JP2008075474A - Reciprocating compressor - Google Patents
Reciprocating compressor Download PDFInfo
- Publication number
- JP2008075474A JP2008075474A JP2006253033A JP2006253033A JP2008075474A JP 2008075474 A JP2008075474 A JP 2008075474A JP 2006253033 A JP2006253033 A JP 2006253033A JP 2006253033 A JP2006253033 A JP 2006253033A JP 2008075474 A JP2008075474 A JP 2008075474A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- compression chamber
- piston
- reciprocating compressor
- fuel gas
- cylinder
- 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.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Compressor (AREA)
- Compressors, Vaccum Pumps And Other Relevant Systems (AREA)
Abstract
Description
本発明は、気体を圧縮するレシプロ圧縮機に関する。 The present invention relates to a reciprocating compressor that compresses a gas.
従来から、二段圧縮式のレシプロコンプレッサ(レシプロ圧縮機)の基本構造が提案されている(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, a basic structure of a two-stage compression type reciprocating compressor (reciprocating compressor) has been proposed (see, for example, Patent Document 1).
特許文献1に記載のレシプロ圧縮機は、一段目の低圧側圧縮機構部と二段目の高圧側圧縮機構部とを備える。そして、低圧側圧縮機構部および高圧側圧縮機構部の各々が、シリンダ、ピストン、吸込弁、吐出弁、吸込室および吐出室を有する。このような二段圧縮式の構成を採用することにより、ガスの高い圧縮効率を得ることができる。
The reciprocating compressor described in
ここで、一般的に、実際にガスを圧縮するのに必要な仕事量と理論的に求めた前記仕事量との比率を圧縮効率と呼んでいる。この圧縮効率は、圧縮比が大きくなるにつれ小さくなる。 Here, generally, the ratio between the work amount actually required for compressing the gas and the theoretically obtained work amount is called compression efficiency. This compression efficiency decreases as the compression ratio increases.
したがって、レシプロ圧縮機において、圧縮効率を向上するために最終吐出圧を約1Mpaに設定する場合には、通常、二段圧縮式の構成を採用する必要がある。なお、圧縮比とは、ピストンが上死点にあるときのシリンダ内の空気の容積に対するピストンが下死点にあるときのシリンダ内の空気の容積の比率をいう。
しかしながら、上記従来の二段圧縮式レシプロコンプレッサにおいては、低圧側圧縮機構部および高圧側圧縮機構部の各々において上記のような各構成部が必要となる。その結果、構造が複雑となり、重量も大きく、高コストとなる。 However, in the conventional two-stage compression type reciprocating compressor, each of the components as described above is required in each of the low pressure side compression mechanism portion and the high pressure side compression mechanism portion. As a result, the structure is complicated, the weight is large, and the cost is high.
また、小型でかつ低コストのレシプロ圧縮機を実現したい場合、一段圧縮式のレシプロ圧縮機を採用しなければならない。その場合には、高い圧縮効率を得ることができない。 Further, when it is desired to realize a small and low-cost reciprocating compressor, a one-stage compression reciprocating compressor must be employed. In that case, high compression efficiency cannot be obtained.
本発明の目的は、小型かつ簡単な構成で高い圧縮効率を得ることが可能なレシプロ圧縮機を提供することである。 An object of the present invention is to provide a reciprocating compressor capable of obtaining high compression efficiency with a small and simple configuration.
(1)本発明に係るレシプロ圧縮機は、原動機からの駆動力により燃料ガスを圧縮するレシプロ圧縮機であって、シリンダと、シリンダの一端側に設けられた1次圧縮室と、シリンダの他端側に設けられた2次圧縮室と、1次圧縮室内に燃料ガスを導入する導入手段と、2次圧縮室から燃料ガスを排出する排出手段と、シリンダ内で往復動することにより1次圧縮室内の燃料ガスおよび2次圧縮室内の燃料ガスを圧縮するピストンと、1次圧縮室内に設けられ、駆動力をピストンの往復運動に変換する変換機構と、1次圧縮室内で圧縮された燃料ガスを2次圧縮室内に供給する供給手段とを備えたものである。 (1) A reciprocating compressor according to the present invention is a reciprocating compressor that compresses fuel gas by a driving force from a prime mover, and includes a cylinder, a primary compression chamber provided at one end of the cylinder, and other cylinders. A secondary compression chamber provided on the end side, an introduction means for introducing the fuel gas into the primary compression chamber, a discharge means for discharging the fuel gas from the secondary compression chamber, and a primary by reciprocating in the cylinder A piston that compresses the fuel gas in the compression chamber and the fuel gas in the secondary compression chamber, a conversion mechanism that is provided in the primary compression chamber and converts the driving force into the reciprocating motion of the piston, and the fuel compressed in the primary compression chamber Supply means for supplying gas into the secondary compression chamber.
本発明に係るレシプロ圧縮機においては、1次圧縮室はシリンダの一端側に設けられ、2次圧縮室は当該シリンダの他端側に設けられる。導入手段により1次圧縮室内に燃料ガスが導入され、排出手段により2次圧縮室から燃料ガスが排出される。 In the reciprocating compressor according to the present invention, the primary compression chamber is provided on one end side of the cylinder, and the secondary compression chamber is provided on the other end side of the cylinder. Fuel gas is introduced into the primary compression chamber by the introducing means, and fuel gas is discharged from the secondary compression chamber by the discharging means.
また、1次圧縮室内に設けられた変換機構による駆動力の変換によって、ピストンがシリンダ内で往復動する。それにより、1次圧縮室内の燃料ガスおよび2次圧縮室内の燃料ガスが圧縮される。1次圧縮室内で圧縮された燃料ガスは、供給手段により2次圧縮室内に供給される。 The piston reciprocates in the cylinder by the conversion of the driving force by the conversion mechanism provided in the primary compression chamber. Thereby, the fuel gas in the primary compression chamber and the fuel gas in the secondary compression chamber are compressed. The fuel gas compressed in the primary compression chamber is supplied into the secondary compression chamber by the supply means.
このように、1次圧縮室の燃料ガスおよび2次圧縮室の燃料ガスが共通のシリンダおよび共通のピストンにより圧縮されるので、1次圧縮室および2次圧縮室を共に小型化するとともに、レシプロ圧縮機の構成を簡単にすることができる。また、変換機構を1次圧縮室内に設けることにより、レシプロ圧縮機をより小型化することができ、かつ、レシプロ圧縮機の構成を著しく簡単にすることができる。また、レシプロ圧縮機の構成が簡単化されるので、レシプロ圧縮機の重量も軽くすることができ、レシプロ圧縮機の低コスト化を実現できる。 Thus, since the fuel gas in the primary compression chamber and the fuel gas in the secondary compression chamber are compressed by the common cylinder and the common piston, both the primary compression chamber and the secondary compression chamber are reduced in size, and the reciprocating process is performed. The configuration of the compressor can be simplified. Further, by providing the conversion mechanism in the primary compression chamber, the reciprocating compressor can be further downsized, and the configuration of the reciprocating compressor can be remarkably simplified. Further, since the configuration of the reciprocating compressor is simplified, the weight of the reciprocating compressor can be reduced, and the cost of the reciprocating compressor can be reduced.
上記のように、レシプロ圧縮機の構成を簡単にし、かつ低コスト化を実現しつつも、当該レシプロ圧縮機において燃料ガスを二段階的に圧縮することが可能となる。それにより、燃料ガスの高い圧縮効率を得ることができる。 As described above, it is possible to compress the fuel gas in two stages in the reciprocating compressor while simplifying the configuration of the reciprocating compressor and realizing cost reduction. Thereby, high compression efficiency of fuel gas can be obtained.
(2)供給手段は、ピストンに設けられてもよい。このように、供給手段をピストンに設けることにより、レシプロ圧縮機をさらに小型化することができるとともに、レシプロ圧縮機の構成をさらに簡単にすることができ、部品点数も削減できる。 (2) The supply means may be provided on the piston. Thus, by providing the supply means on the piston, the reciprocating compressor can be further miniaturized, the configuration of the reciprocating compressor can be further simplified, and the number of parts can be reduced.
(3)供給手段は、1次圧縮室内と2次圧縮室内とを連通させるガス流路と、ガス流路を連通状態および遮断状態にする弁装置とを含んでもよい。 (3) The supply means may include a gas flow path that allows the primary compression chamber and the secondary compression chamber to communicate with each other, and a valve device that causes the gas flow path to be in a communication state and a shut-off state.
この場合、1次圧縮室内と2次圧縮室内とがガス流路により連通される。また、弁装置によりガス流路が連通状態および遮断状態にされる。このような構成により、1次圧縮室内と2次圧縮室内とを簡単な構成で連通状態および遮断状態にすることができる。 In this case, the primary compression chamber and the secondary compression chamber communicate with each other through the gas flow path. Further, the gas flow path is brought into a communication state and a cutoff state by the valve device. With such a configuration, the primary compression chamber and the secondary compression chamber can be brought into a communication state and a blocking state with a simple configuration.
(4)弁装置は、孔部を有する弁板と、1次圧縮室内の圧力と2次圧縮室内の圧力との差に基づいて孔部の開放および閉塞を行う弁体とを含んでもよい。 (4) The valve device may include a valve plate having a hole and a valve body that opens and closes the hole based on a difference between the pressure in the primary compression chamber and the pressure in the secondary compression chamber.
この場合、1次圧縮室内の圧力と2次圧縮室内の圧力との差に基づいて、弁体により弁板の孔部の開放および閉塞が行われることによって、1次圧縮室内の燃料ガスを2次圧縮室内に容易に供給することができる。これにより、燃料ガスの二段階的な圧縮を容易に行うことが可能となる。 In this case, the valve body opens and closes the hole of the valve plate based on the difference between the pressure in the primary compression chamber and the pressure in the secondary compression chamber, whereby the fuel gas in the primary compression chamber is reduced to 2 It can be easily supplied into the next compression chamber. As a result, it is possible to easily perform the two-stage compression of the fuel gas.
(5)1次圧縮室は、燃料ガスの入口を有し、2次圧縮室は、燃料ガスの出口を有し、導入手段は、入口に開閉可能に設けられた第1の弁を含み、排出手段は、出口に開閉可能に設けられた第2の弁を含み、ピストンの往復運動による1次圧縮室内の圧力変化および2次圧縮室内の圧力変化に伴って第1の弁および第2の弁が開放および閉塞されてもよい。 (5) The primary compression chamber has an inlet for fuel gas, the secondary compression chamber has an outlet for fuel gas, and the introducing means includes a first valve provided at the inlet to be openable and closable, The discharge means includes a second valve provided at the outlet so as to be openable and closable, and the first valve and the second valve according to the pressure change in the primary compression chamber and the pressure change in the secondary compression chamber due to the reciprocating motion of the piston. The valve may be opened and closed.
この場合、燃料ガスは、上記入口から第1の弁を介して1次圧縮室内に供給され、上記出口から第2の弁を介して外部に排出される。また、ピストンの往復運動による1次圧縮室内の圧力変化および2次圧縮室内の圧力変化に応じて、第1の弁および第2の弁が開放および閉塞されることによって、燃料ガスを1次圧縮室内に容易に供給することができるとともに、二段階的に圧縮された燃料ガスを2次圧縮室内から外部へ容易に排出することができる。 In this case, the fuel gas is supplied from the inlet through the first valve into the primary compression chamber, and discharged from the outlet through the second valve to the outside. Further, the first compression of the fuel gas is performed by opening and closing the first valve and the second valve according to the pressure change in the primary compression chamber and the pressure change in the secondary compression chamber due to the reciprocating motion of the piston. The fuel gas compressed in two stages can be easily discharged from the secondary compression chamber to the outside while being easily supplied into the chamber.
(6)レシプロ圧縮機は、シリンダの一端側に取り付けられるとともにシリンダとともに2次圧縮室を形成するシリンダヘッドをさらに備え、排出手段は、シリンダヘッド内に設けられてもよい。 (6) The reciprocating compressor may further include a cylinder head that is attached to one end of the cylinder and forms a secondary compression chamber together with the cylinder, and the discharge means may be provided in the cylinder head.
この場合、2次圧縮室をシリンダヘッド内に形成し、排出手段をシリンダヘッド内に設けることによって、2次圧縮室および排出手段を設けるためのスペースが不要となる。これにより、レシプロ圧縮機をより小型化できるとともに部品点数もより削減できる。 In this case, by forming the secondary compression chamber in the cylinder head and providing the discharge means in the cylinder head, a space for providing the secondary compression chamber and the discharge means becomes unnecessary. Thereby, the reciprocating compressor can be further reduced in size and the number of parts can be reduced.
(7)2次圧縮室の容積は1次圧縮室の容積よりも小さいことが好ましい。それにより、1次圧縮室内で圧縮された燃料ガスを2次圧縮室内でさらに圧縮することが可能となり、高い圧縮効率の燃料ガスを得ることができる。 (7) The volume of the secondary compression chamber is preferably smaller than the volume of the primary compression chamber. Thus, the fuel gas compressed in the primary compression chamber can be further compressed in the secondary compression chamber, and a fuel gas with high compression efficiency can be obtained.
(8)変換機構はクランク機構を含み、1次圧縮室はクランクケースを含んでもよい。この場合、クランク機構をクランクケースからなる1次圧縮室内に設けることにより、当該1次圧縮室を、クランクケースと別に設ける必要がない。それにより、レシプロ圧縮機を十分に小型化するとともに、レシプロ圧縮機の構成を著しく簡単にすることができる。また、レシプロ圧縮機の構成が簡単化されるので、レシプロ圧縮機の重量も軽くすることができ、レシプロ圧縮機の低コスト化を実現できる。 (8) The conversion mechanism may include a crank mechanism, and the primary compression chamber may include a crankcase. In this case, by providing the crank mechanism in the primary compression chamber composed of the crankcase, it is not necessary to provide the primary compression chamber separately from the crankcase. As a result, the reciprocating compressor can be sufficiently miniaturized and the configuration of the reciprocating compressor can be remarkably simplified. Further, since the configuration of the reciprocating compressor is simplified, the weight of the reciprocating compressor can be reduced, and the cost of the reciprocating compressor can be reduced.
(9)変換機構は、原動機からの駆動力により回転する回転部材と、回転部材に一端が接続されるとともに他端がピストンに接続される連結部材とを含み、連結部材の一端は、樹脂からなる第1の支持部材を介して回転部材に接続されてもよい。 (9) The conversion mechanism includes a rotating member that rotates by a driving force from the prime mover, and a connecting member that has one end connected to the rotating member and the other end connected to the piston, and one end of the connecting member is made of resin. The first support member may be connected to the rotation member.
この場合、原動機からの駆動力により回転部材が回転することによって、連結部材を介してピストンがシリンダ内を往復動する。ここで、連結部材の一端が樹脂からなる第1の支持部材を介して回転部材に接続されていることによって、無給油性を実現できる。これにより、燃料ガスにオイルが混ざることを防止することができる。 In this case, when the rotating member is rotated by the driving force from the prime mover, the piston reciprocates in the cylinder via the connecting member. Here, the oil-free property can be realized by connecting one end of the connecting member to the rotating member via the first support member made of resin. Thereby, it can prevent that oil mixes with fuel gas.
なお、連結部材の一端を金属からなる支持部材(ベアリング)を介して回転部材に嵌合させる場合には、上記支持部材の通常の大きさに対応して連結部材が大きくなってしまう。通常のレシプロ圧縮機においては、連結部材の大きさおよび回転動作を行う領域に応じて1次圧縮室の広さ(体積)が設計されるので、連結部材が大きくなれば、1次圧縮室の体積も大きくならざるを得ない。 When one end of the connecting member is fitted to the rotating member via a support member (bearing) made of metal, the connecting member becomes large corresponding to the normal size of the support member. In a normal reciprocating compressor, the size (volume) of the primary compression chamber is designed according to the size of the connecting member and the region where the rotation operation is performed. The volume must be large.
これに対して、本発明に係るレシプロ圧縮機においては、樹脂からなる第1の支持部材を採用することにより、連結部材を小さく設計することができ、1次圧縮室の体積を低減できる。 On the other hand, in the reciprocating compressor according to the present invention, by employing the first support member made of resin, the connecting member can be designed to be small, and the volume of the primary compression chamber can be reduced.
(10)変換機構は、ピストンに保持されるピストンピンを含み、連結部材の他端は、樹脂からなる第2の支持部材を介してピストンピンに接続されてもよい。 (10) The conversion mechanism may include a piston pin held by the piston, and the other end of the coupling member may be connected to the piston pin via a second support member made of resin.
この場合、連結部材の他端が樹脂からなる第2の支持部材を介してピストンピンに接続されていることによって、無給油性を実現できる。これにより、燃料ガスにオイルが混ざることを防止できる。 In this case, the other end of the connecting member is connected to the piston pin via the second support member made of resin, so that the oil-free property can be realized. Thereby, it can prevent that oil mixes with fuel gas.
(11)レシプロ圧縮機は、ピストンの外周面を取り囲むように設けられ、樹脂からなる摺動部材をさらに備えてもよい。この場合、無給油性を実現できる。これにより、燃料ガスにオイルが混ざることを防止できる。 (11) The reciprocating compressor may be provided so as to surround the outer peripheral surface of the piston, and may further include a sliding member made of resin. In this case, the oil-free property can be realized. Thereby, it can prevent that oil mixes with fuel gas.
(12)レシプロ圧縮機は、ピストンの外周面に装着され、リング状に形成された介在部材をさらに備えてもよい。 (12) The reciprocating compressor may further include an interposition member attached to the outer peripheral surface of the piston and formed in a ring shape.
この場合、リング状に形成された介在部材をピストンの外周面に装着することにより、燃料ガスがピストンの外周面とシリンダの内周面との間から漏れることを防止できる。したがって、1次圧縮室と2次圧縮室と間の気密性を向上できる。 In this case, it is possible to prevent the fuel gas from leaking between the outer peripheral surface of the piston and the inner peripheral surface of the cylinder by mounting the interposed member formed in a ring shape on the outer peripheral surface of the piston. Therefore, the airtightness between the primary compression chamber and the secondary compression chamber can be improved.
(13)介在部材は、切り欠きを有してもよい。この場合、介在部材がシリンダの内周面上を繰り返し摺動することにより摩耗したときでも、介在部材において切り欠きを広げる方向の弾性力が生じることによって、シリンダの内周面と介在部材の外周面との間に隙間が発生することを防止できる。これにより、1次圧縮室と2次圧縮室との間の気密性を十分に確保することができる。 (13) The interposition member may have a notch. In this case, even when the intervening member is worn by repeatedly sliding on the inner peripheral surface of the cylinder, an elastic force is generated in the direction in which the notch is expanded in the intervening member. It is possible to prevent a gap from occurring between the surface. Thereby, sufficient airtightness between the primary compression chamber and the secondary compression chamber can be ensured.
(14)介在部材は、異なる部分に切り欠きを有する2以上の介在部材が積層されてなってもよい。 (14) The interposition member may be formed by laminating two or more interposition members having notches in different portions.
この場合、2以上の介在部材の各切り欠きをそれぞれ異なる位置に設けることにより、各切り欠きを通して燃料ガスが1次圧縮室から2次圧縮室へ漏出することを防止できる。 In this case, it is possible to prevent the fuel gas from leaking from the primary compression chamber to the secondary compression chamber through the notches by providing the notches of the two or more interposed members at different positions.
本発明に係るレシプロ圧縮機によれば、小型化が可能でかつ簡単な構成で高い圧縮効率の燃料ガスを得ることができる。 According to the reciprocating compressor according to the present invention, it is possible to obtain a fuel gas with high compression efficiency with a simple structure that can be downsized.
以下、本発明の一実施の形態に係るレシプロ圧縮機について図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, a reciprocating compressor according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
(1)レシプロ圧縮機の全体構成
図1は、本実施の形態に係るレシプロ圧縮機の全体構成を示す断面図である。
(1) Overall Configuration of Reciprocating Compressor FIG. 1 is a cross-sectional view showing the overall configuration of a reciprocating compressor according to the present embodiment.
図1に示すように、本実施の形態に係るレシプロ圧縮機100は、回転軸1を備える。この回転軸1の一端は、駆動力発生手段である図示しない原動機に接続されている。
As shown in FIG. 1, a
回転軸1の他端には、回転板1aが設けられている。回転板1aは、回転軸1の回転に伴って回転する。回転板1aには、クランクピン2を介してコンロッド3の一端が接続されている。また、円筒状のシリンダ6内に円筒状のピストン5が設けられている。コンロッド3の他端には、ピストンピン4が取り付けられている。ピストンピン4には、ピストン5が取り付けられている。このような構成により、回転板1aが回転されると、ピストンピン4を介してコンロッド3に接続されたピストン5が、シリンダ6内を往復動する。
At the other end of the
回転軸1の一部、回転板1a、クランクピン2、コンロッド3の一部は、複数の部材により構成されるクランクケースアッシィ7a内に設けられている。クランクケースアッシィ7a内の空間が1次圧縮室7を形成する。
A part of the
回転軸1は、ベアリング10,10aにより支持されている。また、1次圧縮室7の気密性を保つために、ベアリング10,10a間で回転軸1の外周面にシール11が取り付けられている。なお、ベアリング10aの外側で回転軸1の外周面にクリップ12が取り付けられている。
The
1次圧縮室7に連通するように上記シリンダ6が取り付けられている。したがって、ピストン5がシリンダ6内の下死点にある場合を除いて、シリンダ6内の空間の一部(ピストン5の下方の空間)は、燃料ガスを圧縮するという当該1次圧縮室7の役割と同じ役割を有する。なお、本実施の形態では、燃料ガスとして天然ガスが用いられる。
The
クランクケースアッシィ7aの側方には、1次圧縮室7に燃料ガスを吸入する吸気口8が設けられている。クランクケースアッシィ7aの内側には、上記吸気口8を開閉可能に平板状のリード弁からなる第1の吸気弁9が取り付けられている。
An
ここで、図1において、シリンダ6内でピストン5の上方(ピストン5の上死点側)の空間が2次圧縮室13を形成する。
Here, in FIG. 1, the space above the piston 5 (on the top dead center side of the piston 5) in the
本実施の形態では、1次圧縮室7で圧縮された燃料ガスが2次圧縮室13でさらに圧縮される。詳細については後述する。なお、図1においては、ピストン5が上死点の位置にあるので、2次圧縮室13の容積は小さくなっている。
In the present embodiment, the fuel gas compressed in the
ピストン5の上部(ピストンヘッド)には、第2の吸気弁20が開閉可能に取り付けられている。第2の吸気弁20の構造およびその開閉動作については、図面を用いて詳細に後述する。
A
シリンダ6の上方にはシリンダヘッド14が設けられている。第2の吸気弁20の上方には、平板状のリード弁からなる吐出弁15が設けられている。吐出弁15は、燃料ガスにより腐食しないようにするため、例えばステンレス鋼(SUS)、炭素工具鋼(例えば、SK4またはSK5)または繊維強化プラスチック(FRP:Fiber Reinforced Plastics)からなる。
A
シリンダヘッド14内には吐出室16が形成されており、上記吐出弁15が開放されることによって、圧縮された燃料ガスが吐出室16に導入される。
A
また、シリンダヘッド14の側部には吐出口29が設けられている。シリンダヘッド14内の吐出口29は、図示しないタンク等に接続されている。それにより、1次圧縮室7および2次圧縮室13により二段階的に圧縮された燃料ガスは、上記吐出室16を介して図示しないタンク等に供給される。
A
(2)レシプロ圧縮機の行程
続いて、レシプロ圧縮機100の行程について、次の図面を参照しながら説明する。
(2) Process of Reciprocating Compressor Next, the process of the
図2は、レシプロ圧縮機100の行程を示す断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing the stroke of the
図2(a)に示すように、最初に、ピストン5がシリンダ6内の下死点から上死点に移動する。この場合、1次圧縮室7の圧力が吸気口8内の圧力よりも低くなる。それにより、第1の吸気弁9が開放され、1次圧縮室7内に燃料ガスが吸入される(第1の吸入行程)。
As shown in FIG. 2A, first, the
これと同時に、前のサイクルにおいて下記に述べる1次圧縮が終了され、2次圧縮室13に吸入されている燃料ガスが再び圧縮される(2次圧縮)。このとき、吐出室16内の圧力は吐出口29に接続されるタンク内の圧力により定まる。吐出室16内の圧力が2次圧縮室13内の圧力よりも高いときには、吐出弁15は閉じている。そして、2次圧縮された燃料ガスの圧力が吐出室16内の圧力よりも高くなると、吐出弁15が開放され、圧縮された当該燃料ガスは吐出室16内に吐出される。
At the same time, the primary compression described below is completed in the previous cycle, and the fuel gas sucked into the
図2(b)に示すように、ピストン5がシリンダ6内の上死点から下死点に移動する場合には、1次圧縮室7内の圧力が上昇することにより第1の吸気弁9が閉じるとともに、上記第1の吸入行程において1次圧縮室7内に吸入されている燃料ガスが圧縮される(1次圧縮)。
As shown in FIG. 2B, when the
そして、2次圧縮室13の圧力が1次圧縮室7の圧力よりも低くなると、第2の吸気弁20が開放され、1次圧縮室7内における1次圧縮された燃料ガスが2次圧縮室13内に吸入される(第2の吸入行程)。この後、上述の2次圧縮が行われ、サイクルが繰り返される。
When the pressure in the
(3)シリンダ内およびシリンダヘッド内の構成
続いて、本実施の形態に係るレシプロ圧縮機100のシリンダ6内の構成およびシリンダヘッド14内の構成について詳細に説明する。
(3) Configuration in Cylinder and Cylinder Head Next, the configuration in the
図3は、レシプロ圧縮機100のシリンダ6内の構成およびシリンダヘッド14内の構成を示す斜視図である。なお、図3においては、シリンダ6およびシリンダヘッド14の内部構成を理解し易くするために、シリンダ6およびシリンダヘッド14を長さ方向に2分割した状態が示されている。また、図3においては、ピストン5が上死点にある状態が示されている。
FIG. 3 is a perspective view showing the configuration inside the
図3に示すように、シリンダ6内にコンロッド3が配置されている。コンロッド3は、直径が互いに異なる孔部3a,3bを各端部にそれぞれ備える。
As shown in FIG. 3, the connecting
コンロッド3の孔部3aには、樹脂材料(例えば、ポリイミド)からなるベアリング21を介して上述のクランクピン2(図1)が嵌合されている。なお、図3においては、クランクピン2は図示されていない。
The above-described crank pin 2 (FIG. 1) is fitted into the hole 3a of the connecting
また、コンロッド3の孔部3bには、樹脂材料(例えば、ポリイミド)からなるベアリング22を介して上述のピストンピン4が嵌合されている。ピストンピン4は、上述したように、ピストン5に取り付けられている。
Further, the above-described
ここで、ピストン5の上部に設けられた第2の吸気弁20の構造について図面を参照しながら説明する。
Here, the structure of the
図4は、第2の吸気弁20を構成する各部品が分解された状態を示す斜視図である。
FIG. 4 is a perspective view showing a state in which each component constituting the
図4に示すように、第2の吸気弁20は、円板状に形成された弁板23を備える。この弁板23の中央部には、1次圧縮室7(図1)において圧縮された燃料ガスが通過する通過孔部23aが形成されている。
As shown in FIG. 4, the
また、弁板23は、後述のピストンリング24を挟み込むようにピストン5上に取り付けられる。弁板23の上部には、円形状の窪み部25を有する噴出部材26がねじ等により取り付けられる。なお、図4では、窪み部25はその一部分が切り欠かれた状態で図示されている。
Further, the
弁板23の通過孔部23aを覆うように蓋形状の弁体27が配置される。この弁体27は、弁体円板27aと当該弁体円板27aの中央に起立状態で設けられる弁体軸27bとを備える。
A lid-shaped
弁体27の弁体軸27bを囲うようにスプリング28が配置される。上記噴出部材26の窪み部25には、スプリング28を固定するためのスプリング固定部26aが形成されている。スプリング28の一端は上記スプリング固定部26aに固定されている。このような構成により、当該スプリング28の他端が弁体27の弁体円板27a上に当接されるとともに、弁体円板27aがスプリング28により付勢される。それにより、通常時においては、弁板23の通過孔部23aは弁体27により塞がれているので、1次圧縮室7で圧縮された燃料ガスは当該通過孔部23aから流れ出ることはない。
A
一方、上述したように、2次圧縮室13(図1)の圧力が1次圧縮室7の圧力よりも低くなるとともに設定圧力に達した場合、スプリング28により付勢されている弁体27が弁板23上から上昇される。それにより、1次圧縮室7で圧縮された燃料ガスが、通過孔部23aから噴出部材26の窪み部25の空間に流れる。
On the other hand, as described above, when the pressure in the secondary compression chamber 13 (FIG. 1) becomes lower than the pressure in the
ここで、本実施の形態では、噴出部材26の窪み部25の側面には、ほぼ90°間隔で4つのスリット26bがそれぞれ形成されている。なお、例えばほぼ120°間隔で3つのスリット26bを窪み部25の側面にそれぞれ形成してもよい。
Here, in the present embodiment, four
上記のような構成により、通過孔部23aから噴出部材26の窪み部25の空間に流れてきた燃料ガスは、上記4つのスリット26bのそれぞれから2次圧縮室13内に流入される。
With the configuration as described above, the fuel gas that has flowed from the
図3に戻り、シリンダ6の上部にはシリンダヘッド14が設けられる。シリンダヘッド14の上部にはシリンダヘッド蓋14aが複数のボルト14bにより取り付けられている。なお、図3では、複数のボルト14bの長さが長くなっているが、これはシリンダ6を図1のクランクケースアッシィ7aに締結するためである。
Returning to FIG. 3, a
吐出弁15の一端は、ボルト15aによりシリンダヘッド14内の所定の位置に固定されている。そして、吐出弁15の他端は、通常時、シリンダヘッド14内に形成された吐出室16の空間と2次圧縮室13の空間とを仕切っている。
One end of the
一方、2次圧縮室13の燃料ガスが圧縮されることにより設定圧力に達した場合、吐出弁15の上記他端は湾曲する。それにより、2次圧縮室13の空間と吐出室16の空間とがつながり、当該2次圧縮室13内の燃料ガスが吐出室16内に流入する。
On the other hand, when the set pressure is reached by compressing the fuel gas in the
シリンダヘッド14の側部には、吐出室16から図示しないタンク等に燃料ガスを供給するための吐出口29が形成されている。吐出室16内に流入した燃料ガスは、吐出口29を通過し、図示しないタンク等に供給される。
A
ここで、本実施の形態では、円筒状のピストン5の外周面を取り巻くように、樹脂材料(例えば、テフロン(登録商標)系樹脂)からなる摺動ガイド30が設けられている。以下、摺動ガイド30および図3の各構成部品について次の分解図を参照しながら説明する。
Here, in the present embodiment, a sliding
図5は、図3の各構成部品が分解された状態を示す斜視図である。 FIG. 5 is a perspective view showing a state in which each component shown in FIG. 3 is disassembled.
図5に示すように、2つの半円筒状の摺動ガイド構成部30a,30bがピストン5の外周面を取り囲むように当該ピストン5の外周面に取り付けられる。本実施の形態においては、2つの摺動ガイド構成部30a,30bが摺動ガイド30を構成することとしたが、ピストン5を分割して構成することにより一体的に形成された摺動ガイド30を用いてもよい。
As shown in FIG. 5, two semi-cylindrical sliding
また、ピストン5には、1次圧縮室7からの燃料ガスが第2の吸気弁20内に流入する際に通過する燃料ガス通過口5aが形成されている。このような構成により、1次圧縮室7で圧縮された燃料ガスは、ピストン5の燃料ガス通過口5aを通過した後、第2の吸気弁20を介して2次圧縮室13内に流入される。
Further, the
(4)摺動ガイドおよびピストンリングの役割
図6(a)は、シリンダ6内を摺動するピストン5およびピストン5の上部に設けられる第2の吸気弁20の断面図である。また、図6(b)は、図6(a)の領域Aの拡大図である。
(4) Role of Slide Guide and Piston Ring FIG. 6A is a cross-sectional view of the
図6(a)に示すように、摺動ガイド30は、ピストンピン4の両端面に当接している。このように、ピストンピン4の両端面が摺動ガイド30により押圧されていることによって、ピストンピン4がコンロッド3の孔部3bから抜けてしまうことが防止される。また、ピストンピン4の抜けを防止するためのサークリップ等の部品が不要となり、部品点数が削減される。
As shown in FIG. 6A, the sliding
ここで、ピストンリング24の役割について説明する。図6(b)に示すように、ピストンリング24はガス圧によりX方向(ピストンリング24のラジアル方向)に押圧されている。それにより、X方向と垂直をなすY方向からの燃料ガスがピストン5の外周面とシリンダ6の内周面との間から漏れることが防止される。このように、ピストンリング24を用いることによって1次圧縮室7と2次圧縮室13と間の気密性を向上できる。
Here, the role of the
図7は、ピストンリング24の各構成部品が分解された状態を示す平面図である。
FIG. 7 is a plan view showing a state in which each component of the
図7に示すように、ピストンリング24は、樹脂材料からなる第1のリング24aおよび第2のリング24bから構成される。第1のリング24aおよび第2のリング24bには、切り欠き24c,24dがそれぞれ設けられている。
As shown in FIG. 7, the
また、第2のリング24bには、凸部24eが設けられており、第1のリング24aには、凸部24eに対応する切り欠きからなる凹部24fが形成されている。第1のリング24aの凸部24eと第2のリング24bの凹部24fとを互いに嵌め合わせることにより、2重構造を有するピストンリング24が構成される。
The
ピストンリング24はシリンダ6の内周面上を摺動することにより摩耗する場合が多い。その結果、シリンダ6の内周面とピストンリング24の外周面との間に隙間が生じる場合がある。それにより、1次圧縮室7と2次圧縮室13と間の気密性を十分に確保することができない。
The
本実施の形態では、ピストンリング24がシリンダ6の内周面上を繰り返し摺動することにより摩耗した場合でも、第1および第2のリング24a,24bにおいて上記切り欠き24c,24dを広げる方向の弾性力が生じることによって、シリンダ6の内周面とピストンリング24の外周面との間に隙間が発生することが防止される。これにより、1次圧縮室7と2次圧縮室13との間の気密性を十分に確保することができる。
In the present embodiment, even when the
この場合、第1のリング24aの切り欠き24cと第2のリング24bの切り欠き24dとを異なる位置に設けることにより、切り欠き24c,24dを通して燃料ガスが1次圧縮室7から2次圧縮室13へ漏出することが防止される。
In this case, by providing the
(5)本実施の形態における効果
(5−1)
本実施の形態においては、クランク室を1次圧縮室7として用いることによって、燃料ガスを1次的に圧縮する圧縮室をクランク室と別に設ける必要がない。それにより、レシプロ圧縮機100の構成を著しく簡単にすることができる。また、構成が簡単になるので、重量も軽くすることができ、レシプロ圧縮機100の低コスト化を実現することができる。
(5) Effects in the present embodiment (5-1)
In the present embodiment, by using the crank chamber as the
このように、レシプロ圧縮機100の構成を簡単にし、かつ低コスト化を実現しつつも、当該レシプロ圧縮機100において燃料ガスを二段階的に圧縮することができる。それにより、燃料ガスの高い圧縮効率を得ることができる。
In this way, the fuel gas can be compressed in two stages in the
(5−2)
また、本実施の形態においては、ピストン5の上部(ピストンヘッド)に第2の吸気弁20が設けられていることにより、1次圧縮室7で圧縮された燃料ガスを2次圧縮室13に導く通路がピストン5内に設けられる。それにより、レシプロ圧縮機100の構成をさらに簡単にすることができ、部品点数も削減できる。
(5-2)
In the present embodiment, the fuel gas compressed in the
(5−3)
また、本実施の形態においては、吐出室16および吐出弁15をシリンダヘッド14内に設けるので、吐出室16および吐出弁15を設けるためのスペースが不要となる。これにより、レシプロ圧縮機100を小型化することができるとともに部品点数も削減できる。
(5-3)
In the present embodiment, since the
(5−4)
また、本実施の形態においては、コンロッド3にピストンピン4を樹脂材料からなるベアリング22を介して嵌合させることにより、無給油性を実現することができる。これにより、燃料ガスにオイルが混ざることが防止される。
(5-4)
In the present embodiment, the oil-free property can be realized by fitting the
(5−5)
同様に、摺動ガイド30およびピストンリング24を樹脂材料により構成することにより無給油性を実現することができる。これにより、燃料ガスにオイルが混ざることが防止される。
(5-5)
Similarly, an oil-free property can be realized by forming the sliding
(5−6)
同様に、コンロッド3にクランクピン2を樹脂材料からなるベアリング21を介して嵌合させることにより、無給油性を実現することができる。これにより、燃料ガスにオイルが混ざることが防止される。
(5-6)
Similarly, oillessness can be realized by fitting the
なお、コンロッド3に金属からなるベアリングを介してクランクピン2を嵌合させる場合には、ベアリングの通常の大きさに対応してコンロッド3が大きくなる。
When the
ここで、コンロッド3の大きさおよび回転動作を行う領域に応じて1次圧縮室7の広さ(体積)が設計されるので、コンロッド3が大きくなれば、1次圧縮室7の体積も大きくならざるを得ない。
Here, since the size (volume) of the
これに対して、本実施の形態では、樹脂材料からなるベアリング21を用いることにより、コンロッド3を小さく設計することができ、1次圧縮室7の体積を低減できる。
On the other hand, in this Embodiment, the connecting
(5−7)
さらに、ベアリング21を用いてコンロッド3にクランクピン2を嵌合させることにより、グリス封入型の玉軸受けを採用する場合に比べ、1次圧縮室7の体積を低減(例えば、玉軸受けを用いた場合の体積に比べ20%低減)することができる。したがって、圧縮効率を向上することが可能となる。
(5-7)
Further, by fitting the
(5−8)
さらに、本実施の形態では、ピストンピン4が摺動ガイド30により固定されていることによって、ピストンピン4がコンロッド3の孔部3bから抜けてしまうことが防止される(抜け止め効果)。これにより、ピストンピン4の抜け止めを防止するためのサークリップ等の部品が不要となり部品点数が削減されるとともに、サークリップ等を設ける溝を形成する必要もない。
(5-8)
Further, in the present embodiment, since the
(6)請求項の各構成要素と実施の形態の各要素との対応
以下、請求項の各構成要素と実施の形態の各要素との対応の例について説明するが、本発明は下記の例に限定されない。
(6) Correspondence between each constituent element of claim and each element of the embodiment Hereinafter, an example of correspondence between each constituent element of the claim and each element of the embodiment will be described. It is not limited to.
上記実施の形態では、第1の吸気弁9が導入手段および第1の弁の例であり、吐出弁15が排出手段および第2の弁の例であり、回転軸1、回転板1a、クランクピン2、コンロッド3およびピストンピン4が変換機構の例であり、第2の吸気弁20が供給手段の例であり、通過孔部23aおよびスリット26bがガス流路の例であり、噴出部材26、弁体27およびスプリング28が弁装置の例である。
In the above embodiment, the
また、上記実施の形態では、回転軸1、回転板1aおよびクランクピン2が回転部材の例であり、コンロッド3が連結部材の例であり、ベアリング21が第1の支持部材の例であり、ベアリング22が第2の支持部材の例であり、摺動ガイド30が摺動部材の例であり、ピストンリング24が介在部材の例である。
Moreover, in the said embodiment, the
なお、請求項の各構成要素として、請求項に記載されている構成または機能を有する他の種々の要素を用いることもできる。 In addition, as each component of a claim, the other various element which has the structure or function described in the claim can also be used.
(7)他の実施の形態
上記実施の形態においては、1次圧縮室7の燃料ガスを2次圧縮室13に供給するガス流路がピストン5内に設けられているが、これに限定されるものではなく、当該ガス流路をシリンダ6の外部に設けてもよい。
(7) Other Embodiments In the above embodiment, the gas flow path for supplying the fuel gas in the
また、上記実施の形態においては、ピストンリング24を第1のリング24aおよび第2のリング24bからなる2重構造としたが、これに限定されるものではなく、1重構造または3重以上の積層構造としてもよい。
In the above embodiment, the
本発明は、発電機、二輪自動車、四輪自動車、ゴルフカー等のエンジンを備える種々の車両等に利用することができる。 The present invention can be used for various vehicles including engines such as a generator, a two-wheeled vehicle, a four-wheeled vehicle, and a golf car.
1 回転軸
1a 回転板
2 クランクピン
3 コンロッド
4 ピストンピン
5 ピストン
5a 燃料ガス通過口
6 シリンダ
7 1次圧縮室
7a クランクケースアッシィ
8 吸気口
9 第1の吸気弁
12 クリップ
13 2次圧縮室
14 シリンダヘッド
15 吐出弁
16 吐出室
20 第2の吸気弁
21,22 ベアリング
23 弁板
23a 通過孔部
24 ピストンリング
24a 第1のリング
24b 第2のリング
24c,24d 切り欠き
25 窪み部
26 噴出部材
26b スリット
27 弁体
28 スプリング
29 吐出口
30 摺動ガイド
100 レシプロ圧縮機
DESCRIPTION OF
Claims (14)
シリンダと、
前記シリンダの一端側に設けられた1次圧縮室と、
前記シリンダの他端側に設けられた2次圧縮室と、
前記1次圧縮室内に燃料ガスを導入する導入手段と、
前記2次圧縮室から燃料ガスを排出する排出手段と、
前記シリンダ内で往復動することにより前記1次圧縮室内の燃料ガスおよび前記2次圧縮室内の燃料ガスを圧縮するピストンと、
前記1次圧縮室内に設けられ、前記駆動力をピストンの往復運動に変換する変換機構と、
前記1次圧縮室内で圧縮された燃料ガスを前記2次圧縮室内に供給する供給手段とを備えたことを特徴とするレシプロ圧縮機。 A reciprocating compressor that compresses fuel gas by driving force from a prime mover,
A cylinder,
A primary compression chamber provided on one end of the cylinder;
A secondary compression chamber provided at the other end of the cylinder;
Introducing means for introducing fuel gas into the primary compression chamber;
Discharging means for discharging fuel gas from the secondary compression chamber;
A piston that compresses the fuel gas in the primary compression chamber and the fuel gas in the secondary compression chamber by reciprocating in the cylinder;
A conversion mechanism provided in the primary compression chamber for converting the driving force into a reciprocating motion of a piston;
A reciprocating compressor comprising supply means for supplying fuel gas compressed in the primary compression chamber into the secondary compression chamber.
孔部を有する弁板と、
前記1次圧縮室内の圧力と前記2次圧縮室内の圧力との差に基づいて前記孔部の開放および閉塞を行う弁体とを含むことを特徴とする請求項3記載のレシプロ圧縮機。 The valve device is
A valve plate having a hole;
The reciprocating compressor according to claim 3, further comprising a valve body that opens and closes the hole based on a difference between the pressure in the primary compression chamber and the pressure in the secondary compression chamber.
前記2次圧縮室は、燃料ガスの出口を有し、
前記導入手段は、前記入口に開閉可能に設けられた第1の弁を含み、
前記排出手段は、前記出口に開閉可能に設けられた第2の弁を含み、
前記ピストンの往復運動による前記1次圧縮室内の圧力変化および前記2次圧縮室内の圧力変化に伴って前記第1の弁および前記第2の弁が開放および閉塞されることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載のレシプロ圧縮機。 The primary compression chamber has a fuel gas inlet;
The secondary compression chamber has a fuel gas outlet,
The introduction means includes a first valve provided at the inlet so as to be openable and closable,
The discharging means includes a second valve provided at the outlet so as to be opened and closed,
The first valve and the second valve are opened and closed in accordance with a pressure change in the primary compression chamber and a pressure change in the secondary compression chamber due to reciprocation of the piston. The reciprocating compressor in any one of 1-4.
前記排出手段は、前記シリンダヘッド内に設けられたことを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載のレシプロ圧縮機。 A cylinder head attached to the one end of the cylinder and forming the secondary compression chamber together with the cylinder;
The reciprocating compressor according to claim 1, wherein the discharge unit is provided in the cylinder head.
前記1次圧縮室はクランクケースを含むことを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載のレシプロ圧縮機。 The conversion mechanism includes a crank mechanism,
The reciprocating compressor according to claim 1, wherein the primary compression chamber includes a crankcase.
前記原動機からの駆動力により回転する回転部材と、
前記回転部材に一端が接続されるとともに他端が前記ピストンに接続される連結部材とを含み、
前記連結部材の前記一端は、樹脂からなる第1の支持部材を介して前記回転部材に接続されることを特徴とする請求項1〜8のいずれかに記載のレシプロ圧縮機。 The conversion mechanism is
A rotating member that rotates by a driving force from the prime mover;
A connecting member having one end connected to the rotating member and the other end connected to the piston;
The reciprocating compressor according to claim 1, wherein the one end of the connecting member is connected to the rotating member via a first support member made of resin.
前記連結部材の前記他端は、樹脂からなる第2の支持部材を介して前記ピストンピンに接続されることを特徴とする請求項9記載のレシプロ圧縮機。 The conversion mechanism includes a piston pin held by the piston,
The reciprocating compressor according to claim 9, wherein the other end of the connecting member is connected to the piston pin through a second support member made of resin.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006253033A JP2008075474A (en) | 2006-09-19 | 2006-09-19 | Reciprocating compressor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006253033A JP2008075474A (en) | 2006-09-19 | 2006-09-19 | Reciprocating compressor |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2008075474A true JP2008075474A (en) | 2008-04-03 |
Family
ID=39347816
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2006253033A Pending JP2008075474A (en) | 2006-09-19 | 2006-09-19 | Reciprocating compressor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2008075474A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN116696718A (en) * | 2023-07-29 | 2023-09-05 | 佛山市鼎聿精密科技有限公司 | Novel double-connecting-rod efficient linear motion piston structure, compressor and vacuum pump |
-
2006
- 2006-09-19 JP JP2006253033A patent/JP2008075474A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN116696718A (en) * | 2023-07-29 | 2023-09-05 | 佛山市鼎聿精密科技有限公司 | Novel double-connecting-rod efficient linear motion piston structure, compressor and vacuum pump |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8800306B2 (en) | Portable refrigerant recovery machine | |
US20060093495A1 (en) | Linear compressor | |
EP2071190B1 (en) | Booster pump and feeder for low-temperature-fluid comprising the same | |
US6431840B1 (en) | Multistage high pressure compressor | |
KR20010030035A (en) | Compression apparatus | |
US10087918B2 (en) | Compressor | |
JP4792860B2 (en) | Multistage reciprocating compressor | |
CN108496003B (en) | Small air compressor | |
US20090136373A1 (en) | Compressor comprising an oscillating piston | |
JP2005264943A (en) | Swash plate type compressor with swash plate tilted at given angle | |
JP2021032140A (en) | Compressor unit | |
JP2008075474A (en) | Reciprocating compressor | |
JP2018009543A (en) | Compressor | |
JP2004116329A (en) | Reciprocating compressor | |
US20110189031A1 (en) | Method and apparatus for improved, high-pressure, fluid pump | |
JP4327019B2 (en) | Reciprocating compressor | |
US8840383B2 (en) | Method and apparatus for improved, high-pressure, fluid pump | |
JP6653041B1 (en) | Compressor unit and method of stopping compressor unit | |
JP2004293319A (en) | Reciprocating compressor | |
US20130189139A1 (en) | Valveless reciprocating compressor | |
JP7117422B2 (en) | compression cylinder | |
JP3894201B2 (en) | Compression device | |
JP4085082B2 (en) | Reciprocating compressor | |
JP2017008777A (en) | air compressor | |
JP6654388B2 (en) | Compressor |