JPH05231326A - 圧縮機アセンブリ - Google Patents

圧縮機アセンブリ

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JPH05231326A
JPH05231326A JP4181001A JP18100192A JPH05231326A JP H05231326 A JPH05231326 A JP H05231326A JP 4181001 A JP4181001 A JP 4181001A JP 18100192 A JP18100192 A JP 18100192A JP H05231326 A JPH05231326 A JP H05231326A
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compressor
combustion engine
internal combustion
pressure
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Harald Wenzel
ベンツェル ハラルド
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    • F04D25/16—Combinations of two or more pumps ; Producing two or more separate gas flows
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B41/00—Pumping installations or systems specially adapted for elastic fluids
    • F04B41/06—Combinations of two or more pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 圧縮機装置、特に機動性圧縮機アセンブリの
総合効率を改善することにある。 【構成】 内燃機関（４０）、吸気導管（６０）と圧力
導管（７２）の間に配置され内燃機関（４０）を介して
それのほぼ全体の力学的エネルギー出力により駆動され
る圧縮機（５０）、および駆動部分および圧縮機部分を
含みその駆動部分が内燃機関（４０）の排気ガスパイプ
（３０、３２）に接続されている少なくとも一つの排気
ガスターボチャージャ（２１）を備える、圧力ガス、特
に圧力空気を発生する圧縮機アセンブリにおいて、排気
ガスターボチャージャ（２１）の圧縮機部分を圧縮機
（５０）の前記導管（６０、７０、；７２）の少なくと
も一つに配置したことを特徴とする圧縮機アセンブリ。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、特に土木および建築業
に用いられるニューマチック機器のような非静止圧力ガ
ス消費機器を作動するためのガスを圧縮する圧縮機アセ
ンブリに関する。
【０００２】
【従来の技術】圧縮機エンジニアリングにおいてプロセ
スの内または外でプロセス廃熱を新たに使用してエネル
ギー収支を改善しその結果、より高い総合効率を達成す
るために多くの試みがなされてきた。
【０００３】独国特許出願公開第２９ １２ １９０号
明細書にはマルチシリンダー往復ピストン内燃機関の排
気ガス側を排気ガスターボチャージャの駆動部分に接続
した圧力空気発生装置が開示されている。排気ガスター
ボチャージャの新鮮空気圧縮機により吸引および圧縮さ
れた空気は中間冷却器を介して内燃機関の吸気側に供給
される。中間冷却器の下流で、流路は内燃機関に通じる
マニホールドから分岐し小型往復圧縮機の吸気側につな
がる。従って、後者は必要とされないかぎり切り替えら
れず、内燃機関により供給される出力の定常消費機器と
はならない。往復圧縮機の圧力導管は例えばブレーキ、
ニューマチックショックアブソーバーアセンブリ、ドア
ロックシステム等のような圧縮された空気が送り込まれ
る通常形式の自動車用付属装置に接続される。この配置
により往復圧縮機が所定の圧力のより圧縮された空気を
供給でき、従ってこれによりその動作期間が短縮され
る。
【０００４】同様に燃焼機関により圧縮機を動作させて
高温高圧ガスを発生させる方法が知られており（欧州特
許出願公開第０ ２４８ ６４０号明細書）、この場
合、燃焼機関の廃熱を使用して圧力ガスの温度を高め
る。総合効率はこのようにして改善されたが、この様式
の操作は使用が特定の場合に制限され通常冷却される圧
力ガスにとって有用でない。
【０００５】更に、多段圧縮機の圧縮段階の間に介挿さ
れ、ヒートポンプの一体構成部分を形成する冷却器を含
む多段圧縮機が知られている（独国特許出願公開第３１
３４ ８４４号明細書）。この場合、プロセスにおい
て発生する圧縮熱は外部的に有用な熱に転換される。こ
のようにして得られた熱の内部使用は意図されない。こ
れにより圧縮機のエネルギー収支は改善されるが、なお
外部プロセスが回収されたエネルギーを実際に使用する
ために要求される。この種の効率の改善は初めに述べた
形式の独立した圧縮機にとって有利ではない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は圧縮機
装置、特に機動性圧縮機アセンブリの総合効率を改善す
ることにある。総合効率は必要な駆動エネルギーと所定
の圧縮比で圧縮されたガスの量の比を意味する。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明においては、この
問題は内燃機関、吸気導管と圧力導管の間に配置され内
燃機関を介してそれのほぼ全体の力学的エネルギー出力
により駆動される圧縮機、および駆動部分および圧縮機
部分を含みその駆動部分が内燃機関の排気ガスパイプに
接続されている少なくとも一つの排気ガスターボチャー
ジャを備える圧力ガス、特に圧力空気を発生する圧縮機
アセンブリにおいて、排気ガスターボチャージャの圧縮
機部分を圧縮機の導管の少なくとも一つに配置すること
により解決する。また他の好適例では２つの排気ガスタ
ーボチャージャの駆動部分を内燃機関の排気ガスパイプ
に直列に配置し、内燃機関からの排気ガスをまず圧縮機
の圧力導管に二次圧縮のために設置された排気ガスター
ボチャージャの駆動部分を介して、次いで圧縮機の吸気
導管に設置された一次圧縮のための排気ガスターボチャ
ージャの駆動部分を介して流すようにする。更に他の好
適例では中間冷却器をそれぞれ各排気ガスターボチャー
ジャと圧縮機の間に配置する。従って、本発明は内燃機
関により駆動される任意の種類の圧縮機に関し、この場
合内燃機関からの排気ガスに含まれるエネルギーを圧力
ガスの一次および／または二次圧縮のために少なくとも
１つの排気ガスターボチャージャで使用する。
【０００８】当該圧縮機はガスを圧縮するのに適する場
合には、任意所望の種類の圧縮機とすることができる。
これは可変圧縮室を有す全ての圧縮機、例えば往復ピス
トンおよびプロペラ圧縮機を含むことが好ましいが、ま
た異なる原理の圧縮機、例えばターボ圧縮機により作動
する全ての圧縮機が含まれる。当該内燃機関は往復ピス
トン機関、例えばディーゼルおよびガソリン機関、更に
ロータリピストン機関および液体または気体燃料中に含
まれる化学的エネルギーを力学的エネルギーに転換しこ
れをほとんど完全に圧縮機に通す任意の種類のガスター
ビンである。圧縮するガスは特に空気であるが、また圧
縮するのに適合する任意の他の気体媒体とすることがで
きる。適当な中間冷却器は、ガス、特に空気の冷却のた
めに通常設けられるような任意の種類の熱交換器であ
る。使用する冷却剤は周囲の空気または開放もしくは閉
鎖系での冷却に適する他の任意の媒体でよい。適当なタ
ーボチャージャは特に圧縮機およびタービン部分にラジ
アルプロペラを備えるものであるが、他の任意の排気ガ
スターボチャージャ、例えばアキシアルタービン羽根車
を有するもの、が多段設計でより高い性能比で使用でき
る。
【０００９】本発明においては、少なくとも一つの排気
ガスターボチャージャを、内燃機関により駆動されかつ
フィルターおよび吸気導管を介して圧縮するガスを得、
これを圧力導管を介して圧力タンクに送る、それ自体既
知の圧縮機と併設する。排気ガスターボチャージャを選
択的一次および／または二次圧縮のために圧縮機の上流
および／または下流に配置し、得られるほぼ全ての力学
的エネルギーを圧縮機に放出する内燃機関からの排気ガ
スにより作動させる。これにより内燃機関が発生する力
学的エネルギーの小部分を、付属装置、例えば潤滑剤ポ
ンプに通すことは除外されない。
【００１０】圧縮するガスを一次および二次圧縮にかけ
ることは特に有効である。これは個々の圧縮段階の比較
的低い圧縮比により一層好ましい総合効率を与える。更
に、総合効率は個々の圧縮段階の間で中間冷却器として
機能するそれぞれの熱交換器を設けることによってより
一層向上する。従って圧縮機アセンブリのエネルギー要
求は圧力ガスの温度が低下するということにより減少す
る。
【００１１】
【実施例】次に本発明の実施例を図面を参照してより詳
細に説明する。
【００１２】図面に示す操作上の線図には、単に圧縮機
アセンブリの本発明に必須な若干の主要構造部分を示
す。圧縮機を作動するのに必要な他の構造上の部分およ
びサブアセンブリは本発明により影響を受けず、所要に
応じて、本発明の本質に影響を与えることなく加えるこ
とができる。
【００１３】図１に示すように、圧縮機５０を本質的に
既知の内燃機関４０に接続する。この圧縮機は内燃機関
の全体の力学的エネルギー出力、またはその主要部分を
取り出すのに適合し、このエネルギーを圧縮の仕事に転
換させる。圧縮機はその入口と出口の間で差圧Ｐ２を発
生する。内燃機関４０の排気ガス側を排気ガスパイプ３
０により排気ガスターボチャージャ２０に接続する。他
の排気ガスパイプ３２は排気ガスを膨張した際放出す
る。排気ガスターボチャージャ２０の圧縮機部分は差圧
Ｐ１を発生する。このようにして、内燃機関４０の力学
的エネルギーは圧縮機５０により差圧に転換されると共
に内燃機関４０の排気ガスエネルギーは排気ガスターボ
チャージャにより差圧に転換されることが確かめられ
る。従って、直列の圧縮段階の配置により、圧縮機アセ
ンブリの全差圧は、すべての差圧の合計、この場合には
Ｐ１とＰ２の合計、に等しくなる。原則として、圧縮機
段階の順序は関係しない。
【００１４】所定の圧縮機配置の場合、所定の差圧を得
るため限定されたエネルギーが要求され、このエネルギ
ーは内燃機関４０から一定の大きさとして、得ることが
できる。内燃機関４０で単位時間当たり転換されるエネ
ルギーの所定量では、本発明の圧縮機アセンブリは既知
圧縮機アセンブリより圧縮比が高いために全効率が大で
ある。従って、生じた廃熱はプロセス内で有利に使用さ
れる。
【００１５】図２において、圧縮するガスをフィルター
１０で濾過し吸気導管６０を介した排気ガスターボチャ
ージャ２１により吸引する。次いで過給されたガスを圧
力導管７０を介して圧縮機５０に送る。内燃機関４０は
圧縮機５０を駆動するのに役立つ。内燃機関４０からの
排気ガスを排気ガスパイプ３０を介して排気ガスターボ
チャージャ２１に供給し、次いで排気ガスパイプ３２を
介して放出する。圧縮機５０から、圧縮したガスを圧力
導管７２を介して安全弁８１により監視する圧力タンク
８０に送る。圧力タンク８０から、圧縮したガスを圧力
導管７５を介し圧力保持チェック弁８２を通し圧力導管
７６を介してタップ８３に送る。更に図３に排気ガスタ
ーボチャージャ２１と圧縮機５０の間に介挿した中間冷
却器９０を示す。中間冷却器９０は過給ガスを冷却し、
圧縮機アセンブリの出力要求を低下させる。中間冷却器
９０は圧力導管７１を介して圧縮機５０と連通する。
【００１６】図４に示すように、排気ガスターボチャー
ジャ２２を圧縮機５０の下流に配置して圧縮機５０を出
るガス流を更なるまたは二次の圧縮を行う。排気ガスタ
ーボチャージャ２２の駆動部分を排気ガスパイプ３１を
介して内燃機関４０の排気ガス側と連通する。排気ガス
は膨張した際、排気ガスパイプ３３を介して放出する。
排気ガスターボチャージャ２２を圧力導管７４により圧
力タンク８０に接続する。更に図５において、中間冷却
器９１を図３と同様にして、圧縮機５０の下流に配置し
て圧縮機アセンブリの出力要求を減少させる。中間冷却
器９１を圧力導管７３を介して排気ガスターボチャージ
ャ２２と連通する。
【００１７】図６に排気ガスターボチャージャ２１およ
び２２をそれぞれ圧縮機５０の前方および後方とに配置
する圧縮機アセンブリを示す。更に、図７には第一排気
ガスターボチャージャ２１の下流に中間冷却器９０を備
えて図６に示すものと同様に、入力の比率を減少する圧
縮機アセンブリを示す。図７に加え、図８には圧縮機へ
の入力の全比率を更に減少させるために中間冷却器９１
を圧縮機５０の下流に備える。所要に応じて、中間冷却
器９１および９２それぞれから排出する凝縮体を供給す
ることができる。
【００１８】図９に駆動側で直列に接続された二つの排
気ガスターボチャージャ２１および２２を備える、圧縮
機アセンブリを示す。この場合、内燃機関４０からの排
気ガスをまず下流の排気ガスターボチャージャ２２の駆
動側に送る。排気ガスターボチャージャ２２において排
気ガスは部分的に膨張され、次いで排気ガスパイプ３０
を介して上流の排気ガスターボチャージャ２１の駆動側
に移る。排気ガスターボチャージャ２１において排気ガ
スは更に膨張し次いで排気ガスパイプ３２を介して放出
する。この配置は、二次圧縮を行い、従ってより多くの
仕事をする必要がある排気ガスターボチャージャ２２が
エネルギー豊富な排気ガスを側路損失無く直接に供給さ
れる利点を有する。次いで部分的な膨張の際排気ガスを
即ち更に使用して排気ガスターボチャージャ２１を駆動
する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の圧縮機アセンブリの基本的配置図であ
る。
【図２】圧縮機の上流に配置する排気ガスターボチャー
ジャを備えた圧縮機アセンブリの配置図である。
【図３】中間冷却器を挿入した図２に示すような圧縮機
アセンブリの配置図である。
【図４】圧縮機の下流に配置する排気ガスターボチャー
ジャを備えた圧縮機アセンブリの配置図である。
【図５】中間冷却器を挿入した図４に示すような圧縮機
アセンブリの配置図である。
【図６】圧縮機の上流および下流ともに排気ガスターボ
チャージャを備えた圧縮機アセンブリの配置図である。
【図７】中間冷却器を挿入した図６に示すような圧縮機
アセンブリの配置図である。
【図８】二つの中間冷却器を挿入した図６に示すような
圧縮機アセンブリの配置図である。
【図９】排気ガス伝導の特別路を有する圧縮機アセンブ
リの配置図である。
【符号の説明】
１０ フィルター ２０ 排気ガスターボチャージャ ２１ 排気ガスターボチャージャ ２２ 排気ガスターボチャージャ ３０ 排気ガスパイプ ３１ 排気ガスパイプ ３２ 排気ガスパイプ ３３ 排気ガスパイプ ４０ 内燃機関 ５０ 圧縮機 ６０ 吸気導管 ７０ 圧力導管（または吸気導管） ７１ 圧力導管（または吸気導管） ７２ 圧力導管 ７３ 圧力導管 ７４ 圧力導管 ７５ 圧力導管 ７６ 圧力導管 ８０ 圧力タンク ８１ 安全弁 ８２ 圧力保持チェック弁 ８３ タップ ９０ 中間冷却器 ９１ 中間冷却器 Ｐ１ 差圧 Ｐ２ 差圧

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 内燃機関（４０）、吸気導管（６０、７
    ０、７１）と圧力導管（７２、７３、７４）の間に配置
    され内燃機関（４０）を介してそれのほぼ全体の力学的
    エネルギー出力により駆動される圧縮機（５０）、およ
    び駆動部分および圧縮機部分を含みその駆動部分が内燃
    機関（４０）の排気ガスパイプ（３０、３２；３１、３
    ３）に接続されている少なくとも一つの排気ガスターボ
    チャージャ（２０、２１、２２）を備える圧力ガス、特
    に圧力空気を発生する圧縮機アセンブリにおいて、排気
    ガスターボチャージャ（２０、２１、２２）の圧縮機部
    分を圧縮機（５０）の前記導管（６０、７０、７１；７
    ２、７３、７４）の少なくとも一つに配置したことを特
    徴とする圧縮機アセンブリ。
  2. 【請求項２】 二つの排気ガスターボチャージャ（２
    １、２２）の駆動部分を内燃機関（４０）の排気ガスパ
    イプ（３０、３２；３１、３３）に直列に配置し、内燃
    機関（４０）からの排気ガスをまず圧縮機（５０）の圧
    力導管（７２、７３、７４）に二次圧縮のために設置さ
    れた排気ガスターボチャージャ（２２）の駆動部分を介
    して、次いで圧縮機（５０）の吸気導管（６０、７０、
    ７１）に設置された一次圧縮のための排気ガスターボチ
    ャージャ（２１）の駆動部分を介して流すようにしたこ
    とを特徴とする請求項１記載の圧縮機アセンブリ。
  3. 【請求項３】 中間冷却器（９０、９１）をそれぞれ各
    排気ガスターボチャージャ（２１、２２）と圧縮機（５
    ０）の間に配置したことを特徴とする請求項１または２
    記載の圧縮機アセンブリ。
JP4181001A 1991-07-10 1992-07-08 圧縮機アセンブリ Pending JPH05231326A (ja)

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DE4123208:9 1991-07-10
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JP4181001A Pending JPH05231326A (ja) 1991-07-10 1992-07-08 圧縮機アセンブリ

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EP (1) EP0522673B1 (ja)
JP (1) JPH05231326A (ja)
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CA (1) CA2072269A1 (ja)
DE (2) DE4123208C2 (ja)

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