DE102021126746A1

DE102021126746A1 - COMPRESSOR AND HYDROGEN REFUEL STATION

Info

Publication number: DE102021126746A1
Application number: DE102021126746.3A
Authority: DE
Inventors: Tomohiro Otsuka; Naofumi Kanei
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 2020-10-20
Filing date: 2021-10-15
Publication date: 2022-04-21
Also published as: US20220120264A1; JP2022067458A

Abstract

Ein Zylinder (25) in einer Kompressionsstufe (15) ist mit einem ersten Kühlkanal (71), durch den ein Kühlfluid zur Aufnahme von zwischen dem Zylinder (25) und einer ersten Kolbenringgruppe (41) erzeugter Wärme strömt, einem zweiten Kühlkanal (72), durch den ein Kühlfluid zur Aufnahme von zwischen dem Zylinder (25) und einer zweiten Kolbenringgruppe (42) erzeugter Wärme strömt, und einem Durchgangsloch (63a) versehen, das in einem Zwischenteil (63) zwischen dem ersten Kühlkanal (71) und dem zweiten Kühlkanal (72) eine Seitenwand des Zylinders (25) durchdringt. Ein Wasserstoffgas tritt aus einer Kompressionskammer (25S) zwischen dem Zylinder (25) und einem Kolben (35) hindurch zum Zwischenteil (63) aus und wird dann zu einer Austrittsleitung (81) geführt. Die Austrittsleitung (81) weist einen Rohrleitungsteil (82) und eine Volumenexpansionseinheit (83) auf, in der das Volumen in einem vorbestimmten Abstandsbereich größer als das Volumen des Rohrleitungsteils (82) im gleichen Abstandsbereich wie der vorbestimmte Abstandsbereich ist.

A cylinder (25) in a compression stage (15) is provided with a first cooling duct (71) through which a cooling fluid flows for absorbing heat generated between the cylinder (25) and a first piston ring group (41), a second cooling duct (72) , through which a cooling fluid for absorbing heat generated between the cylinder (25) and a second piston ring group (42) flows, and a through hole (63a) formed in an intermediate part (63) between the first cooling passage (71) and the second Cooling channel (72) penetrates a side wall of the cylinder (25). A hydrogen gas exits from a compression chamber (25S) between the cylinder (25) and a piston (35) to the intermediate part (63) and is then led to an exhaust pipe (81). The discharge line (81) has a pipe part (82) and a volume expansion unit (83) in which the volume in a predetermined distance range is larger than the volume of the pipe part (82) in the same distance range as the predetermined distance range.

Description

Der Erfindung betrifft einen Kompressor und eine den Kompressor aufweisende Wasserstofftankstelle.The invention relates to a compressor and a hydrogen filling station having the compressor.

Herkömmlich ist ein Hubkolbenkompressor bekannt, der so konfiguriert ist, dass er einen Kolben in einem Zylinder hin und her bewegt, um Gas in einer Kompressionskammer des Zylinders zu komprimieren. In diesem Kompressor ist auf einer Kolbenaußenumfangsfläche derart eine Vielzahl von Kolbenringen installiert, dass die Kolbenringe in einer Axialrichtung des Zylinders aneinandergereiht sind. Dies verhindert, dass das komprimierte Gas, das in der Kompressionskammer erzielt wird, durch einen Spalt zwischen der Kolbenaußenumfangsfläche und der Zylinderinnenumfangsfläche austritt.Conventionally, there is known a reciprocating compressor configured to reciprocate a piston in a cylinder to compress gas in a compression chamber of the cylinder. In this compressor, a plurality of piston rings are installed on a piston outer peripheral surface such that the piston rings are lined up in an axial direction of the cylinder. This prevents the compressed gas obtained in the compression chamber from leaking through a gap between the piston outer peripheral surface and the cylinder inner peripheral surface.

In einem Hubkolbenkompressor, der in der JP 5 435 245 B2 offenbart ist, ist auf einer Kolbenaußenumfangsfläche zum Beispiel eine große Anzahl an Kolbenringen installiert, die in zwei Kolbenringgruppen unterteilt sind. Der in der JP 5 435 245 B2 offenbarte Kompressor ist mit einer Gaseinleitungseinheit versehen, die mit einem Zwischenteil zwischen den zwei Kolbenringgruppen verbunden ist, um Gas einzuleiten. Durch diese Gaseinleitungseinheit wird ein Gas, das einen vorbestimmten Druck hat, in einen Spalt zwischen der Kolbenaußenumfangsfläche und der Zylinderinnenumfangsfläche eingeleitet.In a reciprocating compressor used in the JP 5 435 245 B2 is disclosed, a large number of piston rings divided into two piston ring groups are installed on a piston outer peripheral surface, for example. The Indian JP 5 435 245 B2 disclosed compressor is provided with a gas introduction unit connected to an intermediate part between the two piston ring groups to introduce gas. By this gas introduction unit, a gas having a predetermined pressure is introduced into a gap between the piston outer peripheral surface and the cylinder inner peripheral surface.

Der in der JP 5 435 245 B2 offenbarte Kompressor hat einen Aufbau, der Gas ermöglicht, aus dem Zwischenteil des Zylinders zu entkommen, um die Lebensdauer der Kolbenringe zu verlängern. Es wird angenommen, dass eine Erhöhung einer auf die Kolbenringe ausgeübten Belastung zu einer Beschädigung der Kolbenringe führt. Und zwar sinkt jedes Mal, wenn das Gas, das durch den ersten Kolbenring gegangen ist, stromabwärts strömt und durch jeden Kolbenring hindurchgeht, der Druck des Gases. Dementsprechend dehnt sich das Volumen des Gases aus und die Strömungsgeschwindigkeit erhöht sich. Dies erhöht die auf die Kolbenringe ausgeübte Belastung und verursacht eine Beschädigung. Indem dem Gas, das durch die obere Kolbenringgruppe gegangen ist, ermöglicht wird, durch eine in dem Zylinderzwischenteil vorgesehene Austrittsleitung zu entkommen, wird daher die Strömungsgeschwindigkeit durch die untere Kolbenringgruppe reduziert und werden die unteren Ringe geschützt.The Indian JP 5 435 245 B2 disclosed compressor has a structure that allows gas to escape from the intermediate portion of the cylinder to extend the life of the piston rings. It is believed that an increase in a load applied to the piston rings leads to damage of the piston rings. Namely, every time the gas that has passed through the first piston ring flows downstream and passes through each piston ring, the pressure of the gas decreases. Accordingly, the volume of the gas expands and the flow rate increases. This increases the stress exerted on the piston rings and causes damage. Therefore, by allowing the gas that has passed through the upper piston ring group to escape through an exhaust passage provided in the intermediate cylinder part, the flow rate through the lower piston ring group is reduced and the lower rings are protected.

In dem in der JP 5 435 245 B2 offenbarten Kompressor schwankt die Strömungsgeschwindigkeit des Austrittsgases mit dem Hin- und Hergleiten des Kolbens. Mit dieser Schwankung kann die Belastung auf die Kolbenringgruppen zunehmen und es kann sich der Verschleiß der Kolbenringe beschleunigen.In the in the JP 5 435 245 B2 disclosed compressor, the flow rate of the discharge gas fluctuates with the reciprocation of the piston. With this variation, the load on the piston ring assemblies can increase and the wear of the piston rings can accelerate.

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, den Verschleiß von Kolbenringen in einem Kolben, der mit zwei Kolbenringgruppen versehen ist, zu hemmen.It is an object of the invention to inhibit wear of piston rings in a piston provided with two sets of piston rings.

Ein Kompressor gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist ein Kompressor zum Komprimieren eines Wasserstoffgases, der Folgendes aufweist: eine Vielzahl von Kompressionsstufen; und einen Antriebsmechanismus, der so konfiguriert ist, dass er die Vielzahl von Kompressionsstufen antreibt. Mindestens eine Kompressionsstufe von der Vielzahl von Kompressionsstufen weist Folgendes auf: einen Zylinder; einen Kolben, der in den Zylinder eingeführt ist; eine erste Kolbenringgruppe, die auf dem Kolben installiert ist; und eine zweite Kolbenringgruppe, die auf dem Kolben auf einer Seite des Antriebsmechanismus der ersten Kolbenringgruppe installiert ist. Der Zylinder ist mit Folgendem versehen: einem ersten Kühlkanal, durch den ein Kühlfluid zur Aufnahme von zwischen dem Zylinder und der ersten Kolbenringgruppe erzeugter Wärme strömt; einem zweiten Kühlkanal, durch den das Kühlfluid zur Aufnahme von zwischen dem Zylinder und der zweiten Kolbenringgruppe erzeugter Wärme strömt; und einem Durchgangsloch, das in einem Zwischenteil zwischen dem ersten Kühlkanal und dem zweiten Kühlkanal eine Seitenwand des Zylinders von einer Innenfläche zu einer Außenfläche des Zylinders durchdringt. Der Kompressor weist außerdem eine Austrittsleitung auf, die mit dem Durchgangsloch verbunden ist. Das Wasserstoffgas tritt aus einer Kompressionskammer im Zylinder zwischen dem Zylinder und dem Kolben hindurch in den Zwischenteil aus und wird dann durch das Durchgangsloch in die Austrittsleitung geführt. Die Austrittsleitung weist einen Rohrleitungsteil und eine Volumenausdehnungseinheit auf, in der das Volumen innerhalb eines vorbestimmten Abstandsbereichs größer als das Volumen des Rohrleitungsteils in einem Abstand ist, der mit dem vorbestimmten Abstand identisch ist.A compressor according to an aspect of the invention is a compressor for compressing a hydrogen gas, comprising: a plurality of compression stages; and a drive mechanism configured to drive the plurality of compression stages. At least one compression stage of the plurality of compression stages includes: a cylinder; a piston inserted into the cylinder; a first piston ring group installed on the piston; and a second piston ring group installed on the piston on a driving mechanism side of the first piston ring group. The cylinder is provided with: a first cooling passage through which a cooling fluid flows for absorbing heat generated between the cylinder and the first piston ring group; a second cooling passage through which the cooling fluid flows for absorbing heat generated between the cylinder and the second piston ring group; and a through hole penetrating a side wall of the cylinder from an inner surface to an outer surface of the cylinder in an intermediate part between the first cooling passage and the second cooling passage. The compressor also has a discharge line connected to the through hole. The hydrogen gas exits from a compression chamber in the cylinder between the cylinder and the piston into the intermediate part, and is then led into the exhaust pipe through the through hole. The discharge line has a tubing part and a volume expansion unit in which the volume within a predetermined distance range is greater than the volume of the tubing part at a distance identical to the predetermined distance.

Eine Wasserstofftankstelle gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist Folgendes auf: den Kompressor; einen Speicher zum Speichern des vom Kompressor abgegebenen Wasserstoffgases; und eine Tanksäule zum Erhalt einer Zufuhr des Wasserstoffgases aus dem Speicher.A hydrogen fueling station according to another aspect of the invention includes: the compressor; an accumulator for storing the hydrogen gas discharged from the compressor; and a fuel pump for receiving a supply of the hydrogen gas from the storage.

Die Zeichnungen zeigen Folgendes:

1 ein Schaubild, das schematisch die Konfiguration einer Wasserstofftankstelle gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel zeigt;
2 ein Schaubild, das schematisch das Erscheinungsbild eines Kompressors gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel zeigt;
3 ein Schaubild, das schematisch die Konfiguration eines ersten Blockteils in dem obigen Kompressor zeigt;
4 ein Schaubild, das schematisch die Konfiguration einer fünften Kompressionsstufe in dem obigen Kompressor zeigt;
5 ein Schaubild, das schematisch die Konfiguration einer Volumenausdehnungseinheit in einem zweiten Ausführungsbeispiel zeigt;
6 ein Schaubild, das schematisch die Konfiguration einer Volumenausdehnungseinheit in einem dritten Ausführungsbeispiel zeigt;
7 ein Schaubild, das schematisch die Konfiguration einer Volumenausdehnungseinheit in einem vierten Ausführungsbeispiel zeigt;
8 ein Schaubild, das schematisch einen Teil eines Kompressors eines fünften Ausführungsbeispiels zeigt;
9 ein Schaubild, das schematisch einen Teil eines Kompressors eines sechsten Ausführungsbeispiels zeigt;
10 ein Schaubild, das schematisch einen Teil eines Kompressors eines siebten Ausführungsbeispiels zeigt; und
11 ein Schaubild, das schematisch einen Kompressor eines achten Ausführungsbeispiels zeigt.

The drawings show the following:

1 12 is a diagram schematically showing the configuration of a hydrogen station according to a first embodiment;
2 12 is a diagram schematically showing the appearance of a compressor according to the first embodiment;
3 Fig. 12 is a diagram schematically showing the configuration of a first block part in the above compressor;
4 12 is a diagram schematically showing the configuration of a fifth compression stage in the above compressor;
5 12 is a diagram schematically showing the configuration of a volume expansion unit in a second embodiment;
6 12 is a diagram schematically showing the configuration of a volume expansion unit in a third embodiment;
7 12 is a diagram schematically showing the configuration of a volume expansion unit in a fourth embodiment;
8th 12 is a diagram schematically showing a part of a compressor of a fifth embodiment;
9 12 is a diagram schematically showing part of a compressor of a sixth embodiment;
10 12 is a diagram schematically showing part of a compressor of a seventh embodiment; and
11 12 is a diagram schematically showing a compressor of an eighth embodiment.

Unten werden nun unter Bezugnahme auf die Zeichnungen detailliert ein Kompressor und eine Wasserstofftankstelle gemäß Ausführungsbeispielen der Erfindung beschrieben.A compressor and a hydrogen station according to embodiments of the invention will now be described in detail below with reference to the drawings.

- Erstes Ausführungsbeispiel -- First embodiment -

Zunächst wird unter Bezugnahme auf 1 die Konfiguration einer Wasserstofftankstelle 100 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben. Die Wasserstofftankstelle 100 ist eine Einrichtung zur Betankung eines Brennstoffzellenfahrzeugs (FCV) mit Wasserstoffgas als Kraftstoff. Wie in 1 gezeigt ist, weist die Wasserstofftankstelle 100 einen Kompressor 1 zum Komprimieren eines Wasserstoffgases, einen Speicher 2 zum Speichern des Hochdruck-Wasserstoffgases, das durch den Kompressor 1 komprimiert und dann aus dem Kompressor 1 abgegeben wurde, und eine Tanksäule 3 zum Erhalt einer Zufuhr des Hochdruck-Wasserstoffgases aus dem Speicher 2 und zum Zuführen des Hochdruck-Wasserstoffgases zu einem Nachfrageziel wie einem Brennstoffzellenfahrzeug auf.First, with reference to 1 the configuration of a hydrogen filling station 100 according to a first embodiment is described. The hydrogen station 100 is a facility for refueling a fuel cell vehicle (FCV) with hydrogen gas as a fuel. As in 1 As shown, the hydrogen station 100 includes a compressor 1 for compressing a hydrogen gas, an accumulator 2 for storing the high-pressure hydrogen gas compressed by the compressor 1 and then discharged from the compressor 1, and a fuel pump 3 for receiving a supply of the high pressure -hydrogen gas from the storage 2 and for supplying the high-pressure hydrogen gas to a demand target such as a fuel cell vehicle.

Als Nächstes wird unter Bezugnahme auf die 2 bis 4 die Konfiguration des Kompressors 1 beschrieben. Wie in 2 gezeigt ist, weist der Kompressor 1 eine Vielzahl von Kompressionsstufen (erste bis fünfte Kompressionsstufen 11 bis 15) und einen Antriebsmechanismus 5 auf, der die Vielzahl von Kompressionsstufen 11 bis 15 antreibt. Jede der fünf Kompressionsstufen 11 bis 15 komprimiert und liefert sequenziell ein Wasserstoffgas. Von den fünf Kompressionsstufen bilden die erste Kompressionsstufe 11, die dritte Kompressionsstufe 13 und die fünfte Kompressionsstufe 15 einen ersten Blockteil 6. Die zweite Kompressionsstufe 12 und die vierte Kompressionsstufe 14 sind miteinander gekoppelt und bilden einen zweiten Blockteil 7, der separat vom ersten Blockteil 6 vorgesehen ist.Next, with reference to the 2 until 4 the configuration of the compressor 1 is described. As in 2 As shown, the compressor 1 has a plurality of compression stages (first to fifth compression stages 11 to 15) and a drive mechanism 5 that drives the plurality of compression stages 11 to 15. Each of the five compression stages 11 to 15 sequentially compresses and supplies a hydrogen gas. Of the five compression stages, the first compression stage 11, the third compression stage 13 and the fifth compression stage 15 form a first block part 6. The second compression stage 12 and the fourth compression stage 14 are coupled together and form a second block part 7, which is provided separately from the first block part 6 is.

Im ersten Blockteil 6 ist die dritte Kompressionsstufe 13 auf der ersten Kompressionsstufe 11 platziert und die fünfte Kompressionsstufe 15 ist auf der dritten Kompressionsstufe 13 platziert. Im zweiten Blockteil 7 ist indessen die vierte Kompressionsstufe 14 auf der zweiten Kompressionsstufe 12 platziert. Der erste Blockteil 6 und der zweite Blockteil 7 sind auf dem Antriebsmechanismus 5 platziert. Die Drehung einer (nicht gezeigten) Kurbelwelle des Antriebsmechanismus 5 bewirkt in jeder der Kompressionsstufen 11 bis 15 eine Kompression des Wasserstoffgases. In dem ersten Blockteil 6 und dem zweiten Blockteil 7 ist jeweils ein sogenannter Tandemaufbau-Kompressor aufgebaut, in dem eine Vielzahl von Kolben in Reihe mit einer Kolbenstange verbunden ist.In the first block part 6 the third compression stage 13 is placed on the first compression stage 11 and the fifth compression stage 15 is placed on the third compression stage 13 . Meanwhile, the fourth compression stage 14 is placed on top of the second compression stage 12 in the second block part 7 . The first block part 6 and the second block part 7 are placed on the drive mechanism 5 . The rotation of a crankshaft (not shown) of the drive mechanism 5 causes compression of the hydrogen gas in each of the compression stages 11-15. In each of the first block part 6 and the second block part 7, a so-called tandem structure compressor is constructed in which a plurality of pistons are connected in series with a piston rod.

Der Kompressor 1 weist ein Gaseinleitungsrohr 9a, ein erstes Verbindungsrohr 9b, ein zweites Verbindungsrohr 9c, ein drittes Verbindungsrohr 9d, ein viertes Verbindungsrohr 9e und ein Gasabgaberohr 9f auf. Das Gaseinleitungsrohr 9a ist mit einer Ansaugöffnung der ersten Kompressionsstufe 11 verbunden. Das erste Verbindungsrohr 9b verbindet die erste Kompressionsstufe 11 mit der zweiten Kompressionsstufe 12. Das zweite Verbindungsrohr 9c verbindet die zweite Kompressionsstufe 12 mit der dritten Kompressionsstufe 13. Das dritte Verbindungsrohr 9d verbindet die dritte Kompressionsstufe 13 mit der vierten Kompressionsstufe 14. Das vierte Verbindungsrohr 9e verbindet die vierte Kompressionsstufe 14 mit der fünften Kompressionsstufe 15. Das Gasabgaberohr 9f ist mit einer Abgabeöffnung der fünften Kompressionsstufe 15 verbunden. Das Gaseinleitungsrohr 9a, das erste Verbindungsrohr 9b bis vierte Verbindungsrohr 9e und das Gasabgaberohr 9f bilden einen Kanal zum Strömen eines Wasserstoffgases.The compressor 1 has a gas introduction pipe 9a, a first connection pipe 9b, a second connection pipe 9c, a third connection pipe 9d, a fourth connection pipe 9e and a gas discharge pipe 9f. The gas introduction pipe 9a is connected to a suction port of the first stage compression 11 . The first connecting pipe 9b connects the first compression stage 11 to the second compression stage 12. The second connecting pipe 9c connects the second compression stage 12 to the third compression stage 13. The third connecting pipe 9d connects the third compression stage 13 to the fourth compression stage 14. The fourth connecting pipe 9e connects the fourth compression stage 14 with the fifth compression stage 15. The gas discharge pipe 9f is connected to a fifth compression stage 15 discharge port. The gas introduction pipe 9a, the first connection pipe 9b to the fourth connection pipe 9e and the gas discharge pipe 9f form a passage for flowing a hydrogen gas.

3 zeigt vereinfacht die dritte Kompressionsstufe 13 und die fünfte Kompressionsstufe 15. Die dritte Kompressionsstufe 13 weist einen dritten Zylinder 23 und einen dritten Kolben 33 auf, der in den dritten Zylinder 23 eingeführt ist. Die fünfte Kompressionsstufe 15 weist einen fünften Zylinder 25, der auf dem dritten Zylinder 23 platziert ist, und einen fünften Kolben 35 auf, der in den fünften Zylinder 25 eingeführt ist. Die dritte Kompressionsstufe 13 ist eine Kompressionsstufe, die der fünften Kompressionsstufe 15 vorgeschaltet ist. Der dritte Zylinder 23 ist ein Zylinder auf einer Niederdruckseite des fünften Zylinders 25. Der dritte Kolben 33 ist ein Kolben auf einer Niederdruckseite des fünften Kolbens 35. 3 shows the third compression stage 13 and the fifth compression stage 15 in simplified form. The third compression stage 13 has a third cylinder 23 and a third piston 33 which is inserted into the third cylinder 23 . The fifth compression stage 15 has a fifth cylinder 25, which is placed on the third cylinder 23, and a fifth piston 35 in the fifth cylin the 25 is introduced. The third compression stage 13 is a compression stage that precedes the fifth compression stage 15 . The third cylinder 23 is a cylinder on a low pressure side of the fifth cylinder 25. The third piston 33 is a piston on a low pressure side of the fifth piston 35.

Innerhalb des dritten Zylinders 23 wird durch den dritten Zylinder 23 und den dritten Kolben 33 eine dritte Kompressionskammer 23S ausgebildet. Innerhalb des fünften Zylinders 25 wird durch den fünften Zylinder 25 und den fünften Kolben 35 eine fünfte Kompressionskammer 25S ausgebildet. Ein Durchmesser des dritten Kolbens 33 ist größer als ein Durchmesser des fünften Kolbens 35. Der dritte Kolben 33 und der fünfte Kolben 35 sind durch eine Verbindungsstange 37 miteinander verbunden.A third compression chamber 23S is formed inside the third cylinder 23 by the third cylinder 23 and the third piston 33 . A fifth compression chamber 25</b>S is formed inside the fifth cylinder 25 by the fifth cylinder 25 and the fifth piston 35 . A diameter of the third piston 33 is larger than a diameter of the fifth piston 35. The third piston 33 and the fifth piston 35 are connected to each other by a connecting rod 37. FIG.

Auf der Außenumfangsfläche des fünften Kolbens 35 ist eine Vielzahl von Kolbenringen installiert. Die Vielzahl von Kolbenringen bildet eine erste Kolbenringgruppe 41 und eine zweite Kolbenringgruppe 42. Die zweite Kolbenringgruppe 42 ist auf der Außenumfangsfläche des fünften Kolbens 35 auf der Seite des Antriebsmechanismus 5 der ersten Kolbenringgruppe 41 installiert. Und zwar sind die erste Kolbenringgruppe 41 und die zweite Kolbenringgruppe 42 in einem Abstand angeordnet, der größer als der Abstand zwischen benachbarten Kolbenringen ist. Auf der Außenumfangsfläche des dritten Kolbens 33 ist eine Vielzahl von Kolbenringen installiert. Die Vielzahl von Kolbenringen bildet eine dritte Kolbenringgruppe 43.A plurality of piston rings are installed on the outer peripheral surface of the fifth piston 35 . The plurality of piston rings form a first piston ring group 41 and a second piston ring group 42. The second piston ring group 42 is installed on the outer peripheral surface of the fifth piston 35 on the driving mechanism 5 side of the first piston ring group 41. Namely, the first piston ring group 41 and the second piston ring group 42 are arranged at a distance larger than the distance between adjacent piston rings. On the outer peripheral surface of the third piston 33, a plurality of piston rings are installed. The plurality of piston rings form a third piston ring group 43.

Auch wenn dies nicht gezeigt ist, weist die erste Kompressionsstufe 11 einen ersten Zylinder und einen ersten Kolben auf, der in den ersten Zylinder eingeführt ist. Auf dem ersten Zylinder ist der dritte Zylinder 23 platziert. Der erste Kolben und der dritte Kolben 33 sind durch eine Verbindungsstange miteinander verbunden, während mit dem ersten Kolben eine Kolbenstange verbunden ist. Die Kolbenstange wandelt eine Drehbewegung der Kurbelwelle des Antriebsmechanismus 5 über einen Kreuzkopf in eine hin und her gehende Bewegung des ersten Kolbens um. Darüber hinaus haben die zweite Kompressionsstufe 12 und die vierte Kompressionsstufe 14 eine Konfiguration, bei der ein Kolben innerhalb eines Zylinders angeordnet ist, während der vierte Zylinder auf dem zweiten Zylinder platziert ist.Although not shown, the first compression stage 11 includes a first cylinder and a first piston inserted into the first cylinder. The third cylinder 23 is placed on the first cylinder. The first piston and the third piston 33 are connected to each other by a connecting rod, while a piston rod is connected to the first piston. The piston rod converts a rotary motion of the crankshaft of the drive mechanism 5 into a reciprocating motion of the first piston via a crosshead. In addition, the second compression stage 12 and the fourth compression stage 14 have a configuration in which a piston is placed inside a cylinder, while the fourth cylinder is placed on the second cylinder.

4 ist eine Schnittansicht, die schematisch die fünfte Kompressionsstufe 15 zeigt. 4 zeigt die fünfte Kompressionsstufe 15 detaillierter als 3. Der fünfte Zylinder 25 der fünften Kompressionsstufe 15 weist einen Zylinderkörper 51, einen Zylinderkopf 52, ein ansaugseitiges Verbindungselement 53, ein abgabeseitiges Verbindungselement 54, ein oberes Mantelelement 55 und ein unteres Mantelelement 56 auf. 4 14 is a sectional view schematically showing the fifth compression stage 15. FIG. 4 shows the fifth compression stage 15 in more detail than 3 . The fifth cylinder 25 of the fifth compression stage 15 has a cylinder body 51 , a cylinder head 52 , a suction-side connector 53 , a discharge-side connector 54 , an upper shell member 55 and a lower shell member 56 .

Der Zylinderkörper 51 hat in einer Richtung (der vertikalen Richtung im dargestellten Beispiel) eine längliche Form. In seiner Mitte ist ein säulenförmiger Raum 51a ausgebildet, der sich in der einen Richtung erstreckt. Der säulenförmige Raum 51a durchdringt den Zylinderkörper 51 in der vertikalen Richtung. Auf der Oberseite des Zylinderkörpers 51 ist eine Öffnung 51b ausgebildet.The cylinder body 51 has an elongated shape in one direction (the vertical direction in the illustrated example). At its center is formed a columnar space 51a extending in one direction. The columnar space 51a penetrates the cylinder body 51 in the vertical direction. On the top of the cylinder body 51, an opening 51b is formed.

Der Zylinderkörper 51 weist einen Körperkopf 61, einen oberen Rohrteil 62, einen Zwischenteil 63 und einen unteren Rohrteil 64 auf. Es ist zu beachten, dass diese Teile 61 bis 64 in dem Zylinderkörper 51 einstückig ausgebildet sind. Der Körperkopf 61 befindet sich am oberen Ende des Zylinderkörpers 51 und steht vom oberen Rohrteil 62 seitlich (in der Richtung senkrecht zu der einen Richtung) vor. Auf der Oberseite des Körperkopfs 61 ist nach unten vertieft eine Oberseitenvertiefung 61a ausgebildet, die von oben gesehen eine Kreisform hat und mit der Öffnung 51b einen Mittelpunkt teilt und die einen Außendurchmesser hat, der größer als der Außendurchmesser der Öffnung 51b ist.The cylinder body 51 has a body head 61 , an upper tube portion 62 , an intermediate portion 63 and a lower tube portion 64 . It should be noted that these parts 61 to 64 are integrally formed in the cylinder body 51 . The body head 61 is located at the upper end of the cylinder body 51 and protrudes laterally (in the direction perpendicular to the one direction) from the upper pipe part 62 . On the upper surface of the body head 61, a upper surface recess 61a is recessed downward, which has a circular shape as viewed from above and shares a center with the opening 51b and which has an outer diameter larger than the outer diameter of the opening 51b.

In dem Körperkopf 61 sind ein Ansaugloch 61b und ein Abgabeloch 61c ausgebildet. Das Ansaugloch 61b ist ein Raum, der mit dem säulenförmigen Raum 51a kommuniziert und sich in einer Richtung senkrecht zu der einen Richtung erstreckt, und es öffnet sich auf einer Seitenfläche des Körperkopfs 61. Das Abgabeloch 61c ist ein Raum, der mit dem säulenförmigen Raum 51a kommuniziert und sich vom säulenförmigen Raum 51a zur gegenüberliegenden Seite des Ansauglochs 61b erstreckt. Das Abgabeloch 61c öffnet sich auf einer Seitenfläche des Körperkopfs 61 auf einer Seitenfläche gegenüber der Öffnung des Ansauglochs 61b.In the body head 61, a suction hole 61b and a discharge hole 61c are formed. The suction hole 61b is a space that communicates with the columnar space 51a and extends in a direction perpendicular to the one direction, and opens on a side surface of the body head 61. The discharge hole 61c is a space that communicates with the columnar space 51a communicates and extends from the columnar space 51a to the opposite side of the suction hole 61b. The discharge hole 61c opens on a side surface of the body head 61 on a side surface opposite to the opening of the suction hole 61b.

Der obere Rohrteil 62 hat eine Rohrform, die sich in der vertikalen Richtung erstreckt, und er ist ein Abschnitt, der einen konstanten Außendurchmesser hat und unter dem Körperkopf 61 angeordnet ist. Der Außendurchmesser des oberen Rohrteils 62 ist kleiner als der Außendurchmesser des Körperkopfs 61 und des Zwischenteils 63. Der Zwischenteil 63 ist unterhalb des oberen Rohrteils 62 angeordnet. Daher bilden die Unterseite des Körperkopfs 61, die Außenumfangsfläche des oberen Rohrteils 62 und die Oberseite des Zwischenteils 63 in dem Zylinderkörper 51 eine obere Vertiefung 51c aus. Und zwar ist die obere Vertiefung 51c in einer Ringform ausgebildet, sodass sie die Außenumfangsfläche des oberen Rohrteils 62 umgibt. Die obere Vertiefung 51c ist mit dem oberen Mantelelement 55 bedeckt.The upper tube part 62 has a tube shape that extends in the vertical direction and is a portion that has a constant outer diameter and is located under the body head 61 . The outer diameter of the upper tube portion 62 is smaller than the outer diameter of the body head 61 and the intermediate portion 63. The intermediate portion 63 is located below the upper tube portion 62. As shown in FIG. Therefore, the bottom of the body head 61, the outer peripheral surface of the upper pipe part 62 and the top of the intermediate part 63 in the cylinder body 51 form an upper recess 51c. Namely, the upper recess 51 c is formed in an annular shape so as to surround the outer peripheral surface of the upper pipe part 62 . The upper recess 51c is covered with the upper shell member 55 .

Der untere Rohrteil 64 hat eine Rohrform, die sich in der vertikalen Richtung erstreckt, und er ist ein Abschnitt, der einen konstanten Außendurchmesser hat und unter dem Zwischenteil 63 angeordnet ist. Der Außendurchmesser des unteren Rohrteils 64 ist kleiner als der Außendurchmesser des Zwischenteils 63. Es ist zu beachten, dass sich das untere Ende des Zylinderkörpers 51, das sich unter dem unteren Rohrteil 64 befindet, den gleichen Außendurchmesser wie der Zwischenteil 63 hat. Daher bilden die Unterseite des Zwischenteils 63, die Außenumfangsfläche des unteren Rohrteils 64 und die Oberseite am unteren Ende des Zylinderkörpers 51 in dem Zylinderkörper 51 eine untere Vertiefung 51d aus. Und zwar ist die untere Vertiefung 51d in einer Ringform ausgebildet, sodass sie die Außenumfangsfläche des unteren Rohrteils 64 umgibt. Die untere Vertiefung 51d ist mit dem unteren Mantelelement 56 bedeckt.The lower pipe part 64 has a pipe shape that extends in the vertical direction and is a portion that has a constant outer diameter and is located under the intermediate part 63 . The outside diameter of the lower tube portion 64 is smaller than the outer diameter of the intermediate part 63. It should be noted that the lower end of the cylinder body 51 located below the lower pipe part 64 has the same outer diameter as the intermediate part 63. Therefore, the bottom of the intermediate part 63, the outer peripheral surface of the lower pipe part 64 and the top at the lower end of the cylinder body 51 form in the cylinder body 51 a lower recess 51d. Namely, the lower recess 51 d is formed in an annular shape so as to surround the outer peripheral surface of the lower pipe part 64 . The lower recess 51d is covered with the lower shell member 56 .

Der Zylinderkopf 52 weist einen Zylinderkopfkörper 52a und einen Vorsprung 52b auf, der von der Unterseite des Zylinderkopfkörpers 52a nach unten vorsteht. Der Zylinderkopf 52 ist auf der Oberseite des Körperkopfs 61 angeordnet, wobei der Vorsprung 52b in die Oberseitenvertiefung 61a des Zylinderkörpers 51 eingepasst ist.The cylinder head 52 has a cylinder head body 52a and a projection 52b projecting downward from the underside of the cylinder head body 52a. The cylinder head 52 is arranged on the top of the body head 61 with the projection 52b fitted into the top surface recess 61a of the cylinder body 51 .

Das ansaugseitige Verbindungselement 53 wird dazu verwendet, ein (nicht gezeigtes) Rückschlagventil zu halten, das in dem Ansaugloch 61b des Körperkopfs 61 vorgesehen ist. Das ansaugseitige Verbindungselement 53 ist am Körperkopf 61 angebracht, um die Öffnung des Ansauglochs 61b zu verschließen.The suction-side connector 53 is used to hold a check valve (not shown) provided in the suction hole 61b of the body head 61 . The suction-side connector 53 is attached to the body head 61 to close the opening of the suction hole 61b.

Das abgabeseitige Verbindungselement 54 wird dazu verwendet, ein (nicht gezeigtes) Rückschlagventil zu halten, das in dem Abgabeloch 61c des Körperkopfs 61 vorgesehen ist. Das abgabeseitige Verbindungselement 54 ist am Körperkopf 61 angebracht, um die Öffnung des Abgabelochs 61c zu verschließen.The discharge-side connector 54 is used to hold a check valve (not shown) provided in the discharge hole 61c of the body head 61 . The discharge-side connector 54 is attached to the body head 61 to close the opening of the discharge hole 61c.

In dem ansaugseitigen Verbindungselement 53 ist ein Durchgangsloch ausgebildet, das dem Ansaugloch 61b ermöglicht, mit der Außenseite zu kommunizieren. In das Durchgangsloch ist das vierte Verbindungsrohr 9e eingeführt. Das vierte Verbindungsrohr 9e und das Ansaugloch 61b fungieren als ein ansaugseitiger Kanal des fünften Zylinders 25, der zum säulenförmigen Raum 51a im fünften Zylinder 25 führt und die fünfte Kompressionskammer 25S, die später beschrieben wird, dazu bringt, ein Wasserstoffgas anzusaugen.In the suction-side connector 53, a through hole that allows the suction hole 61b to communicate with the outside is formed. The fourth connection pipe 9e is inserted into the through hole. The fourth connection pipe 9e and the suction hole 61b function as a suction-side passage of the fifth cylinder 25 leading to the columnar space 51a in the fifth cylinder 25 and causing the fifth compression chamber 25S, which will be described later, to suck a hydrogen gas.

In dem abgabeseitigen Verbindungselement 54 ist ein Durchgangsloch ausgebildet, das dem Abgabeloch 61c ermöglicht, mit der Außenseite zu kommunizieren. In das Durchgangsloch ist das Gasabgaberohr 9f eingeführt. Das Gasabgaberohr 9f und das Abgabeloch 61c fungieren als ein Abgabekanal des fünften Zylinders 25, der zum säulenförmigen Raum 51a im fünften Zylinder 25 führt und aus der später beschriebenen fünften Kompressionskammer 25S ein Wasserstoffgas abgibt.In the discharge-side connector 54, a through hole that allows the discharge hole 61c to communicate with the outside is formed. The gas discharge pipe 9f is inserted into the through hole. The gas discharge pipe 9f and the discharge hole 61c function as a discharge passage of the fifth cylinder 25, which leads to the columnar space 51a in the fifth cylinder 25 and discharges a hydrogen gas from the fifth compression chamber 25S described later.

Das obere Mantelelement 55 ist so angeordnet, dass es die obere Vertiefung 51c bedeckt. Mit dieser Konfiguration wird zwischen dem oberen Mantelelement 55 und der Außenumfangsfläche des oberen Rohrteils 62 ein geschlossener Raum ausgebildet. Dieser Raum fungiert als ein erster Kühlkanal 71 zum Kühlen der ersten Kolbenringgruppe 41. Der erste Kühlkanal 71 hat eine Größe, die den Bereich bedeckt, in dem sich die erste Kolbenringgruppe 41 hin und her bewegt. Durch den ersten Kühlkanal 71 strömt ein Kühlfluid zur Aufnahme von Wärme, die zwischen dem fünften Zylinder 25 (der Innenfläche des Zylinderkörpers 51) und der ersten Kolbenringgruppe 41 erzeugt wird.The upper shell member 55 is arranged to cover the upper recess 51c. With this configuration, a closed space is formed between the upper shell member 55 and the outer peripheral surface of the upper pipe part 62 . This space functions as a first cooling passage 71 for cooling the first piston ring group 41. The first cooling passage 71 has a size covering the area where the first piston ring group 41 reciprocates. A cooling fluid for absorbing heat generated between the fifth cylinder 25 (the inner surface of the cylinder body 51) and the first piston ring group 41 flows through the first cooling passage 71 .

Das untere Mantelelement 56 ist so angeordnet, dass es die untere Vertiefung 51d bedeckt. Mit dieser Konfiguration wird zwischen dem unteren Mantelelement 56 und der Außenumfangsfläche des unteren Rohrteils 64 ein geschlossener Raum ausgebildet. Dieser Raum fungiert als ein zweiter Kühlkanal 72 zum Kühlen der zweiten Kolbenringgruppe 42. Der zweite Kühlkanal 72 hat eine Größe, die den Bereich abdeckt, in dem sich die zweite Kolbenringgruppe 42 hin und her bewegt. Durch den zweiten Kühlkanal 72 strömt ein Kühlfluid zur Aufnahme von Wärme, die zwischen dem fünften Zylinder 25 (der Innenfläche des Zylinderkörpers 51) und der zweiten Kolbenringgruppe 42 erzeugt wird.The lower shell member 56 is arranged to cover the lower recess 51d. With this configuration, a closed space is formed between the lower shell member 56 and the outer peripheral surface of the lower tube portion 64 . This space functions as a second cooling passage 72 for cooling the second piston ring group 42. The second cooling passage 72 has a size covering the area in which the second piston ring group 42 reciprocates. A cooling fluid for absorbing heat generated between the fifth cylinder 25 (the inner surface of the cylinder body 51) and the second piston ring group 42 flows through the second cooling passage 72 .

Das obere Mantelelement 55 ist mit einem Einleitungsteil 57 versehen, um das Kühlfluid in den ersten Kühlkanal 71 einzuleiten. Das untere Mantelelement 56 ist mit einem Abgabeteil 58 versehen, um das Kühlfluid aus dem zweiten Kabelkanal 72 abzugeben. Es ist zu beachten, dass der Einleitungsteil 57 und der Abgabeteil 58 nicht nur an den Positionen vorgesehen sind, die in 4 gezeigt sind. Zum Beispiel kann der Einleitungsteil 57 in dem unteren Mantelelement 56 vorgesehen werden, während der Abgabeteil 58 im oberen Mantelelement 55 vorgesehen werden kann.The upper shell member 55 is provided with an introduction part 57 for introducing the cooling fluid into the first cooling passage 71 . The lower shell member 56 is provided with a discharge portion 58 for discharging the cooling fluid from the second conduit 72 . It should be noted that the introduction part 57 and the discharge part 58 are provided not only at the positions shown in FIG 4 are shown. For example, the introduction portion 57 may be provided in the lower shell member 56, while the discharge portion 58 may be provided in the upper shell member 55.

Der fünfte Kolben 35 hat in einer Richtung (der vertikalen Richtung im dargestellten Beispiel) eine längliche Zylinderform und ist in dem säulenförmigen Raum 51a des Zylinderkörpers 51 vertikal gleitfähig angeordnet. Die Spitzenfläche (Oberseite) des fünften Kolbens 35, die Innenumfangsfläche des Zylinderkörpers 51 und die Unterseite des Vorsprungs 52b des Zylinderkopfs 52 definieren die fünfte Kompressionskammer 25S. Zwischen der Außenumfangsfläche des fünften Kolbens 35 und der Innenumfangsfläche des Zylinderkörpers 51 (fünften Zylinders 25) ist ein Mikrospalt C1 ausgebildet.The fifth piston 35 has an elongated cylindrical shape in one direction (the vertical direction in the illustrated example), and is vertically slidably disposed in the columnar space 51a of the cylinder body 51 . The tip surface (top) of the fifth piston 35, the inner peripheral surface of the cylinder body 51 and the bottom of the projection 52b of the cylinder head 52 define the fifth compression chamber 25S. A micro gap C1 is formed between the outer peripheral surface of the fifth piston 35 and the inner peripheral surface of the cylinder body 51 (fifth cylinder 25).

Der Zwischenteil 63 liegt in der vertikalen Richtung, in der sich der fünfte Kolben 35 hin und her bewegt, zwischen dem ersten Kühlkanal 71 und dem zweiten Kühlkanal 72. In dem Zwischenteil 63 ist ein Durchgangsloch 63a ausgebildet, das dem säulenförmigen Raum 51a (Mikrospalt C1) ermöglicht, mit der Außenseite zu kommunizieren. Ein Ende des Durchgangslochs 63a öffnet sich zum Mikrospalt C1, während sich das andere Ende zur Außenumfangsfläche des Zwischenteils 63 öffnet. Und zwar durchdringt das Durchgangsloch 63a die Seitenwand des fünften Zylinders 25 von der Innenfläche zur Außenfläche des fünften Zylinders 25.The intermediate part 63 is located between the first cooling passage 71 and the second cooling passage 72 in the vertical direction in which the fifth piston 35 reciprocates ) allows to communicate with the outside. One end of the through hole 63a opens to the micro gap C<b>1 while the other end opens to the outer peripheral surface of the intermediate part 63 . Namely, the through hole 63a penetrates the side wall of the fifth cylinder 25 from the inner surface to the outer surface of the fifth cylinder 25.

Der erste Kühlkanal 71 und der zweite Kühlkanal 72 kommunizieren über einen Kommunikationsdurchlass 63b miteinander, der so ausgebildet ist, dass er den Zwischenteil 63 durchdringt. Und zwar wird durch den Einleitungsteil 57, den ersten Kühlkanal 71, den Kommunikationsdurchlass 63b, den zweiten Kühlkanal 72 und den Abgabeteil 58 ein Kanal zum Strömen des Kühlfluids ausgebildet. Indem man den ersten Kühlkanal 71 mit dem zweiten Kühlkanal 72 kommunizieren lässt, kann der Kühlaufbau im fünften Zylinder 25 vereinfacht werden.The first cooling duct 71 and the second cooling duct 72 communicate with each other via a communication passage 63 b formed so as to penetrate the intermediate part 63 . Namely, by the introduction part 57, the first cooling channel 71, the communication passage 63b, the second cooling channel 72 and the discharge part 58, a channel for flowing the cooling fluid is formed. By making the first cooling passage 71 communicate with the second cooling passage 72, the cooling structure in the fifth cylinder 25 can be simplified.

Der Kommunikationsdurchlass 63b ist in der Umfangsrichtung des Zwischenteils 63 an einer vom Durchgangsloch 63a verschiedenen Position vorgesehen. Im Einzelnen ist der Kommunikationsdurchlass 63b in diesem Ausführungsbeispiel in der Umfangsrichtung des Zwischenteils 63 auf der Seite gegenüber dem Durchgangsloch 63a vorgesehen.The communication passage 63b is provided at a position different from the through hole 63a in the circumferential direction of the intermediate part 63 . Specifically, in this embodiment, the communication passage 63b is provided on the side opposite to the through hole 63a in the circumferential direction of the intermediate part 63 .

Es ist zu beachten, dass der erste Kühlkanal 71 und der zweite Kühlkanal 72 nicht über den Kommunikationsdurchlass 63b miteinander kommunizieren müssen. In diesem Fall werden der erste Kühlkanal 71 und der zweite Kühlkanal 72 jeweils als ein unabhängiger Kanal konfiguriert. Der Einleitungsteil 57 zum Einleiten des Kühlfluids und der Abgabeteil 58 zum Abgeben des Kühlfluids werden in jedem von dem ersten Kühlkanal 71 und dem zweiten Kühlkanal 72 vorgesehen.It should be noted that the first cooling duct 71 and the second cooling duct 72 need not communicate with each other via the communication passage 63b. In this case, the first cooling passage 71 and the second cooling passage 72 are each configured as an independent passage. The introduction part 57 for introducing the cooling fluid and the discharge part 58 for discharging the cooling fluid are provided in each of the first cooling passage 71 and the second cooling passage 72 .

Mit dem Durchgangsloch 63a, das in dem Zwischenteil 63 des Zylinderkörpers 51 vorgesehen ist, ist eine Austrittsleitung 81 verbunden. Die Austrittsleitung 81 ist ein Teil, der ein Wasserstoffgas zur Außenseite des fünften Zylinders 25 führt, nachdem es von der fünften Kompressionskammer 25S durch den Mikrospalt C1 in den Zwischenteil 63 ausgetreten ist. Wie in 4 gezeigt ist, ist in diesem Ausführungsbeispiel ein Ende der Austrittsleitung 81 mit dem Durchgangsloch 63a des Zwischenteils 63 verbunden, während das andere Ende mit dem vierten Verbindungsrohr 9e (dem Kanal auf der Ansaugseite der fünften Kompressionsstufe 15) verbunden ist. Daher kann das Wasserstoffgas, das aus dem Mikrospalt C1 zur Außenseite des fünften Zylinders 25 herausströmt, zum vierten Verbindungsrohr 9e zurückgeführt werden. Es ist zu beachten, dass das andere Ende der Austrittsleitung 81 nicht immer mit dem vierten Verbindungsrohr 9e verbunden ist. Das andere Ende der Austrittsleitung 81 kann zum Beispiel mit dem dritten Verbindungsrohr 9d oder dem zweiten Verbindungsrohr 9c verbunden werden. Die Austrittsleitung 81 kann anstelle dessen, dass sie mit einem Kanal verbunden wird, in dem ein Wasserstoffgas strömt, das in die fünfte Kompressionsstufe 15 eingeleitet wird, mit einem Niederdrucktank verbunden werden.With the through hole 63a provided in the intermediate portion 63 of the cylinder body 51, a discharge pipe 81 is connected. The discharge pipe 81 is a part that leads a hydrogen gas to the outside of the fifth cylinder 25 after it is discharged from the fifth compression chamber 25S into the intermediate part 63 through the micro gap C1. As in 4 1, in this embodiment, one end of the discharge pipe 81 is connected to the through hole 63a of the intermediate member 63, while the other end is connected to the fourth connection pipe 9e (the passage on the suction side of the fifth compression stage 15). Therefore, the hydrogen gas flowing out from the micro gap C1 to the outside of the fifth cylinder 25 can be returned to the fourth connection pipe 9e. It should be noted that the other end of the discharge pipe 81 is not always connected to the fourth connection pipe 9e. The other end of the discharge pipe 81 can be connected to the third connection pipe 9d or the second connection pipe 9c, for example. The discharge pipe 81 may be connected to a low-pressure tank instead of being connected to a passage in which a hydrogen gas introduced into the fifth compression stage 15 flows.

Die Austrittsleitung 81 weist einen Rohrleitungsteil 82 und eine Volumenexpansionseinheit 83 auf, in der das Volumen, das in einem vorbestimmten Abstandsbereich vorhanden ist, größer als das Volumen des Rohrleitungsteils 82 in dem gleichen Abstandsbereich wie der vorbestimmte Abstandsbereich ist. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Querschnittsfläche des Kanalteils, in dem ein Wasserstoffgas in der Volumenexpansionseinheit 83 strömt, größer als die Querschnittsfläche des Teils, in dem ein Wasserstoffgas in dem Rohrleitungsteil 82 strömt. Daher ist das Volumen der Volumenexpansionseinheit 83, das in dem vorbestimmten Abstandsbereich vorhanden ist, größer als das Volumen des linearen Rohrleitungsteils 82 im gleichen Abstandsbereich. Und zwar ist das in dem vorbestimmten Längenbereich enthaltene Volumen der Volumenexpansionseinheit 83 größer als das des Rohrleitungsteils 82, wenn die Volumenexpansionseinheit 83 mit dem Rohrleitungsteil 82 verglichen wird. Zum Beispiel ist die Volumenexpansionseinheit 83 dicker (breiter) als der Rohrleitungsteil 82. Die Volumenexpansionseinheit 83 dieses Ausführungsbeispiels ist als ein hohler Filter konfiguriert, der mit dem Rohrleitungsteil 82 verbunden ist, und sie ist so konfiguriert, dass sie aus einem Wasserstoffgas Metallpulver, das vom Zylinder stammt, Harzpulver, das vom Kolbenring stammt, und dergleichen entfernt. Es ist zu beachten, dass die Volumenexpansionseinheit 83 nicht als ein hohler Filter ausgebildet sein muss, sondern als ein hohler Tank ausgebildet werden kann.The discharge pipe 81 comprises a pipe part 82 and a volume expansion unit 83 in which the volume existing in a predetermined distance range is larger than the volume of the pipe part 82 in the same distance range as the predetermined distance range. In this embodiment, the cross-sectional area of the passage part where a hydrogen gas flows in the volume expansion unit 83 is larger than the cross-sectional area of the part where a hydrogen gas flows in the piping part 82 . Therefore, the volume of the volume expansion unit 83 existing in the predetermined pitch range is larger than the volume of the linear piping part 82 in the same pitch range. Namely, when the volume expansion unit 83 is compared with the pipe part 82, the volume of the volume expansion unit 83 included in the predetermined length range is larger than that of the pipe part 82. For example, the volume expansion unit 83 is thicker (wider) than the piping part 82. The volume expansion unit 83 of this embodiment is configured as a hollow filter that is connected to the piping part 82, and is configured to be made of a hydrogen gas metal powder, which is removed from the cylinder, resin powder derived from the piston ring, and the like. It should be noted that the volume expansion unit 83 need not be formed as a hollow filter but may be formed as a hollow tank.

Der Rohrleitungsteil 82 weist einen ersten Rohrleitungsteil 82a und einen zweiten Rohrleitungsteil 82b auf. Die Volumenexpansionseinheit 83 ist zwischen dem ersten Rohrleitungsteil 82a und dem zweiten Rohrleitungsteil 82b angeordnet. Ein Ende des ersten Rohrleitungsteils 82a ist mit dem Durchgangsloch 63a verbunden. Ein Ende des zweiten Rohrleitungsteils 82b ist mit dem vierten Verbindungsrohr 9e verbunden. Die Volumenexpansionseinheit 83 (der Filter) ist mit zwei Zirkulationsöffnungen versehen. Das andere Ende des ersten Rohrleitungsteils 82a und das andere Ende des zweiten Rohrleitungsteils 82b sind mit den Zirkulationsöffnungen verbunden. Es ist zu beachten, dass die Länge des ersten Rohrleitungsteils 82a, der den fünften Zylinder 25 mit der Volumenexpansionseinheit 83 verbindet, kürzer als die Länge des zweiten Rohrleitungsteils 82b ist, der das vierte Verbindungsrohr 9e mit der Volumenexpansionseinheit 83 verbindet.The pipe part 82 has a first pipe part 82a and a second pipe part 82b. The volume expansion unit 83 is arranged between the first pipe part 82a and the second pipe part 82b. One end of the first piping part 82a is connected to the through hole 63a. One end of the second piping part 82b is connected to the fourth connection pipe 9e. The volume expansion unit 83 (the filter) is provided with two circulation ports. The other end of the first pipe part 82a and the other end of the second pipe part 82b are connected to the circulation ports. It should be noted that the The length of the first pipe part 82a connecting the fifth cylinder 25 to the volume expansion unit 83 is shorter than the length of the second pipe part 82b connecting the fourth connecting pipe 9e to the volume expansion unit 83.

Als Material für den Rohrleitungsteil 82 in der Austrittsleitung 81 wird vorzugsweise austenitischer Edelstahl verwendet, der hervorragende Korrosionsbeständigkeit hat. Beispiele des Materials schließen austenitische Edelstahlrohre nach dem japanischen Industriestandard (JIS-G3459) SUS316LTP oder SUS316TP, austenitischen Edelstahl nach dem Standard der American Society of Mechanical Engineers (ASME-Abschnitt 2 TEIL-A 1998 SA-479) XM-19 und austenitische Edelstahlrohre nach dem Standard der American Society of Mechanical Engineers (ASME-Abschnitt 2 TEIL-A 1998 SA-312) TPXM-19 ein. Die Verwendung der oben beschriebenen Materialien für die Austrittsleitung 81 sorgt auch in einer Umgebung, in der ein Hochdruck-Wasserstoffgas strömt, für ausreichende Festigkeit, wobei es unwahrscheinlich ist, dass es zu einer Wasserstoffversprödung kommt.As the material for the piping portion 82 in the discharge pipe 81, austenitic stainless steel, which is excellent in corrosion resistance, is preferably used. Examples of the material include Japanese Industrial Standard (JIS-G3459) SUS316LTP or SUS316TP austenitic stainless steel tubing, American Society of Mechanical Engineers (ASME Section 2 PART-A 1998 SA-479) standard XM-19 austenitic stainless steel tubing, and austenitic stainless steel tubing the American Society of Mechanical Engineers standard (ASME Section 2 PART-A 1998 SA-312) TPXM-19. The use of the above-described materials for the discharge pipe 81 provides sufficient strength even in an environment where a high-pressure hydrogen gas flows, and hydrogen embrittlement is unlikely to occur.

Das Volumen der Austrittsleitung 81 ist vorzugsweise größer als das Volumen des Mikrospalts C1 in dem Bereich, der der ersten Kolbenringgruppe 41 entspricht, wenn der fünfte Kolben 35 stillsteht. Indem der Austrittsleitung 81 auf diese Weise ein vorbestimmtes Volumen gegeben wird, kann die Austrittsleitung 81 leicht als ein Pufferraum zur Hemmung von Druckschwankungen eines Austrittsgases fungieren.The volume of the exhaust pipe 81 is preferably larger than the volume of the microgap C1 in the area corresponding to the first piston ring group 41 when the fifth piston 35 is stationary. By giving the exhaust pipe 81 a predetermined volume in this way, the exhaust pipe 81 can easily function as a buffer space for suppressing pressure fluctuations of an exhaust gas.

Wie oben beschrieben wurde, kühlt der Kompressor 1 gemäß diesem Ausführungsbeispiel durch den ersten Kühlkanal 71 das Austrittsgas, das unter einer Volumenexpansion und einem Anstieg der Strömungsgeschwindigkeit in der ersten Kolbenringgruppe 41 austritt. Dies ermöglicht es, die Volumenexpansion und den Anstieg der Strömungsgeschwindigkeit des Austrittsgases sowie den Verschleiß jedes Kolbenrings der ersten Kolbenringgruppe 41 stärker zu hemmen, als wenn das Austrittsgas nicht gekühlt wird. Dann wird das Gas, das von der fünften Kompressionskammer 25S durch den Mikrospalt C1 in den Zwischenteil 63 austritt, durch das Durchgangsloch 63a zur Austrittsleitung 81 geführt. Die Austrittsleitung 81 weist den Rohrleitungsteil 82 und die Volumenexpansionseinheit 83 (den Filter) auf, in der das Volumen, das in einem vorbestimmten Abstandsbereich vorhanden ist, größer als das Volumen des Rohrleitungsteils 82 in dem gleichen Bereich wie der vorbestimmte Abstandsbereich ist. Aus diesem Grund wird während des Hin- und Hergleitens des fünften Kolbens 35 die Schwankung der Strömungsgeschwindigkeit des Austrittsgases im Zwischenteil 63 gehemmt. Daher wird die Belastung durch das Austrittsgas auf die zweite Kolbenringgruppe 42 reduziert, wobei der Verschleiß der zweiten Kolbenringgruppe 42 gehemmt werden kann.As described above, the compressor 1 according to this embodiment cools, through the first cooling passage 71, the discharge gas that exits with an expansion in volume and an increase in flow speed in the first piston ring group 41. This makes it possible to restrain the volume expansion and the increase in the flow rate of the discharge gas and the wear of each piston ring of the first piston ring group 41 more than when the discharge gas is not cooled. Then, the gas discharged from the fifth compression chamber 25S into the intermediate part 63 through the micro gap C1 is led to the discharge pipe 81 through the through hole 63a. The discharge pipe 81 has the piping part 82 and the volume expansion unit 83 (the filter) in which the volume existing in a predetermined distance range is larger than the volume of the piping part 82 in the same area as the predetermined distance range. For this reason, during the reciprocating sliding of the fifth piston 35, the fluctuation of the flow rate of the discharge gas in the intermediate part 63 is restrained. Therefore, the load of the discharge gas on the second piston ring group 42 is reduced, whereby the wear of the second piston ring group 42 can be restrained.

- Zweites Ausführungsbeispiel -- Second embodiment -

Als Nächstes wird ein Kompressor gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel beschrieben. Der Kompressor gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel ist grundsätzlich ähnlich wie der Kompressor 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel, er unterscheidet sich aber bei der Konfiguration einer Volumenexpansionseinheit. Unten werden nur die Unterschiede zum ersten Ausführungsbeispiel beschrieben.Next, a compressor according to a second embodiment will be described. The compressor according to the second embodiment is basically similar to the compressor 1 according to the first embodiment, but differs in the configuration of a volume expansion unit. Only the differences from the first embodiment will be described below.

5 ist ein Schaubild, das schematisch die Konfiguration einer Austrittsleitung 81a im zweiten Ausführungsbeispiel zeigt. Wie in 5 gezeigt ist, weist die Austrittsleitung 81a eine Volumenexpansionseinheit 83a auf, die mit einem Rohrleitungsteil 82 verbunden ist, wobei die Volumenexpansionseinheit 83a ein sich schlängelndes Rohr umfasst. Die Volumenexpansionseinheit 83a hat in einem Bereich 84 eines vorbestimmten Abstands eine Länge, die länger als die Länge des linearen Rohrleitungsteils 82 in dem gleichen Abstandsbereich 84 ist. Und zwar ist das Volumen der Volumenexpansionseinheit 83, das in dem vorbestimmten Längenbereich 84 enthalten ist, größer als das des Rohrleitungsteils 82, wenn die Volumenexpansionseinheit 83 mit dem Rohrleitungsteil 82 verglichen wird. Mit einem Ende der Volumenexpansionseinheit 83a ist ein erster Rohrleitungsteil 82a verbunden, während mit dem anderen Ende der Volumenexpansionseinheit 83a ein zweiter Rohrleitungsteil 82b verbunden ist. 5 12 is a diagram schematically showing the configuration of an exhaust pipe 81a in the second embodiment. As in 5 As shown, the exit line 81a has a volume expander 83a connected to a tubing member 82, the volume expander 83a comprising a meandering tube. The volume expansion unit 83a has a length longer than the length of the linear piping part 82 in the same distance region 84 in a region 84 of a predetermined pitch. Namely, the volume of the volume expansion unit 83 included in the predetermined length range 84 is larger than that of the piping part 82 when the volume expansion unit 83 is compared with the piping part 82 . A first pipe part 82a is connected to one end of the volume expansion unit 83a, while a second pipe part 82b is connected to the other end of the volume expansion unit 83a.

- Drittes Ausführungsbeispiel -- Third embodiment -

Als Nächstes wird ein Kompressor gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel beschrieben. Der Kompressor gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel ist grundsätzlich ähnlich wie der Kompressor 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel, er unterscheidet sich aber bei der Konfiguration einer Volumenexpansionseinheit. Unten werden nur die Unterschiede zum ersten Ausführungsbeispiel beschrieben.Next, a compressor according to a third embodiment will be described. The compressor according to the third embodiment is basically similar to the compressor 1 according to the first embodiment, but differs in the configuration of a volume expansion unit. Only the differences from the first embodiment will be described below.

6 ist ein Schaubild, das schematisch die Konfiguration einer Austrittsleitung 81b im dritten Ausführungsbeispiel zeigt. Wie in 6 gezeigt ist, weist die Austrittsleitung 81b eine Volumenexpansionseinheit 83b auf, die mit einem Rohrleitungsteil 82 verbunden ist, wobei die Volumenexpansionseinheit 83b ein Rohr umfasst, das in einer Spiralform ausgebildet ist. Die Volumenexpansionseinheit 83b hat in einem Bereich 84 eines vorbestimmten Abstands eine Länge, die länger als die Länge des linearen Rohrleitungsteils 82 in dem gleichen Abstandsbereich 84 ist. Daher ist das Volumen in dem Bereich 84 größer als das Volumen des Rohrleitungsteils 82 im gleichen Bereich 84. Mit einem Ende der Volumenexpansionseinheit 83b ist ein erster Rohrleitungsteil 82a verbunden, während mit dem anderen Ende der Volumenexpansionseinheit 83b ein zweiter Rohrleitungsteil 82b verbunden ist. 6 12 is a diagram schematically showing the configuration of an exhaust pipe 81b in the third embodiment. As in 6 As shown, the discharge line 81b has a volume expansion unit 83b connected to a piping part 82, the volume expansion unit 83b comprising a tube formed in a spiral shape. The volume expansion unit 83b has a length in a range 84 of a predetermined distance longer than the length of the linear piping part 82 in the same Distance range 84 is. Therefore, the volume in the area 84 is greater than the volume of the pipe part 82 in the same area 84. A first pipe part 82a is connected to one end of the volume expansion unit 83b, while a second pipe part 82b is connected to the other end of the volume expansion unit 83b.

- Viertes Ausführungsbeispiel -- Fourth embodiment -

Als Nächstes wird ein Kompressor gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel beschrieben. Der Kompressor gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel ist grundsätzlich ähnlich wie der Kompressor 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel, er unterscheidet sich aber bei der Konfiguration einer Volumenexpansionseinheit. Unten werden nur die Unterschiede zum ersten Ausführungsbeispiel beschrieben.Next, a compressor according to a fourth embodiment will be described. The compressor according to the fourth embodiment is basically similar to the compressor 1 according to the first embodiment, but differs in the configuration of a volume expansion unit. Only the differences from the first embodiment will be described below.

7 ist ein Schaubild, das die Konfiguration einer Austrittsleitung 81c im vierten Ausführungsbeispiel zeigt. Wie in 7 gezeigt ist, weist die Austrittsleitung 81c eine Volumenexpansionseinheit 83c auf, die mit einem Rohrleitungsteil 82 verbunden ist, wobei die Volumenexpansionseinheit 83c ein Rohr umfasst, das in einer Schraubenform ausgebildet ist. Die Volumenexpansionseinheit 83c hat in einem Bereich 84 eines vorbestimmten Abstands eine Länge, die länger als die Länge des linearen Rohrleitungsteils 82 in dem gleichen Abstandsbereich 84 ist. Daher ist das Volumen im Bereich 84 größer als das Volumen des Rohrleitungsteils 82 im gleichen Bereich 84. Mit einem ersten Ende der Volumenexpansionseinheit 83c ist ein erster Rohrleitungsteil 82a verbunden, während mit dem anderen Ende der Volumenexpansionseinheit 83c ein zweiter Rohrleitungsteil 82b verbunden ist. 7 12 is a diagram showing the configuration of an exhaust pipe 81c in the fourth embodiment. As in 7 As shown, the discharge line 81c has a volume expansion unit 83c connected to a piping part 82, the volume expansion unit 83c comprising a tube formed in a helical shape. The volume expansion unit 83c has a length longer than the length of the linear piping part 82 in the same distance region 84 in a region 84 of a predetermined pitch. Therefore, the volume in the area 84 is greater than the volume of the pipe part 82 in the same area 84. A first pipe part 82a is connected to a first end of the volume expansion unit 83c, while a second pipe part 82b is connected to the other end of the volume expansion unit 83c.

- Fünftes Ausführungsbeispiel -- Fifth embodiment -

Als Nächstes wird ein Kompressor gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel beschrieben. Wie in 8 gezeigt ist, unterscheidet sich der Kompressor gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel von dem Kompressor gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel dadurch, dass die fünfte Kompressionsstufe 15 ein Distanzstück 8 aufweist. Das Distanzstück 8 ist angrenzend unter einem fünften Zylinder 25 angeordnet. In dem Distanzstück 8 ist ein Durchdringungsteil 8a zum Durchdringen einer mit einem fünften Kolben 35 verbundenen Verbindungsstange 37 ausgebildet. In dem Distanzstück 8 ist ein Raum 8b ausgebildet, um ein Austrittsgas aufzunehmen, das durch einen Mikrospalt C1 ausgetreten ist, der einer ersten Kolbenringgruppe 41 und einer zweiten Kolbenringgruppe 42 entspricht. Dabei ist zu beachten, dass das Distanzstück 8 mit einem dritten Zylinder 23 oder mit einem Antriebsmechanismus 5 gekoppelt sein kann.Next, a compressor according to a fifth embodiment will be described. As in 8th As shown, the compressor according to the fifth embodiment differs from the compressor according to the first embodiment in that the fifth compression stage 15 has a spacer 8 . The spacer 8 is located adjacent under a fifth cylinder 25 . In the spacer 8, a penetrating part 8a for penetrating a connecting rod 37 connected to a fifth piston 35 is formed. In the spacer 8, a space 8b is formed for accommodating a discharge gas that has discharged through a micro gap C<b>1 corresponding to a first piston ring group 41 and a second piston ring group 42 . It should be noted that the spacer 8 can be coupled to a third cylinder 23 or to a drive mechanism 5 .

Wenn der Kompressor 1 angetrieben wird, wird ein Teil des Austrittsgases, das durch den Mikrospalt C1 aus einer fünften Kompressionskammer 25S austritt, über eine Austrittsleitung 81 zu einem vierten Verbindungsrohr 9e zurückgeführt. Daher kann die Menge an Austrittsgas, die aus dem fünften Zylinder 25 zum Distanzstück 8 austritt, reduziert werden.When the compressor 1 is driven, part of the discharge gas discharged from a fifth compression chamber 25S through the micro gap C1 is returned to a fourth connection pipe 9e via a discharge line 81. Therefore, the amount of discharge gas that leaks from the fifth cylinder 25 to the spacer 8 can be reduced.

Es ist zu beachten, dass zwar die Beschreibung anderer Konfigurationen, Arbeitsweisen und Wirkungen weggelassen wird, aber die Beschreibung der ersten bis vierten Ausführungsbeispiele in das fünfte Ausführungsbeispiel aufgenommen werden kann.Note that although the description of other configurations, operations, and effects is omitted, the description of the first to fourth embodiments may be incorporated into the fifth embodiment.

- Sechstes Ausführungsbeispiel -- Sixth embodiment -

Als Nächstes wird ein Kompressor gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel beschrieben. Wie in 9 gezeigt ist, unterscheidet sich der Kompressor gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel von dem Kompressor gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel dadurch, dass auf einem vierten Verbindungsrohr 9e ein Gaskühler 85 vorgesehen ist.Next, a compressor according to a sixth embodiment will be described. As in 9 As shown, the compressor according to the sixth embodiment differs from the compressor according to the first embodiment in that a gas cooler 85 is provided on a fourth connection pipe 9e.

Durch den Gaskühler 85 wird ein Hochtemperatur-Hochdruck-Wasserstoffgas, das aus einer vierten Kompressionsstufe 14 abgegeben wird, gekühlt und dann in eine fünfte Kompressionsstufe 15 eingeleitet. Gleichzeitig ist der Gaskühler 85 in dem vierten Verbindungsrohr 9e stromabwärts von einem Verbindungsabschnitt einer Austrittsleitung 81 angeordnet. Und zwar ist die Austrittsleitung 81 mit einem Abschnitt im vierten Verbindungsrohr 9e stromaufwärts vom Gaskühler 85 verbunden. Daher vereinigt sich das Wasserstoffgas, das von der Austrittsleitung 81 zum vierten Verbindungsrohr 9e zurückgeführt wird, mit dem Wasserstoffgas, bevor es durch den Gaskühler 85 gekühlt wird. Daher kann durch den Gaskühler 85 auch das Hochtemperatur-Austrittsgas, das aus der Austrittsleitung 81 zum vierten Verbindungsrohr 9e strömt, gekühlt werden. Dadurch kann verhindert werden, dass das Wasserstoffgas, das durch den Gaskühler 83 gekühlt wird, durch das Austrittsgas erwärmt wird.A high-temperature, high-pressure hydrogen gas discharged from a fourth compression stage 14 is cooled by the gas cooler 85 and then introduced into a fifth compression stage 15 . At the same time, the gas cooler 85 is arranged in the fourth connection pipe 9e downstream of a connection portion of an exhaust pipe 81 . Namely, the discharge line 81 is connected to a portion upstream of the gas cooler 85 in the fourth connection pipe 9e. Therefore, the hydrogen gas returned from the discharge pipe 81 to the fourth connection pipe 9e joins the hydrogen gas before being cooled by the gas cooler 85. Therefore, the high-temperature discharge gas flowing from the discharge line 81 to the fourth connection pipe 9e can also be cooled by the gas cooler 85 . Thereby, the hydrogen gas cooled by the gas cooler 83 can be prevented from being heated by the discharge gas.

Es ist zu beachten, dass zwar die Beschreibung anderer Konfigurationen, Arbeitsweisen und Wirkungen weggelassen wird, aber die Beschreibung der ersten bis fünften Ausführungsbeispiele in das sechste Ausführungsbeispiel aufgenommen werden kann.Note that although the description of other configurations, operations, and effects is omitted, the description of the first to fifth embodiments may be incorporated into the sixth embodiment.

- Siebtes Ausführungsbeispiel -- Seventh embodiment -

Als Nächstes wird ein Kompressor gemäß einem siebten Ausführungsbeispiel beschrieben. Wie in 10 gezeigt ist, unterscheidet sich der Kompressor gemäß dem siebten Ausführungsbeispiel von dem Kompressor gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel dadurch, dass auf einer Austrittsleitung 81 ein Rückschlagventil 86 vorgesehen ist.Next, a compressor according to a seventh embodiment will be described. As in 10 shown, the compressor according to the seventh embodiment is different Game from the compressor according to the first embodiment in that a check valve 86 is provided on a discharge line 81.

Während das Rückschlagventil 86 einem Wasserstoffgas ermöglicht, von innerhalb eines Zwischenteils 63 zu einem vierten Verbindungsrohr 9e zu strömen, blockiert das Rückschlagventil 86 den Strom des Wasserstoffgases vom vierten Verbindungsrohr 9e zum Zwischenteil 63. Das Rückschlagventil 86 ist in der Austrittsleitung 81 stromabwärts von einer Volumenexpansionseinheit 83 (das heißt auf der Seite fern vom fünften Zylinder 25) angeordnet.While the check valve 86 allows a hydrogen gas to flow from within an intermediate part 63 to a fourth connection pipe 9e, the check valve 86 blocks the flow of hydrogen gas from the fourth connection pipe 9e to the intermediate part 63. The check valve 86 is in the outlet line 81 downstream of a volume expansion unit 83 (that is, on the side far from the fifth cylinder 25).

Wenn ein Kompressor 1 angetrieben wird, kann der Druck eines Wasserstoffgases im vierten Verbindungsrohr 9e höher als der Druck eines Wasserstoffgases im Zwischenteil 63 sein. Da in der Austrittsleitung 81 das Rückschlagventil 86 vorgesehen ist, ist es auch in diesem Fall möglich, das Einströmen eines Wasserstoffgases aus dem vierten Verbindungsrohr 9e in den Zwischenteil 63 zu verhindern. Da die Volumenexpansionseinheit 83 stromaufwärts vom Rückschlagventil 86 angeordnet ist, ist es darüber hinaus auch dann, wenn der Druck im vierten Verbindungsrohr 9e höher als der Druck in einem Mikrospalt C1 im fünften Zylinder 25 ist, unwahrscheinlich, dass der Druck im vierten Verbindungsrohr 9e die Volumenexpansionseinheit 83 in Mitleidenschaft zieht. Daher ist es unwahrscheinlich, dass die Volumenexpansionseinheit 83 durch die Druckschwankung im vierten Verbindungsrohr 9e in Mitleidenschaft gezogen wird.When a compressor 1 is driven, the pressure of a hydrogen gas in the fourth connection pipe 9e can be higher than the pressure of a hydrogen gas in the intermediate part 63 . Also in this case, since the check valve 86 is provided in the discharge pipe 81, it is possible to prevent the inflow of a hydrogen gas from the fourth connection pipe 9e into the intermediate part 63. Moreover, since the volume expansion unit 83 is disposed upstream of the check valve 86, even if the pressure in the fourth connection pipe 9e is higher than the pressure in a micro gap C1 in the fifth cylinder 25, the pressure in the fourth connection pipe 9e is unlikely to be the volume expansion unit 83 affected. Therefore, the volume expansion unit 83 is unlikely to be affected by the pressure fluctuation in the fourth connection pipe 9e.

Es ist zu beachten, dass zwar die Beschreibung anderer Konfigurationen, Arbeitsweisen und Wirkungen weggelassen wird, aber die Beschreibung der ersten bis sechsten Ausführungsbeispiele in das siebte Ausführungsbeispiel aufgenommen werden kann.Note that although the description of other configurations, operations, and effects is omitted, the description of the first to sixth embodiments may be incorporated into the seventh embodiment.

- Achtes Ausführungsbeispiel -- Eighth embodiment -

Als Nächstes wird ein Kompressor gemäß einem achten Ausführungsbeispiel beschrieben. Wie in 11 gezeigt ist, unterscheidet sich der Kompressor gemäß dem achten Ausführungsbeispiel von dem Kompressor gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel dadurch, dass auf einer Austrittsleitung 81 ein Druckreduzierventil 87 vorgesehen ist und die Austrittsleitung 81 mit einem Kanal mit geringerem Druck als ein viertes Verbindungsrohr 9e (Kanal auf einer Ansaugseite) verbunden ist.Next, a compressor according to an eighth embodiment will be described. As in 11 1, the compressor according to the eighth embodiment differs from the compressor according to the first embodiment in that a pressure-reducing valve 87 is provided on a discharge pipe 81, and the discharge pipe 81 is provided with a lower-pressure passage than a fourth connection pipe 9e (passage on a suction side ) connected is.

Zum Beispiel ist ein Ende der Austrittsleitung 81 mit einem Zwischenteil 63 verbunden, während das andere Ende mit einem Gaseinleitungsrohr 9a verbunden ist. Es ist zu beachten, dass das andere Ende der Austrittsleitung 81 mit einem dritten Verbindungsrohr 9d, einem zweiten Verbindungsrohr 9c oder einem ersten Verbindungsrohr 9b verbunden werden kann.For example, one end of the exhaust pipe 81 is connected to an intermediate part 63, while the other end is connected to a gas introduction pipe 9a. Note that the other end of the discharge pipe 81 may be connected to a third connection pipe 9d, a second connection pipe 9c, or a first connection pipe 9b.

Das auf der Austrittsleitung 81 vorgesehene Druckreduzierventil 87 verringert den Druck eines Wasserstoffgases auf der Seite des Zwischenteils 63 (oder auf einer Hochdruckseite) auf einen vorbestimmten Druck und lässt das Wasserstoffgas zur Seite des Gaseinleitungsrohrs 9a strömen, die eine Niederdruckseite ist. Das Druckreduzierventil 87 ist in der Austrittsleitung 81 stromabwärts von einer Volumenexpansionseinheit 83 (das heißt auf der Seite fern von einem fünften Zylinder 25) angeordnet.The pressure reducing valve 87 provided on the discharge line 81 reduces the pressure of a hydrogen gas on the intermediate part 63 side (or on a high pressure side) to a predetermined pressure and flows the hydrogen gas to the gas introduction pipe 9a side which is a low pressure side. The pressure reducing valve 87 is disposed in the discharge line 81 downstream of a volume expansion unit 83 (that is, on the side far from a fifth cylinder 25).

Wenn der Kompressor 1 angetrieben wird, kann der Druck eines Wasserstoffgases im Zwischenteil 63 deutlich höher als der Druck des Gases im Gaseinleitungsrohr 9a sein. Da jedoch das Druckreduzierventil 87 vorgesehen ist, ist es möglich, das Wasserstoffgas daran zu hindern, übermäßig aus dem Zwischenteil 63 in das Gaseinleitungsrohr 9a einzuströmen. Da die Volumenexpansionseinheit 83 in der Austrittsleitung 81 stromaufwärts von dem Druckreduzierventil 87 angeordnet ist, kann darüber hinaus die Druckänderung in der Volumenexpansionseinheit 83 gehemmt werden.When the compressor 1 is driven, the pressure of a hydrogen gas in the intermediate part 63 can be significantly higher than the pressure of the gas in the gas introduction pipe 9a. However, since the pressure reducing valve 87 is provided, it is possible to prevent the hydrogen gas from excessively flowing from the intermediate part 63 into the gas introduction pipe 9a. Furthermore, since the volume expansion unit 83 is disposed in the discharge line 81 upstream of the pressure reducing valve 87, the pressure change in the volume expansion unit 83 can be restrained.

Es ist zu beachten, dass die Austrittsleitung 81 nicht immer mit einer fünften Kompressionsstufe 15 verbunden ist. Zum Beispiel kann ein Ende der Austrittsleitung 81 mit dem Zwischenteil 63 einer vierten Kompressionsstufe 14 verbunden werden. In diesem Fall kann das andere Ende mit dem zweiten Verbindungsrohr 9c, dem ersten Verbindungsrohr 9b oder dem Gaseinleitungsrohr 9a verbunden werden. Darüber hinaus kann ein Ende der Austrittsleitung 81 mit dem Zwischenteil 63 einer dritten Kompressionsstufe 13 verbunden werden. In diesem Fall kann das andere Ende mit dem ersten Verbindungsrohr 9b oder dem Gaseinleitungsrohr 9a verbunden werden.It should be noted that the exit line 81 is not always connected to a fifth compression stage 15 . For example, one end of the exit line 81 may be connected to the intermediate portion 63 of a fourth compression stage 14 . In this case, the other end can be connected to the second connection pipe 9c, the first connection pipe 9b or the gas introduction pipe 9a. In addition, one end of the exit line 81 can be connected to the intermediate part 63 of a third compression stage 13 . In this case, the other end can be connected to the first connection pipe 9b or the gas introduction pipe 9a.

Eine erste Kompressionsstufe 11, die dritte Kompressionsstufe 13 und die fünfte Kompressionsstufe 15 müssen nicht als ein Tandemaufbau konfiguriert sein. Die erste Kompressionsstufe 11, die dritte Kompressionsstufe 13 und die fünfte Kompressionsstufe 15 können als separate Körper konfiguriert werden.A first compression stage 11, the third compression stage 13 and the fifth compression stage 15 need not be configured in tandem. The first compression stage 11, the third compression stage 13 and the fifth compression stage 15 can be configured as separate bodies.

Es ist zu beachten, dass zwar die Beschreibung anderer Konfigurationen, Arbeitsweisen und Wirkungen weggelassen wird, aber die Beschreibung der ersten bis siebten Ausführungsbeispiele in das achte Ausführungsbeispiel aufgenommen werden kann.Note that although the description of other configurations, operations, and effects is omitted, the description of the first to seventh embodiments may be incorporated into the eighth embodiment.

Es sollte verstanden werden, dass die hier offenbarten Ausführungsbeispiele in jeglicher Hinsicht darstellend und nicht einschränkend sind. Der Schutzumfang der Erfindung wird durch die beigefügten Ansprüche, nicht durch die vorstehende Beschreibung angegeben, weswegen sämtliche Änderungen, die unter den Wortsinn und Schutzumfang der Ansprüche und Äquivalente fallen, mitumfasst sein sollen. Daher sind auch die folgenden Ausführungsbeispiele im Schutzumfang der Erfindung enthalten.It should be understood that the embodiments disclosed herein are in all respects illustrative and not restrictive. The scope of the invention is indicated by the appended claims, not by the foregoing description, and all changes that come within the meaning and scope of the claims and equivalents are intended to be embraced. Therefore, the following embodiments are also included within the scope of the invention.

Zum Beispiel kann die Konfiguration, bei der die Austrittsleitung 81 mit dem Durchgangsloch 63a des Zwischenteils 63 des Zylinderkörpers 51 verbunden ist, bei einer zweiten bis vierten Kompressionsstufe 12 bis 14 Anwendung finden.For example, the configuration in which the discharge pipe 81 is connected to the through hole 63a of the intermediate part 63 of the cylinder body 51 can be applied to second to fourth compression stages 12 to 14.

Im ersten Ausführungsbeispiel kann die fünfte Kompressionsstufe 15 zum Beispiel mit der vierten Kompressionsstufe als ein Tandemaufbau konfiguriert werden, die eine der fünften Kompressionsstufe 15 vorgeschaltete Kompressionsstufe ist.In the first embodiment, the fifth compression stage 15 may be configured in tandem with the fourth compression stage, which is a compression stage preceding the fifth compression stage 15, for example.

Die erste Kompressionsstufe 11, die dritte Kompressionsstufe 13 und die fünfte Kompressionsstufe 15 müssen nicht als ein Tandemaufbau konfiguriert sein. In diesem Fall können die erste Kompressionsstufe 11, die dritte Kompressionsstufe 13 und die fünfte Kompressionsstufe 15 als separate Körper konfiguriert werden. Entsprechend müssen die zweite Kompressionsstufe 12 und die vierte Kompressionsstufe 14 nicht als ein Tandemaufbau konfiguriert sein. In diesem Fall können die zweite Kompressionsstufe 12 und die vierte Kompressionsstufe 14 als separate Körper konfiguriert werden.The first compression stage 11, the third compression stage 13, and the fifth compression stage 15 need not be configured in tandem. In this case, the first compression stage 11, the third compression stage 13, and the fifth compression stage 15 can be configured as separate bodies. Accordingly, the second compression stage 12 and the fourth compression stage 14 need not be configured in tandem. In this case, the second compression stage 12 and the fourth compression stage 14 can be configured as separate bodies.

Es werden nun die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele skizziert.The exemplary embodiments described above will now be outlined.

Ein Kompressor gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist ein Kompressor zum Komprimieren eines Wasserstoffgases und er weist Folgendes auf: eine Vielzahl von Kompressionsstufen; und einen Antriebsmechanismus, der so konfiguriert ist, dass er die Vielzahl von Kompressionsstufen antreibt. Mindestens eine Kompressionsstufe von der Vielzahl von Kompressionsstufen weist Folgendes auf: einen Zylinder; einen Kolben, der in den Zylinder eingeführt ist; eine erste Kolbenringgruppe, die auf dem Kolben installiert ist; und eine zweite Kolbenringgruppe, die auf dem Kolben auf einer Seite des Antriebsmechanismus der ersten Kolbenringgruppe installiert ist. Der Zylinder ist mit Folgendem versehen: einem ersten Kühlkanal, durch den ein Kühlfluid zur Aufnahme von zwischen dem Zylinder und der ersten Kolbenringgruppe erzeugter Wärme strömt; einem zweiten Kühlkanal, durch den das Kühlfluid zur Aufnahme von zwischen dem Zylinder und der zweiten Kolbenringgruppe erzeugter Wärme strömt; und einem Durchgangsloch, das in einem Zwischenteil zwischen dem ersten Kühlkanal und dem zweiten Kühlkanal eine Seitenwand des Zylinders von einer Innenfläche zu einer Außenfläche des Zylinders durchdringt. Der Kompressor weist außerdem eine Austrittsleitung auf, die mit dem Durchgangsloch verbunden ist. Das Wasserstoffgas tritt aus einer Kompressionskammer im Zylinder zwischen dem Zylinder und dem Kolben hindurch in den Zwischenteil aus und wird dann durch das Durchgangsloch in die Austrittsleitung geführt. Die Austrittsleitung weist einen Rohrleitungsteil und eine Volumenexpansionseinheit auf, in der das Volumen innerhalb eines vorbestimmten Abstandsbereichs größer als das Volumen des Rohrleitungsteils in einem Abstandsbereich ist, der mit dem vorbestimmten Abstandsbereich identisch ist.A compressor according to an aspect of the invention is a compressor for compressing a hydrogen gas, and includes: a plurality of compression stages; and a drive mechanism configured to drive the plurality of compression stages. At least one compression stage of the plurality of compression stages includes: a cylinder; a piston inserted into the cylinder; a first piston ring group installed on the piston; and a second piston ring group installed on the piston on a driving mechanism side of the first piston ring group. The cylinder is provided with: a first cooling passage through which a cooling fluid flows for absorbing heat generated between the cylinder and the first piston ring group; a second cooling passage through which the cooling fluid flows for absorbing heat generated between the cylinder and the second piston ring group; and a through hole penetrating a side wall of the cylinder from an inner surface to an outer surface of the cylinder in an intermediate part between the first cooling passage and the second cooling passage. The compressor also has a discharge line connected to the through hole. The hydrogen gas exits from a compression chamber in the cylinder between the cylinder and the piston into the intermediate part, and then is led into the exhaust pipe through the through hole. The discharge line has a pipe part and a volume expansion unit in which the volume within a predetermined distance range is larger than the volume of the pipe part in a distance range identical to the predetermined distance range.

Mit dieser Konfiguration wird das Austrittsgas, das mit einer Volumenexpansion und einem Anstieg der Strömungsgeschwindigkeit in der ersten Kolbenringgruppe austritt, durch den ersten Kühlkanal gekühlt. Dies ermöglicht es, die Volumenexpansion des Austrittsgases und den Anstieg der Strömungsgeschwindigkeit sowie den Verschleiß jedes Kolbenrings der ersten Kolbenringgruppe stärker zu hemmen, als wenn das Austrittsgas nicht gekühlt wird. Dann wird das Gas, das zwischen dem Zylinder und dem Kolben hindurch in den Zwischenteil austritt, durch das Durchgangsloch zur Austrittsleitung geführt. Diese Austrittsleitung weist einen Rohrleitungsteil und eine Volumenexpansionseinheit auf, in der das Volumen, das in dem vorbestimmten Abstandsbereich vorhanden ist, größer als das Volumen des Rohrleitungsteils in dem gleichen Abstandsbereich wie der vorbestimmte Abstandsbereich ist. Aus diesem Grund wird während des Hin- und Hergleitens des Kolbens die Schwankung der Strömungsgeschwindigkeit des Austrittsgases im Zwischenteil gehemmt. Daher wird die Belastung durch das Austrittsgas auf die zweite Kolbenringgruppe reduziert, wobei der Verschleiß der zweiten Kolbenringgruppe gehemmt werden kann.With this configuration, the discharge gas that is discharged with an expansion in volume and an increase in flow speed in the first piston ring group is cooled by the first cooling passage. This makes it possible to restrain the volume expansion of the discharge gas and the increase in flow velocity and wear of each piston ring of the first piston ring group more than when the discharge gas is not cooled. Then, the gas leaking between the cylinder and the piston into the intermediate part is led to the leak pipe through the through hole. This discharge line comprises a pipe part and a volume expansion unit in which the volume existing in the predetermined distance range is larger than the volume of the pipe part in the same distance range as the predetermined distance range. For this reason, during the reciprocation of the piston, the fluctuation of the flow rate of the discharge gas in the intermediate part is restrained. Therefore, the load of the discharge gas on the second piston ring group is reduced, whereby the wear of the second piston ring group can be restrained.

(2) In dem Kompressor kann die Austrittsleitung mit einem ansaugseitigen Kanal der mindestens einen Kompressionsstufe oder einem Kanal, der einen geringeren Druck als der ansaugseitige Kanal hat, verbunden sein.(2) In the compressor, the discharge pipe may be connected to a suction-side passage of the at least one compression stage or a passage lower in pressure than the suction-side passage.

Mit dieser Konfiguration kann das Austrittsgas, das in die Austrittsleitung einströmt, zurückgewonnen werden.With this configuration, the exhaust gas flowing into the exhaust line can be recovered.

(3) In dem Kompressor kann die Volumenexpansionseinheit ein hohler, rohrförmiger Filter sein, der mit dem Rohrleitungsteil verbunden ist. Ein Innendurchmesser eines Kanalteils des Wasserstoffgases im Filter kann größer als ein Innendurchmesser des Rohrleitungsteils sein.(3) In the compressor, the volume expansion unit may be a hollow tubular filter connected to the piping part. An inner diameter of a channel part of the hydrogen gas in the filter may be larger than an inner diameter of the piping part.

Indem als die Volumenexpansionseinheit ein Filter verwendet wird, der einen größeren Innendurchmesser hat, ist es mit dieser Konfiguration möglich, die Kosten stärker zu verringern, als wenn die Volumenexpansionseinheit zusätzlich zum Filter separat vorgesehen wird.With this configuration, by using a filter having a larger inner diameter as the volume expansion unit, it is possible to reduce the cost more than when the volume expansion unit is provided separately in addition to the filter.

(4) In dem Kompressor kann die Volumenexpansionseinheit ein Rohr umfassen, das in einer sich schlängelnden Form, einer Spiralform oder einer Schraubenform ausgebildet ist.(4) In the compressor, the volume expansion unit may include a tube formed in a meandering shape, a spiral shape, or a helical shape.

Mit dieser Konfiguration kann das Volumen der Austrittsleitung sichergestellt werden, indem die Rohrlänge erhöht wird.With this configuration, the volume of the discharge pipe can be secured by increasing the pipe length.

(5) Eine Wasserstofftankstelle gemäß dem Ausführungsbeispiel weist Folgendes auf: den Kompressor; einen Speicher zum Speichern des vom Kompressor abgegebenen Wasserstoffgases; und eine Tanksäule zum Erhalt einer Zufuhr des Wasserstoffgases aus dem Speicher.(5) A hydrogen station according to the embodiment includes: the compressor; an accumulator for storing the hydrogen gas discharged from the compressor; and a fuel pump for receiving a supply of the hydrogen gas from the storage.

Wie oben beschrieben wurde, kann der Verschleiß der Kolbenringe in dem Kolben, in dem zwei Kolbenringgruppen vorgesehen sind, gehemmt werden.As described above, wear of the piston rings can be restrained in the piston in which two piston ring groups are provided.

Zusammenfassend betrifft die Erfindung einen Zylinder in einer Kompressionsstufe, der mit einem ersten Kühlkanal, durch den ein Kühlfluid zur Aufnahme von zwischen dem Zylinder und einer ersten Kolbenringgruppe erzeugter Wärme strömt, einem zweiten Kühlkanal, durch den ein Kühlfluid zur Aufnahme von zwischen dem Zylinder und einer zweiten Kolbenringgruppe erzeugter Wärme strömt, und einem Durchgangsloch versehen ist, das in einem Zwischenteil zwischen dem ersten Kühlkanal und dem zweiten Kühlkanal eine Seitenwand des Zylinders durchdringt. Ein Wasserstoffgas tritt aus einer Kompressionskammer zwischen dem Zylinder und einem Kolben hindurch zum Zwischenteil aus und wird dann zu einer Austrittsleitung geführt. Die Austrittsleitung weist einen Rohrleitungsteil und eine Volumenexpansionseinheit auf, in der das Volumen in einem vorbestimmten Abstandsbereich größer als das Volumen des Rohrleitungsteils im gleichen Abstandsbereich wie der vorbestimmte Abstandsbereich ist.In summary, the invention relates to a cylinder in a compression stage, which is provided with a first cooling passage through which a cooling fluid flows to absorb heat generated between the cylinder and a first piston ring group, a second cooling passage through which a cooling fluid flows to absorb heat generated between the cylinder and a heat generated by the second piston ring group flows, and is provided with a through hole penetrating a side wall of the cylinder in an intermediate part between the first cooling passage and the second cooling passage. A hydrogen gas exits from a compression chamber between the cylinder and a piston to the intermediate part and is then led to an exhaust pipe. The discharge line has a pipe part and a volume expansion unit in which the volume in a predetermined distance range is larger than the volume of the pipe part in the same distance range as the predetermined distance range.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

JP 5435245 B2 [0003, 0004, 0005]

Claims

A compressor (1) for compressing a hydrogen gas, the compressor (1) comprising: a plurality of compression stages (11 to 15); and a drive mechanism configured to drive the plurality of compression stages (11 to 15), wherein at least one compression stage (15) of the plurality of compression stages (11 to 15) comprises: a cylinder (25); a piston (35) inserted into the cylinder (25); a first piston ring group (41) installed on the piston (35); and a second piston ring group (42) installed on the piston (35) closer to the drive mechanism than the first piston ring group (41), the cylinder (25) is provided with: a first cooling passage (71) through which a cooling fluid flows for absorbing heat generated between the cylinder (25) and the first piston ring group (41); a second cooling passage (72) through which the cooling fluid flows for absorbing heat generated between the cylinder (25) and the second piston ring group (42); and a through hole (63a) penetrating a side wall of the cylinder (25) from an inner surface to an outer surface of the cylinder (25) in an intermediate part (63) between the first cooling passage (71) and the second cooling passage (72), the compressor (1) further has a discharge pipe (81) connected to the through hole (63a), the hydrogen gas from a compression chamber (25S) in the cylinder (25) passing between the cylinder (25) and the piston (35). exits into the intermediate part (63) and then is led through the through hole (63a) into the exit pipe (81), and the discharge line (81) comprises a pipe part (82) and a volume expansion unit (83) in which the volume within a predetermined distance range is larger than the volume of the pipe part (82) in a distance range identical to the predetermined distance range.

Compressor (1) after claim 1 , wherein the outlet line (81) is connected to a suction-side channel of the at least one compression stage (15) or a channel which has a lower pressure than the suction-side channel.

Compressor (1) after claim 1 wherein the volume expansion unit (83) is a hollow tubular filter connected to the piping part (82), and an inner diameter of a passage part of the hydrogen gas in the filter is larger than an inner diameter of the piping part (82).

Compressor (1) after claim 1 wherein the volume expansion unit (83) comprises a tube formed in a meandering shape, a spiral shape or a helical shape.

Hydrogen refueling station, comprising: the compressor (1) according to any one of Claims 1 until 4 ; an accumulator (2) for accumulating the hydrogen gas discharged from the compressor (1); and a fuel pump (3) for receiving a supply of the hydrogen gas from the storage (2).