WO2016024416A1

WO2016024416A1 - ケーシング、並びにケーシングを備えるターボ機械および圧縮機

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Publication number: WO2016024416A1
Application number: PCT/JP2015/060809
Authority: WO
Inventors: 成瀬　友博; 橋本　泰司; 松永　裕之; 洋平丹野
Original assignee: 株式会社日立製作所
Priority date: 2014-08-12
Filing date: 2015-04-07
Publication date: 2016-02-18
Also published as: CN106574633A; JP6353736B2; CN106574633B; JP2016040452A

Abstract

　上ケーシング（１ａ）の胴板部（６ａ）および側板部（７ａ）に溶接される上フランジ（４ａ）の溶接面（１０２ａ）と、下ケーシング（１ｂ）の胴板部（６ｂ）および側板部（７ｂ）に溶接される下フランジ（４ｂ）の溶接面（１０２ｂ）とのうちの少なくとも一方が、合わせ面（１０３）に対して垂直または傾斜している。これにより、壁部の肉厚を増やすことなく合わせ面からの高圧流体の漏洩を抑制できる、メンテナンス性の良い分割型のケーシング、並びにケーシングを備えるターボ機械および圧縮機を提供する。

Description

ケーシング、並びにケーシングを備えるターボ機械および圧縮機

　本発明は、ケーシング、並びにケーシングを備えるターボ機械および圧縮機に関し、特に分割型のケーシングに関する。

　例えば、気体や液体を圧縮する圧縮機やポンプその他のターボ機械の筐体となるケーシングには、略円筒形状のケーシングを中心軸（軸線）が含まれる平面、一般的には水平面で上下方向に分割可能な分割型のケーシングや、略円筒形状のケーシングの軸線方向端部に円板型の蓋を固定するバレル型のケーシングなどがある。

　分割型のケーシングは、合わせ面で分割することで、内蔵する回転軸や羽根車等の部材をケーシング外部に取り出すことなくメンテナンスできるのに対して、バレル型のケーシングは、内蔵する回転軸や羽根車等の部材を軸線方向に引き出してメンテナンスする必要がある。したがって、分割型のケーシングは、バレル型のケーシングに比べてメンテナンス性に優れる。しかしながら、分割型のケーシングは、合わせ面から高圧の気体や液体等の流体が漏洩しやすい特性を有する。

　近年は圧縮機等の高圧化や大径化が要求される傾向にあり、それに伴って、特に、分割型のケーシングでは高圧流体が漏洩する可能性も高くなる。したがって、分割型のケーシングにおいては、高圧化や大径化に対応するため、合わせ面からの高圧流体の漏洩を防止する技術が必要になる。

　この技術分野の背景技術として、例えば特許文献１には、「軸線ＣＬを含む分割面で分割される上ケーシングと下ケーシングを有し、分割面ではフランジ４が複数のフランジボルト５で締結固定されるケーシング１とする。そして、フランジ４は、胴体部１０ｂに沿った直線部２ａと、曲面部１０ｂに沿った曲線部２ｂと、頂部１０ｃの近傍となる頂部近傍部２ｃと、を有し、曲線部２ｂの曲線部ボルト間隔Ｌ２が、直線部２ａの直線部ボルト間隔Ｌ１および頂部近傍部２ｃの頂部ボルト間隔Ｌ３よりも広いという特徴を有する。」と記載されている（要約参照）。

　また、例えば特許文献２には、「水平分割型溶接構造ケーシングである流体圧縮機において、内部部材の内で流路の左右各側端部の閉鎖に用いられる端部閉鎖用内部部材をその側面でケーシングの胴板２１の内周面に接触させるようにするとともに、この端部閉鎖用内部部材の側面とケーシングの内周面との接触面にシール用のＯ－リング２３を介在させるようにしている。」と記載されている（要約参照）。

　また、例えば特許文献３には、「ガスタービン車室等を水平分割型フランジレスケーシング１０として構成する。上側ケーシング１内には壁面接線方向にボルト孔７を形成し、下側ケーシング２との接合面３近傍内周に内ねじ９ｂを有するねじ穴を設ける。ボルト孔７下部には外周に内ねじ５ｂと螺合する外ねじ９ａを設けた円筒状スリーブ１１を装着する。締結ボルト５は、先端の締結用ねじ部５ａを下側ケーシング２の締結用ねじ孔５ｂに螺合させたときに、スリーブ１１上端面と当接する大径部５ｃを形成する。」と記載されている（要約参照）。

特開２０１３－２４９７７１号公報特開２００１－２５４６９７号公報特開２００１－１０７９２２号公報

　上下方向に分割可能な分割型のケーシングは、上側の上ケーシングと下側の下ケーシングにそれぞれフランジが形成され、互いのフランジが合わせ面で面接触してボルト等の締結部材によって締結固定されて構成される。

　このように構成されるケーシング内で高圧流体の圧力（内圧）が上昇すると、上ケーシングと下ケーシングとを開く方向に力が加わるとともに、該力と、ケーシング内面からボルト中心軸までの距離との積である曲げモーメントが生じる。すなわち、上ケーシングのフランジと下ケーシングのフランジとの合わせ面が口を開く方向に曲げモーメントを受けながら、締結部に引張荷重が加わる。この曲げモーメントと引張荷重とが重畳し、内圧の上昇にともなって、フランジの合わせ面においてボルトの締結で生じる面圧（圧縮面圧）が減少して、合わせ面に口開きが生じる。通常、合わせ面にはガスケット等のシール部材が組み込まれており、実際に発生している口開きの量が、シール部材における口開き許容値を超えた時点で、ケーシング内部の高圧流体が合わせ面から漏洩する可能性がある。

　分割型のケーシングは、一般に、軸線のまわりで湾曲する胴板部と、胴板部の軸線方向の端部から曲面状に膨出する側板部とを有している。回転軸を支持する軸受の取付け部が設けられる側板部の頂部にはフランジ締結用のボルトを配置できないことから、フランジの合わせ面の口開きは、側板部の頂部近傍で大きくなる傾向がある。したがって、圧縮機等の高圧化や大径化を達成するためには、フランジの合わせ面の口開き、特に側板部の頂部近傍におけるフランジの合わせ面の口開きを抑制することが重要となる。

　特許文献１に記載の技術は、側板部の頂部近傍と胴板部の中央付近とにおけるフランジの合わせ面の口開きを抑制するために、その部分における締結用ボルトの設置間隔を他の部分よりも狭くするように構成したものである。しかし、この技術では、ボルトの頭部が側板部や胴板部の外表面に干渉しないように、ボルト中心軸をケーシング内面からある程度離隔させる必要があり、このため、ボルトの太さとフランジ部の形状によっては、フランジの合わせ面が口を開く方向に作用する曲げモーメントを低減するのが困難な場合がある。

　特許文献２に記載の技術は、側板部を胴板部とは別部材の円板で構成し、円筒形状の胴板部によって形成されるケーシング内面と側板部とをＯ－リングを用いてシールするように構成したものである。しかし、この技術では、回転軸等をメンテナンスするためには、側板部を軸線方向に引き抜いて取り外す必要があり、側板部自体も例えば水平面で上下方向に分割可能な構造に比べてメンテナンス工程が増える課題がある。

　特許文献３に記載の技術は、上下に分割されたケーシングを締結するためのボルトを通すボルト孔をケーシングの壁部内に形成するように構成したものである。これによれば、ボルト中心軸がケーシング内面に近くなるため、ケーシングの合わせ面の口開きを抑制することが可能と考えられる。しかし、この技術では、ケーシングの壁部の肉厚をボルトの座面径よりも大きくする必要があり、このようなケーシングを得るために厚い板材を加工する技術なども必要である。

　本発明は上記のような従来技術の事情を考慮してなされたものであり、壁部の肉厚を増やすことなく合わせ面からの高圧流体の漏洩を抑制できる、メンテナンス性の良い分割型のケーシング、並びにケーシングを備えるターボ機械および圧縮機を提供することを課題とする。

　上記課題を解決するため、本発明に係るケーシングは、軸線を含む平面上に形成される合わせ面で分割可能な第１ケーシングと第２ケーシングとを備え、前記第１ケーシングおよび前記第２ケーシングは、前記軸線のまわりで湾曲する胴板部と、前記胴板部の前記軸線方向の端部から前記軸線上の位置が頂部になるように曲面状に膨出する側板部と、をそれぞれ有し、前記側板部の前記頂部に、内蔵する回転軸を支持する軸受を取り付ける取付け部が設けられ、前記第１ケーシングは、該第１ケーシングの胴板部および側板部に溶接され前記合わせ面を形成する第１フランジを有し、前記第２ケーシングは、該第２ケーシングの胴板部および側板部に溶接され前記合わせ面を形成する第２フランジを有し、前記第１フランジと前記第２フランジとが前記合わせ面で互いに面接触して複数の締結部材で締結固定され、前記第１ケーシングの前記胴板部および前記側板部に溶接される前記第１フランジの溶接面と、前記第２ケーシングの前記胴板部および前記側板部に溶接される前記第２フランジの溶接面とのうちの少なくとも一方が、前記合わせ面に対して垂直または傾斜していることを特徴とする。
　また、本発明に係るターボ機械は、前記ケーシングを備える。
　また、本発明に係る圧縮機は、前記ケーシングを備える。

　また、本発明に係るケーシングの製造方法は、前記ケーシングの製造方法であって、前記第１フランジおよび前記第２フランジのうちの、前記合わせ面に対して垂直または傾斜した溶接面で溶接される方を、平坦な板材を切断して形成し、前記板材の板厚方向に対して垂直または傾斜した面を前記溶接面とし、前記板材の板厚方向に平行な面を前記合わせ面とすることを特徴とする。

　本発明によれば、壁部の肉厚を増やすことなく合わせ面からの高圧流体の漏洩を抑制できる、メンテナンス性の良い分割型のケーシング、並びにケーシングを備えるターボ機械および圧縮機を提供することができる。

本発明の第１実施形態に係るケーシングの外観を示す斜視図である。本発明の第１実施形態に係るケーシングにおける合わせ面付近の断面図である。比較例としての従来のケーシングにおける合わせ面付近の断面図である。比較例に係るケーシングの内圧上昇時の変形を模式的に示す図である。本発明の第２実施形態に係るケーシングの上ケーシングを下方から見た図である。本発明の第３実施形態に係るケーシングにおける合わせ面付近の断面図である。本発明の第４実施形態に係るケーシングの側板部の頂部付近の拡大斜視図である。

　本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
　なお、以下に示す図面において、同一の部材または相当する部材には同一の参照符号を付し、重複した説明を適宜省略する。また、部材のサイズおよび形状は、説明の便宜のため、変形または誇張して模式的に表す場合がある。

〔第１実施形態〕
　まず、図１～図４を参照しながら本発明の第１実施形態について説明する。
　本発明の第１実施形態に係るケーシングは、気体や液体等の流体を圧縮する圧縮機やポンプその他のターボ機械の筐体に適用されるのに好適である。

　図１は、本発明の第１実施形態に係るケーシングの外観を示す斜視図である。図２は、本発明の第１実施形態に係るケーシングにおける合わせ面付近の断面図であり、具体的には、図１のＡ－Ａ線またはＢ－Ｂ線に沿う断面図である。

　図１～図２に示すように、ケーシング１は、軸線ＣＬを含む平面（ここでは水平面）上に形成される合わせ面１０３で上下方向に分割可能な第１ケーシングとしての上ケーシング１ａと第２ケーシングとしての下ケーシング１ｂとを備えている。ケーシング１は、軸線ＣＬの延長線上から見た正面視が略円形となる中空の円筒形状を呈しており、内部に羽根車、回転軸等の部材を有する機構部（図示せず）を収納するものである。

　上ケーシング１ａおよび下ケーシング１ｂは、軸線ＣＬに平行で軸線ＣＬのまわりで湾曲する胴板部６ａ，６ｂと、胴板部６ａ，６ｂの軸線ＣＬ方向の端部から軸線ＣＬ上の位置が頂部になるように曲面状に膨出する側板部７ａ，７ｂと、をそれぞれ有している。ここでいう曲面は、例えば球面やだ円球面であるが、内部に発生する圧力に耐える曲面形状であれば、その形状は限定されない。胴板部６ａと胴板部６ｂとで円筒形状の胴板６が形成され、側板部７ａと側板部７ｂとで略半球殻形状の側板７が形成される。

　そして、ケーシング１の両端部、具体的には側板部７ａ，７ｂの頂部には、ケーシング１に内蔵する回転軸（図示せず）を支持する軸受１２を取り付ける取付け部としての頂部貫通孔１１が設けられている。羽根車等の回転部材（図示せず）は軸線ＣＬ上を通る回転軸に固定される。

　下ケーシング１ｂは、中空のケーシング１の下方を形成し、流体を吸込んだり、吐き出したりするためのノズル３が適宜形成される。なお、ノズル３が下ケーシング１ｂに形成される構成に限定されるものではなく、ノズル３が上ケーシング１ａに形成される構成であってもよい。

　上ケーシング１ａは、ノズル３以外は下ケーシング１ｂと略同形状に形成され、上ケーシング１ａと下ケーシング１ｂは、互いの中空部が相対するように重なり合わされてケーシング１を形成する。前記したように、ケーシング１を上下方向に分割する水平面、つまり、上ケーシング１ａと下ケーシング１ｂとが合わさる面を合わせ面１０３と称する。

　上ケーシング１ａは、該上ケーシング１ａの胴板部６ａおよび側板部７ａに溶接され合わせ面１０３を形成する第１フランジとしての上フランジ４ａを有している。また、下ケーシング１ｂは、該下ケーシング１ｂの胴板部６ｂおよび側板部７ｂに溶接され合わせ面１０３を形成する第２フランジとしての下フランジ４ｂを有している。そして、合わせ面１０３では、上フランジ４ａと下フランジ４ｂとが面接触するように上ケーシング１ａと下ケーシング１ｂとが合わされる。なお、上フランジ４ａと下フランジ４ｂとの間には、通常、高圧流体の漏洩を防止する液体パッキンやガスケット、Ｏリングなどのシール部材が挟みこまれる。

　図２に示すように、上フランジ４ａには、締結部材としてのフランジボルト５が下フランジ４ｂ側に向かって挿通する複数の貫通孔４ａ１が、上フランジ４ａを貫通するように形成される。また、下フランジ４ｂには、上フランジ４ａの貫通孔４ａ１と対応する位置に、フランジボルト５が螺合するねじ孔４ｂ１が形成される。そして、上フランジ４ａと下フランジ４ｂとが合わせ面１０３で合わさった状態で、上フランジ４ａの側からフランジボルト５が貫通孔４ａ１に挿通され、下フランジ４ｂに形成されるねじ孔４ｂ１に螺合する。このように、上フランジ４ａと下フランジ４ｂとが合わせ面１０３で互いに面接触して、複数のフランジボルト５で締結固定されることによって、ケーシング１が形成される。

　フランジボルト５は、ここでは、スタッドボルト５ａと該スタッドボルト５ａの上部に螺合されるナット５ｂとを備えている。ただし、スタッドボルト５ａおよびナット５ｂの代わりに六角ボルトや六角穴付きボルトを用いる場合や、上フランジ４ａと同様に下フランジ４ｂにも貫通孔を形成してボルトとナットで締結する場合がある。

　また、図１に示したように、ケーシング１には側板部７ａ，７ｂの頂部に、軸線ＣＬを中心として軸方向に貫通する頂部貫通孔１１が形成されている。この頂部貫通孔１１には、例えば、ケーシング１に収納される羽根車の回転軸（図示せず）を回転可能に支持する軸受１２や回転軸からの流体の漏れを防止する軸封装置がボルト１２ａによって取り付けられる。

　図３は、比較例としての従来のケーシングにおける合わせ面付近の断面図である。図４は、比較例に係るケーシングの内圧上昇時の変形を模式的に示す図である。

　図３に示す比較例では、板材を曲げて製造した胴板部６ａ，６ｂおよび側板部７ａ，７ｂと、板材から切り出した上フランジ４ａおよび下フランジ４ｂ（以下、総称してフランジ４ともいう。）とをそれぞれ溶接する際に、図３の符号１００で示す接合部分を埋めるように、フランジ４の合わせ面１０３と平行な面であって、かつフランジ４の合わせ面１０３と反対側の面である溶接面１０１ａ，１０１ｂで溶接した構成となっている。そして、フランジ４の厚さ（合わせ面１０３に垂直な方向の寸法）をＴ、ケーシング１の内半径をＲ、ケーシング１の板厚（壁部の肉厚）をｔ、スタッドボルト５ａを締付けるナット５ｂの外半径をｒとしたとき、ケーシング内面からボルト中心軸までの距離Ｌは、ナット５ｂが胴板部６ａまたは側板部７ａの外表面に当らないための条件から、下記の式（１）を満たす必要がある。

　この式（１）から、フランジ４の厚さＴを厚くすることで、距離Ｌを短縮できることが分かる。例えば、ケーシング１の内半径Ｒ＝１２５０ｍｍ、ケーシング１の板厚ｔ＝１００ｍｍ、ナット５ｂの外半径ｒ＝５０ｍｍ、フランジ４の厚さＴ＝２００ｍｍのとき、距離Ｌ＞１３５ｍｍと算出される。この場合にフランジ４の厚さを２倍のＴ＝４００ｍｍとすれば、距離Ｌ＞８９ｍｍと算出され、Ｔ＝２００ｍｍの場合に対して、距離Ｌを約２／３に短縮することができる。フランジ４の合わせ面１０３が口を開く方向に作用する曲げモーメントは距離Ｌに比例するため、同じフランジボルト５を用いて同じ締付け力で締め付けた場合、フランジ４の厚さをＴ＝２００ｍｍから４００ｍｍに大きくすることで、耐圧性能を１．５倍程度まで向上させることができる。

　しかしながら、図３に示す比較例では、以下の理由によりフランジ４の厚さＴを大きくすることは困難であった。すなわち、図３に示す比較例では、素材として使用する板材の板厚方向をフランジ４の厚さ方向（合わせ面１０３に垂直な方向）と同じになるようにしてフランジ４を一枚の板材から切り出し、フランジ４の合わせ面１０３と平行で、かつ反対側の面である溶接面１０１ａ，１０１ｂで胴板部６ａ，６ｂおよび側板部７ａ，７ｂと溶接している。一般的に市場で入手の容易な鋼板材の板厚は、２３０ｍｍ程度が最大となっている。このため、胴板部６ａ，６ｂや側板部７ａ，７ｂをフランジ４の合わせ面１０３と平行で、かつ反対側の面である溶接面１０１ａ，１０１ｂで溶接する比較例に係るケーシングでは、フランジ４の厚さＴを２３０ｍｍ以上とすることは難しかった。したがって、ケーシング内面からボルト中心軸までの距離Ｌを短縮するが困難であり、フランジ４の合わせ面１０３が口を開く方向に作用する曲げモーメントを十分に低減することができない。

　このような比較例に係るケーシングでは、図４に示すように、ケーシング内圧が上昇すると、フランジ４の合わせ面１０３を開く方向に力Ｆが加わるとともに、該力Ｆと、ケーシング内面からボルト中心軸までの距離Ｌとの積である曲げモーメントが生じ、フランジ４の合わせ面１０３における圧縮面圧が減少して、合わせ面１０３に口開きが生じるおそれがある。

　そこで、本実施形態では、図２に示すように、上ケーシング１ａの胴板部６ａおよび側板部７ａに溶接される上フランジ４ａの溶接面１０２ａと、下ケーシング１ｂの胴板部６ｂおよび側板部７ｂに溶接される下フランジ４ｂの溶接面１０２ｂとが、合わせ面１０３に対して垂直となるように構成されている。

　そして、本実施形態では、上フランジ４ａおよび下フランジ４ｂを、平坦な板材を切断して形成し、前記板材の板厚方向に対して垂直な面を溶接面１０２ａ，１０２ｂとし、前記板材の板厚方向に平行な面を合わせ面１０３とすることによって、ケーシング１が製造される。ここで、上フランジ４ａおよび下フランジ４ｂの幅Ｗ方向は、素材となる板材の板厚方向と一致する。

　このような本実施形態によれば、胴板部６ａ，６ｂおよび側板部７ａ，７ｂとフランジ４の溶接面１０２ａ，１０２ｂをフランジ４の合わせ面１０３に対して垂直な面とすることで、分割型のケーシング１においても、フランジ４の厚さＴを大きくして、締結部材としてのフランジボルト５の中心軸をケーシング１の内面付近に可能な限り近接させることが可能となった。このようにフランジボルト５をケーシング１の内面に近接させることでフランジ４に加わる曲げモーメントを低減することができ、ケーシング１の耐圧性能を向上させることができる。
　すなわち、壁部の肉厚を増やすことなく合わせ面１０３からの高圧流体の漏洩を抑制できる、メンテナンス性の良い分割型のケーシング１、並びにケーシング１を備えるターボ機械および圧縮機を提供することができる。

　また、フランジ４の素材となる板材の板厚方向に平行な面を合わせ面１０３としたので、フランジ４の合わせ面１０３と反対側の面がナット５ｂの座面となるが、板材の厚さが例えば２００ｍｍ程度であっても、ナット５ｂの座面を十分に確保できる。さらに、フランジ４の厚さＴは、切り出す素材としての板材の板厚に依存せずに任意に選択することが可能となるため、ケーシング１内の圧力負荷に応じてフランジ４の厚さＴを調整することができる。

　なお、上フランジ４ａのみが、フランジ４の合わせ面１０３に対して垂直な溶接面１０２ａで胴板部６ｂおよび側板部７ｂと溶接されるように構成され、下フランジ４ｂは、合わせ面１０３と平行で、かつ反対側の面である溶接面１０１ｂ（図３参照）で溶接されるように構成されてもよい。また、下フランジ４ｂにナット５ｂが着座し上フランジ４ａにねじ孔を設けて上下フランジを逆転した構成にした場合には、下フランジ４ｂのみが、フランジ４の合わせ面１０３に対して垂直な溶接面１０２ｂで胴板部６ｂおよび側板部７ｂと溶接されるように構成され、上フランジ４ａは、合わせ面１０３と平行で、かつ反対側の面である溶接面１０１ａ（図３参照）で溶接されるように構成されてもよい。

〔第２実施形態〕
　次に、図５を参照して、本発明の第２実施形態について、前記した第１実施形態と相違する点を中心に説明し、共通する点の説明を適宜省略する。図５は、本発明の第２実施形態に係るケーシングの上ケーシングを下方から見た図である。

　図５に示すように、上ケーシング１ａの上フランジ４ａのうちの、側板部７ａに溶接される部分は、複数の直線部１０５～１０７で構成されている。一方、上ケーシング１ａの上フランジ４ａのうちの、胴板部６ａに溶接される部分は、１つの直線部１０４で構成されている。これらの直線部１０４～１０７は、それぞれ分割されており、接合部分１０８においてそれぞれ溶接されている。なお、図５の下半分は、上ケーシング１ａの内径加工および貫通孔４ａ１の加工の後の状態を示しており、図５の上半分は、上ケーシング１ａの内径加工および貫通孔４ａ１の加工の前の状態を示している。また、下ケーシング１ｂも概ね同じ構成であるため、図示および説明を省略する。

　上フランジ４ａを素材としての板材から切り出すとき、板材の板厚方向が上フランジ４ａの幅Ｗ方向（図２参照）となる。この場合、上フランジ４ａの側板部７ａに溶接される湾曲部分は、一枚の板材から切り出してそのまま使うことはできない。また、板厚が比較的大きくなることから、板材から切り出したものを曲げ加工することも困難である。しかし、この第２実施形態によれば、側板部７ａに溶接される部分を複数の直線部１０５～１０６で構成することで、これらを溶接することによって、上フランジ４ａの側板部７ａに溶接される湾曲部分を容易に形成することが可能となる。ただし、板材から切り出したものを大型の加工機で曲げ加工して、上フランジ４ａを一体に形成することも可能である。

　なお、例えば上フランジ４ａのみがフランジ４の合わせ面１０３に対して垂直な溶接面１０２ａで胴板部６ｂおよび側板部７ｂと溶接されるように構成される場合、上フランジ４ａのうちの、側板部７ａに溶接される部分が、複数の直線部１０５～１０６で構成されて、下フランジ４ｂは、一枚の板材から切り出して一体に形成されてもよい。

〔第３実施形態〕
　次に、図６を参照して、本発明の第３実施形態について、前記した第１実施形態と相違する点を中心に説明し、共通する点の説明を適宜省略する。図６は、本発明の第３実施形態に係るケーシングにおける合わせ面付近の断面図である。

　図６に示すように、第３実施形態では、上ケーシング１ａの胴板部６ａおよび側板部７ａに溶接される上フランジ４ａの溶接面１０２ｃが、合わせ面１０３に対して傾斜するように構成されている。
　一方、素材として使用する板材の板厚方向を下フランジ４ｂの厚さ方向（合わせ面１０３に垂直な方向）と同じになるようにして下フランジ４ｂが一枚の板材から切り出されており、下ケーシング１ｂの胴板部６ｂおよび側板部７ｂと下フランジ４ｂとの溶接面１０１ｂが、合わせ面１０３に対して平行となるように構成されている。
　すなわち、ここでは、上フランジ４ａのみが、フランジ４の合わせ面１０３に対して傾斜した溶接面１０２ｃで胴板部６ａおよび側板部７ａと溶接され、下ケーシング１ｂの下フランジ４ｂは、合わせ面１０３と反対側の面である溶接面１０１ｂで溶接される構成となっている。第１実施形態は上ケーシング１ａの上フランジ４ａの厚さと下ケーシング１ｂの下フランジ４ｂの厚さとを同一にした構成となっているが（図２参照）、第３実施形態のようにフランジボルト５が挿通する貫通孔４ａ１が設けられている上フランジ４ａの厚さのみを大きくすることでも、フランジボルト５の中心軸をケーシング１の内面側に近接させることができる。

　第１実施形態では上フランジ４ａは合わせ面１０３に垂直な溶接面１０２ｂ（図２参照）で溶接されているが、上フランジ４ａを切り出す板材の板厚が、ナット５ｂの外径に対して十分大きい場合には、図６の二点鎖線で示すように板材から切り出したフランジ材１０９に、合わせ面１０３に対して傾斜した溶接面１０２ｃを形成し、該溶接面１０２ｃで溶接し、ケーシング１の内径を加工して不要な部分を削り取ることも可能である。第３実施形態は、合わせ面１０３に対して傾斜した溶接面１０２ｃで溶接されるため、第１実施形態のように合わせ面１０３に対して垂直な溶接面１０２ａ（図２参照）で溶接するよりも、溶接量を低減できる利点がある。一方、第１実施形態は、板材から切り出したものをほぼそのまま上フランジ４ａとして使用できるため、ナット５ｂの座面をより広く確保できる利点がある。

　このような第３実施形態によっても、前記した第１実施形態と同様の作用効果を奏することができる。なお、図６では上フランジ４ａに貫通孔４ａ１を設けてナット５ｂの座面が着座する構成としているが、下フランジ４ｂにナット５ｂが着座し上フランジ４ａにねじ孔を設けて上下フランジを逆転した構成にした場合には、下フランジ４ｂのみが、フランジ４の合わせ面１０３に対して傾斜した溶接面１０２ｃで胴板部６ｂおよび側板部７ｂと溶接されるように構成されてもよい。また、上フランジ４ａおよび下フランジ４ｂの両方が、フランジ４の合わせ面１０３に対して傾斜した溶接面１０２ｃで胴板部６ａ，６ｂおよび側板部７ａ，７ｂとそれぞれ溶接されるように構成されてもよい。

〔第４実施形態〕
　次に、図７を参照して、本発明の第４実施形態について、前記した第１実施形態と相違する点を中心に説明し、共通する点の説明を適宜省略する。図７は、本発明の第４実施形態に係るケーシングの側板部の頂部付近の拡大斜視図である。

　図７に示すように、第４実施形態では、上フランジ４ａのうちの、側板部７ａに溶接される部分の合わせ面１０３に垂直な方向の寸法は、側板部７ａの頂部に設けられた頂部貫通孔１１に近接する部分が他の部分よりも大きくされている。上フランジ４ａのうちの、側板部７ａに溶接される部分は、側板部７ａの開口端の曲線に沿って複数の直線部１０５～１０７に分割して構成できるため、上フランジ４ａの厚さを部位によって変化させることが容易である。ここでは、上フランジ４ａのうち頂部貫通孔１１に近接する直線部１０７の厚さが他の部分よりも大きくなっている。

　曲面状の側板部７ａ，７ｂの頂部には、軸受１２（図１参照）や軸封装置が挿入されて取り付けられる頂部貫通孔１１が設けられているため、頂部貫通孔１１の水平方向両脇のフランジボルト１１５にかかる負荷が大きくなり、その部分における口開きが生じやすい。したがって、頂部貫通孔１１の両脇のフランジボルト１１５を他のフランジボルト５に比べて特にケーシング１の内面に近接させることが有効である。前記したように上フランジ４ａの厚さを大きくするほど、フランジボルト１１５をケーシング１の内面に近接させることができる。そこで、第４実施形態は、図７に示すように、頂部貫通孔１１付近の上フランジ４ａの厚さＴ１を他の部分の厚さよりも大きくしたものである。図７では、頂部貫通孔１１の両脇にそれぞれ１本ずつ備えられたフランジボルト１１５の部分のみ上フランジ４ａの厚さを大きくしているが、これに限定されるものではなく、頂部貫通孔１１の両脇にそれぞれ複数本ずつ備えられたフランジボルト１１５の部分の上フランジ４ａの厚さを大きくしてもよい。

　このような第４実施形態によれば、特に側板部７ａ，７ｂの頂部近傍におけるフランジ４の合わせ面１０３の口開きをより抑制することが可能となる。
　なお、下フランジ４ｂにナットが着座し上フランジ４ａにねじ孔を設けて上下フランジを逆転した構成にした場合には、下フランジ４ｂにおいて、頂部貫通孔１１に近接する部分の厚さが他の部分よりも大きく設定されてもよい。また、上フランジ４ａおよび下フランジ４ｂの両方において、頂部貫通孔１１に近接する部分の厚さが他の部分よりも大きく設定されてもよい。
　さらに、フランジ４の側板部７ａ，７ｂに溶接される部分の厚さは、図７に示すように頂部貫通孔１１に近接する部分が他の部分よりも階段状に大きくされる代わりに、頂部貫通孔１１に向かって徐々に大きくなるように変化させられてもよい。

　以上、本発明について実施形態に基づいて説明したが、本発明は前記した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、前記した実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

　例えば、ケーシング１に収納される機構部は圧縮機を構成するものであってもよいし、その他のターボ機械を構成するものであってもよい。つまり、ケーシング１を、ターボ機械や圧縮機のケーシングとして利用することが可能である。ケーシング１が圧縮機に備わる場合、回転部材として羽根車（図示せず）が備わり、軸受１２は羽根車の回転軸を支持する。ケーシング１がその他のターボ機械に備わる場合には、それぞれの機能を実現するための回転部材（例えば、ターボ機械が送風機の場合には羽根車）が備わり、軸受１２はその回転の回転軸を支持する。

　また、上下方向の中心で分割されるケーシング１に限定されず、中心より上方もしくは下方で分割されるケーシング１に本発明を適用することも可能である。また、上下方向と直交する横方向で分割されるケーシング１に本発明を適用することも可能である。また、ケーシング１の形状を略円筒形としたが、この形状も限定されない。例えば円筒形が上下方向や横方向に押しつぶされた扁平な形状のケーシング１に本発明を適用することも可能である。

　１　　　ケーシング
　１ａ　　上ケーシング（第１ケーシング）
　１ｂ　　下ケーシング（第２ケーシング）
　３　　　ノズル
　４　　　フランジ
　４ａ　　上フランジ（第１フランジ）
　４ｂ　　下フランジ（第２フランジ）
　４ａ１　貫通孔
　４ｂ１　ねじ孔
　５　　　フランジボルト（締結部材）
　５ａ　　スタッドボルト
　５ｂ　　ナット
　６　　　胴板
　６ａ，６ｂ　胴板部
　７　　　側板
　７ａ，７ｂ　側板部
　１１　　頂部貫通孔（取付け部）
　１２　　軸受
　１０１ａ，１０１ｂ　溶接面
　１０２ａ，１０２ｂ　溶接面
　１０２ｃ　溶接面
　１０３　合わせ面
　１０４～１０７　直線部
　１０８　接合部分
　１０９　フランジ材
　１１５　フランジボルト
　ＣＬ　　軸線
　Ｆ　　　合わせ面を開く方向の力
　Ｌ　　　ケーシング内面からボルト中心軸までの距離
　Ｒ　　　ケーシングの内半径
　ｒ　　　ナットの外半径
　ｔ　　　ケーシングの板厚
　Ｔ，Ｔ１　フランジの厚さ
　Ｗ　　　フランジの幅

Claims

　軸線を含む平面上に形成される合わせ面で分割可能な第１ケーシングと第２ケーシングとを備え、
　前記第１ケーシングおよび前記第２ケーシングは、
　前記軸線のまわりで湾曲する胴板部と、
　前記胴板部の前記軸線方向の端部から前記軸線上の位置が頂部になるように曲面状に膨出する側板部と、をそれぞれ有し、
　前記側板部の前記頂部に、内蔵する回転軸を支持する軸受を取り付ける取付け部が設けられ、
　前記第１ケーシングは、該第１ケーシングの胴板部および側板部に溶接され前記合わせ面を形成する第１フランジを有し、前記第２ケーシングは、該第２ケーシングの胴板部および側板部に溶接され前記合わせ面を形成する第２フランジを有し、
　前記第１フランジと前記第２フランジとが前記合わせ面で互いに面接触して複数の締結部材で締結固定され、
　前記第１ケーシングの前記胴板部および前記側板部に溶接される前記第１フランジの溶接面と、前記第２ケーシングの前記胴板部および前記側板部に溶接される前記第２フランジの溶接面とのうちの少なくとも一方が、前記合わせ面に対して垂直または傾斜していることを特徴とするケーシング。
　前記第１フランジおよび前記第２フランジのうちの、前記側板部に前記合わせ面に対して垂直または傾斜した溶接面で溶接される部分は、複数の直線部で構成されていることを特徴とする請求項１に記載のケーシング。
　前記第１フランジおよび前記第２フランジのうちの、前記側板部に前記合わせ面に対して垂直または傾斜した溶接面で溶接される部分の前記合わせ面に垂直な方向の寸法は、前記頂部に近接する部分が他の部分よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載のケーシング。
　前記第１フランジおよび前記第２フランジのうちの、前記側板部に前記合わせ面に対して垂直または傾斜した溶接面で溶接される部分の前記合わせ面に垂直な方向の寸法は、前記頂部に向かって大きくなるように変化していることを特徴とする請求項１に記載のケーシング。
　請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のケーシングを備えることを特徴とするターボ機械。
　請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のケーシングを備えることを特徴とする圧縮機。
　請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のケーシングの製造方法であって、
　前記第１フランジおよび前記第２フランジのうちの、前記合わせ面に対して垂直または傾斜した溶接面で溶接される方を、平坦な板材を切断して形成し、
　前記板材の板厚方向に対して垂直または傾斜した面を前記溶接面とし、前記板材の板厚方向に平行な面を前記合わせ面とすることを特徴とするケーシングの製造方法。