JP3469808B2 - 多段圧縮装置 - Google Patents

多段圧縮装置

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【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は窒素ガスなどの所要
の気体を、複数の往復圧縮部を備えて多段階で順次高圧
に圧縮する多段圧縮装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、この種の多段圧縮装置としては、
圧縮段数の増加に従って往復圧縮部、すなわち、シリン
ダとピストンとによる圧縮部を高圧側になるほどシリン
ダとピストンの直径を細くするとともに、L型・V型・
W型・半星型・星型・対向釣り合い型などに配置して、
各圧縮部を所要の位相にずらせた行程で動作するよう
に、クランク軸に連結して連動することにより多段階の
圧縮動作を行う機構を電動機などの駆動源により運転す
る構成が開示されている(日本機械学会昭和45年9月
15日「機械工学便覧」第10編第30図〜第32図な
ど)。
【0003】また、従来、図6に示したように、4つの
往復圧縮部101・102・103・104を直交する
軸105・106上で往復連動するように配置し、第1
段目往復圧縮部101から順次に高圧化して第4段目往
復圧縮部104を最終段の高圧圧縮部とした多段圧縮装
置100が、例えば米国特許第5,033,940号明
細書などで周知である。
【0004】そして、上記多段圧縮装置100において
は、1対の対向するピストン51・53はヨーク1Aに
連結し、他の1対の対向するピストン52・54はヨー
ク1Aと向きを90度ずらして配設したヨーク1Bに連
結してある。そして図示しない電動モータなどによっ
て、クランク軸55を回転させクランクピン56をクラ
ンク軸55の回りに回転させて、一対のピストン51・
53を軸105の方向にのみ往復運動させ、他の一対の
ピストン52・54を軸106の方向にのみ往復運動さ
せるようになっている。
【0005】外部から吸入した気体は第1段目往復圧縮
部101で圧縮された後、第1段目往復圧縮部101と
第2段目往復圧縮部102を連結する第1管路57を経
て矢印で示したように第2段目往復圧縮部102へ送ら
れてさらに高圧に圧縮され、第2段目往復圧縮部102
で圧縮された気体は第2段目往復圧縮部102と第3段
目往復圧縮部103を連結する第2管路58を経て矢印
で示したように第3段目往復圧縮部103へ送られさら
に高圧に圧縮され、圧縮された気体は第3段目往復圧縮
部103と第4段目往復圧縮部104を連結する第3管
路59を経て矢印で示したように第4段目往復圧縮部1
04へ送られさらに高圧に圧縮される。そして最終段往
復圧縮部104で圧縮された気体はその吐出部60に設
置されたストレーナ61でゴミなどの異物が除去され、
管路62を経て矢印で示した方向から外部に吐出され
る。
【0006】図5に示したように、前記ストレーナ61
は、圧縮された気体がこのストレーナ61を経て吐出さ
れる側でこのストレーナ61を支持して固定する固定用
部材63に対して押し付けて精度よく密着して装着され
ている。64は固定用部材63を本体65側に固定する
ためのボルトを示す。矢印は気体の流れを示す。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】上記のように従来の多
段圧縮装置100においては、各往復圧縮部を第1〜3
管路によって連結し、圧縮した気体をこれらの管路を経
て順次移送しているために、運転中に吐出脈動が大き
く、振動および騒音が発生する問題があった。また、上
記のようにストレーナ61を固定用部材63に押し付け
て密着して装着するためには、ストレーナ61および固
定用部材63の加工精度を上げる必要があり、このため
コスト高となる上、組み立ても煩雑で手間がかかる問題
があった。本発明の目的は、装置の運転中の吐出脈動を
抑え、振動および騒音の発生を抑制した信頼性が高い多
段圧縮装置を提供することであり、また、前記ストレー
ナおよび固定用部材の加工精度を落しても実質的に充分
にゴミなどの除去が可能となるような構成として、コス
トダウンを図り、組み立ても容易にした多段圧縮装置を
提供することである。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明の請求項1は、吸
入した気体を第1段目往復圧縮部で圧縮した後、圧縮さ
れた気体を第1段目往復圧縮部と第2段目往復圧縮部を
連結する第1管路を経て第2段目往復圧縮部へ送ってさ
らに圧縮した後、圧縮された気体を第2段目往復圧縮部
と第3段目往復圧縮部を連結する第2管路を経て第3段
目往復圧縮部へ送ってさらに圧縮した後、圧縮された気
体を第3段目往復圧縮部と第4段目往復圧縮部を連結す
る第3管路を経て第4段目往復圧縮部へ送ってさらに圧
縮するなどのように、多段階で順次高圧に圧縮して吐出
する複数の往復圧縮部を備えた多段圧縮装置であって、
各往復圧縮部を連結する少なくとも1つの管路にマフラ
ーを備えたことを特徴とする多段圧縮装置に関する。
【0009】本発明の請求項2は、請求項1記載の多段
圧縮装置において、最終段往復圧縮部の吐出部に設置す
るストレーナと、圧縮された気体がこのストレーナを経
て吐出される側でこのストレーナを支持して固定する固
定用部材との間にスプリングなどの弾性体を介在させた
ことを特徴とする。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図1
〜4に基づいて詳細に説明する。図1は、本発明の多段
圧縮装置の一実施形態の断面を示す説明図であり、図2
は、本発明の多段圧縮装置の他の実施形態の断面を示す
説明図であり、図3は、本発明の多段圧縮装置の他の実
施形態の断面を示す説明図であり、図4は図3に示した
多段圧縮装置のストレーナ、スプリング、固定用部材な
どを拡大して示す断面説明図である。なお、図1〜4に
おいて前記図5〜6の符号と同一符号で示した部分は、
従来技術の項で説明したものと同様の機能を持つ部分で
あり、本発明の理解を妨げない範囲で説明は省略した。
【0011】図1に示したように、本発明の多段圧縮装
置100Aにおいては、第1段目往復圧縮部101と第
2段目往復圧縮部102を連結する第1管路57に膨張
型マフラー66が設けられており、第2段目往復圧縮部
102と第3段目往復圧縮部103を連結する第2管路
58に膨張型マフラー67が設けられており、第3段目
往復圧縮部103と第4段目往復圧縮部104を連結す
る第3管路59に膨張型マフラー68が設けられている
以外は図6に示した多段圧縮装置100と同様になって
いる。前記膨張型マフラー66〜68の体積、形状、設
置場所などは吐出量、圧縮比、温度、圧力などにより影
響を受けるので、これらを考慮して決定されるのが好ま
しい。特に圧縮比が高くなると影響が大きくなるので圧
縮比が高い往復圧縮部を連結する管路には少なくとも1
個マフラーを設置することが好ましい。本発明の多段圧
縮装置100Aは、膨張型マフラー66〜68を設けた
ので運転中の吐出脈動が抑えられ、振動および騒音の発
生が抑制される。
【0012】図2に示した本発明の多段圧縮装置100
Bにおいては、第1段目往復圧縮部101と第2段目往
復圧縮部102を連結する第1管路57にサイドブラン
チ型マフラー69が設けられており、第2段目往復圧縮
部102と第3段目往復圧縮部103を連結する第2管
路58にサイドブランチ型マフラー70が設けられてお
り、第3段目往復圧縮部103と第4段目往復圧縮部1
04を連結する第3管路59にサイドブランチ型マフラ
ー71が設けられている以外は図6に示した多段圧縮装
置100と同様になっている。サイドブランチ型マフラ
ー(共鳴器)69〜71の長さ、断面積、形状、設置場
所などは吐出量、圧縮比、温度、圧力などにより影響を
受けるので、これらを考慮して決定されるのが好まし
い。特に圧縮比が高くなると影響が大きくなるので、圧
縮比が高い往復圧縮部を連結する管路には少なくとも1
個マフラーを設置することが好ましい。本発明の多段圧
縮装置100Bは、サイドブランチ型マフラー(共鳴
器)69〜71を設けたので運転中の吐出脈動が抑えら
れ、振動および騒音の発生が抑制される。
【0013】図3に示した本発明の多段圧縮装置100
Cは、3つの往復圧縮部101・102・103を直交
する軸105・106上で往復連動するように配置し、
第1段目往復圧縮部101から順次に高圧化して第3段
目往復圧縮部103を最終段の高圧圧縮部とした多段圧
縮装置である。104Aは対向する第2段目往復圧縮部
102の振動などを抑制して安定させるために設けた安
定装置である。多段圧縮装置100Cにおいては、1対
の対向するピストン51・53はヨーク1Aに連結し、
他の1対の対向するピストン52・54Aはヨーク1A
と向きを90度ずらして配設したヨーク1Bに連結し、
図示しない電動モータなどによって、クランク軸55を
回転させクランクピン56をクランク軸55の回りに回
転させて、一対のピストン51・53を軸105の方向
にのみ往復運動させ、他の一対のピストン52・54A
を軸106の方向にのみ往復運動させるようになってい
る。
【0014】多段圧縮装置100Cにおいては、第1段
目往復圧縮部101と第2段目往復圧縮部102を連結
する第1管路57に膨張型マフラー72が設けられてお
り、第2段目往復圧縮部102と第3段目往復圧縮部1
03を連結する第2管路58に膨張型マフラー73が設
けられている。前記膨張型マフラー72、73の体積、
形状、設置場所などは吐出量、圧縮比、温度、圧力など
により影響を受けるので、これらを考慮して決定される
のが好ましい。特に圧縮比が高くなると影響が大きくな
るので圧縮比が高い往復圧縮部を連結する管路には少な
くとも1個マフラーを設置するのが好ましい。本発明の
多段圧縮装置100Cは、膨張型マフラー72、73を
設けたので運転中の吐出脈動が抑えられ、振動および騒
音の発生が抑制される。
【0015】多段圧縮装置100Cの最終段往復圧縮部
103の吐出部60には、ストレーナ61が固定用部材
63内に装着されており、ストレーナ61と固定用部材
63との間に金属製のスプリング74が介在させてあ
る。図4はストレーナ61、スプリング74、固定用部
材63などを拡大して示す断面説明図である。前記スト
レーナ61は固定用部材63内をスライドできるように
装着されている。矢印は気体の流れを示す。ストレーナ
61と固定用部材63との間に介在させるスプリング7
4などの弾性体の材質は金属の例を示したが、弾性体の
材質は金属に限定されず、使用する気体、温度、圧力な
どに対する耐性を充分持っていれば合成ゴム、炭素繊維
やガラス繊維などの強化繊維を用いたFRP、FRMな
どの他、セラミックスなども用いることができる。この
ような構成とすることによりストレーナ61および固定
用部材63の加工精度を多少落してもゴミなどの異物の
実質的な除去が可能となり、その結果各部材の加工が容
易になって安価となり、また各部材の組み立ても容易に
なる。
【0016】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のではないので、特許請求の範囲に記載の趣旨から逸脱
しない範囲で各種の変形実施が可能である。例えば、複
数の往復圧縮部を上記のL型・V型・W型・半星型・星
型・対向釣り合い型などに配置した構成、または、3つ
または5つ以上の往復圧縮部を星型に配置した構成の多
段圧縮装置であってもよい。
【0017】
【発明の効果】各往復圧縮部を連結する少なくとも1つ
の管路にマフラーを備えた本発明の多段圧縮装置は、運
転中の吐出脈動が抑えられ、振動および騒音の発生が抑
制され信頼性が高い。
【0018】また、最終段往復圧縮部の吐出部に設置す
るストレーナと、圧縮された気体がこのストレーナを経
て吐出される側でこのストレーナを支持して固定する固
定用部材との間にスプリングなどの弾性体を介在させた
本発明の多段圧縮装置は、前記ストレーナおよび固定用
部材の加工精度を落しても実質的に充分にゴミなどの除
去が可能となり、各部材のコストダウンが図れるととも
に組み立ても容易となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の多段圧縮装置の一実施形態の断面を
示す説明図である。
【図2】 本発明の多段圧縮装置の他の実施形態の断面
を示す説明図である。
【図3】 本発明の多段圧縮装置の他の実施形態の断面
を示す説明図である。
【図4】 図3に示した本発明の多段圧縮装置のストレ
ーナ、スプリング、固定用部材などを拡大して示す断面
説明図である。
【図5】 従来の多段圧縮装置のストレーナ、スプリン
グ、固定用部材などを拡大して示す断面説明図である。
【図6】 従来の多段圧縮装置の断面説明図である。
【符号の説明】
100、100A、100B、100C 多段圧縮装置 101 第1段目往復圧縮部 102 第2段目往復圧縮部 103 第3段目往復圧縮部 104 第4段目往復圧縮部 105、106 軸 1A、1B ヨーク 51〜54、54A ピストン 55 クランク軸 56 クランクピン 57 第1管路 58 第2管路 59 第3管路 60 吐出部 61 ストレーナ 63 固定用部材 66〜73 マフラー 74 スプリング(弾性体)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 間 誠 大阪府守口市京阪本通2丁目5番5号 三洋電機株式会社内 (72)発明者 清水 栄一 大阪府守口市京阪本通2丁目5番5号 三洋電機株式会社内 (72)発明者 里 和哉 大阪府守口市京阪本通2丁目5番5号 三洋電機株式会社内 (56)参考文献 特開 平6−2652(JP,A) 特開 昭59−190486(JP,A) 特開 平6−315615(JP,A) 実開 昭60−118388(JP,U) 実開 昭63−71484(JP,U) 実開 平6−12771(JP,U) 実開 昭58−169176(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F04B 37/12 F04B 27/02 F04B 39/00 101

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 吸入した気体を第1段目往復圧縮部で圧
    縮した後、圧縮された気体を第1段目往復圧縮部と第2
    段目往復圧縮部を連結する第1管路を経て第2段目往復
    圧縮部へ送ってさらに圧縮した後、圧縮された気体を第
    2段目往復圧縮部と第3段目往復圧縮部を連結する第2
    管路を経て第3段目往復圧縮部へ送ってさらに圧縮した
    後、圧縮された気体を第3段目往復圧縮部と第4段目往
    復圧縮部を連結する第3管路を経て第4段目往復圧縮部
    へ送ってさらに圧縮する、多段階で順次高圧に圧縮して
    吐出する複数の往復圧縮部を備えた多段圧縮装置であっ
    て、各往復圧縮部を連結する少なくとも1つの管路にマ
    フラーを備えたことを特徴とする多段圧縮装置。
  2. 【請求項2】 最終段往復圧縮部の吐出部に設置するス
    トレーナと、圧縮された気体がこのストレーナを経て吐
    出される側でこのストレーナを支持して固定する固定用
    部材との間にスプリングなどの弾性体を介在させたこと
    を特徴とする請求項1記載の多段圧縮装置。
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