JP5138662B2 - Steam compressor - Google Patents
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Description
本発明は、蒸気圧縮機に関するものである。 The present invention relates to a steam compressor.
従来、蒸気室に吸入された蒸気を回転するスクリュロータで下流側へ送りつつ圧縮する蒸気圧縮機が知られている(例えば、下記特許文献1参照)。 2. Description of the Related Art Conventionally, there is known a steam compressor that compresses a steam sucked into a steam chamber while sending the steam downstream by a rotating screw rotor (for example, see Patent Document 1 below).
この特許文献1に開示された蒸気圧縮機では、筐体内に蒸気室と2つの軸受軸封空間とが設けられている。2つの軸受軸封空間は、前記スクリュロータによる蒸気の送り方向において蒸気室の上手側と下手側に分かれて配設されている。また、筐体には、蒸気室の上手側の端部に対応する位置に当該蒸気室へ蒸気を導入するための吸込流路が設けられている。そして、前記各軸受軸封空間には、スクリュロータのロータ軸が挿通されている。 In the steam compressor disclosed in Patent Document 1, a steam chamber and two bearing shaft sealing spaces are provided in a casing. The two bearing shaft sealing spaces are arranged separately on the upper side and the lower side of the steam chamber in the steam feeding direction by the screw rotor. The housing is provided with a suction channel for introducing steam into the steam chamber at a position corresponding to the upper end of the steam chamber. A rotor shaft of a screw rotor is inserted into each bearing shaft sealing space.
上手側の軸受軸封空間には、ロータ軸を支持する軸受けが設けられている。また、上手側の軸受軸封空間のうち前記軸受けに対して蒸気室側に位置する領域には、2つのリップシールが設けられている。この2つのリップシールのうち一方は、蒸気室から上手側の軸受軸封空間への蒸気の流出を防止する向きで設けられ、上手側の軸受軸封空間の蒸気室側の端部に配置されている。また、2つのリップシールのうち他方は、上手側の軸受軸封空間において前記軸受けと前記一方のリップシールとの間の位置に配置されている。この他方のリップシールは、軸受けに充填された潤滑油が蒸気室側へ流れるのを防止する向きで設けられている。そして、筐体には、上手側の軸受軸封空間の2つのリップシール間の領域と外部の大気空間とを連通させる開放流路が設けられている。 A bearing for supporting the rotor shaft is provided in the bearing shaft sealing space on the upper side. Further, two lip seals are provided in a region located on the steam chamber side with respect to the bearing in the upper bearing shaft seal space. One of the two lip seals is provided in a direction to prevent the outflow of steam from the steam chamber to the upper bearing shaft seal space, and is disposed at the end of the upper bearing shaft seal space on the steam chamber side. ing. The other of the two lip seals is disposed at a position between the bearing and the one lip seal in the bearing shaft seal space on the upper side. The other lip seal is provided in such a direction as to prevent the lubricating oil filled in the bearing from flowing to the steam chamber side. The housing is provided with an open flow path that allows the region between the two lip seals of the bearing shaft seal space on the upper side to communicate with the external atmospheric space.
下手側の軸受軸封空間には、上手側の軸受軸封空間と同様にロータ軸を支持する軸受けが設けられている。また、下手側の軸受軸封空間のうち軸受けに対して蒸気室側に位置する領域には、蒸気室から当該下手側の軸封空間への蒸気の流出を抑制するためのラビリンスシールや、軸受けから蒸気室側へグリスが流れるのを防止するためのリップシールが設けられている。 The lower bearing shaft seal space is provided with a bearing that supports the rotor shaft in the same manner as the upper bearing shaft seal space. Further, a labyrinth seal for suppressing the outflow of steam from the steam chamber to the lower-side shaft seal space or a bearing in a region located on the steam chamber side with respect to the bearing in the lower-side bearing shaft seal space, A lip seal is provided for preventing grease from flowing from the steam chamber side.
ところで、このような蒸気圧縮機の蒸気室には、吸込流路を通じて大気圧よりも低圧の蒸気が吸入される場合がある。この場合には、吸込流路が接続された蒸気室の上流側の端部の圧力が大気圧よりも低くなる。一方、上手側の軸受軸封空間では、2つのリップシール間の領域が開放流路を通じて大気空間と連通されていることにより、当該領域の圧力は大気圧に等しくなる。すなわち、蒸気室に大気圧よりも低圧の蒸気が吸入される場合には、2つのリップシール間の領域の圧力は、蒸気室の上流側の端部の圧力よりも高くなる。この場合、上手側の軸受軸封空間の2つのリップシール間の領域と蒸気室の上流側の端部との圧力差に起因して、前記領域から蒸気室へ大気が流入し、蒸気室で圧縮される蒸気に大気(空気)が混入する虞がある。なお、前記領域と蒸気室の上流側の端部との間は、前記一方のリップシールによって仕切られているが、このリップシールは、蒸気室から上手側の軸受軸封空間に蒸気が流出するのを防ぐ向きで設けられているため、上手側の軸受軸封空間から蒸気室へ大気が流入するのを抑制することは困難である。 By the way, there is a case where steam having a pressure lower than the atmospheric pressure is sucked into the steam chamber of such a steam compressor through the suction passage. In this case, the pressure at the upstream end of the steam chamber to which the suction flow path is connected is lower than atmospheric pressure. On the other hand, in the upper bearing shaft seal space, the region between the two lip seals communicates with the atmospheric space through the open flow path, so that the pressure in the region becomes equal to the atmospheric pressure. That is, when steam having a pressure lower than atmospheric pressure is sucked into the steam chamber, the pressure in the region between the two lip seals is higher than the pressure at the upstream end of the steam chamber. In this case, due to the pressure difference between the region between the two lip seals in the upper bearing shaft seal space and the upstream end of the steam chamber, air flows from the region into the steam chamber, There is a risk that air (air) may be mixed into the compressed steam. The region and the upstream end of the steam chamber are partitioned by the one lip seal, and this lip seal causes the steam to flow from the steam chamber to the bearing shaft seal space on the upper side. Therefore, it is difficult to suppress air from flowing into the steam chamber from the upper bearing shaft seal space.
そこで、下記特許文献2には、蒸気室に大気圧よりも低圧の蒸気が吸入される場合でも、蒸気室で圧縮される蒸気に大気(空気)が混入するのを防ぐために適用可能な蒸気圧縮機の構造が開示されている。
Therefore, in
この特許文献2の蒸気圧縮機では、筐体内において、蒸気室とロータ軸の軸受けとの間の領域に複数のラビリンスシールが軸方向に間隔をおいて設けられている。そして、この蒸気圧縮機では、蒸気室の吐出口に接続された配管から蒸気室に近い2つのラビリンスシール間の空間に繋がるように供給路が設けられている。すなわち、この蒸気圧縮機では、蒸気室で圧縮された後、蒸気室から吐出される蒸気の一部を前記2つのラビリンスシール間の空間に導入して、その空間の圧力を比較的高圧にできるようになっている。
In the steam compressor disclosed in
この構成を上記特許文献1の上手側の軸受軸封空間のうち開放流路の接続部位に対して蒸気室寄りに位置する領域に適用すれば、開放流路を通じて大気が導入される領域と蒸気室の上流側の端部との間に高圧の蒸気が満たされた領域を形成することができるため、吸込流路を通じて蒸気室の上流側の端部に大気圧よりも低圧の蒸気が吸入される場合でも、開放流路を通じて上手側の軸受軸封空間に導入された大気が蒸気室へ流入するのを防ぐことが可能である。 If this configuration is applied to a region located closer to the steam chamber with respect to the connection part of the open channel in the bearing shaft seal space on the upper side of Patent Document 1, the region where the atmosphere is introduced through the open channel and the steam Since an area filled with high-pressure steam can be formed between the upstream end of the chamber and steam at a pressure lower than atmospheric pressure is sucked into the upstream end of the steam chamber through the suction channel. Even in this case, it is possible to prevent the air introduced into the bearing shaft sealing space on the upper side through the open flow path from flowing into the steam chamber.
しかしながら、蒸気室から吐出口を通じて吐出される圧縮後の蒸気は、本来、蒸気利用機器へ供給されて有効に利用されるべきものである。それにもかかわらず、蒸気室から吐出される蒸気を蒸気室への大気の流入の防止に利用するのは、生成された圧縮蒸気のうち実際に有効利用できる蒸気の割合を減少させることとなり、総合的に見た場合に圧縮蒸気の生成効率の低下に繋がる。 However, the compressed steam discharged from the steam chamber through the discharge port should be supplied to the steam utilization device and effectively used. Nevertheless, the use of the steam discharged from the steam chamber to prevent the inflow of air into the steam chamber reduces the proportion of the steam that can be effectively used in the generated compressed steam. If it sees from the viewpoint, it will lead to the fall of the production efficiency of compressed steam.
この発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、その目的は、圧縮蒸気の生成効率の低下を抑制しつつ、蒸気室に吸入される蒸気の圧力が大気圧よりも低い場合でも、蒸気室に大気が流入するのを防止することが可能な蒸気圧縮機を提供することである。 The present invention has been made to solve the above-described problem, and its object is to suppress a decrease in the generation efficiency of compressed steam while the pressure of the steam sucked into the steam chamber is lower than the atmospheric pressure. However, it is to provide a steam compressor capable of preventing the atmosphere from flowing into the steam chamber.
上記目的を達成するために、この発明の蒸気圧縮機は、長手方向の一方側に蒸気の吸入口が設けられ、長手方向の他方側に蒸気の吐出口が設けられた蒸気室と、前記蒸気室の蒸気の吸入側に連通する吸入側軸封室と、前記蒸気室の蒸気の吐出側に連通する吐出側軸封室と、前記吸入側軸封室と大気空間とを連通させる大気開放路とを有する筐体と、前記蒸気室に収容される圧縮部及びその圧縮部から両側に前記各軸封室を通って延びるロータ軸を有し、軸回りに回転することにより前記圧縮部が前記蒸気室内に吸入された蒸気を前記吐出口側へ送りつつ圧縮する圧縮用ロータと、前記吸入側軸封室のうち前記大気開放路の接続部位から前記蒸気室側に離間した位置に配設され、前記蒸気室内の蒸気が前記大気開放路へ流れるのを抑制するための第1シール部と、前記吸入側軸封室のうち前記大気開放路の接続部位と前記第1シール部との間の位置に配設され、前記大気開放路へ蒸気が流れるのを抑制するための第2シール部と、前記吐出側軸封室に配設され、前記蒸気室から当該吐出側軸封室へ漏出する蒸気に対する流通抵抗を高めるための非接触式の第3シール部と、前記吸入側軸封室のうち前記第1シール部と前記第2シール部との間に位置する領域と、前記吐出側軸封室のうち前記第3シール部に対して前記蒸気室と反対側に位置する領域とを連通させる連通部と、前記連通部に接続された圧力調節弁とを備え、前記第1シール部は、前記ロータ軸が内側に挿通される内螺子部を有し、その内螺子部の内周面と前記ロータ軸の外周面との間に入り組んだ形状の隙間が形成されるように設けられた非接触式のシール部であり、前記圧力調節弁は、前記吐出側軸封室のうち前記第3シール部に対して前記蒸気室と反対側に位置する領域から前記連通部に流れる蒸気の圧力が大気圧よりも高い所定の設定圧力以上である場合に当該連通部から前記吸入側軸封室のうち前記第1シール部と前記第2シール部との間に位置する領域に導入される蒸気の圧力を前記設定圧力に維持可能に構成されている。
In order to achieve the above object, a steam compressor according to the present invention comprises a steam chamber provided with a steam inlet on one side in the longitudinal direction and a steam outlet on the other side in the longitudinal direction, and the steam A suction side shaft sealing chamber that communicates with the steam suction side of the chamber, a discharge side shaft sealing chamber that communicates with the steam discharge side of the steam chamber, and an open air path that connects the suction side shaft sealing chamber and the atmospheric space A compressor part accommodated in the steam chamber, and a rotor shaft extending from the compression part through the shaft sealing chambers on both sides thereof, and the compression part is rotated by rotating around the axis. A compression rotor that compresses the steam sucked into the steam chamber while sending the steam to the discharge port side, and is disposed at a position spaced apart from the connection portion of the atmosphere opening path to the steam chamber side in the suction side shaft seal chamber. In order to prevent the steam in the steam chamber from flowing into the open air path The first seal portion and the suction side shaft seal chamber are disposed at a position between the connection portion of the atmosphere open path and the first seal portion to suppress the flow of steam to the atmosphere open path. The second seal part, and a non-contact third seal part disposed in the discharge side shaft seal chamber for increasing the flow resistance against the steam leaking from the steam chamber to the discharge side shaft seal chamber, A region located between the first seal portion and the second seal portion in the suction side shaft seal chamber, and on the opposite side of the steam chamber with respect to the third seal portion in the discharge side shaft seal chamber. A communication portion that communicates with a region that is positioned; and a pressure control valve connected to the communication portion , wherein the first seal portion includes an inner screw portion through which the rotor shaft is inserted, A gap is formed between the inner peripheral surface of the screw portion and the outer peripheral surface of the rotor shaft. Ri seal portion der contactless provided to the pressure regulating valve, the communication from a region located on the opposite side of the steam chamber relative to the third sealing portion of the discharge-side shaft sealing chamber When the pressure of the steam flowing through the part is equal to or higher than a predetermined set pressure higher than the atmospheric pressure, it is located between the first seal part and the second seal part in the suction side shaft sealing chamber from the communication part. The pressure of the steam introduced into the region can be maintained at the set pressure .
この蒸気圧縮機では、吐出側軸封室に設けられた第3シール部は、非接触式であるため、蒸気室で圧縮された後の高圧の蒸気が吐出側軸封室のうち第3シール部に対して蒸気室と反対側に位置する領域に僅かに漏出する。そして、この蒸気圧縮機では、吸入側軸封室のうち大気開放路の接続部位に対して蒸気室側に配設された第1シール部と第2シール部の間に位置する領域と吐出側軸封室のうち第3シール部に対して蒸気室と反対側に位置する領域とが連通部によって連通されているため、蒸気室から第3シール部に対して蒸気室と反対側に位置する領域に漏出した高圧の蒸気は、連通部を通じて吸入側軸封室のうち第1シール部と第2シール部の間に位置する領域に導入され、両シール部によって保持される。その結果、吸入側軸封室に対する大気開放路の接続部位と蒸気室の蒸気の吸入側の部位との間に高圧の蒸気が満たされ、かつ、その圧力が両側の第1シール部と第2シール部によって保持された空間が形成される。このため、吸入口を通じて蒸気室に大気圧よりも低圧の蒸気が吸入された場合でも、前記高圧に保持された空間により、大気開放路を通じて吸入側軸封室に吸入された大気が蒸気室へ流入するのを防止することができる。ところで、従来の蒸気圧縮機で用いられているラビリンスシールのような非接触式のシール部を吐出側軸封室に設けて蒸気室から圧縮後の蒸気が吐出側軸封室へ流出するのを抑制する場合には、その非接触式のシール部で蒸気室から吐出側軸封室への蒸気の漏出を完全に止めることは困難であり、僅かに吐出側軸封室へ蒸気が漏出する。これに対して、本発明の蒸気圧縮機では、非接触式の第3シール部によって形成される隙間を通じて蒸気室から吐出側軸封室へ漏出した蒸気を吸入側軸封室の第1シール部と第2シール部の間の領域に導入して、大気開放路を通じて吸入側軸封室に導入された大気が蒸気室へ流入するのを防止するために利用することができる。すなわち、本来、蒸気室から吐出側軸封室へ無駄に漏出していた蒸気を利用して蒸気室へ大気が流入するのを防止することができる。その結果、この蒸気圧縮機では、蒸気室の吐出口から吐出される蒸気の一部を蒸気室への大気の流入を防止するために振り当てる必要がないので、生成された圧縮蒸気のうち有効利用できる蒸気の割合が減少するのを抑制することができる。従って、この蒸気圧縮機では、圧縮蒸気の生成効率の低下を抑制しつつ、蒸気室に吸入される蒸気の圧力が大気圧よりも低い場合でも、蒸気室に大気が流入するのを防止することができる。また、蒸気室で圧縮部によって圧縮されて吐出側へ送られる蒸気の圧力は、変動する場合もしくは一定圧力でない場合がある。その場合には、蒸気室から吐出側軸封室のうち第3シール部に対して蒸気室と反対側に位置する領域に漏出する蒸気の圧力が変化する。これに対して、この蒸気圧縮機では、連通部に接続された圧力調節弁が、吐出側軸封室のうち第3シール部に対して蒸気室と反対側に位置する領域から連通部に流れる蒸気の圧力が大気圧よりも高い所定の設定圧力以上である場合に連通部から吸入側軸封室のうち第1シール部と第2シール部との間に位置する領域に導入される蒸気の圧力を設定圧力に維持可能であるため、吐出側軸封室のうち第3シール部に対して蒸気室と反対側に位置する領域に漏出する蒸気の圧力が前記設定圧力以上の圧力で変化したとしても、吸入側軸封室の第1シール部と第2シール部の間の領域の圧力を大気圧よりも高い一定の圧力(設定圧力)に安定的に維持することができる。
In this steam compressor, the third seal portion provided in the discharge-side shaft seal chamber is non-contact type, so that the high-pressure steam after being compressed in the steam chamber is the third seal in the discharge-side shaft seal chamber. It leaks slightly in the region located on the opposite side of the steam chamber from the part. In this steam compressor, the region located between the first seal portion and the second seal portion disposed on the steam chamber side with respect to the connection portion of the air release path in the suction side shaft seal chamber and the discharge side A region located on the opposite side of the steam chamber from the steam seal chamber in the shaft seal chamber is communicated by the communicating portion, so that the steam seal chamber is located on the opposite side of the steam chamber from the third seal portion. The high-pressure steam leaked into the region is introduced into the region located between the first seal portion and the second seal portion in the suction side shaft seal chamber through the communication portion, and is held by both seal portions. As a result, high-pressure steam is filled between the connection portion of the atmosphere opening path to the suction-side shaft sealing chamber and the steam suction-side portion of the steam chamber, and the pressure is increased between the first seal portion and the second seal on both sides. A space held by the seal portion is formed. For this reason, even when steam having a pressure lower than atmospheric pressure is sucked into the steam chamber through the suction port, the air sucked into the suction-side shaft sealing chamber through the atmosphere open path is transferred to the steam chamber by the space held at the high pressure. Inflow can be prevented. By the way, a non-contact type seal portion such as a labyrinth seal used in a conventional steam compressor is provided in the discharge side shaft sealing chamber so that the compressed steam flows out from the steam chamber to the discharge side shaft sealing chamber. In the case of suppression, it is difficult to completely stop the leakage of steam from the steam chamber to the discharge side shaft sealing chamber with the non-contact type seal portion, and the steam slightly leaks to the discharge side shaft sealing chamber. On the other hand, in the steam compressor of the present invention, the first seal portion of the suction-side shaft seal chamber allows the steam leaked from the steam chamber to the discharge-side shaft seal chamber through the gap formed by the non-contact type third seal portion. It can be used to prevent the air introduced into the suction-side shaft sealing chamber from flowing into the steam chamber through the atmosphere opening path. That is, it is possible to prevent the atmosphere from flowing into the steam chamber by using the steam that was originally leaked from the steam chamber to the discharge side shaft seal chamber. As a result, in this steam compressor, it is not necessary to allocate a part of the steam discharged from the discharge outlet of the steam chamber in order to prevent air from flowing into the steam chamber. It can suppress that the ratio of the vapor | steam which can be utilized reduces. Therefore, in this steam compressor, it is possible to prevent the atmosphere from flowing into the steam chamber even when the pressure of the steam sucked into the steam chamber is lower than the atmospheric pressure while suppressing a decrease in the generation efficiency of the compressed steam. Can do. Further, the pressure of the steam compressed by the compression unit in the steam chamber and sent to the discharge side may vary or may not be a constant pressure. In that case, the pressure of the steam leaking from the steam chamber to the region located on the opposite side of the steam chamber with respect to the third seal portion in the discharge side shaft seal chamber changes. On the other hand, in this steam compressor, the pressure control valve connected to the communication portion flows from the region located on the opposite side of the steam chamber to the third seal portion in the discharge side shaft sealing chamber to the communication portion. When the pressure of the steam is equal to or higher than a predetermined set pressure higher than the atmospheric pressure, the steam introduced from the communication portion to the region located between the first seal portion and the second seal portion in the suction side shaft seal chamber Since the pressure can be maintained at the set pressure, the pressure of the steam leaking to the region located on the opposite side of the steam chamber with respect to the third seal portion in the discharge side shaft seal chamber has changed at a pressure equal to or higher than the set pressure. However, the pressure in the region between the first seal portion and the second seal portion of the suction side shaft sealing chamber can be stably maintained at a constant pressure (set pressure) higher than the atmospheric pressure.
上記蒸気圧縮機において、前記筐体には、前記吸入側軸封室と連通し、潤滑油が収容される油室が設けられており、前記吸入側軸封室のうち前記大気開放路の接続部位よりも前記油室寄りの位置には、前記油室から流出した潤滑油が当該吸入側軸封室内で前記蒸気室側へ向かって流れるのを防止する姿勢で前記ロータ軸の外周面に接触するリップ部を有するリップシールが設けられていてもよい。 In the steam compressor, the casing is provided with an oil chamber that communicates with the suction-side shaft sealing chamber and accommodates lubricating oil, and the connection to the atmosphere opening path in the suction-side shaft sealing chamber is provided. The position closer to the oil chamber than the portion contacts the outer peripheral surface of the rotor shaft in a posture that prevents the lubricating oil flowing out from the oil chamber from flowing toward the steam chamber side in the suction side shaft seal chamber. There may be provided a lip seal having a lip portion.
油室から流出した潤滑油が吸入側軸封室内で蒸気室側へ向かって流れるのを防止する姿勢でロータ軸の外周面に接触するように設けられたリップ部を有するリップシールでは、蒸気室に大気圧よりも低圧の蒸気が吸入されることに起因してリップシールの蒸気室側に位置する空間がリップシールの油室側に位置する空間よりも低圧になると、それら両空間の圧力差によりリップ部がロータ軸の外周面に強く押し付けられる。そして、この状態で圧縮用ロータが長時間回転していると、リップ部の損耗が激しくなり、最終的には、リップシールによる封止効果が損なわれて油室から流出した潤滑油が蒸気室側へ流れる虞がある。これに対して、本構成では、リップシールと蒸気室との間で第1シール部と第2シール部によって保持された大気圧よりも高圧の空間が形成されるので、蒸気室に大気圧よりも低圧の蒸気が吸入された場合でも、リップシールの蒸気室側に位置する空間がリップシールの油室側に位置する空間よりも低圧になるのを防ぐことができる。このため、リップ部がロータ軸の外周面に強く押し付けられるのを防止することができ、その結果、リップ部の損耗が激しくなるのを抑制することができる。そして、リップ部の損耗に起因して油室から流出した潤滑油が蒸気室側へ流れて蒸気室に浸入するのを防止することができる。 In a lip seal having a lip portion provided so as to contact the outer peripheral surface of the rotor shaft in a posture to prevent the lubricating oil flowing out from the oil chamber from flowing toward the steam chamber side in the suction side shaft seal chamber, If the space located on the steam chamber side of the lip seal becomes lower than the space located on the oil chamber side of the lip seal due to the suction of steam at a pressure lower than atmospheric pressure, the pressure difference between the two spaces Thus, the lip portion is strongly pressed against the outer peripheral surface of the rotor shaft. If the compression rotor rotates in this state for a long time, the lip portion will be worn out. Finally, the sealing effect of the lip seal is impaired and the lubricating oil flowing out of the oil chamber is lost. May flow to the side. On the other hand, in this configuration, since a space higher than the atmospheric pressure held by the first seal portion and the second seal portion is formed between the lip seal and the steam chamber, the steam chamber Even when low-pressure steam is sucked, it is possible to prevent the space located on the steam chamber side of the lip seal from becoming lower than the space located on the oil chamber side of the lip seal. For this reason, it can prevent that a lip part is strongly pressed on the outer peripheral surface of a rotor shaft, As a result, it can suppress that the wear of a lip part becomes intense. Then, it is possible to prevent the lubricating oil that has flowed out of the oil chamber due to wear of the lip portion from flowing into the steam chamber and entering the steam chamber.
上記蒸気圧縮機において、前記連通部は、前記吐出側軸封室から前記吸入側軸封室へ流れる蒸気に含まれる液体を分離するためのドレンタンクを有し、前記圧力調節弁は、前記ドレンタンクにおいて液体が分離された蒸気の圧力を前記設定圧力に維持することが好ましい。
In the steam compressor , the communication portion includes a drain tank for separating liquid contained in steam flowing from the discharge side shaft sealing chamber to the suction side shaft sealing chamber, and the pressure control valve includes the drain It is preferable to maintain the pressure of the vapor from which the liquid is separated in the tank at the set pressure.
蒸気室から吐出側軸封室に漏出する蒸気には、例えば蒸気の冷却によって生じる凝縮液や圧縮用ロータの圧縮部と蒸気室の内面との間のシール又は潤滑のために蒸気室に導入される液体が含まれる場合がある。このような液体が蒸気と共に圧力調節弁に流れ込んだ場合には、圧力調節弁の動作が不安定になる虞がある。これに対して、本構成では、連通部が吐出側軸封室から吸入側軸封室へ流れる蒸気に含まれる液体を分離するためのドレンタンクを有しており、圧力調節弁がドレンタンクにおいて液体が分離された蒸気の圧力を設定圧力に維持する。このため、蒸気室から吐出側軸封室に漏出した蒸気に液体が含まれる場合でも、圧力調節弁に液体が流れ込むのを防止することができる。その結果、圧力調節弁の動作が不安定になるのを防止することができる。 The steam leaking from the steam chamber to the discharge-side shaft sealing chamber is introduced into the steam chamber for sealing or lubrication between, for example, condensate generated by cooling of the steam or the compression portion of the compression rotor and the inner surface of the steam chamber. May be included. When such liquid flows into the pressure control valve together with the vapor, the operation of the pressure control valve may become unstable. In contrast, in this configuration, the communication portion has a drain tank for separating the liquid contained in the vapor flowing from the discharge side shaft sealing chamber to the suction side shaft sealing chamber, and the pressure control valve is provided in the drain tank. The vapor pressure from which the liquid is separated is maintained at the set pressure. For this reason, even when the liquid leaked from the steam chamber to the discharge-side shaft sealing chamber contains liquid, it is possible to prevent the liquid from flowing into the pressure control valve. As a result, it is possible to prevent the operation of the pressure control valve from becoming unstable.
この場合において、前記ドレンタンクには、当該ドレンタンクに溜まる液体を排出するためのドレン排出路が接続され、当該ドレン排出路は、前記吸入口に繋がっていることが好ましい。
In the case of this, the drain tank drainage path for discharging liquid accumulated in the drain tank are connected, the drain discharge path is preferably connected to the inlet.
このように構成すれば、ドレンタンクに溜まった液体をドレン排出路を通じて蒸気室に戻すことができる。これにより、蒸気室から吐出側軸封室へ漏出する液体や吐出側軸封室へ漏出した蒸気の降温によって生じる凝縮液を再利用することができる。その結果、蒸気圧縮におけるエネルギー効率の低下を抑制することができる。 If comprised in this way, the liquid collected in the drain tank can be returned to a vapor | steam chamber through a drain discharge channel. Thereby, the liquid leaking from the steam chamber to the discharge side shaft seal chamber and the condensate generated by the temperature drop of the steam leaking to the discharge side shaft seal chamber can be reused. As a result, a decrease in energy efficiency in vapor compression can be suppressed.
上記蒸気圧縮機において、前記圧力調節弁には、余剰蒸気排出路が接続されており、当該圧力調節弁は、前記連通部内の蒸気の圧力が前記設定圧力を超えると前記余剰蒸気排出路に余剰の蒸気を排出するように構成され、前記余剰蒸気排出路は、前記吸入口に繋がっていることが好ましい。
In the steam compressor , a surplus steam discharge path is connected to the pressure control valve, and the pressure control valve is connected to the surplus steam discharge path when the pressure of the steam in the communication portion exceeds the set pressure. Preferably, the surplus steam discharge path is connected to the suction port.
このように構成すれば、圧力調節弁から排出される余剰の蒸気を余剰蒸気排出路を通じて蒸気室に戻すことができる。このため、圧力調節弁から排出される蒸気を再利用することができる。その結果、蒸気圧縮におけるエネルギー効率の低下を抑制することができる。 If comprised in this way, the excess steam discharged | emitted from a pressure control valve can be returned to a steam chamber through a surplus steam discharge channel. For this reason, the steam discharged from the pressure control valve can be reused. As a result, a decrease in energy efficiency in vapor compression can be suppressed.
上記蒸気圧縮機において、蒸気圧縮機は、前記圧縮用ロータを回転させる駆動源と、前記駆動源の駆動を制御する制御部とを備え、前記連通部は、開閉弁が設けられた接続路を介して大気圧よりも高圧の蒸気が流通する蒸気配管に接続され、前記制御部は、前記開閉弁を前記駆動源の起動に伴って開状態にすることが好ましい。 In the above-described steam compressor, the steam compressor includes a drive source that rotates the compression rotor and a control unit that controls driving of the drive source, and the communication unit includes a connection path provided with an on-off valve. Preferably, the controller is connected to a steam pipe through which steam having a pressure higher than atmospheric pressure flows, and the control unit opens the open / close valve in accordance with the activation of the drive source.
駆動源の起動時、すなわち蒸気圧縮機の起動時には、蒸気室で蒸気がまだ圧縮されていないため、蒸気室の吐出側の領域の圧力が高まっていない。このため、蒸気圧縮機の起動時には、蒸気室から吐出側軸封室に大気圧よりも高圧の蒸気が漏出していない場合がある。これに対して、本構成では、開閉弁が設けられた接続路を介して大気圧よりも高圧の蒸気が流通する蒸気配管に連通部が接続されているとともに、制御部が駆動源の起動に伴って開閉弁を開状態にするので、蒸気圧縮機の起動時に蒸気配管から大気圧よりも高圧の蒸気を接続路を通じて連通部に導入することができる。このため、蒸気圧縮機の起動時に蒸気室から吐出側軸封室に大気圧よりも高圧の蒸気が漏出していない場合でも、吸入側軸封室の第1シール部と第2シール部の間の領域に大気圧よりも高圧の蒸気を供給することができ、その領域の圧力を大気圧よりも高圧に保つことができる。 When the drive source is started, that is, when the steam compressor is started, the pressure in the region on the discharge side of the steam chamber is not increased because the steam is not yet compressed in the steam chamber. For this reason, when the steam compressor is started, steam having a pressure higher than atmospheric pressure may not leak from the steam chamber to the discharge side shaft seal chamber. On the other hand, in this configuration, the communication unit is connected to the steam pipe through which steam having a pressure higher than atmospheric pressure flows through the connection path provided with the on-off valve, and the control unit activates the drive source. Accordingly, since the on-off valve is opened, steam having a pressure higher than atmospheric pressure can be introduced from the steam pipe to the communicating portion through the connection path when the steam compressor is started. For this reason, even when steam having a pressure higher than atmospheric pressure does not leak from the steam chamber to the discharge-side shaft sealing chamber when the steam compressor is started, the space between the first seal portion and the second seal portion of the suction-side shaft sealing chamber It is possible to supply steam at a pressure higher than atmospheric pressure to the region, and to maintain the pressure in that region higher than atmospheric pressure.
以上説明したように、本発明によれば、圧縮蒸気の生成効率の低下を抑制しつつ、蒸気室に吸入される蒸気の圧力が大気圧よりも低い場合でも、蒸気室に大気が浸入するのを防止することができる。 As described above, according to the present invention, the atmosphere enters the steam chamber even when the pressure of the steam sucked into the steam chamber is lower than the atmospheric pressure while suppressing the decrease in the generation efficiency of the compressed steam. Can be prevented.
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(参考例)
まず、図1を参照して、本発明の参考例による蒸気圧縮機の構成について説明する。
( Reference example )
First, with reference to FIG. 1, the structure of the steam compressor by the reference example of this invention is demonstrated.
この参考例による蒸気圧縮機は、筐体4の内部に設けられた蒸気室32に吸入される蒸気を回転する圧縮用ロータ2により下流側へ送りつつ圧縮するものである。
The steam compressor according to this reference example compresses the steam sucked into the
具体的には、この参考例による蒸気圧縮機は、圧縮用ロータ2と、駆動源3と、筐体4と、吸入側軸受け6と、第1吸入側シール部10と、第2吸入側シール部12と、第3吸入側シール部14と、吐出側軸受け15と、第1吐出側シール部16と、第2吐出側シール部18と、第3吐出側シール部20と、連通部22とを備えている。
Specifically, the steam compressor according to this reference example includes a
圧縮用ロータ2は、筐体4内に回転可能に設けられており、筐体4内の後述する蒸気室32に吸入された水蒸気を後述の吐出口34側へ送りつつ圧縮する。この圧縮用ロータ2は、圧縮部2aとロータ軸2bとを有する。圧縮部2aは、図示していないが、スクリュ状に形成されており、後述の蒸気室32内に収容されている。ロータ軸2bは、圧縮部2aから軸方向の両側に後述の軸封室35,39、軸受設置室36,40及び油室37,41を通って延びている。ロータ軸2bの一端部には、駆動源3が接続されている。駆動源3は、ロータ軸2bに駆動力を付与することにより圧縮用ロータ2を軸回りに回転させる。そして、圧縮用ロータ2が軸回りに回転することにより圧縮部2aが蒸気室32内で回転し、それによって圧縮部2aが蒸気室32内に吸入された水蒸気を後述の吐出口34側へ送りつつ圧縮するようになっている。
The
筐体4は、筒状に構成されており、蒸気室32と、吸入口33と、吐出口34と、吸入側軸封室35と、吸入側軸受設置室36と、吸入側油室37と、吸入側大気開放路38と、吐出側軸封室39と、吐出側軸受設置室40と、吐出側油室41と、吐出側大気開放路42とを有する。
The
蒸気室32は、水蒸気が吸入されるとともに、圧縮部2aによって水蒸気の圧縮が行われる空間である。この蒸気室32は、筐体4の内部において筐体4の長手方向(ロータ軸2bの軸方向)に延びるように設けられている。
The
筐体4のうち蒸気室32の長手方向の一方側の端部に対応する位置には、蒸気室32へ水蒸気を吸入するための吸入口33が設けられている。吸入口33は、筐体4の径方向に延びており、蒸気室32に側方から接続されている。吸入口33には、図略の吸入側蒸気配管が接続される。この吸入側蒸気配管から供給される水蒸気が吸入口33を通じて蒸気室32に吸入される。
A
また、筐体4のうち蒸気室32の長手方向の他方側の端部に対応する位置には、蒸気室32から圧縮後の水蒸気を吐出するための吐出口34が設けられている。吐出口34は、筐体4の径方向に延びており、蒸気室32に側方から接続されている。吐出口34には、図略の吐出側蒸気配管が接続される。蒸気室32から吐出口34を通じて吐出側蒸気配管へ吐出された水蒸気は、吐出側蒸気配管を通じて熱交換器等の蒸気利用機器へ供給される。
Further, a
吸入側軸封室35は、蒸気室32の水蒸気の吸入側の端部に連通するように設けられている。この吸入側軸封室35は、筐体4の軸方向に延びている。吸入側軸封室35には、圧縮用ロータ2のロータ軸2bのうち圧縮部2aから一方側へ延びる部分が挿通されている。そして、吸入側軸封室35内では、前記各吸入側シール部10,12,14によりロータ軸2bの周りの空間が封止される。
The suction side
吸入側軸受設置室36は、吸入側軸受け6が設置される空間である。この吸入側軸受設置室36は、筐体4の軸方向において吸入側軸封室35に対して蒸気室32と反対側の位置に設けられており、吸入側軸封室35に連通している。
The suction side bearing
吸入側油室37は、吸入側軸受け6に供給するための潤滑油が収容される空間である。この吸入側油室37は、本発明の油室の概念に含まれるものである。吸入側油室37は、筐体4の軸方向において吸入側軸受設置室36に対して吸入側軸封室35と反対側の位置に設けられており、吸入側軸受設置室36に連通している。すなわち、吸入側油室37は、吸入側軸受設置室36を介して吸入側軸封室35に連通している。
The suction
吸入側大気開放路38は、吸入側軸封室35と筐体4の外部の大気空間とを連通させるためのものである。この吸入側大気開放路38は、本発明の大気開放路の概念に含まれるものである。吸入側大気開放路38は、吸入側軸封室35の軸方向の中間部から径方向外側へ延びるように筐体4に設けられている。
The suction-side
吐出側軸封室39、吐出側軸受設置室40、吐出側油室41及び吐出側大気開放路42は、蒸気室32の水蒸気の吐出側に配設されている。これら吐出側軸封室39、吐出側軸受設置室40、吐出側油室41及び吐出側大気開放路42は、筐体4の軸方向において吸入側軸封室35、吸入側軸受設置室36、吸入側油室37及び吸入側大気開放路38と対称的に配置されている。吐出側軸封室39、吐出側軸受設置室40、吐出側油室41及び吐出側大気開放路42の構成は、吸入側軸封室35、吸入側軸受設置室36、吸入側油室37及び吸入側大気開放路38の構成と基本的に同様である。
The discharge-side
吸入側軸受け6は、前記吸入側軸受設置室36に設置されており、ロータ軸2bを回転自在に支持している。
The
第1吸入側シール部10は、吸入側軸封室35のうち吸入側大気開放路38の接続部位から蒸気室32側に離間した位置に配設されている。具体的には、第1吸入側シール部10は、吸入側軸封室35のうち蒸気室32側の端部に配設されている。第1吸入側シール部10は、蒸気室32内の水蒸気が吸入側大気開放路38へ漏出するのを抑制するための非接触式のシール部であり、本発明の第1シール部の概念に含まれるものである。第1吸入側シール部10は、例えばいわゆるビスコシールからなる。このビスコシールは、吸入側軸封室35を形成する筐体4の内面に設けられた図略の内螺子部を有しており、ロータ軸2bは、その内螺子部に挿通されている。前記内螺子部は、ロータ軸2bの外径よりも僅かに大きな内径を有しており、内螺子部の内周面の複数の螺子山とロータ軸2bの外周面との間には、入り組んだ形状の微小な隙間が形成される。この隙間は、その入り組んだ形状に起因して水蒸気の流通抵抗が高くなっているため、蒸気室32内の水蒸気が吸入側軸封室35へ漏出するのがほぼ抑止される。
The first suction-
第2吸入側シール部12は、吸入側軸封室35のうち吸入側大気開放路38の接続部位と第1吸入側シール部10との間の位置に配設されている。第2吸入側シール部12は、ロータ軸2bに沿って前記吸入側大気開放路38の接続部位側へ向かう水蒸気の流れを抑制するための非接触式のシール部であり、本発明の第2シール部の概念に含まれるものである。第2吸入側シール部12は、例えば前記第1吸入側シール部10と同様のビスコシールからなる。
The second suction
第3吸入側シール部14は、吸入側軸封室35のうち吸入側大気開放路38の接続部位よりも吸入側油室37(吸入側軸受設置室36)寄りの位置に配設されている。第3吸入側シール部14は、吸入側油室37から流出して吸入側軸受設置室36を通じて吸入側軸封室35に流れ込んだ潤滑油が吸入側軸封室35内で蒸気室32側へ向かって流れるのを防止する接触式のシール部である。
The third suction-
具体的には、第3吸入側シール部14は、リップシールからなる。このリップシールは、本体部14aと、リップ部14bとを有する。本体部14aは、吸入側軸封室35内に嵌め込まれた円環状の部分である。リップ部14bは、本体部14aの内周面から径方向内側に延びている。このリップ部14bは、吸入側油室37から吸入側軸受設置室36を通って吸入側軸封室35に流れ込んだ潤滑油が蒸気室32側へ向かって流れるのを防止する姿勢でロータ軸2bの外周面に接触している。すなわち、リップ部14bは、その径方向内側の端縁に向かうにつれて徐々に吸入側油室37側へ向かうとともに、蒸気室32側に凸状となるように湾曲した状態で径方向内側の端縁部がロータ軸2bの外周面に接触している。リップ部14bは、湾曲することにより弾性力を発しており、その弾性力によって当該リップ部14bの径方向内側の端縁部がロータ軸2bの外周面に押し付けられている。
Specifically, the third suction
吐出側軸受け15は、前記吐出側軸受設置室40に設けられており、ロータ軸2bを回転自在に支持している。
The discharge side bearing 15 is provided in the discharge side bearing
第1吐出側シール部16、第2吐出側シール部18及び第3吐出側シール部20は、吐出側軸封室39に配設されており、筐体4の軸方向(ロータ軸2bの軸方向)において第1吸入側シール部10、第2吸入側シール部12及び第3吸入側シール部14と対照的に配置されている。これら第1吐出側シール部16、第2吐出側シール部18及び第3吐出側シール部20の構成は、第1吸入側シール部10、第2吸入側シール部12及び第3吸入側シール部14の構成と同様である。なお、第1吐出側シール部16は、蒸気室32からロータ軸2bに沿って吐出側軸封室39へ漏出する水蒸気に対する流通抵抗を高めるための非接触式のシール部であり、本発明の第3シール部の概念に含まれるものである。
The first discharge
連通部22は、吸入側軸封室35のうち第1吸入側シール部10と第2吸入側シール部12との間に位置する領域と、吐出側軸封室39のうち第1吐出側シール部16に対して蒸気室32と反対側に位置する領域(第1吐出側シール部16と第2吐出側シール部18との間に位置する領域)とを連通させるものである。蒸気室32から吐出側軸封室39の第1吐出側シール部16と第2吐出側シール部18の間の領域に漏出した水蒸気は、この連通部22を通じて吸入側軸封室35の第1吸入側シール部10と第2吸入側シール部12の間の領域に導入される。
The
具体的には、連通部22は、吸入側流路22aと、吐出側流路22bと、連通路22cとを有する。
Specifically, the
吸入側流路22aは、筐体4に設けられており、吸入側軸封室35のうち第1吸入側シール部10と第2吸入側シール部12との間に位置する領域から径方向外側へ延びている。
The suction-
吐出側流路22bは、筐体4に設けられており、吐出側軸封室39のうち第1吐出側シール部16と第2吐出側シール部18との間に位置する領域から径方向外側へ延びている。
The discharge
連通路22cは、吸入側流路22aと吐出側流路22bとを互いに接続するものであり、それら両流路22a,22b同士を接続する配管からなる。
The
次に、この参考例による蒸気圧縮機の動作について説明する。
Next, the operation of the steam compressor according to this reference example will be described.
この参考例による蒸気圧縮機では、図略の吸入側蒸気配管から吸入口33に水蒸気が供給され、その水蒸気は吸入口33から蒸気室32に吸入される。圧縮用ロータ2は、駆動源3から駆動力を付与されることにより回転し、それによって圧縮部2aが蒸気室32内で回転しながら水蒸気を圧縮する。この際、圧縮部2aは、吸入口33から蒸気室32に吸入された水蒸気を吐出口34側へ送りつつ圧縮する。このようにして圧縮された水蒸気は、蒸気室32から吐出口34を通じて図略の吐出側蒸気配管へ吐出される。
In the steam compressor according to this reference example , water vapor is supplied from a suction side steam pipe (not shown) to the
そして、第1吐出側シール部16が非接触式のシール部であることに起因して、蒸気室32の吐出側の端部から吐出側軸封室39の第1吐出側シール部16と第2吐出側シール部18の間の領域に圧縮後の水蒸気が僅かに漏出する。この漏出した水蒸気は、連通部22の吐出側流路22b、連通路22c、吸入側流路22aを通じて吸入側軸封室35の第1吸入側シール部10と第2吸入側シール部12の間の領域に導入される。これにより、第1吸入側シール部10と第2吸入側シール部12の間の空間には、比較的高圧の水蒸気が充満され、その空間の蒸気圧は両側のシール部10,12によってほぼ保持される。つまり、両シール部10,12間の空間は、大気圧よりも高圧となっている。
Then, because the first discharge
ところで、吸入側蒸気配管から吸入口33には、大気圧よりも低圧の水蒸気が供給される場合がある。この場合には、蒸気室32の吸入側の端部の圧力が大気圧よりも低くなる。この場合、もし、吸入側軸封室35に第1吸入側シール部10と第2吸入側シール部12によって保持された高圧の空間が形成されていなければ、吸入側大気開放路38を通じて吸入側軸封室35に導入された大気(空気)が蒸気室32に流入してしまう。
By the way, in some cases, water vapor having a pressure lower than the atmospheric pressure is supplied from the suction side steam pipe to the
この参考例では、上記したように、第1吸入側シール部10と第2吸入側シール部12の間の領域と第1吐出側シール部16と第2吐出側シール部18の間の領域とが連通部22によって連通されることにより、吸入側軸封室35に対する吸入側大気開放路38の接続部位と蒸気室32の水蒸気の吸入側の端部との間に高圧の水蒸気が満たされ、かつ、その蒸気圧が両側の第1吸入側シール部10と第2吸入側シール部12によって保持された空間が形成される。このため、吸入口33を通じて蒸気室32に大気圧よりも低圧の水蒸気が吸入された場合でも、前記高圧に保持された空間により、吸入側大気開放路38を通じて吸入側軸封室35に導入された大気が蒸気室32へ流入するのを防止することができる。
In this reference example , as described above, the region between the first suction
また、この参考例では、非接触式の第1吐出側シール部16によって形成される隙間を通じて蒸気室32から吐出側軸封室39へ漏出した蒸気を吸入側軸封室35の第1吸入側シール部10と第2吸入側シール部12の間の領域に導入して、吸入側大気開放路38を通じて吸入側軸封室35に導入された大気が蒸気室32へ流入するのを防止するために利用することができる。すなわち、本来、蒸気室32から吐出側軸封室39へ無駄に漏出していた蒸気を利用して蒸気室32へ大気が流入するのを防止することができる。その結果、この参考例では、蒸気室32の吐出口34から吐出される蒸気の一部を蒸気室32への大気の流入を防止するために振り当てる必要がないので、生成された圧縮蒸気のうち有効利用できる蒸気の割合が減少するのを抑制することができる。従って、この参考例では、圧縮蒸気の生成効率の低下を抑制しつつ、蒸気室32に吸入される蒸気の圧力が大気圧よりも低い場合でも、蒸気室32に大気が流入するのを防止することができる。
Further, in this reference example , the steam leaked from the
また、この参考例では、吸入側軸封室35のうち吸入側大気開放路38の接続部位よりも吸入側油室37寄りの位置には、吸入側油室37から流出した潤滑油が吸入側軸封室35内で蒸気室32側へ向かって流れるのを防止する姿勢でロータ軸2bの外周面に接触するリップ部14bを有する第3吸入側シール部14が設けられている。
Further, in this reference example , in the suction side
このような第3吸入側シール部14では、当該シール部14の蒸気室32側に位置する空間が当該シール部14の吸入側油室37側に位置する空間よりも低圧になると、それら両空間の圧力差によりリップ部14bがロータ軸2bの外周面に強く押し付けられる。この状態で圧縮用ロータ2が長時間回転していると、リップ部14bの損耗が激しくなり、最終的には、リップ部14bによる封止効果が損なわれて吸入側油室37から流出した潤滑油が蒸気室32側へ流れる虞がある。これに対して、この参考例では、第3吸入側シール部14と蒸気室32との間で第1吸入側シール部10と第2吸入側シール部12によって保持された大気圧よりも高圧の空間が形成されるので、蒸気室32に大気圧よりも低圧の水蒸気が吸入された場合でも、第3吸入側シール部14の蒸気室32側に位置する空間が当該シール部14の吸入側油室37側に位置する空間よりも低圧になるのを防ぐことができる。このため、リップ部14bがロータ軸2bの外周面に強く押し付けられるのを防止することができ、その結果、リップ部14bの損耗が激しくなるのを抑制することができる。そして、リップ部14bの損耗に起因して吸入側油室37から流出した潤滑油が蒸気室32側へ流れて蒸気室32に浸入するのを防止することができる。
In such a third suction
(第1実施形態)
次に、図2を参照して、本発明の第1実施形態による蒸気圧縮機の構成について説明する。
(First Embodiment)
Next, the configuration of the steam compressor according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
この第1実施形態による蒸気圧縮機は、連通部22に接続された圧力調節弁52を備えている。蒸気室32で圧縮部2aによって圧縮されて吐出側へ送られる水蒸気の圧力は、変動する場合もしくは一定圧力でない場合があり、この場合には、蒸気室32から吐出側軸封室39の第1吐出側シール部16と第2吐出側シール部18との間の領域に漏出し、連通部22に流れる水蒸気の圧力が変化する。圧力調節弁52は、この場合に連通部22を流れる水蒸気の圧力を大気圧よりも高い所定の設定圧力に維持するために設けられている。
The steam compressor according to the first embodiment includes a
具体的には、圧力調節弁52は、連通部22の連通路22cに接続されている。
Specifically, the
圧力調節弁52は、吐出側軸封室39の第1吐出側シール部16と第2吐出側シール部18との間の領域から連通部22に流れる水蒸気の圧力が前記設定圧力以上である場合に当該連通部22から吸入側軸封室35の第1吸入側シール部10と第2吸入側シール部12との間の領域に導入される水蒸気の圧力を前記設定圧力に維持可能に構成されている。前記設定圧力は、圧力調節弁52によって定められるものである。圧力調節弁52には、余剰蒸気排出路53が接続されている。圧力調節弁52は、連通部22のうち当該圧力調節弁52が設けられた箇所に対して吐出側軸封室39側の領域における水蒸気の圧力が前記設定圧力を超えると自動的に余剰蒸気排出路53に余剰の水蒸気を排出する。圧力調節弁52は、この余剰の水蒸気の排出によって連通部22を流れる水蒸気の圧力を前記設定圧力に維持する。なお、蒸気圧縮機の定常運転時には、蒸気室32から吐出側軸封室39のうち第1吐出側シール部16と第2吐出側シール部18との間の領域に漏出する水蒸気の圧力は、前記設定圧力以上となっているため、この定常運転時に連通部22から吸入側軸封室35の第1吸入側シール部10と第2吸入側シール部12との間の領域に導入される水蒸気の圧力は圧力調節弁52により常に前記設定圧力に維持される。
When the pressure of the water vapor flowing from the region between the first discharge
この第1実施形態による蒸気圧縮機の上記以外の構成は、上記参考例の蒸気圧縮機と同様である。
The other configuration of the steam compressor according to the first embodiment is the same as that of the steam compressor of the reference example .
以上説明したように、この第1実施形態では、連通部22に圧力調節弁52が接続されていて、この圧力調節弁52が、吐出側軸封室39の第1吐出側シール部16と第2吐出側シール部18との間の領域から連通部22に流れる水蒸気の圧力が大気圧よりも高い所定の設定圧力以上である場合に当該連通部22から吸入側軸封室35の第1吸入側シール部10と第2吸入側シール部12との間の領域に導入される水蒸気の圧力を前記設定圧力に維持可能に構成されている。このため、蒸気室32において圧縮部2aによって圧縮されて吐出側へ送られる水蒸気の圧力が変動すること等に起因して、吐出側軸封室39のうち第1吐出側シール部16と第2吐出側シール部18の間の領域に漏出する蒸気の圧力が前記設定圧力以上の圧力で変化したとしても、吸入側軸封室35のシール部10,12間の領域の圧力を大気圧よりも高い一定の圧力に安定的に維持することができる。
As described above, in the first embodiment, the
この第1実施形態のこれ以外の効果は、上記参考例による効果と同様である。
The other effects of the first embodiment are the same as the effects of the reference example .
(第2実施形態)
次に、図3を参照して、本発明の第2実施形態による蒸気圧縮機の構成について説明する。
( Second Embodiment)
Next, with reference to FIG. 3, the structure of the steam compressor by 2nd Embodiment of this invention is demonstrated.
この第2実施形態による蒸気圧縮機では、連通部22が、当該連通部22を通じて吐出側軸封室39から吸入側軸封室35へ流れる水蒸気に含まれる水を分離するためのドレンタンク54を有しており、圧力調節弁52は、ドレンタンク54によって水が分離された水蒸気の圧力を設定圧力に維持するようになっている。
In the vapor compressor according to the second embodiment, the
具体的には、蒸気室32から吐出側軸封室39のシール部16,18間の領域に漏出する水蒸気には、例えば蒸気室32を形成する筐体4の内周面と圧縮用ロータ2の圧縮部2aとの間のシール及び潤滑のために蒸気室32に導入される水が含まれる場合がある。また、蒸気室32から吐出側軸封室39のシール部16,18間の領域に漏出した水蒸気は、降温し、それによって、凝縮水が生じる場合がある。従って、吐出側軸封室39から吐出側流路22bに流出する水蒸気は、水を含んでいる場合がある。このような水蒸気に含まれる水が圧力調節弁52に流れ込むと、圧力調節弁52の動作が不安定になる虞がある。このため、本実施形態では、ドレンタンク54で水を分離した後の水蒸気の圧力を圧力調節弁52によって設定圧力に維持するようになっている。
Specifically, for the water vapor leaking from the
詳細には、この第2実施形態では、ドレンタンク54は、連通部22の連通路22cに設けられており、当該ドレンタンク54の上部に連通路22c及び圧力調節弁52が接続されている。ドレンタンク54の底部には、当該ドレンタンク54内に溜まる水を排出するためのドレン排出路56が接続されている。このドレン排出路56には、ドレン弁58が設けられている。ドレン弁58は、ドレンタンク54内のうち水蒸気が収容される空間を水密状態に保ちながら、ドレンタンク54内に溜まった水を排出させる。すなわち、ドレン弁58は、ドレンタンク54内のうち水蒸気が収容される空間と、ドレン排出路56を通じてドレンタンク54内の空間に繋がる大気空間との間に水が介在した状態を維持しながら、ドレンタンク54内の水を徐々に排出させる。
Specifically, in the second embodiment, the
吐出側軸封室39から連通部22に流出する水を含んだ水蒸気は、ドレンタンク54内にその上部から導入される。この際、水は、ドレンタンク54内の下部に溜まり、水蒸気と分離される。ドレンタンク54から排出される水の流量は、ドレン排出路56の流路径等が適宜設定されることによって、ドレンタンク54内に溜まる水の水位がドレンタンク54に対する連通路22c及び圧力調節弁52の接続部位よりも低い位置に維持されるような流量に設定されている。その結果、吸入側軸封室35のうちシール部10,12間の領域には、ドレンタンク54で水が分離された後の水蒸気が連通路22c及び吸入側流路22aを通じて導入される。また、圧力調節弁52は、ドレンタンク54で水が分離されてそのドレンタンク54内の上部の空間に存在する水蒸気の圧力を設定圧力に維持することになり、この水蒸気の圧力が設定圧力を超えると余剰蒸気排出路53に余剰の蒸気を排出する。
Water vapor containing water flowing out from the discharge-side
この第2実施形態による蒸気圧縮機の上記以外の構成は、第1実施形態による蒸気圧縮機の構成と同様である。
Other configurations of the steam compressor according to the second embodiment are the same as those of the steam compressor according to the first embodiment.
以上説明したように、第2実施形態では、連通部22が吐出側軸封室39から吸入側軸封室35へ流れる水蒸気に含まれる水を分離するためのドレンタンク54を有しており、圧力調節弁52がドレンタンク54において水が分離された後の水蒸気の圧力を設定圧力に維持する。このため、蒸気室32から吐出側軸封室39に漏出した水蒸気に水が含まれる場合でも、圧力調節弁52に水が流れ込むのを防止することができる。その結果、圧力調節弁52の動作が不安定になるのを防止することができる。
As described above, in the second embodiment, the
この第2実施形態のこれ以外の効果は、上記参考例及び第1実施形態による効果と同様である。
The other effects of the second embodiment are the same as the effects of the reference example and the first embodiment.
(第3実施形態)
次に、図4を参照して、本発明の第3実施形態による蒸気圧縮機の構成について説明する。
( Third embodiment)
Next, with reference to FIG. 4, the structure of the steam compressor by 3rd Embodiment of this invention is demonstrated.
この第3実施形態による蒸気圧縮機では、駆動源3の起動時に吐出側蒸気配管102から連通部22に水蒸気を取り込むことが可能となっている。
In the steam compressor according to the third embodiment, water vapor can be taken into the communicating
具体的には、この第3実施形態の蒸気圧縮機は、駆動源3の駆動及び蒸気圧縮機を構成するその他の機器を制御するための制御部59を備えている。また、この蒸気圧縮機は、接続路60と開閉弁62とを備えている。
Specifically, the steam compressor according to the third embodiment includes a control unit 59 for controlling driving of the driving source 3 and other devices constituting the steam compressor. The steam compressor includes a
接続路60は、連通部22のドレンタンク54のうち水が溜まる最大水位よりも高い位置と吐出側蒸気配管102とを互いに接続している。開閉弁62は、制御部59によって開閉制御される電磁弁であり、接続路60に設けられている。すなわち、この第3実施形態では、連通部22は、開閉弁62が設けられた接続路60を介して吐出側蒸気配管102に接続されている。なお、この吐出側蒸気配管102は、本発明の蒸気配管の概念に含まれるものである。
The
そして、制御部59は、閉状態の開閉弁62を駆動源3の起動に伴って開状態にする。具体的には、蒸気圧縮機には、図略の起動スイッチが設けられている。起動スイッチがオンされると、それに応じて制御部59は、駆動源3の駆動を開始させるとともに開閉弁62を一定時間、開状態にする。吐出側蒸気配管102内には、大気圧よりも高圧の水蒸気が流れており、開閉弁62が開状態にされることによって吐出側蒸気配管102内の水蒸気が接続路60を通じてドレンタンク54に一定時間供給される。これにより、蒸気圧縮機の起動後、一定時間、吸入側軸封室35のシール部10,12間の領域に大気圧よりも高圧の水蒸気が導入される。
Then, the control unit 59 opens the closed on-off
この第3実施形態による蒸気圧縮機の上記以外の構成は、第2実施形態の蒸気圧縮機と同様である。
The other configurations of the steam compressor according to the third embodiment are the same as those of the steam compressor according to the second embodiment.
蒸気圧縮機の起動時には、蒸気室32で水蒸気がまだ圧縮されていないため、蒸気室32の吐出側の領域の圧力が高まっていない。このため、蒸気圧縮機の起動時には、蒸気室32から吐出側軸封室39に大気圧よりも高圧の水蒸気が漏出していない場合がある。これに対して、この第3実施形態では、開閉弁62が設けられた接続路60を介して吐出側蒸気配管102に連通部22が接続されているとともに、制御部59が駆動源3の起動に伴って開閉弁62を開状態にするので、蒸気圧縮機の起動時に吐出側蒸気配管102から大気圧よりも高圧の水蒸気を接続路60を通じて連通部22に導入することができる。このため、蒸気圧縮機の起動時に蒸気室32から吐出側軸封室39に大気圧よりも高圧の水蒸気が漏出していない場合でも、吸入側軸封室35のシール部10,12間の領域に大気圧よりも高圧の水蒸気を供給することができ、その領域の圧力を大気圧よりも高圧に保つことができる。
At the start of the steam compressor, since the steam is not yet compressed in the
この第3実施形態のこれ以外の効果は、上記参考例及び上記各実施形態による効果と同様である。
The other effects of the third embodiment are the same as the effects of the reference example and the embodiments.
(第4実施形態)
次に、図5を参照して、本発明の第4実施形態による蒸気圧縮機の構成について説明する。
( Fourth embodiment)
Next, with reference to FIG. 5, the structure of the steam compressor by 4th Embodiment of this invention is demonstrated.
この第4実施形態による蒸気圧縮機では、ドレンタンク54に接続されたドレン排出路56と、圧力調節弁52に接続された余剰蒸気排出路53とが吸入口33に繋がっている。
In the steam compressor according to the fourth embodiment, a
ドレンタンク54内には、大気圧よりも高圧の水蒸気が導入されることから、ドレンタンク54内に溜まった水は、ドレン排出路56に大気圧よりも高い圧力で排出される。このため、図略の吸入側蒸気配管から吸入口33に大気圧よりも低圧の水蒸気が供給される場合には、ドレン排出路56に排出された水の圧力は、吸入口33内の圧力よりも高くなる。その結果、ドレン排出路56に排出された水は、当該水と吸入口33内との圧力差により容易に吸入口33へ吸入されるとともに蒸気室32へ導入される。
Since water vapor having a pressure higher than atmospheric pressure is introduced into the
また、圧力調節弁52の設定圧力は、大気圧よりも若干高い圧力に設定されているため、圧力調節弁52から余剰蒸気排出路53へ排出される余剰の水蒸気の圧力は、大気圧よりも高くなる。このため、吸入側蒸気配管から吸入口33に大気圧よりも低圧の水蒸気が供給される場合には、余剰蒸気排出路53に排出された余剰の水蒸気の圧力は、吸入口33内の圧力よりも高くなる。その結果、余剰蒸気排出路53に排出された余剰の水蒸気は、当該蒸気と吸入口33内との圧力差により容易に吸入口33へ吸入されるとともに蒸気室32へ導入される。
Further, since the set pressure of the
この第4実施形態による蒸気圧縮機の上記以外の構成は、第3実施形態による蒸気圧縮機の構成と同様である。
The other configuration of the steam compressor according to the fourth embodiment is the same as that of the steam compressor according to the third embodiment.
この第4実施形態では、ドレンタンク54に接続されたドレン排出路56が吸入口33に繋がっているため、ドレンタンク54に溜まった水をドレン排出路56を通じて蒸気室32に戻すことができる。これにより、蒸気室32から吐出側軸封室39へ漏出する水や吐出側軸封室39へ漏出した水蒸気の降温によって生じる凝縮水を再利用することができる。その結果、蒸気圧縮におけるエネルギー効率の低下を抑制することができる。
In the fourth embodiment, since the
また、第4実施形態では、圧力調節弁52から余剰の水蒸気が排出される余剰蒸気排出路53が吸入口33に繋がっているため、圧力調節弁52から排出される余剰の水蒸気を余剰蒸気排出路53を通じて蒸気室32に戻すことができる。このため、圧力調節弁52から排出される水蒸気を再利用することができる。その結果、蒸気圧縮におけるエネルギー効率の低下をさらに抑制することができる。
Further, in the fourth embodiment, the surplus
この第4実施形態の上記以外の効果は、上記参考例及び上記各実施形態による効果と同様である。
The effects of the fourth embodiment other than those described above are the same as the effects of the reference example and the embodiments described above.
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれる。 The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is shown not by the above description of the embodiments but by the scope of claims for patent, and further includes meanings equivalent to the scope of claims for patent and all modifications within the scope.
例えば、第1吸入側シール部10、第2吸入側シール部12、第1吐出側シール部16及び第2吐出側シール部18は、前記ビスコシール以外の非接触式のシール部であってもよい。例えば、これら各シール部10,12,16,18は、公知のラビリンスシールからなっていてもよい。
For example, the first suction
また、前記ビスコシールからなる各シール部12,16,18は、前記内螺子部の代わりにロータ軸2bの外周面に設けられた外螺子部を有するものであってもよい。すなわち、これら各シール部12,16,18は、外螺子部の外周面の複数の螺子山と軸封室35,39を形成する筐体4の内周面との間に入り組んだ形状の微小な隙間が形成されるようなものであってもよい。なお、参考例として、第1吸入側シール部も同様のものであってもよい。
Further, each of the
また、第3吸入側シール部14及び第3吐出側シール部20は、リップシール以外の接触式のシール部からなっていてもよい。例えば、これら各シール部14,20は、公知のメカニカルシールや、各種オイルシール、グランドパッキン等からなっていてもよい。
Moreover, the 3rd suction | inhalation
また、上記第3実施形態において、ドレンタンク54、ドレン排出路56及びドレン弁58を省略して接続路60を連通路22cに直接接続してもよい。
In the third embodiment, the
また、上記第3、第4実施形態において、制御部59は、駆動源3の起動時に蒸気室32に吸入される蒸気の圧力と蒸気室32から吐出される蒸気の圧力とに基づいて開閉弁62を開状態にするか否かを決定するようにしてもよい。すなわち、この変形例では、吸入口33と吐出口34とにそれぞれ圧力センサが設けられており、制御部59には、その各圧力センサから検出信号が入力されるようになっている。制御部59は、前記起動スイッチがオンされると、入力されている検出信号に基づいて、吸入口33の圧力が大気圧よりも低いか否かを判断するとともに、吐出口34の圧力が大気圧よりも低いか否かを判断する。そして、制御部59は、吸入口33の圧力が大気圧よりも低く、かつ、吐出口34の圧力が大気圧よりも低いと判断した場合に開閉弁62を開状態にする。
In the third and fourth embodiments, the control unit 59 opens and closes the open / close valve based on the pressure of the steam sucked into the
この構成では、蒸気圧縮機の起動直後に蒸気室32に吸入される蒸気が大気圧よりも低圧で、かつ、蒸気室32の吐出口34における蒸気圧が大気圧よりも低圧の場合にのみ、吐出側蒸気配管102から連通部22に大気圧よりも高圧の蒸気が供給される。蒸気圧縮機の起動時において蒸気室32に吸入される蒸気が大気圧よりも低圧で、かつ蒸気室32の吐出口34近傍の蒸気圧(蒸気室32から吐出側軸封室39に漏出する蒸気の圧力)が大気圧よりも低圧となっているときには、吐出側蒸気配管102から吸入側軸封室35のシール部10,12間の領域へ大気圧よりも高圧の蒸気を供給してやるのが好ましいので、本構成では、そのようなときのみに限定して当該領域へ蒸気を供給することができる。換言すれば、蒸気圧縮機の起動時に吸入側軸封室35のシール部10,12間の領域へ吐出側蒸気配管102から蒸気を供給する必要がないときは、当該領域へ蒸気が供給されないので、吐出側蒸気配管102内の蒸気が無駄に消費されるのを防止することができる。
In this configuration, only when the steam sucked into the
また、蒸気圧縮機が圧縮する蒸気は、水蒸気以外の蒸気であってもよい。この場合、吐出側軸封室39から連通部22に流出する蒸気に含まれる液体は、水以外の液体であってもよい。
The steam compressed by the steam compressor may be steam other than water vapor. In this case, the liquid contained in the vapor flowing out from the discharge side
2 圧縮用ロータ
2a 圧縮部
2b ロータ軸
3 駆動源
4 筐体
10 第1吸入側シール部(第1シール部)
12 第2吸入側シール部(第2シール部)
14 第3吸入側シール部(リップシール)
14b リップ部
16 第1吐出側シール部(第3シール部)
22 連通部
32 蒸気室
33 吸入口
34 吐出口
35 吸入側軸封室
37 吸入側油室(油室)
38 吸入側大気開放路(大気開放路)
39 吐出側軸封室
52 圧力調節弁
53 余剰蒸気排出路
54 ドレンタンク
56 ドレン排出路
58 制御部
60 接続路
62 開閉弁
102 吐出側蒸気配管(蒸気配管)
2 Rotor for
12 Second suction side seal part (second seal part)
14 Third suction side seal (lip seal)
22
38 Suction-side open air path (open air path)
39 Discharge side
Claims (6)
前記蒸気室に収容される圧縮部及びその圧縮部から両側に前記各軸封室を通って延びるロータ軸を有し、軸回りに回転することにより前記圧縮部が前記蒸気室内に吸入された蒸気を前記吐出口側へ送りつつ圧縮する圧縮用ロータと、
前記吸入側軸封室のうち前記大気開放路の接続部位から前記蒸気室側に離間した位置に配設され、前記蒸気室内の蒸気が前記大気開放路へ流れるのを抑制するための第1シール部と、
前記吸入側軸封室のうち前記大気開放路の接続部位と前記第1シール部との間の位置に配設され、前記大気開放路へ蒸気が流れるのを抑制するための第2シール部と、
前記吐出側軸封室に配設され、前記蒸気室から当該吐出側軸封室へ漏出する蒸気に対する流通抵抗を高めるための非接触式の第3シール部と、
前記吸入側軸封室のうち前記第1シール部と前記第2シール部との間に位置する領域と、前記吐出側軸封室のうち前記第3シール部に対して前記蒸気室と反対側に位置する領域とを連通させる連通部と、
前記連通部に接続された圧力調節弁とを備え、
前記第1シール部は、前記ロータ軸が内側に挿通される内螺子部を有し、その内螺子部の内周面と前記ロータ軸の外周面との間に入り組んだ形状の隙間が形成されるように設けられた非接触式のシール部であり、
前記圧力調節弁は、前記吐出側軸封室のうち前記第3シール部に対して前記蒸気室と反対側に位置する領域から前記連通部に流れる蒸気の圧力が大気圧よりも高い所定の設定圧力以上である場合に当該連通部から前記吸入側軸封室のうち前記第1シール部と前記第2シール部との間に位置する領域に導入される蒸気の圧力を前記設定圧力に維持可能に構成されている、蒸気圧縮機。 A steam chamber provided with a steam suction port on one side in the longitudinal direction and a steam discharge port on the other side in the longitudinal direction; a suction side shaft sealing chamber communicating with the steam suction side of the steam chamber; A housing having a discharge-side shaft sealing chamber that communicates with the steam discharge side of the steam chamber, and an atmosphere opening path that communicates the suction-side shaft sealing chamber and the atmospheric space;
Steam having a compression section accommodated in the steam chamber and a rotor shaft extending through the shaft sealing chamber on both sides from the compression section, and the compression section being sucked into the steam chamber by rotating around the axis A rotor for compression that compresses while sending to the discharge port side,
A first seal that is disposed in a position spaced from the connection portion of the atmosphere opening path to the steam chamber side in the suction side shaft sealing chamber, and suppresses the flow of the steam in the steam chamber to the atmosphere opening path. And
A second seal portion disposed at a position between the connection portion of the atmosphere opening path and the first seal portion in the suction side shaft sealing chamber, and for suppressing the flow of steam to the atmosphere opening path; ,
A non-contact third seal portion disposed in the discharge-side shaft seal chamber, for increasing a flow resistance against steam leaking from the steam chamber to the discharge-side shaft seal chamber;
A region of the suction side shaft sealing chamber located between the first seal portion and the second seal portion, and a side opposite to the steam chamber with respect to the third seal portion of the discharge side shaft sealing chamber. a communicating portion for communicating the region located,
A pressure control valve connected to the communication part ,
The first seal portion has an inner screw portion through which the rotor shaft is inserted, and a gap is formed between the inner peripheral surface of the inner screw portion and the outer peripheral surface of the rotor shaft. Ri contactless seal portion der provided so that,
The pressure regulating valve has a predetermined setting in which the pressure of the steam flowing from the region located on the opposite side of the steam chamber to the third seal portion in the discharge side shaft seal chamber is higher than the atmospheric pressure. When the pressure is higher than the pressure, it is possible to maintain the pressure of the steam introduced from the communication portion into the region located between the first seal portion and the second seal portion in the suction side shaft seal chamber at the set pressure. Constructed in a steam compressor.
前記吸入側軸封室のうち前記大気開放路の接続部位よりも前記油室寄りの位置には、前記油室から流出した潤滑油が当該吸入側軸封室内で前記蒸気室側へ向かって流れるのを防止する姿勢で前記ロータ軸の外周面に接触するリップ部を有するリップシールが設けられている、請求項1に記載の蒸気圧縮機。 The housing communicates with the suction side shaft sealing chamber, and is provided with an oil chamber in which lubricating oil is stored.
Lubricating oil that has flowed out of the oil chamber flows toward the steam chamber in the suction-side shaft seal chamber at a position closer to the oil chamber than the connection site of the atmosphere opening path in the suction-side shaft seal chamber. The steam compressor according to claim 1, further comprising a lip seal having a lip portion that comes into contact with the outer peripheral surface of the rotor shaft in a posture to prevent the above.
前記圧力調節弁は、前記ドレンタンクにおいて液体が分離された蒸気の圧力を前記設定圧力に維持する、請求項1又は2に記載の蒸気圧縮機。 The communication portion has a drain tank for separating liquid contained in the vapor flowing from the discharge side shaft sealing chamber to the suction side shaft sealing chamber,
3. The steam compressor according to claim 1, wherein the pressure control valve maintains the pressure of the steam from which the liquid is separated in the drain tank at the set pressure.
前記余剰蒸気排出路は、前記吸入口に繋がっている、請求項1〜4のいずれか1項に記載の蒸気圧縮機。 An excess steam discharge path is connected to the pressure control valve, and the pressure control valve discharges excess steam to the excess steam discharge path when the pressure of the steam in the communication portion exceeds the set pressure. Composed of
The steam compressor according to any one of claims 1 to 4 , wherein the surplus steam discharge passage is connected to the suction port.
前記駆動源の駆動を制御する制御部とを備え、
前記連通部は、開閉弁が設けられた接続路を介して大気圧よりも高圧の蒸気が流通する蒸気配管に接続され、
前記制御部は、前記開閉弁を前記駆動源の起動に伴って開状態にする、請求項1〜5のいずれか1項に記載の蒸気圧縮機。
A drive source for rotating the compression rotor;
A control unit for controlling the driving of the driving source,
The communication portion is connected to a steam pipe through which steam having a pressure higher than atmospheric pressure flows through a connection path provided with an on-off valve,
The steam compressor according to any one of claims 1 to 5 , wherein the control unit opens the on-off valve with the activation of the drive source.
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