專利名稱：壓縮裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有壓縮機(jī)構(gòu)部的壓縮式高壓壓縮機(jī)，該壓縮機(jī)構(gòu)部對(duì)吸入的工作流體進(jìn)行壓縮，產(chǎn)生高壓工作流體，更具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及通過(guò)馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)，相對(duì)缸，以往復(fù)運(yùn)動(dòng)方式對(duì)活塞進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的壓縮機(jī)構(gòu)部的改進(jìn)。
背景技術(shù)：
就具有壓縮機(jī)構(gòu)部的壓縮式高壓壓縮機(jī)來(lái)說(shuō)，作為本申請(qǐng)人的發(fā)明，有在本申請(qǐng)的申請(qǐng)日之前發(fā)明的高壓氣體壓縮機(jī)之一的壓縮裝置(下面稱為“在先技術(shù)”)，其記載于比如申請(qǐng)?zhí)枮镴P特原平11-81780號(hào)文獻(xiàn)中，而上述的壓縮機(jī)構(gòu)部通過(guò)馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)，相對(duì)缸，以往復(fù)運(yùn)動(dòng)方式對(duì)活塞進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，通過(guò)該驅(qū)動(dòng)，對(duì)吸入的工作流體進(jìn)行壓縮，產(chǎn)生高壓工作流體。
下面通過(guò)圖1～圖4對(duì)該在先技術(shù)進(jìn)行描述。壓縮裝置100形成具有4個(gè)壓縮部(壓縮級(jí)部)101，102，103，104的4級(jí)壓縮機(jī)。其形成下述往復(fù)運(yùn)動(dòng)壓縮機(jī)構(gòu)，其中壓縮部101與103設(shè)置于水平軸106上，壓縮部102與104設(shè)置于水平軸105上，在相應(yīng)的軸106，105上，具有作為活動(dòng)件的活塞，該活塞在作為固定體的缸內(nèi)作往復(fù)動(dòng)作。由此，從吸入管118吸入的工作流體經(jīng)第一級(jí)壓縮部101壓縮，接著經(jīng)第一級(jí)壓縮部101壓縮過(guò)的工作流體通過(guò)管路5，流入第二級(jí)壓縮部102進(jìn)行壓縮，經(jīng)第二級(jí)壓縮部102壓縮的工作流體通過(guò)管路6，進(jìn)入第三級(jí)壓縮部103進(jìn)行壓縮，經(jīng)第三級(jí)壓縮部103壓縮的工作流體經(jīng)管路7，進(jìn)入第四級(jí)壓縮部104進(jìn)行壓縮，這樣具有規(guī)定壓力和流量的高壓工作流體從出口管8排出。
這種壓縮裝置100中的所述工作流體為氮?dú)猓烊粴猓?氟化硫(SF6)，空氣等所謂的氣體，壓縮裝置100適合用于對(duì)使用天然氣的機(jī)動(dòng)車的高壓貯氣瓶進(jìn)行充氣的天然氣充氣機(jī)，向合成樹(shù)脂注射成形時(shí)使用的氣體注射成形機(jī)供給高壓氮?dú)?，向空氣高壓貯氣瓶填充高壓空氣的充氣機(jī)等。
在壓縮裝置100中，第一級(jí)壓縮部101中的活塞51與第三級(jí)壓縮部103的活塞53在軸106上，與軛1A連接，在軛1A內(nèi)部按照可橫切軸106而運(yùn)動(dòng)的方式設(shè)置的交叉滑塊2A通過(guò)曲軸銷3，與曲軸4連接。從垂直方向看，該軸105和軸106之間保持90°的角度。另外，第二級(jí)壓縮部102的活塞52與第四級(jí)壓縮部104的活塞54在軸105上，與軛1B連接，在軛1B內(nèi)部按照可橫切軸105而運(yùn)動(dòng)的方式設(shè)置的交叉滑塊2B通過(guò)曲軸銷3，與曲軸4連接。
曲軸4通過(guò)設(shè)置于壓縮部101～104的下方的電動(dòng)機(jī)(圖中未示出)驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)，使偏心地設(shè)置于曲軸4上的曲軸銷3繞曲軸4旋轉(zhuǎn)，就軛1A來(lái)說(shuō)，交叉滑塊2A對(duì)應(yīng)于軸105的方向的曲軸銷3的位移而移動(dòng)，軛1A對(duì)應(yīng)于軸106的方向的位移而移動(dòng)，由此，活塞51，53僅僅沿軸106的方向作往復(fù)運(yùn)動(dòng)。
就軛1B來(lái)說(shuō)，交叉滑塊2B對(duì)應(yīng)于軸106的方向的曲軸銷3的位移而移動(dòng)，軛1B對(duì)應(yīng)于軸105的方向的位移而移動(dòng)，由此，活塞52，54僅僅沿軸105的方向作往復(fù)運(yùn)動(dòng)。
圖4為表示壓縮裝置100的第一級(jí)壓縮部101的結(jié)構(gòu)的剖面圖。在第一級(jí)壓縮部101中，在活塞51的前后，設(shè)置有第一壓縮室58和第二壓縮室59。如果活塞51前進(jìn)，則閥a，b處于關(guān)閉狀態(tài)，如果工作流體經(jīng)打開(kāi)的閥e，f，從箭頭所示的方向，吸入第一壓縮室58，并且第二壓縮室59的工作流體受到壓縮，到達(dá)規(guī)定的壓力，然后，經(jīng)打開(kāi)的閥c，d排向外部，按照箭頭所示的方式，經(jīng)管路5，送向后面的第二級(jí)壓縮部102。
然后，當(dāng)活塞51后退時(shí)，閥e，f關(guān)閉，當(dāng)?shù)谝粔嚎s室58內(nèi)部的工作流體受到壓縮，達(dá)到規(guī)定的壓力時(shí)，則閥a，b打開(kāi)，工作流體朝向第二壓縮室59排出。標(biāo)號(hào)60表示將連桿57平滑地導(dǎo)向不產(chǎn)生振動(dòng)等的予定的位置的連桿導(dǎo)向件。
按照上述方式，壓縮裝置100的第一級(jí)壓縮部101為下述結(jié)構(gòu)的雙重壓縮機(jī)構(gòu)(雙動(dòng)機(jī)構(gòu))，在該結(jié)構(gòu)中，在一個(gè)缸55內(nèi)部，按照2個(gè)階段吸入工作流體，將其壓縮，之后排出。第二級(jí)壓縮部102，第三級(jí)壓縮部103和第四級(jí)壓縮部104不是第一級(jí)壓縮101那樣的雙重壓縮機(jī)構(gòu)，而是普通動(dòng)作的結(jié)構(gòu)，即所謂的單動(dòng)機(jī)構(gòu)，在該結(jié)構(gòu)中，分別通過(guò)活塞相對(duì)于缸的往復(fù)移動(dòng)，對(duì)吸入缸內(nèi)的氣體進(jìn)行一級(jí)壓縮。
在上述結(jié)構(gòu)中，作為從吸入管118吸入的工作流體的氮?dú)獾膲毫s為0.05MPa(G)，該氣體在第一級(jí)壓縮部101中，壓縮到約0.5MPa(G)，該經(jīng)壓縮的氮?dú)馔ㄟ^(guò)管路5，供向第二級(jí)壓縮部102。在該第二級(jí)壓縮部，將氮?dú)鈮嚎s到約2MPa(G)，經(jīng)壓縮的氮?dú)馔ㄟ^(guò)管路6，供向第三級(jí)壓縮部103。在該第三級(jí)壓縮部103，將氮?dú)鈮嚎s到約7～10MPa(G)，經(jīng)壓縮的氮?dú)馔ㄟ^(guò)管路7，供向第四級(jí)壓縮部104。在第四級(jí)壓縮部104，壓縮到約20～30MPa(G)的高壓氣體(高壓工作流體)從排出管8，供向蓄壓器，高壓氮?dú)鈴男顗浩?，供向氣體注射成形機(jī)。
在上述的在先技術(shù)中，首先作為第一結(jié)構(gòu)，如圖5和圖5中的P圓放大的圖6所示，第三級(jí)壓縮部103和第四級(jí)壓縮部104的活塞53，54分別在活塞53，54的周面，形成多個(gè)迷宮式槽70，壓縮機(jī)構(gòu)部在活塞53，54與設(shè)置于缸73，74的內(nèi)面上的缸襯筒73A，74A之間，形成2～6μm(微米)的間隙，流過(guò)該間隙的氣體流入迷宮式槽70中，產(chǎn)生紊流，由此實(shí)現(xiàn)氣體密封，形成所謂無(wú)潤(rùn)滑的迷宮式密封結(jié)構(gòu)。另外，活塞53，54的前端外周緣部75加工成斜直線倒角，即C型倒角，另外，迷宮式槽70的開(kāi)口端部76為尖角狀態(tài)。
此外，作為第二結(jié)構(gòu)，如圖7所示，在第三級(jí)壓縮部103與第四級(jí)壓縮部104中，在活塞53，54的往復(fù)驅(qū)動(dòng)的上止點(diǎn)，活塞53，54的后端78位于缸襯筒73A，74A內(nèi)部長(zhǎng)度L1處，另外，如圖8所示，在下止點(diǎn)，活塞53，54的前端77位于缸襯筒73A，74A內(nèi)部長(zhǎng)度L2處。即，長(zhǎng)度L1，L2指活塞53，54相對(duì)缸襯筒73A，74A發(fā)生位移時(shí)的摩擦距離。
還有，作為第三結(jié)構(gòu)，如圖9所示，在第二級(jí)壓縮部102，鋁制的缸72朝向排放板80，形成相同內(nèi)徑(直徑為75mm)的均勻的圓筒內(nèi)面81，沿該圓筒內(nèi)面81具有往復(fù)運(yùn)動(dòng)的活塞52?；钊?2按照一定間距具有多個(gè)由PTFE形成的活塞環(huán)83，進(jìn)行與缸72的密封。如圖10所示，活塞52的前端固定有活塞板84，支承前端部的活塞環(huán)83。
再有，作為第四結(jié)構(gòu)，如圖11所示，在第三級(jí)壓縮部103和第四級(jí)級(jí)壓縮部104中，活塞53，54分別通過(guò)連桿85，86，與軛1A，1B連接，通過(guò)上述電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)，在相應(yīng)的缸73，74內(nèi)部作往復(fù)運(yùn)動(dòng)。在活塞53與連桿85的連接，以及活塞54與連桿86的連接中，從相應(yīng)的活塞53，54延伸的凸型連接部87，88與形成于連桿85，86上的凹型連接部89，90嵌合，可相互轉(zhuǎn)動(dòng)。標(biāo)號(hào)91，92為分別設(shè)置于連桿85，86上的導(dǎo)向環(huán)。標(biāo)號(hào)79，79A分別表示在凸型連接部87，88接觸的位置，嵌入連桿85，86中的強(qiáng)度增強(qiáng)部件。
另外，作為第五結(jié)構(gòu)，如圖5和6所示，在第三級(jí)壓縮部103和第四級(jí)壓縮部104中，圖12所示的活塞53，54的前端面為平直面。另外，前端外緣部75分別加工成斜直線倒角，即C倒角。
在上述的在先技術(shù)中，圖5和6所示的第一結(jié)構(gòu)具有下述問(wèn)題，即活塞53，54使缸73，74的內(nèi)面受到磨耗。具體來(lái)說(shuō)，具有下述問(wèn)題，即活塞53，54沿水平方向設(shè)置，在壓縮機(jī)開(kāi)始動(dòng)作之前，在其重量的作用下，按照活塞53，54與缸襯筒73A，74A之間的間隙，朝向下方發(fā)生位移，與缸襯筒73A，74A的內(nèi)面相接觸，如果在該狀態(tài)下，壓縮機(jī)開(kāi)始動(dòng)作，則產(chǎn)生活塞53，54的前端部和迷宮式槽70的開(kāi)口端部的棱邊對(duì)缸襯筒73A，74A的內(nèi)面進(jìn)行刮削的現(xiàn)象。
此外，在上述的在先技術(shù)中，圖7和8所示的第二結(jié)構(gòu)具有下述問(wèn)題，即活塞53，54使缸襯筒73A，74A的內(nèi)面受到磨耗。具體來(lái)說(shuō)，在活塞53，54的上止點(diǎn)和下止點(diǎn)，活塞53，54的端部77，78分別位于缸襯筒73A，74A內(nèi)長(zhǎng)度L1、L2處。由此，具有下述問(wèn)題，即由于上述的活塞53，54朝向下方發(fā)生位移，故產(chǎn)生活塞53，54的前端部和后端部對(duì)缸襯筒73A，74A的內(nèi)面進(jìn)行刮削的現(xiàn)象。
還有，在上述的在先技術(shù)中，圖9和10所示的第三結(jié)構(gòu)具有下述問(wèn)題，即由于缸72的內(nèi)面為相同內(nèi)徑的均勻的圓筒內(nèi)面，故為了增加壓縮工序的排出容積，必須增加缸的內(nèi)徑與活塞的外徑，這樣必然導(dǎo)致較大的尺寸。
再有，在上述的在先技術(shù)中，圖11所示的第四結(jié)構(gòu)具有下述問(wèn)題，即活塞與連桿的連接為凸型連接部與凹型連接部之間的嵌合連接，用于確保該嵌合連接部的加工精度的加工是非常麻煩的。另外，為了保持性能，必須采用強(qiáng)度增強(qiáng)部件。
另外，上述在先技術(shù)的第五結(jié)構(gòu)具有下述問(wèn)題，即活塞53，54使缸襯筒73A，74A的內(nèi)面受到磨耗。具體來(lái)說(shuō)，圖12的活塞53(54)的前端面為平直面，前端外緣面75加工成C倒角，故產(chǎn)生因活塞53，54朝向下方發(fā)生位移，對(duì)缸襯筒73A，74A的內(nèi)面進(jìn)行刮削的現(xiàn)象，另外頂部間隙較大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)上述的問(wèn)題，提供一種壓縮式高壓壓縮機(jī)的壓縮裝置，其防止在先技術(shù)中的缸內(nèi)面的磨耗，可提高排出容積，加工容易，頂部間隙減小，可使性能提高等。為此，作為用于解決上述課題的一個(gè)具體方案涉及下述高壓壓縮機(jī)，其具有壓縮機(jī)構(gòu)部，該壓縮機(jī)構(gòu)部通過(guò)馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)，驅(qū)動(dòng)活塞相對(duì)于缸往復(fù)運(yùn)動(dòng)，通過(guò)該驅(qū)動(dòng)，將吸入的工作流體壓縮，產(chǎn)生高壓工作流體，上述壓縮機(jī)構(gòu)部在上述活塞的周面上，形成多個(gè)迷宮式槽，在其與上述缸的作用內(nèi)面之間，形成無(wú)潤(rùn)滑的迷宮式密封結(jié)構(gòu)，上述活塞的前端外緣部與上述迷宮式槽的開(kāi)口端部為圓弧面。
另外，作為用于解決上述課題的一個(gè)具體方案，本發(fā)明涉及下述高壓壓縮機(jī)，其具有壓縮機(jī)構(gòu)部，該壓縮機(jī)構(gòu)部通過(guò)馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)，驅(qū)動(dòng)活塞相對(duì)于缸往復(fù)運(yùn)動(dòng)，通過(guò)該驅(qū)動(dòng)，將吸入的工作流體壓縮，產(chǎn)生高壓工作流體，上述壓縮機(jī)構(gòu)部在上述活塞的周面上，形成多個(gè)迷宮式槽，在其與上述缸的作用內(nèi)面之間，形成無(wú)潤(rùn)滑的迷宮式密封結(jié)構(gòu)，上述活塞與上述缸處于下述位置關(guān)系，在上述活塞的往復(fù)驅(qū)動(dòng)的上止點(diǎn)與下止點(diǎn)，上述活塞的前端外緣與后端外緣實(shí)質(zhì)上不進(jìn)入上述缸的作用內(nèi)面。
此外，作為用于解決上述課題的一個(gè)具體方案，本發(fā)明涉及下述高壓壓縮機(jī)，其具有壓縮機(jī)構(gòu)部，該壓縮機(jī)構(gòu)部通過(guò)馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)，驅(qū)動(dòng)活塞相對(duì)于缸往復(fù)運(yùn)動(dòng)，通過(guò)該驅(qū)動(dòng)，將吸入的工作流體壓縮，產(chǎn)生高壓工作流體，上述壓縮機(jī)構(gòu)部在上述缸的作用內(nèi)面與上述活塞之間，形成無(wú)潤(rùn)滑的密封結(jié)構(gòu)，在上述活塞上，形成前端較小直徑部，在上述缸上，連續(xù)地形成較小直徑壓縮部和較大直徑部，當(dāng)上述活塞位于上止點(diǎn)時(shí)，上述活塞的前端較小直徑部插入該較小直徑壓縮部，當(dāng)上述活塞位于下止點(diǎn)時(shí)，該較大直徑部在上述活塞的前端較小直徑部的周圍，形成壓縮空間。
還有，作為用于解決上述課題的一個(gè)具體方案，本發(fā)明涉及下述高壓壓縮機(jī)，其具有壓縮機(jī)構(gòu)部，該壓縮機(jī)構(gòu)部通過(guò)馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)，驅(qū)動(dòng)活塞相對(duì)于缸往復(fù)運(yùn)動(dòng)，通過(guò)該驅(qū)動(dòng)，將吸入的工作流體壓縮，產(chǎn)生高壓工作流體，上述壓縮機(jī)構(gòu)部在上述缸的作用內(nèi)面與上述活塞之間，形成無(wú)潤(rùn)滑的密封結(jié)構(gòu)，在上述活塞與連桿之間的連接中，延伸于上述活塞的后端的連接凸緣部通過(guò)彈簧而壓靠于形成于上述連桿的連接空間內(nèi)，上述活塞可相對(duì)上述連桿擺動(dòng)。
再有，作為用于解決上述課題的一個(gè)具體方案，本發(fā)明涉及下述高壓壓縮機(jī)，其具有壓縮機(jī)構(gòu)部，該壓縮機(jī)構(gòu)部通過(guò)馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)，驅(qū)動(dòng)活塞相對(duì)于缸往復(fù)運(yùn)動(dòng)，通過(guò)該驅(qū)動(dòng)，將吸入的工作流體壓縮，產(chǎn)生高壓工作流體，上述壓縮機(jī)構(gòu)部在上述缸的作用內(nèi)面與上述活塞之間，形成無(wú)潤(rùn)滑的密封結(jié)構(gòu)，上述活塞的前端與和該前端相對(duì)應(yīng)的缸蓋的內(nèi)面形狀實(shí)質(zhì)上為相同的圓弧形狀。
另外，作為用于解決上述課題的一個(gè)具體方案，本發(fā)明涉及下述壓縮機(jī)，其包括多個(gè)由缸和活塞構(gòu)成的壓縮部，通過(guò)使氣體依次通過(guò)各壓縮部，對(duì)其進(jìn)行壓縮，之后進(jìn)行供給，最終級(jí)的壓縮部和最終級(jí)前一級(jí)的壓縮部具有柱塞式活塞。
此外，本發(fā)明在上述壓縮機(jī)中，最終級(jí)的壓縮部的缸與在其內(nèi)部作往復(fù)運(yùn)動(dòng)的活塞之間的沿直徑方向的間隙，小于最終級(jí)的前一級(jí)的缸與在其內(nèi)部作往復(fù)運(yùn)動(dòng)的活塞之間的間隙。
還有，本發(fā)明在上述壓縮機(jī)中，最終級(jí)的前一級(jí)的壓縮部的缸與在其內(nèi)部作往復(fù)運(yùn)動(dòng)的活塞之間的沿直徑方向的間隙在3～10μm的范圍內(nèi)。
再有，本發(fā)明在上述壓縮機(jī)中，最終級(jí)的壓縮部的缸與在其內(nèi)部作往復(fù)運(yùn)動(dòng)的活塞之間的沿直徑方向的間隙在2～8μm的范圍內(nèi)。
另外，本發(fā)明在上述壓縮機(jī)中，在最終級(jí)的前一級(jí)的壓縮部的缸的內(nèi)部作往復(fù)運(yùn)動(dòng)的活塞的表面上形成有多個(gè)槽，該槽的深度B與該槽的寬度A的比(B/A)在0.2～0.5的范圍內(nèi)。
此外，本發(fā)明在上述壓縮機(jī)中，上述壓縮部由4級(jí)形成。
還有，本發(fā)明涉及下述壓縮裝置，其包括多個(gè)壓縮部，該壓縮部中的至少一個(gè)由柱塞式活塞型壓縮機(jī)構(gòu)成，并且上述多個(gè)壓縮部通過(guò)連接管相串聯(lián)，經(jīng)前級(jí)的壓縮部壓縮過(guò)的工作流體送向后一級(jí)的壓縮部，在該后一級(jí)的壓縮部壓縮，該壓縮過(guò)程依次進(jìn)行，從而形成高壓的工作流體，上述柱塞式活塞型壓縮機(jī)中的柱塞式活塞通過(guò)下述迷宮式密封件密封，該迷宮式密封件由多個(gè)迷宮式槽形成，并且該迷宮式槽的形成密度從壓縮室側(cè)朝向背壓室側(cè)減小，由此使密封特性改善。
再有，本發(fā)明涉及下述壓縮裝置，其包括壓縮機(jī)構(gòu)，其具有多個(gè)壓縮部；驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，其驅(qū)動(dòng)該壓縮機(jī)構(gòu)；密封外殼，其內(nèi)部設(shè)置有該驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，并且其頂部與上述壓縮機(jī)構(gòu)緊密貼合，當(dāng)上述密封外殼內(nèi)部壓力大于規(guī)定壓力時(shí)打開(kāi)的安全閥設(shè)置于該密封外殼的底部，從而可在不對(duì)裝置進(jìn)行分解清掃的情況下，將活動(dòng)部的磨耗粉等從安全閥排出到裝置外部。
另外，本發(fā)明涉及下述壓縮裝置，其多個(gè)往復(fù)壓縮部中的至少1個(gè)往復(fù)壓縮部由柱塞泵形成，上述多個(gè)往復(fù)壓縮部連動(dòng)，以多級(jí)對(duì)所需氣體進(jìn)行壓縮，上述柱塞泵由活塞和連桿等構(gòu)成，該活塞插入陶瓷形成的缸襯筒內(nèi)部，該連桿與活塞連接，在上述缸襯筒與柱塞泵主體之間，設(shè)置有作為耐壓結(jié)構(gòu)部件的套筒，上述缸襯筒與套筒通過(guò)固定用螺栓固定于柱塞泵主體上。
此外，本發(fā)明在上述壓縮裝置中，在插入有連桿的連桿套筒與上述固定用螺栓之間，設(shè)置有板簧等的彈性緩沖部件。
還有，本發(fā)明在上述的壓縮裝置中，作為耐壓結(jié)構(gòu)部件的套筒在與固定用螺栓相接觸的面上，開(kāi)設(shè)有沿厚度方向貫通的1個(gè)或2個(gè)以上的壓出槽。
再有，本發(fā)明在上述的壓縮裝置中，在連桿套筒上，形成有貫通的1個(gè)或2個(gè)以上的壓出孔。
另外，本發(fā)明在上述的壓縮裝置中，為了設(shè)置活塞環(huán)與導(dǎo)向環(huán)，設(shè)于活塞上的活塞環(huán)槽和導(dǎo)向環(huán)槽中的任何一個(gè)或兩者的寬度，大于環(huán)本身的寬度。
此外，本發(fā)明涉及下述壓縮裝置，其包括至少1對(duì)以上的相向的活塞，固定活塞的軛，以及在軛內(nèi)部滑動(dòng)的交叉滑塊等，活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)可從曲軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)，通過(guò)止轉(zhuǎn)棒軛(スロツチヨ-ク)機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)換，蓋以?shī)A持軛的方式固定設(shè)置，該蓋在中間部設(shè)置有開(kāi)口部，以不妨礙曲軸銷的運(yùn)動(dòng)。
還有，本發(fā)明在上述的壓縮裝置中，上述蓋以熱壓配合方式固定設(shè)置于軛上。
再有，本發(fā)明在上述的壓縮裝置中，在至少一對(duì)相對(duì)的位置未設(shè)置活塞，在上述位置，設(shè)置有固定于軛上的連桿，以及對(duì)連桿進(jìn)行導(dǎo)向使其可往復(fù)運(yùn)動(dòng)的缸。
另外，本發(fā)明涉及下述壓縮裝置，其包括多個(gè)往復(fù)壓縮部，對(duì)氣體進(jìn)行多級(jí)壓縮，至少在第一級(jí)往復(fù)壓縮部，設(shè)置有雙重壓縮結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)包括第一壓縮室和第二壓縮室，將吸入第一壓縮室而壓縮的氣體，排向第二壓縮室，再次進(jìn)行壓縮后將其排出，將其送向下一級(jí)往復(fù)壓縮部。


圖1為作為本發(fā)明對(duì)象的1個(gè)實(shí)施例的壓縮裝置的平面圖；圖2為以剖面表示作為本發(fā)明對(duì)象的1個(gè)實(shí)施例的壓縮裝置中的各壓縮機(jī)構(gòu)部的平面圖；圖3為作為本發(fā)明對(duì)象的1個(gè)實(shí)施例的壓縮裝置中的軛與交叉滑塊的局部平面圖；圖4為作為本發(fā)明對(duì)象的1個(gè)實(shí)施例的壓縮裝置的第一級(jí)壓縮機(jī)構(gòu)部的剖視圖；圖5為在先技術(shù)的第一結(jié)構(gòu)的活塞的側(cè)面圖；圖6為圖5中的P圓放大圖；圖7為在先技術(shù)的第二結(jié)構(gòu)的活塞的上止點(diǎn)與缸襯筒之間的關(guān)系圖；圖8為在先技術(shù)的第二結(jié)構(gòu)的活塞的下止點(diǎn)與缸襯筒之間的關(guān)系圖；圖9為在先技術(shù)的第三結(jié)構(gòu)的活塞與缸之間的關(guān)系圖；圖10為在先技術(shù)的第三結(jié)構(gòu)的活塞的結(jié)構(gòu)圖；圖11為在先技術(shù)的第四結(jié)構(gòu)的連桿式活塞的結(jié)構(gòu)圖；圖12為在先技術(shù)的第五結(jié)構(gòu)的壓縮部的結(jié)構(gòu)圖；圖13為相對(duì)于在先技術(shù)的第一結(jié)構(gòu)的、本發(fā)明的活塞的側(cè)面圖；圖14為圖13中的S圓放大圖；圖15為相對(duì)于在先技術(shù)的第二結(jié)構(gòu)的、本發(fā)明的活塞上止點(diǎn)與缸襯筒之間的關(guān)系圖；圖16為相對(duì)于在先技術(shù)的第二結(jié)構(gòu)的、本發(fā)明的活塞下止點(diǎn)與缸襯筒之間的關(guān)系圖；圖17為相對(duì)于在先技術(shù)的第三結(jié)構(gòu)的、本發(fā)明的活塞的一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)圖；圖18為相對(duì)于在先技術(shù)的第三結(jié)構(gòu)的、本發(fā)明的活塞下止點(diǎn)與缸襯筒之間的關(guān)系圖；圖19為相對(duì)于在先技術(shù)的第三結(jié)構(gòu)的、本發(fā)明的活塞上止點(diǎn)與缸襯筒之間的關(guān)系圖；
圖20為相對(duì)于在先技術(shù)的第四結(jié)構(gòu)的、本發(fā)明的連桿式活塞的結(jié)構(gòu)圖；圖21為相對(duì)于在先技術(shù)的第四結(jié)構(gòu)的、本發(fā)明的另一實(shí)施例的連桿式活塞的結(jié)構(gòu)圖；圖22為相對(duì)于在先技術(shù)的第五結(jié)構(gòu)的、本發(fā)明的壓縮部的結(jié)構(gòu)圖；圖23為表示又一個(gè)實(shí)施例的主要部分的說(shuō)明圖；圖24為以放大方式表示圖23的局部的說(shuō)明圖；圖25為表示4級(jí)壓縮裝置的結(jié)構(gòu)的說(shuō)明圖；圖26為表示圖25所示的4級(jí)壓縮裝置中的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的說(shuō)明圖；圖27為適用于說(shuō)明還一個(gè)實(shí)施例的壓縮裝置的局部剖開(kāi)的側(cè)面圖；圖28為壓縮機(jī)構(gòu)的水平剖視圖；圖29為第四活塞的側(cè)面圖；圖30為表示在按照等間距形成迷宮式槽的場(chǎng)合與以變化間距形成上述槽的場(chǎng)合的泄漏特性的圖；圖31為適合用于說(shuō)明已有技術(shù)的壓縮裝置的局部剖開(kāi)的側(cè)面圖；圖32為圖31的頂面圖；圖33為第四活塞的側(cè)面圖；圖34為表示本發(fā)明的壓縮裝置的再一個(gè)實(shí)施例的剖面的說(shuō)明圖；圖35為表示圖34所示的本發(fā)明的壓縮裝置的第四級(jí)往復(fù)壓縮部的實(shí)施例的剖面的說(shuō)明圖；圖36為表示圖34所示的本發(fā)明的壓縮裝置的第三級(jí)往復(fù)壓縮部的實(shí)施例的剖面的說(shuō)明圖；圖37為表示圖34所示的本發(fā)明的壓縮裝置的第四級(jí)往復(fù)壓縮部的又一實(shí)施例的剖面的說(shuō)明圖；圖38為表示圖34所示的本發(fā)明的壓縮裝置的第四級(jí)往復(fù)壓縮部的又一實(shí)施例的剖面的說(shuō)明圖；圖39A為表示作為圖38所示的耐壓結(jié)構(gòu)部件的套筒的縱向剖面的說(shuō)明圖，圖39B為作為圖38所示的耐壓結(jié)構(gòu)部件的套筒的底面圖；圖40為裝設(shè)有本發(fā)明所采用的活塞環(huán)和導(dǎo)向環(huán)的活塞的剖面的說(shuō)明圖；圖41為裝設(shè)有已有的活塞環(huán)和導(dǎo)向環(huán)的活塞的剖面的說(shuō)明圖；圖42為表示已有的壓縮裝置的剖面的說(shuō)明圖；
圖43為表示還一實(shí)施例的剖面的說(shuō)明圖；圖44為圖43所示的本發(fā)明的壓縮裝置中的軛，交叉滑塊等的說(shuō)明圖；圖45為表示圖43所示的本發(fā)明的壓縮裝置中的軛，交叉滑塊等的局部剖面的說(shuō)明圖；圖46為圖45所示的軛的側(cè)面圖；圖47為表示本發(fā)明的再一個(gè)壓縮裝置的主要部分的說(shuō)明圖；圖48為表示本發(fā)明的還一個(gè)實(shí)施例的壓縮裝置的主要部分的說(shuō)明圖；圖49為表示圖48所示的本發(fā)明的壓縮裝置的第一級(jí)往復(fù)壓縮部的剖面結(jié)構(gòu)的說(shuō)明圖；圖50為表示已有的壓縮裝置的第一級(jí)壓縮部的剖面結(jié)構(gòu)的說(shuō)明圖；圖51為已有的壓縮裝置的剖面說(shuō)明圖。
具體實(shí)施例方式
下面對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行描述。由于本發(fā)明是以上述在先技術(shù)所示壓縮式高壓壓縮機(jī)100的某特定部分作為發(fā)明點(diǎn)，故在本發(fā)明的實(shí)施例的描述中，與上述在先技術(shù)所示的高壓壓縮機(jī)100相同的部分，采用上述在先技術(shù)所示的高壓壓縮機(jī)100中所描述的標(biāo)號(hào)。
圖13和作為圖13的S圓放大圖的圖14表示相對(duì)上述在先技術(shù)中的第一結(jié)構(gòu)的本發(fā)明。即，該附圖表示高壓壓縮機(jī)100中的壓縮裝置，該高壓壓縮機(jī)100具有壓縮機(jī)構(gòu)部，該壓縮機(jī)構(gòu)部相對(duì)缸73(74)，通過(guò)使馬達(dá)旋轉(zhuǎn)，以往復(fù)移動(dòng)方式驅(qū)動(dòng)活塞53(54)，通過(guò)該驅(qū)動(dòng)，將所吸入的工作流體壓縮，產(chǎn)生高壓工作流體，上述壓縮機(jī)構(gòu)部在活塞53(54)的周面上，形成多個(gè)迷宮式槽70，在其于缸73(74)的作用內(nèi)面，即缸襯筒73A，74A之間，形成無(wú)潤(rùn)滑的迷宮式密封結(jié)構(gòu)，活塞53(54)的前端外緣部75與迷宮式槽70的開(kāi)口端部76加工成圓弧面，作為圓弧面的適合的實(shí)施例，前端外緣部75為1R，開(kāi)口端部76為0.3R，迷宮式槽70的截面呈寬度為1mm，深度為0.5mm的半圓形狀。
由此，即使在活塞53，54因其重量，按照活塞53，54與缸襯筒73A，74A之間的間隙的量，朝向下方發(fā)生位移，而與缸襯筒73A，74A的內(nèi)面相接觸的情況下，仍可防止象在先技術(shù)那樣，缸襯筒73A，74A的內(nèi)面被活塞53(54)的前端外緣部75與迷宮式槽70的開(kāi)口端部76磨耗的情況。
相對(duì)上述在先技術(shù)中的第一結(jié)構(gòu)的本發(fā)明，是針對(duì)第三級(jí)壓縮部103和第四級(jí)壓縮部104給出的，但是只要在本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思的范圍內(nèi)，就不限于此。
圖15和圖16表示相對(duì)上述在先技術(shù)中的第二結(jié)構(gòu)的本發(fā)明。即，該附圖表示高壓壓縮機(jī)中的壓縮裝置，該高壓壓縮機(jī)為壓縮式高壓壓縮機(jī)100，它具有壓縮機(jī)構(gòu)部，該壓縮機(jī)構(gòu)部相對(duì)缸73(74)，通過(guò)使馬達(dá)旋轉(zhuǎn)，以往復(fù)移動(dòng)方式驅(qū)動(dòng)活塞53(54)，通過(guò)該驅(qū)動(dòng)，將所吸入的工作流體壓縮，產(chǎn)生高壓工作流體，上述壓縮機(jī)構(gòu)部在活塞53(54)的周面上，形成多個(gè)迷宮式槽70，在其與缸73(74)的作用內(nèi)面，即缸襯筒73A，74A之間，形成無(wú)潤(rùn)滑的迷宮式密封結(jié)構(gòu)，在活塞53(54)與缸73，74之間的關(guān)系中，在活塞53(54)的往復(fù)式驅(qū)動(dòng)的上止點(diǎn)和下止點(diǎn)處，活塞53(54)的后端外緣78和前端外緣77實(shí)質(zhì)上嵌入缸73(74)的作用內(nèi)面。
由此，即使在活塞53(54)于上止點(diǎn)和下止點(diǎn)位置，朝向下方發(fā)生位移的情況下，仍可防止象在先技術(shù)那樣，活塞53，54的前端部與后端部刮削缸襯筒73A，74A的內(nèi)面的現(xiàn)象。如圖15所示，當(dāng)活塞53，54位于上止點(diǎn)時(shí)，活塞53(54)的后端外緣實(shí)質(zhì)上與缸73(74)的后端基本保持一致，另外，如圖16所示，當(dāng)活塞53，54位于下止點(diǎn)時(shí)，活塞53(54)的前端外緣實(shí)質(zhì)上與缸襯筒73A，74A的前端基本保持一致，由此，可有效地使缸襯筒73A，74A的長(zhǎng)度靈活地用于壓縮行程與迷宮式密封結(jié)構(gòu)。
相對(duì)上述在先技術(shù)的第二結(jié)構(gòu)的本發(fā)明是針對(duì)第三級(jí)壓縮部103和第四級(jí)壓縮部104給出的，但是只要在本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思的范圍內(nèi)，就并不限于此。
圖17～19表示相對(duì)上述在先技術(shù)的第三結(jié)構(gòu)的本發(fā)明。即，該附圖表示高壓壓縮機(jī)中的壓縮裝置，該高壓縮機(jī)為壓縮式高壓壓縮機(jī)100，它具有壓縮機(jī)構(gòu)部，該壓縮機(jī)構(gòu)部，在相對(duì)活塞52的前端周圍面，靠?jī)?nèi)方的周面上，形成保持活塞桿83和導(dǎo)向桿83A的槽，以可不設(shè)置在先技術(shù)的活塞板84。此外，相對(duì)缸72，通過(guò)使馬達(dá)旋轉(zhuǎn)，以往復(fù)移動(dòng)方式驅(qū)動(dòng)活塞52，通過(guò)該驅(qū)動(dòng)，將所吸入的工作流體壓縮，產(chǎn)生高壓工作流體，上述壓縮機(jī)構(gòu)部在缸72的作用內(nèi)面與活塞52之間，形成無(wú)潤(rùn)滑密封結(jié)構(gòu)，另外，活塞52在較大直徑部82的前端部形成前端較小直徑部93，在缸72上，連續(xù)地形成有較小直徑壓縮部94和較大直徑壓縮部96，當(dāng)活塞52位于上止點(diǎn)時(shí)，活塞的前端較小直徑部93幾乎剛好插入該較小直徑壓縮部94，當(dāng)活塞52位于下止點(diǎn)時(shí)，該較大直徑壓縮部96在活塞的前端較小直徑部93的周圍，形成壓縮空間95。作為實(shí)施例，較小壓縮部94的內(nèi)徑與在先技術(shù)的圖9的缸72的內(nèi)徑相同，為75mm，較大直徑壓縮部96的內(nèi)徑比較小直徑壓縮部94的內(nèi)徑約大10％，為80mm。
由此，較大直徑壓縮部96作為第一壓縮部，較小直徑壓縮部94作為第二壓縮部發(fā)生作用，從而形成二級(jí)壓縮結(jié)構(gòu)。另外，由于具有壓縮空間95，故可增加壓縮容積即排除容積，比如，象使1天的排出氣體流量從100標(biāo)準(zhǔn)立方米(Nm3/天)增加到200標(biāo)準(zhǔn)立方米(Nm3/天)的場(chǎng)合等那樣，可有效地使氣體吸入量增加，使從壓縮機(jī)排出的氣體排出量加大。另外，由于可在不改變缸72的外徑的情況下，使容積增加，故壓縮機(jī)的尺寸不會(huì)加大。對(duì)活塞52的前端外緣97與缸72的較小直徑壓縮部94的入口外緣98進(jìn)行圓弧面倒角加工，從而防止活塞52與缸72之間發(fā)生劃傷。
相對(duì)上述在先技術(shù)的第三結(jié)構(gòu)的本發(fā)明是針對(duì)第二級(jí)壓縮部102給出的，但是只要在本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思的范圍內(nèi)，就并不限于此，只要第一級(jí)壓縮部101為單動(dòng)壓縮機(jī)構(gòu)，就可采用本發(fā)明的結(jié)構(gòu)。
圖20和圖21表示相對(duì)上述在先技術(shù)的第四結(jié)構(gòu)的本發(fā)明。圖20表示高壓壓縮機(jī)中的壓縮裝置，該高壓壓縮機(jī)為壓縮式高壓壓縮機(jī)100，它具有壓縮機(jī)構(gòu)部，該壓縮機(jī)構(gòu)部相對(duì)缸73、74，通過(guò)使馬達(dá)旋轉(zhuǎn)，以往復(fù)移動(dòng)方式驅(qū)動(dòng)活塞53、54，通過(guò)該驅(qū)動(dòng)，將所吸入的工作流體壓縮，產(chǎn)生高壓工作流體，上述壓縮機(jī)構(gòu)部在缸73、74的作用內(nèi)面，即缸襯筒73A，74A與活塞53，54之間形成無(wú)潤(rùn)滑密封結(jié)構(gòu)，在活塞53，54與連桿85，86的連接中，延伸于活塞53，54的后端的連接凸緣部120在形成于連桿85，86中的連接空間121內(nèi)，受到彈簧122的推壓，使活塞53，54可相對(duì)連桿85，86擺動(dòng)。
由此，通過(guò)借助彈簧將連接凸緣部120壓靠于連接空間121內(nèi)部，可吸收加工尺寸的誤差，無(wú)需在先技術(shù)中為正確保持嵌合連接部而進(jìn)行的高精度加工，也不存在設(shè)置強(qiáng)度增強(qiáng)部件的必要性等，此外也容易進(jìn)行裝配。
為了使活塞53，54產(chǎn)生擺動(dòng)，故壓靠于連桿85，86上的連接凸緣部120的接觸面120A呈球面狀。
圖21表示本發(fā)明的另一實(shí)施例。該實(shí)施例與圖20的結(jié)構(gòu)的不同之處在于設(shè)置有穩(wěn)定板123，其一端部插入彈簧122中，用該穩(wěn)定板123推壓連接凸緣部120。由此，可使彈簧122對(duì)連接凸緣部120的推壓保持穩(wěn)定。
相對(duì)上述在先技術(shù)的第四結(jié)構(gòu)的本發(fā)明是針對(duì)第三級(jí)壓縮部103和第四級(jí)壓縮部104給出的，但是只要在本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思的范圍內(nèi)，就并不限于此。
圖22表示相對(duì)上述在先技術(shù)的第五結(jié)構(gòu)的本發(fā)明。即，該附圖表示高壓壓縮機(jī)中的壓縮裝置，該高壓壓縮機(jī)為壓縮式高壓壓縮機(jī)100，它具有壓縮機(jī)構(gòu)部，該壓縮機(jī)構(gòu)部相對(duì)缸73，74，通過(guò)使馬達(dá)旋轉(zhuǎn)，以往復(fù)移動(dòng)方式驅(qū)動(dòng)活塞，通過(guò)該驅(qū)動(dòng)，將所吸入的工作流體壓縮，產(chǎn)生高壓工作流體，其特征在于，上述壓縮機(jī)構(gòu)部在缸73，74的作用內(nèi)面，即缸襯筒73A，74A與活塞53，54之間，形成無(wú)潤(rùn)滑密封結(jié)構(gòu)，該活塞53，54的前端的凸形狀，與和該前端相對(duì)應(yīng)的缸蓋部73B，74B的內(nèi)面凹形狀為實(shí)質(zhì)上相同的圓弧面形狀123。
由此，也沒(méi)有下述現(xiàn)象，可提高可靠性，該現(xiàn)象指在在先技術(shù)中所產(chǎn)生的，活塞53，54朝向下方發(fā)生位移，從而刮削缸襯筒73A，74A的內(nèi)面的現(xiàn)象。另外，可使活塞前端與缸蓋部的頂部之間的間隙較小，使壓縮性能提高。
相對(duì)上述在先技術(shù)的第五結(jié)構(gòu)的本發(fā)明是針對(duì)第三級(jí)壓縮部103和第四級(jí)壓縮部104給出的，但是只要在本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思的范圍內(nèi)，就并不限于此。
按照本發(fā)明，可提供下述壓縮式高壓壓縮機(jī)的壓縮裝置，其可防止缸襯筒內(nèi)面發(fā)生磨耗，使排除容積提高，加工容易，可使頂部間隙減小，從而可提高性能等。
下面對(duì)再一個(gè)實(shí)施例的壓縮裝置進(jìn)行描述。該壓縮裝置為下述4級(jí)壓縮裝置，已通過(guò)US5033940號(hào)專利等，為公眾所知，目前，如圖25所示，該壓縮裝置按照在與4個(gè)往復(fù)壓縮部301，302，303，304垂直的軸305，306上作往復(fù)運(yùn)動(dòng)的方式設(shè)置，從往復(fù)壓縮部301依次地增加壓力，使往復(fù)壓縮部304形成最終級(jí)的高壓壓縮部。
在上述4級(jí)壓縮裝置中，一對(duì)相對(duì)的活塞251，253與軛261A連接，按照橫切軸306的方式可移動(dòng)地設(shè)置于軛261A的內(nèi)部的交叉滑塊262A通過(guò)曲軸銷263，與曲軸264連接。此外，另一對(duì)相對(duì)的活塞252，254與下述軛261B連接，該軛261B與軛261A的方向錯(cuò)開(kāi)90°，按照橫切軸305的方式可移動(dòng)地設(shè)置于軛261B的內(nèi)部的圖中未示出的交叉滑塊也通過(guò)曲軸銷263與曲軸264連接。
因此，如果通過(guò)圖中未示出的電動(dòng)馬達(dá)等，使曲軸264旋轉(zhuǎn)，使曲軸銷263繞曲軸264旋轉(zhuǎn)，則由于在軛261A中，交叉滑塊262對(duì)應(yīng)于軸305的方向的曲軸銷263的位移而移動(dòng)，軛261A對(duì)應(yīng)地沿軸306的方向移動(dòng)，故一對(duì)活塞251，253僅僅沿軸306的方向作往復(fù)運(yùn)動(dòng)。
由于在軛261B中，圖中未示出的交叉滑塊對(duì)應(yīng)地沿軸306的方向移動(dòng)，軛261B對(duì)應(yīng)地沿軸305的方向移動(dòng)，故一對(duì)活塞252，254僅僅沿軸305的方向作往復(fù)運(yùn)動(dòng)。
此外，為了能夠由曲軸264的恒速旋轉(zhuǎn)，變換為活塞251，252，253，254的順暢的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，交叉滑塊262必須在軛261內(nèi)部順暢地滑動(dòng)，因此，比如，如圖26所示，將滾動(dòng)軸承265設(shè)置于軛261與交叉滑塊262之間。
還有，最終級(jí)往復(fù)壓縮部304中的活塞254采用表面具有迷宮式密封槽(未圖示)的柱塞式活塞，活塞環(huán)251A，252A，253A分別嵌入其它的往復(fù)壓縮部中的活塞251，252，253，在其與缸之間實(shí)現(xiàn)密封。
但是，在下述場(chǎng)合，在進(jìn)行第三級(jí)的壓縮的往復(fù)壓縮部303中，必須通過(guò)活塞253，將3MPa左右的氮?dú)饧訅簤嚎s到10MPa左右，該場(chǎng)合指通過(guò)上述結(jié)構(gòu)的4級(jí)壓縮裝置，向作為氣體注射用罐的高壓貯氣瓶中，將比如，氮?dú)饧訅簤嚎s到標(biāo)準(zhǔn)的30MPa后，填充該氣體，但是活塞253中的活塞環(huán)253A產(chǎn)生磨耗，使往復(fù)壓縮部303的密封性能下降，由此具有下述問(wèn)題，即①無(wú)法獲得所需的高壓，②不能夠供給所需量的氮?dú)狻?br> 即，為了提高密封性能，即使在活塞環(huán)253A采用硬質(zhì)的，并且潤(rùn)滑性優(yōu)良的聚四氟乙烯纖維等樹(shù)脂形成的活塞環(huán)的情況下，由于活塞253是在使活塞環(huán)253A與往復(fù)壓縮部303的缸201相接觸的同時(shí)，進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)，故也難于避免其磨耗。因此，活塞環(huán)253A的使用時(shí)間越長(zhǎng)，其磨耗量越大，會(huì)在其與往復(fù)壓縮部303的缸201之間產(chǎn)生間隙，無(wú)法獲得所需的高壓。另外，由于壓力較高，還會(huì)產(chǎn)生下述問(wèn)題，即使從微小的間隙泄漏出的量也較多，也無(wú)法確保所需量的供給，必須防止第三級(jí)往復(fù)壓縮部303的密封性能的降低。
下面參照?qǐng)D23～圖26，對(duì)可解決上述已有技術(shù)的問(wèn)題的壓縮裝置進(jìn)行描述。
圖23為氮?dú)庥玫谋景l(fā)明的4級(jí)壓縮裝置300的第三級(jí)往復(fù)壓縮部303的說(shuō)明圖，在缸201的內(nèi)部柱塞式活塞202作往復(fù)動(dòng)作，從而可對(duì)吸入壓縮室303S的氮?dú)膺M(jìn)行壓縮。
另外，當(dāng)柱塞式活塞202按照將壓縮室303S的容積擴(kuò)大的方式后退時(shí)，該壓縮室303S通過(guò)閥機(jī)構(gòu)203，與第二級(jí)往復(fù)壓縮部302的壓縮室302S連通，當(dāng)柱塞式活塞202按照將壓縮室303S的容積縮小的方式前進(jìn)時(shí)(下面將該動(dòng)作稱為“壓縮動(dòng)作”)，該壓縮室303S通過(guò)閥機(jī)構(gòu)204，與第四級(jí)往復(fù)壓縮部304的壓縮室304S連通。
此外，缸201與柱塞式活塞202按照沿直徑方向的間隙整體在3～10μm的范圍內(nèi)的方式形成，其防止柱塞式活塞202作壓縮動(dòng)作時(shí)的壓縮室303S的壓力損失，并且使自缸201與柱塞式活塞202之間的間隙泄漏的氣體量減少，使供向往復(fù)壓縮部304的壓縮室304S的氣體量不會(huì)出現(xiàn)不足。
從壓力損失等的觀點(diǎn)來(lái)說(shuō)，缸201與柱塞式活塞202之間的直徑方向的間隙越小越好，但是，由于直徑為22mm(另外，往復(fù)壓縮部301的直徑為78mm，往復(fù)壓縮部102的直徑為39mm)的缸201與柱塞式活塞202之間的間隙若小于3μm，則需要與此相應(yīng)的高精度，故制造成本增大，這樣是不利的，由于即使在3μm以上的間隙的情況下，仍可通過(guò)第四級(jí)的壓縮部304中的壓縮，充分地壓縮到規(guī)定的30MPa，故上述間隙也可大于3μm。
另外，即使在柱塞式活塞202的表面上設(shè)置后述的迷宮式密封槽205的情況下，如果在缸201與柱塞式活塞202之間，具有大于10μm的間隙，則從該間隙泄漏的氣體量也會(huì)過(guò)多，并且供向第四級(jí)的往復(fù)壓縮部304的壓縮室304S的氣體量不足，不能加壓到規(guī)定的10MPa左右而供給壓縮室304S。
因此，如上所述，缸201與柱塞式活塞202在直徑方向的間隙設(shè)置在3～10μm的范圍內(nèi)。
在柱塞式活塞202的表面上，迷宮式密封槽205按照4mm的間距，設(shè)置有多個(gè)，比如7個(gè)，密封效果很高。
各迷宮式密封槽205按照下述方式設(shè)計(jì)，該方式為其深度200B在0.2～0.5mm的范圍內(nèi)，寬度200A為1.0mm，并且深度200B與寬度200A之比在0.2～0.5的范圍內(nèi)。
如果深度200B與寬度200A之比小于0.2，則槽內(nèi)部的壓力變化較小，難于產(chǎn)生渦流，具有密封性變差的缺陷，如果上述比例大于0.5，則壓縮流體效果變小，具有形成與沒(méi)有槽的場(chǎng)合相同的密封性能的缺陷，故迷宮式密封槽205按照深度200B/寬度200A的比在0.2～0.5的范圍內(nèi)的方式設(shè)計(jì)。
另外，構(gòu)成第四級(jí)往復(fù)壓縮部304的缸206，與在其內(nèi)部進(jìn)行往復(fù)動(dòng)作，對(duì)吸入壓縮室304S的氮?dú)膺M(jìn)行加壓壓縮的柱塞式活塞254之間的沿直徑方向的間隙整體在2～8μm的范圍內(nèi)(參照?qǐng)D25)。
從壓力損失等的觀點(diǎn)來(lái)說(shuō)，該缸206與柱塞式活塞254之間的沿直徑方向的間隙也是越小越好，但是由于當(dāng)使直徑為13mm的缸206與柱塞式活塞254之間的間隙小于2μm時(shí)，要求與此相應(yīng)的較高的精度，故制造成本加大，這樣是不利的，由于即使在具有大于2μm的間隙的情況下，也可充分地將經(jīng)加壓壓縮到10MPa，從往復(fù)壓縮部303供給的氮?dú)?，加壓壓縮到規(guī)定的30MPa，故上述間隙也可大于2μm。
但是，如果缸206與柱塞式活塞254之間具有大于8μm的間隙，則即使在柱塞式活塞254的表面上設(shè)置有迷宮式密封槽的情況下，仍具有下述缺陷，即從該間隙泄漏的氣體量過(guò)多，不但不能夠?qū)⒌獨(dú)饧訅簤嚎s到規(guī)定的30MPa左右，而且不能夠在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)供給規(guī)定量的高壓氮?dú)狻?br> 因此，按照前述方式，使缸206與柱塞式活塞254沿直徑方向的間隙在2～8μm的范圍內(nèi)。
另外，在該柱塞式活塞254的表面上也形成有多個(gè)未圖示的迷宮式密封槽，其與缸206之間的密封效果很高。
另外，第四級(jí)往復(fù)壓縮部304中的缸206與柱塞式活塞254之間的沿直徑方向的間隙，小于第三級(jí)往復(fù)壓縮部103中的缸1與柱塞式活塞202之間的間隙，可防止壓力損失或泄漏的氣體量增加。
此外，其它的結(jié)構(gòu)基本上與圖25，26所示的已有的壓縮裝置相同。
因此，按照上述結(jié)構(gòu)的本發(fā)明的4級(jí)壓縮裝置，在往復(fù)壓縮部301的壓縮室301S，往復(fù)壓縮部302的壓縮室302S，往復(fù)壓縮部303的壓縮室303S，往復(fù)壓縮部304的壓縮室304S中，依次對(duì)氮?dú)膺M(jìn)行加壓壓縮，在該氣體填充到氣體注射用等的高壓貯氣瓶的場(chǎng)合，當(dāng)在高壓的往復(fù)壓縮部303的壓縮室303S和往復(fù)壓縮部304的壓縮室304S中進(jìn)行加壓壓縮時(shí)，自缸與柱塞式活塞之間的間隙泄漏的氮?dú)饬亢苌?，可容易地獲得規(guī)定的高壓，并且還使填充時(shí)間縮短。
還有，本發(fā)明不限于上述實(shí)施例的形式，在不脫離權(quán)利要求所述的范圍內(nèi)，可有各種變換形式。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明的壓縮裝置，由于可防止主要獲得規(guī)定的高壓的后級(jí)壓縮部的氣體泄漏，故可以快速地將氮?dú)獾燃訅簤嚎s到例如30MPa的高壓并供給。
下面對(duì)又一實(shí)施例的壓縮裝置進(jìn)行描述。該壓縮裝置，以往是在將天然氣體等的工作流體填充于天然氣體機(jī)動(dòng)車的氣體高壓貯氣瓶等中時(shí)，通過(guò)壓縮裝置等將該工作流體進(jìn)行高壓壓縮并進(jìn)行填充的。
針對(duì)上述的壓縮裝置，人們提出了各種結(jié)構(gòu)的方案，圖31所示的結(jié)構(gòu)也為其中的一個(gè)。圖32表示其頂面圖。
該壓縮裝置的頂部設(shè)置有壓縮機(jī)構(gòu)502，其底部設(shè)置有驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)503，其設(shè)置于密封箱504內(nèi)。
箱504內(nèi)部的空間與壓縮機(jī)構(gòu)502的背壓室連通而形成。這樣，形成下述結(jié)構(gòu)，在該結(jié)構(gòu)中，從吸入口510吸入的工作流體經(jīng)壓縮室壓縮，從排氣口514，朝向裝置外部排出。
壓縮機(jī)構(gòu)502由對(duì)工作流體進(jìn)行壓縮的第一～四壓縮部500A，500B，500C，500D構(gòu)成，它們分別配設(shè)在十字位置。另外，第一～四壓縮部500A～500D分別具有圖中未示出的第一～四活塞。
工作流體在經(jīng)第一壓縮部500A壓縮的同時(shí)，傳送給第二壓縮部500B，在經(jīng)第二壓縮部500B壓縮的同時(shí)，傳送給第三壓縮部500C。按照上述方式，在依次經(jīng)過(guò)壓縮的同時(shí)，傳送給第四壓縮部500D，經(jīng)該第四壓縮部500D最終壓縮，從排氣口514排出。
此時(shí)，若各壓縮室的工作流體通過(guò)活塞與接納該活塞的活塞缸之間的空間，朝向背壓室一側(cè)流動(dòng)時(shí)，則各壓縮部500A～500D的壓縮效率降低。
再有，在下面的描述中，活塞與活塞缸之間的空間定義為間隙，流過(guò)該間隙，朝向背壓室一側(cè)流動(dòng)的工作流體定義為活塞泄漏。因此，活塞泄漏沿活塞的側(cè)面(滑動(dòng)面)流動(dòng)。
于是，在第一～三活塞中，比如，設(shè)置有O型密封圈等接觸型密封件，在最終級(jí)的第四活塞521上，設(shè)置有作為圖33所示的非接觸型密封件的迷宮式密封件523，從而抑制該活塞泄漏。
在圖33所示的迷宮式密封件523為形成于第四活塞521的滑動(dòng)面上的槽的深度約為數(shù)百微米的環(huán)形槽(定義為迷宮式槽)，多個(gè)迷宮式槽按照等間距設(shè)置，從而使密封特性提高。
在箱504的側(cè)面，設(shè)置有安全閥505。設(shè)置該安全閥505是為了防止下述不可預(yù)測(cè)的情況，該情況指由于不可予期的原因，箱504內(nèi)部的壓力變得異常高，如果保持該狀態(tài)，箱504便會(huì)發(fā)生變形，產(chǎn)生裂縫等。
即，如果箱504內(nèi)部的壓力達(dá)到規(guī)定壓力，則該安全閥505打開(kāi)，防止在今后產(chǎn)生上述的不測(cè)情況。
但是，為了提高迷宮式密封件523的密封特性，必須增加迷宮式槽的數(shù)量，或增加迷宮摔槽的形成密度，然而，在增加迷宮式槽的數(shù)量的場(chǎng)合，與增加迷宮式槽的密度的場(chǎng)合，具有迷宮式槽的形成成本相應(yīng)地導(dǎo)致制品成本上升的問(wèn)題。
由于迷宮式槽被等間距設(shè)置，故當(dāng)?shù)谒幕钊?21的長(zhǎng)度決定時(shí)，則會(huì)必然地決定可形成的迷宮式槽的數(shù)量，難于實(shí)現(xiàn)更高的密封特性。
如果長(zhǎng)時(shí)間地使用上述壓縮裝置，則產(chǎn)生下述情況，即設(shè)置于第一～三活塞中的O型密封圈等接觸形密封件或活塞桿等活動(dòng)部漸漸地發(fā)生磨耗，或工作流體中所包含的水分發(fā)生冷凝等，形成水滴。
由于上述的磨耗粉與水滴等貯藏于箱504的底部，故為了去除它們，只能分解清掃該壓縮裝置，在維修的容易度方面會(huì)產(chǎn)生問(wèn)題。
于是，下面參照?qǐng)D27～圖30，對(duì)本發(fā)明的下述壓縮裝置進(jìn)行描述，該壓縮裝置不增加迷宮式槽的數(shù)量，可以更高的效率減小活塞泄漏，并且可容易地進(jìn)行維修。圖27表示本發(fā)明的壓縮裝置的局部剖開(kāi)的側(cè)面圖，圖28表示壓縮機(jī)構(gòu)的水平剖面圖，圖29表示第四活塞的側(cè)面圖。
壓縮裝置的頂部設(shè)置有壓縮機(jī)構(gòu)402，其底部設(shè)置有接納于密封箱404內(nèi)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)403。
從吸入口410供給的天然氣等工作流體供向箱404內(nèi)的空間，該箱404內(nèi)的空間與兼作壓縮機(jī)構(gòu)402的工作流體的供給室的背壓室411連通。
另外，形成下述結(jié)構(gòu)，在該結(jié)構(gòu)中，從背壓室411供向壓縮室的工作流體經(jīng)該壓縮室壓縮，從排出口414，朝向裝置外部排出。
此外，在箱404的底部406，沿垂直向下方向設(shè)置有安全閥405。
壓縮機(jī)構(gòu)402按照下述方式形成，該方式為對(duì)工作流體進(jìn)行壓縮的第一～四壓縮部A～D分別呈十字位置設(shè)置，第一～四壓縮部A～D分別具有第一～4活塞421A～421D。
第一活塞421A與第三活塞421C通過(guò)活塞桿412連接，第二活塞421B與第四活塞421D通過(guò)活塞桿413連接，相應(yīng)的活塞連動(dòng)，沿同一方向作往復(fù)運(yùn)動(dòng)。
活塞桿412，413設(shè)置于各活塞412A～421D的背壓室411一側(cè)。
在第一活塞421A上，設(shè)置有將背壓室411與第一壓縮室422A連通的圖中未示出的進(jìn)氣口，在該進(jìn)氣口的中途，設(shè)置有圖中未示出的進(jìn)氣側(cè)止回閥。
另外，各壓縮室422A～422D通過(guò)連接管430連接，在該連接管430上，分別設(shè)置有圖中未示出的進(jìn)氣側(cè)止回閥和排氣側(cè)止回閥。
各活塞421A～421D的相位依第一壓縮部A→第二壓縮部B→第三壓縮部C→第四壓縮部D的順序，分別按向后一級(jí)壓縮部而落后45°，另外，各活塞421A～421D的直徑隨著向后一級(jí)壓縮部靠近而逐漸減小。因此，各壓縮室422A～422D也會(huì)減小。
此外，在第一活塞421A朝向背壓室411側(cè)移動(dòng)時(shí)，進(jìn)氣側(cè)止回閥打開(kāi)，該背壓室411一側(cè)的工作流體被吸入第一壓縮室422A受到壓縮。當(dāng)然，在壓縮時(shí)，進(jìn)氣側(cè)止回閥關(guān)閉。
由此，工作流體在經(jīng)第一壓縮部A壓縮的同時(shí)，送向第二壓縮部B，在經(jīng)第二壓縮部B壓縮的同時(shí)，送向第三壓縮部C。按照上述方式，工作流體在依次被壓縮的同時(shí)，送向第四壓縮部D，經(jīng)該第四壓縮部D最終壓縮，從排出口414排出。
此時(shí)，為了抑制各壓縮室422A～422D的工作流體流過(guò)間隙而造成的活塞泄漏，形成下述的柱塞式活塞，在該柱塞式活塞中，在第一，二活塞421A，421B上，設(shè)置有比如O型密封圈等接觸形密封件423A，423B，在第三，四活塞421C，421D上，設(shè)置有圖29所示的迷宮式密封件423C，423D。
圖29所示的第四活塞421D的迷宮式密封件423D為下述迷宮式槽，該槽由形成于第四活塞421D的滑動(dòng)面上的槽的深度約為數(shù)百微米的環(huán)狀槽形成，該迷宮式槽的密度按照從第四壓縮室422D一側(cè)朝向背壓室411一側(cè)減小的方式形成。
此外，在本說(shuō)明書(shū)中，將迷宮式槽的密度相同的場(chǎng)合稱作“等間距”，將密度發(fā)生變化的場(chǎng)合稱作“不規(guī)則間距”。
圖30為對(duì)迷宮式槽的數(shù)量相同時(shí)的等間距(實(shí)線)與不規(guī)則間距(虛線)的密封特性進(jìn)行比較的圖，縱軸表示工作流體的流速，橫軸表示距第四壓縮室422D的活塞作用面的距離。在本實(shí)施例中，間距指自第四壓縮室422D一側(cè)，朝向背壓室411一側(cè)以等差級(jí)數(shù)的方式形成的概略密度。
最靠近背壓室411一側(cè)的迷宮式槽距離約為0.242mm，圖30中的區(qū)域P表示該迷宮式槽與背壓室411之間的間隙區(qū)域的流速。
從圖30可知，由于采用不規(guī)則間距，至少可使區(qū)域P的流速減小。另外，由于間隙在等間距或不規(guī)則間距的場(chǎng)合均相等，故流速減小意味著活塞泄漏受到抑制。
按照上述方式，通過(guò)形成不規(guī)則間距，活塞泄漏受到抑制，經(jīng)分析，其是由于下述原因造成的。
一般，泄漏是由于工作流體從高壓側(cè)朝向低壓側(cè)流動(dòng)而產(chǎn)生的，其泄漏量基本上由壓力差和傳導(dǎo)性確定。即，即使在相同泄漏通路的情況下，如果壓力差較大，則泄漏量較大，另外即使在相同壓力差的情況下，如果傳導(dǎo)性較小，則泄漏量較大。
在本發(fā)明的場(chǎng)合，壓力差為第四壓縮室422D與背壓室411之間的壓力差。此外，傳導(dǎo)性可解釋為工作流體從第四壓縮室422D朝向背壓室411流動(dòng)時(shí)的流動(dòng)阻力的倒數(shù)，為了減小該傳導(dǎo)性，可增加迷宮式槽的數(shù)量或加大其密度。
此外，在迷宮式密封件423D中，由于流過(guò)間隙的工作流體因迷宮式槽而發(fā)生膨脹，使與鄰接的低壓側(cè)的迷宮式槽的壓力差減小，由此，抑制工作流體的流動(dòng)量。
因此，可這樣進(jìn)行解釋，即由于第四壓縮室422D一側(cè)的迷宮式槽的密度大于背壓室411一側(cè)，在該高密度區(qū)域，高效率地(急劇地)產(chǎn)生壓降，從而活塞泄漏受到抑制。
該情況相當(dāng)于第四壓縮室422D與背壓室411之間的傳導(dǎo)性實(shí)質(zhì)上減小，可知道，通過(guò)上述的不規(guī)則間距，獲得下述效果，該效果指與使迷宮式槽的數(shù)量或形成密度增加相同的效果。
此外，即使在第三壓縮室中采用柱塞式活塞的情況下，通過(guò)采用與上述相同的不規(guī)則間距的迷宮式密封件，可獲得相同的效果。
下面對(duì)上述結(jié)構(gòu)的壓縮裝置的維修進(jìn)行描述。按照上述方式，在壓縮裝置中設(shè)置有多個(gè)活動(dòng)部，隨著運(yùn)轉(zhuǎn)的進(jìn)行，該活動(dòng)部發(fā)生磨耗，磨耗粉存貯于箱404的底部406，另外具有工作流體包含水分的情況，上述的水分在箱404內(nèi)部發(fā)生冷凝，形成水滴，存貯于箱404的底部。于是，在過(guò)去，通過(guò)分解清掃，將它們?nèi)コ?br> 但是，在本發(fā)明中，安全閥405設(shè)置于箱404的底部406上，并且朝向下方設(shè)置。這樣，在存貯有磨耗粉等時(shí)，可人為地將箱404的內(nèi)部的壓力提高，將安全閥405打開(kāi)，從而將該磨耗粉等與工作流體一起，排到裝置外部。
當(dāng)然，在由于未預(yù)料的原因，箱404內(nèi)部的壓力變得異常高時(shí)的情況下，由于安全閥405打開(kāi)，該磨耗粉等此時(shí)也會(huì)排出到裝置外部。
因此，即使不分解清掃，也可對(duì)箱404的內(nèi)部進(jìn)行清掃，使維修性大大提高。
此外，在上述描述中，以壓縮裝置由無(wú)油機(jī)構(gòu)構(gòu)成為前提，但是本發(fā)明不限于此情況。
在此情況下，由于在底部406設(shè)置安全閥405，如果打開(kāi)該安全閥405，則會(huì)產(chǎn)生下述擔(dān)心，即將油排出到裝置外部，使裝置外部受到污染，或?qū)⒂屠速M(fèi)掉。
相對(duì)裝置外部受到污染的問(wèn)題，可單獨(dú)設(shè)置下述存儲(chǔ)槽(圖中未示出)，其存儲(chǔ)從安全閥405排出的油。
另外，如后面所述，油浪費(fèi)的問(wèn)題本質(zhì)上是無(wú)意義的。即如果將包含磨耗粉等的油作為潤(rùn)滑劑繼續(xù)使用，則該磨耗分等附著于活動(dòng)部等上，產(chǎn)生比如，將活塞卡住等嚴(yán)重危害。因此，即使在進(jìn)行分解清掃的情況下，油也必須進(jìn)行更換。
按照上面描述的方式，由于迷宮式槽的形成密度從壓縮室側(cè)朝向背壓室側(cè)減小，故可高效率地提高密封特性。
另外，由于安全閥設(shè)置于密封箱的底部，故可在不對(duì)裝置進(jìn)行分解清掃的情況下，將活動(dòng)部的磨耗粉等從該安全閥，排出到裝置外部，使維修性能提高。
下面對(duì)再一個(gè)實(shí)施例的壓縮裝置進(jìn)行描述。在過(guò)去公開(kāi)了下述結(jié)構(gòu)，在該結(jié)構(gòu)中，該壓縮裝置隨著壓縮級(jí)數(shù)的增加，往復(fù)壓縮部，即缸與活塞形成的壓縮部越靠近高壓側(cè)，缸與活塞的直徑越小，并且配置成L型，V型，W型，半星型，相對(duì)平衡型等形式，使各壓縮部按照以所需相位錯(cuò)開(kāi)的行程動(dòng)作的方式，與曲軸連接、連動(dòng)，由此通過(guò)電動(dòng)機(jī)等驅(qū)動(dòng)源使進(jìn)行多階段壓縮動(dòng)作的機(jī)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)(日本機(jī)械學(xué)會(huì)昭和45年9月15日《機(jī)械工學(xué)便覽》第一0編第三0～32圖等)。
此外，目前，下述壓縮裝置700已公知，如圖42所示，該壓縮裝置700將4個(gè)往復(fù)壓縮部701，702，703，704配置成在相垂直的軸705，706上往復(fù)運(yùn)動(dòng)的方式，并且從往復(fù)壓縮部701依次形成高壓，使往復(fù)壓縮部704形成最終級(jí)的高壓壓縮部。
還有，在上述壓縮裝置700中，1對(duì)相對(duì)的活塞651，653與軛601A連接，另一對(duì)相對(duì)的活塞652，654與下述軛601B連接，該軛601B按照與軛601A的方向錯(cuò)開(kāi)90°的方式設(shè)置，通過(guò)圖中未示出的電動(dòng)機(jī)部的電動(dòng)馬達(dá)等，使曲軸655旋轉(zhuǎn)，使曲軸銷656繞曲軸655旋轉(zhuǎn)，使一對(duì)活塞651，653僅僅沿軸706的方向作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，使另一對(duì)活塞652，654僅僅沿軸705的方向往復(fù)運(yùn)動(dòng)。在本實(shí)例中，第四級(jí)往復(fù)壓縮部704由柱塞泵構(gòu)成。
目前，上述往復(fù)壓縮部704是將活塞654插入缸658內(nèi)而構(gòu)成的。由于考慮到線膨脹系數(shù)，表面加工等，缸658由陶瓷形成，故具有抗壓強(qiáng)度較弱的問(wèn)題，另外具有下述問(wèn)題，即產(chǎn)生振動(dòng)，或缸658產(chǎn)生活動(dòng)而受到損傷，或缸658與活塞654之間的間隙精度降低，從而使性能降低等，缺乏可靠性。
于是，針對(duì)由多個(gè)級(jí)將氮?dú)獾人铓怏w壓縮到高壓狀態(tài)的至少1個(gè)往復(fù)壓縮部由柱塞泵形成的壓縮裝置，本發(fā)明提供一種壓縮裝置，該壓縮裝置使柱塞泵的缸的抗壓強(qiáng)度提高，并且解決了下述問(wèn)題，使耐久性提高，可靠性較高，該問(wèn)題指產(chǎn)生振動(dòng)，或缸產(chǎn)生活動(dòng)而受到損傷，或缸與活塞之間的間隙精度降低，從而使性能降低等已有的柱塞泵的問(wèn)題，另外本發(fā)明提供一種壓縮裝置，其針對(duì)設(shè)置有活塞環(huán)和導(dǎo)向環(huán)的活塞(比如，活塞51)，使活塞環(huán)與導(dǎo)向環(huán)的PV值降低，使機(jī)械損失減少，可靠性提高。
下面根據(jù)圖34～圖40，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行具體描述。圖34為表示本發(fā)明的壓縮裝置的還一個(gè)實(shí)施例的剖面的說(shuō)明圖，圖35為表示圖34所示的本發(fā)明的壓縮裝置的第四級(jí)往復(fù)壓縮部(柱塞泵)的剖面的說(shuō)明圖，圖36為表示圖34所示的本發(fā)明的壓縮裝置的第三級(jí)往復(fù)壓縮部(柱塞泵)的剖面的說(shuō)明圖。
此外，在這些附圖中，由與上述圖42中的標(biāo)號(hào)相同的標(biāo)號(hào)表示的部分為具有已有技術(shù)中所描述的部分相同的功能的部分，在不妨礙本發(fā)明的理解的范圍內(nèi)，省略對(duì)其的描述。
如圖35所示，圖34所示的本發(fā)明的壓縮裝置700A的第四級(jí)往復(fù)壓縮部(柱塞泵)704由活塞654和連桿602(將活塞654與軛601B連接的連接桿)等構(gòu)成，該活塞654插入由陶瓷形成的缸襯筒601內(nèi)部，該連桿602與活塞654連接，上述缸襯筒601與柱塞泵主體603之間設(shè)置有作為耐壓結(jié)構(gòu)部件的套筒604。此外，上述缸襯筒601與套筒604通過(guò)將固定用螺栓605擰入柱塞泵主體603而實(shí)現(xiàn)固定。
如圖36所示，圖34所示的本發(fā)明的壓縮裝置700A的第三級(jí)往復(fù)壓縮部(柱塞泵)703由活塞653和連桿602a(將活塞654與軛601A連接的連接桿)等構(gòu)成，該活塞653插入由陶瓷形成的缸襯筒601a內(nèi)部，該連桿602a與活塞653連接，在上述缸襯筒601a與柱塞泵主體603a之間，設(shè)置有作為耐壓結(jié)構(gòu)部件的套筒604a。此外，上述缸襯筒601a與套筒604a通過(guò)將固定用螺栓605a擰入柱塞泵主體603a而實(shí)現(xiàn)固定。
如圖35、圖36所示，作為設(shè)置有作為耐壓結(jié)構(gòu)部件的套筒604，604a，通過(guò)固定用螺栓605，605a，將缸襯筒601，601a與套筒604，604a分別固定于柱塞泵主體603，601a上，由此可使由陶瓷形成的缸襯筒601，601a的抗壓強(qiáng)度提高。而且，可提供下述的壓縮裝置，該壓縮裝置通過(guò)形成這樣的結(jié)構(gòu)的柱塞泵，不產(chǎn)生下述情況，耐久性提高，可靠性高，該情況指產(chǎn)生振動(dòng)，或缸襯筒601，601a產(chǎn)生活動(dòng)而受損傷，或缸601，601a與活塞654，653的間隙精度降低，從而使性能下降的情況。
圖37為表示本發(fā)明的壓縮裝置的第四級(jí)往復(fù)壓縮部的還一個(gè)實(shí)施例的剖面的說(shuō)明圖。如圖37所示，在本實(shí)例的第四級(jí)往復(fù)壓縮部(柱塞泵)704a中，除了在插入有連桿602的連桿套筒606與上述固定用螺栓605之間，設(shè)置有板簧等彈性緩沖部件607以外，按照與圖35所示的第四級(jí)往復(fù)壓縮部704相同的方式形成。由于在連桿套筒606與固定用螺栓605之間，設(shè)置有板簧等彈性緩沖部件607，故缸襯筒601，套筒604的活動(dòng)受到進(jìn)一步抑制，使振動(dòng)降低，可靠性進(jìn)一步提高。
圖38為表示本發(fā)明的壓縮裝置的第四級(jí)往復(fù)壓縮部的再一個(gè)實(shí)施例的剖面的說(shuō)明圖。如圖38所示，在本實(shí)例的第四級(jí)往復(fù)壓縮部(柱塞泵)704b中，作為耐壓結(jié)構(gòu)部件的套筒604b在與固定用螺栓605相接觸的面上，按照沿套筒604b的厚度方向貫通的方式，形成1個(gè)壓出槽608(參照?qǐng)D39A、圖39B)。此外，在連桿套筒606a上，使套筒606a從上方朝向下方貫通而設(shè)有兩個(gè)壓出孔609。
圖39A表示套筒604b的縱向剖面，圖39B表示下述壓出槽608，該壓出槽608按照沿套筒604b的厚度方向貫通的方式，形成于套筒604a與固定用螺栓605相接觸的面上。標(biāo)號(hào)610表示形成于套筒604b的內(nèi)壁面上的環(huán)形槽。
套筒604b與柱塞泵主體603之間的氣體經(jīng)過(guò)壓出槽608之后，通過(guò)壓出孔609，如箭頭所示，排到本發(fā)明的壓縮裝置內(nèi)部。另外，缸襯筒601與套筒604之間或連桿602與連桿套筒606a之間的氣體也均同樣地經(jīng)過(guò)壓出孔609，排到本發(fā)明的壓縮裝置內(nèi)部。按照此方式，可防止缸背后的壓力的上升，另外，可防止連桿602與連桿套筒606a之間的壓力的上升，由于活塞654順利地運(yùn)動(dòng)，故使輸入降低，防止活塞654卡住等，可靠性提高。
圖41為表示安裝有活塞環(huán)與導(dǎo)向環(huán)的已有活塞(比如，圖42的活塞651)的剖面的說(shuō)明圖。如圖41所示，活塞環(huán)611和導(dǎo)向環(huán)612按照下述方式安裝，該方式為它們分別剛好接納于設(shè)置在活塞651上的活塞環(huán)611a和導(dǎo)向環(huán)槽612a中。
圖40為表示安裝有活塞環(huán)與導(dǎo)向環(huán)的，本發(fā)明所采用的活塞651a的剖面的說(shuō)明圖。如圖40所示，活塞環(huán)611按照下述方式安裝，該方式為其接納于其寬度大于活塞環(huán)611的寬度的活塞環(huán)槽611b中。導(dǎo)向環(huán)612按照剛好嵌入的方式接納于導(dǎo)向環(huán)槽612a中。
通過(guò)上述結(jié)構(gòu)，在活塞651a作往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，活塞環(huán)611也在活塞環(huán)槽611b中，按照箭頭所示的方式作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，故可使作用于活塞環(huán)611上的負(fù)荷減小，與圖41所示的活塞651的場(chǎng)合相比較，可降低PV值，可減小機(jī)械損失。對(duì)于導(dǎo)向環(huán)612與導(dǎo)向環(huán)槽612a，其可按照與活塞環(huán)611及活塞環(huán)槽611b相同的方式構(gòu)成。
另外，由于本發(fā)明不限于上述的實(shí)施例，故在不脫離權(quán)利要求請(qǐng)求保護(hù)的范圍所述范圍內(nèi)，可實(shí)施各種變形。
比如，也可形成具有下述結(jié)構(gòu)的壓縮裝置，該結(jié)構(gòu)指多個(gè)往復(fù)壓縮部按照L型，V型，W型，半星型，相對(duì)平衡型等形式設(shè)置，或使3個(gè)或5個(gè)以上的往復(fù)壓縮部按照星型的形式設(shè)置。
這樣在缸與柱塞泵主體之間設(shè)置作為耐壓結(jié)構(gòu)部件的套筒，通過(guò)固定用螺栓將上述缸襯筒與套筒固定于柱塞泵主體上，由此使柱塞泵的缸的抗壓強(qiáng)度提高，并且可防止下述情況，該情況指產(chǎn)生振動(dòng)，或缸產(chǎn)生活動(dòng)而受到損傷，或缸與活塞之間的間隙精度降低，從而使性能下降等情況，因此，可提供使耐久性提高的、高可靠性的壓縮裝置。
由于在插入有連桿的連桿套筒與上述固定用螺栓之間，設(shè)置有板簧等彈性緩沖部件，故缸襯筒、套筒的運(yùn)動(dòng)進(jìn)一步受到抑制，使振動(dòng)減小，可靠性進(jìn)一步提高。
由于作為耐壓結(jié)構(gòu)部件的套筒在與固定用螺栓相接觸的面上，按照沿厚度方向貫通的方式，形成有1個(gè)或2個(gè)以上的壓出槽，故可防止缸背后的壓力上升，降低輸入，防止活塞卡住等，使可靠性提高。
由于按照貫通連桿套筒的方式，開(kāi)設(shè)有1個(gè)或2個(gè)以上的壓出孔，故可防止連桿套筒與連桿之間的壓力上升，由于活塞平滑地運(yùn)動(dòng)，故可降低輸入，另外防止將活塞卡住，可靠性提高。
通過(guò)使環(huán)本身的寬度大于為了設(shè)置活塞環(huán)和導(dǎo)向環(huán)而設(shè)置于活塞上的活塞環(huán)槽與導(dǎo)向環(huán)槽中的某一個(gè)或兩者的寬度，故可減小活塞環(huán)與導(dǎo)向環(huán)的PV值，可減小機(jī)械損失。
下面對(duì)還一個(gè)實(shí)施例的壓縮裝置進(jìn)行描述。在這里，參照?qǐng)D42對(duì)已有的壓縮裝置進(jìn)行描述。在該壓縮裝置700中，1對(duì)相對(duì)的活塞651，653與軛601A連接，在該軛601A內(nèi)部，按照可橫切軸706而移動(dòng)的方式設(shè)置的交叉滑塊602A，通過(guò)曲軸銷656，與曲軸655連接。另外，另一對(duì)相對(duì)的活塞652，654與和其方向與軛601A錯(cuò)開(kāi)90°而設(shè)置的軛601B連接，在該軛601B內(nèi)部，按照可橫切軸705而移動(dòng)的方式設(shè)置的交叉滑塊602B通過(guò)曲軸銷656，與曲軸655連接。
此外，如果通過(guò)圖中未示出的電動(dòng)馬達(dá)等，使曲軸655旋轉(zhuǎn)，使曲軸銷656繞曲軸655旋轉(zhuǎn)，則在軛601A中，交叉滑塊602A隨著軸705的方向的曲軸銷656的位移而相應(yīng)移動(dòng)，軛601A相應(yīng)地沿軸706的方向移動(dòng)，使一對(duì)活塞651，653僅僅沿軸706的方向作往復(fù)運(yùn)動(dòng)。
另外，在軛601B中，交叉滑塊602B對(duì)應(yīng)地沿軸706的方向運(yùn)動(dòng)，軛601B沿軸705的方向?qū)?yīng)移動(dòng)，故一對(duì)活塞652，654僅僅沿軸705的方向作往復(fù)運(yùn)動(dòng)。
此外，為了能夠從曲軸655的恒速旋轉(zhuǎn)，變換到活塞651，652，653，654的平滑的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，交叉滑塊602A必須在軛601A內(nèi)部順暢地滑動(dòng)，交叉滑塊602B必須在軛601B內(nèi)部順暢地滑動(dòng)。因此，在滑動(dòng)部上填充潤(rùn)潤(rùn)劑使用。
但是，由于在壓縮裝置700中，軛601A與交叉滑塊602A的滑動(dòng)部，軛601B與交叉滑塊602B的滑動(dòng)部處于開(kāi)放狀態(tài)，故運(yùn)轉(zhuǎn)中潤(rùn)滑劑會(huì)飛散，具有向滑動(dòng)部供給的潤(rùn)滑劑變得不夠的問(wèn)題。當(dāng)向滑動(dòng)部供給的潤(rùn)滑劑不足時(shí)，在長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)中，就不能夠抑制振動(dòng)，磨耗等，使可靠性降低。
在相對(duì)的位置不具有活塞的壓縮裝置的場(chǎng)合，在運(yùn)轉(zhuǎn)中，在位于與上述位置相對(duì)的一側(cè)的活塞的軸容易產(chǎn)生擺動(dòng)，如果活塞的軸產(chǎn)生擺動(dòng)，就會(huì)產(chǎn)生卡住等不利影響，故具有可靠性降低的問(wèn)題。
于是，本發(fā)明提供一種壓縮裝置，其防止由多級(jí)將氮?dú)獾人铓怏w壓縮到高壓狀態(tài)的壓縮裝置運(yùn)轉(zhuǎn)中的潤(rùn)滑劑的飛散，抑制振動(dòng)，噪音，磨耗等，可靠性高，另外本發(fā)明提供一種壓縮裝置，其即使在相對(duì)的位置不具有活塞的情況下，仍能抑制運(yùn)轉(zhuǎn)中上述活塞軸的擺動(dòng)的發(fā)生，可靠性高。
下面根據(jù)圖43～圖47對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行具體描述。圖43為表示本發(fā)明的壓縮裝置的實(shí)施例的主要部分的說(shuō)明圖，圖44為圖43所示的本發(fā)明的壓縮裝置的軛，交叉滑塊等的說(shuō)明圖，圖45為表示圖43所示的本發(fā)明的壓縮裝置的軛，交叉滑塊等的局部剖面的說(shuō)明圖，圖46為圖45所示的軛的側(cè)面圖，圖47為表示本發(fā)明的另一壓縮裝置的主要部分的說(shuō)明圖。
圖43所示的本發(fā)明的壓縮裝置900A按照下述方式設(shè)置，該方式為使4個(gè)往復(fù)壓縮部901，902，903，904在相垂直的軸905，906上往復(fù)運(yùn)動(dòng)，經(jīng)各往復(fù)壓縮部壓縮的氣體經(jīng)管路805～808傳送，按照從往復(fù)壓縮部901，到往復(fù)壓縮部904的順序，壓力依次增加，并且中間部設(shè)置有開(kāi)口部909的蓋810按照分別夾持軛801A和801B的方式固定設(shè)置。下面對(duì)軛801A的場(chǎng)合進(jìn)行描述，而軛801B與軛801A相同。
如圖44～46所示，蓋801A的開(kāi)口部809按照下述方式設(shè)置在中間部，該方式為在裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)中，開(kāi)口部809的端部與曲軸銷803相接觸，不妨礙曲軸銷803的運(yùn)動(dòng)。如圖46所示，蓋810的除了開(kāi)口部809以外的部位按照夾持軛801A的方式固定設(shè)置，以便蓋住軛801A的開(kāi)口部。
蓋810的材質(zhì)可為金屬，也可為陶瓷、FRP、工程塑料等非金屬，或它們的組合，其不受特別限定。最好采用下述工程塑料，其具有可抵抗裝置運(yùn)轉(zhuǎn)中的溫度，壓力等物理、機(jī)械特性，并且對(duì)壓縮的氣體具有抵抗性，具有耐潤(rùn)滑劑性。
在圖45中，標(biāo)號(hào)811表示滾動(dòng)軸承，標(biāo)號(hào)812表示襯板，標(biāo)號(hào)813表示彈簧，標(biāo)號(hào)814表示固定件。滾動(dòng)軸承811按照下述方式設(shè)置，其在通過(guò)襯板812而接受的彈簧813的彈力的作用下，壓靠于交叉滑塊802A的兩個(gè)側(cè)面上，有助于交叉滑塊802A在軛801A內(nèi)部產(chǎn)生滑動(dòng)。
在本發(fā)明的壓縮裝置900A中，由于蓋810按照夾持軛801A和801B的方式固定設(shè)置，故可在裝置運(yùn)轉(zhuǎn)中，抑制來(lái)自軛801A和801B內(nèi)部的潤(rùn)滑劑的飛散。在本發(fā)明的壓縮裝置900A中，由于按照上述方式，將足夠的潤(rùn)滑劑供向軛801A和801B的滑動(dòng)部，故即使在長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)中，仍可抑制振動(dòng)、噪音、磨耗等，使可靠性提高。
如果將蓋810按照熱壓配合方式固定設(shè)置于軛801A和軛801B中，蓋810的裝配也會(huì)變得容易，而且，可將蓋810牢固地設(shè)置，故可防止脫落，使可靠性進(jìn)一步提高。
圖47所示的本發(fā)明的壓縮裝置900B(3級(jí)壓縮裝置)在與往復(fù)壓縮部902的活塞相對(duì)的位置904A，未設(shè)置有活塞。該壓縮裝置為下述形式，即3個(gè)往復(fù)壓縮部901，902，903的活塞851，853僅僅沿軸905的方向作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，活塞852和連桿(連接桿)854A按照在軸906上作往復(fù)運(yùn)動(dòng)的方式設(shè)置，自往復(fù)壓縮部901到往復(fù)壓縮部903依次使壓力增加，往復(fù)壓縮部903形成最終級(jí)的高壓壓縮部。上述連桿854A在與活塞852相對(duì)的位置904A，固定設(shè)置于軛801B上，另外，連桿854A以可往復(fù)運(yùn)動(dòng)的方式設(shè)置于進(jìn)行導(dǎo)向的缸815內(nèi)部。
按照上述方式，在壓縮裝置900B中，1對(duì)相對(duì)的活塞851，853與軛801A連接，另一對(duì)相對(duì)的活塞852與連桿854A與下述軛801B連接，該軛801B按照其方向與軛801A的方向錯(cuò)開(kāi)90°的方式設(shè)置，通過(guò)圖中未示出的電動(dòng)馬達(dá)等，使曲軸804旋轉(zhuǎn)，使曲軸銷803繞曲軸804旋轉(zhuǎn)，使一對(duì)活塞851，853僅僅沿軸905的方向作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，使另一對(duì)活塞852與連桿854A僅僅沿軸906的方向作往復(fù)運(yùn)動(dòng)。
在本發(fā)明的壓縮裝置900B中，由于與本發(fā)明的壓縮裝置900A相同，將蓋810按照夾持軛801A和軛801B的方式固定設(shè)置，故可抑制裝置運(yùn)轉(zhuǎn)中的潤(rùn)滑劑的飛散，將足夠的潤(rùn)滑劑供向滑動(dòng)部。因此，即使在長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下，也可抑制振動(dòng)，噪音，磨耗等，使可靠性提高。此外，由于設(shè)置有固定于軛801B上的連桿854A，與下述缸815，該缸815以可往復(fù)運(yùn)動(dòng)方式對(duì)連桿854A進(jìn)行導(dǎo)向，故可防止在運(yùn)轉(zhuǎn)中，與連桿854A相對(duì)的活塞852的軸發(fā)生擺動(dòng)，不發(fā)生卡住等缺陷，可穩(wěn)定地運(yùn)轉(zhuǎn)，故使可靠性進(jìn)一步提高。
此外，本發(fā)明不限于上述實(shí)施例，在不脫離權(quán)利要求的請(qǐng)求保護(hù)范圍定義的實(shí)質(zhì)的范圍內(nèi)，可按照各種變換形式實(shí)現(xiàn)。
比如，也可形成具有下述結(jié)構(gòu)的壓縮裝置，該結(jié)構(gòu)指多個(gè)往復(fù)壓縮部按照上述L型，V型，W型，半星型，星型，相對(duì)平衡型等形式設(shè)置，或使3個(gè)或5個(gè)以上的往復(fù)壓縮部按照星型設(shè)置。
由于按照上述結(jié)構(gòu)，中間部設(shè)置有開(kāi)口部的蓋以?shī)A持軛的方式固定設(shè)置、從而不妨礙曲軸銷的運(yùn)動(dòng)的本發(fā)明的壓縮裝置，可抑制來(lái)自運(yùn)轉(zhuǎn)中的軛內(nèi)部的潤(rùn)滑劑的飛散，故可將足夠的潤(rùn)滑劑供向交叉滑塊的滑動(dòng)部，即使在長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下，仍可防止振動(dòng)，噪音，磨耗等，可靠性高。
最好蓋按照熱壓配合的方式固定設(shè)置于軛上，這樣，則蓋的組裝容易，而且可將蓋牢固地設(shè)置于軛上，故可防止脫落，使可靠性進(jìn)一步提高。
即使在至少1對(duì)活塞未設(shè)置于相對(duì)的位置的情況下，通過(guò)在上述位置，設(shè)置固定于軛上的連桿，以及以可往復(fù)運(yùn)動(dòng)的方式對(duì)連桿進(jìn)行導(dǎo)向的缸，也可防止與連桿相對(duì)的活塞的軸產(chǎn)生擺動(dòng)，使可靠性提高。
下面對(duì)再一個(gè)實(shí)施例的壓縮裝置進(jìn)行描述。在這種壓縮裝置中，在過(guò)去，下述的壓縮裝置1100是公知的，如圖51所示，該壓縮裝置按照使4個(gè)往復(fù)壓縮部1101，1102，1103，1104在相垂直的軸1105，1106上作往復(fù)運(yùn)動(dòng)的方式設(shè)置，從往復(fù)壓縮部1101，壓力逐漸增加，往復(fù)壓縮部1104設(shè)為最終級(jí)的高壓壓縮部。
另外，在上述壓縮裝置1100中，1對(duì)相對(duì)的活塞1051，1053與軛1001A連接，在軛1001A內(nèi)部，按照橫切軸1106而移動(dòng)的方式設(shè)置的交叉滑塊1002A，通過(guò)曲軸銷1003與曲軸1004連接。另外，另一對(duì)相對(duì)的活塞1052，1054與下述軛1001B連接，該軛1001B按照其方向與軛1001A的方向錯(cuò)開(kāi)90°的方式設(shè)置，在軛1001B內(nèi)部，按照可橫切軸1105而移動(dòng)的方式設(shè)置的圖中未示出的交叉滑塊，也通過(guò)曲軸銷1003與曲軸1004連接。
此外，如果通過(guò)圖中未示出的電動(dòng)馬達(dá)等，使曲軸1004旋轉(zhuǎn)，使曲軸銷1003繞曲軸1004旋轉(zhuǎn)，則在軛1001A中，對(duì)應(yīng)于軸1105的方向的曲軸銷1003的位移，交叉滑塊1002A移動(dòng)，軛1001A沿軸1106的方向?qū)?yīng)移動(dòng)，故一對(duì)活塞1051，1053僅僅沿軸1106的方向作往復(fù)運(yùn)動(dòng)。
另外，在軛1001B中，沿軸1106的方向，圖中未示出的曲軸銷對(duì)應(yīng)移動(dòng)，軛1001B沿軸1105的方向?qū)?yīng)移動(dòng)，故一對(duì)活塞1052，1054僅僅沿軸1105的方向作往復(fù)運(yùn)動(dòng)。
圖50為表示壓縮裝置1100的第一級(jí)往復(fù)壓縮部1101的剖面結(jié)構(gòu)的說(shuō)明圖。使第一級(jí)往復(fù)壓縮部1101的活塞1051后退，閥c，d關(guān)閉，閥a，b打開(kāi)，在缸1055內(nèi)部的壓縮室1056中，經(jīng)過(guò)閥a，b，沿箭頭所示的方向吸入的氣體，在活塞1051前進(jìn)時(shí)，閥a、b關(guān)閉，在壓縮室1056內(nèi)被壓縮到規(guī)定壓力后，閥c，d打開(kāi)，從壓縮室1056，經(jīng)閥c，d，沿箭頭所示的方向排出，送向圖中未示出的第二級(jí)往復(fù)壓縮部1102。標(biāo)號(hào)1057為將活塞1051與軛1001A連接的連桿(連接桿)。
在上述壓縮裝置1100中，希望能在不增加比如、第一級(jí)往復(fù)壓縮部1101的缸1055的直徑的情況下高效率地增加排出量。
于是，本發(fā)明為下述形式，即在經(jīng)多級(jí)將氮?dú)獾人铓怏w壓縮至高壓的壓縮裝置中，可在不增加比如第一級(jí)往復(fù)壓縮部的缸的直徑的情況下高效率地增加排出量。
下面根據(jù)圖48～圖49，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行具體描述。圖48為表示本發(fā)明的壓縮裝置的實(shí)施例的主要部分的說(shuō)明圖，圖49為表示圖48所示的本發(fā)明的壓縮裝置的第一級(jí)往復(fù)壓縮部的剖面結(jié)構(gòu)的說(shuō)明圖。
另外，在這些附圖中，與上述圖50、圖51的標(biāo)號(hào)相同的標(biāo)號(hào)所表示部分為具有與已有技術(shù)中所描述的部分相同的功能的部分，在不妨礙本發(fā)明的理解的范圍內(nèi)，省略對(duì)其的描述。
如圖48所示，在本發(fā)明的壓縮裝置1100A中，除了通過(guò)設(shè)置有雙重壓縮結(jié)構(gòu)的第一級(jí)往復(fù)壓縮部1101壓縮的氣體，經(jīng)管路1060，送向下一往復(fù)壓縮部，壓力依次增加以外，與圖51所示的壓縮裝置1100相同，按照下述方式設(shè)置，該方式為使4個(gè)往復(fù)壓縮部1101，1102，1103，1104在相垂直的軸1105，1106上進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)，從第一級(jí)往復(fù)壓縮部1101，壓力依次增加，將氣體經(jīng)管路1060，送向下一往復(fù)壓縮部，將第四級(jí)往復(fù)壓縮部1104設(shè)為最終級(jí)的高壓壓縮部。
圖49為表示本發(fā)明的壓縮裝置1100A的第一級(jí)往復(fù)壓縮部1101的剖面結(jié)構(gòu)的說(shuō)明圖。在第一級(jí)往復(fù)壓縮部1101，設(shè)置有第一壓縮室1058和第二壓縮室1059。當(dāng)活塞1051前進(jìn)時(shí)，閥10a，10b處于關(guān)閉狀態(tài)，氣體經(jīng)打開(kāi)的閥10e，10f，沿箭頭所示的方向，進(jìn)入第一壓縮室1058，同時(shí)第二壓縮室1059內(nèi)的氣體經(jīng)壓縮，達(dá)到規(guī)定的壓力，經(jīng)打開(kāi)的閥10c，10d，排向外部，如箭頭所示，送向下一往復(fù)壓縮部。當(dāng)活塞1051后退時(shí)，閥10e，10f關(guān)閉，第一壓縮室1058內(nèi)的氣體經(jīng)壓縮，達(dá)到規(guī)定的壓力，然后，閥10a，10b打開(kāi)，氣體排向第二壓縮室1059。另外，標(biāo)號(hào)1060表示下述桿導(dǎo)向件，其用于將連桿1057平滑地導(dǎo)向不產(chǎn)生振動(dòng)等的確定的位置。
在本發(fā)明中，將這樣在1個(gè)缸1055內(nèi)分2個(gè)階段將氣體吸入、壓縮，然后排出的結(jié)構(gòu)稱為雙重壓縮結(jié)構(gòu)。
在采用氮?dú)?，使用同一尺寸的缸，借助?shí)際的裝置，對(duì)具有圖50所示的通常的壓縮結(jié)構(gòu)的第一級(jí)往復(fù)壓縮部的情況，以及具有圖49所示的雙重壓縮結(jié)構(gòu)的第一級(jí)往復(fù)壓縮部的情況下的排出量(m3/hr)進(jìn)行了測(cè)定。
作為其試驗(yàn)結(jié)果，在具有通常的壓縮結(jié)構(gòu)的壓縮部的場(chǎng)合，獲得4.3m3/hr的排出量，在具有雙重壓縮結(jié)構(gòu)的壓縮部的場(chǎng)合，獲得4.8m3/hr的排出量。根據(jù)該試驗(yàn)結(jié)果判定，如果采用具有雙重壓縮結(jié)構(gòu)的壓縮部，則排出量之比為4.8/4.3＝1.116，增加約11.6％。由于理論值為12％，故通過(guò)該試驗(yàn)，獲得與理論值基本相同的值。
另外，本發(fā)明不限于上述實(shí)施例，在不脫離權(quán)利要求的請(qǐng)求保護(hù)范圍定義的實(shí)質(zhì)的范圍內(nèi)，可按照各種變換形式實(shí)現(xiàn)。
比如，在上述實(shí)施例中，是在第一級(jí)往復(fù)壓縮部設(shè)置雙重壓縮結(jié)構(gòu)，但也可是在第二級(jí)壓縮部也設(shè)置雙重壓縮結(jié)構(gòu)的壓縮裝置。
此外，壓縮裝置的結(jié)構(gòu)也可如下多個(gè)往復(fù)壓縮部可按照上述的L型，V型，W型，半星型，星型，相對(duì)平衡型等形式設(shè)置，或也可使3個(gè)或5個(gè)以上的往復(fù)壓縮部按照星型設(shè)置。
本發(fā)明的壓縮裝置通過(guò)在比如第一級(jí)往復(fù)壓縮部設(shè)置雙重壓縮結(jié)構(gòu)，可在不增加缸的直徑的情況下，高效率地增加排出量。
權(quán)利要求
1.一種壓縮裝置，其包括壓縮機(jī)構(gòu)部，該壓縮機(jī)構(gòu)部通過(guò)馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)，相對(duì)缸，以往復(fù)運(yùn)動(dòng)方式驅(qū)動(dòng)活塞，通過(guò)該驅(qū)動(dòng)，將吸入的工作流體壓縮，產(chǎn)生高壓工作流體，其特征在于，上述壓縮機(jī)構(gòu)部在上述活塞的周面上，形成多個(gè)迷宮式槽，在其與上述缸的作用內(nèi)面之間，形成無(wú)潤(rùn)滑的迷宮式密封結(jié)構(gòu)，上述活塞與上述缸處于下述位置關(guān)系，在上述活塞的往復(fù)驅(qū)動(dòng)的上止點(diǎn)與下止點(diǎn)，上述活塞的前端外緣與后端外緣實(shí)質(zhì)上不進(jìn)入上述缸的作用內(nèi)面。
2.一種壓縮裝置，其包括壓縮機(jī)構(gòu)部，該壓縮機(jī)構(gòu)部通過(guò)馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)，相對(duì)缸，以往復(fù)運(yùn)動(dòng)方式驅(qū)動(dòng)活塞，通過(guò)該驅(qū)動(dòng)，將吸入的工作流體壓縮，產(chǎn)生高壓工作流體，其特征在于，上述壓縮機(jī)構(gòu)部在上述缸的作用內(nèi)面與上述活塞之間，形成無(wú)潤(rùn)滑的密封結(jié)構(gòu)，在上述活塞上，形成前端較小直徑部，在上述缸上，連續(xù)地形成較小直徑壓縮部和較大直徑部，當(dāng)上述活塞位于上止點(diǎn)時(shí)，上述活塞的前端較小直徑部插入所述較小直徑壓縮部，當(dāng)上述活塞位于下止點(diǎn)時(shí)，該較大直徑部在上述活塞的前端較小直徑部的周圍，形成壓縮空間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的壓縮裝置，其特征在于，在具有多級(jí)由缸和活塞形成的壓縮部，通過(guò)使氣體依次通過(guò)各壓縮部進(jìn)行壓縮而供給氣體的壓縮裝置中，最終級(jí)的壓縮部和最終級(jí)的前一級(jí)的壓縮部包括柱塞式活塞。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的壓縮裝置，其特征在于，最終級(jí)的壓縮部的缸與在其內(nèi)部作往復(fù)運(yùn)動(dòng)的活塞之間的沿直徑方向的間隙，小于最終級(jí)的前一級(jí)的缸與在其內(nèi)部作往復(fù)運(yùn)動(dòng)的活塞之間的間隙。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的壓縮裝置，其特征在于，最終級(jí)的前一級(jí)的壓縮部的缸與在其內(nèi)部作往復(fù)運(yùn)動(dòng)的活塞之間的沿直徑方向的間隙在3～10μm的范圍內(nèi)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的壓縮裝置，其特征在于，最終級(jí)的壓縮部的缸與在其內(nèi)部作往復(fù)運(yùn)動(dòng)的活塞之間的沿直徑方向的間隙在2～8μm的范圍內(nèi)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的壓縮裝置，其特征在于，在最終級(jí)的前一級(jí)的壓縮部的缸的內(nèi)部作往復(fù)運(yùn)動(dòng)的活塞的表面上開(kāi)設(shè)有多個(gè)槽，該槽的深度B與該槽的寬度A的比(B/A)在0.2～0.5的范圍內(nèi)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的壓縮裝置，其特征在于，上述壓縮部由4級(jí)形成。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的壓縮裝置，其特征在于，其涉及下述壓縮裝置，該壓縮裝置包括多個(gè)壓縮部，該壓縮部中的至少一個(gè)由柱塞式活塞型壓縮機(jī)形成，并且上述多個(gè)壓縮部通過(guò)連接管相串聯(lián)，經(jīng)前一級(jí)的上述壓縮部壓縮的工作流體送向后一級(jí)的上述壓縮部，由該后一級(jí)的壓縮部壓縮，依次進(jìn)行該壓縮過(guò)程，形成高壓的工作流體，上述柱塞式活塞型壓縮機(jī)中的柱塞式活塞通過(guò)下述迷宮式密封件密封，該迷宮式密封件由多個(gè)迷宮式槽形成，并且該迷宮式槽的形成密度從壓縮室側(cè)朝向背壓室側(cè)減小。
10.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的壓縮裝置，其特征在于，其涉及下述壓縮裝置，該壓縮裝置包括壓縮機(jī)構(gòu)，其包括多個(gè)壓縮部；驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，其驅(qū)動(dòng)該壓縮機(jī)構(gòu)；密封箱，其內(nèi)部設(shè)置有該驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，并且其頂部與上述壓縮機(jī)構(gòu)緊密貼合，當(dāng)上述密封箱內(nèi)部壓力大于規(guī)定壓力時(shí)打開(kāi)的安全閥設(shè)置于該密封箱的底部。
11.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的壓縮裝置，其特征在于，其多個(gè)往復(fù)壓縮部中的至少1個(gè)往復(fù)壓縮部由柱塞泵形成，上述多個(gè)往復(fù)壓縮部連動(dòng)，對(duì)所需氣體進(jìn)行多級(jí)壓縮，上述柱塞泵由活塞和連桿等形成，該活塞插入陶瓷形成的缸襯筒內(nèi)部，該連桿與活塞連接，在上述缸襯筒與柱塞泵主體之間，設(shè)置有作為耐壓結(jié)構(gòu)部件的套筒，上述缸襯筒與套筒通過(guò)固定用螺栓固定于柱塞泵主體上。
12.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的壓縮裝置，其特征在于，在插入有連桿的連桿套筒與上述固定用螺栓之間，設(shè)置有板簧等彈性緩沖部件。
13.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的壓縮裝置，其特征在于，作為耐壓結(jié)構(gòu)部件的套筒在與固定用螺栓相接觸的面上，開(kāi)設(shè)有沿厚度方向貫通的1個(gè)或2個(gè)以上的壓出槽。
14.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的壓縮裝置，其特征在于，貫通連桿套筒形成有1個(gè)或2個(gè)以上的壓出孔。
15.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的壓縮裝置，其特征在于，為了設(shè)置活塞環(huán)與導(dǎo)向環(huán)，開(kāi)設(shè)于活塞上的活塞環(huán)槽和導(dǎo)向環(huán)槽中的任何一個(gè)或兩者的寬度，大于環(huán)本身的寬度。
16.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的壓縮裝置，其特征在于，其包括至少1對(duì)以上相對(duì)的活塞，固定活塞的軛，以及在軛內(nèi)部滑動(dòng)的交叉滑塊等，活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)可從曲軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)，通過(guò)止轉(zhuǎn)棒軛機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)換得到，蓋以?shī)A持軛的方式固定設(shè)置，該蓋在中間部，按照不妨礙曲軸銷的運(yùn)動(dòng)的方式設(shè)置有開(kāi)口部。
17.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的壓縮裝置，其特征在于，上述蓋以熱壓配合方式固定設(shè)置于軛上。
18.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的壓縮裝置，其特征在于，在至少一對(duì)相對(duì)的位置未設(shè)置活塞的壓縮裝置中，在上述位置，設(shè)置有固定于軛上的連桿，以及對(duì)連桿進(jìn)行導(dǎo)向使其可以往復(fù)運(yùn)動(dòng)的缸。
19.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的壓縮裝置，其特征在于，其包括多個(gè)往復(fù)壓縮部，以多個(gè)級(jí)對(duì)氣體進(jìn)行壓縮，在至少第一級(jí)往復(fù)壓縮部，設(shè)置有雙重壓縮結(jié)構(gòu)，該雙重壓縮結(jié)構(gòu)包括第一壓縮室和第二壓縮室，將吸入第一壓縮室而壓縮的氣體，排向第二壓縮室，再次進(jìn)行壓縮后將其排出，將其送向下一級(jí)往復(fù)壓縮部。
20.一種壓縮裝置，其包括多級(jí)由缸和活塞構(gòu)成的壓縮部，通過(guò)使氣體依次通過(guò)各壓縮部，對(duì)其進(jìn)行壓縮，之后進(jìn)行供給，其特征在于，最終級(jí)的壓縮部和最終級(jí)前一級(jí)的壓縮部包括柱塞式活塞。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的壓縮裝置，其特征在于，最終級(jí)的壓縮部的缸與在其內(nèi)部作往復(fù)運(yùn)動(dòng)的活塞之間的沿直徑方向的間隙，小于最終級(jí)的前一級(jí)的缸與在其內(nèi)部作往復(fù)運(yùn)動(dòng)的活塞之間的間隙。
22.根據(jù)權(quán)利要求20或21所述的壓縮裝置，其特征在于，最終級(jí)的前一級(jí)的壓縮部的缸與在其內(nèi)部作往復(fù)運(yùn)動(dòng)的活塞之間的沿直徑方向的間隙在3～10μm的范圍內(nèi)。
23.根據(jù)權(quán)利要求20或21所述的壓縮裝置，其特征在于，最終級(jí)的壓縮部的缸與在其內(nèi)部作往復(fù)運(yùn)動(dòng)的活塞之間的沿直徑方向的間隙在2～8μm的范圍內(nèi)。
24.根據(jù)權(quán)利要求20或21所述的壓縮裝置，其特征在于，在最終級(jí)的前一級(jí)的壓縮部的缸的內(nèi)部作往復(fù)運(yùn)動(dòng)的活塞的表面上形成有多個(gè)槽，該槽的深度B與該槽的寬度A的比(B/A)在0.2～0.5的范圍內(nèi)。
25.根據(jù)權(quán)利要求20或21所述的壓縮裝置，其特征在于，上述壓縮部由4級(jí)構(gòu)成。
26.一種壓縮裝置，其包括多個(gè)壓縮部，該壓縮部中的至少一個(gè)由柱塞式活塞型壓縮機(jī)構(gòu)成，并且上述多個(gè)壓縮部通過(guò)連接管相串聯(lián)，經(jīng)前一級(jí)的上述壓縮部壓縮的工作流體送向后一級(jí)的上述壓縮部，在該后一級(jí)的壓縮部壓縮，依次進(jìn)行這種壓縮過(guò)程，形成高壓的工作流體，其特征在于，上述柱塞式活塞型壓縮機(jī)中的柱塞式活塞通過(guò)下述迷宮式密封件密封，該迷宮式密封件由多個(gè)迷宮式槽形成，并且該迷宮式槽的形成密度從壓縮室側(cè)朝向背壓室側(cè)減小。
27.一種壓縮裝置，其包括壓縮機(jī)構(gòu)，其包括多個(gè)壓縮部；驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，其驅(qū)動(dòng)該壓縮機(jī)構(gòu)；密封箱，其內(nèi)部設(shè)置有該驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，并且其頂部與上述壓縮機(jī)構(gòu)緊密貼合，其特征在于，當(dāng)上述密封箱內(nèi)部壓力大于規(guī)定壓力時(shí)打開(kāi)的安全閥設(shè)置于該密封箱的底部。
28.一種壓縮裝置，其多個(gè)往復(fù)壓縮部中的至少1個(gè)往復(fù)壓縮部由柱塞泵形成，上述多個(gè)往復(fù)壓縮部連動(dòng)，對(duì)所需氣體進(jìn)行多級(jí)壓縮，其特征在于，上述柱塞泵由活塞和連桿等形成，該活塞插入陶瓷形成的缸襯筒內(nèi)部，該連桿與活塞連接，在上述缸襯筒與柱塞泵主體之間，設(shè)置有作為耐壓結(jié)構(gòu)部件的套筒，上述缸襯筒與套筒通過(guò)固定用螺栓固定于柱塞泵主體上。
29.根據(jù)權(quán)利要求28所述的壓縮裝置，其特征在于，在插入有連桿的連桿套筒與上述固定用螺栓之間，設(shè)置有板簧等彈性緩沖部件。
30.根據(jù)權(quán)利要求28或29所述的壓縮裝置，其特征在于，作為耐壓結(jié)構(gòu)部件的套筒在與固定用螺栓相接觸的面上，開(kāi)設(shè)有沿厚度方向貫通的1個(gè)或2個(gè)以上的壓出槽。
31.根據(jù)權(quán)利要求28或29所述的壓縮裝置，其特征在于，貫通連桿套筒形成有1個(gè)或2個(gè)以上的壓出孔。
32.根據(jù)權(quán)利要求28或29所述的壓縮裝置，其特征在于，為了設(shè)置活塞環(huán)與導(dǎo)向環(huán)，開(kāi)設(shè)于活塞上的活塞環(huán)槽和導(dǎo)向環(huán)槽中的任何一個(gè)或兩者的寬度，大于環(huán)本身的寬度。
33.一種壓縮裝置，其包括至少1對(duì)以上的相對(duì)的活塞、固定活塞的軛、以及在軛內(nèi)部滑動(dòng)的交叉滑塊等，活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)可從曲軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)，通過(guò)止轉(zhuǎn)棒軛機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)換得到，其特征在于，蓋以?shī)A持軛的方式固定設(shè)置，該蓋在中間部，按照不妨礙曲軸銷的運(yùn)動(dòng)的方式設(shè)置有開(kāi)口部。
34.根據(jù)權(quán)利要求33所述的壓縮裝置，其特征在于，上述蓋以熱壓配合方式固定設(shè)置于軛上。
35.根據(jù)權(quán)利要求33或34所述的壓縮裝置，其特征在于，所述壓縮裝置至少一對(duì)在相對(duì)的位置未設(shè)置活塞，在上述位置，設(shè)置有固定于軛上的連桿，以及對(duì)連桿進(jìn)行導(dǎo)向使其可以往復(fù)運(yùn)動(dòng)的缸。
36.一種壓縮裝置，其包括多個(gè)往復(fù)壓縮部，以多級(jí)對(duì)氣體進(jìn)行壓縮，其特征在于，在至少第一級(jí)往復(fù)壓縮部，設(shè)置有雙重壓縮結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)包括第一壓縮室和第二壓縮室，將吸入第一壓縮室并壓縮的氣體，排向第二壓縮室，再次進(jìn)行壓縮后將其排出，將其送向下一級(jí)往復(fù)壓縮部。
全文摘要
一種壓縮裝置，通過(guò)活塞的形狀，缸的作用面與活塞的位置，缸與活塞的特定形狀，活塞與連桿的連接結(jié)構(gòu)的改進(jìn)，改善已有的高壓壓縮機(jī)的下述問(wèn)題，即由于活塞發(fā)生位移造成缸內(nèi)面的磨耗的發(fā)生，為了增加排出容積而形成較大的尺寸，活塞與連桿加工困難，頂部間隙較大等問(wèn)題。本發(fā)明的壓縮裝置包括壓縮機(jī)構(gòu)部，該壓縮機(jī)構(gòu)部通過(guò)馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)，相對(duì)缸，以往復(fù)運(yùn)動(dòng)方式驅(qū)動(dòng)活塞，將吸入的工作流體壓縮，產(chǎn)生高壓工作流體，壓縮機(jī)構(gòu)部在活塞周面上，形成多個(gè)迷宮式槽，在其與缸的作用內(nèi)面之間，形成無(wú)潤(rùn)滑的迷宮式密封結(jié)構(gòu)，活塞與缸處于下述位置關(guān)系，在活塞的往復(fù)驅(qū)動(dòng)的上止點(diǎn)與下止點(diǎn)，活塞的前端外緣與后端外緣實(shí)質(zhì)上不進(jìn)入缸的作用內(nèi)面。
文檔編號(hào)F04B27/08GK1480646SQ0310638
公開(kāi)日2004年3月10日 申請(qǐng)日期2000年9月12日 優(yōu)先權(quán)日1999年9月14日
發(fā)明者坂本泰生, 西川弘, 間誠(chéng), 西川剛弘, 里和哉, 水野隆行, 佐藤有朝, 弘, 朝 , 行 申請(qǐng)人:三洋電機(jī)株式會(huì)社