JP2005325731A - High pressure screw compressor, and gas supply facility using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、高圧スクリュー圧縮機及びそれを用いたガス供給設備に関するものである。 The present invention relates to a high-pressure screw compressor and a gas supply facility using the same.
従来、高圧スクリュー圧縮機は、例えば特許文献1に示すように、ケーシング内に設けた複数のロータ室内にそれぞれロータを収納し、前記各ロータを同時に回転駆動することでケーシングの吸込口から吸い込んだガスを前記複数のロータによって多段階に昇圧していくように構成されている。 Conventionally, as shown in Patent Document 1, for example, a high-pressure screw compressor accommodates rotors in a plurality of rotor chambers provided in a casing, and sucks them from a suction port of a casing by simultaneously rotating the rotors. The gas is boosted in multiple stages by the plurality of rotors.
そして従来の高圧スクリュー圧縮機においては、ケーシング内に複雑なロータ室形状を形成しなければならないので、耐圧要素を成すケーシング材質として、鋳造品を使用する必要があった。 In the conventional high-pressure screw compressor, since a complicated rotor chamber shape must be formed in the casing, it is necessary to use a cast product as a casing material constituting the pressure-resistant element.
しかしながらケーシング材質として鋳造品を用いると、高圧スクリュー圧縮機の使用圧力を更に上げたいような場合、鋳造欠陥といった強度上の問題を生じる恐れがあった。 However, when a cast product is used as the casing material, there is a risk of causing a problem in strength such as a casting defect when it is desired to further increase the working pressure of the high-pressure screw compressor.
一方、水素供給ステーション等の比較的小容量高圧力の用途では、従来レシプロ式やダイヤフラム式の圧縮機が使用されていた。しかしながらこれら圧縮機は、摩耗等のため、摺動部品や弁,ダイヤフラム等の定期的交換が必要であり、そのメンテナンスが煩雑であった。
本発明は上述の点に鑑みてなされたものでありその目的は、ケーシングの強度を容易に向上できて機器の高圧化を容易に図ることができる高圧スクリュー圧縮機及びそれを用いたガス供給設備を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide a high-pressure screw compressor capable of easily improving the strength of the casing and easily increasing the pressure of the equipment, and a gas supply facility using the same. Is to provide.
また小容量高圧力の用途に用いられる圧縮機として、部品の定期的交換が不要で、長寿命化が図れる高圧スクリュー圧縮機及びそれを用いたガス供給設備を提供することにある。 Another object of the present invention is to provide a high-pressure screw compressor that does not require periodic replacement of parts as a compressor used for small-capacity and high-pressure applications, and that can achieve a long life, and a gas supply facility using the same.
本願請求項1に記載の発明は、ケーシング内に設けたロータ室内にロータを内蔵してなる高圧スクリュー圧縮機において、前記ケーシングは、前記ロータ室を形成する内胴と、耐圧ケーシングとなる外胴とを有して構成されていることを特徴とする高圧スクリュー圧縮機にある。 The invention described in claim 1 is a high-pressure screw compressor in which a rotor is built in a rotor chamber provided in a casing, wherein the casing includes an inner cylinder forming the rotor chamber and an outer cylinder serving as a pressure-resistant casing. The high-pressure screw compressor is characterized in that it is configured.
本願請求項2に記載の発明は、前記外胴が鍛造によって形成されていることを特徴とする請求項1に記載の高圧スクリュー圧縮機にある。 The invention according to claim 2 of the present application is the high-pressure screw compressor according to claim 1, wherein the outer body is formed by forging.
本願請求項3に記載の発明は、前記ロータ室を形成する内胴が、水平二つ割り形状であることを特徴とする請求項1又は2に記載の高圧スクリュー圧縮機にある。 The invention described in claim 3 of the present application is the high-pressure screw compressor according to claim 1 or 2, wherein the inner cylinder forming the rotor chamber has a horizontally divided shape.
本願請求項4に記載の発明は、前記高圧スクリュー圧縮機は、複数のロータ室内にそれぞれロータを内蔵することでガスを多段に昇圧していく多段の高圧スクリュー圧縮機であり、且つ前記複数のロータの配列及びガスの昇圧方向を対向形に構成したことを特徴とする請求項1又は2又は3に記載の高圧スクリュー圧縮機にある。 The invention according to claim 4 of the present application is a multi-stage high-pressure screw compressor in which the pressure is increased in multiple stages by incorporating a rotor in each of the plurality of rotor chambers, and the plurality of high-pressure screw compressors. 4. The high-pressure screw compressor according to claim 1, wherein the arrangement of the rotors and the gas pressure increase direction are opposed to each other.
本願請求項5に記載の発明は、請求項1又は2又は3又は4に記載の高圧スクリュー圧縮機を使用して構成されることを特徴とするガス供給設備にある。 Invention of Claim 5 of this application exists in the gas supply equipment characterized by comprising using the high-pressure screw compressor of Claim 1, 2 or 3 or 4.
本願請求項1に記載の発明によれば、複雑な内部形状を有するロータ室を構成するために鋳造品を使用せざるを得ない内胴と、耐圧要素である外胴とを、別個の部品に分割したので、耐圧要素である外胴の材質を、必要に応じて鍛造品等の強度が安定していて且つ高いものを使用することができ、従って機器の高圧化を容易に図ることができる。 According to the invention described in claim 1 of the present application, the inner cylinder in which a cast product must be used to form a rotor chamber having a complicated internal shape, and the outer cylinder that is a pressure-resistant element are separated into separate parts. Therefore, the material of the outer body, which is a pressure-resistant element, can be used with a stable and high strength such as a forged product if necessary, and therefore it is easy to increase the pressure of the equipment. it can.
またスクリュー圧縮機のロータはオス/メスロータであって、両ロータは転がり接触するものであり、従って摩耗を生じず長寿命なため、前述のように高圧化が可能になれば、小容量高圧力の用途に用いる圧縮機の長寿命化を図ることが可能となる。そしてこれを使用するガス供給設備(請求項5),ガス加圧設備,冷凍設備,化学プラント設備等のメンテナンスも容易になる。 The rotor of the screw compressor is a male / female rotor, and both rotors are in rolling contact with each other. Therefore, wear does not occur and the service life is long. Thus, it is possible to extend the life of the compressor used in the above-described applications. And maintenance of gas supply equipment (Claim 5), gas pressurization equipment, refrigeration equipment, chemical plant equipment, etc. using this is also facilitated.
本願請求項2に記載の発明によれば、形状が複雑でない外胴を鍛造によって形成したので、強度が安定し且つ強度を高くすることができ、容易に高圧化に対応できる。 According to the second aspect of the present invention, since the outer cylinder whose shape is not complicated is formed by forging, the strength can be stabilized and the strength can be increased, and high pressure can be easily coped with.
本願請求項3に記載の発明によれば、ロータ室を形成する内胴を水平二つ割り形状に構成したので、その組み立て分解が容易になり、メンテナンス性が向上する。 According to the invention described in claim 3 of the present application, since the inner cylinder forming the rotor chamber is configured in a horizontally divided shape, the assembly and disassembly is facilitated, and the maintainability is improved.
本願請求項4に記載の発明によれば、複数のロータの配列及びガスの昇圧方向を対向形に構成したので、各段のロータの吸込側端面と吐出側端面に生じる差圧による軸方向推力が相殺しあい、全体の軸方向推力を減少させることができる。 According to the invention described in claim 4 of the present application, since the arrangement of the plurality of rotors and the gas pressure increase direction are configured to face each other, the axial thrust due to the differential pressure generated between the suction side end surface and the discharge side end surface of each stage of the rotor Cancel each other out and the overall axial thrust can be reduced.
以下、本発明の実施形態を図面を参照して詳細に説明する。
図1は本発明の一実施形態にかかる高圧スクリュー圧縮機1を示す概略断面図である。同図に示すようにこの高圧スクリュー圧縮機1は、内胴11と外胴21とからなるケーシング10と、内胴11の内部に設けた三つのロータ室13,14,15にそれぞれ収納される三段のロータ40,50,60と、前記三段のロータ40,50,60を一体回転するように取り付ける一対の軸70,75と、前記軸70の一端に取り付けられてこの軸70を回転駆動する駆動モータ80と、ケーシング10の駆動モータ80とは反対側の端面に取り付けられるケーシングカバー100とを具備して構成されている。以下各構成部分について説明する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic sectional view showing a high-pressure screw compressor 1 according to an embodiment of the present invention. As shown in the figure, the high-pressure screw compressor 1 is housed in a
内胴11はその上下の部分が水平二つ割り構造に構成されていて、これら二つの部材を接合・一体化することで、全体として略円筒状になるように構成されている。そしてこの内胴11には、前記三つのロータ室13,14,15の他に、形状の複雑な流路(図示せず)や、各ロータ室13,14,15へのガス供給容量を制御するスライド弁の収納スペース(図示せず)等が設けられている。そしてこのように内部構造の複雑な内胴11は、鋳造品によって構成されている。なお内胴11は前述のように水平二分割構造とすることにより、その組み立て・分解を容易にし、メンテナンス性を向上している。
The upper and lower parts of the
外胴21は高圧スクリュー圧縮機1の耐圧を向上させる耐圧部品(耐圧ケーシング)であり、鍛造品によって構成されている。即ちこの外胴21は前記内胴11の外周側面を囲むだけの略円筒状のシンプルな形状に形成されているので、鍛造品によって構成することが可能なのである。
The
そして内胴11は前記耐圧部品である外胴21に内装されている。また各ロータ40,50,60による昇圧が内胴11/外胴21間に差圧として発生するので、内胴11/外胴21間にガスケット25を設け、これを密封している。
The
またケーシング10の、ロータ室13の吐出側には一段目吐出口27と二段目吸込口29(図では重なって一本に見える)が接続され、ロータ室14の吐出側には二段目吐出口31が接続され、ロータ室15の吸込側には三段目吸込口33が接続され、ロータ室15の吐出側には吐出口35が接続されている。そして一段目吐出口27と二段目吸込口29はそれぞれ配管200,210によって中間冷却器37に接続され、二段目吐出口31と三段目吸込口33はそれぞれ配管220,230によって中間冷却器39に接続されている。配管210と配管230とには、それぞれその途中に冷却油注入装置240,250が接続されている。
The
ロータ40,50,60は何れも一対のオス/メスロータによって構成され、オス/メスロータの内の何れか一方を一方の軸70に取り付け、他方を他方の軸75に取り付け、これによってオス/メスロータが転がり接触しながら噛み合って、各段のロータ40,50,60の吸込側端面と吐出側端面間に差圧を生じさせて昇圧するように構成されている。さらにこれらロータ40,50,60は、軸70,75によって同一方向に回転された場合、ロータ40,50,60によるガスの昇圧方向が、図1に矢印で示すように、ロータ40とロータ50にあっては駆動モータ80から離れる方向、ロータ60にあっては駆動モータ80側を向くようにしている。即ちロータ40,50の配列とガスの昇圧方向と、ロータ60の配列とガスの昇圧方向とが対向するように構成している。
Each of the
軸70は、その一端が駆動モータ80の駆動軸となっており、またその他端が軸受71によって軸支されている。また軸70のロータ50とロータ60の間の位置には、段間シール73が設置され、高圧の三段目吐出ガスが、圧力が低い二段目吐出部に漏れ出ないようにしている。
One end of the
また軸75はその両端が軸受77,79によって軸支されており、軸70と同様に、そのロータ50とロータ60の間の位置に段間シール76を設置している。この軸75は従動軸であり、前記軸70が回転駆動されることによって回転する。
Further, both ends of the
駆動モータ80は、前記軸70の一端に取り付けられるロータ81と、ロータ81の外周に設置されるステータ83と、ステータ83を固定してこれを囲むように設置されるモータケーシング90とを具備して構成されている。モータケーシング90の一端面(ケーシング10とは反対側の面)中央には、吸込口91が設けられている。
The
そして駆動モータ80を駆動すれば、各ロータ40,50,60が同時に回動し、これによって吸込口91から吸い込まれたガスは、駆動モータ80の内部を通ってまずロータ室13内に導入されてロータ40によって一段目の昇圧が行われ、次にロータ室13から吐出された昇圧ガスは中間冷却器37によって冷却された後にロータ室14内に導入されてロータ50によって二段目の昇圧が行われ、さらにロータ室14から吐出された昇圧ガスは中間冷却器39によって冷却された後にロータ室15に導入されてロータ60によって三段目の昇圧が行われた後、吐出口35から吐出される。なお二つの冷却油注入装置240,250からは配管210,230内に霧状の冷却油を適宜注入することでもガスの冷却が行われる。
When the
そしてこの実施形態にかかる高圧スクリュー圧縮機1の場合、前記三段階の昇圧によって機器の内部圧力を高くしても、外胴21が鍛造品によって構成されていてその強度と信頼性が向上されているので、何ら問題ない。
In the case of the high-pressure screw compressor 1 according to this embodiment, even if the internal pressure of the device is increased by the three-stage pressure increase, the
なお上記高圧スクリュー圧縮機1の駆動は、各段のロータ40,50,60の吸込側端面と吐出側端面に差圧が生じ、これにより大きな軸方向推力が生じるが、この実施形態にかかる高圧スクリュー圧縮機1の場合、ロータ40,50の配列とガスの昇圧方向、及びロータ60の配列とガスの昇圧方向とを対向形としているので、各段に発生する軸推力が相殺しあい、トータルの軸推力を減少することができる。
The high-pressure screw compressor 1 is driven by a pressure difference between the suction-side end face and the discharge-side end face of each stage of the
なお上記実施形態ではロータ40,50,60の各段間に中間冷却器37,39を設置したが、これら中間冷却器は必要に応じて増設又は減少しても良い。またこれら中間冷却器37,39は省略しても良く、その場合は内胴11内に設けた流路によって直接各段のロータ室13,14,15間を接続してもよい。また冷却油注入装置240,250の設置位置も種々の変更が可能であり、また必ずしも冷却油注入装置240,250は設置しなくても良い。
In the above embodiment, the
図2は上記構造の高圧スクリュー圧縮機1を用いて構成されるガス供給設備の全体概略構成図である。同図に示すガス供給設備は、自動車310に水素ガスを供給するガス供給設備であり、自動車310へのガス供給ホース321を有する水素ディスペンサーユニット320と、水素ディスペンサーユニット320に供給する水素ガスを備蓄しておく蓄圧器ユニット330と、蓄圧器ユニット330又は水素ディスペンサーユニット320に水素ガスを加圧して供給する本発明にかかる高圧スクリュー圧縮機1を有する圧縮機ユニット340とを具備して構成されている。各ユニット間を連結する配管350中の所定位置には、開閉バルブ351,353,355が取り付けられている。そして水素トレーラー360内の水素ガスを蓄圧器ユニット330に蓄圧するには、前記配管350の一端に水素トレーラー360のホース361を接続し、開閉バルブ351,353を閉じて圧縮機ユニット340を駆動し、これによって昇圧した水素ガスを蓄圧器ユニット330に蓄圧する。一方水素ディスペンサーユニット320において自動車310に水素ガスを供給する場合は、開閉バルブ351を閉じて開閉バルブ353,355を開き、蓄圧器ユニット330から水素ディスペンサーユニット320に水素ガスを供給する。
FIG. 2 is an overall schematic configuration diagram of a gas supply facility configured using the high-pressure screw compressor 1 having the above structure. The gas supply facility shown in the figure is a gas supply facility for supplying hydrogen gas to the
なお本発明にかかる高圧スクリュー圧縮機1は、上記ガス供給設備以外の各種ガスを高圧に昇圧する設備に利用できることはいうまでもなく、例えば各種ガスを高圧に加圧するガス加圧設備、冷媒ガスを高圧に加圧する冷凍設備、化学プラント用の各種ガスを高圧に加圧する化学プラント設備等、他の各種設備にも同様に利用することができる。 Needless to say, the high-pressure screw compressor 1 according to the present invention can be used in equipment for boosting various gases other than the gas supply equipment to high pressure, for example, gas pressurizing equipment for pressurizing various gases to high pressure, refrigerant gas, etc. It can be similarly used for other various facilities such as a refrigeration facility that pressurizes the gas to a high pressure and a chemical plant facility that pressurizes various gases for a chemical plant to a high pressure.
以上本発明の実施の形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲、及び明細書と図面に記載された技術的思想の範囲内において種々の変形が可能である。なお直接明細書及び図面に記載がない何れの形状や構造や材質であっても、本願発明の作用・効果を奏する以上、本願発明の技術的思想の範囲内である。例えば、上記実施形態では高圧スクリュー圧縮機1内に収納するロータ室13,14,15を三つとして三段階で昇圧したが、一段階又は二段階又は四段階以上で昇圧するように構成しても良い。また吸込口91や吐出口35の位置や、内胴11,外胴21等の各部品の形状・構造に種々の変形が可能であることはいうまでもない。
Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made within the scope of the technical idea described in the claims and the specification and drawings. Is possible. Note that any shape, structure, or material not directly described in the specification and drawings is within the scope of the technical idea of the present invention as long as the effects and advantages of the present invention are exhibited. For example, in the above embodiment, the
1 高圧スクリュー圧縮機
10 ケーシング
11 内胴
13,14,15 ロータ室
21 外胴(耐圧ケーシング)
25 ガスケット
35 吐出口
37 中間冷却器
39 中間冷却器
40,50,60 ロータ
70 軸
71 軸受
73 段間シール
75 軸
76 段間シール
77 軸受
79 軸受
80 駆動モータ
90 モータケーシング
91 吸込口
100 ケーシングカバー
310 自動車
320 水素ディスペンサーユニット
321 ガス供給ホース
330 蓄圧器ユニット
340 圧縮機ユニット
350 配管
351,353,355 開閉バルブ
360 水素トレーラー
1 High-
25
Claims (5)
前記ケーシングは、前記ロータ室を形成する内胴と、耐圧ケーシングとなる外胴とを有して構成されていることを特徴とする高圧スクリュー圧縮機。 In the high-pressure screw compressor in which the rotor is built in the rotor chamber provided in the casing,
The high-pressure screw compressor is characterized in that the casing includes an inner cylinder forming the rotor chamber and an outer cylinder serving as a pressure-resistant casing.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2004143364A JP2005325731A (en) | 2004-05-13 | 2004-05-13 | High pressure screw compressor, and gas supply facility using the same |
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2011089924A1 (en) * | 2010-01-25 | 2011-07-28 | サンデン株式会社 | Fluid machine |
CN102705238A (en) * | 2012-06-12 | 2012-10-03 | 浙江杰能压缩设备有限公司 | Shaft-seal-free series connection-type multi-stage screw compressor |
CN108644117A (en) * | 2018-07-25 | 2018-10-12 | 宁波鲍斯能源装备股份有限公司 | A kind of three-level screw drive structure and its helical-lobe compressor |
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2004
- 2004-05-13 JP JP2004143364A patent/JP2005325731A/en active Pending
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