JP2004211606A - Method and device for manufacturing clean gas with high pressure - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧力の高いきれいな気体の製造方法および製造装置に関する技術であって、更に詳細に述べると、簡便な方式で圧力の高い油等の異物が混入していない空気や酸素ガスや水素ガスや炭酸ガス窒素ガスやヘリウムガス等の気体を作り出すための、圧力の高いきれいな気体の製造方法および製造装置の技術に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、圧力の高いきれいな気体の製造方法および製造装置に関する技術としては、空気圧縮機によるものが一般的であった。
【0003】
ここで、図3に見られるように、空気圧縮機50Bは、シリンダー40Bと吸込濾過器51と連接棒55とその他の構成物等によって構成され、シリンダー40Bは、シリンダー本体41とピストン42とシリンダーヘッド43等によって構成されている。
【0004】
この場合、空気圧縮機50Bは、図3には具体的に示されていないが、電動モータの回転をベルトを介してクランク軸に伝え、クランク軸に連接棒55を接続することによってクランク軸の回転運動を直線の往復運動に変換することによって連接棒55に伝え、連接棒55の往復運動をシリンダー40Bを構成し連接棒と接続しているピストン42に伝えることで吸込濾過器51を経由して吸引した大気をシリンダー40Bに取り込みながら圧縮空気を作り出している。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の、圧力の高いきれいな気体の製造方法および製造装置に関する技術に関しては、以下に示すような課題があった。
【0006】
第一に、空気圧縮機の場合、電動モータからクランク軸の回転運動を、連接棒を介して直線の往復運動に変換することによってシリンダーを構成しているピストンに伝えているが、クランク軸を収納しているクランク室に供給している潤滑油が、ピストンの周囲からシリンダー内に入り込み、シリンダー内で作り出される高圧の気体を汚していた。
【0007】
第二に、空気圧縮機の場合、一ランク上位の圧縮機を搭載することで多少圧力の高い気体を作り出すということは行っていたが、高圧や中圧を含めて自由に希望する圧力の気体を作り出すという発想のものは無かった。
本発明はこのような課題を解決することを目的としている。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明は、圧力の低い圧縮空気を作り出す空気圧縮機50Aを構成しているシリンダー40Aの上部に増圧ピストンロッド11を組み込んでいる増圧シリンダー10A、10Bを、増圧ピストン11aと増圧ロッド11bを一体に形成した前記増圧ピストンロッド11の前記増圧ロッド11bの一端を前記シリンダー40Aを構成しているピストン42に位置させ空間部40Azを形成することで前記ピストン42の下部に飛散している潤滑油の影響が及ばないように前記増圧シリンダー10A、10Bと前記シリンダー40Aを分離して配設し、前記空気圧縮機50Aにおける前記シリンダー40Aの運動を前記増圧シリンダー10A、10Bに伝達することで前記増圧シリンダー10A、10Bに導入した外部からの加圧した気体から更に圧力の高い気体を作り出すことを特徴とし、更には、前記増圧シリンダー10Bによって形成されている増圧室10Bz側の最大体積/最小体積による増圧比率を変更することで、前記増圧室10Bzからの流出気体の圧力を調整出来ることを特徴とし、更には、前記増圧シリンダー10Bによって形成されている増圧室10Bzへの流入気体の圧力を変更することで、前記増圧室10Bzからの流出気体の圧力を調整出来ることを特徴とし、更には、外部からの前記加圧した気体は、多筒式空気圧縮機の一つのシリンダーで作り出すものであり、圧力の低い前記圧縮空気を作り出す空気圧縮機は、多筒式空気圧縮機の残りのシリンダーで作り出すものであることを特徴とすることによって、上記課題を解決した。
【0009】
また本発明は、圧力の低い圧縮空気を作り出す空気圧縮機50Aを構成しているシリンダー40Aの上部に増圧ピストンロッド11を組み込んでいる増圧シリンダー10A、10Bを、増圧ピストン11aと増圧ロッド11bを一体に形成した前記増圧ピストンロッド11の前記増圧ロッド11bの一端を前記シリンダー40Aを構成しているピストン42に位置させ空間部40Azを形成することで前記ピストン42の下部に飛散している潤滑油の影響が及ばないように前記増圧シリンダー10A、10Bと前記シリンダー40Aを分離して配設し、前記増圧シリンダー10A、10Bによって形成されている増圧室10Az、10Bzには、前記増圧室10Az、10Bzからの逆流を防止する逆止弁22を接続している流入配管101、111と前記増圧室10Az、10Bzに逆流を防止する逆止弁23を接続している流出配管102、112を配設したことを特徴とし、更には、前記増圧シリンダー10Bに、前記増圧室10Bz側の最大体積/最小体積による増圧比率を変更する目的で、前記増圧シリンダー10Bを形成している前記増圧室10Bzの内部に収納している増圧室仕切16を自由に移動することが出来るハンドル15を配設したことを特徴とし、更には、前記流入配管101、111に、前記増圧室10Az、10Bzへの流入気体の圧力を変更する目的で、減圧弁21を配設したことを特徴とすることによって、上記課題を解決した。
【0010】
【発明の実施の形態】
本願発明による、圧力の高いきれいな気体の製造方法および製造装置を図面と共に詳細に説明する。
ここで、図1は、本願発明の空気圧縮機を示した図であり、図2は、本願発明の別の空気圧縮機を示した図である。
【0011】
(第一の実施例)
図1に見られるように、50Aは空気圧縮機であり、従来技術で示された空気圧縮機50Bから吸込濾過器51とシリンダーヘッド43を除いたものを使用している。
【0012】
従って、空気圧縮機50Aは、電動モータ59とシリンダー40Aと連接棒55とその他の構成物によって構成され、シリンダー40Aは、シリンダー本体41とピストン42等によって構成されている。
【0013】
そして、全体の構成としては、空気圧縮機50Aの上部に接続部30を位置させ、接続部30の上部に増圧シリンダー10Aを位置させ、空気圧縮機50Aを構成しているシリンダー40Aと接続部30の間と接続部30と増圧シリンダー10Aの間は、図1には具体的には示していないがボルトやその他の方法で固定している。
【0014】
また、増圧シリンダー10Aは、増圧ピストン11aと増圧ロッド11bを一体に形成した増圧ピストンロッド11等によって構成され、増圧ロッド11bの一端をシリンダー40Aを構成しているピストン42に位置させることで、空間部40Azを形成すると同時に、空気圧縮機50Aのシリンダー40Aの直線運動を増圧シリンダー10Aに伝達するようになっている。 当然、増圧ピストン11aには、増圧シリンダー本体との間で気体が洩れないように配慮する必要はある。
【0015】
その場合、増圧ピストン11aの動きで見た場合、図1において、Lは下死点をHは上死点をBはストロークを示している。 更に別の観点で言うと、Aは増圧シリンダー10Aを形成している増圧室10Azの最大容積となる位置を示し、増圧ピストン11aがBのストローク移動してHの上死点まで到達した所が最小容積の位置を示している。
【0016】
ここで、増圧室10Azは、増圧シリンダー10Aの気体を圧縮する場所として形成されたものである。 そして、増圧室10Azは、増圧シリンダー10Aのシリンダー40Aと反対側の端部に形成された流入路10Abと流出路10Aaによって外部の配管に接続するようになっている。
【0017】
尚、増圧シリンダー10A内部の増圧ピストン11aを境として増圧室10Azと反対側の室は、増圧シリンダー10Aのシリンダー40A側の端部に形成された排出路10Acによって室の気体が排出可能となっている。 但し、排出路10Acを形成している端部は、図1にみられるように排出路10Acを設ける構造でなくても、接続部30との間を開放するような構造でも構わない。
【0018】
そして、接続部30には、シリンダー40を構成しているピストン42が作動した際に空間部40Azで圧縮した空気が、側面に穴をあける等によって外部に排出されるような構造になっている必要がある。 この場合、接続部30は、空気圧縮機50Aを構成しているシリンダー40Aと増圧シリンダー10Aの取り付け位置が一致していれば取り除いても構わない。
【0019】
また、流入路10Abには流入配管101が接続し、流入配管101の途中には、流入して来る気体の圧力を下げる減圧弁21と増圧室10Azから気体が逆流するのを防ぐ逆止弁22を配設している。 また、流出路10Aaには流出配管102が接続し、流出配管102の途中には、増圧室10Azに気体が逆流するのを防ぐ逆止弁22と手動式の開閉弁24を配設し、エアータンクに接続している。
【0020】
更に、エアータンクからは、貯蔵された増圧気体が供給配管103より使用可能となっている。 この場合、供給配管103の途中には、手動式の開閉弁25を配設している。
【0021】
本発明による、圧力の高いきれいな気体の製造方法および製造装置は前述したように構成されており、以下に、その動作について詳細に説明する。
【0022】
先ず、流入配管101に圧縮空気を流し、同時に空気圧縮機50Aを作動させると連接棒30に接続したシリンダー40Aのピストン42に往復直線運動が伝はる。
【0023】
そこで、端部がピストン42に接し増圧シリンダー10Aを構成している増圧ピストンロッド11がその動きを受けて、増圧シリンダー10Aとしての往復直線運動を行う。
【0024】
従って、この往復直線運動によって、増圧シリンダー10Aの増圧室10Azでは、最大体積/最小体積による増圧比率の関係により流入配管101から流入した圧縮空気を更に増圧するのである。 即ち、流出気体の圧力=流入気体の圧力×(A/A−B)の関係で増圧するのである。 この様な理由によって、増圧シリンダー10Aにおいて、AとBの寸法を変更した増圧シリンダー10Aを搭載することで、流出気体の圧力を自由に選択することが容易となったのである。
【0025】
最後に、増圧された圧縮空気は、流出配管102とその途中に配設された増圧室10Azの側に逆流するのを防ぐ逆止弁23と手動で開閉する開閉弁24を経由してエアータンクに貯蔵される。 また、エアータンクに貯蔵された圧縮空気は、供給配管103から自由に使用可能となっている。
【0026】
この場合、流入配管101に流す気体は、圧縮空気を流すと更に増圧された圧縮空気が得られるが、酸素ガスや水素ガスや炭酸ガス窒素ガスやヘリウムガス等の気体を流すと増圧されたそれらの気体が得られる。
【0027】
尚、流入配管101から流入する圧縮空気の圧力を減圧弁21で調整することによっても流出気体の圧力を調整することが出来る。 即ち、AとBの寸法を変更した増圧シリンダー10Aを搭載することと減圧弁21で調整することで、色々な圧力の圧縮空気を自由に作り出すことが可能となったのである。
【0028】
この様にして、増圧シリンダー10Aで増圧された気体は、潤滑油が飛散しているクランク軸との間に空間部40Azを形成することで、潤滑油の浸入することの無いきれいに増圧された圧縮空気を得る事が出来るようになった。
【0029】
(第二の実施例)
図2に見られるように、第二の実施例が第一の実施例と異なる点は、第一の実施例は、希望する流出圧力に応じてAとB色々なサイズの増圧シリンダー10Aを搭載するのに対して、第二の実施例は、増圧シリンダー10Bの端部に螺合によって移動可能にしたハンドル15を配設し、ハンドル15の先端には増圧室仕切16を固定することで、ハンドル15の回転に応じて増圧室仕切16が移動可能に構成したものである。 当然、増圧室仕切16には、増圧シリンダー本体との間で気体が洩れないように配慮する必要はある。
【0030】
ここで、AとBとHとLの内容に関しては第一実施例と同じであり、流出気体の圧力=流入気体の圧力×(A/A−B)の関係で増圧することも第一の実施例と同一であるが、ハンドル15の操作によってAの値を自由に変更可能であることが、第一の実施例と異なる点である。
【0031】
従ってハンドル15の操作によって自由に流出気体の圧力を変更することが可能となるのである。 尚、流入路10Bcと流出路10Baの位置に関しては、増圧室仕切16とそれが移動する関係から、上死点Hの近傍でストロークBより一寸大きい上部に位置している。
【0032】
本発明による、圧力の高いきれいな気体の製造方法および製造装置は前述したように構成されており、以下に、その動作について詳細に説明する。
【0033】
先ず始めに、ハンドル15の操作によってAの位置は自由に変更可能となることである。 従って、流出圧力を自由に設定することが可能となる。 それ以外に関しては、第一の実施例と同じになるので省略する。
【0034】
(第三の実施例)
第三の実施例が第一の実施例と異なる点は、第一の実施例の外部からの加圧した気体の代わりに、多筒式空気圧縮機の一つのシリンダーで作り出した圧縮空気等の加圧した気体を使用したものであり、圧力の低い圧縮空気を作り出す空気圧縮機は、多筒式空気圧縮機の残りのシリンダーを使用するものである。 それ以外の点に関しては、第一の実施例や第二の実施例と同じであるので、詳細は省略する。
【0035】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明により、下記のような効果をあげることができる。
【0036】
第一に、圧力の低い圧縮空気を作り出す空気圧縮機を構成しているシリンダーの上部に増圧ピストンロッドを組み込んでいる増圧シリンダーを、増圧ピストンと増圧ロッドを一体に形成した増圧ピストンロッドの増圧ロッドの一端をシリンダーを構成しているピストンに位置させ空間部を形成することでピストンの下部に飛散している潤滑油の影響が及ばないように増圧シリンダーとシリンダーを分離することで、きれいな圧力の高い気体の製造が可能となった。
【0037】
第二に、増圧室側の最大体積/最小体積による増圧比率を変更する目的で、増圧シリンダーを形成している増圧室の内部に収納している増圧室仕切を自由に移動することが出来るハンドルを配設したことで、流出圧力を自由に設定することが可能となった。
【0038】
第三に、流入配管に、増圧室への流入気体の圧力を変更する目的で、減圧弁を配設したことで、流出圧力を自由に設定することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図1】本願発明の空気圧縮を示した図
【図2】本願発明の別の空気圧縮機を示した図
【図3】従来の空気圧縮機を示した図
【符号の説明】
10A・・・・増圧シリンダー
10Aa・・・流出路
10Ab・・・流入路
10Ac・・・排出路
10Az・・・増圧室
10B・・・・増圧シリンダー
10Ba・・・流出路
10Bb・・・流入路
10Bc・・・排出路
10Bz・・・増圧室
11・・・・・増圧ピストンロッド
11a・・・・増圧ピストン
11b・・・・増圧ロッド
15・・・・・ハンドル
16・・・・・増圧室仕切
21・・・・・減圧弁
22・・・・・逆止弁
23・・・・・逆止弁
24・・・・・開閉弁
25・・・・・開閉弁
30・・・・・接続部
40A・・・・シリンダー
40Az・・・空間部
40B・・・・シリンダー
41・・・・・シリンダー本体
42・・・・・ピストン
43・・・・・シリンダーヘッド
50A・・・・空気圧縮機
50B・・・・空気圧縮機
51・・・・・吸込濾過器
55・・・・・連接棒
59・・・・・電動モータ
101・・・・流入配管
102・・・・流出配管
103・・・・供給配管
111・・・・流入配管
112・・・・流出配管
A・・・・・・増圧室の最大容積の位置
B・・・・・・ストローク
H・・・・・・上死点
L・・・・・・下死点[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a method and an apparatus for producing a high-pressure clean gas, and more specifically, air, oxygen gas, and hydrogen gas containing no foreign matter such as high-pressure oil in a simple manner. TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method and apparatus for producing a clean high-pressure gas for producing gases such as carbon dioxide, nitrogen gas, and helium gas.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as a technique relating to a method and an apparatus for producing a clean high-pressure gas, an air compressor has been generally used.
[0003]
Here, as shown in FIG. 3, the
[0004]
In this case, the
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, there are the following problems in the related art related to the method and the apparatus for producing a clean high-pressure gas.
[0006]
First, in the case of an air compressor, the rotation movement of the crankshaft is transmitted from an electric motor to a piston constituting a cylinder by converting the rotation movement of the crankshaft into a linear reciprocating movement via a connecting rod. The lubricating oil supplied to the stored crankcase entered the cylinder from around the piston, polluting the high-pressure gas created in the cylinder.
[0007]
Second, in the case of air compressors, mounting a higher rank compressor has been used to create a slightly higher pressure gas, but the gas at the desired pressure, including high and medium pressure, is freely available. There was no idea of creating.
An object of the present invention is to solve such a problem.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The present invention relates to an
[0009]
The present invention also relates to an
[0010]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
A method and an apparatus for producing a clean high-pressure gas according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
Here, FIG. 1 is a diagram showing an air compressor of the present invention, and FIG. 2 is a diagram showing another air compressor of the present invention.
[0011]
(First embodiment)
As shown in FIG. 1, 50A is an air compressor, which is the same as the
[0012]
Accordingly, the
[0013]
And as a whole structure, the
[0014]
The pressure-intensifying
[0015]
In this case, when viewed from the movement of the pressure increasing piston 11a, in FIG. 1, L indicates a bottom dead center, H indicates a top dead center, and B indicates a stroke. From another point of view, A indicates the position of the maximum volume of the pressure-intensifying chamber 10Az forming the pressure-intensifying
[0016]
Here, the pressure intensifying chamber 10Az is formed as a place where the gas in the
[0017]
The chamber on the opposite side of the pressure-intensifying chamber 10Az from the pressure-intensifying piston 11a inside the pressure-intensifying
[0018]
The connecting
[0019]
Further, an
[0020]
Further, the stored pressurized gas can be used from the
[0021]
The method and apparatus for producing a clean high-pressure gas according to the present invention are configured as described above, and the operation thereof will be described in detail below.
[0022]
First, when compressed air is flowed into the
[0023]
Therefore, the pressure-intensifying piston rod 11 whose end is in contact with the
[0024]
Therefore, by the reciprocating linear motion, the pressure of the compressed air flowing from the
[0025]
Finally, the pressurized compressed air passes through an
[0026]
In this case, as the gas flowing through the
[0027]
The pressure of the outflow gas can also be adjusted by adjusting the pressure of the compressed air flowing from the
[0028]
In this way, the gas intensified by the
[0029]
(Second embodiment)
As can be seen in FIG. 2, the second embodiment differs from the first embodiment in that the first embodiment uses
[0030]
Here, the contents of A, B, H, and L are the same as in the first embodiment, and it is also possible to increase the pressure in the relationship of pressure of outflow gas = pressure of inflow gas × (A / AB). This is the same as the first embodiment, but is different from the first embodiment in that the value of A can be freely changed by operating the
[0031]
Accordingly, it is possible to freely change the pressure of the outflow gas by operating the
[0032]
The method and apparatus for producing a clean high-pressure gas according to the present invention are configured as described above, and the operation thereof will be described in detail below.
[0033]
First, the position of A can be freely changed by operating the
[0034]
(Third embodiment)
The difference between the third embodiment and the first embodiment is that instead of pressurized gas from the outside of the first embodiment, compressed air created by one cylinder of a multi-cylinder air compressor is used. An air compressor that uses pressurized gas and produces low-pressure compressed air uses the remaining cylinders of a multi-cylinder air compressor. The other points are the same as those of the first and second embodiments, and thus the details are omitted.
[0035]
【The invention's effect】
As is apparent from the above description, the following effects can be obtained by the present invention.
[0036]
First, a booster cylinder that incorporates a booster piston rod at the top of a cylinder that constitutes an air compressor that produces low-pressure compressed air, and a booster that integrates a booster piston and a booster rod By positioning one end of the booster rod of the piston rod to the piston that constitutes the cylinder and forming a space, the booster cylinder and cylinder are separated so that the lubricating oil scattered at the lower part of the piston does not affect it. By doing so, it became possible to produce clean high-pressure gas.
[0037]
Second, in order to change the pressure increase ratio based on the maximum volume / minimum volume on the pressure increase chamber side, the pressure increase chamber partition housed inside the pressure increase chamber forming the pressure increase cylinder is freely moved. By arranging a handle that can perform the operation, the outflow pressure can be freely set.
[0038]
Third, by providing a pressure reducing valve in the inflow pipe for the purpose of changing the pressure of the gas flowing into the pressure intensifying chamber, the outflow pressure can be freely set.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a view showing an air compressor of the present invention; FIG. 2 is a view showing another air compressor of the present invention; FIG. 3 is a view showing a conventional air compressor;
10A ··· Pressure booster cylinder 10Aa · · · Outflow path 10Ab · · · Inflow path 10Ac · · · Discharge path 10Az · · ·
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---|---|---|---|---|
TWI616592B (en) * | 2015-11-20 | 2018-03-01 | 財團法人工業技術研究院 | Gas compression system and method of using the same |
-
2002
- 2002-12-26 JP JP2002383602A patent/JP2004211606A/en active Pending
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