KR20190058308A - 압축기 - Google Patents

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KR20190058308A
KR20190058308A KR1020180140449A KR20180140449A KR20190058308A KR 20190058308 A KR20190058308 A KR 20190058308A KR 1020180140449 A KR1020180140449 A KR 1020180140449A KR 20180140449 A KR20180140449 A KR 20180140449A KR 20190058308 A KR20190058308 A KR 20190058308A
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다카유키 후쿠다
료스케 야마사키
도모히로 오오츠카
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가부시키가이샤 고베 세이코쇼
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Abstract

본 출원은, 크랭크 샤프트와, 제1 왕복 이동 변환부와, 제1 실린더체와, 제1 가압부와, 제1 왕복 이동 변환부와 180도 위상이 어긋난 상태에서 크랭크 샤프트에 접속된 제2 왕복 이동 변환부와, 제2 실린더체와, 제2 가압부와, 각 압축실끼리를 접속하는 접속부를 구비하는 압축기를 개시한다. 각 압축실 중 특정한 압축실로부터 가스가 토출되는 타이밍이, 상기 특정한 압축실보다 하나 고단측의 압축실에 상기 특정한 압축실로부터 토출된 가스가 흡입되는 타이밍과 동일해지도록, 각 압축실이 배치되어 있다.

Description

압축기{COMPRESSOR}
본 발명은 가스를 압축하는 압축기에 관한 것이다.
종래, 왕복 이동식 다단 압축기가 알려져 있다. 예를 들어, 일본특허공개 제2016-113907호 공보에는, 크랭크 샤프트와, 가스를 압축하는 제1 압축부와, 제1 압축부에서 압축된 가스를 더 압축하는 제2 압축부를 구비하는 압축기가 개시되어 있다. 제1 압축부는 제1 내지 제3 압축실을 갖는다. 제2 압축부는 제4 및 제5 압축실을 갖는다. 이 압축기에서는, 크랭크 샤프트의 회전에 수반하여 제1 왕복 이동 변환부를 통해서 제1 가압부가 직선형으로 왕복 운동함과 함께, 제2 왕복 이동 변환부를 통해서 제2 가압부가 직선형으로 왕복 운동한다. 이에 의해, 5개의 압축실 내에서 가스가 압축된다.
일본특허공개 제2016-113907호 공보에 기재되는 압축기에서는, 예를 들어 제1 압축실 및 제2 압축실에 있어서 가스의 흡입 및 토출이 동일한 타이밍에 행해지기 때문에, 제1 압축실과 제2 압축실을 접속하는 유로에는, 제1 압축실로부터 토출된 가스가 제2 압축실로 흡입될 때까지의 동안에, 일시적으로 제1 압축실로부터 토출된 가스를 저류하기 위한 부위(볼륨)가 필요해진다. 제2 압축실과 제3 압축실을 접속하는 유로 및 제4 압축실과 제5 압축실을 접속하는 유로에 대해서도 마찬가지이다.
이와 같이, 종래, 저압측의 압축실로부터 토출된 가스가 고압측의 압축실로 흡입될 때까지의 동안에, 압축실을 연결하는 접속부 내에 일시적으로 가스가 머무른다. 체류한 가스의 압력은 고단측 압축실의 흡입 압력보다 높아져서 동력 손실이 발생한다. 또한, 접속부 내의 압력 상승을 흡수하기 위해서 접속부 상에 볼륨을 마련하려고 하면, 접속부 상에 있어서의 부품 개수의 증대에 따라 가스의 누설 가능성을 높여버리게 된다. 스페이스 상의 제약 때문에 볼륨을 마련할 수 없는 경우도 있다.
본 발명의 목적은, 상기 과제를 감안하여 이루어진 것으로, 각 압축실끼리를 접속하는 접속부에 볼륨을 마련하는 것을 회피 가능한 압축기를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 국면에 관한 압축기는, 직선형으로 배열되는 적어도 2개의 압축실을 갖는 제1 실린더체와, 상기 적어도 2개의 압축실에 있어서 가스를 압축 가능한 제1 가압부와, 적어도 1개의 압축실을 갖는 제2 실린더체와, 상기 적어도 1개의 압축실에 있어서 상기 제1 가압부에 대하여 소정의 위상의 어긋남을 갖는 상태에서 상기 가스를 압축 가능한 제2 가압부와, 각 압축실끼리를 접속하는 접속부를 구비한다. 압축실 각각에 관해서, 각 압축실로부터 가스가 토출되는 타이밍이, 그 하나 고단측 압축실로 가스가 흡입되는 타이밍과 동일해지도록, 각 압축실이 배치되어 있다.
상술한 압축기는, 각 압축실끼리를 접속하는 접속부에 볼륨을 마련하는 것이 회피 가능하다.
상술한 압축기의 목적, 특징 및 이점은, 이하의 상세한 설명과 첨부 도면에 의해, 보다 명백해진다.
도 1은 제1 실시 형태의 압축기의 구성의 개략을 도시하는 도면이다.
도 2는 도 1에 도시하는 압축기의 각 압축부를 개략적으로 도시하는 단면도이다.
도 3은 각 압축부의 변형예를 개략적으로 도시하는 단면도이다.
도 4는 각 압축부의 변형예를 개략적으로 도시하는 단면도이다.
예시적인 압축기가, 도면을 참조하면서 상세하게 설명된다.
(제1 실시 형태)
제1 실시 형태의 압축기(1)에 대해서, 도 1 및 도 2를 참조하면서 설명한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 압축기(1)는, 도시 생략된 크랭크 샤프트와, 크랭크 케이스(20)와, 가스를 압축하는 제1 압축부(100)와, 가스를 압축하는 제2 압축부(200)와, 접속부(300)를 구비하고 있다. 압축 대상이 되는 가스는 예를 들어 수소이다. 본 실시 형태에서는 제1 압축부(100) 및 제2 압축부(200)는 중력 방향(도 1의 상하 방향)으로 뻗어 있다. 단, 제1 압축부(100) 및 제2 압축부(200)는 수평 방향 등으로 뻗어도 된다. 제1 압축부(100) 및 제2 압축부(200)가 수평 방향으로 뻗도록 배치되는 경우에는, 이들 수평면 내에 있어서의 방향은 서로 동일해도 되고, 서로 반대여도 된다. 후술하는 다른 실시 형태에 있어서도 마찬가지이다.
크랭크 케이스(20)는, 크랭크 샤프트를 보유 지지함과 함께 도 1의 상향으로 개구되는 상자 형상의 본체(22)와, 본체(22)의 개구를 막는 형상을 갖는 덮개부(24)를 갖고 있다.
제1 압축부(100)는, 제1 왕복 이동 변환부(110)와, 제1 실린더체(120)와, 제1 가압부(130)(도 2를 참조)를 갖고 있다.
제1 왕복 이동 변환부(110)는, 도시 생략된 크랭크 샤프트에 접속되어 있고, 크랭크 샤프트의 회전에 수반하여 크랭크 샤프트의 축방향에 대하여 직교하는 방향(도 1의 상하 방향)을 따라 직선형으로 왕복 운동한다.
제1 실린더체(120)는, 제1 저단 실린더(121)와, 제1 중단 실린더(123)와, 제1 고단 실린더(125)를 갖고 있다. 각 실린더(121, 123, 125)가 원통형이 되도록 각 실린더(121, 123, 125)의 내부는 가공되어 있다.
제1 저단 실린더(121)는, 덮개부(24)의 상부에 접속되어 있다. 도 2에 도시한 바와 같이, 제1 저단 실린더(121)는, 가장 저단의 압축실인 제1 압축실(121S)을 갖고 있다.
제1 중단 실린더(123)는, 제1 저단 실린더(121)의 상부에 접속되어 있다. 제1 중단 실린더(123)의 내경은, 제1 저단 실린더(121)의 내경보다 작게 설정되어 있다. 제1 중단 실린더(123)는, 제1 압축실(121S)보다 둘 고단측의 압축실인 제3 압축실(123S)를 갖고 있다. 제3 압축실(123S)의 체적은, 제1 압축실(121S)의 체적보다 작다.
제1 고단 실린더(125)는, 제1 중단 실린더(123)의 상부에 접속되어 있다. 제1 고단 실린더(125)의 내경은, 제1 중단 실린더(123)의 내경보다 작게 설정되어 있다. 제1 고단 실린더(125)는, 제3 압축실(123S)보다 둘 고단측의 압축실인 제5 압축실(125S)을 갖고 있다. 제5 압축실(125S)의 체적은, 제3 압축실(123S)의 체적보다 작다. 제1 실린더체(120)에서는, 3개의 압축실(121S, 123S, 125S)이 직선형으로 배열된다.
제1 가압부(130)는, 제1 저단 피스톤(131)과, 제1 중단 피스톤(133)과, 제1 고단 피스톤(135)을 갖는다. 제1 가압부(130)는, 제1 왕복 이동 변환부(110)에 접속되어 있다.
제1 저단 피스톤(131)은 원기둥형으로 형성되고, 제1 왕복 이동 변환부(110)의 제1 피스톤 로드(116)의 상단부에 접속되어 있다. 제1 저단 피스톤(131)은, 제1 저단 실린더(121) 내에 배치되어 있고, 제1 피스톤 로드(116)가 요동 방향(즉, 도 2의 상하 방향)에 있어서의 한쪽(도 2의 상측)으로 변위했을 때 제1 압축실(121S)에 있어서 가스를 압축한다.
제1 중단 피스톤(133)은 원기둥형으로 형성되고, 제1 저단 피스톤(131)의 상단부에 접속되어 있다. 제1 중단 피스톤(133)의 외경은, 제1 저단 피스톤(131)의 외경보다 작게 설정되어 있다. 제1 중단 피스톤(133)은, 제1 중단 실린더(123) 내에 배치되어 있고, 제1 중단 피스톤(133)이 미끄럼 이동 방향에 있어서의 한쪽(도 2의 상측)으로 변위했을 때 제3 압축실(123S)에 있어서 가스를 압축한다.
제1 고단 피스톤(135)은 원기둥형으로 형성되고, 제1 중단 피스톤(133)의 상단부에 접속되어 있다. 제1 고단 피스톤(135)의 외경은, 제1 중단 피스톤(133)의 외경보다 작게 설정되어 있다. 제1 고단 피스톤(135)은, 제1 고단 실린더(125) 내에 배치되어 있고, 제1 고단 피스톤(135)이 미끄럼 이동 방향에 있어서의 한쪽(도 2의 상측)으로 변위했을 때 제5 압축실(125S)에 있어서 가스를 압축한다.
제1 압축부(100)에서는, 각 피스톤(131, 133, 135)이 동시에 동일한 방향으로 미끄럼 이동함으로써, 제1 압축실(121S), 제3 압축실(123S) 및 제5 압축실(125S)에 있어서 동시에 가스를 압축 가능하다.
제2 압축부(200)는, 제2 왕복 이동 변환부(210)와, 제2 실린더체(220)와, 제2 가압부(230)를 갖고 있다.
제2 왕복 이동 변환부(210)는, 제1 왕복 이동 변환부(110)와 180도 위상이 어긋난 상태에서 크랭크 샤프트에 접속되어 있고, 크랭크 샤프트의 회전에 수반하여 크랭크 샤프트의 축방향에 대하여 직교하는 방향(도 1의 상하 방향)을 따라 직선형으로 왕복 운동한다. 또한, 제2 왕복 이동 변환부(210)의 제1 왕복 이동 변환부(110)에 대한 위상의 어긋남은 엄밀하게 180도일 필요는 없고, 수도 내지 수십도 어긋나 있어도 된다(다른 실시 형태에 있어서도 마찬가지임). 제2 왕복 이동 변환부(210)의 구조는, 기본적으로 제1 왕복 이동 변환부(110)의 구조와 동일하다.
제2 실린더체(220)는, 제2 저단 실린더(222)와, 제2 고단 실린더(224)를 갖고 있다. 각 실린더(222, 224)가 원통형이 되도록 각 실린더(222, 224)의 내부는 가공되어 있다. 제2 저단 실린더(222)는, 덮개부(24)의 상부에 접속되어 있다. 제2 저단 실린더(222)는 제2 압축실(222S)을 갖는다. 제2 압축실(222S)은 제1 압축실(121S)보다 하나 고단측의 압축실이다.
제2 고단 실린더(224)는, 제2 저단 실린더(222)의 상부에 접속되어 있다. 제2 고단 실린더(224)의 내경은, 제2 저단 실린더(222)의 내경보다 작게 설정되어 있다. 제2 고단 실린더(224)는, 제2 압축실(222S)의 체적보다 작은 제4 압축실(224S)을 갖는다. 제4 압축실(224S)은 제3 압축실(123S)보다 하나 고단측의 압축실이다. 제2 실린더체(220) 내에서는, 2개의 압축실(222S, 224S)이 직선형으로 배열되어 있다.
제2 가압부(230)는, 제2 왕복 이동 변환부(210)에 접속되어 있다. 제2 가압부(230)는, 제2 저단 피스톤(232)과, 제2 고단 피스톤(234)을 갖는다.
제2 저단 피스톤(232)은, 원기둥형으로 형성되고, 제2 왕복 이동 변환부(210)의 제2 피스톤 로드(216)의 상단부에 접속되어 있다. 제2 저단 피스톤(232)은, 제2 저단 실린더(222) 내에 배치되어 있고, 제2 저단 피스톤(232)이 미끄럼 이동 방향(도 2의 상하 방향)에 있어서의 한쪽(도 2의 상측)으로 변위했을 때 제2 압축실(222S)에 있어서 가스를 압축한다.
제2 고단 피스톤(234)은, 원기둥형으로 형성되고, 제2 저단 피스톤(232)의 상단부에 접속되어 있다. 제2 고단 피스톤(234)의 외경은, 제2 저단 피스톤(232)의 외경보다 작게 설정되어 있다. 제2 고단 피스톤(234)은, 제2 고단 실린더(224) 내에 배치되어 있고, 제2 고단 피스톤(234)이 미끄럼 이동 방향에 있어서의 한쪽(도 2의 상측)으로 변위했을 때 제4 압축실(224S)에 있어서 가스를 압축한다.
제2 압축부(200)에서는, 각 피스톤(232, 234)이 동시에 동일한 방향으로 미끄럼 이동함으로써, 제2 압축실(222S) 및 제4 압축실(224S)에 있어서 동시에 가스를 압축 가능하다.
접속부(300)는, 각 압축실끼리를 접속하고 있다. 구체적으로, 접속부(300)는, 제1 압축실(121S)과 제2 압축실(222S)을 접속하는 제1 접속 유로(301) 및 그 유로 상에 배치되어 가스를 냉각하는 도시 생략된 제1 가스 쿨러와, 제2 압축실(222S)과 제3 압축실(123S)을 접속하는 제2 접속 유로(302) 및 그 유로 상에 배치되어 가스를 냉각하는 도시 생략된 제2 가스 쿨러와, 제3 압축실(123S)과 제4 압축실(224S)을 접속하는 제3 접속 유로(303) 및 그 유로 상에 배치되어 가스를 냉각하는 도시 생략된 제3 가스 쿨러와, 제4 압축실(224S)과 제5 압축실(125S)을 접속하는 제4 접속 유로(304) 및 그 유로 상에 배치되어 가스를 냉각하는 도시 생략된 제4 가스 쿨러를 갖는다. 이에 의해, 제1 압축실(121S)로부터 제2 압축실(222S), 제3 압축실(123S), 제4 압축실(224S) 및 제5 압축실(125S)로 이어지는 가스의 유로가 형성된다.
이미 설명한 바와 같이, 제2 왕복 이동 변환부(210)의 위상은 제1 왕복 이동 변환부(110)의 위상과 180도 어긋나 있는 점에서, 제2 압축실(222S) 및 제4 압축실(224S)로 가스가 흡입되는 타이밍은, 제1 압축실(121S), 제3 압축실(123S) 및 제5 압축실(125S)로부터 가스가 토출되는 타이밍과 동일해진다. 또한, 제2 압축실(222S) 및 제4 압축실(224S)로부터 가스가 토출되는 타이밍은, 제1 압축실(121S), 제3 압축실(123S) 및 제5 압축실(125S)로 가스가 흡입되는 타이밍과 동일해진다. 이 때문에, 압축기(1)의 구동 시에는, 제1 압축실(121S)로 흡입된 가스는 압축된 후, 제1 압축실(121S)로부터 토출되는 것과 동일한 타이밍에 제2 압축실(222S)로 흡입된다. 제2 압축실(222S)로 흡입된 가스는 압축된 후, 제2 압축실(222S)로부터 토출되는 것과 동일한 타이밍에 제3 압축실(123S)로 흡입된다. 또한, 제3 압축실(123S) 내의 가스는 토출되는 것과 동일한 타이밍에 제4 압축실(224S)로 흡입된다. 제4 압축실(224S) 내의 가스는 토출되는 것과 동일한 타이밍에 제5 압축실(125S)로 흡입된다.
이상, 본 실시 형태의 압축기(1)에 대해서 설명했지만, 압축실 각각에 관해서, 각 압축실로부터 가스가 토출되는 타이밍이, 그 하나 고단측의 압축실로 가스가 흡입되는 타이밍과 동일해지도록 각 압축실이 배치되어 있다. 또한, 여기에서 말하는 「동일하다」라고 하는 용어는, 반드시 엄밀하게 동시라고 하는 의미로 파악할 필요는 없고, 가스의 토출의 동작과 흡입의 동작이 적어도 일부의 기간에 있어서 병행해서 행해진다고 하는 의미로서 파악해도 된다(다른 실시 형태에 있어서도 마찬가지임). 이에 의해, 가스를 접속부(300) 내에 일시적으로 축적할 필요가 없어져, 접속부(300)에 대한 볼륨의 설치를 회피하는 것이 가능해진다.
(제2 실시 형태)
이어서, 도 3을 참조하면서, 제2 실시 형태의 압축기(1)에 대해서 설명한다. 또한, 제2 실시 형태에서는, 제1 실시 형태와 다른 부분에 대해서만 설명을 행하고, 제1 실시 형태와 동일한 구조, 작용 및 효과의 설명은 생략한다.
본 실시 형태에서는, 제1 압축부(100)의 제1 실린더체(120)는, 제1 저단 실린더(122)와, 제1 고단 실린더(124)를 갖는다. 제2 압축부(200)의 제2 실린더체(220)는, 제2 저단 실린더(223)와, 제2 고단 실린더(225)를 갖는다.
제1 가압부(130)는, 제1 저단 피스톤(132)과, 제1 고단 피스톤(134)을 갖는다. 제1 저단 피스톤(132)은, 제1 저단 실린더(122) 내에 배치되어 있다. 제1 저단 실린더(122) 내에 있어서 제1 저단 피스톤(132)보다 도 3의 하측 공간이 제1 압축실(121S)로 되어 있고, 도 3의 상측 공간이 제1 압축실(121S)보다 하나 고단측의 압축실인 제2 압축실(122S)로 되어 있다. 제1 실린더체(120)에서는, 제1 저단 피스톤(132)이 요동 방향에 있어서의 한쪽(도 3의 하측)으로 변위했을 때 제1 압축실(121S) 내에서 가스를 압축한다. 제1 저단 피스톤(132)이 미끄럼 이동 방향에 있어서의 다른 쪽(도 3의 상측)으로 변위했을 때 제2 압축실(122S) 내에서 가스를 압축한다.
본 실시 형태에서는, 제1 저단 실린더(122) 중 제2 압축실(122S)을 구성하는 부위에는, 제1 저단 피스톤(132)의 상사점의 상부에 추가 클리어런스부(122a)가 마련되어 있다. 추가 클리어런스부(122a)의 내경은, 제1 저단 피스톤(132)의 외경보다 작아도 된다. 제1 저단 실린더(122)에서는, 제1 저단 피스톤(132)이 상사점에 위치했을 때 제2 압축실(122S) 내에 추가 클리어런스부(122a)의 클리어런스가 형성된다. 클리어런스가 마련됨으로써, 제2 압축실(122S)의 흡입 효율(체적 효율)이 작아져서, 제1 압축실(121S)로부터의 가스의 토출량과 제2 압축실(122S)에 대한 가스의 흡입량을 적절한 압력 범위에서(예를 들어, 제1 압축실(121S)에서의 압축비가 1.5 내지 4정도로) 밸런스시키는 것이 가능하게 된다. 흡입 효율은, 이하의 식에 의해 표현된다.
흡입 효율=100-클리어런스%×A
클리어런스%=클리어런스 체적/행정 체적×100
행정 체적=피스톤 면적×피스톤의 스트로크 … (1)
단, A는 가스의 압력, 온도 등의 상태에 따라 변화하는 값이다. 이 때문에, 클리어런스가 커질수록, 흡입 효율은 작아진다.
제1 고단 피스톤(134)은, 제1 저단 피스톤(132)의 상부에 접속되어 있고, 제1 고단 실린더(124) 내에 배치되어 있다. 제1 고단 실린더(124)는, 후술하는 제3 압축실(223S)보다 하나 고단측의 압축실인 제4 압축실(124S)을 갖는다. 제1 고단 피스톤(134)은 미끄럼 이동 방향에 있어서의 다른 쪽(도 3의 상측)으로 변위했을 때 제4 압축실(124S) 내에서 가스를 압축한다.
각 피스톤(132, 134)은 동시에 동일한 방향으로 미끄럼 이동하기 때문에 제2 압축실(122S) 및 제4 압축실(124S)에서는 가스가 동시에 압축된다. 또한, 제1 압축실(121S) 및 제2 압축실(122S)은 제1 저단 피스톤(132)의 양측에 형성되는 점에서, 제1 압축실(121S)의 흡입 및 토출의 타이밍은 각각, 제2 압축실(122S)에 있어서의 토출 및 흡입의 타이밍과 동일해진다.
제2 압축부(200)에서는, 제2 저단 실린더(223)가 제2 압축실(122S)보다 하나 고단측의 압축실인 제3 압축실(223S)을 갖고 있다. 제2 고단 실린더(225)는, 제2 저단 실린더(223)의 상부에 접속되고, 제4 압축실(124S)보다 하나 고단측의 압축실인 제5 압축실(225S)을 갖고 있다.
제2 가압부(230)는, 제2 저단 피스톤(233)과, 제2 고단 피스톤(235)을 갖는다. 제2 저단 피스톤(233)은, 미끄럼 이동 방향에 있어서의 다른 쪽(도 3의 상측)으로 변위했을 때 제3 압축실(223S) 내에서 가스를 압축한다. 제2 고단 피스톤(235)도 미끄럼 이동 방향에 있어서의 다른 쪽으로 변위했을 때 제5 압축실(225S) 내에서 가스를 압축한다. 제3 압축실(223S) 및 제5 압축실(225S)에서는 가스가 동시에 압축된다. 또한, 제2 왕복 이동 변환부(210)의 위상은 제1 왕복 이동 변환부(110)의 위상과 180도 어긋나 있고, 제2 가압부(230)가 제3 압축실(223S) 및 제5 압축실(225S)에 있어서 가스를 압축하는 것과 동시에, 제1 가압부(130)가 제1 압축실(121S)에 있어서 가스를 압축한다.
제1 압축실(121S)과 제2 압축실(122S) 사이, 제2 압축실(122S)과 제3 압축실(223S) 사이, 제3 압축실(223S)과 제4 압축실(124S) 사이, 및 제4 압축실(124S)와 제5 압축실(225S) 사이는 각각, 제1 내지 제4 접속 유로(301 내지 304)에 의해 접속된다. 이에 의해, 제1 압축실(121S)로부터 제2 압축실(122S), 제3 압축실(223S), 제4 압축실(124S) 및 제5 압축실(225S)로 이어지는 가스의 유로가 형성된다.
압축기(1)의 구동 시에는, 제1 압축실(121S)로 흡입된 가스는 압축된 후, 제1 압축실(121S)로부터 토출되는 것과 동일한 타이밍에 제2 압축실(122S)로 흡입된다. 제2 압축실(122S)로 흡입된 가스는 압축된 후, 제2 압축실(122S)로부터 토출되는 것과 동일한 타이밍에 제3 압축실(223S)로 흡입된다. 또한, 제3 압축실(223S) 내의 가스는 토출되는 것과 동일한 타이밍에 제4 압축실(124S)로 흡입된다. 제4 압축실(124S) 내의 가스는 토출되는 것과 동일한 타이밍에 제5 압축실(225S)로 흡입된다.
이상으로 설명한 바와 같이 이 실시 형태에 있어서도, 압축실의 각각에 관해서, 각 압축실로부터 가스가 토출되는 타이밍이, 그 하나 고단측의 압축실로 가스가 흡입되는 타이밍과 동일해지도록 각 압축실이 배치되어 있으므로, 접속부(300)에 대한 볼륨의 설치를 회피하는 것이 가능하게 된다.
또한, 단일의 제1 저단 실린더(122) 내에 2개의 압축실(121S, 122S)이 형성되므로, 각 압축실(121S, 122S)에 따른 2개의 실린더가 마련되는 경우에 비하여 제1 실린더체(120)가 소형화된다.
도 4는 도 3에 도시하는 압축기(1)의 다른 예를 나타내는 도면이다. 압축기(1)에서는 추가 클리어런스부(122a)가 생략된다. 제1 고단 피스톤(134)의 외경은 제1 왕복 이동 변환부(110)의 제1 피스톤 로드(116)의 외경보다 크게 설정된다. 제1 저단 실린더(122) 내에서는, 당김측(도 4에 있어서의 하측)의 행정 체적>밀기측(도 4에 있어서의 상측)의 행정 체적으로 되어 있다.
여기서, 상기 당김측 행정 체적에 관해서, 상술한 식 (1) 중의 피스톤 면적은 (제1 저단 피스톤(132)의 면적-제1 피스톤 로드(116)의 단면적)으로서 부여된다. 또한, 밀기측의 행정 체적에 관해서, 상기 식 (1)에 대응하는 피스톤 면적은 (제1 저단 피스톤(132)의 면적-제1 고단 피스톤(134)의 면적)으로서 부여되고, 당김측의 행정 체적에 관한 상기 피스톤 면적보다 작다.
이와 같이, 압축기(1)에서는, 제1 저단 피스톤(132)의 양측에서 행정 체적이 상이한 점에서, 1개의 제1 저단 실린더(122) 내에 있어서, 도 3의 하측 공간을 제1 압축실(121S)로 하고, 도 3의 상측 공간을 제2 압축실(122S)로 해서 사용하는 것이 가능하게 된다.
금회 개시된 실시 형태는 모든 점에서 예시이며 제한적인 것이 아니라고 생각되어야 한다. 본 발명의 범위는, 상기한 실시 형태의 설명이 아니고 특허 청구 범위에 의해 나타나고, 또한 특허 청구 범위와 균등의 의미 및 범위 내에서의 모든 변경이 포함된다.
예를 들어, 상기 실시 형태에서는, 도 3 및 도 4에 도시하는 실시 형태에 있어서, 제4 압축실(124S) 및 제5 압축실(225S)이 생략되어도 된다. 즉, 제1 실린더체(120)가 적어도 2개의 압축실을 갖고, 제2 실린더체(220)가 적어도 1개의 압축실을 갖는 구조이면, 각 압축실로부터 가스가 토출되는 타이밍이, 그 하나 고단측의 압축실로 가스가 흡입되는 타이밍과 동일해지도록 각 압축실을 배치하는 것이 가능하다. 마찬가지로, 도 2에 도시하는 실시 형태에 있어서도, 제4 압축실(224S) 및 제5 압축실(125S)이 생략되어도 된다.
제2 가압부(230)의 제1 가압부(130)에 대한 위상의 어긋남은 반드시 180도일 필요는 없고, 90도 내지 270도 사이에서 적절히 설정되어도 된다.
상술된 실시 형태에는, 주로 이하의 구성을 갖는 압축기가 포함된다.
상술한 실시 형태의 하나의 국면에 관한 압축기는, 직선형으로 배열되는 적어도 2개의 압축실을 갖는 제1 실린더체와, 상기 적어도 2개의 압축실에 있어서 가스를 압축 가능한 제1 가압부와, 적어도 1개의 압축실을 갖는 제2 실린더체와, 상기 적어도 1개의 압축실에 있어서 상기 제1 가압부에 대하여 소정의 위상의 어긋남을 갖는 상태에서 상기 가스를 압축 가능한 제2 가압부와, 각 압축실끼리를 접속하는 접속부를 구비한다. 압축실 각각에 관해서, 각 압축실로부터 가스가 토출되는 타이밍이, 그 하나 고단측의 압축실로 가스가 흡입되는 타이밍과 동일해지도록, 각 압축실이 배치되어 있다.
상기 구성에 따르면, 각 압축실로부터 가스가 토출되는 타이밍이, 그 하나 고단측의 압축실로 가스가 흡입되는 타이밍과 동일해지도록 각 압축실이 배치되어 있으므로, 접속부에 대한 볼륨의 설치를 회피하는 것이 가능하게 된다.
상기 구성에 관해서, 상기 제1 실린더체는, 상기 적어도 2개의 압축실 중 가장 저단측의 압축실인 제1 압축실을 갖는 제1 저단 실린더와, 상기 제1 압축실보다 둘 고단측의 압축실인 제3 압축실을 갖는 제1 중단 실린더를 포함해도 된다. 상기 제1 가압부는, 상기 제1 압축실 및 상기 제3 압축실에 있어서 동시에 상기 가스를 압축 가능해도 된다. 상기 제2 실린더체는, 상기 적어도 1개의 압축실로서 상기 제1 압축실보다 하나 고단측의 압축실인 제2 압축실을 갖는 제2 저단 실린더를 포함해도 된다. 상기 접속부는, 상기 제1 압축실과 상기 제2 압축실을 접속하는 제1 접속 유로와, 상기 제2 압축실과 상기 제3 압축실을 접속하는 제2 접속 유로를 포함해도 된다.
상기 구성에 따르면, 제1 압축실로부터 제1 접속 유로로 가스가 토출되는 타이밍이 제1 접속 유로로부터 제2 압축실로 가스가 흡입되는 타이밍과 동일해진다. 이에 더하여, 제2 압축실로부터 제2 접속 유로로 가스가 토출되는 타이밍이 제2 접속 유로로부터 제3 압축실로 가스가 흡입되는 타이밍과 동일해진다. 따라서, 제1 접속 유로 및 제2 접속 유로에 대한 볼륨의 설치를 회피하는 것이 가능하게 된다.
상기 구성에 관해서, 상기 제2 실린더체는, 상기 제2 압축실과 직선형으로 배열되도록 배치되고 또한 상기 제3 압축실보다 하나 고단측의 압축실인 제4 압축실을 갖는 제2 고단 실린더를 더 포함해도 된다. 상기 제2 가압부는, 상기 제2 압축실 및 상기 제4 압축실에 있어서 동시에 상기 가스를 압축 가능해도 된다. 상기 접속부는, 상기 제3 압축실과 상기 제4 압축실을 접속하는 제3 접속 유로를 더 포함해도 된다.
상기 구성에 따르면, 제3 압축실로부터 제3 접속 유로로 가스가 토출되는 타이밍이 제3 접속 유로로부터 제4 압축실로 가스가 흡입되는 타이밍과 동일해진다. 따라서, 제3 접속 유로에 대한 볼륨의 설치를 회피하면서 제4 압축실에 있어서 또한 가스를 압축하는 것이 가능하게 된다.
상기 구성에 관해서, 상기 제1 실린더체는, 상기 제3 압축실과 직선형으로 배열되도록 배치되고 또한 상기 제4 압축실보다 하나 고단측의 압축실인 제5 압축실을 갖는 제1 고단 실린더를 더 포함해도 된다. 상기 제1 가압부는, 상기 제1 압축실, 상기 제3 압축실 및 상기 제5 압축실에 있어서 동시에 상기 가스를 압축 가능해도 된다. 상기 접속부는, 상기 제4 압축실과 상기 제5 압축실을 접속하는 제4 접속 유로를 더 포함해도 된다.
상기 구성에 따르면, 제4 압축실로부터 제4 접속 유로로 가스가 토출되는 타이밍이 제4 접속 유로로부터 제5 압축실로 가스가 흡입되는 타이밍과 동일해진다. 따라서, 제4 접속 유로에 대한 볼륨의 설치를 회피하면서 제5 압축실에 있어서 또한 가스를 압축하는 것이 가능하게 된다.
상기 구성에 관해서, 상기 제1 실린더체는, 상기 적어도 2개의 압축실 중 가장 저단측의 압축실인 제1 압축실 및 상기 제1 압축실보다 하나 고단측의 압축실인 제2 압축실을 갖는 제1 저단 실린더를 포함해도 된다. 상기 제1 가압부는, 상기 제1 저단 실린더 내에 있어서 미끄럼 이동 방향에 있어서의 한쪽으로 변위했을 때 상기 제1 압축실 내에서 상기 가스를 압축함과 함께, 상기 미끄럼 이동 방향에 있어서의 다른 쪽으로 변위했을 때 상기 제2 압축실 내에서 상기 가스를 압축해도 된다. 상기 제2 실린더체는, 상기 적어도 1개의 압축실로서 상기 제2 압축실보다 하나 고단측의 압축실인 제3 압축실을 갖는 제2 저단 실린더를 포함해도 된다. 상기 제2 가압부는, 상기 제1 가압부가 상기 제1 압축실에 있어서 상기 가스를 압축하는 것과 동시에 상기 제3 압축실 내에서 상기 가스를 압축해도 된다. 상기 접속부는, 상기 제1 압축실과 상기 제2 압축실을 접속하는 제1 접속 유로와, 상기 제2 압축실과 상기 제3 압축실을 접속하는 제2 접속 유로를 포함해도 된다.
상기 구성에 따르면, 제1 압축실로부터 제1 접속 유로로 가스가 토출되는 타이밍이 제1 접속 유로로부터 제2 압축실로 가스가 흡입되는 타이밍과 동일해진다. 이에 더하여, 제2 압축실로부터 제2 접속 유로로 가스가 토출되는 타이밍이 제2 접속 유로로부터 제3 압축실로 가스가 흡입되는 타이밍과 동일해진다. 따라서, 제1 접속 유로 및 제2 접속 유로에 대한 볼륨의 설치를 회피하는 것이 가능하게 된다. 게다가, 단일의 제1 저단 실린더 내에 2개의 압축실이 형성되므로, 각 압축실에 따른 2개의 실린더가 마련되는 경우에 비해 제1 실린더체가 소형화된다.
상기 구성에 관해서, 상기 제1 실린더체는, 상기 제2 압축실과 직선형으로 배열되도록 배치되고 또한 상기 제3 압축실보다 하나 고단측의 압축실인 제4 압축실을 갖는 제1 고단 실린더를 더 포함해도 된다. 상기 제1 가압부는, 상기 제2 압축실 및 상기 제4 압축실에 있어서 동시에 상기 가스를 압축 가능해도 된다. 상기 접속부는, 상기 제3 압축실과 상기 제4 압축실을 접속하는 제3 접속 유로를 더 포함해도 된다.
상기 구성에 따르면, 제3 압축실로부터 제3 접속 유로로 가스가 토출되는 타이밍이 제3 접속 유로로부터 제4 압축실로 가스가 흡입되는 타이밍과 동일해진다. 따라서, 제3 접속 유로에 대한 볼륨의 설치를 회피하면서 제4 압축실에 있어서 더욱 가스를 압축하는 것이 가능하게 된다.
상기 구성에 관해서, 상기 제2 실린더체는, 상기 제3 압축실과 직선형으로 배열되도록 배치되고 또한 상기 제4 압축실보다 하나 고단측의 압축실인 제5 압축실을 갖는 제2 고단 실린더를 더 포함해도 된다. 상기 제2 가압부는, 상기 제3 압축실 및 상기 제5 압축실에 있어서 동시에 상기 가스를 압축 가능해도 된다. 상기 접속부는, 상기 제4 압축실과 상기 제5 압축실을 접속하는 제4 접속 유로를 더 포함해도 된다.
상기 구성에 따르면, 제4 압축실로부터 제4 접속 유로로 가스가 토출되는 타이밍이 제4 접속 유로로부터 제5 압축실로 가스가 흡입되는 타이밍과 동일해진다. 따라서, 제4 접속 유로에 대한 볼륨의 설치를 회피하면서 제5 압축실에 있어서 더욱 가스를 압축하는 것이 가능하게 된다.
상술한 기술은, 압축된 가스를 필요로 하는 기술 분야에 적합하게 이용된다.

Claims (7)

  1. 압축기이며,
    직선형으로 배열되는 적어도 2개의 압축실을 갖는 제1 실린더체와,
    상기 적어도 2개의 압축실에 있어서 가스를 압축 가능한 제1 가압부와,
    적어도 1개의 압축실을 갖는 제2 실린더체와,
    상기 적어도 1개의 압축실에 있어서 상기 제1 가압부에 대하여 소정의 위상의 어긋남을 갖는 상태에서 상기 가스를 압축 가능한 제2 가압부와,
    각 압축실끼리를 접속하는 접속부를 구비하고,
    압축실 각각에 관해서, 각 압축실로부터 가스가 토출되는 타이밍이, 그 하나 고단측의 압축실로 가스가 흡입되는 타이밍과 동일해지도록, 각 압축실이 배치되어 있는, 압축기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 실린더체는,
    상기 적어도 2개의 압축실 중 가장 저단측의 압축실인 제1 압축실을 갖는 제1 저단 실린더와,
    상기 제1 압축실보다 둘 고단측의 압축실인 제3 압축실을 갖는 제1 중단 실린더를 포함하고,
    상기 제1 가압부는, 상기 제1 압축실 및 상기 제3 압축실에 있어서 동시에 상기 가스를 압축 가능하고,
    상기 제2 실린더체는, 상기 적어도 1개의 압축실로서 상기 제1 압축실보다 하나 고단측의 압축실인 제2 압축실을 갖는 제2 저단 실린더를 포함하고,
    상기 접속부는,
    상기 제1 압축실과 상기 제2 압축실을 접속하는 제1 접속 유로와,
    상기 제2 압축실과 상기 제3 압축실을 접속하는 제2 접속 유로를 포함하는, 압축기.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제2 실린더체는, 상기 제2 압축실과 직선형으로 배열되도록 배치되고 또한 상기 제3 압축실보다 하나 고단측의 압축실인 제4 압축실을 갖는 제2 고단 실린더를 더 포함하고,
    상기 제2 가압부는 상기 제2 압축실 및 상기 제4 압축실에 있어서 동시에 상기 가스를 압축 가능하고,
    상기 접속부는, 상기 제3 압축실과 상기 제4 압축실을 접속하는 제3 접속 유로를 더 포함하는, 압축기.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 실린더체는, 상기 제3 압축실과 직선형으로 배열되도록 배치되고 또한 상기 제4 압축실보다 하나 고단측의 압축실인 제5 압축실을 갖는 제1 고단 실린더를 더 포함하고,
    상기 제1 가압부는, 상기 제1 압축실, 상기 제3 압축실 및 상기 제5 압축실에 있어서 동시에 상기 가스를 압축 가능하고,
    상기 접속부는, 상기 제4 압축실과 상기 제5 압축실을 접속하는 제4 접속 유로를 더 포함하는, 압축기.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 실린더체는, 상기 적어도 2개의 압축실 중 가장 저단측의 압축실인 제1 압축실 및 상기 제1 압축실보다 하나 고단측의 압축실인 제2 압축실을 갖는 제1 저단 실린더를 포함하고,
    상기 제1 가압부는, 상기 제1 저단 실린더 내에 있어서 미끄럼 이동 방향에 있어서의 한쪽으로 변위했을 때 상기 제1 압축실 내에서 상기 가스를 압축함과 함께, 상기 미끄럼 이동 방향에 있어서의 다른 쪽으로 변위했을 때 상기 제2 압축실 내에서 상기 가스를 압축하고,
    상기 제2 실린더체는, 상기 적어도 1개의 압축실로서 상기 제2 압축실보다 하나 고단측의 압축실인 제3 압축실을 갖는 제2 저단 실린더를 포함하고,
    상기 제2 가압부는, 상기 제1 가압부가 상기 제1 압축실에 있어서 상기 가스를 압축함과 동시에 상기 제3 압축실 내에서 상기 가스를 압축하고,
    상기 접속부는,
    상기 제1 압축실과 상기 제2 압축실을 접속하는 제1 접속 유로와,
    상기 제2 압축실과 상기 제3 압축실을 접속하는 제2 접속 유로를 포함하는, 압축기.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 실린더체는, 상기 제2 압축실과 직선형으로 배열되도록 배치되고 또한 상기 제3 압축실보다 하나 고단측의 압축실인 제4 압축실을 갖는 제1 고단 실린더를 더 포함하고,
    상기 제1 가압부는, 상기 제2 압축실 및 상기 제4 압축실에 있어서 동시에 상기 가스를 압축 가능하고,
    상기 접속부는, 상기 제3 압축실과 상기 제4 압축실을 접속하는 제3 접속 유로를 더 포함하는, 압축기.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제2 실린더체는, 상기 제3 압축실과 직선형으로 배열되도록 배치되고 또한 상기 제4 압축실보다 하나 고단측의 압축실인 제5 압축실을 갖는 제2 고단 실린더를 더 포함하고,
    상기 제2 가압부는, 상기 제3 압축실 및 상기 제5 압축실에 있어서 동시에 상기 가스를 압축 가능하고,
    상기 접속부는, 상기 제4 압축실과 상기 제5 압축실을 접속하는 제4 접속 유로를 더 포함하는, 압축기.
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