JP3475104B2 - 多段圧縮装置 - Google Patents
多段圧縮装置Info
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Description
【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
の気体を多段階で高圧に圧縮する多段圧縮装置に関する
ものであり、さらに詳しくはシリンダーの径を大きくし
ないで吐出量を効率良く増加できるようにした多段圧縮
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４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、往復
圧縮部１０１から順次に高圧化して往復圧縮部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、ヨーク１Ａ内で軸１０６を横切るように移動可
能に設けるクロススライダー２Ａはクランクピン３を介
してクランクシャフト４に連結している。また、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、ヨーク１
Ｂ内で軸１０５を横切るように移動可能に設ける図示し
ないクロススライダーもクランクピン３を介してクラン
クシャフト４に連結している。 【０００５】そして、図示しない電動モータなどによっ
て、クランクシャフト４を回転させてクランクピン３を
クランクシャフト４の回りに回転させると、ヨーク１Ａ
においては軸１０５の方向のクランクピン３の変位には
クロススライダー２Ａが移動して対応し、軸１０６の方
向にはヨーク１Ａが移動することで対応するので、一対
のピストン５１・５３は軸１０６の方向にのみ往復運動
する。 【０００６】一方、ヨーク１Ｂにおいては軸１０６の方
向には図示しないクロススライダーが移動して対応し、
軸１０５の方向にはヨーク１Ｂが移動することで対応す
るので、一対のピストン５２・５４は軸１０５の方向に
のみ往復運動する。 【０００７】図３は、多段圧縮装置１００の第１段目往
復圧縮部１０１の断面構造を示す説明図である。第１段
目往復圧縮部１０１のピストン５１が後退し、弁ｃ、ｄ
が閉じ、弁ａ、ｂが開いてリンダ５５内の圧縮室５６に
弁ａ、ｂを経て矢印で示した方向から吸入した気体は、
ピストン５１が前進すると弁ａ、ｂが閉じて圧縮室５６
内で圧縮され所定の圧力に達すると弁ｃ、ｄが開いて、
圧縮室５６から弁ｃ、ｄを経て矢印で示した方向へ吐出
され、図示しない第２段目往復圧縮部１０２へ送られる
ようになっている。５７はピストン５１とヨーク１Ａを
連結するコンロッド（コネクテイングロッド）である。 【０００８】 【発明が解決しようとする課題】上記多段圧縮装置１０
０において、例えば第１段目往復圧縮部１０１のシリン
ダ５５の径を大きくすることなく吐出量を効率良く増加
できるようにすることが求められている。本発明の目的
は、窒素ガスなどの所要の気体を多段階で高圧に圧縮す
る多段圧縮装置において、例えば、第１段目往復圧縮部
のシリンダーの径を大きくすることなく吐出量を効率良
く増加できるようにした多段圧縮装置を提供することで
ある。 【０００９】 【課題を解決するための手段】本発明は上記従来技術の
課題を解決するため鋭意研究した結果、例えば第１段目
往復圧縮部に二重圧縮構造を設けることにより課題を解
決できることを見いだし本発明を成すに至った。 【００１０】本発明は、複数の往復圧縮部を備えて気体
を多段階で圧縮する多段圧縮装置において、少なくとも
第１段目往復圧縮部は、単一のシリンダと単一のピスト
ンとを備えると共に、このピストンを挟んでシリンダ内
にピストンの後退側に第１圧縮室が、ピストンの前進側
に第２圧縮室がそれぞれ設けられ、前記ピストンが前進
すると、このピストンに設けた弁が閉じ、シリンダの下
端部に位置するロッドガイドに設けた弁が開いて気体が
第１圧縮室に吸入され、この時、第２圧縮室内の気体は
圧縮され所定の圧力に達すると、シリンダの上端部に位
置する部材に設けた弁が開いて前記第１段目往復圧縮部
から吐出されて次の往復圧縮部に送られ、この後、前記
ピストンが後退すると、前記ロッドガイドの弁が閉じて
第１圧縮室内の気体は圧縮され所定の圧力に達すると、
前記ピストンの弁が開いて気体が第２圧縮室へ吐出され
るようにしたことを特徴とする多段圧縮装置を提供す
る。 【００１１】 【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図１
〜図２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要部を示す説明図であり、図
２は、図１に示した本発明の多段圧縮装置の第１段目往
復圧縮部の断面構造を示す説明図である。なお、これら
の図において前記図３、４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。 【００１２】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、二重圧縮構造を設けた第１段目往
復圧縮部１０１で圧縮した気体を管路６０を経て次の往
復圧縮部へ送って順次に高圧化するようにした以外は図
４に示した多段圧縮装置１００と同様に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ており、第１段
目往復圧縮部１０１から順次に高圧化して管路６０を経
て次の往復圧縮部へ送って第４段目往復圧縮部１０４を
最終段の高圧圧縮部としている。 【００１３】図２は、本発明の多段圧縮装置１００Ａの
第１段目往復圧縮部１０１の断面構造を示す説明図であ
る。第１段目往復圧縮部１０１には第１圧縮室５８と第
２圧縮室５９が設けてある。ピストン５１が前進すると
弁ａ、ｂが閉の状態で、開いた弁ｅ、ｆを経て矢印で示
した方向から気体が第１圧縮室５８に吸入されるととも
に第２圧縮室５９内の気体は圧縮され所定の圧力に達す
ると、開いた弁ｃ、ｄを経て外部に吐出され矢印で示し
たように次の往復圧縮部へ送られる。そして、ピストン
５１が後退すると弁ｅ、ｆが閉じて、第１圧縮室５８内
の気体は圧縮され所定の圧力に達すると弁ａ、ｂが開い
て気体は第２圧縮室５９へ吐出されるようになってい
る。なお６０はコンロッド５７が振動などしないように
決められた位置にスムースにガイドするためのロッドガ
イドである。本発明において、このように１つのシリン
ダ５５内で２段階で気体を吸入、圧縮して吐出する構造
を二重圧縮構造と称する。 【００１４】窒素ガスを用い、同一サイズのシリンダを
使用し実機を用いて図３に示したような通常の圧縮構造
を有する第１段目往復圧縮部の場合と、図２に示したよ
うな二重圧縮構造を有する第１段目往復圧縮部の場合と
の吐出量（ｍ3 ／ｈｒ）を測定した。この試験結果、通
常の圧縮構造を有する圧縮部の場合は吐出量４．３（ｍ
3 ／ｈｒ）が得られ、二重圧縮構造を有する圧縮部の場
合は吐出量４．８（ｍ3 ／ｈｒ）が得られた。この試験
結果から、二重圧縮構造を有する圧縮部を用いると吐出
量が４．８／４．３＝１．１１６と、約１１．６％程度
増加できることが判った。理論値は１２％であるので、
この試験では理論値とほぼ同じ値が得られたことにな
る。 【００１５】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、上
記実施例においては第１段目往復圧縮部に二重圧縮構造
を設けたが、第２段目往復圧縮部にも二重圧縮構造を設
けた構成の多段階圧縮装置であってもよい。また、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
階圧縮装置であってもよい。 【００１６】 【発明の効果】本発明の多段圧縮装置は、例えば、第１
段目往復圧縮部に二重圧縮構造を設けたことにより、シ
リンダーの径を大きくすることなく吐出量を効率良く増
加できる。
の気体を多段階で高圧に圧縮する多段圧縮装置に関する
ものであり、さらに詳しくはシリンダーの径を大きくし
ないで吐出量を効率良く増加できるようにした多段圧縮
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４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、往復
圧縮部１０１から順次に高圧化して往復圧縮部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、ヨーク１Ａ内で軸１０６を横切るように移動可
能に設けるクロススライダー２Ａはクランクピン３を介
してクランクシャフト４に連結している。また、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、ヨーク１
Ｂ内で軸１０５を横切るように移動可能に設ける図示し
ないクロススライダーもクランクピン３を介してクラン
クシャフト４に連結している。 【０００５】そして、図示しない電動モータなどによっ
て、クランクシャフト４を回転させてクランクピン３を
クランクシャフト４の回りに回転させると、ヨーク１Ａ
においては軸１０５の方向のクランクピン３の変位には
クロススライダー２Ａが移動して対応し、軸１０６の方
向にはヨーク１Ａが移動することで対応するので、一対
のピストン５１・５３は軸１０６の方向にのみ往復運動
する。 【０００６】一方、ヨーク１Ｂにおいては軸１０６の方
向には図示しないクロススライダーが移動して対応し、
軸１０５の方向にはヨーク１Ｂが移動することで対応す
るので、一対のピストン５２・５４は軸１０５の方向に
のみ往復運動する。 【０００７】図３は、多段圧縮装置１００の第１段目往
復圧縮部１０１の断面構造を示す説明図である。第１段
目往復圧縮部１０１のピストン５１が後退し、弁ｃ、ｄ
が閉じ、弁ａ、ｂが開いてリンダ５５内の圧縮室５６に
弁ａ、ｂを経て矢印で示した方向から吸入した気体は、
ピストン５１が前進すると弁ａ、ｂが閉じて圧縮室５６
内で圧縮され所定の圧力に達すると弁ｃ、ｄが開いて、
圧縮室５６から弁ｃ、ｄを経て矢印で示した方向へ吐出
され、図示しない第２段目往復圧縮部１０２へ送られる
ようになっている。５７はピストン５１とヨーク１Ａを
連結するコンロッド（コネクテイングロッド）である。 【０００８】 【発明が解決しようとする課題】上記多段圧縮装置１０
０において、例えば第１段目往復圧縮部１０１のシリン
ダ５５の径を大きくすることなく吐出量を効率良く増加
できるようにすることが求められている。本発明の目的
は、窒素ガスなどの所要の気体を多段階で高圧に圧縮す
る多段圧縮装置において、例えば、第１段目往復圧縮部
のシリンダーの径を大きくすることなく吐出量を効率良
く増加できるようにした多段圧縮装置を提供することで
ある。 【０００９】 【課題を解決するための手段】本発明は上記従来技術の
課題を解決するため鋭意研究した結果、例えば第１段目
往復圧縮部に二重圧縮構造を設けることにより課題を解
決できることを見いだし本発明を成すに至った。 【００１０】本発明は、複数の往復圧縮部を備えて気体
を多段階で圧縮する多段圧縮装置において、少なくとも
第１段目往復圧縮部は、単一のシリンダと単一のピスト
ンとを備えると共に、このピストンを挟んでシリンダ内
にピストンの後退側に第１圧縮室が、ピストンの前進側
に第２圧縮室がそれぞれ設けられ、前記ピストンが前進
すると、このピストンに設けた弁が閉じ、シリンダの下
端部に位置するロッドガイドに設けた弁が開いて気体が
第１圧縮室に吸入され、この時、第２圧縮室内の気体は
圧縮され所定の圧力に達すると、シリンダの上端部に位
置する部材に設けた弁が開いて前記第１段目往復圧縮部
から吐出されて次の往復圧縮部に送られ、この後、前記
ピストンが後退すると、前記ロッドガイドの弁が閉じて
第１圧縮室内の気体は圧縮され所定の圧力に達すると、
前記ピストンの弁が開いて気体が第２圧縮室へ吐出され
るようにしたことを特徴とする多段圧縮装置を提供す
る。 【００１１】 【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図１
〜図２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要部を示す説明図であり、図
２は、図１に示した本発明の多段圧縮装置の第１段目往
復圧縮部の断面構造を示す説明図である。なお、これら
の図において前記図３、４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。 【００１２】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、二重圧縮構造を設けた第１段目往
復圧縮部１０１で圧縮した気体を管路６０を経て次の往
復圧縮部へ送って順次に高圧化するようにした以外は図
４に示した多段圧縮装置１００と同様に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ており、第１段
目往復圧縮部１０１から順次に高圧化して管路６０を経
て次の往復圧縮部へ送って第４段目往復圧縮部１０４を
最終段の高圧圧縮部としている。 【００１３】図２は、本発明の多段圧縮装置１００Ａの
第１段目往復圧縮部１０１の断面構造を示す説明図であ
る。第１段目往復圧縮部１０１には第１圧縮室５８と第
２圧縮室５９が設けてある。ピストン５１が前進すると
弁ａ、ｂが閉の状態で、開いた弁ｅ、ｆを経て矢印で示
した方向から気体が第１圧縮室５８に吸入されるととも
に第２圧縮室５９内の気体は圧縮され所定の圧力に達す
ると、開いた弁ｃ、ｄを経て外部に吐出され矢印で示し
たように次の往復圧縮部へ送られる。そして、ピストン
５１が後退すると弁ｅ、ｆが閉じて、第１圧縮室５８内
の気体は圧縮され所定の圧力に達すると弁ａ、ｂが開い
て気体は第２圧縮室５９へ吐出されるようになってい
る。なお６０はコンロッド５７が振動などしないように
決められた位置にスムースにガイドするためのロッドガ
イドである。本発明において、このように１つのシリン
ダ５５内で２段階で気体を吸入、圧縮して吐出する構造
を二重圧縮構造と称する。 【００１４】窒素ガスを用い、同一サイズのシリンダを
使用し実機を用いて図３に示したような通常の圧縮構造
を有する第１段目往復圧縮部の場合と、図２に示したよ
うな二重圧縮構造を有する第１段目往復圧縮部の場合と
の吐出量（ｍ3 ／ｈｒ）を測定した。この試験結果、通
常の圧縮構造を有する圧縮部の場合は吐出量４．３（ｍ
3 ／ｈｒ）が得られ、二重圧縮構造を有する圧縮部の場
合は吐出量４．８（ｍ3 ／ｈｒ）が得られた。この試験
結果から、二重圧縮構造を有する圧縮部を用いると吐出
量が４．８／４．３＝１．１１６と、約１１．６％程度
増加できることが判った。理論値は１２％であるので、
この試験では理論値とほぼ同じ値が得られたことにな
る。 【００１５】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、上
記実施例においては第１段目往復圧縮部に二重圧縮構造
を設けたが、第２段目往復圧縮部にも二重圧縮構造を設
けた構成の多段階圧縮装置であってもよい。また、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
階圧縮装置であってもよい。 【００１６】 【発明の効果】本発明の多段圧縮装置は、例えば、第１
段目往復圧縮部に二重圧縮構造を設けたことにより、シ
リンダーの径を大きくすることなく吐出量を効率良く増
加できる。
【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要部を
示す説明図である。 【図２】 図１に示した本発明の多段圧縮装置の第１段
目往復圧縮部の断面構造を示す説明図である。 【図３】 従来の多段圧縮装置の第１段目往復圧縮部の
断面構造を示す説明図である。 【図４】 従来の多段圧縮装置の断面説明図である。 【符号の説明】 １Ａ・１Ｂ ヨーク ３ クランクピン ４ クランクシャフト ５１・５２・５３・５４ ピストン ５５ シリンダ ５６ 圧縮室 ５７ コンロッド ５８ 第１圧縮室 ５９ 第２圧縮室 ６０ ロッドガイド １００、１００Ａ 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
示す説明図である。 【図２】 図１に示した本発明の多段圧縮装置の第１段
目往復圧縮部の断面構造を示す説明図である。 【図３】 従来の多段圧縮装置の第１段目往復圧縮部の
断面構造を示す説明図である。 【図４】 従来の多段圧縮装置の断面説明図である。 【符号の説明】 １Ａ・１Ｂ ヨーク ３ クランクピン ４ クランクシャフト ５１・５２・５３・５４ ピストン ５５ シリンダ ５６ 圧縮室 ５７ コンロッド ５８ 第１圧縮室 ５９ 第２圧縮室 ６０ ロッドガイド １００、１００Ａ 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
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 西川 剛弘
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
(72)発明者 坂本 泰生
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９−287560（ＪＰ，Ａ)
特開 平６−2652（ＪＰ，Ａ)
特開 平６−229371（ＪＰ，Ａ)
特開 平９−303261（ＪＰ，Ａ)
実開 昭62−71384（ＪＰ，Ｕ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
F04B 37/12
F04B 27/04
F04B 35/00 101
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】複数の往復圧縮部を備えて気体を多段階で
圧縮する多段圧縮装置において、少なくとも第１段目往
復圧縮部は、単一のシリンダと単一のピストンとを備え
ると共に、このピストンを挟んでシリンダ内にピストン
の後退側に第１圧縮室が、ピストンの前進側に第２圧縮
室がそれぞれ設けられ、前記ピストンが前進すると、こ
のピストンに設けた弁が閉じ、シリンダの下端部に位置
するロッドガイドに設けた弁が開いて気体が第１圧縮室
に吸入され、この時、第２圧縮室内の気体は圧縮され所
定の圧力に達すると、シリンダの上端部に位置する部材
に設けた弁が開いて前記第１段目往復圧縮部から吐出さ
れて次の往復圧縮部に送られ、この後、前記ピストンが
後退すると、前記ロッドガイドの弁が閉じて第１圧縮室
内の気体は圧縮され所定の圧力に達すると、前記ピスト
ンの弁が開いて気体が第２圧縮室へ吐出されるようにし
たことを特徴とする多段圧縮装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP36982798A JP3475104B2 (ja) | 1998-12-25 | 1998-12-25 | 多段圧縮装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP36982798A JP3475104B2 (ja) | 1998-12-25 | 1998-12-25 | 多段圧縮装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000192877A JP2000192877A (ja) | 2000-07-11 |
| JP3475104B2 true JP3475104B2 (ja) | 2003-12-08 |
Family
ID=18495414
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP36982798A Expired - Fee Related JP3475104B2 (ja) | 1998-12-25 | 1998-12-25 | 多段圧縮装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3475104B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004300935A (ja) * | 2003-03-28 | 2004-10-28 | Sanyo Electric Co Ltd | 多段圧縮装置 |
-
1998
- 1998-12-25 JP JP36982798A patent/JP3475104B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2000192877A (ja) | 2000-07-11 |
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