特表 2023-501892 ピストン圧縮機およびその運転方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2023-01-20

(54)【発明の名称】ピストン圧縮機およびその運転方法

(51)【国際特許分類】

   F04B 49/10 20060101AFI20230113BHJP

【ＦＩ】

F04B49/10 331J

F04B49/10 331L

F04B49/10 331Z

【審査請求】未請求

【予備審査請求】有

(21)【出願番号】P 2022523398

(86)(22)【出願日】2020-10-21

(85)【翻訳文提出日】2022-04-27

(86)【国際出願番号】 EP2020079589

(87)【国際公開番号】W WO2021078781

(87)【国際公開日】2021-04-29

(31)【優先権主張番号】19204408.9

(32)【優先日】2019-10-21

(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】592229502

【氏名又は名称】ブルクハルト コンプレッション アーゲー

(74)【代理人】

【識別番号】100116322

【弁理士】

【氏名又は名称】桑垣 衛

(72)【発明者】

【氏名】フォーザー、アレクサンドル

【テーマコード（参考）】

3H145

【Ｆターム（参考）】

3H145AA03

3H145AA25

3H145BA44

3H145CA10

3H145CA21

3H145EA20

3H145EA26

3H145EA35

3H145EA42

(57)【要約】

ガスを圧縮するピストン圧縮機１はシリンダ２を備えるとともに、ピストン３、ピストンロッド１６、パッキンシール１２、クロスヘッド１７、および駆動シャフト２１を備える。ピストン３は、シリンダ２内で長手方向Ｌに移動可能に配置される。ピストン３は、ピストンロッド１６を介してクロスヘッド１７に接続される。パッキンシール１２は、ピストン３とクロスヘッド１７との間に配置される。ピストンロッド１６はパッキンシール１２の中を延在する。クロスヘッド１７は駆動シャフト２１によって駆動される。制御可能にした磁気軸受１３は、ピストン３とクロスヘッド１７との間に配置される。磁気軸受１３は、少なくとも長手方向Ｌに対して垂直に、ピストンロッド１６に磁力Ｆ_ｍを及ぼすことができる。制御装置２２は、磁気軸受１３によってピストンロッド１６に及ぼされる磁力Ｆ_ｍを制御する。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ガスを圧縮するためのピストン圧縮機（１）であって、前記ピストン圧縮機（１）はシリンダ（２）、ピストン（３）、ピストンロッド（１６）、パッキンシール（１２）、クロスヘッド（１７）、磁気軸受（１３）、および駆動シャフト（２１）を備えており、
前記ピストン（３）は前記シリンダ（２）内で長手方向（Ｌ）に移動可能に配置されており、
前記ピストン（３）は前記ピストンロッド（１６）を介して前記クロスヘッド（１７）に接続されており、
前記パッキンシール（１２）の中に前記ピストンロッド（１６）が延在するように、前記ピストン（３）と前記クロスヘッド（１７）との間に前記パッキンシール（１２）は配置されており、
前記クロスヘッド（１７）は前記駆動シャフト（２１）によって駆動されており、
前記磁気軸受（１３）は、前記ピストン（３）と前記クロスヘッド（１７）との間に配置されており、
前記磁気軸受（１３）は、少なくとも前記長手方向（Ｌ）に対して垂直な方向の磁力（Ｆ_ｍ）を前記ピストンロッド（１６）に対して作用させることが可能にされており、
前記ピストン圧縮機（１）の状態変数（Ｚ）を検出するべくセンサ（２６）は配置されており、
前記磁気軸受（１３）は制御可能にした磁気軸受（１３）として設計されており、
制御装置（２２）は前記状態変数（Ｚ）の関数として前記磁気軸受（１３）によって前記ピストンロッド（１６）に及ぼされる前記磁力（Ｆ_ｍ）を制御する、
ピストン圧縮機。

【請求項2】

前記シリンダ（２）は実質的に水平方向に延在する、
請求項１に記載のピストン圧縮機。

【請求項3】

前記シリンダ（２）は実質的に鉛直方向に延在する、
請求項１に記載のピストン圧縮機。

【請求項4】

前記センサ（２６）は前記状態変数（Ｚ）として、前記シリンダ内の前記ピストンの変位経路、前記ピストンロッドの延在方向の前記ピストンロッドの変位経路、前記ピストンロッドの延在方向に対して垂直な方向の前記ピストンロッドの変位経路、前記ピストンロッドの延在方向に対して垂直な方向の前記ピストンの移動、前記駆動シャフトの回転角、前記ピストンロッド（１６）と前記磁気軸受（１３）の磁石との間の前記磁気軸受（１３）内のギャップ幅、のうちの少なくとも１つの変数を検出するように設計されている、
請求項１～３のいずれか１項に記載のピストン圧縮機。

【請求項5】

前記センサ（２６）は、鉛直方向（Ｖ）に対する前記長手方向（Ｌ）の傾斜角（β）、シリンダ内面とピストン側面との間のギャップ幅、前記ピストンと前記シリンダとの相互の接触点の位置、のうちの少なくとも１つの変数を検出するように構成されている、
請求項１～４のいずれか１項に記載のピストン圧縮機。

【請求項6】

前記パッキンシール（１２）は交換部品として構成されており、
前記パッキンシール（１２）は少なくとも１つのシールリング（１２ｂ）と前記磁気軸受（１３）との両方を備えている、
請求項１～５のいずれか１項に記載のピストン圧縮機。

【請求項7】

前記ピストン（３）はラビリンスピストンとして設計されている、
請求項１～６のいずれか１項に記載のピストン圧縮機。

【請求項8】

前記ピストン（３）は複数のシールリング（４）と、好ましくはガイドリング（５）とを備えている、
請求項１～６のいずれか１項に記載のピストン圧縮機。

【請求項9】

前記パッキンシール（１２）および前記磁気軸受（１３）は、冷却媒体のための冷却チャンネル（１２ｌ）を備えている、
請求項１～８のいずれか１項に記載のピストン圧縮機。

【請求項10】

前記パッキンシール（１２）は、前記長手方向（Ｌ）に連続して配置された、少なくとも１つの締結部（１２ｃ）と、前記磁気軸受（１３）と、および少なくとも１つのチャンバーリング（１２ａ）とを備えており、
前記チャンバーリング（１２ａ）は、前記チャンバーリング（１２ａ）の中に配置されたシールリング（１２ｂ）を有している、
請求項１～９のいずれか１項に記載のピストン圧縮機。

【請求項11】

前記パッキンシール（１２）は、前記長手方向（Ｌ）に相互に間隔をおいて配置された少なくとも２つの緊急軸受（１２ｆ、１２ｇ）を備えている、
請求項１０に記載のピストン圧縮機。

【請求項12】

ピストン圧縮機（１）を運転する方法であって、前記ピストン圧縮機（１）はシリンダ（７）内で長手方向（Ｌ）に往復動するピストン（３）を備えており、前記ピストン（３）はピストンロッド（１６）を介して駆動されており、少なくとも前記長手方向（Ｌ）に対して垂直に作用する磁力（Ｆ_ｍ）は、前記ピストンロッド（１６）に作用しており、
前記ピストン圧縮機（１）の状態変数（Ｚ）は検出されており、
前記状態変数（Ｚ）に依存して前記磁力（Ｆ_ｍ）は制御されており、
結果、リリーフ力（Ｆ_ｈ）が前記ピストンロッド（１６）を介して前記ピストン（３）に及ぼされている、
ピストン圧縮機（１）を運転する方法。

【請求項13】

前記長手方向（Ｌ）は実質的に水平方向である、
請求項１２に記載の方法。

【請求項14】

前記長手方向（Ｌ）は実質的に鉛直方向である、
請求項１２に記載の方法。

【請求項15】

前記長手方向（Ｌ）は、鉛直方向（Ｖ）に対して±１０°の範囲の傾斜角（β）を有する、
請求項１２に記載の方法。

【請求項16】

前記状態変数（Ｚ）は、前記シリンダ（７）内の前記ピストン（３）の変位経路、前記長手方向（Ｌ）における前記ピストンロッド（１６）の変位経路、前記長手方向（Ｌ）に対して垂直な前記ピストンロッド（１６）の移動、前記長手方向（Ｌ）に対して垂直な前記ピストン（３）の移動、前記ピストンロッド（１６）を駆動する駆動シャフト（２１）の回転角、前記ピストンロッド（１６）と磁気軸受（１３）の磁石との間の前記磁気軸受（１３）内のギャップ幅、のうちの少なくとも１つの変数を備えている、
請求項１２～１５のいずれか１項に記載の方法。

【請求項17】

前記ピストンロッド（１６）の前記長手方向（Ｌ）に対して垂直な、前記ピストンロッド（１６）と磁気軸受（１３）との相互位置は、前記状態変数（Ｚ）として測定される、
請求項１２～１５のいずれか１項に記載の方法。

【請求項18】

前記状態変数（Ｚ）として、鉛直方向（Ｖ）に対する前記シリンダの傾斜角（β）、シリンダ内面とピストン側面との間のギャップ幅、前記ピストンと前記シリンダとの間の相互の接触点の位置、のうちの少なくとも１つの変数が用いられる、
請求項１２～１５のいずれか１項に記載の方法。

【請求項19】

前記長手方向（Ｌ）に対して垂直な、前記ピストンロッド（１６）と磁気軸受（１３）との間の相互距離と、シリンダ内面とピストン側面との間の距離と、のうちの少なくとも一方は一定に保たれる、
請求項１２～１８のいずれか１項に記載の方法。

【請求項20】

前記ピストン（３）は、壁に接触することなく前記シリンダ（７）内に保持される、
請求項１２～１９のいずれか１項に記載の方法。

【請求項21】

前記状態変数Ｚとして、鉛直方向（Ｖ）と前記長手方向（Ｌ）との間に想定される傾斜角（β（ｔ））は、時間（ｔ）の関数として追加的に測定される、
請求項１２～２０のいずれか１項に記載の方法。

【請求項22】

前記磁力（Ｆ_ｍ）は予測制御システムによって制御される、
請求項１２～２１のいずれか１項に記載の方法。

【請求項23】

前記状態変数（Ｚ）が時間（ｔ）に依存するように、前記状態変数（Ｚ）は時間（ｔ）の関数として傾斜角（β（ｔ））を備えている、
請求項２２に記載の方法。

【請求項24】

予測状態変数Ｚ_Ｖ（ｔ＋Δｔ）は、将来の時点（ｔ＋Δｔ）に対する傾斜角（β（ｔ））に依存して前記状態変数Ｚ（ｔ）から算出されており、
前記磁力（Ｆ_ｍ）は、前記予測状態変数Ｚ_Ｖ（ｔ＋Δｔ）に依存して現在の時点（ｔ）で制御されている、
請求項２３に記載の方法。

【請求項25】

前記磁力（Ｆ_ｍ）は、前記状態変数（Ｚ）の関数として固定的に予め決定される、
請求項１２～２０のいずれか１項に記載の方法。

【請求項26】

請求項１～１１のいずれか１項に記載のピストン圧縮機を、輸送船において使用する方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ピストン圧縮機およびその運転方法に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、水平方向に往復動可能にしたピストンが配置された水平方向に延在するシリンダを有するピストン圧縮機が開示されている。このピストン圧縮機は、ピストンに配置されたガイドリングおよび／またはシールリングが比較的大きな摩耗を受けるとともに、ピストン圧縮機は比較的低い回転速度でしか運転（操作、作動）できないという欠点がある。特許文献２は、鉛直方向（上下方向）に延在するシリンダを備えたピストン圧縮機を開示している。ピストンは、ラビリンスピストンとして、または捕捉（キャプチャ）されたピストンリングを備えたピストンとして、設計することが可能にされている。このピストン圧縮機もまた、摩耗が起こり得るという欠点を有する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】国際公開第２０１４／１３９５６５号

【特許文献2】西独国特許出願公開第３８０５６７０号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本発明の課題は、より有利なピストン圧縮機を提供することにある。好ましくは、ピストン圧縮機は、水平方向または鉛直方向に移動可能に配置されたピストンを備えている。

【課題を解決するための手段】

【0005】

この問題は、請求項１の特徴を有するピストン圧縮機によって解決される。装置の従属請求項は、さらなる有利な実施形態に関する。この問題は、請求項１２の特徴を有する方法によってさらに解決される。方法の従属請求項は、さらなる有利な方法ステップに関する。

【0006】

この問題は、特にガス（気体）を圧縮するピストン圧縮機によって解決されている。ピストン圧縮機はシリンダと、ピストンと、ピストンロッドと、パッキンシールと、クロスヘッドと、磁気軸受と、駆動シャフトとを備えている。ピストンは、シリンダ内で長手方向に移動可能に配置されている。ピストンは、ピストンロッドを介してクロスヘッドに接続されている。ピストンとクロスヘッドとの間には、ピストンロッドが通過するパッキンシールが配置されている。クロスヘッドは、駆動シャフトによって駆動されている。磁気軸受は、前記ピストンと前記クロスヘッドとの間に配置されている。前記磁気軸受は、前記ピストンロッドに少なくとも長手方向に対して垂直な磁力（磁気力。マグネティックフォース）を及ぼすことができる。センサは、前記ピストン圧縮機の状態変数を検出するべく配置されている。前記磁気軸受は、制御可能にした磁気軸受として設計されている。制御装置は、前記状態変数に依存して前記磁気軸受によって前記ピストンロッドに及ぼされる磁力を制御する。特に好ましいのは、シリンダが実質的に水平方向に延在することである。

【0007】

この問題はさらに、特にガスを圧縮するためのピストン圧縮機によって解決されている。ピストン圧縮機は、実質的に水平方向に延在するシリンダを備えているとともに、ピストン、ピストンロッド、パッキンシール、クロスヘッド、および駆動シャフトを備えている。ピストンは、シリンダ内で長手方向に移動可能に配置されている。ピストンは、ピストンロッドを介してクロスヘッドに接続されている。ピストンとクロスヘッドとの間にパッキンシールが配置されている。そのパッキンシールを通って（介して）ピストンロッドが延在している。クロスヘッドは駆動シャフトによって駆動されている。制御可能にした磁気軸受もピストンとクロスヘッドとの間に配置されている。磁気軸受は、少なくとも長手方向に対して垂直にピストンロッドに磁力を及ぼすことができる。制御装置は、磁気軸受によってピストンロッドに及ぼされる磁力を制御する。

【0008】

この問題はさらに、特にピストン圧縮機の運転方法によって解決されている。ピストン圧縮機は、シリンダ内で長手方向に往復動するピストンを備えている。ピストンは、ピストンロッドを介して駆動されている。ピストンロッドには、少なくとも長手方向に対して垂直に働く磁力が作用する。ピストン圧縮機の状態変数が検出されている。状態変数に依存して磁力が制御されている。結果、ピストンロッドを通じてピストンに対して磁力、好ましくはリリーフ力（救済力。緩和力）が作用する。特に好ましくは、長手方向は、実質的に水平方向に延在する。

【0009】

この問題はさらに、特にピストン圧縮機を運転（操作）するための方法によって解決されている。ピストン圧縮機は、シリンダ内で長手方向に往復動するピストンを備えている。長手方向は、実質的に水平方向に延在している。ピストンは、ピストンロッドを介して駆動されている。少なくとも長手方向に対して垂直に働く制御可能にした磁力が、ピストンロッドに及ぼされる。結果、ピストンロッドを通じてピストンにリリーフ力が及ぼされる。磁力は、状態変数に依存して制御されることを特徴としている。

【0010】

ガスを圧縮する本発明によるピストン圧縮機は、ピストン圧縮機のピストンとクロスヘッドとの間に配置される制御可能にした磁気軸受を備えている。ピストンロッドは、ピストンをクロスヘッドに接続している。ピストンロッドは、磁気軸受を通って延在している。磁気軸受は、少なくともピストンロッドの延在方向に対して垂直に制御可能にした磁気引力を、ピストンロッドに対して発揮する。本発明によるピストン圧縮機はまた、制御装置および少なくとも１つのセンサを備えている。制御装置は、制御可能にした磁気軸受に配置された電磁石に電流または電力を供給するようになっている。制御装置は、ピストンが少なくとも一時的にシリンダ内で有利な位置を有するように、シリンダに対するピストンの位置に影響を与えるべく、センサによって測定された値に依存して供給電流または供給電力を調節または変更するようになっている。制御可能にした磁気軸受は、複数の電磁石を備えているラジアル軸受として設計されていることが好ましく、ラジアル軸受の複数の電磁石は、周方向に分散して配置されているとともに、制御装置によって制御可能にされている。しかしながら、磁気軸受は、例えば、２つの制御可能にした電磁石をピストンロッドに対して互いに対向して（互いに反対側に）または対称的に配置することによって、これらの電磁石によってピストンロッドに及ぼされる磁力が１つの方向にのみ作用するように、磁力が１つの方向にのみまたは１つの次元においてのみ作用するように設計することも可能にされている。

【0011】

ピストン圧縮機は、少なくとも１つのシリンダと、シリンダ内で前後に移動可能に配置されたピストンとを備えている。好ましい実施形態では、シリンダ内部、したがってピストンの動きも、水平方向または実質的に水平方向に延在している。このようなピストン圧縮機は、水平ピストン圧縮機（横型ピストン圧縮機）とも呼ばれる。磁気軸受は、少なくともピストンロッドの延在方向に対して垂直な方向で、制御可能にした磁気引力をピストンロッドに及ぼすとともに、したがって、好ましくは重力とは反対の方向で、ピストンロッドに鉛直上方に向かう力を作用させる。

【0012】

好ましい実施形態では、水平方向に移動可能にしたピストンは、シリンダ内面（内周面。内壁面）に載る（レストする）、いわゆるガイドリングを備えている。磁気軸受がピストンロッドに少なくとも鉛直方向（上下方向）に及ぼす引力および／またはピストンロッドに及ぼす反発力（斥力）は、シリンダ内面によって支持されたピストンの接触力が減少する、またはピストンまたはガイドリングがシリンダ内面に接触しなくなるという効果を有する。よって、ピストンは、またはピストンのガイドリングは、シリンダ内面に接触力を減少させてのみ載るので、特に好ましくはシリンダ内面に接触せずにシリンダ内で往復動を行う。ピストンがガイドリングを有する場合、磁気軸受の使用は、シリンダ内面へのガイドリングの接触力がひいてはガイドリングの摩耗が低減されるので、ガイドリングが交換されなければならないまでの耐用年数またはライフサイクルが長くなるという利点をもたらす。さらに、ピストン圧縮機は、所望によって、より高い回転速度で運転（作動）することができるので、好ましくは、摩耗または加熱の増加が生じないという利点もある。

【0013】

特に好ましくは、本発明によるピストン圧縮機のピストンは、ラビリンスピストンとして設計されている。そのようなラビリンスピストンは、それ自体知られているように、ピストン表面に、ピストンとシリンダ内面との間をシールするべく役立つラビリンス構造を有している。磁気軸受によってピストンロッドに及ぼされる引力は、好ましくは、前後に動くピストンが全ストローク経路に沿ってシリンダ内面に接触しないように制御されている。しかしながら、本発明によるピストン圧縮機は、ピストンにも好適であり、ピストンはピストンリングを有するとともに、必要であればさらにガイドリングを備えている。

【0014】

さらなる好ましい実施形態において、シリンダ内部は、したがってまたピストンの動きは、鉛直方向または実質的に鉛直方向に延在する。磁気軸受は、少なくともピストンロッドの延在方向に対して垂直な方向で、制御可能にした磁気引力をピストンロッドに及ぼすので、したがって、ピストンロッドに対して径方向にまたは実質的に径方向に延在する力をピストンおよびピストンロッドに及ぼす。磁気軸受が少なくとも径方向でピストンロッドに及ぼす引力および／またはピストンロッドに及ぼす斥力は、シリンダ内面に対するピストンリング軸受の接触力を、特に片側接触力を低減する効果を有する。ピストンまたはそのピストンリングは、特にラビリンスピストンとして設計されたピストンは、もはやシリンダ内面に接触しないので、ピストンまたはピストンのピストンリングは、シリンダ内面に減少した接触力でのみ載る（レストする）ので、特に好ましくはラビリンスピストンはシリンダ内面に接触することなくシリンダ内で往復動する。磁気軸受の使用によってピストンリングの摩耗が減少するので、ピストン圧縮機の耐用年数が長くなる、またはピストン圧縮機のメンテナンスが必要になるまでのライフサイクルが長くなるという利点がある。また、ピストン圧縮機をより高い回転速度（回転数）で運転するオプションもある。ピストン圧縮機がラビリンスピストンを備えている場合、磁気軸受の使用は、ラビリンスピストンとシリンダ内面との間の接触をさらに良好に回避することができるという利点を有する。なぜなら、シリンダ内部に対するラビリンスピストンの任意の偏心配置は、磁気軸受の助けによって少なくとも部分的に補正されることができるので、相互接触が生じないようにされるからである。磁気軸受の使用は、ラビリンスピストン外面とシリンダ内面との間のギャップ幅が減少しても、相互接触が発生することなくピストン圧縮機が安全に運転され得るという付加的な利点をもたらす。このギャップ幅の減少によって、ピストン圧縮機の効率が向上したり、圧縮時の損失が減少したりする。

【0015】

さらに好ましい実施形態では、ピストン圧縮機は、少なくとも１つのピストンと１つのシリンダを、好ましくは複数のピストンとシリンダを備えている。これらは、好ましくは共通のフレーム上に配置されているとともに、好ましくは共通のクランクシャフトによって駆動される。好ましい実施形態では、このようなピストン圧縮機は、船舶に配置されている。穏やかな海況下では、シリンダは、シリンダ内部は、したがってまたピストンの動きは、鉛直方向または実質的に鉛直方向である。大荒れまたは嵐の海では、波の高さが増加するにつれて船は増加するローリング運動またはピッチ運動を行うので、結果、ピストン圧縮機全体、したがって特にピストンロッドの長手方向も、波の動き（波の作用）に依存して時間の関数として可変であるとともに、角度βだけ鉛直方向から逸脱する延在方向を持つ。好ましい実施形態では、角度βは、好ましくは時間の関数としての角度βは、追加状態変数（付加的状態変数）として測定される。

【0016】

船舶において、多段ピストン圧縮機は、例えば、液化ガス容器に蓄積された排気ガスを２００バール～５００バール（２０ＭＰａ～５０ＭＰａ）の圧力へと圧縮することによって、圧縮されたガスを使用することで船舶のガスエンジンまたはディーゼルエンジンに燃料を供給するべく使用される。船舶に配置されたピストン圧縮機は、好ましくは、ピストンロッドに少なくとも径方向で磁気軸受によって及ぼされる力が、シリンダ内面に対するピストンリング軸受の接触力が、特に片側接触力が減少するように、状態変数および追加状態変数の関数として制御されている。またはピストンもしくはピストンのピストンリングは、および特にラビリンスピストンとして設計されたピストンは、もはやシリンダ内面に接触しない。よって船上では、波浪下でも、ピストン圧縮機のピストンまたはピストンリングはシリンダ内面に対して減少した接触力でのみ載る（レストする）か、もしくは特に好ましくはラビリンスピストンまたはピストンはシリンダ内面に接触することなくシリンダ内で往復動することが、確保されている。磁気軸受の使用は、波の動き下でもピストンリングの摩耗が低減される、またはラビリンスピストンのラビリンス構造のシリンダ内面への接触が回避されるという利点をもたらす。特にピストン外径とシリンダ内面との間のギャップ幅が小さい場合にも、船舶に配置されたピストン圧縮機は、ピストン圧縮機のメンテナンスを要するまでのより長い耐用期間またはより長いライフサイクルを有する。磁気軸受は、長手軸線に対して径方向のピストンロッドおよびピストンの動きを減衰させるべく、例えば波の動きによって生じるピストンの共振振動または他の横振動の発生最大振幅を低減するように、磁気軸受がピストンロッド長手軸線に対して径方向にピストンロッドの減衰効果を及ぼすように制御されていることが好ましい。

【0017】

波の動きは、あるいは測定されているとともに結果的に導かれた追加状態変数は、ピストン圧縮機の回転速度に比べて比較的遅いプロセスである。水の波の動きの周期は、ピストン圧縮機の回転周期に比べて１０倍～１０００倍遅いので、追加状態変数の短期間の変化を予め計算することが可能にされている。そして、この値を磁気軸受の制御に流入させるべく、波の動きに基づき予想されるピストン圧縮機の動きを、例えば１秒～５０秒の範囲のある時点について予測するとともに、それに依存して磁気軸受を制御する予測制御で磁気軸受を制御する。このようにピストンロッドまたはピストンの位置に影響を与えたり制御したりするときに、波の動きによるピストン圧縮機の予測される動きが考慮されるように、磁気軸受は制御される。

【0018】

本発明によるピストン圧縮機は、ピストンまたはガイドリングがもはやシリンダ内壁に全く接触しないか、または減少した接触力でシリンダ内壁に載るだけなので、より高い回転速度またはより高い平均ピストン速度で運転できるという利点も有する。このような高い回転速度（回転数）での運転は、いわゆるドライランニングピストンすなわちラビリンスピストンを備えているピストン圧縮機において、または自己潤滑性シールリングを備えたピストンすなわち油潤滑されていないピストンリングまたはシールリングを備えているピストンであってすなわち無潤滑ピストンとも呼ばれるピストンを備えているピストン圧縮機において、特に有利である。制御可能にした磁気軸受は、ピストンをシリンダ内面に接触させずに保持する支持軸受として使用されることも、もしくはピストンが内壁に接触する場合においてピストンがシリンダ内面に及ぼす力を減少させることでリリーフ軸受（緩和軸受）として使用されることも、可能にされている。制御可能にした磁気軸受は、実質的に鉛直に延在するピストンに対してセンタリング機能を果たすこともできる。結果、ピストンはセンタリングされるので、好ましくはシリンダ内面に接触することなく保持される。

【0019】

一実施形態では、磁気軸受は水平ピストン圧縮機の所定位置に配置される。しかし、ピストンの重心位置は往復動によって運転中に絶えず変化するので、磁気軸受とピストン重心との間でピストンロッドによって形成されるレバーアームの長さは、運転中に絶えず変化する。したがって、磁気軸受に電力を供給するべく設けられた制御装置は、磁気軸受によってピストンロッドに及ぼされる磁力が、ピストンの位置に依存して、または前記レバーアームの長さに依存して、制御可能に変更されるように設計されていることが好ましい。好ましくは、鉛直方向に作用する少なくとも１つの力が、ピストンロッドに作用される。特に好ましいのは、磁気軸受は、ピストンロッドの長手方向に対して垂直に二次元的に制御可能にした力を、好ましくは鉛直方向の力と水平方向の力とを、ピストンロッドに作用させることができるラジアル軸受として設計されていることである。有利には、このようなラジアル軸受は、ピストンがその可能にした位置のいずれにおいても運転中にシリンダ内面に接触しないように、シリンダ下部内面にもシリンダ上部内面にもシリンダ側部内面にも接触しないように制御される。

【0020】

磁気軸受は、特にピストンが運転中（作動中）にシリンダ内面に接触しないようにする場合、測定された状態変数に依存して制御されることが好ましい。状態変数は、シリンダ内のピストンの変位経路、ピストンロッドの延在方向におけるピストンロッドの変位経路、ピストンロッドの延在方向に対して垂直な方向のピストンロッドの変位経路、または駆動シャフトの回転角、のうちの少なくとも１つを変数として備えている。さらに好ましい実施形態では、状態変数として、磁気軸受に対するピストンロッドの少なくとも鉛直方向の距離や、特にピストンロッドと磁気軸受との間の磁気軸受におけるギャップ幅が、好適である。

【0021】

状態変数を検出するセンサは、鉛直方向に対する長手方向の傾斜角β、時間の関数としての傾斜角β、シリンダ内面とピストン側面との間のギャップ幅、ピストンとシリンダとの相互の接触点の位置、のうちの少なくとも１つを検出するように設計されていることが好ましい。

【0022】

ピストン圧縮機は典型的には、シールリングを有するパッキンシールを備えている。ピストンロッドは、シリンダ内部を外部からシールするべく、このパッキンシールをまたはピストンロッドのシールリングを通って延在している。特に好ましい実施形態では、パッキンシール内にまた、シールリングに加えて磁気軸受が配置されている。磁気軸受を備えているこのように変更されたパッキンシールは、交換部品として設計されていることが特に好ましい。特に好ましいのは、このように変更されたパッキンシールは、磁気軸受を有しない従来公知のパッキンシールと同じ寸法を有するので、磁気軸受を備えているパッキンシールは、既存のピストン圧縮機に後付けするとともに既存のピストン圧縮機の品質を向上させるべく設置に使用できる。

【0023】

さらなる、好ましい実施形態において、変更されたパッキンシールはまた、冷却チャンネル（冷却流路）を備えている。ピストン圧縮機に取り付けられた変更されたパッキンシールにおいて、これらの冷却チャンネルは、磁気軸受をおよび／またはパッキンシールを冷却するための冷却回路に接続されている。

【0024】

実施形態の説明に用いる図面には、以下のものが示されている。

【図面の簡単な説明】

【0025】

【図1】ピストン圧縮機を通る概略的に簡略化された縦断面図。

【図2】制御装置の概略図。

【図3】状態変数の関数としての、すなわち駆動シャフトの回転角の関数としての、磁力の例示的な経過を示す図。

【図4】既知のパッキンシールを通る縦断面。

【図5】本発明によるパッキンシールを通る縦断面。

【図6】ラジアル磁気軸受の図。

【図7】例えば波の動きを伴う船舶に搭載された、傾斜ピストン圧縮機の図。

【発明を実施するための形態】

【0026】

なお、図面において、原則として同一の部品には同一の参照符号を付している。
図１は、ガスを圧縮するためのピストン圧縮機１を示している。ピストン圧縮機１は、それぞれ長手方向Ｌで、水平方向に延在するシリンダ２を備えているとともに、シリンダ２内でシリンダ２の延在方向に移動可能にしたピストン３を備えている。またピストン圧縮機１は、ピストンロッド１６、パッキンシール１２、磁気軸受１３、クロスヘッド１７、押棒（プッシュロッド）１９、および駆動部を備えている。クロスヘッド１７は直線ガイド１８を有している。駆動部は、例えば駆動シャフト２１付きのクランク２０を備えている。図示の例示的な実施形態では、ピストン３は複動式であるとともに、シールリングまたはピストンリング４ならびにガイドリング５を備えている。ピストン３は、シリンダ２の内部を第１内部空間６および第２内部空間７に分けている。これら２つの内部空間６、７にはそれぞれ入口弁８、９および出口弁１０、１１が設けられている。シリンダ２は、中間ピース１４を介してハウジング１５に接続されている。中間ピース１４には、パッキンシール１２および磁気軸受１３も配設されている。磁気軸受１３は、少なくとも鉛直方向（上下方向）においてピストンロッド１６に磁力Ｆ_ｍを作用させる。制御装置２２は、信号ライン（信号線）２４および図示しないセンサを介して、ピストン圧縮機１の状態変数Ｚを検知する。ピストン圧縮機１の状態変数Ｚは、例えば、時間の関数としてのシリンダ７内のピストンの変位経路ｓ（ｔ）、時間の関数としてのピストンロッド１６の変位経路ｓ（ｔ）、および／または駆動シャフト２１の回転角α（ｔ）である。制御装置２２は、信号ライン（信号線）２５を介して磁気軸受１３の電磁石の電流を制御することで、磁石によってピストンロッド１６に及ぼされる磁力を制御する。

【0027】

簡単な実施形態では、制御装置（駆動装置）２２は、状態変数Ｚが測定されているとともに、磁力Ｆ_ｍが状態変数Ｚの関数として変更されている制御モード（駆動モード）で運転（作動）することができる。この場合、フィードバックは省かれることができる。図３は、このような制御モードの一例を示すものであり、曲線Ｋ１の進行が規定されている。曲線Ｋ１は、状態変数Ｚここでは駆動シャフト２１の回転角αと、回転角αの関数として生成されるべく磁力Ｆ_ｍとの関係を規定する。図示された例示的な実施形態では、角度α＝０°は、第２内部空間７に対するピストン３の下死点に対応しており、α＝１８０°は上死点に対応する。磁力Ｆ_ｍは、下死点で最も小さくなる。というのは下死点では、ピストン３の重心Ｓと磁気軸受１３との間でピストンロッド１６が形成するレバーアームが最も短いからである。一方、上死点では、ピストン３の重心Ｓと磁気軸受１３との間でピストンロッド１６が形成するレバーアームが最も長くなるので、磁力Ｆ_ｍが最も大きくなる。なお、回転角αは、図示しないセンサで測定されているとともに、信号ライン２４を介して制御装置２２に供給される。曲線進行度Ｋ１は、例えば、経験値に基づき予め設定することができる。本実施形態では特に好ましくは、図１に示すように、ガイドリング５を有するピストン３が使用されている。ガイドリング５がシリンダ２の内面に対して軸受するので、磁力Ｆ_ｍがシリンダ２の内面に対するガイドリング５の軸受力を低減するのに役立つ。結果、特にガイドリング５の摩耗を低減する。図３に示す曲線Ｋ１は、０°～１８０°のクランクシャフトの回転角（クランクシャフト角度）αの関数としての磁力Ｆ_ｍの進行を示すのみである。図示されていないその後の１８０°～３６０°の区間では、磁力Ｆ_ｍは、１８０°での値から始まるとともに、角度０°での磁力Ｆ_ｍの値まで逆方向に進行しており、角度０°での磁力Ｆ_ｍの値は角度３６０°での値と同じである。

【0028】

さらなる好ましい実施形態では、測定装置としての例えばセンサ２６は、少なくとも鉛直方向におけるピストンロッド１６および／またはピストン３の位置を測定するべく、設けられている。図２は、ピストンロッド１６の位置を鉛直方向で測定する実施形態を示す。好ましい実施形態では、センサ２６は、磁気軸受１３に近接して、あるいは磁気軸受１３の内部にまで配置されている。センサ２６は、好ましくは、磁気軸受１３の上部コイルコア１３ａと、ピストンロッド１６の表面との間の距離Ｄを測定する。好ましくは、磁気軸受１３は、少なくとも、コイル１３ｂを有する上部コイルコア１３ａと、コイル１３ｄを有する下部コイルコア１３ｃとを備えている。図６に示すように、磁気軸受１３は、周方向に分布する複数の電磁石を備えたラジアル磁気軸受として設計することもできる。その場合、好ましくは、ピストンロッド１６に及ぼされる磁力Ｆ_ｍの方向が、コイル１３ｂ、１３ｄの対応する制御によって決定できるように、それらのコイル１３ｂ、１３ｄは個別に制御することが可能にされている。

【0029】

好ましい運転方法では、距離Ｄの設定値（セットポイント）は、設定値仕様２８を介して制御装置２２に対して予め設定されている。制御装置２２は、ストロークｓ（ｔ）またはクランクシャフト角度α（ｔ）に関係なく、ピストンロッド１６が上部コイルコア１３ａに対して実質的に変化しない一定の距離Ｄを有するように、信号ライン２５を介してコイル１３ｂ、１３ｄを電流で駆動する。結果、ピストンロッド１６は、２つのコイルコア１３ａ、１３ｃの磁気アーマチャとして作用する。好ましくは、磁気軸受１３は、ピストンロッド１６に対して上向きの力および下向きの磁気引力の両方を及ぼすことができるので、磁気軸受１３に対するピストンロッド１６の位置を特に精密に制御することが可能にされている。

【0030】

したがって、制御可能にした磁力Ｆ_ｍがピストンロッド１６に作用するように、少なくとも鉛直方向に作用する力（Ｆ_ｍ）、すなわちリリーフ力（救援力。救済力）Ｆ_ｈが、ピストンロッド１６を介してピストン３に作用するとともに重力Ｆに対抗するように、ピストン圧縮機１は運転されることが好ましい。磁力Ｆ_ｍは、例えば距離Ｄ、ストロークｓ（ｔ）、または回転角α（ｔ）などの、状態変数Ｚの関数として制御または変動される。図１～図３に記載された構成および記載された方法は、鉛直方向に延在するシリンダと鉛直方向に移動するピストンとを有するピストン圧縮機を、運転または制御するためにも好適である。

【0031】

図７は、実質的に鉛直方向に延在するシリンダ２またはシリンダの内部と、実質的に鉛直方向に延在するピストンロッド１６と、当該方向に移動可能にしたピストン３と、を備えている図１に示したピストン圧縮機１を示す。図７において、ピストン圧縮機１は、ヒール角でヒールされた船舶に配置されている。そのため、シリンダ２およびピストンロッド１６は、鉛直方向Ｖに対して傾斜角βを有する。ピストン圧縮機１は、海が全く穏やかであるときにシリンダ２およびピストンロッド１６が正確に鉛直方向にまたは少なくともほぼ鉛直方向にあるように、船舶内に配置されることが好ましい。ピストン圧縮機１は、もちろん、陸上に配置されることも可能にされており、シリンダ２およびピストンロッド１６は、好ましくは、鉛直方向に正確にまたは少なくともほぼ鉛直方向に延在する。好ましくは、鉛直方向Ｖに対する傾斜角βは、図示しないセンサ２６によって測定されている。傾斜角βは、好ましくは時間ｔの関数として測定される。磁力Ｆ_ｍがピストンロッド１６に作用するとともに、ピストンロッド１６がリリーフ力Ｆ_ｈをピストン３に伝達することで、可能ならばシリンダ２内のピストン３の位置が、作用するリリーフ力Ｆ_ｈによって影響を受けるように、磁気軸受１３は制御装置２２を介して制御される。

【0032】

磁気軸受１３を制御するための状態変数Ｚとしては、既に述べた状態変数Ｚに加えて、またはその代わりに、以下の変数のうちの少なくとも１つが好適である。鉛直方向Ｖに対するシリンダの傾斜角β、シリンダ内面とピストン側面との間のギャップ幅（隙間幅）、ピストンとシリンダとの相互の接触点の位置。

【0033】

好ましくは、長手方向Ｌに対して垂直な、ピストンロッド１６と磁気軸受１３との相互距離が、および／またはシリンダ内面とピストン側面との距離が、一定または実質的に一定に保たれるように、磁気軸受１３は制御される。好ましくは、ピストン３は、シリンダ７内で壁面接触することなく保持される。好ましくは、鉛直方向Ｖと長手方向Ｌとの間に想定される傾斜角β（ｔ）も、状態変数Ｚとして時間ｔの関数として測定される。特に好ましくは、船舶に配置されるピストン圧縮機の場合、磁力Ｆ_ｍは予測制御によって制御される。好ましくは、状態変数Ｚが時間ｔに依存するように、状態変数Ｚは、時間ｔの関数としての傾斜角β（ｔ）を備えている。特に好ましくは状態変数Ｚは、時間ｔの関数としての傾斜角β（ｔ）に加えて、本明細書に記載の少なくとも１つの追加状態変数を備えている。その結果、状態変数は、本明細書に記載の少なくとも２つの状態変数の組み合わせを備えている。例えば、結果として生じる状態変数は、長手方向Ｌに対して垂直なピストンロッドの動きの状態変数Ｚを備えている。長手方向Ｌに対して垂直なピストンロッドの動きの状態変数Ｚは、時間ｔの関数としての傾斜角β（ｔ）の状態変数Ｚと組み合わされているので、予測制御の助けと、時間ｔの関数としての傾斜角β（ｔ）の状態変数Ｚの知識とによって、以下のようになることが可能にされている。すなわち、時刻ｔ＋Δｔにおける傾斜角β（ｔ）に起因する、長手方向Ｌに対して垂直なピストンロッドの予想移動量を予測することが可能にされている。この予測状態変数Ｚ_Ｖ（ｔ＋Δｔ）を用いて、磁気軸受１３を制御することが可能にされている。

【0034】

好ましくは、予測状態変数Ｚ_Ｖ（ｔ＋Δｔ）は、将来の時点ｔ＋Δｔの傾斜角β（ｔ）に依存して、状態変数Ｚ（ｔ）から算出される。磁力Ｆ_ｍは、予測状態変数Ｚ_Ｖ（ｔ＋Δｔ）に依存して、現在の時点ｔで制御される。

【0035】

特に好ましくは、制御可能にした磁気軸受を備えている本発明によるピストン圧縮機は、海上の輸送に用いられる輸送船と組み合わせて用いられる。
図４に示す縦断面は、複数のチャンバーリング１２ａを備えているそれ自体既知のパッキンシール１２を示す。チャンバーリング１２ａの内部には、シールリング１２ｂが配置されている。さらに、パッキンシール１２は、締結部１２ｃを備えている。この締結部１２ｃに、詳細には図示しない方法で全てのチャンバーリング１２ａが締結されている。パッキンシール１２は、締結部１２ｃを介してシリンダ２のシリンダハウジング２ａに接続されている。ピストンロッド１６は、パッキンシール１２を貫通して延在している。シリンダハウジング２ａは、パッキンシール１２の外部輪郭１２ｄに対応する凹部を有しているので、パッキンシール１２全体をこの凹部に挿入することができる。必要に応じて、パッキンシール１２全体を交換することができるようになっている。

【0036】

図５は、磁気軸受１３を備えている本発明によるパッキンシール１２を通る縦断面を示す。図６は、磁気軸受１３の部分断面を示している。磁気軸受１３はラジアル軸受として設計されているとともに、８つのコイルコア１３ａ、１３ｃを備えている。２つの対向するコイルコア１３ａ、１３ｃには、参照符号が付与されている。コイルコア１３ａ、１３ｃには、コイル１３ｂ、１３ｄが巻かれている。さらに、ピストンロッド１６に対向するコイルコア１３ａの端面１３ｅが示されている。図５によるパッキンシール１２は、チャンバーリング１２ａの内部にシールリング１２ｂが配置された２つのチャンバーリング１２ａを備えている。また、パッキンシール１２は、各々が軸受面１２ｈ、１２ｉを有する２つの緊急軸受（非常用軸受。エマージェンシーベアリング）１２ｆ、１２ｇを備えている。磁気軸受１３の停電の場合、または例えばピストン圧縮機のスイッチが切られた場合、ピストンロッド１６は、緊急軸受１２ｆ、１２ｇ上に載る（レストする）ことができる。パッキンシール１２は、センサ２６用のホルダ１２ｋをさらに備えている。少なくとも１つのセンサ２６が上部に配置されている。好ましくは、複数のセンサ２６が、円周方向に相互に間隔をおいて配置されている。さらに、パッキンシール１２は、締結部１２ｃを備えている。この締結部１２ｃには、好ましくは図５に示す全ての構成要素が接続されている。パッキンシール１２は、外部輪郭１２ｄを有する。好ましい実施形態において、本発明によるパッキンシール１２の外部輪郭１２ｄは、図４に示される公知のパッキンシール１２と同様または同一寸法であるので、本発明によるパッキンシール１２は、公知のパッキンシール１２を有する既存のピストン圧縮機１において使用することが可能にされている。好ましくは、本発明によるパッキンシール１２でアップグレードされたピストン圧縮機１は、制御装置２２も備えているので、既存のピストン圧縮機１も本発明による装置を備えることが可能にされているとともに、または既存のピストン圧縮機１も本発明によるプロセスで運転することが可能にされている。

【0037】

さらなる、好ましい実施形態では、図５に示すように、本発明によるパッキンシール１２は、例えば、外部ケーシング１２ｅの内部および／またはコイルコア１３ａ、１３ｃの内部を通る冷却チャンネル１２ｌも備えている。冷却チャンネル１２ｌは、磁気軸受１３をおよび／またはパッキンシール１２を冷却するべく冷却回路の一部を形成している。冷却回路は概略的にのみ示されている。冷却回路の供給ラインおよび排出ラインが好ましくは締結部１２ｃを貫通していることで、締結部（取付部）１２ｃは、外部から好ましくは締結部１２ｃの端面にアクセス可能にした冷却回路用の接続部１２ｍを有する。パッキンシール１２内部の冷却回路が予め規定されているとともにかつ完全に構成されているので、パッキンシール１２設置後に外部から冷却媒体（冷却剤）を供給することでパッキンシール１２内部の冷却回路に冷却媒体を供給するには、冷却回路の供給ラインおよび排出ラインは、締結部１２ｃに接続するだけで済むようになっている。なお、図５においては、特に、緊急軸受１２ｇの内部に配置される接続チャンネル（連通流路）であって、冷却チャンネル１２ｌ同士を相互に流体導通させる接続チャンネルは、図示されていない。

【0038】

図１に示す実施形態では、ピストン３を備えているピストン圧縮機１が示されており、ピストン３はピストンリングまたはシールリング４ならびにガイドリング５を有している。ガイドリング５は、省くことも可能にされている。図示されていない別の実施形態では、ピストン３は、ラビリンスピストンとして設計することもできる。このラビリンスピストンは、好ましくは、シリンダ２の内壁に接触していない。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【手続補正書】

【提出日】2021-08-20

【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】

ガスを圧縮するためのピストン圧縮機（１）であって、前記ピストン圧縮機（１）はシリンダ（２）、ピストン（３）、ピストンロッド（１６）、パッキンシール（１２）、クロスヘッド（１７）、磁気軸受（１３）、および駆動シャフト（２１）を備えており、
前記ピストン（３）は前記シリンダ（２）内で長手方向（Ｌ）に移動可能に配置されており、
前記ピストン（３）は前記ピストンロッド（１６）を介して前記クロスヘッド（１７）に接続されており、
前記パッキンシール（１２）の中に前記ピストンロッド（１６）が延在するように、前記ピストン（３）と前記クロスヘッド（１７）との間に前記パッキンシール（１２）は配置されており、
前記クロスヘッド（１７）は前記駆動シャフト（２１）によって駆動されており、
前記磁気軸受（１３）は、前記ピストン（３）と前記クロスヘッド（１７）との間に配置されており、
前記磁気軸受（１３）は、少なくとも前記長手方向（Ｌ）に対して垂直な方向の磁力（Ｆ_ｍ）を前記ピストンロッド（１６）に対して作用させることが可能にされており、
前記ピストン（３）は複数のシールリング（４）を備えており、
前記ピストン圧縮機（１）の状態変数（Ｚ）を検出するべくセンサ（２６）は配置されており、
前記磁気軸受（１３）は制御可能にした磁気軸受（１３）として設計されており、
制御装置（２２）は前記状態変数（Ｚ）の関数として前記磁気軸受（１３）によって前記ピストンロッド（１６）に及ぼされる前記磁力（Ｆ_ｍ）を制御しており、
前記センサ（２６）は前記状態変数（Ｚ）として、前記シリンダ内の前記ピストンの変位経路、前記ピストンロッドの延在方向の前記ピストンロッドの変位経路、前記ピストンロッドの延在方向に対して垂直な方向の前記ピストンロッドの変位経路、前記ピストンロッドの延在方向に対して垂直な方向の前記ピストンの移動、前記駆動シャフトの回転角、のうちの少なくとも１つの変数を検出するように設計されている、
ピストン圧縮機（１）。

【請求項2】

前記シリンダ（２）はガイドリング（５）を備えている、
請求項１に記載のピストン圧縮機。

【請求項3】

前記シリンダ（２）は実質的に水平方向に延在する、
請求項１または２に記載のピストン圧縮機。

【請求項4】

前記シリンダ（２）は実質的に鉛直方向に延在する、
請求項１または２に記載のピストン圧縮機。

【請求項5】

前記センサ（２６）は、鉛直方向（Ｖ）に対する前記長手方向（Ｌ）の傾斜角（β）、シリンダ内面とピストン側面との間のギャップ幅、前記ピストンと前記シリンダとの相互の接触点の位置、のうちの少なくとも１つの変数を検出するようにさらに構成されている、
請求項１～４のいずれか１項に記載のピストン圧縮機。

【請求項6】

前記パッキンシール（１２）は交換部品として構成されており、
前記パッキンシール（１２）は少なくとも１つのシールリング（１２ｂ）と前記磁気軸受（１３）との両方を備えている、
請求項１～５のいずれか１項に記載のピストン圧縮機。

【請求項7】

前記パッキンシール（１２）および前記磁気軸受（１３）は、冷却媒体のための冷却チャンネル（１２ｌ）を備えている、
請求項１～６のいずれか１項に記載のピストン圧縮機。

【請求項8】

前記パッキンシール（１２）は、前記長手方向（Ｌ）に連続して配置された、少なくとも１つの締結部（１２ｃ）と、前記磁気軸受（１３）と、および少なくとも１つのチャンバーリング（１２ａ）とを備えており、
前記チャンバーリング（１２ａ）は、前記チャンバーリング（１２ａ）の中に配置されたシールリング（１２ｂ）を有している、
請求項１～７のいずれか１項に記載のピストン圧縮機。

【請求項9】

前記パッキンシール（１２）は、前記長手方向（Ｌ）に相互に間隔をおいて配置された少なくとも２つの緊急軸受（１２ｆ、１２ｇ）を備えている、
請求項８に記載のピストン圧縮機。

【請求項10】

ピストン圧縮機（１）を運転する方法であって、前記ピストン圧縮機（１）はシリンダ（２）、ピストン（３）、ピストンロッド（１６）、クロスヘッド（１７）、磁気軸受（１３）、および駆動シャフト（２１）を備えており、前記ピストン（３）は複数のシールリング（４）を備えており、前記ピストン（３）は前記シリンダ（７）内で長手方向（Ｌ）に往復動しており、前記ピストン（３）は前記クロスヘッド（１７）と前記ピストンロッド（１６）とを介して駆動されており、少なくとも前記長手方向（Ｌ）に対して垂直に作用する磁力（Ｆ_ｍ）は、前記磁気軸受（１３）によって前記ピストンロッド（１６）に作用しており、
前記ピストン圧縮機（１）の状態変数（Ｚ）として、前記シリンダ内の前記ピストンの変位経路、前記ピストンロッドの延在方向の前記ピストンロッドの変位経路、前記ピストンロッドの延在方向に対して垂直な方向の前記ピストンロッドの変位経路、前記ピストンロッドの延在方向に対して垂直な方向の前記ピストンの移動、前記駆動シャフトの回転角、のうちの少なくとも１つの変数は検出されており、
前記状態変数（Ｚ）に依存して前記磁力（Ｆ_ｍ）は制御されており、
結果、リリーフ力（Ｆ_ｈ）が前記ピストンロッド（１６）を介して前記ピストン（３）に及ぼされている、
ピストン圧縮機（１）を運転する方法。

【請求項11】

前記長手方向（Ｌ）は実質的に水平方向である、
請求項１０に記載の方法。

【請求項12】

前記長手方向（Ｌ）は実質的に鉛直方向である、
請求項１０に記載の方法。

【請求項13】

前記長手方向（Ｌ）は、鉛直方向（Ｖ）に対して±１０°の範囲の傾斜角（β）を有する、
請求項１０に記載の方法。

【請求項14】

前記状態変数（Ｚ）はさらに、前記長手方向（Ｌ）に対して垂直な前記ピストンロッド（１６）の移動、前記ピストンロッド（１６）と前記磁気軸受（１３）の磁石との間の前記磁気軸受（１３）内のギャップ幅、のうちの少なくとも１つの変数を備えている、
請求項１０～１３のいずれか１項に記載の方法。

【請求項15】

前記ピストンロッド（１６）の前記長手方向（Ｌ）に対して垂直な、前記ピストンロッド（１６）と前記磁気軸受（１３）との相互位置は、前記状態変数（Ｚ）として測定される、
請求項１４に記載の方法。

【請求項16】

前記状態変数（Ｚ）としてさらに、鉛直方向（Ｖ）に対する前記シリンダの傾斜角（β）、シリンダ内面とピストン側面との間のギャップ幅、前記ピストンと前記シリンダとの間の相互の接触点の位置、のうちの少なくとも１つの変数が用いられる、
請求項１０～１５のいずれか１項に記載の方法。

【請求項17】

前記長手方向（Ｌ）に対して垂直な、前記ピストンロッド（１６）と前記磁気軸受（１３）との間の相互距離と、シリンダ内面とピストン側面との間の距離と、のうちの少なくとも一方は一定に保たれる、
請求項１０～１６のいずれか１項に記載の方法。

【請求項18】

前記ピストン（３）は、壁に接触することなく前記シリンダ（７）内に保持される、
請求項１０～１７のいずれか１項に記載の方法。

【請求項19】

前記状態変数Ｚとして、鉛直方向（Ｖ）と前記長手方向（Ｌ）との間に想定される傾斜角（β（ｔ））は、時間（ｔ）の関数として追加的に測定される、
請求項１０～１８のいずれか１項に記載の方法。

【請求項20】

前記磁力（Ｆ_ｍ）は予測制御システムによって制御される、
請求項１０～１９のいずれか１項に記載の方法。

【請求項21】

前記状態変数（Ｚ）が時間（ｔ）に依存するように、前記状態変数（Ｚ）は時間（ｔ）の関数として傾斜角（β（ｔ））を備えている、
請求項２０に記載の方法。

【請求項22】

予測状態変数Ｚ_Ｖ（ｔ＋Δｔ）は、将来の時点（ｔ＋Δｔ）に対する傾斜角（β（ｔ））に依存して前記状態変数Ｚ（ｔ）から算出されており、
前記磁力（Ｆ_ｍ）は、前記予測状態変数Ｚ_Ｖ（ｔ＋Δｔ）に依存して現在の時点（ｔ）で制御されている、
請求項２１に記載の方法。

【請求項23】

前記磁力（Ｆ_ｍ）は、前記状態変数（Ｚ）の関数として固定的に予め決定される、
請求項１０～２２のいずれか１項に記載の方法。

【請求項24】

請求項１～９のいずれか１項に記載のピストン圧縮機を、輸送船において使用する方法。

【手続補正2】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００５

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0005】

この問題は、請求項１の特徴を有するピストン圧縮機によって解決される。装置の従属請求項は、さらなる有利な実施形態に関する。この問題は、請求項１０の特徴を有する方法によってさらに解決される。方法の従属請求項は、さらなる有利な方法ステップに関する。

【国際調査報告】