JP2022130283A - 圧縮機モジュール、圧縮機モジュールの設計方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ガスクーラの冷却性能を維持しながら小型化を図ることができる圧縮機モジュール、圧縮機モジュールの設計方法を提供する。【解決手段】圧縮機モジュールは、圧縮機と、該圧縮機から吐出されたガスを冷却する高圧ガスクーラと、を備え、高圧ガスクーラは、複数のガスクーラ分割体を有し、各ガスクーラ分割体は、水平方向に延びる円筒容器状をなしてガスが導入される高圧ケーシング、及び、該高圧ケーシング内に設けられて高圧ケーシングの中心軸線に直交する一方向に通過するガスを冷却する高圧熱交換部をそれぞれ有し、各ガスクーラ分割体は、互いの高圧ケーシングの中心軸線が平行となるように並設されており、ガスが各ガスクーラ分割体を順次流通するように構成されている。【選択図】図５

Description

本開示は、圧縮機モジュール、圧縮機モジュールの設計方法に関する。

例えば特許文献１には、ガスを圧縮する圧縮機、圧縮機が圧縮したガスを冷却するガスクーラ、圧縮機を駆動させるための駆動部、及びその他の機器を一体に設けた圧縮機モジュールが開示されている。このような構成により圧縮機モジュール全体としてコンパクトにできるというメリットがある。

特開２０１３－６０８８２号公報

ところで、上記圧縮機モジュールでは、ガスクーラのさらなる小型化が望まれている。この場合であってもガスクーラによるガスの冷却性能を確保できることが好ましい。

本開示は上記課題を解決するためになされたものであって、ガスクーラの冷却性能を維持しながら小型化を図ることができる圧縮機モジュール、圧縮機モジュールの設計方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本開示に係る圧縮機モジュールは、圧縮機と、該圧縮機から吐出されたガスを冷却する高圧ガスクーラと、を備え、前記高圧ガスクーラは、複数のガスクーラ分割体を有し、各前記ガスクーラ分割体は、水平方向に延びる円筒容器状をなして前記ガスが導入される高圧ケーシング、及び、該高圧ケーシング内に設けられて前記高圧ケーシングの中心軸線に直交する一方向に通過するガスを冷却する高圧熱交換部をそれぞれ有し、各前記ガスクーラ分割体は、互いの前記高圧ケーシングの中心軸線が平行となるように並設されており、前記ガスが各前記ガスクーラ分割体を順次流通するように構成されている。

本開示によれば、ガスクーラの冷却性能を維持しながら全体として小型化を図ることができる。

本開示の実施形態に係る圧縮機モジュールの斜視図である。 本開示の実施形態に係る圧縮機モジュールにおける低圧ガスクーラの平面図である。 本開示の実施形態に係る圧縮機モジュールにおける低圧ガスクーラの横断面図である。 本開示の実施形態に係る圧縮機モジュールにおける高圧ガスクーラの平面図である。図４ではカバーの記載は省略している。 本開示の実施形態に係る圧縮機モジュールにおける高圧ガスクーラの横断面図である。 本開示の実施形態の変形例に係る圧縮機モジュールの斜視図である。 本開示の実施形態の変形例に係るケーシングのＤ／Ｌを示す図である。 縦軸を圧縮機モジュールの重量、横軸をＤ／Ｌとしたグラフである。

以下、本発明の実施の形態について図１～図５を参照して詳細を説明する。実施形態に係る圧縮機モジュール１は、図１に示すように、ベース１０、圧縮機２０、低圧ガスクーラ３０及び高圧ガスクーラ４０を備えている。

＜ベース＞
ベース１０は、圧縮機モジュール１の各機器をモジュール化するための部材である。各機器がベース１０に搭載されることで各機器が全体として一体化された圧縮機モジュール１が実現される。
本実施形態のベース１０は、直方体の各辺に沿って延びる梁及び柱から構成されたフレーム状をなしている。フレームの辺は、上下方向Ｈと、該上下方向Ｈに直交する水平二方向である前後方向Ｄ及び幅方向Ｗに延びている。前後方向Ｄと幅方向Ｗとは互いに直交している。

＜圧縮機＞
圧縮機２０はフレーム状をなすベース１０の上部に搭載されている。圧縮機２０は、例えばモータやタービン等の駆動部によって回転駆動されることでガスを圧縮して吐出する。本実施形態の圧縮機２０は、複数の圧縮段を有している。即ち、圧縮機２０は、外部から導入されるガスを第一段目として圧縮する低圧段２１と、低圧段２１から吐出されたガスをさらに圧縮する二段目としての高圧段２２を有している。

＜低圧ガスクーラ＞
図１に示すように、低圧ガスクーラ３０は、フレーム状をなすベース１０の内側に設置されている。低圧ガスクーラ３０は、圧縮機モジュール１の前後方向Ｄに延びるように、かつ、圧縮機モジュール１の幅方向Ｗ一方側の偏った位置に配置されている。

低圧ガスクーラ３０は、圧縮機２０の低圧段２１から吐出された低圧ガスを冷却する。低圧ガスクーラ３０によって冷却された低圧ガスは、圧縮機２０の高圧段２２に供給される。即ち、低圧ガスクーラ３０は、ガスの流路における低圧段２１と高圧段２２との間に設けられており、これら低圧段２１と高圧段２２とに、図示しない配管によって接続されている。

低圧ガスクーラ３０は、詳しくは図２及び図３に示すように、低圧ケーシング３１及び低圧熱交換部３６を備えている。

＜低圧ケーシング＞
低圧ケーシング３１は、圧縮機２０の低圧段２１が吐出した低圧ガスが導入される円筒容器状をなしている。低圧ケーシング３１は、低圧円筒部３２、一対の低圧蓋部３３、低圧ガス入口部３４及び低圧ガス出口部３５を有している。
低圧円筒部３２は、前後方向Ｄに延びる中心軸線Ｏ１を有する円筒形状をなしている。低圧円筒部３２の径方向の厚さは一様とされている。一対の低圧蓋部３３は、低圧円筒部３２における前後方向両側の開口を閉塞するように設けられている。低圧円筒部３２及び低圧蓋部３３によって区画される内部の空間を低圧ガスが流通する。低圧ガスの圧力に耐え得るように、低圧円筒部３２及び低圧蓋部３３は気密液密に固定一体化されている。

低圧ガス入口部３４及び低圧ガス出口部３５は、低圧ケーシング３１における低圧円筒部３２の上部における前後方向Ｄ他方側寄りの位置に設けられている。低圧ガス入口部３４及び低圧ガス出口部３５は、低圧ケーシング３１内の空間を外部に連通させる。低圧ガス入口部３４と低圧ガス出口部３５は、圧縮機モジュール１の幅方向Ｗに並設されている。幅方向Ｗ一方側に低圧ガス入口部３４が設けられ、幅方向Ｗ他方側に低圧ガス出口部３５が設けられている。

低圧ガス入口部３４は、圧縮機２０の低圧段２１の吐出口と図示しない配管によって接続されている。低圧段２１から吐出される低圧ガスは、低圧ガス入口部３４を介して低圧ケーシング３１内に導入される。
低圧ガス出口部３５は、圧縮機２０の高圧段２２の吸込口と図示しない配管によって接続されている。低圧ケーシング３１内を流通した低圧ガスは、低圧ガス出口部３５を介して低圧ケーシング３１から排出され、次いで高圧段２２の吸込口に導入される。

＜低圧熱交換部＞
図３に示すように低圧熱交換部３６は、低圧ケーシング３１内の空間に設けられている。低圧熱交換部３６は、低圧ケーシング３１内に導入された低圧ガスを冷却する。低圧熱交換部３６は、前後方向Ｄに延びる多数の伝熱管からなる伝熱管群を有している。伝熱管内には、外部から供給される冷却水が流通する。低圧ケーシング３１に導入された低圧ガスは、低圧熱交換部３６の伝熱管群の間を通過することで冷却水と熱交換し、冷却される。

低圧熱交換部３６における低圧ケーシング３１の中心軸線Ｏ１に直交する断面形状は、幅方向Ｗ及び上下方向Ｈを一辺とする矩形状をなしている。
低圧熱交換部３６を通過する低圧ガスの流通方向は、低圧ケーシング３１の中心軸線Ｏ１に直交する一方向とされている。本実施形態では、低圧熱交換部３６を幅方向Ｗ一方側から他方側に向かって水平方向に低圧ガスが貫通するように通過する。即ち、断面矩形状をなす低圧熱交換部３６の上下一対の辺に沿って低圧ガスが流通する。
低圧熱交換部３６における低圧ガスの流通方向の長さＦ１は、低圧ケーシング３１の内径に応じて可能な限り大きく設定されている。

低圧熱交換部３６の上部と低圧ケーシング３１の内周面の頂部との間には、低圧ケーシング３１内の空間を低圧ガス入口部側と低圧ガス出口部側とに隔てるための仕切板３７が設けられている。これにより、低圧ガス入口部３４から低圧ケーシング３１内に導入された低圧ガスは、その全量が低圧熱交換部３６を通過する。
低圧熱交換部３６における低圧ガスの流通方向の下流側の端部、即ち、幅方向Ｗ他方側の端部には、低圧デミスタ３６ａが設けられている。これによって、低圧ガス中の水分が除去される。

＜高圧ガスクーラ＞
図１に示すように、高圧ガスクーラ４０は、低圧ガスクーラ同様、フレーム状をなすベース１０の内側に設置されている。高圧ガスクーラ４０は、低圧ガスクーラ３０の幅方向Ｗ他方側に隣接するように設けられている。

高圧ガスクーラ４０は、圧縮機２０の高圧段２２から吐出された高圧ガスを冷却する。即ち、高圧ガスクーラ４０は、図示しない配管によって高圧段２２の吐出口に接続されている。高圧ガスクーラ４０によって冷却された高圧ガスは次工程に送られる。

高圧ガスクーラ４０は、詳しくは図４及び図５に示すように、一対のガスクーラ分割体としての第一ガスクーラ分割体４０Ａ及び第二ガスクーラ分割体４０Ｂと、連結部４７とを有している。

第一ガスクーラ分割体４０Ａ及び第二ガスクーラ分割体４０Ｂは、それぞれがガスクーラとして機能する。第一ガスクーラ分割体４０Ａ及び第二ガスクーラ分割体４０Ｂは、それぞれが高圧ケーシング４１及び高圧熱交換部４６を有している。

＜高圧ケーシング＞
高圧ケーシング４１は、圧縮機２０の高圧段２２が吐出した高圧ガスが導入される円筒容器状をなしている。高圧ケーシング４１は、高圧円筒部４２、一対の高圧蓋部４３を有している。
高圧円筒部４２は、前後方向Ｄに延びる中心軸線Ｏ２、Ｏ３を有する円筒形状をなしている。高圧円筒部４２の径方向の厚さは一様とされており、低圧円筒部３２の厚さと同一とされている。一対の高圧蓋部４３は、高圧円筒部４２における前後方向両側の開口閉塞するように設けられている。高圧円筒部４２及び高圧蓋部４３によって区画される内部の空間を高圧ガスが流通する。高圧ガスの圧力に耐えうるように、高圧円筒部４２及び高圧蓋部４３は気密液密に固定一体化される。
第一ガスクーラ分割体４０Ａの高圧ケーシング４１と第二ガスクーラ分割体４０Ｂの高圧ケーシング４１とは、互いの中心軸線Ｏ２、Ｏ３を平行にした状態で圧縮機モジュール１の幅方向Ｗに並設されている。即ち、これら第一ガスクーラ分割体４０Ａと第二ガスクーラ分割体４０Ｂとの並設方向は幅方向Ｗに一致する。

第一ガスクーラ分割体４０Ａの高圧ケーシング４１における上部かつ前後方向Ｄ他方側寄りの部分には、高圧ガス入口部４４が設けられている。高圧ガス入口部４４は、第一ガスクーラ分割体４０Ａの高圧ケーシング４１内の空間を外部に連通させる。高圧ガス入口部４４は図示しない配管を通じて、圧縮機２０の高圧段２２の吐出口と接続されている。圧縮機２０の高圧段２２から吐出される高圧ガスは、高圧ガス入口部４４を介して第一ガスクーラ分割体４０Ａの当該高圧ケーシング４１内に導入される。

第二ガスクーラ分割体４０Ｂの高圧ケーシング４１における上部かつ前後方向Ｄ他方側寄りの部分には、高圧ガス出口部４５が設けられている。高圧ガス出口部４５は、第二ガスクーラ分割体４０Ｂの高圧ケーシング４１内の空間を外部に連通させる。第二ガスクーラ分割体４０Ｂの高圧ケーシング４１内の高圧ガスは、高圧ガス出口部４５を介して外部に排出される。

＜高圧熱交換部＞
図５に示すように高圧熱交換部４６は、第一ガスクーラ分割体４０Ａ及び第二ガスクーラ分割体４０Ｂのそれぞれの高圧ケーシング４１内の空間に設けられている。高圧熱交換部４６は、高圧ケーシング４１内に導入された高圧ガスを冷却する。高圧熱交換部４６は、前後方向Ｄに延びる多数の伝熱管からなる伝熱管群を有している。伝熱管群を構成する伝熱管内のそれぞれには、外部から供給される冷却水が流通する。高圧ケーシング４１に導入された高圧ガスは、高圧熱交換部４６の伝熱管群の間を通過することで冷却水と熱交換し、冷却される。

高圧熱交換部４６における高圧ケーシング４１の中心軸線Ｏ２、Ｏ３に直交する断面形状は、幅方向Ｗ及び上下方向Ｈを一辺とする矩形状をなしている。
高圧熱交換部４６を通過する高圧ガスの流通方向は、高圧ケーシング４１の中心軸線Ｏ２、Ｏ３に直交する一方向とされている。本実施形態では、高圧熱交換部４６を幅方向Ｗ一方側から他方側に向かって水平方向に高圧ガスが貫通するように通過する構成とされている。即ち、断面矩形状をなす高圧熱交換部４６の上下一対の辺に沿って高圧ガスが流通する。
高圧熱交換部４６における高圧ガスの流通方向の長さＦ２、Ｆ３は、高圧ケーシング４１の内径に応じて可能な限り大きく設定されている。

第一ガスクーラ分割体４０Ａと第二ガスクーラ分割体４０Ｂとは、連結部４７によって互い接続されている。連結部４７は、前後方向Ｄに離間して一対が設けられている。連結部４７は、第一ガスクーラ分割体４０Ａの高圧ケーシング４１と第二ガスクーラ分割体４０Ｂの高圧ケーシング４１とを幅方向Ｗに接続する直管状をなしている。連結部４７によって、第一ガスクーラ分割体４０Ａの高圧ケーシング４１内と第二ガスクーラ分割体４０Ｂの高圧ケーシング４１内とが幅方向Ｗに互いに連通している。これによって、第一ガスクーラ分割体４０Ａの高圧熱交換部４６を通過した高圧ガスの全量がそのまま連結部４７を介して第二ガスクーラ分割体４０Ｂの高圧熱交換部４６を通過するようになっている。

第二ガスクーラ分割体４０Ｂの高圧熱交換部４６における高圧ガスの流通方向の下流側の端部、即ち、幅方向Ｗ他方側の端部には、高圧デミスタ４６ａが設けられている。これによって、高圧ガス中の水分が除去される。

第一ガスクーラ分割体４０Ａ及び第二ガスクーラ分割体４０Ｂの上部には、互いの高圧ケーシング４１の上端同士にわたるように、かつ、前後方向Ｄにわたって延びるカバー４８が設けられている。
さらに、第一ガスクーラ分割体４０Ａと第二ガスクーラ分割体４０Ｂとは、同一の台板４９上に設置されている。
このように、第一ガスクーラ分割体４０Ａ及び第二ガスクーラ分割体４０Ｂが、連結部４７、カバー４８及び台板４９を介して一体化されることで、一の高圧ガスクーラ４０が構成されている。

＜低圧ガスクーラ及び高圧ガスクーラの寸法＞
ここで、図４に高圧ケーシング４１の中心軸線Ｏ２、Ｏ３方向（前後方向Ｄ）の長さＬ２は、図２に示す低圧ケーシング３１の中心軸線Ｏ１方向（前後方向Ｄ）の長さＬ１以下に設定されており、好ましくは長さＬ１よりも短く設定されている。即ち、高圧ケーシング４１の長さＬ２は、低圧ケーシング長さＬ１の１／４～３／４、好ましくは１／３～２／３、より好ましくは１／２程度に設定されている。

また、図５に示す高圧ケーシング４１の直径Ｒ２は、図３に示す低圧ケーシング３１の直径Ｒ１以下に設定されており、好ましくは直径Ｒ１より小さく設定されている。
さらに、図５に示す各高圧熱交換部４６の高圧ガスの流通方向の長さＦ２、Ｆ３は、図３に示す低圧熱交換部３６の低圧ガスの流通方向の長さＦ１よりも小さく設定されている。一方で、高圧ガスクーラ４０における高圧熱交換部４６の高圧ガスの流通方向の寸法の総和（Ｆ２＋Ｆ３）は、低圧熱交換部３６の低圧ガスの流通方向の長さＦ１以上とされている。

＜作用効果＞
以上のような構成の圧縮機モジュール１では、外部から圧縮機２０に導入されたガスは低圧段２１で圧縮されて低圧ガスとして吐出される、この低圧ガスは、低圧ガスクーラ３０に導入され冷却される。即ち、低圧ガスクーラ３０の低圧ケーシング３１に導入された低圧ガスは、低圧熱交換部３６を幅方向Ｗ一方側から他方側に向かって一方向に通過し、この過程で熱交換が行われることで適正な温度まで冷却される。冷却された低圧ガスは、低圧ケーシング３１内から排出され、次いで圧縮機２０の高圧段２２で圧縮されて高圧ガスとなる。高圧段２２から吐出された高圧ガスは、高圧ガスクーラ４０の第一ガスクーラ分割体４０Ａ、第二ガスクーラ分割体４０Ｂに順次導入されて冷却される。

即ち、高圧ガスクーラ４０の第一ガスクーラ分割体４０Ａに導入された高圧ガスは、第一ガスクーラ分割体４０Ａの高圧ケーシング４１内の高圧熱交換部４６を幅方向Ｗ一方側から他方側に向かって一方向に通過し、この過程で第一段目の熱交換が行われ冷却される。次いで高圧ガスは、連結部４７を介してそのまま一方向に流通して第二ガスクーラ分割体４０Ｂの高圧ケーシング４１に導入される。そして、当該高圧ケーシング４１内の高圧熱交換部４６を幅方向Ｗ一方側から他方側に向かって一方向に通過し、この過程で第二段目の熱交換が行われ、適正な温度まで冷却される。そして、このように冷却された高圧ガスは次工程に送られる。

以上のように本実施形態によれば、高圧ガスクーラ４０は、第一ガスクーラ分割体４０Ａと第二ガスクーラ分割体４０Ｂとに分割された構成をなしている。そのため、例えば低圧ガスクーラ３０のように一の低圧ケーシング３１のみから構成する場合に比べて、各高圧ケーシング４１の直径を小さくすることができる。そして、このような高圧ケーシング４１を水平方向に並設することによって高圧ガスクーラ４０全体としての上下方向Ｈの寸法を小さくすることができる。

これにより、圧縮機モジュール１内で新たにスペースを形成することができ、各機器の設置の自由度を向上させることができる。また、圧縮機モジュール１全体としてのコンパクト化を図ることも可能となる。さらに、コンパクト化によって製造コストの低減を図ることもできる。高圧ケーシング４１の直径が小さくなった分だけ、高圧ケーシング４１のメンテナンス性を向上さえることもできる。

ここでガスクーラの冷却性能は、熱交換部におけるガスの流通方向の長さが長いほど向上する。即ち、熱交換部におけるガスの流通方向の寸法が長ければ、ガスと冷却水との熱交換領域が増加するため、より効果的にガスを冷却することができる。本実施形態では、高圧ガスクーラ４０を第一ガスクーラ分割体４０Ａ、第二ガスクーラ分割体４０Ｂに分割した構成としながらも、各高圧熱交換部４６のガス流通方向の長さの総和（Ｆ２＋Ｆ３）は大きく確保することができる。そのため、冷却性能を維持することができる。

また、高圧ガスは、幅方向Ｗに並設された第一ガスクーラ分割体４０Ａ及び第二ガスクーラ分割体４０Ｂの高圧熱交換部４６を同一の一方向に流通する構成とされている。そして、連結部４７もまた、これら第一ガスクーラ分割体４０Ａ及び第二ガスクーラ分割体４０Ｂの間で同一の一方向に高圧ガスが流通する。そのため、連結部４７の取り回しが容易となり、高圧ガスクーラ４０全体としてのコンパクト化を図ることができる。さらに、高圧ガスクーラ４０内で高圧ガスの流通方向が不用意に変化しないことから、圧損を低減させることもできる。

さらに本実施形態では、圧縮機２０の低圧段２１から吐出される低圧ガスを、複数に分割された構成ではない一の低圧ケーシング３１からなる低圧ガスクーラ３０によって冷却する。一方で、圧縮機２０の高圧段２２から吐出されるガスを、第一ガスクーラ分割体４０Ａ及び第二ガスクーラ分割体４０Ｂに分割された構成の高圧ガスクーラ４０によって冷却する。これによって、ガスの体積流量とガスクーラの大きさのバランスを取りながら、圧縮機モジュール１全体としてコンパクト化を図ることができる。

ここで、低圧段２１から吐出されるガスは体積流量が大きいため、低圧ケーシング３１の中心軸線Ｏ１方向の長さを長くして低圧ガスの流路断面積を確保する必要がある。一方で高圧段２２から吐出される高圧ガスは体積流量が小さいため、当該高圧ガスの流路断面積は低圧ケーシング３１ほど確保する必要ない。そのため、高圧ガスの体積流量に応じて高圧ケーシング４１の中心軸線Ｏ２、Ｏ３方向の長さを不都合なく短くすることができる。これにより、低圧ガスクーラ３０による低圧ガスの冷却、高圧ガスクーラ４０による高圧ガスクーラ４０の冷却を十分に行いながら、圧縮機モジュール１全体してのコンパクト化を図ることができる。特に本実施形態では、高圧ガスクーラ４０の後方に大きなスペースを得ることができるため、レイアウトの自由度を向上させることができる。

＜その他の実施形態＞
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこれに限定されることなく、その発明の技術的思想を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、実施形態では高圧ガスクーラ４０を第一ガスクーラ分割体４０Ａ、第二ガスクーラ分割体４０Ｂの二つのガスクーラ分割体から構成する例について説明したが、これに限定されることはない。高圧ガスクーラ４０を、３つ以上のガスクーラ分割体で構成してもよい。

さらに、第一ガスクーラ分割体４０Ａ及び第二ガスクーラ分割体４０Ｂの高圧熱交換部４６を通過する高圧ガスのガス流通方向は必ずしも同一でなくてよく。互いに異なる一方向を流通する構成であってもよい。３つ以上のガスクーラ分割体で構成した場合も同様である。

また、第一ガスクーラ分割体４０Ａと第二ガスクーラ分割体４０Ｂとは水平方向に並設されていなくともよく、上下方向Ｈや上下斜め方向に並設されていてもよい。３つ以上のガスクーラ分割体で構成した場合も同様である。

以下、第一ガスクーラ分割体と第二ガスクーラ分割体とを上下方向Ｈに並設する場合の変形例及び圧縮機モジュールの設計方法を図面に基づき説明する。なお、この変形例の圧縮機モジュールは、上述した実施形態の圧縮機モジュールと高圧ガスクーラの構成が異なるだけであるため、実施形態と同一部分に同一符号を付して、重複する説明を省略する。

図６に示すように、本開示の実施形態の変形例における圧縮機モジュール１０１は、ベース１０、圧縮機２０、低圧ガスクーラ３０及び高圧ガスクーラ１４０を備えている。
ベース１０は、上述した実施形態と同様に、直方体の各辺に沿って延びる梁及び柱から構成されたフレーム状をなしている。言い換えれば、この変形例のベース１０は、直方体の枠をなしている。

圧縮機２０は、上述した実施形態の圧縮機２０と同様の構成であり、複数の圧縮段として低圧段２１と高圧段２２とを有している。低圧段２１は、圧縮機２０の外部から導入されたガスを圧縮し、高圧段２２は、低圧ガスクーラ３０から導入されたガスを圧縮する。

圧縮機２０は、ベース１０の上部に搭載されている。言い換えれば、圧縮機２０の下方にベース１０が配置されており、ベース１０が圧縮機２０を下方から支持している。そして、この圧縮機２０は、ベース１０の上部のうち幅方向Ｗ一方側の偏った位置に配置されている。また、この変形例の圧縮機２０は、平面視でベース１０の枠内に配置されている。なお、前後方向Ｄにおける圧縮機２０の配置は、図６に示す配置に限られない。

低圧ガスクーラ３０は、圧縮機２０の低圧段２１から吐出された低圧ガスを冷却する。この低圧ガスクーラ３０によって冷却された低圧ガスは、圧縮機２０の高圧段２２に導入される。この変形例の低圧ガスクーラ３０も上述した実施形態の低圧ガスクーラ３０と同様の構成であり、ベース１０の内側に設置されている。具体的には、低圧ガスクーラ３０は、ベース１０の枠よりも内側に設置された状態で、ベース１０に固定されている。低圧ガスクーラ３０は、ベース１０の内側のうち幅方向Ｗ一方側の偏った位置に配置され、前後方向Ｄに延びている。これにより、低圧ガスクーラ３０は、圧縮機２０の鉛直下方に配置される。低圧ガスクーラ３０は、低圧ケーシング３１及び低圧熱交換部３６（図３参照）を備えている。

高圧ガスクーラ１４０は、圧縮機２０の高圧段２２から吐出された高圧ガスを冷却する。高圧ガスクーラ１４０は、平面視でベース１０の枠内となる位置に設置されている。高圧ガスクーラ１４０は、第一ガスクーラ分割体１４０Ａと第二ガスクーラ分割体１４０Ｂと、連結部１４７と、を備えている。第一ガスクーラ分割体１４０Ａは、上述した第一実施形態の第一ガスクーラ分割体４０Ａと中心軸線Ｏ２を中心とした周方向の向きが異なるだけである。第二ガスクーラ分割体１４０Ｂは、上述した第一実施形態の第二ガスクーラ分割体４０Ｂと、設置される位置及び中心軸線Ｏ３を中心とした周方向の向きが異なるだけである。第一ガスクーラ分割体１４０Ａ及び第二ガスクーラ分割体１４０Ｂは、それぞれ高圧ケーシング４１及び高圧熱交換部４６（図５参照）を有している。

第一ガスクーラ分割体１４０Ａの高圧ケーシング４１と第二ガスクーラ分割体１４０Ｂの高圧ケーシング４１とは、上下方向Ｈに並設されている。より具体的には、第一ガスクーラ分割体１４０Ａの中心軸線Ｏ２と、第二ガスクーラ分割体１４０Ｂの中心軸線Ｏ３とが、平行に前後方向Ｄに延びている。そして、この変形例で例示する第一ガスクーラ分割体１４０Ａの高圧ケーシング４１と第二ガスクーラ分割体１４０Ｂの高圧ケーシング４１とのそれぞれの幅方向Ｗの位置は、同一位置となっている。言い換えれば、中心軸線Ｏ２の鉛直上方に中心軸線Ｏ３が位置している。なお、中心軸線Ｏ３の位置は、中心軸線Ｏ２の鉛直上方に限られず、例えば、幅方向Ｗにずれた位置であってもよい。

この変形例における第一ガスクーラ分割体１４０Ａの高圧ガス入口部４４（図５参照）は、高圧ガス入口部４４に接続される配管と第二ガスクーラ分割体１４０Ｂとが干渉しないように、例えば、幅方向Ｗ一方側（図６中、右上側）を向いて開口している。また、この変形例における第二ガスクーラ分割体１４０Ｂの高圧ガス出口部４５は、例えば、圧縮機モジュール１０１全体の上下方向Ｈの寸法が増加しないように、高圧ガス入口部４４と同じく幅方向Ｗ一方側を向いて開口している。

連結部１４７は、前後方向Ｄに離間して一対が設けられている。連結部１４７は、第一ガスクーラ分割体１４０Ａの高圧ケーシング４１と第二ガスクーラ分割体１４０Ｂの高圧ケーシング４１とを上下方向Ｈに接続している。連結部１４７によって、第一ガスクーラ分割体１４０Ａの高圧ケーシング４１の内部空間と第二ガスクーラ分割体１４０Ｂの高圧ケーシング４１の内部空間とが連通されている。

これにより、上述した実施形態と同様に、第一ガスクーラ分割体１４０Ａの高圧熱交換部４６を通過した高圧ガスは、連結部１４７を介して第二ガスクーラ分割体１４０Ｂの高圧熱交換部４６を通過する。この変形例の高圧熱交換部４６を通過する高圧ガスの流通方向は、高圧ケーシング４１の中心軸線Ｏ２，Ｏ３に直交する一方向とされている。この変形例では、上下方向Ｈの一方側（下方）から他方側（上方）に向かって高圧ガスが貫通するように通過する。

上述した実施形態と同様に、この変形例における第一ガスクーラ分割体１４０Ａの中心軸線Ｏ２方向の長さは、第二ガスクーラ分割体１４０Ｂの中心軸線Ｏ３方向の長さと同一の長さＬ２（図４参照）である。ここで、上記の長さＬ２は、低圧ガスクーラ３０の中心軸線Ｏ１方向の長さＬ１以下であってもよい。また、長さＬ２は、長さＬ１よりも短くてもよく、例えば、長さＬ２は、長さＬ１の１／４～３／４の長さとしてもよい。さらに、長さＬ２は、長さＬ１の１／３～２／３の長さとすることもできる。なお、この変形例の長さＬ２は、長さＬ１の１／２程度に設定されている。

さらに、上述した実施形態と同様に、この変形例では、高圧ガスクーラ１４０の備える高圧ケーシング４１の直径Ｒ２（図４参照）が、低圧ガスクーラ３０の備える低圧ケーシング３１の直径Ｒ１（図２参照）よりも小さい。また、高圧ガスクーラ１４０における各高圧熱交換部４６の高圧ガスの流通方向の長さＦ２，Ｆ３（図５参照）は、低圧ガスクーラ３０における低圧熱交換部３６の低圧ガスの流通方向の長さＦ１（図３参照）よりも小さい。そして、高圧ガスクーラ１４０における高圧熱交換部４６の高圧ガスの流通方向の寸法の総和（Ｆ２＋Ｆ３）は、低圧熱交換部３６の低圧ガスの流通方向の長さＦ１以上とされている。

図７は、本開示の実施形態の変形例におけるケーシングのＤ／Ｌを示す図である。図８は、縦軸を圧縮機モジュールの重量、横軸をＤ／Ｌとしたグラフである。

図７に示すように、例えば、円筒容器状をなす高圧ケーシング（ケーシング）４１の直径をＤ１、高圧ケーシング４１の長さをＬ１とする。同様に、円筒状をなす低圧ケーシング（ケーシング）３１の直径をＤ２、低圧ケーシング３１の長さをＬ２とする。
この変形例における第一ガスクーラ分割体１４０Ａの高圧ケーシング４１、及び第二ガスクーラ分割体１４０Ｂの高圧ケーシング４１のＤ／ＬであるＤ１／Ｌ１の値は、何れも０．４～０．７となっている。さらに、低圧ガスクーラ３０の低圧ケーシング３１のＤ／ＬであるＤ２／Ｌ２は、０．４～０．７となっている。

図８に示すように、円筒容器状をなすケーシングを有したガスクーラのＤ／Ｌが０．４～０．７よりも大きくなるにつれて、圧縮機モジュール１０１の全体重量が増加すると共に、その増加率も徐々に大きくなる（図８中、右側の矢印参照）。ここで、同一の容積を確保したうえで、Ｄ／Ｌが大きくなるということは、ガスクーラの直径が大きくなることを意味する。この場合、ベース１０全体の幅方向Ｗの寸法及び上下方向Ｈの寸法が大きくなってしまう。そのため、圧縮機２０を下方から支持するベース１０に変形が生じる可能性が有り、より剛性の高い部材をベース１０に用いる必要があるため、ベース１０の重量が増加してしまう。

同様に、円筒容器状をなすケーシングを有したガスクーラのＤ／Ｌが０．４～０．７よりも小さくなるにつれて、圧縮機モジュール１０１の全体重量が増加すると共に、その増加率も徐々に大きくなる（図８中、左側の矢印参照）。これは、上記Ｄ／Ｌが大きくなる場合と反対に、ガスクーラの長さが増加することを意味する。この場合、熱交換部（低圧熱交換部３６、高圧熱交換部４６）の伝熱管の長さが増加して、ガスクーラの重量が増加してしまう。
つまり、ガスクーラのＤ／Ｌを０．４～０．７とすることで、圧縮機モジュール１０１の重量増加を抑制することが可能となる。なお、図８では、圧縮機モジュール１０１の重量が最も低くなるＤ／Ｌが０．４～０．７の中央値となっている場合を例示しているが、圧縮機モジュール１０１の重量が最も低くなるＤ／Ｌは、０．４～０．７の中央値に限られるものではない。

＜変形例の作用効果＞
上記変形例の圧縮機モジュール１０１では、第一ガスクーラ分割体１４０Ａと第二ガスクーラ分割体１４０Ｂとが、互いの高圧ケーシング４１の中心軸線Ｏ２，Ｏ３が平行となるように並設され、且つ、第二ガスクーラ分割体１４０Ｂが、第一ガスクーラ分割体１４０Ａの上方に配置されている。そして、高圧段２２から吐出されたガスが、第一ガスクーラ分割体１４０Ａと第二ガスクーラ分割体１４０Ｂとを順次流通する。
このようにすることで、上述した実施形態の圧縮機モジュール１０１の作用効果に加えて、第二ガスクーラ分割体１４０Ｂの直径Ｒ２の分だけ圧縮機モジュール１０１の幅方向Ｗの寸法を低減できる。さらに、ベース１０の上部には、低圧ガスクーラ３０の直径Ｒ１よりも小さい直径Ｒ２を有した第二ガスクーラ分割体１４０Ｂが搭載されているので、圧縮機モジュール１０１の上下方向Ｈの寸法が増加することを抑制できる。

圧縮機モジュール１０１の設計方法によれば、低圧ガスクーラ３０と高圧ガスクーラ１４０とのＤ／Ｌを０．４～０．７とすることで、ベース１０と低圧ガスクーラ３０と高圧ガスクーラ１４０との合計の重量が増加することを抑制できる。その結果、圧縮機モジュール１０１の重量を抑制可能となる。

なお、上述した実施形態の変形例では、低圧ガスクーラ３０と高圧ガスクーラ１４０との両方のＤ／Ｌ（すなわちＤ１／Ｌ１，Ｄ２，／Ｌ２）が０．４～０．７となる場合について説明したが、何れか一方のみのＤ／Ｌが０．４～０．７であってもよい。

＜付記＞
各実施形態に記載の回転機械は、例えば以下のように把握される。

（１）第１の態様は、圧縮機２０と、該圧縮機２０から吐出されたガスを冷却する高圧ガスクーラ４０と、を備え、前記高圧ガスクーラ４０は、複数のガスクーラ分割体４０Ａ、４０Ｂを有し、各前記ガスクーラ分割体４０Ａ、４０Ｂは、水平方向に延びる円筒容器状をなして前記ガスが導入される高圧ケーシング４１、及び、該高圧ケーシング４１内に設けられて前記高圧ケーシング４１の中心軸線Ｏ２、Ｏ３に直交する一方向に通過するガスを冷却する高圧熱交換部４６をそれぞれ有し、各前記ガスクーラ分割体４０Ａ、４０Ｂは、互いの前記高圧ケーシング４１の中心軸線Ｏ２、Ｏ３が平行となるように並設されており、前記ガスが各前記ガスクーラ分割体４０Ａ、４０Ｂを順次流通するように構成されている。

上記構成では、高圧ガスクーラ４０は、円筒容器状の高圧ケーシング４１を有する複数のガスクーラ分割体に分割された構成をなしている。そのため、高圧ガスクーラ４０のケーシングを一の円筒容器から構成する場合に比べて、当該ケーシングを複数に分割した分だけ、該円筒容器の直径を小さくすることができる。また、ガスクーラの冷却性能は、熱交換部のガス流通方向の長さが長いほど向上する。そのため、複数のガスクーラ分割体４０Ａ、４０Ｂに分割した場合であっても、各高圧熱交換部４６のガス流通方向の寸法の総和は大きく確保することができるため、冷却性能を維持することができる。

（２）第２の態様は、上記第１の態様において、各前記ガスクーラ分割体４０Ａ、４０Ｂの前記高圧熱交換部４６は、前記ガスが並設方向一方側から他方側に向かって通過するように構成されており、前記高圧ガスクーラ４０は、互いに隣り合う前記ガスクーラ分割体の間に設けられて、並設方向一方側の前記ガスクーラ分割体４０Ａから並設方向他方側の前記ガスクーラ分割体４０Ｂに前記ガスを流入させる連結部４７をさらに有する圧縮機モジュール１である。

並設された複数のガスクーラ分割体４０Ａ、４０Ｂに対して、圧縮機２０で圧縮されたガスが並設方向他方側から一方側に順次導入される構成とすることで、連結部４７の取り回しが容易となり、全体としてコンパクト化を図ることができる。また、ガスの流通方向が不用意に変化しないことから、圧損を低減させることができる。

（３）第３の態様は、上記第１又は第２の態様において、前記圧縮機２０は、外部から導入されるガスを圧縮する低圧段２１と、該低圧段２１が圧縮したガスをさらに圧縮する高圧段２２と、を有し、前記高圧ガスクーラ４０は、前記高圧段２２から吐出された前記ガスを冷却し、前記低圧段２１から吐出されて前記高圧段２２に導入される前記ガスを冷却する低圧ガスクーラ３０をさらに備え、該低圧ガスクーラ３０は、水平方向に延びる円筒容器状をなして前記ガスが導入される低圧ケーシング３１、及び、該低圧ケーシング３１内に設けられて前記低圧ケーシング３１の中心軸線Ｏ１に直交する一方向に通過するガスを冷却する低圧熱交換部３６を有する圧縮機モジュール１である。

上記構成では、圧縮機２０の低圧段２１から吐出される低圧ガスを、複数に分割された構成ではない低圧ガスクーラ３０によって冷却する一方、圧縮機２０の高圧段２２から吐出されるガスを、複数のガスクーラ分割体４０Ａ、４０Ｂに分割された構成の高圧ガスクーラ４０によって冷却する構成としている。これによって、ガスの体積流量とガスクーラの大きさのバランスを取りながら、圧縮機モジュール１全体としてコンパクト化を図ることができる。

（４）第４の態様は、上記第３の態様において、前記高圧ケーシング４１の前記中心軸線Ｏ２、Ｏ３方向の長さＬ２は、前記低圧ケーシング３１の中心軸線Ｏ１方向の長さＬ１以下である圧縮機モジュール１である。

低圧段２１から吐出されるガスは体積流量が大きいため、低圧ケーシング３１の中心軸線Ｏ１方向の長さを長くして流路断面積を確保する必要がある。高圧段２２から吐出されるガスは体積流量が小さいため、流路断面積は低圧ケーシング３１ほど必要ない。そのため、高圧ケーシング４１の中心軸線Ｏ２、Ｏ３方向の長さＬ２を短くすることができる。これにより、ガスクーラによる圧縮ガスの冷却を十分に行いながら、圧縮機モジュール１全体してのコンパクト化を図ることができる。

（５）第５の態様は、上記第３又は第４の態様において、前記高圧ケーシング４１の直径は、前記低圧ケーシング３１の直径以下である圧縮機モジュール１である。

これによって、高圧ガスクーラ４０の大きさを抑えることができる一方、必要な冷却性能を確保することができる。

（６）第６の態様は、上記第１から第５の態様の何れか一つの態様において、複数の前記ガスクーラ分割体１４０Ａ，１４０Ｂは、上下方向Ｈに並んで配置されている。
これによって、第二ガスクーラ分割体１４０Ｂの直径Ｒ２の分だけ圧縮機モジュール１０１の幅方向Ｗの寸法を低減できる。さらに、ベース１０の上部には、低圧ガスクーラ３０の直径Ｒ１よりも小さい直径Ｒ２を有した第二ガスクーラ分割体１４０Ｂが搭載されているので、圧縮機モジュール１０１の上下方向Ｈの寸法が増加することを抑制できる。

（７）第７の態様は、上記第１から第６の態様の何れか一つの態様において、前記高圧ケーシング４１の直径をＤ１、前記高圧ケーシングの長さをＬ１とした際に、Ｄ１／Ｌ１の値は、０．４から０．７である。
これによって、ベース１０と高圧ガスクーラ１４０との合計の重量が増加することを抑制できる。その結果、圧縮機モジュール１０１の重量を抑制可能となる。

（８）第８の態様は、上記第３の態様において、前記低圧ケーシングの直径をＤ２、前記低圧ケーシング３１の長さをＬ２とした際に、Ｄ２／Ｌ２の値は、０．４から０．７である。
ベース１０と低圧ガスクーラ３０との合計の重量が増加することを抑制できる。その結果、圧縮機モジュール１０１の重量を抑制可能となる。

（９）第９の態様は、圧縮機モジュールの設計方法であって、円筒容器状をなすケーシングを有したガスクーラ３０，１４０の直径をＤ、前記ガスクーラ３０，１４０の長さをＬとして、Ｄ／Ｌの値を０．４から０．７とする。
ベース１０とガスクーラ３０，１４０との合計の重量が増加することを抑制できる。その結果、圧縮機モジュール１０１の重量を抑制可能となる。
ガスクーラの例としては、低圧ガスクーラ３０と高圧ガスクーラ１４０とが挙げられる。

１，１０１ 圧縮機モジュール
１０ ベース
２０ 圧縮機
２１ 低圧段
２２ 高圧段
３０ 低圧ガスクーラ
３１ 低圧ケーシング
３２ 低圧円筒部
３３ 低圧蓋部
３４ 低圧ガス入口部
３５ 低圧ガス出口部
３６ 低圧熱交換部
３６ａ 低圧デミスタ
３７ 仕切板
４０ 高圧ガスクーラ
４０Ａ，１４０Ａ 第一ガスクーラ分割体
４０Ｂ，１４０Ｂ 第二ガスクーラ分割体
４１ 高圧ケーシング
４２ 高圧円筒部
４３ 高圧蓋部
４４ 高圧ガス入口部
４５ 高圧ガス出口部４５
４６ 高圧熱交換部
４６ａ 高圧デミスタ
４７ 連結部
４８ カバー
４９ 台板
Ｏ１ 中心軸線
Ｏ２ 中心軸線
Ｏ３ 中心軸線
Ｌ１ 低圧ケーシングの長さ
Ｒ１ 低圧ケーシングの直径
Ｆ１ 低圧熱交換器のガス流通方向の長さ
Ｌ２ 高圧ケーシングの長さ
Ｒ２ 高圧ケーシングの直径
Ｆ２ 高圧熱交換機のガス流通方向の長さ
Ｆ３ 高圧熱交換機のガス流通方向の長さ
Ｄ 前後方向
Ｈ 上下方向
Ｗ 幅方向

Claims (9)

1. 圧縮機と、
   該圧縮機から吐出されたガスを冷却する高圧ガスクーラと、
   を備え、
   前記高圧ガスクーラは、複数のガスクーラ分割体を有し、
   各前記ガスクーラ分割体は、
   水平方向に延びる円筒容器状をなして前記ガスが導入される高圧ケーシング、及び、該高圧ケーシング内に設けられて前記高圧ケーシングの中心軸線に直交する一方向に通過するガスを冷却する高圧熱交換部をそれぞれ有し、
   各前記ガスクーラ分割体は、互いの前記高圧ケーシングの中心軸線が平行となるように並設されており、前記ガスが各前記ガスクーラ分割体を順次流通するように構成されている圧縮機モジュール。
2. 各前記ガスクーラ分割体の前記高圧熱交換部は、前記ガスが並設方向一方側から他方側に向かって一方向に通過するように構成されており、
   前記高圧ガスクーラは、互いに隣り合う前記ガスクーラ分割体の間に設けられて、並設方向一方側の前記ガスクーラ分割体から並設方向他方側の前記ガスクーラ分割体に前記ガスを一方向に流入させる連結部をさらに有する請求項１に記載の圧縮機モジュール。
3. 前記圧縮機は、
   外部から導入されるガスを圧縮する低圧段と、
   該低圧段が圧縮したガスをさらに圧縮する高圧段と、
   を有し、
   前記高圧ガスクーラは、前記高圧段から吐出された前記ガスを冷却し、
   前記低圧段から吐出されて前記高圧段に導入される前記ガスを冷却する低圧ガスクーラをさらに備え、
   該低圧ガスクーラは、
   水平方向に延びる円筒容器状をなして前記ガスが導入される低圧ケーシング、及び、該低圧ケーシング内に設けられて前記低圧ケーシングの中心軸線に直交する一方向に通過するガスを冷却する低圧熱交換部を有する請求項１又は２に記載の圧縮機モジュール。
4. 前記高圧ケーシングの前記中心軸線方向の長さは、前記低圧ケーシングの中心軸線の方向の長さ以下である請求項３に記載の圧縮機モジュール。
5. 前記高圧ケーシングの直径は、前記低圧ケーシングの直径以下である請求項３又は４に記載の圧縮機モジュール。
6. 複数の前記ガスクーラ分割体は、上下方向に並んで配置されている請求項１から５の何れか一項に記載の圧縮機モジュール。
7. 前記高圧ケーシングの直径をＤ１、前記高圧ケーシングの長さをＬ１とすると、Ｄ１／Ｌ１の値は、０．４から０．７である請求項１から６の何れか一項に記載の圧縮機モジュール。
8. 前記低圧ケーシングの直径をＤ２、前記低圧ケーシングの長さをＬ２とすると、Ｄ２／Ｌ２の値は、０．４から０．７である請求項３に記載の圧縮機モジュール。
9. 圧縮機モジュールの設計方法であって、
   円筒容器状をなすケーシングを有したガスクーラの直径をＤ、前記ガスクーラの長さをＬとして、Ｄ／Ｌの値を０．４から０．７とする圧縮機モジュールの設計方法。

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