JP4210206B2 - Reciprocating compressor - Google Patents
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Description
本発明は、水素、ヘリウム等のガスを圧縮して供給先に供給する往復動圧縮機に関するものである。 The present invention relates to a reciprocating compressor that compresses a gas such as hydrogen or helium and supplies the compressed gas to a supply destination.
往復動圧縮機としては、例えば後述するような構成になる2例のものが知られている。まず、従来例1に係る往復動圧縮機を、その全体構成図の図3を参照しながら説明する。すなわち、シリンダ51とクランクケース52との間に、シリンダ51側から相隣合う第1室53、第2室54、第3室55が設けられており、これら各室はピストン棒56が貫通する接続筒57に形成されている。また、シリンダ51、第1室53、第2室54、第3室55、クランクケース52のそれぞれの間の隔壁には第1、第2、第3、第4軸封装置58,59,60,61が設けられている。また、第1軸封装置58の内部から吸込流路65に連通する連通路66が設けられている。そして、第1室53には不活性ガスが封入されるが、この不活性ガスが第1軸封装置58内に入り込んできたときには、前記連通路66を通じて吸込流路65に戻されるように構成されている。また、第2室54内に、第1室53に封入した不活性ガスの圧力よりも僅かに高い圧力で、ピストン棒56を浸漬させるように油を封入したオイルバス68と、その周囲を取巻く油冷却用の冷却水用ジャケット69とを設けることにより、第2軸封装置59、第3軸封装置60を油浴式にしている。 As reciprocating compressors, for example, two examples having a configuration as described later are known. First, a reciprocating compressor according to Conventional Example 1 will be described with reference to FIG. That is, a first chamber 53, a second chamber 54, and a third chamber 55 that are adjacent to each other from the cylinder 51 side are provided between the cylinder 51 and the crankcase 52, and a piston rod 56 passes through each of these chambers. A connection cylinder 57 is formed. The partition walls between the cylinder 51, the first chamber 53, the second chamber 54, the third chamber 55, and the crankcase 52 include first, second, third, and fourth shaft seal devices 58, 59, 60. , 61 are provided. Further, a communication path 66 that communicates from the inside of the first shaft seal device 58 to the suction flow path 65 is provided. The first chamber 53 is filled with an inert gas. When the inert gas enters the first shaft sealing device 58, the first chamber 53 is returned to the suction flow path 65 through the communication path 66. Has been. In addition, an oil bath 68 in which oil is sealed so as to immerse the piston rod 56 at a pressure slightly higher than the pressure of the inert gas sealed in the first chamber 53 and the periphery thereof are surrounded in the second chamber 54. By providing a cooling water jacket 69 for cooling the oil, the second shaft sealing device 59 and the third shaft sealing device 60 are of the oil bath type.
前記構成になる往復動ガス圧縮機によれば、次のような効果を得ることができる。(1)軸封装置を全てピストン棒の芯振れに追従可能にした結果、芯振れ防止装置が不要となり、そして圧縮機の長時間使用が可能になる。(2)第1室に吸込圧力より僅かに高い圧力の不活性ガスを封入しているだけなので、第2室の油浴式軸封装置のシール性の向上が可能になるとともに、連通路により第1室に漏洩ガスが侵入するのを防ぎ、接続筒、油、クランクケースが取扱いガスに触れることなくクリーンに保持することができる。(3)油浴式軸封装置の油に圧力がかけられているので、第1室に封入する不活性ガスが油中に漏れ込むのを防ぎ、また万が一第1室の封入ガスの圧力が下がり、漏洩ガスが第1室に侵入することがあったとしても、この油浴式軸封装置の油の圧力で漏洩ガスを完全にシールすることが可能になる(例えば、特許文献1参照。)。 According to the reciprocating gas compressor configured as described above, the following effects can be obtained. (1) As a result of all the shaft seal devices being able to follow the runout of the piston rod, the runout prevention device is not required, and the compressor can be used for a long time. (2) Since the inert gas having a pressure slightly higher than the suction pressure is only sealed in the first chamber, the sealing performance of the oil bath type shaft seal device in the second chamber can be improved, and the communication path Leakage gas can be prevented from entering the first chamber, and the connecting cylinder, oil, and crankcase can be kept clean without touching the handling gas. (3) Since pressure is applied to the oil in the oil bath type shaft seal device, the inert gas sealed in the first chamber is prevented from leaking into the oil, and the pressure of the sealed gas in the first chamber should be Even if the leaked gas enters the first chamber, the leaked gas can be completely sealed by the oil pressure of the oil bath type shaft seal device (see, for example, Patent Document 1). ).
従来例2に係る往復動圧縮機の構成を、その全体構成図の図4を参照しながら説明する。この従来例2には、従来例1とは違って、第1、第2、第3、第4軸封装置といった複数の軸封装置が設けられておらず、これらの軸封装置の代わりにロッドパッキン、油切り部材が設けられている。より詳しくは、シリンダ71とクランクケース73との間にクロスガイド機構72が設けられ、前記シリンダ71とクロスガイド機構72との間にディスタンスピース74が設けられている。クロスガイド機構72は、クランクケース73のクランク軸に連結された連接棒とピストンロッド75とを連結し、かつクランク軸の回転駆動により往復動するクロスヘッド72aと、このクロスヘッド72aが往復動するように案内する円筒状のクロスヘッドガイド72bとから構成されている。また、ディスタンピース74のシリンダ71側に、このディスタンスピース74を貫通するピストンロッド75が摺動可能に嵌挿されるロッドパッキン76が設けられている。さらに、このディスタンスピース74のクロスガイド機構72側に、前記ディスタンスピース74を貫通するピストンロッド75が摺動可能に嵌挿される油切り部材77が設けられている。 The configuration of the reciprocating compressor according to Conventional Example 2 will be described with reference to FIG. Unlike the conventional example 1, the conventional example 2 is not provided with a plurality of shaft sealing devices such as the first, second, third, and fourth shaft sealing devices, and instead of these shaft sealing devices. A rod packing and an oil draining member are provided. More specifically, a cross guide mechanism 72 is provided between the cylinder 71 and the crankcase 73, and a distance piece 74 is provided between the cylinder 71 and the cross guide mechanism 72. The cross guide mechanism 72 connects the connecting rod connected to the crankshaft of the crankcase 73 and the piston rod 75, and reciprocates when the crankshaft rotates. The crosshead 72a reciprocates. And a cylindrical crosshead guide 72b for guiding in this manner. Further, on the cylinder 71 side of the distance piece 74, a rod packing 76 into which a piston rod 75 penetrating the distance piece 74 is slidably fitted is provided. Further, an oil draining member 77 into which a piston rod 75 penetrating the distance piece 74 is slidably fitted is provided on the distance piece 74 on the cross guide mechanism 72 side.
前記ロッドパッキン76は、シリンダ71のピストン71aで仕切られた、図における右側のクランク側室71cと、ディスタンスピース74との間を仕切るものであり、両者の間のガスの流通を遮断するものである。また、前記油切り部材77はクランクケース73側からシリンダ71側への油の移動を阻止し、圧縮ガスへの油の混入を防ぐ働きをするものである。ところが、前記油切り部材77は、ガスの流れを遮断するものではないので、ディスタンスピース74、クロスガイド機構72(さらにはクランクケース73)はほぼ同圧となる。クランクケース73は大気開放孔73aを介して大気空間に開放されており、ディスタンスピース74、クロスガイド機構72はクランクケース73と同様、大気圧となる(非特許文献1参照)。
しかし前述した従来例1、あるいは従来例2の往復動圧縮機では、ピストン式の圧縮機機構を備え、一般にこの圧縮機機構に適した吸込み圧力が1MPa以下程度の低い圧力であることから、吐出圧力としてダイヤフラム圧縮機で得られるような例えば100MPa程度の高い圧力のガスを得るには、例えば、往復動圧縮機を複数台準備し、それらの圧縮室を連結する構成とすることが必要となる。ところが、このような構成の場合、圧縮機全体の大型化は避けられず、設置スペースの制約等に対して十分に対応できないことになる。 However, the reciprocating compressors of Conventional Example 1 and Conventional Example 2 described above are provided with a piston-type compressor mechanism, and the suction pressure suitable for this compressor mechanism is generally a low pressure of about 1 MPa or less. In order to obtain a gas having a high pressure of, for example, about 100 MPa as obtained by a diaphragm compressor as the pressure, for example, it is necessary to prepare a plurality of reciprocating compressors and connect the compression chambers. . However, in the case of such a configuration, an increase in the size of the entire compressor is unavoidable, and it is not possible to sufficiently cope with installation space restrictions.
一方、ダイヤフラム圧縮機では、例えば100MPa程度の高い圧力のガスを得ることができるものの、吸込み圧力として例えば10MPa以上の吸込み圧力が必要であり、ピストン式圧縮機に適した吸込み圧力のような低い圧力の場合には適用できず、吸込み側に何らかの昇圧手段が必要であると考えられる。 On the other hand, in a diaphragm compressor, although a gas having a high pressure of about 100 MPa can be obtained, for example, a suction pressure of 10 MPa or more is necessary as a suction pressure, and a low pressure such as a suction pressure suitable for a piston compressor is required. In this case, it cannot be applied, and it is considered that some boosting means is necessary on the suction side.
そこで本発明は、圧縮機全体の大型化を回避するとともに、吸込み圧力がピストン式圧縮機に適した吸込み圧力のような低い圧力であっても、吐出圧力がダイヤフラム圧縮機で得られるような高い圧力のガスを得ることができる往復動圧縮機を提供することを課題とする。 Therefore, the present invention avoids an increase in the size of the entire compressor, and even if the suction pressure is a low pressure such as a suction pressure suitable for a piston type compressor, the discharge pressure is high enough to be obtained by a diaphragm compressor. It is an object of the present invention to provide a reciprocating compressor capable of obtaining a pressure gas.
前記課題を解決する本発明は、次のように構成されている。 The present invention for solving the above-described problems is configured as follows.
請求項1の発明は、回転駆動されるクランク軸を有するクランクケースと、内部にピストンが収容され圧縮室が形成されるシリンダと、前記クランクケースと前記シリンダとの間に設けられたクロスガイド機構を介して前記クランク軸と前記ピストンとを接続して往復動するピストンロッドと、前記シリンダと前記クロスガイド機構とを隔てる隔壁に設けられ、該隔壁を貫通する前記ピストンロッドが摺動可能に嵌挿される油切り部材と、ダイヤフラム圧縮室の容積を縮めてガス圧縮を行うダイヤフラムと、前記クロスガイド機構とは別のクロスガイド機構を介して前記クランクケースの前記クランク軸に接続され、前記ダイヤフラムを往復動させるダイヤフラム用ロッドとを備え、前記シリンダの前記圧縮室から吐出されたガスが前記ダイヤフラム圧縮室を通じて外部に吐出されるように構成され、前記シリンダの吸込ラインと該シリンダの前記隔壁側の空間とが連通されていることを特徴とする往復動圧縮機である。 The invention according to claim 1 is a crankcase having a crankshaft that is rotationally driven, a cylinder in which a piston is housed and a compression chamber is formed, and a cross guide mechanism provided between the crankcase and the cylinder A piston rod that reciprocates by connecting the crankshaft and the piston via a cylinder, and a partition that separates the cylinder and the cross guide mechanism, and the piston rod that passes through the partition is slidably fitted. An oil draining member to be inserted, a diaphragm that compresses gas by reducing the volume of the diaphragm compression chamber, and a cross guide mechanism that is different from the cross guide mechanism, are connected to the crankshaft of the crankcase, and the diaphragm is A diaphragm rod that reciprocates, and gas discharged from the compression chamber of the cylinder It is configured to be discharged to the outside through Fulham compression chamber, and the partition wall side of the space of the suction line and the cylinder of the cylinder is a reciprocating compressor, characterized in that are communicated.
請求項2の発明は、請求項1記載の往復動圧縮機において、前記ピストンが前記ピストンロッドに間隔を隔てて複数設けられることによって前記圧縮室が前記シリンダ内に複数形成されてなり、その複数の圧縮室が連通されて、且つ、ガスが前記クランクケースからより離れる位置にある圧縮室に通じるに従ってより高圧となるように構成され、前記複数の圧縮室における前記クランクケースから最も離れた位置にある圧縮室から吐出されたガスが前記ダイヤフラム圧縮室を通じて外部に吐出されるように構成されていることを特徴とするものである。 According to a second aspect of the present invention, in the reciprocating compressor according to the first aspect, a plurality of the compression chambers are formed in the cylinder by providing a plurality of the pistons at intervals to the piston rod. The compression chambers of the plurality of compression chambers are connected to each other, and the pressure is increased as the gas communicates with the compression chambers located further away from the crankcase. The gas discharged from a certain compression chamber is configured to be discharged outside through the diaphragm compression chamber.
請求項1又は2の往復動圧縮機によれば、ピストン式の圧縮機機構とダイヤフラム式の圧縮機機構とを連結し、吸込み側のシリンダの圧縮室から吐出されたガスがダイヤフラム圧縮室を通じて外部に吐出されるように構成したものであるから、吸込み圧力がピストン式圧縮機に適した吸込み圧力のような低い圧力であっても、シリンダの圧縮室からダイヤフラム圧縮室にダイヤフラムによる圧縮に適した吸込み圧力を持つガスを供給することができるので、吐出圧力がダイヤフラム圧縮機で得られるような高い圧力のガスを得ることができる。また、クランク軸を有するクランクケースでなる単一の駆動源により、シリンダ内を往復動するピストンと、ダイヤフラム圧縮室の容積を縮めてガス圧縮を行う往復動するダイヤフラムとを駆動するように構成したものであるから、圧縮機全体の大型化を回避することができ、ピストン式圧縮機とダイヤフラム圧縮機とを個別に準備する場合に比べて省スペース化を図ることができる。 According to the reciprocating compressor of claim 1 or 2, the piston-type compressor mechanism and the diaphragm-type compressor mechanism are connected, and the gas discharged from the compression chamber of the suction side cylinder is externally passed through the diaphragm-compression chamber. Suitable for compression by the diaphragm from the cylinder compression chamber to the diaphragm compression chamber even if the suction pressure is a low pressure such as the suction pressure suitable for a piston compressor. Since a gas having a suction pressure can be supplied, a gas having a high pressure such that the discharge pressure can be obtained with a diaphragm compressor can be obtained. Further, a single drive source composed of a crankcase having a crankshaft is configured to drive a piston that reciprocates in the cylinder and a reciprocating diaphragm that compresses gas by reducing the volume of the diaphragm compression chamber. Therefore, it is possible to avoid an increase in the size of the entire compressor, and it is possible to save space as compared with the case where the piston compressor and the diaphragm compressor are separately prepared.
また、請求項1又は2の往復動圧縮機は、シリンダとクロスガイド機構とを隔てる隔壁に、該隔壁を貫通するピストンロッドが摺動可能に嵌挿される油切り部材を設けるとともに、シリンダの吸込ラインと該シリンダの前記隔壁側の空間とを連通するように構成されている。これにより、クランクケース内、クロスガイド機構内及びシリンダの前記隔壁側の空間を均圧に保つことができ、圧縮機として効率低下となる外部へのガスの放出を回避することができる。 In the reciprocating compressor according to claim 1 or 2, the partition wall separating the cylinder and the cross guide mechanism is provided with an oil draining member into which a piston rod penetrating the partition wall is slidably fitted, and suction of the cylinder The line is configured to communicate with the space on the partition side of the cylinder. As a result, the space inside the crankcase, the cross guide mechanism, and the space on the partition wall side of the cylinder can be maintained at a uniform pressure, and the release of gas to the outside that reduces the efficiency of the compressor can be avoided.
請求項2の往復動圧縮機によれば、吸込み側の単一のシリンダ内に複数の圧縮室を有する多段圧縮構造としたものであるから、吸込み圧力が例えば大気圧のようなより低い圧力の場合であっても、シリンダの最終段の圧縮室からダイヤフラム圧縮室にダイヤフラムによる圧縮に適した吸込み圧力を持つガスを供給することができるので、吐出圧力がダイヤフラム圧縮機で得られるような高い圧力のガスを得ることができる。また、単段圧縮構造のものから、ピストンロッド及びクロスガイド機構といった摺動部分を有する部材を増やしていないので、それらの部材のメンテナンス負荷の増大を回避することができる。 According to the reciprocating compressor of claim 2, since the multi-stage compression structure has a plurality of compression chambers in a single cylinder on the suction side, the suction pressure has a lower pressure such as atmospheric pressure. Even in this case, a gas having a suction pressure suitable for compression by the diaphragm can be supplied from the compression chamber at the final stage of the cylinder to the diaphragm compression chamber, so that the discharge pressure is high enough to be obtained by the diaphragm compressor. Gas can be obtained. Moreover, since the members having sliding portions such as the piston rod and the cross guide mechanism are not increased from those of the single-stage compression structure, an increase in maintenance load of these members can be avoided.
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図1は本発明の第1実施形態による往復動圧縮機の全体構成を示す図である。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing an overall configuration of a reciprocating compressor according to a first embodiment of the present invention.
第1実施形態の往復動圧縮機は、図1に示すように、回転駆動されるクランク軸3aを有するクランクケース3と、シリンダ1と、クランクケース3とシリンダ1との間に設けられたクロスガイド機構2を介してクランク軸3aに接続されて往復動するピストンロッド5とを備えている。クロスガイド機構2は、クランク軸3aに連結された連接棒3bとピストンロッド5とを連結し、かつクランク軸3aの回転駆動により往復動するクロスヘッド2aと、このクロスヘッド2aが往復動するように案内する円筒状のクロスヘッドガイド2bとにより構成されている。また、シリンダ1とクロスガイド機構2とを隔てる隔壁4には、この隔壁4を貫通するピストンロッド5が摺動可能に嵌挿される油切り部材6が設けられている。 As shown in FIG. 1, the reciprocating compressor of the first embodiment includes a crankcase 3 having a crankshaft 3 a that is driven to rotate, a cylinder 1, and a cross provided between the crankcase 3 and the cylinder 1. The piston rod 5 is connected to the crankshaft 3a via the guide mechanism 2 and reciprocates. The cross guide mechanism 2 connects the connecting rod 3b connected to the crankshaft 3a and the piston rod 5, and reciprocates by the rotational drive of the crankshaft 3a, and the crosshead 2a reciprocates. And a cylindrical crosshead guide 2b that guides the head. Further, the partition wall 4 separating the cylinder 1 and the cross guide mechanism 2 is provided with an oil draining member 6 into which a piston rod 5 penetrating the partition wall 4 is slidably fitted.
シリンダ1では、ピストンロッド5に設けられた第1ピストン1aが往復動するようになっている。そして、シリンダ1の第1ピストン1aで仕切られた、図1における左側の空間である第1圧縮室1cに、この第1圧縮室1c側へのガスの流入を許容する向きに入側逆止弁7aが介装されてなる吸込ライン7が連通している。また、この吸込ライン7の入側逆止弁7aとシリンダ1との間に、第1ピストン1aで仕切られた、図1における右側の空間である隔壁側室1dから連通ライン8が連通している。 In the cylinder 1, the 1st piston 1a provided in the piston rod 5 reciprocates. Then, in the first compression chamber 1c, which is a space on the left side in FIG. 1 and partitioned by the first piston 1a of the cylinder 1, an inlet side check is made in such a direction as to permit the inflow of gas to the first compression chamber 1c side. The suction line 7 in which the valve 7a is interposed communicates. Further, a communication line 8 communicates between the inlet check valve 7a of the suction line 7 and the cylinder 1 from a partition side chamber 1d which is a right space in FIG. 1 and is partitioned by a first piston 1a. .
また、この第1実施形態の往復動圧縮機は、ダイヤフラム圧縮室14の容積を縮めてガス圧縮を行うダイヤフラム12を備え、さらに、前記のクロスガイド機構2とは別のクロスガイド機構11を介してクランクケース3のクランク軸3aに接続され、ダイヤフラム12を往復動させるダイヤフラム用ロッド13を備えている。クロスガイド機構11は、クランク軸3aに連結された連接棒3cとダイヤフラム用ロッド13とを連結し、かつクランク軸3aの回転駆動により往復動するクロスヘッド11aと、このクロスヘッド11aが往復動するように案内する円筒状のクロスヘッドガイド11bとにより構成されている。ダイヤフラム12はダイヤフラム用ロッド13の往復動とともにその略中央部も往復動することにより、ダイヤフラム圧縮室14の容積を縮めてガス圧縮を行うものである。 The reciprocating compressor of the first embodiment includes a diaphragm 12 that compresses gas by reducing the volume of the diaphragm compression chamber 14, and further includes a cross guide mechanism 11 that is different from the cross guide mechanism 2. A diaphragm rod 13 that is connected to the crankshaft 3a of the crankcase 3 and reciprocates the diaphragm 12 is provided. The cross guide mechanism 11 connects the connecting rod 3c connected to the crankshaft 3a and the diaphragm rod 13 and reciprocates by the rotational drive of the crankshaft 3a, and the crosshead 11a reciprocates. And a cylindrical crosshead guide 11b for guiding in this manner. The diaphragm 12 performs gas compression by reducing the volume of the diaphragm compression chamber 14 by reciprocating the substantially central portion of the diaphragm 12 along with the reciprocating movement of the diaphragm rod 13.
また、シリンダ1の第1圧縮室1cとダイヤフラム圧縮室14とは中間逆止弁9aが介装された中間ライン9によって連通している。中間逆止弁9aは、第1圧縮室1cからダイヤフラム圧縮室14への圧縮ガスの流れを許容する向きに設けられている。さらに、ダイヤフラム圧縮室14から図示しない圧縮ガスの供給先側に、供給先側への圧縮ガスの流れを許容する向きに出側逆止弁10aの介装された吐出ライン10が設けられている。 The first compression chamber 1c of the cylinder 1 and the diaphragm compression chamber 14 communicate with each other through an intermediate line 9 in which an intermediate check valve 9a is interposed. The intermediate check valve 9 a is provided in a direction that allows the flow of compressed gas from the first compression chamber 1 c to the diaphragm compression chamber 14. Further, a discharge line 10 in which an outlet check valve 10a is interposed is provided on the supply side of the compressed gas (not shown) from the diaphragm compression chamber 14 in a direction allowing the flow of the compressed gas to the supply side. .
第1実施形態の往復動圧縮機はこのように構成されており、そのピストン式の圧縮機機構は、油切り部材6が設けられているものの、前記従来例1の往復動圧縮機とは違って多数の軸封装置が設けられておらず、また、前記従来例2の往復動圧縮機とは違ってロッドパッキン、ディスタンスピース等が設けられておらず、極めて簡単な構成になっている。そしてこの往復動圧縮機では、シリンダ1の隔壁側室1dと、クロスガイド機構2と、クランクケース3との間でガスが自由に流通しうる構成になっている。前記油切り部材6の存在によって、この油切り部材6を挟む前記隔壁側室1dとクロスガイド機構2との間で、若干の差圧が生じるが、定常運転時、あるいは運転停止後の一定時間経過後には、シリンダ1の隔壁側室1d、クロスガイド機構及びクランクケース3の圧力は一律となる。 The reciprocating compressor of the first embodiment is configured in this way, and the piston type compressor mechanism is provided with an oil draining member 6, but is different from the reciprocating compressor of the conventional example 1. A large number of shaft sealing devices are not provided, and unlike the reciprocating compressor of the conventional example 2, no rod packing, distance piece or the like is provided, and the structure is extremely simple. In this reciprocating compressor, the gas can freely flow between the partition side chamber 1d of the cylinder 1, the cross guide mechanism 2, and the crankcase 3. The presence of the oil draining member 6 causes a slight pressure difference between the partition side chamber 1d sandwiching the oil draining member 6 and the cross guide mechanism 2, but a certain time has elapsed during steady operation or after the operation is stopped. Thereafter, the pressure in the partition side chamber 1d, the cross guide mechanism, and the crankcase 3 of the cylinder 1 is uniform.
次に、このように構成される第1実施形態の往復動圧縮機の動作を説明する。往復動圧縮機の運転により、例えば1MPaの吸込み圧力を持つガスがシリンダ1の吸込ライン7から第1圧縮室1cに供給され、この第1圧縮室1cで圧縮された例えば10MPaの圧力を持つガスが、中間ライン9を介してダイヤフラム圧縮室14に供給される。そして、このダイヤフラム圧縮室14に供給されたガスがダイヤフラム12による圧縮動作によって例えば100MPaという高圧の吐出圧力を持つガスに圧縮され、このダイヤフラム圧縮室14で圧縮された高圧のガスが吐出ライン10を介して供給先側に供給される。 Next, the operation of the reciprocating compressor of the first embodiment configured as described above will be described. For example, a gas having a suction pressure of 1 MPa is supplied from the suction line 7 of the cylinder 1 to the first compression chamber 1c by the operation of the reciprocating compressor, and the gas having a pressure of, for example, 10 MPa is compressed in the first compression chamber 1c. Is supplied to the diaphragm compression chamber 14 via the intermediate line 9. The gas supplied to the diaphragm compression chamber 14 is compressed into a gas having a high discharge pressure of, for example, 100 MPa by the compression operation of the diaphragm 12, and the high pressure gas compressed in the diaphragm compression chamber 14 passes through the discharge line 10. To the supply side.
このように、この第1実施形態の往復動圧縮機は、ピストン式の圧縮機機構とダイヤフラム式の圧縮機機構とを連結し、吸込み側のシリンダ1の第1圧縮室1cから吐出されたガスがダイヤフラム圧縮室14を通じて外部に吐出されるように構成されている。これにより、吸込み圧力がピストン式圧縮機に適した吸込み圧力のような1MPa以下の低い圧力であっても、シリンダ1の第1圧縮室1cからダイヤフラム圧縮室14にダイヤフラム12による圧縮に適した例えば10MPa以上の吸込み圧力を持つガスを供給することができるので、吐出圧力がダイヤフラム圧縮機で得られるような例えば100MPaの高い圧力のガスを得ることができる。 As described above, the reciprocating compressor according to the first embodiment connects the piston-type compressor mechanism and the diaphragm-type compressor mechanism, and the gas discharged from the first compression chamber 1c of the cylinder 1 on the suction side. Is discharged to the outside through the diaphragm compression chamber 14. Thereby, even if the suction pressure is a low pressure of 1 MPa or less, such as the suction pressure suitable for a piston compressor, the diaphragm compression chamber 14 is suitable for compression by the diaphragm 12 from the first compression chamber 1c of the cylinder 1, for example. Since a gas having a suction pressure of 10 MPa or more can be supplied, a gas having a high pressure of, for example, 100 MPa that can be obtained by a diaphragm compressor can be obtained.
また、クランク軸3aを有するクランクケース3でなる単一の駆動源により、シリンダ1内を往復動するピストン5と、ダイヤフラム圧縮室14の容積を縮めてガス圧縮を行う往復動するダイヤフラム12とを駆動するように構成したものであるから、圧縮機全体の大型化を回避することができ、ピストン式圧縮機とダイヤフラム圧縮機とを個別に準備する場合に比べて省スペース化を図ることができる。 In addition, a piston 5 that reciprocates in the cylinder 1 and a diaphragm 12 that reciprocates to compress gas by reducing the volume of the diaphragm compression chamber 14 by a single drive source including a crankcase 3 having a crankshaft 3a. Since it is configured to be driven, it is possible to avoid an increase in the size of the entire compressor, and it is possible to save space as compared with the case where the piston compressor and the diaphragm compressor are separately prepared. .
また、シリンダ1とクロスガイド機構2とを隔てる隔壁4に、該隔壁4を貫通するピストンロッド5が摺動可能に嵌挿される油切り部材6を設けるとともに、シリンダ1の吸込ライン7とシリンダ1の隔壁側室1dとを連通する連通ライン8を設けている。これにより、定常運転時、クランクケース3内、クロスヘッドガイド2b内及び隔壁側室1dを均圧に保つことができ、圧縮機として効率低下となる外部へのガスの放出を回避することができる。 The partition wall 4 separating the cylinder 1 and the cross guide mechanism 2 is provided with an oil draining member 6 into which a piston rod 5 penetrating the partition wall 4 is slidably fitted, and the suction line 7 of the cylinder 1 and the cylinder 1 A communication line 8 is provided to communicate with the partition side chamber 1d. As a result, during steady operation, the crankcase 3, the crosshead guide 2b, and the partition side chamber 1d can be maintained at a uniform pressure, and the release of gas to the outside that reduces the efficiency of the compressor can be avoided.
次に、本発明の第2実施形態について説明する。図2は本発明の第2実施形態による往復動圧縮機の全体構成を示す図である。ここで、本実施形態において、前記図1に示した第1実施形態の往復動圧縮機と同一部分には図1と同一の符号を付すことにより、主として第1実施形態と相違する点について説明する。 Next, a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 2 is a diagram showing an overall configuration of a reciprocating compressor according to a second embodiment of the present invention. Here, in the present embodiment, the same parts as in the reciprocating compressor of the first embodiment shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals as in FIG. To do.
第2実施形態の往復動圧縮機は、図2に示すように、シリンダ1’が、大径部と小径部とをクランクケース3側からこの順に有しており、ピストンロッド5’に設けられた第1ピストン1aが大径部内を往復動し、ピストンロッド5’に設けられた第2ピストン1bが小径部内を往復動するようになっている。このように、シリンダ1’内には、シリンダ1’の第1ピストン1aで仕切られた、図2における左側の空間である第1圧縮室1cと、この第1圧縮室1cのさらに図2における左側の空間である第2圧縮室1eが形成されている。 In the reciprocating compressor of the second embodiment, as shown in FIG. 2, the cylinder 1 ′ has a large diameter portion and a small diameter portion in this order from the crankcase 3 side, and is provided on the piston rod 5 ′. The first piston 1a reciprocates within the large diameter portion, and the second piston 1b provided on the piston rod 5 'reciprocates within the small diameter portion. Thus, in the cylinder 1 ′, the first compression chamber 1c, which is the space on the left side in FIG. 2, partitioned by the first piston 1a of the cylinder 1 ′, and the first compression chamber 1c further in FIG. A second compression chamber 1e, which is the left space, is formed.
そして、この第1圧縮室1cと第2圧縮室1eとは中間逆止弁9a’が介装された中間ライン9’によって連通している。中間逆止弁9a’は、第1圧縮室1cから第2圧縮室1e側への圧縮ガスの流れを許容する向きに設けられている。また、ダイヤフラム圧縮室14とクランクケース3から最も離れた位置にある最終段の前記第2圧縮室1eとは、第2中間逆止弁15aの介装された第2中間ライン15によって連通されている。 The first compression chamber 1c and the second compression chamber 1e communicate with each other through an intermediate line 9 'in which an intermediate check valve 9a' is interposed. The intermediate check valve 9a 'is provided in a direction that allows the flow of compressed gas from the first compression chamber 1c to the second compression chamber 1e. Further, the diaphragm compression chamber 14 and the second compression chamber 1e at the final stage located farthest from the crankcase 3 are communicated with each other by a second intermediate line 15 in which a second intermediate check valve 15a is interposed. Yes.
次に、このように構成される第2実施形態の往復動圧縮機の動作を説明する。往復動圧縮機の運転により、例えば大気圧程度の0.1MPaの吸込み圧力を持つガスがシリンダ1’の吸込ライン7から第1圧縮室1cに供給され、この第1圧縮室1cで圧縮された例えば1MPaの圧力を持つガスが、中間ライン9’を介して第2圧縮室1eに供給される。この第2圧縮室1eに供給されたガスが第2ピストン1bによる圧縮動作によって例えば10MPaの圧力を持つガスに圧縮され、この10MPaの圧力を持つガスが第2中間ライン15を介してダイヤフラム圧縮室14に供給される。そして、このダイヤフラム圧縮室14に供給されたガスがダイヤフラム12による圧縮動作によって例えば100MPaという高圧の吐出圧力を持つガスに圧縮され、このダイヤフラム圧縮室14で圧縮された高圧のガスが吐出ライン10を介して供給先側に供給される。 Next, the operation of the reciprocating compressor of the second embodiment configured as described above will be described. By the operation of the reciprocating compressor, for example, a gas having a suction pressure of about 0.1 MPa, which is about atmospheric pressure, is supplied to the first compression chamber 1c from the suction line 7 of the cylinder 1 ′, and is compressed in the first compression chamber 1c. For example, a gas having a pressure of 1 MPa is supplied to the second compression chamber 1e through the intermediate line 9 ′. The gas supplied to the second compression chamber 1e is compressed into a gas having a pressure of, for example, 10 MPa by the compression operation by the second piston 1b, and the gas having a pressure of 10 MPa is compressed through the second intermediate line 15 to the diaphragm compression chamber. 14. The gas supplied to the diaphragm compression chamber 14 is compressed into a gas having a high discharge pressure of, for example, 100 MPa by the compression operation of the diaphragm 12, and the high pressure gas compressed in the diaphragm compression chamber 14 passes through the discharge line 10. To the supply side.
このように、この第2実施形態の往復動圧縮機によれば、吸込み側の単一のシリンダ1’内に複数の圧縮室1c,1eを有する多段圧縮構造としたものであるから、吸込み圧力がピストン式圧縮機に適した吸込み圧力であって例えば大気圧程度のより低い圧力の場合であっても、シリンダ1’の最終段の圧縮室1eからダイヤフラム圧縮室14にダイヤフラム12による圧縮に適した例えば10MPa以上の吸込み圧力を持つガスを供給することができるので、吐出圧力がダイヤフラム圧縮機で得られるような例えば100MPaの高い圧力のガスを得ることができる。また、第1実施形態の往復動圧縮機のような単段圧縮構造のものから、ピストンロッド及びクロスガイド機構といった摺動部分を有する部材を増やしていないので、それらの部材に伴うメンテナンス負荷の増大を回避することができる。 As described above, according to the reciprocating compressor of the second embodiment, the multi-stage compression structure having the plurality of compression chambers 1c and 1e in the single cylinder 1 ′ on the suction side has the suction pressure. Is suitable for compression by the diaphragm 12 from the compression chamber 1e at the final stage of the cylinder 1 'to the diaphragm compression chamber 14 even when the suction pressure is suitable for a piston type compressor, for example, at a lower pressure of about atmospheric pressure. For example, since a gas having a suction pressure of 10 MPa or more can be supplied, it is possible to obtain a gas having a high pressure of 100 MPa, for example, such that the discharge pressure can be obtained by a diaphragm compressor. Further, since the number of members having sliding portions such as a piston rod and a cross guide mechanism is not increased from that of the single-stage compression structure such as the reciprocating compressor of the first embodiment, the maintenance load accompanying these members is increased. Can be avoided.
なお、本発明の第1、2実施形態ではピストン式の圧縮機機構とダイヤフラム式の圧縮機機構とを水平に配置したものを示したが、本発明はそれに限定されるものではない。例えば、ピストン式の圧縮機機構が、クランクケースの上部に配置されてなるようなものでも良い。設置スペースに応じて、ピストン式の圧縮機機構とダイヤフラム式の圧縮機機構とは互いに自由な位置に配置されてよい。 In the first and second embodiments of the present invention, the piston-type compressor mechanism and the diaphragm-type compressor mechanism are horizontally arranged. However, the present invention is not limited thereto. For example, a piston type compressor mechanism may be arranged at the upper part of the crankcase. Depending on the installation space, the piston-type compressor mechanism and the diaphragm-type compressor mechanism may be arranged at free positions.
1,1’…シリンダ
1a…第1ピストン
1b…第2ピストン
1c…第1圧縮室
1d…隔壁側室
1e…第2圧縮室
2…クロスガイド機構
3…クランクケース
3a…クランク軸
3b,3c…連接棒
4…隔壁
5,5’…ピストンロッド
6…油切り部材
7…吸込ライン
8…連通ライン
9,9’…中間ライン
10…吐出ライン
11…クロスガイド機構
12…ダイヤフラム
13…ダイヤフラム用ロッド
14…ダイヤフラム圧縮室
15…第2中間ライン
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,1 '... Cylinder 1a ... 1st piston 1b ... 2nd piston 1c ... 1st compression chamber 1d ... Partition wall side chamber 1e ... 2nd compression chamber 2 ... Cross guide mechanism 3 ... Crankcase 3a ... Crankshaft 3b, 3c ... Connection Rod 4 ... Bulkhead 5, 5 '... Piston rod 6 ... Oil draining member 7 ... Suction line 8 ... Communication line 9, 9' ... Intermediate line 10 ... Discharge line 11 ... Cross guide mechanism 12 ... Diaphragm 13 ... Diaphragm rod 14 ... Diaphragm compression chamber 15 ... Second intermediate line
Claims (2)
The reciprocating compressor according to claim 1, wherein a plurality of the compression chambers are formed in the cylinder by providing a plurality of the pistons at an interval to the piston rod, and the plurality of compression chambers are communicated with each other. And the gas is configured to have a higher pressure as it goes to the compression chamber located further away from the crankcase, and is discharged from the compression chamber located farthest from the crankcase in the plurality of compression chambers. A reciprocating compressor characterized in that gas is discharged to the outside through the diaphragm compression chamber.
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