压缩机的制作方法

本发明涉及一种压缩气体的压缩机。

背景技术：

以往，已知有往复运动式的多级压缩机。例如，在日本专利公开公报特开2016-113907号公开了具备曲轴、压缩气体的第一压缩部以及对在第一压缩部压缩的气体进一步进行压缩的第二压缩部的压缩机。第一压缩部具有第一压缩室至第三压缩室。第二压缩部具有第四压缩室及第五压缩室。在该压缩机中，伴随曲轴的旋转并通过第一往复运动转换部，第一加压部以直线状往复运动，并且，通过第二往复运动转换部，第二加压部以直线状往复运动。据此，在五个压缩室内压缩气体。

在日本专利公开公报特开2016-113907号中记载的压缩机中，例如在第一压缩室及第二压缩室中，在相同的时机进行气体的吸入及喷出，因此，连接第一压缩室和第二压缩室的流路中需要在从第一压缩室喷出的气体被吸入第二压缩室的期间暂时贮存从第一压缩室喷出的气体的部位(容积部)。这点对于连接第二压缩室和第三压缩室的流路以及连接第四压缩室和第五压缩室的流路也一样。

如上所述，以往在从低压侧的压缩室喷出的气体被吸入高压侧的压缩室的期间，气体被暂时滞留在连接压缩室的连接部内。滞留的气体的压力变得高于高级侧的压缩室的吸入压力而发生动力损耗。而且，如果为了吸收连接部内的压力上升而在连接部上设置容积部，则连接部上的元件数量增加，从而气体泄漏的可能性会变高。也有时因空间上的限制而不能设置容积部。

技术实现要素：

本发明鉴于所述的问题而作出，其目的在于提供一种能够避免在将各压缩室彼此连接的连接部设置容积部的压缩机。

本发明一个方面所涉及的压缩机包括：第一缸体，具有以直线状排列的至少两个压缩室；第一加压部，在所述至少两个压缩室中，能够压缩气体；第二缸体，具有至少一个压缩室；第二加压部，在所述至少一个压缩室中，能够在相对于所述第一加压部错开指定的相位的状态下压缩所述气体；以及连接部，将所述压缩室彼此连接。所述压缩室各自被配置成：使从所述压缩室喷出所述气体的时机与比该压缩室高一级侧的压缩室吸入所述气体的时机相同。

所述的压缩机能够避免在将各压缩室彼此连接的连接部设置容积部。

所述的压缩机的目的、特征及优点通过以下的详细说明和附图将更加明确。

附图说明

图1是表示第一实施方式的压缩机的结构的概要的图。

图2是概略地表示图1所示的压缩机的各压缩部的剖视图。

图3是概略地表示各压缩部的变形例的剖视图。

图4是概略地表示各压缩部的变形例的剖视图。

具体实施方式

参照附图详细地说明例示性的压缩机。

(第一实施方式)

参照图1及图2说明第一实施方式的压缩机1。如图1所示，压缩机1具备未图示的曲轴、曲轴箱20、压缩气体的第一压缩部100、压缩气体的第二压缩部200以及连接部300。成为压缩对象的气体例如为氢。在本实施方式中，第一压缩部100及第二压缩部200沿重力方向(图1的上下方向)延伸。但是，第一压缩部100及第二压缩部200也可沿水平方向等延伸。在第一压缩部100及第二压缩部200被配置成沿水平方向延伸的情况下，它们在水平面内的朝向可彼此相同或彼此相反。这点在后述的其他实施方式中也一样。

曲轴箱20具有保持曲轴并在图1中向上开口的箱状的主体22以及呈堵塞主体22的开口的形状的盖部24。

第一压缩部100具有第一往复运动转换部110、第一缸体120及第一加压部130(参照图2)。

第一往复运动转换部110连接于未图示的曲轴，伴随曲轴的旋转而沿垂直于曲轴的轴向的方向(图1的上下方向)以直线状往复运动。

第一缸体120具有第一低级缸121、第一中级缸123及第一高级缸125。各缸121、123、125的内部被加工成各缸121、123、125呈圆筒状。

第一低级缸121连接于盖部24的上部。如图2所示，第一低级缸121具有作为最低级的压缩室的第一压缩室121s。

第一中级缸123连接于第一低级缸121的上部。第一中级缸123的内径被设定为小于第一低级缸121的内径。第一中级缸123具有作为比第一压缩室121s高两级侧的压缩室的第三压缩室123s。第三压缩室123s的体积小于第一压缩室121s的体积。

第一高级缸125连接于第一中级缸123的上部。第一高级缸125的内径被设定为小于第一中级缸123的内径。第一高级缸125具有作为比第三压缩室123s高两级侧的压缩室的第五压缩室125s。第五压缩室125s的体积小于第三压缩室123s的体积。在第一缸体120中，三个压缩室121s、123s、125s以直线状排列。

第一加压部130具有第一低级活塞131、第一中级活塞133及第一高级活塞135。第一加压部130连接于第一往复运动转换部110。

第一低级活塞131呈圆柱状，且连接于第一往复运动转换部110的第一活塞杆116的上端部。第一低级活塞131被配置在第一低级缸121内，当第一活塞杆116移位到滑动方向(即，图2的上下方向)的一侧(图2的上侧)时在第一压缩室121s中压缩气体。

第一中级活塞133呈圆柱状，且连接于第一低级活塞131的上端部。第一中级活塞133的外径被设定为小于第一低级活塞131的外径。第一中级活塞133被配置在第一中级缸123内，当第一中级活塞133移位到滑动方向的一侧(图2的上侧)时在第三压缩室123s中压缩气体。

第一高级活塞135呈圆柱状，且连接于第一中级活塞133的上端部。第一高级活塞135的外径被设定为小于第一中级活塞133的外径。第一高级活塞135被配置在第一高级缸125内，当第一高级活塞135移位到滑动方向的一侧(图2的上侧)时在第五压缩室125s中压缩气体。

在第一压缩部100中，通过各活塞131、133、135同时向相同方向滑动，从而在第一压缩室121s、第三压缩室123s及第五压缩室125s可同时压缩气体。

第二压缩部200具有第二往复运动转换部210、第二缸体220及第二加压部230。

第二往复运动转换部210在与第一往复运动转换部110错开180度相位的状态下连接于曲轴，伴随曲轴的旋转而沿垂直于曲轴的轴向的方向(图1的上下方向)以直线状往复运动。另外，相对于第一往复运动转换部110的第二往复运动转换部210的相位的错开并不严密需要为180度，可偏离几度至十几度(这点在其他实施方式中也一样)。第二往复运动转换部210的结构基本上与第一往复运动转换部110的结构相同。

第二缸体220具有第二低级缸222及第二高级缸224。各缸222、224的内部被加工成各缸222、224呈圆筒状。第二低级缸222连接于盖部24的上部。第二低级缸222具有第二压缩室222s。第二压缩室222s是比第一压缩室121s压力高一级侧的压缩室。

第二高级缸224连接于第二低级缸222的上部。第二高级缸224的内径被设定为小于第二低级缸222的内径。第二高级缸224具有体积小于第二压缩室222s的第四压缩室224s。第四压缩室224s是比第三压缩室123s压力高一级侧的压缩室。在第二缸体220内，两个压缩室222s、224s以直线状排列。

第二加压部230连接于第二往复运动转换部210。第二加压部230具有第二低级活塞232及第二高级活塞234。

第二低级活塞232呈圆柱状，且连接于第二往复运动转换部210的第二活塞杆216的上端部。第二低级活塞232被配置在第二低级缸222内，当第二低级活塞232移位到滑动方向(图2的上下方向)的一侧(图2的上侧)时在第二压缩室222s中压缩气体。

第二高级活塞234呈圆柱状，且连接于第二低级活塞232的上端部。第二高级活塞234的外径被设定为小于第二低级活塞232的外径。第二高级活塞234被配置在第二高级缸224内，当第二高级活塞234移位到滑动方向的一侧(图2的上侧)时在第四压缩室224s中压缩气体。

在第二压缩部200，通过各活塞232、234同时向相同方向滑动，从而在第二压缩室222s及第四压缩室224s可同时压缩气体。

连接部300将各压缩室彼此连接。具体而言，连接部300具有：连接第一压缩室121s和第二压缩室222s的第一连接流路301及被配置在该流路上并冷却气体的未图示的第一气体冷却器；连接第二压缩室222s和第三压缩室123s的第二连接流路302及被配置在该流路上并冷却气体的未图示的第二气体冷却器；连接第三压缩室123s和第四压缩室224s的第三连接流路303及被配置在该流路上并冷却气体的未图示的第三气体冷却器；以及连接第四压缩室224s和第五压缩室125s的第四连接流路304及被配置在该流路上并冷却气体的未图示的第四气体冷却器。据此，形成从第一压缩室121s连续至第二压缩室222s、第三压缩室123s、第四压缩室224s及第五压缩室125s的气体的流路。

如已所述，由于第二往复运动转换部210的相位与第一往复运动转换部110的相位错开180度，因此，气体被吸入第二压缩室222s及第四压缩室224s的时机与气体从第一压缩室121s、第三压缩室123s及第五压缩室125s喷出的时机相同。而且，气体从第二压缩室222s及第四压缩室224s喷出的时机与气体被吸入第一压缩室121s、第三压缩室123s及第五压缩室125s的时机相同。因此，在压缩机1的驱动时，被吸入第一压缩室121s的气体被压缩后，与从第一压缩室121s喷出的时机相同的时机被吸入第二压缩室222s。被吸入第二压缩室222s的气体被压缩后，与从第二压缩室222s喷出的时机相同的时机被吸入第三压缩室123s。而且，第三压缩室123s内的气体与喷出的时机相同的时机被吸入第四压缩室224s。第四压缩室224s内的气体与喷出的时机相同的时机被吸入第五压缩室125s。

以上说明了本实施方式的压缩机1，各压缩室被配置成：气体从各压缩室喷出的时机与气体被吸入其压力高一级侧的压缩室的时机相同。另外，在此所说的“相同”这一用语并不一定是指严密的同时的意思，可以为气体的喷出动作和吸入动作至少在一部分期间并行进行的意思(这点在其他实施方式中也一样)。据此，无需将气体暂时贮存在连接部300内，能够避免在连接部300设置容积部。

(第二实施方式)

下面，参照图3说明第二实施方式的压缩机1。在第二实施方式中，只说明与第一实施方式不同的部分，省略与第一实施方式相同的结构、作用及效果的说明。

在本实施方式中，第一压缩部100的第一缸体120具有第一低级缸122及第一高级缸124。第二压缩部200的第二缸体220具有第二低级缸223及第二高级缸225。

第一加压部130具有第一低级活塞132和第一高级活塞134。第一低级活塞132被配置在第一低级缸122内。在图3中，第一低级缸122内的第一低级活塞132的下侧的空间成为第一压缩室121s，第一低级活塞132的上侧的空间成为比第一压缩室121s压力高一级侧的压缩室、即第二压缩室122s。在第一缸体120，当第一低级活塞132移位到滑动方向的一侧(图3的下侧)时在第一压缩室121s内压缩气体。当第一低级活塞132移位到滑动方向的另一侧(图3的上侧)时在第二压缩室122s内压缩气体。

在本实施方式中，在第一低级缸122中构成第二压缩室122s的部位，在活塞132的上止点的上部设有追加空隙部122a。追加空隙部122a的内径可小于第一低级活塞132的外径。在第一低级缸122中，当第一低级活塞132位于上止点时在第二压缩室122s内形成追加空隙部122a的空隙。通过设置空隙，第二压缩室122s的吸入效率(体积效率)变小，可让来自第一压缩室121s的气体的喷出量与向第二压缩室122s的气体的吸入量在适当的压力范围(例如，第一压缩室121s中的压缩比为1.5～4左右)保持平衡。吸入效率用以下的式来表示。

吸入效率＝100-空隙％×a

空隙％＝空隙体积/行程体积×100

行程体积＝活塞面积×活塞的行程(i)

其中，a是根据气体的压力、温度等的状态而变化的值。因此，空隙越大，则吸入效率越小。

第一高级活塞134连接于第一低级活塞132的上部，并配置在第一高级缸124内。第一高级缸124具有比后述的第三压缩室223s压力高一级侧的压缩室、即第四压缩室124s。第一高级活塞134当移位到滑动方向的另一侧(图3的上侧)时在第四压缩室124s内压缩气体。

由于各活塞132、134同时向相同方向滑动，因此，在第二压缩室122s及第四压缩室124s，气体同时被压缩。此外，由于第一压缩室121s及第二压缩室122s形成在第一低级活塞132的两侧，因此，第一压缩室121s的吸入及喷出的时机分别与第二压缩室122s中的喷出及吸入的时机相同。

在第二压缩部200，第二低级缸223具有比第二压缩室122s压力高一级侧的压缩室、即第三压缩室223s。第二高级缸225连接于第二低级缸223的上部，具有比第四压缩室124s压力高一级侧的压缩室、即第五压缩室225s。

第二加压部230具有第二低级活塞233和第二高级活塞235。第二低级活塞233当移位到滑动方向的另一侧(图3的上侧)时在第三压缩室223s内压缩气体。第二高级活塞235也当移位到滑动方向的另一侧时在第五压缩室225s内压缩气体。在第三压缩室223s及第五压缩室225s内气体同时被压缩。此外，第二往复运动转换部210的相位与第一往复运动转换部110的相位错开180度，与第二加压部230在第三压缩室223s及第五压缩室225s压缩气体同时，第一加压部130在第一压缩室121s中压缩气体。

第一压缩室121s与第二压缩室122s之间、第二压缩室122s与第三压缩室223s之间、第三压缩室223s与第四压缩室124s之间、以及第四压缩室124s与第五压缩室225s之间分别通过第一至第四连接流路301～304而连接。据此，形成从第一压缩室121s连续至第二压缩室122s、第三压缩室223s、第四压缩室124s及第五压缩室225s的气体的流路。

在压缩机1的驱动时，被吸入第一压缩室121s的气体被压缩后，与从第一压缩室121s喷出的时机相同的时机被吸入第二压缩室122s。被吸入第二压缩室122s的气体被压缩后，与从第二压缩室122s喷出的时机相同的时机被吸入第三压缩室223s。而且，第三压缩室223s内的气体与喷出的时机相同的时机被吸入第四压缩室124s。第四压缩室124s内的气体与喷出的时机相同的时机被吸入第五压缩室225s。

如以上说明，在该实施方式中，各压缩室也被配置成：气体从各压缩室喷出的时机与气体被吸入其压力高一级侧的压缩室的时机相同，因此，能够避免在连接部300设置容积部。

而且，由于在单一的第一低级缸122内形成两个压缩室121s、122s，因此，与对应于各压缩室121s、122s而设置两个缸的情况相比，第一缸体120被小型化。

图4是表示图3所示的压缩机1的其他例的图。在压缩机1中省略追加空隙部122a。第一高级活塞134的外径被设定为大于第一往复运动转换部110的第一活塞杆116的外径。在第一低级缸122内，拉下侧(图4的下侧)的行程体积大于推压侧(图4的上侧)的行程体积。

在此，关于所述拉下侧的行程体积，所述的式(i)中的活塞面积作为(第一低级活塞132的面积-第一活塞杆116的截面积)而被赋予。此外，关于推压侧的行程体积，对应于所述式(i)的活塞面积作为(第一低级活塞132的面积-第一高级活塞134的面积)而被赋予，且小于关于拉下侧的行程体积的所述活塞面积。

由此，在压缩机1中，第一低级活塞132的两侧行程体积不同，因此，在一个第一低级缸122内，可将图4的下侧的空间作为第一压缩室121s而使用，将图4的上侧的空间作为第二压缩室122s而使用。

本次公开的实施方式在所有的点上为例示，不应认为用来限制。本发明的范围不是通过所述的实施方式的说明来表示，而是通过权利要求来表示，而且包含与权利要求均等的意思以及范围内的所有变更。

例如，在所述实施方式中，在图3及图4所示的实施方式中，可省略第四压缩室124s及第五压缩室225s。即，只要是第一缸体120具有至少两个压缩室，第二缸体220具有至少一个压缩室的结构，则可将各压缩室配置成：使气体从各压缩室喷出的时机与气体被吸入其压力高一级侧的压缩室的时机相同。同样，在图2所示的实施方式中，也可省略第四压缩室224s及第五压缩室125s。

第二加压部230相对于第一加压部130的相位的错开并不一定需要为180度，可在90度至270度之间适当设定。

所述的实施方式主要包含具有以下结构的压缩机。

所述的实施方式的一个方面所涉及的压缩机包括：第一缸体，具有以直线状排列的至少两个压缩室；第一加压部，在所述至少两个压缩室中，能够压缩气体；第二缸体，具有至少一个压缩室；第二加压部，在所述至少一个压缩室中，能够在相对于所述第一加压部错开指定的相位的状态下压缩所述气体；以及连接部，将所述压缩室彼此连接。所述压缩室各自被配置成：使从所述压缩室喷出所述气体的时机与比该压缩室高一级侧的压缩室吸入所述气体的时机相同。

根据所述的结构，由于将压缩室各自被配置成：使从压缩室喷出气体的时机与比该压缩室高一级侧的压缩室吸入气体的时机相同，因此，能够避免在连接部设置容积部。

在所述的结构中，所述第一缸体可包含第一低级缸和第一中级缸，所述第一低级缸具有所述至少两个压缩室中的最低级侧的压缩室亦即第一压缩室，所述第一中级缸具有比所述第一压缩室高两级侧的压缩室亦即第三压缩室。所述第一加压部可在所述第一压缩室及所述第三压缩室中能够同时压缩所述气体。所述第二缸体可包含第二低级缸，所述第二低级缸具有比所述第一压缩室高一级侧的压缩室亦即第二压缩室来作为所述至少一个压缩室。所述连接部可包含：连接所述第一压缩室和所述第二压缩室的第一连接流路；以及连接所述第二压缩室和所述第三压缩室的第二连接流路。

根据所述的结构，气体从第一压缩室喷出到第一连接流路的时机与气体从第一连接流路被吸入第二压缩室的时机相同。而且，气体从第二压缩室喷出到第二连接流路的时机与气体从第二连接流路被吸入第三压缩室的时机相同。据此，能够避免在第一连接流路及第二连接流路设置容积部。

在所述的结构中，所述第二缸体也可以还包含第二高级缸，所述第二高级缸具有被配置成与所述第二压缩室以直线状排列的第四压缩室，所述第四压缩室是比所述第三压缩室高一级侧的压缩室。所述第二加压部可在所述第二压缩室及所述第四压缩室中能够同时压缩所述气体。所述连接部也可以还包含连接所述第三压缩室和所述第四压缩室的第三连接流路。

根据所述的结构，气体从第三压缩室喷出到第三连接流路的时机与气体从第三连接流路被吸入第四压缩室的时机相同。据此，能够避免在第三连接流路设置容积部，并且，可以在第四压缩室中进一步压缩气体。

在所述的结构中，所述第一缸体也可以还包含第一高级缸，所述第一高级缸具有被配置成与所述第三压缩室以直线状排列的第五压缩室，所述第五压缩室是比所述第四压缩室高一级侧的压缩室。所述第一加压部可在所述第一压缩室、所述第三压缩室及所述第五压缩室中能够同时压缩所述气体。所述连接部也可以还包含连接所述第四压缩室和所述第五压缩室的第四连接流路。

根据所述的结构，气体从第四压缩室喷出到第四连接流路的时机与气体从第四连接流路被吸入第五压缩室的时机相同。据此，能够避免在第四连接流路设置容积部，并且，可以在第五压缩室中进一步压缩气体。

在所述的结构中，所述第一缸体也可以包含第一低级缸，所述第一低级缸具有第一压缩室和第二压缩室，所述第一压缩室是所述至少两个压缩室中的最低级侧的压缩室，所述第二压缩室是比所述第一压缩室高一级侧的压缩室。所述第一加压部也可以当在所述第一低级缸内移位到滑动方向的一侧时则在所述第一压缩室内压缩所述气体，并且，当移位到所述滑动方向的另一侧时则在所述第二压缩室内压缩所述气体。所述第二缸体也可以包含第二低级缸，所述第二低级缸具有比所述第二压缩室高一级侧的压缩室亦即第三压缩室来作为所述至少一个压缩室。所述第一加压部可在所述第一压缩室中压缩所述气体，与此同时，所述第二加压部在所述第三压缩室内压缩所述气体。所述连接部可包含：连接所述第一压缩室和所述第二压缩室的第一连接流路；以及连接所述第二压缩室和所述第三压缩室的第二连接流路。

根据所述的结构，气体从第一压缩室喷出到第一连接流路的时机与气体从第一连接流路被吸入第二压缩室的时机相同。而且，气体从第二压缩室喷出到第二连接流路的时机与气体从第二连接流路被吸入第三压缩室的时机相同。据此，能够避免在第一连接流路及第二连接流路设置容积部。而且，由于在单一的第一低级缸内形成两个压缩室，因此，与设置对应于各压缩室的两个缸的情况相比，第一缸体被小型化。

在所述的结构中，所述第一缸体也可以还包含第一高级缸，所述第一高级缸具有被配置成与所述第二压缩室以直线状排列的第四压缩室，所述第四压缩室是比所述第三压缩室高一级侧的压缩室。所述第一加压部可在所述第二压缩室及所述第四压缩室中能够同时压缩所述气体。所述连接部也可以还包含连接所述第三压缩室和所述第四压缩室的第三连接流路。

根据所述的结构，气体从第三压缩室喷出到第三连接流路的时机与气体从第三连接流路被吸入第四压缩室的时机相同。据此，能够避免在第三连接流路设置容积部，并且，可以在第四压缩室中进一步压缩气体。

在所述的结构中，所述第二缸体也可以还包含第二高级缸，所述第二高级缸具有被配置成与所述第三压缩室以直线状排列的第五压缩室，所述第五压缩室是比所述第四压缩室高一级侧的压缩室。所述第二加压部可在所述第三压缩室及所述第五压缩室中能够同时压缩所述气体。所述连接部也可以还包含连接所述第四压缩室和所述第五压缩室的第四连接流路。

根据所述的结构，气体从第四压缩室喷出到第四连接流路的时机与气体从第四连接流路被吸入第五压缩室的时机相同。据此，能够避免在第四连接流路设置容积部，并且，可以在第五压缩室中进一步压缩气体。

产业上的可利用性

所述的技术适合利用于需要被压缩的气体的技术领域。