JP5922837B2 - 伸縮継手および圧縮システム - Google Patents

Description

本発明は、伸縮継手および圧縮システムに関する。

配管同士を接続させる継手には、配管の熱伸びを吸収する伸縮継手がある。伸縮継手には、配管同士を離したり近づけたりする方向に生じる内圧による推力をキャンセルする構造のものがある。例えば、特許文献１には、三つのベローズを用いた伸縮継手が開示されている。この伸縮継手は、具体的には、次のような構造となっている。一つの小径ベローズの両端それぞれにガイドフランジ部を取り付ける。別の小径ベローズの両端それぞれにガイドフランジ部を取り付ける。これら小径ベローズを直列に並べて、これらに取り付けられたガイドフランジ部の対向するもの同士を大径ベローズによって連結させる。一方の小径ベローズの大径ベローズとは反対側に取り付けられたガイドフランジ部と他方の小径ベローズの大径ベローズ側に取り付けられたガイドフランジ部とをタイロッドによって連結させる。他方の小径ベローズの大径ベローズとは反対側に取り付けられたガイドフランジ部と一方の小径ベローズの大径ベローズ側に取り付けられたガイドフランジ部とをタイロッドによって連結させる。

特開２００８−２１５６０７号公報

上記構造の伸縮継手では、推力をキャンセルするためには、大径ベローズの軸直交方向の断面積を、小径ベローズの２倍にする必要がある。このため、大型化してしまう。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、小型化が可能な伸縮継手および圧縮システムを提供することを目的とする。

本発明に係る伸縮継手の第一態様は、配管同士を接続させる伸縮可能な伸縮継手であって、一方の端管および他方の端管と、前記一方の端管および前記他方の端管を近接および離間可能に接続させる接続管と、前記一方の端管および前記他方の端管を結ぶ方向に伸縮可能であって前記配管内の圧力とは異なる流体圧を導入可能な圧力室を有し、前記圧力室が、前記一方の端管に固定され前記他方の端管から前記一方の端管への方向に向く一方の受圧部、および前記他方の端管に固定され前記一方の端管から前記他方の端管への方向に向く他方の受圧部を有する推力吸収手段と、を備える。

本発明に係る伸縮継手の第二態様として、上記第一態様の伸縮継手における前記一方の受圧部は、前記一方の端管の外周面の軸方向範囲内に固定される一方の環状部材に設けられ、前記他方の受圧部は、前記他方の端管の外周面から前記一方の端管に向け延出する延出部に固定されて前記一方の環状部材の前記他方の端管とは反対側に配置される他方の環状部材に設けられていても良い。

本発明に係る伸縮継手の第三態様として、上記第二態様の伸縮継手における前記他方の環状部材には、外周部から前記一方の環状部材の方向に延びる筒状部が設けられており、前記一方の端管の外周部と前記他方の環状部材の内周部との隙間をシールする一方のシール部材と、前記他方の環状部材の前記筒状部の内周部と前記一方の環状部材の外周部との隙間をシールする他方のシール部材と、有していても良い。

本発明に係る伸縮継手の第四態様として、上記第三態様の伸縮継手における前記一方のシール部材および前記他方のシール部材のうちの少なくともいずれか一方がリップシールであっても良い。

本発明に係る伸縮継手の第五態様として、上記第三態様の伸縮継手における前記一方のシール部材および他方のシール部材のうちの少なくともいずれか一方がＯリングであっても良い。

本発明に係る伸縮継手の第六態様として、上記第二態様の伸縮継手における前記一方の環状部材と前記他方の環状部材とをベローズで連結しても良い。

本発明に係る圧縮システムの第一態様は、上記伸縮継手によって配管同士が接続されている。

本発明に係る圧縮システムの第二態様として、上記第一態様の圧縮システムにおいて、複数段の圧縮機構を有し、上流段の圧縮機構から吐出された圧縮ガスを流通させる配管と、下流段の圧縮機構へ供給される圧縮ガスを流通させる配管とを前記伸縮継手によって接続させていても良い。

本発明に係る圧縮システムの第三態様として、上記第二態様の圧縮システムにおける前記伸縮継手の前記推力吸収手段に、前記伸縮継手よりも下流側の圧縮機構で圧縮された圧縮ガスを供給する供給配管を備えていても良い。

本発明に係る圧縮システムの第四態様として、上記第一態様乃至第三態様のいずれか一態様の圧縮システムにおいて、前記推力吸収手段に供給する流体圧を調整する圧力調整手段が設けられていても良い。

本発明の上記態様に係る伸縮継手によれば、小型化が可能となる。

本発明の一実施形態に係る伸縮継手を含む圧縮システムを示す側面図である。 同実施形態に係る圧縮システムを示す平面図である。 同実施形態に係る圧縮システムを示す側面図である。 同実施形態に係る圧縮システムのガスクーラを示す平面図である。 同実施形態に係る伸縮継手を示す部分断面図である。 同実施形態に係る伸縮継手の変形例を示す部分断面図である。 同実施形態に係る伸縮継手の別の変形例を示す部分断面図である。 同実施形態に係る伸縮継手のさらに別の変形例を示す部分断面図である。

以下、本発明の実施形態に係る伸縮継手および圧縮システムについて説明する。

図１は、本実施形態に係る伸縮継手１０およびこれを用いた圧縮システム１１を示している。圧縮システム１１には、同様の構造の複数の伸縮継手１０が設けられている。これら複数の伸縮継手１０を区別する場合には、符号に（Ａ）〜（Ｅ）を付けて区別する。

圧縮システム１１は、ガスを圧縮して圧縮ガスを生成するものであり、具体的には空気を圧縮して圧縮空気を生成するものである。なお、圧縮システム１１は、空気以外のガスを圧縮するものであっても良い。圧縮システム１１は、図２に示すように、モータ１５と圧縮機１６とを有している。モータ１５は、電力によって駆動されてモータ軸１７を回転させる。

圧縮機１６は、多軸多段のギヤド圧縮機である。圧縮機１６は、駆動ギヤ２１と、低圧側ピニオンシャフト２２と、高圧側ピニオンシャフト２３とを有している。駆動ギヤ２１はモータ軸１７に連結されており、モータ軸１７で駆動されて回転する。低圧側ピニオンシャフト２２および高圧側ピニオンシャフト２３は駆動ギヤ２１に噛み合わされており、駆動ギヤ２１の駆動で回転する。

圧縮機１６は、二カ所の低圧圧縮機構２５，２６と、中圧圧縮機構２７と、高圧圧縮機構２８と、低圧ガスクーラ２９と、中圧ガスクーラ３０とを有している。つまり、圧縮機１６は、低圧圧縮機構２５，２６、中圧圧縮機構２７および高圧圧縮機構２８の複数段（具体的には三段）の圧縮機構を有している。

一方の低圧圧縮機構２５は、低圧側ピニオンシャフト２２の一端に連結された図示略のインペラと、このインペラを収容するケーシング３５とを有している。低圧圧縮機構２５は、ケーシング３５の一側に取り付けられた配管としての吸気ダクト３６と、図１に示すようにケーシング３５の他側に取り付けられた配管としての排気ダクト３７とを有している。低圧圧縮機構２５は、図示略のインペラの回転によって吸気ダクト３６から外気を吸い込み、所定の圧縮比で圧縮して排気ダクト３７から排出する。

図２に示すように他方の低圧圧縮機構２６は、低圧側ピニオンシャフト２２の他端に連結された図示略のインペラと、このインペラを収容するケーシング４０とを有している。低圧圧縮機構２６は、ケーシング４０の一側に取り付けられた配管としての吸気ダクト４１と、図３に示すようにケーシング４０の他側に取り付けられた配管としての排気ダクト４２とを有している。低圧圧縮機構２６は、図示略のインペラの回転によって吸気ダクト４１から外気を吸い込み、所定の圧縮比で圧縮して排気ダクト４２から排出する。

低圧ガスクーラ２９は、図４に示すように二カ所の配管としての導入口４５，４６を有している。図１に示すように、一方の導入口４５は伸縮継手１０（Ａ）を介して低圧圧縮機構２５の排気ダクト３７に連結されている。低圧ガスクーラ２９には、低圧圧縮機構２５から吐出された圧縮空気が導入口４５を介して導入される。図３に示すように他方の導入口４６は伸縮継手１０（Ｂ）を介して低圧圧縮機構２６の排気ダクト４２に連結されている。低圧ガスクーラ２９には、低圧圧縮機構２６から吐出された圧縮空気が導入口４６を介して導入される。低圧ガスクーラ２９は、導入口４５，４６から導入された圧縮空気を貯留させながら冷却する。低圧ガスクーラ２９は、図１に示すように、貯留している圧縮空気を排出する配管としての排出口４７を有している。

図２に示すように中圧圧縮機構２７は、高圧側ピニオンシャフト２３の一端に連結された図示略のインペラと、このインペラを収容するケーシング５０とを有している。中圧圧縮機構２７は、図１に示すように、ケーシング５０の一側に取り付けられた配管としての吸気ダクト５１と、ケーシング５０の他側に取り付けられた配管としての排気ダクト５２とを有している。中圧圧縮機構２７は、吸気ダクト５１が伸縮継手１０（Ｃ）を介して低圧ガスクーラ２９の排出口４７に接続されており、図示略のインペラの回転によって吸気ダクト５１から低圧ガスクーラ２９の圧縮空気を吸い込み、さらに圧縮して排気ダクト５２から排出する。

以上により、図１に示す伸縮継手１０（Ａ）は、上流段の低圧圧縮機構２５から吐出された圧縮空気を流通させる排気ダクト３７と、低圧ガスクーラ２９を介して下流段の中圧圧縮機構２７へ供給される圧縮空気を流通させる導入口４５とを接続させる。図３に示す伸縮継手１０（Ｂ）は、上流段の低圧圧縮機構２６から吐出された圧縮空気を流通させる排気ダクト４２と、低圧ガスクーラ２９を介して下流段の中圧圧縮機構２７へ供給される圧縮空気を流通させる導入口４６とを接続させる。図１に示す伸縮継手１０（Ｃ）は、上流段の低圧圧縮機構２５，２６から吐出された圧縮空気を低圧ガスクーラ２９を介して流通させる排出口４７と、下流段の中圧圧縮機構２７へ供給される圧縮空気を流通させる吸気ダクト５１とを接続させる。

中圧ガスクーラ３０は、図４に示すように配管としての導入口５５を有している。図１に示すように、導入口５５は伸縮継手１０（Ｄ）を介して中圧圧縮機構２７の排気ダクト５２に連結されている。中圧ガスクーラ３０には、中圧圧縮機構２７から吐出された圧縮空気が導入口５５を介して導入される。中圧ガスクーラ３０は、導入口５５から導入された圧縮空気を貯留させながら冷却する。中圧ガスクーラ３０は、図３に示すように、貯留している圧縮空気を排出する配管としての排出口５６を有している。

図２に示すように高圧圧縮機構２８は、高圧側ピニオンシャフト２３の他端に連結された図示略のインペラと、このインペラを収容するケーシング６０とを有している。高圧圧縮機構２８は、図３に示すように、ケーシング６０の一側に取り付けられた配管としての吸気ダクト６１と、ケーシング６０の他側に取り付けられた配管としての排気ダクト６２とを有している。高圧圧縮機構２８は、吸気ダクト６１が伸縮継手１０（Ｅ）を介して中圧ガスクーラ３０の排出口５６に接続されており、図示略のインペラの回転によって吸気ダクト６１から中圧ガスクーラ３０の圧縮空気を吸い込み、さらに圧縮して排気ダクト６２から排出する。図示は略すが、この排気ダクト６２が圧縮空気の供給先に繋がる配管に接続されている。

以上により、図１に示す伸縮継手１０（Ｄ）は、上流段の中圧圧縮機構２７から吐出された圧縮空気を流通させる排気ダクト５２と、中圧ガスクーラ３０を介して下流段の高圧圧縮機構２８へ供給される圧縮空気を流通させる導入口５５とを接続させる。図３に示す伸縮継手１０（Ｅ）は、上流段の中圧圧縮機構２７から吐出された圧縮空気を中圧ガスクーラ３０を介して流通させる排出口５６と、下流段の高圧圧縮機構２８へ供給される圧縮空気を流通させる吸気ダクト６１とを接続させる。

低圧圧縮機構２５，２６の排気ダクト３７，４２と、伸縮継手１０（Ａ），１０（Ｂ）と、低圧ガスクーラ２９と、伸縮継手１０（Ｃ）と、中圧圧縮機構２７の吸気ダクト５１とは、それぞれの内部が大気圧よりも高圧となる。中圧圧縮機構２７の排気ダクト５２と伸縮継手１０（Ｄ）と、中圧ガスクーラ３０と、伸縮継手１０（Ｅ）と、高圧圧縮機構２８の吸気ダクト６１とは、それぞれの内部が、排気ダクト３７，４２、伸縮継手１０（Ａ），１０（Ｂ），１０（Ｃ）、低圧ガスクーラ２９および吸気ダクト５１よりも高圧の状態となる。高圧圧縮機構２８の排気ダクト６２の内部は、排気ダクト５２、伸縮継手１０（Ｄ）、中圧ガスクーラ３０、伸縮継手１０（Ｅ）および吸気ダクト６１よりも高圧の状態となる。

上記した伸縮継手１０（Ａ）〜１０（Ｅ）は、適用状況に応じて各部の大きさに相違はあるものの、構造は同様となっている。なお、適用状況とは、接続させる配管の大きさおよび位置や、内部を通過する圧縮空気の流量および圧力等である。具体的に、低圧圧縮機構２５の排気ダクト３７および低圧ガスクーラ２９の導入口４５同士を接続させる伸縮継手１０（Ａ）と、低圧圧縮機構２６の排気ダクト４２および低圧ガスクーラ２９の導入口４６同士を接続させる伸縮継手１０（Ｂ）とは、同じサイズの共通部品となっている。低圧ガスクーラ２９の排出口４７および中圧圧縮機構２７の吸気ダクト５１同士を接続させる伸縮継手１０（Ｃ）は、二つの低圧圧縮機構２５，２６からの圧縮空気を流通させるため、伸縮継手１０（Ａ），１０（Ｂ）よりもサイズが大きくなっている。中圧圧縮機構２７の排気ダクト５２および中圧ガスクーラ３０の導入口５５同士を接続させる伸縮継手１０（Ｄ）は、伸縮継手１０（Ｃ）よりもサイズが小さくなっている。中圧ガスクーラ３０の排出口５６および高圧圧縮機構２８の吸気ダクト６１同士を接続させる伸縮継手１０（Ｅ）は、伸縮継手１０（Ｄ）と同じサイズの共通部品となっている。

図５に示すように、伸縮継手１０は、二つの端管７１，７２と、接続管７３と、推力吸収機構７４（推力吸収手段）とを有している。端管７１，７２のうちの一方の端管７１は、筒状をなしている。端管７１，７２のうちの他方の端管７２も、筒状をなしている。端管７１および端管７２は、直列に配置される。

接続管７３は、端管７１と端管７２とを同軸に配置しつつ近接可能かつ離間可能に接続させる。接続管７３は、シールリング７７と、保持リング７８と、一対の規制リング７９，８０とを有している。シールリング７７は、筒状をなしており、ゴム製となっている。シールリング７７は、軸方向一側の内周面において端管７１の外周面の端管７２側の端部位置に当接する。また、シールリング７７は、軸方向他側の内周面において端管７２の外周面の端管７１側の端部位置に当接する。

規制リング７９は、端管７１の外周面のシールリング７７よりも端管７２とは反対側に固定されている。規制リング８０は、端管７２の外周面のシールリング７７よりも端管７１とは反対側に固定されている。保持リング７８には、内周面に、中央環状溝８２と一対の環状溝８３，８４とが形成されている。中央環状溝８２は、保持リング７８の軸方向中央位置に形成されている。一対の環状溝８３，８４は、中央環状溝８２の軸方向両側に形成されている。中央環状溝８２は、一対の環状溝８３，８４よりも軸方向の幅が広くなっている。

中央環状溝８２にシールリング７７が嵌合されている。保持リング７８はシールリング７７を端管７１および端管７２の外周面に押し付ける。環状溝８３は、規制リング７９より軸方向に長く、規制リング７９を覆うように配置されている。よって、保持リング７８は、環状溝８３と規制リング７９との隙間の分だけ端管７１に対し軸方向に相対移動可能となっている。環状溝８４は、規制リング８０より軸方向に長く、規制リング８０を覆うように配置されている。よって、保持リング７８は、環状溝８４と規制リング８０との隙間の分だけ端管７２に対し軸方向に相対移動可能となっている。よって、保持リング７８を介して端管７１，７２が所定の範囲で軸方向に相対移動可能となっている。シールリング７７は、端管７１，７２が上記した所定の範囲で軸方向に相対移動する際に、常に端管７１，７２の隙間をシールする。

推力吸収機構７４は、二つの環状部材８７，８８と、延出部８９と、二つのシール部材９０，９１とを有している。二つの環状部材８７，８８のうちの一方の環状部材８７は、有孔円板状をなしており、その内周面において端管７１の外周面に直接固定されている。よって、環状部材８７は、端管７１の外周面の軸方向範囲内に固定されている。環状部材８７は、端管７１の軸線に直交するように広がっている。環状部材８７と端管７１とは溶接されることにより隙間なく固定されている。

延出部８９は、固定板９３と、固定部材９４と、タイロッド９５と、固定部材９６とを有している。固定板９３は、有孔円板状をなしており、その内周面において端管７２の外周面に直接固定されている。よって、固定板９３は端管７２の軸方向範囲内に固定されている。固定板９３は端管７２の軸線に直交するように広がっている。固定部材９４は、固定板９３の外周端部に固定されている。タイロッド９５は、一端部が固定部材９４に固定されており、端管７１，７２と平行をなして、固定部材９４から端管７１の方向に延出している。よって、延出部８９は、端管７２の外周面から端管７１に向け延出している。タイロッド９５は、環状部材８７の外周側を越えて、この環状部材８７の端管７２とは反対側まで延出している。固定部材９６は、タイロッド９５の他端部に固定されている。

二つの環状部材８７，８８のうちの他方の環状部材８８は、筒状部１００と基板部１０１とを有している。筒状部１００は円筒状をなしており、その外周面に、上記した延出部８９の固定部材９６が固定されている。よって、環状部材８８は、延出部８９に固定されている。筒状部１００は、環状部材８７の外周面よりも径方向外側に配置されている。基板部１０１は、筒状部１００の軸方向の端管７２とは反対側から径方向内方に延出している。よって、環状部材８８には、基板部１０１の外周側から環状部材８７の方向に延びる筒状部１００が設けられている。基板部１０１は、有孔円板状をなしており、その内側に端管７１が挿入されている。基板部１０１には、軸方向に貫通する通路穴１０２が形成されている。環状部材８８は、その基板部１０１が環状部材８７の端管７２とは反対側に配置されている。基板部１０１は端管７１の軸方向範囲内に配置されている。基板部１０１は端管７１の軸線に直交するように広がっている。

二つのシール部材９０，９１のうちの一方のシール部材９０は、リップ部１０４とリップ部１０５とを有するゴム製のリップシールである。リップ部１０４は有孔円板状をなしており、リップ部１０５はリップ部１０４の内周縁部から軸方向に延出する円筒状をなしている。よって、シール部材９０は、断面Ｌ字状をなしている。

環状部材８８の基板部１０１には、内周側かつ軸方向の環状部材８７側に係止部材１０６が固定されている。シール部材９０は、リップ部１０４が係止部材１０６に係止されている。シール部材９０は、リップ部１０４が、環状部材８８の基板部１０１の環状部材８７側の端面に当接している。また、シール部材９０は、リップ部１０５が、端管７１の外周面に摺接する。これにより、シール部材９０は、端管７１の外周部と環状部材８８の基板部１０１の内周部との隙間をシールする。

二つのシール部材９０，９１のうちの他方のシール部材９１は、リップ部１０８とリップ部１０９とを有するリップシールである。リップ部１０８は有孔円板状をなしており、リップ部１０９はリップ部１０８の外周縁部から軸方向に延出する円筒状をなしている。よって、シール部材９１は、断面Ｌ字状をなしている。

環状部材８７には、外周側かつ軸方向の環状部材８８側に係止部材１１０が固定されている。シール部材９１は、リップ部１０８が、係止部材１１０に係止されている。つまり、シール部材９１は、リップ部１０８が環状部材８７の環状部材８８側の端面に当接している。また、シール部材９１は、リップ部１０９が、環状部材８８の筒状部１００の内周面に摺接する。これにより、シール部材９１は、環状部材８８の筒状部１００の内周部と環状部材８７の外周部との隙間をシールする。

上記した端管７１と環状部材８７，８８とシール部材９０，９１とで囲まれた部分は、圧力室１１４を構成している。圧力室１１４には、外部の流体圧が、環状部材８８の通路穴１０２およびこれに連通する供給配管１１５を介して導入可能となっている。

上記したように、環状部材８７は端管７１に固定されており、端管７１と一体に移動する。環状部材８８は延出部８９を介して端管７２に固定されており、端管７２と一体に移動する。端管７１，７２が軸方向に近接すると、環状部材８７，８８が軸方向に離間する。端管７１，７２が軸方向に離間すると、環状部材８７，８８が軸方向に近接する。よって、圧力室１１４は、端管７１，７２が軸方向に近接すると軸方向に伸び、端管７１，７２が軸方向に離間すると軸方向に縮む。つまり、圧力室１１４は、端管７１および端管７２を結ぶ方向に伸縮可能となっている。

圧力室１１４は、対向する二つの受圧部１１６，１１７を有している。これら受圧部１１６，１１７のうち一方の受圧部１１６は、端管７１に固定された環状部材８７に形成されている。よって、受圧部１１６は、端管７１に固定されている。この受圧部１１６は、端管７２から端管７１への方向（図５における下方向）に向いている。

受圧部１１６，１１７のうちの他方の受圧部１１７は、端管７２に固定された環状部材８８の基板部１０１に形成されている。よって、受圧部１１７は、端管７２に固定されている。この受圧部１１７は、端管７１から端管７２への方向（図５における上方向）に向いている。

供給配管１１５を介して圧力室１１４内に大気圧より高い圧力が導入されると、互いに対向する受圧部１１６，１１７が、互いに離れる方向の力を受ける。逆に、圧力室１１４内に大気圧より低い圧力が導入されると、互いに対向する受圧部１１６，１１７が、互いに近づく方向の力を受ける。その際に、端管７１の断面積Ａｉと内圧Ｐｉとの積と、受圧部１１６の面積Ａｃと圧力室１１４の内圧Ｐｃとの積とを同等にする。これにより、端管７１に生じる推力をキャンセルする。同様に、端管７２の断面積Ａｉと内圧Ｐｉとの積と、受圧部１１７の面積Ａｃと圧力室１１４の内圧Ｐｃとの積とを同等にする。これにより、端管７２に生じる推力をキャンセルする。

具体的に、伸縮継手１０（Ａ）〜１０（Ｅ）には、それぞれの推力吸収機構７４の圧力室１１４に、図３に示す高圧圧縮機構２８の排気ダクト６２からの圧力が供給配管１１５を介して導入される。つまり、供給配管１１５は、伸縮継手１０（Ａ）〜１０（Ｅ）の推力吸収機構７４に、伸縮継手１０（Ａ）〜１０（Ｅ）よりも下流側の高圧圧縮機構２８で圧縮された圧縮空気を供給する。

よって、伸縮継手１０（Ａ）の推力吸収機構７４の圧力室１１４には、これによって接続される排気ダクト３７および導入口４５内の圧力とは異なる、これらよりも高圧のガス圧が導入される。ここで、伸縮継手１０（Ａ）の端管７１，７２には、内側のガス圧で、互いに離れる方向の推力が発生する。その結果、排気ダクト３７および導入口４５に、内側のガス圧で、互いに離れる方向の推力が発生する。これに対し、圧力室１１４の受圧部１１６は、端管７１を端管７２に近づける方向にガス圧を受圧する。また、受圧部１１７は、端管７２を端管７１に近づける方向にガス圧を受圧する。つまり、推力吸収機構７４には、排気ダクト３７および導入口４５の推力をキャンセル方向の推力が発生する。

このとき、排気ダクト３７および導入口４５に内側のガス圧で生じる推力（つまり端管７１，７２に生じる推力）と、推力吸収機構７４により端管７１，７２に生じる推力とが釣り合うように、排気ダクト３７および導入口４５の断面積に対する受圧部１１６，１１７の受圧面積が設定される。圧力室１１４には、排気ダクト３７および導入口４５内よりも高圧のガス圧が導入される。このため、受圧部１１６，１１７の受圧面積を、排気ダクト３７および導入口４５の断面積よりも小さくできる。よって、推力吸収機構７４を含む伸縮継手１０（Ａ）を径方向に小型化できる。

伸縮継手１０（Ｂ）の推力吸収機構７４の圧力室１１４にも、これによって接続される排気ダクト４２および導入口４６内の圧力とは異なる、これらよりも高圧のガス圧が導入される。伸縮継手１０（Ｃ）の推力吸収機構７４の圧力室１１４にも、これによって接続される排出口４７および吸気ダクト５１内の圧力とは異なる、これらよりも高圧のガス圧が導入される。伸縮継手１０（Ｄ）の推力吸収機構７４の圧力室１１４にも、これによって接続される排気ダクト５２および導入口５５内の圧力とは異なる、これらよりも高圧のガス圧が導入される。伸縮継手１０（Ｅ）の推力吸収機構７４の圧力室１１４にも、これによって接続される排出口５６および吸気ダクト６１内の圧力とは異なる、これらよりも高圧のガス圧が導入される。伸縮継手１０（Ｂ）〜１０（Ｅ）についても、伸縮継手１０（Ａ）と同様にして、端管７１，７２内のガス圧による推力をキャンセルするように受圧部１１６，１１７の受圧面積が設定される。よって、伸縮継手１０（Ｂ）〜１０（Ｃ）についても、伸縮継手１０（Ａ）と同様、径方向に小型化できる。

上述した実施形態の伸縮継手１０は、推力吸収機構７４の圧力室１１４が、端管７１，７２を結ぶ方向に伸縮可能である。圧力室１１４が、端管７１に固定され端管７２から端管７１への方向に向く受圧部１１６を有している。圧力室１１４が、端管７２に固定され端管７１から端管７２への方向に向く他方の受圧部１１７を有している。これらの構成により、伸縮継手１０で接続させる配管内が正圧である場合、この圧力よりも高い圧力を圧力室１１４内に導入することで、受圧部１１６，１１７を小型化しても、配管に生じる推力をキャンセルできる。その結果、推力吸収機構７４を含む伸縮継手１０を小型化できる。

また、受圧部１１６は、端管７１の外周面の軸方向範囲内に固定される環状部材８７に設けられている。受圧部１１７は、端管７２の外周面から端管７１に向け延出する延出部８９に固定されて環状部材８７の端管７２とは反対側に配置される環状部材８８に設けられている。これらの構成により、推力吸収機構７４を含む伸縮継手１０を確実に小型化できる。

また、環状部材８８には、外周部から環状部材８７の方向に延びる筒状部１００が設けられている。端管７１の外周部と環状部材８８の内周部との隙間をシール部材９０によってシールしている。環状部材８８の筒状部１００の内周部と環状部材８７の外周部との隙間をシール部材９１によってシールしている。これらの構成により、簡素な構造で圧力室１１４を伸縮可能にできる。

また、シール部材９０がリップシールとなっている。よって、シール部材９０は圧力室１１４の圧力によって端管７１および環状部材８８に密着する。したがって、優れたシール性を得ることができる。シール部材９１もリップシールとなっている。よって、シール部材９１は圧力室１１４の圧力によって環状部材８７，８８に密着する。したがって、優れたシール性を得ることができる。

上述した実施形態の圧縮システム１１は、伸縮継手１０（Ａ）によって配管としての排気ダクト３７および導入口４５同士が接続されている。また、伸縮継手１０（Ｂ）によって配管としての排気ダクト４２および導入口４６同士が接続されている。また、伸縮継手１０（Ｃ）によって配管としての排出口４７および吸気ダクト５１同士が接続されている。また、伸縮継手１０（Ｄ）によって配管としての排気ダクト５２および導入口５５同士が接続されている。また、伸縮継手１０（Ｅ）によって配管としての排出口５６および吸気ダクト６１同士が接続されている。上記したように伸縮継手１０（Ａ）〜１０（Ｅ）を小型化できることから、各配管をコンパクトにレイアウトできることになり、圧縮システム１１の全体を小型化可能となる。

圧縮システム１１は、複数段の低圧圧縮機構２５，２６、中圧圧縮機構２７および高圧圧縮機構２８を有している。そして、上流段の低圧圧縮機構２５から吐出された圧縮空気を流通させる排気ダクト３７と、下流段の中圧圧縮機構２７へ供給される圧縮空気を流通させる導入口４５とを伸縮継手１０（Ａ）によって接続させている。それとともに、伸縮継手１０（Ａ）の推力吸収機構７４に、伸縮継手１０（Ａ）よりも下流側の高圧圧縮機構２８で圧縮された圧縮空気を供給配管１１５によって供給している。その結果、推力吸収機構７４を含む伸縮継手１０（Ａ）を小型化できる。したがって、特に低圧圧縮機構２５および中圧圧縮機構２７を結ぶ配管をコンパクトにレイアウトできる。

同様に、上流段の低圧圧縮機構２６から吐出された圧縮空気を流通させる排気ダクト４２と、下流段の中圧圧縮機構２７へ供給される圧縮空気を流通させる導入口４６とを伸縮継手１０（Ｂ）によって接続させている。それとともに、伸縮継手１０（Ｂ）の推力吸収機構７４に、伸縮継手１０（Ｂ）よりも下流側の高圧圧縮機構２８で圧縮された圧縮空気を供給配管１１５によって供給している。その結果、推力吸収機構７４を含む伸縮継手１０（Ｂ）を小型化できる。したがって、特に低圧圧縮機構２６および中圧圧縮機構２７を結ぶ配管をコンパクトにレイアウトできる。

同様に、上流段の低圧圧縮機構２５，２６から吐出された圧縮空気を流通させる排出口４７と、下流段の中圧圧縮機構２７へ供給される圧縮空気を流通させる吸気ダクト５１とを伸縮継手１０（Ｃ）によって接続させている。それとともに、伸縮継手１０（Ｃ）の推力吸収機構７４に、伸縮継手１０（Ｃ）よりも下流側の高圧圧縮機構２８で圧縮された圧縮空気を供給配管１１５によって供給している。その結果、推力吸収機構７４を含む伸縮継手１０（Ｃ）を小型化できる。したがって、特に低圧圧縮機構２５，２６および中圧圧縮機構２７を結ぶ配管をコンパクトにレイアウトできる。

同様に、上流段の中圧圧縮機構２７から吐出された圧縮空気を流通させる排気ダクト５２と、下流段の高圧圧縮機構２８へ供給される圧縮空気を流通させる導入口５５とを伸縮継手１０（Ｄ）によって接続させている。それとともに、伸縮継手１０（Ｄ）の推力吸収機構７４に、伸縮継手１０（Ｄ）よりも下流側の高圧圧縮機構２８で圧縮された圧縮空気を供給配管１１５によって供給している。その結果、推力吸収機構７４を含む伸縮継手１０（Ｄ）を小型化できる。したがって、特に中圧圧縮機構２７および高圧圧縮機構２８を結ぶ配管をコンパクトにレイアウトできる。

同様に、上流段の中圧圧縮機構２７から吐出された圧縮空気を流通させる排出口５６と、下流段の高圧圧縮機構２８へ供給される圧縮空気を流通させる吸気ダクト６１とを伸縮継手１０（Ｅ）によって接続させている。それとともに、伸縮継手１０（Ｅ）の推力吸収機構７４に、伸縮継手１０（Ｅ）よりも下流側の高圧圧縮機構２８で圧縮された圧縮空気を供給配管１１５によって供給している。その結果、推力吸収機構７４を含む伸縮継手１０（Ｅ）を小型化できる。したがって、特に中圧圧縮機構２７および高圧圧縮機構２８を結ぶ配管をコンパクトにレイアウトできる。

圧縮システム１１は、伸縮継手１０（Ａ）〜伸縮継手１０（Ｅ）の推力吸収機構７４に導入するための流体圧を圧縮システム１１内で生成することができる。したがって、圧縮システム１１とは別の流体圧供給手段が不要となり、コストを低減できる。

なお、本発明は、上述した実施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において、上述した実施形態に種々の変更を加えたものを含む。すなわち、実施形態で挙げた具体的な形状や構成等は一例にすぎず、適宜変更が可能である。

例えば、推力吸収機構７４において、リップシールであるシール部材９０，９１にかえて、図６に示すようにＯリングであるシール部材１２１，１２２を設けても良い。この場合、環状部材８８の基板部１０１の内周面に径方向外方に凹む凹部１２３を形成する。そして、端管７１の外周面に接触するように、この凹部１２３にシール部材１２１を配置する。また、環状部材８７の外周面に径方向内方に凹む凹部１２４を形成する。そして、環状部材８８の筒状部１００の内周面に接触するように、この凹部１２４にシール部材１２２を配置する。これにより、係止部材１０６，１１０をなくすことができるため、コストを低減することができる。なお、シール部材９０とシール部材１２２とを組み合わせても良く、シール部材９１とシール部材１２１とを組み合わせても良い。

また、例えば、推力吸収機構７４において、環状部材８８の筒状部１００をなくし、図７に示すように環状部材８７，８８間を、伸縮可能な二つのベローズ１２５，１２６で連結しても良い。つまり、一方のベローズ１２５を他方のベローズ１２６よりも大径とし、これらを同軸状に配置して、それぞれを環状部材８７，８８に連結させる。この場合、延出部８９の固定部材９６を環状部材８８の基板部１０１に連結させる。この構造では、大径のベローズ１２５と、小径のベローズ１２６との間が圧力室１１４となる。これにより、シール部材９０，９１をなくすことができる。よって、耐久性を向上させることができる。

また、図８に示すように、供給配管１１５に、推力吸収機構７４の圧力室１１４に供給する圧縮空気の圧力を調整する圧力調整弁１２８（圧力調整手段）を設けても良い。この圧力調整弁１２８によって、圧力室１１４に供給する圧縮空気の圧力を調整することにより、端管７１，７２に生じる推力を効果的にキャンセルできることになる。

伸縮継手１０（Ａ）〜１０（Ｅ）には、それぞれが接続させる配管の内圧よりも高い圧力の流体圧を推力吸収機構７４の圧力室１１４に導入すれば良い。よって、例えば、伸縮継手１０（Ａ）〜１０（Ｃ）の圧力室１１４に、中圧圧縮機構２７で圧縮された圧縮空気を供給しても良い。また、伸縮継手１０（Ａ）〜１０（Ｅ）の圧力室１１４に圧縮機構２７，２８以外の他の機器から圧力を導入しても良い。その場合、ガス圧でなく液圧を導入しても良い。つまり、圧力室１１４には流体圧を導入すれば良い。

また、端管７１，７２を近接および離間可能に接続させる接続管７３として、ベローズを用いても良い。

本発明は、両端の接続位置に相対変位が生じる伸縮継手および圧縮システムについて広く適用可能である。

１０（Ａ）〜１０（Ｅ） 伸縮継手
１１ 圧縮システム
２５，２６ 低圧圧縮機構
２７ 中圧圧縮機構
２８ 高圧圧縮機構
３７，４２，５２，６２ 排気ダクト（配管）
４１，５１，６１ 吸気ダクト（配管）
４５，４６，５５ 導入口（配管）
４７，５６ 排出口（配管）
７１，７２ 端管
７３ 接続管
７４ 推力吸収機構（推力吸収手段）
８７，８８ 環状部材
８９ 延出部
９０，９１，１２１，１２２ シール部材
１００ 筒状部
１１４ 圧力室
１１５ 供給配管
１１６，１１７ 受圧部
１２５，１２６ ベローズ
１２８ 圧力調整弁（圧力調整手段）

Claims (10)

1. 配管同士を接続させる伸縮可能な伸縮継手であって、
   一方の端管および他方の端管と、
   前記一方の端管および前記他方の端管を近接および離間可能に接続させる接続管と、
   前記一方の端管および前記他方の端管を結ぶ方向に伸縮可能であって前記配管内の圧力とは異なる流体圧を導入可能な圧力室を有し、前記圧力室が、前記一方の端管に固定され前記他方の端管から前記一方の端管への方向に向く一方の受圧部、および前記他方の端管に固定され前記一方の端管から前記他方の端管への方向に向く他方の受圧部を有する推力吸収手段と、
   を備える伸縮継手。
2. 請求項１に記載した伸縮継手であって、
   前記一方の受圧部は、前記一方の端管の外周面の軸方向範囲内に固定される一方の環状部材に設けられ、
   前記他方の受圧部は、前記他方の端管の外周面から前記一方の端管に向け延出する延出部に固定されて前記一方の環状部材の前記他方の端管とは反対側に配置される他方の環状部材に設けられている伸縮継手。
3. 請求項２に記載した伸縮継手であって、
   前記他方の環状部材には、外周部から前記一方の環状部材の方向に延びる筒状部が設けられており、
   前記一方の端管の外周部と前記他方の環状部材の内周部との隙間をシールする一方のシール部材と、
   前記他方の環状部材の前記筒状部の内周部と前記一方の環状部材の外周部との隙間をシールする他方のシール部材と、
   有する伸縮継手。
4. 請求項３に記載した伸縮継手であって、
   前記一方のシール部材および前記他方のシール部材のうちの少なくともいずれか一方がリップシールである伸縮継手。
5. 請求項３に記載した伸縮継手であって、
   前記一方のシール部材および他方のシール部材のうちの少なくともいずれか一方がＯリングである伸縮継手。
6. 請求項２に記載した伸縮継手であって、
   前記一方の環状部材と前記他方の環状部材とをベローズで連結する伸縮継手。
7. 請求項１乃至６のいずれか一項に記載した伸縮継手によって配管同士が接続されている圧縮システム。
8. 請求項７に記載した圧縮システムであって、
   複数段の圧縮機構を有し、
   上流段の圧縮機構から吐出された圧縮ガスを流通させる配管と、下流段の圧縮機構へ供給される圧縮ガスを流通させる配管とを前記伸縮継手によって接続させる圧縮システム。
9. 請求項８に記載した圧縮システムであって、
   前記伸縮継手の前記推力吸収手段に、前記伸縮継手よりも下流側の圧縮機構で圧縮された圧縮ガスを供給する供給配管を備える圧縮システム。
10. 請求項７乃至９のいずれか一項に記載した圧縮システムであって、
    前記推力吸収手段に供給する流体圧を調整する圧力調整手段が設けられている圧縮システム。

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