JP2014020228A - 多段遠心圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】
多段遠心円圧縮機において、圧縮機で圧縮されたガスの圧縮熱により吸込みガスが加熱されるのを防止または低減する。
【解決手段】
多段遠心圧縮機は、平行歯車減速機部を挟んで複数段の圧縮機部が形成された上部と、各段圧縮機部に設けられ各段圧縮機部で圧縮され高温になった吐出ガスを冷却するクーラが配置された下部とを鋳物一体化した一体ケーシングを有する。各段圧縮機部に設けたクーラは、その長手方向を同一方向にして初段側から最終段側の順に並べて配置されており、同一のクーラにおける各段圧縮機からの吐出ガスの入口と冷却後の圧縮ガスの出口の配置は、クーラの並び方向において異なっている。隣接するクーラにおける各段圧縮機からの吐出ガスの入口と冷却後の圧縮ガスの出口の配置は、クーラの並び方向において、入口同士または出口同士を隣り合わせた。
【選択図】図６

Description

本発明は多段遠心圧縮機に係り、特に各段の羽根車の下流側に各羽根車で圧縮された作動ガスを冷却する冷却手段を備えた多段遠心圧縮機に関する。

従来の多段遠心圧縮機の例が、特許文献１に記載されている。この公報に記載の一体鋳造したボリュート型スクロールとギアボックスでは、ボリュートが羽根車ハウジングと一体鋳造されている。そして多段圧縮機は、インタークーラと組み合わせて組み立てられており、一体型ボリュートは、羽根車ハウジング、ギアボックスハウジング、下部インタークーラと一体で鋳造されている。

従来の多段遠心圧縮機の他の例が、特許文献２、３に記載されている。特許文献２に記載の３段のターボ圧縮機では、コンパクト化とともに組立てや分解を容易にするために、平行に配置された２本の回転軸の一方の回転軸の両端に、羽根車が取り付けられており、第１、第２段圧縮機を形成している。他方の回転軸の一端側に羽根車が取り付けられて、第３段圧縮機を形成している。各圧縮機の下側には、各段で圧縮された作動ガスを冷却するインタークーラ、アフタークーラが並んで配置されている。

特許文献３に記載の３段式圧縮機では、鋳物で圧縮機圧縮部分（スクロール）、圧縮空気通路を一体に製作した鋳物一体ケーシングに、第１、第２インタークーラ、アフタークーラを内蔵するための収納部を形成している。この収納部に、第１、第２インタークーラ、アフタークーラの順で配置収納している。

米国特許第６４８８４６７号明細書 特開２００３−９７４８９号公報 特開２００４−３０８４７７号公報

上記特許文献１に記載の多段遠心圧縮機では鋳物の一体化ケーシングを採用したことにより、平行に配置された３本の回転軸の中で中間の回転軸にブルギアを配置して駆動機に接続し、両側の回転軸にピニオン歯車を配置した構成となっている。そして、ピニオンが配置された一方の被動軸の端部に初段羽根車を、ピニオンが配置された他方の被動軸の両端部には、２段、３段羽根車が配置されている。さらに、回転軸とほぼ同方向に長手方向を揃えた初段及び２段インタークーラが、上記一体化したケーシングと一体化されて歯車装置の下方に並べて配置されている。

しかしながらこの特許文献１に記載の多段遠心圧縮機では、各段羽根車により圧縮されて温度上昇した作動ガスが、圧縮段下方に配置したインタークーラをどのように流れるかについては開示がない。したがってもし、圧縮された高温のガスがインタークーラへと流入する入口部と、インタークーラで冷却された低温のガスが流通する出口部が近接すれば、各段の圧縮機では性能低下を引き起こす恐れがある。各段の圧縮機をコンパクトに配置することに重点を置くと、一体化した羽根車ケーシングを採用した場合に、性能低下を生じない圧縮ガスの流路を必ずしも確保できない恐れがある。

特許文献２では、初段インタークーラ及び２段インタークーラ、アフタークーラをそれぞれ並べて配置している。そして、これら冷却器が並べられた方向に順に、初段吐出ガス、２段吸込みガス、２段吐出ガス、３段吸込みガス、３段吐出ガス、及び３段冷却ガスが形成さるように各クーラおよび冷却室を構成している。その結果、各クーラを収容するケーシング壁を間に介在させるものの、熱いガスと各クーラで冷却された冷たいガスとが隣り合っている。

特許文献３では、初段インタークーラ及び２段インタークーラ、アフタークーラをそれぞれ並べて配置している。そして、各クーラの長手方向端部は、仕切り壁を介して高温部、低温部、高温部、または低温部、高温部、低温部となっており、圧縮機で圧縮された高温のガスとクーラで冷却された低温のガスが流通する出口部が隣り合って配置されている。

従って、特許文献２及び特許文献３においても、高温のガスと低温のガスが仕切り壁等は介在するものの隣り合って流通することにより、多段遠心圧縮機における性能の低下が懸念される。

本発明は、上記従来技術の不具合に鑑みなされたものであり、その目的は、多段遠心圧縮機において、圧縮機で圧縮された作動ガスの圧縮熱により吸込みガスが加熱されるのを防止または低減することにある。本発明の他の目的は、前記目的に加え、冷却装置を備えた多段遠心圧縮機の効率を向上させることにある。

上記目的を達成する本発明の特徴は、多段遠心圧縮機が、平行歯車減速機部を挟んで複数段の圧縮機部が形成された上部と、各段圧縮機部に設けられ各段圧縮機部で圧縮され高温になった吐出ガスを冷却するクーラが配置された下部とを鋳物一体化した一体ケーシングを有し、前記各段圧縮機部に設けたクーラは、その長手方向を同一方向にして初段側から最終段側の順に並べて配置されており、同一のクーラにおける各段圧縮機からの吐出ガスの入口と冷却後の圧縮ガスの出口の配置は、前記クーラの並び方向において異なっており、隣接するクーラにおける各段圧縮機からの吐出ガスの入口と冷却後の圧縮ガスの出口の配置は、前記クーラの並び方向において、入口同士または出口同士を隣り合わせていることにある。

そしてこの特徴において、前記多段遠心圧縮機は３段の圧縮機から構成されており、複数の前記クーラは初段圧縮機の下流に配置される第１のインタークーラと、２段目圧縮機の下流に配置される第２インタークーラと、３段目圧縮機の下流に配置されるアフタークーラとを有しており、第１のインタークーラ、第２のインタークーラ、アフタークーラの順に長手方向を合わせて並べて配置されていることが望ましく、各前記クーラは、クーラネストとこのクーラネストを前記一体ケーシングに保持するための保持手段とを有し、前記保持手段は前記一体ケーシング内部のクーラネスト保持空間を仕切って吐出ガスの入口側と冷却ガスの出口側とを区画されているのがよい。

また上記特徴において、前記平行歯車増速機部が有する２本のピニオン軸の一方の軸の一端側に初段羽根車を、この同じ軸の他端側に２段目羽根車を、前記ピニオン軸の他方の軸の一端部に３段目羽根車を取り付け、前記初段羽根車と前記３段羽根車を前記平行歯車増速機部の反駆動機側に、前記２段目羽根車を前記平行歯車増速機部の駆動機側に配置するのが望ましく、前記第１のインタークーラを形成する前記一体ケーシングの側部壁面に複数の貫通穴を設け、この複数の貫通穴を潤滑油を冷却するオイルクーラへの冷却水流路としてもよい。

本発明によれば、多段遠心圧縮機において、各段圧縮機で圧縮され高温になった作動ガスを冷却するクーラの圧縮ガス入口部を、クーラで冷却され低温になった次段圧縮機の吸込みガスから離したので、圧縮機で圧縮されたガスの圧縮熱により吸込みガスが加熱されるのを防止または低減できる。これにより、冷却装置を備えた多段遠心圧縮機の効率を向上させることが可能になる。

本発明に係る多段遠心圧縮機の一実施例の平面図である。 図１に示した多段遠心圧縮機の増速機部周りの水平断面図である。 図１におけるＡ矢視図である。 図１におけるＢ矢視図である。 図１におけるＣ矢視図である。 図１におけるＥ−Ｅ断面図である。 図１におけるＦ−Ｆ断面図である。 図１に示した多段遠心圧縮機の各クーラが備えるクーラネストの斜視図及び断面図である。 本発明に係る多段遠心圧縮機の他の実施例の横断面図である。 図９に示した多段遠心圧縮機の横断面図である。 図６に示した多段遠心圧縮機のＪ−Ｊ断面図である。

以下、本発明に係る多段遠心圧縮機の一実施例を、図面を用いて説明する。図１は多段遠心圧縮機１００の平面図であり、作動流体は空気である。図２は図１に示した多段遠心圧縮機１００が備える増速機部周りの水平断面図である。図３ないし図５は、それぞれ図１におけるＡないしＣ矢視図である。図６は図１におけるＥ−Ｅ断面図である。図７は図１におけるＦ−Ｆ断面図である。図８は、図１に示した多段遠心圧縮機の各クーラが備えるクーラネストの斜視図及び水平断面図、Ｇ−Ｇ断面図、Ｈ−Ｈ断面図である。

（駆動部の構成）
初めに、図１及び図２を用いて、多段遠心圧縮機１００の駆動部周りを説明する。多段遠心圧縮機１００は、原動機であるモータ３により駆動され、図示しない制御盤に格納された制御部で制御される。モータ３の出力軸には、カップリング５を介して増速機部２の入力軸６が接続されている。入力軸６には、ブルギア２０が取り付けられている。ブルギア２０に、２個のピニオン２１、２２が噛み合っている。各ピニオン２１、２２は、出力軸７、８と一体に形成されている。入力軸６と２本の出力軸７、８はそれぞれ平行軸となっている。なお、各ピニオン２１、２２を出力軸７、８と別体に作成し、それらを出力軸７、８に固定するようにしてもよい。

入力軸６および出力軸７、８、ブルギア２０、ピニオン２１、２２を収容するように、鋳物で製作された増速機部２が配設されている。増速機部２は、詳細を後述する各段圧縮機のケーシングを一体化した一体ケーシング１０の一部を構成する。増速機部２は、水平面分割構造であり、入力軸６および出力軸７、８の中心軸を含む水平面にほぼ等しい面で、上ケーシング１０ａと下ケーシング１０ｂとに分かれる構造である。上ケーシング１０ａと下ケーシング１０ｂとは、図示を省略したボルトで結合されている。

入力軸６およびブルギア２０に加わるラジアル荷重およびスラスト荷重を支持するために、複合軸受６０、６１が一体ケーシング１０の増速機部２に保持され、入力軸６を回転可能に支持している。また、出力軸７を回転可能に支持するラジアル軸受６２、６３が、一体ケーシング１０の増速機部２に保持されている。同様に、出力軸８を回転可能に支持するラジアル軸受６４、６５も、一体ケーシング１０の増速機部２に保持されている。各出力軸７、８で発生したスラスト力は、ピニオン２１、２２の近傍に配置したスラストカラー６６〜６９で支持されている。

上記各軸受６０〜６９およびブルギア２０、ピニオン２１、２２を潤滑するために、入力軸６のブルギア２０を挟んで反モータ側に、主潤滑油ポンプ２４が取り付けられている。主潤滑油ポンプ２４から供給された潤滑油は、各軸受６０〜６９やブルギア２０、ピニオン２１、２２等を潤滑した後、モータ３の下部に配置されたオイルタンク３６に戻される。オイルタンク３６に戻された潤滑油は、オイルタンク３６の側面に沿って配置したオイルクーラ３５で冷却される。この潤滑油の系統については、詳細を後述する。

（圧縮機部の構成）
図２に示すように、出力軸７の両軸端には、遠心羽根車１ａ、１ｂが取り付けられており、それぞれ多段遠心圧縮機１００の初段圧縮機７１及び２段圧縮機７２を構成する。他方の出力軸の一方端にも遠心羽根車１ｃが取り付けられており、多段遠心圧縮機１００の３段圧縮機７３を構成する。初段羽根車１ａの吸込側には、吸込ガス配管１４が設けられており、図示しない吸込みフィルタを経た外気を多段遠心圧縮機１００内に導いている。

次に、図１、および図５を用いて、一体ケーシング１０およびその空気および冷却配管系統について説明する。一体ケーシング１０の下部は下ケーシングを構成しており、主としてクーラ部１５となっている。クーラ部１５の上面には、増速機部２を挟んで、一方側に初段羽根車１ａのケーシング１６ａと３段目羽根車１ｃのケーシング１６ｃが、他方側に２段目羽根車１ｂのケーシング１６ｂが配置されている。

図５に示すように、クーラ部１５は、直方体状の３個のクーラ・ケーシングを並べて配置した一体化ケーシングである。３個のクーラ・ケーシング内の流れが入力軸６に平行になるように、長手方向を合わせて配置している。直方体状のクーラ・ケーシングの各々には、フィンチューブ型の熱交換器ネストが収容されており、それぞれインタークーラ１３ａ、１３ｂ及びアフタークーラ１３ｃを構成している。各段の羽根車１ａ〜１ｃと各クーラ１３ａ〜１３ｃとを接続する接続配管は、クーラ部１５の上面に接続部を有している。

このように構成したクーラ部１５では、吸込ガス配管１４から導かれた外部空気は、初段羽根車１ａで圧縮されて温度上昇した後、インタークーラ１３ａに導かれる。インタークーラ１３ａで冷却された加圧空気は、接続ガス配管１７から２段目羽根車１ｂに導かれ、さらに圧力を増すとともに温度上昇する。温度上昇した加圧空気は、第２のインタークーラ１３ｂに導かれて冷却され、接続ガス配管１８から３段目羽根車１ｃに導かれる。３段目羽根車１ｃで圧縮され高温になった加圧空気は、アフタークーラ１３ｃで冷却されて、吐出ガス配管１９から需要元に送られる。

各クーラ１３ａ〜１３ｃの反モータ側面（前面）には、これらクーラ１３ａ〜１３ｃに冷却水を供給する際にヘッダとして作用する冷却水給水配管３０と、クーラ１３ａ〜１３ｃ内で圧縮空気と熱交換して高温になった冷却水を戻す冷却水排水配管３１が配置されている。すなわち、インタークーラ１３ａ、１３ｂへは冷却水給水配管３０から分岐したインタークーラ冷却水給水配管３０ａ、３０ｂから、アフタークーラ１３ｃへはこれも冷却水給水配管３０から分岐したアフタークーラ冷却水給水配管３０ｃから、工業用水またはクーリングタワー等で冷却された冷水が供給される。

一方、各段羽根車１ａ〜１ｃで圧縮されて高温となった流体（空気）は、各クーラ１３ａ〜１３ｃ内で各クーラ１３ａ〜１３ｃの冷却水給水配管３０ａ〜３０ｃから導かれた冷却水と熱交換して、４０℃程度の低温のガスになる。この高温のガスと熱交換して温度上昇した冷却水は、インタークーラ冷却水排水配管３１ａ、３１ｂおよびアフタークーラ冷却水排水配管３１ｃから冷却水排水配管３１へ導かれる。

（潤滑系統の構成）
次に潤滑油配管および潤滑油の冷却配管系統について、図１及び図３〜図５を用いて説明する。図４に示すように、インタークーラ１３ａの側部に、鋳物で一体化ケーシング１０と一体化されて、オイルクーラ用一体化冷却水給水流路３２ａとオイルクーラ用一体化冷却水排水流路３２ｂが設けられている。これらの冷却水給排水流路３２ａ、３２ｂは、詳細を後述するように、インタークーラ１３ａのケーシング壁を利用して形成されている。

オイルクーラ用一体化冷却水給水流路３２ａの一端側は、オイルクーラ冷却水給水配管３０ｄを介して冷却水供給配管３０に接続されており、他端側はオイルクーラ冷却水給水配管３５ａを介してオイルクーラ３５に接続されている。また、オイルクーラ用一体化冷却水排水流路３２ｂの一端側は、オイルクーラ冷却水排水配管３１ｄを介して冷却水排水配管３１に接続されており、他端側はオイルクーラ冷却水排水配管３５ｂを介してオイルクーラ３５に接続されている。

潤滑油配管系統については、一体化ケーシング１０の両側、すなわちインタークーラ１３ａおよびアフタークーラ１３ｃの側部に、各クーラ１３ａ、１３ｃに沿って一体化潤滑油流路３３、３４を、一体化ケーシング１０と鋳物一体で形成している（図１参照）。なお、インタークーラ１３ａの側面にはすでにオイルクーラ用一体化冷却水流路３２ａ、３２ｂが設けられているので、一体化潤滑油配管３４をオイルクーラ用一体化冷却水給水流路３２ａおよび同排水流路３２ｂの上方に配置する（図４参照）。

図３に示すように、アフタークーラ１３ｃ側に設けた一体化潤滑油流路３３では、冷却水配管３０、３１に接続される側の上面に潤滑油出口部３３ｂが、モータ３側の端面に潤滑油入口部３３ａが形成されている。一体化潤滑油流路３３の潤滑油入口部３３ａは、分岐部４２を有するオイルタンク取付け配管４１に接続されている。オイルタンク取付け配管４１の他端側は、オイルタンク３６に取り付けた補助潤滑油ポンプ３８に接続されている。潤滑油出口部３３ｂには、主潤滑油ポンプ供給配管４４を介して、主潤滑油ポンプ２４の入口部２４ａに接続されている。主潤滑油ポンプ２４の出口部２４ｂは主潤滑油ポンプ吐出配管４５を介して、一体化潤滑油配管３４の入口部３４ａに接続されている。

図４に示すように、インタークーラ１３ａ側に設けた一体化潤滑油配管３４では、冷却水配管３０、３１側の上面に入口部３４ａが形成されており、モータ３側端部に出口部３４ｂが形成されている。出口部３４ｂは、オイルクーラ用潤滑油給油配管４９を介してオイルクーラ３５の入口部５０に接続されている。

オイルクーラ用潤滑油供給配管４９は、途中の２箇所に分岐部を有しており、一方には補助潤滑油ポンプ４０に接続する補助潤滑油ポンプ用配管４３が接続されている（図１参照）。他方の分岐部では、下方に分岐管が延びており、この分岐管に温度調整弁４８が取り付けられている。温度調整弁４８は２入力、１出力となっており、オイルクーラ用潤滑給油配管４９からは高温の潤滑油が入力される。温度調整弁４８の下方に配置され、オイルクーラ３５の出口部５１に接続される配管からは、低温の潤滑油が入力される。これら２入力に基づいて、途中にオイルフィルタ４７を備えた増速機潤滑用配管４６に温度調整された潤滑油を出力する。

増速機潤滑用配管４６を流通する温度調整された潤滑油は、一体ケーシング１０の増速機部２に導かれ、軸受やピニオン２１、２２、ブルギア２０を潤滑する。増速機部２内の各潤滑部位を潤滑した潤滑油は、増速機部２の下部に形成されるギヤケース油溜り２ａから排油配管３７を介してオイルタンク３６に戻される。その他、モータ３の潤滑部にも潤滑油が潤滑油供給管から供給され、排油管を介してオイルタンク３６に戻される。これらについては、図示を省略する。

このように構成した本実施例に係る多段圧縮機１００では、以下のように潤滑部位を潤滑する。通常の運転時には、主潤滑油ポンプ２４が、オイルタンク３６から潤滑油を吸込み、オイルクーラ３５へと潤滑油を導く。そして、オイルクーラ３５で冷却された潤滑油を、主潤滑油ポンプ２４が潤滑部位に供給する。ただし、本実施例に記載の多段遠心圧縮機１００では、主潤滑油ポンプ２４をモータ３に連結された増速機部２の入力軸６に接続しているので、多段遠心圧縮機１００の起動時や何らかの原因でモータ３が停止すると、主潤滑油ポンプ２４も停止し、潤滑油の供給も停止する。そこで、起動時やモータ３の停止時等には、補助潤滑油ポンプ３８を駆動する。補助潤滑油ポンプ３８は、モータ３とは別系統で電気駆動される。

（作動ガスの流れ）
図６ないし図８を用いて、作動ガスの流れを説明する。図６（ａ）は、図１のＥ−Ｅ矢視断面図であり、図６（ｂ）は図６（ａ）のＫ部詳細図、図６(ｃ)は、図６（ａ）のＬ部断面図である。図７は、図１のＦ−Ｆ矢視断面図である。初めに、各クーラ１３ａ〜１３ｃの構成の詳細を、図６および図８を用いて説明する。図８は、下ケーシングに収容されるクーラネストの詳細を示す図であり、同図（ａ）はその斜視図、同図（ｂ）はその水平断面図、同図（ｃ）は、図８（ｂ）のＧ−Ｇ断面図、同図（ｄ）はＨ−Ｈ断面図である。

各クーラ１３ａ〜１３ｃは、下ケーシング１０ｂのケーシング外壁及び隔壁１０ｂ１、１０ｂ２により矩形状の空間として仕切られており、この空間内にクーラネスト８０が配置されている。クーラネスト８０は、図８に示すようにフィンチューブ型のネストで、フィン７９間を高温の圧縮空気が、チューブ（銅管）９４内を冷却水が流れる構造となっている。つまり、図８（ａ）の斜視図に示すように、複数枚の積層された矩形状のフィン７９を、図８（ｃ）に示すように、多数の銅管９４が貫通している。銅管の前側端部は前側ヘッダ８６に、銅管９４の後ろ側端部は後ろ側ヘッダ８７に接続されている。前側ヘッダ８６の前面側には、フランジプレート８１が設けられている。

フランジプレート８１の周囲部には、このクーラネスト８０を下ケーシング１０ｂに取り付けるために、複数のボルト穴８９が形成されている。フランジプレート８１の前面側であって、前側ヘッダ８６の後述する吐出部９２ａおよび吸込み部９２ｂに対応する位置には、フランジ接続部８８が設けられている。

図８（ｂ）に示したクーラネスト８０の水平断面図および同図（ｄ）に示したＨ−Ｈ断面図から明らかなように、前側ヘッダ８６は、隔壁９５ａ、９５ｂにより幅方向に、吐出部９２ａ、ターン部９３、吸込み部９２ｂの３つの部分に分割されている。同様に、後ろ側ヘッダも隔壁９５ｃにより、ターン部９１ａ、９１ｂの２つの部分に分割されている。

これにより、吸込み用のフランジ接続部８８から流入した冷却水は、前側ヘッダ９３の吸込み部９２ｂに流入し、その後複数の銅管９４に分配されて後ろ側ヘッダ８７のターン部９１ｂに流入する。冷却水は、ターン部９１ｂで流れ方向を１８０°変えられ、幅方向隣り列の複数の銅管９４に分配されて流入し、前側ヘッダ８６のターン部９３に流入する。冷却水はターン部９３でまた流れ方向を１８０°変えられ、隣列の銅管９４に流入し、後ろ側ヘッダ８７のターン部９１ａに流入し、隣り列の銅管９４に流入するよう流れ方向をまた１８０°変えられる。その後、前側ヘッダ８６の吐出部９２ａに流入し、フランジプレート８１に取り付けたフランジ接続部８８から吐出される。このように冷却水は、クーラネスト８０内で２往復のパスを流通する間に、各段圧縮機７１〜７３で発生した高温の圧縮ガスと熱交換する。

ここで、クーラネスト８０の上面側及び下面側であって、積層された複数のフィン７９が配置されている部分には、これらフィン７９を保持するため及びこのクーラネスト８０を下ケーシング１０ｂ内に容易に収容できるようにするために、幅方向中央部にガイド部８５が形成された押え板８４が設けられている。図６（ｃ）に示すように、ガイド部８５には断面Ｙ字状であって前後方向に延びるゴム製の封止部材８２が取り付けられている。一方。下ケーシング１０ｂの上側の外壁部分および下側の外壁部分であって、クーラネスト８０を収納する空間内面の幅方向中間部には、前後方向に延びる２つの突起部８３ａ間に位置する溝部８３ｂが形成されている。上記Ｙ字状の封止部材８２を、この突起部８３ａ間の溝部８３ｂに保持して、各クーラ１３ａ〜１３ｃの封止手段１３ａ１、１３ａ２、１３ｂ１、１３ｂ２、１３ｃ１、１３ｃ２として作用させる。

下ケーシング１０ｂに各クーラネスト８０を収容した状態では、図６に示すように、第１のインタークーラ１３ａでは、クーラネスト８０を挟んで上下に配置した封止手段１３ａ１、１３ａ２および隔壁１０ｂ１により、インタークーラ入口流路６１ａとインタークーラ出口流路６１ｂに区画される。これにより、初段圧縮機７１の吐出管１２ａを経過した高圧ガスは、インタークーラ入口流路６１ａからクーラネスト８２を経てインタークーラ出口流路６１ｂまで、一方向に流れることができる。

同様に、第２のインタークーラ１３ｂでは、クーラネスト８０を挟んで上下に配置した封止手段１３ｂ１、１３ｂ２および隔壁１０ｂ１、１０ｂ２により、インタークーラ入口流路６２ａとインタークーラ出口流路６２ｂに、アフタークーラ１３ｃでは、クーラネスト８０を挟んで上下に配置した封止手段１３ｃ１、１３ｃ２および隔壁１０ｂ２により、アフタークーラ入口流路６３ａとアフタークーラ出口流路６３ｂに区画される。

すなわち、吸込ガス配管１４から吸込まれたガスは、初段圧縮機７１の羽根車１ａで昇圧されて高温になる。初段圧縮機７１の羽根車１ａから吐出された高温のガスは、その後第１のインタークーラ１３ａの入口流路６１ａに導かれる。そして、クーラネスト８０の銅管９４内を流れる冷却水と熱交換して冷却され、低温のガスになる。冷却され低温になったガスは、第１のインタークーラ１３ａの出口流路６１ｂから接続ガス配管１７を経て、２段圧縮機７２の羽根車１ｂに吸込まれる。

２段圧縮機７２の羽根車１ｂで圧縮された高温のガスは、２段圧縮機７２から吐出され、第２のインタークーラ１３ｂの入口流路６２ａに導かれる。そして、第２のインタークーラ１３ｂ内に収容されたクーラネスト８０の銅管９４内を流れる冷却水と熱交換して冷却され、低温になる。低温になったガスは、第２のインタークーラ１３ｂの出口流路６２ｂから接続ガス配管１８を経て、３段圧縮機７３の羽根車１ｃに吸込まれる。

３段圧縮機７３の羽根車１ｃで圧縮され高温となったガスは３段圧縮機７３から吐出され、アフタークーラ１３ｃの入口流路６３ａに導かれる。アフタークーラ１３ｃ内に収容されたクーラネスト８０の銅管９４内を流れる冷却水で冷却され低温になる。低温になったガスは、アフタークーラ１３ｃの出口流路６３ｂから吐出ガス配管１９を経て、需要元へ供給される。

なお、図６および図７に示すように、オイルクーラ３５への潤滑油配管３４および冷却水配管３２ａ、３２ｂを、一体ケーシング１０の壁面に一体的に形成している。すなわち、一体ケーシング１０を構成するインタークーラ１３ａの側壁及びアフタークーラ１３ｃの側壁を厚くし、その側壁に貫通穴を形成することにより、各クーラ１３ａ〜１３ｃに平行な流路を形成し、加工および組み立ての簡素化と、オイルクーラ３５周りの構造の小型化を図っている。

ところで、各クーラ１３ａ〜１３ｃ内の圧縮空気は、銅管９４内を流れる低温の冷却水と熱交換すると、水分が凝縮して液体のドレーンを発生する。このドレーンを各クーラ１３ａ〜１３ｃから排出するために、図６(ｂ)および図１１に示すように、各クーラ１３ａ〜１３ｃの出口流路６１ｂ、６２ｂ、６３ｂの底面に、傾斜面２８ｂが形成されている。図１１に示すように、傾斜面は奥側で高く、前側で低くなっている。そして、クーラネスト８０のフランジプレート８１が取り付けられる面の背面側には、ドレーンを溜める窪み２８ａが形成されている。この窪み２８ａには、ドレーン配管２９が接続されている。ドレーン配管２９には、開閉弁２６およびサイレンサ２７が取り付けられている(図１参照)。これにより、多段遠心圧縮機１００の前面側からドレーンを排出可能であり、日常点検時のドレーン操作が容易になっている。

以上示したように本実施例では、各段圧縮機で圧縮され高温となったガスを、第１、第２インタークーラおよびアフタークーラが一体化された下ケーシングに導き、この下ケーシングに第１、第２インタークーラ及びアフタークーラを並べて配置している。そして、第１段圧縮機の吐出空気と第２段圧縮機の吐出ガスを、下ケーシングの隔壁を挟んで隣り合わせの区画に導き、第２インタークーラで冷却され低温になったガスと、アフタークーラで冷却され低温になったガスとを、下ケーシングの隔壁を挟んで隣り合わせの区画に導いている。

これにより、隔壁を挟んで両側の区画を共に冷、または共に暖とすることができ、高温のガスの熱が鋳物の各壁に伝わり低温のガスを加熱する恐れを回避できる。したがって、クーラで冷却されたガスが次段圧縮機に流入する際に、冷却ガスが他段の圧縮機で発生した熱により加熱されることがなく、各段圧縮機の動力を低減でき、多段圧縮機の効率が高くなる。

本発明に係る多段遠心圧縮機１００の他の実施例を、図９及び図１０を用いて説明する。図９は、図６に対応する図であり、図１０は図７に対応する図である。本実施例が上記実施例と異なるのは、アフタークーラ１３ｃの吐出側と吸込み側の位置を、下ケーシングの幅方向で逆方向に配置したことにある。この場合、第２インタークーラ１５ｂで冷却された冷却ガスに、第３段圧縮機７３から吐出されるガスの熱が隔壁１０ｂ２から伝わる恐れがあるが、ケーシングと別体化していた潤滑油配管３９の代わりに、一体化配管（潤滑油流路）３３とすることができるので、多段遠心圧縮機の配管系統が簡素化し、多段遠心圧縮機をコンパクト化できる。なおこの場合でも、第１インタークーラ１５ａで冷却されたガスは、他段の圧縮機からの吐出ガスで加熱される恐れはないので、初段、２段圧縮機へは低温のガスを供給可能であり、多段遠心圧縮機の効率が向上する。さらに、潤滑油配管３４をケーシングと一体化できるので、配管の簡素化、配管工事の工数低減等の利点もある。

以上説明したように、本発明の各実施例によれば、高温のガスが流通する第１のインタークーラ１３ａの入口流路６１ａと第２のインタークーラ１３ｂの入口流路６２ａが隣り合う配置であり、低温のガスが流通する第１のインタークーラ１３ａの出口流路６１ｂが、高温のガスが流通する第２のインタークーラ１３ｂの入口流路６２ａと離れて配置されているので、第１のインタークーラ１３ａの出口流路６１ｂを流通する低温のガスが第２のインタークーラ１３ｂの入口流路６２ａによって、加熱されることがない。また、低温のガスが流通する第２のインタークーラ１３ｂの出口流路６２ｂが、高温のガスが流通する第１のインタークーラ１３ａの入口流路６１ａと離れて配置されているので、第２のインタークーラ１３ｂの出口流路６２ｂを流通する低温のガスが第１のインタークーラ１３ａの入口流路６１ａによって、加熱されることがない。

その結果、本発明の多段遠心圧縮機１００では、初段、２段圧縮機の羽根車に低温のガスを供給可能なので、初段、２段圧縮機の動力を増加させることがなく、多段遠心圧縮機が高効率になる。

さらに、オイルクーラ用一体化冷却水給水流路３２ａと、第１のインタークーラ１３ａの出口流路６１ｂが隣り合う構造としているため、オイルクーラ用一体化冷却水給水流路３２ａを流通する冷却水が、高温ガスの熱により加熱されることもなくなり、オイルクーラの冷却性能を低下させることがなく、多段遠心圧縮機１００の信頼性が確保される。

１ａ〜１ｃ…羽根車、２…(平行歯車)増速機部、２ａ…ギヤケース油溜り、３…原動機（モータ）、５…カップリング、６…入力軸、７…（第１の）出力軸、８…（第２の）出力軸、１０…一体ケーシング、１０ａ…上ケーシング、１０ｂ…下ケーシング、１０ｂ１、１０ｂ２…隔壁、１２ａ〜１２ｃ…吐出管、１３ａ…（第１の）インタークーラ、１３ａ１、１３ａ２…封止手段、１３ｂ…（第２の）インタークーラ、１３ｂ１、１３ｂ２…封止手段、１３ｃ…アフタークーラ、１３ｃ１、１３ｃ２…封止手段、１４…吸込ガス配管、１５…クーラ部、１６ａ…初段ケーシング、１６ｂ…２段ケーシング、１６ｃ…３段ケーシング、１７、１８…接続ガス配管、１９…吐出ガス配管、２０…ブルギア、２１、２２…ピニオン、２４…主潤滑油ポンプ、２４ａ…主潤滑油ポンプ入口部、２４ｂ…主潤滑油ポンプ出口部、２６…開閉弁、２７…サイレンサ、２８ａ…窪み、２８ｂ…傾斜面、２９…ドレーン配管、３０…冷却水給水配管、３０ａ、３０ｂ…インタークーラ冷却水給水配管、３０ｃ…アフタークーラ冷却水給水配管、３０ｄ…オイルクーラ冷却水給水配管、３１…冷却水排水配管、３１ａ、３１ｂ…インタークーラ冷却水排水配管、３１ｃ…アフタークーラ冷却水排水配管、３１ｄ…オイルクーラ冷却水排水配管、３２ａ…オイルクーラ用一体化冷却水給水流路、３２ｂ…オイルクーラ用一体化冷却水排水流路、３３…一体化潤滑油流路、３３ａ…入口部、３３ｂ…出口部、３４…一体化潤滑油流路、３４ａ…入口部、３４ｂ…出口部、３５…オイルクーラ、３５ａ…オイルクーラ用冷却水給水配管、３５ｂ…オイルクーラ用冷却水排水配管、３６…オイルタンク、３７…排油配管、３８…補助潤滑油ポンプ、３９…潤滑油配管、４１…オイルタンク取付け配管、４２…分岐部、４３…補助潤滑油ポンプ用配管、４４…主潤滑油ポンプ供給配管、４５…主潤滑油ポンプ吐出配管、４６…増速機潤滑用配管、４７…オイルフィルタ、４８…温度調整弁、４９…オイルクーラ用潤滑油供給配管、５０…入口部、５１…出口部、６１ａ…インタークーラ入口流路、６１ｂ…インタークーラ出口流路、６２ａ…インタークーラ入口流路、６２ｂ…インタークーラ出口流路、６３ａ…アフタークーラ入口流路、６３ｂ…アフタークーラ出口流路、７１…初段圧縮機、７２…２段圧縮機、７３…３段圧縮機、７９…フィン、８０…クーラネスト、８１…フランジプレート、８２…ゴム封止手段、８３ａ…突起部、８３ｂ…溝部、８４…押え板、８５…ガイド部、８６…前側ヘッダ、８７…後ろ側ヘッダ、８８…フランジ接続部、８９…ボルト穴、９１ａ、９１ｂ…ターン部、９２ａ…吐出部、９２ｂ…吸込み部、９３…ターン部、９４…銅管、９５ａ、９５ｂ…隔壁、１００…多段遠心圧縮機。

Claims (5)

1. 平行歯車減速機部を挟んで複数段の圧縮機部が形成された上部と、各段圧縮機部に設けられ各段圧縮機部で圧縮され高温になった吐出ガスを冷却するクーラが配置された下部とを鋳物一体化した一体ケーシングを有する多段遠心圧縮機であって、前記各段圧縮機部に設けたクーラは、その長手方向を同一方向にして初段側から最終段側の順に並べて配置されており、同一のクーラにおける各段圧縮機からの吐出ガスの入口と冷却後の圧縮ガスの出口の配置は、前記クーラの並び方向において異なっており、隣接するクーラにおける各段圧縮機からの吐出ガスの入口と冷却後の圧縮ガスの出口の配置は、前記クーラの並び方向において、入口同士または出口同士を隣り合わせていることを特徴とする多段遠心圧縮機。
2. 前記多段遠心圧縮機は３段の圧縮機から構成されており、複数の前記クーラは初段圧縮機の下流に配置される第１のインタークーラと、２段目圧縮機の下流に配置される第２インタークーラと、３段目圧縮機の下流に配置されるアフタークーラとを有しており、第１のインタークーラ、第２のインタークーラ、アフタークーラの順に長手方向を合わせて並べて配置されていることを特徴とする請求項１に記載の多段遠心圧縮機。
3. 各前記クーラは、クーラネストとこのクーラネストを前記一体ケーシングに保持するための保持手段とを有し、前記保持手段は前記一体ケーシング内部のクーラネスト保持空間を仕切って吐出ガスの入口側と冷却ガスの出口側とを区画することを特徴とする請求項２に記載の多段遠心圧縮機。
4. 前記平行歯車増速機部が有する２本のピニオン軸の一方の軸の一端側に初段羽根車を、この同じ軸の他端側に２段目羽根車を、前記ピニオン軸の他方の軸の一端部に３段目羽根車を取り付け、前記初段羽根車と前記３段羽根車を前記平行歯車増速機部の反駆動機側に、前記２段目羽根車を前記平行歯車増速機部の駆動機側に配置したことを特徴とする請求項３に記載の多段遠心圧縮機。
5. 前記第１のインタークーラを形成する前記一体ケーシングの側部壁面に複数の貫通穴を設け、この複数の貫通穴を潤滑油を冷却するオイルクーラへの冷却水流路としたことを特徴とする請求項２に記載の多段遠心圧縮機。

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