往复运动压缩机

文档序号:1866070 发布日期:2021-11-19 浏览:33次 >En<

阅读说明:本技术 往复运动压缩机 (Reciprocating compressor ) 是由 鹈饲幸治 松原洋辅 于 2020-02-10 设计创作,主要内容包括:往复运动压缩机(1A)具备:压缩部(2),其通过活塞(6)压缩经由吸入阀(36)吸入到缸体(4)的气体,并且经由排出阀(51)排出被压缩的气体;活塞驱动部(3),其经由与活塞(6)连结的活塞杆(9),对活塞(6)提供使活塞(6)往复运动的力;以及壳体(17),其收容压缩部(2),在压缩部(2)的周围形成真空区域。(A reciprocating compressor (1A) is provided with: a compression unit (2) that compresses gas, which is sucked into the cylinder (4) via a suction valve (36), by a piston (6), and discharges the compressed gas via a discharge valve (51); a piston drive unit (3) that provides a force for reciprocating the piston (6) to the piston (6) via a piston rod (9) connected to the piston (6); and a housing (17) that houses the compression section (2) and forms a vacuum region around the compression section (2).)

往复运动压缩机

技术领域

本公开涉及往复运动压缩机。

背景技术

为了储藏或输送,液化后的气体收容于罐。气体的液化温度一般比大气温度低。因此,收容于罐的液化气体因向罐输入的热而在罐的内部气化。气化后的气体被称为所谓的蒸发气体(BOG:Boil Off Gas)。气化后的气体(BOG)提高罐的内部压力。因此,通过压缩气化后的气体,而将罐的内部压力控制在规定值。另外,将压缩后的气化的气体向其它设备压送。

专利文献1公开压力控制设备。该设备控制储藏低温液化气体的罐的内部压力。该设备具备BOG压缩机,BOG压缩机将气化气体压缩至所希望的压力。专利文献1例示了作为BOG压缩机的往复运动压缩机。

专利文献1:日本特开2008-232351号公报

近年来,作为新能源,氢受到关注。假设在将氢利用为能源的情况下,也如天然气那样,在储藏以及输送时,使氢成为液化的状态。但是,氢的液化温度比空气的液化温度低。因此,若将将天然气等作为对象的往复运动压缩机之类的设备保持原样地应用于氢,则有可能产生由极低温的液体氢引起的不好状况。例如,在被供给液体氢的装置的周边产生液化空气。

发明内容

因此,本公开说明能够抑制液化空气产生的往复运动压缩机。

作为本公开的一个方式的往复运动压缩机具备:压缩部,其通过活塞压缩经由吸入阀吸入到缸体的气体,并且经由排出阀排出被压缩的气体;活塞驱动部,其经由与活塞连结的杆对活塞提供使活塞往复运动的力;以及容器部,其收容压缩部,在压缩部的周围形成真空区域。

作为本公开的一个方式的往复运动压缩机能够抑制液化空气的产生。

附图说明

图1是具有实施方式的往复运动压缩机的BOG压缩系统的简图。

图2是往复运动压缩机的剖面的从侧面观察的图。

图3是往复运动压缩机的剖面的从正面观察的图。

图4是放大图2的一部分示出的剖视图。

图5是表示吸入机构的剖视图。

具体实施方式

作为本公开的一个方式的往复运动压缩机具备:压缩部,其通过活塞压缩经由吸入阀吸入到缸体的气体,并且经由排出阀排出被压缩的气体;活塞驱动部,其经由与活塞连结的杆对活塞提供使活塞往复运动的力;以及容器部,其收容压缩部,在压缩部的周围形成真空区域。

往复运动压缩机的压缩气体的压缩部收容于容器部。容器部在压缩部的周围形成真空区域。其结果是,压缩部通过真空区域相对于外部区域绝热。即,即便在对压缩部提供了极低温的气体的情况下,也不过度冷却往复运动压缩机的周边区域。因此,能够抑制液化空气的产生。

在一个方式中也可以为,容器部具有形成真空区域的壳体、和配置于壳体与缸体之间的缸体保持部。缸体的侧面也可以从壳体的与缸体的侧面面对的内表面离开。缸体保持部的第一端部也可以设置于缸体的侧面。缸体保持部的第二端部也可以设置于壳体的内表面。根据上述结构,能够适当地支承缸体。其结果是,能够承受由活塞的往复运动引起的振动。

一个方式的往复运动压缩机也可以还具备配置于活塞驱动部与容器部之间且收容杆的中间筒部、和配置于压缩部与中间筒部之间的热阻部。根据上述结构,能够使压缩部与中间筒部之间绝热。其结果是,即便在对压缩部供给了极低温的气体的情况下,也能抑制压缩部的热的影响波及至中间筒部。即,即便在对压缩部提供了极低温的气体的情况下,也不过度冷却中间筒部。因此,能够抑制液化空气的产生。

在一个方式中也可以为,吸入阀设置于缸体,能够根据缸体的内部压力而切换允许气体向缸体进出的开放形态、和禁止气体的进出的关闭形态彼此,还具备卸压器,该卸压器配置于容器部的外表面侧,且接受压缩气体的提供而将吸入阀的关闭形态强制切换为开放形态。卸压器配置于容器部之外。容器部之外的部分相对于压缩部绝热。因此,卸压器不受压缩部的热的影响。其结果是,卸压器能够可靠地动作。

一个方式的往复运动压缩机也可以还具备配置于活塞驱动部与容器部之间且收容杆的中间筒部。中间筒部也可以形成第一中间室、第二中间室以及第三中间室。第一中间室、第二中间室以及第三中间室也可以在从活塞驱动部朝向容器部的方向上按照第一中间室、第二中间室以及第三中间室的顺序配置。第一中间室的内部压力也可以比第二中间室以及第三中间室的内部压力高。根据上述结构,在压缩部与活塞驱动部之间形成第一中间室、第二中间室以及第三中间室。而且,设置于活塞驱动部侧的第一中间室的内部压力比第二中间室以及第三中间室高。其结果是,能够通过该压力差抑制气体从压缩部向活塞驱动部泄漏。因此,抑制极低温的气体的泄漏。其结果是,能够使活塞驱动部可靠地动作。

在一个方式中也可以为,气体的液化温度比氧的液化温度或者氮的液化温度低。一个方式的往复运动压缩机能够适当地应用于这种气体。

以下,参照附图详细说明用于实施本公开的往复运动压缩机的方式。在附图的说明中,对相同的要素标注相同的附图标记,省略重复说明。

图1是表示具有往复运动压缩机1A、1B的蒸发气体压缩系统。蒸发气体压缩系统在以下的说明中称为“BOG压缩系统100”。BOG压缩系统100设置于将氢作为对象的接收基地以及储藏基地等。储藏基地具备储藏液体氢的罐。在该罐的内部,因液体氢的气化,而产生氢气。BOG压缩系统100用于该氢气的压缩。

此外,在以下的说明中,例示BOG压缩系统100将氢气作为对象的情况。但是,成为BOG压缩系统100的对象的气体不限定于氢气。BOG压缩系统100也能应用于天然气、丙烷气体之类的气体燃料。即,BOG压缩系统100能够应用于产生BOG的系统。具体而言,BOG压缩系统100能够适当地利用于将具有比空气的液化温度低的液化温度的气体作为对象的系统。空气主要含有氧和氮。因此,BOG压缩系统100能够适当地利用于将具有比氧的液化温度或者氮的液化温度低的液化温度的气体作为对象的系统。作为这种气体,举出上述氢以及氦等。在本公开中,“气体”这一单纯的记载,在广义上是指天然气等也包含在内的气体燃料。并且,“气体”这一记载,在狭义上是指气体燃料之中的具有比空气的液化温度低的液化温度的氢气等。

BOG压缩系统100具有两台往复运动压缩机1A、1B。一方的往复运动压缩机1A例如从罐吸入氢气。接下来,往复运动压缩机1A压缩吸入的氢气。而且,往复运动压缩机1A向另一方的往复运动压缩机1B提供压缩后的氢气。另一方的往复运动压缩机1B在进一步压缩氢气之后将其排出。即,BOG压缩系统100是将在一方的往复运动压缩机1A中压缩了的气体在另一方的往复运动压缩机1B中进一步压缩的两级式压缩系统。往复运动压缩机1A、1B具有压缩部2和活塞驱动部3。此外,BOG压缩系统100所具有的往复运动压缩机的数量可以根据BOG压缩系统100所要求的性能适当地选择。例如,BOG压缩系统100也可以为具备三台往复运动压缩机的三级式,还可以为具备四台往复运动压缩机的四级式。并且,例如,BOG压缩系统100也可以为具备四台往复运动压缩机的三级式。

往复运动压缩机1A、1B仅配置不同,彼此的详细结构共通。以下,针对一方的往复运动压缩机1A(纸面左侧)进行详细说明,省略对另一方的往复运动压缩机1B(纸面右侧)的说明。

压缩部2具有缸体4、活塞6、吸入机构7和排出机构8。缸体4以及活塞6形成压缩气体的压缩空间P1、P2。例如,压缩部2具有两个压缩空间P1、P2。吸入机构7以及排出机构8被设置为能够向各个压缩空间P1、P2吸入气体以及能够排出气体。在活塞6连结有活塞杆9的端部。活塞杆9的另一端部与活塞驱动部3连结。

活塞驱动部3具有曲轴11。曲轴11将从驱动源12提供的旋转运动变换为活塞杆9的往复运动。活塞驱动部3除了具有曲轴11之外,还具有曲柄箱13、十字头14和连杆16。

如图2所示,往复运动压缩机1A除了具有压缩部2以及活塞驱动部3之外,还具有容器部15、中间筒部18和壳体隔热件19。

压缩部2的缸体4的形状可以根据所要求的性能、条件而适当地选择。例如,缸体4的形状可以为立方体或者圆筒。在本公开中,将缸体4的形状设为立方体进行说明。缸体4配置为缸体4的中心轴线沿着水平方向。缸体末端部4a具有开口。开口被盖4H气密地封闭。也可以在盖4H设置有间隙阀。缸体基端部4b固定于容器部15。更详细而言,在缸体基端部4b与容器部15之间夹入有壳体隔热件19(热阻部)。该壳体隔热件19抑制缸体4与容器部15之间的热的移动。作为壳体隔热件19,例如可以使用玻璃纤维强化树脂之类的用于隔热的纤维强化树脂。

容器部15具有壳体17和缸体支架21。壳体17形成收容压缩部2的收容空间S。收容空间S被减压,处于所谓的真空状态。在容器部15连接有未图示的真空泵。真空泵在往复运动压缩机1A的运行中根据需要工作。真空泵的抽真空动作既可以是连续的,也可以是间歇的。真空状态是指壳体17的内部压力比大气压低。即,在定义真空状态时,对具体的内部压力的值以及真空度没有特别限制。壳体17所形成的收容空间S使压缩部2相对于大气环境绝热。因此,壳体17在压缩部2的周围形成隔热部。总之,所谓收容空间S的真空状态,只要是能够发挥所希望的隔热效果的状态即可。

此外,在本公开中,例示出在往复运动压缩机1A、1B分别设置容器部15的结构。例如,容器部15无需设置于BOG压缩系统100所具备的全部往复运动压缩机1A、1B。例如,在BOG压缩系统100中,也可以设为仅初级的往复运动压缩机1A具备容器部15,在往复运动压缩机1B中省略容器部15。

壳体17的形状例如为圆筒。壳体17具有壳体末端部17a、壳体基端部17b和壳体周壁17c。由壳体末端部17a、壳体基端部17b以及壳体周壁17c围起的空间是收容空间S。壳体基端部17b经由壳体隔热件19固定于缸体4。壳体17的轴线方向的长度比缸体4的轴线方向的长度长。因此,在壳体末端部17a与缸体末端部4a之间形成有缝隙。壳体17的直径比缸体4的高度以及宽度大。而且,缸体4的中心轴线与壳体17的中心轴线大致重叠。因此,在壳体周壁17c与缸体上表面4c之间也形成有缝隙。相同地,在壳体周壁17c与缸体下表面4d之间也形成有缝隙。这些缝隙是在缸体4的周围形成的真空区域。

缸体基端部4b固定于壳体17。这样的话,缸体末端部4a、缸体上表面4c以及缸体下表面4d从壳体17离开。该状态是将缸体基端部4b作为支承端的悬臂梁状态。因此,通过缸体支架21支承缸体4的末端侧。

在缸体4的末端部配置有缸体支架21。缸体支架21在铅垂方向支承缸体4的末端部。缸体支架21具有容器外支架26、下容器内支架27A和上容器内支架27B。上述容器外支架26、下容器内支架27A以及上容器内支架27B配置于沿着铅垂方向的同一基准线上。其中,所谓该“配置于同一基准线上”,并非是限定为容器外支架26、下容器内支架27A以及上容器内支架27B的轴线与共通的基准轴线严格一致的结构。只要容器外支架26、下容器内支架27A以及上容器内支架27B被配置为能够将缸体4的重量适当地传递至基础200即可。

容器外支架26配置于壳体17的外部。更详细而言,容器外支架26配置于壳体周壁17c的外周面与基础200之间。换言之,容器外支架26的上端固定于壳体周壁17c的外周面。容器外支架26的下端固定于基础200。

下容器内支架27A配置于壳体17的内部。更详细而言,下容器内支架27A配置于壳体周壁17c的内周面与缸体下表面4d之间。下容器内支架27A隔着壳体周壁17c配置于容器外支架26之上。根据该构造,压缩部2的重量经由下容器内支架27A、壳体周壁17c以及容器外支架26传递至基础200。

如图3所示,下容器内支架27A具有外周台座28(第二端部)、内周台座29(第一端部)和弹性部31。外周台座28固定于壳体周壁17c的内周面。内周台座29固定于缸体下表面4d。弹性部31被夹入外周台座28与内周台座29之间。弹性部31允许内周台座29相对于外周台座28的相对移动。例如,弹性部31允许内周台座29相对于外周台座28的向垂直方向的移动。

内周台座29具有台座基部32和台座连结部33。台座基部32固定于缸体下表面4d。台座连结部33固定于弹性部31。台座基部32以及台座连结部33中的至少一方也可以是隔热部件。例如,也可以将台座连结部33的整体或者一部分由隔热树脂材料构成。台座基部32与台座连结部33的连接部分未被相互固定。具体而言,台座基部32的基部主表面32s与台座连结部33的连结主表面33s接触。而且,基部主表面32s的剖面形状为三角形。基部主表面32s的棱线沿活塞6的移动方向延伸。连结主表面33s的剖面呈谷状。根据该结构,台座连结部33能够相对于台座基部32沿活塞6的移动方向相对地移动。

因活塞6的往复运动,而产生台座基部32相对于台座连结部33的振动。而且,能够通过基部主表面32s与连结主表面33s之间的摩擦而减少该振动。更详细而言,下容器内支架27A追随于缸体4的相对移动。而且,缸体4的重量适当地作用于下容器内支架27A。其结果是,能够获得按压力以及摩擦力。因此,由活塞6的动作引起的沿往复运动方向的振动得到抑制。

并且,通过允许该相对移动,能够容许由压缩部2的温度与容器部15的温度差引起的热变形。例如,若对压缩部2提供氢气,则缸体4被冷却从而可能在活塞6的移动方向收缩。即,压缩部2与容器部15的相对位置关系变化。在下容器内支架27A中,缸体4侧的台座基部32能够相对于壳体17侧的台座连结部33移动。因此,缸体4的变形通过台座基部32相对于台座连结部33的相对移动而被允许。因此,往复运动压缩机1A能够减少因温度差引起的热变形而产生不必要的应力。另外,根据由压缩部2的温度与容器部15的温度差引起的热变形,在与活塞6的移动方向交叉的方向(例如垂直方向)也产生相对位置关系的变化。该方向的变化通过弹性部31来允许。

此外,台座基部32以及台座连结部33的结构不限定于上述结构。更详细而言,基部主表面32s与连结主表面33s的结构不限定于上述结构。例如,也可以使基部主表面与连结主表面的凹凸的关系相反。另外,也可以为,基部主表面是凸状的曲面,连结主表面是凹状的曲面。并且,基部主表面以及连结主表面也可以具有引导构造。具体而言,也可以在台座基部与台座连结部的连接部分设置有沿轴线方向延伸的引导构造。在台座基部设置有至少一个脊。另一方面,在台座连结部设置有至少一个引导槽。脊的剖面形状与引导槽的剖面形状大致相同,脊被嵌入引导槽。于是,脊能够在轴线方向滑动。另一方面,脊无法在与轴线方向交叉的方向移动。

对下容器内支架27A以及容器外支架26支承压缩部2的重量已经进行了叙述。即,下容器内支架27A构成缸体保持部。壳体17的内部被减压。因此,由大气压引起的外力作用于壳体17。例如,该外力作用于压扁壳体周壁17c的方向。因此,作为与该外力对抗的部件,不仅设置有下容器内支架27A,还设置有上容器内支架27B。与上述下容器内支架27A相同,上容器内支架27B也是通过弹性体的按压力,还发挥抑制由活塞6的动作引起的振动的功能。

上容器内支架27B配置于壳体17的内部。更详细而言,上容器内支架27B配置于壳体周壁17c的内周面与缸体上表面4c之间。与下容器内支架27A相同,上容器内支架27B配置于容器外支架26的上方。此外,上容器内支架27B的结构与下容器内支架27A相同。因此,省略对上容器内支架27B的详细说明。

除缸体4、活塞6、吸入机构7以及排出机构8之外,压缩部2还具有活塞杆密封件22。

如图4所示,活塞杆密封件22的一部分配置于在缸体基端部4b具有开口的密封件孔4p。活塞杆密封件22允许活塞杆9相对于缸体4的往复运动。另外,活塞杆密封件22保持压缩空间P1、P2的气密。活塞杆密封件22作为抑制气体从缸体4漏泄的密封部发挥功能。

活塞杆密封件22具有多个密封件单元23A、23B、23C和隔热环24。密封件单元23A、23B、23C具有一个密封件壳体23h和至少一个密封件环23r。密封件环23r的材质、形状以及数量可以根据活塞杆密封件22所要求的密封性能而适当地选择。作为密封件环23r的材料,例如也可以使用特氟龙(注册商标)。而且,密封件单元23A、23B、23C在其轴线方向被层叠,构成活塞杆密封件22。在该层叠构造中,不仅包含密封件单元23A、23B、23C,还包含隔热环24。

密封件单元23A配置于缸体4的密封件孔4p。上述密封件单元23A可以说是配置于壳体17的内部。这里提及的“壳体17的内部”换言之是指受气体温度的影响的部分。即,密封件单元23A暴露于极低温的环境。

另一方面,密封件单元23B、23C配置于密封件孔4p的外部。密封件单元23B也可以视为壳体17的一部分。密封件单元23C也可以视为中间筒部18的一部分。密封件单元23B、23C配置于壳体17的外部。这里提及的“壳体17的外部”换言之是指难以受气体温度的影响的部分。即,密封件单元23B、23C相对于极低温的环境绝缘。

上述“壳体17的内部”和“壳体17的外部”能够通过隔热环24区分。即,配置于“壳体17的内部”的密封件单元23A配置于比隔热环24靠缸体4侧的位置。配置于“壳体17的外部”的密封件单元23B、23C配置于比隔热环24靠中间筒部18侧的位置。在图4的示例中,隔热环24是壳体隔热件19的一部分。即,隔热环24配置于缸体基端部4b与壳体17之间。此外,隔热环24也可以是相对于壳体隔热件19独立的其它部件。在该情况下,也可以将隔热环24配置于缸体4的密封件孔4p。

如图2所示,吸入机构7将气体引导至缸体4的内部。作为一个例子,要被吸入的气体是负245℃的氢气。吸入机构7具有伸缩接头34、吸入阀36和卸压器(unloader)38(参照图5)。伸缩接头34配置于缸体4与壳体17之间。更详细而言,伸缩接头34的一端与壳体17的吸入盖17N连接。伸缩接头34的另一端与缸体上表面4c连接。在伸缩接头34的内部设置有构成气体路径的孔34h。孔34h与设置于缸体4的气体导入孔4n相连。在气体导入孔4n设置有吸入阀36。吸入阀36根据压缩空间P1、P2的内部压力而切换允许吸入气体的状态(开放形态)和不允许吸入气体的状态(关闭形态)彼此。

如图5所示,吸入阀36根据缸体4的内部压力而开放或者关闭气体流路。吸入阀36具有阀支承件39、阀板41和阀座42。阀支承件39、阀板41以及阀座42构成控制阀。阀板41配置于阀支承件39与阀座42之间,能够在它们之间移动。在阀板41处于与阀座42接触的状态时,吸入阀36处于关闭形态。另一方面,在阀板41处于与阀支承件39接触的状态时,吸入阀36处于开放形态。开放形态和关闭形态根据压缩空间P1、P2的内部压力而切换。例如,吸入阀36在压缩空间P1、P2的内部压力降低时(吸气),采取允许气体进出的开放形态。另一方面,吸入阀36在压缩空间P1、P2的内部压力升高时(压缩),采取禁止气体进出的关闭形态。

如图2所示,排出机构8从缸体4的内部排出气体。例如,作为一个例子,要排出的气体是负200℃的氢气。排出机构8具有伸缩接头49和排出阀51。伸缩接头49配置于缸体4与壳体17之间。更详细而言,伸缩接头49的一端与壳体17的排出盖17M连接。伸缩接头49的另一端与缸体下表面4d连接。伸缩接头49的贯通孔49h与设置于缸体4的气体排出孔4m相连。在气体排出孔4m设置有排出阀51。

与吸入阀36相同,排出阀51具有阀支承件39、阀板41、阀座42和弹簧43。但是,压缩空间P1、P2的内部压力与开闭形态的关系与吸入阀36不同。即,排出阀51在压缩空间P1、P2的内部压力降低时(吸气),采取关闭形态。另一方面,排出阀51在压缩空间P1、P2的内部压力升高时(压缩),采取开放形态。

往复运动压缩机1A具有作为容量调整机构的卸压器38(参照图5)。卸压器38安装于吸入阀36。

如图5所示,卸压器38具有轭棒44、轭板46、轭杆61和杆驱动部48。轭棒44的末端被按抵于阀板41。轭棒44的基端固定于轭板46。轭板46是圆板,在其中央固定有轭杆61。轭杆61配置为轭杆61的轴线沿与往复轴线正交的方向延伸。轭杆61的基端从壳体周壁17c突出。轭杆61的基端收容于杆驱动部48。杆驱动部48设置于壳体周壁17c的外周面。杆驱动部48控制轭杆61的位置。杆驱动部48例如具有隔膜48a。通过控制隔膜48a两侧的压力差来控制轭杆61的位置。压力差通过向隔膜48a的一侧供给的压缩气体来控制。

轭杆61具有第一杆63、隔热杆62、断绝部65和第二杆64。这些部件从壳体17的外部朝向缸体4依次配置。第一杆63的上端是轭杆61的上端。第一杆63的上端与隔膜48a接触。第一杆63的下端与隔热杆62连接。隔热杆62对配置于壳体17侧的第一杆63和配置于缸体4侧的第二杆64进行绝热。隔热杆62的上端与第一杆63的下端连接。隔热杆62的下端与断绝部65连接。断绝部65能够将第一杆63以及隔热杆62从第二杆64切断。例如,在对缸体4提供了氢气时,缸体4进行热收缩。其结果是,缸体4与壳体17的相对距离变化。假如轭杆61是一体的棒体,则拉伸应力作用于该棒体。因此,为了应对缸体4与壳体17的相对距离增大的情况,而设置断绝部65来作为将第一杆63以及隔热杆62从第二杆64切断的结构。断绝部65的上部与隔热杆62连接。断绝部65的下部与第二杆64的上端连接。第二杆64的上端与断绝部65的下端连接。第二杆64的下端是轭杆61的下端,与轭板46连接。

如图4所示,吸入阀36在压缩空间P1、P2的内部压力升高时(压缩)关闭。在压缩空间P1、P2的内部压力升高时,卸压器38强制解除关闭状态。具体而言,在压缩空间P1、P2的内部压力升高时,阀板41与阀座42接触。卸压器38在需要容量控制时,通过按压阀板41,来解除与阀座42的接触。其结果是,由于在缸体4中气体的压缩变得无法进行,所以内部压力不升高。由于因压缩空间P1、P2的内部压力的升高而要被开放的排出阀51不开放,所以不提供压缩气体。因此,能够调整往复运动压缩机1A的容量。

中间筒部18配置于壳体17与活塞驱动部3之间。中间筒部18例如也可以被支架40支承。中间筒部18收容活塞杆9。中间筒部18具有前中间筒52和后中间筒53。前中间筒52配置于壳体17侧。后中间筒53配置于活塞驱动部3侧。此外,中间筒部18也可以为前中间筒52以及后中间筒53成为一体。前中间筒52固定于壳体基端部17b。前中间筒52还固定于后中间筒53。

前中间筒52具有设置于末端部的孔52a、和设置于后端部的孔52b。孔52a、52b的内径比活塞杆9的外径大。在孔52a嵌入有密封件单元23C。即,在前端面,活塞杆9插通于密封件单元23C。此外,可以在孔52b中也配置密封件单元等所希望的部件。

前中间筒52形成杆密封件室52R。在杆密封件室52R填充有种类与对压缩部2提供的气体相同的气体。例如,在对压缩部2提供的气体是氢气的情况下,在杆密封件室52R填充有常温的氢气。并且,前中间筒52具有用于控制杆密封件室52R的压力的通气口52B。

后中间筒53的内部空间被分隔壁53W分隔。其结果是,后中间筒53具有第一中间室53E和第二中间室53F。第一中间室53E以及第二中间室53F沿活塞杆9的轴线方向排列。第一中间室53E设置于活塞驱动部3侧。第二中间室53F设置于前中间筒52侧。后中间筒53具有孔53a、53b、53c。上述孔53a、53b、53c用于活塞杆9。与孔52a、52b相同,孔53a、53b、53c的内径比活塞杆9的外径大。孔53a、53b、53c彼此同轴。并且,孔53a、53b、53c还与前中间筒52的孔52a、52b同轴。而且,在孔53a嵌入有密封件单元55C。在孔53b嵌入有密封件单元55A。在孔53c嵌入有密封件单元55B。

在第一中间室53E填充有氮气。第一中间室53E为了维持内部压力而从气体供给部接受氮气的供给。例如,氮气从供给部53S向第一中间室53E提供。气体供给部以第一中间室53E的内部压力成为所希望的压力的方式进行控制。例如,在氮气从密封件单元55A、55B泄漏的情况下,内部压力下降。此时,气体供给部将内部压力的降低这一情况作为触发,向第一中间室53E供给氮气。

由于在第一中间室53E与第二中间室53F之间存在密封件单元55A,所以理想的是不应存在氮气的往来。但是,密封件单元55A保持第一中间室53E以及第二中间室53F彼此的气密的同时,还允许活塞杆9的往复运动。因此,在第一中间室53E与第二中间室53F之间,也存在氮气轻微移动的情况。

因此,第一中间室53E的内部压力例如设定为比第二中间室53F的内部压力高。通过将第一中间室53E的内部压力设定为比第二中间室53F的内部压力高,能够决定氮气在第一中间室53E与第二中间室53F之间的移动方向。即,氮气的移动能够限定为从内部压力相对高的第一中间室53E向内部压力相对低的第二中间室53F的流动。根据该结构,能够抑制由缸体4压缩的极低温的气体从第二中间室53F向第一中间室53E移动。另外,也存在氢气从杆密封件室52R向第二中间室53F漏出的情况。而且,后中间筒53具有排出包含氢和氮在内的混合气体的通气口53B。通气口53B设置于与第二中间室53F对应的位置。此外,也可以在后中间筒53具有排出从曲柄箱13漏出的油的排油部。

作为特征性构成要素,上述往复运动压缩机1A具有壳体17、缸体支架21、壳体隔热件19、卸压器38以及中间筒部18。以下,说明各构成要素所起到的作用效果。

往复运动压缩机1A具有压缩部2、活塞驱动部3和壳体17。压缩部2通过活塞6压缩经由吸入阀36吸入缸体4的气体,并且经由排出阀51排出压缩后的气体。活塞驱动部3经由与活塞6连结的活塞杆9对活塞6提供使活塞6往复运动的力。壳体17收容压缩部2,在压缩部2的周围形成真空区域。

往复运动压缩机1A的压缩气体的压缩部2收容于壳体17。而且,壳体17在压缩部2的周围形成真空区域。其结果是,压缩部2通过真空区域而相对于配置有往复运动压缩机1A的区域绝热。因此,即便在对压缩部2提供了极低温的气体的情况下,也抑制配置有往复运动压缩机1A的区域被过度冷却。因此,能够抑制液化空气的产生。

通过在作为真空容器的壳体17收容压缩部2,能够提高压缩机的动作效率。

通过对压缩部2的隔热使用真空容器,无需为了压缩部2的隔热而使用发泡系的隔热件。发泡系的隔热件在负200℃以下的温度下不能保证性能。另一方面,根据壳体17,能够获得所希望的隔热性能而不受使用温度环境的影响。另外,由于压缩部2的外形形状复杂,所以发泡系的隔热材料难以与压缩部2的表面紧贴。另一方面,根据壳体17,能够在压缩部2的周围形成隔热区域(真空区域)而不受压缩部2的外形形状的影响。并且,发泡系的隔热件不适合于反复暴露于极低温和常温的环境。另外,若在发泡系的隔热件与压缩部之间存在空隙,则存在液化的空气浸透的情况。而且,还存在浸透的空气蒸发的情况。若反复进行上述浸透和蒸发,则发泡系的隔热件容易劣化。在此基础上,在进行压缩部2的保养以及配备时,需要除去和再次设置发泡系的隔热件。另一方面,根据壳体17,针对这些问题,也能适当地应用。

容器部15具有壳体17和下容器内支架27A。壳体17形成真空区域。下容器内支架27A配置于壳体17与缸体4之间。下容器内支架27A的内周台座29设置于缸体下表面4d。下容器内支架27A的外周台座28设置于壳体17的内表面。根据上述结构,能够适当地支承缸体4。其结果是,能够承受由活塞6的往复运动引起的振动。

往复运动压缩机1A还具备壳体隔热件19。壳体隔热件19配置于缸体4与壳体17之间。缸体基端部4b与壳体基端部17b连结。壳体隔热件19被夹持于缸体基端部4b与壳体基端部17b之间。根据上述结构,能够使缸体4与壳体17之间绝热。其结果是,在对缸体4供给了极低温的气体的情况下,也能抑制缸体4的热的影响波及至壳体17。因此,进一步抑制配置有往复运动压缩机1A的区域被过度冷却。

设置于吸入阀36的卸压器38的杆驱动部48,配置于壳体17的外周面侧。根据该结构,杆驱动部48配置于壳体17之外。壳体17之外的部分通过真空区域相对于压缩部2绝热。因此,卸压器38能够可靠地动作而不受压缩部2的热的影响。具体而言,卸压器38接收用于驱动隔膜的压缩气体。作为压缩气体,举出压缩空气以及压缩氮气等。根据上述结构,卸压器38不受压缩部2的热的影响。其结果是,压缩空气也不液化。因此,卸压器38能够可靠地动作。

往复运动压缩机1A还具备中间筒部18。中间筒部18配置于活塞驱动部3与容器部15之间。中间筒部18收容活塞杆9。中间筒部18形成第一中间室53E、第二中间室53F以及杆密封件室52R。第一中间室53E、第二中间室53F以及杆密封件室52R在从活塞驱动部3朝向壳体17的方向按照第一中间室53E、第二中间室53F以及杆密封件室52R的顺序配置。第一中间室53E的内部压力比第二中间室53F以及第三中间室的内部压力高。

根据上述结构,在压缩部2与活塞驱动部3之间形成有第一中间室53E、第二中间室53F以及杆密封件室52R。而且,设置于活塞驱动部3侧的第一中间室53E的内部压力比第二中间室53F以及杆密封件室52R高。其结果是,通过该压力差,能够抑制气体从压缩部2向活塞驱动部3泄漏。通过抑制极低温的气体的泄漏,能够使活塞驱动部3可靠地动作。

并且,在从压缩部2至活塞驱动部3为止之间设置有三个室。根据该结构,能够加长从压缩部2至活塞驱动部3为止的距离。其结果是,压缩部2的热的影响难以波及至活塞驱动部3。因此,能够使活塞驱动部3可靠地动作。

以上,说明了本公开的往复运动压缩机1A、1B。但是,本公开的往复运动压缩机1A、1B可以不受上述实施方式限定地以各种方式来实施。

例如,往复运动压缩机1A的缸体4未直接固定于中间筒部18。在缸体4与中间筒部18之间夹入有壳体隔热件19和壳体17的壳体基端部17b。例如,往复运动压缩机的缸体4也可以不经由壳体17而固定于中间筒部18。在该情况下,在缸体4与中间筒部18之间配置有作为热阻部的隔热件。换言之,热阻部与缸体4和中间筒部18分别接触。热阻部配置于压缩部2与中间筒部18之间的结构也可以是在压缩部2与中间筒部18之间仅夹有热阻部的结构。也可以如实施方式那样构成为,在压缩部2与中间筒部18之间夹有热阻部和除它之外的构成要素(壳体17的壳体基端部17b)。

在上述说明中,作为中间筒部18中的限制气体的移动方向的结构,例示出向第一中间室53E供给氮气的结构。限制气体的移动方向的结构不限定于该结构。限制气体的移动方向的结构也可以适当地采用能够通过压力的管理来限制氮气的移动方向的结构。例如,也可以取代向第一中间室53E供给氮气的结构而采用向密封件单元55A供给氮气的结构。在该结构中,向密封件单元55A供给的氮气的压力也被设定为比第二中间室53F的内部压力高。

在上述说明中,作为卸压器38的驱动机构,例示出通过压缩气体驱动的隔膜48a。卸压器38的驱动机构不限定于该结构。例如,作为卸压器38的驱动机构,也可以取代隔膜48a而具备通过压缩气体驱动的气缸。

附图标记说明:

1A、1B…往复运动压缩机;2…压缩部;3…活塞驱动部;4…缸体;6…活塞;7…吸入机构;8…排出机构;9…活塞杆;11…曲轴;12…驱动源;13…曲柄箱;14…十字头;15…容器部;16…连杆;17…壳体;17N…吸入盖;17M…排出盖;18…中间筒部;19…壳体隔热件;21…缸体支架;22…活塞杆密封件;23A、23B、23C…密封件单元;24…隔热环;26…容器外支架;27A…下容器内支架;27B…上容器内支架;28…外周台座;29…内周台座;31…弹性部;32…台座基部;33…台座连结部;34…伸缩接头;36…吸入阀;38…卸压器;48…杆驱动部;49…伸缩接头;51…排出阀;52…前中间筒;52B、53B…通气口;52R…杆密封件室;53…后中间筒;53S…供给部;53W…分隔壁;61…轭杆;100…BOG压缩系统;200…基础;P1、P2…压缩空间;S…收容空间。

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