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JPS5854273B2 - Vane type gas compression device - Google Patents
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JPS5854273B2 - Vane type gas compression device - Google Patents

Vane type gas compression device

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Publication number
JPS5854273B2
JPS5854273B2 JP1993676A JP1993676A JPS5854273B2 JP S5854273 B2 JPS5854273 B2 JP S5854273B2 JP 1993676 A JP1993676 A JP 1993676A JP 1993676 A JP1993676 A JP 1993676A JP S5854273 B2 JPS5854273 B2 JP S5854273B2
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JP
Japan
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stage
compressor
vane
compression
compression device
Prior art date
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JP1993676A
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Japanese (ja)
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JPS52103711A (en
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満 矢野
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Hitachi Metals Ltd
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Publication date
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は圧縮装置に係り、特にベーン型の圧縮機を用い
て気体を圧縮するのに適したベーン型気体圧縮装置に関
するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a compression device, and more particularly to a vane-type gas compression device suitable for compressing gas using a vane-type compressor.

気体、たとえば空気を圧縮する場合には、一般に経済的
理由により、圧縮機の容積当りの吐出量を大きくすべく
高速で圧縮するのが通例である。
When compressing a gas, for example air, it is customary for economic reasons to compress it at high speed in order to increase the output per volume of the compressor.

空気を高速で圧縮すれば、空気と空気を囲む壁との熱交
換は妨げられ、空気は断熱的に圧縮される。
Compressing air at high speeds prevents heat exchange between the air and the walls surrounding it, and the air is compressed adiabatically.

当初の空気の圧力、容積をPl、■1 圧縮後の圧力、
容積をP2.■2とすれば各々の関係は次のようになる
ことが知られている。
The initial pressure and volume of air are Pl, ■1 Pressure after compression,
The volume is P2. ■It is known that if 2 is used, the respective relationships will be as follows.

ただしKは定圧比熱と定容比熱の比であり、たとえば空
気の場合ばに=1.4である。
However, K is the ratio of specific heat at constant pressure to specific heat at constant volume, and is, for example, 1.4 in the case of air.

一方高速でなくゆっくりと空気の温度上昇がないように
、等温で圧縮する場合の空気の圧力と容積の変化は P2・v2−Pl・■1 である。
On the other hand, when the air is compressed isothermally, not at high speed but slowly so that the temperature of the air does not rise, the change in pressure and volume of air is P2.v2-Pl.■1.

第1図はこの関係を示したもので、点線al〕が断熱圧
縮の場合、実線ab’が等温圧縮の場合の圧力と容積の
変化である。
FIG. 1 shows this relationship, where the dotted line al] is the change in pressure and volume in the case of adiabatic compression, and the solid line ab' is the change in pressure and volume in the case of isothermal compression.

等温圧縮は断熱圧縮に比べ実線と点線で囲まれる面積a
bb’に相当する仕事量が少くてすむ。
Compared to adiabatic compression, isothermal compression has an area a surrounded by solid lines and dotted lines.
The amount of work corresponding to bb' is small.

つまり断熱的な圧縮をする圧縮機に比べ、等温で圧縮を
行なう圧縮機の方が消費電力が少くてすむことは明らか
である。
In other words, it is clear that a compressor that performs isothermal compression consumes less power than a compressor that performs adiabatic compression.

このように従来の圧縮機は断熱圧縮を行なうため、圧縮
そのものの効率が悪く、従って改良された回転型の圧縮
機は多量の冷却油を用いて圧縮中の空気を冷却すること
が試みられている○また機械的な見地から考察すると、
従来からの圧縮機は、クランク機構とピストン機構とか
ら構成された往復型の圧縮機が、その代表的なものとし
て一般に広く用いられていた。
Since conventional compressors perform adiabatic compression, the efficiency of the compression itself is poor.Therefore, improved rotary compressors use a large amount of cooling oil to cool the air being compressed. ○Also, if we consider it from a mechanical point of view,
BACKGROUND ART Conventionally, a reciprocating compressor composed of a crank mechanism and a piston mechanism has been widely used as a typical compressor.

この種の圧縮機は大容量、大出力の圧縮機としては最も
適しているが、次のような欠点を有する。
Although this type of compressor is most suitable as a large-capacity, high-output compressor, it has the following drawbacks.

(1)振動が太きい。(1) The vibration is strong.

(2)吐出気体の脈動が大きい。(2) The pulsation of the discharged gas is large.

(3)広い据付面積を必要とする。(3) Requires a large installation area.

などである。etc.

一方回転型の圧縮機は往復型圧縮機のもつ、上記欠点を
克服することができるので、その利用分野は急速に拡大
されつつある。
On the other hand, since rotary compressors can overcome the above-mentioned drawbacks of reciprocating compressors, their field of use is rapidly expanding.

就中可動翼型の所謂ベーンポンプを用いた圧縮機は回転
型圧縮機の代表的なものである。
In particular, a compressor using a movable vane type so-called vane pump is a typical rotary compressor.

ベーン型圧縮機の主要部は第2図に示すようにケーシン
グ1、ローター2′:!?よびベー73によって構成さ
れており、ローター2はケーシング1に対し偏心して回
転自在に保持され、ローター2にはベーン3が半径方向
に摺動し得るよう複数個の溝が穿設されている。
The main parts of a vane compressor are the casing 1 and the rotor 2' as shown in Figure 2. ? The rotor 2 is rotatably held eccentrically with respect to the casing 1, and a plurality of grooves are bored in the rotor 2 so that the vanes 3 can slide in the radial direction.

従ってローター2の回転に伴なってベー73は遠心力に
よってケーシング1の内面に密接しながら回転する。
Therefore, as the rotor 2 rotates, the base 73 rotates while being in close contact with the inner surface of the casing 1 due to centrifugal force.

ローター2、ケーシング1″J?よびベーン3によって
囲まれた空間容積は、ローター2の回転により逐次変化
するので吸入口Sから気体を吸入し圧力を付与して吐出
口りから圧縮空気を吐出するものである。
The space volume surrounded by the rotor 2, the casing 1''J?, and the vanes 3 changes sequentially as the rotor 2 rotates, so gas is sucked in from the suction port S, pressure is applied, and compressed air is discharged from the discharge port. It is something.

このようにベーン型圧縮機で高圧の圧縮空気を得るには
吸入口Sから空気を吸入し、空間A、B。
In this way, in order to obtain high-pressure compressed air with a vane type compressor, air is sucked from the suction port S, and the air is sucked into spaces A and B.

Cで逐次圧縮して高圧の圧縮空気を吐出口りから吐出す
る。
The compressed air is sequentially compressed at C and high-pressure compressed air is discharged from the discharge port.

従って吸入された空気は空間A、B。Cの三段階で大気
圧から高圧に圧縮される。
Therefore, the inhaled air is in spaces A and B. It is compressed from atmospheric pressure to high pressure in three stages (C).

この結果圧縮機内においては断熱圧縮が繰り返され、吐
出される空気が高温となるので、ケーシング1内に直接
冷却油を噴射する冷却方法が用いられている。
As a result, adiabatic compression is repeated within the compressor, and the discharged air becomes hot, so a cooling method is used in which cooling oil is directly injected into the casing 1.

この方法は潤滑効果と、密封効果を兼ね備えるものであ
るが、吸入された空気中の水蒸気と大量の冷却油とが圧
縮機の内部に釦いて高速で撹拌される。
This method has both a lubricating effect and a sealing effect, and water vapor in the sucked air and a large amount of cooling oil are pumped inside the compressor and stirred at high speed.

従って油と水が完全に混合し、所謂石油乳剤のようなコ
ロイド状態となってベーンの膨潤弱化をもたらすことに
なる。
Therefore, the oil and water are completely mixed and form a colloidal state like a so-called petroleum emulsion, causing the vane to swell and weaken.

このほかに給油のためのポンプや油水分離装置等付属的
なエネルギー源を必要とする結果、消費電力の増大を招
き決して好ましい方法とはいえない。
In addition to this, additional energy sources such as a pump for refueling and an oil/water separator are required, resulting in an increase in power consumption, which is not a desirable method.

さらに又ベーン3で仕切られた各空間は空気圧の差が大
きく、ベー73に強い差圧力が加わる。
Furthermore, each space partitioned by the vane 3 has a large difference in air pressure, and a strong differential pressure is applied to the vane 73.

このためベーン3とローター溝の摺動面に著しい摩耗を
生じ、耐久塵は極度に低下するものである。
This causes significant wear on the sliding surfaces of the vanes 3 and the rotor grooves, resulting in extremely low durability dust.

本発明の目的は、上記せる従来技術の問題点を解決する
ため、ベーン型の圧縮機を用い各圧縮段階と次の圧縮機
の夫々対応する区画を冷却装置に介装させたパイプ群に
よって連結し、圧縮過程に釦いて放熱、冷却し等温に近
い状態で圧縮を行ない、消費動力の少ない圧縮を行なう
ことにより高効率の圧縮が可能なベーン型気体圧縮装置
を提供するにある。
An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art by using a vane type compressor and connecting the corresponding sections of each compression stage and the next compressor by a group of pipes interposed in a cooling device. Another object of the present invention is to provide a vane type gas compression device capable of highly efficient compression by radiating heat and cooling during the compression process to perform compression in a nearly isothermal state, and by performing compression with less power consumption.

以下本発明の実施例を図面に基いて詳細に説明する。Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings.

第3図は三段式ベーン型圧縮装置の構成を示す説明図で
ある。
FIG. 3 is an explanatory diagram showing the configuration of a three-stage vane type compression device.

第1段から最終段(第3図では第3段)の複数個のベー
ン型圧縮機によって構成されて釦り、第1段圧縮機4に
は吸入口Soを、また最終段圧縮機6には吐出口Doを
各々1個備えている。
It is composed of a plurality of vane type compressors from the first stage to the final stage (third stage in Figure 3).The first stage compressor 4 has a suction port So, and the final stage compressor 6 has a are each equipped with one discharge port Do.

第n段圧縮機4ち−よび5(第3図では第1段於よび第
2段圧縮機)には、各々中間吐出口D11.D12.D
13.Dl4釦よびD21゜D22 、D23 、D2
4を備え、また第(n+1)膜圧縮機5および6(第3
図では第2段督よび第3段)には、各々中間吸入口82
1.822 。
The n-stage compressors 4 and 5 (first-stage and second-stage compressors in FIG. 3) each have an intermediate discharge port D11. D12. D
13. Dl4 button and D21°D22, D23, D2
4, and the (n+1)th membrane compressor 5 and 6 (third
(in the figure, the second stage director and the third stage) each have an intermediate suction port 82.
1.822.

823.824釦よびS31 、S32.833 。823.824 button and S31, S32.833.

834を備えるものである。834.

これらの相互に隣接する中間吐出口間および中間吸入口
間には、常に1枚以上のベーン31゜32.33を介在
させ、また中間吐出口D11゜Dl 2 、Dl 3
、Dl 4釦よびD21.D22゜D23 、D24と
、これらに対応する中間吸入口821.822.823
、S24およびS31゜832 、S33.834と
の間は、それぞれ冷却装置7および8に介装させたパイ
プ群P11゜Pl2.Pl3.Pl4釦よびP21
、P22 。
One or more vanes 31゜32.33 are always interposed between these mutually adjacent intermediate discharge ports and intermediate suction ports, and intermediate discharge ports D11゜Dl 2 , Dl 3
, Dl 4 button and D21. D22°D23, D24 and their corresponding intermediate intake ports 821.822.823
, S24 and S31°832, S33.834 are pipe groups P11°Pl2., which are interposed in the cooling devices 7 and 8, respectively. Pl3. Pl4 button and P21
, P22.

P23 、P24によって連結する。Connected by P23 and P24.

さらに圧縮機4.5,6は駆動軸9を介して駆動装置1
0に連結され回動し得るようになっている。
Furthermore, the compressors 4.5, 6 are connected to the drive unit 1 via a drive shaft 9.
0 so that it can rotate.

以上の構成よりなるベーン型圧縮装置の作用効果につい
て説明する。
The effects of the vane type compression device having the above configuration will be explained.

まず駆動装置10が矢印方向に回転すると、駆動軸9を
介して第1〜3段圧縮機4,5,6の夫々のローター2
L22゜23も矢印方向に回転し、夫々のローター21
゜22.23に装着されたベーン31 、32.33は
遠心力によりケーシング11.12.13の内面に密接
して回転する。
First, when the drive device 10 rotates in the direction of the arrow, the rotors 2 of each of the first to third stage compressors 4, 5, and 6 are rotated through the drive shaft 9.
L22゜23 also rotates in the direction of the arrow, and the respective rotors 21
The vanes 31, 32.33 mounted at 22.23 rotate in close contact with the inner surface of the casing 11.12.13 due to centrifugal force.

第1段圧縮機4に釦いては、吸入口Soより空気を吸入
し逐次圧縮されるが、その圧縮過程にある空気が中間吐
出口D11.・Dl2.Dl3゜Dl4より逐次吐出さ
れる。
The first stage compressor 4 sucks air from the suction port So and compresses it sequentially, but the air in the compression process is transferred to the intermediate discharge port D11.・Dl2. It is sequentially discharged from Dl3° to Dl4.

この吐出口D11゜Dl2.Dl3.Dl4.より吐出
された空気は、夫々パイプP11 、Pl 2 、Pi
3 、Pl 4を通り、途中の冷却装置7によって冷
却され第2段圧縮機5の中間吸入口821 、S22.
823 。
This discharge port D11°Dl2. Dl3. Dl4. The air discharged from the pipes P11, Pl 2 and Pi
3, Pl 4, and is cooled by the cooling device 7 on the way to the intermediate suction port 821 of the second stage compressor 5, S22.
823.

S24に導かれる。You will be guided to S24.

このとき第1段圧縮機4の中間吐出口D11とDl2、
Dl2とDl3、Dl3とDl4の間には、常にベーン
31が介在しているので、夫々圧縮比の異る空気が吐出
されるものである。
At this time, intermediate discharge ports D11 and Dl2 of the first stage compressor 4,
Since the vane 31 is always interposed between Dl2 and Dl3, and between Dl3 and Dl4, air having different compression ratios is discharged.

この圧縮比の異る空気が第2段圧縮機5の中間吸入口S
21.822 、S23 、S24に供給され、再び圧
縮されて各圧縮段階ごとに中間吐出口D21 、D22
、D23 、D24より吐出される。
This air with different compression ratios is supplied to the intermediate suction port S of the second stage compressor 5.
21.822, S23, and S24, and is compressed again and is passed through intermediate discharge ports D21 and D22 for each compression stage.
, D23 and D24.

この第2段圧縮機5にかいても中間吸入口821と22
、S22と23、S23と824の間、むよび中間吐出
口D21とD22、D22とD23、D23とD24の
間には、常にベーン32が介在しているので、各圧縮段
階の圧縮空気が混合することはない。
This second stage compressor 5 also has intermediate suction ports 821 and 22.
, S22 and 23, S23 and 824, and between the intermediate discharge ports D21 and D22, D22 and D23, and D23 and D24, the vanes 32 are always interposed, so the compressed air of each compression stage is mixed. There's nothing to do.

第2段圧縮機5の中間吐出口D21 、D22 。Intermediate discharge ports D21 and D22 of the second stage compressor 5.

D23.D24から吐出された圧縮空気は、夫々パイプ
P21 、P22 、P23 、P24を通り、途中
の冷却装置8によって冷却され、第3段圧縮機6の中間
吸入口831.832.833.S34に導かれる。
D23. The compressed air discharged from D24 passes through the pipes P21, P22, P23, P24, respectively, is cooled by the cooling device 8 on the way, and then passes through the intermediate suction ports 831, 832, 833, . You will be guided to S34.

この第3段圧縮機6、つまり最終段圧機でも圧縮空気は
各圧縮段階ごとに再度圧縮されて吐出口Doより高圧の
圧縮空気を吐出するものである。
In this third stage compressor 6, that is, the final stage compressor, the compressed air is again compressed at each compression stage, and high-pressure compressed air is discharged from the discharge port Do.

このように第1段、第2段、第3段の各圧縮機4.5,
6に釦いて、夫々圧縮比の異る圧縮空気が独立してパイ
プに導かれ、途中の冷却装置を通るので、夫々の冷却効
果を向上させることができる。
In this way, each of the first stage, second stage, and third stage compressors 4.5,
6, compressed air with different compression ratios is led to the pipes independently and passes through a cooling device in the middle, so the cooling effect of each can be improved.

第3図では3個の圧縮機と2個の冷却装置を用いた例を
示したが、圧縮機と冷却装置をさらに増加させることに
より理想的な等温圧縮に極めて近似した圧縮を行なうこ
とができるものである。
Figure 3 shows an example using three compressors and two cooling devices, but by further increasing the number of compressors and cooling devices, it is possible to perform compression that closely approximates ideal isothermal compression. It is something.

ここで、第2段圧縮機5および第3段圧縮機6の吐出量
は、第1段圧縮機4釦よび第2段圧縮機5の吸入量より
も目的とする圧縮比で定まる量だけ少くなるように設定
されているので、空気は目的の圧力に圧縮されて吐出さ
れる。
Here, the discharge amount of the second stage compressor 5 and the third stage compressor 6 is smaller than the intake amount of the first stage compressor 4 button and the second stage compressor 5 by an amount determined by the target compression ratio. The air is compressed to the desired pressure and then discharged.

この圧縮機間の容積変化の状況を第4図によって説明す
る。
The situation of volume change between compressors will be explained with reference to FIG.

すなわち第1段圧縮機4の相隣る二つのベーン31.3
1とローター21、訟よびケーシング11によって囲ま
れる空間容積は、駆動軸9の回転角が0(基準)のとき
最大であり、回転角の増加とともに第4図に点線で示す
ように容積が変化し圧縮される。
In other words, two adjacent vanes 31.3 of the first stage compressor 4
1, the rotor 21, the case 11, and the casing 11 is at its maximum when the rotation angle of the drive shaft 9 is 0 (reference), and as the rotation angle increases, the volume changes as shown by the dotted line in Fig. 4. and compressed.

また第2段圧縮機5の相隣る二つのベーン32.32と
ローター22$−よびケーシング12によって囲まれる
空間容積は、駆動軸9の回転角が0のとき最小であり、
回転角の増加とともに、第4図における実線と点線とで
囲まれる面積のように容積が変化する。
Further, the space volume surrounded by the two adjacent vanes 32, 32, the rotor 22, and the casing 12 of the second stage compressor 5 is minimum when the rotation angle of the drive shaft 9 is 0,
As the rotation angle increases, the volume changes as shown in the area surrounded by the solid line and dotted line in FIG.

一方、第1段圧縮機4の中間吐出口D11 、 Dl
2.D13D14と第2段圧縮機5の中間吸入口S21
゜822 、S23 、S24とは夫々パイプ群P11
゜PI 2 、Pl3 、P14によって連結されてい
るため、その合計の容積は第4図における実線のように
変化する。
On the other hand, the intermediate discharge ports D11 and Dl of the first stage compressor 4
2. D13D14 and intermediate suction port S21 of the second stage compressor 5
゜822, S23, and S24 are pipe group P11, respectively.
Since they are connected by ゜PI 2 , Pl3, and P14, their total volume changes as shown by the solid line in FIG. 4.

従って全体として圧縮され、第1段圧縮機4の吸入口S
Oから吸入された空気の全量が、第2段圧縮機5の中間
吐出口D21.D22D23.D24から吐出される。
Therefore, it is compressed as a whole, and the suction port S of the first stage compressor 4 is
The entire amount of air taken in from the second stage compressor 5 is transferred to the intermediate discharge port D21. D22D23. It is discharged from D24.

第2段圧縮機5と第3段圧縮機6の間に卦ける圧縮空気
の授受関係も上記と全く同様である。
The compressed air exchange relationship between the second stage compressor 5 and the third stage compressor 6 is also exactly the same as described above.

圧縮は全体として比較的緩やかに行なわれ、従ってベー
73の両側の圧力差は大きくなく摩耗と摩擦損失を軽減
するものである。
Compression is generally performed relatively slowly, so that the pressure difference on both sides of the bay 73 is not large, reducing wear and friction losses.

次にP−V線図によって他の効果を説明する。Next, other effects will be explained using a PV diagram.

第1図は横軸に合計容積を、縦軸にそのときの圧力を示
したP−V線図である。
FIG. 1 is a PV diagram showing the total volume on the horizontal axis and the pressure at that time on the vertical axis.

前記第1段圧縮機4でaまで吸入された空気は、ロータ
ー21の回転に伴なって順次圧縮され、各圧縮段階ごと
に第2段圧縮機5に供給される。
The air sucked up to a point a by the first stage compressor 4 is sequentially compressed as the rotor 21 rotates, and is supplied to the second stage compressor 5 at each compression stage.

このときの容積と圧力の変化は本来第1図に点線で示す
ようにa−)bと移行するものであるが、第3図に示す
ように途中に設置された冷却装置7によって冷却される
ので第1図に実線で示すようにa→b′ と移行する。
The change in volume and pressure at this time is originally a transition from a to b as shown by the dotted line in Figure 1, but as shown in Figure 3, it is cooled by the cooling device 7 installed midway. Therefore, as shown by the solid line in FIG. 1, there is a transition from a to b'.

このように空気を圧縮するときに必要な所要動力は前者
の場合d−a−b−c、後者の場合d −ab’−cで
囲まれる面積によって表わされる。
The required power required to compress air in this way is represented by the area surrounded by d-a-b-c in the former case and d-ab'-c in the latter case.

本発明による圧縮装置は各圧縮段階に耘いて、夫夫のパ
イプを流通する空気が冷却装置7によって冷却されるの
で、第1図で明らかなように消費動力を著しく低減する
ことができる。
In the compression device according to the invention, during each compression stage, the air flowing through the husband's pipe is cooled by the cooling device 7, so that the power consumption can be significantly reduced, as is clear from FIG.

このような効果を有する圧縮機と冷却装置を複数段設置
することによって、更に緩やかな圧縮が可能となり、理
想的な等温圧縮に近づけることができるものであるO 次に上記消費動力の低減効果を従来例と対比し第5図に
基いて更に説明する。
By installing multiple stages of compressors and cooling devices that have this effect, it is possible to achieve even gentler compression, which brings it closer to ideal isothermal compression. This will be further explained based on FIG. 5 in comparison with the conventional example.

従来の二段圧縮で第1段圧縮機の吐出口と、第2段圧縮
機の吸入口とを単に連結した場合の所要動力は、a −
b −cd−eによって囲まれる面積で表わされ、典型
的な断熱圧縮である。
In conventional two-stage compression, the required power when the discharge port of the first stage compressor and the suction port of the second stage compressor are simply connected is a -
It is expressed as the area enclosed by b - cd - e, which is typical adiabatic compression.

また従来の二段圧縮で、第1段圧縮機の吐出口と第2段
圧縮機の吸入口とを単に連結し、その間に冷却装置を設
置した場合の所要動力はa−b−b’ −c’ −d−
eによって囲まれる面積で表わされ前者よりも若干消費
動力を低減し得ることがわかる。
In addition, in conventional two-stage compression, if the discharge port of the first stage compressor and the suction port of the second stage compressor are simply connected and a cooling device is installed between them, the required power is a-b-b' - c'-d-
It can be seen that the power consumption can be reduced slightly compared to the former case, which is expressed by the area surrounded by e.

これらに対し本発明による圧縮装置は、第1段圧縮機の
各圧縮段階にトける中間吐出口と、これに対応する第2
段圧縮機の中間吸入口とを、夫々パイプで連結し、かつ
このパイプ群を冷却装置に介装させて、圧縮空気を冷却
するものである。
In contrast, the compression device according to the present invention has an intermediate discharge port connected to each compression stage of the first stage compressor, and a corresponding second discharge port.
The compressed air is cooled by connecting the intermediate suction ports of the stage compressors with respective pipes, and by interposing these pipe groups in a cooling device.

従って所要動力はa −b’C“−d −eによって囲
まれる面積で表わされ、前二者と対比して消費動力を著
しく低減し得ることが明らかである。
Therefore, the required power is expressed by the area surrounded by a-b'C''-d-e, and it is clear that the power consumption can be significantly reduced compared to the former two.

第6図に基いて冷却装置の詳細を説明する。The details of the cooling device will be explained based on FIG.

前記第3図における第1段圧縮機4によって圧縮された
各圧縮段階ごとの圧縮空気は、夫々圧縮比が異るので、
その温度も当然具るものである。
Since the compressed air for each compression stage compressed by the first stage compressor 4 in FIG. 3 has a different compression ratio,
Of course, the temperature also matters.

すなわち中間吐出口D11から吐出される圧縮空気は常
温に近いが、Dl 2 、Dl 3 、Di 4から吐
出される圧縮空気は圧縮比が次第に増大するので、パイ
プP11 、Pl 2 、Pl 3 、Pi 4内を流
通する圧縮空気の温度も上昇する。
That is, the compressed air discharged from the intermediate discharge port D11 is close to room temperature, but the compression ratio of the compressed air discharged from Dl 2 , Dl 3 , and Di 4 gradually increases. The temperature of the compressed air flowing inside 4 also rises.

従って常温に近いパイプP11を最下部に設置し、上部
に向ってPl2.Pl3、次いでPl4を最上部に設置
して下方の給水口51から冷水を供給し、上方の排水口
52から排水すると冷却効果を増大することができるも
のである。
Therefore, pipe P11, which is close to room temperature, is installed at the bottom, and pipe P12. If Pl3 and then Pl4 are installed at the top, cold water is supplied from the lower water supply port 51, and water is drained from the upper drain port 52, the cooling effect can be increased.

以上の説明はベーン型圧縮装置に配設された複数個の圧
縮機の駆動軸を共通とした装置、つまり複数個の圧縮機
のローターがすべて同一回転数で回転する装置に対する
ものであるが、以下複数個の圧縮機の回転数を異ならし
めたベーン型圧縮装置について説明する。
The above explanation is for a vane-type compressor in which multiple compressors share a common drive shaft, that is, a device in which the rotors of multiple compressors all rotate at the same rotation speed. A vane type compression device in which a plurality of compressors have different rotational speeds will be described below.

複数個の圧縮機の回転数が同一になるよう構成された圧
縮装置に釦いては、第n段圧縮機(nは整数、以下同じ
)の吐出量は第(n−1)段圧縮機の吸入量よりも、目
的とする圧縮比で定まる量だけ少くなるように設定され
なければならないことは前述の通りである。
In a compression device configured so that the rotational speed of multiple compressors is the same, the discharge amount of the n-th stage compressor (n is an integer, the same applies hereinafter) is the same as that of the (n-1) stage compressor. As mentioned above, the intake amount must be set to be smaller than the intake amount by an amount determined by the target compression ratio.

つまり、第1段から最終段に至るまでの圧縮機は、すべ
てその容量が異るもので構成されなければ目的を達成す
ることができなかった。
In other words, the purpose could not be achieved unless the compressors from the first stage to the final stage were all constructed with different capacities.

然るにここに説明する複数個の圧縮機の回転数を異なら
しめた圧縮装置に釦いては、第1段から最終段に至るま
での圧縮機の容量を必ずしも異ならしめる必要はなく、
すべて同一容量の圧縮機を用いても充分その目的を達成
し得るものである。
However, in the case of the compression device described here in which a plurality of compressors have different rotational speeds, it is not necessarily necessary to make the capacities of the compressors different from the first stage to the final stage.
Even if compressors of the same capacity are used, the purpose can be sufficiently achieved.

すなわち同一容量の圧縮機を用いた場合には、第(n−
i )段圧縮機の回転数を第n段圧縮機の目的とする圧
縮比に対応する回転数で回転させることにより目的を達
成することができる。
In other words, when compressors of the same capacity are used, the (n-th
i) The objective can be achieved by rotating the stage compressor at a revolution speed corresponding to the target compression ratio of the n-th stage compressor.

このように同一容量の圧縮機を使用し得ることは、消耗
部品の交換あるいは予防保全などの面にトいて極めて便
利である。
Being able to use compressors of the same capacity in this way is extremely convenient in terms of replacement of consumable parts and preventive maintenance.

また複数個の圧縮機の回転数を異ならしめる方法として
は、一駆動源に複数個の変速装置を用いても良いし、複
数個の1駆動源を設置することも勿論可能である。
Furthermore, as a method for making the rotational speeds of a plurality of compressors different, it is also possible to use a plurality of transmission devices for one drive source, or to install a plurality of one drive source.

以上説明したベーン型圧縮装置に配設された圧縮機は第
2図に示す直径方向摺動具型圧縮機を対象としたもので
あるが、これに限定されるものではなく、第7図に示す
軸方向摺動具型圧縮機を用いるとさらに優れた効果を期
待することができる。
The compressor installed in the vane type compression device described above is intended for the diametrical slider type compressor shown in Fig. 2, but is not limited to this. Even better effects can be expected by using the axial slider type compressor shown in the figure.

次に本発明の他の実施例を図面に基いて詳細に説明する
Next, other embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

第7図は軸方向摺動具型の多段型圧縮機53の構成を示
し第8図〜第10図は同じく要部断面を示すものである
FIG. 7 shows the configuration of an axial sliding device type multi-stage compressor 53, and FIGS. 8 to 10 similarly show cross-sections of essential parts.

多段型圧縮機53は第1段から最終段(第7〜10図で
は2段)の複数個のベーン型作動室によって構成されて
釦り、第1段作動室54には吸入口′SOを、また最終
段作動室55には吐出口DOを各々1個備えている。
The multi-stage compressor 53 is composed of a plurality of vane-shaped working chambers from the first stage to the final stage (two stages in Figs. 7 to 10), and the first stage working chamber 54 has an inlet 'SO'. , each of the final stage working chambers 55 is provided with one discharge port DO.

第1段作動室54には中間吐出口D11 、Dl 2゜
Dl3.Dl4を備え、また最終段作動室55には中間
吸入口S21.S22,823.S24を備えるもので
ある。
The first stage working chamber 54 has intermediate discharge ports D11, Dl2°Dl3. Dl4, and the final stage working chamber 55 has an intermediate suction port S21. S22,823. It is equipped with S24.

これらの相互に隣接する中間吐出口間転よび中間吸入口
間には、常にベーン3aを介在させ、また中間吐出口D
11 、DI 2゜Dl3.Dl4とこれに対応する中
間吸入口S21゜822 、S23 、S24との間は
それぞれ冷却装置7に介装させたパイプ群P11 、P
l2.Pl 3゜Pl4によって連結されている。
A vane 3a is always interposed between these mutually adjacent intermediate discharge ports and intermediate suction ports, and the intermediate discharge port D
11, DI 2°Dl3. Between Dl4 and the corresponding intermediate suction ports S21°822, S23, S24 are pipe groups P11, P interposed in the cooling device 7, respectively.
l2. Connected by Pl 3° Pl4.

さらに圧縮機53は駆動軸9を介して駆動装置(図示せ
ず)に連結され回動し得るようになっている。
Further, the compressor 53 is connected to a drive device (not shown) via a drive shaft 9 so as to be rotatable.

以上の構成よりなるベーン型圧縮装置の作用効果につい
て説明する。
The effects of the vane type compression device having the above configuration will be explained.

まず駆動軸9が第8回転よび第10図に示す矢印方向に
回転すると、ロータ2aも矢印方向に回転する。
First, when the drive shaft 9 makes the eighth rotation and rotates in the direction of the arrow shown in FIG. 10, the rotor 2a also rotates in the direction of the arrow.

従ってローター2aに装着されたベーン3aは第1段作
動室54のカム56トよび最終段作動室55のカム57
にならい密接して軸方向に摺動しながら回転する。
Therefore, the vane 3a attached to the rotor 2a is connected to the cam 56 of the first stage working chamber 54 and the cam 57 of the final stage working chamber 55.
It rotates while sliding in the axial direction in close contact with each other.

第1段作動室54に釦いては、吸入口SOより空気を吸
入し逐次圧縮されるが、その圧縮過程にある空気が中間
吐出口D11 、Dl2 、Dl 3 。
In the first stage working chamber 54, air is sucked in through the suction port SO and compressed sequentially, and the air in the process of being compressed flows through the intermediate discharge ports D11, Dl2, and Dl3.

Dl4より逐次吐出される。It is sequentially discharged from Dl4.

この吐出口より吐出された空気は、夫々パイプP11
、Pl 2.Pl3゜Pl4を通り途中の冷却装置7に
よって冷却され最終段作動室55の中間吸入口821.
822 。
The air discharged from these discharge ports is piped into each pipe P11.
, Pl 2. The intermediate suction port 821 of the final stage working chamber 55 is cooled by the cooling device 7 which passes through Pl3°Pl4.
822.

S23 、S24に導かれる。The process is guided to S23 and S24.

このとき第1段作動室54の中間吐出口D11とDl2
、Dl2とDl3、Dl3とDl4の間には常にベーン
3aが介在しているので、夫々圧縮比の異る空気が吐出
されるものである。
At this time, intermediate discharge ports D11 and Dl2 of the first stage working chamber 54
, Dl2 and Dl3, and between Dl3 and Dl4, since the vane 3a is always interposed, air having different compression ratios is discharged.

この圧縮比の異る空気が最終段作動室55の中間吸入口
S21,822゜S23,824に供給され、再び圧1
縮されて吐出口DOより目的とする圧力の圧縮空気を吐
出するものである。
This air with a different compression ratio is supplied to the intermediate suction ports S21, 822°S23, 824 of the final stage working chamber 55, and the pressure is increased to 1 again.
The compressed air is compressed and discharged from the discharge port DO at a desired pressure.

このように第1段作動室54から圧縮比の異る圧縮空気
が独立してパイプに導かれ、途中の冷却装置7を通るの
で、冷却効果を一段と向上させることができる。
In this way, the compressed air having different compression ratios is independently guided from the first stage working chamber 54 to the pipe and passes through the cooling device 7 on the way, so that the cooling effect can be further improved.

第7図〜第10図では2段の作動室と1個の冷却装置を
用いたが、作動室と冷却装置をさらに増加させることに
より理想的な等温圧縮に極めて近似した圧縮を行うこと
ができるものである。
In Figures 7 to 10, two stages of working chambers and one cooling device are used, but by further increasing the number of working chambers and cooling devices, it is possible to perform compression that closely approximates ideal isothermal compression. It is something.

ここで最終段作動室55の吐出量は第1段作動室54の
吸入量よりも目的とする圧縮比で定まる量だけ少くなる
ように設定されているので、空気は目的の圧力に圧縮さ
れて吐出される。
Here, the discharge amount of the final stage working chamber 55 is set to be smaller than the suction amount of the first stage working chamber 54 by an amount determined by the target compression ratio, so the air is compressed to the target pressure. It is discharged.

第7図〜第10図は軸方向摺動翼型の多段圧縮作動室に
よって空気を圧縮する構成としたので圧縮装置そのもの
を極めてコンパクトな装置とすることができる。
In FIGS. 7 to 10, air is compressed using axially sliding vane-type multi-stage compression chambers, so the compression device itself can be made extremely compact.

また第7図で説明から除外した作動室58釦よび59も
、その空間容積を適切に選定することにより第3段釦よ
び第4段作動室として有効に利用し得ることは勿論であ
る。
Furthermore, it goes without saying that the operating chambers 58 and 59, which are excluded from the explanation in FIG. 7, can be effectively used as the third-stage button and the fourth-stage operating chamber by appropriately selecting their spatial volumes.

さらに第7図〜第10図は軸方向摺動翼型の多段作動室
によって空気を圧縮する構成としたが、これに限定され
るものではなく、第11図に示すような直径方向摺動翼
型の並列多段型圧縮機によって構成された圧縮装置でも
全く同じ目的を達成することができるものである。
Further, although FIGS. 7 to 10 show a configuration in which air is compressed by a multi-stage working chamber of the axially sliding blade type, the configuration is not limited to this, and a diametrically sliding blade as shown in FIG. 11 is used. The same objective can also be achieved with a compression device constructed by a type of parallel multi-stage compressor.

以上の説明で明らかなように本発明によるベーン型気体
圧縮装置は、従来品には見られない新規な機能を具備す
るもので、下記の如き多くの優れた効果を有するもので
ある。
As is clear from the above description, the vane type gas compression device according to the present invention has novel functions not found in conventional products, and has many excellent effects as described below.

(1)各圧縮段階ごとに圧縮比の異る圧縮気体を中間吐
出口から、夫々対応する中間吸入口へ導くため圧縮気体
の流通が極めて円滑である。
(1) Compressed gas having a different compression ratio for each compression stage is guided from the intermediate discharge port to the corresponding intermediate suction port, so the flow of the compressed gas is extremely smooth.

(2)中間吐出口から中間吸入口に通じるパイプ群は、
途中で冷却装置に介装されているため、圧縮気体は効果
的に冷却される。
(2) The pipe group leading from the intermediate discharge port to the intermediate suction port is
The compressed gas is effectively cooled because it is interposed with a cooling device.

(3)各圧縮段階ごとに独立した気体圧縮を繰り返すた
め、緩やかな圧縮が可能となり理想的な等温圧縮に近づ
けることができる。
(3) Since independent gas compression is repeated for each compression stage, gentle compression is possible and it is possible to approach ideal isothermal compression.

(4)ベーン両面の圧力差が小込くなるので摩耗と摩擦
損失が軽減される。
(4) Since the pressure difference between both sides of the vane becomes smaller, wear and friction loss are reduced.

(5)気体を圧縮するための消費動力を著しく低減する
ことができる。
(5) Power consumption for compressing gas can be significantly reduced.

(6)多段で圧縮するため各圧縮段階の流量差が少く冷
却効果が著しく増大する。
(6) Since compression is performed in multiple stages, the difference in flow rate between each compression stage is small, and the cooling effect is significantly increased.

(7)最終段階で吐出される圧縮気体は温度上昇がなく
冷却された気体が供給される。
(7) The compressed gas discharged in the final stage is cooled and has no temperature rise.

(8)潤滑油を冷却する必要がない。(8) There is no need to cool the lubricating oil.

(9)構造が簡単で小型かつ軽量である。(9) The structure is simple, small, and lightweight.

00)故障が少く保守管理が容易である。00) Fewer breakdowns and easy maintenance management.

01)製造費が低置で寿命が長い。01) Low manufacturing cost and long life.

上記のように多くの優れた長所を有する本発明のベーン
型気体圧縮装置は、あらゆる技術分野に釦いて著しい効
果を得ることができるものである。
The vane type gas compression device of the present invention, which has many excellent advantages as described above, can be applied to various technical fields to obtain remarkable effects.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1固転よび第5図はl”V線図、第2図は従来の圧縮
機の要部断面図、第3図は本発明の実施例を示す要部説
明図、第4図は圧縮空気の容積変化説明図、第6図は冷
却装置の縦断面図、第7図は軸方向摺動型圧縮機の縦断
面図、第8図は第7図のX−X断面図、第9図は第8図
のY−Y断面図、第10図は第7図のZ−X断面図、第
11図はロータリー型並列多段型圧痴機の縦断面図であ
る0 1・・・・・・ケーシング、2・・・・・・ローター、
3・・・・・・ベーン、4,5,6,53・・・・・・
圧縮機、7,8・・・・・・冷却装置、9・・・・・・
駆動軸、10・・・・・・駆動装置、54.55・・・
・・・作動室、D・・・・・・吐出口、S・・・・・・
吸入口、P・・・・・・パイプ。
1st freezing and 5th figure are l''V diagrams, 2nd figure is a sectional view of the main part of a conventional compressor, 3rd figure is an explanatory view of the main part showing the embodiment of the present invention, and 4th figure is a compressor. 6 is a longitudinal cross-sectional view of the cooling device, FIG. 7 is a longitudinal cross-sectional view of the axially sliding compressor, FIG. 8 is a cross-sectional view taken along line XX in FIG. 7, and FIG. The figure is a YY sectional view of FIG. 8, FIG. 10 is a Z-X sectional view of FIG. 7, and FIG. ...Casing, 2...Rotor,
3... Vane, 4, 5, 6, 53...
Compressor, 7, 8... Cooling device, 9...
Drive shaft, 10... Drive device, 54.55...
...Working chamber, D...Discharge port, S...
Inlet, P...pipe.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 第1段〜最終段を構成する複数個のベーン型圧縮機
を配設し、第1段圧縮機には吸入口をまた最終段圧縮機
には吐出口を各々1個以上設け、第n段圧縮機には中間
吐出口を、第(n+i)膜圧縮機には中間吸入口を夫々
複数個設け(nは1,2・・・の整数)、相互に隣接す
る前記中間吐出口間および中間吸入口間には常に1枚以
上のベーンを介在させ、前記中間吐出口とこれに対応す
る中間吸入口との間は、夫々冷却装置に介装させたパイ
プ群によって連結し、前記圧縮機は駆動装置と連結した
ことを特徴とするベーン型気体圧縮装置。 2、特許請求の範囲第1項記載の圧縮装置において、複
数個の圧縮機の回転数を異ならしめたことを特徴とする
ベーン型気体圧縮装置。 3 特許請求の範囲第1項記載の圧縮装置に釦いて、複
数個の圧縮機の駆動軸を共通としたことを特徴とするベ
ーン型気体圧縮装置。 4 特許請求の範囲第1項〜第3項の何れかに記載の圧
縮装置に釦いて、圧縮機を軸方向摺動翼型としたことを
特徴とするベーン型気体圧縮装置。 5 第1段〜最終段を構成する複数個のベーン型作動室
を有する多段型圧縮機を配設し、第1段作動室には吸入
口をまた最終段作動室には吐出口を各々1個以上設け、
第n段作動室には中間吐出口を、第(n+1)膜作動室
には中間吸入口を夫々複数個設け(nは1,2・・・の
整数)、相互に隣接する前記中間吸入口間釦よび中間吸
入口間には常に1枚以上のベーンを介在させ、前記中間
吐出口とこれに対応する中間吸入口との間は、夫々冷却
装置に介装させたパイプ群によって連結し、前記圧縮機
は駆動装置と連結したことを特徴とするベーン型気体圧
縮装置。 6 特許請求の範囲第5項記載の圧縮装置に釦いて、圧
縮機を軸方向摺動翼型としたことを特徴とするベーン型
気体圧縮装置。
[Scope of Claims] 1 A plurality of vane type compressors constituting the first stage to the final stage are arranged, and the first stage compressor has one suction port, and the final stage compressor has one discharge port. The n-th stage compressor has a plurality of intermediate discharge ports, and the (n+i)th membrane compressor has a plurality of intermediate suction ports (n is an integer of 1, 2, etc.), and they are adjacent to each other. One or more vanes are always interposed between the intermediate discharge ports and between the intermediate suction ports, and between the intermediate discharge ports and the corresponding intermediate suction ports, a group of pipes each interposed in a cooling device is provided. A vane type gas compression device, characterized in that the compressor is connected to a drive device. 2. A vane type gas compression device according to claim 1, wherein the plurality of compressors have different rotational speeds. 3. A vane type gas compression device, which is the same as the compression device according to claim 1, and is characterized in that a plurality of compressors share a common drive shaft. 4. A vane-type gas compression device, characterized in that the compressor according to any one of claims 1 to 3 has an axially sliding blade type compressor. 5 A multi-stage compressor is provided with a plurality of vane-type working chambers constituting the first stage to the final stage, and the first stage working chamber has one suction port and the final stage working chamber has one discharge port. Provide at least one
The nth stage working chamber is provided with a plurality of intermediate discharge ports, and the (n+1)th membrane working chamber is provided with a plurality of intermediate suction ports (n is an integer of 1, 2, etc.), and the intermediate suction ports are adjacent to each other. One or more vanes are always interposed between the intermediate button and the intermediate suction port, and the intermediate discharge port and the corresponding intermediate suction port are connected by a group of pipes each interposed in a cooling device, A vane type gas compression device, wherein the compressor is connected to a drive device. 6. A vane-type gas compression device, which is an addition to the compression device according to claim 5, wherein the compressor has an axially sliding blade type.
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