JP7314316B2 - 独立型モータ及びバンドルを有する一体型モータ圧縮機 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、一般に、モータ圧縮機ユニットに関し、より具体的には、直列圧縮機（integrated in line compressor、「ＩＣＬ」）の圧縮機バンドル及びモータケーシングの結合に関する。

本発明の実施形態はまた、そのようなモータ圧縮機ユニットを組み立てるための方法にも関する。

一般に、モータ圧縮機ユニットは、円筒状圧縮機ケーシング及び円筒状モータケーシングに装着された圧縮機バンドルを備える。

モータ圧縮機ユニットを組み立てるために、圧縮機ケーシング及びモータケーシングを一緒に締結して、圧縮されるガスに対して密に封止されたハウジングを形成する。

次いで、結合装置をハウジングに装着して、圧縮機バンドルのモータシャフト及びシャフトを一緒に接続する。

２つのケーシングが一緒に締結されるので、一般に、少なくとも１つの小さいアクセスポートが圧縮機ケーシングに提供され、このポートは、操作者が、アクセスポートを通して各シャフトを結合装置に接続することを可能にするようにサイズ決定され、また、ＩＣＬハウジング内に生じる高圧に抵抗するようにサイズ決定される。

２つのシャフトを結合した後に、圧縮ガスが圧縮機ケーシングの外側へ漏出することができないように、アクセスポートをハッチによって密封する。

ハッチは、高圧に抵抗するために巨大である。

アクセスポートはまた、メンテナンスアクセスにも使用される。

ハッチを塞ぐための１つの共通して使用されるソリューションは、圧縮機ケーシングに平面を提供することであり、アクセスポートは、ハッチ封止接合部が平坦であるように、平面に配置される。

しかしながら、円筒に平面を作成することは、圧縮機ケーシングの容積を低減させる。

小さい外径を有する圧縮機ケーシングを備える圧縮機ユニットの場合、アクセスポートのサイズが、アクセスポートを通して２つのシャフトの結合を行うのに十分大きくない場合がある。

明細書、米国特許出願公開第２０１０／００４４９６６号は、圧縮機ケーシングと、アクセスポートを含むカップリングとともに接続されたモータケーシングと、を備える、モータ圧縮機ユニットを開示している。

モータ圧縮機ユニットは、シール部材を備え、カップリングガードがカップリングの上を並進し、封止面を形成するように２つのスライドガイドに装着された、カップリングガードを更に備える。

しかしながら、カップリングガード及びスライドガイドは、重厚でかさばる部品である。

更に、カップリングガードの並進は、モータケーシングにこすれてシール部材を劣化させる。

特にアクセスポート又は結合部を塞ぐハッチを廃止することによって、先に述べた欠点のうちの少なくともいくつか回避するために必要性が存在する。

一態様によれば、モータ圧縮機ユニットのための圧縮機バンドルが提案される。

圧縮機バンドルは、圧縮機バンドルをモータ圧縮機ユニットのモータケーシングに締結するように構成された少なくとも１つの締結装置を含み得、また、少なくとも１つの開口部を通してモータロータ及び圧縮機ロータを結合するようにサイズ決定された少なくとも１つの開口部も含み得る。

別の態様によれば、モータ圧縮機ユニットが提案される。

モータ圧縮機ユニットは、
－上で定義したような圧縮機バンドルと、
－モータケーシングであって、少なくとも１つの締結装置が、圧縮機バンドル及びモータケーシングを一緒に締結する、モータケーシングと、を備え得る。

有利には、少なくとも１つの締結装置は、少なくとも１つの取り外し可能な締結装置である。

モータ圧縮機ユニットは、圧縮機ケーシングを更に備え得、圧縮機バンドルが、モータケーシングに締結された圧縮機ケーシングに装着され、モータケーシング及び圧縮機ケーシングが、圧縮されるガスに対して封止されたハウジングを形成する。

有利には、圧縮機バンドルは、少なくとも１つの取り外し可能な締結装置によって圧縮機ケーシング内に締結される。

一態様によれば、モータ圧縮機ユニットを組み立てるための方法が提案される。

この方法は、
－圧縮機バンドルをモータケーシングに締結することと、
－圧縮機バンドルの少なくとも１つの開口部を通してモータロータ及び圧縮機バンドルロータを結合することと、を含み得る。

結合装置は、モータロータ及び圧縮機ロータのうちの一方に接続され得、結合ステップは、結合装置を他方のロータに接続する。

この方法は、更に、
－圧縮機バンドルを圧縮機ケーシングの中へ挿入することと、
－圧縮機バンドルを圧縮機ケーシング内に締結することであって、モータケーシング及び圧縮機ケーシングが、圧縮されるガスに対して封止されたハウジングを形成する、締結することと、を更に含み得る。

圧縮機バンドル及びモータケーシングは、少なくとも１つの取り外し可能な締結装置によって一緒に締結され得る。

圧縮機バンドルは、少なくとも１つの取り外し可能な締結装置によって圧縮機ケーシング内に更に締結され得る。

この方法は、少なくとも１つの開口部を通して少なくとも１つの電気的接続又は機械的接続を行うことを更に含み得る。

本発明の他の利点及び特徴は、決して限定するものではない実施形態の詳細な説明の考察に、及び添付図面に現れるであろう。

図１は、モータ圧縮機ユニットの一実施形態を表す。 図２は、圧縮機ケーシングを伴わないモータ圧縮機ユニットを示す。 図３は、圧縮機バンドルの図を示す。 図４は、モータ圧縮機ユニットの長手方向断面を示す。 図５は、モータ圧縮機ユニットを組み立てるための方法の一例を示す。

本明細書に開示する実施形態は、圧縮機バンドルユニットが圧縮機ケーシングに挿入され、モータケーシングが圧縮機バンドルユニットを圧縮し、モータケーシングがモータ圧縮機を形成する前に、モータロータ及び圧縮機バンドルロータの接続が行われるような方法で、圧縮機バンドルユニット及びモータケーシングを締結することを意図する。

モータロータ及び圧縮機バンドルロータを接続するために通常使用されるアクセスポート及びハッチが廃止され、モータ圧縮機ユニットの重量を低減させ、モータ圧縮機ハウジングの封止完全性を高め、かつハウジング内部の容積が減少することを回避する。

更に、圧縮機バンドルを圧縮機ケーシングに締結するために、及びモータケーシングを圧縮機ケーシングに締結するために、取り外し可能な締結装置を使用することは、圧縮ケーシングから圧縮機バンドルを容易に引き出すことを可能にする。

加えて、圧縮機バンドルをモータケーシングに締結するために、取り外し可能な締結装置を使用することは、圧縮機バンドルが圧縮機ケーシングの外側にあるときに、圧縮機バンドル及びモータケーシングを容易に取り外すことを可能にする。

圧縮機ケーシング２と、モータケーシング３と、モータ圧縮機ユニットの回転軸と混同する中心軸Ａと、を備えるモータ圧縮機ユニット１の一実施形態を表す図１を参照する。

ケーシング２及び３は、円筒状である。

別の実施形態では、ケーシング２及び３は、別の形状、例えば正方形を有し得る。

圧縮機ケーシング２は、ガス処理手段（図示せず）に接続されるように構成された第１のフランジ４及び第２のフランジ５を含み得る。

例示的に、図１は、ガス入口パイプと接続された第１のフランジ４、及びガス出口管と接続された第２のフランジ５を示す。

ガス入口パイプは、モータ圧縮機ユニット１によって圧縮されるガスを提供する。

フランジ４及び５は、中心軸Ａに対して垂直に配設される。

別の実施形態では、圧縮機ケーシング２は、２つを超えるフランジを有し得、例えば、圧縮機ケーシング２は、１つの入力フランジと、２つの出力フランジと、を有し得る。

圧縮機バンドル６は、圧縮機ケーシング２内に装着される。

圧縮機バンドル６を圧縮機ケーシング２から容易に取り外すことができるように、圧縮機バンドル６は、少なくとも１つの第１の取り外し可能な締結装置４０、例えばねじ及びねじ山アセンブリによって、圧縮機ケーシング２内に締結され得る。

別の実施形態では、圧縮機バンドル６は、取り外し可能な締結装置を使用することなく、圧縮機ケーシング２内に締結される。例えば、２つのケーシングは、一緒に溶接され得る。

第２の締結装置７は、圧縮機ケーシング２及びモータケーシング３を一緒に締結する。

第２の締結装置７は、例えば、圧縮機ケーシング２に配置されたねじ山９に装着されたねじ８を備える、取り外し可能な締結装置である。

モータケーシング及び圧縮機ケーシングは、圧縮されるガスに対して密に封止されたハウジングを形成する。

図２は、圧縮機ケーシング２を取り外した、モータ圧縮機ユニット１を示す。

圧縮機バンドル６は、圧縮機バンドル６を通ってガスが流れるように第１のフランジ４及び第２のフランジ５とそれぞれ協働する、圧縮機バンドル入口１０及び圧縮機バンドル出口１１を更に備える。

第３の締結装置１２は、モータケーシング３及び圧縮機バンドル６を一緒に締結する。

第３の締結装置１２は、例えばねじ及びねじ山アセンブリを備える、取り外し可能な締結装置である。

別の実施形態では、第３の締結装置１２は、取り外し可能な締結手段を備えない。例えば、モータケーシング３及び圧縮機バンドル６は、一緒に溶接される。

圧縮機バンドルは、開口部１３を通して、モータケーシング３のモータロータ１４及び圧縮機バンドル６の圧縮機ロータ１５の結合を行うようにサイズ決定された開口部１３を更に備える。

結合装置１６は、２つのロータ１４及び１５を一緒に接続する。

結合装置１６は、２つのロータ１４及び１５を結合解除するように、可撓性結合装置であり得る。

開口部１３は、開口部１１を通した、例えば結合部ワイヤ１７、１８、及び１９の制御回路２０（図４に示す）への電気的接続又は機械的接続を行うために更に使用される。

図３は、図２の方向ＩＩＩ－ＩＩＩによる、圧縮機バンドル６の図を示す。

圧縮機バンドル６は、圧縮機バンドル６の外周に規則的に配設された３つの開口部１３を備える。

別の実施形態によれば、圧縮機バンドル６は、圧縮機バンドル６の外周に不規則に配設された少なくとも１つの開口部又はより多くの開口部を備え、開口部は、同じ形状又は異なる形状を有する。

図４は、モータ圧縮機ユニット１の長手方向断面を示す。

モータケーシング３は、ロータ１４を備えるモータ２１を備える。

モータ２１は、ロータ及びステータに装着された永久磁石を有する永久磁石モータなどの、電気モータであり得る。代替として、例えば同期モータ、誘導モータ、ブラシ付きＤＣモータなどの、他のタイプの電気モータが使用され得る。

ワイヤ１８は、モータ２１を制御回路２０に接続する。

モータロータ１４は、２つのベアリング２２、２３によってモータケーシング３内に回転可能に支持されたモータシャフト１４ａを備える。

圧縮機バンドル６は、圧縮機シャフト１５ａに装着された４つの圧縮ホイール２４、２５、２６、２７を備える１つの圧縮セクションを備え、圧縮ホイール及び圧縮機シャフト１５ａは、ロータ１５を形成する。

圧縮機シャフト１５ａは、２つのベアリング２８、２９によって圧縮機バンドル６内に回転可能に支持される。

ベアリング２２、２３、２８、及び２９は、アクティブ磁気ベアリングであり、ベアリング２２及び２３は、ワイヤ１９によって制御回路２０に接続されており、ベアリング２８及び２９は、ワイヤ１７によって制御回路２０に接続されている。

制御回路２０は、ベアリング２２、２３、２８、及び２９、並びにモータ２１を制御するように構成されている。制御回路２０は、例えばマイクロプロセッサを備える。

代替的に、ベアリング２２、２３、２８、及び２９は、流体ベアリングであり得る。

別の実施形態では、圧縮機バンドル６は、１つを超える圧縮セクションを備えることができ、各セクションは、少なくとも１つの圧縮ホイールを備える。

別の実施形態では、モータケーシング３及び圧縮機バンドル６は、２つよりも多い又は少ないベアリングを備える。

以下、図１、図２、図３、及び図４を参照して、圧縮機の完全な動作サイクルを説明する。

モータ圧縮機ユニット１の動作の一実施形態では、モータ２１がモータロータ１４を回転させ、それによって圧縮機シャフト１５ａを駆動する。圧縮されるプロセスガスは、圧縮機ハウジング２内に提供された第１のフランジ４を介して導入される。次いで、モータ圧縮機ユニット１が、ホイール２４、２５、２６、２７を通してプロセスガスを圧縮し、それによって圧縮プロセスガスを生成する。次いで、圧縮プロセスガスが、圧縮機ハウジング２内に提供された第２のフランジ５を介してモータ圧縮機ユニット１を出る。

図５は、モータ圧縮機ユニット１を組み立てるための方法の一例を示す。

結合装置１６の第１の端部がモータシャフト１４ａに接続され、ワイヤ１８、１７、及び１９の一方の端部がモータ２１に、ベアリング２２及び２３に、及びベアリング２８及び２９に接続されていると仮定する。

ステップ３０で、第３の締結装置１２を使用して、モータケーシング３及び圧縮機バンドル６を一緒に締結する。

次いで、ステップ３１で、モータロータ１４及び圧縮機ロータ１５を一緒に結合する。結合装置１６の第２の端部は、圧縮機シャフト１５ａに接続され、軸１４及び１５の中心軸は、モータ圧縮機ユニット１の中心軸Ａと整列している。

結合は、開口部１３を通して行われる。

更に、ワイヤ１７、１８、及び１９の自由端は、制御回路２０に接続される。ワイヤ１７、１８、及び１９の接続は、開口部１３を通して行われる。

他の電気的接続、例えば制御回路２０へのセンサの接続は、開口部を通して行うことができる。ステップ３２で、開口部１３を通して機械的接続を行うこともできる。

次いで、ステージ３２で、モータケーシング３に締結された圧縮バンドル６を、圧縮機ケーシング２に挿入し、第１の締結装置４０によって圧縮機ケーシング２内に締結する。

次いで、圧縮機ケーシング２及びモータケーシング３を、第２の締結装置７によって一緒に締結する（ステップ３３）。

圧縮機バンドル６をモータケーシング３に締結して、少なくとも１つの開口部１３を有する圧縮機バンドル６を提供することで、アクセスポート及びハッチを使用することなく、モータロータ１４及び圧縮機ロータ１５を結合すること、及び電気的接続又は機械的接続を行うことを可能にする。

アクセスポート及びハッチの廃止は、モータ圧縮機１の重量を低減させ、かつモータコンプレッサハウジングの封止完全性を高める。

加えて、ハウジング内部の容積が低減されず、ハウジングにはいかなる平面も必要とされない。

これは、小さい外径を有するモータ圧縮機に非常に良く適している。

更に、第１の取り外し可能な締結具装置４０及び第２の取り外し可能な締結具装置７の使用は、モータ圧縮機１の中心軸Ａに対して垂直に配設された第１のフランジ４及び第２のフランジ５を取り外すことなく、例えばメンテナンス作業のために、圧縮ケーシング２から圧縮機バンドル６を容易に引き出すことを可能にする。

加えて、第３の取り外し可能な締結装置１２の使用は、圧縮機バンドル６が圧縮機ケーシング４の外側にあるときに、圧縮機バンドル６及びモータケーシング３を容易に取り外して、メンテナンス作業を容易にすることに可能にする。

様々な発明的本発明の態様を以下の付記に記載し、これらの付記は、別途指示されない限り、任意の好適な方法で組み合わせられ得る。
Ａ．モータ圧縮機ユニット（１）のための圧縮機バンドル（６）であって、圧縮機バンドルが、圧縮機バンドルをモータ圧縮機ユニットのモータケーシング（３）に締結するように構成された少なくとも１つの締結装置（１２）を含み、また、少なくとも１つの開口部を通して、モータロータ（１４）及び圧縮機ロータ（１５）を結合するようにサイズ決定された少なくとも１つの開口部（１３）も含む、圧縮機バンドル（６）。
Ｂ．モータ圧縮機ユニット（１）であって、
－Ａによる圧縮機バンドル（６）と、
－モータケーシング（３）であって、少なくとも１つの締結装置（１２）が、圧縮機バンドル及びモータケーシングを一緒に締結する、モータケーシング（３）と、を備える、モータ圧縮機ユニット（１）。
Ｃ．少なくとも１つの締結装置（１２）が、少なくとも１つの取り外し可能な締結装置である、Ｂに記載のモータ圧縮機ユニット。
Ｄ．圧縮機ケーシング（２）を更に備え、圧縮機バンドル（６）が、モータケーシングに締結された圧縮機ケーシング内に装着され、モータケーシング及び圧縮機ケーシングが、圧縮されるガスに対して封止されたハウジングを形成する、Ｂ又はＣに記載のモータ圧縮機ユニット。
Ｅ．圧縮機バンドル（６）が、少なくとも１つの取り外し可能な締結装置（４０）によって圧縮機ケーシング（２）内に締結される、Ｄに記載のモータ圧縮機ユニット。
Ｆ．モータ圧縮機ユニット（１）を組み立てるための方法であって、
－圧縮機バンドル（６）をモータケーシング（３）に締結することと、
－圧縮機バンドルの少なくとも１つの開口部（１３）を通してモータロータ（１４）及び圧縮機バンドルロータ（１５）を結合することと、を含む、方法。
Ｇ．結合装置（１６）が、モータロータ（１４）及び圧縮機ロータ（１５）のうちの一方に接続され、結合ステップが、結合装置を他方のロータに接続することを含む、Ｆに記載の方法。
Ｈ．
－圧縮機バンドル（６）を圧縮機ケーシング（２）の中へ挿入することと、
－圧縮機バンドルを圧縮機ケーシング内に締結することであって、モータケーシング（３）及び圧縮機ケーシングが、圧縮されるガスに対して封止されたハウジングを形成する、締結することと、を更に含む、Ｆ又はＧに記載の方法。
Ｉ．圧縮機バンドル（６）及びモータケーシング（３）が、少なくとも１つの取り外し可能な締結装置（１２）によって一緒に締結される、Ｆ、Ｇ、又はＨのいずれか１つに記載の方法。
Ｊ．圧縮機バンドル（６）が、少なくとも１つの取り外し可能な締結装置（４０）によって圧縮機ケーシング（２）内に締結される、Ｆ、Ｇ、Ｈ、又はＩのいずれか１つに記載の方法。
Ｋ．少なくとも１つの開口部（１３）を通して少なくとも１つの電気的接続又は機械的接続を行うことを更に含む、Ｆ、Ｇ、Ｈ、Ｉ、又はＪのいずれか１つに記載の方法。

Claims (13)

1. 外周に少なくとも１つの開口部（１３）が配設された圧縮機バンドル（６）と、
   前記圧縮機バンドル（６）の少なくとも一部を収容する圧縮機ケーシング（２）と、
   モータケーシング（３）と、
   前記圧縮機バンドル（６）を前記モータケーシング（３）に締結するように構成された少なくとも１つの締結装置（１２）と、
   を備え、
   前記少なくとも１つの開口部（１３）が、前記圧縮機バンドル（６）を前記モータケーシング（３）に締結した状態で、当該少なくとも１つの開口部（１３）を通じた結合操作によって、モータロータ（１４）及び圧縮機ロータ（１５）を結合できるようにサイズ決定され、
   前記圧縮機バンドル（６）を前記モータケーシング（３）に締結した状態で、前記圧縮機バンドル（６）が前記圧縮機ケーシング（２）内に装着されたときに、前記モータケーシング（３）及び前記圧縮機ケーシング（２）が、圧縮されるガスに対して封止されたハウジングを形成するように構成されている、モータ圧縮機ユニット。
2. 前記少なくとも１つの締結装置（１２）が、少なくとも１つの取り外し可能な締結装置である、請求項１に記載のモータ圧縮機ユニット。
3. 前記圧縮機バンドル（６）が、少なくとも１つの第１の取り外し可能な締結装置（４０）によって前記圧縮機ケーシング（２）内に締結される、請求項１又は２に記載のモータ圧縮機ユニット。
4. 前記モータケーシング（３）と前記圧縮機ケーシング（２）とを締結する少なくとも１つの第２の取り外し可能な締結装置（７）をさらに備える、請求項３記載のモータ圧縮機ユニット。
5. 前記少なくとも１つの締結装置（１２）、前記少なくとも１つの第１の取り外し可能な締結装置（４０）及び前記少なくとも１つの第２の取り外し可能な締結装置（７）のうちの１つ以上がねじを備える、請求項４記載のモータ圧縮機ユニット。
6. 前記少なくとも１つの開口部（１３）は、前記圧縮機バンドル（６）の外周に規則的、又は、不規則に配設された複数の開口部を含む、請求項１から５のいずれか１項記載のモータ圧縮機ユニット。
7. 前記圧縮機ケーシング（２）が、圧縮されるガスに対して封止され、一端が閉止した筒形状である、請求項１から６のいずれか１項記載のモータ圧縮機ユニット。
8. モータ圧縮機ユニット（１）を組み立てるための方法であって、
   少なくとも１つの締結装置（１２）によって圧縮機バンドル（６）をモータケーシング（３）に締結するステップと、
   前記圧縮機バンドル（６）を前記モータケーシング（３）に締結した状態で前記圧縮機バンドル（６）の少なくとも１つの開口部（１３）を通じた結合操作によってモータロータ（１４）及び圧縮機ロータ（１５）を結合するステップと、
   前記圧縮機バンドル（６）を前記モータケーシング（３）に締結した状態で前記圧縮機バンドル（６）の少なくとも一部を圧縮機ケーシング（２）の中へ挿入するステップと、
   前記モータケーシング（３）と前記圧縮機ケーシング（２）が圧縮されるガスに対して封止されたハウジングを形成するように、前記圧縮機バンドル（６）を前記モータケーシング（３）に締結した状態で前記圧縮機バンドル（６）を前記圧縮機ケーシング（２）内に装着するステップと、
   を含む、方法。
9. 前記結合するステップが、結合装置（１６）が、前記モータロータ（１４）及び前記圧縮機ロータ（１５）のうちの一方に接続された状態で、前記結合装置を他方のロータに接続するステップを含む、請求項８に記載の方法。
10. 前記圧縮機バンドル（６）及び前記モータケーシング（３）が、少なくとも１つの取り外し可能な締結装置（１２）によって一緒に締結される、請求項８又は９に記載の方法。
11. 前記圧縮機バンドル（６）が、少なくとも１つの第１の取り外し可能な締結装置（４０）によって前記圧縮機ケーシング（２）内に締結される、請求項８から１０のいずれか１項に記載の方法。
12. 前記少なくとも１つの開口部（１３）を通して少なくとも１つの電気的接続又は機械的接続を行うステップを更に含む、請求項８から１１のいずれか１項に記載の方法。
13. 少なくとも１つの第２の取り外し可能な締結装置（７）によって前記モータケーシング（３）と前記圧縮機ケーシング（２）とを締結するステップをさらに有する、請求項８から１２のいずれか１項に記載の方法。