JP2770173B2 - 往復式圧縮機 - Google Patents
往復式圧縮機Info
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- JP2770173B2 JP2770173B2 JP63134919A JP13491988A JP2770173B2 JP 2770173 B2 JP2770173 B2 JP 2770173B2 JP 63134919 A JP63134919 A JP 63134919A JP 13491988 A JP13491988 A JP 13491988A JP 2770173 B2 JP2770173 B2 JP 2770173B2
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- JP
- Japan
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- working gas
- intercooler
- flow path
- piston
- stroke volume
- Prior art date
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
- F04B39/00—Component parts, details, or accessories, of pumps or pumping systems specially adapted for elastic fluids, not otherwise provided for in, or of interest apart from, groups F04B25/00 - F04B37/00
- F04B39/06—Cooling; Heating; Prevention of freezing
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Compressor (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、圧縮機に関し、特に冷却装置に利用される
ヘリウム圧縮機，水素圧縮機及びフロン圧縮機等として
利用される往復式圧縮機に関する。
ヘリウム圧縮機，水素圧縮機及びフロン圧縮機等として
利用される往復式圧縮機に関する。
（従来の技術） 従来、この種の往復式圧縮機として特開昭59−185883
号公報に示されるものがあつた。
号公報に示されるものがあつた。
このものは、冷媒の流通する容器と、該容器内を貫通
して作動ガスを流通させる多数の細管とから成るインタ
ークーラをシリンダとシリンダヘツドとの間に介装し、
吸入管路をシリンダヘツドに設けられる吸入弁もしくは
該吸入弁と細管を通してシリンダの圧縮空間と連通させ
ると共に、該圧縮空間を細管及びシリンダヘツドに設け
られる吐出弁を通して吐出管路に連通させ、これによ
り、作動ガスの温度上昇を抑制して、作動ガスの温度上
昇による密度の低下による圧縮仕事の増大及びシール部
材等の耐久性の低下の防止を図ろうとするものである。
して作動ガスを流通させる多数の細管とから成るインタ
ークーラをシリンダとシリンダヘツドとの間に介装し、
吸入管路をシリンダヘツドに設けられる吸入弁もしくは
該吸入弁と細管を通してシリンダの圧縮空間と連通させ
ると共に、該圧縮空間を細管及びシリンダヘツドに設け
られる吐出弁を通して吐出管路に連通させ、これによ
り、作動ガスの温度上昇を抑制して、作動ガスの温度上
昇による密度の低下による圧縮仕事の増大及びシール部
材等の耐久性の低下の防止を図ろうとするものである。
（発明が解決しようとする課題） しかしながら、前記した公報の第２図に示される往復
式圧縮機においては、吸入弁及び吐出弁が供にインター
クーラの細管を通して圧縮空間に連通されるようにシリ
ンダヘツドに設けられているため、圧縮空間中であつて
圧縮仕事に携わらない容積である死容積が増大すると共
に、作動ガスを圧縮空間へ吸入する際にも細管により大
きな圧力損失が発生されることにより、圧縮機の効率が
低いという問題があつた。
式圧縮機においては、吸入弁及び吐出弁が供にインター
クーラの細管を通して圧縮空間に連通されるようにシリ
ンダヘツドに設けられているため、圧縮空間中であつて
圧縮仕事に携わらない容積である死容積が増大すると共
に、作動ガスを圧縮空間へ吸入する際にも細管により大
きな圧力損失が発生されることにより、圧縮機の効率が
低いという問題があつた。
また、同往復式圧縮機においては、インタークーラ内
の細管中を流通する作動ガスの流れの方向に対し直角方
向における冷媒の流路断面積が大きくなり、そのため冷
媒の流速が低くインタークーラにおける作動ガスの冷却
効果が低下するという問題もあつた。
の細管中を流通する作動ガスの流れの方向に対し直角方
向における冷媒の流路断面積が大きくなり、そのため冷
媒の流速が低くインタークーラにおける作動ガスの冷却
効果が低下するという問題もあつた。
上記した前者の問題に関しては、上記した公報の第３
図に示される往復式圧縮機の如く、吐出弁のみがインタ
ークーラの細管を通して圧縮空間に連通されるようにシ
リンダヘツドにインタークーラを圧縮空間の半分に隣接
するように配置してやれば、解消することはできるが、
これによれば、後者の問題は解消されないばかりでな
く、インタークーラ自体が小さくなるために冷却面積が
小さくなり、冷却効果が低下するという問題がある。
図に示される往復式圧縮機の如く、吐出弁のみがインタ
ークーラの細管を通して圧縮空間に連通されるようにシ
リンダヘツドにインタークーラを圧縮空間の半分に隣接
するように配置してやれば、解消することはできるが、
これによれば、後者の問題は解消されないばかりでな
く、インタークーラ自体が小さくなるために冷却面積が
小さくなり、冷却効果が低下するという問題がある。
そこで本発明は、この種の往復式圧縮機において、そ
の冷却効果が低下することなく圧縮機の効率を向上させ
ることを、その技術的課題とする。
の冷却効果が低下することなく圧縮機の効率を向上させ
ることを、その技術的課題とする。
（課題を解決するための手段） 上記した技術的課題を解決するために講じた技術的手
段は、当該往復式圧縮機において、インタークーラに前
記内孔の軸心回りに環状の冷媒流路を形成すると共に、
夫々の一端が前記行程容積に開口する前記作動ガス流路
を前記インタークーラの前記行程容積に対向する面内に
おいて環状に複数個形成し、前記インタークーラ上に配
設されるシリンダヘッドには前記複数個の作動ガス流路
の他端開口に夫々対向するように複数個の吐出弁を設け
たものである。
段は、当該往復式圧縮機において、インタークーラに前
記内孔の軸心回りに環状の冷媒流路を形成すると共に、
夫々の一端が前記行程容積に開口する前記作動ガス流路
を前記インタークーラの前記行程容積に対向する面内に
おいて環状に複数個形成し、前記インタークーラ上に配
設されるシリンダヘッドには前記複数個の作動ガス流路
の他端開口に夫々対向するように複数個の吐出弁を設け
たものである。
（作用） 上記した手段によれば、吸入弁又は吐出弁とインター
クーラの間で形成される死容積が減少し、圧縮機の効率
を向上させることができると共に、インタークーラ内に
おける冷媒流路の流路断面積に対する伝熱面積の割合が
増加することにより、流路代表直径が小さくなるため、
熱伝達率が大きくなつて、作動ガスの冷却効果を向上さ
せることができる。
クーラの間で形成される死容積が減少し、圧縮機の効率
を向上させることができると共に、インタークーラ内に
おける冷媒流路の流路断面積に対する伝熱面積の割合が
増加することにより、流路代表直径が小さくなるため、
熱伝達率が大きくなつて、作動ガスの冷却効果を向上さ
せることができる。
（実施例） 以下、本発明に従つた往復式圧縮機の一実施例を図面
に基づき説明する。
に基づき説明する。
第１図において、往復式圧縮機10は内孔11aを有する
シリンダ11を備えており、該内孔11a内にはクランク機
構12によりガイドピストン13及びコンロツド14を介して
往復動されるピストン15がピストンリング16により気密
的に嵌挿されている。
シリンダ11を備えており、該内孔11a内にはクランク機
構12によりガイドピストン13及びコンロツド14を介して
往復動されるピストン15がピストンリング16により気密
的に嵌挿されている。
シリンダ11の一端開口部には、シール部材17を介して
気密的に環状板状のインタークーラ18が配設されてお
り、これにより内孔11a内にピストン15との間に密閉空
間である圧縮空間Ｒが区画形成されている。インターク
ーラ18には、その内部に環状の冷媒流路18aが形成され
ていて、該冷媒流路18aには軸対称な位置に入口流路19
と出口流路20が設けられており、入口流路19から冷媒流
路18aを介して出口流路20へ水又はフロン等の冷媒が流
通するようになつている。冷媒流路18aには、冷媒の流
れの方向に直角な方向に一端が圧縮空間Ｒに開口した多
数の薄肉細管より成る作動ガス流路21が環状に且つ等間
隔に貫通している。インタークーラ18の内孔18b内に
は、圧縮空間Ｒ内にピストン15の往復運動に応じて作動
ガスを吸入させる吸入弁22が圧縮空間Ｒに面するように
組み込まれており、該吸入弁22にはインタークーラ18上
にシール部材24を介して気密的に配設されるシリンダヘ
ツド23に設けられた作動ガス入口流路25から作動ガスが
導かれるようになつている。
気密的に環状板状のインタークーラ18が配設されてお
り、これにより内孔11a内にピストン15との間に密閉空
間である圧縮空間Ｒが区画形成されている。インターク
ーラ18には、その内部に環状の冷媒流路18aが形成され
ていて、該冷媒流路18aには軸対称な位置に入口流路19
と出口流路20が設けられており、入口流路19から冷媒流
路18aを介して出口流路20へ水又はフロン等の冷媒が流
通するようになつている。冷媒流路18aには、冷媒の流
れの方向に直角な方向に一端が圧縮空間Ｒに開口した多
数の薄肉細管より成る作動ガス流路21が環状に且つ等間
隔に貫通している。インタークーラ18の内孔18b内に
は、圧縮空間Ｒ内にピストン15の往復運動に応じて作動
ガスを吸入させる吸入弁22が圧縮空間Ｒに面するように
組み込まれており、該吸入弁22にはインタークーラ18上
にシール部材24を介して気密的に配設されるシリンダヘ
ツド23に設けられた作動ガス入口流路25から作動ガスが
導かれるようになつている。
シリンダヘツド23には、夫々の作動ガス流路21の他端
開口に対向するように、ピストン15の往復運動に応じて
圧縮空間Ｒ内の作動ガスを吐出する複数個の吐出弁26が
夫々組み込まれており、吐出弁26を通して吐出される作
動ガスはシリンダヘツド23に設けられ且つ、作動ガス入
口流路25とシール部材28により気密的に遮断された作動
ガス出口流路27を介して吐出されるようになつている。
開口に対向するように、ピストン15の往復運動に応じて
圧縮空間Ｒ内の作動ガスを吐出する複数個の吐出弁26が
夫々組み込まれており、吐出弁26を通して吐出される作
動ガスはシリンダヘツド23に設けられ且つ、作動ガス入
口流路25とシール部材28により気密的に遮断された作動
ガス出口流路27を介して吐出されるようになつている。
以上の構成から成る本実施例の作用を説明する。
クランク機構12により、ピストン15が下降すると圧縮
空間Ｒ内の圧力が低下し、吸入弁22が開弁して作動ガス
入口流路25よりインタークーラ18の内孔18bを通つて圧
縮空間Ｒ内に作動ガスが流入する。ピストン15が下死点
に達して、上昇し始めると吸入弁22が閉弁し、ピストン
15が更に上昇を続け、圧縮空間Ｒ内の作動ガスの圧力が
或る値まで上昇すると、吐出弁26が開弁して圧縮空間Ｒ
内で圧縮された作動ガスが作動ガス流路21及び作動ガス
出口流路27を経て吐出される。
空間Ｒ内の圧力が低下し、吸入弁22が開弁して作動ガス
入口流路25よりインタークーラ18の内孔18bを通つて圧
縮空間Ｒ内に作動ガスが流入する。ピストン15が下死点
に達して、上昇し始めると吸入弁22が閉弁し、ピストン
15が更に上昇を続け、圧縮空間Ｒ内の作動ガスの圧力が
或る値まで上昇すると、吐出弁26が開弁して圧縮空間Ｒ
内で圧縮された作動ガスが作動ガス流路21及び作動ガス
出口流路27を経て吐出される。
このサイクルにおいて、圧縮により温度上昇した作動
ガスは、インタークーラ18内の作動ガス流路21を通過す
る際に、冷媒流路18a内を流れる冷媒との間で熱交換さ
れて冷却され、作動ガスの温度上昇による密度の低下に
よる圧縮仕事の増大及びシール部材等の耐久性の低下を
防止する。また、この時冷媒流路18aが環状に形成され
ていることにより、冷媒の流れ方向に直角な流路断面積
に対する伝熱面積の割合が大きくなるために、冷媒流路
18aの流路代表直径が小さくなつて、熱伝達率が上昇す
るため、圧縮され温度上昇した作動ガスの冷却効果が向
上される。
ガスは、インタークーラ18内の作動ガス流路21を通過す
る際に、冷媒流路18a内を流れる冷媒との間で熱交換さ
れて冷却され、作動ガスの温度上昇による密度の低下に
よる圧縮仕事の増大及びシール部材等の耐久性の低下を
防止する。また、この時冷媒流路18aが環状に形成され
ていることにより、冷媒の流れ方向に直角な流路断面積
に対する伝熱面積の割合が大きくなるために、冷媒流路
18aの流路代表直径が小さくなつて、熱伝達率が上昇す
るため、圧縮され温度上昇した作動ガスの冷却効果が向
上される。
また、吸入弁22が圧縮空間Ｒに面するように設けられ
ているため、吸入弁22によつて圧縮空間Ｒにおけるピス
トン行程容積に含まれない死容積が殆ど形成されないと
共に、吐出弁26は作動ガス流路18aに対して該流路18aの
直上にあつて、且つ環状に等間隔で設けられるため、死
容積は小さく、また作動ガスの流れが円滑化されて圧力
損失が小さくなり、或る圧力で吐出される作動ガスの流
量が増大して、圧縮機の効率が向上する。
ているため、吸入弁22によつて圧縮空間Ｒにおけるピス
トン行程容積に含まれない死容積が殆ど形成されないと
共に、吐出弁26は作動ガス流路18aに対して該流路18aの
直上にあつて、且つ環状に等間隔で設けられるため、死
容積は小さく、また作動ガスの流れが円滑化されて圧力
損失が小さくなり、或る圧力で吐出される作動ガスの流
量が増大して、圧縮機の効率が向上する。
第２図及び第３図は本発明の変形実施例を示し、この
例においては吸入弁30及び吐出弁31を板バネから成るリ
ード弁により構成し、両弁のコンパクト化を図つてい
る。尚、第２図及び第３図中、第１図に示した実施例と
同じ構成には第１図で用いた番号符号と同じ番号符号が
付してあり、その作用は同実施例と同じであるので、そ
の説明は省略する。
例においては吸入弁30及び吐出弁31を板バネから成るリ
ード弁により構成し、両弁のコンパクト化を図つてい
る。尚、第２図及び第３図中、第１図に示した実施例と
同じ構成には第１図で用いた番号符号と同じ番号符号が
付してあり、その作用は同実施例と同じであるので、そ
の説明は省略する。
第４図は本発明の別の変形実施例を示し、この例にお
いてはインタークーラ40を熱伝達率の高い材料（例え
ば、銅等）で形成し、該インタークーラ40に細孔により
作動ガス流路41を形成すると共に、該作動ガス流路40a
を包囲するように環状の冷媒流路40bを形成し、該流路4
0bの内周面に多数のフイン40cを設けた構造を有してい
る。この例によれば、作動ガス流路40aと冷媒流路40bの
位置が分離しているため、構造が簡単で製作が容易であ
る。その他の構成は、第１図に示す実施例と同じであ
り、同じ構成には第１図で用いた番号符号と同じ番号符
号が付してある。
いてはインタークーラ40を熱伝達率の高い材料（例え
ば、銅等）で形成し、該インタークーラ40に細孔により
作動ガス流路41を形成すると共に、該作動ガス流路40a
を包囲するように環状の冷媒流路40bを形成し、該流路4
0bの内周面に多数のフイン40cを設けた構造を有してい
る。この例によれば、作動ガス流路40aと冷媒流路40bの
位置が分離しているため、構造が簡単で製作が容易であ
る。その他の構成は、第１図に示す実施例と同じであ
り、同じ構成には第１図で用いた番号符号と同じ番号符
号が付してある。
第５図は本発明の更なる別の変形実施例を示し、この
例においては、第４図に示す実施例の細孔から成る作動
ガス流路を大径とし、該作動ガス流路50内に積層された
金網51を配置し、作動ガスの接触面積を増大させ、冷却
効果を向上させたものである。その他の構成及び作用は
第４図に示す実施例と同じであるので説明は省略する。
例においては、第４図に示す実施例の細孔から成る作動
ガス流路を大径とし、該作動ガス流路50内に積層された
金網51を配置し、作動ガスの接触面積を増大させ、冷却
効果を向上させたものである。その他の構成及び作用は
第４図に示す実施例と同じであるので説明は省略する。
第６図は本発明の更なる別の変形実施例を示し、前述
した各実施例においては吸入弁を作動ガス流路に包囲さ
れるようにインタークーラの内孔内に組む込む，もしく
は作動ガス流路に包囲されるようにインタークーラの略
中央に配置したが、この例においては、吸入弁を次のよ
うに配置している。作動ガス吸入路60をシリンダ11に内
孔11aを包囲するように環状に形成し、該作動ガス吸入
路60の一部をシリンダ11のインタークーラ18の対向面に
形成されて圧縮空間Ｒに連通する凹部11bに開口させ、
該凹部11bに板ばねから成るリード弁により構成され該
開口を開閉する吸入弁61を配置している。これによれ
ば、圧縮空間Ｒへの作動ガスの吸入通路面積を吸入弁の
配置による死容積の増大を招くことなく、またスペース
上の制約を受けることなく、大きくすることができ吸入
効率が向上し、圧縮機の効率を向上させることができ
る。尚、第６図中、第１図に示した実施例と同じ構成に
は第１図で用いた番号符号と同じ番号符号が付してあ
り、その作用は同実施例と同じであるので、その説明は
省略する。
した各実施例においては吸入弁を作動ガス流路に包囲さ
れるようにインタークーラの内孔内に組む込む，もしく
は作動ガス流路に包囲されるようにインタークーラの略
中央に配置したが、この例においては、吸入弁を次のよ
うに配置している。作動ガス吸入路60をシリンダ11に内
孔11aを包囲するように環状に形成し、該作動ガス吸入
路60の一部をシリンダ11のインタークーラ18の対向面に
形成されて圧縮空間Ｒに連通する凹部11bに開口させ、
該凹部11bに板ばねから成るリード弁により構成され該
開口を開閉する吸入弁61を配置している。これによれ
ば、圧縮空間Ｒへの作動ガスの吸入通路面積を吸入弁の
配置による死容積の増大を招くことなく、またスペース
上の制約を受けることなく、大きくすることができ吸入
効率が向上し、圧縮機の効率を向上させることができ
る。尚、第６図中、第１図に示した実施例と同じ構成に
は第１図で用いた番号符号と同じ番号符号が付してあ
り、その作用は同実施例と同じであるので、その説明は
省略する。
本発明によれば、簡単な構成にて吸入弁又は吐出弁と
インタークーラの間で形成される死容積が減少し、圧縮
機の効率を向上させることができると共に、インターク
ーラ内における冷媒流路の流路断面積に対する伝熱面積
の割合が増すことにより、冷媒流路代表直径が小さくな
るため、熱伝達率が大きくなつて、作動ガスの冷却効果
を向上させることができる。
インタークーラの間で形成される死容積が減少し、圧縮
機の効率を向上させることができると共に、インターク
ーラ内における冷媒流路の流路断面積に対する伝熱面積
の割合が増すことにより、冷媒流路代表直径が小さくな
るため、熱伝達率が大きくなつて、作動ガスの冷却効果
を向上させることができる。
また、本発明によれば作動ガスの吐出時における作動
ガスの流れが円滑化されて圧力損失が小さくなるため、
更に圧縮機の効率を向上させることができる。
ガスの流れが円滑化されて圧力損失が小さくなるため、
更に圧縮機の効率を向上させることができる。
第１図は本発明に従つた往復式圧縮機の一実施例を示す
断面図、第２図は本発明の変形例を示す断面図、第３図
は第２図におけるＡ−Ａ断面図、第４図，第５図及び第
６図は夫々本発明の別の変形例を示す断面図である。 10……往復式圧縮機、11……シリンダ、11a……内孔、1
5……ピストン、18……インタークーラ、18a……冷媒流
路、19……入口流路、20……出口流路、21……作動ガス
流路、22……吸入弁、26……吐出弁、30……吸入弁、31
……吐出弁、40……インタークーラ、40a……作動ガス
流路、40b……冷媒流路、40c……フイン。
断面図、第２図は本発明の変形例を示す断面図、第３図
は第２図におけるＡ−Ａ断面図、第４図，第５図及び第
６図は夫々本発明の別の変形例を示す断面図である。 10……往復式圧縮機、11……シリンダ、11a……内孔、1
5……ピストン、18……インタークーラ、18a……冷媒流
路、19……入口流路、20……出口流路、21……作動ガス
流路、22……吸入弁、26……吐出弁、30……吸入弁、31
……吐出弁、40……インタークーラ、40a……作動ガス
流路、40b……冷媒流路、40c……フイン。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) F04B 39/06 F04B 39/12
Claims (1)
- 【請求項１】内孔を有するシリンダと、該シリンダの内
孔内に気密的に摺動可能に嵌挿されて往復運動するピス
トンと、該ピストンが形成する行程容積に隣接され、そ
の内部に形成される作動ガス流路内の作動ガスを冷媒流
路内の冷媒との間で熱交換し冷却するインタークーラ
と、前記行程容積に隣接された前記行程容積内に前記ピ
ストンの往復運動に応じて前記作動ガスを吸入させる吸
入弁と、前記行程容積内の作動ガスを前記ピストンの往
復運動に応じて前記インタークーラを介して吐出するよ
うに前記インタークーラに隣接される吐出弁とを備えた
往複式圧縮機において、前記インタークーラに前記内孔
の軸心回りに環状の冷媒流路を形成すると共に、夫々の
一端が前記行程容積に開口する前記作動ガス流路を前記
インタークーラの前記行程容積に対向する面内において
環状に複数個形成し、前記インタークーラ上に配設され
るシリンダヘッドには前記複数個の作動ガス流路の他端
開口に夫々対向するように複数個の吐出弁を設けたこと
を特徴とする往復式圧縮機。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63134919A JP2770173B2 (ja) | 1988-05-31 | 1988-05-31 | 往復式圧縮機 |
| US07/359,697 US4968222A (en) | 1988-05-31 | 1989-05-31 | Reciprocating compressor with an inter cooler for cooling the operational gas |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63134919A JP2770173B2 (ja) | 1988-05-31 | 1988-05-31 | 往復式圧縮機 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01305174A JPH01305174A (ja) | 1989-12-08 |
| JP2770173B2 true JP2770173B2 (ja) | 1998-06-25 |
Family
ID=15139606
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63134919A Expired - Fee Related JP2770173B2 (ja) | 1988-05-31 | 1988-05-31 | 往復式圧縮機 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4968222A (ja) |
| JP (1) | JP2770173B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102004050844B4 (de) * | 2004-10-18 | 2009-05-07 | Danfoss Compressors Gmbh | Kolbenverdichter-Zylinderanordnung, insbesondere für hermetisch gekapselte Kältemittelverdichter |
| JP4493531B2 (ja) * | 2005-03-25 | 2010-06-30 | 株式会社デンソー | 膨張機付き流体ポンプおよびそれを用いたランキンサイクル |
| ATE472679T1 (de) * | 2005-11-28 | 2010-07-15 | Arcelik As | Verdichter |
| IT1398189B1 (it) * | 2010-02-16 | 2013-02-14 | Cozzolino | Scambiatore di calore a superficie per macchine volumetriche a fluido comprimibile. |
| DE102017116870B3 (de) * | 2017-07-21 | 2019-01-24 | Voith Patent Gmbh | Hubkolbenmaschine mit Kühleinrichtung |
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