(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体を圧縮する第１圧縮ユニットと前記第１圧縮ユニットに接続された第２圧縮ユニットと前記第１圧縮ユニットと前記第２圧縮ユニットとを同時に駆動する駆動ユニットとを含み、前記第１圧縮ユニットは第１車軸を有し、前記第２圧縮ユニットは第２車軸を有し、前記第１車軸と前記第２車軸とは同一車軸であり、前記流体が前記第１圧縮ユニットによって圧縮された後、前記第２圧縮ユニットが前記流体を圧縮し、
前記第１圧縮ユニットは螺旋型圧縮ユニットであり、前記第２圧縮ユニットは渦型圧縮ユニットであり、
前記駆動ユニットが前記第１圧縮ユニットと前記第２圧縮ユニットとの間に接続され、
前記第２圧縮ユニットの容積測定効率は前記第１圧縮ユニットの容積測定効率より常に大きいことを特徴とする圧縮装置。
【請求項２】
請求項１に記載の圧縮装置において、
前記第１圧縮ユニットの排気量は前記第２圧縮ユニットの排気量より大きいことを特徴とする圧縮装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の圧縮装置において、
入口端と出口端とを有し、前記第１圧縮ユニットは前記入口端と前記第２圧縮ユニットとの間に位置し、前記第２圧縮ユニットは前記第１圧縮ユニットと前記出口端との間に位置し、前記流体は前記入口端を介して前記第１圧縮ユニットに流入し、前記出口端を介して前記第２圧縮ユニットから流出することを特徴とする圧縮装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の圧縮装置において、
前記第１圧縮ユニットは、前記流体が第１圧力を持つように前記流体を圧縮し、
前記第２圧縮ユニットは、前記第１圧力を持つ前記流体を前記第１圧力より大きい第２圧力を持つよう圧縮することを特徴とする圧縮装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の圧縮装置において、
前記第１圧縮ユニットは第１回転軸に沿って動作し、前記第２圧縮ユニットは第２回転軸に沿って動作し、前記第１回転軸と前記第２回転軸とは同軸であることを特徴とする圧縮装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧縮装置に係り、より特定すれば、複合２段階圧縮装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
圧縮機は流体を圧縮し、流体圧を増加させる装置であって、広範な適用領域を有している。共通の適用領域には、例えば、加熱、換気、空調、冷却サイクル、工業駆動力の供給、シリコン化学工学、石油化学工学、天然ガス輸送が含まれる。動作原理に基づくと、圧縮機は積極置換圧縮機と空気力学的圧縮機とに区分し得る。
【０００３】
積極置換圧縮機は流体を囲まれた空間の内部に導き、空間容積の圧縮を通じて流体圧を増加させる。異なる圧縮法に基づくと、積極置換圧縮機は往復型、回転型、渦（スクロール）型、及び螺旋（スクリュ）型に区分し得る。現在の複合２段階圧縮機はほとんど同一タイプの二重往復圧縮機や双生螺旋圧縮機のような２つの圧縮機によって構成されている。
しかし、同一タイプの圧縮機の特性は同一であり、異なるタイプの圧縮機の特徴は効果的に圧縮効率を増加させるように組合せることが困難である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
圧縮装置の圧縮効率を増加させる必要がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、異なるタイプの圧縮機の利点を組合わせて圧縮効率を増加させた圧縮機を提供する。
本発明の圧縮装置は、第１圧縮ユニットと第２圧縮ユニットとを含んでいる。
第１圧縮ユニットは流体を圧縮する。第２圧縮ユニットは第１圧縮ユニットに接続されている。流体が第１圧縮ユニットに圧縮された後、第２圧縮ユニットはその流体を圧縮する。第２圧縮ユニットの容積測定効率は第１圧縮ユニットの容積測定効率よりも大きい。
【０００６】
本発明の実施例では、第１圧縮ユニットは螺旋型圧縮ユニットであり、第２圧縮ユニットは渦型圧縮ユニットである。
本発明の圧縮装置は、第１圧縮ユニットと第２圧縮ユニットとを含む。
第１圧縮ユニットは流体を圧縮する。第２圧縮ユニットは第１圧縮ユニットに接続されている。流体が第１圧縮ユニットによって圧縮された後、第２圧縮ユニットがこの流体を圧縮する。第１圧縮ユニットは螺旋型圧縮ユニットであり、第２圧縮ユニットは渦型圧縮ユニットである。
【０００７】
本発明の実施例では、第２圧縮ユニットの容積測定効率は第１圧縮ユニットの容積測定効率よりも大きい。
本発明の実施例では、第１圧縮ユニットの排気量は、第２圧縮ユニットの排気量よりも大きい。
本発明の実施例では、圧縮装置は入口端と出口端とを有し、第１圧縮ユニットは入口端と第２圧縮ユニットとの間に位置し、第２圧縮ユニットは第１圧縮ユニットと出口端との間に位置している。そして流体は入口端を介して第１圧縮ユニットに流入し、出口端を介して第２圧縮ユニットから流出する。
【０００８】
本発明の実施例では、第１圧縮ユニットは流体を圧縮し、流体は第１圧力を有し、第２圧縮ユニットは第１圧力を有する流体を圧縮し、流体は第２圧力を有し、第２圧力は第１圧力よりも大きい。
本発明の実施例では、圧縮装置は駆動ユニットを含み、駆動ユニットは第１圧縮ユニットと第２圧縮ユニットとを同時に駆動する。
【０００９】
本発明の実施例では、第１圧縮ユニットは駆動ユニットと第２圧縮ユニットとの間に接続される。
本発明の実施例では、駆動ユニットは第１圧縮ユニットと第２圧縮ユニットとの間に接続される。
本発明の実施例では、第１圧縮ユニットは第１回転軸に沿って動作し、第２圧縮ユニットは第２回転軸に沿って動作する。第１回転軸と第２回転軸とは同軸である。
【００１０】
本発明の実施例では、圧縮装置は連結器を有し、第１圧縮ユニットは第１車軸を、第２圧縮ユニットは第２車軸を有している。そして第１車軸と第２車軸とは連結器を介して互いに接続されている。
本発明の実施例では、第１圧縮ユニットは第１車軸を第２圧縮ユニットは第２車軸を有し、第１車軸と第２車軸とは同一車軸である。
【発明の効果】
【００１１】
上述のように本発明では、異なるタイプの圧縮ユニットが単一の圧縮装置に統合され、異なるタイプの圧縮機のもつ利点を組合せている。特に、第１圧縮ユニットはより高い構造的強度を有する螺旋型圧縮ユニットとし、第２圧縮ユニットは内部リークに対してより良好な耐性とより高い容積測定効率を有する渦型圧縮ユニットとすることができる。第１圧縮ユニットが第１段の圧縮に使用され、第１圧縮ユニットに流入する流体（例えば冷却済）の一部が好ましくない液体で、ガス化して第１圧縮ユニットの内部で即時に膨張すると、流体の即時膨張に起因する第１圧縮ユニットへの損傷は、高い構造的強度によって防止し得る。
【００１２】
さらに、第２圧縮ユニットが第２段の圧縮に使用されると、第２圧縮ユニットに流入する流体は、第１段の圧縮からより大きな圧力を有し、この流体の大きな圧力によって発生する第２圧縮ユニットへの内部リークは、内部リークに対するより良好な耐性特性ゆえに防止し得る。
従って、圧縮装置は良好な圧縮効率を有し、圧縮装置の耐久性は向上する。
【００１３】
本発明の前述の特徴と利点とをより理解し易くするために、本発明の実施例を図面を参照して、以下、詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
添付図面は本発明の更なる理解を助けるために本明細書に組込まれその一部となる。図面は本発明の実施例を示し、詳細な説明と共に本発明の原理を説明するのに資する。
【００１５】
【図１】本発明の実施例の圧縮装置の概略図。
【図２】図１の圧縮装置と従来の２段階圧縮機との消費電力の比較図。
【図３】図１の圧縮装置と従来の２段階圧縮機との動作係数（ＣＯＰ）の比較図。
【図４】図１の圧縮装置の領域Ｒにおける特定構造を示す図。
【図５】本発明の他の実施例の圧縮装置の概略図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１は本発明の実施例の圧縮装置の概略図である。図１を参照すると、本実施例の圧縮装置１００は第１圧縮ユニット１１０と第２圧縮ユニット１２０と駆動ユニット１３０とを含む。第２圧縮ユニット１２０は第１圧縮ユニット１１０に接続され、駆動ユニット１３０は、例えば、モータで第１圧縮ユニット１１０と第２圧縮ユニットとを同時に動作させるように駆動する。
【００１７】
本実施例の圧縮装置１００は、例えば、冷却、空調システム又はその他の分野に適用されるが、本発明はそれらに限定されない。
第１圧縮ユニット１１０は（冷却剤などの）流体を、流体が第１圧力を有するように圧縮する。流体が第１圧縮ユニット１１０によって圧縮された後、流体は第１圧縮ユニット１１０から第２圧縮ユニット１２０へ流入する。第２圧縮ユニット１２０は流体を、流体が第１圧力より大きい第２圧力を有するように圧縮する。即ち、本実施例の圧縮装置１００は第１圧縮ユニット１１０と第２圧縮ユニット１２０とを備えた複合２段階圧縮機で、第１圧縮ユニット１１０と第２圧縮ユニット１２０とは流体に対し第１段階圧縮と第２段階圧縮とを順に実行する。
【００１８】
本実施例では、第１圧縮ユニット１１０は、例えば、螺旋型圧縮ユニットで、第２圧縮ユニット１２０は、例えば、渦型圧縮ユニットである。従って第２圧縮ユニット１２０の容積測定効率は第１圧縮ユニット１１０の容積測定効率よりも大きく、第１圧縮ユニット１１０の排気量は、第２圧縮ユニット１２０の排気量よりも大きい。そして、第１圧縮ユニット１１０の構造的強度は、第２圧縮ユニット１２０の構造的強度よりも大きい。他の実施例では、第１圧縮ユニット１１０と第２圧縮ユニット１２０は、それぞれ、他のタイプの圧縮ユニットであっても良く、本発明はこれに限定されない。
【００１９】
本実施例の前述の構成では、圧縮装置１００は高い構造的強度、液体圧縮耐性、容量制御及び大排気量などの第１圧縮ユニット１１０（螺旋型圧縮ユニット）の利点を表わし、内部リークに対するより大きな耐性と大きな容積測定効率などの第２圧縮ユニット１２０（渦型圧縮ユニット）の利点を表わす。
例えば、第１圧縮ユニット１１０が第１段の圧縮を行うのに使用され、第１圧縮ユニット１１０に流入する（冷却剤のような）流体の一部が好ましくない液体で、ガス化して第１圧縮ユニット１１０の内部で即時に膨張すると、流体の即時膨張に起因する第１圧縮ユニット１１０への損傷は、高い構造的強度によって防止し得る。
【００２０】
さらに、第２圧縮ユニット１２０が第２段の圧縮に使用されると、第２圧縮ユニット１２０に流入する流体は、第１段の圧縮からより大きな圧力を有し、この流体の大きな圧力によって発生する第２圧縮ユニット１２０への内部リークは、内部リークに対するより良好な耐性特性故に防止し得る。
従って、圧縮装置１００は良好な圧縮効率を有し、圧縮装置１００の耐久性は向上する。
【００２１】
図２は図１の圧縮装置と従来の２段階圧縮機との消費電力の比較図である。図３は図１の圧縮装置と従来の２段階圧縮機との動作係数（ＣＯＰ）の比較図である。図２と図３とにおいて、曲線Ａは、本実施例の圧縮機１００に対応し、曲線Ｂは従来の二重往復型圧縮ユニットの２段階圧縮機に対応し、曲線Ｃは従来の二重螺旋型圧縮ユニットの２段階圧縮機に対応する。
【００２２】
図２と図３とに示すように、蒸発温度−２５℃〜−６０℃において、本実施例の圧縮装置１００の消費電力は、２つの従来の２段階圧縮機の消費電力よりかなり低い。そして本実施例の圧縮装置１００の動作係数（ＣＯＰ）は従来の２段階圧縮機の動作係数より大きい。動作係数とは消費電力（ｋＷ）に対する低温域能力（ｋＷ）の比である。
【００２３】
次いで、本実施例の圧縮装置１００の特定の構成について、さらに詳述する。
本実施例において、圧縮装置１００は入口端Ｅ１と出力端Ｅ２とを有し、第１圧縮ユニット１１０は入口端Ｅ１と第２圧縮ユニット１２０との間に位置している。第２圧縮ユニット１２０は第１圧縮ユニット１１０と出口端Ｅ２との間に位置している。
流体は入口端Ｅ１を介して第１圧縮ユニット１１０に流入し、出口端Ｅ２を介して第２圧縮ユニット１２０から流出する。図１に示す、第１圧縮ユニット１１０、第２圧縮ユニット１２０及び駆動ユニット１３０の構造形態は単に例示であって本発明を限定する意図はないということに言及しておく。
さらに、流体は、例えば、入口端Ｅ１、第１圧縮ユニット１１０、第２圧縮ユニット１２０及び出口端Ｅ２を順次通る流路を流れる。流路の特定の構造は圧縮装置１００の実際の構造デザインに基づいて構成できるが、ここでは繰り返さない。
【００２４】
本実施例では、第１圧縮ユニット１１０は駆動ユニット１３０の駆動を介して第１回転軸Ａ１に沿って動作し、第２圧縮ユニット１２０は駆動ユニット１３０の駆動を介して第２回転軸Ａ２に沿って動作する。第１回転軸Ａ１と第２回転軸Ａ２とは同軸であり、駆動ユニット１３０は第１圧縮ユニット１１０と第２圧縮ユニット１２０とを同時に動作させるよう駆動することができる。さらに、第１圧縮ユニット１１０と第２圧縮ユニット１２０とは上述のように同軸状態で設置されているため、流体は第１圧縮ユニット１１０から第２圧縮ユニット１２０へ直線状に移送され、巻き取り状に移送する必要はなく、このためより良い動作効率が得られる。
【００２５】
図４は、図１の圧縮装置の領域Ｒにおける特定構造を示す。図４を参照すると、本実施例の第１圧縮ユニット１１０は第１車軸１１２を有し、第２圧縮ユニット１２０は第２車軸１２２を有している。圧縮装置１００はさらに連結器１４０を含んでおり、第１車軸１１２と第２車軸１２２とは連結器１４０を介して互いに接続されている。従って、図１に示す駆動ユニット１３０が第１圧縮ユニット１１０を動作するよう駆動すると、第２圧縮ユニット１２０は第１車軸１１２と第２車軸１２２との接続を介して同時に駆動される。即ち、本実施例の圧縮装置１００は、連結器１４０を使用して異なるタイプの圧縮ユニットの軸を接続する。
他の実施例では、第１車軸１１２と第２車軸１２２とは、第１圧縮ユニット１１０と第２圧縮ユニット１２０との同一車軸に接続されるようにも変更でき、これにより連結を省略できるが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００２６】
図１を参照すると、本実施例の第１圧縮ユニット１１０は駆動ユニット１３０と第２圧縮ユニット１２０との間に接続されている。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。以下、図面を参照して説明する。
図５は本発明の他の実施例の圧縮装置の概略図である。図５の圧縮装置２００において、第１圧縮ユニット２１０、第２圧縮ユニット２２０、駆動ユニット２３０、入口端Ｅ１′及び出口端Ｅ２′による動作方法は、図１の第１圧縮ユニット１１０、第２圧縮ユニット１２０、駆動１３０、入口端Ｅ１及び出口端Ｅ２による動作方法と類似しているので、ここでは繰り返さない。圧縮装置２００と圧縮装置１００との間の差異は、駆動ユニット２３０が第１圧縮ユニット２１０と第２圧縮ユニット２２０との間に接続されていることである。
【００２７】
上述したように本発明では、異なるタイプの圧縮ユニットを単一の圧縮装置に統合して異なるタイプの圧縮機の利点を結合している。
特定すると、第１圧縮ユニットはより高い構造強度を有する螺旋型圧縮ユニットとし、第２圧縮ユニットは内部リークに対するより良い耐性と高い容積測定効率とを有する渦型圧縮ユニットとすることができる。
【００２８】
第１圧縮ユニットが第１段圧縮を行うのに使用され、第１圧縮ユニットに流入する（冷却剤のような）流体の一部が好ましくない液体で、ガス化して第１圧縮ユニットの内部で即時に膨張すると、流体の即時膨張に寄因する第１圧縮ユニットへの損傷は、高い構造的強度によって防止し得る。さらに、第２圧縮ユニットが第２段の圧縮に使用されると、第２圧縮ユニットに流入する流体は、第２圧縮ユニットに流入する流体は、第１段圧縮からより大きな圧力を有し、この流体の大きな圧力によって発生する第２圧縮ユニットへの内部リークは、内部リークに対するより良好な耐性特性故に防止し得る。従って、圧縮装置は、良好な圧縮効率を有し、圧縮装置の耐久性は向上する。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本発明の圧縮装置は、加熱、換気、空調、冷却サイクル、工業的駆動の供給、シリコン化学工業、石油化学工業、及び天然ガス輸送に使用可能である。
【符号の説明】
【００３０】
１００，２００：圧縮装置
１１０，２１０：第１圧縮ユニット
１１２：第１車軸
１２０，２２０：第２圧縮ユニット
１２２：第２車軸
１３０，２３０：駆動ユニット
１４０：連結器
Ａ１：第１回転軸
Ａ２：第２回転軸
Ｅ１，Ｅ１′：入口端
Ｅ２，Ｅ２′：出口端
Ｒ：領域
【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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