(57)【要約】【課題】クランクケース内の冷却を効果的に行うことができるようにした多段昇圧装置を提供する。【解決手段】低圧側シリンダ7Lで昇圧された気体を、各シリンダ7L，7H内のピストン9L，9Hに往復運動を行わせるクランク軸11を配設した密閉形のクランクケース８内に導く低圧側の連通配管18aと、クランクケース８内に導入された気体を高圧側シリンダ７H内に導く高圧側の連通配管18bとを備える。低圧側の連通配管18aに、低圧側シリンダ７Lで昇圧された気体を冷却する冷却器19を設け、低圧側シリンダ19で昇圧された気体を、冷却器19で冷却した後、クランクケース８内を経由して高圧側シリンダ７H内に送る。  【選択図】  図１
2008082241.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
気体を、低圧側シリンダと高圧側シリンダをもって所定の圧力まで多段階で昇圧させる多段昇圧装置において、
前記各シリンダ内のピストンを往復運動させるクランク軸を配設した密閉形のクランクケースに、前記低圧側シリンダで昇圧された気体を前記クランクケース内に導く低圧側の連通配管と、前記クランクケース内に導入された前記気体を前記高圧側シリンダ内に導く高圧側の連通配管とを接続し、前記低圧側の連通配管に、前記低圧側シリンダで昇圧された前記気体を冷却する冷却器を設けたことを特徴とする多段昇圧装置。
【請求項２】
前記低圧側シリンダの吸入口に、フィルタで濾過された気体を導く吸入配管を接続したことを特徴とする請求項１記載の多段昇圧装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気や不活性ガス等の気体を、低圧側シリンダと高圧側シリンダへ順次通して、多段階で圧縮する往復動圧縮機等における多段昇圧装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、往復動圧縮機は、モータ等の動力源によってクランク軸を回転駆動し、シリンダ内でピストンを往復動させて、シリンダ内に吸入された空気や不活性ガス等の気体(以下、単に「気体」という)を圧縮するものである。
【０００３】
また、往復動圧縮機には、低圧側シリンダと高圧側シリンダの２つのシリンダを備え、気体を、低圧側シリンダと高圧側シリンダへ順に通して、２段階で圧縮し、高圧縮された気体を生成する２段階圧縮形の昇圧装置も、広く一般的に知られている(例えば、特許文献１、２参照)。
【０００４】
上述のような２段昇圧装置は、低圧側シリンダと高圧側シリンダが設けられたクランクケースを有し、各シリンダには、ピストンがそれぞれ往復動可能に挿嵌され、各ピストンは、クランクケースのクランク室内で連接棒を介してクランク軸と連結されている。
【０００５】
運転時には、モータ等の動力源によって駆動されるクランク軸の回転が、連接棒等を介してピストンの往復動に変換され、往復動するピストンにより各シリンダ内で気体の圧縮が行われる。また、低圧側シリンダで昇圧された気体は、高圧側シリンダに送られて、さらに昇圧されて昇圧貯蔵タンク内等に送り出されるようになっている。
【特許文献１】特許第３５６７３４４号公報
【特許文献２】特開平５−４４６４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述のような多段階で昇圧させる多段昇圧装置は、低圧側シリンダで圧縮した気体を高圧側シリンダでさらに圧縮する過程で、クランクケース内の温度が上昇して、圧縮効率が低下しないように、外部に設けた冷却ファンによって、クランクケースの外側面を冷却するようにしているが、これだけでは、クランクケース内を十分に冷却することはできない。
【０００７】
本発明は、上述のような従来の課題に鑑み、クランクケース内の冷却を、効果的に行うことができるようにした多段昇圧装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明によると、上記課題は、次のようにして解決される。
（１）気体を、低圧側シリンダと高圧側シリンダをもって所定の圧力まで多段階で昇圧させる多段昇圧装置において、前記各シリンダ内のピストンを往復運動させるクランク軸を配設した密閉形のクランクケースに、前記低圧側シリンダで昇圧された気体を前記クランクケース内に導く低圧側の連通配管と、前記クランクケース内に導入された前記気体を前記高圧側シリンダ内に導く高圧側の連通配管とを接続し、前記低圧側の連通配管に、前記低圧側シリンダで昇圧された前記気体を冷却する冷却器を設ける。
【０００９】
（２）上記(１)項において、前記低圧側シリンダの吸入口に、フィルタで濾過された気体を導く吸入配管を接続する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によると、次のような効果を奏することができる。
請求項１に係る発明によると、低圧側シリンダで昇圧された気体を、冷却器で冷却した後、クランクケース内を経由して高圧側シリンダに送るので、クランクケース内の冷却を効率良く行うことができる。
【００１１】
請求項２に係る発明によると、低圧側シリンダの吸入口に、通常のフィルタを経由して濾過済みの気体が導入されるので、その後の経路内には専用のフィルタを設ける必要はない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明に係わる一実施形態を、図面に基づいて説明する。図１は、本発明の一実施形態における多段昇圧装置を備えたガス昇圧給送システムの給送系統図である。ガス昇圧給送システムは、ガス源(１)、多段昇圧装置(２)及び昇圧貯蔵タンク(３)を備えている。
【００１３】
ガス源(１)は、本実施形態においては大気であるが、窒素ガス等の不活性ガス発生装置や不活性ガスが加圧状態で充填されている不活性ガスボンベ等であっても良い。
【００１４】
多段昇圧装置(２)は、無給油式の２段往復圧縮機(５)と冷却器(６)とを備える。
【００１５】
２段往復圧縮機(５)は、低圧側シリンダ(7L)と高圧側シリンダ(7H)が接続されたクランクケース(８)を備えている。各シリンダ(7L)(7H)の内部には、ピストン(9L)(9H)がそれぞれ往復動可能に挿嵌され、各ピストン(9L)(9H)は、クランクケース(８)のクランク室(8a)内で、第１、２連接棒(10L)(10H)を介して、クランク軸(11)と連結されている。クランク室(8a)は、密閉されており、取入口(13a)及び吐出口(13b)を備えている。
【００１６】
クランク軸(11)は、軸方向の両側が軸受部材(図示略)によって支持されるとともに、モータ（図示略）によって回転させられ、その軸方向の中間部には、クランク軸(11)の軸線に対して一定の寸法だけ偏心した複数の偏心軸部(11a)(11a)が軸方向に間隔をもって設けられている。
【００１７】
各ピストン(9L)(9H)における連接棒(10L)(10H)の上端部は、それぞれピストン(9L)(9H)に揺動可能に連結され、同じく下端部は、軸受(12)を介して、偏心軸部(11a)の外周に回転可能に連結されている。
【００１８】
上述の構成により、２段往復圧縮機(５)は、運転時には、モータによるクランク軸(11)の回転が連接棒(10L)(10H)を介して、ピストン(9L)(9H)の往復動に変換され、この往復動によりシリンダ(7L)(7H)では、吸入・圧縮・吐出の一連の行程が実行される。
【００１９】
低圧側シリンダ(7L)の吸入口(14a)とガス源(１)との間は、吸入配管(15)で接続され、吸入配管(15)の途中の箇所には、フィルタ(17)が設けられている。
【００２０】
フィルタ(17)は、吸入配管(15)内を通る空気中に含まれる塵埃を捕捉して、低圧側シリンダ(7L)の吸入口(14a)にクリーンな気体を流入させる。
【００２１】
低圧側シリンダ(7L)の吐出口(14b)とクランクケース(８)の取入口(13a)との間は、低圧側の連通配管(18a)により接続されている。低圧側の連通配管(18a)の途中には、冷却器(６)が設けられている。冷却器(６)は、低圧側シリンダ(7L)内で昇圧されて、低圧側シリンダ(7L)の吐出口(14b)から吐出された気体を冷却する。
【００２２】
クランクケース(８)の吐出口(13b)と高圧側シリンダ(7H)の吸入口(20a)との間は、高圧側の連通配管(18b)により接続されている。低圧側シリンダ(7L)の往復動で昇圧されて、低圧側の連通配管(18a)を通って、冷却器(６)で冷却され、クランクケース(８)内に送り込まれた気体は、高圧側の連通配管(18b)を通って、高圧側シリンダ(7H)へ送られ、高圧シリンダ(7H)によりさらに昇圧されて、高圧側シリンダ(7H)の吐出口(20b)から昇圧貯蔵タンク(３)へ送られる。
【００２３】
高圧側シリンダ(7H)の吐出口(20b)と昇圧貯蔵タンク(３)の吸入口(21a)との間は、逆止弁(22)を介して吐出配管(23)で接続されている。昇圧貯蔵タンク(３)には、高圧側シリンダ(7H)から吐出されて昇圧された気体が貯蔵される。
【００２４】
昇圧貯蔵タンク(３)の吐出口(21b)には、適宜操作される吐出弁(25)が接続されている。
【００２５】
次に、本実施形態の作用について説明する。モータが起動されると、ガス源(１)の気体は、吸入配管(15)、フィルタ(17)を介して、吸入口(14a)から低圧側シリンダ(7L)に吸入される。低圧側シリンダ(7L)は、吸入した気体を圧縮して昇圧させる。
【００２６】
低圧側シリンダ(7L)で昇圧された気体は、吐出口(14b)から低圧側の連通配管(18a)内に送られ、途中において、冷却器(６)で冷却された後、取入口(13a)から、クランク室(8a)内に送り込まれ、さらにクランク室(8a)から、吐出口(13b)、高圧側の連通配管(18b)、及び吸入口(20a)を通って高圧側シリンダ(7H)内に送られる。高圧側シリンダ(7H)は、低圧側シリンダ(7L)で圧縮された気体をさらに圧縮し、吐出口(20b)、逆止弁(22)及び吸入口(21a)を通って昇圧貯蔵タンク(３)内へ送給する。
【００２７】
上述のように、この実施形態における多段昇圧装置(２)によれば、ガス源(１)からの気体を、低圧側シリンダ(7L)内で所定値まで昇圧し、この昇圧により高温になった気体を冷却器(６)で冷却した後、クランク室(8a)内を経由して高圧側シリンダ(7H)へ送るので、冷却器(６)により冷却された気体がクランク室(8a)内を通るとき、クランクケース(８)内が冷却されることになり、クランクケース(８)内の冷却が効率的に行われる。
【００２８】
また、ガス源(１)から低圧側シリンダ(7L)に送給される気体は、既にフィルタ(17)を通っているので、低圧側の連通配管(18a)を通ってクランクケース(８)に塵埃が入り込むこともない。したがって、クランクケース専用のフィルタが不要になるとともに、シリンダ(7L)(7H)への吸い込み温度の上昇は抑えられ、圧縮効率の低下も防止される。
【００２９】
また、運転中は、低圧側シリンダ(7L)内で圧縮された気体が密閉されたクランク室(8a)内に送り込まれるため、各シリンダ室とクランク室(8a)との圧力差は小さくなる。そのため、各ピストン(9L)(9H)の往復動するときの負荷は小さくなり、クランクケース(８)内の各種部品に掛かる荷重を小さくして、寿命を延ばせるという効果も有する。
【００３０】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は、特許請求の範囲を逸脱しない範囲内で、上記実施形態に種々の変形や変更を施すことも可能である。例えば、２段往復圧縮機(５)を給油式としても良い。また、多段階昇圧装置(２)を、３段階またはそれ以上で昇圧させるものとしても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の多段昇圧装置の一実施形態を適用したガス昇圧給送システムの給送系統図である。
【符号の説明】
【００３２】
(１)ガス源
(２)多段昇圧装置
(３)昇圧貯蔵タンク
(５)２段往復圧縮機
(６)冷却器
(7L)低圧側シリンダ
(7H)高圧側シリンダ
(８)クランクケース
(8a)クランク室
(9L)(9H)ピストン
(10L)(10H)連接棒
(11)クランク軸
(11a)偏心軸部
(12)軸受
(13a)取入口
(13b)吐出口
(14a)吸入口
(14b)吐出口
(15)吸入配管
(17)フィルタ
(18a)低圧側の連通配管
(18b)高圧側の連通配管
(20a)吸入口
(20b)吐出口
(21a)吸入口
(21b)吐出口
(22)逆止弁
(23)吐出配管
(25)吐出弁
【図１】
2008082241.tif 000003