(57)【要約】【課題】  油圧ばめ方式のような締結構造において、スペーサの締め代を調整可能とすることにより、部品の寸法公差をシビアに管理しなくても、締付け力のばらつきが可及的に低減可能で、以って、常に安定した締付け力が得られる信頼性の高い往復圧縮機の締結構造を実現すること。【解決手段】  油圧シリンダ部品と油圧ピストン部品との間に、厚みが可変できるスペーサ、例えば、２枚のリング状部品を相対回転可能に重ね合わせ、互いの重ね合わせ面に周方向に沿ったテーパーがそれぞれ形成され、２枚のリング状部品を相対回転させることにより厚みが調整可能な環くさびであるスペーサを、挟み込んだ構成をとする。【選択図】      図１
2005133569.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
気体を圧縮するピストンを固定またはピストンと一体形成されたピストンロッドと、
このピストンロッドを固定したクロスヘッドと、
原動機により回転駆動されるクランク軸と、
このクランク軸と一体となって所定の円弧軌跡上を回転するクランクピンと、
このクランクピンと前記クロスヘッドのクロスピンとにその両端をそれぞれ回転可能に保持されて、前記クランクピンと前記クロスヘッドとを連結するコンロッドとを、
備え、前記原動機から前記クランク軸に伝達される回転運動を、前記クロスヘッドおよび前記ピストンロッドおよび前記ピストンの直線往復運動に変換する構成をとり、
前記ピストンロッドの肩部と前記クロスヘッドとの間に、油圧シリンダ部品と油圧ピストン部品とを挟み込み、前記油圧シリンダ部品と前記油圧ピストン部品との間に油圧を印加して、前記油圧シリンダ部品と前記油圧ピストン部品が装着された部分の前記ピストンロッドの小径部を弾性的に伸張させて、前記油圧の印加を解除した状態でも、前記ピストンロッドの小径部の伸張状態を維持させることにより、大きな締結力を保持できる構造をもつ往復圧縮機において、
前記油圧シリンダ部品と前記油圧ピストン部品との間に、厚みが可変できるスペーサを挟み込んだことを特徴とする往復圧縮機のピストンロッド締結構造。
【請求項２】
請求項１に記載の往復圧縮機のピストンロッド締結構造において、
前記スペーサは、２枚のリング状部品を相対回転可能に重ね合わせ、互いの重ね合わせ面に周方向に沿ったテーパーがそれぞれ形成され、２枚のリング状部品を相対回転させることにより厚みが調整可能な、環くさびであることを特徴とする往復圧縮機のピストンロッド締結構造。
【請求項３】
請求項１に記載の往復圧縮機のピストンロッド締結構造において、
前記油圧シリンダ部品におけるスペーサ当たり面に周方向に沿ったテーパーが形成され、前記スペーサは１枚のリング状部品からなり、前記スペーサにおける油圧シリンダ部品当たり面にも周方向に沿ったテーパーが形成され、前記スペーサを前記油圧シリンダ部品に対して回転させることにより、前記スペーサの厚みが調整可能である構成としたことを特徴とする往復圧縮機のピストンロッド締結構造。
【請求項４】
請求項１に記載の往復圧縮機のピストンロッド締結構造において、
前記油圧ピストン部品におけるスペーサ当たり面に周方向に沿ったテーパーが形成され、前記スペーサは１枚のリング状部品からなり、前記スペーサにおける油圧ピストン部品当たり面にも周方向に沿ったテーパーが形成され、前記スペーサを前記油圧ピストン部品に対して回転させることにより、前記スペーサの厚みが調整可能である構成としたことを特徴とする往復圧縮機のピストンロッド締結構造。
【請求項５】
請求項１に記載の往復圧縮機のピストンロッド締結構造において、
前記油圧シリンダ部品におけるスペーサ当たり面、または、前記油圧ピストン部品におけるスペーサ当たり面、または、前記油圧シリンダ部品におけるスペーサ当たり面と前記油圧ピストン部品におけるスペーサ当たり面に、径方向に沿ったテーパーが形成され、このテーパーが形成されたスペーサ当たり面と当接する前記スペーサにおける当たり面にも径方向に沿ったテーパーが形成され、前記スペーサを径方向に移動させることにより、前記スペーサの厚みが調整可能である構成としたことを特徴とする往復圧縮機のピストンロッド締結構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、往復圧縮機のピストンロッド締結構造に係り、特に、ピストンロッドとクロスヘッドとの締結に、油圧ばめ方式の締結の仕組みを用いた技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
まず、往復圧縮機の概略構造を、図８を用いて説明する。往復圧縮機は、ピストン１を円筒型のシリンダ（図示せず）内で往復動作させることで、シリンダ内の気体を圧縮する。ピストン１に固定されたピストンロッド２は、クロスヘッド７に固定されており、クロスヘッド７は、モータなどの原動機からクランク軸３に伝えられた回転運動を、直線往復運動に変換して伝達されることで、ピストン１およびピストンロッド２を直線往復駆動する。具体的には、クランク軸３の軸中心から半径ｒの位置に配置されクランク軸３と一体になって回転するクランクピン４と、クロスヘッド７の直線往復動作軸上に植設・固定されたクロスピン５とに、コンロッド６の両端をそれぞれ回転可能であるように取り付けて、コンロッド６によりクランクピン４とクロスヘッド７とを連結して、これにより、原動機からクランク軸３に伝達される回転運動を、クロスヘッド７およびピストンロッド２およびピストン１の直線往復運動に変換するようになっている（例えば、非特許文献１参照）。
【０００３】
ピストン１と図示せぬシリンダとの摺動面は、気体が漏洩しないように精度の高い寸法公差で管理され、また、ピストン１の摺動特性を向上させるため特殊な材質のものを用いたり、また、ピストン１側にピストンリング８を設けたり、シリンダ側にパッキンを設けたりして、気密性を高めるようにした構造がとられる。なお、ピストン１とピストンロッド２とは一体に例えば同一径で作られることもあり、ピストンロッド２（またはピストンとピストンロッドの一体形成体）とクロスヘッド７に関しても、ピストンロッド２とクロスヘッド７とを一体に形成した構造もあり得るが、一般的には、製作性やコストなどの観点から、ピストンロッド２とクロスヘッド７を別体として、両者をネジ等で締結する構造をとるようになっている。ピストンロッドには、気体吸入時に引張荷重、気体圧縮時に圧縮荷重が加わり、それぞれにおいてピストンロッド２とクロスヘッド７の締結が確実に保持されていることが要求される。ピストンロッド２とクロスヘッド７との締結力が不十分であると、引張／圧縮の繰り返し負荷により、ネジ部に緩みが生じたり、ネジ部が疲労破壊を起こしてしまう。
【０００４】
従来のピストンロッド２とクロスヘッド７の締結構造の第１例を、図９に示す。この図９に示した締結手法は、ピストンロッド２をクロスヘッド７にネジ込み、ロックナット９を締付けて、ピストンロッド２のネジ部２４に十分な締付け力を発生させることにより、ピストンロッド２とクロスヘッド７を強固に固定するものである。この図９の構成では、往復圧縮機の運転時にピストンロッド２に加わる引張・圧縮荷重に対して十分な締結力を生じさせるために、ロックナットを大きなトルクで締付ける必要がある。ピストンロッド径は、往復圧縮機の流量、圧力、ピストン速度等から決定され、数十ｍｍから１００ｍｍを超えるものまであり、ビストンロッド径が大きいほど大きな締付け力を必要とする。大きな径のロックナット９を、締付け力を大きくするように締付けるためには、打撃による衝撃力を用いることが多い。
【０００５】
また、従来のピストンロッド２とクロスヘッド７の締結構造の第２例として、図１０に示すような構成も知られている。この図１０に示した例では、ピストンロッド２とクロスヘッド７との間にリング１２を設け、ピストンロッド２とリング１２を、ピストンロッド２に切られたネジ部２４に２つのロックナット９ａ、９ｂをネジ込むことで固定し、リング１２とクロスヘッド７を、複数のボルト１３で固定することにより、ピストンロッド２とクロスヘッド７を締結している。締結は次の手順で行われる。まず、ロックナット９ａ、９ｂとボルト１３を緩みのない程度にネジ込む。次に、ピストンロッド２に固定治具を介して油圧ジャッキを取り付けて、往復圧縮機の仕様圧力に見合った所定の圧力で油圧ジャッキによりピストンロッド２を圧縮する。ピストンロッド２が圧縮されると、リング１２が圧縮されて縮み、ロックナット９ａ、９ｂとボルト１３が緩んだ状態となる。この状態でロックナット９ａ、９ｂとボルト１３を緩みのないようにネジ込み、続いて油圧ジャッキによる圧力を解放すると、ロックナット９ａ、９ｂとボルト１３が強固に固定される。なお、２つのロックナット９ａ、９ｂはダブルナット構造となっているため、緩み止めも兼ねている。このような油圧ばめを行うと、油圧を解放した後も、リング１２とリング１２が装着されたピストンロッド２の小径部１４とが弾性的に圧縮された状態を維持されるので、圧縮された部分の弾性回復力により、ばらつきの少ない強固な締結力を得ることができる。
【０００６】
また、従来のピストンロッド２とクロスヘッド７の締結構造の第３例として、図１１に示すような構成も知られている。この図１１に示した例では、まず、ピストンロッド２の肩部２０とクロスヘッド７との間に、リング型の油圧シリンダ部品１５と、リング型の油圧ピストン部品１６と、両者１５、１６の間に位置する基準スペーサ１７ａとが、挟み込まれるように、ピストンロッド２のネジ部２４をクロスヘッド２内に固定されたナット１８にネジ込む（なお、クロスヘッド７にメネジを切って、このメネジにピストンロッド２のネジ部２４をネジ込む構成をあり得る）。すなわち、ピストンロッド２の肩部２０と油圧シリンダ部品１５との間、油圧シリンダ部品１５と基準スペーサ１７ａとの間、基準スペーサ１７ａと油圧ピストン部品１６との間、油圧ピストン部品１６とクロスヘッドとの間に、それぞれ隙間がなくなるまで、ピストンロッド２のネジ部２４をナット１８にネジ込む。次に、油圧シリンダ部品１５と油圧ピストン部品１６との間に油圧印加装置（圧油供給装置）により油圧をかけて、油圧シリンダ部品１５と油圧ピストン部品１６の間隔を拡げて、これにより基準スペーサ１７ａを緩く嵌められた状態とする。この状態で基準スペーサ１７ａを取り外し、基準スペーサ１７ａよりも必要締付け代だけ厚みの大きい締付けスペーサ１７ｂを、油圧シリンダ部品１５と油圧ピストン部品１６との間の隙間に嵌め込み、然る後、油圧シリンダ部品１５と油圧ピストン部品１６との間の油圧を抜く。このような油圧ばめを行うと、油圧を解放した後も、油圧シリンダ部品１５と油圧ピストン部品１６と締付けスペーサ１７ｂが装着されたピストンロッド２の小径部１４が弾性的に伸ばされた状態を維持されるので、小径部１４の弾性回復力により、ばらつきの少ない強固な締結力を得ることができる。
【０００７】
なお、図１１に示した締結構造の第３例では、油圧装置（油圧シリンダ部品１５と油圧ピストン部品１６）の負荷部分がピストンロッド２の小径部１４よりもかなり大きい径位置に配置されるため、油圧装置の軸方向剛性が有効に得られない、あるいは、油圧装置が大きくなる等の問題がある。そこで、油圧装置の小径・小型化を図るために、図１２に示す締結構造の第４例（これは、締結構造の第３例の改善例である）のように、油圧シリンダ部品１５と油圧ピストン部品１６の内径側をピストンロッド２の小径部１４に嵌めて、小径部１４の外周面の一部を油圧受け面２１として、Ｏリング２２にてシールした構造や、図１３に示す締結構造の第５例（これも、締結構造の第３例の改善例である）のように、油圧シリンダ部品１５の内径側をピストンロッド２の小径部１４に嵌めるようにした構造も考えられている。
【非特許文献１】伊藤茂，「容積型圧縮機」，産業図書（株），１９７０年
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、図９に示し前記した第１例の締結構造では、一般にロックナット９には大きな締付けトルクを必要とするため、ロックナット９を締付けるためにロックナット９に加える打撃による衝撃力も大きくなることは否めず、このように打撃力が大きいとその衝撃により、クロスピン５の軸受やシリンダパッキンの損傷が懸念される。また、打撃力（衝撃力）に基づく締付け力はばらつきが大きく、信頼性が低い。
【０００９】
そこで、大きな締付けが必要となる場合は、図１０〜図１３に示し前記した第２〜第５例のような、油圧を利用した油圧ばめ方式の締結構造が用いられている。
【００１０】
図１０に示し前記した第２例の締結構造では、先にも述べたように、油圧ジャッキによりピストンロッド２に圧縮負荷を印加することで、ピストンロッド２とリング１２とを圧縮し、この状態でロックナット９ａ、９ｂとボルト１３を締め上げて、油圧を解放した後も、リング１２とピストンロッド２の小径部１４に圧縮負荷が加えられた状態を維持することで、ボルト１３と小径部１４の伸張方向の弾性回復力により、強固な締結力を生じさせるようにしている。この第２例の締結構造では、油圧で与えた圧縮外力で締付け力を調整することができるため、所定の締付け力を正確に与えることができる。しかしながら、複数のボルト１３を必要とする構造なので締結構造が大きくなり、往復圧縮機全体が大型化してしまうという欠点がある。また、締結構造を取り外す際にも、取り付け時と同様の圧縮負荷を油圧ジャッキにより加えなければならないので、この油圧ジャッキによる力を受け止めるための手段を必要とするが、往復圧縮機を据え付けた現場においてこの受け止める手段を取り付けることが困難なケースもあり、メンテンスや修理を現場で対応できないことが多いという問題があった。さらに、現場でメンテンスや修理が可能な場合であっても、取り外し時にも油圧ジャッキを取り付けるための治具が必要になるという問題もある。
【００１１】
一方、図１１〜図１３に示し前記した第３〜第５例の締結構造では、先にも述べたように、油圧シリンダ部品１５と油圧ピストン部品１６との間に油圧をかけて、油圧シリンダ部品１５と油圧ピストン部品１６との間に嵌入するスペーサのための間隙を拡げて、必要締め代分の厚さをもつ締付けスペーサ１７ｂを上記の間隙に嵌入し、油圧を除荷した後もピストンロッド２の小径部１４に引張負荷（伸張負荷）が加えられた状態を維持することで、小径部１４の圧縮方向の弾性回復力により、強固な締結力を生じさせるようにしている。このような第３〜第５例の締結構造は、第２例の締結構造と較べるとコンパクトな構造とでき、特に、第４、第５例の締結構造は非常に小さな締結構造として実現できる。また、第３〜第５例の締結構造では、油圧印加装置さえ用意すれば、特に、図１０の第２例の場合のように、油圧ジャッキによる力を受け止めるための手段や、治具を必要とすることなく取り外しが行えるので、取り外しも容易であり、メンテンスや修理を現場で容易に行うことができる。しかしながら、第３〜第５例の締結構造では、締付け力の管理は締付けスペーサ１７ｂの厚さによってなされるため、詳細な実験や解析検討により締付けスペーサ１７ｂに与える締め代厚さを決定する必要があり、また、基準スペーサ１７ａと締付けスペーサ１７ｂの厚さに対して、高い寸法精度が要求されることになる。さらに、締付けスペーサ１７ｂと基準スペーサ１７ａの差で与えられる締め代が大き過ぎると、ピストンロッド２の小径部１４や、オネジ・メネジ部が降伏して永久変形してしまうし、逆に締め代が小さ過ぎると、ピストンロッド２とクロスヘッド７の締結が運転中に緩んでしまう。
【００１２】
本発明は上述したような点に鑑みなされたもので、その目的とするところは、大きな締付け力が得られると共にコンパクトな締結構造が実現できる、ピストンロッド２の小径部１４を弾性的に伸張させる油圧ばめ方式（油圧締め方式）の第３〜第５例のような締結構造において、スペーサの締め代を調整可能とすることにより、部品の寸法公差をシビアに管理しなくても、締付け力のばらつきが可及的に低減可能で、以って、常に安定した締付け力が得られる信頼性の高い往復圧縮機の締結構造を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は上記した目的を達成するために、
気体を圧縮するピストンを固定またはピストンと一体形成されたピストンロッドと、このピストンロッドを固定したクロスヘッドと、原動機により回転駆動されるクランク軸と、このクランク軸と一体となって所定の円弧軌跡上を回転するクランクピンと、このクランクピンと前記クロスヘッドのクロスピンとにその両端をそれぞれ回転可能に保持されて、前記クランクピンと前記クロスヘッドとを連結するコンロッドとを備え、前記原動機から前記クランク軸に伝達される回転運動を、前記クロスヘッドおよび前記ピストンロッドおよび前記ピストンの直線往復運動に変換する構成をとり、
前記ピストンロッドの肩部と前記クロスヘッドとの間に、油圧シリンダ部品と油圧ピストン部品とを挟み込み、前記油圧シリンダ部品と前記油圧ピストン部品との間に油圧を印加して、前記油圧シリンダ部品と前記油圧ピストン部品が装着された部分の前記ピストンロッドの小径部を弾性的に伸張させて、前記油圧の印加を解除した状態でも、前記ピストンロッドの小径部の伸張状態を維持させることにより、大きな締結力を保持できる構造をもつ往復圧縮機において、
前記油圧シリンダ部品と前記油圧ピストン部品との間に、厚みが可変できるスペーサ、例えば、２枚のリング状部品を相対回転可能に重ね合わせ、互いの重ね合わせ面に周方向に沿ったテーパーがそれぞれ形成され、２枚のリング状部品を相対回転させることにより厚みが調整可能な環くさびであるスペーサを、挟み込んだ構成をとる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、大きな締付け力が得られると共にコンパクトな締結構造が実現できる、ピストンロッドの小径部を弾性的に伸張させる油圧ばめ方式の締結構造において、スペーサの締め代を調整可能とすることにより、部品の寸法公差をシビアに管理しなくても、締付け力のばらつきが可及的に低減可能で、以って、常に安定した締付け力が得られる信頼性の高い往復圧縮機の締結構造を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態を、図面を用いて説明する。
【００１６】
図１〜図３は、本発明の第１実施形態による往復圧縮機のピストンロッド締結構造に係り、図１はピストンロッドとクロスヘッドの結合関係を示す要部半断面図、図２は図１中の環くさびの斜視図および側面図、図３は図１中の環くさびの半断面側面図である。なお、本第１実施形態を含め本発明の各実施形態の往復圧縮機の基本的構成は、図８に示した構成と同様である。また、本第１実施形態を含め本発明の各実施形態におけるピストンロッドとクロスヘッドの締結構造は、ピストンロッドの肩部とクロスヘッドとの間に、油圧シリンダ部品と油圧ピストン部品とを挟み込み、油圧シリンダ部品と油圧ピストン部品との間に油圧を印加して、油圧シリンダ部品と油圧ピストン部品が装着された部分のピストンロッドの小径部を弾性的に伸張させて、油圧の印加を解除した状態でも、ピストンロッドの小径部の伸張状態が維持できる構造をもつ、油圧ばめ方式の締結構造となっている。
【００１７】
図１〜図３において、２はピストンロッド、７はクロスヘッド、１４はピストンロッド２の小径部、１５は環状の油圧シリンダ部品、１６は環状の油圧ピストン部品、２３ａは油圧シリンダ部品１５の圧油供給穴、２３ｂは油圧シリンダ部品１５のドレイン穴、２４はネジ部、２５ａ、２５ｂはリング板状の環くさび、２６はテーパ、２７は２つの環くさび２５ａ、２５ｂの合わせ面に生じる隙間である。
【００１８】
図１に示す本第１実施形態の構成は、ピストンロッド２の肩部２０とクロスヘッド７との間に、環型の油圧シリンダ部品１５と、環型の油圧ピストン部品１６と、両者１５、１６の間に位置する環くさび２５ａ、２５ｂとが、挟み込まれるように、ピストンロッド２のオネジ部２４をクロスヘッド２に切られたメネジ部２４にネジ込んで（クロスヘッド２内に埋設・固定されたナットにネジ込む構成としてもよい）、各部材１５、２５ａ、２５ｂ、１６の間にネジ込みにより隙間がない状態で、油圧シリンダ部品１５と油圧ピストン部品１６との間に油圧をかけて、この状態で環くさび２５ａ、２５ｂを回転させて、両環くさび２５ａ、２５ｂで構成されるスペーサの厚みを大きくして、ピストンロッドの小径部を弾性的に伸張させ、然る後、油圧シリンダ部品１５と油圧ピストン部品１６との間の圧油を抜き去るようにしたものである。すなわち、図１に示した本第１実施形態は、図１３に示した従来のピストンロッド締結構造において、前記したスペーサ１７ａ、１７ｂを、図２、図３に示す環くさび２５ａ、２５ｂに代替したものとなっている。
【００１９】
図２、図３に示すように、２枚のリング状の環くさび２５ａ、２５ｂは、環くさび２５ａの油圧シリンダ部品１５との当接面、および、環くさび２５ｂの油圧ピストン部品１６との当接面がそれぞれ平坦面として形成され、２枚のリング状の環くさび２５ａ、２５ｂの重ね合わせ面がそれぞれ周方向に沿ったテーパー２６に形成され、両環くさび２５ａ、２５ｂ同士は密着するように、互いのテーパー面２６が同一傾斜に設定されている。そして、一方の環くさびを他方の環くさびに対して回転させることにより、例えば、図２で左側の環くさび２５ａを右側の環くさび２５ｂに対して回転させることで、２枚の環くさび２５ａ、２５ｂで構成されるスペーサの厚さを変えることができるようになっている。すなわち、図２の場合、左側の環くさび２５ａを右側の環くさび２５ｂに対して時計回り方向に回転させると、スペーサの厚みが大きくなり、反時計回り方向に回転させると、スペーサの厚みが小さくなるようになっている。
【００２０】
このような環くさび構造をとった場合、図２に示すように、軸方向の圧縮荷重Ｐは、くさびテーパー面垂直方向の荷重Ｎと、くさびテーパー面平行方向の荷重Ｆとに力が分散され、環くさびの平坦面に対するテーパー面２６の傾斜角をθとすると、Ｆ＝Ｐｓｉｎθ、Ｎ＝Ｐｃｏｓθと表わされる。くさびテーパー面の静摩擦係数をμとすると、Ｆ＝μＮとなったときに、くさびテーパー面ですべりを生じてしまうため、圧縮荷重Ｐを支えられない構造となってしまう。くさびテーパー面でのすべりを防ぐためには、Ｆ＜μＮを満たすようにすればよい。すなわち、ｔａｎθ＜μとなるθとすることで、圧縮荷重Ｐに耐えられる構造とすることができる。静摩擦係数μにはバラツキが考えられるため、θは十分に余裕をとって小さく決めることが望ましい。
【００２１】
また、２枚の環くさび２５ａ、２５ｂは、互いの中心位置を正確に合わせるため、図３に示すように、左側の環くさび２５ａと右側の環くさび２５ｂのそれぞれの同じ径の位置に、弧状の凹部２８と、該凹部２８内を相対移動可能な凸部２９とを設け、左右の環くさび２５ａ、２５ｂ同士を凹部２８と凸部２９で噛み合わせて、位置合わせを行う構造とすることが望ましい。
【００２２】
なお、２枚の環くさび２５ａ、２５ｂで構成されるスペーサの厚さを大きくしていくと、２枚の環くさび２５ａ、２５ｂの間にできる隙間２７が大きくなっていく。この隙間２７が大きすぎると、スペーサ（環くさび２５ａ、２５ｂ）の剛性・強度が低下してしまうため、一般的には、２枚の環くさび２５ａ、２５ｂの重ね合わせ面が７／８以上接触するように設定する。したがって、環くさび２５ａ、２５ｂの中心径をＲとすると、０．２５πＲｔａｎθ分の厚さを変えることができる。
【００２３】
本第１実施形態の締結構造を詳細に説明する。まず、２枚の環くさび２５ａ、２５ｂで構成されるスペーサの厚みを最も小さい状態（環くさび２５ａ、２５ｂの間に隙間２７がない状態）としておく。そして、この２枚の環くさび２５ａ、２５ｂを、ピストンロッド２の肩部２０とクロスヘッド７との間に配設された油圧シリンダ部品１５と油圧ピストン部品１６との間に、位置させた状態として、ピストンロッド２のオネジ部２４をクロスヘッド２に切られたメネジ部２４にネジ込んで（クロスヘッド２内に埋設・固定されたナットにネジ込む構成としてもよい）、各部材１５、２５ａ、２５ｂ、１６の間に完全に隙間がなくなるまでネジによる締め込みを行う。次に、油圧印加装置（圧油供給装置）の圧油供給部を油圧シリンダ部品１５の圧油供給穴２３ａに接続して、油圧シリンダ部品１５に油を入れて空気を抜いた後、油圧シリンダ部品１５のドレイン穴２３ｂを閉じて、然る後、油圧印加装置によって、油圧シリンダ部品１５と油圧ピストン部品１６との間に油圧を印加する。油圧をかけると、油圧シリンダ部品１５と油圧ピストン部品１６との間が拡がり、ピストンロッド２の小径部１４に伸張負荷（引張負荷）が加えられる。すなわち、往復圧縮機の運転中にかかる荷重に対して、ピストンロッド２とクロスヘッド７とが確実に締結されているために必要とされる弾性伸張量をピストンロッド２の小径部１４に与えるために、所定の油圧を印加して油圧シリンダ部品１５と油圧ピストン部品１６との間を拡げる。そして、上記の油圧印加の状態を保ったままで、２枚の環くさび２５ａ、２５ｂ同士を相対回転させてスペーサの厚みを増やし、環くさび２５ａの平坦面を油圧シリンダ部品１５に密着させると共に、環くさび２５ｂの平坦面を油圧ピストン部品１６に密着させる。この後、油圧印加装置（圧油供給装置）を外し、油圧シリンダ部品１５のドレイン穴２３ｂから油を排出する。これによって、油圧を解放した後も、ピストンロッド２の小径部１４が弾性的に伸ばされた状態を維持されるので、小径部１４の弾性回復力により、ピストンロッド２とクロスヘッド７との間に、ばらつきの少ない強固な締結力を得ることができる。
【００２４】
このように、本第１実施形態では、油圧シリンダ部品１５と油圧ピストン部品１６が装着された部分のピストンロッド２の小径部１４を弾性的に伸張させて、油圧の印加を解除した状態でも、ピストンロッドの小径部の伸張状態が維持できる構造をもつ、油圧ばめ方式の締結構造において、スペーサの締め代を調整可能とすることにより、部品の寸法公差をシビアに管理しなくても、締付け力（締結力）のばらつきが可及的に低減可能で、常に安定した締付け力が得られる信頼性の高い往復圧縮機の締結構造を実現することができる。また、経時使用などにより締結力が低下しても、スペーサの締め代を調整することで、締結力を元に戻すことができる。また、スペーサが２枚の環くさび２５ａ、２５ｂで構成されているので、環くさび２５ａ、２５ｂが抜け出る虞が全くない。さらに、２枚の環くさび２５ａ、２５ｂで構成されるスペーサの両面は平坦面であるので、図１３に示した従来のピストンロッド締結構造において、スペーサを変えるだけで済み、従来の締結構造を殆どそのまま踏襲でき、実現が簡単・容易なものとなる。さらにまた、同一形状であるも求められる圧力の異なる機種に対しても、同一のスペーサ（環くさび２５ａ、２５ｂ）で締結力を異ならせることで対応可能となり、例えば求められる圧力が小さく、グレイドの低い材料を用いている機種には、比較的に小さな締結力を、求められる圧力が大きく、グレイドの高い材料を用いている機種には、比較的に大きな締結力を設定することが可能となり、スペーサ（環くさび２５ａ、２５ｂ）の汎用性も高まる。
【００２５】
図４は、本発明の第２実施形態に係る往復圧縮機のピストンロッド締結構造の要部半断面図であり、同図において、図１〜図３の第１実施形態と同一もしくは均等な構成要素には同一符号を付してある。
【００２６】
本第２実施形態が前記第１実施形態と異なるのは、前記第１実施形態の構成から左側の環くさび２５ａを排し、この環くさび２５ａの機能を、油圧シリンダ部品１５の端面に担わせるようにした点にある。すなわち、本第２実施形態では、油圧シリンダ部品１５における環くさび２５ｂとの重ね合わせ面に、環くさび２５ｂの周方向に沿ったテーパー２６に対応する、周方向に沿ったテーパー２６を形成してある。本第２実施形態における油圧ばめは、環くさび２５ｂを、油圧シリンダ部品１５における環くさび２５ｂとの重ね合わせ面に対して回転させて、スペーサの締め代を調整すること以外は、前記第１実施形態と同様である。
【００２７】
なお、本第２実施形態では、油圧シリンダ部品１５に前記第１実施形態の環くさび２５ａの機能を担わせたが、図示していない本発明の第３実施形態では、前記第１実施形態の構成から右側の環くさび２５ｂを排し、この環くさび２５ｂの機能を、油圧ピストン部品１６の端面に担わせる。すなわち、本第３実施形態では、油圧ピストン部品１６における環くさび２５ａとの重ね合わせ面に、環くさび２５ａの周方向に沿ったテーパー２６に対応する、周方向に沿ったテーパー２６を形成する。このような本第３実施形態における油圧ばめは、環くさび２５ａを、油圧ピストン１６における環くさび２５ａとの重ね合わせ面に対して回転させて、スペーサの締め代を調整すること以外は、前記第１実施形態と同様である。
【００２８】
ここで、油圧シリンダ部品１５の端面と油圧ピストン部品１６の端面にそれぞれ周方向に沿ったテーパーを形成して、環くさび２５ａ、２５ｂを除く構成も考えられるが、油圧を印加した状態では、油圧シリンダ部品１５、油圧ピストン部品１６に油圧による荷重がかかっているため、それらを回して厚さを調整することは難しい。したがって、油圧シリンダ部品１５または油圧ピストン部品１６の何れか一方の端面にテーパー２６を形成して、それに対応する環くさびを１つ設けることにより、油圧の印加状態に環くさびを自由に回すようにすることができる。
【００２９】
上記したような構成をとる本発明の第２実施形態、第３実施形態においても、油圧シリンダ部品１５と油圧ピストン部品１６が装着された部分のピストンロッド２の小径部１４を弾性的に伸張させて、油圧の印加を解除した状態でも、ピストンロッドの小径部の伸張状態が維持できる構造をもつ、油圧ばめ方式の締結構造において、スペーサの締め代を調整可能とすることにより、部品の寸法公差をシビアに管理しなくても、締付け力（締結力）のばらつきが可及的に低減可能で、常に安定した締付け力が得られる信頼性の高い往復圧縮機の締結構造を実現することができる。また、経時使用などにより締結力が低下しても、スペーサの締め代を調整することで、締結力を元に戻すことができる。また、スペーサが環くさびで構成されているので、環くさびが抜け出る虞が全くない。さらに、 前記した第１実施形態と比較すると、環くさびの数を減らすことができる。さらにまた、同一形状であるも求められる圧力の異なる機種に対しても、同一のスペーサ（環くさび２５ａまたは２５ｂ）で締結力を異ならせることで対応可能となり、例えば求められる圧力が小さく、グレイドの低い材料を用いている機種には、比較的に小さな締結力を、求められる圧力が大きく、グレイドの高い材料を用いている機種には、比較的に大きな締結力を設定することが可能となり、スペーサ（環くさび２５ａまたは２５ｂ）の汎用性も高まる。
【００３０】
図５、図６は、本発明の第４実施形態による往復圧縮機のピストンロッド締結構造に係り、図５はピストンロッドとクロスヘッドの結合関係を示す要部半断面図、図６は図５中のくさび型断面スペーサの説明図である。なお、図５において、先の実施形態と同一もしくは均等な構成要素には同一符号を付してある。
【００３１】
本第４実施形態が前記第１〜第３実施形態と異なるのは、厚さが可変できるスペーサとして環くさびに代替して、２つのくさび型断面スペーサ３０を用いて、このくさび型断面スペーサ３０を、油圧シリンダ部品１５と油圧ピストン部品１６との間の隙間において、径方向に移動させるようにした点にある。
【００３２】
本第４実施形態では、くさび型断面スペーサ３０の油圧シリンダ部品１５との当接面が径方向に沿ったテーパー３１に形成されており、くさび型断面スペーサ３０の油圧ピストン部材１６との当接面は平坦面として形成されている。また、油圧シリンダ部品１５におけるくさび型断面スペーサ３０との当接面には、くさび型断面スペーサ３０のテーパー３１に対応する、径方向に沿ったテーパー３１を形成してある。
【００３３】
本第４実施形態では、くさび型断面スペーサ３０を、ピストンロッド２の肩部２０とクロスヘッド７との間に配設された油圧シリンダ部品１５と油圧ピストン部品１６との間に、位置させた状態として、ピストンロッド２のオネジ部２４をクロスヘッド２に切られたメネジ部２４にネジ込んで（クロスヘッド２内に埋設・固定されたナットにネジ込む構成としてもよい）、各部材１５、３０、１６の間に完全に隙間がなくなるまでネジによる締め込みを行う。このとき、くさび型断面スペーサ３０の挿入量は、予め設定した比較的に浅い挿入量であるように管理しておく。次に、油圧印加装置によって、油圧シリンダ部品１５と油圧ピストン部品１６との間に油圧を印加して、油圧シリンダ部品１５と油圧ピストン部品１６との間を拡げて、この状態で、くさび型断面スペーサ３０を緩みのないように押し込んで、くさび型断面スペーサ３０を油圧シリンダ部品１５と油圧ピストン部品１６とに密着させ、この後、油圧の印加を解く。これによって、油圧を解放した後も、ピストンロッド２の小径部１４が弾性的に伸ばされた状態を維持されるので、小径部１４の弾性回復力により、ピストンロッド２とクロスヘッド７との間に、ばらつきの少ない強固な締結力を得ることができる。
【００３４】
なお、本第４実施形態では、くさび型断面スペーサ３０の油圧シリンダ部品１５との当接面を径方向に沿ったテーパー３１に形成し、くさび型断面スペーサ３０の油圧ピストン部材１６との当接面を平坦面としているが、図示していない本発明の第５実施形態では、くさび型断面スペーサ３０の油圧シリンダ部品１５との当接面を平坦面とし、くさび型断面スペーサ３０の油圧ピストン部材１６との当接面を径方向に沿ったテーパー３１として、油圧ピストン部品１６におけるくさび型断面スペーサ３０との当接面には、くさび型断面スペーサ３０のテーパー３１に対応する、径方向に沿ったテーパー３１に形成する。この本第５実施形態の油圧ばめの手法は、第４実施形態と同様である。
【００３５】
また、図７に示した本発明の第６実施形態による往復圧縮機のピストンロッド締結構造では、くさび型断面スペーサ３０の両面を径方向に沿ったテーパー３１に形成し、油圧シリンダ部材１５におけるくさび型断面スペーサ３０との当接面および油圧ピストン部品１６におけるくさび型断面スペーサ３０との当接面を、くさび型断面スペーサ３０のテーパー３１に対応する、径方向に沿ったテーパー３１に形成してある。この本第６実施形態の油圧ばめの手法も、第４、第５実施形態と同様である。
【００３６】
なお、第４〜第６実施形態では、くさび型断面スペーサ３０を２つ用いているが、くさび型断面スペーサ３０の数は３以上であってもよい。
【００３７】
上記したような構成をとる本発明の第４〜第６実施形態においても、油圧シリンダ部品１５と油圧ピストン部品１６が装着された部分のピストンロッド２の小径部１４を弾性的に伸張させて、油圧の印加を解除した状態でも、ピストンロッドの小径部の伸張状態が維持できる構造をもつ、油圧ばめ方式の締結構造において、スペーサの締め代を調整可能とすることにより、部品の寸法公差をシビアに管理しなくても、締付け力（締結力）のばらつきが可及的に低減可能で、常に安定した締付け力が得られる信頼性の高い往復圧縮機の締結構造を実現することができる。また、経時使用などにより締結力が低下しても、スペーサの締め代を調整することで、締結力を元に戻すことができる。また、前記した第１〜第３実施形態と比較すると、厚さが可変できるスペーサとしてのくさび型断面スペーサ３０の作製が容易である。さらに、同一形状であるも求められる圧力の異なる機種に対しても、同一のスペーサ（くさび型断面スペーサ３０）で締結力を異ならせることで対応可能となり、例えば求められる圧力が小さく、グレイドの低い材料を用いている機種には、比較的に小さな締結力を、求められる圧力が大きく、グレイドの高い材料を用いている機種には、比較的に大きな締結力を設定することが可能となり、スペーサ（くさび型断面スペーサ３０）の汎用性も高まる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の第１実施形態に係る往復圧縮機のピストンロッド締結構造の要部半断面図である。
【図２】図１中の環くさびの斜視図および側面図である。
【図３】図１中の環くさびの半断面側面図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係る往復圧縮機のピストンロッド締結構造の要部半断面図である。
【図５】本発明の第４実施形態に係る往復圧縮機のピストンロッド締結構造の要部半断面図である。
【図６】図５中のくさび型断面スペーサの説明図である。
【図７】本発明の第６実施形態に係る往復圧縮機のピストンロッド締結構造の要部半断面図である。
【図８】一般的な往復圧縮機の概略構成を示す説明図である。
【図９】従来の締結構造の第１例を示す説明図である。
【図１０】従来の締結構造の第２例を示す説明図である。
【図１１】従来の締結構造の第３例を示す説明図である。
【図１２】従来の締結構造の第４例を示す説明図である。
【図１３】従来の締結構造の第５例を示す説明図である。
【符号の説明】
【００３９】
１  ピストン
２  ピストンロッド
３  クランク軸
４  クランクピン
５  クロスピン
６  コンロッド
７  クロスヘッド
８  ピストンリング
９、９ａ、９ｂ  ロックナット
１２  リング
１３  ボルト
１４  ピストンロッドの小径部
１５  油圧シリンダ部品
１６  油圧ピストン部材
１７ａ  基準スペーサ
１７ｂ  締付けスペーサ
１８  ナット
２０  ピストンロッドの肩部
２１  油圧受け面
２２  Ｏリング
２３ａ  圧油供給穴
２３ｂ  ドレイン穴
２４  ネジ部
２５ａ、２５ｂ  環くさび
２６  周方向に沿ったテーパー
２７  ２つの環くさび２５ａ、２５ｂの合わせ面に生じる隙間
２８  弧状の凹部
２９  凸部
３０  くさび型断面スペーサ
３１  径方向に沿ったテーパー
【図１】
2005133569.tif 000003
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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