BR102014021400A2 - aparelho de compressão - Google Patents

Abstract

aparelho de compressão. um aparelho de compressão na presente invenção inclui um compressor incluindo um cilindro para comprimir um gás, um arrefecedor de gás para arrefecimento do gás comprimido no cilindro, e uma passagem de circulação para guiar o gás comprimido no cilindro para dentro do arrefecedor de gás. o arrefecedor de gás é ligado por difusão ao cilindro. a fim de reduzir o tamanho do aparelho de compressão, a passagem de circulação estende através de uma área em que o arrefecedor de gás e o cilindro enfrentam um ao outro. pelo menos áreas que cercam a área de difusão são ligadas.

Description

APARELHO DE COMPRESSÃO

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO (CAMPO DA INVENÇÃO) [001] A presente invenção refere-se a aparelhos de compressão para comprimir um gás. (DESCRIÇÃO DA ARTE RELACIONADA) [002] Nos últimos anos, postos de hidrogênio para fornecimento de gás de hidrogênio para veiculos de células de combustível têm sido propostas. Em postos de hidrogênio, um aparelho de compressão para fornecimento de gás de hidrogênio em um estado comprimido é usado para carregar eficientemente veículos de células de combustível com gás de hidrogênio. O aparelho de compressão inclui um compressor para comprimir o gás de hidrogênio, e um arrefecedor de gás para arrefecimento de gás de hidrogênio que é elevado em temperatura ao ser comprimido pelo compressor. Para o arrefecedor de gás, um permutador de calor tipo placa, conforme descrito, por exemplo, no documento JP 2000-283668 A foi proposto.

[003] Um permutador de calor tipo placa inclui um corpo laminado em que um grande número de placas são empilhadas em camadas. Entre as placas empilhadas, canais de fluxo para circular fluidos são formados individualmente. No permutador de calor, permuta de calor é realizada entre fluidos que fluem através dos seus respectivos canais de fluxo que são adjacentes uns aos outros na direção de empilhamento de placa.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[004] O aparelho de compressão descrito acima requer um grande número de tubos para conectar o compressor e o arrefecedor de gás, e por isso requer a fixação de um espaço de instalação grande.

[005] A presente invenção foi feita para resolver o problema acima, e o seu objetivo é o de reduzir o tamanho dos aparelhos de compressão.

[006] A fim de alcançar o objetivo acima, um aparelho de compressão de acordo com a presente invenção inclui um compressor que inclui um cilindro para comprimir um gás, um permutador de calor para arrefecimento do gás comprimido no cilindro, e uma passagem de circulação para guiar o gás comprimido no cilindro para dentro do permutador de calor, em que o permutador de calor é ligada em fase sólida ao cilindro, a passagem de circulação estende através de uma área em que o permutador de calor e o cilindro enfrentam um ao outro, e a área é rodeada por uma superfície em que o permutador de calor e o cilindro são ligados de fase sólida.

[007] Na presente invenção, o permutador de calor é ligado de fase sólida ao cilindro. A passagem de circulação estende através de uma área em que o permutador de calor e o cilindro enfrentam um ao outro, e a área é rodeada por uma superfície em que o permutador de calor e o cilindro são ligados de fase sólida. Portanto, o espaço de instalação para tubulação para conectar o cilindro e o permutador de calor pode ser omitido, e o aparelho de compressão pode ser reduzido em tamanho. Além disso, a tubulação pode ser omitida, o que também contribui para uma redução do número de componentes. Além disso, uma vez que o permutador de calor e o cilindro estão em contato estreito pela ligação de fase sólida, a possibilidade de fuga de gás pode ser reduzida quando um gás de alta pressão descarregado a partir do compressor flui através da passagem de circulação.

[008] Aqui, a ligação de fase sólida pode ser ligação de difusão. Neste aspecto, fuga de um gás de alta pressão descarregado a partir do compressor pode ser reduzida de forma mais segura.

[009] A passagem de circulação pode estender através de uma superfície plana em que o permutador de calor e o cilindro são ligados de fase sólida. Neste aspecto, uma superfície do cilindro enfrentando o permutador de calor e uma superfície do permutador de calor enfrentando o cilindro contatam entre si nas superfícies inteiras. Estas superfícies enfrentando uma à outra são ligadas de fase sólida. Isto permite as superfícies a serem ligadas serem pressurizadas uníformemente durante ligação de fase sólida. Assim, a possibilidade de fuga de gás pode ser reduzida de forma mais segura.

[010] O permutador de calor pode ter uma estrutura em que uma pluralidade de placas são empilhadas em camadas de modo que canais de fluxo de arrefecimento através dos quais um fluido de arrefecimento para arrefecimento do gás flui e canais de fluxo de gás através dos quais o gás flui são formados alternadamente. Neste caso, uma placa da pluralidade de placas dispostas na extremidade do lado de cilindro pode ser ligada de fase sólida ao cilindro. Neste aspecto, boa eficiência de arrefecimento do gás através do líquido de arrefecimento pode ser alcançada. Além disso, o permutador de calor pode ser facilmente montado para o compressor.

[011] Neste aspecto, as placas adjacentes a cada outra podem ser ligadas de fase sólida. Neste aspecto, uma vez que as placas adjacentes são ligadas de fase sólida, a possibilidade de fuga de um gás ou um fluido de arrefecimento de entre as placas pode ser reduzida.

[012] De acordo com a presente invenção, aparelhos de compressão podem ser reduzidos em tamanho.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[013] A Figura 1 é um diagrama esquemático que ilustra uma configuração de um aparelho de compressão (com um conector de recuperação removido) de acordo com uma modalidade da presente invenção.

[014] A Figura 2 é uma vista de seção transversal do aparelho de compressão tomada na posição de setas II-II na Figura 1.

[015] A Figura 3 é uma vista de seção transversal do aparelho de compressão tomada na posição de setas III-III na Figura 1.

[016] A Figura 4 é uma vista plana de uma placa de gás de hidrogênio constituindo uma parte de um arrefecedor de gás fornecido no aparelho de compressão.

[017] A Figura 5 é uma vista plana de uma placa de arrefecimento de água constituindo uma parte do arrefecedor de gás.

[018] A Figura 6 é um diagrama correspondendo à Figura 1 em uma outra modalidade da presente invenção.

[019] A Figura 7 é um diagrama correspondendo à Figura 2 em uma outra modalidade da presente invenção.

DESCRIÇÃO DAS MODALIDADES PREFERENCIAIS

[020] A seguir, modalidades da presente invenção serão descritas com referência aos desenhos.

[021] Um aparelho de compressão de acordo com uma modalidade da presente invenção é um aparelho de compressão utilizado, por exemplo, em uma estação de hidrogênio para fornecer hidrogênio para veículos de célula de combustível.

[022] Como mostrado nas Figuras 1 a 3, o aparelho de compressão de acordo com esta modalidade inclui um compressor 2 para comprimir o gás de hidrogênio, e um arrefecedor de gás 4 para arrefecimento de gás depois de ser comprimido pelo compressor 2. O arrefecedor de gás 4 é um permutador de calor de microcanal.

[023] O compressor 2 é um compressor de movimento de vaivém, e inclui uma seção de compressão 16 incluindo um cilindro 5 e um pistão 7, e um mecanismo de acionamento para acionar o pistão 7. O mecanismo inclui um cárter 6, um virabrequim 8, uma seção de acionamento não mostrada, um guia transversal 10, uma cruzeta 12, e uma haste de conexão 14 .

[024] No cárter 6, o virabrequim 8 é fornecido de modo rotativo em torno de um eixo horizontal. A seção de acionamento não representada é conectada ao virabrequim 8, e transmite potência ao virabrequim 8 para rodar o virabrequim 8.

[025] O guia transversal 10 é um membro tubular continuamente fornecido ao cárter 6 . No guia transversal 10, a cruzeta 12 é alojada reciprocamente em uma direção axial do guia transversal 10. A haste de conexão 14 conecta o virabrequim 8 e a cruzeta 12, e converte o movimento rotativo do virabrequim 8 em um movimento de vaivém linear para transmissão para a cruzeta 12.

[026] A seção de compressão 16 é constituída por um mecanismo de compressão de vários estágios, e inclui uma primeira seção de compressão 61 para realização da compressão de primeiro estágio de gás de hidrogênio, e uma segunda seção de compressão 62 para realização da compressão de segundo estágio de gás de hidrogênio. O cilindro 5 tem uma primeira seção de cilindro 63 incluída na primeira seção de compressão 61 e uma segunda seção de cilindro 66 incluída na segunda seção de compressão 62. O pistão 7 tem um primeiro pistão 64 incluído na primeira seção de compressão 61 e um segundo pistão 67 incluído na segunda seção de compressão 62.

[027] A primeira seção de cilindro 63 é formada em uma forma tubular. Uma extremidade da primeira seção de cilindro 63 é acoplada a uma extremidade axial do guia transversal 10.

[028] O espaço interior da primeira seção de cilindro 63 funciona como uma primeira câmara de cilindro 63a. Na primeira câmara de cilindro 63a, o primeiro pistão 64 é alojado reciprocamente. 0 primeiro pistão 64 é conectado à cruzeta 12 por meio da haste de pistão 24 . Deste modo, o primeiro pistão 64 move com a cruzeta 12 de uma forma integrada.

[029] A segunda seção de cilindro 66 é formada integralmente com a primeira seção de cilindro 63. A segunda seção de cilindro 66 é formada com um orifício de fundo que comunica com a primeira câmara de cilindro 63a e estende em uma direção axial da segunda seção de cilindro 66. Uma extremidade axial do orifício é fechada por uma parede terminal 66c da segunda seção de cilindro 66. O orifício funciona como uma segunda câmara de cilindro 66a. A segunda câmara de cilindro 66a reciprocamente aloja o segundo pistão 67.

[030] A primeira câmara de cilindro 63a e a segunda câmara de cilindro 66a são espaços ambas em formas de seção transversal circular. A segunda câmara de cilindro 66a tem um diâmetro menor do que a primeira câmara de cilindro 63a, e é formada coaxialmente com a primeira câmara de cilindro 63a. Na primeira câmara de cilindro 63a, o espaço entre o primeiro pistão 64 e uma parede de partição 25 no lado de haste de êmbolo 24 funciona como uma primeira câmara de compressão 63b para comprimir gás de hidrogênio.

[031] O segundo pistão 67 é conectado a uma extremidade do primeiro pistão 64 oposta a uma extremidade a qual a haste de pistão 24 é conectada, e estende desde o primeiro pistão 64 para o lado oposto à haste de pistão 24 . O primeiro pistão 64 e o segundo pistão 67 são formados ambos em formas cilíndricas. O segundo pistão 67 tem um diâmetro menor do que o primeiro pistão 64.

[032] Na segunda câmara de cilindro 66a, um espaço entre o segundo pistão 67 e a parede terminal 66c da segunda seção de cilindro 66 funciona como uma segunda câmara de compressão 66b em que gás de hidrogênio comprimido na primeira câmara de compressão 63b é adicionalmente comprimido. Isto é, uma câmara de compressão 16a da seção de compressão 16 inclui a primeira câmara de compressão 63b e a segunda câmara de compressão 66b.

[033] A Figura 2 é uma vista de seção transversal do aparelho de compressão tomada na posição de setas II-II na Figura 1. A primeira seção de cilindro 63 inclui uma primeira câmara da válvula de entrada 69a, uma primeira passagem de comunicação de lado de entrada 70a, uma primeira passagem de entrada 71, uma primeira câmara de válvula de entrega 69b, uma primeira passagem de comunicação de lado de entrega 70b, e uma primeira passagem de entrega 72.

[034] A primeira câmara de válvula de entrada 69a e a primeira câmara de válvula de saida 69b são localizadas nos lados opostos da primeira câmara de compressão 63b. A primeira câmara de válvula de entrada 69a e a primeira câmara de válvula de saida 69b estendem individualmente em uma direção perpendicular à direção de movimento do primeiro e segundo pistões 64 e 67 em um plano horizontal.

[035] Na primeira câmara de válvula de entrada 69a, uma primeira válvula de entrada 74a é alojada e fixa por um primeiro flange de fixação de válvula de entrada 75a. A primeira passagem de comunicação de lado de entrada 70a é uma passagem para conexão da primeira câmara de compressão 63b e a primeira câmara de válvula de entrada 69a. Na primeira câmara de válvula de entrega 69b, uma primeira válvula de entrega 74b é alojada e fixa por um primeiro flange de fixação de válvula de entrega 75b. A primeira passagem de comunicação de lado de entrega 70b é uma passagem para conexão da primeira câmara de compressão 63b e a primeira câmara de válvula de saida 69b.

[036] A primeira passagem de entrada 71 é disposta no lado superior da primeira câmara de válvula de entrada 69a, e estende para baixo a partir da superfície superior da primeira seção de cilindro 63 para ser conectada à primeira câmara de válvula de entrada 69a. Para a extremidade superior da primeira passagem de entrada 71, um tubo de fornecimento 76 é conectado para fornecer gás de hidrogênio a partir de uma fonte de fornecimento não representada através da mesma.

[037] A primeira passagem de entrega 72 estende a partir da primeira câmara de válvula de salda 69b para a superfície inferior da primeira seção de cilindro 63. A primeira passagem de entrega 72 tem uma primeira abertura de passagem de entrega 72a abrindo na superfície inferior da primeira seção de cilindro 63.

[038] A Figura 3 é uma vista de seção transversal do aparelho de compressão tomada na posição de setas III-III na Figura 1. A superfície inferior da segunda seção de cilindro 66 e a superfície inferior da primeira seção de cilindro 63 são formadas niveladas em uma forma planar. Isto é, no compressor 2, uma área oposta ao arrefecedor de gás 4 é formada por uma superfície plana.

[039] A segunda seção de cilindro 66 inclui uma segunda câmara de válvula de entrada 78a, uma segunda passagem de comunicação de lado de entrada 79a, uma segunda passagem de entrada 80, uma segunda câmara de válvula de entrega 78b, uma segunda passagem de comunicação de lado de entrega 79b, e uma segunda passagem de entrega 81.

[040] A segunda câmara de válvula de entrada 78a e a segunda câmara de válvula de entrega 78b são localizadas nos lados opostos da segunda câmara de compressão 66b. A segunda câmara de válvula de entrada 78a e a segunda câmara de válvula de entrega 78b estendem individualmente em uma direção perpendicular à direção de movimento em um plano horizontal. Na segunda câmara de válvula de entrada 78a, uma segunda válvula de entrada 83a é alojada e fixa por um segundo flange de fixação de válvula de entrada 84a. A segunda passagem de comunicação de lado de entrada 79a é uma passagem para conectar a segunda câmara de compressão 66b e a segunda câmara de válvula de entrada 78a. Na segunda câmara de válvula de entrega 78b, uma segunda válvula de entrega 83b é alojada e fixa por uma segundo flange de fixação de válvula de entrega 84b. A segunda passagem de comunicação de lado de entrega 7 9b é uma passagem para conectar a segunda câmara de compressão 66b e a segunda câmara de válvula de entrega 78b.

[041] A segunda passagem de entrada 80 é disposta no lado inferior da segunda câmara de válvula de entrada 78a, e estende para cima a partir da superfície inferior da segunda seção de cilindro 66 para ser conectada à segunda câmara de válvula de entrada 78a. A segunda passagem de entrada 80 tem uma segunda abertura de passagem de entrada 80a abrindo na superfície inferior da segunda seção de cilindro 6 6.

[042] A segunda passagem de entrega 81 é disposta no lado superior da segunda câmara de válvula de entrega 78b, e estende para baixo a partir da superfície superior da segunda seção de cilindro 66. Para a extremidade superior da segunda passagem de entrega 81, um tubo de comunicação 85 é conectado.

[043] O arrefecedor de gás 4 é um permutador de calor para arrefecimento de gás de hidrogênio comprimido no compressor 2 por água como um fluido de arrefecimento, e inclui um corpo principal 38, um conector de fornecimento 42 (ver Figura 31, e uma conector de recuperação 44 (ver a Figura 3).

[044] O corpo principal 38 é um corpo laminado em que placas de gás 46 e placas de água 48 são empilhadas em camadas entre um par de placas de extremidade 50 e 50. Nesta modalidade, uma placa de partição 88 é interposta em uma posição intermediária do corpo principal 38. O corpo principal 38 é dividido em duas partes pela placa de partição 88.

[045] Especificamente, o corpo principal 38 inclui uma primeira seção de arrefecimento 86 que é um permutador de calor para arrefecimento de gás de hidrogênio depois de compressão de primeiro estágio, e uma segunda seção de arrefecimento 87 que é um permutador de calor para arrefecimento de gás de hidrogênio depois da compressão de segundo estágio. O interior do corpo principal 38 é dividido na primeira seção de arrefecimento 86 e a segunda seção de arrefecimento 87 pela placa de partição 88.

[046] A primeira seção de arrefecimento 86 é disposta no lado de compressor 2 em relação à placa de partição 88, e a segunda seção de arrefecimento 87 é disposta em oposição ao compressor 2 em relação à placa de partição 88.

[047] A primeira seção de arrefecimento 86 e a segunda seção de arrefecimento 87 cada inclui as placas de gás 46 e as placas de água 48. As placas de gás 46 e as placas de água 48 são dispostas alternadamente.

[048] Como mostrado na Figura 4, cada placa de gás 46 é uma placa retangular formada por aço inoxidável. Cada placa de gás 46 tem um orifício de passagem de fluxo de entrada 46d e um orifício de passagem de descarga 46e. Além disso, uma pluralidade de ranhuras de canal de gás 4 6a, uma ranhura de seção de distribuição 46b, e uma ranhura de seção de recuperação 46c são formadas em uma superfície de cada placa de gás 46. A ranhura de seção de distribuição 46b é conectada ao orifício de passagem de fluxo de entrada 46d, e a ranhura de seção de recuperação 46c é conectada ao orifício de passagem de descarga 46e. Quando as placas de gás 46 e as placas de água 48 são empilhadas umas sobre as outras, canais de fluxo de gás 54 são formados pelas ranhuras de canal de gás 46a e as placas de água 48.

[049] Como mostrado na Figura 5, como as placas de gás 46, cada placa de água 48 é uma placa retangular formada de aço inoxidável. Cada placa de água 48 tem um orifício de passagem de fluxo de entrada 48b e um orifício de passagem de descarga 48c. Uma pluralidade de ranhuras de canal de água 48a é formada em uma superfície de placa de cada placa de água 48. Quando as placas de água 48 e as placas de gás 46 são empilhadas umas sobre as outras, canais de fluxo de água de arrefecimento 57 são formados pelas ranhuras de canal de água 48a e as placas de gás 46.

[050] As placas de extremidade 50 são cada uma placa retangular formada a partir de aço inoxidável. A placa de extremidade 50 no lado de primeira seção de arrefecimento 86 é ligada de difusão à superfície inferior do cilindro 5 (a primeira seção de cilindro 63 e a segunda seção de cilindro 66) do compressor 2, e está em contato próximo com a superfície inferior. Especificamente, sendo mantido em contacto próximo com cada outro, o cilindro 5 e a placa de extremidade 50 são pressurizados sob uma condição de temperatura mais baixa do que ou igual aos pontos de fusão de seus materiais de base de uma forma que provoca uma deformação de plástico mínima, e ligados utilizando a difusão de átomos ocorrendo entre as superfícies ligadas. A superfície superior da placa de extremidade 50 é uma superfície plana e constitui uma área oposta ao cilindro 5 do compressor 2.

[051] Um orifício de passagem de fluxo de entrada 50b e um orifício de passagem de descarga 50d são formados na placa de extremidade 50 (ver Figuras 2 e 3) . Gás de hidrogênio descarregado a partir do compressor 2 e introduzido no arrefecedor de gás 4 passa através do orifício de passagem de fluxo de entrada 50b. O gás de hidrogênio descarregado a partir do arrefecedor de gás 4 passa através do orifício de passagem de descarga 50d.

[052] As placas de gás 46 na primeira seção de arrefecimento 86 são dispostas opostas em orientação para as na segunda seção de arrefecimento 87, e também as placas de extremidade 50a e as placas de água 48 são dispostas opostas em orientação da mesma forma. Isto é, a relação de posição entre as ranhuras de seção de distribuição 46b e as ranhuras de seção de recuperação 4 6c das placas de gás 46 na primeira seção de arrefecimento 86 é oposta à da segunda seção de arrefecimento 87, e também a relação de posição entre os orifícios de passagem de fluxo de entrada 46d e os orifícios de passagem de descarga 46e na primeira seção de arrefecimento 86 é oposta à da segunda seção de arrefecimento 87. Para as placas de extremidade 50a e as placas de água 48, a relação de posição entre os orifícios de passagem de fluxo de entrada 48b e 50b e os orifícios de passagem de descarga 48c e 50d na primeira seção de arrefecimento 86 é oposta à da segunda seção de arrefecimento 87.

[053] Placas adjacentes das placas de gás 46, as placas de água 48, as placas de extremidade 50, e a placa de partição 88 são ligadas a cada outra por ligação de difusão.

[054] Na primeira seção de arrefecimento 86, os orifícios de passagem de fluxo de entrada 46d, 48b, e 50b das respectivas placas comunicam uns com os outros, formando assim uma primeira passagem de fluxo de entrada de gás 52a estendendo na direção de empilhamento de placa. Uma abertura 52c no lado de fluxo de entrada da primeira passagem de fluxo de entrada de gás 52a comunica com a primeira abertura de passagem de entrega 72a da primeira passagem de entrega 72. Deste modo, gás de hidrogênio comprimido na primeira seção de compressão 61 e fluindo através da primeira passagem de comunicação de lado de entrega 70b e a primeira passagem de entrega 72 flui para a primeira passagem de fluxo de entrada de gás 52a. O gás de hidrogênio fluindo através da primeira passagem de fluxo de entrada de gás 52a é introduzido nos canais de fluxo de gás 54 na primeira seção de arrefecimento 86. Por conseguinte, o gás de hidrogênio é permitido fluir a partir do compressor 2 para o arrefecedor de gás 4 sem fluir através de qualquer tubo.

[055] Na primeira seção de arrefecimento 86, os orifícios de passagem de descarga 46e, 48c, e 50d comunicam uns com os outros, formando, desse modo uma primeira passagem de descarga de gás 53a estendendo na direção de empilhamento de placa. Uma abertura 53c no lado da descarga da primeira passagem de descarga de gás 53a comunica com a segunda abertura de passagem de entrada 80a da segunda passagem de entrada 80. Assim, gás de hidrogênio arrefecido por água de arrefecimento na primeira seção de arrefecimento 86 passa através da abertura 53c da primeira passagem de descarga de gás 53a. O gás de hidrogênio é descarregado para a segunda seção de compressão 62.

[056] Na segunda seção de arrefecimento 87, os orifícios de passagem de fluxo de entrada 46d, 48b, e 50b das respectivas placas comunicam uns com os outros, formando assim uma segunda passagem de fluxo de entrada de gás 52b estendendo na direção de empilhamento de placa. A segunda passagem de fluxo de entrada de gás 52b guia gás de hidrogênio comprimido na segunda seção de compressão 62 e introduzido na segunda seção de arrefecimento 87 através do tubo de comunicação 85 para dentro dos canais de fluxo de gás 54 na segunda seção de arrefecimento 87.

[057] Na segunda seção de arrefecimento 87, os orifícios de passagem de descarga 46e, 48c, e 50d comunicam uns com os outros, formando assim uma segunda passagem de descarga de gás 53b estendendo na direção de empilhamento de placa. A segunda passagem de descarga de gás 53b descarrega gás de hidrogênio arrefecido por água de arrefecimento na segunda seção de arrefecimento 87 para um tubo de descarga 89.

[058] Como mostrado na Figura 3, para um lado dos lados direito e esquerdo do corpo principal 38, o conector de fornecimento 42 ao qual um tubo de fornecimento de água de arrefecimento 58 é conectado é anexado, e para o outro lado, o conector de recuperação 44 ao qual um tubo de recuperação de água de arrefecimento 59 é conectado é anexado. No arrefecedor de gás 4, água de arrefecimento flui a partir do tubo de fornecimento de água de arrefecimento 58 através do conector de fornecimento 42, os canais de água de arrefecimento 57 (ver Figura 5), e o conector de recuperação 44 para o tubo de recuperação de água de arrefecimento 59.

[059] Quando o aparelho de compressão é acionado, gás de hidrogênio é tomado a partir da primeira passagem de entrada 71 para a primeira câmara de compressão 63b através da primeira válvula de entrada 74a (ver Figura 2) . Na primeira câmara de compressão 63b, o gás de hidrogênio é comprimido pelo primeiro pistão 64 e descarregado a partir da primeira seção de cilindro 63 através da primeira passagem de comunicação de lado de entrega 70b e a primeira passagem de entrega 72. O gás de hidrogênio flui para dentro da primeira seção de arrefecimento 86 do arrefecedor de gás 4 através da primeira abertura de passagem de entrega 72a. Isto é, a primeira passagem de comunicação de lado de entrega 70b e a primeira passagem de entrega 72 funcionam como uma passagem de circulação 77 para guiar gás de hidrogênio comprimido no cilindro 5 para o permutador de calor.

[060] Na primeira seção de arrefecimento 86, o gás de hidrogênio flui a partir da primeira passagem de fluxo de entrada de gás 52a para os canais de fluxo de gás 54 (a Figura 4), e é arrefecido por troca de calor com água de arrefecimento fluindo através dos canais de fluxo de água de arrefecimento 57 (Figura 5). 0 gás de hidrogênio arrefecido é descarregado a partir da primeira seção de arrefecimento 86 para a segunda câmara de compressão 66b através da primeira passagem de descarga de gás 53a. Na segunda câmara de compressão 66b, o gás de hidrogênio é ainda comprimido pelo segundo pistão 67.

[061] O gás de hidrogênio comprimido na segunda câmara de compressão 66b é descarregado através da segunda passagem de entrega 81 para o tubo de comunicação 85. O gás de hidrogênio descarregado para o tubo de comunicação 85 flui para a segunda passagem de fluxo de entrada de gás 52b da segunda seção de arrefecimento 87. Depois de arrefecido na segunda seção de arrefecimento 87, o gás de hidrogênio flui para a segunda passagem de descarga de gás 53b e é descarregado para o tubo de descarga 89.

[062] No aparelho de compressão de acordo com esta modalidade, uma vez que o arrefecedor de gás 4 é diretamente fixo ao compressor 2, tubulação entre o compressor 2 e o arrefecedor de gás 4 pode ser omitida. Como resultado, espaço para instalação de tubulação torna-se desnecessário, e, portanto, o aparelho de compressão pode ser reduzido em tamanho. Além disso, o número de tubos pode ser reduzido, o que também contribui para uma redução do número de componentes. Além disso, uma vez que o arrefecedor de gás 4 e o cilindro 5 estão em estreito contacto por ligação de difusão, sem a provisão de um membro de vedação para vedação contra gás de hidrogênio, a possibilidade de fuga de gás pode ser reduzida quando um gás de alta pressão descarregado a partir do compressor 2 flui através da passagem de circulação.

[063] Nesta modalidade, uma superfície do cilindro 5 de frente para o arrefecedor de gás 4 (ou a primeira seção de arrefecimento 86) e uma superfície do arrefecedor de gás 4 (ou a primeira seção de arrefecimento 86) enfrentando o cilindro 5 contatam entre si nas superfícies inteiras. Estas superfícies enfrentando uma à outra são ligadas de difusão. Isto permite as superfícies serem ligadas para serem pressurizadas uniformemente durante ligação de difusão. Assim, a possibilidade de fuga de gás pode ser reduzida de forma mais segura.

[064] Nesta modalidade, uma vez que o arrefecedor de gás 4 consiste da pluralidade de placas 46 e 48 empilhadas em camadas, boa eficiência de arrefecimento de gás de hidrogênio através de água de arrefecimento pode ser alcançada. Além disso, o arrefecedor de gás 4 pode ser facilmente montado para o compressor 2.

[065] Nesta modalidade, no arrefecedor de gás de quatro, uma vez que as placas adjacentes 46 e 48 são ligadas de difusão uma para a outra, a possibilidade de fuga de gás de hidrogênio ou água de arrefecimento a partir de entre as placas 46 e 48 pode ser reduzida.

[066] Deve-se considerar que a modalidade revelada agora é ilustrativa em todos os aspectos e não é limitante. O âmbito da presente invenção não é indicado pela descrição da modalidade acima descrita, mas pelo âmbito das reivindicações, e também inclui todas as modificações dentro de um sentido e alcance equivalentes ao alcance das reivindicações.

[067] Por exemplo, como o arrefecedor de gás 4, outros permutadores de calor tipo placa como os permutadores de calor tipo placa fina podem ser usados . Um permutador de calor tipo placa fina é diferente de um permutador de calor de microcanal na maneira em que uma forma de ranhura é maquinada e a maneira em que camadas empilhadas são ligadas uma à outra, mas tem uma estrutura funcionalmente semelhante a do permutador de calor de microcanal. Um permutador de calor tipo tubo pode também ser utilizado como permutador de calor.

[068] Na modalidade acima descrita, o compressor 2 é configurado para incluir a seção de compressão 16 composta da pluralidade de seções de compressão 61 e 62, o que não é limitativo. Em alternativa, como mostrado na Figura 6, por exemplo, o compressor 2 pode ser configurado para incluir uma seção de compressão tipo compressão de estágio único 16, ou pode incluir uma seção de compressão com três ou mais fases (não mostrado). Em um aparelho de compressão incluindo a seção de compressão única 16 como mostrado na Figura 6, o interior de um cilindro 5 é dividido em dois espaços por um pistão 7. 0 espaço oposto a uma haste de pistão 24 funciona como uma câmara de compressão 16a. A passagem de entrega 18 comunicando com a câmara de compressão 16a é fornecida no cilindro 5. Uma abertura 18a da passagem de entrega 18 é formada na superfície inferior do cilindro 5. A passagem de entrega 18 comunica com canais de fluxo de gás 54 de um arrefecedor de gás 4. O arrefecedor de gás 4 não é configurado para ser dividido em uma primeira seção de arrefecimento 86 e uma segunda seção de arrefecimento 87, e, assim, uma placa de partição 88 não é fornecida. Assim, gás de hidrogênio introduzido a partir da passagem de entrega 18 para os canais de fluxo de gás 54 é arrefecido por água de arrefecimento nos canais de fluxo de gás 54, e, em seguida, descarregado a partir de um tubo de descarga 89 do arrefecedor de gás 4.

[069] Além disso, aplicação pode ser feita para um aparelho de compressão em que um guia transversal 10 e um cilindro 5 é acoplado em uma direção vertical de modo que a direção de movimento de um pistão 7 é uma direção vertical, e um arrefecedor de gás 4 é montado para um lado do cilindro 5.

[070] Os canais de fluxo de gás 54 podem, alternativamente, ser formados em uma forma sinuosa na superfície de placa de cada placa de gás 46. Os canais de fluxo de água de arrefecimento 57 podem, alternativamente, ser formados em uma forma sinuosa na superfície de placa de cada placa de água 48. Esta configuração pode aumentar as áreas de superfície dos canais de fluxo de gás 54 e os canais de fluxo de água de arrefecimento 57, permitindo um arrefecimento mais eficaz do gás de hidrogênio. O aparelho de compressão nas modalidades acima descritas pode ser usado para um gás mais leve que o ar como o gás de hélio ou gás natural, com exceção do gás de hidrogênio, e pode ser usado para a compressão de um gás tal como o dióxido de carbono.

[071] Nas modalidades acima descritas, a superfície superior do arrefecedor de gás 4 e a superfície inferior do cilindro 5 do compressor 2 são formadas individualmente planas, e são configuradas para serem ligadas de fase sólida ao longo das superfícies inteiras. No entanto, isto não é limitativo. Por exemplo, como mostrado na Figura 7, a superfície inferior de um cilindro 5 pode ser configurada de tal modo que tem parcialmente uma área que não é plana, e a uma área rebaixada 5a, a superfície inferior do cilindro 5 não está em contacto estreito com a superfície superior de um arrefecedor de gás 4 . Isto é, o cilindro 5 pode ser configurado de tal modo que uma área em que uma primeira passagem de entrega 72 abre e uma área em que uma passagem de fluxo de entrada de gás 52a abre no arrefecedor de gás 4 não são ligadas de difusão. No entanto, também neste caso, uma área em torno de uma abertura 72a da primeira abertura de entrega 72 necessita ser ligada de difusão para o arrefecedor de gás 4 na superfície inferior do cilindro 5.

[072] As modalidades acima descritas têm uma estrutura em que o arrefecedor de gás 4 e o cilindro 5 são ligados de difusão, o que não é limitativo. Para ligação entre o arrefecedor de gás 4 e o cilindro 5, outra ligação de fase sólida tal como soldadura explosiva pode ser utilizada.

Claims (5)

1. Aparelho de compressão caracterizado pelo fato de que compreende: um compressor incluindo um cilindro para comprimir um gás ; um permutador de calor para arrefecimento do gás comprimido no cilindro; e uma passagem de circulação para guiar o gás comprimido no cilindro para dentro do permutador de calor, em que: o permutador de calor é ligado de fase sólida ao cilindro; a passagem de circulação estende através de uma área em que o permutador de calor e o cilindro enfrentam um ao outro si; e a área é rodeada por uma superfície em que o permutador de calor e o cilindro são ligados de fase sólida.

2. Aparelho de compressão, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que: a ligação de fase sólida é ligação por difusão.

3. Aparelho de compressão, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que: a passagem de circulação estende através de uma superfície plana em que o permutador de calor e o cilindro são ligados de fase sólida.

4. Aparelho de compressão, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que: o permutador de calor tem uma estrutura em que uma pluralidade de placas são empilhadas em camadas de modo que canais de fluxo de arrefecimento através dos quais um fluido de arrefecimento para arrefecimento do gás flui e canais de fluxo de gás através dos quais o gás flui são formados alternadamente; e uma placa da pluralidade de placas dispostas na extremidade no lado de cilindro é ligada de fase sólida ao cilindro.

5. Aparelho de compressão, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que: as placas adjacentes umas às outras são ligadas de fase sólida.