用しなければならない。その場合には、高い圧縮効率を得ることができない。
【０００８】
本発明の目的は、小型かつ簡単な構成で高い圧縮効率を得ることが可能なレシプロ圧縮機を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
（１）本発明に係るレシプロ圧縮機は、原動機からの駆動力により燃料ガスを圧縮するレシプロ圧縮機であって、シリンダと、シリンダの一端側に設けられた１次圧縮室と、シリンダの他端側に設けられた２次圧縮室と、１次圧縮室内に燃料ガスを導入する導入手段と、２次圧縮室から燃料ガスを排出する排出手段と、シリンダ内で往復動することにより１次圧縮室内の燃料ガスおよび２次圧縮室内の燃料ガスを圧縮するピストンと、１次圧縮室内に設けられ、駆動力をピストンの往復運動に変換する変換機構と、１次圧縮室内で圧縮された燃料ガスを２次圧縮室内に供給する供給手段とを備えたものである。
【００１０】
本発明に係るレシプロ圧縮機においては、１次圧縮室はシリンダの一端側に設けられ、２次圧縮室は当該シリンダの他端側に設けられる。導入手段により１次圧縮室内に燃料ガスが導入され、排出手段により２次圧縮室から燃料ガスが排出される。
【００１１】
また、１次圧縮室内に設けられた変換機構による駆動力の変換によって、ピストンがシリンダ内で往復動する。それにより、１次圧縮室内の燃料ガスおよび２次圧縮室内の燃料ガスが圧縮される。１次圧縮室内で圧縮された燃料ガスは、供給手段により２次圧縮室内に供給される。
【００１２】
このように、１次圧縮室の燃料ガスおよび２次圧縮室の燃料ガスが共通のシリンダおよび共通のピストンにより圧縮されるので、１次圧縮室および２次圧縮室を共に小型化するとともに、レシプロ圧縮機の構成を簡単にすることができる。また、変換機構を１次圧縮室内に設けることにより、レシプロ圧縮機をより小型化することができ、かつ、レシプロ圧縮機の構成を著しく簡単にすることができる。また、レシプロ圧縮機の構成が簡単化されるので、レシプロ圧縮機の重量も軽くすることができ、レシプロ圧縮機の低コスト化を実現できる。
【００１３】
上記のように、レシプロ圧縮機の構成を簡単にし、かつ低コスト化を実現しつつも、当該レシプロ圧縮機において燃料ガスを二段階的に圧縮することが可能となる。それにより、燃料ガスの高い圧縮効率を得ることができる。
【００１４】
（２）供給手段は、ピストンに設けられてもよい。このように、供給手段をピストンに設けることにより、レシプロ圧縮機をさらに小型化することができるとともに、レシプロ圧縮機の構成をさらに簡単にすることができ、部品点数も削減できる。
【００１５】
（３）供給手段は、１次圧縮室内と２次圧縮室内とを連通させるガス流路と、ガス流路を連通状態および遮断状態にする弁装置とを含んでもよい。
【００１６】
この場合、１次圧縮室内と２次圧縮室内とがガス流路により連通される。また、弁装置によりガス流路が連通状態および遮断状態にされる。このような構成により、１次圧縮室内と２次圧縮室内とを簡単な構成で連通状態および遮断状態にすることができる。
【００１７】
（４）弁装置は、孔部を有する弁板と、１次圧縮室内の圧力と２次圧縮室内の圧力との差に基づいて孔部の開放および閉塞を行う弁体とを含んでもよい。
【００１８】
この場合、１次圧縮室内の圧力と２次圧縮室内の圧力との差に基づいて、弁体により弁板の孔部の開放および閉塞が行われることによって、１次圧縮室内の燃料ガスを２次圧縮室内に容易に供給することができる。これにより、燃料ガスの二段階的な圧縮を容易に行うことが可能となる。
【００１９】
（５）１次圧縮室は、燃料ガスの入口を有し、２次圧縮室は、燃料ガスの出口を有し、導入手段は、入口に開閉可能に設けられた第１の弁を含み、排出手段は、出口に開閉可能に設けられた第２の弁を含み、ピストンの往復運動による１次圧縮室内の圧力変化および２次圧縮室内の圧力変化に伴って第１の弁および第２の弁が開放および閉塞されてもよい。
【００２０】
この場合、燃料ガスは、上記入口から第１の弁を介して１次圧縮室内に供給され、上記出口から第２の弁を介して外部に排出される。また、ピストンの往復運動による１次圧縮室内の圧力変化および２次圧縮室内の圧力変化に応じて、第１の弁および第２の弁が開放および閉塞されることによって、燃料ガスを１次圧縮室内に容易に供給することができるとともに、二段階的に圧縮された燃料ガスを２次圧縮室内から外部へ容易に排出することができる。
【００２１】
（６）レシプロ圧縮機は、シリンダの一端側に取り付けられるとともにシリンダとともに２次圧縮室を形成するシリンダヘッドをさらに備え、排出手段は、シリンダヘッド内に設けられてもよい。
【００２２】
この場合、２次圧縮室をシリンダヘッド内に形成し、排出手段をシリンダヘッド内に設けることによって、２次圧縮室および排出手段を設けるためのスペースが不要となる。これにより、レシプロ圧縮機をより小型化できるとともに部品点数もより削減できる。
【００２３】
（７）２次圧縮室の容積は１次圧縮室の容積よりも小さいことが好ましい。それにより、１次圧縮室内で圧縮された燃料ガスを２次圧縮室内でさらに圧縮することが可能となり、高い圧縮効率の燃料ガスを得ることができる。
【００２４】
（８）変換機構はクランク機構を含み、１次圧縮室はクランクケースを含んでもよい。この場合、クランク機構をクランクケースからなる１次圧縮室内に設けることにより、当該１次圧縮室を、クランクケースと別に設ける必要がない。それにより、レシプロ圧縮機を十分に小型化するとともに、レシプロ圧縮機の構成を著しく簡単にすることができる。また、レシプロ圧縮機の構成が簡単化されるので、レシプロ圧縮機の重量も軽くすることができ、レシプロ圧縮機の低コスト化を実現できる。
【００２５】
（９）変換機構は、原動機からの駆動力により回転する回転部材と、回転部材に一端が接続されるとともに他端がピストンに接続される連結部材とを含み、連結部材の一端は、樹脂からなる第１の支持部材を介して回転部材に接続されてもよい。
【００２６】
この場合、原動機からの駆動力により回転部材が回転することによって、連結部材を介してピストンがシリンダ内を往復動する。ここで、連結部材の一端が樹脂からなる第１の支持部材を介して回転部材に接続されていることによって、無給油性を実現できる。これにより、燃料ガスにオイルが混ざることを防止することができる。
【００２７】
なお、連結部材の一端を金属からなる支持部材（ベアリング）を介して回転部材に嵌合させる場合には、上記支持部材の通常の大きさに対応して連結部材が大きくなってしまう。通常のレシプロ圧縮機においては、連結部材の大きさおよび回転動作を行う領域に応じて１次圧縮室の広さ（体積）が設計されるので、連結部材が大きくなれば、１次圧縮室の体積も大きくならざるを得ない。
【００２８】
これに対して、本発明に係るレシプロ圧縮機においては、樹脂からなる第１の支持部材を採用することにより、連結部材を小さく設計することができ、１次圧縮室の体積を低減できる。
【００２９】
（１０）変換機構は、ピストンに保持されるピストンピンを含み、連結部材の他端は、樹脂からなる第２の支持部材を介してピストンピンに接続されてもよい。
【００３０】
この場合、連結部材の他端が樹脂からなる第２の支持部材を介してピストンピンに接続されていることによって、無給油性を実現できる。これにより、燃料ガスにオイルが混ざることを防止できる。
【００３１】
（１１）レシプロ圧縮機は、ピストンの外周面を取り囲むように設けられ、樹脂からなる摺動部材をさらに備えてもよい。この場合、無給油性を実現できる。これにより、燃料ガスにオイルが混ざることを防止できる。
【００３２】
（１２）レシプロ圧縮機は、ピストンの外周面に装着され、リング状に形成された介在部材をさらに備えてもよい。
【００３３】
この場合、リング状に形成された介在部材をピストンの外周面に装着することにより、燃料ガスがピストンの外周面とシリンダの内周面との間から漏れることを防止できる。したがって、１次圧縮室と２次圧縮室と間の気密性を向上できる。
【００３４】
（１３）介在部材は、切り欠きを有してもよい。この場合、介在部材がシリンダの内周面上を繰り返し摺動することにより摩耗したときでも、介在部材において切り欠きを広げる方向の弾性力が生じることによって、シリンダの内周面と介在部材の外周面との間に隙間が発生することを防止できる。これにより、１次圧縮室と２次圧縮室との間の気密性を十分に確保することができる。
【００３５】
（１４）介在部材は、異なる部分に切り欠きを有する２以上の介在部材が積層されてなってもよい。
【００３６】
この場合、２以上の介在部材の各切り欠きをそれぞれ異なる位置に設けることにより、各切り欠きを通して燃料ガスが１次圧縮室から２次圧縮室へ漏出することを防止できる。
【発明の効果】
【００３７】
本発明に係るレシプロ圧縮機によれば、小型化が可能でかつ簡単な構成で高い圧縮効率の燃料ガスを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
以下、本発明の一実施の形態に係るレシプロ圧縮機について図面を参照しながら説明する。
【００３９】
（１）レシプロ圧縮機の全体構成
図１は、本実施の形態に係るレシプロ圧縮機の全体構成を示す断面図である。
【００４０】
図１に示すように、本実施の形態に係るレシプロ圧縮機１００は、回転軸１を備える。この回転軸１の一端は、駆動力発生手段である図示しない原動機に接続されている。
【００４１】
回転軸１の他端には、回転板１ａが設けられている。回転板１ａは、回転軸１の回転に伴って回転する。回転板１ａには、クランクピン２を介してコンロッド３の一端が接続されている。また、円筒状のシリンダ６内に円筒状のピストン５が設けられている。コンロッド３の他端には、ピストンピン４が取り付けられている。ピストンピン４には、ピストン５が取り付けられている。このような構成により、回転板１ａが回転されると、ピストンピン４を介してコンロッド３に接続されたピストン５が、シリンダ６内を往復動する。
【００４２】
回転軸１の一部、回転板１ａ、クランクピン２、コンロッド３の一部は、複数の部材により構成されるクランクケースアッシィ７ａ内に設けられている。クランクケースアッシィ７ａ内の空間が１次圧縮室７を形成する。
【００４３】
回転軸１は、ベアリング１０，１０ａにより支持されている。また、１次圧縮室７の気密性を保つために、ベアリング１０，１０ａ間で回転軸１の外周面にシール１１が取り付けられている。なお、ベアリング１０ａの外側で回転軸１の外周面にクリップ１２が取り付けられている。
【００４４】
１次圧縮室７に連通するように上記シリンダ６が取り付けられている。したがって、ピストン５がシリンダ６内の下死点にある場合を除いて、シリンダ６内の空間の一部（ピストン５の下方の空間）は、燃料ガスを圧縮するという当該１次圧縮室７の役割と同じ役割を有する。なお、本実施の形態では、燃料ガスとして天然ガスが用いられる。
【００４５】
クランクケースアッシィ７ａの側方には、１次圧縮室７に燃料ガスを吸入する吸気口８が設けられている。クランクケースアッシィ７ａの内側には、上記吸気口８を開閉可能に平板状のリード弁からなる第１の吸気弁９が取り付けられている。
【００４６】
ここで、図１において、シリンダ６内でピストン５の上方（ピストン５の上死点側）の空間が２次圧縮室１３を形成する。
【００４７】
本実施の形態では、１次圧縮室７で圧縮された燃料ガスが２次圧縮室１３でさらに圧縮される。詳細については後述する。なお、図１においては、ピストン５が上死点の位置にあるので、２次圧縮室１３の容積は小さくなっている。
【００４８】
ピストン５の上部（ピストンヘッド）には、第２の吸気弁２０が開閉可能に取り付けられている。第２の吸気弁２０の構造およびその開閉動作については、図面を用いて詳細に後述する。
【００４９】
シリンダ６の上方にはシリンダヘッド１４が設けられている。第２の吸気弁２０の上方には、平板状のリード弁からなる吐出弁１５が設けられている。吐出弁１５は、燃料ガスにより腐食しないようにするため、例えばステンレス鋼（ＳＵＳ）、炭素工具鋼（例えば、ＳＫ４またはＳＫ５）または繊維強化プラスチック（ＦＲＰ：Fiber Reinforced Plastics）からなる。
【００５０】
シリンダヘッド１４内には吐出室１６が形成されており、上記吐出弁１５が開放されることによって、圧縮された燃料ガスが吐出室１６に導入される。
【００５１】
また、シリンダヘッド１４の側部には吐出口２９が設けられている。シリンダヘッド１４内の吐出口２９は、図示しないタンク等に接続されている。それにより、１次圧縮室７および２次圧縮室１３により二段階的に圧縮された燃料ガスは、上記吐出室１６を介して図示しないタンク等に供給される。
【００５２】
（２）レシプロ圧縮機の行程
続いて、レシプロ圧縮機１００の行程について、次の図面を参照しながら説明する。
【００５３】
図２は、レシプロ圧縮機１００の行程を示す断面図である。
【００５４】
図２（ａ）に示すように、最初に、ピストン５がシリンダ６内の下死点から上死点に移動する。この場合、１次圧縮室７の圧力が吸気口８内の圧力よりも低くなる。それにより、第１の吸気弁９が開放され、１次圧縮室７内に燃料ガスが吸入される（第１の吸入行程）。
【００５５】
これと同時に、前のサイクルにおいて下記に述べる１次圧縮が終了され、２次圧縮室１３に吸入されている燃料ガスが再び圧縮される（２次圧縮）。このとき、吐出室１６内の圧力は吐出口２９に接続されるタンク内の圧力により定まる。吐出室１６内の圧力が２次圧縮室１３内の圧力よりも高いときには、吐出弁１５は閉じている。そして、２次圧縮された燃料ガスの圧力が吐出室１６内の圧力よりも高くなると、吐出弁１５が開放され、圧縮された当該燃料ガスは吐出室１６内に吐出される。
【００５６】
図２（ｂ）に示すように、ピストン５がシリンダ６内の上死点から下死点に移動する場合には、１次圧縮室７内の圧力が上昇することにより第１の吸気弁９が閉じるとともに、上記第１の吸入行程において１次圧縮室７内に吸入されている燃料ガスが圧縮される（１次圧縮）。
【００５７】
そして、２次圧縮室１３の圧力が１次圧縮室７の圧力よりも低くなると、第２の吸気弁２０が開放され、１次圧縮室７内における１次圧縮された燃料ガスが２次圧縮室１３内に吸入される（第２の吸入行程）。この後、上述の２次圧縮が行われ、サイクルが繰り返される。
【００５８】
（３）シリンダ内およびシリンダヘッド内の構成
続いて、本実施の形態に係るレシプロ圧縮機１００のシリンダ６内の構成およびシリンダヘッド１４内の構成について詳細に説明する。
【００５９】
図３は、レシプロ圧縮機１００のシリンダ６内の構成およびシリンダヘッド１４内の構成を示す斜視図である。なお、図３においては、シリンダ６およびシリンダヘッド１４の内部構成を理解し易くするために、シリンダ６およびシリンダヘッド１４を長さ方向に２分割した状態が示されている。また、図３においては、ピストン５が上死点にある状態が示されている。
【００６０】
図３に示すように、シリンダ６内にコンロッド３が配置されている。コンロッド３は、直径が互いに異なる孔部３ａ，３ｂを各端部にそれぞれ備える。
【００６１】
コンロッド３の孔部３ａには、樹脂材料（例えば、ポリイミド）からなるベアリング２１を介して上述のクランクピン２（図１）が嵌合されている。なお、図３においては、クランクピン２は図示されていない。
【００６２】
また、コンロッド３の孔部３ｂには、樹脂材料（例えば、ポリイミド）からなるベアリング２２を介して上述のピストンピン４が嵌合されている。ピストンピン４は、上述したように、ピストン５に取り付けられている。
【００６３】
ここで、ピストン５の上部に設けられた第２の吸気弁２０の構造について図面を参照しながら説明する。
【００６４】
図４は、第２の吸気弁２０を構成する各部品が分解された状態を示す斜視図である。
【００６５】
図４に示すように、第２の吸気弁２０は、円板状に形成された弁板２３を備える。この弁板２３の中央部には、１次圧縮室７（図１）において圧縮された燃料ガスが通過する通過孔部２３ａが形成されている。
【００６６】
また、弁板２３は、後述のピストンリング２４を挟み込むようにピストン５上に取り付けられる。弁板２３の上部には、円形状の窪み部２５を有する噴出部材２６がねじ等により取り付けられる。なお、図４では、窪み部２５はその一部分が切り欠かれた状態で図示されている。
【００６７】
弁板２３の通過孔部２３ａを覆うように蓋形状の弁体２７が配置される。この弁体２７は、弁体円板２７ａと当該弁体円板２７ａの中央に起立状態で設けられる弁体軸２７ｂとを備える。
【００６８】
弁体２７の弁体軸２７ｂを囲うようにスプリング２８が配置される。上記噴出部材２６の窪み部２５には、スプリング２８を固定するためのスプリング固定部２６ａが形成されている。スプリング２８の一端は上記スプリング固定部２６ａに固定されている。このような構成により、当該スプリング２８の他端が弁体２７の弁体円板２７ａ上に当接されるとともに、弁体円板２７ａがスプリング２８により付勢される。それにより、通常時においては、弁板２３の通過孔部２３ａは弁体２７により塞がれているので、１次圧縮室７で圧縮された燃料ガスは当該通過孔部２３ａから流れ出ることはない。
【００６９】
一方、上述したように、２次圧縮室１３（図１）の圧力が１次圧縮室７の圧力よりも低くなるとともに設定圧力に達した場合、スプリング２８により付勢されている弁体２７が弁板２３上から上昇される。それにより、１次圧縮室７で圧縮された燃料ガスが、通過孔部２３ａから噴出部材２６の窪み部２５の空間に流れる。
【００７０】
ここで、本実施の形態では、噴出部材２６の窪み部２５の側面には、ほぼ９０°間隔で４つのスリット２６ｂがそれぞれ形成されている。なお、例えばほぼ１２０°間隔で３つのスリット２６ｂを窪み部２５の側面にそれぞれ形成してもよい。
【００７１】
上記のような構成により、通過孔部２３ａから噴出部材２６の窪み部２５の空間に流れてきた燃料ガスは、上記４つのスリット２６ｂのそれぞれから２次圧縮室１３内に流入される。
【００７２】
図３に戻り、シリンダ６の上部にはシリンダヘッド１４が設けられる。シリンダヘッド１４の上部にはシリンダヘッド蓋１４ａが複数のボルト１４ｂにより取り付けられている。なお、図３では、複数のボルト１４ｂの長さが長くなっているが、これはシリンダ６を図１のクランクケースアッシィ７ａに締結するためである。
【００７３】
吐出弁１５の一端は、ボルト１５ａによりシリンダヘッド１４内の所定の位置に固定されている。そして、吐出弁１５の他端は、通常時、シリンダヘッド１４内に形成された吐出室１６の空間と２次圧縮室１３の空間とを仕切っている。
【００７４】
一方、２次圧縮室１３の燃料ガスが圧縮されることにより設定圧力に達した場合、吐出弁１５の上記他端は湾曲する。それにより、２次圧縮室１３の空間と吐出室１６の空間とがつながり、当該２次圧縮室１３内の燃料ガスが吐出室１６内に流入する。
【００７５】
シリンダヘッド１４の側部には、吐出室１６から図示しないタンク等に燃料ガスを供給するための吐出口２９が形成されている。吐出室１６内に流入した燃料ガスは、吐出口２９を通過し、図示しないタンク等に供給される。
【００７６】
ここで、本実施の形態では、円筒状のピストン５の外周面を取り巻くように、樹脂材料（例えば、テフロン（登録商標）系樹脂）からなる摺動ガイド３０が設けられている。以下、摺動ガイド３０および図３の各構成部品について次の分解図を参照しながら説明する。
【００７７】
図５は、図３の各構成部品が分解された状態を示す斜視図である。
【００７８】
図５に示すように、２つの半円筒状の摺動ガイド構成部３０ａ，３０ｂがピストン５の外周面を取り囲むように当該ピストン５の外周面に取り付けられる。本実施の形態においては、２つの摺動ガイド構成部３０ａ，３０ｂが摺動ガイド３０を構成することとしたが、ピストン５を分割して構成することにより一体的に形成された摺動ガイド３０を用いてもよい。
【００７９】
また、ピストン５には、１次圧縮室７からの燃料ガスが第２の吸気弁２０内に流入する際に通過する燃料ガス通過口５ａが形成されている。このような構成により、１次圧縮室７で圧縮された燃料ガスは、ピストン５の燃料ガス通過口５ａを通過した後、第２の吸気弁２０を介して２次圧縮室１３内に流入される。
【００８０】
（４）摺動ガイドおよびピストンリングの役割
図６（ａ）は、シリンダ６内を摺動するピストン５およびピストン５の上部に設けられる第２の吸気弁２０の断面図である。また、図６（ｂ）は、図６（ａ）の領域Ａの拡大図である。
【００８１】
図６（ａ）に示すように、摺動ガイド３０は、ピストンピン４の両端面に当接している。このように、ピストンピン４の両端面が摺動ガイド３０により押圧されていることによって、ピストンピン４がコンロッド３の孔部３ｂから抜けてしまうことが防止される。また、ピストンピン４の抜けを防止するためのサークリップ等の部品が不要となり、部品点数が削減される。
【００８２】
ここで、ピストンリング２４の役割について説明する。図６（ｂ）に示すように、ピストンリング２４はガス圧によりＸ方向（ピストンリング２４のラジアル方向）に押圧されている。それにより、Ｘ方向と垂直をなすＹ方向からの燃料ガスがピストン５の外周面とシリンダ６の内周面との間から漏れることが防止される。このように、ピストンリング２４を用いることによって１次圧縮室７と２次圧縮室１３と間の気密性を向上できる。
【００８３】
図７は、ピストンリング２４の各構成部品が分解された状態を示す平面図である。
【００８４】
図７に示すように、ピストンリング２４は、樹脂材料からなる第１のリング２４ａおよび第２のリング２４ｂから構成される。第１のリング２４ａおよび第２のリング２４ｂには、切り欠き２４ｃ，２４ｄがそれぞれ設けられている。
【００８５】
また、第２のリング２４ｂには、凸部２４ｅが設けられており、第１のリング２４ａには、凸部２４ｅに対応する切り欠きからなる凹部２４ｆが形成されている。第１のリング２４ａの凸部２４ｅと第２のリング２４ｂの凹部２４ｆとを互いに嵌め合わせることにより、２重構造を有するピストンリング２４が構成される。
【００８６】
ピストンリング２４はシリンダ６の内周面上を摺動することにより摩耗する場合が多い。その結果、シリンダ６の内周面とピストンリング２４の外周面との間に隙間が生じる場合がある。それにより、１次圧縮室７と２次圧縮室１３と間の気密性を十分に確保することができない。
【００８７】
本実施の形態では、ピストンリング２４がシリンダ６の内周面上を繰り返し摺動することにより摩耗した場合でも、第１および第２のリング２４ａ，２４ｂにおいて上記切り欠き２４ｃ，２４ｄを広げる方向の弾性力が生じることによって、シリンダ６の内周面とピストンリング２４の外周面との間に隙間が発生することが防止される。これにより、１次圧縮室７と２次圧縮室１３との間の気密性を十分に確保することができる。
【００８８】
この場合、第１のリング２４ａの切り欠き２４ｃと第２のリング２４ｂの切り欠き２４ｄとを異なる位置に設けることにより、切り欠き２４ｃ，２４ｄを通して燃料ガスが１次圧縮室７から２次圧縮室１３へ漏出することが防止される。
【００８９】
（５）本実施の形態における効果
（５−１）
本実施の形態においては、クランク室を１次圧縮室７として用いることによって、燃料ガスを１次的に圧縮する圧縮室をクランク室と別に設ける必要がない。それにより、レシプロ圧縮機１００の構成を著しく簡単にすることができる。また、構成が簡単になるので、重量も軽くすることができ、レシプロ圧縮機１００の低コスト化を実現することができる。
【００９０】
このように、レシプロ圧縮機１００の構成を簡単にし、かつ低コスト化を実現しつつも、当該レシプロ圧縮機１００において燃料ガスを二段階的に圧縮することができる。それにより、燃料ガスの高い圧縮効率を得ることができる。
【００９１】
（５−２）
また、本実施の形態においては、ピストン５の上部（ピストンヘッド）に第２の吸気弁２０が設けられていることにより、１次圧縮室７で圧縮された燃料ガスを２次圧縮室１３に導く通路がピストン５内に設けられる。それにより、レシプロ圧縮機１００の構成をさらに簡単にすることができ、部品点数も削減できる。
【００９２】
（５−３）
また、本実施の形態においては、吐出室１６および吐出弁１５をシリンダヘッド１４内に設けるので、吐出室１６および吐出弁１５を設けるためのスペースが不要となる。これにより、レシプロ圧縮機１００を小型化することができるとともに部品点数も削減できる。
【００９３】
（５−４）
また、本実施の形態においては、コンロッド３にピストンピン４を樹脂材料からなるベアリング２２を介して嵌合させることにより、無給油性を実現することができる。これにより、燃料ガスにオイルが混ざることが防止される。
【００９４】
（５−５）
同様に、摺動ガイド３０およびピストンリング２４を樹脂材料により構成することにより無給油性を実現することができる。これにより、燃料ガスにオイルが混ざることが防止される。
【００９５】
（５−６）
同様に、コンロッド３にクランクピン２を樹脂材料からなるベアリング２１を介して嵌合させることにより、無給油性を実現することができる。これにより、燃料ガスにオイルが混ざることが防止される。
【００９６】
なお、コンロッド３に金属からなるベアリングを介してクランクピン２を嵌合させる場合には、ベアリングの通常の大きさに対応してコンロッド３が大きくなる。
【００９７】
ここで、コンロッド３の大きさおよび回転動作を行う領域に応じて１次圧縮室７の広さ（体積）が設計されるので、コンロッド３が大きくなれば、１次圧縮室７の体積も大きくならざるを得ない。
【００９８】
これに対して、本実施の形態では、樹脂材料からなるベアリング２１を用いることにより、コンロッド３を小さく設計することができ、１次圧縮室７の体積を低減できる。
【００９９】
（５−７）
さらに、ベアリング２１を用いてコンロッド３にクランクピン２を嵌合させることにより、グリス封入型の玉軸受けを採用する場合に比べ、１次圧縮室７の体積を低減（例えば、玉軸受けを用いた場合の体積に比べ２０％低減）することができる。したがって、圧縮効率を向上することが可能となる。
【０１００】
（５−８）
さらに、本実施の形態では、ピストンピン４が摺動ガイド３０により固定されていることによって、ピストンピン４がコンロッド３の孔部３ｂから抜けてしまうことが防止される（抜け止め効果）。これにより、ピストンピン４の抜け止めを防止するためのサークリップ等の部品が不要となり部品点数が削減されるとともに、サークリップ等を設ける溝を形成する必要もない。
【０１０１】
（６）請求項の各構成要素と実施の形態の各要素との対応
以下、請求項の各構成要素と実施の形態の各要素との対応の例について説明するが、本発明は下記の例に限定されない。
【０１０２】
上記実施の形態では、第１の吸気弁９が導入手段および第１の弁の例であり、吐出弁１５が排出手段および第２の弁の例であり、回転軸１、回転板１ａ、クランクピン２、コンロッド３およびピストンピン４が変換機構の例であり、第２の吸気弁２０が供給手段の例であり、通過孔部２３ａおよびスリット２６ｂがガス流路の例であり、噴出部材２６、弁体２７およびスプリング２８が弁装置の例である。
【０１０３】
また、上記実施の形態では、回転軸１、回転板１ａおよびクランクピン２が回転部材の例であり、コンロッド３が連結部材の例であり、ベアリング２１が第１の支持部材の例であり、ベアリング２２が第２の支持部材の例であり、摺動ガイド３０が摺動部材の例であり、ピストンリング２４が介在部材の例である。
【０１０４】
なお、請求項の各構成要素として、請求項に記載されている構成または機能を有する他の種々の要素を用いることもできる。
【０１０５】
（７）他の実施の形態
上記実施の形態においては、１次圧縮室７の燃料ガスを２次圧縮室１３に供給するガス流路がピストン５内に設けられているが、これに限定されるものではなく、当該ガス流路をシリンダ６の外部に設けてもよい。
【０１０６】
また、上記実施の形態においては、ピストンリング２４を第１のリング２４ａおよび第２のリング２４ｂからなる２重構造としたが、これに限定されるものではなく、１重構造または３重以上の積層構造としてもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１０７】
本発明は、発電機、二輪自動車、四輪自動車、ゴルフカー等のエンジンを備える種々の車両等に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１０８】
【図１】本実施の形態に係るレシプロ圧縮機の全体構成を示す断面図である。
【図２】レシプロ圧縮機の行程を示す断面図である。
【図３】レシプロ圧縮機のシリンダ内の構成およびシリンダヘッド内の構成を示す斜視図である。
【図４】第２の吸気弁を構成する各部品が分解された状態を示す斜視図である。
【図５】図３の各構成部品が分解された状態を示す斜視図である。
【図６】シリンダ内を摺動するピストンおよび当該ピストンの上部に設けられる第２の吸気弁の断面図である。
【図７】ピストンリングの各構成部品が分解された状態を示す平面図である。
【符号の説明】
【０１０９】
１  回転軸
１ａ  回転板
２  クランクピン
３  コンロッド
４  ピストンピン
５  ピストン
５ａ  燃料ガス通過口
６  シリンダ
７  １次圧縮室
７ａ  クランクケースアッシィ
８  吸気口
９  第１の吸気弁
１２  クリップ
１３  ２次圧縮室
１４  シリンダヘッド
１５  吐出弁
１６  吐出室
２０  第２の吸気弁
２１，２２  ベアリング
２３  弁板
２３ａ  通過孔部
２４  ピストンリング
２４ａ  第１のリング
２４ｂ  第２のリング
２４ｃ，２４ｄ  切り欠き
２５  窪み部
２６  噴出部材
２６ｂ  スリット
２７  弁体
２８  スプリング
２９  吐出口
３０  摺動ガイド
１００  レシプロ圧縮機
【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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