JPS5857635B2 - シリンダブロツク型多段コンプレツサ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、シリンダブロック内に複数のシリンダを有す
る多段式コンプレッサおよびこのコンプレッサにおける
ガス圧縮方法に関する。

シリンダブロックが過熱されるのを防止しまた効率を増
大する為、ガスの圧縮段の中間で冷却を実施する多段式
コンプレッサは公知である。

多段式コンプレッサにおいては、複数のシリンダがブロ
ック内に設けられ、次々にガスを圧縮していくが、ガス
を圧縮していく途中において、従来はシリンダブロック
外に中間室を設け、圧力の変化を吸収するとともにガス
の冷却を行っていた。

ところが、かかる中間室の設置には各シリンダと中間室
を連絡するための連絡管が必要であるばかりでなく、ブ
ロック外に中間室を設けているのでコンプレッサ全体が
大きくなってしまうばかりでなく不必要にガスのエネル
ギーを消費してしまうという欠点があった。

本発明は、この種のコンプレッサを従来のものより軽量
にし、信頼性を高め、その効率を高め、また経済的なも
のにするシリンダブロックのメカニズムとかかるコンプ
レッサのガス圧縮方法を提供することを目的とする。

この発明によれば、各段のシリンダは、それぞれの軸線
を含む、回転軸線に対して同軸のシリンダブロック内に
、第１、第２、第３、第４の順序で配置される。

言いかえれば、４シリンダの場合には、圧縮は４−３−
２−１の順序で順次に実施される。

この発明によれば、１つの圧縮相から他の圧縮相への連
絡は、連結管によってではなく、コンプレッサ内部に配
置された冷却器を通して実施される。

この様な配置を実施する為、空気回路と水回路はシリン
ダヘッドの内部にζその面に対して平行に、即ち各シリ
ンダの軸線に対して直角に設置され、第１段の空気導入
の場合と、最後の冷却器の後の空気排出の場合を除いて
、各冷却システムの入口と出口はシリンダヘッドの内側
面の開口によって実施される。

以下、この発明を付図に示す実施例について詳細に説明
する。

シリンダブロックのメカニズムは、この発明の一部を成
すものではなく説明を要しないので、説明なしで略示し
た。

第１図、第２図、第３図、第４図及び第５図において、
シリンダブロック１は、その軸線から等距離に、また規
則的配分関係において、第１圧縮段シリンダ２と、第２
圧縮段シリンダ３と、第３圧縮段シリンダ４と、第４圧
縮段シリンダ５とを有している。

図示の実施例において、吸入および排気弁はシリンダ２
と３においては同心的に配置された公知の弁４２．４３
で形成され、シリンダ４，５においては公知の重ね式の
弁４２．４３でそれぞれ形成されている。

この発明によれば、これらのシリンダは位相の順序に配
置されている。

すなわち、第１、第２、第３、第４段の各シリンダ２，
３，４，５は第１゜４．５図において反時計方向に順に
配置され、ピストンを往復動させる斜板４１を保持した
駆動軸４０（第２図）はこの順序の逆の矢印Ｒの方向（
時計方向）に回転するようになっている。

即ち、圧縮順序はシリンダ５，４，３．２の順序である
。

圧縮されるガスは外部から、第１段シリンダに入口６か
ら吸入弁４２を通って吸入され、圧縮後に排気弁４３を
経てシリンダブロック１の内部の導管７を通って第１段
シリンダ２から出て第２段のシリンダに吸入されるが、
各段のシリンダ間には２つの軸方向に伸びる熱交換室が
それぞれ設けられ、たとえば第一段と第二段の間には熱
交換室１ｉ、ｉｓが形成される。

これら熱交換室は、コンプレッサのシリンダブロック１
の中に載置された４個の熱交換システム（冷却器）を形
成している。

図示の実施例においては、各熱交換システムはＵ形に接
続された２個の束から成り、その一方においてシリンダ
からガスを受け、他方においてガスを次のシリンダ内に
送出する。

他の実施態様として、ブロック１の内部において介シリ
ンダを包囲する蛇管とする事ができる。

各シリンダから排出されたガスは導管７．１８゜５０．
５１を通ってそれぞれの熱交換室１１，５２゜５４．５
６に流入するが、第１段シリンダ２のガス導管７は熱交
換室１１のヘッド孔９に伸び、このヘッド孔９の中に第
１熱交換システムの熱交換束１０のヘッドが配置されて
いる。

この熱交換束１０の中をガスは下降し、下降したガスは
通路１３を通って隣接する熱交換束１６内を上昇し、導
入導管１７を通って第２段シリンダ３内に流入する。

この間に、ガスはブロックの周壁に沿って形成された弧
状孔２８（第３図）、連絡孔２９を経て室１１内に流入
された冷却水によって冷却され、この冷却水は水通路１
４を経て隣接する室１５に至る。

室１５内には熱交換束１６が収容され、この熱交換束１
６は、上記の熱交換束１０と水通路１４を介して直列に
連なっている。

この室１５のヘッド孔と第２段への導入導管１７とは直
通している。

即ちシリンダ３と直通である。ガスはこのシリンダ３か
ら導管１８を通って熱交換室５２の中に押込まれ、上記
の第１熱交換システムと類似の第２熱交換システムの中
に入る。

これらの熱交換システムは各段について回路と部材は同
様である。

すなわち、第２熱交換システムは、束４５．４８を、第
３熱交換システムは束４６．５９を、第４熱交換システ
ムは束６０ 、４７をそれぞれ有している。

最後の段階ののちに、即ち第４段シリンダ５を出てさら
に最後の第４熱交換システムののちに、室５γのヘッド
孔に連結された外部に開く軸方向孔１９から処理された
ガスが排出される。

シリンダ２の中で、玉継手式ピストンロッド２１に駆動
されてピストン２０が正弦運動をし、シリンダ３の中で
は、玉継手ピストンロッド２３によって駆動されたピス
トン２２が運動する。

シリンダ４の中では、玉継手ピストンロッド２５によっ
て駆動されるピストン２４が運動する。

シリンダ５の中では、玉継手ピストンロッド２７によっ
て、駆動されるピストン２６が運動する。

この発明によれば、シリンダブロックのヘッドの中に、
相異る水準において、軸線に対して直角な複数の平行面
に、三グループの内部導管を備えている。

即ち、同一面に水を通す為の導管グルプ（導管１４等）
と、各シリンダについて２個ずつ、相異る水準に、それ
ぞれガス導入管グループ（導管１７等）とガス送出グル
ープ（導管７等）とを備えている。

この発明によれば、この機構に対する水の平面循環路は
、上述の様に、水分配管（弧状孔）２８に水が導入され
、各連絡管（連絡孔）２９を介して、串形をなす各冷却
システムのガス出口側に分配され、このＵ形のガス入口
側から各連絡管３０を介して、シリンダヘッドの冷却液
タンク３１の中に水が送られ、水はこのタンクから排出
される。

各ピストンロッド２１．２３，２５．２７は第１図、第
６図のように各ピストンを往復動せしめる回転部材をな
す斜板４１に連結され、この各ピストンを往復動せしめ
る回転部材をなす斜板４１は、駆動軸４０に固着され、
斜板４１の回転に伴って各ピストンが順に上下動するよ
うになっている。

すなわち、第６ａ〜６ｄ図に示すように、先ず第６ａ図
においてはシリンダ２のピストンロッド２１は上死点に
あり、このときシリンダ２内のガスはシリンダ３に排気
される。

また、シリンダ４はシリンダ３からのガスの吸入が終了
し圧縮工程に入ろうとしており、シリンダ５は圧縮工程
中にある。

斜板４１が第６ａ図から９０度回転すると第６ｂ図のよ
うになり、このときシリンダ２は吸入工程に入り、シリ
ンダ３は吸入工程が終了し、圧縮工程に入ろうとしてい
る。

また、シリンダ４は圧縮工程中にあり、シリンダ５は圧
縮工程が終了し、その中のガスは外部に排気されている
。

このように、次の６ｃおよび６ａ図に示すように斜板４
１の回転につれて各シリンダが吸入、圧縮を繰り返す。

このように、ガスの各シリンダへの流れとシリンダブロ
ック１の回転を逆にすれば、ガスの圧縮効率が増大する
ばかりでなく、各シリンダ間に冷却器を組込めばシリン
ダブロック全体がコンパクトになり、しかもシリンダブ
ロック外に冷却器を設けたものに比較して不必要にガス
のエネルギーを消費してしまうということがなくなる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明による４段コンプレッサの端面図であ
って第２図の矢印Ｉの方向に見た図、第２図は第１図の
■−Ｈに沿った断面図、第３図は各圧縮シリンダと各冷
却器を通る展開図、第４図は第２図のルールに沿った断
面図、また第５図は第２図のＶ−■断面図、第６３乃至
６ａ図は各シリンダの関連動作説明用斜視図である。 １・・・・・・シリンダブロック、２・・・・・・第１
シリンダ、３・・・・・・第２シリンダ、４・・・・・
・第３シリンダ、５・・・・・・第４シリンダ、６・・
・・・・ガス導入開口、７．１７゜１８．５０．５１・
・・・・・ガス導管、９・・・・・・ヘッド孔、１０．
１６・・・・・・熱交換束、１９・・・・・・ガス排出
用軸方向孔、２８・・・・・・水分配管、２９．３０・
・・・・・連絡管、３１・・・・・・冷却液タンク。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ピストンとシリンダの複数段をシリンダの容積がし
   だいに減少する順序でシリンダブロックの軸の周りの第
   １方向に沿って互いにガス流路を介して連結されるよう
   に配設し、前記シリンダブロックと同一の軸を有すると
   ともに回転部材を有する駆動軸を前記第１方向とは逆方
   向である第２方向に回転させ、前記シリンダブロック内
   において前記各段のシリンダ間を通るガスを冷却するた
   めにシリンダ間に内部冷却器を有することを特徴とする
   シリンダブロック型多段コンプレッサ。 ２ 前記シリンダブロックはヘッドを有し、前記シリン
   ダ間の冷却器は前記ヘッド内にシリンダブロックの長手
   方向に配設された熱交換室を有し、この熱交換室は前記
   ガス流路の一部を形成していることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載のシリンダブロック型多段コンプレ
   ッサ。 ３ 前記冷却器は熱交換室内に配設された熱交換束を有
   し、この熱交換東向に冷却剤が供給され、この熱交換束
   と熱交換室の内壁間をガスが流れることによって熱交換
   が行なわれることを特徴とする特許請求の範囲第２項記
   載のシリンダブロック型多段コンプレッサ。 ４ 前記冷却器は各段のシリンダ間に２つの熱交換室と
   この中に配設された熱交換束とを有し、前の段のシリン
   ダからのガスは、導入側の熱交換室を下降した後に排出
   側の熱交換室内を上昇して次の段のシリンダ内に流入し
   、前記冷却剤は前記排出側の熱交換室を通って導入側の
   熱交換室内に入り、そこから外部に排出されることを特
   徴とする特許請求の範囲第３項記載のシリンダブロック
   型多段コンプレッサ。 ５ 前記回転部材は斜板をなし、この斜板は各シリンダ
   内のピストン運動の位相が前記第２方向においてそれよ
   りも前方に位置するシリンダのピストン運動の位相より
   も遅れるように前記ピストンに正弦運動を与えることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載のシリンダブロッ
   ク型多段コンプレッサ。