JPS5952185A - 間接式膨張タ−ビンサイクル再液化装置用主冷媒圧縮機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は液化天然ガスを低温用カーゴタンクに入れて逢
搬する船舶等に装備される間接式膨張タービンサイクル
４ｊ＋液化装置に係り、この装置に使用される主冷媒圧
縮機に関する。

液化天然ガスを船舶で連載する場合、液化天然ガスは１
戊謁、用カーゴタンクに入れられるが−＋　、ｈ　−ゴ
タンクに侵入する熱のために一部の天然ガス（ま蒸発し
てしまう。そこで、蒸発した天然ガスを再度液化してカ
ーゴタンクへ戻すために、間接式膨張タービンサイクル
病液化装置が装置されて０ル。

第１図は間接式膨張タービンサイクル褥徹化装置を示す
系統図であり、先ずこれについて説明づ−る。

第１図において、（１）は冷媒としての窒累を圧峰する
主冷媒圧縮機であり、ｓｒ；！ｓ慎（２）によって駆動
される。（３）は側堕素圧縮槻であり、屋累膨張タービ
ン（４）によって駆動される。（５１、（６）は夫々熱
交飯器であり、主象紫圧紬機（１）、副璽累圧稲機（３
）、熱交換器（５）、屋素膨張タービン（４）、熱交換
器（６）及び熱交換器（５１が順仄配管（７ａ）〜（７
ｆ）で遅配されて閉回路を形成している。この閉回路に
は冷伸能力を作り出すための蓋素が元填されており、屋
素密度をｆｆｒｌＪ御するために、配管（７ａ）　、　
　（７ｆ）には弁（８）。

（９）を介して蓋素バッファタンクｕＯ）が連結されて
いる。また、王屋累圧綿機（１１の出口側ｊの配管（７
ａ）及び副墾累圧紬機（３）の出口側の配管（７ｂ）に
夫々海水冷却器ｕ：ｕ、四が設けである〇 一方、ｑ４はカーゴタンクであり、このカーゴタンクｃ
１５内で蒸発した天然ガスは天然ガス圧縮機（４）に導
入される。この圧縮機ｔｔｑは電動機αηによって駆動
されるもので、蒸発した天然ガスを吸引し圧縮する。圧
縮されたガスは熱交換器（６）に通されて液化された後
凝縮器（ト）に溜められる。翰は膨張弁であり、凝縮器
Ｏすに溜められた液化ガ′スは、この膨張弁α鑓を経て
断熱膨張してカーゴタンクは旬へ戻される。（２０ａ）
ないしくｚｏｄ）はｈ配管である。

このように構成された間接式膨張タービンサイクル再液
化装置の作用は次のとおりである。

配管（７ａ）な（”Ｌ　（７ｆ）で連結された閉回路内
には冷媒窒素が封じ込められており、この冷媒窒素は電
動機（２）によって駆動される主窒素圧縮機（１）で圧
縮・加熱された後、海水冷却器ＣＬηを通り、海水温度
近くまで冷却される。冷却された冷媒は後述する蟹累膨
張タービン（４）で駆動される副窒素圧縮機（３）にて
更に圧縮・加熱された後、海水冷却器（６）を通り再び
海水温度近くまで冷却される。海′水冷却器（ロ）を出
た冷媒は熱交換器（５）を経て窒素膨張タービン（４）
へ導入され、ここで冷媒窒素は膨′張し副、望累圧縮機
（３）を駆動するための軸動力を発生する。

この望′素膨張タービン（４）の出口での冷媒窒素は、
圧力４ａｔａ、温度−１７０℃程度の極低温となり。

熱又換器（６）、　（５Ｊを経て主窒素圧縮機（１）へ
戻される。

ところで、望累膨張タービン（４）によって極低温とな
った冷媒窒素は、熱交換器（６）によって、カーゴタン
クｕＱで蒸発した天然ガスを冷却して液化させるための
冷却源として使用される。そして、天然ガスを冷却して
液化するのに８袂な冷凍能力をつくり出すように、窒素
バッファタンク（ｉｏ）からの璧累の放出や同タンクで
の蓄圧を弁（８）、　（９）の開閉操作によって制御し
、配置（７ａ）〜（７ｆ）内の窒素密度を制御している
。また、カーゴタンク明の内。

圧は、天然ガスを吸引、圧縮する天然ガス圧縮機仏Ｑの
回転数を制御することにより、略一定となるように調整
されている。

本発明は上述した間接式膨張タービンサイクル再液化装
置に使用されている生冷媒圧ｋＪ機、すなわち主窒素圧
縮機（１）に関するものであり、次にこれについて説明
する。

第２図は従来の主窒素圧縮機（１）とこれに結合された
電動機（２）の具体的な構成を示した断面図である。

図中蛤υは主窒素圧縮機の本体ケーシング、（イ）は圧
縮機の入口ケーシング、脅は圧縮機の出口ケーシングで
ある。本体ケーシングＱη内には圧縮羽根（財）及び羽
根（至）に軸（ハ）で連結された増速歯車（イ）が収納
されている。増速歯車□□□は第３図によく示されてい
るように、小径の第１歯車（Ｚ６ａ）と大径の第２歯車
（２６ｂ）とがかみ合わされたもので、第１＠車（２６
ａ）は軸（ハ）に固着されている。なお、（イ）は平軸
受、（ハ）はころがり軸受、■はスラスト荷重受であり
、夫々垂直荷重、垂直及びスラスト荷重、スラスト荷重
を支えており、各軸受はケーシングＱυ内の病滑油■に
て強制的にマ岡滑されている。

ＩＩ！１１１（ハ）へノ圧縮羽根−の固着部には、ラビ
リンスシールＯ〃が設けられており、このラビリンスシ
ール６υには、輔シール用窒素の供給通路０′４及び排
出通路に）が取付けられ、各通路０す、に）はケーシン
グψυを貫通して外部へ導出されている。

一方、電動機（２）はベット■上に載置されており、そ
の軸■は軸カップリング（７）を介して第２歯車（２６
ｂ）の軸□□□に連結されている。電動機の軸（ハ）は
電動機ケーシング（ハ）に取付けた無給油型のころがり
軸受Ｇ４’Ｊ）によって支持され、垂直及びスラスト荷
重が支えられている。（財）は回転子、ｃ４υは固冗子
、（６）は冷却水を注入する空気冷却器、■は冷却ファ
ンである。

次に動作を説明する。

電動機（２）を駆動すると、軸０：９の回転は増速歯車
（ハ）によって増速されて、主冷媒圧縮機（１）の圧縮
羽根（ハ）を回転させる。入口上官（７ｆ）から入ロケ
ーシング曽内に導入される冷媒窒素（ハ）は、羽根に）
の回転によって遠心力が与えられ、圧縮された後出ロケ
ーシング（ハ）を通り出口配管（７ａ）へ吐出される。

この冷ｉｓ室累−内に、増速歯車（４）や谷褌Ｉｌｌ］
受（ロ）、鱒、四を囲んでいるケーシングｔｇｌ）内に
ある壁気が混入するのを防止するために、ラビリンスシ
−ル６υが設げられているが、ラビリンスシール０υに
は、供給通路Ｏ々から圧力をもった軸シール用窒素が供
給すれ、ラビリンスシール０η内に漏れてくる冷媒窒素
（ハ）及びケーシング内η内の空気とともに、軸シール
排気となって排出通路（至）から吸引ファン等を用いて
大気中に排出される。

なお、電動機（２）のケーシング翰も本体ケーシングψ
υと同様気密を保ってはいない。従ってケーシング内の
空気は、軸（ハ）に取付けられた冷却ファン（至）によ
って矢印方向へ循環させられるとともに、ケーシング（
ハ）内外との流通も自由である。また、循環する空気を
冷却器四で冷やし、電ｋｊＪ機（１）の温度を許容温度
以内に保つようにしている。

このような主窒累圧縮機（１）は、冷＆：窒素に）内に
空気が混入するのを防止するために、軸シール用窒素が
必要であり、かつこの軸シール用窒素は大気へ放出され
てしまい回収することはできなかった。従って、天然ガ
ス運搬船には、軸シール用の窒素を貯えるための大型の
液体窒素貯蔵タンクを装備するか、または窒素発生装置
等を装備しなければならず、そのための占肩囲（責や設
備費等がかさむ難点があった。

本発明は上記のような事情にもとづき、軸シール用の望
累を不用とし、そのための液体窒累貯賦タンクや窒素発
生装置の装備を不用とすることを目的としてなされたも
のである。

以下本発明の一実施例を第４図、第５図を参照して詳細
に説明する。なおこれらの図において第２図、第３図と
同一部分には同一符号を附してその詳細な説明は省略す
る。

本発明の主蟹素圧府６機は、電動機のケーシングを主窒
累圧縮機の本体ケーシングに気密を保つようにして一体
的に結合させて取付け、ケーシング内に窒素を充満させ
たものである。

すなわち、電動機（２）の軸（２）を延長してこれに増
速歯車に）の第２歯車（ｚ６ｂ）を固着し、がっ電ｒＪ
ｈ機（２）のケーシング卿を隼密構造として主菫素圧紬
機（１）の本体ケーシング（ｉ！ηに密着させる。その
ため、電動機（２）のころがり細受斡はケーシング…内
に設け、また本願ケーシングｅｖに位置する増速歯車（
イ）の軸（ハ）、（ハ）を支持するころがり軸受（ロ）
部分を、電動機（２）のケーシング曽で囲むようにして
いる。従って、電動機（２）の内部と本体ケーシングｅ
１）の内部は外気に対し気密に保たれる。また第２歯車
（ｚ６ｂ）とロータＯＯの間に位置するように、輔（ハ
）には油かきリングβυを併置させて、潤滑油（至）が
電動機（２）内部に浸入しないように配属しである。

このように、ケーシング娑η、−を気密構造とし、内部
に窒素を充満させたため、従来ラビリンスシール０υに
設けていた軸シール用窒素の供給通路０秒及び排出通路
卿は不用となる。

本発明は上記のように、本体ケーシング（２！υと電動
機ケーシング内とを一体的に気密構造とし、内部に窒素
を充満させたので、主冷媒圧縮機（１）の連転中に配管
（７ａ）〜（７ｆ）等による閉回路内の冷媒窒素が外部
に漏れ出すことはない。また、増速歯車四や各種軸受（
イ）〜翰は従来と同様刺滑油−千強制的に＠滑と冷却が
施され、更に、電動機（２）内部も密閉された窒素の循
環によって冷却される。

従って本発明によれば、従来の軸シール用の窒素が不用
となるので、液体窒素貯威タンクや窒素発生装置を装備
しなくても済むようになる。よって、船舶内での占有面
積が不用となり、かつ設備費や維持費等が軽減される等
大きな効果を奏する。

本発明は上述の一実施に限定されることなく、袈旨を逸
脱しない範囲内で揮々変形して実施できることは云うま
でもない。

【図面の簡単な説明】

第１図は間接式膨張タービンサイクル再液化装置を示す
系統図、第２図は従来の主冷媒圧縮機とこれに結合され
た電動機を示す断面図、第３図は第２図のＡ−Ａ’勝に
清う断面図、第４図は本発明に係る主冷媒圧縮機の一実
施例を示す断面図、第５図は第４図のＢ　−Ｂ’　ｉｌ
に清う断面図である。 （１）・・主蟹素圧権機、（２）・・電動機、（３）・
・副窒素圧縮機、（４）・・膨張タービン、［５１、（
６）・・熱交換器、　（１５１・・カーゴタンク、ｕＱ
・・天然ガス圧縮機、四・・凝縮器、（ロ）・・本体ケ
ーシング、四・・入口ケーシング、脅・・出口ケーシン
グ、（至）・・圧縮羽根、四、（至）・・輔、（７）・
・増速歯車、ｃｌの・・ラビリンスシール、瞬・・電動
機ケーシング。 ■−１−一一 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 間接式膨張タービンサイクル再液化装置において冷媒を
   圧縮するために電動機により増速手段を介して駆動され
   る主冷媒圧縮機において、前記電動機と増速手段とを一
   体に結合させて前記主冷媒圧縮機に取付け、これらを気
   密なケーシングで覆うとともに、ケージフグ内に墾累を
   充満させるようにしたことを特徴とする間接式膨張ター
   ビンザイクル再液化装置用生冷媒圧縮機。