WO2018154729A1 - ヒータ一体型フィルタ、及び回転機械システム - Google Patents

ヒータ一体型フィルタ、及び回転機械システム Download PDF

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fluid
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space
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拓也 渡部
祐作 三王
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三菱重工コンプレッサ株式会社
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    • F24H3/002—Air heaters using electric energy supply

Definitions

  • the present invention relates to a heater-integrated filter that generates a seal gas used for a gas seal device of a rotary machine, and a rotary-machine system including the heater-integrated filter.
  • a rotating machine such as a centrifugal compressor that compresses a process gas as a fluid may be provided with a gas seal device in order to suppress the leakage of the process gas inside the machine to the outside.
  • This gas seal device is disclosed, for example, in Patent Document 1.
  • the gas seal device is provided at the shaft end of the rotating shaft, and includes a rotating ring and a stationary ring.
  • the rotary ring is provided integrally with the rotary shaft at the outer peripheral portion of the rotary shaft, and the stationary ring is fixed to the casing and is opposed to the rotary ring in the axial direction of the rotary shaft.
  • the stationary ring is pressed against the rotating ring by a spring.
  • seal gas introduced into such a gas seal device may be generated using a part of process gas from a compressor.
  • the process gas is passed through a filter to remove foreign substances in the process gas to form a seal gas.
  • the process gas may be easily liquefied, so the gas passing through the filter may be heated by the heater to a temperature higher than the dew point temperature.
  • the present invention provides a heater integrated type filter capable of space saving, and a rotary mechanical system including the same.
  • a heater integrated filter is a heater integrated type that takes in a part of the fluid of the rotary machine or an external fluid and generates a seal gas for sealing the fluid in the rotary machine.
  • a filter having a suction port for taking in part of the fluid or an external fluid from the rotating machine, and a casing having a discharge port for discharging the fluid or the external fluid, and provided inside the casing;
  • a filter body for passing the fluid from the mouth or the external fluid; and the fluid or external fluid provided inside the casing and passing through the filter body along the outer peripheral surface along the extending direction, the discharge port And a rod-shaped heater capable of flowing toward the head.
  • the fluid (or external fluid) taken into the casing first passes the filter body to remove foreign matter in the fluid. Thereafter, the fluid is heated by flowing the fluid along the extension direction of the heater along the outer peripheral surface of the heater. Therefore, the fluid can be discharged from the discharge port in a state where the fluid is maintained at a temperature equal to or higher than the dew point temperature. Therefore, the fluid discharged from the discharge port can be used as a seal gas for sealing the fluid in the rotary machine.
  • a filter with a filter and a heater-integrated filter integrally containing the heater in the casing are used. Therefore, it is not necessary to separately provide a space for installing the filter body and the heater. Furthermore, since a rod-shaped heater is used, it is easier to raise the temperature of the fluid and installation of the heater becomes easier as compared with the case of temporarily using a coil-shaped heater or the like.
  • the heater in the first aspect is provided with a tubular member with a gap from the heater so as to cover the outer peripheral surface, and the fluid Alternatively, the external fluid may be able to flow through the gap between the heater and the tubular member.
  • the fluid (or the external fluid) flows through the gap between the heater and the tubular member, so that the fluid can flow along the extending direction on the outer peripheral surface of the heater. Therefore, the fluid can be firmly heated by the heater, and the fluid can be maintained at a temperature higher than the dew point temperature.
  • the filter main body in the second aspect has a cylindrical shape centering on the axis, and inside the casing, in the direction of the axis
  • a pair of wall portions which are spaced apart and which divide the inside of the casing into a first space, a second space and a third space which are separated from each other in one of the directions of the axis
  • the suction port is open to the third space
  • the discharge port is open to the second space
  • the filter body is disposed in the first space
  • the filter body is provided with the third space.
  • an introduction passage through which the fluid or the external fluid can flow is connected, and the gap between the tubular member and the heater connects the first space and the second space. It may be done.
  • the fluid (or external fluid) taken in from the suction port flows into the third space and is then introduced into the filter body through the introduction passage. Be done.
  • the fluid that has passed through the filter body flows out into the first space and then flows between the heater and the tubular member to flow out into the second space. And it discharges to the exterior of a casing from the discharge port opened to 2nd space.
  • the fluid which has passed through the filter main body can be firmly heated, and the fluid can be discharged from the discharge port in a state where the fluid is maintained at a temperature higher than the dew point temperature.
  • the power supply device for supplying power to the heater according to the first to third aspects is further provided, and the heater having the number of multiples of three is provided.
  • the power supply device may be a three-phase alternating current power supply, and the heater may be provided corresponding to each phase.
  • the casing in any one of the first to fourth aspects has a cylindrical shape centered on the axis and penetrates in the direction of the axis And a lid portion for covering the through hole in a removable manner with respect to the main body portion and supporting one end of the filter main body, and the heater has an extending direction in the above-mentioned direction.
  • a plurality of filter bodies and a plurality of lid portions are provided so as to be separated from each other in the circumferential direction of the casing so as to surround the filter main body and the lid portion from the outer circumferential side, and It may be provided only in the area.
  • the lid of the casing When replacing the filter main body, the lid of the casing is first removed from the main body, and the filter main body is pulled out of the main body of the casing together with the lid. Thereafter, the filter body is removed from the lid, and a new filter body is placed on the lid.
  • the heater is provided only in a partial region in the circumferential direction of the casing. Therefore, after withdrawing the filter body together with the lid from the body of the casing, the filter body can be withdrawn together with the lid from the region where the heater is not provided toward the outside in the radial direction of the body of the casing. Then, in this state, the existing filter body can be removed from the lid, and a new filter body can be attached. Therefore, replacement of the filter body is facilitated.
  • a rotary machine system is a rotary machine through which a fluid flows, and part of the fluid from the rotary machine or an external fluid to generate seal gas.
  • the heater integrated type filter according to any one of the five aspects, and a gas seal device provided in the rotary machine and performing sealing of the fluid in the rotary machine by the seal gas.
  • FIG. 3 is a view showing a heater integrated filter in a compressor system according to an embodiment of the present invention, which is a cross-sectional view taken along line XX in FIG.
  • the compressor system 1 includes a compressor (rotary machine) 2 for compressing a process gas (fluid) PG, a drive source 3 for driving the compressor 2, and a seal from part of the process gas PG.
  • a heater-integrated filter 10 for generating a gas SG and a gas seal device 4 provided in the compressor 2 and supplied with a seal gas SG from the heater-integrated filter 10 are provided.
  • the compressor 2 is, for example, a centrifugal compressor, and is provided so as to be covered by the compressor casing 5 and the compressor casing 5 and to protrude from the compressor casing 5 and rotate relative to the compressor casing 5.
  • a shaft 6 and a compression unit 7 such as an impeller that rotates integrally with the rotation shaft 6 to compress the process gas PG in the compressor casing 5 are provided. Further, the process gas PG is sucked into the compressor casing 5 from one end side in the direction of the axis O of the rotary shaft 6, and the compressed process gas PG is discharged from the other end side.
  • the drive source 3 is, for example, an electric motor, a steam turbine or the like, and provides rotational power to rotate the rotating shaft 6.
  • the gas seal device 4 is provided at both axial ends of the compressor casing 5 in the direction of the axis O of the rotational shaft 6 and is attached to the compressor casing 5 so as to cover the rotational shaft 6 from the outer periphery.
  • the gas seal device 4 has a seal function of suppressing the leakage of the process gas PG from the gap between the compressor casing 5 and the rotary shaft 6 by the seal gas SG generated by the heater integrated filter 10.
  • the heater integrated filter 10 has a cylindrical casing 11, a filter body (filter element) 12 housed in the casing 11, and a heater 13 disposed between the filter body 12 and the casing 11 in the casing 11. And a mist separator (liquid separation portion) 18 disposed at a lower portion in the casing 11.
  • the casing 11 has a cylindrical main portion 11a centered on the axis O1, and a lid 11b attached to and removed from the upper portion of the main portion 11a.
  • the following description will be made on the assumption that the axis O1 extends in the vertical direction.
  • the axis O1 may extend in any direction.
  • the vertical direction of the heater integrated filter 10 is not limited in the case of the present embodiment.
  • the main body portion 11 a has a bottomed cylindrical trunk portion 20 centering on the axis O 1, and a cover 21 which covers the upper portion of the trunk portion 20 in a removable manner.
  • the cover 21 has a disk shape centered on the axis O1.
  • the cover 21 is fixed to, for example, the body 20 by a bolt 25. Therefore, the cover 21 is provided on the body 20 so as to be removable. Thereby, the inside of the casing 11 can be opened.
  • the cover 32 of this embodiment is made detachable from the trunk
  • the cover 21 is provided only at the upper part, but a cover may be provided similarly at the lower part of the casing 11 so that the inside of the casing 11 can be opened.
  • a circular through hole 21a centered on the axis O1 is formed in the center position of the cover 21.
  • the lid portion 11 b is detachably provided to the cover 21 by, for example, a bolt 26 so as to cover the through hole 21 a from above.
  • the casing 11 is provided with a pair of partition plates (walls) 22 that divide the internal space into three spaces in the direction of the axis O1 at a halfway position in the direction of the axis O1.
  • a first plate 22a and a second plate 22b are provided in order toward one side (downward) of the direction of the axis O1.
  • the above three spaces are referred to as a first space S1, a second space S2, and a third space S3 in order toward one side (downward) of the axis O1.
  • a protrusion (not shown) protruding toward the axis O1 from the inner surface of the trunk portion 20 of the main body portion 11a of the casing 11 is formed at a midway position in the extension direction of the casing 11.
  • a partition plate 22 manufactured separately is mounted on this projection.
  • a suction port 23 is provided in the casing 11.
  • the suction port 23 is provided on the circumferential surface of the main body portion 11 a of the casing 11 so as to open in the third space S ⁇ b> 3 below the second plate 22 b in the casing 11. That is, the suction port 23 is disposed below the second plate 22b.
  • the suction port 23 protrudes radially outward from the outer peripheral surface of the trunk portion 20 of the casing 11.
  • a discharge port 31 is provided in the casing 11.
  • the discharge port 31 is provided on the circumferential surface of the trunk portion 20 of the casing 11 so as to open in a second space S2 sandwiched by the first plate 22a and the second plate 22b in the casing 11.
  • the discharge port 31 protrudes radially outward from the outer peripheral surface of the body portion 20 of the casing 11.
  • the filter body 12 is made of, for example, a heat-resistant fiber such as silicon carbide fiber, alumina fiber, ceramic fiber, or stainless steel.
  • the filter body 12 is disposed in the first space S1 inside the casing 11.
  • the filter body 12 has a tubular shape. Further, one end (upper end) of the filter main body 12 is fixed to the lower surface of the lid 11 b and supported by the lid 11 b. Further, the outer diameter of the filter body 12 is smaller than the inner diameter of the through hole 21 a of the cover 21. Further, an introduction pipe 28 centered on the axis O1 is connected to the lower end of the filter body 12. The introduction pipe 28 is not fixed to the filter body 12 but is inserted and provided. The introduction pipe 28 is disposed to penetrate the first plate 22a and the second plate 22b in the direction of the axis O1 to cover all the spaces of the first space S1, the second space S2, and the third space S3. Further, an introduction passage 28 a is formed inside the introduction tube 28. In this way, one end of the introduction path 28 a opens into the third space S 3, and the other end is connected to the filter body 12.
  • the heater 13 is in the shape of a rod extending along the axis O1 inside the casing 11.
  • the plurality of heaters 13 are arranged to surround the filter body 12 from the outer peripheral side.
  • the heater 13 penetrates the cover 21 in the direction of the axis O1 at a position radially outward of the lid portion 11b and is provided over the inside and outside of the casing 11.
  • the heater 13 is thereby fixed to and supported by the cover 21.
  • the heater 13 penetrates the first plate 22 a in the direction of the axis O ⁇ b> 1 at a position outside the introduction pipe 28 in the radial direction.
  • the heater 13 is provided in a quantity that is a multiple of three.
  • the number of heaters 13 is not particularly limited.
  • the heater 13 is provided to be biased only to a partial area A in the circumferential direction. That is, there is a region B in which the heater 13 is not provided in part of the circumferential direction.
  • Each heater 13 is provided with a cylindrical member 13 a.
  • the cylindrical member 13a is provided coaxially with the heater 13, and is provided so as to cover the heater 13 from the outer peripheral side.
  • a gap is provided between the heater 13 and the cylindrical member 13a.
  • the lower end of the cylindrical member 13a penetrates the first plate 22a, and the lower end of the cylindrical member 13a is fixed to the first plate 22a.
  • the upper end of the cylindrical member 13 a is fixed to a bracket 15 provided so as to protrude radially inward from the inner peripheral surface of the trunk portion 20 of the casing 11. Thereby, the cylindrical member 13a is provided over between the first space S1 and the second space S2.
  • the gap between the heater 13 and the cylindrical member 13a communicates the first space S1 with the second space S2.
  • Each heater 13 is connected to a power supply 14.
  • the power supply device 14 is disposed above the lid 11 b.
  • the power supply device 14 is a three-phase AC power supply, and the heater 13 is provided corresponding to each of the U phase, the V phase, and the W phase. Although six heaters 13 are provided in the present embodiment, only one power supply device 14 of the present embodiment is provided.
  • the mist separator 18 is, for example, a cyclone type in which a spiral flow passage (not shown) is formed inside.
  • the mist separator 18 is disposed at a position adjacent to the second plate 22b and at a position between the suction port 23 and the introduction pipe 28, that is, provided in the third space S3.
  • the mist separator 18 then removes the liquid from the process gas PG that has flowed into the third space S3 from the suction port 23.
  • the liquid removed by the mist separator 18 is discharged to the outside of the casing 11 through a drain outlet (not shown).
  • the process gas PG passes through the filter body 12 and flows out of the outer surface of the filter body 12 into the first space S1. Then, the process gas PG flows into the gap between the heater 13 and the cylindrical member 13a from above the cylindrical member 13a and flows downward. As a result, the process gas PG flows along the extending direction of the heater 13, ie, in the direction of the axis O1, along the outer peripheral surface of the heater 13.
  • the process gas PG flows out from the lower end of the cylindrical member 13a to the second space S2. Finally, the process gas PG in the second space S2 is discharged to the outside of the casing 11 through the discharge port 31.
  • the heater integrated filter 10 described above is provided. Therefore, foreign matter in the process gas PG can be removed by letting the process gas PG taken into the casing 11 pass through the filter body 12. Then, the process gas PG after foreign matter removal can be circulated along the extending direction of the rod-like heater 13 to raise the temperature of the process gas PG.
  • the process gas PG can be discharged from the discharge port 31 while being maintained at a temperature equal to or higher than the dew point temperature. Therefore, the process gas PG discharged from the discharge port 31 can be used as the seal gas SG for sealing the process gas PG in the compressor 2.
  • the temperature of the process gas PG can be easily raised and the installation of the heater 13 can be facilitated as compared with the case where a coil-shaped heater or the like is temporarily used.
  • the process gas PG can flow in the vicinity of the heater 13 along the extension direction of the heater 13 by circulating the process gas PG through the gap between the heater 13 and the cylindrical member 13 a. Therefore, it is possible to enhance the temperature rise effect of the process gas PG.
  • a first space S1, a second space S2, and a third space S3 are formed separately from each other.
  • the process gas PG flowing from the suction port 23 into the third space S3 flows directly into the second space S2 without passing through the filter body 12 or the heater 13, and from the discharge port 31 to the outside of the casing 11. Discharging can be avoided. Therefore, the filtering of the process gas PG and the temperature rise can be reliably performed.
  • the power supply device 14 is a three-phase alternating current power supply. Therefore, it is possible to use a commercial power supply for the power supply device 14.
  • the bolt 26 fixing the lid 11b is removed, and the lid 11b is pulled upward.
  • the filter body 12 is pulled out of the casing 11 together with the lid 11b through the through hole 21a.
  • the filter body 12 and the introduction pipe 28 are separated, and the introduction pipe 28 remains disposed in the casing 11.
  • the heater 13 extends above the cover 21 in the present embodiment, the heater 13 is provided only in a partial area A in the circumferential direction. Therefore, the filter main body 12 pulled up to the upper side of the lid portion 11 b is pulled out radially outward (upward toward the paper surface of FIG. 3) from the circumferential region B where the heater 13 is not provided. And the filter body 12 can be separated. Thereafter, the existing filter body 12 can be removed from the lid 11 b, and a new filter body 12 can be attached to the lid 11 b. Thus, replacement of the filter body 12 is facilitated.
  • the number of heaters 13 is a multiple of three, the number of heaters 13 is not limited to that described above unless the power supply 14 is a three-phase AC power supply.
  • suction inlet 23 and the discharge outlet 31 are not limited to the above-mentioned case. That is, the suction port 23 and the discharge port 31 may be disposed such that the process gas PG flowing from the suction port 23 is discharged from the discharge port 31 after passing through the heater 13.
  • tubular member 13 a may not necessarily be provided in the heater 13. That is, it is sufficient that the process gas PG can flow along the outer peripheral surface of the heater 13 along the extending direction of the heater 13.
  • mist separator 18 may not necessarily be provided.
  • the process gas PG is a dried gas, the mist separator 18 is unnecessary.
  • two heater integrated filters 10 may be provided in parallel, and one may be used during maintenance while the other is used.
  • sticker gas SG was produced
  • the external fluid is, for example, a process gas PG (external process gas PG) before being taken into the compressor system 1 or a fluid outside the system different from the process gas PG.
  • Compressor system (rotary machine system) 2 Compressor (rotary machine) Reference Signs List 3 drive source 4 gas seal device 5 compressor casing 6 rotary shaft 7 compression unit 10 heater integrated type filter 11 casing 11a main body portion 11b lid portion 12 filter main body 13 heater 13a tubular member 14 power supply device 15 bracket 18 mist separator 20 body portion 21 cover 21a through hole 22 partition plate (wall) 22a first plate 22b second plate 23 suction port 25 bolt 26 bolt 28 introduction pipe 28 introduction path 31 discharge port PG process gas SG seal gas O axis line O1 axis line S1 first space S2 second space S3 third space

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Abstract

圧縮機（２）からプロセスガス（ＰＧ）の一部を取り込む吸込口（２３）、及びプロセスガス（ＰＧ）を吐き出す吐出口（３１）が形成されたケーシング（１１）と、ケーシング（１１）の内部に設けられ、吸込口（２３）からのプロセスガス（ＰＧ）を通過させるフィルタ本体（１２）と、ケーシング（１１）の内部に配置され、フィルタ本体（１２）を通過したプロセスガス（ＰＧ）が延在方向に沿って吐出口（３１）に向かって流通可能な棒状をなすヒータ（１３）と、を備えるヒータ一体型フィルタ（１０）である。

Description

ヒータ一体型フィルタ、及び回転機械システム
　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プロセスガスが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に設けられ、前記フィルタ本体を通過した前記流体又は前記外部流体が、外周面を延在方向に沿って前記吐出口に向かって流通可能な棒状をなすヒータと、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、まず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する。その後に、ヒータの外周面をヒータの延在方向に沿って流体が流通することによって流体が昇温する。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、流体を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。
　さらに棒状のヒータを用いているため、仮にコイル状のヒータ等を用いる場合に比べて流体を昇温させ易いことや、ヒータの設置が容易となる。
　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ヒータには、外周面を覆うように前記ヒータと隙間を空けて筒状部材が設けられ、前記流体又は前記外部流体は、前記ヒータと前記筒状部材との隙間を流通可能であってもよい。
　このようにヒータと筒状部材との隙間を流体（又は外部流体）が流通することで、ヒータの外周面を延在方向に沿って流体を流通させることができる。このため、流体をヒータによってしっかりと昇温でき、流体を露点温度以上の温度に保つことが可能である。
　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　前記フィルタ本体は、軸線を中心とした筒状をなし、前記ケーシングの内部には、前記軸線の方向に離れて配置され、前記ケーシングの内部を前記軸線の方向の一方に向かって互いに隔離された第一の空間、第二の空間、及び第三の空間に区画する一対の壁部が設けられ、前記吸込口は前記第三の空間に開口し、前記吐出口は前記第二の空間に開口し、前記フィルタ本体は前記第一の空間内に配置され、かつ、前記フィルタ本体には、前記第三の空間に開口して前記流体又は前記外部流体が流通可能な導入路が接続され、前記筒状部材と前記ヒータとの間の前記隙間が前記第一の空間と前記第二の空間とを連通していてもよい。
　このようにケーシング内に互いに隔離された三つの空間を形成することで、吸込口から取り込まれた流体（又は外部流体）は、第三の空間へ流入し、その後に導入路を通じてフィルタ本体に導入される。フィルタ本体を通過した流体は、第一の空間内に流出した後にヒータと筒状部材との間を流通して第二の空間内に流出する。そして第二の空間に開口する吐出口からケーシングの外部に吐き出される。このようにしてフィルタ本体を通過した流体をしっかりと昇温し、流体が露点温度以上の温度に保たれた状態として、流体を吐出口から吐き出すことができる。
　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、上記第一から第三の態様における前記ヒータに電力を供給する電源装置をさらに備え、三の倍数の数量の前記ヒータが設けられ、前記電源装置は三相交流電源であって、各相に対応して各々の前記ヒータが設けられていてもよい。
　このように電源装置に三相交流電源を用いることで、商用電源を電源装置として用いることができる。
　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前記ケーシングは、軸線を中心とした筒状をなすとともに、前記軸線の方向に貫通する貫通孔が形成された本体部と、前記貫通孔を前記本体部に対して着脱可能に覆うとともに前記フィルタ本体の一端を支持する蓋部とを有し、前記ヒータは、延在方向が前記軸線に沿うように前記本体部の内外にわたって配置され、前記ケーシングの周方向に互いに離れて前記フィルタ本体及び前記蓋部を外周側から取り囲むように複数設けられ、かつ、前記周方向の一部の領域のみに設けられていてもよい。
　フィルタ本体を交換する際には、まずケーシングの蓋部を本体部から取り外すことで、蓋部とともにフィルタ本体をケーシングの本体部から引き抜く。その後、フィルタ本体を蓋部から取り外し、新たなフィルタ本体を蓋部に設置する。ここで本態様では、ケーシングの周方向の一部の領域にのみヒータが設けられている。よって蓋部とともにフィルタ本体をケーシングの本体部から引き抜いた後に、ヒータが設けられていない領域からケーシングの本体部の径方向の外側に向かって蓋部とともにフィルタ本体を抜き出すことができる。そしてこの状態で既設のフィルタ本体を蓋部から取り外し、新たなフィルタ本体を取り付けることができる。従ってフィルタ本体の交換が容易となる。
　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五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図であって、図２のＸ－Ｘ断面図である。
　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（フィルタエレメント）１２と、ケーシング１１内でフィルタ本体１２とケーシング１１との間に配置されたヒータ１３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を中心とした円筒状をなす本体部１１ａと、本体部１１ａの上部に着脱される蓋部１１ｂとを有している。
　ここで、以下は軸線Ｏ１が鉛直方向に延びていることを前提として説明を行なう。しかし、実際には軸線Ｏ１はいずれの方向に延びていてもよい。また、ヒータ一体型フィルタ１０の上下方向は本実施形態の場合には限定されない。
　本体部１１ａは、軸線Ｏ１を中心とした有底円筒状の胴部２０と、胴部２０の上部を着脱可能に覆うカバー２１とを有している。カバー２１は軸線Ｏ１を中心とした円盤状をなしている。カバー２１は例えば胴部２０にボルト２５によって固定されている。よってカバー２１は胴部２０に着脱可能に設けられている。これによりケーシング１１の内部を開放可能となっている。なお、本実施形態のカバー３２は、後述するヒータ１３とともに胴部２０から着脱可能とされている。
　本実施形態では、カバー２１は上部にのみ設けられているが、ケーシング１１の下部にも同様にカバーを設け、ケーシング１１の内部を開放可能となっていてもよい。
　さらにカバー２１には、その中心位置に軸線Ｏ１を中心とした円形状の貫通孔２１ａが形成されている。
　蓋部１１ｂは、貫通孔２１ａを上方から覆うように例えばボルト２６によってカバー２１に対して着脱可能に設けられている。
　また、ケーシング１１には、軸線Ｏ１の方向の中途位置で、内部の空間を軸線Ｏ１の方向に三つの空間に区画する一対の区画板（壁部）２２が設けられている。
　区画板２２としては、軸線Ｏ１の方向の一方（下方）に向かって順に、第一板２２ａと第二板２２ｂとが設けられている。また、上記の三つの空間を、軸線Ｏ１の一方（下方）に向かって順に、第一の空間Ｓ１、第二の空間Ｓ２、及び第三の空間Ｓ３とする。これらの空間は互いに隔離され、区画板２２とケーシング１１の本体部１１ａの内面との間では、流体が通過しないようになっている。
　ここで、具体的にケーシング１１に区画板２２を設ける手法を例示する。即ちケーシング１１の延在方向の中途位置に、ケーシング１１の本体部１１ａの胴部２０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、別途製造した区画板２２を載置するようにして設ける。
　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内の第二板２２ｂの下方の第三の空間Ｓ３に開口するように、ケーシング１１の本体部１１ａの周面に設けられている。即ち、吸込口２３は第二板２２ｂの下方に配置されている。吸込口２３はケーシング１１の胴部２０の外周面から径方向外側に突出している。
　そして図１に示すように、吸込口２３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が第三の空間Ｓ３に流入するようになっている。
　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内の第一板２２ａと第二板２２ｂとで挟まれる第二の空間Ｓ２に開口するように、ケーシング１１の胴部２０の周面に設けられている。吐出口３１はケーシング１１の胴部２０の外周面から径方向外側に突出している。
　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。またフィルタ本体１２はケーシング１１の内部の第一の空間Ｓ１内に配置されている。
　フィルタ本体１２は筒状をなしている。またフィルタ本体１２の一端（上端）は蓋部１１ｂの下面に固定されて蓋部１１ｂに支持されている。またフィルタ本体１２の外径は、カバー２１の貫通孔２１ａの内径よりも小さい。また、フィルタ本体１２の下端には軸線Ｏ１を中心とした導入管２８が接続されている。導入管２８はフィルタ本体１２に固定されておらず、挿入されて設けられている。導入管２８は第一板２２ａ及び第二板２２ｂを軸線Ｏ１の方向に貫通して第一の空間Ｓ１、第二の空間Ｓ２、及び第三の空間Ｓ３の全ての空間にわたって配置されている。また導入管２８の内部には導入路２８ａが形成されている。このようにして導入路２８ａは、一端が第三の空間Ｓ３に開口するとともに、他端がフィルタ本体１２に接続されている。
　ヒータ１３は、ケーシング１１の内部で、軸線Ｏ１に沿って延びる棒状をなしている。本実施形態では、複数のヒータ１３がフィルタ本体１２を外周側から取り囲むように配置されている。そしてヒータ１３は、蓋部１１ｂよりも径方向外側の位置で、カバー２１を軸線Ｏ１の方向に貫通してケーシング１１の内外にわたって設けられている。これによりヒータ１３はカバー２１に固定されて支持されている。またヒータ１３は、第一板２２ａを導入管２８の径方向外側の位置で軸線Ｏ１の方向に貫通している。
　本実施形態では、図３に示すようにヒータ１３は互いに周方向に間隔をあけて六つ設けられている。即ち、本実施形態では三の倍数の数量のヒータ１３が設けられている。しかしながらヒータ１３の数量は特に限定されない。また図３に示すように、ヒータ１３は、周方向の一部の領域Ａのみに偏って設けられている。即ち、周方向の一部ではヒータ１３が設けられていない領域Ｂが存在している。
　各々のヒータ１３には筒状部材１３ａが設けられている。筒状部材１３ａはヒータ１３と同軸上に設けられ、ヒータ１３を外周側から覆うように設けられている。ヒータ１３と筒状部材１３ａとの間には隙間が設けられている。そして筒状部材１３ａの下端が第一板２２ａを貫通して筒状部材１３ａの下端が第一板２２ａに固定されている。また筒状部材１３ａの上端はケーシング１１の胴部２０の内周面から径方向内側に突出して設けられたブラケット１５に固定されている。これにより、筒状部材１３ａは、第一の空間Ｓ１と第二の空間Ｓ２との間にわたって設けられている。そしてヒータ１３と筒状部材１３ａとの隙間は、第一の空間Ｓ１と第二の空間Ｓ２とを連通している。
　そして各々のヒータ１３は電源装置１４に接続されている。電源装置１４は、蓋部１１ｂの上方に配置されている。本実施形態では電源装置１４は三相交流電源であって、Ｕ相、Ｖ相、及びＷ相の各々に対応してヒータ１３が設けられている。本実施形態ではヒータ１３は六つ設けられているが、本実施形態の電源装置１４は一つのみ設けられている。
　ミストセパレータ１８は、例えば内部に螺旋状の流路（不図示）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、第二板２２ｂに隣接する位置で、かつ、吸込口２３と導入管２８との間の位置に配置され、即ち、第三の空間Ｓ３内に設けられている。そしてミストセパレータ１８は、吸込口２３から第三の空間Ｓ３内に流入したプロセスガスＰＧから液分を除去する。ミストセパレータ１８で除去された液分は、不図示のドレン排出口を通じて、ケーシング１１の外部に排出される。
　以上説明した圧縮機システム１でのプロセスガスＰＧの流れを説明する。即ち、吸込口２３から取り込まれたプロセスガスＰＧの一部が第三の空間Ｓ３に流入する。その後、プロセスガスＰＧが第三の空間Ｓ３から導入管２８の導入路２８ａに流入し、フィルタ本体１２へ導入される。
　その後、フィルタ本体１２をプロセスガスＰＧが通過して、フィルタ本体１２の外面から第一の空間Ｓ１に流出する。そして、ヒータ１３と筒状部材１３ａとの隙間へ筒状部材１３ａの上方からプロセスガスＰＧが流入して下方に向かって流通する。これによりプロセスガスＰＧはヒータ１３の外周面をヒータ１３の延在方向に沿って、即ち軸線Ｏ１の方向に流通する。
　その後、プロセスガスＰＧは、筒状部材１３ａの下端から第二の空間Ｓ２へ流出する。最終的に第二の空間Ｓ２内のプロセスガスＰＧは吐出口３１を通じてケーシング１１の外部に吐出される。
　以上説明した本実施形態の圧縮機システム１によると、上記のヒータ一体型フィルタ１０を備えている。よってケーシング１１内に取り込まれたプロセスガスＰＧを、フィルタ本体１２を通過させることでプロセスガスＰＧ中の異物を除去できる。そして異物除去後のプロセスガスＰＧを、棒状のヒータ１３の延在方向に沿って流通させて、プロセスガスＰＧを昇温させることができる。
　このため、プロセスガスＰＧを露点温度以上の温度に保たれた状態で吐出口３１から吐き出すことができる。従って、吐出口３１から吐出されたプロセスガスＰＧを、圧縮機２内でのプロセスガスＰＧの封止を行うためのシールガスＳＧとして用いることができる。
　このようにシールガスＳＧを生成する際には、フィルタ本体１２、及びヒータ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々に設ける必要がない。よってプロセスガスＰＧからシールガスＳＧを生成する装置全体の省スペース化が可能となる。
　さらに棒状のヒータ１３を用いているため、仮にコイル状のヒータ等を用いる場合に比べてプロセスガスＰＧを昇温させ易いことや、ヒータ１３の設置が容易となる。
　また、本実施形態ではヒータ１３と筒状部材１３ａとの隙間をプロセスガスＰＧが流通することで、ヒータ１３の延在方向に沿ってヒータ１３の近傍でプロセスガスＰＧを流通させることができる。よってプロセスガスＰＧの昇温効果を高めることが可能である。
　またケーシング１１内には、第一の空間Ｓ１、第二の空間Ｓ２、及び第三の空間Ｓ３が互いに隔離されて形成されている。よって、吸込口２３から第三の空間Ｓ３内に流入したプロセスガスＰＧが、フィルタ本体１２やヒータ１３を通過せずにそのまま第二の空間Ｓ２に流入し、吐出口３１からケーシング１１の外部へ吐出されてしまうことを回避することができる。よってプロセスガスＰＧのフィルタリング、昇温を確実に行うことができる。
　さらに電源装置１４は三相交流電源である。よって、電源装置１４に商用電源を用いることが可能である。
　ここで、ヒータ１３及びフィルタ本体１２を交換する際、まず、蓋部１１ｂを固定しているボルト２６を外し、上方に蓋部１１ｂを引っ張る。これによって貫通孔２１ａを通じて蓋部１１ｂとともにフィルタ本体１２をケーシング１１から引き抜く。この際、フィルタ本体１２と導入管２８とは分離され、導入管２８はケーシング１１内に配置されたままとなる。
　本実施形態ではカバー２１よりも上方までヒータ１３が延びているが、ヒータ１３は周方向の一部の領域Ａにしか設けられていない。よって、蓋部１１ｂの上方に引き上げられたフィルタ本体１２は、ヒータ１３の設けられていない周方向の領域Ｂから径方向外側（図３の紙面に向かって上方）に引き抜かれることで、ケーシング１１からフィルタ本体１２を分離することができる。その後既設のフィルタ本体１２を蓋部１１ｂから取り外し、新たなフィルタ本体１２を蓋部１１ｂに取り付けることができる。よって、フィルタ本体１２の交換が容易となる。
　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、ヒータ１３の数量は三の倍数としたが、電源装置１４が三相交流電源でなければ、ヒータ１３の数量は上述の場合に限定されない。
　また、吸込口２３及び吐出口３１の配置は上述の場合に限定されない。即ち、これら吸込口２３から流入したプロセスガスＰＧが、ヒータ１３を通過した後に吐出口３１から吐出されるように、吸込口２３及び吐出口３１が配置されていればよい。
　また、ヒータ１３には筒状部材１３ａは必ずしも設けられていなくともよい。即ち、プロセスガスＰＧがヒータ１３の外周面をヒータ１３の延在方向に沿って流通可能であればよい。
　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の一部によってシールガス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。
　上記のヒータ一体型フィルタ、及び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　　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　　ヒータ一体型フィルタ
　１１　　ケーシング
　１１ａ　　本体部
　１１ｂ　　蓋部
　１２　　フィルタ本体
　１３　　ヒータ
　１３ａ　　筒状部材
　１４　　電源装置
　１５　　ブラケット
　１８　　ミストセパレータ
　２０　　胴部
　２１　　カバー
　２１ａ　　貫通孔
　２２　　区画板（壁部）
　２２ａ　　第一板
　２２ｂ　　第二板
　２３　　吸込口
　２５　　ボルト
　２６　　ボルト
　２８　　導入管
　２８ａ　　導入路
　３１　　吐出口
　ＰＧ　　プロセスガス
　ＳＧ　　シールガス
　Ｏ　　軸線
　Ｏ１　　軸線
　Ｓ１　　第一の空間
　Ｓ２　　第二の空間
　Ｓ３　　第三の空間

Claims (6)

  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に設けられ、前記フィルタ本体を通過した前記流体又は前記外部流体が、外周面を延在方向に沿って前記吐出口に向かって流通可能な棒状をなすヒータと、
    　を備えるヒータ一体型フィルタ。
  2. 　前記ヒータには、外周面を覆うように前記ヒータと隙間を空けて筒状部材が設けられ、
    　前記流体又は前記外部流体は、前記ヒータと前記筒状部材との隙間を流通可能である請求項１に記載のヒータ一体型フィルタ。
  3. 　前記フィルタ本体は、軸線を中心とした筒状をなし、
    　前記ケーシングの内部には、前記軸線の方向に離れて配置され、前記ケーシングの内部を前記軸線の方向の一方に向かって互いに隔離された第一の空間、第二の空間、及び第三の空間に区画する一対の壁部が設けられ、
    　前記吸込口は前記第三の空間に開口し、
    　前記吐出口は前記第二の空間に開口し、
    　前記フィルタ本体は前記第一の空間内に配置され、かつ、前記フィルタ本体には、前記第三の空間に開口して前記流体又は前記外部流体が流通可能な導入路が接続され、
    　前記筒状部材と前記ヒータとの間の前記隙間が前記第一の空間と前記第二の空間とを連通している請求項２に記載のヒータ一体型フィルタ。
  4. 　前記ヒータに電力を供給する電源装置をさらに備え、
    　三の倍数の数量の前記ヒータが設けられ、
    　前記電源装置は三相交流電源であって、各相に対応して各々の前記ヒータが設けられている請求項１から３のいずれか一項に記載のヒータ一体型フィルタ。
  5. 　前記ケーシングは、軸線を中心とした筒状をなすとともに、前記軸線の方向に貫通する貫通孔が形成された本体部と、前記貫通孔を前記本体部に対して着脱可能に覆うとともに前記フィルタ本体の一端を支持する蓋部とを有し、
    　前記ヒータは、延在方向が前記軸線に沿うように前記本体部の内外にわたって配置され、前記ケーシングの周方向に互いに離れて前記フィルタ本体及び前記蓋部を外周側から取り囲むように複数設けられ、かつ、前記周方向の一部の領域のみに設けられている請求項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. 　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５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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