JP4048078B2 - ターボ圧縮機 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、工場の動力源やプロセス用として用いられるターボ圧縮機の改善に関し、特に、ガスクーラのメインテナンスが容易で、しかも動力損失を少なくすることを可能ならしめるようにしたターボ圧縮機に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
周知のとおり、第1段圧縮機で圧縮した流体を第2段圧縮機でさらに圧縮した後に排出する2段式のターボ圧縮機がある。このようなターボ圧縮機としては、例えば、その主要部切欠き斜視図の図5に示すもの(従来例1)、特開平8−93685号公報に開示されてなるもの(従来例2)が公知である。以下、これら従来例に係るターボ圧縮機の概要を説明する。
【0003】
上記従来例1に係るターボ圧縮機は、図5に示すように、図示しない駆動モータで回転される入力軸を備えており、これには、ギヤ51が嵌着されている。
そして、このギヤ51によって第1段圧縮機52、および第2段圧縮機53を駆動する2本(図では1本だけが示されている)のピニオン軸54が回転されるようになっている。前記第1段圧縮機52と第2段圧縮機53とは何れも駆動モータの反対側に配設されており、前記ピニオン軸54はインタークーラ、アフタークーラ等のガスクーラ55の長手方向と直交する向きになっている。前記第1段圧縮機52、および第2段圧縮機53とガスクーラ55とは切り離し得る構造になっており、前記第1段圧縮機52、および第2段圧縮機53の渦巻きケーシングは鋳物製であり、またガスクーラ55は製缶製である。
【0004】
上記従来例2に係るターボ圧縮機は、その平面図の図6と、その正面図の図7と、加圧される空気の流れを示す図の図8とに示すように構成されている。
即ち、駆動モータ61の出力軸62に歯車装置63を介して回転軸64が平行に配置されると共に、この回転軸64の両端に第1段圧縮機65と第2段圧縮機66とが連結されている。また、前記駆動モータ61側に第1段圧縮機65が配置されると共に、その反対側に第2段圧縮機66が配置されており、駆動モータ61の側方に第1段圧縮機65の吸入管67および吸入フィルタ68が平行に配置されている。
【0005】
前記第1段圧縮機65、第2段圧縮機66および歯車装置63の下方には、図8に示すように、内部が隔壁73により2つの冷却室74,75(インタークーラ71側とアフタークーラ72側)に仕切られた略直方体の箱体76がギヤケース69と一体的に鋳造されている。また、この箱体76の一端側に設けられているオイル貯留室(潤滑油タンク)70も箱体76と一体的に鋳造されている。
一方の冷却室74には第1段圧縮機65から吐出された空気を冷却して第2段圧縮機66へ導くインタークーラ71用の熱交換器77が、他方の冷却室75には第2段圧縮機66から吐出された空気を冷却して排気するアフタークーラ72用の熱交換器78がそれぞれ設けられている。これら熱交換器77,78は、各冷却室74,75の長手方向に沿って細長く形成され、冷却室74,75内の中央部に配置されて冷却室74,75内をそれぞれ入口室79と出口室80とに分けている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
従来例1に係るターボ圧縮機では、ガスクーラが製缶製であって、個別に取付けるように構成されている。ガスクーラが製缶製で精度が悪いため、圧縮機との取り合いのずれが大きく、段間配管の現物合わせによる修正が必要であり、組立てコストに関して不利になる。また、ガスクーラが溶接熱による影響で経年変化し、数年後にメインテナンスのためにガスクーラを取外したときに、再取付けすることができなくなる恐れがある。
【0007】
従来例2に係るターボ圧縮機では、ガスクーラ(インタークーラ、およびアフタークーラ)は、片側がオイル貯留室で閉じられている。従って、ガスクーラの洗浄等のメインテナンス時に冷却水配管を取外さなければならないから、メインテナンスに長時間を要するだけでなく、メインテナンスコストが嵩むという問題がある。また、ギヤケースの下にガスクーラが配置されていて、ギヤにギヤケースの底が接近しているため、底から跳ね返った潤滑油がギヤに当たって再加速され、動力損失が大きくなるという問題がある。
【0008】
さらに、この従来例2に係るターボ圧縮機では、潤滑油を離れたオイル貯留タンクに戻す構成であるから潤滑油の排出性が悪く、ギヤケース内に潤滑油が溜まり易い構成になっている。ギヤケース内に潤滑油が溜まると動力損失が大きくなる。ギヤケース内にさらに多量の潤滑油が溜まると、ギヤにより潤滑油が掻き回されてギヤケース内の温度が上昇し、温度上昇に伴う圧力の上昇によってシール部から潤滑油が漏出するという問題が生じる恐れがある。
【0009】
従って、本発明の目的とするところは、ガスクーラのメインテナンスが容易であって、しかも動力損失を少なくすることを可能ならしめるターボ圧縮機を提供するにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであって、従って上記課題を解決するために、本発明の請求項1に係るターボ圧縮機が採用した手段は、入力軸と、この入力軸の回転がギヤを介して伝達される少なくとも1本のピニオン軸とを有するギヤケースの一方の側面に前記ピニオン軸で駆動される第1段圧縮機を備え、かつ他方の側面に前記ピニオン軸で駆動される第2段圧縮機を備えると共に、これら第1段圧縮機と第2段圧縮機とから吐出されるガスを冷却するガスクーラを備えたターボ圧縮機において、前記ギヤケースのギヤの下方にあたる該ギヤケースの部分に潤滑油タンクを形成し、前記第1段圧縮機と第2段圧縮機との下方で、かつ前記ギヤケースの両側面に前記ガスクーラを配設したことを特徴とする。
【0011】
本発明の請求項2に係るターボ圧縮機が採用した手段は、入力軸と、この入力軸の回転がギヤを介して伝達される少なくとも1本のピニオン軸とを有するギヤケースの一方の側面に前記ピニオン軸で駆動される第1段圧縮機を備え、かつ他方の側面に前記ピニオン軸で駆動される第2段圧縮機を備えると共に、これら第1段圧縮機と第2段圧縮機とから吐出されるガスを冷却するガスクーラを備えたターボ圧縮機において、前記ギヤケースのギヤの下方にあたる該ギヤケースの部分に潤滑油タンクを形成し、前記ガスクーラを挿脱可能に収容する第1冷却室を前記第1段圧縮機の下方で、かつ前記ギヤケースの一方の側面に設け、前記ガスクーラを挿脱可能に収容する第2冷却室を前記第2段圧縮機の下方で、かつ前記ギヤケースの他方の側面に設けたことを特徴とする。
【0012】
本発明の請求項3に係るターボ圧縮機が採用した手段は、請求項2に記載のターボ圧縮機において、前記第1段圧縮機、第2段圧縮機の渦巻きケーシングを、アウターケーシングと、このアウターケーシングに気密可能に嵌着され、外周部に渦巻溝を有するインナーケーシングとから構成し、前記第1冷却室および第2冷却室と、前記アウターケーシングと、このアウターケーシングから前記第1冷却室、第2冷却室に連通する圧縮ガス流通路とを、前記ギヤケースと一体的に鋳造したことを特徴とする。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態に係るターボ圧縮機を、添付図面を参照しながら説明する。図1はターボ圧縮機の正面断面図、図2は図1のA−A線断面図、図3は図1のB−B線断面図、図4は図3のC−C線断面図である。
【0014】
本実施の形態に係るターボ圧縮機は、内部にギヤ3が配設されてなるギヤケース1を備えている。ギヤ3は、ギヤケース1に軸受を介して支持され、図示しない駆動モータの出力軸によりカップリングを介して回転される入力軸2に嵌着されている。つまり、ギヤ3は前記駆動モータによって回転されるように構成されている。また、ギヤケース1には、入力軸2と平行にピニオン軸4が軸受を介して支持されており、このピニオン軸4のピニオン4aの歯にはギヤ3の歯が噛合している。ピニオン軸4のギヤケース1からの突出端の一方は第1段圧縮機5の第1段インペラ5aに連結され、同じくギヤケース1からの突出端の他方は第2段圧縮機6の第2段インペラ6aに連結されている。なお、前記ピニオン4aと前記ギヤ3との噛合部に先端が向けられてなるものは、これらピニオン4aとギヤ3とに潤滑油を供給する潤滑油噴射ノズル8である。
【0015】
前記ギヤケース1内の前記ギヤ3の下方には、ギヤ3、ピニオン軸4のピニオン4a、および入力軸2、ピニオン軸4を支持する各軸受を潤滑する潤滑油を貯留するための潤滑油タンク7が形成されている。この潤滑油タンク7の底とギヤ3との間の距離は、この潤滑油タンク7内に溜まっている所定量の潤滑油の油面に油滴が滴下し跳ね返っても、跳ね返った油滴がギヤ3の位置に到達しないように配慮されている。
【0016】
また、ギヤケース1内には、ギヤ3に連れ回りしている潤滑油を受取り、受取った潤滑油を潤滑油タンク7内に滴下させる連れ回り油受け部材1aが、このギヤケース1の内壁に横架された状態に配設されている。この連れ回り油受け部材1aの配設位置は、ギヤケース1のギヤ3のピニオン軸4の反対側である。
そして、このギヤケース1のピニオン軸4と直交する側の両側面には、後述する構成になる第1ガス冷却部10と、第2ガス冷却部20とが設けられている。
これら第1ガス冷却部10と第2ガス冷却部20とは、何れもギヤケース1と一体的に鋳造されている。
【0017】
前記第1ガス冷却部10は、ギヤケース1のピニオン軸4と直交する一方側の側面(図3における右側の側面である)に沿う細長い形状の第1冷却室11を備えている。この第1冷却室11は、内部に水平なシール座11b,11bが設けられてなる筒状のハウジング11aと、このハウジング11aの一方の開口側にボルト締結されてなる開口付カバー11cとから構成されている。そして、第1段圧縮機5の渦巻きケーシングのアウターケーシング12を備えると共に、第1段圧縮機5により1段圧縮された空気を第1冷却室11に流入させる1段圧縮空気流通路(圧縮ガス流通路)13を備えている。
【0018】
前記第2ガス冷却部20は、ギヤケース1のピニオン軸4と直交する他方側の側面(図3における左側の側面である)に沿う細長い形状の第2冷却室21を備えている。この第2冷却室21は、内部に水平なシール座21b,21bが設けられてなる筒状のハウジング21aと、このハウジング21aの一方の開口側にボルト締結されてなる開口付カバーとから構成されている。そして、第2段圧縮機6の渦巻きケーシングのアウターケーシング22を備えると共に、第2段圧縮機6により2段圧縮された空気を第2冷却室21に流入させる2段圧縮空気流通路(圧縮ガス流通路)23を備えている。
【0019】
以上の構成に係る説明から良く理解されるように、このターボ圧縮機では、第1段圧縮機5の渦巻きケーシングはアウターケーシング12と、外周部に渦巻き溝を有し、このアウターケーシング12の内部に気密可能に組込まれてなるインナーケーシング5bとから構成されている。また、第2段圧縮機6の渦巻きケーシングはアウターケーシング22と、外周部に渦巻き溝を有し、このアウターケーシング22の内部に気密可能に組込まれてなるインナーケーシング6bとから構成されている。なお、前記第1冷却室11と第2段圧縮機6の空気吸入口6cとを連通させる空気連通路は図示省略してある。
【0020】
前記第1冷却室11の内部に設けられてなるシール座11b,11bにインタークーラ(ガスクーラ)14が、この第1冷却室11の上部空間と下部空間とを気密可能に隔てるように配設されている。つまり、1段圧縮されて第1段圧縮機5から第1冷却室11の上部空間に流入した空気が、インタークーラ14を通過して下部空間に流入するように構成されている。また、前記第2冷却室21の内部に設けられてなるシール座21b、21bにアフタークーラ(ガスクーラ)24が、この第2冷却室21の上部空間と下部空間とを気密可能に隔てるように配設されている。つまり、上記と同様に、2段圧縮されて第2段圧縮機6から第2冷却室21の上部空間に流入した空気が、アフタークーラ24を通過して下部空間に流入するように構成されている。
【0021】
以下、本実施の形態に係るターボ圧縮機のインタークーラ14とアフタークーラ24との構成を詳細に説明する。但し、ガスクーラであるインタークーラ14とアフタークーラ24とは、図3から良く理解されるように、配設位置が相違するものの、その構成は全く同構成であるから、図4を参照しながらインタークーラの構成を説明する。
【0022】
先ず、本実施の形態に係るターボ圧縮機のインタークーラ14は、シール座11b,11bに押圧される状態に、前記第1冷却室11のハウジング11a内に収容されるクーラ本体15を備えている。このクーラ本体15の長手方向の一端側は、ハウジング11aの一端側にボルト締結される管固定板16に固着されている。そして、この管固定板16のクーラ本体15の反対側には、冷却水の流れ方向を180°変えて冷却水出口に流すための管固定板カバー17がボルト締結されている。
【0023】
また、このクーラ本体15の他端側に、前記開口付カバー11cの開口に嵌込まれ、外周に周設されてなるシールリング溝にO−リング18aが嵌着されてなる可動カバー18が固着されている。そして、可動カバー18のクーラ本体15の反対側にウォータジャケット19がボルト締結されている。クーラ本体15に可動カバー18を設けることにより、例えばハウジング11aとクーラ本体15との熱変形量に相違が生じても、可動カバー18の移動により熱変形量差を吸収することができる。
【0024】
つまり、上記のような構成にすることにより、クーラ本体15の熱応力発生に起因する割れ、漏れ等のトラブルの発生を防止することができるという効果が得られる。なお、この実施の形態の場合には、ウォータジャケット19は可動カバー18にボルト締結されているが、このウォータジャケット19と開口付カバー11cとは一体構成であっても良い。
【0025】
インタークーラ14を上記のような構成にしたのは、下記の理由によるものである。即ち、ウォータジャケット19を可動カバー18に締結しているボルトと、管固定板16をハウジング11aに締結しているボルトとを着脱するだけで、インタークーラ14をハウジング11aから引き出し、かつ組込むことができるからである。なお、ウォータジャケット19と開口付カバー11cとを一体構成にした場合には、管固定板16をハウジング11aに締結しているボルトとを着脱するだけで、インタークーラ14をハウジング11aから引き出し、かつ組込むことができ、ウォータジャケット19を取外す必要がない。
【0026】
本実施の形態に係るターボ圧縮機では、上記のとおり、インタークーラ14を収容する第1冷却室11やアフタークーラ24を収容する第2冷却室21は、共にギヤケース1と一体的に鋳造されている。従って、従来例1に係るターボ圧縮機のように製缶製でないから、圧縮機との取り合いのずれがなく、段間配管の現物合わせ等による修正が不必要であり、組立てコストに関して有利になる。
また、インタークーラ14を収容する第1冷却室11やアフタークーラ24を収容する第2冷却室21が経年変化するようなことがないから、メインテナンスのために取外したインタークーラ14やアフタークーラ24を、第1冷却室11や第2冷却室21に容易に再取付けすることができる。
【0027】
本実施の形態に係るターボ圧縮機によれば、固定管板16をハウジング11aから取外す(図4における左向きの矢印方向)だけで第1冷却室11からインタークーラ14を、また第2冷却室21からアフタークーラ24を引き出すことができる。従って、従来例2のように、インタークーラ14やアフタークーラ24の洗浄等のメインテナンス時に冷却水配管を取外す必要がないから、メインテナンスを短時間のうちに終了することができ、メインテナンスコストを低減することができる。さらに、ギヤケース1の横にインタークーラ14やアフタークーラ24が配置されていて、ギヤ3とギヤケース1の底との間の距離を大きくすることができる。従って、ギヤケース1の底から跳ね返った潤滑油がギヤ3に当たるようなことがないから、動力損失を少なくすることができる。
【0028】
さらに、本実施の形態に係るターボ圧縮機によれば、上記のとおり、ギヤケース1のギヤ3の下方に潤滑油タンク7が設けられていて、ギヤ3とギヤケース1の底との間の距離を大きくすることができる。従って、従来例2に係るターボ圧縮機のように、潤滑油に起因して動力損失が大きくなるようなことがない。
また、ギヤ3により潤滑油が掻き回されるようなことがなく、潤滑油に起因してギヤケース1内の温度が上昇するようなことがないから、圧力の上昇によってシール部から潤滑油が漏出するような恐れもない。
【0029】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明の請求項1乃至2に係るターボ圧縮機によれば、ガスクーラを収容する第1冷却室や第2冷却室は、ギヤケースと一体鋳造されていて、従来例1に係るターボ圧縮機のように製缶製でないから、圧縮機との取り合いのずれがなく、段間配管の現物合わせによる修正が不必要であり、組立てコストに関して有利になる。また、ガスクーラを収容する第1冷却室や第2冷却室が経年変化するようなことがないから、メインテナンスのために取外したガスクーラを、第1冷却室や第2冷却室に容易に再取付けすることができる。
【0030】
また、第1冷却室11や第2冷却室21はガスクーラを挿脱可能に収容する構成であるから、これら第1冷却室11や第2冷却室21からガスクーラを容易に引き出すことができる。従って、従来例2に係るターボ圧縮機のように、ガスクーラの洗浄等のメインテナンス時に冷却水配管を取外す必要がないから、メインテナンスを短時間のうちに終了することができ、メインテナンスコストを低減することができる。さらに、ギヤケースの横にガスクーラが配置されていて、ギヤとギヤケースの底との間の距離を大きくすることができる。従って、従来例2に係るターボ圧縮機のように、ギヤケースの底から跳ね返った潤滑油がギヤに当たるようなことがないから、動力損失を少なくすることができる。
【0031】
また、上記のとおり、ギヤケースのギヤの下方にあたる該ギヤケースの部分に潤滑油タンクが設けられていて、ギヤとギヤケースの底との間の距離を大きくすることができる。
従って、従来例2に係るターボ圧縮機のように、潤滑油に起因して動力損失が大きくなるようなことがない。また、従来例2に係るターボ圧縮機のように、ギヤにより潤滑油が掻き回されるようなことがなく、潤滑油に起因してギヤケース内の温度が上昇するようなことがないから、圧力の上昇によってシール部から潤滑油が漏出するような恐れもない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態に係るターボ圧縮機の正面断面図である。
【図2】図1のA−A線断面図である。
【図3】図1のB−B線断面図である。
【図4】図3のC−C線断面図である。
【図5】従来例1に係るターボ圧縮機の主要部切欠き斜視図である。
【図6】従来例2に係るターボ圧縮機の平面図である。
【図7】従来例2に係るターボ圧縮機の正面図である。
【図8】従来例2に係り、加圧される空気の流れを示す図である。
【符号の説明】
1…ギヤケース、1a…連れ回り油受け部材
2…入力軸
3…ギヤ
4…ピニオン軸、4a…ピニオン
5…第1段圧縮機、5a…第1段インペラ、5b…インナーケーシング
6…第2段圧縮機、6a…第2段インペラ、6b…インナーケーシング、6c…空気吸入口
7…潤滑油タンク
8…潤滑油噴射ノズル
10…第1ガス冷却部
11…第1冷却室、11a…ハウジング、11b…シール座、11c…開口付カバー
12…アウターケーシング
13…1段圧縮空気流通路
14…インタークーラ
15…クーラ本体
16…管固定板
17…管固定板カバー
18…可動カバー、18a…O−リング
19…ウォータジャケット
20…第2ガス冷却部
21…第2冷却室、21a…ハウジング、21b…シール座
22…アウターケーシング
23…2段圧縮空気流通路
24…アフタークーラ
Claims (3)
- 入力軸と、この入力軸の回転がギヤを介して伝達される少なくとも1本のピニオン軸とを有するギヤケースの一方の側面に前記ピニオン軸で駆動される第1段圧縮機を備え、かつ他方の側面に前記ピニオン軸で駆動される第2段圧縮機を備えると共に、これら第1段圧縮機と第2段圧縮機とから吐出されるガスを冷却するガスクーラを備えたターボ圧縮機において、前記ギヤケースのギヤの下方にあたる該ギヤケースの部分に潤滑油タンクを形成し、前記第1段圧縮機と第2段圧縮機との下方で、かつ前記ギヤケースの両側面に前記ガスクーラを配設したことを特徴とするターボ圧縮機。
- 入力軸と、この入力軸の回転がギヤを介して伝達される少なくとも1本のピニオン軸とを有するギヤケースの一方の側面に前記ピニオン軸で駆動される第1段圧縮機を備え、かつ他方の側面に前記ピニオン軸で駆動される第2段圧縮機を備えると共に、これら第1段圧縮機と第2段圧縮機とから吐出されるガスを冷却するガスクーラを備えたターボ圧縮機において、前記ギヤケースのギヤの下方にあたる該ギヤケースの部分に潤滑油タンクを形成し、前記ガスクーラを挿脱可能に収容する第1冷却室を前記第1段圧縮機の下方で、かつ前記ギヤケースの一方の側面に設け、前記ガスクーラを挿脱可能に収容する第2冷却室を前記第2段圧縮機の下方で、かつ前記ギヤケースの他方の側面に設けたことを特徴とするターボ圧縮機。
- 前記第1段圧縮機、第2段圧縮機の渦巻きケーシングを、アウターケーシングと、このアウターケーシングに気密可能に嵌着され、外周部に渦巻溝を有するインナーケーシングとから構成し、前記第1冷却室および第2冷却室と、前記アウターケーシングと、このアウターケーシングから前記第1冷却室、第2冷却室に連通する圧縮ガス流通路とを、前記ギヤケースと一体的に鋳造したことを特徴とする請求項2に記載のターボ圧縮機。
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