(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスを圧縮するための高圧ピストンコンプレッサ（１）であって、
容器チャンバ（８，２３）を有する容器（４）を具備し、ピストン（３）が、このピストンコンプレッサの動作中、前記容器チャンバ中のガスを圧縮するように往復動で案内され、
前記容器チャンバへのガスの供給を制御する入口弁（１８，３０）を有する入口弁ハウジング（１７，２９）と、
前記容器チャンバにガスを供給するように、容器チャンバ壁の一部内に少なくとも部分的に装着された入口ダクト（２０，３３）と、
前記容器チャンバから出るガスの排出を制御する出口弁（１６，３２）を有する出口弁ハウジング（１５，３１）と、
前記容器チャンバから出るガスを排出するように、前記容器チャンバ壁の一部内に少なくとも部分的に装着された出口ダクト（１９，３４）とを具備し、
前記入口弁ハウジングは、前記入口ダクトの内部に、前記入口ダクトの終わりのところに配置されており、前記出口弁ハウジングは、前記出口ダクトの内部に、前記出口ダクトの先頭に配置されており、
前記入口弁ハウジング及び前記出口弁ハウジングは、前記容器チャンバへと延びている前記容器チャンバ壁（１４，２８）の一部内に装着されており、前記容器チャンバ壁の一部は、前記入口弁ハウジング及び前記出口弁ハウジングを囲んでおり、これにより、前記容器チャンバ壁の一部が、このピストンコンプレッサの動作中、前記容器チャンバ中のガスからの前記入口弁ハウジング及び前記出口弁ハウジングへの圧力に応答して、前記入口弁ハウジング及び前記出口弁ハウジングに静水逆圧を発生させるピストンコンプレッサ。
【請求項２】
前記入口弁ハウジングは、前記容器チャンバに隣接して配置されている請求項１のピストンコンプレッサ。
【請求項３】
前記入口ダクトは、前記容器の軸線とほぼ平行に、前記容器チャンバへと延びている請求項１又は２のピストンコンプレッサ。
【請求項４】
前記出口弁ハウジングは、前記容器チャンバに隣接して配置されている請求項１ないし３のいずれか１のピストンコンプレッサ。
【請求項５】
前記出口ダクトは、前記容器の軸線とほぼ平行に、前記容器チャンバから延びている請求項１ないし４のいずれか１のピストンコンプレッサ。
【請求項６】
前記容器チャンバ壁の一部は、このピストンコンプレッサから取り外し可能なブロックユニットである請求項１ないし５のいずれか１のピストンコンプレッサ。
【請求項７】
前記ブロックユニットは、ねじナット（２１）によって固定され、
前記ブロックユニットは、前記ねじナットと前記容器チャンバとの間に配置されている請求項６のピストンコンプレッサ。
【請求項８】
このピストンコンプレッサは、前記容器の軸線に平行に延びている複数のタイロッド（１２）によって固定されている請求項１ないし７のいずれか１のピストンコンプレッサ。
【請求項９】
前記容器は、プレストレスを誘導するワイヤで巻回されており、これにより、前記容器は、このピストンコンプレッサの動作中、径方向にプレストレスを与えられる請求項１ないし８のいずれか１のピストンコンプレッサ。
【請求項１０】
前記容器は、力吸収プレスフレームで囲まれている請求項１ないし９のいずれか１のピストンコンプレッサ。
【請求項１１】
前記力吸収プレスフレームは、プレストレスを誘導するワイヤで巻回されており、これにより、前記容器は、このピストンコンプレッサの動作中、径方向にプレストレスを与えられる請求項１０のピストンコンプレッサ。
【請求項１２】
前記容器は、前記容器に隣接して設けられた冷却バー（１０，２５）によって冷却される請求項１ないし１１のいずれか１のピストンコンプレッサ。
【請求項１３】
請求項１ないし１２のいずれか１のピストンコンプレッサを具備する、ガスを圧縮するコンプレッサ構成体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガスの圧縮のためのピストンコンプレッサに関する。
【背景技術】
【０００２】
圧縮ガスは、多様な技術分野において媒体として使用される。圧縮ガスを使用する装置、処理及び動作の例は、冷蔵庫、高圧プレスでの粉状又は鋳造材料の高密度化、及びオイル点検動作であることができる。ガスの圧縮のためのさまざまな周知技術のうち、ピストンコンプレッサは、特定の例の圧縮装置を構成する。中間圧力に対して小さなピストンコンプレッサは、自動車のアプリケーションに一般的に見られ、一方、大きなピストンコンプレッサは、大規模な産業や石油のアプリケーションに一般的に見られる。油圧駆動ピストンコンプレッサは、しばしば、センターピストンが油圧シリンダ内に設けられるように配置されている。ピストンは、シリンダをシリンダの２つのサブ空間に分割しており、２つのサブ空間のオイルが周期的にその中にポンプ送りされ、これにより、オイルからの圧力が、センターピストンをシリンダ内で前後に往復動させる。センターピストンは、ロッドに接続されており、ロッドは、シリンダに対して軸方向に延び、かつ、第１及び第２のステージのガス圧縮シリンダに延びており、これら第１及び第２のステージのガス圧縮シリンダ間に油圧シリンダが設けられている。
【０００３】
第１のステージのガス圧縮シリンダにおいて、油圧シリンダから延びているロッドには、圧縮シリンダ内に入るガスを圧縮するように配置されたピストンが設けられている。圧縮ガスは、その後、第１のステージの圧縮シリンダから第２のステージの圧縮シリンダに導かれることができ、ロッドに接続されたピストンが、第１のステージと同様に実質的にアナログなやり方でガスをさらに圧縮することができる。第２のステージのガス圧縮シリンダ、同様に、そのピストンも、第１の圧縮シリンダ及びピストンよりも小さな直径を有し、これにより、圧力がさらに増加される。
【０００４】
油圧駆動ピストンコンプレッサ中の往復動ロッド及びピストンの構成によって、第１のステージのガス圧縮シリンダ中のガスの圧縮は、ピストンが一方向に動いたとき、第２のステージのガス圧縮シリンダ中のガスの吸入として同時に行われる。ピストンが逆方向に動いたとき、逆のことが起こる。従って、ガスは、最初に、油圧駆動ピストンコンプレッサの第１のステージのガス圧縮シリンダの入口に入り、最後に、第２のステージのガス圧縮シリンダの出口から出ることができる。このタイプのコンプレッサは、所定の初期圧力から１００ＭＰａ以上の圧力までガスの圧力を増加させる目的のために利用されている。
【０００５】
第１及び第２のステージのガス圧縮シリンダの入口及び出口は、弁によって制御される。シリンダへのガスの吸入のところで、即ち、シリンダ内のピストンの旋回点で、入口弁が開かれ、出口弁は閉じられる。ピストンの他の旋回点では、シリンダがガスで充填されたとき、入口が閉じられ、一方、出口は閉じられたままである。そして、ガスがピストンによって圧縮され、ピストンの旋回点で、出口弁が開かれ、圧縮ガスが出口弁を通って導かれ、その後、このサイクルが繰り返される。ガスの圧力が油圧駆動ピストンコンプレッサ中でかなり増加するので、コンプレッサのさまざまな部品及び構成要素の摩損及び疲労に関する高い要求がある。弁は、非常に高い圧力であっても緊密でなければならない。さらに、圧縮シリンダへの入口及び圧縮シリンダからの出口では、ピストンコンプレッサの材料は、特に、ガスからの圧力の影響に晒される。
【０００６】
当該技術分野で周知のいくつかの油圧駆動ピストンコンプレッサにおいて、弁は、ロッドの軸線に垂直に、第１及び第２のステージのガス圧縮シリンダの端部に設けられているので、弁とシリンダ空間との間の入口及び出口は、ロッドの軸線に垂直に設けられている。しかし、これらのピストンコンプレッサに関する問題がある。ガスは、特に、第２のステージのガス圧縮シリンダで、シリンダの材料に非常に高い圧力を加えるので、入口及び出口でのガスの垂直な屈曲が、シリンダの材料に好ましくない状況をもたらしうる。入口及び出口は、臨界点にあり、この構成によって、例えば、ピストンコンプレッサの亀裂や疲労のような、材料の損傷を招きうる。
【０００７】
欧州特許出願ＥＰ００６４４８１には、往復動する油圧式の容積コンプレッサが開示されている。圧縮ロッドの軸線に垂直な軸線に沿って設けられた弁に代わって、弁が、圧縮ロッドの軸線に沿って設けられている。しかし、開示される入口及び出口の構成は、コンプレッサの効率低下につながりうる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】欧州特許出願ＥＰ００６４４８１
【発明の概要】
【０００９】
本発明の１つの目的は、上述の問題の少なくとも一部を軽減し、改良されたピストンコンプレッサを提供することである。本発明の他の目的は、改良されたコンプレッサの弁構成体を提供することである。
【００１０】
この及び他の目的は、独立請求項に規定される特徴部分を有するピストンコンプレッサを提供することによって達成される。好ましいいくつかの実施の形態が、従属請求項に規定される。
【００１１】
本発明の一態様によれば、容器チャンバを有する容器を具備し、ピストンが、このピストンコンプレッサの動作中、容器チャンバ中のガスを圧縮するように往復動で案内される、ガスを圧縮するための高圧ピストンコンプレッサが提供される。高圧ピストンコンプレッサは、さらに、容器チャンバへのガスの供給を制御する入口弁を有する入口弁ハウジングと、容器チャンバから出るガスの排出を制御する出口弁を有する出口弁ハウジングとを具備する。入口弁ハウジング及び出口弁ハウジングは、容器チャンバ壁の一部内に装着されており、容器チャンバ壁の一部は、入口弁ハウジング及び出口弁ハウジングを囲んでおり、これにより、容器チャンバ壁の一部が、このピストンコンプレッサの動作中、容器チャンバ中のガスからの入口弁ハウジング及び出口弁ハウジングへの圧力に応答して、入口弁ハウジング及び出口弁ハウジングに静水逆圧（isostatic counter-pressure）を発生させる。
【００１２】
このように、本発明のピストンコンプレッサは、ピストンコンプレッサの入口弁ハウジング及び出口弁ハウジングの改良された構成体を提供するという考えに基づいている。これは、入口弁ハウジング及び出口弁ハウジングを囲んでいる容器チャンバ壁の一部を与えることによって実現される。これによって、容器チャンバ中のガスからの入口弁ハウジング及び出口弁ハウジングの圧力は、入口弁ハウジング及び出口弁ハウジングに静水逆圧を発生させる容器チャンバ壁の一部によって打ち消される。
【００１３】
静水逆圧は、とりわけ、弁の寿命を増加させることができるという利点を提供する。これは、弁ハウジングに作用される非静水圧（anisostatic pressure）が、弁に好ましくない応力を引き起こしうるという事実によるものである。このような好ましくない応力は、本発明では回避される。このように、本発明は、当該技術分野で公知の他のピストンコンプレッサと比較したピストンコンプレッサの改良を開示している。この結果、例えば、摩損による問題の起きた弁の動作や弁の寿命の減少のような、いくつかの障害が回避されることができる。
【００１４】
ガスを圧縮するための高圧ピストンコンプレッサは、第１のステージのピストンコンプレッサであることができ、容器チャンバのガスが、動作中に圧縮される。代わって、ピストンコンプレッサは、第２のステージのピストンコンプレッサと称されることができ、第２のステージのピストンコンプレッサは、第１及び第２の容器チャンバを有する。第２のステージのピストンコンプレッサの動作中、第１の容器チャンバ中のガスが第１の圧力に圧縮され、そして、第１の容器のチャンバから第２の容器チャンバに導かれ、ガスは、さらに、第１の圧力よりも高い第２の圧力に圧縮される。第１のステージのピストンコンプレッサと第２のステージのピストンコンプレッサとの両方が当業者に周知であるので、それぞれの機能に関するさらなる詳細は省略される。
【００１５】
本発明の文脈において、用語「弁ハウジング」は、弁のハウジング、カバー又はケーシングを、即ち、弁及びその機能の保護を参照する。
【００１６】
入口弁は、ピストンコンプレッサの容器チャンバへのガスの供給を制御する。換言すれば、弁は、ガスが容器チャンバ内に供給されるように開かれることができるか、同様に、弁は、ガスが容器チャンバ内に供給されないように閉じられることができる。さらに、出口弁が、ピストンコンプレッサの容器チャンバから出るガスの排出を制御する。換言すれば、弁は、ガスが容器チャンバから排出されるように開かれることができるか、同様に、弁は、ガスが容器チャンバから排出されないように閉じられることができる。入口弁及び出口弁は、ガスの圧縮等の目的のための装置に設けられた弁であることができ、これにより、弁が閉じられたとき、入口弁及び出口弁が流体密である。例えば、入口弁及び出口弁は、ばね負荷の逆止弁であることができ、ガスの圧力が、弁の開閉を駆動させる。あるいは、さらなる可能な実施の形態は、入口弁及び出口弁の電子制御弁であり、弁が電気的に開閉されることができる。上述のような入口弁及び出口弁の機能は、当業者に周知であり、それ故、これらのそれぞれの機能や制御に関するさらなる詳細は省略される。
【００１７】
さらに、ピストンコンプレッサの入口弁ハウジング及び出口弁ハウジングは、容器チャンバ壁の一部内に装着されている。容器チャンバ壁は、容器のチャンバを規定し、従って、入口弁ハウジング及び出口弁ハウジングは、容器のチャンバを規定している容器チャンバ壁の一部内に少なくとも部分的に装着されている。用語「装着された」に関して、本発明の文脈では、入口弁ハウジング及び出口弁ハウジングが、例えば、容器チャンバの一部内に設けられているか、位置されているか、配置されていることを意味している。
【００１８】
さらに、容器チャンバ壁の一部が、入口弁ハウジング及び出口弁ハウジングを囲んでいる。本発明の文脈においては、容器チャンバ壁の一部が、入口弁ハウジング及び出口弁ハウジングを緊密に囲んでおり、これにより、容器チャンバ壁の一部と入口弁及び出口弁との間を閉じ、緊密に係合することを意味している。さらに、用語「囲んでいる」に関して、本発明の文脈では、入口弁ハウジング及び出口弁ハウジングが囲まれており、一方、入口弁ハウジング及び出口弁ハウジング内に収容されているような入口弁及び出口弁は、それぞれ、容器チャンバ壁の一部で囲まれていないことを意味している。例えば、容器チャンバ壁の一部の材料が、入口弁ハウジング及び出口弁ハウジングを囲んでいることができ、これにより、弁が、それぞれ、容器チャンバへのガスの供給及び容器チャンバから出るガスの排出を制御することができる。
【００１９】
入口弁ハウジング及び出口弁ハウジングは、容器チャンバ壁の一部内に装着されており、容器チャンバ壁の一部が、入口弁ハウジング及び出口弁ハウジングを緊密に囲んでおり、これにより、容器チャンバ壁の一部が、ピストンコンプレッサの動作中、容器チャンバ中のガスからの入口弁ハウジング及び出口弁ハウジングへの圧力に応答して、入口弁ハウジング及び出口弁ハウジングに静水逆圧を発生させる。従って、容器チャンバ中のガスが動作中に入口弁ハウジング及び出口弁ハウジングの圧力を及ぼしたとき、静水逆圧が、容器チャンバ壁の一部から入口弁ハウジング及び出口弁ハウジングに発生される。ここでは、入口弁ハウジング及び出口弁ハウジングは、ピストンコンプレッサの動作中に静水圧に晒され、即ち、入口弁ハウジング及び出口弁ハウジングの圧力が、容器チャンバ壁の一部から入口弁ハウジング及び出口弁ハウジングに均一に分配される。
【００２０】
容器チャンバ壁の一部によって発生される静水逆圧は、圧力が静水圧であるならば生じるであろう入口弁ハウジング及び出口弁ハウジングへの応力を緩和するという利点を有する。非静水圧は、弁ハウジングを変形させたり損傷したりする可能性があるので、弁の機能性が妨げられたり低下されたりし、即ち、非静水圧が弁の破損をもたらしうる。例えば、ピストンコンプレッサの動作中に入口弁ハウジング及び出口弁ハウジングに作用される圧力に圧力差が生じたならば、これら弁が、機能性の低下を受けたり破損したりすることもありえ、また、もたらされる応力の結果として、弁を傷付ける。容器チャンバ壁の一部が、弁の破損や弁の機能性の悪化が生じるのを軽減し、それにより、ピストンコンプレッサの改良された弁の動作を提供する。換言すれば、静水逆圧に晒される弁ハウジングが、非静水圧に晒される弁ハウジングと比較して機能低下の影響を受けにくいので、入口弁ハウジング及び出口弁ハウジングの容器チャンバ壁の一部からの静水逆圧は、弁の寿命を向上させる。結果として、本発明は、従来技術における他の構成体と比較して、動作の観点でより信頼性があり、それにより、より経済的に効果的なピストンコンプレッサを提供する。
【００２１】
本発明の一実施の形態によれば、ピストンコンプレッサは、さらに、容器チャンバにガスを供給するように、容器チャンバ壁の一部内に少なくとも部分的に装着された入口ダクトを有することができ、入口弁は、入口内に配置され、容器チャンバに隣接して配置されている。代わって、入口ダクトは、容器チャンバにガスの供給をするように、パイプ、チャネル、導管等であることができる。
【００２２】
用語「隣接している」に関して、この文脈では、入口ダクト内に配置された入口弁ハウジングは、容器チャンバの近傍に配置されていることを意味している。換言すれば、一例では、入口弁ハウジングは、容器チャンバへの入口ダクトのオリフィスに配置され、即ち、入口弁ハウジングは、容器チャンバに供給される前に、入口ダクトの端部に設けられている。例えば、入口弁と容器チャンバとの間の空間は、１０〜１５ｍｍであることができる。他の例では、出口弁と容器チャンバとの間の空間もまた、１０〜１５ｍｍであることができる。
【００２３】
容器チャンバに隣接して配置された入口弁ハウジングの利点は、ピストンコンプレッサのデッドスペースが、入口弁が閉じられたとき、ガスの後続の圧縮時に減少されることである。換言すれば、入口弁が容器チャンバ中のガスの圧縮時に閉じられたとき、容器チャンバ中のガスが、入口ダクトから隔離される。従って、入口が閉じられたとき、入口ダクトが入口弁によって容器チャンバからシールされる。ピストンコンプレッサ内の容器チャンバに隣接して配置された入口弁ハウジングは、コンプレッサ効率に関して有利である。ピストンコンプレッサの動作中、ピストンは、容器チャンバ内で往復動し、これにより、ピストンがシリンダ空間を膨張させたとき、圧縮されるガスが容器チャンバに供給され、また、ピストンが逆方向に動いたとき、ガスが圧縮される。ガスの圧縮の際、入口弁が閉じられるので、圧縮されるガスが容器チャンバ中に収容される。入口弁の構成体は、容器チャンバのデッドスペースを、とりわけ、圧縮されるガスが漏れうる入口ダクトのデッドスペースを最小にするので、ピストンコンプレッサの効率が増加される。換言すれば、入口弁の位置は、周知の他のピストンコンプレッサと比較して、ピストンコンプレッサの動作中、圧縮されたガスの増加部分を与える。入口ダクトなどのようなデッドスペースは、ピストンコンプレッサ効率を悪化させうる。
【００２４】
本発明の一実施の形態によれば、入口ダクトは、容器の軸線とほぼ平行に、容器チャンバへと延びていることができる。これは、ピストンコンプレッサの摩損の軽減に関して効果的である。ピストンコンプレッサ中のガスが動作中にかなり圧縮されるので、入口ダクトから容器チャンバへのガスの流れは、かなり圧縮されたガスに晒されたピストンコンプレッサの部品に有害でありうる。ガスの流れが曲げられたとき、即ち、入口ダクトにおける流れの方向が変更されたとき、これが特に実現されることができる。例えば、従来技術は、入口と出口との少なくとも一方が、容器チャンバの軸線に対して垂直に設けられた構成体を開示している。このような構成体では、容器チャンバへのガスの流れと容器チャンバからのガスの流れとの少なくとも一方がほぼ垂直であることができ、一方、容器チャンバ内の流れは、ほぼ水平であることができる。例えば、従来の容器チャンバへの入口からのガスの流れの方向は、ほぼ９０°であることができる。このようにして、流れのこれらの「屈曲」に隣接しているピストンコンプレッサの構造は、高い応力を晒されうる。そして、これは、おそらく効率低下、機能不全、あるいはピストンコンプレッサの故障につながる、例えば、ピストンコンプレッサの疲労や亀裂などの損傷を生じうる。
【００２５】
本発明の入口ダクトの構成体は、圧縮ガスに晒されるピストンコンプレッサの一部の摩損を軽減させる。容器の軸線とほぼ平行に、容器チャンバへと延びている入口ダクトは、圧縮ガスの流れの鋭い屈曲をなくす。これは、圧縮ガスに晒されるピストンコンプレッサの一部に対する圧縮ガスの起こりうる好ましくない影響を緩和して、ピストンコンプレッサの寿命を延ばす。
【００２６】
本発明の一実施の形態によれば、ピストンコンプレッサは、さらに、容器チャンバから出るガスを排出するように、容器チャンバの一部内に少なくとも部分的に装着された出口ダクトを有することができ、出口弁ハウジングは、出口ダクト内に配置され、容器チャンバに隣接して配置されている。代わって、出口ダクトは、容器チャンバからガスを排出させるように、パイプ、導管などであることができる。
【００２７】
入口弁ハウジングの配置の構成体と同様に、容器チャンバに隣接して配置された出口弁ハウジングの利点は、ピストンコンプレッサのデッドスペースが、出口弁が閉じられたとき、ガスの後続の圧縮時に減少されることである。換言すれば、出口弁が容器チャンバ中のガスの圧縮時に閉じられたとき、容器チャンバ中のガスが、出口ダクトから隔離される。従って、出口弁が閉じられたとき、出口ダクトが出口弁によって容器チャンバからシールされる。入口弁ハウジングの位置と同様に、ピストンコンプレッサ内の容器チャンバに隣接して配置された出口弁ハウジングは、コンプレッサ効率に関して有利である。ガスの圧縮時に、出口弁は閉じられ、これにより、圧縮されるガスが容器チャンバ中に収容される。出口弁の構成体は、容器チャンバのデッドスペースを、とりわけ、圧縮されるガスが漏れるうる出口ダクト内のデッドスペースを最小にするので、ピストンコンプレッサの効率が増加される。換言すれば、出口弁の位置は、周知の他のピストンコンプレッサと比較して、ピストンコンプレッサの動作中、圧縮されたガスの増加部分を与える。出口ダクトなどのようなデッドスペースは、ピストンコンプレッサ効率を悪化させうる。
【００２８】
本発明の一実施の形態によれば、出口ダクトは、容器の軸線とほぼ平行に、容器チャンバから延びていることができる。これは、入口ダクトが延びていることに関して既に述べられたように、ピストンコンプレッサの摩損に関して効果的である。容器チャンバから出口ダクトへのガスの流れは、特に、ガスの流れが曲げられたとき、ガスに晒されるピストンコンプレッサの部品に有害でありうる。例えば、従来技術は、容器チャンバから出口ダクトへのガスの流れの方向がほぼ９０°であり、これらの「屈曲」に隣接してピストンコンプレッサが高い応力に晒される構成であり、ピストンコンプレッサの亀裂や損傷を生じうる。そして、これは、おそらく効率低下、機能不全、あるいはピストンコンプレッサの故障につながる、ピストンコンプレッサの亀裂や破損を生じうる。出口ダクトの構成体は、圧縮ガスに晒されるピストンコンプレッサの一部の摩損を軽減させる。容器の軸線にほぼ平行に、容器チャンバへと延びている出口ダクトは、圧縮ガスの流れの鋭い屈曲を回避する。これは、圧縮ガスが晒されるピストンコンプレッサの一部に対する圧縮ガスの有害な影響を軽減し、これにより、ピストンコンプレッサの寿命を向上させることができる。
【００２９】
本発明の一実施の形態によれば、容器チャンバ壁の一部は、このピストンコンプレッサから取り外し可能なブロックユニットであることができる。用語「ブロック」は、ここでは、一部分、セクション、ピース、エンクロージャなどを意味している。
【００３０】
入口弁ハウジング及び出口弁ハウジングは、ブロックユニット内に装着されている。この結果、ブロックユニットを用いて、ピストンコンプレッサから取り外し可能であり、入口弁ハウジング及び出口弁ハウジングは、取り外して交換されることができる。弁が新しい弁によって修理されるか交換される必要があるならば、入口弁と出口弁との少なくとも一方のメンテナンス作業に関して効果的である。従って、取り外し可能なブロックユニットは、より簡単かつ効率的な弁のメンテナンスを提供する。
【００３１】
本発明の一実施の形態によれば、ブロックユニットは、ねじナットによって固定されることができ、ブロックユニットは、ねじナットと容器チャンバとの間に配置されている。ブロックユニットが取り外される前にねじナットが容易に緩められることができるので、本実施の形態は、ピストンコンプレッサからのブロックユニットの取り外し動作を簡略化する。さらに、ねじナットが、ピストンコンプレッサのタイロッドの取り外しの必要なく、ブロックユニットの取り外し動作のために緩められることができる。同様に、ピストンコンプレッサへのブロックユニットの再挿入は、ブロックユニットを挿入した後、ねじナットに捻じ込むことによって行われる。従って、本発明の実施の形態は、必要に応じて、よりいっそう簡略化され効率的な弁のメンテナンスを提供する。
【００３２】
本発明の一実施の形態によれば、力吸収プレスフレームは、容器の軸線と平行に延びている複数のタイロッドによって固定されることができる。例えば、複数のタイロッドが、容器の軸線と対称的に、平行に延びており、例えば、切妻などの要素を通って延びることができる。このようにして、要素は、軸方向でガスからのかなりの高圧に耐え、圧力がタイロッドによって吸収される。
【００３３】
本発明の一実施の形態によれば、容器は、プレストレスを誘導するワイヤで巻回されることができ、これにより、容器は、ピストンコンプレッサの動作中、径方向にプレストレスを与えられる。用語「径方向」に関して、ここでは、ワイヤによって誘導されるプレストレスが、圧力容器の径方向に作用することを意味している。この実施の形態の利点は、プレストレスを与えられる容器が、従来技術における他の構成に比べてはるかに高い程度まで、ピストンコンプレッサの動作中に容器チャンバ中に生じる非常に高い圧力に耐えることができることである。結果として、ガスが、さらに圧縮されることができ、ピストンコンプレッサの効率を高める。径方向にプレストレスが与えられる容器の他の利点は、ピストンコンプレッサの増加した強度に起因し、容器が薄くされることができる。これは、容器を通る容器チャンバの冷却が、より薄い容器壁でより効率的であり、冷却損失を減少させるので、容器チャンバの冷却が改良されることができるという利点を有する。従って、ピストンコンプレッサの効率が、よりいっそう改良されることができる。
【００３４】
本発明の一実施の形態によれば、容器は、力吸収プレスフレームで囲まれていることができる。力吸収プレスフレームによっては、容器は、ピストンコンプレッサの動作中、圧縮ガスから軸方向の圧力を吸収するフレームによって軸方向に囲まれていることを意味している。力吸収プレスフレームは、さらに、動作中に圧縮ガスから生じる圧力の耐圧を高め、ピストンコンプレッサの効率がさらに増大される。
【００３５】
本発明の一実施の形態によれば、力吸収プレスフレームは、プレストレスを誘導するワイヤが巻回され、これにより、容器が、ピストンコンプレッサの動作中にプレストレスを与えられることができる。この実施の形態では、ワイヤが、容器を容器の軸方向に巻回され、これにより、容器が、容器の軸線の方向にプレストレスを与えられる。これによって、ピストンコンプレッサの効率は、さらに改良されることができ、動作中のガスから軸方向の圧力を吸収する。
【００３６】
本発明の一実施の形態によれば、容器は、容器に隣接して設けられた冷却バーによって冷却される。この構成によって、ピストンコンプレッサの動作中に冷却バーから容器へと冷たさの伝達がなされる。その一方、容器は、容器のチャンバに冷たさを伝達し、これにより、容器チャンバ中のガスが冷却される。容器チャンバ中のガスを冷却することによって、ガスの温度の低下がガスの体積の減少をもたらし、これにより、ガスがピストンコンプレッサでさらに圧縮されることができる。従って、これは、ピストンコンプレッサの効率がよりいっそう高められるという利点を有する。
【００３７】
以下の詳細な説明、図面及び添付の特許請求の範囲を検討するとき、本発明のさらなる目的、特徴部分並びに効果が明らかになるであろう。当業者は、本発明の他の特徴は、以下に記載されたもの以外の実施の形態をなすために組み合わせられることができることを理解するであろう。
【００３８】
本発明のこれらの、及び他の態様は、本発明の好ましい実施の形態を示す添付図面を参照しながら、より詳細に説明される。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】図１は、ピストンコンプレッサの横断面図である。
【図２】図２は、ピストンコンプレッサの端部部分の図である。
【図３】図３は、ピストンコンプレッサの端部部分の図である。
【図４】図４は、ピストンコンプレッサの端部部分の図である。
【図５】図５は、ピストンコンプレッサの端部部分の図である。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
以下の説明では、本発明は、ピストンコンプレッサを参照して説明される。
【００４１】
図１には、ピストンコンプレッサ１の断面図が示される。ピストンコンプレッサ１が水平方向に延びているので、図をよりコンパクトにするために、図にはパーティション２ａ、２ｂ、２ｃが設けられている。従って、ピストンコンプレッサ１の図における水平方向の寸法関係は、これを念頭において解釈されるべきである。
【００４２】
ピストンコンプレッサ１には、中央容器４内にピストン３が設けられ、中央容器の空間５のオイルが、ピストン３の両側へとこの容器４内に周期的にポンプ送りされ、これにより、オイルからの圧力が、ピストン３を中央容器の空間５中で前後に往復動させる。
【００４３】
中央容器４の軸方向に沿って、中央容器４の軸方向に中央容器の空間５を規定している第１の内切妻６及び第２の内切妻７が設けられている。 
ピストン３は、中央容器４に対して軸方向に延び、ここでは第１の容器チャンバ８として示される第１のステージのガス圧縮容器チャンバへと延びている。第１の容器チャンバ８は、水平方向に延びている。
【００４４】
径方向において、第１の容器チャンバ８は、第１の容器９で囲まれており、第１の容器チャンバ８及び第１の容器９は、共通の中心軸線を有する。複数の冷却バー１０が、第１の容器９の軸方向に、第１の容器９に隣接して設けられている。水のような冷却媒体が、複数の冷却バー１０を通って案内されることができ、これにより、第１の容器９が、ピストンコンプレッサ１の動作中に冷却される。
【００４５】
そして、冷却された第１の容器９が、第１の容器チャンバ８中に含まれるガスを冷却するように、第１の容器チャンバ８に冷たさを伝達する。冷却バー１０は、第１の容器チャンバ８を効率的に冷却するために、第１の容器９に緊密に設けられることができる。
【００４６】
第１の外側切妻１１は、第１の容器９に隣接して設けられ、これにより、第１の容器９は、第１の内切妻６と第１の外側切妻１１との間に設けられている。複数のタイロッド１２が、第１の容器９に平行に延びており、かつ、第１の外側切妻１１を通って延びている第１の内切妻６を介して設けられている。タイロッド１２は、ナット１３によって第１の外側切妻１１に固定されている。第１の外側切妻１１は、以下では第１のブロック１４と称される容器チャンバ壁１４の第１の部分を少なくとも部分的に囲んでいる。図１では、第１のブロック１４は、第１の外側切妻１１を貫通し、第１の容器チャンバ８へと延びている。第１のブロック１４内には、第１の入口弁１９を有する第１の入口弁ハウジング１７と、第１の出口弁１６を有する第１の出口弁ハウジング１８とが設けられている。第１のブロック１４は、第１のブロック１４内に装着された第１の入口弁ハウジング１７及び第１の出口弁ハウジング１５を緊密に囲んでいる。これにより、第１のブロック１４は、ピストンコンプレッサ１の動作中、第１の容器チャンバ８中のガスからの第１の入口弁ハウジング１７及び第１の出口弁ハウジング１５への圧力に応答して、第１の入口弁ハウジング１７及び第１の出口弁ハウジング１５に静水逆圧を発生させる。
【００４７】
さらに、ピストンコンプレッサ１の動作中、第１の入口弁１８が、第１の容器チャンバ８へのガスの供給を制御し、一方、第１の出口弁１６が、第１の容器チャンバ８からのガスの排出を制御する。
【００４８】
第１の入口ダクト２０は、第１の容器９の軸線と平行に延びている第１のブロック１４内に少なくとも部分的に設けられている。ピストンコンプレッサ１の動作中、ガスが、第１の入口ダクト２０を通って、第１の入口弁１８を通って、第１の容器チャンバ８内に供給される。
【００４９】
同様に、第１の出口ダクト１９が、第１の容器９の軸線と平行に延びている第１のブロック１４内に少なくとも部分的に設けられている。ピストンコンプレッサ１の動作中、ガスが、第１の容器チャンバ８から第１の出口弁１６を通って第１の出口ダクト１９へと排出される。
【００５０】
従って、第１の入口弁１８は、第１の入口ダクト２０と第１の容器チャンバ８との間に設けられており、これにより、ピストンコンプレッサ１の動作時に、入口弁が開かれたとき、ガスが、まず、第１の入口ダクト２０を通って、そして、第１の入口弁１８を通って第１の容器チャンバ８に入ることができる。換言すれば、第１の入口弁１８は、第１の入口ダクト２０の下流側に設けられている。
【００５１】
さらに、第１の入口弁１８は、ガスの流れの方向に対して、第１の入口ダクト２０の終わりのところに設けられている。換言すれば、第１の入口弁１８は、第１の容器チャンバ８に隣接して設けられている。従って、第１の入口弁１８が閉じられたとき、ピストンコンプレッサ１の「デッドスペース」がガスのその後の圧縮時に減少される。換言すれば、第１の入口弁１８がガスの圧縮時に閉じられたとき、第１の入口弁１８が第１の入口ダクト２０の下流側の終わりのところに配置されているので、第１の容器チャンバ８中のガスが、第１の入口ダクト２０から隔離される。
【００５２】
同様に、第１の出口弁１６は、第１の出口ダクト１９と第１の容器チャンバ８との間に設けられており、これにより、ピストンコンプレッサ１の動作時に、第１の入口弁１６が開かれたとき、ガスが、まず、第１の出口弁１６を通って、そして、第１の出口ダクト１９を通って第１の容器チャンバ８を出ることができる。換言すれば、第１の出口弁１６は、第１の出口ダクト１９の上流側に設けられている。
【００５３】
第１の出口弁１６は、ガスの流れの方向に対して、第１の出口ダクト１９の先頭に設けられている。換言すれば、第１の出口弁１６は、第１の容器チャンバ８に隣接して設けられている。従って、第１の出口弁１６が閉じられたとき、ピストンコンプレッサ１の「デッドスペース」がガスのその後の圧縮時に減少される。換言すれば、第１の出口弁１６がガスの圧縮時に閉じられたとき、第１の出口弁１６が第１の出口ダクト１９の上流側の終わりのところに配置されているので、第１の容器チャンバ８中のガスが、第１の出口ダクト１９から隔離される。
【００５４】
第１のブロック１４は、ねじナット２１によって固定され、第１のブロック１４は、ねじナット２１と第１の容器チャンバ８との間に配置されている。
【００５５】
第１の容器９には、第１の容器チャンバ８の径方向にワイヤが巻回されている。これにより、第１の容器チャンバ８は、ピストンコンプレッサ１の動作中、径方向にプレストレスを与えられる。図１では、第１のブロック１４の一部が、ワイヤのプレストレスに晒され、一方、第１の入口弁ハウジング１７、第１の入口弁１８、第１の出口弁ハウジング１５及び第１の出口弁１６が、ワイヤのプレストレスに晒される。
【００５６】
第１の容器チャンバ８中のガスの圧縮後、即ち、ピストンコンプレッサの第１のステージのガス圧縮の後、第１の出口弁１６が開かれる。圧縮ガスは、その後、第２のステージでのガスのさらなる圧縮のために、ピストンコンプレッサ１の第１の容器チャンバ８から第２の容器チャンバ２３へとダクト内で導かれることができる。なお、ピストン３がその端部の位置にあるので、図１では第２の容器チャンバ２３の容積がかなり減少されており、それ故、第２の容器２３が破線で示されることが理解される。
【００５７】
第２のステージのピストンコンプレッサの機能並びに特徴は、第１のステージに関して既に説明された機能並びに特徴と同様であるので、より簡潔な記載が、以下では、第２のステージに関して提示され、第１のステージの記載が参照されることができる。
【００５８】
第１のステージの第１の容器チャンバ８内のピストンコンプレッサ１の動作と同様に、ピストン３は、第２の容器チャンバ２３内で前後に往復動する。しかし、第２の容器チャンバ２３は、第１の容器チャンバ８よりも小さな直径を有し、これにより、ガスの圧力が、ピストンコンプレッサ１の動作中にさらに増加される。第２の容器チャンバ２３は、第２の容器２４で囲まれており、第２の容器チャンバ２３及び第２の容器２４は、共通の中心軸線を有する。第２の容器チャンバ２３と軸方向に延びている複数の冷却バー２５は、第２の容器の周囲に緊密に設けられ、これにより、第２の容器チャンバ２３は、ピストンコンプレッサ１の動作中に冷却される。
【００５９】
第２の外側切妻２６は、第２の容器２４に隣接して設けられている。第１の外側切妻１１を介して設けられた複数のタイロッド１２は、第１の容器９に平行に延びており、かつ、第１の内側切妻６、第２の内側切妻７及び第２の外側切妻２６を通って延びている。複数のタイロッド１２が、ナット２７によって第２の外側切妻２６に固定されている。第２の外側切妻２６は、以下では第２のブロックとして参照される容器チャンバ壁２８の第２の部分を少なくとも部分的に囲んでいる。第２のブロック２８は、くさび形又は錐形の形状の第２の外側切妻２６を貫通しており、第２の外側切妻２６から第２の容器チャンバ２３に向かう方向にその周囲が減少している。第２の容器チャンバ２３の直径が第１の容器チャンバ８の直径よりも小さいので、くさび形又は錐形の第２のブロック２８は、第１のブロック１４の形状と比較してより先端が尖っている、即ち鋭い。
【００６０】
第２のブロック２８内には、第２の入口弁３０を有する第２の入口弁ハウジング２９と、第２の出口弁３２を有する第２の出口弁ハウジング３１とが設けられている。第２のブロック２８は、第２のブロック２８内に装着された第２の入口弁ハウジング２９及び第２の出口弁ハウジング３１を囲んでいる。これにより、第２のブロック２８は、ピストンコンプレッサ１の動作中、第２の容器チャンバ２３中のガスからの第２の入口弁ハウジング２９及び第２の出口弁ハウジング３１への圧力に応答して、第２の入口弁ハウジング２９及び第２の出口弁ハウジング３１に静水逆圧を発生させる。
【００６１】
ピストンコンプレッサ１の動作中、第２の入口弁３０は、第２の容器チャンバ２３へのガスの供給を制御し、一方、第２の出口弁３２は、第２の容器チャンバ２３からのガスの排出を制御する。
【００６２】
第２の入口ダクト３３は、第２のブロック２８内に少なくとも部分的に設けられており、第２の入口ダクト３３は、第２の容器２４の軸線に対してわずかに傾斜している。わずかな傾斜が、第１の容器チャンバ８と比較して第２の容器チャンバ２３の減少された直径減少によるので、第２の入口ダクト３３は、第２のブロック２８内により簡単に係合することができる。ピストンコンプレッサ１の動作中、ガスが、第２の入口ダクト３３を介して、第２の入口弁３０を通って、第２の容器チャンバ２３に供給される。
【００６３】
第２の入口弁３０は、ガスの流れ方向に対して、第２の入口ダクト３３の終わりのところに設けられている。換言すれば、第２の入口弁３０は、第２の容器チャンバ２３に隣接して設けられている。従って、第２の入口弁３０が閉じられたとき、ピストンコンプレッサ１の「デッドスペース」がガスのその後の圧縮時に減少される。換言すれば、第２の入口弁３０がガスの圧縮時に閉じられたとき、第２の入口弁３０が第２の入口ダクト３３の下流側の終わりのところに配置されているので、第２の容器チャンバ２３中のガスが、第２の入口ダクト３３から隔離される。
【００６４】
同様に、第２の出口ダクト３４は、第２のブロック２８内に少なくとも部分的に設けられている。第２の出口ダクト３４は、僅かに第１の容器９の軸線に対してわずかに傾斜しており、第２の入口ダクト３３と一緒にＶ字形状を形成している。ピストンコンプレッサ１の動作中、ガスが、第２の容器チャンバ２３から、第２の出口弁３２を通って、及び第２の出口ダクト３４を通って排出される。
【００６５】
第２の出口弁３２は、ガスの流れ方向に対して、第２の出口ダクト３４の先頭に設けられている。換言すれば、第２の出口弁３２は、第２の容器チャンバ２３に隣接して設けられている。従って、第２の出口弁３２が閉じられたとき、ピストンコンプレッサ１の「デッドスペース」がガスのその後の圧縮時に減少される。換言すれば、第２の出口弁３２がガスの圧縮時に閉じられたとき、第２の出口弁３２が第２の出口ダクト３４の下流側の終わりのところに配置されているので、第２の容器チャンバ２３中のガスが、第２の出口ダクト３４から隔離される。
【００６６】
図２には、ピストンコンプレッサ１の右端部が示され、このピストンコンプレッサ１は、第２のステージのガス圧縮を含む。
【００６７】
第２の外側切妻２６は、巻きガスシリンダ３５に隣接して設けられており、ワイヤは、プレストレスを与えるようにその周囲に巻回されている。図を明確にするためにこの図には２つのみが示される複数のタイロッドが、巻きガスシリンダ３５に平行に延び、第２の外側切妻２６を通って延びている。複数のタイロッド１２は、ナット２７によって第２の外側切妻２６に固定されている。第２の入口ダクト３３及び第２の出口ダクト３４の延長部では、コレット３６が、各ダクトに対して設けられている。
【００６８】
図３は、図２に示されるようなピストンコンプレッサ１の一部を示す図であるが、巻きガスシリンダ３５が取り除かれている。複数の冷却バー２５が、第２の容器２４のまわりに緊密に設けられており、これにより、第２の容器チャンバ２３が、ピストンコンプレッサ１の動作中に冷却される。
【００６９】
図４は、図３に示されるようなピストンコンプレッサ１の一部を示す図であるが、複数の冷却バー２５及び第２の外側切妻２６が取り除かれている。図は、第２の容器２４及び第２のブロック２８を示している。
【００７０】
図５は、図４に示されるようなピストンコンプレッサ１の一部を示す図であるが、第２の容器２４及び第２のブロック２８が取り除かれている。図は、第２の入口弁３０及び第２の出口弁３２の位置を示している。
【００７１】
本発明は、その特定の例示的な実施の形態に関して説明されているが、多くの異なる変更、修正等が当業者にとって明らかであろう。それ故、記載された実施の形態は、添付の特許請求の範囲により規定される本発明の範囲を限定することを意図したものではない。ピストンコンプレッサ１が、例えば、図示され説明されたものよりも長かったり短かったり、厚かったり薄かったりすることができるので、例えば、ピストンコンプレッサ１の寸法は、広範に解釈されることができる。これらの寸法の態様はまた、ピストンコンプレッサ１に含まれるいかなる構成要素も保持する。
【００７２】
さらに、２ステージのガスコンプレッサについて説明されてきたが、本発明の概念は、代わって、１ステージのガスコンプレッサ内に実装されることができる。
【００７３】
さらに、ピストンコンプレッサ１内の構成要素の数が記載されているものと異なってもよい。例えば、タイロッド１２、冷却バー１０、２５、切妻６、７の数は変わってもよい。
【００７４】
要素、装置、構成要素、手段、工程等に関する全ての参照は、特に明記されない限り、少なくとも１つの例の要素、装置、構成要素、手段、工程等を参照するものとして公然と解釈されるべきである。ここに開示される方法の工程は、明示的に述べられない限り、開示された通りの順序で実行される必要はない。
出願当初の特許請求の範囲に記載された発明を以下に付記する。
［１］ガスを圧縮するための高圧ピストンコンプレッサ（１）であって、容器チャンバ（８，２３）を有する容器（４）であって、ピストン（３）が、このピストンコンプレッサの動作中、前記容器チャンバ中のガスを圧縮するように往復動で案内される、容器（４）と、前記容器チャンバへのガスの供給を制御する入口弁（１８，３０）を有する入口弁ハウジング（１７，２９）と、前記容器チャンバから出るガスの排出を制御する出口弁（１６，３２）を有する出口弁ハウジング（１５，３１）とを具備し、前記入口弁ハウジング及び前記出口弁ハウジングは、容器チャンバ壁（１４，２８）の一部内に装着されており、前記容器チャンバ壁の一部は、前記入口弁ハウジング及び前記出口弁ハウジングを囲んでおり、これにより、前記容器チャンバ壁の一部が、このピストンコンプレッサの動作中、前記容器チャンバ中のガスからの前記入口弁ハウジング及び前記出口弁ハウジングへの圧力に応答して、前記入口弁ハウジング及び前記出口弁ハウジングに静水逆圧を発生させるピストンコンプレッサ。
［２］前記容器チャンバにガスを供給するように、前記容器チャンバ壁の一部内に少なくとも部分的に装着された入口ダクト（２０，３３）をさらに具備し、前記入口弁ハウジングは、前記入口ダクト内に配置され、かつ、前記容器チャンバに隣接して配置されている［１］のピストンコンプレッサ。
［３］前記入口ダクトは、前記容器の軸線とほぼ平行に、前記容器チャンバへと延びている［２］のピストンコンプレッサ。
［４］前記容器チャンバから出るガスを排出するように、前記容器チャンバ壁の一部内に少なくとも部分的に装着された出口ダクト（１９，３４）をさらに具備し、前記出口弁ハウジングは、前記出口ダクト内に配置され、かつ、前記容器チャンバに隣接して配置されている［１］ないし［３］のいずれか１のピストンコンプレッサ。
［５］前記出口ダクトは、前記容器の軸線とほぼ平行に、前記容器チャンバから延びている［４］のピストンコンプレッサ。
［６］前記容器チャンバ壁の一部は、このピストンコンプレッサから取り外し可能なブロックユニットである［１］ないし［５］のいずれか１のピストンコンプレッサ。
［７］前記ブロックユニットは、ねじナット（２１）によって固定され、前記ブロックユニットは、前記ねじナットと前記容器チャンバとの間に配置されている［６］のピストンコンプレッサ。
［８］このピストンコンプレッサは、前記容器の軸線に平行に延びている複数のタイロッド（１２）によって固定されている［１］ないし［７］のいずれか１のピストンコンプレッサ。
［９］前記容器は、プレストレスを誘導するワイヤで巻回されており、これにより、前記容器は、このピストンコンプレッサの動作中、径方向にプレストレスを与えられる［１］ないし［８］のいずれか１のピストンコンプレッサ。
［１０］前記容器は、力吸収プレスフレームで囲まれている［１］ないし［９］のいずれか１のピストンコンプレッサ。
［１１］前記力吸収プレスフレームは、プレストレスを誘導するワイヤで巻回されており、これにより、前記容器は、このピストンコンプレッサの動作中、径方向にプレストレスを与えられる［１０］のピストンコンプレッサ。
［１２］前記容器は、前記容器に隣接して設けられた冷却バー（１０，２５）によって冷却される［１］ないし［１１］のいずれか１のピストンコンプレッサ。
［１３］［１］ないし［１２］のいずれか１のピストンコンプレッサを具備する、ガスを圧縮するコンプレッサ構成体。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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