JP2020041511A - 圧縮シリンダ - Google Patents
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Abstract
【課題】給油が不要であり、圧縮するガスに潤滑油を混入させない圧縮シリンダを提供する。【解決手段】シリンダ筒３４と、該シリンダ筒３４内に配置されたシリンダライナ３５と、該シリンダライナ３５内に摺動可能に配設されたピストン３３とを備え、吸入口６３から供給されたガスを圧縮して吐出口６４から送出する圧縮シリンダ１であって、前記シリンダライナ３５内に流路５５が設けられ、該流路５５内に冷却液が回流されることにより前記シリンダ筒３４、前記シリンダライナ３５及び前記ピストン３３が冷却されること。【選択図】図１
Description
本発明は、圧縮シリンダに関し、より詳しくは、給油が不要であり、圧縮するガスに潤滑油を混入させない圧縮シリンダに関する。
特許文献１には、円筒状のシリンダ筒に供給されたガスを圧縮するシリンダが記載されている。シリンダ筒内には、円筒状のシリンダライナが配置されており、シリンダライナ内には、ピストンリング及びライダーリングを備えた円柱状のピストンが摺動可能に配設されている。供給されたガスは、ピストンの往復移動によって圧縮される。圧縮されたガスは、吐出口から送出される。
ガスの圧縮は、例えば、液化天然ガスから蒸発するボイルオフガスの内燃機関燃料用天然ガス（〜３００バール）、重油の脱硫プラント用水素（〜２００バール）、ＣＮＧ燃料（〜２４０バール）、自動車用メタンガス（〜２４０バール）等に対して行われる。
ところでシリンダは、高圧化されたガスをさらに高圧にするために使用されることがある。現状では、ある限度以上の高圧用の圧縮シリンダへは潤滑油の供給が必要となる。潤滑油の供給が必要であるのは、ピストンを構成する樹脂製のピストンリング、ライダーリングが高熱に曝されて短寿命になってしまうためである。
圧縮シリンダに供給された潤滑油は、高圧化されたガスに混入する。高圧化されたガスに潤滑油が混入すると、ＬＮＧ圧縮機の場合は、極低温動作のＬＮＧ再液化装置のトラブルに繋がり、重油脱硫プラントでは油量によっては高価な触媒の寿命短縮に繋がり、また、ＣＮＧ車ではエンジン周辺部品のトラブルに繋がる。
そこで、本発明は、給油が不要であり、圧縮するガスに潤滑油を混入させない圧縮シリンダを提供することを課題とする。
本発明の他の課題は、以下の記載により明らかとなる。
前記課題は、以下の各発明によって解決される。
１．
シリンダ筒と、該シリンダ筒内に配置されたシリンダライナと、該シリンダライナ内に摺動可能に配設されたピストンとを備え、吸入口から供給されたガスを圧縮して吐出口から送出する圧縮シリンダであって、
前記シリンダライナ内に流路が設けられ、該流路内に冷却液が回流されることにより前記シリンダ筒、前記シリンダライナ及び前記ピストンが冷却されることを特徴とする圧縮シリンダ。
２．
シリンダ筒と、該シリンダ筒内に摺動可能に配設されたピストンとを備え、吸入口から供給されたガスを圧縮して吐出口から送出する圧縮シリンダであって、
前記ピストン内に流路が設けられ、該流路内に冷却液が回流されることにより前記シリンダ筒及び前記ピストンが冷却されることを特徴とする圧縮シリンダ。
３．
シリンダ筒と、該シリンダ筒内に配置されたシリンダライナと、該シリンダライナ内に摺動可能に配設されたピストンとを備え、吸入口から供給されたガスを圧縮して吐出口から送出する圧縮シリンダであって、
前記シリンダ筒と前記シリンダライナとの間に流路が設けられ、該流路内に冷却液が回流されることにより前記シリンダ筒及び前記ピストンが冷却されることを特徴とする圧縮シリンダ。
４．
前記冷却液は、清水、油又は０℃以下の低温冷却液であることを特徴とする前記１、２又は３記載の圧縮シリンダ。
５．
前記吸入口から供給されたガス又は前記吐出口から送出するガスが、２００バール以上であることを特徴とする前記１〜４の何れかに記載の圧縮シリンダ。
シリンダ筒と、該シリンダ筒内に配置されたシリンダライナと、該シリンダライナ内に摺動可能に配設されたピストンとを備え、吸入口から供給されたガスを圧縮して吐出口から送出する圧縮シリンダであって、
前記シリンダライナ内に流路が設けられ、該流路内に冷却液が回流されることにより前記シリンダ筒、前記シリンダライナ及び前記ピストンが冷却されることを特徴とする圧縮シリンダ。
２．
シリンダ筒と、該シリンダ筒内に摺動可能に配設されたピストンとを備え、吸入口から供給されたガスを圧縮して吐出口から送出する圧縮シリンダであって、
前記ピストン内に流路が設けられ、該流路内に冷却液が回流されることにより前記シリンダ筒及び前記ピストンが冷却されることを特徴とする圧縮シリンダ。
３．
シリンダ筒と、該シリンダ筒内に配置されたシリンダライナと、該シリンダライナ内に摺動可能に配設されたピストンとを備え、吸入口から供給されたガスを圧縮して吐出口から送出する圧縮シリンダであって、
前記シリンダ筒と前記シリンダライナとの間に流路が設けられ、該流路内に冷却液が回流されることにより前記シリンダ筒及び前記ピストンが冷却されることを特徴とする圧縮シリンダ。
４．
前記冷却液は、清水、油又は０℃以下の低温冷却液であることを特徴とする前記１、２又は３記載の圧縮シリンダ。
５．
前記吸入口から供給されたガス又は前記吐出口から送出するガスが、２００バール以上であることを特徴とする前記１〜４の何れかに記載の圧縮シリンダ。
本発明によれば、給油が不要であり、圧縮するガスに潤滑油を混入させない圧縮シリンダを提供することができる。
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。
〔第１の実施形態〕
図１は、本発明の圧縮シリンダの構成を示す断面図である。
図１は、本発明の圧縮シリンダの構成を示す断面図である。
本実施形態の圧縮シリンダ１は、図１に示すように、シリンダ筒３４と、このシリンダ筒３４内に配置されたシリンダライナ３５と、このシリンダライナ３５内に摺動可能に配設されたピストン３３とを備え、吸入口６３から吸入弁６３ａを経由して供給されたガスを圧縮して吐出弁６４ａを経由して吐出口６４から送出する。
シリンダ筒３４の内部は筒状に形成され、円筒状のシリンダライナ３５が内嵌装されている。ピストン３３は、シリンダライナ３５に内嵌装され得る円柱状に形成されている。ピストン３３には、環状のピストンリング３６及びライダーリング３６ａが外嵌装されている。ピストン３３にはピストン棒３７が同軸に連結されており、ピストン棒３７が原動機により往復動されることにより、ピストン３３が軸方向に往復動される。ピストン３３がシリンダライナ３５内においてシリンダ筒３４の軸方向に摺動されることにより、シリンダ筒３４内（シリンダライナ３５内）のガスが圧縮される。なお、高圧用のシリンダ筒は一般に小径なので、ピストン３３とピストン棒３７とが一体構造となっているが、場合によってはこれらを別体の構造としてもよい。ピストン棒３７の外周には、ロッドパッキン７０が設けられている。
シリンダ筒３４内では、ガス圧縮熱と、ピストン３３に外嵌装されたピストンリング３６及びライダーリング３６ａとシリンダライナ３５との摺動摩擦熱が発生する。ガス圧縮熱は、圧力レベルに関係なく略一定である。しかし、ピストンリング３６とシリンダライナ３５との摺動摩擦熱は、高圧になるほど大きくなる。これは、ピストンリング３６とシリンダライナ３５との間の面圧は給油式の場合と同じであるが、潤滑油が存在しない場合には、ピストンリング３６とシリンダライナ３５との間の摩擦係数が大きくなるからである。ライダーリング３６ａによる摺動摩擦熱は圧力には関係しないが、無給油にするとピストンリング同様、ライダーリング３６ａとシリンダライナ３５との間の摩擦係数が大きくなる為に大きくなる。摺動摩擦熱によりピストンリング３６及びライダーリング３６ａが高温となって、溶融摩耗状態になってしまうと、ピストンリング３６及びライダーリング３６ａの寿命が短くなってしまう。ピストンリング３６の摺動摩擦熱を除去すれば、ピストンへの給油を不要としても、ピストンリング３６及びライダーリング３６ａの寿命を長くすることができる。
この圧縮シリンダ１においては、高圧無給油状態下のピストンリング３６及びライダーリング３６ａの摺動摩擦熱を積極的に除去する構造になっており、ピストンリング３６及びライダーリング３６ａの寿命が長くなる。冷却機構を装備することにより摺動摩擦熱を積極的に除去し、ピストンリング３６及びライダーリング３６ａの温度上昇を抑えている。
この圧縮シリンダ１においては、摩擦熱除去のための冷却機構が設けられており、そのため、ピストンへの給油が不要となっている、この冷却機構は、シリンダ筒３４内に軽度の嵌合代をもって挿入されたシリンダライナ３５の中に冷却液通路５５を作り、シリンダライナ３５内部を冷却するものである。シリンダライナ３５は、ステンレス製或いは鋼製で厚さは１５ｍｍ程度であり、機械加工により冷却液通路５５が設けられる。冷却液通路５５の後端部（図１中左端）は、シリンダライナ３５の後端部５６を溶接することにより閉蓋されている。
シリンダ筒３４の前端部（図１中右端）は、シリンダカバー５７によって閉蓋されている。
図２は、図１に示した圧縮シリンダのガスケットの形状を示す縦断面図（図１中のＡ−Ａ断面）である。
シリンダカバー５７とシリンダライナ３５との当たり面は、高圧ガス及び冷却液漏洩防止の為に、純鉄製のガスケット５８でシールされている。ガスケット５８のシリンダカバー５７への当り面部には、図２（図１中Ａ−Ａ断面図）に示すように、それぞれ半円弧形状の上側冷却液通路６０及び下側冷却液通路６１が形成されている。
図３は、図１に示した圧縮シリンダのシリンダライナの形状を示す縦断面図（図１中のＢ−Ｂ断面）である。
シリンダライナ３５には、図３（図１中Ｂ−Ｂ断面図）に示すように、シリンダ筒径によるが２４個位の丸孔からなる冷却液通路５５がシリンダライナ３５の軸方向に形成されている。なお、この丸孔は長孔としてもよく、また、個数は２４個でなくともよい。
シリンダ筒３４には、図３にも示すように、外周流路４０が設けられている。外周流路４０は、シリンダ筒３４の一端側側面４１から他端側側面４２に亘って連通している。この外周流路４０は、シリンダライナ３５よりも外周側に設けられ、複数の直通管形状で高圧シリンダに設ける通常のシリンダ冷却液通路である。外周流路４０内には、冷却液が流される。冷却液は、側面４１から外周流路４０内を流れた後、側面４２から流出する。
外周流路４０内を流れる冷却液は、シリンダライナー３５を冷却する事により、ピストンリング３６、ライダーリング３６ａの熱を吸熱し、シリンダ筒３４の外において放熱することによって、同リング温度を低温にする。
図４は、図１に示した圧縮シリンダのシリンダライナの形状を示す縦断面図（図１中のＣ−Ｃ断面）である。
シリンダライナ３５のピストンリング３６及びライダーリング３６ａとの摺動面は、ピストンリング３６、ライダーリング３６ａ及びシリンダライナ３５の耐摩耗防止のため、窒化またはタングステンカーバイドが溶射されている。シリンダカバー５７には、シリンダ筒３４への挿入部でのガスシールの為、Ｏリング５９が装備されている。シリンダライナ３５の基端側（図１中左側）には、シリンダライナ３５内に、図４（図１中Ｃ−Ｃ断面図）に示すように、ほぼ全周に亘る冷却液連絡通路６２が形成されている。
冷却液は、シリンダカバー５７の図１中下側の下側冷却液通路６１ａから供給される。冷却液は、下側冷却液通路６１からガスケット５８に形成された透孔を経てシリンダライナ３５の下半分に入る。シリンダライナ３５に入った冷却液は、シリンダライナ３５内を基端側（図１中左側）へ流れる。シリンダライナ３５の下半分を通過した冷却液は、シリンダライナ３５の基端側で方向転換し、冷却液連絡通路６２を経て、シリンダライナ３５の上半分に移動する。シリンダライナ３５の上半分に移動した冷却液は、先端側（図１中右側）へ流れ、最終的にはシリンダカバー５７の上側半分にある上側冷却液通路６０ａを経て冷却液供給装置へ戻る。
冷却液としては一般には、圧縮圧に応じた冷却温度の清水が使用されるが、必要に応じて０℃以下の低温冷却液、例えばエチレングリコール水溶液を使用すれば冷却効果増大が計れる。なお冷却効果の点ではやや劣るが油冷却の可能性もある。
冷却液通路５５内を回流する冷却液は、ピストン３３、ピストンリング３６、ライダーリング３６ａ、シリンダ筒３４及びシリンダライナ３５の熱を吸熱し、シリンダ筒３４の外において放熱することによって、シリンダ筒３４内を冷却する。このような冷却機構が設けられることにより、この圧縮シリンダ１では、給油が不要となっている。この圧縮シリンダ１においては、ピストンリング３６及びライダーリング３６ａの温度状態は、低圧無給油シリンダと同程度となるので、ピストンリング３６及びライダーリング３６ａの寿命が長くなる。
ピストンリング３６及びライダーリング３６ａの温度は冷却機構によって摩擦熱が略除去可能な程度の伝熱面積が確保出来る。従って給油式の場合も殆ど同一のガス圧縮熱のみが残る事になるので、ガスを無給油状態で高圧に加圧する事が可能となる。
この圧縮シリンダ１を用いたコンプレッサにおいては、全ての圧縮段においてピストンへの給油が不要であることにより、ガスが不純物によって汚染されず、使われなかったガスを、貯蔵タンクに戻すことができる。また、各圧縮段内で循環させていたガスの全てを、最後に貯蔵タンクに戻すこともできる。
この冷却機構は、シリンダライナ３５の外周側を冷却する後述する実施形態（図７〜図９）に比較して、シリンダ筒３４とシリンダライナ３５との確実な嵌合が得られる。
〔第２の実施形態〕
図５は、本発明の圧縮シリンダのピストン及びピストン棒の構成を示す縦断面図である。
図５は、本発明の圧縮シリンダのピストン及びピストン棒の構成を示す縦断面図である。
本実施形態の圧縮シリンダ１は、図１〜図４に示す冷却機構に代えて又は加えて、図５に示す様に、ピストン棒３７内に流路４３を設け、この流路４３内に冷却液を回流させて冷却する。この流路４３は、ピストン３３とピストン棒３７の先端側から基端側に亘って、ピストン棒３７の軸方向に沿って形成されている。この流路４３内は、流路４３内に配置された筒体４４により、中心部４３ａ及び外周部４３ｂに区画されている。筒体４４の先端側部分と流路４３の内壁部との間には、支持環４５が嵌装されている。高圧用のシリンダ筒は一般に小径なので、ピストン３３とピストン棒３７とが一体構造となっているが、場合によってはこれらを別体の構造としてもよい。
図６は、本発明の圧縮シリンダの支持環の形状を示す図であり、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は正面図である。
支持環４５には、図５及び図６に示すように、冷却液が流れるための複数の挿通孔４９が軸方向に形成されている。
ピストン棒３７内の流路４３には、シリンダ筒３４に設けられた冷却液流入口４７から冷却液流路４８を経た冷却液が流入する。冷却液流路（フレキシブル管）４８を経た冷却液は、ピストン棒３７の基端側に設けられた冷却液入口４６を経て、筒体４４内の中心部４３ａ内に流入する。中心部４３ａ内の冷却液は、ピストン棒３７の先端側に流れ、筒体４４の先端側に設けられた複数の透孔４４ａを経て、外周部４３ｂに至る。外周部４３ｂ内の冷却液は、支持環４５の挿通孔４９を経て、ピストン棒３７の基端側に流れる。ピストン棒３７の基端側の冷却液は、ピストン棒３７の基端側に設けられた冷却液出口５０を経て、ピストン棒３７から流出する。ピストン棒３７から流出した冷却液は、シリンダ筒３４に設けられた冷却液流路（フレキシブル管）５２を経て、冷却液流出口５１から流出する。
筒体４４の一端はピストン棒３７に設けられたガイド孔内にて固定され、また筒体４４の他端はピストンカバー６５に設けられたガイド孔内に固定され、ピストン３３の往復運動中振動しない様にしている。支持環４５の内径寸法を筒体４４の外径寸法に対して調整すれば、筒体４４の振動防止となる。
ピストン棒３７内を回流する冷却液は、ピストン３３、ピストンリング３６、ライダーリング３６ａ、シリンダ筒３４及びシリンダライナ３５の熱を吸熱し、シリンダ筒３４の外において放熱することによって、ピストンリング３６、ライダーリング３６ａを冷却する。このような冷却機構が設けられることにより、この圧縮シリンダ１では、給油が不要となっている。
ピストンリング３６及びライダーリング３６ａの温度は冷却機構によって摩擦熱が略除去可能な程度の伝熱面積が確保出来る。従って給油式の場合も殆ど同一のガス圧縮熱のみが残る事になるので、ガスを無給油状態で高圧に加圧する事が可能となる。
なお、ピストン棒３７の外周には、図５に示すように、ロッドパッキン７０が設けられている。
〔第３の実施形態〕
図７は、本発明の圧縮シリンダの構成の他の例を示す断面図である。
図７は、本発明の圧縮シリンダの構成の他の例を示す断面図である。
本実施形態の圧縮シリンダ１は、図１〜図４に示す冷却機構に代えて、又は、図５〜図６に示した冷却機構に加えて、図７に示すように、シリンダ筒３４とシリンダライナー３５の間に冷却液を回流させることによりピストンリング３６及びライダーリング３６ａを冷却するものとしてもよい。シリンダライナ３５の外周は冷却液を回流して均一冷却を計る為、そして冷却面積を増大して冷却効果を挙げる為、半円断面の環状溝３８を複数有している。環状溝３８の前後には冷却液の漏洩防止の為のＯリング４１ａ，４１ｂが挿入され、嵌合代とＯリング４１ａ，４１ｂ両者で高圧ガスが冷却液側へ漏洩するのを防ぐ。
図８は、図７に示した圧縮シリンダの冷却液の流路の形状を示す横断面図である。
図９は、図７に示した圧縮シリンダの冷却液の流路の形状を示す斜視図である。
図９は、図７に示した圧縮シリンダの冷却液の流路の形状を示す斜視図である。
冷却液は、図８に示す様に、シリンダ筒３４の側面４１の外側冷却液通路４２ａから供給し、シリンダライナ３５の背面にある環状溝３８を図９に示す様に流し、図８に示す様にシリンダ筒３４の他の側面４２の外側冷却液通路４２ｂから排出され冷却液回収ラインへ戻す冷却回路によって、ピストンリング３６とシリンダライナ３５及びライダーリング３６ａとシリンダライナ３５との摩擦摺動熱及びシリンダ内でのガス圧縮熱を、その発生熱源の直ぐ近くで効果的に除去する。環状溝３８は、図９に示すように、シリンダ筒３４の一端側から他端側に亘って、連通路３９を経由して連通している。
シリンダ筒３４には図８にも示す様に外周流路４０が設けられている。外周流路４０は、シリンダ筒３４の一端側側面４１から他端側側面４２に亘って連通している。この外周流路４０は、シリンダライナ３５よりも外周側に設けられ、環状溝３８の外側に位置する複数の直通管形状で高圧シリンダに設ける通常のシリンダ冷却液通路である。これと環状溝３８と併せてシリンダ筒３４の冷却効果増大を狙っている。
環状溝３８内及び外周流路４０内には、冷却液が回流される。環状溝３８には、図８に示すように、側面４１の外側冷却液通路４２ａが連通されている。また、環状溝３８には、側面４２の外側冷却液通路４２ｂが連通されている。冷却液は、側面４１から環状溝３８内に流入し、環状溝３８内及び外周流路４０内を回流した後、側面４２から流出する。
環状溝３８内及び外周流路４０内を回流する冷却液は、シリンダライナー３５を冷却する事により、ピストンリング３６、ライダーリング３６ａの熱を吸熱し、シリンダ筒３４の外において放熱することによって、同リング温度を低温にしリング寿命を延ばすことができる。このような冷却機構が設けられることにより、この圧縮シリンダ１では、給油が不要となっている。
環状溝３８の内壁の伝熱面積は、シリンダ筒径及びシリンダ筒長さによって異なり、また、使用冷却液にもよるが、ピストンリング３６及びライダーリング３６ａの温度は冷却機構によって摩擦熱が略除去可能な程度の伝熱面積が確保出来る。従って給油式の場合も殆ど同一のガス圧縮熱のみが残る事になるので、ガスを無給油状態で高圧に加圧する事が可能となる。
〔ロッドパッキンの構造〕
図１０は、図１、図５、図７に示したシリンダのロッドパッキンの構造を示す縦断面図である。
図１０は、図１、図５、図７に示したシリンダのロッドパッキンの構造を示す縦断面図である。
ロッドパッキン７０は、図１０に示すように、ピストン棒３７の外周を支持する複数のロッドパッキンリング５３と、これらロッドパッキンリング５３を収納している複数のリングカップ５４を有して構成されている。ロッドパッキンリング５３とピストン棒３７との摺動によっても、摺動摩擦熱が発生する。この摺動摩擦熱は、ロッドパッキンリング５３を収納しているリングカップ５４に伝達される。
ロッドパッキン７０は、冷却液供給口６８において外部に連通した冷却液供給路６６から各リングカップ５４内の流路に冷却液（清水や油）を分配して供給し、これら流路から冷却液を冷却液排出口６９において外部に連通した冷却液排出路６７に集めて排出する直接冷却方式の冷却機構を備えて構成してもよい。さらに、低温冷却液（例えば低温エチレングリコール水溶液）を用いたり、冷却液流路を出来るだけリングに近づけたり、冷却液流路面積を大きくするなど、冷却効果を増大させることにより、多量の摺動摩擦熱を除去することができる。
〔コンプレッサの構成例〕
図１１は、本発明の圧縮シリンダを用いて構成されたコンプレッサを概略的に示すブロック図（再液化があるので無給油にしたい一例を示している）である。
図１１は、本発明の圧縮シリンダを用いて構成されたコンプレッサを概略的に示すブロック図（再液化があるので無給油にしたい一例を示している）である。
本発明の圧縮シリンダ１を用いて構成されるコンプレッサ１００は、１段でもよいが、図１１に示すように、一例として、それぞれが圧縮シリンダ１を有する複数（例えば、５段）の圧縮段１０１、１０２、１０３、１０４、１０５を有し、圧縮段１０１、１０２、１０３、１０４、１０５ごとに徐々にガスを圧縮して高圧化してゆく。複数の圧縮段１０１、１０２、１０３、１０４、１０５のうちの後段（例えば、第４段）においては、ガスがすでに１００バール（１０ＭＰａ）以上の高圧となっている。
１００バール（１０ＭＰａ）以上の高圧のガスをさらに圧縮するシリンダにおいては、従来、樹脂製シールリング（ピストンリング及びロッドパッキンリング）が高熱により短寿命になる虞がある。樹脂製シールリングは、低圧下では、無給油式でも実用的な寿命を維持できる。しかし、例えば、ＬＮＧボイルオフガスを圧縮して船舶用エンジンの燃料ガスとする様な場合には５段圧縮が必要で、第５段では、吸入圧が１００バール乃至１２０バールで、吐出圧が２００バール以上といった高圧条件下では、無給油式では、樹脂製シールリングの実用的な寿命を維持することができない虞がある。
本発明の圧縮シリンダ１は、冷却機構を備えており、流路内に冷却液を回流させて冷却することにより、何れの圧縮段１０１、１０２、１０３、１０４、１０５に用いる場合にもピストンへの給油は不要である。
そのため、このコンプレッサ２においては、圧縮したガスが潤滑油により汚染される虞がない。したがって、後段の圧縮段を経たガスを極低温かつ高圧下で再液化して再利用することが可能となる。このコンプレッサ２は、あらゆる用途に適用可能であり、例えば、天然ガスを圧縮する用途においては、最後圧縮段１０５を経た天然ガスを貯蔵タンク１０６に戻すことが可能となる。また、従来のコンプレッサにおいて必須であった後段の圧縮段の前（第４段１０４と第５段１０５との間）の逆止弁は不要となる。
また、重油脱硫用に使用する高圧水素ガスでは、高圧故に無給油にすることが不可能なので、油分を含んだまま使用している。これがリアクター内の高価な触媒の寿命を縮めるが、現状致し方なしとして油分を含んだ高圧水素ガスを使用している。これが油分を含まない高圧水素ガスとなれば、触媒寿命延長が図られ、大きなメリットになる。
本発明は、前述した実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の改良並びに設計の変更を行ってよい。例えば、前述した冷却機構は、第１乃至第３の実施形態の各構成を単独で備えていてもよいし、複数の構成を併有していてもよい。
その他、具体的な細部構造や数値等及び制御装置の制御内容等についても適宜に変更可能であることは勿論である。加えて、今回開示された実施形態は、全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、前記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
１ 圧縮シリンダ
３３ ピストン
３４ シリンダ筒
３５ シリンダライナ
３６ ピストンリング
３６ａ ライダーリング
３７ ピストン棒
３８ 環状溝
３９ 連通路
４０ 外周流路
４１ 側面
４１ａ、４１ｂ Ｏリング
４２ 側面
４２ａ、４２ｂ外側冷却液通路
４３ 流路
４３ａ 中心部
４３ｂ 外周部
４４ 筒体
４５ 支持環
４６ 冷却液入口
４７ 冷却液流入口
４８ 冷却液流路
４９ 挿通孔
５０ 冷却液出口
５２ 冷却液流路
５１ 冷却液流出口
５３ ロッドパッキンリング
５４ リングカップ
５５ 冷却液通路
５６ 後端部
５７ シリンダカバー
５８ ガスケット
５９ Ｏリング
６０ 上側冷却液通路
６０ａ 上側冷却液通路
６１ 下側冷却液通路
６１ａ 下側冷却液通路
６２ 冷却液連絡通路
６３ 吸入口
６３ａ 吸入弁
６４ 吐出口
６４ａ 吐出弁
６５ ピストンカバー
６６ 冷却液供給路
６７ 冷却液排出路
６８ 冷却液供給口
６９ 冷却液排出口
７０ ロッドパッキン
１００ コンプレッサ
１０１ 第１の圧縮段
１０２ 第２の圧縮段
１０３ 第３の圧縮段
１０４ 第４の圧縮段
１０５ 第５の圧縮段
１０６ 貯蔵タンク
３３ ピストン
３４ シリンダ筒
３５ シリンダライナ
３６ ピストンリング
３６ａ ライダーリング
３７ ピストン棒
３８ 環状溝
３９ 連通路
４０ 外周流路
４１ 側面
４１ａ、４１ｂ Ｏリング
４２ 側面
４２ａ、４２ｂ外側冷却液通路
４３ 流路
４３ａ 中心部
４３ｂ 外周部
４４ 筒体
４５ 支持環
４６ 冷却液入口
４７ 冷却液流入口
４８ 冷却液流路
４９ 挿通孔
５０ 冷却液出口
５２ 冷却液流路
５１ 冷却液流出口
５３ ロッドパッキンリング
５４ リングカップ
５５ 冷却液通路
５６ 後端部
５７ シリンダカバー
５８ ガスケット
５９ Ｏリング
６０ 上側冷却液通路
６０ａ 上側冷却液通路
６１ 下側冷却液通路
６１ａ 下側冷却液通路
６２ 冷却液連絡通路
６３ 吸入口
６３ａ 吸入弁
６４ 吐出口
６４ａ 吐出弁
６５ ピストンカバー
６６ 冷却液供給路
６７ 冷却液排出路
６８ 冷却液供給口
６９ 冷却液排出口
７０ ロッドパッキン
１００ コンプレッサ
１０１ 第１の圧縮段
１０２ 第２の圧縮段
１０３ 第３の圧縮段
１０４ 第４の圧縮段
１０５ 第５の圧縮段
１０６ 貯蔵タンク
Claims (5)
- シリンダ筒と、該シリンダ筒内に配置されたシリンダライナと、該シリンダライナ内に摺動可能に配設されたピストンとを備え、吸入口から供給されたガスを圧縮して吐出口から送出する圧縮シリンダであって、
前記シリンダライナ内に流路が設けられ、該流路内に冷却液が回流されることにより前記シリンダ筒、前記シリンダライナ及び前記ピストンが冷却されることを特徴とする圧縮シリンダ。 - シリンダ筒と、該シリンダ筒内に摺動可能に配設されたピストンとを備え、吸入口から供給されたガスを圧縮して吐出口から送出する圧縮シリンダであって、
前記ピストン内に流路が設けられ、該流路内に冷却液が回流されることにより前記シリンダ筒及び前記ピストンが冷却されることを特徴とする圧縮シリンダ。 - シリンダ筒と、該シリンダ筒内に配置されたシリンダライナと、該シリンダライナ内に摺動可能に配設されたピストンとを備え、吸入口から供給されたガスを圧縮して吐出口から送出する圧縮シリンダであって、
前記シリンダ筒と前記シリンダライナとの間に流路が設けられ、該流路内に冷却液が回流されることにより前記シリンダ筒及び前記ピストンが冷却されることを特徴とする圧縮シリンダ。 - 前記冷却液は、清水、油又は０℃以下の低温冷却液であることを特徴とする請求項１、２又は３記載の圧縮シリンダ。
- 前記吸入口から供給されたガス又は前記吐出口から送出するガスが、２００バール以上であることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の圧縮シリンダ。
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|---|---|---|---|---|
| CN107882815A (zh) * | 2017-12-25 | 2018-04-06 | 宣城铁凝机械有限公司 | 一种节能气缸活塞杆 |
Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57169856U (ja) * | 1981-04-21 | 1982-10-26 | ||
| JPS6032541U (ja) * | 1983-08-10 | 1985-03-05 | 川崎重工業株式会社 | ボアク−ル型冷却式シリンダライナ |
| JPS61261683A (ja) * | 1985-05-15 | 1986-11-19 | Kobe Steel Ltd | 超高圧ガス圧縮機 |
| JP2005351255A (ja) * | 2004-06-10 | 2005-12-22 | Kaken Geneqs:Kk | レシプロ圧縮機 |
| JP2006266217A (ja) * | 2005-03-25 | 2006-10-05 | Isuzu Motors Ltd | 遮熱エンジンのシール構造 |
| JP2012163105A (ja) * | 2005-01-07 | 2012-08-30 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 低温流体用昇圧装置 |
| JP2017026044A (ja) * | 2015-07-23 | 2017-02-02 | 株式会社日立製作所 | 往復圧縮機 |
| JP2017194038A (ja) * | 2016-04-22 | 2017-10-26 | 三井造船株式会社 | 圧縮性流体供給装置 |
| CN107882815A (zh) * | 2017-12-25 | 2018-04-06 | 宣城铁凝机械有限公司 | 一种节能气缸活塞杆 |
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Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57169856U (ja) * | 1981-04-21 | 1982-10-26 | ||
| JPS6032541U (ja) * | 1983-08-10 | 1985-03-05 | 川崎重工業株式会社 | ボアク−ル型冷却式シリンダライナ |
| JPS61261683A (ja) * | 1985-05-15 | 1986-11-19 | Kobe Steel Ltd | 超高圧ガス圧縮機 |
| JP2005351255A (ja) * | 2004-06-10 | 2005-12-22 | Kaken Geneqs:Kk | レシプロ圧縮機 |
| JP2012163105A (ja) * | 2005-01-07 | 2012-08-30 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 低温流体用昇圧装置 |
| JP2006266217A (ja) * | 2005-03-25 | 2006-10-05 | Isuzu Motors Ltd | 遮熱エンジンのシール構造 |
| JP2017026044A (ja) * | 2015-07-23 | 2017-02-02 | 株式会社日立製作所 | 往復圧縮機 |
| JP2017194038A (ja) * | 2016-04-22 | 2017-10-26 | 三井造船株式会社 | 圧縮性流体供給装置 |
| CN107882815A (zh) * | 2017-12-25 | 2018-04-06 | 宣城铁凝机械有限公司 | 一种节能气缸活塞杆 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107882815A (zh) * | 2017-12-25 | 2018-04-06 | 宣城铁凝机械有限公司 | 一种节能气缸活塞杆 |
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