(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピストンが無潤滑で往復動するピストン室と、クランクケースに連通しクランクの回動によりクロスヘッドが往復動する油潤滑室と、前記ピストン室と油潤滑室との間に設けられた中間室とを備え、前記ピストンを先端に連結すると共に前記クロスヘッドを後端に連結するピストンロッドが、前記中間室と、前記ピストン室および油潤滑室との各隔壁の対向部位に設けられたシール装置に軸方向に往復動可能に透通されているガス供給用コンプレッサにおいて、
前記中間室は、前記油潤滑室の室内圧より高い室内圧に保持され、
前記中間室は、室内圧を所定圧に維持する圧力調整弁を備えて構成されていることを特徴とするガス供給用コンプレッサ。
【請求項２】
請求項１に記載のガス供給用コンプレッサであって、
前記中間室と油潤滑室との隔壁に設けられるシール装置が、前記中間室より前記油潤滑室側に傾斜し先端を前記ピストンロッドの周面に弾接するリップ部を有するシール部材を備えて構成されていることを特徴とするガス供給用コンプレッサ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば、水素ガスやヘリウムガスを高圧で供給するのに採用されるもので、潤滑油の全く混入しない清浄なガスを供給する為のガス供給用コンプレッサに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のガス供給用コンプレッサ１００は、図３に示すように、ピストン５０が無潤滑で往復動すると共にピストン５０の後退および前進で供給用ガスを吸入および吐出し、またはピストン５０の背圧を保持するピストン室５１と、クランクケース５２に連通しクランク５３の回動によりクロスヘッド５４が往復動する油潤滑室５５と、ピストン室５１と油潤滑室５５との間に設けられた中間室５６とを備え、ピストン５０を先端に連結すると共にクロスヘッド５４を後端に連結するピストンロッド５７が、中間室５６と、ピストン室５１および油潤滑室５５との各隔壁５８，５９の対向部位に設けられたシール装置６０，６１に軸方向に往復動可能に支持されて大略構成されている。
【０００３】
ここで、ピストン室５１および中間室５６は、ガス空間となっており、油潤滑室５５は、潤滑油のオイルミスト雰囲気空間となっている。
【０００４】
また、シール装置６０および６１には、それぞれロッドシール部材６２および６３が装填されており、ロッドシール部材６２は、ピストン室５１から中間室５６へのガスの流出を防止するように、またロッドシール部材６３は、中間室５６へ油潤滑室５５からの油の流出を防止するようにそれぞれ設けられている。
【０００５】
そして、ガス供給用コンプレッサ１００は、ピストン室５１の室内圧が供給用ガスのガス圧と同圧か、またはそれより高い圧力となり、中間室５６と油潤滑室５５の室内圧が共に大気圧となるようにして運転され、ガス貯留槽からガス吸入管Ｇ１を介してピストン室５１に吸入した供給用ガスを、ガス吐出管Ｇ２を介して吐出し、目的装置に供給する。なお、図３中、符号６８，６９は、相互に逆向きの逆止弁を示す。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ガス供給用コンプレッサ１００は、運転中に油潤滑室５５の油が中間室５６へ侵入するのを防ぐことが困難で、そのため中間室５６には、図３に示すように、中間室５６の内部と外部とを連通する吐出口６４と、この吐出口６４に配管６５を介して連通するトラップ６６と、このトラップ６６からの排油を受ける排油槽６７とからなる脱油設備７０を設けて、中間室５６内の油が過度に増量することを防ぐことが精一杯である反面、脱油設備７０を設けることにより、構造の複雑化および重量増を招く、という課題を有している。
【０００７】
そこで、この発明は、中間室への潤滑油の侵入を防止して脱油設備を不要とすることにより、構造の簡略化、軽量化、およびシール寿命の延長を共に図ることができるガス供給用コンプレッサを提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、請求項１の発明は、ピストンが無潤滑で往復動するピストン室と、クランクケースに連通しクランクの回動によりクロスヘッドが往復動する油潤滑室と、前記ピストン室と油潤滑室との間に設けられた中間室とを備え、前記ピストンを先端に連結すると共に前記クロスヘッドを後端に連結するピストンロッドが、前記中間室と、前記ピストン室および油潤滑室との各隔壁の対向部位に設けられたシール装置に軸方向に往復動可能に透通されているガス供給用コンプレッサにおいて、
前記中間室は、前記油潤滑室の室内圧より高い室内圧に保持され、
前記中間室は、室内圧を所定圧に維持する圧力調整弁を備えて構成されていることを特徴とする。
【０００９】
このため、請求項１の発明では、中間室、油潤滑室の順に室内圧が降下するように設定されて、潤滑油が侵入しようとする方向と逆方向に圧力差が設けられているので、油潤滑室から中間室への潤滑油の侵入が阻止される。
【００１０】
また、ピストン室が、中間室の圧力より高い場合でも、ピストン室と中間室の圧力差を小さくすることができるので、ピストン室から漏れるガス量を低減することができる。
さらに、ピストン室から漏れ出してくるガス量や中間室から漏れ出るガス量に関係なく、中間室の室内圧を所定圧に維持することができ、これにより、中間室、および油潤滑室の各室内圧を、油潤滑室から中間室への潤滑油の侵入を阻止することができる逆方向の圧力差に的確に維持することができる。
【００１１】
また、請求項２の発明は、請求項１に記載のガス供給用コンプレッサであって、
前記中間室と油潤滑室との隔壁に設けられるシール装置が、前記中間室より前記油潤滑室側に傾斜し先端を前記ピストンロッドの周面に弾接するリップ部を有するシール部材を備えて構成されていることを特徴とする。
【００１２】
このため、請求項２の発明では、シール部材のリップ部は、中間室と油潤滑室との圧力差による背圧を受けることになるので、ピストンロッドに不必要に押し付けられるのを防ぐことができると共に、場合によってはピストンロッドの周面から離反して、前記周面に沿う上（中間室）から下（油潤滑室）への流れ勝手となるガス流を形成して、リップ部とピストンロッドの隙間から中間室に侵入しようとする潤滑油を、押し戻すことができる。また、油潤滑室の室内圧が高くなって、大量の潤滑油が、下（油潤滑室）から上（中間室）への流れ勝手となる油流の形成は、シール部材のリップ部が、傾斜していることによる作用でピストンロッドの周面に密接することにより阻止される。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づき説明する。なお、図３に示すものと同一の構成要素は同一符号を付して説明する。
【００１６】
図１は、この発明の一実施形態としてのガス供給用コンプレッサ１を示す。このコンプレッサ１は、前述した従来のコンプレッサ１００と同様に、ピストン室５１と、油潤滑室５５と、中間室５６とを備え、ピストン室５１のピストン５０を先端に連結すると共に油潤滑室５５のクロスヘッド５４を後端に連結するピストンロッド５７が、中間室５６と、ピストン室５１および油潤滑室５５との各隔壁５８，５９の対向部位に設けられたシール装置６０，６１に軸方向に往復動可能に透通されて大略構成されている。
【００１７】
油潤滑室５５は、クロスヘッド５４にコネクチングロッド７１を介して連結するクランク５３を収容するクランクケース５２に連通しており、潤滑油のオイルミスト雰囲気空間となっている。また、ピストン５０は、例えばフッ素樹脂からなるピストンリング５０ａを外周に装着して構成されており、無潤滑で往復動するように取り付けられている。
【００１８】
そして、コンプレッサ１においては、ピストン室５１は、供給用ガスのガス吸入管Ｇ１に連通させて供給用ガスのガス圧と同等の室内圧に保持されており、油潤滑室５５は、室内圧が大気圧に保持されており、かつ中間室５６は、大気圧より高く、ピストン室５１の室内圧よりも低い室内圧に保持されて構成される。
【００１９】
具体的には、ピストン室５１は、ピストン５０を境にした上部室５１ａと下部室５１ｂとで構成されており、上部室５１ａは、一端側をガス貯留槽に連結したガス吸入管Ｇ１の他端側に逆止弁６８を介して連通すると共に、他の逆止弁６９を介してガス吐出管Ｇ２に連通しており、かつ下部室５１ｂは、外壁に設けた貫通孔２とガス吸入管Ｇ１をバイパス管Ｇ３で連結することによりガス吸入管Ｇ１に連通しており、これにより供給用ガスのガス圧と同等の室内圧に保持されている。ピストン室５１は、例えば、５ｋｇ／ｃｍ２の室内圧に保持される。
【００２０】
また、中間室５６は、シール装置６０に装填されたロッドシール部材６２から漏れ出してくるピストン室５１のガスにより室内圧が保持されている。中間室５６は、例えば、１ｋｇ／ｃｍ２の室内圧に保持される。
【００２１】
また、油潤滑室５５は、クランクケース５２に適宜設けた大気への開放部（図示せず）により、室内圧が大気圧に保持されている。
【００２２】
このように構成されたコンプレッサ１は、ピストン室５１、中間室５６、油潤滑室５５の順に室内圧が降下するように設定されて、潤滑油が侵入しようとする方向と逆方向に圧力差が設けられているので、油潤滑室５５から中間室５６への潤滑油の侵入が阻止される。このため、従来必要とした中間室５６の付帯設備である脱油設備（脱油設備７０）が不要となって、構造の簡略化および軽量化を共に図ることができる。さらに、ピストン室５１と中間室５６との圧力差を小さくするため、ロッドシール部材６２から漏れ出してくるガス量を少なくする効果もある。
【００２３】
このとき、好ましくは、中間室５６と油潤滑室５５との隔壁５９に設けられるシール装置６１が、油潤滑室５５側に傾斜し先端をピストンロッド５７の周面に弾接するリップ部３を有するシール部材４を備えて構成される。このシール部材４は、例えばフッ素樹脂材を用いて、底の浅い有底円筒体であって、その底部の略中央部分を内方へ円錐状に突出させて形成した後、その円錐状部分の頂部側を切除して、ピストンロッド５７の略外径に相当する貫通孔を形成することによって、残余の円錐状部分をリップ部３として構成されている。そして、このシール部材４は、図２に示すように、リップ部３を油潤滑室５５側へ傾斜させると共に、リップ部３の中央部にピストンロッド５７を透通させ、かつリップ部３以外の円筒体部分の外周面を、シール装置６１の凹内面に密接させて取り付けられている。リップ部３は、素材の持つ弾性あるいは素材に内装したスプリングにより弾性が付与される。
【００２４】
この構成では、シール部材４のリップ部３は、中間室５６と油潤滑室５５との圧力差による背圧を受けることになるので、ピストンロッド５７に不必要に押し付けられるのを防ぐことができると共に、場合によっては（例えば、中間室５６の室内圧が１ｋｇ／ｃｍ２を越えたとき）ピストンロッド５７の周面から離反して（図２の２点鎖線で示す）、前記周面に沿う上（中間室５６）から下（油潤滑室５５）への流れ勝手となるガス流ｇを形成して、リップ部３とピストンロッド５７の隙間から中間室５６に侵入しようとする潤滑油ａを、押し戻すことができる。
【００２５】
このように、シール部材４は、リップ部３がピストンロッド５７に必要以上の大きな力で押し付けられることがないので、寿命の向上を図ることができる。なお、従来のシール部材は、ピストンロッドから離反すると潤滑油が中間室内へ侵入するので、これを防ぐため強い張力で弾接させる必要があり、この結果、早く摩耗して寿命の短縮化を招いている。
【００２６】
また、油潤滑室５５の室内圧が高くなって、大量の潤滑油ａが、下（油潤滑室５５）から上（中間室５６）への流れ勝手となる油流の形成は、シール部材４のリップ部３が、傾斜していることによる作用でピストンロッド５７の周面に密接することにより阻止される。ピストンロッド５７の周面に接するリップ部３は、その周面に付着する潤滑油を掻き落とすスクレーパの機能をも奏することができる。
【００２７】
このため、シール部材４は、耐摩耗性が向上して長期間の使用が確保できると共に、潤滑油ａの中間室５６への侵入を確実に阻止することができる。
【００２８】
さらに好ましくは、中間室５６は、室内圧を所定圧に維持する圧力調整弁５を備えて構成される。
【００２９】
圧力調整弁５は、例えば、リリーフ弁が用いられ、図１に示すように、コンプレッサ１の壁部に設けられた、中間室５６の内部とコンプレッサ１の外部とを連通する連通孔６に連通させて取り付けられる。この圧力調整弁５は、例えば、中間室５６の室内圧が、１ｋｇ／ｃｍ２を越えたときに大気ベントするように設定される。
【００３０】
なお、中間室５６に、圧力調整弁としての減圧弁（図示せず）を介してピストン室５１の吐出側のガスを導入するように構成することもでき、このときは、ピストン室５１の室内圧が大気圧付近で、中間室５６の室内圧が１ｋｇ／ｃｍ２より下がったときには、ピストン室５１の吐出側のガスを減圧弁を介して中間室５６の室内に導入することによって、中間室５６と油潤滑室５５との圧力差が保持される。
【００３１】
以上の構成によれば、ロッドシール部材６２から漏れ出してくるピストン室５１のガス量、またはピストン室５１の室内圧が大気圧付近の場合には中間室５６からピストン室５１へ漏れ出るガス量に関係なく、中間室５６の室内圧を所定圧（例えば、１ｋｇ／ｃｍ２）に維持することができ、これによりピストン室５１、中間室５６、および油潤滑室５５の各室内圧を、油潤滑室５５から中間室５６への潤滑油ａの侵入を阻止することができる逆方向の圧力差に的確に維持することができる。これにより供給ガスの高度の清浄度を確保することができる。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明してきたように、請求項１の発明によれば、中間室、油潤滑室の順に室内圧が降下するように設定されて、潤滑油が侵入しようとする方向と逆方向に圧力差が設けられているので、油潤滑室から中間室への潤滑油の侵入が阻止され、この結果、従来必要とした中間室の付帯設備である脱油設備が不要となって、構造の簡略化および軽量化を共に図ることができる。その上、ピストン室と中間室の圧力差も小さくなるので、ピストン室から漏れるガス量を低減することができる。
また、中間室の室内圧を所定圧に維持することにより、ピストン室、中間室、および油潤滑室の各室内圧を、油潤滑室から中間室への潤滑油の侵入を阻止することができる逆方向の圧力差に的確に維持することができるので、供給ガスの高度の清浄度を確保することができる。
【００３３】
また、請求項２の発明によれば、シール部材のリップ部は、中間室と油潤滑室との圧力差による背圧を受けることになるので、ピストンロッドに不必要に押し付けられるのを防ぐことができ、かつ上（中間室）から下（油潤滑室）への流れ勝手となるガス流を形成して、潤滑油の中間室への侵入を押し戻すことができると共に、下（油潤滑室）から上（中間室）への流れ勝手となる潤滑油流の形成は、リップ部が、ピストンロッドの周面に密接することにより阻止することができるので、請求項１の発明の効果に加えて、シール部材の耐摩耗性が向上して長期間の使用が確保できると共に、潤滑油の中間室への侵入を一層確実に阻止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態としてのガス供給用コンプレッサの概略図である。
【図２】図１のガス供給用コンプレッサの要部断面図である。
【図３】従来のガス供給用コンプレッサの概略図である。
【符号の説明】
１  コンプレッサ（ガス供給用コンプレッサ）
３  リップ部
４  シール部材
５  リリーフ弁（圧力調整弁）
５０  ピストン
５１  ピストン室
５２  クランクケース
５３  クランク
５４  クロスヘッド
５５  油潤滑室
５６  中間室
５７  ピストンロッド
５８  隔壁
５９  隔壁
６０  シール装置
６１  シール装置
Ｇ１  ガス吸入管
【図１】
0003884919.tif 000002
【図２】
0003884919.tif 000003
【図３】
0003884919.tif 000004