JP5630177B2 - Centrifugal compressor and heat pump - Google Patents
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Description
本発明は、気相のプロセス流体を圧縮する遠心圧縮機及びヒートポンプに関するものである。 The present invention relates to a centrifugal compressor and a heat pump for compressing a gas phase process fluid.
遠心圧縮機(ターボ圧縮機)は、インペラを高速回転させることにより、インペラの外周部に気体を吐き出し、当該気体に圧力を付与するものである。遠心圧縮機をヒートポンプや化学プラント等に用いる場合、遠心圧縮機では気相のプロセス流体(熱媒体など)を圧縮することになる。 The centrifugal compressor (turbo compressor) discharges gas to the outer peripheral portion of the impeller and applies pressure to the gas by rotating the impeller at high speed. When a centrifugal compressor is used in a heat pump or a chemical plant, the centrifugal compressor compresses a gas phase process fluid (such as a heat medium).
遠心圧縮機では、インペラを高速回転(例えば30000rpm)させる必要があるので、その軸封構造としては、接触式のものを用いることはできず、非接触式のものが一般に用いられている。遠心圧縮機の軸封構造に用いられる非接触式のシールとしては、ドライガスシールが一般に知られている。 In the centrifugal compressor, since it is necessary to rotate the impeller at a high speed (for example, 30000 rpm), a contact type cannot be used as the shaft seal structure, and a non-contact type is generally used. A dry gas seal is generally known as a non-contact type seal used for a shaft seal structure of a centrifugal compressor.
なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、次のものがある。 The prior art document information related to the invention of this application includes the following.
ところで、非接触式のシールを用いた遠心圧縮機では、非接触式であるがゆえに、気相のプロセス流体の一部が軸受ハウジング(ギヤボックス)内に侵入してしまうおそれがある。 By the way, in a centrifugal compressor using a non-contact type seal, since it is non-contact type, there is a possibility that a part of the gas phase process fluid may enter the bearing housing (gear box).
例えば、遠心圧縮機をヒートポンプの圧縮機として用いた場合、遠心圧縮機では気相の熱媒体を圧縮することになるが、遠心圧縮機の運転中には、インペラ側(ヒートポンプのループ側)の圧力が、軸受ハウジング内の圧力よりも高くなるため、気相の熱媒体がインペラの背面へと回り込み、非接触式のシールの僅かな隙間を通って軸受ハウジング内に流れ込む可能性がある。 For example, when a centrifugal compressor is used as a compressor of a heat pump, the centrifugal compressor compresses a gas phase heat medium, but during operation of the centrifugal compressor, the impeller side (heat pump loop side) Since the pressure is higher than the pressure in the bearing housing, the gas phase heat medium may circulate to the back surface of the impeller and flow into the bearing housing through a slight gap of the non-contact type seal.
ヒートポンプに用いる熱媒体には、潤滑油に非常によく相溶するものがあり、このような熱媒体が軸受ハウジング内に流れ込むと、熱媒体が潤滑油に過度に溶解することによって潤滑油の性能が悪化し(潤滑油の粘度が変化し、軸受ハウジング内に設けられるギア表面で潤滑作用を発揮する適切な油膜厚さの形成が阻害され)、不具合が発生するおそれがある。 Some heat media used in heat pumps are very compatible with the lubricating oil. When such a heat medium flows into the bearing housing, the heat medium is excessively dissolved in the lubricating oil. (The viscosity of the lubricating oil changes, and the formation of an appropriate oil film thickness that exerts a lubricating action on the gear surface provided in the bearing housing is hindered), which may cause a problem.
さらに、ヒートポンプに用いる熱媒体には、エラストマ材への侵食性が高いものもあり、このような熱媒体が軸受ハウジング内に流れ込むと、軸受ハウジングに用いられているパッキンなどのシール材が劣化し、不具合が発生するおそれがある。 Furthermore, some heat media used in heat pumps are highly erosive to elastomer materials. If such a heat medium flows into the bearing housing, the sealing material such as packing used in the bearing housing deteriorates. There is a risk of malfunction.
このような不具合を抑制するため、非接触式のシールを用いた遠心圧縮機では、圧縮対象となる気相のプロセス流体がなるべく軸受ハウジング内に侵入しないよう構成されることが望ましい。 In order to suppress such problems, it is desirable that a centrifugal compressor using a non-contact type seal is configured so that a gas phase process fluid to be compressed does not enter the bearing housing as much as possible.
特許文献1では、熱媒体(冷媒)が溶解した潤滑油を加熱して、潤滑油から熱媒体を気化回収する点が記載されている。しかし、特許文献1では、潤滑油に溶解した熱媒体を回収することはできるものの、熱媒体の軸受ハウジング内への侵入を抑制することはできない。
本発明は、上記事情に鑑みなされたものであり、圧縮対象となる気相のプロセス流体の軸受ハウジング内への侵入を抑制することが可能な遠心圧縮機及びヒートポンプを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a centrifugal compressor and a heat pump capable of suppressing the intrusion of a gas phase process fluid to be compressed into a bearing housing. .
本発明は上記目的を達成するために創案されたものであり、インペラ回転軸を収容する軸受ハウジング内に非接触式のシールを有し、気相のプロセス流体を圧縮する遠心圧縮機であって、前記非接触式のシールのインペラと反対側に、前記インペラ側から前記非接触式のシールを通過して前記軸受ハウジング内に漏れ込んだ気相の前記プロセス流体を冷却して液化し、液化した前記プロセス流体を回収する冷却回収機構を設けた遠心圧縮機である。 The present invention has been devised to achieve the above object, and is a centrifugal compressor having a non-contact type seal in a bearing housing that houses an impeller rotary shaft, and compressing a gas phase process fluid. The process fluid in the gas phase leaked into the bearing housing through the non-contact type seal from the impeller side is cooled and liquefied on the opposite side of the impeller of the non-contact type seal. The centrifugal compressor is provided with a cooling recovery mechanism for recovering the process fluid.
前記冷却回収機構は、前記非接触式のシールの前記インペラと反対側に設けられた冷却回収機構ハウジングと、該冷却回収機構ハウジングに設けられると共に、前記インペラ回転軸の周囲を囲むように設けられた冷却フィンと、前記冷却回収機構ハウジングに形成され、前記冷却フィンを冷却する冷却用流体を通す冷却用流体流路と、前記冷却回収機構ハウジングの鉛直方向下方に形成され、前記冷却フィンで冷却され液化した前記プロセス流体を回収するための回収孔と、を有してもよい。 The cooling recovery mechanism is provided on a side opposite to the impeller of the non-contact type seal, and provided on the cooling recovery mechanism housing so as to surround the periphery of the impeller rotating shaft. The cooling fins are formed in the cooling recovery mechanism housing, and the cooling fluid flow paths for passing the cooling fluid for cooling the cooling fins are formed in the vertical direction below the cooling recovery mechanism housing, and are cooled by the cooling fins. And a recovery hole for recovering the liquefied process fluid.
前記軸受ハウジング内の潤滑油を回収すると共に、当該潤滑油を再び前記軸受ハウジング内に供給する潤滑油循環ラインを備え、前記潤滑油循環ラインには、潤滑油を加熱して潤滑油中に溶解した前記プロセス流体を気化して分離し、気化した前記プロセス流体を回収する分離回収機構が設けられてもよい。 A lubricating oil circulation line is provided for collecting the lubricating oil in the bearing housing and supplying the lubricating oil to the bearing housing again. The lubricating oil circulation line is heated and dissolved in the lubricating oil. A separation / recovery mechanism may be provided that vaporizes and separates the process fluid and collects the vaporized process fluid.
また、本発明は、熱媒体を高温熱源と熱交換させ前記熱媒体を蒸発させる蒸発器と、該蒸発器で蒸発させた前記熱媒体を圧縮する圧縮機と、該圧縮機で圧縮された前記熱媒体を低温熱源と熱交換させ前記熱媒体を凝縮させる凝縮器と、該凝縮器で凝縮させた前記熱媒体を膨張させて前記蒸発器に供給する膨張弁とを備えるヒートポンプにおいて、前記圧縮機として、上述の遠心圧縮機を用い、前記分離回収機構は、前記遠心圧縮機で圧縮された前記熱媒体と前記潤滑油とを熱交換させることによって、前記潤滑油を加熱するように構成されるヒートポンプである。 The present invention also provides an evaporator for exchanging heat with a high-temperature heat source to evaporate the heat medium, a compressor for compressing the heat medium evaporated by the evaporator, and the compressor compressed by the compressor. A heat pump comprising: a condenser that exchanges heat with a low-temperature heat source to condense the heat medium; and an expansion valve that expands the heat medium condensed by the condenser and supplies the heat medium to the evaporator. As described above, the separation and recovery mechanism is configured to heat the lubricating oil by exchanging heat between the heat medium compressed by the centrifugal compressor and the lubricating oil. It is a heat pump.
本発明によれば、圧縮対象となる気相のプロセス流体の軸受ハウジング内への侵入を抑制することが可能な遠心圧縮機及びヒートポンプを提供できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the centrifugal compressor and heat pump which can suppress the penetration | invasion in the bearing housing of the gaseous-phase process fluid used as compression object can be provided.
以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面にしたがって説明する。 Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
図1は、本実施の形態に係る遠心圧縮機を用いたヒートポンプの概略構成図である。 FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a heat pump using the centrifugal compressor according to the present embodiment.
図1に示すように、ヒートポンプ100は、熱媒体を高温熱源と熱交換させ熱媒体を蒸発させる蒸発器(図示せず)と、蒸発器で蒸発させた熱媒体を圧縮する圧縮機としての遠心圧縮機1と、遠心圧縮機1で圧縮された熱媒体を低温熱源と熱交換させ熱媒体を凝縮させる凝縮器101と、凝縮器101で凝縮させた熱媒体を膨張させて蒸発器に供給する膨張弁(図示せず)とを備えている。蒸発器と遠心圧縮機1と凝縮器101と膨張弁とは、熱媒体循環ライン102により順次接続されており、蒸発器で蒸発して気相となった熱媒体が遠心圧縮機1に供給されるようになっている。
As shown in FIG. 1, a
蒸発器に供給される高温熱源の温度は、環境温度よりも高く、例えば、100〜150℃である。通常運転中の熱媒体の温度は、例えば、蒸発器で100〜150℃、凝縮器101で150〜180℃である。ヒートポンプ100は、例えば、蒸気の再加熱等に用いられる産業用の高温ヒートポンプである。
The temperature of the high-temperature heat source supplied to the evaporator is higher than the environmental temperature, for example, 100 to 150 ° C. The temperature of the heat medium during normal operation is, for example, 100 to 150 ° C. for the evaporator and 150 to 180 ° C. for the condenser 101. The
凝縮器101と膨張弁の間の熱媒体循環ライン102には、熱媒体を貯留する受液器103が設けられる。また、遠心圧縮機1と凝縮器101の間の熱媒体循環ライン102には、遠心圧縮機1から漏れ出した潤滑油を分離回収するための油分離器104が設けられる。油分離器104は、油回収ライン105により後述する潤滑油容器42に接続されており、油分離器104で分離した潤滑油を潤滑油容器42に回収するように構成されている。なお、油分離器104は従来より用いられているものであり、詳細な構造は省略するが、レベルセンサ104aで検出される液位(分離された潤滑油の液位)が上限閾値以上となったときに、油回収ライン105に設けられた二方弁105aを開放して潤滑油を潤滑油容器42に回収し、レベルセンサ104aで検出される液位(潤滑油の液位)が下限閾値以下となったときに二方弁105aを閉じ、熱媒体が潤滑油容器42側に混入するのを防止するよう構成されている。
The heat
次に、本実施の形態に係る遠心圧縮機1について説明する。
Next, the
遠心圧縮機1は、インペラハウジング部10と、ギヤボックス部20と、を有している。
The
インペラハウジング部10は、複数の羽根(図示せず)が設けられたインペラ11と、インペラ11を収容するインペラハウジング16とを有する。インペラハウジング16には、蒸発器からの気相の熱媒体を取り入れる吸入口部12と、インペラ11を収容するインペラ収容部13と、インペラ収容部13に接続された環状のディフューザ流路14と、ディフューザ流路14の外周縁部に接続されたスクロール流路15とが形成される。
The
インペラ11は、インペラ回転軸21の端部に取り付けられている。そして、インペラ11は、後述するモータ24の駆動力によりインペラ回転軸21と一体に回転されることで気相のプロセス流体(ここでは熱媒体)を径方向の外方へと吐出する。
The impeller 11 is attached to the end of the
吸入口部12は、インペラハウジング16の上流側にインペラ11と同軸上に位置して設けられている。また、吸入口部12は、上流側から下流側に向かって開口面積が次第に小さくなるように形成されている。
The
インペラ収容部13は、インペラ11を収容するように、上流側から下流側に向かって開口面積が次第に大きくなるように形成されている。また、インペラ収容部13の上流側は吸入口部12と連通する。
The impeller accommodating portion 13 is formed so that the opening area gradually increases from the upstream side toward the downstream side so as to accommodate the impeller 11. Further, the upstream side of the impeller accommodating portion 13 communicates with the
環状のディフューザ流路14は、インペラハウジング16の下流側側部にインペラ収容部13を取り囲むように形成されている。また、ディフューザ流路14の外周縁部には、圧縮された気相のプロセス流体(ここでは熱媒体)を凝縮器101へと吐出するスクロール流路15が接続されている。
The annular diffuser channel 14 is formed on the downstream side portion of the
すなわち、インペラハウジング部10は、インペラ11の回転により、吸入口部12を介して取り入れた気相のプロセス流体(ここでは熱媒体)を、ディフューザ流路14からスクロール流路15へと吐出することで圧縮(昇温・昇圧)するように構成されている。
That is, the
ギヤボックス部20は、インペラ回転軸21と、インペラ回転軸21を収容する軸受ハウジング(ギヤボックス)29と、軸受ハウジング29の内側に設けられた一対の軸受22,23と、軸受ハウジング29の側部に取り付けられたモータ24と、インペラ回転軸21に嵌装された従動ギヤ26と、モータ駆動軸25に嵌装された駆動ギヤ27と、モータ駆動軸25を軸封するエラスストマ材からなるモータ軸シール28と、非接触式のシールとしてのドライガスシール30とを有する。
The gear box portion 20 includes an
インペラ回転軸21は、一対の軸受22,23によって軸受ハウジング29内に回転自在に軸支されている。また、一対の軸受22,23の間に位置するインペラ回転軸21には、駆動ギヤ27と噛合する従動軸ギヤ26が嵌装されている。また、軸受22とインペラ11との間のインペラ回転軸21の周面には、後述するドライガスシール30を構成する回転環31が取り付けられる環状突起部21aが形成されている。
The
モータ24のモータ駆動軸25は、図1に示すように、軸受ハウジング29の側部から挿通され、図示しない軸受によって回転自在に軸支されている。また、モータ駆動軸25には、従動軸ギヤ26よりも大径に形成された駆動ギヤ27が嵌装されている。また、モータ駆動軸25が挿通される軸受ハウジング29の側部には、モータ駆動軸25を軸封するモータ軸シール28が設けられている。なお、軸受ハウジング29の内部では、噛合する従動軸ギヤ26と駆動ギヤ27との摩耗を抑制するために潤滑油が噴射されている。
As shown in FIG. 1, the
ドライガスシール30は、インペラ回転軸21側に設けられた回転環31と、軸受ハウジング29側に設けられた固定環32とを有する。回転環31は、突起部21aを介してインペラ回転軸21に固定されている。一方、固定環32は、軸受ハウジング29の内側に形成された突起部20aに図示しないスプリングを介して軸方向に移動可能に取り付けられている。また、固定環32と対向する回転環31の側面には、図示しない複数のスパイラル溝が形成されている。
The
すなわち、ドライガスシール30は、インペラ回転軸21と一体に回転環31が回転すると、複数のスパイラル溝により回転環31と固定環32との間に動圧が作用してインペラ回転軸21を軸封するように構成されている。この動圧は、スプリングの付勢力に抗して固定環32を回転環31から離間させる。一方、インペラ回転軸21の停止時は、回転環31と固定環32とはスプリングの付勢力により接触する。
In other words, when the
また、軸受ハウジング29には、軸受ハウジング29内の潤滑油を回収すると共に、当該潤滑油を再び軸受ハウジング29内に供給する潤滑油循環ライン40が接続される。潤滑油循環ライン40の一端は、軸受ハウジング29内の下方に溜まった潤滑油を回収すべく、軸受ハウジング29の鉛直方向下方に接続され、潤滑油循環ライン40の他端は、従動軸ギヤ26と駆動ギヤ27との噛合部に潤滑油を供給するように、軸受ハウジング29の適宜な位置に接続される。
The bearing
潤滑油循環ライン40には、一端側から他端側にかけて、二方弁41、後述する分離回収機構45、潤滑油容器42、潤滑油ポンプ43、油冷却器44が順次設けられている。潤滑油容器42は、潤滑油を貯留するためのものであり、油冷却器44は潤滑油を冷却するためのものである。油冷却器44には、冷却水供給ライン44aが接続されており、系外から供給された冷却水と潤滑油とを熱交換させて、潤滑油を冷却するようになっている。遠心圧縮機1の運転中には、二方弁41が開放されると共に、潤滑油ポンプ43が駆動され、従動軸ギヤ26と駆動ギヤ27との噛合部に潤滑油を常に供給するようになっている。
In the lubricating
さて、本実施の形態に係る遠心圧縮機1では、ドライガスシール30のインペラ11と反対側、すなわちドライガスシール30と軸受22の間の軸受ハウジング29内に、インペラ11側からドライガスシール30を通過して軸受ハウジング29内に漏れ込んだ気相のプロセス流体(ここでは熱媒体)を冷却して液化し、液化したプロセス流体(ここでは熱媒体)を回収する冷却回収機構33が設けられる。
Now, in the
図2に示すように、本実施の形態では、冷却回収機構33は、ドライガスシール30のインペラ11と反対側に設けられた冷却回収機構ハウジング34と、冷却回収機構ハウジング34に設けられると共に、インペラ回転軸21の周囲を囲むように設けられた冷却フィン35と、冷却回収機構ハウジング34に形成され、冷却フィン35を冷却する冷却用流体を通す冷却用流体流路36と、冷却回収機構ハウジング34の鉛直方向下方に形成され、冷却フィン35で冷却され液化したプロセス流体(ここでは熱媒体)を回収するための回収孔37と、を有する。なお、図2では、ドライガスシール(非接触式のシール)30の詳細な構造を省略して示している。
As shown in FIG. 2, in the present embodiment, the cooling
冷却回収機構ハウジング34は、ドライガスシール30(より詳細には、軸受ハウジング29の内側に形成された突起部20a)に対して密接して設けられる。冷却回収機構ハウジング34のドライガスシール30(突起部20a)との接触面には、パッキン材としてのOリング38が設けられ、冷却回収機構ハウジング34はドライガスシール30(突起部20a)に対して気密に設けられる。
The cooling
冷却フィン35は、冷却回収機構ハウジング34のドライシール30と反対側の端部に設けられ、インペラ回転軸21の周囲を囲むように設けられる。ここでは、インペラ回転軸21の軸方向に沿って3つの冷却フィン35を形成したが、冷却フィン35の数はこれに限定されるものではない。冷却フィン35とインペラ回転軸21との間隔は、プロセス流体(ここでは熱媒体)が軸受ハウジング29内に漏れ出さないよう、なるべく小さくすることが望ましい。
The cooling
冷却用流体流路36は、冷却フィン35を効率よく冷却するため、冷却フィン35の近傍に形成されることが望ましい。本実施の形態では、冷却用流体流路36に通す冷却用流体として、油冷却器44にて冷却された潤滑油を用いる。冷却用流体として潤滑油を用いることで、冷却水等の他の冷却用流体を系外から導入する場合と比較して、冷却回収機構33の構造が簡易となる。
The cooling
冷却回収機構33では、ドライガスシール30と冷却フィン35との間に、冷却回収機構ハウジング34で囲まれた空間34aが形成され、冷却フィン35にて冷却されて液体となったプロセス流体(ここでは熱媒体)は、この空間34aの下方に導かれるようになっている。冷却フィン35の下部には、図示していないが、液体となったプロセス流体(ここでは熱媒体)を通すための孔が形成されており、冷却フィン35の間に回収されたプロセス流体(ここでは熱媒体)は、この孔を通って空間34aに導かれるようになっている。この空間34aの鉛直方向下方の冷却回収機構ハウジング34には、冷却回収機構ハウジング34を貫通するように回収孔37が形成される。
In the
図1および図2に示すように、回収孔37には、回収孔37から受液器103に至る熱媒体回収ライン39が接続される。熱媒体回収ライン39には、回収孔37から回収した熱媒体を貯留する熱媒体回収容器39aが設けられ、熱媒体回収容器39aと受液器103の間の熱媒体回収ライン39には、二方弁39bが設けられる。この二方弁39bは、遠心圧縮機1の運転停止時に開放され、熱媒体回収容器39aに貯留した熱媒体を受液器103に戻すようになっている。なお、熱媒体回収ライン39は、熱媒体回収容器39aの上流側で分岐し、一方が冷却回収機構33の回収孔37に、他方が分離回収機構45に接続されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
冷却回収機構33を設けることにより、ドライガスシール30を通過したプロセス流体(ここでは熱媒体)は冷却されて液体となり、熱媒体回収ライン39を通って熱媒体回収容器39aに回収されるため、軸受ハウジング29内への侵入を抑制することが可能となる。しかし、軸受ハウジング29内へ侵入するプロセス流体(ここでは熱媒体)の量が完全にゼロとなるわけではないので、本実施の形態では、さらに、潤滑油循環ライン40に、潤滑油を加熱して潤滑油中に溶解したプロセス流体(ここでは熱媒体)を気化して分離し、気化したプロセス流体(ここでは熱媒体)を回収する分離回収機構45を設ける。
By providing the
分離回収機構45は、二方弁41と潤滑油容器42の間の潤滑油循環ライン40に設けられる。分離回収機構45では、潤滑油を加熱する手段が必要となるが、本実施の形態では、分離回収機構45を、遠心圧縮機1で圧縮された高温の熱媒体と潤滑油とを熱交換させることによって、潤滑油を加熱するように構成している。図1では、凝縮器101の下流側の熱媒体循環ライン102を分離回収機構45内に通し、凝縮器101の下流側における熱媒体と潤滑油とを熱交換させる場合を示しているが、これに限らず、遠心圧縮機1の下流側で、かつ膨張弁の上流側であれば、どの位置の熱媒体と熱交換させるようにしてもよい。
The separation / recovery mechanism 45 is provided in the lubricating
分離回収機構45にて潤滑油を加熱すると、気体となった熱媒体が熱媒体回収ライン39を通って、熱媒体回収容器39aに回収される。なお、気体となった熱媒体は、熱媒体回収ライン39を通るうちに自然に冷却されて液体となり、液体となった熱媒体が熱媒体回収容器39aに回収される。
When the lubricating oil is heated by the separation / recovery mechanism 45, the heat medium that has become a gas passes through the heat
本実施の形態の作用を説明する。 The operation of the present embodiment will be described.
本実施の形態に係る遠心圧縮機1では、ドライガスシール30のインペラ11と反対側に、インペラ11側からドライガスシール30を通過して軸受ハウジング29内に漏れ込んだ気相のプロセス流体を冷却して液化し、液化したプロセス流体を回収する冷却回収機構33を設けている。
In the
冷却回収機構33を設けることにより、ドライガスシール30の僅かな隙間から軸受ハウジング29内へ漏れ込んだ気相のプロセス流体を液化して回収することができ、プロセス流体の軸受ハウジング29内への侵入を抑制することが可能となる。よって、プロセス流体として潤滑油に非常によく相溶するものを用いた場合であっても、潤滑油の性能の悪化を抑制でき、また、プロセス流体としてエラストマ材への侵食性が高いものを用いた場合であっても、軸受ハウジング29に用いられているパッキンなどのシール材が劣化して、不具合が発生することを抑制できる。
By providing the
また、本実施の形態では、潤滑油を加熱して潤滑油中に溶解したプロセス流体を気化して分離し、気化したプロセス流体を回収する分離回収機構45を備えているため、潤滑油中にプロセス流体が溶解した場合であっても、速やかにプロセス流体を回収することが可能であり、潤滑油の性能の悪化や、パッキンなどのシール材への悪影響を抑制することができる。 Further, in the present embodiment, the lubricating oil is provided with the separation and recovery mechanism 45 that heats the lubricating oil and vaporizes and separates the process fluid dissolved in the lubricating oil, and collects the vaporized process fluid. Even when the process fluid is dissolved, the process fluid can be quickly recovered, and deterioration of the performance of the lubricating oil and adverse effects on the sealing material such as packing can be suppressed.
さらに、本実施の形態では、分離回収機構45の熱源として、遠心圧縮機1で圧縮され高温となった熱媒体を用いているため、分離回収機構45に別途加熱手段等を設ける必要がなく、低コストであると共に省エネルギー性を向上できる。
Furthermore, in the present embodiment, since the heat medium compressed by the
次に、本発明の他の実施の形態を説明する。 Next, another embodiment of the present invention will be described.
図3,4に示す遠心圧縮機51は、基本的に図1,2で説明した遠心圧縮機1と同じ構成であり、冷却回収機構52を備えた点が異なる。
The centrifugal compressor 51 shown in FIGS. 3 and 4 has basically the same configuration as the
図3,4に示すように、冷却回収機構52は、図2で説明した冷却回収機構33と基本的に同じ構造であるが、冷却フィン35の向きが異なる。
As shown in FIGS. 3 and 4, the cooling
つまり、図2で説明した冷却回収機構33では、冷却フィン35はインペラ回転軸21の軸方向に対して垂直方向に延びるように形成され、複数の冷却フィン35を軸方向に整列して形成したが、冷却回収機構52では、冷却フィン35はインペラ回転軸21の軸方向に対して平行に延びるように形成され、複数(ここでは4つ)の冷却フィン35がインペラ回転軸21と同軸に形成される。各冷却フィン35は、冷却回収機構ハウジング34の内壁からドライガスシール30側に向かって、空間34aに突出するように設けられる。
That is, in the
図4に示すように、各冷却フィン35の下部には切欠き35aが形成されており、各冷却フィン35は、断面視で90度右回転させたC字状に形成される。冷却フィン35により冷却され液体となったプロセス流体(ここでは熱媒体)は、この切欠き35aを通って空間34aの下方(回収孔37)に導かれるようになっている。
As shown in FIG. 4, a notch 35a is formed in the lower portion of each cooling
なお、冷却回収機構52では、冷却回収機構ハウジング34のドライガスシール30と反対側の端部が、インペラ回転軸21の周囲を囲むように設けられることになるが、この端部における冷却回収機構ハウジング34とインペラ回転軸21との間隔は、プロセス流体(ここでは熱媒体)が軸受ハウジング29内に漏れ出さないよう、なるべく小さくすることが望ましい。
In the
このように、冷却フィン35をインペラ回転軸21の軸方向に対して平行に延びるように形成した場合であっても、上述の遠心圧縮機1と同様に、ドライガスシール30の僅かな隙間から軸受ハウジング29内へ漏れ込んだ気相のプロセス流体を液化して回収することができ、プロセス流体の軸受ハウジング29内への侵入を抑制することが可能である。
As described above, even when the cooling
また、遠心圧縮機51では、冷却回収機構52全体の幅(つまり冷却回収機構ハウジング34の幅)を小さくした場合であっても、多くの冷却フィン35を設けることができるので、プロセス流体に対して十分な冷却効果を維持しつつ、冷却回収機構52を小型化することが可能であり、遠心圧縮機51の小型化にも寄与する。
Further, in the centrifugal compressor 51, even when the width of the entire cooling recovery mechanism 52 (that is, the width of the cooling recovery mechanism housing 34) is reduced, many cooling
本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加え得ることは勿論である。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and it is needless to say that various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
例えば、上記実施の形態では、遠心圧縮機1を高温ヒートポンプに適用する場合を説明したが、本発明の遠心圧縮機1は高温ヒートポンプに限らず、冷凍機などあらゆる型式のヒートポンプにも広く適用することができ、またヒートポンプ以外の化学プラント等にも広く適用可能である。
For example, in the above embodiment, the case where the
また、上記実施の形態では、非接触式のシールとしてドライガスシール30を用いる場合を説明したが、これに限らず、ドライガスシール以外の非接触式のシールを用いるようにしてもよい。
In the above embodiment, the case where the
さらに、上記実施の形態では、図2に示される構造の冷却回収機構33、あるいは図3,4に示される構造の冷却回収機構52を用いる場合を説明したが、冷却回収機構の構造はこれに限定されるものではなく、気相のプロセス流体を冷却して液体として回収できるものであれば、どのような構造のものを用いても構わない。
Furthermore, in the above embodiment, the case where the
1 遠心圧縮機
11 インペラ
21 インペラ回転軸
29 軸受ハウジング
30 ドライガスシール(非接触式のシール)
33 冷却回収機構
100 ヒートポンプ
DESCRIPTION OF
33
Claims (3)
前記非接触式のシールのインペラと反対側に、前記インペラ側から前記非接触式のシールを通過して前記軸受ハウジング内に漏れ込んだ気相の前記プロセス流体を冷却して液化し、液化した前記プロセス流体を回収する冷却回収機構を設け、
前記冷却回収機構は、
前記非接触式のシールの前記インペラと反対側に設けられた冷却回収機構ハウジングと、
該冷却回収機構ハウジングに設けられると共に、前記インペラ回転軸の周囲を囲むように設けられた冷却フィンと、
前記冷却回収機構ハウジングに形成され、前記冷却フィンを冷却する冷却用流体を通す冷却用流体流路と、
前記冷却回収機構ハウジングの鉛直方向下方に形成され、前記冷却フィンで冷却され液化した前記プロセス流体を回収するための回収孔と、を有する
ことを特徴とする遠心圧縮機。 A centrifugal compressor having a non-contact seal in a bearing housing that houses an impeller rotary shaft and compressing a gas phase process fluid,
On the opposite side of the impeller of the non-contact type seal, the gas phase process fluid leaked into the bearing housing through the non-contact type seal from the impeller side is cooled and liquefied and liquefied. A cooling recovery mechanism for recovering the process fluid is provided ;
The cooling recovery mechanism is
A cooling recovery mechanism housing provided on the opposite side of the impeller of the non-contact seal;
A cooling fin provided on the cooling recovery mechanism housing and surrounding the impeller rotation shaft;
A cooling fluid passage formed in the cooling recovery mechanism housing and for passing a cooling fluid for cooling the cooling fin;
A centrifugal compressor , comprising: a recovery hole that is formed vertically below the cooling recovery mechanism housing and recovers the process fluid cooled and liquefied by the cooling fins .
前記潤滑油循環ラインには、潤滑油を加熱して潤滑油中に溶解した前記プロセス流体を気化して分離し、気化した前記プロセス流体を回収する分離回収機構が設けられる
請求項1記載の遠心圧縮機。 A lubricating oil circulation line for recovering the lubricating oil in the bearing housing and supplying the lubricating oil again into the bearing housing;
The centrifuge according to claim 1, wherein the lubricating oil circulation line is provided with a separation and recovery mechanism for heating and lubricating the lubricating oil to vaporize and separate the process fluid dissolved in the lubricating oil and recovering the vaporized process fluid. Compressor.
前記圧縮機として、請求項2記載の遠心圧縮機を用い、As the compressor, the centrifugal compressor according to claim 2 is used,
前記分離回収機構は、前記遠心圧縮機で圧縮された前記熱媒体と前記潤滑油とを熱交換させることによって、前記潤滑油を加熱するように構成されることを特徴とするヒートポンプ。The heat recovery pump is configured to heat the lubricating oil by exchanging heat between the heat medium compressed by the centrifugal compressor and the lubricating oil.
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