JPS59183088A - 気体の圧縮装置 - Google Patents

気体の圧縮装置

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JPS59183088A
JPS59183088A JP5659083A JP5659083A JPS59183088A JP S59183088 A JPS59183088 A JP S59183088A JP 5659083 A JP5659083 A JP 5659083A JP 5659083 A JP5659083 A JP 5659083A JP S59183088 A JPS59183088 A JP S59183088A
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JP
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gas
numbered
semiconductor
odd
air supply
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JPS6242158B2 (ja
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Yasuo Kuraoka
倉岡 泰郎
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Hoxan Corp
Hokusan Co Ltd
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Hoxan Corp
Hokusan Co Ltd
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04BPOSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B37/00Pumps having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F04B25/00 - F04B35/00
    • F04B37/02Pumps having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F04B25/00 - F04B35/00 for evacuating by absorption or adsorption

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Compressors, Vaccum Pumps And Other Relevant Systems (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、半永久的な耐久性を保有させることができ
る気体の圧縮装置に関する。
従来、気体を圧縮する装置としては、二葉形、べ〜ン形
、振り子形又はねじ形等各種のものが知られているが、
これらはいずれも気体を圧縮する手段として機械的駆動
構成を採用しているため、その部材は振動や摩耗を受け
、従ってその耐久性は比較的短く、信頼性(こも乏しい
のが現状である。
因に例えば、極低温冷凍機で使用される圧縮機のMT 
B F (Mean Time Between Fa
ilure )は平均数千時間から一方時間程度である
この発明け、かNる現状に鑑み創案されたものであって
、その目的とするところは、気体の圧縮を機械的に行う
のではなく、半導体によるベルチェ効果による昇温と降
温現象を、気体の吸着剤に対して適切に活用することに
より、機械的な動きの全くない、従って半永久的使用の
可能な新規な気体の圧縮装置を提供しようとするもので
ある。
かかる目的を達成するため、第1の発明にあっては、3
個以上の奇数半導体間にけ外周を囲繞体にて画成した2
個以上の空隙室にあって、ガスの吸着剤を充填し、奇数
番目の空隙室と偶数番目の空隙室には、各別の送気配管
が連通接続され、上記各半導体の電極端子番こけ、所望
周期で極性が反転される直流電圧を印加して、当該ベル
チェ効果により奇数番目、偶数番目の空隙室を交互に加
熱冷却状態とする電源部が接続するようにしている。
また、第2の発明にちっては、3個以上の奇数半導体間
に、外周を囲繞体にて画成した2個以上の空隙室(こあ
って、ガスの吸着剤を充填し、奇数番目の空隙室と偶数
番1」の空隙室には、各別の送気配管が連通接続され1
.」二記半導体の電極端子には、所望周期で極性が反転
される直流電圧を印加して、当該半嗜体のベルチェ効果
により奇数番目、偶数番目の空隙室が交4番こ加熱、冷
却状態となる電源部を接続してユニントを構成し、当該
ユニットを前記各送気配管に複数個並列に連通接続する
とともに、これら各ユニントに対し印加される上記電源
部からの直流電圧(こ、位相差を設定するよう番こして
いる。
以下、添付図面に示す実施例にもとづき、先ず第1の発
明の詳細な説明する。
第1、第2図に示す通り矩形平板状(こ形成された奇数
枚(図示の実施例で117枚)の半導体1.1・・・・
・と、同半導体1.1・・・・・の両端      ′
部に夫々配設されてなる電極端子2.2′と、上記半導
体1.1・・・・・が所妥間隔毎に並設された際、相隣
り合う半導体1.1間に形成される空隙を囲繞画成して
空隙室3.3a13b・・・3eを構成する蓋体4.5
及び側板体6とからなる囲繞体と、同空隙室3.3a、
3b・・・・・3e・・・・・に夫々充填されるチャコ
ールやゼオライト等の吸着剤7と、奇数番目と偶数番目
の各空隙室3.3 b、 3 d−−−−−13as 
3c。
3e・・・・・に、夫々連通接続された各別の送気配管
8.9とからなり、同配管8.9の他端には、第3図の
如く例えば圧力作動体1oが、後述の如く接続されるの
である。
すなわち、図示例では各空隙室3.3 a % 3 b
・・・・・3e・・・・・にあって平板状の蓋体4にお
ける略中央部に開設の貫通孔11・・・・・には、前記
配管8.9の一端側が分岐連結され夫々の空隙室と連通
しているのである。
また、各半導体1.1・・・・・の前記電極端子2.2
′は第2図に示すように通電時において交互に逆極性と
なるようにし、かつ図示されていない当該電源部にけ、
その印加極性が、所定経時ごとに変化するよう構成され
たものが採択されている。
次に、上記実施例の作用について説明すると、第2図の
通り各半導体1.1・・・・・の各電極端子2.2′に
電圧を印加して、図示の如く電極端子21−j:正電極
端子2′は負となるようにすると、各半導体1.1・・
・・・は既知のベルチェ効果により、第2図にあって最
左側の半導体1は外側が発熱状BHに、そして空隙室3
側である内側が冷却状態Cとなり、その右側4装の半導
体1では空隙室3側が印加極性の逆転により冷却状態と
なり、空隙室3a側が発熱状態I(、そして次の4装半
導体1では空隙室3a側が発熱状態Hとなり、かくして
空隙室3 a、 3 c、3eの各室が加熱されること
−なり、当該吸着剤子に吸着されていたガスが同加熱に
より脱着され、加圧されつX送気配管8を経て、第3図
の例示では圧力作動体10へと圧送される一方、上記通
電番こより空隙室3a、3c、3eに隣接する空隙室3
.3b、3dでは、同ベルチェ効果により冷却されるこ
とになり、同室内の吸着剤7は、上記圧力作動体10か
ら送気配管9を介して廃ガスを導出吸着する。
所要時間経過充れば、上記吸着状態が破過されて、それ
以上の吸着が不能となるので、この状態の直前に今度は
、各半導体1.1・・・・・への印加電圧を、前記の如
く逆転させるのである。
これにより先程まで加熱状態にあった前記空隙室3 a
、 30% 3 eの各室は冷却、一方先程まで冷却状
態にあった前記空隙室3.3b13dの各室は加熱され
、同室3.3b、3dでは前記作用と同様にして吸着ガ
スが脱着されて送気配管9を介し圧力作動体1oへと圧
送され、また的工程でガスを脱着してしまった冷却状態
となった空隙室3 as 3 es 3 eの吸着体に
は、圧力作動体10から排出のガスが送気配管8を介し
て導入され、同ガスの吸着が行なわれる。
以後、」二記電圧印加の所定周期による極性転換により
、送気配管8.9から交互に気体を送出させ、これを連
続させることができる。
尚、ここで、圧縮媒体としての気体が空気であるときは
、その窒素(N2 )成分を吸着、脱着する吸着剤7の
使用により当該窒素ガスの圧送状態を実現することがで
き、土た極低1lW1冷凍機などに用いる場合には、フ
レメンガスに二酸化窒素ガスを混合した気体をjノ択し
、この二酸化窒素ガスを吸着、剤71こ吸着、脱着さぜ
るようにすればよい。
次に、第3図にもとすき極低温冷凍機に適用した第2の
発明について説明する。
こ\では、上記第1発明で例示した7枚の半導体1.1
・・・・・等を用いた圧縮装置をもって、1ユニツトと
なし、3つのユニットA1、A2、A3を送気配管8.
9の間に並設した構成となっている。
そして送気配管8.9け、圧力作動体たる膨張機10の
ガス入口側10′、ガス出口側10“に夫々連通接続さ
れるが、当該配管8.9の中途(こ3方切換弁11.1
1”が介設されると共に、上記膨張機1oのガス出口側
1Q″ と3方切換弁11とはエキゾーストバイパス管
12で連通接続され、また膨張機1oのガス入口側10
’ と他の3方切換弁11′ とはサプライバイパス管
13で連通接続されている。
そこで、この冷凍機の作動は、前記説示にて明らかな如
く各ユニツ)A、 1.A2、A3の各空隙室3 as
 3 (4% 3eが加熱、他の各空隙室3.3b、3
dが冷却状態となるよう通電を行うと、上記各空隙室3
as 3C13eの加熱にて脱着されたガスは次第に加
圧されて送気配管8及び3方切換弁11を通じて膨張機
10のガス入口側10’へと導入され、同機1oを稼動
させることができ、さらに同機10より排出された廃ガ
スは、送気配管9及び3方切換弁11′を経て前記冷却
状態にある各空隙室3.3b、3dの吸着剤7に導入吸
着される。
次の周期で各ユニツ)AH、A2 、A3の各半導体1
.1・・・・・への通電を、極性反転状態とすれば、今
度は各ユニットA I 、A2 、A 3の空隙室3.
3b、3dが加熱、各空隙室3 a 53cs3eが冷
却され、加熱された同室3.3b。
3d内のガスが送気配管9及び切り換えられた3方切換
弁11′からサプライバイパス管13を経て膨張機10
のガス入口側10′へと導入され、同機からの廃ガスは
、送気配管8からエキゾーストバイパス管12を紅て切
り換えられた3方切換弁11より送気配管8を経て、さ
らに冷却状態にある前記各空隙室3as3c、3eの吸
着剤7に導入吸着される。
このようにして各ユニットAH%  A2 、A3の半
導体に対する各通電を所定周期で反転させるよう制御す
ることにより、膨張機10を連続的に運転させ得ること
になる。
ところで当該筒2の発明では、上記の各ユニソ)A、、
A2、A3の半導体に対する印加電圧の極性転換周期に
つき、各ユニツ)iこ位相差をもたせるよう(こし、こ
れによって膨張機10へのガス導入圧を可及的に一定状
態とすべく配慮している。
すなわち、第4図に示す通り、ユニットA1(こ電圧を
印加した時点よりも、少しだけ遅れ位相にて次段のユニ
ットA2に電圧を付Jうし、さら(こ同じ位相差だけ遅
らせてユニノ)A3iこ電圧を馬えるのであり、これに
より各ユニットA1、A、、 2 、A 3の各空隙室
3as 3c% 3eによる膨張機ガス導入圧Pの時間
Tに対する変化は、同図の(イ)(ロ)(ハ)の如き位
相差を以て立上り、次の極性反転特番こあって、各空隙
室3.3b、3a番こよる膨張機ガス導入圧Pば(イ)
′(ロ)′(ハ)′のように立」ニリ、このとき(イ)
(ロ)(ハ)は立下り状態となるから、これらの総和で
ある全ガス導入圧は可及的に一定化されることlこなる
第5図は第1発明に係る圧縮装置の他使用態様を示して
おり、これは例えばゴミ等を圧搾空気で吹き飛ばしたり
する場合に供し得るものでこの装置でも、7枚の半導体
1.1・・・・・と、同半導体1.1・・・・・間に囲
繞画成された偶数の空隙室3.3a・・・・・3eと、
同各室に充填された吸着剤Tと、同各室の奇数番目と偶
数番目とを、各別の送気配管8.9に連通接続したユニ
ットを用いるのであるが、同配管8.9と、圧力作動体
としての3方切換弁14との間(こは、夫々順次開閉バ
ルブ15.15′と圧力調整器16.16′が直列に連
通接続されていると共に、同バルブ15.16′と回器
16.16′の間からガスタンク17.17′を分岐し
て接続し、さらに同配管8.9から人気開放バルブ18
.18′を分岐させたものである。
このように構成されたものを使用するには、先ず、空隙
室3as 3c、3eが加熱状態となるようにし通電し
、大気開放バルブ18を閉成し、かつ開閉バルブ16を
開成状態(こすると、上記各空隙室から脱着されたガス
は、送気配管8よシ開閉バルブ16を経てタンク16内
に貯溜されるから、この後この圧縮された貯溜ガスは、
適時3方切換弁14を開成操作することで、圧力調整器
16により調圧された後需要先19へと送気される。
この際刈の送気配管9側にあっては、開閉バルブ16′
は閉成し、かつ大気開放バルブ18′は開成しておくの
で、同パルプ18′からは大気が吸引されて、冷却状態
にちる空隙室3.3b。
3dの吸着剤導入吸着される。
次に、上記通電が逆極性に転換されるとともに、送気配
管8側の大気開放バルブ18を開成し、かつ開閉バルブ
16を閉成する一方、送気配管9側の大気開放バルブ1
8′は閉成、開閉バルブ15′を開成すれば今度は空隙
室3.3b。
3dが加熱されるので、同室内の吸着しておいた空気は
、脱着、加圧されて送気配管9かも開閉バルブ16′を
経てタンク17′へと流入貯溜される。
従ってその後、圧力調整器17′で整圧された同ガスを
、適時3方切換弁14から需要先19へと送気させるこ
とができ、また冷却状態にある空隙室3as 3c13
eには大気が大気開放バルブ18を介して導入され吸着
剤による吸着がなされ、次の脱着に備えること\なる。
尚、上記各別では、この発明を極低温冷凍機、圧搾空気
供給用圧縮機に適用した場合を例にとり説明したが、こ
れに限定されるものでなく、気体の圧縮を利用する各種
装置【こ用い得ること勿論である。
上記実施例によって具現される通り不願第1の発明では
半導体の直流亀圧叩加によるベルチエ効果をオリ用して
、空隙室内の1人着体に対し・気体の吸着と脱着とを交
換に行なわせ得るようにしたから、機械的な摩損や振動
などを受けることなく、圧縮装置としての向1久性を飛
躍的(こ向上して半永久的(こ使用できるとともに、同
F]−縮体への通電により行うことができるので、設備
コスト及びそのランニングコストを大幅に低減できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、第1の発明に係る圧縮装置の一実施例を示す
平面説明図、第2図は第1図11− II線断面図、第
3図は第2の発明を極低温冷凍機に適用した場合の概略
構成説明図、第4図は同機の各ユニットへの通電状Bに
おける時間に対する膨張機ガス導入圧の変化を示す図表
、第5図は第1の発明を圧搾空気供給用圧縮機に適用j
−た1易合の概略構成説明図である。 1 ・・・・・半導体 2.2′・・・・・・電極端子 3.3a、 3bs 3cs 3ds 3e ”m”*
−空隙室7・・・・・吸着剤 8.9・・・・・・・送気配管 特許出願人 代理人 弁理士  井 藤   誠

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)3個以上の奇数半導体間には外周を囲繞体にて画
    成した2個以上の空隙室にあって、ガスの吸着剤を充填
    し、奇数番目の空隙室と偶数番目の空隙室番こけ、各別
    の送気配管が連通接続され、上記各半導体の電極端子に
    は、所望周期で極性が反転される直流電圧を印加して、
    当該ペルチェ効果により奇数番目、偶数番目の空隙室を
    交互に加熱冷却状態とする電源部が接続されてなること
    を特徴とする気体の圧縮装置。
  2. (2)3細身−Hの奇数半導体間に、外周を囲繞体にて
    画成した2個以上の空隙室にあって、ガスの吸着剤を充
    填し、奇数番目の空隙室と偶数番目の空隙室には、各別
    の送気配管が連通接続され、上記半導体の電極端子には
    、所望周期で極性が反転される直流電圧を印加して、当
    該半導体のペルチェ効果により奇数番1」、偶数番目の
    空隙室が交互(こ加熱、冷却状態となる電源部を接続し
    てユニットを構成踵当該ユニットを前記各送気配管に複
    数個並列に連通接続するとともに、これら各ユニットに
    対し印加される上記電源部からの直流電圧に、位相差を
    設定するようにしたことを特徴とする気体の圧縮装置。
JP5659083A 1983-03-31 1983-03-31 気体の圧縮装置 Granted JPS59183088A (ja)

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JPS6242158B2 JPS6242158B2 (ja) 1987-09-07

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