JP2017528644A5

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Publication number: JP2017528644A5
Application number: JP2017512337A
Authority: JP
Filing date: 2015-09-08
Publication date: 2018-08-16
Anticipated expiration: 2035-09-08

Description

図２ｃに示された第３の段階では、作動液体の流れが逆転し、ポンプ機器３４は、今度は、作動液体１４を第１の圧縮機段２−１の第１の液体容積１２−１から第２の圧縮機段２−２における第２の液体容積１２−２内へポンプ投入する。これによって、第２の金属ベローズ６−２は、圧縮され、その中の作動ガス１０は、圧縮されて、第２の高圧作動ガス接続１８−２、第２の熱交換器３２−２、及び共通の高圧ガスライン２４を通じて高圧貯蔵器２５内へ圧入される。第１の金属ベローズ６−１は、低圧ガスライン２６及び第１の低圧作動ガス接続２０−１を通じて低圧作動ガス貯蔵器２７から逆流する作動ガス１０によって膨張する。

図２ｄに示された第４の段階では、第２の圧縮機段２−２における圧縮が完了し、ロータリバルブ２８は、再び、共通の高圧ガスライン２４を通じて高圧ガス貯蔵器２５を冷却機器３０に接続するので、第２の熱交換器３２−２内で冷却された圧縮された作動ガス１０が、冷却機器３０に入る。

続いて、特に、２つの実施形態における相違点が説明される。バッファ貯蔵器４２が、第１のガスライン４０−１及び第１のロックバルブ４４−１を通じて第２の圧縮機段２−２の第２の低圧作動ガス接続２０−２に接続される。第１の高圧作動ガス接続１８−１は、第１の熱交換器３２−１及び第２のガスライン４０−２を通じてバッファ貯蔵器４２に接続される。低圧ガス貯蔵器２７が、第３のガスライン４０−３を通じて、第１の圧縮機段２−１におけるチェックバルブ２２を伴う第１の低圧作動ガス接続２０−１に接続される。第２の圧縮機段２−２の第２の高圧作動ガス接続１８−２は、チェックバルブ２２、第２の熱交換器３２−２、及び第４のガスライン４０−４を通じて高圧ガス貯蔵器２５に接続される。圧縮されることになる作動ガス１０であって低圧ガス貯蔵器２７からの作動ガス１０が、第１の低圧作動ガス接続２０−１を通じて第１の圧縮機段２−１に供給される。

図４ｂに示された第２の段階では、作動液体１４の流れ方向が逆転し、第１の圧縮機段２−１における作動ガス１０が、圧縮され、チェックバルブ２２を伴う第１の高圧作動ガス接続１８−１、第１の熱交換器３２−１、及び第２のガスライン４０−２を通じてバッファ貯蔵器４２内へ圧入される。第１の高圧作動ガス接続１８−１上のチェックバルブ２２は、中間圧力ｐmidに圧縮された作動ガス１０が逆流するのを防ぐ。第１のロックバルブ４４−１は、引き続き閉じられており、第２の圧縮機段２−２は、作動液体補償容器としてのみ機能する。

Claims

圧縮機であって、
第１の圧縮機段（２−１）であって、
内部で第１の金属ベローズ（６−１）が第１の圧縮室（４−１）を、作動ガス（１０）を伴う第１のガス容積（８−１）と、作動液体（１４）を伴う第１の液体容積（１２−１）とに細分する、画定された容積を有する第１の圧縮室（４−１）と、
前記第１のガス容積（８−１）に通じる第１の高圧作動ガス接続（１８−１）及び第１の低圧作動ガス接続（２０−１）と、
前記第１の液体容積（１２−１）に通じる第１の作動液体接続（１６−１）と、
を含む第１の圧縮機段（２−１）と、
前記第１の作動液体接続（１６−１）を通じて前記作動液体（１４）を定期的に液体容積（１２−１、１２−１）にポンプ投入し、それによって、前記ガス容積（８−１、８−２）内の前記作動ガス（１０）を定期的に圧縮するポンプ機器（３４）と、
備え、
第２の金属ベローズ（６−２）によって、作動ガス（１０）を伴う第２のガス容積（８−２）と作動液体（１４）を伴う第２の液体容積（１２−２）とに細分される第２の圧縮室（４−２）を含む第２の圧縮機段（２−２）が設けられ、
前記第２の圧縮機段（２−２）は、前記第２のガス容積（８−２）に通じる第２の高圧作動ガス接続（１８−２）及び第２の低圧作動ガス接続（２０−２）を含み、
前記第２の圧縮機段（２−２）は、前記第２の液体容積（１２−２）に通じる第２の作動液体接続（１６−２）を含み、
前記ポンプ機器（３４）は、共通のポンプ機器であり、
前記共通のポンプ機器（３４）は、前記第２の作動液体接続（１６−２）を通じて前記第２の圧縮機段（２−２）に接続される、
ことを特徴とする圧縮機。
請求項１に記載の圧縮機であって、
前記２つの圧縮機段（２−１、２−２）の前記高圧作動ガス接続（１８−１、１８−２）及び前記低圧作動ガス接続（２０−１、２０−２）には、それぞれ、チェックバルブ（２２）が設けられ、
前記低圧作動ガス接続（２０−１、２０−２）上の前記チェックバルブ（２２）は、それぞれ、前記圧縮機段（２−１、２−２）の方向に透過性であり、
前記高圧作動ガス接続（１８−１、１８−２）上の前記チェックバルブ（２２）は、前記低圧作動ガス接続（２０−１、２０−２）上の前記チェックバルブ（２２）とは対照的に、反対の方向に透過性である、
ことを特徴とする圧縮機。
請求項１または請求項２のいずれか一項に記載の圧縮機であって、
前記圧縮された作動ガス（１０）を冷却するために、前記２つの圧縮機段（２−１、２−２）の前記高圧作動ガス接続（１８−１、１８−２）のそれぞれの下流に熱交換器（３２−１、３２−２）が接続される、ことを特徴とする圧縮機。
請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の圧縮機であって、
前記２つの圧縮機段（２−１、２−２）の前記高圧作動ガス接続（１８−１、１８−２）は、共通の高圧ガスライン（２４）に接続され、
前記２つの圧縮機段（２−１、２−２）の前記低圧作動ガス接続（２０−１、２０−２）は、共通の低圧ガスライン（２６）に接続される、
ことを特徴とする圧縮機。
請求項４に記載の圧縮機であって、
前記共通の高圧ガスライン（２４）は、高圧ガス貯蔵器（２５）に通じ、前記低圧ガスライン（２６）は、低圧ガス貯蔵器（２７）に通じる、ことを特徴とする圧縮機。
請求項４または５に記載の圧縮機であって、
前記共通の高圧ガスライン（２４）及び前記共通の低圧ガスライン（２６）は、前記共通の高圧ガスライン（２４）若しくは前記共通の低圧ガスライン（２６）のいずれかを外部機器（３０）に接続するためにバルブ機器（２８）を終端とする、又は前記高圧ガス貯蔵器（２５）及び前記低圧ガス貯蔵器（２７）は、前記高圧ガス貯蔵器（２５）若しくは前記低圧ガス貯蔵器（２７）のいずれかを前記外部機器（３０）に接続するために前記バルブ機器（２８）に接続される、ことを特徴とする圧縮機。
請求項１から６までのいずれか一項に記載の圧縮機と、
ギフォード・マクマホン冷却器又はパルス管冷凍器と、
を備える冷却機器であって、
前記圧縮機は、前記ギフォード・マクマホン冷却器又は前記パルス管冷凍器に連結される、冷却機器。
請求項１から請求項６までのいずれか一項に記載の圧縮機と、請求項７に記載の冷却機器とを動作させるための方法であって、
前記共通のポンプ機器（３４）によって前記２つの圧縮機段（２−１、２−２）における前記２つの液体容積（１２−１、１２−２）間で前記作動液体（１４）を絶え間なくポンプ流動させることによって、前記２つの圧縮機段（２−１、２−２）において前記作動ガス（１０）の圧縮及び弛緩を交互に実行する、ことを特徴とする方法。
請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の圧縮機であって、
前記第２の圧縮機段（２−２）の前記第２の低圧作動ガス接続（２０−２）は、第１のガスライン（４０−１）及び第１のロックバルブ（４４−１）を通じてバッファ貯蔵器（４２）に接続され、
前記第１の圧縮機段（２−１）の前記第１の高圧作動ガス接続（１８−１）は、第２のガスライン（４０−２）を通じて前記バッファ貯蔵器（４２）に接続される、
ことを特徴とする圧縮機。
請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の圧縮機であって、
前記第２の圧縮機段（２−２）の前記第２の低圧作動ガス接続（２０−２）は、ガスライン（４０−１、４０−２）を通じて前記第１の圧縮機段（２−１）の前記第１の高圧作動ガス接続（１８−１）に接続される、ことを特徴とする圧縮機。
請求項９又は１０に記載の圧縮機であって、
前記第１の低圧作動ガス接続（２０−１）は、第３のガスライン（４０−３）を通じて低圧ガス貯蔵器（２７）に接続され、
前記前記第２の圧縮機段（２−２）の前記第２の高圧作動ガス接続（１８−２）は、第４のガスライン（４０−４）を通じて高圧ガス貯蔵器（２５）に接続される、
ことを特徴とする圧縮機。
請求項１１に記載の圧縮機と、
前記低圧ガス貯蔵器（２７）及び前記高圧ガス貯蔵器（２５）に接続されたジュール・トムソン冷却器（２５）と、
を備える冷却機器。
請求項９または請求項１１のいずれか一項に記載の圧縮機と、請求項１２に記載の冷却機器とを動作させるための方法であって、
前記第１の圧縮機段（２−１）における作動ガス（１０）を、出力圧力（ｐ₀）から第１の中間圧力（ｐ_mid1）まで繰り返し圧縮し、前記第２の圧縮機段（２−２）は、作動液体のための補償容器として機能する、工程と、
第１の中間圧力（ｐ_mid1）に事前圧縮された前記作動ガス（１０）を、バッファ貯蔵器（４２）に一時的に貯蔵する工程と、
前記バッファ貯蔵器（４２）が前記第２の圧縮機段（２−２）における前記第２のガス容積（８−２）に接続されたときに、ｐ_mid1＞ｐ_mid2を満たす第２の中間圧力（ｐ_mid2）が達成されるまで、上記工程を繰り返す工程と、
第１の中間圧力（ｐ_mid1）に事前圧縮された前記作動ガス（１０）を、前記バッファ貯蔵器（４２）から前記第２の圧縮機段（２−２）の前記第２のガス容積（８−２）内へ移送する工程と、
第２の中間圧力（ｐ_mid2）に事前圧縮された前記作動ガス（１０）を、前記第２の圧縮機段（２−２）において終末圧力（ｐ_end）まで圧縮する工程と、
を備えることを特徴とする方法。
請求項１０または１１に記載の圧縮機と、請求項１２に記載の冷却機器とを動作させるための方法であって、
第１の圧縮機段（２−１）における作動ガス（１０）を、出力圧力（ｐ0）から中間圧力（ｐ_mid）に圧縮し、中間圧力（ｐ_mid）に事前圧縮された前記作動ガス（１０）を、前記第２の圧縮機段（２−１）の前記第２のガス容積（８−２）内へ移送する工程と、
中間圧力（ｐ_mid）に事前圧縮された前記作動ガス（１０）を、前記第２の圧縮機段（２−２）において終末圧力（ｐ_end）に圧縮する工程と、
を備えることを特徴とする方法。
請求項１３又は１４に記載の方法であって、
前記２つの圧縮機段（２−１、２−２）からの前記圧縮された作動ガス（１０）は、各圧縮行程後に冷却される、ことを特徴とする方法。