JP7483696B2 - ピストン圧縮機およびピストン圧縮機の動作方法 - Google Patents
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Description
特許文献2には、シリンダ、ピストン、キャリアハウジング、クロスヘッド、およびクランクシャフトを有する往復動圧縮機が開示されている。このピストン圧縮機は剛性を向上している。また、この往復動圧縮機では、入口流体と出口流体の温度差が大きい場合に問題が生じる。
この課題は、請求項1の特徴を有するラビリンスピストン圧縮機によって解決される。従属請求項2~13は、さらに有利な実施形態に関する。
この課題は、特に、シリンダと、シリンダの中に配置されたピストンと、キャリアハウジングに搭載されたクロスヘッドを有するキャリアハウジングと、シリンダをキャリアハウジングに接続するスペーサと、クロスヘッドをピストンに接続する長手方向に延びるピストンロッドとを備えたピストン圧縮機において、スペーサは複数の支持アームを備えており、支持アームがシリンダに接続されてシリンダを支持することで解決される。
実施形態の説明に使用した図面を示す。
図1は、シリンダ10と、シリンダ10の中に配置されたピストン20とを備えているピストン圧縮機(往復動圧縮機)1を通る縦断面を示している。ピストン圧縮機1は、軸受部63aを有するクロスヘッド63が中に配置されたキャリアハウジング60を備えており、クロスヘッド63はクランクシャフト61およびコネクティングロッド62を介して駆動可能である。ピストン圧縮機1は、支持部41を有するスペーサ40を備えており、スペーサ40は、シリンダ10とキャリアハウジング60とを接続し、図1に示すようにピストン圧縮機1が直立して配置されたときにシリンダ10を支持するようになっている。ピストン圧縮機1は、クロスヘッド63とピストン20とを接続してピストン20を駆動するピストンロッド24を備えている。ピストン圧縮機1は、ピストンロッド24の中心に、ピストンロッド24に沿って延びる長手方向Lの軸線を有している。シリンダ10は、第1シリンダカバー11と、第2シリンダカバー12と、およびその間に配置されたシリンダジャケット13とを備えている。第1シリンダカバー11には、入口弁90および出口弁91がそれぞれ配置された第1入口弁受入れ開口部11aおよび第1出口弁受入れ開口部11bが形成されている。さらに、第1入口弁受入れ開口部11aおよび第1出口弁受入れ開口部11bのそれぞれには、フランジ14が接続されており、このフランジ14は、シリンダ10の外部と、シリンダ10の内部空間(10a)との間で流体を供給または吐出する役割を果たしている。流体の供給や吐出は、例えば、それぞれのフランジ14に接続されたホース(15)を介して行うことができる。また、第2シリンダカバー12は、入口弁90および出口弁91がそれぞれ配置された第2入口弁受入れ開口部12aおよび第2出口弁受入れ開口部12bを有している。また、第2シリンダカバー12は、ピストンロッド24がその長手方向Lに移動可能に配置される通路開口部12gを有する中央部12hを有している。
本発明による圧縮機は、ラビリンスピストン圧縮機として構成されていてもよいし、シールリングを備えた少なくとも1つのピストンを備えている圧縮機として構成されていてもよい。
この方法では、スペーサ40は、支持部41と、長手方向Lに延びる2つの第1および第2支持アーム42,43とを備えたU字型であり、第1および第2支持アーム42,43および支持部41を介して、シリンダ10とキャリアハウジング60との間で熱エネルギーが交換される。
Claims (20)
- シリンダ(10)と、
前記シリンダ(10)の中に配置されたピストン(20)と、
キャリアハウジング(60)に搭載されたクロスヘッド(63)を有する前記キャリアハウジング(60)と、
前記シリンダ(10)を前記キャリアハウジング(60)に接続するスペーサ(40)と、
長手方向(L)に延びて前記クロスヘッド(63)を前記ピストン(20)に接続するピストンロッド(24)と
を備えているピストン圧縮機(1)であって、
前記スペーサ(40)は、前記長手方向(L)に延びる複数の支持アーム(42,43)を備えており、
前記支持アーム(42,43)は、それぞれ個別に前記シリンダ(10)に向かって前記シリンダ(10)に接続されており、
前記シリンダ(10)は複数の取付点(12e、12f)を有しており、
各1つの前記支持アーム(42,43)は各1つの前記取付点(12e、12f)に取り付けられている、
ピストン圧縮機。 - 複数の前記取付点(12e,12f)は、前記長手方向(L)に対して互いに対称に配置されている、
請求項1に記載のピストン圧縮機。 - 前記シリンダ(10)は、前記ピストンロッド(24)に沿って前記長手方向(L)に延びる対称面(S)を有しており、
前記取付点(12e,12f)および前記支持アーム(42,43)は、前記対称面(S)に対して対称に配置されている、
請求項2に記載のピストン圧縮機。 - 前記スペーサ(40)はU字型であり、前記スペーサ(40)は前記長手方向(L)に延びる2つの支持アーム(42,43)を備えており、
前記シリンダ(10)は、前記支持アーム(42,43)が固定される2つの取付点(12e,12f)を有する、
請求項1~3のいずれか一項に記載のピストン圧縮機。 - 各取付点(12e,12f)は、10°~30°の範囲で前記シリンダ(10)の周方向の幅(C)を有している
請求項1~4のいずれか一項に記載のピストン圧縮機。 - 前記シリンダ(10)は入口弁(90)および出口弁(91)を備えており、
前記入口弁(90)および前記出口弁(91)は対称面(S)に対して互いに対称である、
請求項3~5のいずれか一項に記載のピストン圧縮機。 - 前記シリンダ(10)は第1シリンダカバー(11)および第2シリンダカバー(12)を備えており、
前記第1シリンダカバー(11)および前記第2シリンダカバー(12)の両方が前記入口弁(90)および前記出口弁(91)を備えていることで、前記シリンダ(10)および前記ピストン(20)は複動式である、
請求項6に記載のピストン圧縮機。 - 中に前記ピストン(20)が配置された複数のシリンダ(10)は、前記キャリアハウジング(60)上に互いに間隔を空けて配置されており、
前記複数のシリンダ(10)のそれぞれが別個の前記スペーサ(40)を介して前記キャリアハウジング(60)に接続されている、
請求項1~7のいずれか一項に記載のピストン圧縮機。 - 前記ピストンロッド(24)は各ピストン(20)に割り当てられており、
前記キャリアハウジング(60)はモノブロックとして設計されており、
前記モノブロックは、複数の前記ピストンロッド(24)の数に対応する数のボアを有しており、
前記ボアのそれぞれに前記クロスヘッド(63)は変位可能に搭載されており、
各ピストン(20)は、それぞれの前記ピストンロッド(20)を介して割り当てられた前記クロスヘッド(63)に接続されている、
請求項8に記載のピストン圧縮機。 - 前記キャリアハウジング(60)および前記クロスヘッド(62)は、100~300W/m・Kの範囲の熱伝導率を有する金属製である、
請求項9に記載のピストン圧縮機。 - 前記キャリアハウジング(60)および前記クロスヘッド(62)は、アルミニウムまたはアルミニウム合金製である、
請求項10に記載のピストン圧縮機。 - 前記シリンダ(10)と前記ピストン(20)とのうちの少なくとも一方は、100~300W/m・Kの範囲の熱伝導率を有する金属製である、
請求項1~11のいずれか一項に記載のピストン圧縮機。 - 前記シリンダ(10)と前記ピストン(20)は、アルミニウムまたはアルミニウム合金製である、
請求項12に記載のピストン圧縮機。 - ピストン圧縮機(1)の動作方法であって、前記ピストン圧縮機はシリンダ(10)と、前記シリンダの中に配置されたピストン(20)と、キャリアハウジング(60)に搭載されたクロスヘッド(63)を有する前記キャリアハウジング(60)と、前記シリンダ(10)と前記キャリアハウジング(60)とを接続するスペーサ(40)と、長手方向(L)に延びて前記クロスヘッド(63)と前記ピストン(20)とを接続するピストンロッド(24)とを備えており、
前記スペーサ(40)は、前記長手方向(L)に延びる複数の支持アーム(42,43)を備えており、
前記支持アーム(42,43)は、前記シリンダ(10)に向かって取付点(12e,12f)を介して前記シリンダ(10)にそれぞれ個別に接続されており、
前記取付点(12e,12f)同士の間に存在する熱差による熱エネルギーは、前記取付点(12e,12f)同士の間で前記長手方向(L)に対して周方向に直接交換されず、前記長手方向(L)に延びる前記支持アーム(42,43)を介して交換される、
ピストン圧縮機の動作方法。 - 入口流体(FE)は入口弁(90)を介して前記シリンダ(10)に供給され、
前記シリンダ(10)内に位置する流体は、出口弁(91)を介して前記シリンダ(10)から出口流体(FA)として吐出され、
前記入口弁(90)および前記出口弁(91)は、前記ピストンロッド(24)の前記長手方向(L)に沿って延びる対称面(S)に対して対称に配置され、
前記シリンダ(10)は、前記対称面(S)の領域で流体を供給する間に、前記入口流体(FE)の温度と前記出口流体(FA)の温度との間に存在する平均温度に加熱され、
前記支持アーム(42,43)は、前記取付点(12e,12f)を介して前記対称面(S)の領域で前記シリンダ(10)に接続される、
請求項14に記載のピストン圧縮機の動作方法。 - 前記入口流体(FE)は-162℃と-40℃の間の範囲の温度で供給され、
前記出口流体(FA)は100℃と150℃の間の範囲の温度差で圧縮によって加熱される、
請求項15に記載のピストン圧縮機の動作方法。 - 前記取付点(12e,12f)はそれぞれ、流体の搬送中に実質的に同じ温度に調整される前記対称面(S)の領域に中心点(S3)を有する、
請求項15または16に記載のピストン圧縮機の動作方法。 - 前記スペーサ(40)はU字型であり、支持部(41)と、前記長手方向(L)に延びる2つの支持アーム(42,43)とを備えており、
前記熱エネルギーは、前記支持アーム(42,43)および前記支持部(41)を介して前記シリンダ(10)と前記キャリアハウジング(60)との間で交換される、
請求項14~17のいずれか一項に記載のピストン圧縮機の動作方法。 - 各取付点(12e,12f)は、前記シリンダ(10)の周方向に10°~30°の範囲の幅(C)を有しており、
各取付点(12e,12f)は、中心点(S3)に対して対称に配置され、
前記熱エネルギーは、前記取付点(12e,12f)に沿ってそれぞれの前記支持アーム(42,43)から周方向に伝達される、
請求項17に記載のピストン圧縮機の動作方法。 - 前記ピストンロッド(24)は、前記対称面(S)の領域で延びており、流体が搬送されている間に前記取付点(12e,12f)と実質的に同じ温度に調整される、
請求項15に記載のピストン圧縮機の動作方法。
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