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公開番号2025015608
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-01-30
出願番号2024197920,2023058288
出願日2024-11-13,2023-03-31
発明の名称ピストンリング、ピストンリング複合体及び往復動圧縮機
出願人株式会社神戸製鋼所
代理人弁理士法人三協国際特許事務所
主分類F04B 39/00 20060101AFI20250123BHJP(液体用容積形機械;液体または圧縮性流体用ポンプ)
要約【課題】無給油環境下において水素ガス圧縮機に用いられるとともに、熱可塑性ポリイミド樹脂を主成分とし、耐熱性と耐摩耗性に優れるピストンリングを提供する。
【解決手段】ピストンリング66は、水素ガスを圧縮する無給油式の往復動圧縮機50に用いられるピストンリングであって、熱可塑性ポリイミドを主成分とし、カーボンファイバーおよび/またはグラファイトを添加剤として含み、引張強さ度が90MPa以上、かつ、曲げ強さ度が150MPa以上である。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
熱可塑性ポリイミドを主成分とし、カーボンファイバーおよび／またはグラファイトを添加剤として含み、引張強さが９０ＭＰａ以上、かつ、曲げ強さが１５０ＭＰａ以上であるピストンリングを、水素ガスを圧縮する無給油式の往復動圧縮機に用いる、ピストンリングの使用方法。
続きを表示（約 890 文字）【請求項２】
前記ピストンリングであって、ポリテトラフルオロエチレンを含まず、かつ、引張強さが１１０ＭＰａ以上、かつ、曲げ強さが１６０ＭＰａ以上であるピストンリングを前記往復動圧縮機に用いる、請求項１に記載のピストンリングの使用方法。
【請求項３】
熱可塑性ポリイミドを主成分とし、カーボンファイバーおよび／またはグラファイトを添加剤として含み、引張強さが９０ＭＰａ以上、かつ、曲げ強さが１５０ＭＰａ以上であるピストンリングと、
前記ピストンリングの高圧側に配置され、前記ピストンリングの引張強さよりも低い引張強さを有し、前記ピストンリングの曲げ強さよりも低い曲げ強さを有するシールリングと、
を備える、ピストンリング複合体を水素ガスを圧縮する無給油式の往復動圧縮機に用いる、ピストンリング複合体の使用方法。
【請求項４】
水素ガスを圧縮する無給油式の往復動圧縮機であって、
熱可塑性ポリイミドを主成分とし、カーボンファイバーおよび／またはグラファイトを添加剤として含み、引張強さが９０ＭＰａ以上、かつ、曲げ強さが１５０ＭＰａ以上であるピストンリングが用いられている、往復動圧縮機。
【請求項５】
前記ピストンリングであって、ポリテトラフルオロエチレンを含まず、かつ、引張強さが１１０ＭＰａ以上、かつ、曲げ強さが１６０ＭＰａ以上であるピストンリングが用いられている、請求項４に記載の往復動圧縮機。
【請求項６】
水素ガスを圧縮する無給油式の往復動圧縮機であって、
熱可塑性ポリイミドを主成分とし、カーボンファイバーおよび／またはグラファイトを添加剤として含み、引張強さが９０ＭＰａ以上、かつ、曲げ強さが１５０ＭＰａ以上であるピストンリングと、
前記ピストンリングの高圧側に配置され、前記ピストンリングの引張強さよりも低い引張強さを有し、前記ピストンリングの曲げ強さよりも低い曲げ強さを有するシールリングと、
を備えるピストンリング複合体が用いられている、往復動圧縮機。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、水素ガスを圧縮する往復動圧縮機に用いられるピストンリング、ピストンリング複合体及び往復動圧縮機に関する。
続きを表示（約 1,500 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、環境を考慮して、水素を発電や自動車等の燃料として用いることが考えられており、水素の需要が増大している。ところで、特許文献１には、水素ガスを圧縮する圧縮機に用いられるものではないが、耐熱性、摩擦磨耗特性、シール特性が良好であるピストンリングが開示されており、このピストンリングは、熱可塑性ポリイミド樹脂を主成分としている。
【０００３】
また、特許文献２には、無潤滑で往復動するピストンと、このピストンに装着する圧縮リングとの組合せが開示されている。圧縮リングはフッ素樹脂：５－１５％、炭素繊維：３－１５％、グラファイト：５－１５％、残部：ポリイミド樹脂の組成を有している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２００７－１９２２４２号公報
特開平１１－８２７４１号公報
特開２０２３－２５８４０号公報
特開２０２３－２５８４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
水素ステーションなどで用いられる、水素ガス圧縮用の往復動圧縮機では、不純物の混入を避けるため無給油式のものが必要とされることがある。無給油式の往復動圧縮機では、ピストンリングが高温環境下で利用されることがあるため、耐熱性と耐摩耗性に優れた材料として熱可塑性ポリイミド樹脂の利用が検討されている。しかし、特許文献１ではオイル潤滑下での摺動試験が行われており、無給油環境下での耐摩耗性についての評価はされていない。加えて、水素環境下での摩耗試験は行われていないため、水素環境下で摩耗性に影響を与える因子について示唆されているとはいえない。すなわち、熱可塑性ポリイミドを主成分とするピストンリングは、水素雰囲気下においては空気中とは異なる摩耗挙動を示す可能性があるため、大気中での摩耗試験のみでは、水素ガス圧縮用の往復動圧縮機としての実機での採用可否を判断するための指標が示唆されているとはいえない。また、特許文献２でも、水素環境下での摺動試験が行われていないため、水素環境下で摩耗性に影響を与える因子について示唆されているとはいえない。特許文献３，４についても同様である。
【０００６】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、無給油環境下において水素ガス圧縮機に用いられるとともに、熱可塑性ポリイミド樹脂を主成分とし、耐熱性と耐摩耗性に優れるピストンリングを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係るピストンリングは、水素ガスを圧縮する無給油式の往復動圧縮機に用いられるピストンリングであって、熱可塑性ポリイミドを主成分とし、カーボンファイバーおよび／またはグラファイトを添加剤として含み、引張強さが９０ＭＰａ以上、かつ、曲げ強さが１５０ＭＰａ以上である。
【０００８】
本発明に係るピストンリングでは、ピストンリングが水素ガスを圧縮する無給油式の往復動圧縮機に用いられる場合においても、当該ピストンリングの耐熱性及び耐摩耗性を向上することができる。したがって、効率的な水素ガスの供給に資する。
【０００９】
前記ピストンリングは、ポリテトラフルオロエチレンを含まなくてもよい。この場合、引張強さが１１０ＭＰａ以上、かつ、曲げ強さが１６０ＭＰａ以上であってもよい。
【００１０】
この態様では、ピストンリングが水素ガスを圧縮する無給油式の往復動圧縮機に用いられる場合においても、耐熱性をさらに向上することができる。
（【００１１】以降は省略されています）

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