(57)【要約】【課題】本発明は、ガス入口ノズルに加えてガス出口ノズルを設けることにより、クリアランスピストン背圧室内にリークするプロセスガスを希釈し外部に除去することである。【解決手段】本発明による往復動圧縮機のクリアランスポケットは、クリアランスピストン(7)が往復動するために設けられたシリンダカバー(6)の上部に設けられた背圧室蓋(11)と、前記背圧室蓋(11)のパッキンケース(13)を貫通して前記クリアランスピストン(7)に接続されたロッド(9)と、前記背圧室蓋(11)に設けられたガス入口ノズル(18)及びガス出口ノズル(19)と、を備え、クリアランスピストン(7)からクリアランスピストン背圧室(10)へプロセスガスのリークが発生した場合、前記クリアランスピストン背圧室(10)内の不活性ガスにより希釈され、前記ガス出口ノズル(9)から外部へ排出できる構成である。【選択図】図１
2016094915.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
往復動圧縮機(40)のピストン(4)を内設したシリンダ(2)の上部開口(2a)と連通し、駆動部(15)によってクリアランスピストン(7)を作動させるようにした往復動圧縮機のクリアランスポケットにおいて、
前記クリアランスピストン(7)が往復動するために設けられたシリンダカバー(6)の上部に設けられた背圧室蓋(11)と、前記背圧室蓋(11)のパッキンケース(13)を貫通して前記クリアランスピストン(7)に接続されたロッド(9)と、前記背圧室蓋(11)に設けられたガス入口ノズル(18)及びガス出口ノズル(19)と、を備え、
前記クリアランスピストン(7)から前記クリアランスピストン背圧室(10)へプロセスガスのリークが発生した場合、前記クリアランスピストン背圧室(10)内の不活性ガスにより希釈され、前記ガス出口ノズル(19)から外部に排出できることを特徴とする往復動圧縮機のクリアランスポケット。
【請求項２】
前記ガス入口ノズル(18)の不活性ガス入口配管(20)にはガス圧レギュレータ(21)が設けられ、前記クリアランスピストン背圧室(10)の圧力を前記ガス圧レギュレータ(21)により前記往復動圧縮機(40)の吸入圧と吐出圧の中間圧以下としていることで前記プロセスガス中に不活性ガスが混入することが防止されることを特徴とする請求項１記載の往復動圧縮機のクリアランスポケット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、往復動圧縮機のクリアランスポケットに関し、特に、クリアランスピストンの背圧室に不活性ガスを供給する供給ノズルを設けると共に、背圧室内のガスを排出する排出ノズルを設けることでプロセスガスが大気に漏れることのないようにするための新規な改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、用いられていたこの種の往復動圧縮機のクリアランスポケットとしては、例えば、特許文献１に示される本出願人による構成(図示しない)を挙げることができるが、実際には、図２の往復動圧縮機４０及び図３のクリアランスポケット５で示されるように構成されていた。
【０００３】
一般に、往復動圧縮機の容量制御の方法の１つとして、クリアランスポケットがある。圧縮機の容量を減少させたいとき、シリンダ内に接続されたクリアランスポケットを開くことにより、シリンダの隙間容積を増加させる。往復動圧縮機では、吐出行程が終わり吸入行程に入ってもシリンダ内の隙間容積部に残った圧縮ガスが膨張するため、シリンダ内の圧力が吸入圧力より低くなるまでガスの吸入は行われないので、その分吸入量が減少する。つまり、隙間容積を遠隔操作で連続的に行なえば、圧縮機が必要な量だけ圧縮することができるので、消費動力の節減ができるため、大きい省エネ効果が得られる。
そこで、アクチュエータを用いてクリアランスポケットの容積を遠隔操作でできるように構成し、吐出圧力などのプロセス条件を用いて自動で必要量を吐出するよう制御する装置が考案されており、この装置を組み込んだクリアランスポケットを自動可変容量クリアランスポケットという。
この可変容量クリアランスポケットとしては、従来油圧を利用した方法が多く使用されている。これは油圧シリンダが、小さなアクチュエータで大きな力を出すことが可能であることと、差動油は圧縮性が非常に小さいため変動荷重による振動を起こさないことなどが利点として挙げられる。
【０００４】
また、他のクリアランスポケットの形式としては、助燃性が強い酸素ガス用の圧縮機では、高圧酸素による発火を避けるために油圧を用いない駆動方法が望ましいことから、後述する図３のような、ねじ式アクチュエータを用いたクリアランスポケットが考案されている。クリアランスポケットはシリンダのガス圧縮室に直結されており容量調節ピストン（クリアランスピストン）には、シリンダ内へのガスの吸入・圧縮・吐出行程に対応した圧力変動が作用するため大きな変動荷重が働く。また、クリアランスピストンを移動させたとき、ピストンの背圧側の容積が変わりガスが圧縮・膨張される。これらを避けるために自動可変容量クリアランスポケットにはシリンダ内部・吸入配管・吸入弁室を接続するノズルが設けられており、吸入圧力または吸入圧力と吐出圧力の中間圧力を作用させている。背圧室のプロセスガスのシールとしてクリアランスポケット蓋にはロッドのシールと漏れガスの回収を行うパッキンケースが設けられている。さらに蓋上部のディスタンスピースには密閉性のあるカバーを設置しパッキンケースからの漏れガスを不活性ガスで希釈し、廃棄する構造となっている。
【０００５】
次に、前述の従来構成について、図２及び図３と共に説明する。
まず、往復動圧縮機４０は、図２の通り、圧縮機フレーム１上にシリンダ２が設置され、ピストン棒３を介して駆動されるピストン４はシリンダ２内で往復動される。このシリンダ２はピストン４の上面と下面の両側でガスを圧縮するダブルアクティング式であり、シリンダ２の上部にはクリアランスピストン７を有するクリアランスポケット５が設けてあり、このクリアランスポケット５の容積は駆動部５Ａで変更可能となっている。
【０００６】
次に、前記クリアランスポケット５として、図３に示される一般的なねじ式クリアランスポケットのシール構造の詳細構造について説明する。
クリアランスポケット５は、シリンダ上部に取り付けられるシリンダカバー６にて形成される。クリアランスポケット容積を変えるクリアランスピストン７にはピストンリング８が取り付けてあり、シールおよびガイドされている。前記クリアランスピストン７のロッド９の上部にはねじ９ａが切られており、シリンダカバー６内に貫通した下端はクリアランスピストン７に接続されている。前記クリアランスピストン７の上部のクリアランスピストン背圧室１０には背圧室蓋１１に設けたノズル１２より吸入圧もしくは吸入圧と吐出圧の中間圧のプロセスガスが供給されており、ロッド９が背圧室蓋１１から外に出る位置にはパッキンケース１３が設けられている。このパッキンケース１３内は２段のロッドシール１４で構成されており、１段目で漏れたガスを回収しプロセスガスを漏らさない構造としている。さらにパッキンケース１３と駆動部１５の間にはディスタンスピース１６を設けており、このディスタンピース１６はディスタンスピースカバー１７で密閉されている。
前記、ディスタンスピースカバー１７は、上ピース１７Ａと、下ピース１７Ｂと、シールリング１７Ａａとからなり、上ピース１７Ａ及び上ピース１７Ａの下面に設けたシールリング１７Ａａが下ピース１７Ｂの外周を上下に移動できるように構成されている。上ピース１７Ａと、下ピース１７Ｂの間は下ピース１７Ｂ上部に設けたＯリング１７Ｂａによりシールされている。
尚、駆動体５Ａにより第１、第２ナット部３０ａ，３０ｂからなるナット３０を介してロッド９のねじ９ａによって、ロッド９を上下動させるが、各ナット部３０ａ，３０ｂ間に皿バネ３１が介装されてバックラッシがあることによる、変動荷重でのネジ面の叩かれを抑えるように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１２−１８８９６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従来の往復動圧縮機のクリアランスポケットは、以上のように構成されていたため、次のような課題が存在していた。
すなわち、圧縮機は系内からプロセスガスを漏れさせない構造とする必要がある。特に助燃性の強い酸素ガス用の圧縮機ではリークガスと可燃物の接触による発火を避けるためにプロセスガスのシールが重要である。しかし、クリアランスピストン背圧室の蓋にはクリアランスピストンを駆動させるためのロッドが貫通しており、上記で述べたような複雑なシール構造を設けてクリアランスピストンの背圧側に入る吸入圧力または吸入圧力と吐出圧力の中間圧のプロセスガスをシールしている。またディスタンスピースカバーについてはメンテナンス上開閉の頻度が高く、組立状態での開閉が可能なことが望ましく、２重円筒でのスライド式としている。これは複雑な機構が必要であり、設置スペースやコスト面で問題がある。
【０００９】
本発明は、以上のような課題を解決するためになされたもので、特に、クリアランスピストン背圧室にプロセスガスに代わり、圧縮機ユーティリティ用若しくは外部からの不活性ガスを供給するため、背圧室カバーに２箇所のノズルを設け、配管を通して配管中に設けたレギュレータなどの圧力調整機器によって圧縮機の吸入圧若しくは吸入圧と吐出圧の中間圧力以下に調整された不活性ガスを注入できるようにした往復動圧縮機のクリアランスポケットを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明による往復動圧縮機のクリアランスポケットは、往復動圧縮機のピストンを内設したシリンダの上部開口と連通し、駆動部によってクリアランスピストンを作動させるようにした往復動圧縮機のクリアランスポケットにおいて、前記クリアランスピストンが往復動するために設けられたシリンダカバーの上部に設けられた背圧室蓋と、前記背圧室蓋のパッキンケースを貫通して前記クリアランスピストンに接続されたロッドと、前記背圧室蓋に設けられたガス入口ノズル及びガス出口ノズルと、を備え、前記クリアランスピストンから前記クリアランスピストン背圧室へプロセスガスのリークが発生した場合、前記クリアランスピストン背圧室内の不活性ガスにより希釈され、前記ガス出口ノズルから外部に排出できる構成であり、また、前記ガス入口ノズルの不活性ガス入口配管にはガス圧レギュレータが設けられ、前記クリアランスピストン背圧室の圧力を前記ガス圧レギュレータにより前記往復動圧縮機の吸入圧と吐出圧の中間圧以下としていることで前記プロセスガス中に不活性ガスが混入することが防止される構成である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明による往復動圧縮機のクリアランスポケットは、以上のように構成されているため、次のような効果を得ることができる。
すなわち、往復動圧縮機のピストンを内設したシリンダの上部開口と連通し、駆動部によってクリアランスピストンを作動させるようにした往復動圧縮機のクリアランスポケットにおいて、前記クリアランスピストンが往復動するために設けられたシリンダカバーの上部に設けられた背圧室蓋と、前記背圧室蓋のパッキンケースを貫通して前記クリアランスピストンに接続されたロッドと、前記背圧室蓋に設けられたガス入口ノズル及びガス出口ノズルと、を備え、前記クリアランスピストンから前記クリアランスピストン背圧室へプロセスガスのリークが発生した場合、前記クリアランスピストン背圧室内の不活性ガスにより希釈され、前記ガス出口ノズルから外部に排出できることにより、クリアランスピストン背圧室には絶えず、配管を通って背圧室蓋に設けたノズルより供給された不活性ガスが存在する。これにより、クリアランスピストンのロッドのシール構造の簡略化が可能になり、ディスタンスピースにおいてはシールの必要がなくなりカバー自体の簡略化が可能となる。仮にクリアランスピストンから背圧室へプロセスガスのリークが発生した場合でも内部の不活性ガスにより希釈され背圧室蓋に設けたノズルより外部に排出される。
また、前記ガス入口ノズルの不活性ガス入口配管にはガス圧レギュレータが設けられ、前記クリアランスピストン背圧室の圧力を前記ガス圧レギュレータにより前記往復動圧縮機の吸入圧と吐出圧の中間圧以下としていることで前記プロセスガス中に不活性ガスが混入することが防止される。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明による往復動圧縮機のクリアランスポケットを示す断面構成図である。
【図２】従来及び本発明に適用される往復動圧縮機を示す概略構成図である。
【図３】従来のクリアランスポケットを示す断面構成図である。
【図４】図３の要部を示す拡大斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明は、クリアランスピストンの背圧室に不活性ガスを供給する供給ノズルを設けると共に、背圧室内のガスを排出する排出ノズルを設け、プロセスガス中に不活性ガスが混じることのないようにすることである。
【実施例】
【００１４】
以下、図面と共に本発明による往復動圧縮機のクリアランスポケットの好適な実施の形態について説明する。
尚、従来例と同一又は同等部分については、同一符号を用いて説明する。また、図１の本発明の構成はその大部分が図３の構成と同一であるため、同一部分には同一符号を付し、その説明は重複を避けるために省略し、図３の説明を援用すると共に、図３と異なる部分について説明する。
図１において、往復動圧縮機４０のシリンダ２の前記シリンダカバー６の上部に載置された背圧室蓋１１には、従来設けられていたガス入口ノズル１８に接続された不活性ガス入口配管２０の途中にはガス圧レギュレータ２１が設けられている。
【００１５】
前記背圧室蓋１１には、前記ガス入口ノズル１８に隣接し、かつ、独立した状態でガス出口ノズル１９が形成され、前記各ノズル１８,１９はクリアランスピストン背圧室１０と外気若しくは図示しないボンベ等のガス源とを連通させるように構成されている。
【００１６】
前記背圧室蓋１１と駆動体５Ａを有する駆動部１５の基台４０との間は、複数本のサポート部４１によって支持されており、前記各サポート部４１の外側には、ダストカバー２３が設けられている。
【００１７】
従って、前述の構成において、前記各ノズル１８,１９に対しては、図示しない圧縮機ユーティリティ用不活性ガス供給配管から分岐、もしくは外部から接続された不活性ガス配管２０が接続されている。不活性ガス配管２０中にはレギュレータ２１が設けられておりガス圧が圧縮機の吸入圧または吸入圧と吐出圧の中間圧以下となるよう調整される。そのため、背圧室１０に流入されるプロセスガスＧはピストンリング８からのリークのみとなり、リークガスも背圧室１０の不活性ガスにより希釈され出口ノズル１９に接続された外部に接続した配管により排出される。前記クリアランスポケット５の作動中は、前記ダストカバー２３によってロッド９等への異物の進入を防いでいる。
【００１８】
尚、前述した本発明による往復動圧縮機のクリアランスポケットの要旨とするところは、以下の通りである。
すなわち、往復動圧縮機４０のピストン４を内設したシリンダ２の上部開口２ａと連通し、駆動部１５によってクリアランスピストン７を作動させるようにした往復動圧縮機のクリアランスポケットにおいて、前記クリアランスピストン７が往復動するために設けられたシリンダカバー６の上部に設けられた背圧室蓋１１と、前記背圧室蓋１１のパッキンケース１３を貫通して前記クリアランスピストン７に接続されたロッド９と、前記背圧室蓋１１に設けられたガス入口ノズル１８及びガス出口ノズル１９と、を備え、前記クリアランスピストン７から前記クリアランスピストン背圧室１０へプロセスガスのリークが発生した場合、前記クリアランスピストン背圧室１０内の不活性ガスにより希釈され、前記ガス出口ノズル１９から外部に排出できる構成であり、また、前記ガス入口ノズル１８の不活性ガス入口配管２０にはガス圧レギュレータ２１が設けられ、前記クリアランスピストン背圧室１０の圧力を前記ガス圧レギュレータ２１により前記往復動圧縮機４０の吸入圧と吐出圧の中間圧以下としていることで前記プロセスガス中に不活性ガスが混入することが防止される構成である。
【産業上の利用可能性】
【００１９】
本発明による往復動圧縮機のクリアランスポケットは、背圧室蓋に設けられたガス入口ノズルに対してガス出口ノズルを増設するのみで、プロセスガス中に不活性ガスの混入を防ぐことができる。
【符号の説明】
【００２０】
１    圧縮機フレーム
２    シリンダ
２ａ    上部開口
３    ピストン棒
４    ピストン
５    クリアランスポケット
５Ａ    駆動部
６    シリンダカバー
７    クリアランスピストン
８    ピストンリング
９    ロッド
９ａ    ねじ
１０    クリアランスピストン背圧室
１１    背圧室蓋
１８    ガス入口ノズル
１９    ガス出口ノズル
２０    不活性ガス入口配管
２１    ガス圧レギュレータ
２２    不活性ガス出口配管
２３    ダストカバー
３０    ナット
３０ａ    第１ナット部
３０ｂ    第２ナット部
３１    皿ばね
４０    往復動圧縮機
Ｇ    プロセスガス
【図１】
2016094915.tif 000003
【図２】
2016094915.tif 000004
【図３】
2016094915.tif 000005
【図４】
2016094915.tif 000006