JP2005113732A - Multistage compressor, liquid circulating device using the same, and refrigerating device - Google Patents
Multistage compressor, liquid circulating device using the same, and refrigerating device Download PDFInfo
- Publication number
- JP2005113732A JP2005113732A JP2003346903A JP2003346903A JP2005113732A JP 2005113732 A JP2005113732 A JP 2005113732A JP 2003346903 A JP2003346903 A JP 2003346903A JP 2003346903 A JP2003346903 A JP 2003346903A JP 2005113732 A JP2005113732 A JP 2005113732A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- pistons
- gas
- compressor
- multistage compressor
- piston
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Landscapes
- Compressors, Vaccum Pumps And Other Relevant Systems (AREA)
Abstract
Description
本発明は、容器中を往復運動するピストンにより流体を圧縮するための多段圧縮機、これを用いた液体循環装置、及び冷凍装置に係り、特に、予冷機とJT(ジュールトムソン)回路冷却機を組み合わせた、小型4K級冷凍装置や、1K級冷凍装置のJT冷却機用圧縮機システムに用いるのに好適な、圧縮機台数を減らして小型・軽量化することが可能な多段圧縮機、これを用いた液体循環装置、及び冷凍装置に関する。 The present invention relates to a multistage compressor for compressing a fluid by a piston that reciprocates in a container, a liquid circulation device using the same, and a refrigeration device. A multi-stage compressor that can be reduced in size and weight by reducing the number of compressors, suitable for use in a combined 4K class refrigeration system or a 1K class refrigeration system compressor system for JT coolers. The present invention relates to a used liquid circulation device and a refrigeration device.
往復ピストンのリニア駆動式真空ポンプや圧縮機において、特許文献1や2に記載されているように多段圧縮を必要とする場合がある。
In a linearly driven vacuum pump or compressor of a reciprocating piston, multistage compression may be required as described in
例えば、図1に示すJT冷却機用圧縮機システムにおいては、1段圧縮機10の圧力容器11内を上下に往復運動するピストン12、2段圧縮機20の圧力容器21内を上下に往復運動する用のピストン22、及び、駆動コイル13、23、永久磁石14、24からなる駆動機構が、それぞれ上下一対ずつ設けられた圧縮機10、20が、接続配管30により2台直列に接続されている。
For example, in the compressor system for a JT cooler shown in FIG. 1, the
前記1段圧縮機10において、ピストン12が矢印Aに示す如く外側に移動するとき、逆止弁の一種である吸気バルブ15から冷媒ガス(以下、単にガスと称する)が圧縮室16に吸い込まれ、ピストン12が矢印Bに示す如く内側に移動して、吸い込んだガスを圧縮し、ある圧力以上になれば、逆止弁の一種である排気バルブ17より排気される。2段圧縮機20も同様に作動する。これで、例えば0.1Mpaから1.6Mpaにガスを圧縮する。
In the
図において、25は2段圧縮機20の吸気バルブ、26は同じく圧縮室、27は同じく排気バルブ、18、28は、ピストン12、22を中立点に支持するコイルばね、19、29はハーメチックコネクタである。
In the figure, 25 is an intake valve of the two-
しかしながら従来の技術では、圧縮段数だけ圧縮機が必要となって、スペース、重量等で小型・軽量化への障害になっていた。 However, the conventional technique requires as many compressors as the number of compression stages, which is an obstacle to reduction in size and weight due to space, weight, and the like.
本発明は、前記従来の問題点を解決するべくなされたもので、多段圧縮に必要な圧縮機の台数を減らして、小型・軽量化することを課題とする。 The present invention has been made to solve the above-described conventional problems, and an object of the present invention is to reduce the number of compressors necessary for multistage compression, thereby reducing the size and weight.
本発明は、容器中を往復運動するピストンにより流体を圧縮するための多段圧縮機において、容器中を往復運動するシャフトに複数のピストンを設け、該ピストンの一つで圧縮した流体を、残りのピストンで再び圧縮するようにして、前記課題を解決したものである。 The present invention provides a multistage compressor for compressing a fluid by a piston that reciprocates in a container. A plurality of pistons are provided on a shaft that reciprocates in a container, and the fluid compressed by one of the pistons The above problem is solved by compressing the piston again.
又、複数の前記シャフトが、同じ軸線上を動くよう対向配置して、バランスを図りつつ、小型・軽量化したものである。 In addition, the plurality of shafts are arranged so as to face each other so as to move on the same axis, and are reduced in size and weight while achieving balance.
又、前記容器が流体のバッファタンクを兼ねるようにして、ガス流量の安定性及びピストンバランスを向上させたものである。 Also, the stability of the gas flow rate and the piston balance are improved so that the container also serves as a buffer tank for the fluid.
本発明は、又、前記の多段圧縮機を用いたことを特徴とする流体循環装置を提供するものである。 The present invention also provides a fluid circulation device using the multistage compressor.
又、該流体循環装置を用いたことを特徴とする冷凍装置を提供するものである。 The present invention also provides a refrigeration apparatus using the fluid circulation device.
本発明によれば、一つのシャフトに複数のピストンを設けたので、圧縮機の数を半分に減らして、小型・軽量化を実現することが可能となる。 According to the present invention, since a plurality of pistons are provided on one shaft, it is possible to reduce the number of compressors by half and realize a reduction in size and weight.
以下図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
本実施形態は、2台の圧縮機が直列に接続され、ピストンが4種類ある4段圧縮構造の圧縮機システムに本発明を適用したもので、図2に示す如く、第1圧縮機40、第2圧縮機60共に、ダイヤフラムスプリング42、62に支持されて圧力容器41、61内を左右に往復運動するシャフト43、63の両端にピストン44、45、64、65を持っており、それが振動低減のため、左右対称に配置されている。
In the present embodiment, the present invention is applied to a compressor system having a four-stage compression structure in which two compressors are connected in series and four kinds of pistons. As shown in FIG. Both of the
前記シャフト43、63には駆動コイル46、66が取り付けられており、永久磁石47、67を持つ磁気回路内に交流電流を流すことにより、往復駆動される。この駆動方式は、小型スターリング冷却機等に採用されている、一般的な方式である。 Drive coils 46 and 66 are attached to the shafts 43 and 63, and are driven to reciprocate by passing an alternating current through a magnetic circuit having permanent magnets 47 and 67. This driving method is a general method adopted in a small Stirling cooler or the like.
前記シャフト43、63の両端のピストン44、45、64、65は、シャフト43、63を介して連動しており、シャフトの一端のピストン44、64がガスを吸気(膨張作業)しているとき、他端のピストン45、65はガス排気(圧縮作業)を行なっている。 Pistons 44, 45, 64, 65 at both ends of the shafts 43, 63 are linked via the shafts 43, 63, and when the pistons 44, 64 at one end of the shaft are sucking gas (expansion work). The pistons 45 and 65 at the other end perform gas exhaustion (compression work).
図において、55、75は、シャフト43、63を付勢するコイルばねである。
In the figure,
以下、動作を詳細に説明する。 Hereinafter, the operation will be described in detail.
第1圧縮機40において、外側ピストン44が矢印Bに示す如く内側に移動するとき、逆止弁の一種である外側吸気バルブ48からガスが第1圧縮室49に吸い込まれ、外側ピストン44が矢印Aに示す如く外側に移動して、吸い込んだガスを圧縮し、ある圧力以上になれば、逆止弁の一種である外側排気バルブ50より排気される。 In the first compressor 40, when the outer piston 44 moves inward as shown by an arrow B, gas is sucked into the first compression chamber 49 from an outer intake valve 48 which is a kind of check valve, and the outer piston 44 moves to the arrow. As shown in A, the gas moves outward and compresses the sucked gas. When the pressure becomes a certain pressure or higher, the gas is exhausted from an outer exhaust valve 50 which is a kind of check valve.
排気されたガスはU字管51を通り、再び圧力容器41内に導かれる。
The exhausted gas passes through the U-shaped
圧力容器41内のガスは、内側ピストン45が矢印Aに示す如く外側に移動するとき、逆止弁の一種である内側吸気バルブ52から第2圧縮室53にガスが吸込まれ、内側ピストン45が矢印Bに示す如く内側に移動して、そのガスを圧縮し、ある圧力以上になれば、逆止弁の一種である内側排気バルブ54より排気される。 When the inner piston 45 moves outward as indicated by the arrow A, the gas in the pressure vessel 41 is sucked into the second compression chamber 53 from the inner intake valve 52 which is a kind of check valve, and the inner piston 45 As shown by the arrow B, the gas moves inward and compresses the gas. When the gas reaches a certain pressure or higher, the gas is exhausted from an inner exhaust valve 54 which is a kind of check valve.
排気されたガスは接続配管80を通り、第2圧縮機60の圧力容器61内に導かれる。
The exhausted gas passes through the
第2圧縮機60において、内側ピストン64が外側に移動するとき、逆止弁の一種である内側吸気バルブ68からガスが第1圧縮室69に吸込まれ、内側ピストン64が内側に移動して吸い込んだガスを圧縮し、ある圧力以上になれば、逆止弁の一種である内側排気バルブ70より排気される。
In the
排気された圧縮ガスは外部の配管71で左右に分岐され、外側ピストン65が内側に移動するとき、逆止弁の一種である外側吸気バルブ73からガスが吸い込まれ、第2圧縮室72側に導かれる。
The exhausted compressed gas is branched to the right and left by the
第2圧縮室72内に導かれたガスは、外側ピストン65が外側に移動して、そのガスを圧縮し、外側排気バルブ74より排気する。 The gas guided into the second compression chamber 72 is compressed by the outer piston 65, and is exhausted from the outer exhaust valve 74.
このようにして、従来であれば4台の圧縮機が必要であった4段圧縮を、ピストンを2種類ずつ持つ2台の圧縮機で実現できる。 In this way, four-stage compression, which conventionally required four compressors, can be realized with two compressors each having two types of pistons.
本実施形態においては、圧縮機の容器内をガスのバッファタンクとして利用しているので、ガス流量の安定性及びピストンバランスを向上することができる。 In this embodiment, since the inside of the compressor container is used as a gas buffer tank, the stability of the gas flow rate and the piston balance can be improved.
なお、前記実施形態においては、第1圧縮機40の外側から導入したガスを内側から排気し、第2圧縮機60の内側から導入したガスを外側から排気するようにしていたが、ピストンの配置や圧縮の順番は任意に設定することができる。例えば、内側ピストンと外側ピストンの作用を逆にすることができる。
In the above-described embodiment, the gas introduced from the outside of the first compressor 40 is exhausted from the inside, and the gas introduced from the inside of the
又、圧縮比を高めるため、更に圧縮機の台数を増やすことも可能である。あるいは、図1に示したような2段圧縮であれば1台の圧縮機で実現できる。 Further, in order to increase the compression ratio, the number of compressors can be further increased. Alternatively, the two-stage compression as shown in FIG. 1 can be realized with a single compressor.
図2に示した如く本発明に係る圧縮機40、60を2台直列に配置し、4段圧縮した場合は、1NL/分のヘリウム3を吸込圧力8kPaから吐出圧力0.7Mpaまで高めることができた。
As shown in FIG. 2, when two
又、図2の第2圧縮機60のみを用いて、1台で2段圧縮した場合には、2NL/分のヘリウム4を吸込圧力0.0Mpaから1.6Mpaまで高めることができた。
In addition, when only the
本発明は、予冷機とJT回路冷却機を組み合わせた、小型4K級冷凍装置や1K級冷凍装置のJT冷却機用圧縮機システムとして有用であり、例えば図4に示すような、JTC1、JTC2等のJT回路系の圧縮機システムに使用できる。図において、100は2段スターリング冷却機、102は圧縮機、104はコールドヘッド、106は第1ステージ、108は第2ステージ、110は1Kステージ、120はクライオスタット、122は第1シールド、124は第2シールド、130は真空ポンプである。 The present invention is useful as a compressor system for a JT cooler of a small 4K class refrigeration apparatus or a 1K class refrigeration apparatus in which a precooler and a JT circuit cooler are combined. For example, JTC1, JTC2, etc. as shown in FIG. It can be used for a JT circuit type compressor system. In the figure, 100 is a two-stage Stirling cooler, 102 is a compressor, 104 is a cold head, 106 is a first stage, 108 is a second stage, 110 is a 1K stage, 120 is a cryostat, 122 is a first shield, and 124 is The second shield 130 is a vacuum pump.
又、冷凍装置以外の小型ガス循環システムを必要とする分野一般にも同様に適用できる。 Further, the present invention can be similarly applied to general fields that require a small gas circulation system other than the refrigeration apparatus.
40、60…圧縮機
41、61…圧力容器
43、63…シャフト
44、65…外側ピストン
45、64…内側ピストン
46、66…駆動コイル
47、67…永久磁石
48、52、68、73…吸気バルブ
49、53、69、72…圧縮室
50、54、70、74…排気バルブ
40, 60 ... compressor 41, 61 ... pressure vessel 43, 63 ... shaft 44, 65 ... outer piston 45, 64 ... inner piston 46, 66 ... drive coil 47, 67 ... permanent magnet 48, 52, 68, 73 ... intake Valve 49, 53, 69, 72 ... Compression chamber 50, 54, 70, 74 ... Exhaust valve
Claims (5)
容器中を往復運動するシャフトに複数のピストンを設け、
該ピストンの一つで圧縮した流体を、残りのピストンで再び圧縮するようにされていることを特徴とする多段圧縮機。 In a multistage compressor for compressing fluid by a piston that reciprocates in a container,
A plurality of pistons are provided on a shaft that reciprocates in the container,
A multi-stage compressor characterized in that the fluid compressed by one of the pistons is compressed again by the remaining pistons.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003346903A JP4106319B2 (en) | 2003-10-06 | 2003-10-06 | Multistage compressor, liquid circulation device using the same, and refrigeration device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003346903A JP4106319B2 (en) | 2003-10-06 | 2003-10-06 | Multistage compressor, liquid circulation device using the same, and refrigeration device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2005113732A true JP2005113732A (en) | 2005-04-28 |
JP4106319B2 JP4106319B2 (en) | 2008-06-25 |
Family
ID=34539673
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2003346903A Expired - Lifetime JP4106319B2 (en) | 2003-10-06 | 2003-10-06 | Multistage compressor, liquid circulation device using the same, and refrigeration device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4106319B2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014510865A (en) * | 2011-02-10 | 2014-05-01 | ブーストヒート | Gaseous fluid compression device |
-
2003
- 2003-10-06 JP JP2003346903A patent/JP4106319B2/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014510865A (en) * | 2011-02-10 | 2014-05-01 | ブーストヒート | Gaseous fluid compression device |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP4106319B2 (en) | 2008-06-25 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN100470052C (en) | Reciprocating compressor and refrigerator having the same | |
US5537820A (en) | Free piston end position limiter | |
KR100269951B1 (en) | Sucking muffler of a compressor | |
CN110094319B (en) | Multi-cascade double-cylinder linear compressor | |
US6183206B1 (en) | Magnetohydrodynamically-driven compressor | |
CN114562439B (en) | High-pressure ratio linear compressor with stepped piston | |
US20060083627A1 (en) | Vapor compression system including a swiveling compressor | |
JP4106319B2 (en) | Multistage compressor, liquid circulation device using the same, and refrigeration device | |
CN101737300B (en) | Direct-drive compressor with permanent magnet stored energy buffering device | |
CN211777873U (en) | Square linear compressor | |
CN112392686B (en) | Linear compressor | |
KR100657486B1 (en) | Linear compressor | |
JPH11303732A (en) | Linear compressor | |
US5275537A (en) | Magnetic power piston fluid compressor | |
KR100608697B1 (en) | Apparatus for reducing eccentric abrasion reciprocating compressor | |
CN210637202U (en) | Linear compressor | |
JPH10115473A (en) | Linear compressor | |
CN214307801U (en) | Refrigerator system using micro moving-magnetic type series two-stage linear compressor | |
CN214273879U (en) | Wearable air conditioner is with oilless linear drive compressor | |
KR200255941Y1 (en) | Linear compressor | |
JP2002115652A (en) | Linear compressor | |
JP3153624B2 (en) | Cryogenic refrigeration system | |
KR20070075903A (en) | Linear compressor | |
JP2006169991A (en) | Booster pump for low temperature fluid | |
KR100430214B1 (en) | Spring arangement structure for reciprocating compressor |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20070824 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20070904 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20071019 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20071113 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20071212 |
|
A911 | Transfer of reconsideration by examiner before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911 Effective date: 20080128 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20080304 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20080305 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20080325 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20080331 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 4106319 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110404 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120404 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120404 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130404 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130404 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140404 Year of fee payment: 6 |