JP2012067616A

JP2012067616A - 遠心圧縮機及びヒートポンプ

Info

Publication number: JP2012067616A
Application number: JP2010210809A
Authority: JP
Inventors: Masasuke Nakajima; 雅祐中島; Kazuo Miyoshi; 一雄三好; Hisakazu Onizuka; 久和鬼塚; Atsushi Hirata; 淳平田
Original assignee: IHI Corp
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 2010-09-21
Filing date: 2010-09-21
Publication date: 2012-04-05
Anticipated expiration: 2030-09-21
Also published as: JP5630177B2

Abstract

【課題】圧縮対象となる気相のプロセス流体の軸受ハウジング内への侵入を抑制することが可能な遠心圧縮機及びヒートポンプを提供する。
【解決手段】インペラ回転軸２１を収容する軸受ハウジング２９内に非接触式のシール３０を有し、気相のプロセス流体を圧縮する遠心圧縮機であって、非接触式のシール３０のインペラ１１と反対側に、インペラ１１側から非接触式のシール３０を通過して軸受ハウジング２９内に漏れ込んだ気相のプロセス流体を冷却して液化し、液化したプロセス流体を回収する冷却回収機構３３を設けた。
【選択図】図１

Description

本発明は、気相のプロセス流体を圧縮する遠心圧縮機及びヒートポンプに関するものである。

遠心圧縮機（ターボ圧縮機）は、インペラを高速回転させることにより、インペラの外周部に気体を吐き出し、当該気体に圧力を付与するものである。遠心圧縮機をヒートポンプや化学プラント等に用いる場合、遠心圧縮機では気相のプロセス流体（熱媒体など）を圧縮することになる。

遠心圧縮機では、インペラを高速回転（例えば３００００ｒｐｍ）させる必要があるので、その軸封構造としては、接触式のものを用いることはできず、非接触式のものが一般に用いられている。遠心圧縮機の軸封構造に用いられる非接触式のシールとしては、ドライガスシールが一般に知られている。

なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、次のものがある。

特開２００３−１９４４２３号公報特開２００３−１６６７６１号公報特許第３２９８６９１号公報特開平８−１７８４７７号公報

ところで、非接触式のシールを用いた遠心圧縮機では、非接触式であるがゆえに、気相のプロセス流体の一部が軸受ハウジング（ギヤボックス）内に侵入してしまうおそれがある。

例えば、遠心圧縮機をヒートポンプの圧縮機として用いた場合、遠心圧縮機では気相の熱媒体を圧縮することになるが、遠心圧縮機の運転中には、インペラ側（ヒートポンプのループ側）の圧力が、軸受ハウジング内の圧力よりも高くなるため、気相の熱媒体がインペラの背面へと回り込み、非接触式のシールの僅かな隙間を通って軸受ハウジング内に流れ込む可能性がある。

ヒートポンプに用いる熱媒体には、潤滑油に非常によく相溶するものがあり、このような熱媒体が軸受ハウジング内に流れ込むと、熱媒体が潤滑油に過度に溶解することによって潤滑油の性能が悪化し（潤滑油の粘度が変化し、軸受ハウジング内に設けられるギア表面で潤滑作用を発揮する適切な油膜厚さの形成が阻害され）、不具合が発生するおそれがある。

さらに、ヒートポンプに用いる熱媒体には、エラストマ材への侵食性が高いものもあり、このような熱媒体が軸受ハウジング内に流れ込むと、軸受ハウジングに用いられているパッキンなどのシール材が劣化し、不具合が発生するおそれがある。

このような不具合を抑制するため、非接触式のシールを用いた遠心圧縮機では、圧縮対象となる気相のプロセス流体がなるべく軸受ハウジング内に侵入しないよう構成されることが望ましい。

特許文献１では、熱媒体（冷媒）が溶解した潤滑油を加熱して、潤滑油から熱媒体を気化回収する点が記載されている。しかし、特許文献１では、潤滑油に溶解した熱媒体を回収することはできるものの、熱媒体の軸受ハウジング内への侵入を抑制することはできない。

本発明は、上記事情に鑑みなされたものであり、圧縮対象となる気相のプロセス流体の軸受ハウジング内への侵入を抑制することが可能な遠心圧縮機及びヒートポンプを提供することを目的とする。

本発明は上記目的を達成するために創案されたものであり、インペラ回転軸を収容する軸受ハウジング内に非接触式のシールを有し、気相のプロセス流体を圧縮する遠心圧縮機であって、前記非接触式のシールのインペラと反対側に、前記インペラ側から前記非接触式のシールを通過して前記軸受ハウジング内に漏れ込んだ気相の前記プロセス流体を冷却して液化し、液化した前記プロセス流体を回収する冷却回収機構を設けた遠心圧縮機である。

前記冷却回収機構は、前記非接触式のシールの前記インペラと反対側に設けられた冷却回収機構ハウジングと、該冷却回収機構ハウジングに設けられると共に、前記インペラ回転軸の周囲を囲むように設けられた冷却フィンと、前記冷却回収機構ハウジングに形成され、前記冷却フィンを冷却する冷却用流体を通す冷却用流体流路と、前記冷却回収機構ハウジングの鉛直方向下方に形成され、前記冷却フィンで冷却され液化した前記プロセス流体を回収するための回収孔と、を有してもよい。

前記軸受ハウジング内の潤滑油を回収すると共に、当該潤滑油を再び前記軸受ハウジング内に供給する潤滑油循環ラインを備え、前記潤滑油循環ラインには、潤滑油を加熱して潤滑油中に溶解した前記プロセス流体を気化して分離し、気化した前記プロセス流体を回収する分離回収機構が設けられてもよい。

また、本発明は、熱媒体を高温熱源と熱交換させ前記熱媒体を蒸発させる蒸発器と、該蒸発器で蒸発させた前記熱媒体を圧縮する圧縮機と、該圧縮機で圧縮された前記熱媒体を低温熱源と熱交換させ前記熱媒体を凝縮させる凝縮器と、該凝縮器で凝縮させた前記熱媒体を膨張させて前記蒸発器に供給する膨張弁とを備えるヒートポンプにおいて、前記圧縮機として、上述の遠心圧縮機を用い、前記分離回収機構は、前記遠心圧縮機で圧縮された前記熱媒体と前記潤滑油とを熱交換させることによって、前記潤滑油を加熱するように構成されるヒートポンプである。

本発明によれば、圧縮対象となる気相のプロセス流体の軸受ハウジング内への侵入を抑制することが可能な遠心圧縮機及びヒートポンプを提供できる。

本発明の一実施の形態に係る遠心圧縮機を用いたヒートポンプの概略構成図である。図１の遠心圧縮機の冷却回収機構を示す断面図である。本発明の他の実施の形態に係る遠心圧縮機の冷却回収機構を示す断面図である。図３のＡ−Ａ線断面図である。

以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面にしたがって説明する。

図１は、本実施の形態に係る遠心圧縮機を用いたヒートポンプの概略構成図である。

図１に示すように、ヒートポンプ１００は、熱媒体を高温熱源と熱交換させ熱媒体を蒸発させる蒸発器（図示せず）と、蒸発器で蒸発させた熱媒体を圧縮する圧縮機としての遠心圧縮機１と、遠心圧縮機１で圧縮された熱媒体を低温熱源と熱交換させ熱媒体を凝縮させる凝縮器１０１と、凝縮器１０１で凝縮させた熱媒体を膨張させて蒸発器に供給する膨張弁（図示せず）とを備えている。蒸発器と遠心圧縮機１と凝縮器１０１と膨張弁とは、熱媒体循環ライン１０２により順次接続されており、蒸発器で蒸発して気相となった熱媒体が遠心圧縮機１に供給されるようになっている。

蒸発器に供給される高温熱源の温度は、環境温度よりも高く、例えば、１００〜１５０℃である。通常運転中の熱媒体の温度は、例えば、蒸発器で１００〜１５０℃、凝縮器１０１で１５０〜１８０℃である。ヒートポンプ１００は、例えば、蒸気の再加熱等に用いられる産業用の高温ヒートポンプである。

凝縮器１０１と膨張弁の間の熱媒体循環ライン１０２には、熱媒体を貯留する受液器１０３が設けられる。また、遠心圧縮機１と凝縮器１０１の間の熱媒体循環ライン１０２には、遠心圧縮機１から漏れ出した潤滑油を分離回収するための油分離器１０４が設けられる。油分離器１０４は、油回収ライン１０５により後述する潤滑油容器４２に接続されており、油分離器１０４で分離した潤滑油を潤滑油容器４２に回収するように構成されている。なお、油分離器１０４は従来より用いられているものであり、詳細な構造は省略するが、レベルセンサ１０４ａで検出される液位（分離された潤滑油の液位）が上限閾値以上となったときに、油回収ライン１０５に設けられた二方弁１０５ａを開放して潤滑油を潤滑油容器４２に回収し、レベルセンサ１０４ａで検出される液位（潤滑油の液位）が下限閾値以下となったときに二方弁１０５ａを閉じ、熱媒体が潤滑油容器４２側に混入するのを防止するよう構成されている。

次に、本実施の形態に係る遠心圧縮機１について説明する。

遠心圧縮機１は、インペラハウジング部１０と、ギヤボックス部２０と、を有している。

インペラハウジング部１０は、複数の羽根（図示せず）が設けられたインペラ１１と、インペラ１１を収容するインペラハウジング１６とを有する。インペラハウジング１６には、蒸発器からの気相の熱媒体を取り入れる吸入口部１２と、インペラ１１を収容するインペラ収容部１３と、インペラ収容部１３に接続された環状のディフューザ流路１４と、ディフューザ流路１４の外周縁部に接続されたスクロール流路１５とが形成される。

インペラ１１は、インペラ回転軸２１の端部に取り付けられている。そして、インペラ１１は、後述するモータ２４の駆動力によりインペラ回転軸２１と一体に回転されることで気相のプロセス流体（ここでは熱媒体）を径方向の外方へと吐出する。

吸入口部１２は、インペラハウジング１６の上流側にインペラ１１と同軸上に位置して設けられている。また、吸入口部１２は、上流側から下流側に向かって開口面積が次第に小さくなるように形成されている。

インペラ収容部１３は、インペラ１１を収容するように、上流側から下流側に向かって開口面積が次第に大きくなるように形成されている。また、インペラ収容部１３の上流側は吸入口部１２と連通する。

環状のディフューザ流路１４は、インペラハウジング１６の下流側側部にインペラ収容部１３を取り囲むように形成されている。また、ディフューザ流路１４の外周縁部には、圧縮された気相のプロセス流体（ここでは熱媒体）を凝縮器１０１へと吐出するスクロール流路１５が接続されている。

すなわち、インペラハウジング部１０は、インペラ１１の回転により、吸入口部１２を介して取り入れた気相のプロセス流体（ここでは熱媒体）を、ディフューザ流路１４からスクロール流路１５へと吐出することで圧縮（昇温・昇圧）するように構成されている。

ギヤボックス部２０は、インペラ回転軸２１と、インペラ回転軸２１を収容する軸受ハウジング（ギヤボックス）２９と、軸受ハウジング２９の内側に設けられた一対の軸受２２，２３と、軸受ハウジング２９の側部に取り付けられたモータ２４と、インペラ回転軸２１に嵌装された従動ギヤ２６と、モータ駆動軸２５に嵌装された駆動ギヤ２７と、モータ駆動軸２５を軸封するエラスストマ材からなるモータ軸シール２８と、非接触式のシールとしてのドライガスシール３０とを有する。

インペラ回転軸２１は、一対の軸受２２，２３によって軸受ハウジング２９内に回転自在に軸支されている。また、一対の軸受２２，２３の間に位置するインペラ回転軸２１には、駆動ギヤ２７と噛合する従動軸ギヤ２６が嵌装されている。また、軸受２２とインペラ１１との間のインペラ回転軸２１の周面には、後述するドライガスシール３０を構成する回転環３１が取り付けられる環状突起部２１ａが形成されている。

モータ２４のモータ駆動軸２５は、図１に示すように、軸受ハウジング２９の側部から挿通され、図示しない軸受によって回転自在に軸支されている。また、モータ駆動軸２５には、従動軸ギヤ２６よりも大径に形成された駆動ギヤ２７が嵌装されている。また、モータ駆動軸２５が挿通される軸受ハウジング２９の側部には、モータ駆動軸２５を軸封するモータ軸シール２８が設けられている。なお、軸受ハウジング２９の内部では、噛合する従動軸ギヤ２６と駆動ギヤ２７との摩耗を抑制するために潤滑油が噴射されている。

ドライガスシール３０は、インペラ回転軸２１側に設けられた回転環３１と、軸受ハウジング２９側に設けられた固定環３２とを有する。回転環３１は、突起部２１ａを介してインペラ回転軸２１に固定されている。一方、固定環３２は、軸受ハウジング２９の内側に形成された突起部２０ａに図示しないスプリングを介して軸方向に移動可能に取り付けられている。また、固定環３２と対向する回転環３１の側面には、図示しない複数のスパイラル溝が形成されている。

すなわち、ドライガスシール３０は、インペラ回転軸２１と一体に回転環３１が回転すると、複数のスパイラル溝により回転環３１と固定環３２との間に動圧が作用してインペラ回転軸２１を軸封するように構成されている。この動圧は、スプリングの付勢力に抗して固定環３２を回転環３１から離間させる。一方、インペラ回転軸２１の停止時は、回転環３１と固定環３２とはスプリングの付勢力により接触する。

また、軸受ハウジング２９には、軸受ハウジング２９内の潤滑油を回収すると共に、当該潤滑油を再び軸受ハウジング２９内に供給する潤滑油循環ライン４０が接続される。潤滑油循環ライン４０の一端は、軸受ハウジング２９内の下方に溜まった潤滑油を回収すべく、軸受ハウジング２９の鉛直方向下方に接続され、潤滑油循環ライン４０の他端は、従動軸ギヤ２６と駆動ギヤ２７との噛合部に潤滑油を供給するように、軸受ハウジング２９の適宜な位置に接続される。

潤滑油循環ライン４０には、一端側から他端側にかけて、二方弁４１、後述する分離回収機構４５、潤滑油容器４２、潤滑油ポンプ４３、油冷却器４４が順次設けられている。潤滑油容器４２は、潤滑油を貯留するためのものであり、油冷却器４４は潤滑油を冷却するためのものである。油冷却器４４には、冷却水供給ライン４４ａが接続されており、系外から供給された冷却水と潤滑油とを熱交換させて、潤滑油を冷却するようになっている。遠心圧縮機１の運転中には、二方弁４１が開放されると共に、潤滑油ポンプ４３が駆動され、従動軸ギヤ２６と駆動ギヤ２７との噛合部に潤滑油を常に供給するようになっている。

さて、本実施の形態に係る遠心圧縮機１では、ドライガスシール３０のインペラ１１と反対側、すなわちドライガスシール３０と軸受２２の間の軸受ハウジング２９内に、インペラ１１側からドライガスシール３０を通過して軸受ハウジング２９内に漏れ込んだ気相のプロセス流体（ここでは熱媒体）を冷却して液化し、液化したプロセス流体（ここでは熱媒体）を回収する冷却回収機構３３が設けられる。

図２に示すように、本実施の形態では、冷却回収機構３３は、ドライガスシール３０のインペラ１１と反対側に設けられた冷却回収機構ハウジング３４と、冷却回収機構ハウジング３４に設けられると共に、インペラ回転軸２１の周囲を囲むように設けられた冷却フィン３５と、冷却回収機構ハウジング３４に形成され、冷却フィン３５を冷却する冷却用流体を通す冷却用流体流路３６と、冷却回収機構ハウジング３４の鉛直方向下方に形成され、冷却フィン３５で冷却され液化したプロセス流体（ここでは熱媒体）を回収するための回収孔３７と、を有する。なお、図２では、ドライガスシール（非接触式のシール）３０の詳細な構造を省略して示している。

冷却回収機構ハウジング３４は、ドライガスシール３０（より詳細には、軸受ハウジング２９の内側に形成された突起部２０ａ）に対して密接して設けられる。冷却回収機構ハウジング３４のドライガスシール３０（突起部２０ａ）との接触面には、パッキン材としてのＯリング３８が設けられ、冷却回収機構ハウジング３４はドライガスシール３０（突起部２０ａ）に対して気密に設けられる。

冷却フィン３５は、冷却回収機構ハウジング３４のドライシール３０と反対側の端部に設けられ、インペラ回転軸２１の周囲を囲むように設けられる。ここでは、インペラ回転軸２１の軸方向に沿って３つの冷却フィン３５を形成したが、冷却フィン３５の数はこれに限定されるものではない。冷却フィン３５とインペラ回転軸２１との間隔は、プロセス流体（ここでは熱媒体）が軸受ハウジング２９内に漏れ出さないよう、なるべく小さくすることが望ましい。

冷却用流体流路３６は、冷却フィン３５を効率よく冷却するため、冷却フィン３５の近傍に形成されることが望ましい。本実施の形態では、冷却用流体流路３６に通す冷却用流体として、油冷却器４４にて冷却された潤滑油を用いる。冷却用流体として潤滑油を用いることで、冷却水等の他の冷却用流体を系外から導入する場合と比較して、冷却回収機構３３の構造が簡易となる。

冷却回収機構３３では、ドライガスシール３０と冷却フィン３５との間に、冷却回収機構ハウジング３４で囲まれた空間３４ａが形成され、冷却フィン３５にて冷却されて液体となったプロセス流体（ここでは熱媒体）は、この空間３４ａの下方に導かれるようになっている。冷却フィン３５の下部には、図示していないが、液体となったプロセス流体（ここでは熱媒体）を通すための孔が形成されており、冷却フィン３５の間に回収されたプロセス流体（ここでは熱媒体）は、この孔を通って空間３４ａに導かれるようになっている。この空間３４ａの鉛直方向下方の冷却回収機構ハウジング３４には、冷却回収機構ハウジング３４を貫通するように回収孔３７が形成される。

図１および図２に示すように、回収孔３７には、回収孔３７から受液器１０３に至る熱媒体回収ライン３９が接続される。熱媒体回収ライン３９には、回収孔３７から回収した熱媒体を貯留する熱媒体回収容器３９ａが設けられ、熱媒体回収容器３９ａと受液器１０３の間の熱媒体回収ライン３９には、二方弁３９ｂが設けられる。この二方弁３９ｂは、遠心圧縮機１の運転停止時に開放され、熱媒体回収容器３９ａに貯留した熱媒体を受液器１０３に戻すようになっている。なお、熱媒体回収ライン３９は、熱媒体回収容器３９ａの上流側で分岐し、一方が冷却回収機構３３の回収孔３７に、他方が分離回収機構４５に接続されている。

冷却回収機構３３を設けることにより、ドライガスシール３０を通過したプロセス流体（ここでは熱媒体）は冷却されて液体となり、熱媒体回収ライン３９を通って熱媒体回収容器３９ａに回収されるため、軸受ハウジング２９内への侵入を抑制することが可能となる。しかし、軸受ハウジング２９内へ侵入するプロセス流体（ここでは熱媒体）の量が完全にゼロとなるわけではないので、本実施の形態では、さらに、潤滑油循環ライン４０に、潤滑油を加熱して潤滑油中に溶解したプロセス流体（ここでは熱媒体）を気化して分離し、気化したプロセス流体（ここでは熱媒体）を回収する分離回収機構４５を設ける。

分離回収機構４５は、二方弁４１と潤滑油容器４２の間の潤滑油循環ライン４０に設けられる。分離回収機構４５では、潤滑油を加熱する手段が必要となるが、本実施の形態では、分離回収機構４５を、遠心圧縮機１で圧縮された高温の熱媒体と潤滑油とを熱交換させることによって、潤滑油を加熱するように構成している。図１では、凝縮器１０１の下流側の熱媒体循環ライン１０２を分離回収機構４５内に通し、凝縮器１０１の下流側における熱媒体と潤滑油とを熱交換させる場合を示しているが、これに限らず、遠心圧縮機１の下流側で、かつ膨張弁の上流側であれば、どの位置の熱媒体と熱交換させるようにしてもよい。

分離回収機構４５にて潤滑油を加熱すると、気体となった熱媒体が熱媒体回収ライン３９を通って、熱媒体回収容器３９ａに回収される。なお、気体となった熱媒体は、熱媒体回収ライン３９を通るうちに自然に冷却されて液体となり、液体となった熱媒体が熱媒体回収容器３９ａに回収される。

本実施の形態の作用を説明する。

本実施の形態に係る遠心圧縮機１では、ドライガスシール３０のインペラ１１と反対側に、インペラ１１側からドライガスシール３０を通過して軸受ハウジング２９内に漏れ込んだ気相のプロセス流体を冷却して液化し、液化したプロセス流体を回収する冷却回収機構３３を設けている。

冷却回収機構３３を設けることにより、ドライガスシール３０の僅かな隙間から軸受ハウジング２９内へ漏れ込んだ気相のプロセス流体を液化して回収することができ、プロセス流体の軸受ハウジング２９内への侵入を抑制することが可能となる。よって、プロセス流体として潤滑油に非常によく相溶するものを用いた場合であっても、潤滑油の性能の悪化を抑制でき、また、プロセス流体としてエラストマ材への侵食性が高いものを用いた場合であっても、軸受ハウジング２９に用いられているパッキンなどのシール材が劣化して、不具合が発生することを抑制できる。

また、本実施の形態では、潤滑油を加熱して潤滑油中に溶解したプロセス流体を気化して分離し、気化したプロセス流体を回収する分離回収機構４５を備えているため、潤滑油中にプロセス流体が溶解した場合であっても、速やかにプロセス流体を回収することが可能であり、潤滑油の性能の悪化や、パッキンなどのシール材への悪影響を抑制することができる。

さらに、本実施の形態では、分離回収機構４５の熱源として、遠心圧縮機１で圧縮され高温となった熱媒体を用いているため、分離回収機構４５に別途加熱手段等を設ける必要がなく、低コストであると共に省エネルギー性を向上できる。

次に、本発明の他の実施の形態を説明する。

図３，４に示す遠心圧縮機５１は、基本的に図１，２で説明した遠心圧縮機１と同じ構成であり、冷却回収機構５２を備えた点が異なる。

図３，４に示すように、冷却回収機構５２は、図２で説明した冷却回収機構３３と基本的に同じ構造であるが、冷却フィン３５の向きが異なる。

つまり、図２で説明した冷却回収機構３３では、冷却フィン３５はインペラ回転軸２１の軸方向に対して垂直方向に延びるように形成され、複数の冷却フィン３５を軸方向に整列して形成したが、冷却回収機構５２では、冷却フィン３５はインペラ回転軸２１の軸方向に対して平行に延びるように形成され、複数（ここでは４つ）の冷却フィン３５がインペラ回転軸２１と同軸に形成される。各冷却フィン３５は、冷却回収機構ハウジング３４の内壁からドライガスシール３０側に向かって、空間３４ａに突出するように設けられる。

図４に示すように、各冷却フィン３５の下部には切欠き３５ａが形成されており、各冷却フィン３５は、断面視で９０度右回転させたＣ字状に形成される。冷却フィン３５により冷却され液体となったプロセス流体（ここでは熱媒体）は、この切欠き３５ａを通って空間３４ａの下方（回収孔３７）に導かれるようになっている。

なお、冷却回収機構５２では、冷却回収機構ハウジング３４のドライガスシール３０と反対側の端部が、インペラ回転軸２１の周囲を囲むように設けられることになるが、この端部における冷却回収機構ハウジング３４とインペラ回転軸２１との間隔は、プロセス流体（ここでは熱媒体）が軸受ハウジング２９内に漏れ出さないよう、なるべく小さくすることが望ましい。

このように、冷却フィン３５をインペラ回転軸２１の軸方向に対して平行に延びるように形成した場合であっても、上述の遠心圧縮機１と同様に、ドライガスシール３０の僅かな隙間から軸受ハウジング２９内へ漏れ込んだ気相のプロセス流体を液化して回収することができ、プロセス流体の軸受ハウジング２９内への侵入を抑制することが可能である。

また、遠心圧縮機５１では、冷却回収機構５２全体の幅（つまり冷却回収機構ハウジング３４の幅）を小さくした場合であっても、多くの冷却フィン３５を設けることができるので、プロセス流体に対して十分な冷却効果を維持しつつ、冷却回収機構５２を小型化することが可能であり、遠心圧縮機５１の小型化にも寄与する。

本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加え得ることは勿論である。

例えば、上記実施の形態では、遠心圧縮機１を高温ヒートポンプに適用する場合を説明したが、本発明の遠心圧縮機１は高温ヒートポンプに限らず、冷凍機などあらゆる型式のヒートポンプにも広く適用することができ、またヒートポンプ以外の化学プラント等にも広く適用可能である。

また、上記実施の形態では、非接触式のシールとしてドライガスシール３０を用いる場合を説明したが、これに限らず、ドライガスシール以外の非接触式のシールを用いるようにしてもよい。

さらに、上記実施の形態では、図２に示される構造の冷却回収機構３３、あるいは図３，４に示される構造の冷却回収機構５２を用いる場合を説明したが、冷却回収機構の構造はこれに限定されるものではなく、気相のプロセス流体を冷却して液体として回収できるものであれば、どのような構造のものを用いても構わない。

１遠心圧縮機
１１インペラ
２１インペラ回転軸
２９軸受ハウジング
３０ドライガスシール（非接触式のシール）
３３冷却回収機構
１００ヒートポンプ

Claims

インペラ回転軸を収容する軸受ハウジング内に非接触式のシールを有し、気相のプロセス流体を圧縮する遠心圧縮機であって、
前記非接触式のシールのインペラと反対側に、前記インペラ側から前記非接触式のシールを通過して前記軸受ハウジング内に漏れ込んだ気相の前記プロセス流体を冷却して液化し、液化した前記プロセス流体を回収する冷却回収機構を設けたことを特徴とする遠心圧縮機。
前記冷却回収機構は、
前記非接触式のシールの前記インペラと反対側に設けられた冷却回収機構ハウジングと、
該冷却回収機構ハウジングに設けられると共に、前記インペラ回転軸の周囲を囲むように設けられた冷却フィンと、
前記冷却回収機構ハウジングに形成され、前記冷却フィンを冷却する冷却用流体を通す冷却用流体流路と、
前記冷却回収機構ハウジングの鉛直方向下方に形成され、前記冷却フィンで冷却され液化した前記プロセス流体を回収するための回収孔と、を有する
請求項１記載の遠心圧縮機。
前記軸受ハウジング内の潤滑油を回収すると共に、当該潤滑油を再び前記軸受ハウジング内に供給する潤滑油循環ラインを備え、
前記潤滑油循環ラインには、潤滑油を加熱して潤滑油中に溶解した前記プロセス流体を気化して分離し、気化した前記プロセス流体を回収する分離回収機構が設けられる
請求項１または２記載の遠心圧縮機。
熱媒体を高温熱源と熱交換させ前記熱媒体を蒸発させる蒸発器と、該蒸発器で蒸発させた前記熱媒体を圧縮する圧縮機と、該圧縮機で圧縮された前記熱媒体を低温熱源と熱交換させ前記熱媒体を凝縮させる凝縮器と、該凝縮器で凝縮させた前記熱媒体を膨張させて前記蒸発器に供給する膨張弁とを備えるヒートポンプにおいて、
前記圧縮機として、請求項３記載の遠心圧縮機を用い、
前記分離回収機構は、前記遠心圧縮機で圧縮された前記熱媒体と前記潤滑油とを熱交換させることによって、前記潤滑油を加熱するように構成されることを特徴とするヒートポンプ。