JP7144016B2 - ピストン圧縮機及びこのようなピストン圧縮機を使用する方法 - Google Patents
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Description
5 ドライブシャフト
6 回転モーター
8 ハウジング
10 ピストン
13 圧縮チャンバー
25 相補的ドライブ
Claims (25)
- 圧縮チャンバー(13)を有するハウジング(8)を備えた少なくとも1つのピストン圧縮機要素(3)を含むピストン圧縮機であって、ピストン(10)が、回転モーター(6)によって駆動されるドライブシャフト(5)を用いて上死点と下死点との間で軸方向(X-X’)に前後に移動可能に配置され、前記ピストン(10)の1次ドライブのために前記ドライブシャフト(5)と前記ピストン(10)との間に運動学的トランスミッション(20)が提供される、ピストン圧縮機において、
前記ピストン(10)は、電磁リニアドライブの形での相補的ドライブ(25)を備えている、ことを特徴とする、ピストン圧縮機。 - 前記相補的ドライブ(25)が、前記圧縮チャンバ(13)の周り又はこれに沿って配置された1又は複数の電気コイル(26)を有して、前記ピストン(10)の直接電磁ドライブを含み、前記電気コイル(26)が前記ピストン(10)と誘導的に相互作用することができる、ことを特徴とする請求項1に記載のピストン圧縮機。
- 前記ピストン(10)及び/又はシリンダマントル(9)が、1又は2以上の磁石を備えている、ことを特徴とする、請求項2に記載のピストン圧縮機。
- 前記相補的ドライブ(25)が、リニアガイド又はエンクロージャ(30)において前後に移動可能に配置された又は前記圧縮チャンバー(13)の軸方向(X-X’)に平行に延びるプランジャー(29)を備えた前記ピストン(10)の間接的電磁ドライブと、前記リニアガイド又はエンクロージャ(30)の周り又はこれに沿って配置され、それぞれの前記プランジャー(29)と誘導的に相互作用することができる1又は複数のコイル(26)と、を含む、ことを特徴とする、請求項1~3の何れか1項に記載のピストン圧縮機。
- 前記プランジャー(29)が、1又は2以上の磁石を備えている、ことを特徴とする、請求項2に記載のピストン圧縮機。
- 前記プランジャー(29)の前記リニアガイド又はエンクロージャ(30)が、前記圧縮チャンバー(13)の軸方向延長部(X-X’)に配置され、前記プランジャー(29)が、前記ピストン(10)と機械的に固定接続され且つ前記ピストン(10)の直線運動と同期して前後に移動するロッド(18)上に配置されている、ことを特徴とする、請求項4又は5に記載のピストン圧縮機。
- 前記ピストン(10)が、ピストン(10)の軸方向延長部(X-X’)に配置されたリニアピストンロッド(18)を用いて運動学的トランスミッション(20)と機械的に接続されており、前記相補的ドライブ(25)は、前記ピストンロッド(18)に取り付けられた内部プランジャー(29)を含む、ことを特徴とする、請求項4~6の何れか1項に記載のピストン圧縮機。
- 前記相補的ドライブ(25)が、圧縮チャンバー(13)を通って延び且つ前記圧縮チャンバー(13)の外側に到達する接続ロッド(32)を用いて前記ピストン(10)と機械的に接続される外部プランジャー(29)を備え、前記接続ロッド(32)には、前記外部プランジャー(29)が取り付けられる、ことを特徴とする、請求項4又は5に記載のピストン圧縮機。
- 前記相補的ドライブ(25)が、1又は2以上の内部及び/又は外部プランジャー(29)を備えた直接電磁ドライブ及び/又は間接的電磁ドライブを含む、ことを特徴とする、請求項4~8の何れか1項に記載のピストン圧縮機。
- 前記ピストン(10)及び/又は前記プランジャー(29)内の磁石が永久磁石である、ことを特徴とする、請求項3及び/又は5に記載のピストン圧縮機。
- 前記ピストン圧縮機(1)が、少なくとも前記ピストン(10)の下死点から上死点までの前記ピストン(10)の圧縮ストロークの一部の間、前記相補的ドライブ(25)を作動させるための制御装置(27)を備えている、ことを特徴とする、上述の請求項の何れか1項に記載のピストン圧縮機。
- 前記制御装置(27)が、少なくとも前記圧縮チャンバー(13)における圧力が最も高い前記ピストン(10)の圧縮ストロークの段階中に前記相補的ドライブ(25)を作動させるようにプログラム又は設定される、ことを特徴とする、請求項11に記載のピストン圧縮機。
- 前記制御装置(27)は、前記圧縮ストローク又はその一部の間に、必要な前記圧縮出力の少なくとも20~30%が前記相補的ドライブ(25)によって供給され、残りは回転モーター(6)によって供給されるようなものである、ことを特徴とする、請求項1~12の何れか1項に記載のピストン圧縮機。
- 前記制御装置(27)は、前記圧縮ストローク又はその一部の間に、必要な前記圧縮出力の少なくとも80~90%が前記相補的ドライブ(25)によって供給され、残りは回転モーター(6)によって供給されるようなものである、ことを特徴とする、請求項1~13の何れか1項に記載のピストン圧縮機。
- 前記運動学的トランスミッション(20)が、クランク及びロッド機構(21~22)を含み、前記回転モーター(6)が電気モーターである、ことを特徴とする、請求項1~14の何れか1項に記載のピストン圧縮機。
- 前記クランク及びロッド機構が、閉じたボール軸受(33)を用いて排他的に支持される、クランクシャフト(5)、クランクピン(23)、及びピストンピン(24)を備える、ことを特徴とする、請求項15に記載のピストン圧縮機。
- 前記ピストン圧縮機が、少なくとも2つの別個のピストン圧縮機要素(3)を備えた多段ピストン圧縮機(1)であって、前記ピストン圧縮機要素が各々、圧縮チャンバー(13)の軸方向(X-X’)で前後に移動可能であり且つジョイントドライブシャフト(5)及び回転モーター(6)によって駆動されるピストン(10)を有し、別個の運動学的トランスミッション(20)が、前記ドライブシャフト(5)及びピストン(10)を駆動するための少なくとも2つの別個のピストン圧縮機要素(3)の各々の間に設けられ、前記相補的ドライブ(25)が、少なくとも2つの前記ピストン圧縮機要素(3)の各々に提供される、ことを特徴とする、請求項1~16の何れか1項に記載のピストン圧縮機。
- 前記ピストン圧縮機は、ジョイントドライブグループ(2)及びそこに取り付けられた2又は3以上の別個のピストン圧縮機要素(3)からモジュール式に構成され、前記ジョイントドライブグループ(2)は、ハウジング(4)前記ジョイントドライブシャフト(5)が支持され且つ前記2又は3以上のピストン圧縮機要素(3)の別個の運動学的トランスミッション(20)と、を備えるハウジング(4)を含む、請求項17に記載のピストン圧縮機。
- 前記ジョイントドライブシャフト(5)が、ボール軸受(33)を用いて前記ジョイントドライブグループ(2)のハウジング内で支持される、ことを特徴とする、請求項18に記載のピストン圧縮機。
- ベルトドライブ(7)が、前記ジョイントドライブシャフト(5)と前記回転モーター(6)との間に設けられる、ことを特徴とする、請求項1~19の何れか1項に記載のピストン圧縮機。
- 前記ピストン圧縮機が、30kWを超える最大圧縮出力を有するピストン圧縮機(1)である、ことを特徴とする、請求項1~20の何れか1項に記載のピストン圧縮機。
- 作動時には、回転モーター(6)によって駆動される運動学的トランスミッション(20)を用いて上死点と下死点との間で圧縮チャンバー(13)内で軸方向(X-X’)に前後に周期的に移動するピストン(10)を備えたピストン圧縮機要素(3)を用いてガスを圧縮する方法であって、
前記ピストン(10)は更に、前記ピストン(10)の前後移動の期間の少なくとも一部の間、相補的ドライブ(25)を用いて駆動される、
ことを特徴とする、方法。 - 前記ピストン(10)が、少なくとも、前記圧縮チャンバー(13)内の圧力が最も高い前記ピストン(10)の圧縮ストロークの段階中に電磁的に駆動される、ことを特徴とする、請求項22に記載の方法。
- 前記圧縮ストローク又はその一部の間に、所要の圧縮出力の少なくとも20~30%が、前記相補的ドライブ(25)によって供給され、残りが前記回転モーター(6)によって供給される、ことを特徴とする、請求項22又は23に記載の方法。
- 前記圧縮ストローク又はその一部の間に、前記所要の圧縮出力の少なくとも80~90%が、前記相補的ドライブ(25)によって供給され、残りが前記回転モーター(6)によって供給される、ことを特徴とする、請求項22~24の何れか1項に記載の方法。
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