压缩装置的制作方法

专利名称：压缩装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及具有压缩机构部的压缩式高压压缩机，该压缩机构部对吸入的工作流体进行压缩，产生高压工作流体，更具体地说，本发明涉及通过马达的旋转，相对缸，以往复运动方式对活塞进行驱动的压缩机构部的改进。
背景技术：
就具有压缩机构部的压缩式高压压缩机来说，作为本申请人的发明，有在本申请的申请日之前发明的高压气体压缩机之一的压缩装置(下面称为“在先技术”)，其记载于比如申请号为JP特原平11-81780号文献中，而上述的压缩机构部通过马达的旋转，相对缸，以往复运动方式对活塞进行驱动，通过该驱动，对吸入的工作流体进行压缩，产生高压工作流体。
下面通过图1～图4对该在先技术进行描述。压缩装置100形成具有4个压缩部(压缩级部)101，102，103，104的4级压缩机。其形成下述往复运动压缩机构，其中压缩部101与103设置于水平轴106上，压缩部102与104设置于水平轴105上，在相应的轴106，105上，具有作为活动件的活塞，该活塞在作为固定体的缸内作往复动作。由此，从吸入管118吸入的工作流体经第一级压缩部101压缩，接着经第一级压缩部101压缩过的工作流体通过管路5，流入第二级压缩部102进行压缩，经第二级压缩部102压缩的工作流体通过管路6，进入第三级压缩部103进行压缩，经第三级压缩部103压缩的工作流体经管路7，进入第四级压缩部104进行压缩，这样具有规定压力和流量的高压工作流体从出口管8排出。
这种压缩装置100中的所述工作流体为氮气，天然气，6氟化硫(SF6)，空气等所谓的气体，压缩装置100适合用于对使用天然气的机动车的高压贮气瓶进行充气的天然气充气机，向合成树脂注射成形时使用的气体注射成形机供给高压氮气，向空气高压贮气瓶填充高压空气的充气机等。
在压缩装置100中，第一级压缩部101中的活塞51与第三级压缩部103的活塞53在轴106上，与轭1A连接，在轭1A内部按照可横切轴106而运动的方式设置的交叉滑块2A通过曲轴销3，与曲轴4连接。从垂直方向看，该轴105和轴106之间保持90°的角度。另外，第二级压缩部102的活塞52与第四级压缩部104的活塞54在轴105上，与轭1B连接，在轭1B内部按照可横切轴105而运动的方式设置的交叉滑块2B通过曲轴销3，与曲轴4连接。
曲轴4通过设置于压缩部101～104的下方的电动机(图中未示出)驱动旋转，使偏心地设置于曲轴4上的曲轴销3绕曲轴4旋转，就轭1A来说，交叉滑块2A对应于轴105的方向的曲轴销3的位移而移动，轭1A对应于轴106的方向的位移而移动，由此，活塞51，53仅仅沿轴106的方向作往复运动。
就轭1B来说，交叉滑块2B对应于轴106的方向的曲轴销3的位移而移动，轭1B对应于轴105的方向的位移而移动，由此，活塞52，54仅仅沿轴105的方向作往复运动。
图4为表示压缩装置100的第一级压缩部101的结构的剖面图。在第一级压缩部101中，在活塞51的前后，设置有第一压缩室58和第二压缩室59。如果活塞51前进，则阀a，b处于关闭状态，如果工作流体经打开的阀e，f，从箭头所示的方向，吸入第一压缩室58，并且第二压缩室59的工作流体受到压缩，到达规定的压力，然后，经打开的阀c，d排向外部，按照箭头所示的方式，经管路5，送向后面的第二级压缩部102。
然后，当活塞51后退时，阀e，f关闭，当第一压缩室58内部的工作流体受到压缩，达到规定的压力时，则阀a，b打开，工作流体朝向第二压缩室59排出。标号60表示将连杆57平滑地导向不产生振动等的予定的位置的连杆导向件。
按照上述方式，压缩装置100的第一级压缩部101为下述结构的双重压缩机构(双动机构)，在该结构中，在一个缸55内部，按照2个阶段吸入工作流体，将其压缩，之后排出。第二级压缩部102，第三级压缩部103和第四级压缩部104不是第一级压缩101那样的双重压缩机构，而是普通动作的结构，即所谓的单动机构，在该结构中，分别通过活塞相对于缸的往复移动，对吸入缸内的气体进行一级压缩。
在上述结构中，作为从吸入管118吸入的工作流体的氮气的压力约为0.05MPa(G)，该气体在第一级压缩部101中，压缩到约0.5MPa(G)，该经压缩的氮气通过管路5，供向第二级压缩部102。在该第二级压缩部，将氮气压缩到约2MPa(G)，经压缩的氮气通过管路6，供向第三级压缩部103。在该第三级压缩部103，将氮气压缩到约7～10MPa(G)，经压缩的氮气通过管路7，供向第四级压缩部104。在第四级压缩部104，压缩到约20～30MPa(G)的高压气体(高压工作流体)从排出管8，供向蓄压器，高压氮气从蓄压器，供向气体注射成形机。
在上述的在先技术中，首先作为第一结构，如图5和图5中的P圆放大的图6所示，第三级压缩部103和第四级压缩部104的活塞53，54分别在活塞53，54的周面，形成多个迷宫式槽70，压缩机构部在活塞53，54与设置于缸73，74的内面上的缸衬筒73A，74A之间，形成2～6μm(微米)的间隙，流过该间隙的气体流入迷宫式槽70中，产生紊流，由此实现气体密封，形成所谓无润滑的迷宫式密封结构。另外，活塞53，54的前端外周缘部75加工成斜直线倒角，即C型倒角，另外，迷宫式槽70的开口端部76为尖角状态。
此外，作为第二结构，如图7所示，在第三级压缩部103与第四级压缩部104中，在活塞53，54的往复驱动的上止点，活塞53，54的后端78位于缸衬筒73A，74A内部长度L1处，另外，如图8所示，在下止点，活塞53，54的前端77位于缸衬筒73A，74A内部长度L2处。即，长度L1，L2指活塞53，54相对缸衬筒73A，74A发生位移时的摩擦距离。
还有，作为第三结构，如图9所示，在第二级压缩部102，铝制的缸72朝向排放板80，形成相同内径(直径为75mm)的均匀的圆筒内面81，沿该圆筒内面81具有往复运动的活塞52。活塞52按照一定间距具有多个由PTFE形成的活塞环83，进行与缸72的密封。如图10所示，活塞52的前端固定有活塞板84，支承前端部的活塞环83。
再有，作为第四结构，如图11所示，在第三级压缩部103和第四级级压缩部104中，活塞53，54分别通过连杆85，86，与轭1A，1B连接，通过上述电动机的旋转，在相应的缸73，74内部作往复运动。在活塞53与连杆85的连接，以及活塞54与连杆86的连接中，从相应的活塞53，54延伸的凸型连接部87，88与形成于连杆85，86上的凹型连接部89，90嵌合，可相互转动。标号91，92为分别设置于连杆85，86上的导向环。标号79，79A分别表示在凸型连接部87，88接触的位置，嵌入连杆85，86中的强度增强部件。
另外，作为第五结构，如图5和6所示，在第三级压缩部103和第四级压缩部104中，图12所示的活塞53，54的前端面为平直面。另外，前端外缘部75分别加工成斜直线倒角，即C倒角。
在上述的在先技术中，图5和6所示的第一结构具有下述问题，即活塞53，54使缸73，74的内面受到磨耗。具体来说，具有下述问题，即活塞53，54沿水平方向设置，在压缩机开始动作之前，在其重量的作用下，按照活塞53，54与缸衬筒73A，74A之间的间隙，朝向下方发生位移，与缸衬筒73A，74A的内面相接触，如果在该状态下，压缩机开始动作，则产生活塞53，54的前端部和迷宫式槽70的开口端部的棱边对缸衬筒73A，74A的内面进行刮削的现象。
此外，在上述的在先技术中，图7和8所示的第二结构具有下述问题，即活塞53，54使缸衬筒73A，74A的内面受到磨耗。具体来说，在活塞53，54的上止点和下止点，活塞53，54的端部77，78分别位于缸衬筒73A，74A内长度L1、L2处。由此，具有下述问题，即由于上述的活塞53，54朝向下方发生位移，故产生活塞53，54的前端部和后端部对缸衬筒73A，74A的内面进行刮削的现象。
还有，在上述的在先技术中，图9和10所示的第三结构具有下述问题，即由于缸72的内面为相同内径的均匀的圆筒内面，故为了增加压缩工序的排出容积，必须增加缸的内径与活塞的外径，这样必然导致较大的尺寸。
再有，在上述的在先技术中，图11所示的第四结构具有下述问题，即活塞与连杆的连接为凸型连接部与凹型连接部之间的嵌合连接，用于确保该嵌合连接部的加工精度的加工是非常麻烦的。另外，为了保持性能，必须采用强度增强部件。
另外，上述在先技术的第五结构具有下述问题，即活塞53，54使缸衬筒73A，74A的内面受到磨耗。具体来说，图12的活塞53(54)的前端面为平直面，前端外缘面75加工成C倒角，故产生因活塞53，54朝向下方发生位移，对缸衬筒73A，74A的内面进行刮削的现象，另外顶部间隙较大。

发明内容
本发明针对上述的问题，提供一种压缩式高压压缩机的压缩装置，其防止在先技术中的缸内面的磨耗，可提高排出容积，加工容易，顶部间隙减小，可使性能提高等。为此，作为用于解决上述课题的一个具体方案涉及下述高压压缩机，其具有压缩机构部，该压缩机构部通过马达的旋转，驱动活塞相对于缸往复运动，通过该驱动，将吸入的工作流体压缩，产生高压工作流体，上述压缩机构部在上述活塞的周面上，形成多个迷宫式槽，在其与上述缸的作用内面之间，形成无润滑的迷宫式密封结构，上述活塞的前端外缘部与上述迷宫式槽的开口端部为圆弧面。
另外，作为用于解决上述课题的一个具体方案，本发明涉及下述高压压缩机，其具有压缩机构部，该压缩机构部通过马达的旋转，驱动活塞相对于缸往复运动，通过该驱动，将吸入的工作流体压缩，产生高压工作流体，上述压缩机构部在上述活塞的周面上，形成多个迷宫式槽，在其与上述缸的作用内面之间，形成无润滑的迷宫式密封结构，上述活塞与上述缸处于下述位置关系，在上述活塞的往复驱动的上止点与下止点，上述活塞的前端外缘与后端外缘实质上不进入上述缸的作用内面。
此外，作为用于解决上述课题的一个具体方案，本发明涉及下述高压压缩机，其具有压缩机构部，该压缩机构部通过马达的旋转，驱动活塞相对于缸往复运动，通过该驱动，将吸入的工作流体压缩，产生高压工作流体，上述压缩机构部在上述缸的作用内面与上述活塞之间，形成无润滑的密封结构，在上述活塞上，形成前端较小直径部，在上述缸上，连续地形成较小直径压缩部和较大直径部，当上述活塞位于上止点时，上述活塞的前端较小直径部插入该较小直径压缩部，当上述活塞位于下止点时，该较大直径部在上述活塞的前端较小直径部的周围，形成压缩空间。
还有，作为用于解决上述课题的一个具体方案，本发明涉及下述高压压缩机，其具有压缩机构部，该压缩机构部通过马达的旋转，驱动活塞相对于缸往复运动，通过该驱动，将吸入的工作流体压缩，产生高压工作流体，上述压缩机构部在上述缸的作用内面与上述活塞之间，形成无润滑的密封结构，在上述活塞与连杆之间的连接中，延伸于上述活塞的后端的连接凸缘部通过弹簧而压靠于形成于上述连杆的连接空间内，上述活塞可相对上述连杆摆动。
再有，作为用于解决上述课题的一个具体方案，本发明涉及下述高压压缩机，其具有压缩机构部，该压缩机构部通过马达的旋转，驱动活塞相对于缸往复运动，通过该驱动，将吸入的工作流体压缩，产生高压工作流体，上述压缩机构部在上述缸的作用内面与上述活塞之间，形成无润滑的密封结构，上述活塞的前端与和该前端相对应的缸盖的内面形状实质上为相同的圆弧形状。
另外，作为用于解决上述课题的一个具体方案，本发明涉及下述压缩机，其包括多个由缸和活塞构成的压缩部，通过使气体依次通过各压缩部，对其进行压缩，之后进行供给，最终级的压缩部和最终级前一级的压缩部具有柱塞式活塞。
此外，本发明在上述压缩机中，最终级的压缩部的缸与在其内部作往复运动的活塞之间的沿直径方向的间隙，小于最终级的前一级的缸与在其内部作往复运动的活塞之间的间隙。
还有，本发明在上述压缩机中，最终级的前一级的压缩部的缸与在其内部作往复运动的活塞之间的沿直径方向的间隙在3～10μm的范围内。
再有，本发明在上述压缩机中，最终级的压缩部的缸与在其内部作往复运动的活塞之间的沿直径方向的间隙在2～8μm的范围内。
另外，本发明在上述压缩机中，在最终级的前一级的压缩部的缸的内部作往复运动的活塞的表面上形成有多个槽，该槽的深度B与该槽的宽度A的比(B/A)在0.2～0.5的范围内。
此外，本发明在上述压缩机中，上述压缩部由4级形成。
还有，本发明涉及下述压缩装置，其包括多个压缩部，该压缩部中的至少一个由柱塞式活塞型压缩机构成，并且上述多个压缩部通过连接管相串联，经前级的压缩部压缩过的工作流体送向后一级的压缩部，在该后一级的压缩部压缩，该压缩过程依次进行，从而形成高压的工作流体，上述柱塞式活塞型压缩机中的柱塞式活塞通过下述迷宫式密封件密封，该迷宫式密封件由多个迷宫式槽形成，并且该迷宫式槽的形成密度从压缩室侧朝向背压室侧减小，由此使密封特性改善。
再有，本发明涉及下述压缩装置，其包括压缩机构，其具有多个压缩部；驱动机构，其驱动该压缩机构；密封外壳，其内部设置有该驱动机构，并且其顶部与上述压缩机构紧密贴合，当上述密封外壳内部压力大于规定压力时打开的安全阀设置于该密封外壳的底部，从而可在不对装置进行分解清扫的情况下，将活动部的磨耗粉等从安全阀排出到装置外部。
另外，本发明涉及下述压缩装置，其多个往复压缩部中的至少1个往复压缩部由柱塞泵形成，上述多个往复压缩部连动，以多级对所需气体进行压缩，上述柱塞泵由活塞和连杆等构成，该活塞插入陶瓷形成的缸衬筒内部，该连杆与活塞连接，在上述缸衬筒与柱塞泵主体之间，设置有作为耐压结构部件的套筒，上述缸衬筒与套筒通过固定用螺栓固定于柱塞泵主体上。
此外，本发明在上述压缩装置中，在插入有连杆的连杆套筒与上述固定用螺栓之间，设置有板簧等的弹性缓冲部件。
还有，本发明在上述的压缩装置中，作为耐压结构部件的套筒在与固定用螺栓相接触的面上，开设有沿厚度方向贯通的1个或2个以上的压出槽。
再有，本发明在上述的压缩装置中，在连杆套筒上，形成有贯通的1个或2个以上的压出孔。
另外，本发明在上述的压缩装置中，为了设置活塞环与导向环，设于活塞上的活塞环槽和导向环槽中的任何一个或两者的宽度，大于环本身的宽度。
此外，本发明涉及下述压缩装置，其包括至少1对以上的相向的活塞，固定活塞的轭，以及在轭内部滑动的交叉滑决等，活塞的往复运动可从曲轴的旋转运转，通过止转棒轭(スロツチヨ-ク)机构转换，盖以夹持轭的方式固定设置，该盖在中间部设置有开口部，以不妨碍曲轴销的运动。
还有，本发明在上述的压缩装置中，上述盖以热压配合方式固定设置于轭上。
再有，本发明在上述的压缩装置中，在至少一对相对的位置未设置活塞，在上述位置，设置有固定于轭上的连杆，以及对连杆进行导向使其可往复运动的缸。
另外，本发明涉及下述压缩装置，其包括多个往复压缩部，对气体进行多级压缩，至少在第一级往复压缩部，设置有双重压缩结构，该结构包括第一压缩室和第二压缩室，将吸入第一压缩室而压缩的气体，排向第二压缩室，再次进行压缩后将其排出，将其送向下一级往复压缩部。


图1为作为本发明对象的1个实施例的压缩装置的平面图；图2为以剖面表示作为本发明对象的1个实施例的压缩装置中的各压缩机构部的平面图；图3为作为本发明对象的1个实施例的压缩装置中的轭与交叉滑块的局部平面图；图4为作为本发明对象的1个实施例的压缩装置的第一级压缩机构部的剖视图；图5为在先技术的第一结构的活塞的侧面图；图6为图5中的P圆放大图；图7为在先技术的第二结构的活塞的上止点与缸衬筒之间的关系图；图8为在先技术的第二结构的活塞的下止点与缸衬筒之间的关系图；图9为在先技术的第三结构的活塞与缸之间的关系图；图10为在先技术的第三结构的活塞的结构图；图11为在先技术的第四结构的连杆式活塞的结构图；图12为在先技术的第五结构的压缩部的结构图；图13为相对于在先技术的第一结构的、本发明的活塞的侧面图；图14为图13中的S圆放大图；图15为相对于在先技术的第二结构的、本发明的活塞上止点与缸衬筒之间的关系图；图16为相对于在先技术的第二结构的、本发明的活塞下止点与缸衬筒之间的关系图；图17为相对于在先技术的第三结构的、本发明的活塞的一个实施例的结构图；图18为相对于在先技术的第三结构的、本发明的活塞下止点与缸衬筒之间的关系图；图19为相对于在先技术的第三结构的、本发明的活塞上止点与缸衬筒之间的关系图；
图20为相对于在先技术的第四结构的、本发明的连杆式活塞的结构图；图21为相对于在先技术的第四结构的、本发明的另一实施例的连杆式活塞的结构图；图22为相对于在先技术的第五结构的、本发明的压缩部的结构图；图23为表示又一个实施例的主要部分的说明图；图24为以放大方式表示图23的局部的说明图；图25为表示4级压缩装置的结构的说明图；图26为表示图25所示的4级压缩装置中的驱动机构的说明图；图27为适用于说明还一个实施例的压缩装置的局部剖开的侧面图；图28为压缩机构的水平剖视图；图29为第四活塞的侧面图；图30为表示在按照等间距形成迷宫式槽的场合与以变化间距形成上述槽的场合的泄漏特性的图；图31为适合用于说明已有技术的压缩装置的局部剖开的侧面图；图32为图31的顶面图；图33为第四活塞的侧面图；图34为表示本发明的压缩装置的再一个实施例的剖面的说明图；图35为表示图34所示的本发明的压缩装置的第四级往复压缩部的实施例的剖面的说明图；图36为表示图34所示的本发明的压缩装置的第三级往复压缩部的实施例的剖面的说明图；图37为表示图34所示的本发明的压缩装置的第四级往复压缩部的又一实施例的剖面的说明图；图38为表示图34所示的本发明的压缩装置的第四级往复压缩部的又一实施例的剖面的说明图；图39A为表示作为图38所示的耐压结构部件的套筒的纵向剖面的说明图，图39B为作为图38所示的耐压结构部件的套筒的底面图；图40为装设有本发明所采用的活塞环和导向环的活塞的剖面的说明图；图41为装设有已有的活塞环和导向环的活塞的剖面的说明图；图42为表示已有的压缩装置的剖面的说明图；
图43为表示还一实施例的剖面的说明图；图44为图43所示的本发明的压缩装置中的轭，交叉滑块等的说明图；图45为表示图43所示的本发明的压缩装置中的轭，交叉滑块等的局部剖面的说明图；图46为图45所示的轭的侧面图；图47为表示本发明的再一个压缩装置的主要部分的说明图；图48为表示本发明的还一个实施例的压缩装置的主要部分的说明图；图49为表示图48所示的本发明的压缩装置的第一级往复压缩部的剖面结构的说明图；图50为表示已有的压缩装置的第一级压缩部的剖面结构的说明图；图51为已有的压缩装置的剖面说明图。
具体实施例方式
下面对本发明的实施例进行描述。由于本发明是以上述在先技术所示压缩式高压压缩机100的某特定部分作为发明点，故在本发明的实施例的描述中，与上述在先技术所示的高压压缩机100相同的部分，采用上述在先技术所示的高压压缩机100中所描述的标号。
图13和作为图13的S圆放大图的图14表示相对上述在先技术中的第一结构的本发明。即，该附图表示高压压缩机100中的压缩装置，该高压压缩机100具有压缩机构部，该压缩机构部相对缸73(74)，通过使马达旋转，以往复移动方式驱动活塞53(54)，通过该驱动，将所吸入的工作流体压缩，产生高压工作流体，上述压缩机构部在活塞53(54)的周面上，形成多个迷宫式槽70，在其于缸73(74)的作用内面，即缸衬筒73A，74A之间，形成无润滑的迷宫式密封结构，活塞53(54)的前端外缘部75与迷宫式槽70的开口端部76加工成圆弧面，作为圆弧面的适合的实施例，前端外缘部75为1R，开口端部76为0.3R，迷宫式槽70的截面呈宽度为1mm，深度为0.5mm的半圆形状。
由此，即使在活塞53，54因其重量，按照活塞53，54与缸衬筒73A，74A之间的间隙的量，朝向下方发生位移，而与缸衬筒73A，74A的内面相接触的情况下，仍可防止象在先技术那样，缸衬筒73A，74A的内面被活塞53(54)的前端外缘部75与迷宫式槽70的开口端部76磨耗的情况。
相对上述在先技术中的第一结构的本发明，是针对第三级压缩部103和第四级压缩部104给出的，但是只要在本发明的技术构思的范围内，就不限于此。
图15和图16表示相对上述在先技术中的第二结构的本发明。即，该附图表示高压压缩机中的压缩装置，该高压压缩机为压缩式高压压缩机100，它具有压缩机构部，该压缩机构部相对缸73(74)，通过使马达旋转，以往复移动方式驱动活塞53(54)，通过该驱动，将所吸入的工作流体压缩，产生高压工作流体，上述压缩机构部在活塞53(54)的周面上，形成多个迷宫式槽70，在其与缸73(74)的作用内面，即缸衬筒73A，74A之间，形成无润滑的迷宫式密封结构，在活塞53(54)与缸73，74之间的关系中，在活塞53(54)的往复式驱动的上止点和下止点处，活塞53(54)的后端外缘78和前端外缘77实质上嵌入缸73(74)的作用内面。
由此，即使在活塞53(54)于上止点和下止点位置，朝向下方发生位移的情况下，仍可防止象在先技术那样，活塞53，54的前端部与后端部刮削缸衬筒73A，74A的内面的现象。如图15所示，当活塞53，54位于上止点时，活塞53(54)的后端外缘实质上与缸73(74)的后端基本保持一致，另外，如图16所示，当活塞53，54位于下止点时，活塞53(54)的前端外缘实质上与缸衬筒73A，74A的前端基本保持一致，由此，可有效地使缸衬筒73A，74A的长度灵活地用于压缩行程与迷宫式密封结构。
相对上述在先技术的第二结构的本发明是针对第三级压缩部103和第四级压缩部104给出的，但是只要在本发明的技术构思的范围内，就并不限于此。
图17～19表示相对上述在先技术的第三结构的本发明。即，该附图表示高压压缩机中的压缩装置，该高压缩机为压缩式高压压缩机100，它具有压缩机构部，该压缩机构部，在相对活塞52的前端周围面，靠内方的周面上，形成保持活塞杆83和导向杆83A的槽，以可不设置在先技术的活塞板84。此外，相对缸72，通过使马达旋转，以往复移动方式驱动活塞52，通过该驱动，将所吸入的工作流体压缩，产生高压工作流体，上述压缩机构部在缸72的作用内面与活塞52之间，形成无润滑密封结构，另外，活塞52在较大直径部82的前端部形成前端较小直径部93，在缸72上，连续地形成有较小直径压缩部94和较大直径压缩部96，当活塞52位于上止点时，活塞的前端较小直径部93几乎刚好插入该较小直径压缩部94，当活塞52位于下止点时，该较大直径压缩部96在活塞的前端较小直径部93的周围，形成压缩空间95。作为实施例，较小压缩部94的内径与在先技术的图9的缸72的内径相同，为75mm，较大直径压缩部96的内径比较小直径压缩部94的内径约大10％，为80mm。
由此，较大直径压缩部96作为第一压缩部，较小直径压缩部94作为第二压缩部发生作用，从而形成二级压缩结构。另外，由于具有压缩空间95，故可增加压缩容积即排除容积，比如，象使1天的排出气体流量从100标准立方米(Nm3/天)增加到200标准立方米(Nm3/天)的场合等那样，可有效地使气体吸入量增加，使从压缩机排出的气体排出量加大。另外，由于可在不改变缸72的外径的情况下，使容积增加，故压缩机的尺寸不会加大。对活塞52的前端外缘97与缸72的较小直径压缩部94的入口外缘98进行圆弧面倒角加工，从而防止活塞52与缸72之间发生划伤。
相对上述在先技术的第三结构的本发明是针对第二级压缩部102给出的，但是只要在本发明的技术构思的范围内，就并不限于此，只要第一级压缩部101为单动压缩机构，就可采用本发明的结构。
图20和图21表示相对上述在先技术的第四结构的本发明。图20表示高压压缩机中的压缩装置，该高压压缩机为压缩式高压压缩机100，它具有压缩机构部，该压缩机构部相对缸73、74，通过使马达旋转，以往复移动方式驱动活塞53、54，通过该驱动，将所吸入的工作流体压缩，产生高压工作流体，上述压缩机构部在缸73、74的作用内面，即缸衬筒73A，74A与活塞53，54之间形成无润滑密封结构，在活塞53，54与连杆85，86的连接中，延伸于活塞53，54的后端的连接凸缘部120在形成于连杆85，86中的连接空间121内，受到弹簧122的推压，使活塞53，54可相对连杆85，86摆动。
由此，通过借助弹簧将连接凸缘部120压靠于连接空间121内部，可吸收加工尺寸的误差，无需在先技术中为正确保持嵌合连接部而进行的高精度加工，也不存在设置强度增强部件的必要性等，此外也容易进行装配。
为了使活塞53，54产生摆动，故压靠于连杆85，86上的连接凸缘部120的接触面120A呈球面状。
图21表示本发明的另一实施例。该实施例与图20的结构的不同之处在于设置有稳定板123，其一端部插入弹簧122中，用该稳定板123推压连接凸缘部120。由此，可使弹簧122对连接凸缘部120的推压保持稳定。
相对上述在先技术的第四结构的本发明是针对第三级压缩部103和第四级压缩部104给出的，但是只要在本发明的技术构思的范围内，就并不限于此。
图22表示相对上述在先技术的第五结构的本发明。即，该附图表示高压压缩机中的压缩装置，该高压压缩机为压缩式高压压缩机100，它具有压缩机构部，该压缩机构部相对缸73，74，通过使马达旋转，以往复移动方式驱动活塞，通过该驱动，将所吸入的工作流体压缩，产生高压工作流体，其特征在于，上述压缩机构部在缸73，74的作用内面，即缸衬筒73A，74A与活塞53，54之间，形成无润滑密封结构，该活塞53，54的前端的凸形状，与和该前端相对应的缸盖部73B，74B的内面凹形状为实质上相同的圆弧面形状123。
由此，也没有下述现象，可提高可靠性，该现象指在在先技术中所产生的，活塞53，54朝向下方发生位移，从而刮削缸衬筒73A，74A的内面的现象。另外，可使活塞前端与缸盖部的顶部之间的间隙较小，使压缩性能提高。
相对上述在先技术的第五结构的本发明是针对第三级压缩部103和第四级压缩部104给出的，但是只要在本发明的技术构思的范围内，就并不限于此。
按照本发明，可提供下述压缩式高压压缩机的压缩装置，其可防止缸衬筒内面发生磨耗，使排除容积提高，加工容易，可使顶部间隙减小，从而可提高性能等。
下面对再一个实施例的压缩装置进行描述。该压缩装置为下述4级压缩装置，已通过US5033940号专利等，为公众所知，目前，如图25所示，该压缩装置按照在与4个往复压缩部301，302，303，304垂直的轴305，306上作往复运动的方式设置，从往复压缩部301依次地增加压力，使往复压缩部304形成最终级的高压压缩部。
在上述4级压缩装置中，一对相对的活塞251，253与轭261A连接，按照横切轴306的方式可移动地设置于轭261A的内部的交叉滑块262A通过曲轴销263，与曲轴264连接。此外，另一对相对的活塞252，254与下述轭261B连接，该轭261B与轭261A的方向错开90°，按照横切轴305的方式可移动地设置于轭261B的内部的图中未示出的交叉滑块也通过曲轴销263与曲轴264连接。
因此，如果通过图中未示出的电动马达等，使曲轴264旋转，使曲轴销263绕曲轴264旋转，则由于在轭261A中，交叉滑块262对应于轴305的方向的曲轴销263的位移而移动，轭261A对应地沿轴306的方向移动，故一对活塞251，253仅仅沿轴306的方向作往复运动。
由于在轭261B中，图中未示出的交叉滑块对应地沿轴306的方向移动，轭261B对应地沿轴305的方向移动，故一对活塞252，254仅仅沿轴305的方向作往复运动。
此外，为了能够由曲轴264的恒速旋转，变换为活塞251，252，253，254的顺畅的往复运动，交叉滑块262必须在轭261内部顺畅地滑动，因此，比如，如图26所示，将滚动轴承265设置于轭261与交叉滑块262之间。
还有，最终级往复压缩部304中的活塞254采用表面具有迷宫式密封槽(未图示)的柱塞式活塞，活塞环251A，252A，253A分别嵌入其它的往复压缩部中的活塞251，252，253，在其与缸之间实现密封。
但是，在下述场合，在进行第三级的压缩的往复压缩部303中，必须通过活塞253，将3MPa左右的氮气加压压缩到10MPa左右，该场合指通过上述结构的4级压缩装置，向作为气体注射用罐的高压贮气瓶中，将比如，氮气加压压缩到标准的30MPa后，填充该气体，但是活塞253中的活塞环253A产生磨耗，使往复压缩部303的密封性能下降，由此具有下述问题，即①无法获得所需的高压，②不能够供给所需量的氮气。
即，为了提高密封性能，即使在活塞环253A采用硬质的，并且润滑性优良的聚四氟乙烯纤维等树脂形成的活塞环的情况下，由于活塞253是在使活塞环253A与往复压缩部303的缸201相接触的同时，进行往复运动，故也难于避免其磨耗。因此，活塞环253A的使用时间越长，其磨耗量越大，会在其与往复压缩部303的缸201之间产生间隙，无法获得所需的高压。另外，由于压力较高，还会产生下述问题，即使从微小的间隙泄漏出的量也较多，也无法确保所需量的供给，必须防止第三级往复压缩部303的密封性能的降低。
下面参照图23～图26，对可解决上述已有技术的问题的压缩装置进行描述。
图23为氮气用的本发明的4级压缩装置300的第三级往复压缩部303的说明图，在缸201的内部柱塞式活塞202作往复动作，从而可对吸入压缩室303S的氮气进行压缩。
另外，当柱塞式活塞202按照将压缩室303S的容积扩大的方式后退时，该压缩室303S通过阀机构203，与第二级往复压缩部302的压缩室302S连通，当柱塞式活塞202按照将压缩室303S的容积缩小的方式前进时(下面将该动作称为“压缩动作”)，该压缩室303S通过阀机构204，与第四级往复压缩部304的压缩室304S连通。
此外，缸201与柱塞式活塞202按照沿直径方向的间隙整体在3～10μm的范围内的方式形成，其防止柱塞式活塞202作压缩动作时的压缩室303S的压力损失，并且使自缸201与柱塞式活塞202之间的间隙泄漏的气体量减少，使供向往复压缩部304的压缩室304S的气体量不会出现不足。
从压力损失等的观点来说，缸201与柱塞式活塞202之间的直径方向的间隙越小越好，但是，由于直径为22mm(另外，往复压缩部301的直径为78mm，往复压缩部102的直径为39mm)的缸201与柱塞式活塞202之间的间隙若小于3μm，则需要与此相应的高精度，故制造成本增大，这样是不利的，由于即使在3μm以上的间隙的情况下，仍可通过第四级的压缩部304中的压缩，充分地压缩到规定的30MPa，故上述间隙也可大于3μm。
另外，即使在柱塞式活塞202的表面上设置后述的迷宫式密封槽205的情况下，如果在缸201与柱塞式活塞202之间，具有大于10μm的间隙，则从该间隙泄漏的气体量也会过多，并且供向第四级的往复压缩部304的压缩室304S的气体量不足，不能加压到规定的10MPa左右而供给压缩室304S。
因此，如上所述，缸201与柱塞式活塞202在直径方向的间隙设置在3～10μm的范围内。
在柱塞式活塞202的表面上，迷宫式密封槽205按照4mm的间距，设置有多个，比如7个，密封效果很高。
各迷宫式密封槽205按照下述方式设计，该方式为其深度200B在0.2～0.5mm的范围内，宽度200A为1.0mm，并且深度200B与宽度200A之比在0.2～0.5的范围内。
如果深度200B与宽度200A之比小于0.2，则槽内部的压力变化较小，难于产生涡流，具有密封性变差的缺陷，如果上述比例大于0.5，则压缩流体效果变小，具有形成与没有槽的场合相同的密封性能的缺陷，故迷宫式密封槽205按照深度200B/宽度200A的比在0.2～0.5的范围内的方式设计。
另外，构成第四级往复压缩部304的缸206，与在其内部进行往复动作，对吸入压缩室304S的氮气进行加压压缩的柱塞式活塞254之间的沿直径方向的间隙整体在2～8μm的范围内(参照图25)。
从压力损失等的观点来说，该缸206与柱塞式活塞254之间的沿直径方向的间隙也是越小越好，但是由于当使直径为13mm的缸206与柱塞式活塞254之间的间隙小于2μm时，要求与此相应的较高的精度，故制造成本加大，这样是不利的，由于即使在具有大于2μm的间隙的情况下，也可充分地将经加压压缩到10MPa，从往复压缩部303供给的氮气，加压压缩到规定的30MPa，故上述间隙也可大于2μm。
但是，如果缸206与柱塞式活塞254之间具有大于8μm的间隙，则即使在柱塞式活塞254的表面上设置有迷宫式密封槽的情况下，仍具有下述缺陷，即从该间隙泄漏的气体量过多，不但不能够将氮气加压压缩到规定的30MPa左右，而且不能够在规定的时间内供给规定量的高压氮气。
因此，按照前述方式，使缸206与柱塞式活塞254沿直径方向的间隙在2～8μm的范围内。
另外，在该柱塞式活塞254的表面上也形成有多个未图示的迷宫式密封槽，其与缸206之间的密封效果很高。
另外，第四级往复压缩部304中的缸206与柱塞式活塞254之间的沿直径方向的间隙，小于第三级往复压缩部103中的缸1与柱塞式活塞202之间的间隙，可防止压力损失或泄漏的气体量增加。
此外，其它的结构基本上与图25，26所示的已有的压缩装置相同。
因此，按照上述结构的本发明的4级压缩装置，在往复压缩部301的压缩室301S，往复压缩部302的压缩室302S，往复压缩部303的压缩室303S，往复压缩部304的压缩室304S中，依次对氮气进行加压压缩，在该气体填充到气体注射用等的高压贮气瓶的场合，当在高压的往复压缩部303的压缩室303S和往复压缩部304的压缩室304S中进行加压压缩时，自缸与柱塞式活塞之间的间隙泄漏的氮气量很少，可容易地获得规定的高压，并且还使填充时间缩短。
还有，本发明不限于上述实施例的形式，在不脱离权利要求所述的范围内，可有各种变换形式。
如上所述，根据本发明的压缩装置，由于可防止主要获得规定的高压的后级压缩部的气体泄漏，故可以快速地将氮气等加压压缩到例如30MPa的高压并供给。
下面对又一实施例的压缩装置进行描述。该压缩装置，以往是在将天然气体等的工作流体填充于天然气体机动车的气体高压贮气瓶等中时，通过压缩装置等将该工作流体进行高压压缩并进行填充的。
针对上述的压缩装置，人们提出了各种结构的方案，图31所示的结构也为其中的一个。图32表示其顶面图。
该压缩装置的顶部设置有压缩机构502，其底部设置有驱动机构503，其设置于密封箱504内。
箱504内部的空间与压缩机构502的背压室连通而形成。这样，形成下述结构，在该结构中，从吸入口510吸入的工作流体经压缩室压缩，从排气口514，朝向装置外部排出。
压缩机构502由对工作流体进行压缩的第一～四压缩部500A，500B，500C，500D构成，它们分别配设在十字位置。另外，第一～四压缩部500A～500D分别具有图中未示出的第一～四活塞。
工作流体在经第一压缩部500A压缩的同时，传送给第二压缩部500B，在经第二压缩部500B压缩的同时，传送给第三压缩部500C。按照上述方式，在依次经过压缩的同时，传送给第四压缩部500D，经该第四压缩部500D最终压缩，从排气口514排出。
此时，若各压缩室的工作流体通过活塞与接纳该活塞的活塞缸之间的空间，朝向背压室一侧流动时，则各压缩部500A～500D的压缩效率降低。
再有，在下面的描述中，活塞与活塞缸之间的空间定义为间隙，流过该间隙，朝向背压室一侧流动的工作流体定义为活塞泄漏。因此，活塞泄漏沿活塞的侧面(滑动面)流动。
于是，在第一～三活塞中，比如，设置有O型密封圈等接触型密封件，在最终级的第四活塞521上，设置有作为图33所示的非接触型密封件的迷宫式密封件523，从而抑制该活塞泄漏。
在图33所示的迷宫式密封件523为形成于第四活塞521的滑动面上的槽的深度约为数百微米的环形槽(定义为迷宫式槽)，多个迷宫式槽按照等间距设置，从而使密封特性提高。
在箱504的侧面，设置有安全阀505。设置该安全阀505是为了防止下述不可预测的情况，该情况指由于不可予期的原因，箱504内部的压力变得异常高，如果保持该状态，箱504便会发生变形，产生裂缝等。
即，如果箱504内部的压力达到规定压力，则该安全阀505打开，防止在今后产生上述的不测情况。
但是，为了提高迷宫式密封件523的密封特性，必须增加迷宫式槽的数量，或增加迷宫摔槽的形成密度，然而，在增加迷宫式槽的数量的场合，与增加迷宫式槽的密度的场合，具有迷宫式槽的形成成本相应地导致制品成本上升的问题。
由于迷宫式槽被等间距设置，故当第四活塞521的长度决定时，则会必然地决定可形成的迷宫式槽的数量，难于实现更高的密封特性。
如果长时间地使用上述压缩装置，则产生下述情况，即设置于第一～三活塞中的O型密封圈等接触形密封件或活塞杆等活动部渐渐地发生磨耗，或工作流体中所包含的水分发生冷凝等，形成水滴。
由于上述的磨耗粉与水滴等贮藏于箱504的底部，故为了去除它们，只能分解清扫该压缩装置，在维修的容易度方面会产生问题。
于是，下面参照图27～图30，对本发明的下述压缩装置进行描述，该压缩装置不增加迷宫式槽的数量，可以更高的效率减小活塞泄漏，并且可容易地进行维修。图27表示本发明的压缩装置的局部剖开的侧面图，图28表示压缩机构的水平剖面图，图29表示第四活塞的侧面图。
压缩装置的顶部设置有压缩机构402，其底部设置有接纳于密封箱404内的驱动机构403。
从吸入口410供给的天然气等工作流体供向箱404内的空间，该箱404内的空间与兼作压缩机构402的工作流体的供给室的背压室411连通。
另外，形成下述结构，在该结构中，从背压室411供向压缩室的工作流体经该压缩室压缩，从排出口414，朝向装置外部排出。
此外，在箱404的底部406，沿垂直向下方向设置有安全阀405。
压缩机构402按照下述方式形成，该方式为对工作流体进行压缩的第一～四压缩部A～D分别呈十字位置设置，第一～四压缩部A～D分别具有第一～4活塞421A～421D。
第一活塞421A与第三活塞421C通过活塞杆412连接，第二活塞421B与第四活塞421D通过活塞杆413连接，相应的活塞连动，沿同一方向作往复运动。
活塞杆412，413设置于各活塞412A～421D的背压室411一侧。
在第一活塞421A上，设置有将背压室411与第一压缩室422A连通的图中未示出的进气口，在该进气口的中途，设置有图中未示出的进气侧止回阀。
另外，各压缩室422A～422D通过连接管430连接，在该连接管430上，分别设置有图中未示出的进气侧止回阀和排气侧止回阀。
各活塞421A～421D的相位依第一压缩部A→第二压缩部B→第三压缩部C→第四压缩部D的顺序，分别按向后一级压缩部而落后45°，另外，各活塞421A～421D的直径随着向后一级压缩部靠近而逐渐减小。因此，各压缩室422A～422D也会减小。
此外，在第一活塞421A朝向背压室411侧移动时，进气例止回阀打开，该背压室411一侧的工作流体被吸入第一压缩室422A受到压缩。当然，在压缩时，进气侧止回阀关闭。
由此，工作流体在经第一压缩部A压缩的同时，送向第二压缩部B，在经第二压缩部B压缩的同时，送向第三压缩部C。按照上述方式，工作流体在依次被压缩的同时，送向第四压缩部D，经该第四压缩部D最终压缩，从排出口414排出。
此时，为了抑制各压缩室422A～422D的工作流体流过间隙而造成的活塞泄漏，形成下述的柱塞式活塞，在该柱塞式活塞中，在第一，二活塞421A，421B上，设置有比如O型密封圈等接触形密封件423A，423B，在第三，四活塞421C，421D上，设置有图29所示的迷宫式密封件423C，423D。
图29所示的第四活塞421D的迷宫式密封件423D为下述迷宫式槽，该槽由形成于第四活塞421D的滑动面上的槽的深度约为数百微米的环状槽形成，该迷宫式槽的密度按照从第四压缩室422D一侧朝向背压室411一侧减小的方式形成。
此外，在本说明书中，将迷宫式槽的密度相同的场合称作“等间距”，将密度发生变化的场合称作“不规则间距”。
图30为对迷宫式槽的数量相同时的等间距(实线)与不规则间距(虚线)的密封特性进行比较的图，纵轴表示工作流体的流速，横轴表示距第四压缩室422D的活塞作用面的距离。在本实施例中，间距指自第四压缩室422D一侧，朝向背压室411一侧以等差级数的方式形成的概略密度。
最靠近背压室411一侧的迷宫式槽距离约为0.242mm，图30中的区域P表示该迷宫式槽与背压室411之间的间隙区域的流速。
从图30可知，由于采用不规则间距，至少可使区域P的流速减小。另外，由于间隙在等间距或不规则间距的场合均相等，故流速减小意味着活塞泄漏受到抑制。
按照上述方式，通过形成不规则间距，活塞泄漏受到抑制，经分析，其是由于下述原因造成的。
一般，泄漏是由于工作流体从高压侧朝向低压侧流动而产生的，其泄漏量基本上由压力差和传导性确定。即，即使在相同泄漏通路的情况下，如果压力差较大，则泄漏量较大，另外即使在相同压力差的情况下，如果传导性较小，则泄漏量较大。
在本发明的场合，压力差为第四压缩室422D与背压室411之间的压力差。此外，传导性可解释为工作流体从第四压缩室422D朝向背压室411流动时的流动阻力的倒数，为了减小该传导性，可增加迷宫式槽的数量或加大其密度。
此外，在迷宫式密封件423D中，由于流过间隙的工作流体因迷宫式槽而发生膨胀，使与邻接的低压侧的迷宫式槽的压力差减小，由此，抑制工作流体的流动量。
因此，可这样进行解释，即由于第四压缩室422D一侧的迷宫式槽的密度大于背压室411一侧，在该高密度区域，高效率地(急剧地)产生压降，从而活塞泄漏受到抑制。
该情况相当于第四压缩室422D与背压室411之间的传导性实质上减小，可知道，通过上述的不规则间距，获得下述效果，该效果指与使迷宫式槽的数量或形成密度增加相同的效果。
此外，即使在第三压缩室中采用柱塞式活塞的情况下，通过采用与上述相同的不规则间距的迷宫式密封件，可获得相同的效果。
下面对上述结构的压缩装置的维修进行描述。按照上述方式，在压缩装置中设置有多个活动部，随着运转的进行，该活动部发生磨耗，磨耗粉存贮于箱404的底部406，另外具有工作流体包含水分的情况，上述的水分在箱404内部发生冷凝，形成水滴，存贮于箱404的底部。于是，在过去，通过分解清扫，将它们去除。
但是，在本发明中，安全阀405设置于箱404的底部406上，并且朝向下方设置。这样，在存贮有磨耗粉等时，可人为地将箱404的内部的压力提高，将安全阀405打开，从而将该磨耗粉等与工作流体一起，排到装置外部。
当然，在由于未预料的原因，箱404内部的压力变得异常高时的情况下，由于安全阀405打开，该磨耗粉等此时也会排出到装置外部。
因此，即使不分解清扫，也可对箱404的内部进行清扫，使维修性大大提高。
此外，在上述描述中，以压缩装置由无油机构构成为前提，但是本发明不限于此情况。
在此情况下，由于在底部406设置安全阀405，如果打开该安全阀405，则会产生下述担心，即将油排出到装置外部，使装置外部受到污染，或将油浪费掉。
相对装置外部受到污染的问题，可单独设置下述存储槽(图中未示出)，其存储从安全阀405排出的油。
另外，如后面所述，油浪费的问题本质上是无意义的。即如果将包含磨耗粉等的油作为润滑剂继续使用，则该磨耗分等附着于活动部等上，产生比如，将活塞卡住等严重危害。因此，即使在进行分解清扫的情况下，油也必须进行更换。
按照上面描述的方式，由于迷宫式槽的形成密度从压缩室侧朝向背压室侧减小，故可高效率地提高密封特性。
另外，由于安全阀设置于密封箱的底部，故可在不对装置进行分解清扫的情况下，将活动部的磨耗粉等从该安全阀，排出到装置外部，使维修性能提高。
下面对再一个实施例的压缩装置进行描述。在过去公开了下述结构，在该结构中，该压缩装置随着压缩级数的增加，往复压缩部，即缸与活塞形成的压缩部越靠近高压侧，缸与活塞的直径越小，并且配置成L型，V型，W型，半星型，相对平衡型等形式，使各压缩部按照以所需相位错开的行程动作的方式，与曲轴连接、连动，由此通过电动机等驱动源使进行多阶段压缩动作的机构运转(日本机械学会昭和45年9月15日《机械工学便览》第一0编第三0～32图等)。
此外，目前，下述压缩装置700已公知，如图42所示，该压缩装置700将4个往复压缩部701，702，703，704配置成在相垂直的轴705，706上往复运动的方式，并且从往复压缩部701依次形成高压，使往复压缩部704形成最终级的高压压缩部。
还有，在上述压缩装置700中，1对相对的活塞651，653与轭601A连接，另一对相对的活塞652，654与下述轭601B连接，该轭601B按照与轭601A的方向错开90°的方式设置，通过图中未示出的电动机部的电动马达等，使曲轴655旋转，使曲轴销656绕曲轴655旋转，使一对活塞651，653仅仅沿轴706的方向作往复运动，使另一对活塞652，654仅仅沿轴705的方向往复运动。在本实例中，第四级往复压缩部704由柱塞泵构成。
目前，上述往复压缩部704是将活塞654插入缸658内而构成的。由于考虑到线膨胀系数，表面加工等，缸658由陶瓷形成，故具有抗压强度较弱的问题，另外具有下述问题，即产生振动，或缸658产生活动而受到损伤，或缸658与活塞654之间的间隙精度降低，从而使性能降低等，缺乏可靠性。
于是，针对由多个级将氮气等所需气体压缩到高压状态的至少1个往复压缩部由柱塞泵形成的压缩装置，本发明提供一种压缩装置，该压缩装置使柱塞泵的缸的抗压强度提高，并且解决了下述问题，使耐久性提高，可靠性较高，该问题指产生振动，或缸产生活动而受到损伤，或缸与活塞之间的间隙精度降低，从而使性能降低等已有的柱塞泵的问题，另外本发明提供一种压缩装置，其针对设置有活塞环和导向环的活塞(比如，活塞51)，使活塞环与导向环的PV值降低，使机械损失减少，可靠性提高。
下面根据图34～图40，对本发明的实施例进行具体描述。图34为表示本发明的压缩装置的还一个实施例的剖面的说明图，图35为表示图34所示的本发明的压缩装置的第四级往复压缩部(柱塞泵)的剖面的说明图，图36为表示图34所示的本发明的压缩装置的第三级往复压缩部(柱塞泵)的剖面的说明图。
此外，在这些附图中，由与上述图42中的标号相同的标号表示的部分为具有已有技术中所描述的部分相同的功能的部分，在不妨碍本发明的理解的范围内，省略对其的描述。
如图35所示，图34所示的本发明的压缩装置700A的第四级往复压缩部(柱塞泵)704由活塞654和连杆602(将活塞654与轭601B连接的连接杆)等构成，该活塞654插入由陶瓷形成的缸衬筒601内部，该连杆602与活塞654连接，上述缸衬筒601与柱塞泵主体603之间设置有作为耐压结构部件的套筒604。此外，上述缸衬筒601与套筒604通过将固定用螺栓605拧入柱塞泵主体603而实现固定。
如图36所示，图34所示的本发明的压缩装置700A的第三级往复压缩部(柱塞泵)703由活塞653和连杆602a(将活塞654与轭601A连接的连接杆)等构成，该活塞653插入由陶瓷形成的缸衬筒601a内部，该连杆602a与活塞653连接，在上述缸衬筒601a与柱塞泵主体603a之间，设置有作为耐压结构部件的套筒604a。此外，上述缸衬筒601a与套筒604a通过将固定用螺栓605a拧入柱塞泵主体603a而实现固定。
如图35、图36所示，作为设置有作为耐压结构部件的套筒604，604a，通过固定用螺栓605，605a，将缸衬筒601，601a与套筒604，604a分别固定于柱塞泵主体603，601a上，由此可使由陶瓷形成的缸衬筒601，601a的抗压强度提高。而且，可提供下述的压缩装置，该压缩装置通过形成这样的结构的柱塞泵，不产生下述情况，耐久性提高，可靠性高，该情况指产生振动，或缸衬筒601，601a产生活动而受损伤，或缸601，601a与活塞654，653的间隙精度降低，从而使性能下降的情况。
图37为表示本发明的压缩装置的第四级往复压缩部的还一个实施例的剖面的说明图。如图37所示，在本实例的第四级往复压缩部(柱塞泵)704a中，除了在插入有连杆602的连杆套筒606与上述固定用螺栓605之间，设置有板簧等弹性缓冲部件607以外，按照与图35所示的第四级往复压缩部704相同的方式形成。由于在连杆套筒606与固定用螺栓605之间，设置有板簧等弹性缓冲部件607，故缸衬筒601，套筒604的活动受到进一步抑制，使振动降低，可靠性进一步提高。
图38为表示本发明的压缩装置的第四级往复压缩部的再一个实施例的剖面的说明图。如图38所示，在本实例的第四级往复压缩部(柱塞泵)704b中，作为耐压结构部件的套筒604b在与固定用螺栓605相接触的面上，按照沿套筒604b的厚度方向贯通的方式，形成1个压出槽608(参照图39A、图39B)。此外，在连杆套筒606a上，使套筒606a从上方朝向下方贯通而设有两个压出孔609。
图39A表示套筒604b的纵向剖面，图39B表示下述压出槽608，该压出槽608按照沿套筒604b的厚度方向贯通的方式，形成于套筒604a与固定用螺栓605相接触的面上。标号610表示形成于套筒604b的内壁面上的环形槽。
套筒604b与柱塞泵主体603之间的气体经过压出槽608之后，通过压出孔609，如箭头所示，排到本发明的压缩装置内部。另外，缸衬筒601与套筒604之间或连杆602与连杆套筒606a之间的气体也均同样地经过压出孔609，排到本发明的压缩装置内部。按照此方式，可防止缸背后的压力的上升，另外，可防止连杆602与连杆套筒606a之间的压力的上升，由于活塞654顺利地运动，故使输入降低，防止活塞654卡住等，可靠性提高。
图41为表示安装有活塞环与导向环的已有活塞(比如，图42的活塞651)的剖面的说明图。如图41所示，活塞环611和导向环612按照下述方式安装，该方式为它们分别刚好接纳于设置在活塞651上的活塞环611a和导向环槽612a中。
图40为表示安装有活塞环与导向环的，本发明所采用的活塞651a的剖面的说明图。如图40所示，活塞环611按照下述方式安装，该方式为其接纳于其宽度大于活塞环611的宽度的活塞环槽611b中。导向环612按照刚好嵌入的方式接纳于导向环槽612a中。
通过上述结构，在活塞651a作往复运动时，活塞环611也在活塞环槽611b中，按照箭头所示的方式作往复运动，故可使作用于活塞环611上的负荷减小，与图41所示的活塞651的场合相比较，可降低PV值，可减小机械损失。对于导向环612与导向环槽612a，其可按照与活塞环611及活塞环槽611b相同的方式构成。
另外，由于本发明不限于上述的实施例，故在不脱离权利要求请求保护的范围所述范围内，可实施各种变形。
比如，也可形成具有下述结构的压缩装置，该结构指多个往复压缩部按照L型，V型，W型，半星型，相对平衡型等形式设置，或使3个或5个以上的往复压缩部按照星型的形式设置。
这样在缸与柱塞泵主体之间设置作为耐压结构部件的套筒，通过固定用螺栓将上述缸衬筒与套筒固定于柱塞泵主体上，由此使柱塞泵的缸的抗压强度提高，并且可防止下述情况，该情况指产生振动，或缸产生活动而受到损伤，或缸与活塞之间的间隙精度降低，从而使性能下降等情况，因此，可提供使耐久性提高的、高可靠性的压缩装置。
由于在插入有连杆的连杆套筒与上述固定用螺栓之间，设置有板簧等弹性缓冲部件，故缸衬筒、套筒的运动进一步受到抑制，使振动减小，可靠性进一步提高。
由于作为耐压结构部件的套筒在与固定用螺栓相接触的面上，按照沿厚度方向贯通的方式，形成有1个或2个以上的压出槽，故可防止缸背后的压力上升，降低输入，防止活塞卡住等，使可靠性提高。
由于按照贯通连杆套筒的方式，开设有1个或2个以上的压出孔，故可防止连杆套筒与连杆之间的压力上升，由于活塞平滑地运动，故可降低输入，另外防止将活塞卡住，可靠性提高。
通过使环本身的宽度大于为了设置活塞环和导向环而设置于活塞上的活塞环槽与导向环槽中的某一个或两者的宽度，故可减小活塞环与导向环的PV值，可减小机械损失。
下面对还一个实施例的压缩装置进行描述。在这里，参照图42对已有的压缩装置进行描述。在该压缩装置700中，1对相对的活塞651，653与轭601A连接，在该轭601A内部，按照可横切轴706而移动的方式设置的交叉滑块602A，通过曲轴销656，与曲轴655连接。另外，另一对相对的活塞652，654与和其方向与轭601A错开90°而设置的轭601B连接，在该轭601B内部，按照可横切轴705而移动的方式设置的交叉滑块602B通过曲轴销656，与曲轴655连接。
此外，如果通过图中未示出的电动马达等，使曲轴655旋转，使曲轴销656绕曲轴655旋转，则在轭601A中，交叉滑块602A随着轴705的方向的曲轴销656的位移而相应移动，轭601A相应地沿轴706的方向移动，使一对活塞651，653仅仅沿轴706的方向作往复运动。
另外，在轭601B中，交叉滑块602B对应地沿轴706的方向运动，轭601B沿轴705的方向对应移动，故一对活塞652，654仅仅沿轴705的方向作往复运动。
此外，为了能够从曲轴655的恒速旋转，变换到活塞651，652，653，654的平滑的往复运动，交叉滑块602A必须在轭601A内部顺畅地滑动，交叉滑块602B必须在轭601B内部顺畅地滑动。因此，在滑动部上填充润润剂使用。
但是，由于在压缩装置700中，轭601A与交叉滑块602A的滑动部，轭601B与交叉滑块602B的滑动部处于开放状态，故运转中润滑剂会飞散，具有向滑动部供给的润滑剂变得不够的问题。当向滑动部供给的润滑剂不足时，在长期运转中，就不能够抑制振动，磨耗等，使可靠性降低。
在相对的位置不具有活塞的压缩装置的场合，在运转中，在位于与上述位置相对的一侧的活塞的轴容易产生摆动，如果活塞的轴产生摆动，就会产生卡住等不利影响，故具有可靠性降低的问题。
于是，本发明提供一种压缩装置，其防止由多级将氮气等所需气体压缩到高压状态的压缩装置运转中的润滑剂的飞散，抑制振动，噪音，磨耗等，可靠性高，另外本发明提供一种压缩装置，其即使在相对的位置不具有活塞的情况下，仍能抑制运转中上述活塞轴的摆动的发生，可靠性高。
下面根据图43～图47对本发明的实施例进行具体描述。图43为表示本发明的压缩装置的实施例的主要部分的说明图，图44为图43所示的本发明的压缩装置的轭，交叉滑块等的说明图，图45为表示图43所示的本发明的压缩装置的轭，交叉滑块等的局部剖面的说明图，图46为图45所示的轭的侧面图，图47为表示本发明的另一压缩装置的主要部分的说明图。
图43所示的本发明的压缩装置900A按照下述方式设置，该方式为使4个往复压缩部901，902，903，904在相垂直的轴905，906上往复运动，经各往复压缩部压缩的气体经管路805～808传送，按照从往复压缩部901，到往复压缩部904的顺序，压力依次增加，并且中间部设置有开口部909的盖810按照分别夹持轭801A和801B的方式固定设置。下面对轭801A的场合进行描述，而轭801B与轭801A相同。
如图44～46所示，盖801A的开口部809按照下述方式设置在中间部，该方式为在装置的运转中，开口部809的端部与曲轴销803相接触，不妨碍曲轴销803的运动。如图46所示，盖810的除了开口部809以外的部位按照夹持轭801A的方式固定设置，以便盖住轭801A的开口部。
盖810的材质可为金属，也可为陶瓷、FRP、工程塑料等非金属，或它们的组合，其不受特别限定。最好采用下述工程塑料，其具有可抵抗装置运转中的温度，压力等物理、机械特性，并且对压缩的气体具有抵抗性，具有耐润滑剂性。
在图45中，标号811表示滚动轴承，标号812表示衬板，标号813表示弹簧，标号814表示固定件。滚动轴承811按照下述方式设置，其在通过衬板812而接受的弹簧813的弹力的作用下，压靠于交叉滑块802A的两个侧面上，有助于交叉滑块802A在轭801A内部产生滑动。
在本发明的压缩装置900A中，由于盖810按照夹持轭801A和801B的方式固定设置，故可在装置运转中，抑制来自轭801A和801B内部的润滑剂的飞散。在本发明的压缩装置900A中，由于按照上述方式，将足够的润滑剂供向轭801A和801B的滑动部，故即使在长期运转中，仍可抑制振动、噪音、磨耗等，使可靠性提高。
如果将盖810按照热压配合方式固定设置于轭801A和轭801B中，盖810的装配也会变得容易，而且，可将盖810牢固地设置，故可防止脱落，使可靠性进一步提高。
图47所示的本发明的压缩装置900B(3级压缩装置)在与往复压缩部902的活塞相对的位置904A，未设置有活塞。该压缩装置为下述形式，即3个往复压缩部901，902，903的活塞851，853仅仅沿轴905的方向作往复运动，活塞852和连杆(连接杆)854A按照在轴906上作往复运动的方式设置，自往复压缩部901到往复压缩部903依次使压力增加，往复压缩部903形成最终级的高压压缩部。上述连杆854A在与活塞852相对的位置904A，固定设置于轭801B上，另外，连杆854A以可往复运动的方式设置于进行导向的缸815内部。
按照上述方式，在压缩装置900B中，1对相对的活塞851，853与轭801A连接，另一对相对的活塞852与连杆854A与下述轭801B连接，该轭801B按照其方向与轭801A的方向错开90°的方式设置，通过图中未示出的电动马达等，使曲轴804旋转，使曲轴销803绕曲轴804旋转，使一对活塞851，853仅仅沿轴905的方向作往复运动，使另一对活塞852与连杆854A仅仅沿轴906的方向作往复运动。
在本发明的压缩装置900B中，由于与本发明的压缩装置900A相同，将盖810按照夹持轭801A和轭801B的方式固定设置，故可抑制装置运转中的润滑剂的飞散，将足够的润滑剂供向滑动部。因此，即使在长期运转的情况下，也可抑制振动，噪音，磨耗等，使可靠性提高。此外，由于设置有固定于轭801B上的连杆854A，与下述缸815，该缸815以可往复运动方式对连杆854A进行导向，故可防止在运转中，与连杆854A相对的活塞852的轴发生摆动，不发生卡住等缺陷，可稳定地运转，故使可靠性进一步提高。
此外，本发明不限于上述实施例，在不脱离权利要求的请求保护范围定义的实质的范围内，可按照各种变换形式实现。
比如，也可形成具有下述结构的压缩装置，该结构指多个往复压缩部按照上述L型，V型，W型，半星型，星型，相对平衡型等形式设置，或使3个或5个以上的往复压缩部按照星型设置。
由于按照上述结构，中间部设置有开口部的盖以夹持轭的方式固定设置、从而不妨碍曲轴销的运动的本发明的压缩装置，可抑制来自运转中的轭内部的润滑剂的飞散，故可将足够的润滑剂供向交叉滑块的滑动部，即使在长期运转的情况下，仍可防止振动，噪音，磨耗等，可靠性高。
最好盖按照热压配合的方式固定设置于轭上，这样，则盖的组装容易，而且可将盖牢固地设置于轭上，故可防止脱落，使可靠性进一步提高。
即使在至少1对活塞未设置于相对的位置的情况下，通过在上述位置，设置固定于轭上的连杆，以及以可往复运动的方式对连杆进行导向的缸，也可防止与连杆相对的活塞的轴产生摆动，使可靠性提高。
下面对再一个实施例的压缩装置进行描述。在这种压缩装置中，在过去，下述的压缩装置1100是公知的，如图51所示，该压缩装置按照使4个往复压缩部1101，1102，1103，1104在相垂直的轴1105，1106上作往复运动的方式设置，从往复压缩部1101，压力逐渐增加，往复压缩部1104设为最终级的高压压缩部。
另外，在上述压缩装置1100中，1对相对的活塞1051，1053与轭1001A连接，在轭1001A内部，按照横切轴1106而移动的方式设置的交叉滑块1002A，通过曲轴销1003与曲轴1004连接。另外，另一对相对的活塞1052，1054与下述轭1001B连接，该轭1001B按照其方向与轭1001A的方向错开90°的方式设置，在轭1001B内部，按照可横切轴1105而移动的方式设置的图中未示出的交叉滑块，也通过曲轴销1003与曲轴1004连接。
此外，如果通过图中未示出的电动马达等，使曲轴1004旋转，使曲轴销1003绕曲轴1004旋转，则在轭1001A中，对应于轴1105的方向的曲轴销1003的位移，交叉滑块1002A移动，轭1001A沿轴1106的方向对应移动，故一对活塞1051，1053仅仅沿轴1106的方向作往复运动。
另外，在轭1001B中，沿轴1106的方向，图中未示出的曲轴销对应移动，轭1001B沿轴1105的方向对应移动，故一对活塞1052，1054仅仅沿轴1105的方向作往复运动。
图50为表示压缩装置1100的第一级往复压缩部1101的剖面结构的说明图。使第一级往复压缩部1101的活塞1051后退，阀c，d关闭，阀a，b打开，在缸1055内部的压缩室1056中，经过阀a，b，沿箭头所示的方向吸入的气体，在活塞1051前进时，阀a、b关闭，在压缩室1056内被压缩到规定压力后，阀c，d打开，从压缩室1056，经阀c，d，沿箭头所示的方向排出，送向图中未示出的第二级往复压缩部1102。标号1057为将活塞1051与轭1001A连接的连杆(连接杆)。
在上述压缩装置1100中，希望能在不增加比如、第一级往复压缩部1101的缸1055的直径的情况下高效率地增加排出量。
于是，本发明为下述形式，即在经多级将氮气等所需气体压缩至高压的压缩装置中，可在不增加比如第一级往复压缩部的缸的直径的情况下高效率地增加排出量。
下面根据图48～图49，对本发明的实施例进行具体描述。图48为表示本发明的压缩装置的实施例的主要部分的说明图，图49为表示图48所示的本发明的压缩装置的第一级往复压缩部的剖面结构的说明图。
另外，在这些附图中，与上述图50、图51的标号相同的标号所表示部分为具有与已有技术中所描述的部分相同的功能的部分，在不妨碍本发明的理解的范围内，省略对其的描述。
如图48所示，在本发明的压缩装置1100A中，除了通过设置有双重压缩结构的第一级往复压缩部1101压缩的气体，经管路1060，送向下一往复压缩部，压力依次增加以外，与图51所示的压缩装置1100相同，按照下述方式设置，该方式为使4个往复压缩部1101，1102，1103，1104在相垂直的轴1105，1106上进行往复运动，从第一级往复压缩部1101，压力依次增加，将气体经管路1060，送向下一往复压缩部，将第四级往复压缩部1104设为最终级的高压压缩部。
图49为表示本发明的压缩装置1100A的第一级往复压缩部1101的剖面结构的说明图。在第一级往复压缩部1101，设置有第一压缩室1058和第二压缩室1059。当活塞1051前进时，阀10a，10b处于关闭状态，气体经打开的阀10e，10f，沿箭头所示的方向，进入第一压缩室1058，同时第二压缩室1059内的气体经压缩，达到规定的压力，经打开的阀10c，10d，排向外部，如箭头所示，送向下一往复压缩部。当活塞1051后退时，阀10e，10f关闭，第一压缩室1058内的气体经压缩，达到规定的压力，然后，阀10a，10b打开，气体排向第二压缩室1059。另外，标号1060表示下述杆导向件，其用于将连杆1057平滑地导向不产生振动等的确定的位置。
在本发明中，将这样在1个缸1055内分2个阶段将气体吸入、压缩，然后排出的结构称为双重压缩结构。
在采用氮气，使用同一尺寸的缸，借助实际的装置，对具有图50所示的通常的压缩结构的第一级往复压缩部的情况，以及具有图49所示的双重压缩结构的第一级往复压缩部的情况下的排出量(m3/hr)进行了测定。
作为其试验结果，在具有通常的压缩结构的压缩部的场合，获得4.3m3/hr的排出量，在具有双重压缩结构的压缩部的场合，获得4.8m3/hr的排出量。根据该试验结果判定，如果采用具有双重压缩结构的压缩部，则排出量之比为4.8/4.3＝1.116，增加约11.6％。由于理论值为12％，故通过该试验，获得与理论值基本相同的值。
另外，本发明不限于上述实施例，在不脱离权利要求的请求保护范围定义的实质的范围内，可按照各种变换形式实现。
比如，在上述实施例中，是在第一级往复压缩部设置双重压缩结构，但也可是在第二级压缩部也设置双重压缩结构的压缩装置。
此外，压缩装置的结构也可如下多个往复压缩部可按照上述的L型，V型，W型，半星型，星型，相对平衡型等形式设置，或也可使3个或5个以上的往复压缩部按照星型设置。
本发明的压缩装置通过在比如第一级往复压缩部设置双重压缩结构，可在不增加缸的直径的情况下，高效率地增加排出量。
权利要求
1.一种压缩装置，其包括至少1对以上的相对的活塞、固定活塞的轭、以及在轭内部滑动的交叉滑块等，活塞的往复运动可从曲轴的旋转运转，通过止转棒轭机构转换得到，其特征在于，盖以夹持轭的方式固定设置，该盖在中间部，按照不妨碍曲轴销的运动的方式设置有开口部。
2.根据权利要求1所述的压缩装置，其特征在于，上述盖以热压配合方式固定设置于轭上。
3.根据权利要求1或2所述的压缩装置，其特征在于，所述压缩装置至少一对在相对的位置未设置活塞，在上述位置，设置有固定于轭上的连杆，以及对连杆进行导向使其可以往复运动的缸。
全文摘要
一种压缩装置，通过活塞的形状，缸的作用面与活塞的位置，缸与活塞的特定形状，活塞与连杆的连接结构的改进，改善已有的高压压缩机的下述问题，即由于活塞发生位移造成缸内面的磨耗的发生，为了增加排出容积而形成较大的尺寸，活塞与连杆加工困难，顶部间隙较大等问题。本发明的压缩装置包括压缩机构部，该压缩机构部通过马达的旋转，相对缸，以往复运动方式驱动活塞，将吸入的工作流体压缩，产生高压工作流体，压缩机构部在活塞周面上，形成多个迷宫式槽，在其与缸的作用内面之间，形成无润滑的迷宫式密封结构，活塞与缸处于下述位置关系，在活塞的往复驱动的上止点与下止点，活塞的前端外缘与后端外缘实质上不进入缸的作用内面。
文档编号F04B25/00GK1766318SQ20051010863
公开日2006年5月3日 申请日期2000年9月12日 优先权日1999年9月14日
发明者坂本泰生, 西川弘, 间诚, 西川刚弘, 里和哉, 水野隆行, 佐藤有朝 申请人:三洋电机株式会社