JP6395341B2 - ヒータ一体型フィルタ、及び回転機械システム - Google Patents

Description

本発明は、回転機械のガスシール装置に用いるシールガスを生成するヒータ一体型フィルタ、及び、ヒータ一体型フィルタを備える回転機械システムに関する。

流体としてプロセスガスを圧縮する遠心圧縮機等の回転機械には、機内のプロセスガスの外部への漏洩を抑制するため、ガスシール装置が設けられることがある。
このガスシール装置は、例えば特許文献１に開示されている。
具体的には、ガスシール装置は、回転軸の軸端部に設けられ、回転環と静止環とを備えている。回転環は、回転軸の外周部に回転軸と一体に設けられ、静止環は、ケーシングに固定され、回転環に対して回転軸の軸方向において対向するよう設けられている。静止環は、バネによって回転環に押し付けられている。これにより、回転機械が停止している状態では静止環と回転環とが突き当たって隙間が無い状態となっている。また、回転環における静止環に対向する表面には螺旋状の溝が形成されているので、回転機械が作動して回転軸が回転すると、螺旋状の溝にシールガスが導入される。そしてこのガスの圧力により、静止環がコイルバネの付勢力に抗して回転軸の軸方向に沿って押圧され、回転環と静止環との間に微少な隙間が形成される。この隙間によって回転環と静止環との接触による摩耗が抑制されつつ、隙間からのシールガスの漏れ量が最小限に抑制されつつ、回転機械の機内にプロセスガスが封止される。

ところで、このようなガスシール装置に導入されるシールガスは、圧縮機からのプロセスガスの一部を用いて生成される場合がある。この場合、プロセスガスをフィルタを通過させ、プロセスガス中の異物を取り除くことでシールガスとする。さらに、プロセスガスの組成によっては液化し易いことがあるため、フィルタを通過したガスをヒータによって露点温度以上に昇温する場合がある。

特許第３９７９０９１号公報

近年、フィルタを通過したガスをヒータによって昇温する必要があるケースが増加している。しかしながら、このようなヒータを含むユニットは、既存のガスシール装置に追設することで設置されるため、設置スペースの制約がある場合、追設は困難である。さらに、ヒータのユニットを追設する方法では、さらなる省スペース化は難しいのが現状である。

本発明は、省スペース化が可能なヒータ一体型フィルタ、及びこれを備える回転機械システムを提供する。

本発明の第一の態様に係るヒータ一体型フィルタは、回転機械の流体の一部又は外部流体を取り込み、前記回転機械内に前記流体の封止を行うためのシールガスを生成するヒータ一体型フィルタであって、前記回転機械から前記流体の一部又は前記外部流体を取り込む吸込口、及び前記流体又は外部流体を吐き出す吐出口が形成されたケーシングと、前記ケーシングの内部に設けられ、前記吸込口からの前記流体又は前記外部流体を通過させるフィルタ本体と、前記ケーシングの内部で前記フィルタ本体と前記吐出口との間に設けられたヒータと、を備えている。

このようなヒータ一体型フィルタによれば、ケーシング内に取り込まれた流体（又は外部流体）を、フィルタ本体を通過させることで流体中の異物を除去した後に、ヒータによって昇温する。このため、流体が露点温度以上の温度に保たれた状態として、吐出口から吐き出すことができる。従って、吐出口から吐出された流体を回転機械内に前記流体の封止を行うためのシールガスとして用いることができる。
ここでシールガスを生成する際には、フィルタ本体、及びヒータをケーシング内に一体として収容するヒータ一体型フィルタを用いる。このため、フィルタ本体とヒータとを設置するスペースをそれぞれ別途で設ける必要がなくなる。

また、本発明の第二の態様に係るヒータ一体型フィルタでは、上記第一の態様における前記フィルタ本体は、軸線を中心とした円筒状をなし、前記吸込口は、前記フィルタ本体における前記軸線の方向の一方側で、前記フィルタ本体の内部に向かって開口し、前記ヒータは前記フィルタ本体を外周側から覆うように設けられていてもよい。

円筒状のフィルタ本体を設け、フィルタ本体をヒータで覆うことで、フィルタ本体の内部に流体（又は外部流体）が供給され、この流体がフィルタ本体の内部からフィルタ本体の径方向の外側に向かって通過する。その後、この流体がフィルタ本体の外周側に配置されたヒータによって昇温される。そして昇温された流体がシールガスとなって吐出口からケーシング外に吐出される。
このようにフィルタ本体をヒータによって覆うことで、フィルタ本体を通過した流体をヒータにしっかりと接触させ、吐出された流体の減温による液化を抑制することができる。よって、ヒータ一体型フィルタから吐出された流体をシールガスとして用いることで、回転機械でのシール効果を十分に発揮させることができる。

また、本発明の第三の態様に係るヒータ一体型フィルタでは、上記第二の態様における前記ヒータは、前記フィルタ本体の周方向の一方に向かって、前記軸線の一方から他方に向かうように捩れる螺旋線状をなして、前記フィルタ本体を外周側から覆うように設けられていてもよい。

このように、線状のヒータをフィルタ本体の外周側に螺旋状に配置することで、容易にヒータを設置することができ、フィルタ本体を通過した流体（又は外部流体）をしっかりと昇温することができる。よって、流体の凝縮を抑制する効果を高めることができ、ヒータ一体型フィルタから吐出された流体をシールガスとして用いることで、回転機械でのシール効果を十分に発揮させることができる。

また、本発明の第四の態様に係るヒータ一体型フィルタでは、上記第二の態様における前記ヒータは、前記軸線を中心とした円筒状をなしていてもよい。

このように円筒状のヒータを用いることで、フィルタ本体の外周面の広い範囲を覆うことができる。従って、フィルタ本体を通過した流体（又は外部流体）とヒータとの接触面積を増大することができ、ヒータによって、流体をしっかりと昇温することが可能となり、流体の凝縮の抑制効果を高めることができる。

また、本発明の第五の態様に係るヒータ一体型フィルタでは、上記第一から第四のいずれかの態様におけるヒータ一体型フィルタが、前記ケーシングの内部で、前記フィルタ本体と前記ヒータとの間で前記フィルタ本体との間に隙間を空けて配置されて、該フィルタ本体から前記ヒータへの前記流体又は前記外部流体の流れを遮る仕切部材をさらに備えていてもよい。

このような仕切部材を設けることで、フィルタ本体を通過した流体（又は外部流体）がヒータ及び吐出口に直接向かうことなく、仕切部材によって流体の流れが一旦遮られる。この際、フィルタ本体を通過した流体が、仕切部材の表面に沿って広がるように流通した後にヒータに向かうことになる。
このため、フィルタ本体を通過した流体をケーシング内でより広い範囲に行き渡らせることができ、フィルタ本体を通過した流体を、ヒータのより広い範囲に接触させることができる。よって、ヒータと流体との接触面積を増大させることができ、流体の昇温効果を高めることが可能となり、流体の凝縮の抑制効果を高めることができる。

また、本発明の第六の態様に係るヒータ一体型フィルタは、上記第五の態様における前記仕切部材の内側となると前記フィルタ本体側に設けられた内側ヒータをさらに備えていてもよい。

このように内側ヒータ、及び、ヒータによって、二段階でフィルタ本体を通過した流体（又は外部流体）を昇温することができる。このため、流体に必要な昇温量が増大する場合にも、ヒータのサイズを大きくする必要がなくなる。また、仕切部材の表面に沿って流体が流通する際の流体の減温の影響を低減でき、流体の昇温効果を向上することができる。

また、本発明の第七の態様に係るヒータ一体型フィルタでは、上記第一から第六のいずれかの態様におけるヒータ一体型フィルタが、前記フィルタ本体に供給される前記流体又は前記外部流体から液分を除去する液分分離部をさらに備えていてもよい。

このような液分分離部によって、流体（又は外部流体）から予め液分を取り除いた状態で、流体がフィルタ本体へ流入する。このため、液分を含んだ流体がヒータに向かって流入することがなくなる。この結果、ヒータにて流体中の液分を昇温する必要が無くなり、ヒータで必要な電力等のエネルギーを抑制することができる。このため、ヒータ一体型フィルタの動力低減につながる。さらに、流体中の液分を取り除くことで、フィルタ本体の孔を塞いでしまうことを抑制でき、フィルタ本体での粒子捕集能力を十分に発揮させることができる。またフィルタ本体を流体が通過する際の圧力損失を低減することが可能となる。

また、本発明の第八の態様に係る回転機械システムは、流体が流通する回転機械と、前記回転機械からの前記流体の一部又は外部流体を取り込んでシールガスを生成する上記第一から第七のいずれの態様におけるヒータ一体型フィルタと、前記回転機械に設けられ、前記シールガスによって前記回転機械での前記流体の封止を行うガスシール装置と、を備えている。

このような回転機械システムによれば、シールガスを生成する際に、フィルタ本体、及び、ヒータをケーシング内に一体として収容するヒータ一体型フィルタを用いる。このため、フィルタ本体とヒータとを設置するスペースをそれぞれ別途で設ける必要がなくなる。

上記のヒータ一体型フィルタ、及び回転機械システムによれば、ケーシング内にフィルタ本体及びヒータを一体に収容することで、省スペース化が可能となる。

本発明の第一実施形態における圧縮機システムを示す概略全体構成図である。 本発明の第一実施形態における圧縮機システムにおけるヒータ一体型フィルタを示す縦断面図である。 本発明の第一実施形態における圧縮機システムにおけるヒータ一体型フィルタを示す横断面図であって、図２のＡ−Ａ断面を示す。 本発明の第一実施形態における圧縮機システムにおけるヒータ一体型フィルタを分解して示す図である。 本発明の第二実施形態における圧縮機システムにおけるヒータ一体型フィルタを示す縦断面図である。 本発明の第二実施形態における圧縮機システムにおけるヒータ一体型フィルタを示す横断面図であって、図５のＢ−Ｂ断面を示す。 本発明の第三実施形態における圧縮機システムにおけるヒータ一体型フィルタを示す縦断面図である。 本発明の第四実施形態における圧縮機システムにおけるヒータ一体型フィルタを示す縦断面図である。

〔第一実施形態〕
以下、本発明の実施形態に係る圧縮機システム（回転機械システム）１について説明する。
図１に示すように、圧縮機システム１は、プロセスガス（流体）ＰＧを圧縮する圧縮機（回転機械）２と、圧縮機２を駆動する駆動源３と、プロセスガスＰＧの一部からシールガスＳＧを生成するヒータ一体型フィルタ１０と、圧縮機２に設けられてヒータ一体型フィルタ１０からシールガスＳＧが供給されるガスシール装置４とを備えている。

圧縮機２は、例えば遠心圧縮機であって、圧縮機ケーシング５と、圧縮機ケーシング５によって覆われるとともに圧縮機ケーシング５から突出するように設けられて圧縮機ケーシング５に対して相対回転する回転軸６と、回転軸６と一体に回転して圧縮機ケーシング５内でプロセスガスＰＧを圧縮するインペラ等の圧縮部７とを備えている。
また、圧縮機ケーシング５には、回転軸６の軸線Ｏの方向の一端側からプロセスガスＰＧが吸い込まれ、他端側から圧縮されたプロセスガスＰＧが吐出される。

駆動源３は、例えば電動モータや蒸気タービン等であって、回転軸６を回転させる回転動力を与える。

ガスシール装置４は、圧縮機ケーシング５における回転軸６の軸線Ｏの方向の両軸端に備えられており、回転軸６を外周から覆うように圧縮機ケーシング５に取り付けられている。ガスシール装置４は、ヒータ一体型フィルタ１０で生成されたシールガスＳＧによって圧縮機ケーシング５と回転軸６との隙間からのプロセスガスＰＧの漏洩を抑制するシール機能を有している。

次に、図２及び図３を参照して、ヒータ一体型フィルタ１０について説明する。
ヒータ一体型フィルタ１０は、筒状をなすケーシング１１と、ケーシング１１内に収容されたフィルタ本体１２（フィルタエレメント）と、ケーシング１１内でフィルタ本体１２を覆うヒータ１３と、ケーシング１１内でフィルタ本体１２とヒータ１３との間に配置されたバッフルプレート（仕切部材）１７と、ケーシング１１内の下部に配置されたミストセパレータ（液分分離部）１８とを備えている。

ケーシング１１は、軸線Ｏ１を中心とした有底円筒状をなしている。また上部には、ケーシング１１の内部を開放可能となるように、軸線Ｏ１を中心とした円盤状をなす開閉蓋２１が設けられている。

また、ケーシング１１には軸線Ｏ１の方向の中途位置で、内部の空間を上下二つの空間（上部空間Ｓ１、及び下部空間Ｓ２）に仕切る円盤状の区画板２２が設けられている。
本実施形態では、開閉蓋２１は上部にのみ設けられているが、ケーシング１１の下部も同様に、開閉蓋によって開放可能となっていてもよい。
具体的にケーシング１１を形成する手法としては、本実施形態のように上部のみに開閉蓋２１が設けられている場合、及び、上下に開閉蓋が設けられている場合には、円筒状ケーシング１１の延在方向の中途位置に、ケーシング１１の内面から軸線Ｏ１に向かって突出する突起（不図示）を形成する。この突起に区画板２２を載置するようにして設ける。また上下に開閉蓋が設けられている場合には、区画板２２を残すようにして上下から柱状部材をくり抜くようにして切削することで、区画板２２をケーシング１１と一体で形成することも可能である。

そして、ケーシング１１には吸込口２３が設けられている。吸込口２３は、ケーシング１１における区画板２２が設けられた位置よりも下部に設けられた供給口部２４と、区画板２２から上方に延びる供給ノズル２５とを有している。

供給口部２４は、ケーシング１１における区画板２２が設けられた位置よりも下部で、ケーシング１１の外周面から径方向外側に突出している。ケーシング１１の外周面及び供給口部２４には、ケーシング１１の径方向に延びてケーシング１１の内外を連通し、下部空間Ｓ２に向かって開口する第一供給流路２８が形成されている。

供給ノズル２５は管状をなし、開閉蓋２１と接触しない位置まで、軸線Ｏ１と同軸上に上方に延びている。供給ノズル２５及び区画板２２には、上下に貫通して上部空間Ｓ１と下部空間Ｓ２とを連通する第二供給流路２９が形成されている。

そして、図１に示すように、第一供給流路２８には、圧縮機２の吐出側からのプロセスガスＰＧの一部が導入され、このプロセスガスＰＧが、第二供給流路２９から上部空間Ｓ１に供給される。即ち、第一供給流路２８と第二供給流路２９とによってプロセスガスＰＧの吸込流路２７が形成されている。

また、ケーシング１１には吐出口３１が設けられている。吐出口３１は、ケーシング１１の上部で外周面から径方向外側に突出するように設けられている。ケーシング１１の外周面及び吐出口３１には、ケーシング１１の径方向に延びてケーシング１１の内外を連通し、上部空間Ｓ１に向かって開口する吐出流路３２が形成されている。本実施形態では、吐出口３１及び吐出流路３２は、ケーシング１１の周方向に供給口部２４及び第一供給流路２８と略同じ位置に設けられている。

さらにケーシング１１には、吐出口３１と上下方向（軸線Ｏ１の方向）に略同じ位置であって、周方向に離間した位置で外周面から径方向外側に突出するように通気口３４が設けられている。ケーシング１１の外周面及び通気口３４には、ケーシング１１の径方向に延びてケーシング１１の内外を連通し、上部空間Ｓ１に向かって開口する通気流路３５が形成されている。

さらにケーシング１１には、供給口部２４が設けられた位置よりもさらに下部で、外周面から径方向外側に突出するようにドレン排出口３８が設けられている。ケーシング１１の外周面及びドレン排出口３８には、ケーシング１１の径方向に延びてケーシング１１の内外を連通し、下部空間Ｓ２に向かって開口する排出流路３９が形成されている。排出流路３９からは、ケーシング１１の下部に溜まったドレンＤ（後述するプロセスガスＰＧから除去された液分）がケーシング１１の外部に排出可能になっている。
さらに、ケーシング１１には、第一供給流路２８の上方でケーシング１１の外周面から径方向外側に突出するように上部ドレン排出口３６が設けられている。ケーシング１１の外周面及び上部ドレン排出口３６には、ケーシング１１の径方向に延びてケーシング１１の内外を連通し、区画板２２に隣接する位置で上部空間Ｓ１に向かって開口する上部排出流路３７が形成されている。ここでプロセスガスＰＧの液分がドレンＤとなってフィルタ本体１２及び供給ノズル２５の外面を伝って区画板２２の上部に溜まることがある。上部排出流路３７は、区画板２２の上部に溜まったドレンＤをケーシング１１の外部に排出可能としている。

さらにケーシング１１には、ドレン排出口３８と上下方向に略同じ位置であって、周方向に離間した位置でケーシング１１の外周面から径方向外側に突出するように下部ドレンレベル計測口４１が設けられている。ケーシング１１の外周面及び下部ドレンレベル計測口４１には、ケーシング１１の径方向に延びてケーシング１１の内外を連通し、下部空間Ｓ２に向かって開口する下部計測流路４２が形成されている。下部ドレンレベル計測口４１によって、下部空間Ｓ２溜まったドレンＤの量（水位）を計測可能となっている。

同様に、下部ドレン調整口４１の上方であって、区画板２２の下方には、ケーシング１１の外周面から径方向外側に突出するように上部ドレンレベル計測口４３が設けられている。ケーシング１１の外周面及び上部ドレンレベル計測口４３には、ケーシング１１の径方向に延びてケーシング１１の内外を連通し、下部空間Ｓ２に向かって開口する上部計測流路４４が形成されている。上部ドレンレベル計測口４３によっても、下部空間Ｓ２溜まったドレンＤの量（水位）を計測可能となっている。

フィルタ本体１２は、例えば炭化珪素繊維、アルミナ繊維、セラミック繊維等の耐熱性繊維や、ステンレス鋼によって形成されている。
そしてフィルタ本体１２は、上部底部４７、下部底部４８及び円筒部４９を有する有底円筒状をなしている。フィルタ本体１２は、ケーシング１１の軸線Ｏ１と同軸上に上部空間Ｓ１内に配置されている。

上部底部４７は開閉蓋２１の下面に設けられた取付ブラケット５１を介して開閉蓋２１に固定されている。
さらに、下部底部４８には供給ノズル２５が貫通しており、円筒部４９における上下方向の中途位置まで供給ノズル２５が延びていることで、供給ノズル２５の第二供給流路２９が、フィルタ本体１２の内部に向かって開口している。

バッフルプレート１７は円筒状をなし、ケーシング１１の軸線Ｏ１と同軸上に上部空間Ｓ１内に配置されている。
また、バッフルプレート１７は、ケーシング１１の内周面とフィルタ本体１２の外周面との間で、これらと接触しないように径方向に隙間をあけて、これらケーシング１１とフィルタ本体１２とで径方向に挟まれるように配置されている。

バッフルプレート１７には、その上端部に一体に、取付ブラケット５１を挿通させる挿通孔５２ａが形成されているとともに軸線Ｏ１を中心とした円盤状をなす取付フランジ５２が設けられている。この取付フランジ５２は、開閉蓋２１の下面に対して不図示のボルト等で着脱可能に取り付けられている。

ヒータ１３は、ケーシング１１の内部でバッフルプレート１７の外周面を覆うように、換言すると、フィルタ本体１２を外周側から覆うように設けられている。本実施形態では、ヒータ１３は、バッフルプレート１７の外周面に巻き付けられるように固定されて、その中心軸が軸線Ｏ１と同軸上に配置されたコイルヒータである。より具体的には、ヒータ１３は、フィルタ本体１２における円筒部４９の周方向の一方に向かって、フィルタ本体１２の軸線Ｏ１の一方となる上方から他方となる下方に向かって捩れる螺旋線状をなしている。
ここでヒータ１３は、バッフルプレート１７の外周面に接触していてもよいし、バッフルプレート１７の外周面に接触せずにバッフルプレート１７の外周面と隙間を空けた状態で配置され、例えば開閉蓋２１に固定されていてもよい。

ヒータ１３は、上部空間Ｓ１の下部でケーシング１１の内外を連通する貫通孔１１ｂを通じてケーシング１１の外部に延びる接続線部１３ａを有している。ヒータ１３は接続線部１３ａによってケーシング１１の外周面に取り付けられた電源装置１４（接続端子箱、及び、電源）に接続されている。ヒータ１３によって、プロセスガスＰＧは露点温度よりも２０℃以上高い温度に昇温可能となっている。ここで、開閉蓋２１を貫通するように接続線部１３ａを設けてもよい。この場合、電源装置１４を開閉蓋２１と一体に設けてもよい。

このようにしてヒータ１３は、ケーシング１１の内部でフィルタ本体１２と吐出口３１との間に設けられ、バッフルプレート１７は、ヒータ１３とフィルタ本体１２との間に設けられている。

ミストセパレータ１８は、例えば内部に螺旋状の流路が形成されたサイクロン式のものが採用される。このミストセパレータ１８は、区画板２２に隣接する位置で、かつ、吸込口２３の第一供給流路２８と第二供給流路２９との間の位置で、下部空間Ｓ２内に設けられている。そしてミストセパレータ１８は、供給口部２４から流入するプロセスガスＰＧから液分を除去し、ケーシング１１の下部のドレン部１１ａに、除去した液分（ドレンＤ）を貯留する。ドレン部１１ａに貯留された液分は、ドレン排出口３８を通じて、ケーシング１１の外部に排出される。

以上説明した本実施形態の圧縮機システム１によると、供給口部２４から取り込まれた圧縮機２からのプロセスガスＰＧは、ミストセパレータ１８を経由して供給ノズル２５に流入し、供給ノズル２５からフィルタ本体１２の内部に流入する。

ミストセパレータ１８では、プロセスガスＰＧ内の液分が除去されて、プロセスガスＰＧがドライガスとなって供給ノズル２５に流入する。除去された液分はケーシング１１内で下方に落ち、ドレン部１１ａに貯留される。供給ノズル２５から流出したプロセスガスＰＧは、フィルタ本体１２の内部からフィルタ本体１２を通過した後にバッフルプレート１７に接触する。その後、プロセスガスＰＧはバッフルプレート１７の内面（表面）に沿って広がるように、フィルタ本体１２の円筒部４９とバッフルプレート１７との間の隙間を下方に向かって流通する。

その後、プロセスガスＰＧは区画板２２によって反射され、バッフルプレート１７とケーシング１１との間の隙間を上方に向かって流通し、この間にヒータ１３に接触することで昇温される。その後、吐出流路３２（吐出口３１）からケーシング１１の外部にシールガスＳＧとなって吐出される。

このような手順を経ることで、プロセスガスＰＧがフィルタ本体１２を通過し、まずプロセスガスＰＧ中の異物が除去されて清浄化された後に、ヒータ１３によって昇温される。このため、プロセスガスＰＧが露点温度以上の温度に保たれた状態で、シールガスＳＧとなって吐出口３１から吐き出される。従って、シールガスＳＧをドライガスとしてガスシール装置４に供給し、圧縮機２でのプロセスガスＰＧの封止を行うことができ、圧縮機２の運転効率を向上することができる。

そしてシールガスＳＧを生成する際には、フィルタ本体１２、及び、フィルタ本体１２を覆うように設けられたヒータ１３をケーシング１１内に一体として収容するヒータ一体型フィルタ１０を用いている。このため、フィルタ本体１２とヒータ１３とを設置するスペースをそれぞれ別途に設ける必要がなくなり、省スペース化が可能となる。

さらに、円筒状のフィルタ本体１２を設け、フィルタ本体１２をヒータ１３で覆うことで、フィルタ本体１２の内部から径方向の外側に向かって流通するプロセスガスＰＧをヒータ１３にしっかりと接触させ、吐出されたプロセスガスＰＧ（シールガスＳＧ）の減温による液化を抑制することができる。このように、液化が抑制されたシールガスＳＧを用いることで、圧縮機２でのシール効果を十分に発揮させることができる。

特に本実施形態では、バッフルプレート１７が設けられていることで、フィルタ本体１２を通過したプロセスガスＰＧがヒータ１３及び吐出口３１に直接向かうことなく、バッフルプレート１７によってプロセスガスＰＧの流れが一旦遮られる。従って、バッフルプレート１７の内面に沿ってフィルタ本体１２を通過したプロセスガスＰＧが、バッフルプレート１７の内面に沿って広がるように流通した後に、ヒータ１３に向かうことになる。

このため、ヒータ１３の広い範囲にわたって、即ち、上下方向の広い範囲にわたって、プロセスガスＰＧを行き渡らせることができ、ヒータ１３とプロセスガスＰＧとの接触面積を増大させることで、プロセスガスＰＧの昇温効果を高めることができる。即ち、プロセスガスＰＧがヒータ１３との間でしっかりと熱交換を行った後に、吐出口３１から吐出されるようにできる。

また、ヒータ１３はコイルヒータであるため、バッフルプレート１７に巻き付けるようにして容易にヒータ１３を設置することができる。または、開閉蓋２１にヒータ１３を固定することで容易にヒータ１３を設置することができる。

また、ミストセパレータ１８が設けられていることで、フィルタ本体１２の内部へプロセスガスＰＧが流入する前にプロセスガスＰＧから予め液分を取り除くことができる。このため、液分を含んだプロセスガスＰＧがヒータ１３に向かって流入することがなくなる。この結果、ヒータ１３でプロセスガスＰＧ中の液分を昇温する必要が無くなり、ヒータ１３に必要な電力等のエネルギーを抑制することができる。このため、ヒータ一体型フィルタ１０の動力低減につながる。
さらに、プロセスガスＰＧ中の液分を取り除くことで、液分がフィルタ本体１２の孔を塞いでしまうことを抑制でき、フィルタ本体１２での粒子捕集能力を十分に発揮させることができる。またフィルタ本体１２をプロセスガスＰＧが通過する際の圧力損失を低減することが可能となる。

さらに、フィルタ本体１２は取付ブラケット５１によって開閉蓋２１に固定されており、バッフルプレート１７（及びヒータ１３）は、取付フランジ５２によって開閉蓋２１に着脱可能に取り付けられている。従って、図４に示すように、取付フランジ５２を開閉蓋２１から取り外すとともに、開閉蓋２１をケーシング１１から取り外すのみで、開閉蓋２１とともにフィルタ本体１２のみをケーシング１１から抜き出すことができる。よって、容易にフィルタ本体１２を交換することができる。

また、図４に示すように、開閉蓋２１とともにフィルタ本体１２のみをケーシング１１から抜き出した後には、取付フランジ５２とともにバッフルプレート１７及びヒータ１３をケーシング１１から容易に抜き出すことができる。

また、ヒータ１３がフィルタ本体１２と同軸上に設けられていることで、ヒータ１３とフィルタ本体１２との間の隙間を、周方向にわたって均一にすることができる。よって、フィルタ本体１２を通過したプロセスガスＰＧが、ヒータ１３との間の隙間を均一に流通することになり、プロセスガスＰＧとヒータ１３との間での熱交換を効率的に行うことができる。

ここで本実施形態では、バッフルプレート１７は必ずしも設けられていなくともよい。即ち、ケーシング１１の内部に、フィルタ本体１２と、フィルタ本体１２を覆うように設けられたヒータ１３とが収容されていてもよい。

〔第二実施形態〕
次に、図５及び図６を参照して、本発明の第二実施形態について説明する。
第一実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付して詳細説明を省略する。
本実施形態の圧縮機システム６１では、ヒータ一体型フィルタ６２におけるヒータ６３の形状が第一実施形態とは異なっている。

ヒータ６３は、円筒状をなしており、その中心軸が軸線Ｏ１と同軸上に位置するように、バッフルプレート１７の外周面に接触して設けられている。

ヒータ６３は、図示は省略するが、バッフルプレート１７に取り付けられる前の状態では周方向の一部で隙間が形成されていることで、中心軸に直交する断面がＣ字状をなしている。

そしてヒータ６３には、この隙間を挟んで一方側と他方側とに、中心軸に沿って延びる取付板部６３ａ、６３ｂが形成されている。ヒータ６３は、バッフルプレート１７の外周側からバッフルプレート１７を覆った状態で、この取付板部６３ａ、６３ｂ同士の間にわたってヒータ６３の接線方向にボルト６５が挿通され、締結されることでバッフルプレート１７に固定される。

本実施形態では、ヒータ６３はバッフルプレート１７を上下に若干突出させる程度の寸法に形成されている。

以上説明した本実施形態の圧縮機システム６１によれば、円筒状のヒータ６３を用いることで、フィルタ本体１２の外周面の広い範囲を覆うことができる。従って、フィルタ本体１２を通過したプロセスガスＰＧと、ヒータ６３との接触面積を増大することができ、プロセスガスＰＧをしっかりと昇温することができる。この結果、シールガスＳＧの凝縮の抑制効果を高めることができる。

さらに、バッフルプレート１７とヒータ６３とが接触しているため、バッフルプレート１７とヒータ６３との間で熱伝導が生じる。このため、バッフルプレート１７が昇温されてバッフルプレート１７の内面に沿って流通するプロセスガスＰＧと、バッフルプレート１７との間でも熱伝達が生じるため、より効率的にプロセスガスＰＧの昇温が可能となる。

さらに、ヒータ６３はボルト６５によってバッフルプレート１７への取り付けられているため、バッフルプレート１７からの取り外しが容易である。

〔第三実施形態〕
次に、図７を参照して、本発明の第三実施形態について説明する。
第一実施形態及び第二実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付して詳細説明を省略する。
本実施形態の圧縮機システム７１では、ヒータ一体型フィルタ７２のヒータ７３の形状が第一実施形態及び第二実施形態とは異なっている。

本実施形態では、第一実施形態及び第二実施形態のバッフルプレート１７は設けられていない。
その代わりに、バッフルプレート１７と同様に、ヒータ７３は円筒状をなしており、その中心軸がフィルタ本体１２の軸線Ｏ１と同軸上に位置するように、ケーシング１１の上部空間Ｓ１内に配置されている。ヒータ７３には、例えばプレートヒータを円筒状に形成したものが用いられる。

ヒータ７３は、ケーシング１１とフィルタ本体１２との間で、これらと接触しないように径方向に隙間をあけて、これらケーシング１１とフィルタ本体１２とで径方向に挟まれるように配置されている。

そしてヒータ７３は、開閉蓋２１の下面に不図示のボルト等で着脱可能に取り付けられた取付フランジ５２に固定されている。

以上説明した本実施形態の圧縮機システム７１によれば、円筒状のヒータ７３を用いることで、プロセスガスＰＧとの接触面積を大きくすることができるので、プロセスガスＰＧをしっかりと昇温することができ、シールガスＳＧの凝縮の抑制効果を高めることができる。

また、第一実施形態及び第二実施形態と比較すると、ヒータ一体型フィルタ７２の構成部品を低減することができるので、メンテナンス性向上やコスト削減につながる。

〔第四実施形態〕
次に、図８を参照して、本発明の第四実施形態について説明する。
第一実施形態から第三実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付して詳細説明を省略する。
本実施形態の圧縮機システム８１では、第一実施形態のヒータ一体型フィルタ１０が、ヒータ１３に加えて内側ヒータ８３をさらに備えている。

内側ヒータ８３は、ケーシング１１の上部空間Ｓ１内で、バッフルプレート１７とフィルタ本体１２との間に設けられている。具体的には、内側ヒータ８３は、バッフルプレート１７の内周面に固定されて設けられている。ここで、内側ヒータ８３は、バッフルプレート１７の内側でフィルタ本体１２の下方に設けられていてもよい。

内側ヒータ８３は、ヒータ１３と同様のコイルヒータであって、フィルタ本体１２における円筒部４９の周方向の一方に向かって、フィルタ本体１２の軸線Ｏ１の一方となる上方から他方となる下方に向かって捩れる螺旋線状をなしている。そして接続線部８３ａを介して電源装置１４に接続されている。
ここで、第一実施形態で説明したように、開閉蓋２１を貫通するように接続線部８３ａを設けてもよい。この場合、電源装置１４を開閉蓋２１と一体に設けることが可能である。

以上説明した本実施形態の圧縮機システム８１によれば、内側ヒータ８３とヒータ１３とによって、二段階でフィルタ本体１２を通過したプロセスガスＰＧを昇温することができる。即ち、バッフルプレート１７とフィルタ本体１２との間の隙間をプロセスガスＰＧが流通する際に、まず内側ヒータ８３によってプロセスガスＰＧが昇温され、その後、バッフルプレート１７とケーシング１１との間の隙間をプロセスガスＰＧが流通する際にヒータ１３によって昇温される。

このため、プロセスガスＰＧに必要な昇温量が増大する場合にも、ケーシングのサイズを大きくする必要がなくなる。
また、バッフルプレート１７の内面に沿ってプロセスガスＰＧが流通する際のプロセスガスＰＧの減温の影響を低減でき、プロセスガスＰＧの昇温効果を向上することができる。

ここで、本実施形態では、内側ヒータ８３はコイルヒータに限定されない。例えば、第二実施形態のヒータ６３や第三実施形態のヒータ７３のように、円筒状をなすものであってもよい。

以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、各実施形態における各構成及びそれらの組み合わせ等は一例であり、本発明の趣旨から逸脱しない範囲内で、構成の付加、省略、置換、およびその他の変更が可能である。また、本発明は実施形態によって限定されることはなく、クレームの範囲によってのみ限定される。

例えばフィルタ本体１２の全域をヒータ１３（６３、７３）によって覆わなくともよい。即ち、板状のヒータをフィルタ本体１２の周方向に間隔をあけて、フィルタ本体１２とケーシング１１との間に複数配置してもよい。

また、バッフルプレート１７は、フィルタ本体１２の全体を覆わず、円筒状をなしていなくともよい。即ち、平板状の部材をフィルタ本体１２の周方向に間隔をあけて、フィルタ本体１２とヒータ１３（６３、７３）との間に複数配置してもよい。

また、フィルタ本体１２は円筒状をなす場合に限定されず、例えば角筒状をなしていてもよい。

また、ミストセパレータ１８は必ずしも設けられなくともよい。例えばプロセスガスＰＧが乾燥したガスであれば、ミストセパレータ１８は不要である。

また、ヒータ一体型フィルタ１０（６２、７２、８２）を二つ並列して設け、一方をメンテナンス中に、他方を使用するといった運用も可能である。

また、上述の実施形態では、圧縮機２の吐出側からのプロセスガスＰＧの一部からシールガスＳＧを生成していたが、外部流体を取り込んでシールガスＳＧを生成してもよい。外部流体としては、例えば、圧縮機システム１（６１、７１、８１）に取り込まれる前のプロセスガスＰＧ（外部のプロセスガスＰＧ）や、プロセスガスＰＧとは異なる系外の流体である。

上記の圧縮機システムでは、ケーシング内にフィルタ本体及びヒータを一体に収容することで、省スペース化が可能となる。

１、６１、７１、８１ 圧縮機システム（回転機械システム）
２ 圧縮機（回転機械）
３ 駆動源
４ ガスシール装置
５ 圧縮機ケーシング
６ 回転軸
７ 圧縮部
１０、６２、７２、８２ ヒータ一体型フィルタ
１１ ケーシング
１１ａ ドレン部
１１ｂ 貫通孔
１２ フィルタ本体（フィルタエレメント）
１３、６３、７３ ヒータ
１３ａ 接続線部
１４ 電源装置（接続端子箱 及び 電源）
１７ バッフルプレート（仕切部材）
１８ ミストセパレータ（液分分離部）
２１ 開閉蓋
２２ 区画板
２３ 吸込口
２４ 供給口部
２５ 供給ノズル
２７ 吸込流路
２８ 第一供給流路
２９ 第二供給流路
３１ 吐出口
３２ 吐出流路
３４ 通気口
３５ 通気流路
３６ 上部ドレン排出口
３７ 上部排出流路
３８ ドレン排出口
３９ 排出流路
４１ 下部ドレンレベル計測口
４２ 下部計測流路
４３ 上部ドレンレベル計測口
４４ 上部計測流路
４７ 上部底部
４８ 下部底部
４９ 円筒部
５１ 取付ブラケット
５２ 取付フランジ
５２ａ 挿通孔
６３ａ、６３ｂ 取付板部
６５ ボルト
８３ 内側ヒータ
８３ａ 接続線部
ＰＧ プロセスガス（流体）
ＳＧ シールガス
Ｏ 軸線
Ｏ１ 軸線
Ｓ１ 上部空間
Ｓ２ 下部空間
Ｄ ドレン

Claims (8)

1. 回転機械の流体の一部又は外部流体を取り込み、前記回転機械内に前記流体の封止を行うためのシールガスを生成するヒータ一体型フィルタであって、
   前記回転機械から前記流体の一部又は外部流体を取り込む吸込口、及び前記流体又は前記外部流体を吐き出す吐出口が形成されたケーシングと、
   前記ケーシングの内部に設けられ、前記吸込口からの前記流体又は前記外部流体を通過させるフィルタ本体と、
   前記ケーシングの内部で前記フィルタ本体と前記吐出口との間に設けられたヒータと、
   を備えるヒータ一体型フィルタ。
2. 前記フィルタ本体は軸線を中心とした円筒状をなし、
   前記吸込口は、前記フィルタ本体における前記軸線の方向の一方側で、前記フィルタ本体の内部に向かって開口し、
   前記ヒータは前記フィルタ本体を外周側から覆うように設けられている請求項１に記載のヒータ一体型フィルタ。
3. 前記ヒータは、前記フィルタ本体の周方向の一方に向かって、前記軸線の一方から他方に向かうように捩れる螺旋線状をなして、前記フィルタ本体を外周側から覆うように設けられている請求項２に記載のヒータ一体型フィルタ。
4. 前記ヒータは、前記軸線を中心とした円筒状をなしている請求項２に記載のヒータ一体型フィルタ。
5. 前記ケーシングの内部で、前記フィルタ本体と前記ヒータとの間で前記フィルタ本体との間に隙間を空けて配置されて、該フィルタ本体から前記ヒータへの前記流体又は前記外部流体の流れを遮る仕切部材をさらに備える請求項１から４のいずれか一項に記載のヒータ一体型フィルタ。
6. 前記仕切部材の内側となる前記フィルタ本体側に設けられた内側ヒータをさらに備える請求項５に記載のヒータ一体型フィルタ。
7. 前記フィルタ本体に供給される前記流体又は前記外部流体から液分を除去する液分分離部をさらに備える請求項１から６のいずれか一項に記載のヒータ一体型フィルタ。
8. 流体が流通する回転機械と、
   前記回転機械からの前記流体の一部又は外部流体を取り込んでシールガスを生成する請求項１から７のいずれか一項に記載のヒータ一体型フィルタと、
   前記回転機械に設けられ、前記シールガスによって前記回転機械での前記流体の封止を行うガスシール装置と、
   を備える回転機械システム。

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