CN106460822B - 气体压缩装置 - Google Patents

Abstract

气体压缩装置（10）具备压缩机（16）和回收部（20）。回收部（20）具备回收通路（22）、辅助压缩机（24）和回收罐（26），前述辅助压缩机（24）被设置于回收通路（22），前述回收罐（26）被设置于回收通路（22）。在从主压缩机（16）产生漏气的情况下，辅助压缩机（24）被驱动并将漏气压缩。由辅助压缩机（24）升压后的漏气向回收罐（26）流入并被存积。回收罐（26）的气体被向吸入通路（14）送出。

Description

气体压缩装置

技术领域

本发明涉及气体压缩装置。

背景技术

以往，如下述专利文献1所公开的那样，已知有对氢气等气体进行压缩的气体压缩装置。在专利文献1公开的气体压缩装置中，设置了用于噪音降低的隔音罩。该隔音罩为从气体压缩装置漏出的氢气不滞留于隔音罩内部的构造。借助该隔音罩，能够将氢气的爆炸等危险防患于未然。

专利文献1中公开的气体压缩装置以气体泄漏为前提，因此存在漏出的气体白白浪费的问题。

专利文献1：日本特开2011-132876号公报。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够无浪费地利用气体的气体压缩装置。

本发明为一种气体压缩装置，具备压缩机和回收部，前述压缩机对从气体供给源通过吸入通路供给的气体进行压缩，前述回收部对从前述压缩机漏出的漏气进行回收，前述回收部具备辅助压缩机和回收罐，前述辅助压缩机对从前述压缩机漏出的漏气进行压缩，前述回收罐对由前述辅助压缩机升压后的漏气进行回收，前述气体压缩装置构成为，被回收至前述回收罐内的漏气能够被向前述吸入通路送出。

附图说明

图1是概略性地表示本发明的第一实施方式的气体压缩装置的结构的图。

图2是用于说明前述气体压缩装置对漏气的回收动作的流程图。

图3是概略性地表示其他例的气体压缩装置的结构的图。

图4是概略性地表示第二实施方式的气体压缩装置的结构的图。

图5是用于说明来自气体供给源的供给气体的升压动作的流程图。

具体实施方式

以下，参照附图并详细地说明用于实施本发明的方式。

如图1所示，本实施方式的气体压缩装置10具备吸入通路14、压缩机16（以下称为“主压缩机16”。）、 喷出通路18、回收部20和控制器（控制装置）45，前述吸入通路14具有能够连接气体供给源12的流入侧端部14a，前述压缩机16连接于吸入通路14的端部，前述喷出通路18连接于主压缩机16的喷出部。吸入通路14具备吸入通路开闭阀V3和第一传感器部（压力检测器）41。在喷出通路18的流出侧端部18a能够连接未图示的蓄压器或分配器等。气体供给源12例如供给氢气。该气体压缩装置10可以在用于向例如燃料电池车上搭载的罐填充氢气的氢气站中使用。

主压缩机16由活塞在压力缸内往复运动的往复运动压缩机构成。由于活塞在压力缸内滑动，所以有时气体从压力缸内由活塞划分的压缩室漏出（以下将该气体称为“漏气”。）。回收部20是对来自主压缩机16的漏气进行回收的系统。

回收部20具备回收通路22、设于回收通路22的辅助压缩机24、设于回收通路22的回收罐26、阀部件V1、阀部件28、第二传感器部（压力检测器）42和第三传感器部（压力检测器）43。回收通路22的一端部（漏气的流动方向上的上游侧的端部）连接于将主压缩机16的漏气出的排出部。回收通路22的另一端部（下游侧的端部）连接于吸入通路14。

辅助压缩机24对漏气进行压缩。在本实施方式中，辅助压缩机24由与主压缩机16相比为小型的压缩机构成，具体而言，由将内摆线机构作为动作机构使用的往复运动压缩机构成。内摆线机构具备外环齿轮（省略图示）、行星齿轮（省略图示）和活塞（省略图示），前述行星齿轮（省略图示）供曲轴插通，并且以能够在外环齿轮内公转的方式设置，前述活塞（省略图示）连接于行星齿轮，并且配置于压力缸内。并且，通过行星齿轮与外环齿轮啮合并在该外环齿轮内旋转，将曲轴的旋转转换成活塞的往复运动。

回收罐26配置于回收通路22中的辅助压缩机24的喷出侧（即下游侧），对由辅助压缩机24升压后的漏气进行回收。

阀部件V1为止回阀，设于比辅助压缩机24靠上游侧的位置。通过设置阀部件V1，仅容许漏气从主压缩机16向辅助压缩机24的流动，防止漏气从辅助压缩机24向主压缩机16的逆流。阀部件28设于比回收罐26靠下游侧的位置。借助阀部件28，仅容许漏气从回收罐26向吸入通路14的流动，防止吸入通路14内的气体向回收罐26的流入。

吸入通路开闭阀V3在吸入通路14上位于回收罐26的连接位置（即回收通路22的下游端与吸入通路14的连接位置）与气体供给源12之间。吸入通路开闭阀V3是常开的开闭阀。

第一传感器部41是压力传感器，设于吸入通路14中的比与回收罐26连接的连接位置靠上游侧的位置，对从气体供给源12供给的气体（以下称为“供给气体”。）的压力进行检测。第二传感器部42是压力传感器，设于回收通路22中辅助压缩机24的吸入部与主压缩机16的排出部之间的部位。第二传感器部42对来自主压缩机16的漏气的压力进行检测。第三传感器部43是压力传感器，连接于回收罐26，对回收罐26内的气体的压力进行检测。需要说明的是，第三传感器部43只要能够对回收罐26内的压力进行检测即可，不需要直接连接于回收罐26。

第一传感器部41、第二传感器部42及第三传感器部43以能够相对于控制器45接收和发送信号的方式与控制器45连接。控制器45构成为具有存储部、运算装置等，通过执行存储于存储部的程序而发挥既定的功能。

在气体压缩装置10的驱动时，借助控制器45来驱动主压缩机16。主压缩机16对从气体供给源12通过吸入通路14供给的供给气体进行压缩。升压后的供给气体向喷出通路18喷出。

在进行基于主压缩机16的气体压缩时，进行用于进行漏气的回收动作的控制。即，在主压缩机16的驱动中有时产生漏气，因此在漏气的压力为预先设定的压力（阈值P2t）以上时，通过驱动辅助压缩机24来向回收罐26回收漏气。并且，若回收罐26内的压力成为预先设定的压力（阈值P3t）以上，则通过关闭吸入通路开闭阀V3而使回收罐26内的漏气强制性地返回吸入通路14。以下，参照图2并具体地说明从主压缩机16产生漏气的情况下的基于气体压缩装置10进行的漏气回收动作。

在主压缩机16的驱动中执行的用于回收漏气的控制中，首先，在控制器45中，接收第二传感器部42对漏气的压力检测值。若判断为由第二传感器部42检测到的漏气的压力P2成为阈值P2t以上，则控制器45进行驱动辅助压缩机45的控制。由此，辅助压缩机24起动而压缩漏气（步骤S11）。即，进行辅助压缩机24对漏气的压缩作业。在辅助压缩机24中，在漏气回收动作的开始前停止驱动部，因此能抑制辅助压缩机24的零件的消耗和消耗动力。

由辅助压缩机24升压后的漏气向回收罐26流入并存积于该罐26内。在回收罐26内的漏气的压力大于吸入通路14内的压力时，漏气从回收罐26向吸入通路14流动。因此，回收罐26内的漏气返回吸入通路14。主压缩机16中的即将吸入之前的气体的压力与气体供给源12中的供给气体的压力或回收罐26内的漏气的压力中的较大的压力大致相同。因此，与漏气未返回吸入通路14的情况相比，能够降低主压缩机16的消耗动力。

另外，在回收罐26内的漏气的压力小于吸入通路14内的压力的情况下，向回收罐26继续存积漏气。在该情况下，压力增大。因此，在气体压缩装置10中，控制器45中进行是否漏气的压力未变得过大的监视。即，通过第三传感器部43检测回收罐26内的压力，若在控制器45中判断为由第三传感器部43检测到的回收罐26内的压力P3成为阈值P3t以上（步骤S12），则控制器45强制性地闭塞吸入通路开闭阀V3（步骤S13）。由此，吸入通路14（更准确而言是比吸入通路开闭阀V3靠下游侧的部位）的气体的压力相比回收罐26内的漏气的压力变小。其结果是，能够容易地使回收罐26内的漏气向吸入通路14返回。

在辅助压缩机24对漏气的压缩开始之后经过一定时间时，控制器45将由第二传感器部42检测到的漏气的压力P2与阈值P2t进行比较（步骤S14）。在检测到的压力P2小于阈值P2t的情况下，停止辅助压缩机24对漏气的压缩作业（步骤S15），漏气回收动作结束。在辅助压缩机24中，伴随于压缩作业的停止，驱动部停止。由此，能够抑制零件的消耗和消耗动力。

在检测到的压力P2为阈值P2t以上的情况下，继续基于辅助压缩机24进行的压缩作业（步骤S11）。此时，若回收罐内26的压力高于吸入通路14内的压力，则由回收罐26回收的漏气向吸入通路14返回。另一方面，若回收罐内26的压力低于吸入通路14内的压力，则漏气不返回吸入通路14而存积于回收罐26内。在如上述那样回收罐26内的压力P3成为阈值P3t以上的情况下，强制性地闭塞吸入通路开闭阀V3（步骤S12、S13）。然后，在又经过了一定时间之后，比较漏气的压力P2与阈值P2t（步骤S14），在检测到的压力P2小于阈值P2t的情况下，停止辅助压缩机24对漏气的压缩作业（步骤S15）。如此，在气体压缩装置10中，进行气体压缩装置10的漏气回收动作，直至从主压缩机16流出的漏气的量减少为止。

如以上说明的那样，在第一实施方式中，回收部20使从主压缩机16漏出的漏气返回主压缩机16的吸入侧，因此能够无浪费地利用气体。

并且，在气体压缩装置10中，通过将吸入通路开闭阀V3闭塞，暂时切断从气体供给源12向主压缩机16的气体供给，因此能够可靠地使回收罐26内的漏气向吸入通路14返回。其结果是，防止回收罐26内的漏气的压力过度地上升。并且，仅在辅助压缩机24与主压缩机16之间的漏气的压力P2成为阈值P2t以上的情况下，辅助压缩机24对漏气进行压缩，因此与始终压缩漏气的情况相比，能够降低消耗动力。

并且，辅助压缩机24由将内摆线机构作为动作机构使用的往复运动压缩机构成，因此能够容易使辅助压缩机24小型化。尤其，在将内摆线机构作为动作机构使用的压缩机的情况下，能够减小驱动声。

需要说明的是，在第一实施方式中，辅助压缩机24也可以在漏气回收动作的开始前预先形成为预备状态，即压缩部实质上未对漏气进行压缩而驱动部工作的状态。由此，辅助压缩机24能够迅速地向压缩动作转移。并且，在压缩作业的停止时（步骤S15），辅助压缩机24也可以不停止驱动部而返回上述的预备状态。在以下的第二实施方式中也一样。

在气体压缩装置10中，如图3所示，也可以在主压缩机16的排出部与辅助压缩机24的吸入部之间的回收通路22上的部位设置缓存罐29。第二传感器部42安装于缓存罐29。向缓存罐29中暂时存积来自主压缩机16的漏气。通过设置缓存罐29，能够防止主压缩机16与辅助压缩机24之间的回收通路22上的部位处的漏气的急剧的压力上升。在以下的第二实施方式中也可以与图3同样地设置缓存罐29。

图4是表示第二实施方式的气体压缩装置10a的图。吸入通路14具备吸入通路主体14b和从吸入通路主体14b分岔的分岔通路30。分岔通路30的一端部连接于回收通路22中的辅助压缩机24的吸入部与主压缩机16的排出部之间的部位。分岔通路30的另一端部连接于吸入通路主体14b中的流入侧端部14a与吸入通路开闭阀V3之间。在分岔通路30上设置开闭阀（分岔通路开闭阀V2）。分岔通路开闭阀V2常闭。气体压缩装置10a的其他构造与第一实施方式的气体供给装置10相同。在以下的说明中，对于与第一实施方式相同的结构，标注相同的附图标记。并且，主压缩机16的动作与第一实施方式相同，在将分岔通路开闭阀V2闭塞的状态下的气体供给装置10a的漏气回收动作也与第一实施方式相同。

在气体压缩装置10a中，有时从气体供给源12供给的供给气体的压力下降。因此，在气体压缩装置10a中，在吸入通路14内的气体压力小于预先设定的压力（阈值P1t）时，利用辅助压缩机24作为用于对向主压缩机16吸入的气体进行压缩的压缩机。以下，参照图5并说明气体压缩装置10a对供给气体的升压动作。

首先，在控制器45中，若判断为由第一传感器部41检测到的供给气体的压力小于阈值P1t，则控制器45进行将供给通路开闭阀V3闭塞并且将分岔通路开闭阀V2开放的控制（步骤S21）。接着，控制器45进行使辅助压缩机24起动的控制。由此，供给气体经由分岔通路30被辅助压缩机24吸入并压缩（步骤S22）。辅助压缩机24也可以从预先形成为预备状态的状态向进行压缩作业的状态转移。升压后的供给气体经由回收罐26返回吸入通路14并向主压缩机16送出。

从基于辅助压缩机24进行的压缩作业的开始起经过了一定时间之后，比较由第一传感器部41检测到的供给气体的压力P1与阈值P1t（步骤S23）。在检测到的压力P1小于阈值P1t的情况下，控制器45维持将供给通路开闭阀V3闭塞且将分岔通路开闭阀V2开放的状态。因此，继续基于辅助压缩机24进行的压缩作业（步骤S21、S22）。

然后，在又经过了一定时间之后，再次比较供给气体的压力P1与阈值P1t（步骤S23），在压力P1成为阈值P1t以上的情况下，控制器45将分岔通路开闭阀V2闭塞，并且将供给通路开闭阀V3开放（步骤S24）。由此，仅经由吸入通路14将供给气体从气体供给源12向主压缩机16供给。并且，停止基于辅助压缩机进行的压缩作业（步骤S25），气体压缩装置10a对供给气体的升压动作结束。

在气体压缩装置10a中，在供给气体的升压动作的中途产生了漏气的情况下，漏气与供给气体一起被辅助压缩机24吸入。由辅助压缩机24升压后的气体经由回收罐26向主压缩机16送出。如此，在气体供给装置10a中，即使处于将分岔通路开闭阀V2开放的状态，也能够回收漏气。

在第二实施方式中，在气体供给源12的供给气体的压力P1低于阈值P1t的情况下，能够将辅助压缩机24利用于供给气体的升压。即，能够将辅助压缩机24作为主压缩机16的一部分来利用。其结果是，能抑制主压缩机16中的升压幅度，防止向主压缩机16的过度的负荷。其结果是，也能够降低主压缩机16的消耗动力。并且，能够抑制主压缩机16的压缩比的上限，能够实现主压缩机16的小型化。

在第二实施方式中，在供给气体的升压动作的中途产生大量的漏气而漏气的压力P2成为阈值P2t以上的情况下，控制器45也可以将分岔通路开闭阀V2闭塞。由此，漏气优先被辅助压缩机24吸入。由辅助压缩机24升压后的漏气经由回收罐26向吸入通路14返回。

以上，说明了本发明的实施方式，但本发明并不限定于上述实施方式，能够进行各种各样的变更。例如，在上述实施方式中，辅助压缩机24由将内摆线机构作为动作机构使用的往复运动压缩机构成，但并不限于此。例如，辅助压缩机24也可以由将往复式电动机或直线电动机作为驱动源的往复运动压缩机构成。

在上述实施方式中，作为阀部件28，也可以取代止回阀而使用开闭阀。在该情况下，控制器45基于第三传感器部43的检测值、第一传感器部41的检测值来进行开闭阀的开闭控制。并且，也可以通过止回阀及开闭阀来构成阀部件28。同样，作为阀部件V1，也可以取代止回阀而使用开闭阀，也可以通过止回阀及开闭阀来构成阀部件V1。第一传感器部41也可以为对供给气体的流量进行检测的流量传感器。第二传感器部42也可以为对漏气的流量进行检测的流量传感器。

辅助压缩机24不一定必须是与主压缩机16分体地设置的物体，主压缩机16的一部分也可以兼具辅助压缩机24的功能。

在上述第一实施方式中，也可以连续地进行漏气的压力P2与阈值P2t的比较。在上述第二实施方式中，也可以连续地进行供给气体的压力P1与阈值P1t的比较。

在此，概述前述实施方式。

（1）前述实施方式的气体压缩装置具备压缩机和回收部，前述压缩机对从气体供给源通过吸入通路供给的气体进行压缩，前述回收部对从前述压缩机漏出的漏气进行回收。前述回收部具备辅助压缩机和回收罐，前述辅助压缩机对从前述压缩机漏出的漏气进行压缩，前述回收罐对由前述辅助压缩机升压后的漏气进行回收，前述气体压缩装置构成为，被回收至前述回收罐内的漏气能够被向前述吸入通路送出。

在前述气体压缩装置中，漏气的回收部使从压缩机漏出的漏气返回压缩机的吸入侧，因此能够无浪费地利用气体。

（2）前述气体压缩装置可以还具备控制装置和压力检测器，前述压力检测器对前述辅助压缩机与前述压缩机之间的漏气的压力进行检测。在该情况下，前述控制装置可以在由前述第一压力检测器检测到的压力值为阈值以上时对前述辅助压缩机进行控制，使得借助前述辅助压缩机将漏气压缩。在该方式下，能够降低辅助压缩机的消耗动力。

（3）前述气体压缩装置可以还具备控制装置和压力检测器，前述压力检测器对前述气体供给源的气体的压力进行检测。在该情况下，前述吸入通路可以具备分岔通路，该分岔通路连接于前述辅助压缩机的吸入侧。在该情况下，前述控制装置可以在由前述压力检测器检测到的压力值小于阈值时进行如下控制，将前述气体供给源的气体通过前述分岔通路向前述辅助压缩机供给，且前述辅助压缩机对该气体进行压缩。

在该方式下，在气体供给源的气体的压力下降的情况下，将该气体导入辅助压缩机，且借助辅助压缩机对该气体进行压缩。压缩后的气体若高于吸入通路内的气体压力，则返回吸入通路。即，能够将辅助压缩机利用于从气体供给源供给的气体的升压。因此，即使在来自气体供给源的气体的压力下降的情况下，也能够防止向压缩机的过度的负荷。并且，也能够降低压缩机的消耗动力。

（4）前述气体压缩装置可以还具备控制装置、压力检测器和吸入通路开闭阀，前述压力检测器对前述回收罐的压力进行检测，前述吸入通路开闭阀在前述吸入通路中被设置于前述回收罐的连接部位与前述气体供给源之间。在该情况下，前述控制装置可以在由前述压力检测器检测到的压力值为阈值以上时，进行将前述吸入通路开闭阀闭塞的控制。

在该方式下，通过将吸入通路开闭阀闭塞而暂时切断从气体供给源的气体的供给，由此能够可靠地使回收罐内的漏气向吸入通路返回。由此，防止回收罐内的压力过度地上升。

（5）前述气体压缩装置可以还在前述压缩机与前述辅助压缩机的吸入部之间具备暂时存积漏气的缓存罐。在该方式下，即使从压缩机发生气体泄漏，也能够防止压缩机与辅助压缩机之间的急剧的压力上升。

（6）前述辅助压缩机可以是将内摆线机构作为动作机构使用的往复运动压缩机、将往复式电动机或直线电动机作为驱动源的往复运动压缩机中的某一个压缩机。

在该方式下，在由这些压缩机构成的情况下，能够使辅助压缩机小型化。尤其，在将内摆线机构作为动作机构使用的压缩机的情况下，能够减小驱动声。

（7）在前述实施方式中，一种运转前述气体压缩装置的方法为，在前述辅助压缩机与前述压缩机之间的漏气的压力值为阈值以上的情况下，前述辅助压缩机进行漏气的压缩。

（8）在前述气体压缩装置中前述吸入通路具备连接于前述辅助压缩机的吸入侧的分岔通路的情况下，在前述气体压缩装置的运转方法中，在前述气体供给源的气体的压力值小于阈值时，前述辅助压缩机可以将从前述分岔通路供给的气体压缩并向前述吸入通路返回。

（9）在前述气体压缩装置还具备在前述吸入通路中被设置于前述回收罐的连接位置与前述气体供给源之间的吸入通路开闭阀的情况下，前述气体压缩装置的运转方法为，在将漏气从前述回收罐向前述吸入通路送出时，可以将前述吸入通路开闭阀闭塞。

如以上说明的那样，根据前述实施方式，能够无浪费地利用从气体供给源供给的气体。

Claims (9)

1.一种气体压缩装置，其特征在于，

具备压缩机和回收部，

前述压缩机对从气体供给源通过吸入通路供给的气体进行压缩，

前述回收部对从前述压缩机漏出的漏气进行回收，

前述回收部具备辅助压缩机和回收罐，

前述辅助压缩机对从前述压缩机漏出的漏气进行压缩，

前述回收罐对由前述辅助压缩机升压后的漏气进行回收，

前述气体压缩装置构成为，被回收至前述回收罐内的漏气能够被向前述吸入通路送出。

2.根据权利要求1所述的气体压缩装置，其特征在于，

前述气体压缩装置还具备控制装置和压力检测器，

前述压力检测器对前述辅助压缩机与前述压缩机之间的漏气的压力进行检测，

在由前述压力检测器检测到的压力值为阈值以上的情况下，前述控制装置对前述辅助压缩机进行控制，使得借助前述辅助压缩机将漏气压缩。

3.根据权利要求1所述的气体压缩装置，其特征在于，

前述气体压缩装置还具备控制装置和压力检测器，

前述压力检测器对前述气体供给源的气体的压力进行检测，

前述吸入通路具备分岔通路，该分岔通路连接于前述辅助压缩机的吸入侧，

在由前述压力检测器检测到的压力值小于阈值的情况下，前述控制装置进行如下控制，将前述气体供给源的气体通过前述分岔通路向前述辅助压缩机供给，且前述辅助压缩机对该气体进行压缩。

4.根据权利要求1所述的气体压缩装置，其特征在于，

前述气体压缩装置还具备控制装置、压力检测器和吸入通路开闭阀，

前述压力检测器对前述回收罐的压力进行检测，

前述吸入通路开闭阀在前述吸入通路中被设置于前述回收罐的连接部位与前述气体供给源之间，

在由前述压力检测器检测到的压力值为阈值以上的情况下，前述控制装置进行将前述吸入通路开闭阀闭塞的控制。

5.根据权利要求1所述的气体压缩装置，其特征在于，

前述气体压缩装置还在前述压缩机与前述辅助压缩机的吸入部之间具备暂时存积漏气的缓存罐。

6.根据权利要求1所述的气体压缩装置，其特征在于，

前述辅助压缩机是将内摆线机构作为动作机构使用的往复运动压缩机、将往复式电动机或直线电动机作为驱动源的往复运动压缩机中的某一个压缩机。

7.一种运转权利要求1所述的气体压缩装置的方法，其特征在于，

在前述辅助压缩机与前述压缩机之间的漏气的压力值为阈值以上的情况下，前述辅助压缩机进行漏气的压缩。

8.一种运转权利要求1所述的气体压缩装置的方法，其特征在于，

前述吸入通路具备分岔通路，该分岔通路连接于前述辅助压缩机的吸入侧，

在前述气体供给源的气体的压力值小于阈值的情况下，前述辅助压缩机将从前述分岔通路供给的气体压缩并向前述吸入通路返回。

9.一种运转权利要求1所述的气体压缩装置的方法，其特征在于，

前述气体压缩装置还具备吸入通路开闭阀，该吸入通路开闭阀在前述吸入通路中被设置于前述回收罐的连接位置与前述气体供给源之间，

在将漏气从前述回收罐向前述吸入通路送出时，将前述吸入通路开闭阀闭塞。