特開 2023-26991 圧力差を利用して冷却させる圧縮ガスの圧力差活用冷却部が適用された二段ガス圧縮手段

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023026991

(43)【公開日】2023-03-01

(54)【発明の名称】圧力差を利用して冷却させる圧縮ガスの圧力差活用冷却部が適用された二段ガス圧縮手段

(51)【国際特許分類】

   F04B 39/06 20060101AFI20230221BHJP

   F25B 19/00 20060101ALI20230221BHJP

   F04D 17/12 20060101ALI20230221BHJP

   F04D 29/58 20060101ALI20230221BHJP

【ＦＩ】

F04B39/06 A

F25B19/00 A

F04D17/12

F04D29/58 M

【審査請求】有

【請求項の数】2

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021138349

(22)【出願日】2021-08-26

(31)【優先権主張番号】10-2021-0107753

(32)【優先日】2021-08-16

(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR

(71)【出願人】

【識別番号】520206438

【氏名又は名称】ターボウィン カンパニー，リミテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100091683

【弁理士】

【氏名又は名称】▲吉▼川 俊雄

(74)【代理人】

【識別番号】100179316

【弁理士】

【氏名又は名称】市川 寛奈

(72)【発明者】

【氏名】キム，ミン ス

【テーマコード（参考）】

3H003

3H130

【Ｆターム（参考）】

3H003AA06

3H003AB07

3H003AC02

3H003BE04

3H003CF04

3H130AA12

3H130AB27

3H130AB47

3H130AB62

3H130AB65

3H130AB69

3H130AC30

3H130BA33A

3H130BA33G

3H130BA33J

3H130BA97A

3H130BA97J

3H130BA98A

3H130BA98J

3H130CA01

3H130CA21

3H130DD01Z

3H130DG01Z

3H130EA07A

3H130EA07G

3H130EA07J

3H130EB02A

3H130EB02J

(57)【要約】      （修正有）

【課題】冷却装置および冷却システムなしで、圧縮ガス冷却式の二段ガス圧縮部の内部圧力差を用いて冷却されるようにし、圧縮ガスを再度圧縮されるようにして、ガスの損失のない二段ガス圧縮手段を提供する。
【解決手段】本発明の二段ガス圧縮手段は、圧力差を利用して冷却させる圧縮ガスの圧力差活用冷却部が適用された二段ガス圧縮手段１において、圧縮ガス冷却式の二段ガス圧縮部１００及び圧縮ガス冷却式の二段ガス圧縮部１００を介して圧縮される、圧縮ガスの圧力差活用冷却部２００で構成されており、圧縮ガス冷却式の二段ガス圧縮部１００の密閉された内部に発生する圧力差を利用して、圧縮ガスの圧力差活用冷却部２００を介して、圧縮ガス冷却式の二段ガス圧縮部１００の内部が冷却されるようにするとともに、吸入されたガスと一緒に再度圧縮されるようにすることによって、エネルギーの効率及び好循環が同時に行われるようにすることを特徴とする。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

圧力差を利用して冷却させる圧縮ガスの圧力差活用冷却部が適用された二段ガス圧縮手段（１）において、
ガスを吸入及び圧縮して、圧縮された圧縮ガスを必要なところに供給する圧縮ガス冷却式の二段ガス圧縮部（１００）、及び、
前記圧縮ガス冷却式の二段ガス圧縮部（１００）の内部一側に形成され、圧縮ガス冷却式の二段ガス圧縮部（１００）の内部圧力差を利用して、第２の冷却用圧縮ガス（Ｇ２’）を介して圧縮ガス冷却式の二段ガス圧縮部（１００）の内部が冷却されるようにするとともに、冷却に使用された第２の冷却用圧縮ガス（Ｇ２’）が第３の圧縮ガス（Ｇ３）として回収されて、再度、圧縮ガス冷却式の二段ガス圧縮部（１００）を介して圧縮されるようにして、エネルギーの好循環が行われるようにする圧縮ガスの圧力差活用冷却部（２００）、で構成され、
前記圧縮ガス冷却式の二段ガス圧縮部（１００）の密閉された内部に発生する圧力差を利用して、圧縮ガスの圧力差活用冷却部（２００）を介して、圧縮ガス冷却式の二段ガス圧縮部（１００）の内部が冷却されるようにするとともに、内部の冷却に使用された圧縮ガスを回収して、吸入されたガスと一緒に再度圧縮されるようにすることによって、エネルギーの効率及び好循環が同時に行われるようにすることを特徴とする、圧力差を利用して冷却させる圧縮ガスの圧力差活用冷却部が適用された二段ガス圧縮手段。

【請求項2】

前記圧縮ガス冷却式の二段ガス圧縮部（１００）は、
低温のガスを吸入し、低馬力の容量を持つ圧縮ガス冷却式の二段ガス圧縮部（１００）であることを特徴とする請求項１に記載の圧力差を利用して冷却させる圧縮ガスの圧力差活用冷却部が適用された二段ガス圧縮手段。

【請求項3】

前記圧縮ガス冷却式の二段ガス圧縮部（１００）は、
ガスを吸入して、１次的に圧縮する第１のガス圧縮インペラ（１５０）が位置する第１のガス吸入室（１１１）、
前記第１のガス吸入室（１１１）から吸入及び圧縮された第１の圧縮ガス（Ｇ１）を２次的に再度圧縮する第２のガス圧縮インペラ（１６０）が位置する第２のガス吸入室（１１２）、及び、
前記第１のガス吸入室（１１１）と第２のガス吸入室（１１２）との間に形成され、ガスを吸入、圧縮、及び吐出するように駆動されるガス圧縮ステータ（１２０）、ガス圧縮ローター（１３０）、及びガス圧縮シャフト（１４０）が位置するガス吸入圧縮室（１１３）、で構成され、
前記第１のガス吸入室（１１１）、前記第２のガス吸入室（１１２）、及び前記ガス吸入圧縮室（１１３）は、完全に密閉されて形成されるようにし、
第１のガス吸入室（１１１）の圧力を‘Ｐ１’、第２のガス吸入室（１１２）の圧力を‘Ｐ２’、ガス吸入圧縮室（１１３）の圧力を‘Ｐ３’とするとき、下記の不等式である数式１の関係が成立するように、

【数1】

圧力が生成されることを特徴とする請求項１に記載の圧力差を利用して冷却させる圧縮ガスの圧力差活用冷却部が適用された二段ガス圧縮手段。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、圧力差を利用して冷却させる圧縮ガスの圧力差活用冷却部が適用された二段ガス圧縮手段に関するものであり、より詳細には、完全に密閉された二段ガス圧縮手段の内部に生成される気体の圧力差を利用して、二段ガス圧縮手段の内部を冷却させると共に、冷却に使用された気体を回収して、再度圧縮し、圧縮ガスが必要なところに供給されるように、エネルギー効率の最大化及びエネルギーの好循環を図る圧力差を利用して冷却させる圧縮ガスの圧力差活用冷却部が適用された二段ガス圧縮手段に関するものである。

【背景技術】

【0002】

ガス圧縮手段は、ガスや空気の圧力を高める機械であり、接続機器の抵抗に対して密度の高いガスを送って圧縮空気器具、削岩機などを運転したり、空気駆動装置の圧力源として使われるメカニズムである。

【0003】

すなわち、インペラの回転駆動により気体を圧縮する装置であり、圧縮された気体を必要なところに供給するメカニズムである。

【0004】

このようなガス圧縮手段は、インペラが高速で回転する必要があるので、インペラを回転させる駆動要素の冷却が重要である。

【0005】

冷却は、機械類の性能と共に、耐久性及び寿命と直結される。

【0006】

したがって、ガス圧縮手段に、様々な冷却システムおよび冷却方式が適用される。

【0007】

しかしながら、本発明は、別の冷却装置および冷却システムなしで、自主的に、低温および低馬力のガス圧縮手段に適用して、ガス圧縮手段の内部の圧力差を利用して冷却し、内部に生成された気体の圧力差を利用して冷却されるようにする二段ガス圧縮手段を提供しようとする。

【0008】

そこで、圧力差を利用して冷却させる圧縮ガスの圧力差活用冷却部が適用された二段ガス圧縮手段に関する先行技術として、図７ａに示すように、韓国登録特許第１０－１１０３２４５号公報“圧縮機モータの冷却装置”（以下、特許文献１とする）が開示されている。

【0009】

特許文献１は、圧縮機構を有する圧縮機と、前記圧縮機と流体的に連通した装置の高圧側の凝縮器と、前記凝縮器と流体的に連通した装置の低圧側の蒸発器であって、前記圧縮機と前記凝縮器との間に配置された前記蒸発器と、前記圧縮機構を駆動すべく前記圧縮機と接続されたモータと、前記圧縮機と前記モータを取り囲むハウジングとを含むガス圧縮装置において、圧縮されていないガスをガス供給源から受け取り且つ、前記圧縮されていないガスを前記圧縮機に移送する吸引組立体とを備え、該吸引組立体は、前記ガス供給源と流体的に連通した吸引管と、前記ガス供給源からの前記圧縮されていないガス内にて減圧を生じさせる手段であって、前記吸引管と流体的に連通した前記減圧を生じさせる手段と、前記減圧を生じさせる手段から圧縮されていないガスを受け取り且つ、前記圧縮されていないガスを前記圧縮機に提供する構成とされた圧縮機入口とを備え、前記ガス圧縮装置の低圧側は蒸発器を含み且つ、前記吸引組立体まで伸び、前記ハウジングは、前記ガス圧縮装置の低圧側にて前記ガス供給源と流体的に連通した入口開口部と、前記減圧を生じさせる手段と流体的に連通した出口開口部とを有し、前記減圧を生じさせる手段は、圧縮されていないガスを前記ガス供給源から前記ハウジングを通して吸引し、前記モータを冷却し且つ、前記圧縮されていないガスを前記吸引組立体内に伸びる排出箇所を有するガス戻し導管を介して前記吸引組立体に戻すように改良した圧縮機モータの冷却装置に関するものである。

【0010】

密閉的及び半密閉的モータの冷却は、ガス圧縮回路の低圧側に配置されたガス供給源を使用してガス掃引により行われる。ガス掃引は、圧縮機入口にて減圧を生じさせることにより行われ、この減圧は、圧縮されていないガスをモータハウジングを通しモータを横断して吸引し、ハウジングから出て吸引組立体に戻るようにするのに十分である。減圧は、圧縮機入口の上流に配置された、ノズル及びギャップ組立体のような吸引組立体内に設けられた手段により、又はこれと代替的に、ベンチュリにより生じさせる。液体又は別の冷却流体をモータに隣接するモータハウジング部分内にて冷却ジャケットを通して循環させることによりモータの追加的な冷却を実現することができる。

【0011】

別の先行技術として、図７ｂに示すように、韓国登録特許第１０－１０５２５１３号公報“多段圧縮機の冷却サイクル装置”（以下、特許文献２とする）が開示されている。

【0012】

特許文献２は、超低温ガスが排出されるガス供給ライン上に設置され、超低温のガスを常温に加熱する加熱部と、加熱部の後段に設置されて常温に加熱されたガスを高温および高圧のガスとなるように圧縮する第１の圧縮機と、第１の圧縮機から圧縮された圧縮ガスの温度を低下させるために設置される第１の中間冷却器と、第１の中間冷却器からの温度低下した圧縮ガスを高温および高圧で圧縮する第２の圧縮機と、第２の圧縮機の後段に設置され、再び圧縮過程で高温になった圧縮ガスを冷却して排出させる第２の中間冷却器を含み、加熱部と、第１および第２の中間冷却器を循環するように設置されて熱交換が行われる冷媒循環ラインと、冷媒循環ライン上にインストールされている冷媒供給制御部とを含む多段圧縮機の冷却サイクル装置に関するものである。

【0013】

これにより、超低温ガスを圧縮機前段で常温ガスで加熱し、各圧縮機の後段に冷却が行われるよう冷媒が循環する冷却システムを提供し、簡単な循環構造を介して冷媒を再冷却するための別途の冷却システムを必要としなくなって、設備の簡素化によりインストール及び運用費が削減され、効率的な熱管理が行われるようにする。

【0014】

前述したように、前記特許文献１ないし特許文献２は、本発明と同一の技術分野であり、発明の基本的な構成要素とガス圧縮手段を冷却させるためという発明の目的において、類似及び同じ概念が存在するが、発明が解決しようとする課題および効果、これを解決するための解決手段に違いがある。

【0015】

すなわち、発明が解決しようとする課題を解決し、その効果を発揮させるための発明の具体的な解決手段構成要素において技術的特徴に差がある。

【0016】

したがって、本発明は、前記特許文献１ないし特許文献２を含む従来のガス圧縮手段の冷却システムの技術とは異なる、本発明のみの発明の解決しようとする課題発明の目的、これを解決するための解決手段構成要素、及びそれを解決することに発揮される効果に基づいて、その技術的特徴を図りたい。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0017】

【特許文献1】韓国登録特許第１０－１１０３２４５号公報

【特許文献2】韓国登録特許第１０－１０５２５１３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0018】

したがって、本発明は、前記のような問題点を解決するために提案された技術として、本発明の目的は、吐出される圧縮されたガス以外に、ガスの損失なしで、駆動および冷却される二段ガス圧縮手段の提供にある。

【0019】

すなわち、本発明の目的は、別の冷却装置および冷却システムなしで、完全に密閉された内部の圧力差だけを利用して、内部を冷却させる二段ガス圧縮手段の提供にある。

【0020】

また、本発明の目的は、圧力差を利用した冷却はもちろん、冷却に使用されたガスが再度流入して、圧縮されるようにすることによって、エネルギー効率の最大化およびエネルギーの好循環が行われるようにする二段ガス圧縮手段の提供にある。

【課題を解決するための手段】

【0021】

前記目的を達成するための本発明による圧力差を利用して冷却させる圧縮ガスの圧力差活用冷却部が適用された二段ガス圧縮手段は、圧力差を利用して冷却させる圧縮ガスの圧力差活用冷却部が適用された二段ガス圧縮手段において、ガスを吸入及び圧縮して、圧縮された圧縮ガスを必要なところに供給する圧縮ガス冷却式の二段ガス圧縮部；及び前記圧縮ガス冷却式の二段ガス圧縮部の内部一側に形成され、圧縮ガス冷却式の二段ガス圧縮部の内部圧力差を利用して、第２の冷却用圧縮ガスを介して圧縮ガス冷却式の二段ガス圧縮部の内部が冷却されるようにするとともに、冷却に使用された第２の冷却用圧縮ガスが第３の圧縮ガスとして回収されて、再度、圧縮ガス冷却式の二段ガス圧縮部を介して圧縮されるようにして、エネルギーの好循環が行われるようにする圧縮ガスの圧力差活用冷却部；で構成されて、前記圧縮ガス冷却式の二段ガス圧縮部の密閉された内部に発生する圧力差を利用して、圧縮ガスの圧力差活用冷却部を介して、圧縮ガス冷却式の二段ガス圧縮部の内部が冷却されるようにするとともに、内部の冷却に使用された圧縮ガスを回収して、吸入されたガスと一緒に再度圧縮されるようにすることによって、エネルギーの効率及び好循環が同時に行われるようにすることを特徴とする。

【0022】

このとき、前記圧縮ガス冷却式の二段ガス圧縮部は、低温のガスを吸入し、低馬力の容量を持つ圧縮ガス冷却式の二段ガス圧縮部であることを特徴とする。

【0023】

また、前記圧縮ガス冷却式の二段ガス圧縮部は、ガスを吸入して、１次的に圧縮する第１のガス圧縮インペラが位置する第１のガス吸入室；前記第１のガス吸入室から吸入及び圧縮された第１の圧縮ガスを２次的に再度圧縮する第２のガス圧縮インペラが位置する第２のガス吸入室；及び前記第１のガス吸入室と第２のガス吸入室との間に形成され、ガスを吸入、圧縮、及び吐出するように駆動されるガス圧縮ステータ０、ガス圧縮ローター、及びガス圧縮シャフトが位置するガス吸入圧縮室；で構成されるが、前記第１のガス吸入室、前記第２のガス吸入室、及び前記ガス吸入圧縮室は、完全に密閉されて形成されるようにし、第１のガス吸入室の圧力を‘Ｐ１’、第２のガス吸入室の圧力を‘Ｐ２’、ガス吸入圧縮室の圧力を‘Ｐ３’とするとき、下記の不等式である数式１の関係が成立するように、圧力が生成されることを特徴とする。

【0024】

【数1】

【0025】

一方、これに先立ち、本明細書は、特許登録請求の範囲に使用された用語や単語は通常的であるか、辞典的な意味に限定して解釈されてはならず、発明者は、彼自身の発明を最も最善の方法で説明するために、用語の概念を適切に定義することができる原則に立脚して、本発明の技術的思想に符合する意味と概念に解釈されるべきである。

【0026】

したがって、本明細書に記載された実施例と図面に図示された構成は、本発明の最も望ましい一実施例にすぎず、本発明の技術的思想をすべて代弁するものではないので、本出願時点においてこれらを代替することができる様々な均等物と変形例があることを理解しなければならない。

【発明の効果】

【0027】

以上の構成及び作用で、前記説明したように、本発明によれば、次のような効果がある。

【0028】

１．ガスを吸入及び圧縮し、吐出する過程の中で、吐出される圧縮されたガス以外に、ガスの損失なしで、駆動及び冷却されるようにする。

【0029】

２．冷却効果は向上させるが、二段ガス圧縮手段を冷却するための手段が簡略化させて、製作及びメインテナンスのコスト削減の効果が最大化される。

【0030】

３．また、ガスの損失がないので、エネルギー効率が最大化され、捨てられるガスがないように、エネルギーの好循環が行われるようにする非常に効果的発明といえる。

【図面の簡単な説明】

【0031】

【図1】本発明である圧力差を利用して冷却させる圧縮ガスの圧力差活用冷却部が適用された二段ガス圧縮手段の構成図を示したものである。

【図2】本発明である圧力差を利用して冷却させる圧縮ガスの圧力差活用冷却部が適用された二段ガス圧縮手段の概念図を示したものである。

【図3】本発明である圧力差を利用して冷却させる圧縮ガスの圧力差活用冷却部が適用された二段ガス圧縮手段の実施例の断面図を簡単に示したものである。

【図4】本発明である圧力差を利用して冷却させる圧縮ガスの圧力差活用冷却部が適用された二段ガス圧縮手段の実施形態の断面図を利用して、圧縮ガスの圧力差活用冷却部による圧縮ガスの移動経路を簡単に示したものである。

【図5】本発明である圧力差を利用して冷却させる圧縮ガスの圧力差活用冷却部が適用された二段ガス圧縮手段の別の実施形態の断面図を簡単に示したものである。

【図6】本発明である圧力差を利用して冷却させる圧縮ガスの圧力差活用冷却部が適用された二段ガス圧縮手段の全体的なメカニズムを簡単にフローチャートで示したものである。

【図7a】本発明である圧力差を利用して冷却させる圧縮ガスの圧力差活用冷却部が適用された二段ガス圧縮手段の特許文献１の代表図を示す。

【図7b】本発明である圧力差を利用して冷却させる圧縮ガスの圧力差活用冷却部が適用された二段ガス圧縮手段の特許文献２の代表図を示す。

【発明を実施するための形態】

【0032】

以下、添付された図面を参照して、本発明である圧力差を利用して冷却させる圧縮ガスの圧力差活用冷却部が適用された二段ガス圧縮手段１の機能、構成、および作用を詳細に説明することにする。

【0033】

図１は、本発明の圧力差を利用して冷却させる圧縮ガスの圧力差活用冷却部が適用された二段ガス圧縮手段の構成図を示したものであり、図２は、本発明の圧力差を利用して冷却させる圧縮ガスの圧力差活用冷却部が適用された二段ガス圧縮手段の概念図を、図３は、本発明の圧力差を利用して冷却させる圧縮ガスの圧力差活用冷却部が適用された二段ガス圧縮手段の実施例の断面図を、図４は、本発明圧力差を利用して冷却させる圧縮ガスの圧力差活用冷却部が適用された二段ガス圧縮手段の実施形態の断面図を利用して、圧縮ガスの圧力差活用冷却部による圧縮ガスの移動経路を簡単に示したものである。

【0034】

図１ないし図４に示すように、本発明は、圧力差を利用して冷却させる圧縮ガスの圧力差活用冷却部が適用された二段ガス圧縮手段１において、ガスを吸入及び圧縮して、圧縮された圧縮ガスを必要なところに供給する圧縮ガス冷却式の二段ガス圧縮部１００；及び圧縮ガス冷却式の二段ガス圧縮部１００の内部一側に形成され、圧縮ガス冷却式の二段ガス圧縮部１００の内部圧力差を利用して、第２の冷却用圧縮ガスＧ２’を介して圧縮ガス冷却式の二段ガス圧縮部１００の内部が冷却されるようにするとともに、冷却に使用された第２の冷却用圧縮ガスＧ２’が第３の圧縮ガスＧ３として回収されて、再度、圧縮ガス冷却式の二段ガス圧縮部１００を介して圧縮されるようにして、エネルギーの好循環が行われるようにする圧縮ガスの圧力差活用冷却部２００；で構成されて、圧縮ガス冷却式の二段ガス圧縮部１００の密閉された内部に発生する圧力差を利用して、圧縮ガスの圧力差活用冷却部２００を介して、圧縮ガス冷却式の二段ガス圧縮部１００の内部が冷却されるようにするとともに、内部の冷却に使用された圧縮ガスを回収して、吸入されたガスと一緒に再度圧縮されるようにすることによって、エネルギーの効率及び好循環が同時に行われるようにすることを特徴とする。

【0035】

すなわち、本発明は、圧縮ガス冷却式の二段ガス圧縮部１００の内部に発生する圧力差を利用して、圧縮ガスの圧力差活用冷却部２００によって生成される特定の流路に沿って、圧縮ガス冷却式の二段ガス圧縮部１００の内部が冷却されるようにする。

【0036】

また、特定の流路に沿って圧縮ガス冷却式の二段ガス圧縮部１００の内部を冷却した圧縮ガス、すなわち、第３の圧縮ガスＧ３を回収して、再度圧縮ガス冷却式の二段ガス圧縮部１００に吸入および圧縮されるようにすることによって、圧縮ガス冷却式の二段ガス圧縮部１００の内部を冷却させるための別途の装置なしで、圧縮ガス冷却式の二段ガス圧縮部１００の内部の冷却はもちろん、冷却に使用された圧縮ガスを回収して、再度圧縮ガス冷却式の二段ガス圧縮部１００に流入されるようにして、エネルギー効率およびエネルギーの好循環が行われるようにする、圧縮ガス冷却式の二段ガス圧縮部１００内部の圧力差を利用して冷却されるガス圧縮手段の技術である。

【0037】

より具体的に、圧縮ガス冷却式の二段ガス圧縮部１００は、低温のガスを吸入し、低馬力の容量を持つ圧縮ガス冷却式の二段ガス圧縮部１００として、ガスを吸入し、吸入されたガスの流動及び吐出を案内したり、外部から内部に位置及び結合されたガス圧縮ステータ１２０、ガス圧縮ローター１３０、及びガス圧縮シャフト１４０、及びガス圧縮インペラ１５０を保護するガス圧縮ハウジング１１０；前記ガス圧縮ハウジング１１０の内部に位置されている固定子であるガス圧縮ステータ１２０；前記ガス圧縮ハウジング１１０の内部に位置されている回転子である圧縮ローター１３０；前記ガス圧縮ローター１３０と結合されて回転されるガス圧縮シャフト１４０；前記ガス圧縮シャフト１４０の端部に結合され、ガス圧縮シャフト１４０が回転されることによって回転されて、ガスを吸入し、１次的に圧縮して、圧縮された第１の圧縮ガスＧ１を生成させる第１のガス圧縮インペラ１５０；前記ガス圧縮シャフト１４０の他端部に結合され、ガス圧縮シャフト１４０が回転されることによって回転されて、第１のガス圧縮インペラ１５０を介して１次的に圧縮された第１の圧縮ガスＧ１を２次的に再度圧縮して、第２の圧縮ガスＧ２を生成及び吐出させる第２のガス圧縮インペラ１６０；前記第１のガス圧縮インペラ１５０から吐出される第１の圧縮ガスＧ１が第２のガス圧縮インペラ１６０に吸入されるようにする二段ガス圧縮通路１７０；で構成されて、ガスを吸入して、吸入されたガスを、１次及び２次に圧縮して、第２の圧縮ガスＧ２を必要なところに供給できるように、ガス及び圧縮ガスの吸入と吐出が円滑に行われるようにする。

【0038】

このとき、ガス圧縮ハウジング１１０は、ガスを吸入して、１次的に圧縮する第１のガス圧縮インペラ１５０が位置する第１のガス吸入室１１１；前記第１のガス吸入室１１１から吸入及び圧縮された第１の圧縮ガスＧ１を２次的に再度圧縮する第２のガス圧縮インペラ１６０が位置する第２のガス吸入室１１２；および前記第１のガス吸入室１１１と第２のガス吸入室１１２との間に形成され、ガスを吸入、圧縮、及び吐出するように駆動されるガス圧縮ステータ１２０、ガス圧縮ローター１３０、及びガス圧縮シャフト１４０が位置するガス吸入圧縮室１１３；で構成される。

【0039】

したがって、ガスが最初に吸入され、圧縮された第２の圧縮ガスＧ２が最終的に吐出されるところを除き、第１のガス吸入室１１１、第２のガス吸入室１１２、及びガス吸入圧縮室１１３が完全に密閉状態で形成され、エネルギー損失を避けるために、効率が最大化されるようにする。

【0040】

このとき、第１のガス吸入室１１１、第２のガス吸入室１１２、ガス吸入圧縮室１１３は、互いに完全に密閉されて形成されるようにし、第１のガス吸入室１１１の圧力を‘Ｐ１’、第２のガス吸入室１１２の圧力を‘Ｐ２’、ガス吸入圧縮室１１３の圧力を‘Ｐ３’とするとき、下記の不等式である数式２の関係が成立するように、圧力が生成されるようにする。

【0041】

【数2】

【0042】

したがって、第２のガス吸入室１１２から生成される、ガス吸入圧縮室１１３を冷却するための第２の冷却用圧縮ガスＧ２’が、第２のガス吸入室１１２からのガス吸入圧縮室１１３を過ぎ、第１のガス吸入室１１１に流動されるようにする。

【0043】

前記圧縮ガスの圧力差活用冷却部２００は、圧縮ガス冷却式の二段ガス圧縮部１００の第２のガス圧縮インペラ１６０の近接した位置に形成され、第２のガス圧縮インペラ１６０から圧縮される第２の圧縮ガスＧ２の一部である第２の冷却用圧縮ガスＧ２’が圧縮ガス冷却式の二段ガス圧縮部１００のガス圧縮ハウジング１１０の内部に圧力差によって流入されるようにする冷却用二段圧縮ガスの流入モジュール２１０；前記圧縮ガス冷却式の二段ガス圧縮部１００の第１のガス圧縮インペラ１５０の近接した位置に形成され、前記冷却用二段圧縮ガスの流入モジュール２１０を介して流入して、圧力差によって圧縮ガス冷却式の二段ガス圧縮部１００のガス圧縮ハウジング１１０の内部を冷却させた第２の冷却用圧縮ガスＧ２’が第３の圧縮ガスＧ３として排出されるようにする冷却後の二段圧縮ガス排出モジュール２２０；第２の冷却用圧縮ガスＧ２’が前記冷却用二段圧縮ガスの流入モジュール２１０を介して流入されて、ガス圧縮ハウジング１１０の内部を冷却した後、圧力差によって冷却後の二段圧縮ガスの排出モジュール２２０に排出されて生成される圧力差圧縮ガスの冷却経路モジュール２３０；及び前記圧力差圧縮ガスの冷却経路モジュール２３０を介して排出される第２の冷却用圧縮ガスＧ２’が、第３の圧縮ガスＧ３として、第１のガス圧縮インペラ１５０の一側に流入されて、第１のガス圧縮インペラ１５０によって再度圧縮されるように生成されるガスの損失ゼロ好循環経路モジュール２４０；で構成される。

【0044】

したがって、圧縮ガス冷却式の二段ガス圧縮部１００の内部を冷却させるための別途の冷却装置なしで、圧縮ガス冷却式の二段ガス圧縮部１００の内部に発生する圧力差を利用して、圧縮ガス冷却式の二段ガス圧縮部１００の内部を冷却させるとともに、ガスの損失ゼロ好循環経路モジュール２４０を介して、圧縮ガスが好循環するようにすることによって、ガス損失の最小化に起因するエネルギー効率およびエネルギーの好循環が行われるようにすることを特徴とする。

【0045】

このとき、前記冷却用二段圧縮ガスの流入モジュール２１０は、第２のガス吸入室１１２の一側からガス吸入圧縮室１１３の一側に、一定の直径Ｄ１に貫通および形成されて、第２のガス吸入室１１２から生成される第２の圧縮ガスＧ２の一部である第２の冷却用圧縮ガスＧ２’が、ガス吸入圧縮室１１３に流入されるようにする二段圧縮ガス活用冷却ホールセット２１１；で構成されて、第２のガス吸入室１１２から生成される第２の圧縮ガスＧ２の一部である第２の冷却用圧縮ガスＧ２’が圧力差により、ガス吸入圧縮室１１３に流入されて、ガス吸入圧縮室１１３が冷却されるようにする。

【0046】

前記冷却後の二段圧縮ガス排出モジュール２２０は、ガス吸入圧縮室１１３の一側から第１のガス吸入室１１１の一側に、一定の直径Ｄ２に貫通および形成されて、ガス吸入圧縮室１１３に位置する第２の冷却用圧縮ガスＧ２’が、第１のガス吸入室１１１に流入されるようにする冷却後の圧縮ガスの回収循環ホールセット２２１；で構成されて、ガス吸入圧縮室１１３を冷却した第２の冷却用圧縮ガスＧ２’が圧力差により、第１のガス吸入室１１１に排出されるようにすることによって、第１のガス吸入室１１１と、第２のガス吸入室１１２と、ガス吸入圧縮室１１３との間にガスの損失なしに、流動するようにしてエネルギー効率が最大限になるようにする。

【0047】

また、前記圧力差圧縮ガスの冷却経路モジュール２３０は、二段圧縮ガス活用冷却ホールセット２１１を介して、第２の圧縮ガスＧ２の一部である第２の冷却用圧縮ガスＧ２’の流動に対する特定のパスが生成される圧力差圧縮ガスの冷却経路要素２３１；及び冷却後の圧縮ガスの回収循環ホールセット２２１を介して、第２の圧縮ガスＧ２の一部である第２の冷却用圧縮ガスＧ２’の流動に対する特定のパスが生成される圧力差圧縮ガスの排出経路要素２３２；で構成される。

【0048】

前記ガスの損失ゼロ好循環経路モジュール２４０は、冷却後の圧縮ガスの回収循環ホールセット２２１を介して排出された第２の冷却用圧縮ガスＧ２’が第３の圧縮ガスＧ３として循環されるようにする、第３の圧縮ガスＧ３の流動に対する特定のパスが生成される圧力差圧縮ガスの循環経路要素２４１；で構成されて、第２のガス吸入室１１２から生成された第２の圧縮ガスＧ２の一部である第２の冷却用圧縮ガスＧ２’が、圧力差により、ガス吸入圧縮室１１３に流入され、ガス吸入圧縮室１１３を冷却した後、第１のガス吸入室１１１に流動されて、第１のガス吸入室１１１に流動された第２の冷却用圧縮ガスＧ２’が、第３の圧縮ガスＧ３として再度第１のガス吸入室１１１から圧縮されるようにして、エネルギーの損失なしで、エネルギーの好循環が行われるようにする。

【0049】

このとき、二段圧縮ガス活用冷却ホールセット２１１の一定の直径を‘Ｄ１’とし、冷却後の圧縮ガスの回収循環ホールセット２２１の一定の直径を‘Ｄ２’とするとき、下記の不等式である数式３の関係が成立するように形成されなければならない。

【0050】

【数3】

【0051】

これは、第２のガス吸入室１１２から生成される第２の圧縮ガスＧ２の吐出量に対する影響は最小限に抑えするが、圧力差により、第２の圧縮ガスＧ２の一部である第２の冷却用圧縮ガスＧ２’が、ガス吸入圧縮室１１３に流入されるようにし、圧力差によってガス吸入圧縮室１１３に流入された第２の冷却用圧縮ガスＧ２’が、第１のガス吸入室１１１にスムーズに流動および排出されて、循環されるようにすることによって、エネルギーの効率が最大化されるようにする。

【0052】

一方、二段圧縮ガス活用冷却ホールセット２１１は、例えば、図５に示すように、第２の冷却用圧縮ガスＧ２’が流入される側、すなわち、第２のガス吸入室１１２側の端部を台形状に形成し、第１の断面積Ａ１と第２の断面積Ａ２との相関関係（ベルヌーイの定理）で、第２の断面積Ａ２での第２の冷却用圧縮ガスＧ２’の流動がより積極的に活発に行われるようにすることによって、ガス吸入圧縮室１１３に特定のパス（圧力差圧縮ガスの冷却経路要素２３１）に沿って迅速に進入されるようにすることができる。

【0053】

また、冷却後の圧縮ガスの回収循環ホールセット２２１やはり、前記二段圧縮ガス活用冷却ホールセット２１１の形状と同様に、例えば、ガス吸入圧縮室１１３を冷却した第２の冷却用圧縮ガスＧ２’が流入される側、すなわち、ガス吸入圧縮室１１３の端部側を台形状に形成し、第１の断面積Ａ１と第２の断面積Ａ２との相関関係（ベルヌーイの定理）で、第２の断面積Ａ２での第２の冷却用圧縮ガスＧ２’の流動がより積極的に活発に行われるようにすることにより、第１のガス吸入室１１１に特定のパス圧力差圧縮ガスの排出経路の要素は、２３２に沿って迅速に進入されるようにすることができる。

【0054】

図６は、本発明の圧力差を利用して冷却させる圧縮ガスの圧力差活用冷却部が適用された二段ガス圧縮手段の全体的なメカニズムを簡単にフローチャートで示したものである。

【0055】

以上のように、本発明は、記載された実施例に限定されるものではなく、本発明の思想及び範囲を逸脱することなく様々な修正及び変形することができることは、この技術の分野における通常の知識を有する者にとって自明である。

【0056】

したがって、技術的思想や主要な特徴から逸脱することなく、他の様々な形で実施することができるので、本発明の実施例は、あらゆる点で単なる例示にすぎず、限定的に解釈してはならず、さまざまな変形して実施することができる。

【産業上の利用可能性】

【0057】

本発明は、圧力差を利用して冷却させる圧縮ガスの圧力差活用冷却部が適用された二段ガス圧縮手段に関するものであり、これを製作する第作業と販売は、特に、二段ガス圧縮手段が活用されている全体的な産業現場など、様々な産業分野増進に寄与することに適用することができる。

【符号の説明】

【0058】

１ 圧力差を利用して冷却させる圧縮ガスの圧力差活用冷却部が適用された二段ガス圧縮手段
１００ 圧縮ガス冷却式の二段ガス圧縮部
１１０ ガス圧縮ハウジング
１１１ 第１のガス吸入室
１１２ 第２のガス吸入室
１１３ ガス吸入圧縮室
１２０ ガス圧縮ステータ
１３０ ガス圧縮ローター
１４０ ガス圧縮シャフト
１５０ 第１のガス圧縮インペラ
１６０ 第２のガス圧縮インペラ
１７０ 二段ガス圧縮通路
２００ 圧縮ガスの圧力差活用冷却部
２１０ 冷却用二段圧縮ガスの流入モジュール
２１１ 二段圧縮ガス活用冷却ホールセット
２２０ 冷却後の二段圧縮ガス排出モジュール
２２１ 冷却後の圧縮ガスの回収循環ホールセット
２３０ 圧力差圧縮ガスの冷却経路モジュール
２３１ 圧力差圧縮ガスの冷却経路要素
２３２ 圧力差圧縮ガスの排出経路要素
２４０ ガス損失ゼロ好循環経路モジュール
２４１ 圧力差圧縮ガスの循環経路要素
Ｄ１ 二段圧縮ガス活用冷却ホールセット２１１の直径
Ｄ２ 冷却後の圧縮ガスの回収循環ホールセット２２１の直径
Ｇ１ 第１の圧縮ガス第１のガス圧縮室１１１から圧縮された圧縮ガス
Ｇ２ 第２の圧縮ガス
Ｇ２’第２の冷却用圧縮ガスガス吸入圧縮室１１３に流入される第２の圧縮ガスＧ２の一部
Ｇ３ 第３の圧縮ガス第１のガス圧縮室１１１に流入される第２の冷却用圧縮ガスＧ２’
Ｐ１ 第１のガス吸入室１１１の内部の圧力
Ｐ２ 第２のガス吸入室１１２の内部の圧力
Ｐ３ ガス吸入圧縮室１１３の内部の圧力

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7a】

【図7b】

【手続補正書】

【提出日】2022-12-28

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

圧力差を利用して冷却させる圧縮ガスの圧力差活用冷却部が適用された二段ガス圧縮手段（１）において、
ガスを吸入及び圧縮して、圧縮された圧縮ガスを必要なところに供給する圧縮ガス冷却式の二段ガス圧縮部（１００）、及び、
前記圧縮ガス冷却式の二段ガス圧縮部（１００）の内部一側に形成され、圧縮ガス冷却式の二段ガス圧縮部（１００）の内部圧力差を利用して、第２の冷却用圧縮ガス（Ｇ２’）を介して圧縮ガス冷却式の二段ガス圧縮部（１００）の内部が冷却されるようにするとともに、冷却に使用された第２の冷却用圧縮ガス（Ｇ２’）が第３の圧縮ガス（Ｇ３）として回収されて、再度、圧縮ガス冷却式の二段ガス圧縮部（１００）を介して圧縮されるようにして、エネルギーの好循環が行われるようにする圧縮ガスの圧力差活用冷却部（２００）、で構成され、
前記圧縮ガス冷却式の二段ガス圧縮部（１００）の密閉された内部に発生する圧力差を利用して、圧縮ガスの圧力差活用冷却部（２００）を介して、圧縮ガス冷却式の二段ガス圧縮部（１００）の内部が冷却されるようにするとともに、内部の冷却に使用された圧縮ガスを回収して、吸入されたガスと一緒に再度圧縮されるようにすることによって、エネルギーの効率及び好循環が同時に行われるようにし、
前記圧縮ガス冷却式の二段ガス圧縮部（１００）は、別の冷却装置および冷却システムなしで、低温のガスを吸入し、低馬力の容量を持つ圧縮ガス冷却式の二段ガス圧縮部（１００）であることを特徴とする、圧力差を利用して冷却させる圧縮ガスの圧力差活用冷却部が適用された二段ガス圧縮手段。

【請求項2】

前記圧縮ガス冷却式の二段ガス圧縮部（１００）は、
ガスを吸入して、１次的に圧縮する第１のガス圧縮インペラ（１５０）が位置する第１のガス吸入室（１１１）、
前記第１のガス吸入室（１１１）から吸入及び圧縮された第１の圧縮ガス（Ｇ１）を２次的に再度圧縮する第２のガス圧縮インペラ（１６０）が位置する第２のガス吸入室（１１２）、及び、
前記第１のガス吸入室（１１１）と第２のガス吸入室（１１２）との間に形成され、ガスを吸入、圧縮、及び吐出するように駆動されるガス圧縮ステータ（１２０）、ガス圧縮ローター（１３０）、及びガス圧縮シャフト（１４０）が位置するガス吸入圧縮室（１１３）、で構成され、
前記第１のガス吸入室（１１１）、前記第２のガス吸入室（１１２）、及び前記ガス吸入圧縮室（１１３）は、完全に密閉されて形成されるようにし、
第１のガス吸入室（１１１）の圧力を‘Ｐ１’、第２のガス吸入室（１１２）の圧力を‘Ｐ２’、ガス吸入圧縮室（１１３）の圧力を‘Ｐ３’とするとき、下記の不等式である数式１の関係が成立するように、

【数1】

圧力が生成されることを特徴とする請求項１に記載の圧力差を利用して冷却させる圧縮ガスの圧力差活用冷却部が適用された二段ガス圧縮手段。