(57)【要約】      （修正有）【課題】運転開始当初におけるガスの吸込流路の近傍の熱収縮を少ない流量の熱媒体で低減できるのに加えて、運転の過程に生じる熱変形にも対応できる遠心圧縮機を提供すること。【解決手段】本発明の遠心圧縮機は、ケーシング２の内部に回転可能に支持されるシャフトと、シャフト７１の外周に固定されるインペラ７２と、を有するロータと、インペラを外周側から囲うダイアフラム３と、流体が吸い込まれる側において、ダイアフラムと間隔を空けて配置される吸込側ケーシングヘッド４と、吸込側ケーシングヘッドの内部に設けられる、熱媒体の流通により周囲の温度調整を行う温調機構８と、吸込側ケーシングヘッドとダイアフラムの間に配置される遮熱体６と、遮熱体と吸込側ケーシングヘッドが、相対的な径方向への変位が許容されるように互いに係止される係止構造と、を備える。【選択図】図２
2018141406.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケーシングの内部に回転可能に支持されるシャフトと、前記シャフトの外周に固定されるインペラと、を有するロータと、
前記インペラを外周側から囲うダイアフラムと、
流体が吸い込まれる側において、前記ダイアフラムと間隔を空けて配置される吸込側ケーシングヘッドと、
前記吸込側ケーシングヘッドの内部に設けられる、熱媒体の流通により周囲の温度調整を行う温調機構と、
前記吸込側ケーシングヘッドと前記ダイアフラムの間に配置される遮熱体と、
前記遮熱体と前記吸込側ケーシングヘッドが、相対的な径方向への変位が許容されるように互いに係止される係止構造と、
を備えることを特徴とする遠心圧縮機。
【請求項２】
前記係止構造は、
前記吸込側ケーシングヘッドと前記遮熱体の一方に設けられる係止突起と、
前記吸込側ケーシングヘッドと前記遮熱体の他方に設けられる、前記係止突起が挿入される係止溝と、を備える、
請求項１に記載の遠心圧縮機。
【請求項３】
前記係止突起は、
前記吸込側ケーシングヘッドと前記遮熱体の一方に、一体的に設けられるか、又は、別体として設けられる、
請求項２に記載の遠心圧縮機。
【請求項４】
前記遮熱体と前記吸込側ケーシングヘッドが相対的な径方向への変位をする際に、前記係止突起が前記係止溝の中で摺動する、
請求項２又は請求項３に記載の遠心圧縮機。
【請求項５】
複数の前記係止構造が、
前記吸込側ケーシングヘッドと前記遮熱体が互いに対向する面に、放射状に設けられる、
請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の遠心圧縮機。
【請求項６】
複数の前記係止構造が、
円周方向に均等な間隔を空けて設けられる、
請求項５に記載の遠心圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インペラを用いて流体を圧縮する遠心圧縮機に関する。
【背景技術】
【０００２】
工業プロセス及びプロセスプラントにおいて使用される遠心圧縮機は、回転するインペラの径方向に空気、ガスなどの流体を通り抜けさせ、その際に発生する遠心力を利用して流体を圧縮する。遠心圧縮機は、ケーシングと、ケーシングの内部に収容されるロータと、を基本的な構成として備える。ロータは、ケーシングに回転可能に支持されるシャフトと、シャフトの外周面に固定される複数枚のインペラと、を備えている。
遠心圧縮機は、単一のインペラによる単段式のものと、複数のインペラを回転軸線の方向に直列に並べた多段式のものに区分できるが、後者の多段式の遠心圧縮機が多用されている。
【０００３】
遠心圧縮機の圧縮対象として、例えば特許文献１に記載されるように、ボイルオフガス（Boil Off Gas：ＢＯＧ）が知られている。例えば、ＬＮＧ（Liquefied Natural Gas 液化天然ガス）のボイルオフガスは、極低温の流体である。この遠心圧縮機は、特に運転の開始当初に、ガスの吸込流路の近傍は極低温にさらされるのに対して、圧縮機の外周面は大気温度にさらされるので、大きな温度差が生ずる。そうすると、構成要素の収縮に伴う熱応力が吸込流路の近傍に生じる。遠心圧縮機の内外の温度差を軽減するために、特許文献１は、熱媒体としてのオイルにより吸込流路の近傍を加熱することを提案する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２０１３−５１３０６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、オイルによる加熱だけで遠心圧縮機の内外の温度差を軽減するには、多量のオイルが必要であり、そのための付帯設備、機器によるコスト上昇が無視できなくなる。
一方で、遠心圧縮機の外殻をなす車室とその内側に設けられる内部品は、熱容量の違いに基づいて熱応答性が相違する。したがって、遠心圧縮機の起動から定常運転の間と、定常運転から停止の間で、熱変形（または、熱膨張）が相違することを考慮する必要がある。
【０００６】
以上より、本発明は、運転開始当初におけるガスの吸込流路の近傍の熱収縮を少ない流量の熱媒体で低減できるのに加えて、運転の過程に生じる熱変形にも対応できる遠心圧縮機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の遠心圧縮機は、ケーシングの内部に回転可能に支持されるシャフトと、シャフトの外周に固定されるインペラと、を有するロータと、インペラを外周側から囲うダイアフラムと、流体が吸い込まれる側において、ダイアフラムと間隔を空けて配置される吸込側ケーシングヘッドと、吸込側ケーシングヘッドの内部に設けられる、熱媒体の流通により周囲の温度調整を行う温調機構と、吸込側ケーシングヘッドとダイアフラムの間に配置される遮熱体と、遮熱体と吸込側ケーシングヘッドが、相対的な径方向への変位が許容されるように互いに係止される係止構造と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
係止構造は、吸込側ケーシングヘッドと遮熱体の一方に設けられる係止突起と、吸込側ケーシングヘッドと遮熱体の他方に設けられる、係止突起が挿入される係止溝と、を備えることが好ましい。
【０００９】
係止突起は、吸込側ケーシングヘッドと遮熱体の一方に、一体的に設けられるか、又は、別体として設けられることが好ましい。
【００１０】
遮熱体と吸込側ケーシングヘッドが相対的な径方向への変位をする際に、係止突起が係止溝の中で摺動することが好ましい。
【００１１】
複数の係止構造が、吸込側ケーシングヘッドと遮熱体が互いに対向する面に、放射状に設けられることが好ましい。
特に、複数の係止構造が、円周方向に均等な間隔を空けて設けられることが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の遠心圧縮機によれば、吸込流路を区画する遮蔽体を設けることで、運転開始当初におけるガスの吸込流路の近傍の熱収縮を低減させることができる。さらに、本発明の遠心圧縮機によれば、遮熱体と吸込側ケーシングヘッドとの相対的な径方向への変位が許容されていることで、起動から定常運転に至り、さらに停止までの運転の過程を通じて、吸込側ケーシングヘッドと遮熱体の熱変形の差に対応できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１実施形態に係る遠心圧縮機の概略構成を示す断面図である。
【図２】図１の遠心圧縮機の吸込流路の周辺を示す断面図である。
【図３】第１実施形態に係る遠心圧縮機の遮熱体を示す平面図である。
【図４】図１の遠心圧縮機の遮蔽体と吸込側ケーシングヘッドの干渉の様子を示し、（ａ）は起動の際の様子を示しており、（ｂ）は運転中の様子を示している。
【図５】図１の遠心圧縮機のダイアフラムの端面に形成された整流翼を上流側から示している。
【図６】図１の遠心圧縮機の遮蔽体と整流翼の干渉の様子を示し、（ａ）は起動の際の変形を表しており、遮蔽体と整流翼が深く干渉していることを示し、（ｂ）は停止の際の変形を表しており、遮蔽体と整流翼が浅く干渉していることを示している。
【図７】第１実施形態の変形例を示し、（ａ）はその構成を示し、（ｂ）は起動の際の様子を示しており、（ｃ）は運転中の様子を示している。
【図８】第２実施形態に係る遠心圧縮機の吸込流路の周辺を示す断面図である。
【図９】さらに他の実施形態を示している。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
〔第１実施形態〕
以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。
本実施形態では、遠心圧縮機の一例として、複数のインペラを備える多段式の遠心圧縮機を例に挙げて説明する。
【００１５】
本実施形態の遠心圧縮機１は、極低温のＬＮＧのボイルオフガス（流体Ｆ）を圧縮するのに用いられる。
遠心圧縮機１は、図１に示すように、その外殻を形成するケーシング２と、ケーシング２の内部で回転自在に支持されるロータ７と、を備えている。ロータ７は、軸線Ｃに沿って延びるシャフト７１と、シャフト７１の外周面に固定される複数のインペラ７２と、を有している。遠心圧縮機１は、ケーシング２に、特に運転開始当初に、吸込側ケーシングヘッド４の内外の温度差を軽減するためのオイルヒータ８と、吸込側ケーシングヘッド４と吸込流路１８の間の熱伝達を抑えるための遮熱体６を備えている。
【００１６】
本実施形態の遠心圧縮機１は、遮熱体６により、オイルヒータ８に供給する熱媒体ＨＭの流量を低減し、かつ、運転開始当初における流体Ｆの吸込流路の近傍の熱収縮、及び運転の過程に生じる熱変形に対応できる。
以下、遠心圧縮機１の各要素について説明する。
なお、遠心圧縮機１において、シャフト７１の軸線Ｃが延びている方向を軸線方向と称し、また、軸線Ｃに直交する方向を径方向と称する。また、遠心圧縮機１において、図１に示すように、圧縮の対象となる流体Ｆの流れる向きを基準にして、上流側Ｕ及び下流側Ｌを特定する。なお、上流側Ｕ及び下流側Ｌは相対的なものである。
【００１７】
［ケーシング２］
ケーシング２の内部には、図1に示すように、インペラ７２を外周側から囲うダイアフラム３と、軸線方向の最も上流側Ｕに、ダイアフラム３と間隔をあけて配置される吸込側ケーシングヘッド４と、吸込側ケーシングヘッド４に保持される遮熱体６と、軸線方向の最も下流側Ｌに、ダイアフラム３と間隔をあけて配置される排出側ケーシングヘッド５と、が備えられている。
本実施形態のダイアフラム３は、一例として複数のダイアフラム片３１を軸線方向に配列した構成を示している。ダイアフラム３は、図５に示すように、吸込流路１８から吸込まれた流体Ｆの流れを整流にして下流側Ｌに向けて流すために、複数の整流翼３３が設けられている。
さらに、ケーシング２の内部には、図１に示すように、流体Ｆを吸込ための吸込スクロール２５と流体Ｆを吐出するための吐出スクロール２９が設けられている。
【００１８】
［吸込側ケーシングヘッド４］
図２に示すように、吸込側ケーシングヘッド４の下流側Ｌを向くヘッド端面４１は、周方向に延在する環状の面である。ヘッド端面４１は、径方向外側に位置し、軸線Ｃに直交する面である第一平面部４２と、第一平面部４２より径方向の内側に位置し、下流側Ｌに向かうのに従って縮径する円錐状の第一斜面部４３と、第一斜面部４３より径方向の内側に位置し、軸線Ｃに直交する面である第二平面部４４と第二平面部４４より径方向の内側に位置し、下流側Ｌに向かうのに従って縮径する円錐状の第二斜面部４５とを有している。
【００１９】
吸込側ケーシングヘッド４は、図１及び図２に示すように、第一平面部４２のキー６７と対向する位置に、キー６７が挿入されるキー溝４６を有している。
キー溝４６は、径方向の寸法が、吸込側ケーシングヘッド４と遮熱体６の熱膨張の差よりも大きい。
また、キー溝４６の周方向の寸法が、キー６７が隙間なく挿入される程度の大きさを有している。
キー溝４６は、軸方向の寸法（深さ）がキー６７の同方向の寸法（高さ）以上である。このため、キー溝４６の奥までキー６７が挿入されても、保持部６１が第一平面部４２と接触できる。
本実施形態の吸込側ケーシングヘッド４は、図３に示すように、周方向に９０度だけ位相をずらして均等な間隔に配列される、４つのキー溝４６Ａ、キー溝４６Ｂ、キー溝４６Ｃ、キー溝４６Ｄを有している。４つのキー溝４６Ａ〜４６Ｄは、同心円状に設けられる。
なお、キー溝４６Ａ〜４６Ｄを区別する必要がない場合には、単にキー溝４６ということがある。後述するキー６７Ａ〜６７Ｄについても同様である。
【００２０】
吸込側ケーシングヘッド４の径方向の内側には、図１に示すように、ドライガスシール１６が設けられている。ドライガスシール１６は、第一ジャーナル軸受１３よりも下流側Ｌに設けられている。ドライガスシール１６は、ドライガスなどの気体を噴出させることによって、シャフト７１の周囲を気密に封止するシール装置である。加えて、ドライガスシール１６よりも下流側Ｌには、複数のフィンを有するシールフィン１７が設けられている。
なお、シール装置としては、ドライガスシール１６に限らず、吸込側ケーシングヘッド４とシャフト７１との間の隙間をシールできるものを適宜採用することができる。例えば、吸込側ケーシングヘッド４とシャフト７１との間に、シール装置としてラビリンスシールを設置してもよい。
ここで、運転開始当初に吸込側ケーシングヘッド４の内外で大きな温度差が急激に生じて、吸込側ケーシングヘッド４が熱収縮すると、これらシール装置によるシール状態が劣化することがある。そこで本実施形態は、後述するオイルヒータ８を設けるとともに、遮熱体６を設けることにより、運転開始当初に大きな温度差が生じるのを避ける。
【００２１】
吸込側ケーシングヘッド４は、図１に示すように、吸込側ケーシングヘッド４を加熱する温調機構であるオイルヒータ８を備えている。オイルヒータ８は、遠心圧縮機１の運転開始の際に、その内外の温度調整、特に温度差を軽減するために設けられている。オイルヒータ８は、図２に示すように、吸込側ケーシングヘッド４の内部に形成される管路８１と、管路８１と接続されたオイルヒータ本体８２とを有し、管路８１を介してオイルヒータ本体８２に熱媒体ＨＭが流通される。
【００２２】
管路８１は、熱媒体ＨＭの供給源と接続される。オイルヒータ本体８２は環状をなし、図２に示すように、シャフト７１を囲うように形成される。オイルヒータ本体８２には、管路８１を介して供給される熱媒体ＨＭが循環する熱媒体流路８３が形成される。例えば、オイルヒータ８には、熱媒体ＨＭとして第一ジャーナル軸受１３，第二ジャーナル軸受１４に供給するのと同じ潤滑油を供給することができる。熱媒体ＨＭの温度を変更することによって、吸込側ケーシングヘッド４を加熱する温度を変更したり、場合によっては吸込側ケーシングヘッド４を冷却したりすることができる。
【００２３】
［遮熱体６］
遮熱体６は、図３に示すように、平面視した形状が円環状の板状部材であり、外径側と内径側を有している。遮熱体６は、図２に示すように、外径側に位置する保持部６１と、保持部６１の軸方向の一方側に形成される第一円板部６２と、第一円板部６２より内径側に接続される第一円錐部６３と、第一円錐部６３より径方向の内側に接続される第二円板部６４と、第二円板部６４の径方向の内側に接続される第二円錐部６５と、を有している。
第一円板部６２と第二円板部６４の各々の主面は、軸線Ｃと直交する。第一円錐部６３及び第二円錐部６５は、下流側Ｌに向かうのに従って縮径する円錐状をなしている。
【００２４】
保持部６１は、図２に示すように、キー６７がキー溝４６に挿入されると、第一平面部４２と当接する。保持部６１は、周方向に延在する環状の部位である。
保持部６１は、吸込側ケーシングヘッド４と対向する面に、キー６７を備えている。キー６７は、保持部６１から上流側Ｕに突出するように形成されている。
本実施形態の遮熱体６は、図３に示すように、周方向に９０度だけ位相をずらして均等な間隔に配列される４つのキー６７Ａ、キー６７Ｂ、キー６７Ｃ、キー６７Ｄを有している。４つのキー６７Ａ〜６７Ｄは、同心円状に設けられる。
遮熱体６は、キー６７Ａ〜６７Ｄが、キー溝４６Ａ〜４６Ｄに挿入されることにより、吸込側ケーシングヘッド４に保持される。
【００２５】
遮熱体６は、図２に示すように、キー６７がキー溝４６に挿入されると、保持部６１を介して吸込側ケーシングヘッド４の第一平面部４２に周方向に位置決めされた状態で保持される。遮熱体６は、この状態で、保持部６１のみによって第一平面部４２に保持される片持ち構造をなしている。つまり、遮熱体６の内径端は自由端ＦＥをなしており、遮熱体６の自由端ＦＥとシャフト７１の外周面との間には隙間Ｇが設けられている。遮熱体６の内径側が自由端ＦＥとなっているために、格別な拘束を受けることなく、遮熱体６は径方向への熱膨張及び熱収縮が生じる。
キー６７は、遮熱体６の径方向への熱膨張及び熱収縮又は、吸込側ケーシングヘッド４の径方向への熱膨張及び熱収縮に伴い、キー溝４６の内部を径方向に変位する。つまり、図４（ａ）に示すように、キー６７がキー溝４６に挿入された状態で、オイルヒータ８により加熱された吸込側ケーシングヘッド４が遮熱体６よりも径方向の熱膨張が大きければ、キー溝４６が径方向の外側に変位する結果、図４（ｂ）に示すように、キー６７がキー溝４６の内部を相対的に内径に向けて変位する。
【００２６】
オイルヒータ８により加熱された吸込側ケーシングヘッド４の方が遮熱体６よりも径方向の熱膨張が大きい。そこで、遠心圧縮機１の運転中に、キー６７がキー溝４６の内部を相対的に内径に向けて変位できるように、キー溝４６に挿入されている。
【００２７】
遮熱体６と吸込側ケーシングヘッド４のヘッド端面４１との間には、図２に示すように、断熱空間１１として機能する環状の空間が形成される。
断熱空間１１には、遮熱体６の熱を吸込側ケーシングヘッド４に伝達し難くする断熱材６９が隙間なく充填される。ただし、断熱空間１１は、必ずしも断熱材６９が充填される必要はない。
【００２８】
遮熱体６は、図３に示すように、ダイアフラム３に設けられた後述する複数の整流翼３３のそれぞれに対応する位置に、干渉維持溝６６が設けられている。複数の干渉維持溝６６は、第二円板部６４の円周方向に所定の間隔を空けて、第二円板部６４の表裏を貫通するように形成されている。干渉維持溝６６は、整流翼３３が実質的な隙間が生じないように挿入され、好ましくは負荷をほとんど受けることなく摺動できるように、その開口面積が定められる。
なお、ここでは干渉維持溝６６が第二円板部６４の表裏を貫通する例を示しているが、遮熱体６と整流翼３３の干渉を維持できるのであれば、必ずしも干渉維持溝６６が遮熱体６の表裏を貫通しなくてもよい。
【００２９】
［整流翼３３］
整流翼３３は、吸込流路１８から吸込まれた流体Ｆの流れを整流にして下流側Ｌに向けて流す。
整流翼３３は、図２に示すように、最も上流側Ｕに設けられるダイアフラム３の端面３２から上流側Ｕに突出するように形成されている。
本実施形態は、複数の整流翼３３が、図５に示すように、端面３２の円周方向に所定の間隔をあけて設けられている。なお、整流翼３３は、例えば削り出しにより、ダイアフラム３と一体的に形成することができるし、ダイアフラム３とは別体として作製しておき、端面３２に適宜の手段により接合して固定できる。
【００３０】
整流翼３３の先端は、図２に示すように、干渉維持溝６６に挿入されている。遠心圧縮機１の運転状態にかかわらず、整流翼３３の先端が干渉維持溝６６に挿入されるという関係は、常に維持される。具体的には、整流翼３３が遮熱体６から離れる向きＸに最も変位したとしても、図６（ｂ）に示すように、整流翼３３の先端が遮熱体６の干渉維持溝６６に留まるように、整流翼３３の長さ、及び、干渉維持溝６６の深さが設定される。なお、後述するように、整流翼３３は、干渉維持溝６６の内部において、軸線Ｃの方向に進退移動し、干渉維持溝６６に挿入される深さが変動する。
【００３１】
［ロータ７］
ロータ７は、図１に示すように、軸線Ｃに沿って延びるシャフト７１と、シャフト７１の外周面に固定される複数のインペラ７２と、を備える。
【００３２】
［シャフト７１］
シャフト７１は、図１に示すように、円筒状の形態のケーシング２の内部に、ケーシング２と同軸上に配置される。
具体的には、吸込側ケーシングヘッド４の径方向の内側には、シャフト７１の上流側Ｕの端部を回転可能に支持する軸受装置である第一ジャーナル軸受１３が設けられている。さらに、第一ジャーナル軸受１３よりも上流側Ｕには、シャフト７１の上流側Ｕの端部を支持するスラスト軸受１５が設けられている。第一ジャーナル軸受１３は、吸込側ケーシングヘッド４の内部に固定され、スラスト軸受１５は吸込側ケーシングヘッド４の外部に固定されている。
排出側ケーシングヘッド５の径方向の内側には、シャフト７１の下流側Ｌの端部を回転可能に支持する第二ジャーナル軸受１４が設けられている。第二ジャーナル軸受１４は、排出側ケーシングヘッド５の内部に固定される。
【００３３】
［インペラ７２］
インペラ７２は、シャフト７１とともに回転することで生じる遠心力を利用して上流側Ｕから下流側Ｌに向けて流れる流体Ｆを径方向の外側に向けて圧送する。そのために、図１及び図２に示すように、ケーシング２の内部には、流体Ｆを上流側Ｕから下流側Ｌに向けて流す流体流路１２が形成される。
インペラ７２は、図1に示すように、軸線方向に間隔を空けて６段配列される。各々のインペラ７２は、図２に示すように、下流側Ｌに進むにつれて漸次径が拡大する略円盤状のハブ７３と、ハブ７３に放射状に取り付けられ、周方向に並んだ複数の羽根７４と、複数の羽根７４の先端側を周方向に覆うように取り付けられたシュラウド７５と、によって構成される。
なお、ここでは６段のインペラ７２を設ける例を示しているが、本発明は少なくとも１段のインペラ７２を備える遠心圧縮機に適用できる。
【００３４】
［流体流路１２］
次に、ケーシング２の内部に形成される流体流路１２について説明する。流体流路１２は、図１及び図２に示すように、主に吸込流路１８と、デュフューザ通路２７と、リターン通路２８と、排出流路１９によって構成される。
【００３５】
吸込流路１８は、図1に示すように、ケーシング２の上流側Ｕの端部に、流体Ｆを外部からケーシング２の内部に導くために設けられている。
吸込流路１８は、図２に示すように、遮熱体６とダイアフラム３の間に形成される。つまり、吸込流路１８の上流側Ｕは、吸込側ケーシングヘッド４に保持された遮熱体６によって区画され、吸込流路１８の下流側Ｌは、ダイアフラム３の端面３２によって区画される。遮熱体６と吸込側ケーシングヘッド４との間には、断熱空間１１が形成される。
【００３６】
デュフューザ通路２７とリターン通路２８は、流体Ｆを上流側Ｕから下流側Ｌに向けて流すために設けられている。
ケーシング２の内部には、図２に示すように、吸込流路１８及び排出流路１９のそれぞれに連通し、縮径及び拡径を繰り返す内部空間２１が設けられている。内部空間２１は、インペラ７２を収容する空間として機能するとともに、インペラ７２を除く空間がデュフューザ通路２７とリターン通路２８として機能する。こうして、吸込流路１８と排出流路１９とは、インペラ７２及び流体流路１２を介して連通している。
【００３７】
排出流路１９は、図1に示すように、ケーシング２の下流側Ｌの端部に、流体Ｆを外部に流出させるために設けられている。排出流路１９は、排出側の遮蔽部材８４とダイアフラム３の間に形成される。
【００３８】
流体流路１２は、デュフューザ通路２７とリターン通路２８が交互に形成されていることにより、図１に示すように、ケーシング２の内部において、径方向に蛇行しながら下流側Ｌに延び、隣接するインペラ７２，７２の間を繋ぐように形成される。流体Ｆは、流体流路１２を流れながら、複数段のインペラ７２を通過する度に段階的に圧縮される。
【００３９】
［遠心圧縮機１の効果］
第１実施形態に係る遠心圧縮機１は、以下の効果を奏する。
遠心圧縮機１は、オイルヒータ８を備えているので、供給する熱媒体ＨＭの温度を選択することにより、吸込側ケーシングヘッド４を加熱し、または、冷却することができる。したがって、遠心圧縮機１により、極低温の流体Ｆを圧縮する場合には、高い温度の熱媒体ＨＭを供給することにより、遠心圧縮機１の内外、具体的には吸込側ケーシングヘッド４の内外の温度差を軽減できる。
【００４０】
また、遠心圧縮機１は、吸込側ケーシングヘッド４と吸込流路１８との間に遮熱体６を設けることにより、吸込側ケーシングヘッド４と吸込流路１８の間の熱伝達を抑えることができる。したがって、極低温の流体Ｆを圧縮する場合に、流体Ｆによる吸込側ケーシングヘッド４の温度の低下を抑えることができるので、オイルヒータ８に供給する熱媒体ＨＭの流量を少なくできる。しかも、遠心圧縮機１は、吸込側ケーシングヘッド４と遮熱体６の間に断熱空間１１を設けているので、流体Ｆと吸込側ケーシングヘッド４の間の熱伝達をより低く抑えることができる。
【００４１】
以上のように、オイルヒータ８を設けるとともに、断熱空間１１及び遮熱体６を設けることにより、遠心圧縮機１は、常温と温度差の大きい流体Ｆを圧縮対象とする場合にも、遠心圧縮機１の内外における温度差を抑えることができる。これにより、特に、運転開始当初に生じ得る熱変形によって遠心圧縮機１の吸込流路１８の近傍のシール装置などの不具合を、より少ない熱媒体ＨＭの流量で防止できる。
【００４２】
一方で、遠心圧縮機１の運転を継続していると、今度は、吸込側ケーシングヘッド４、遮熱体６及びダイアフラム３には温度上昇が不可避的に生じる。吸込側ケーシングヘッド４、遮熱体６、ダイアフラム３は、遠心圧縮機１の運転中の温度及び線膨張係数の違いにより、熱膨張及び熱収縮に差が生じる。遠心圧縮機１にはこれらの熱膨張及び熱収縮の差に対応するための構造が設けられている。
【００４３】
ここで、遮熱体６と吸込側ケーシングヘッド４が例えばボルトを用いた締結により固定されており、遮熱体６と吸込側ケーシングヘッド４の間の相対的な変位が許されない、本実施形態とは異なる構造を想定する。この構造は、遮熱体６と吸込側ケーシングヘッド４の熱膨張に差があると、一方が他方の径方向の熱膨張を拘束してしまい、熱応力が発生する。遠心圧縮機１が極低温の流体Ｆを圧縮すると、オイルヒータ８により加熱された吸込側ケーシングヘッド４の径方向への熱膨張が遮熱体６のそれよりも大きいので、締結部分に大きな熱応力が生じる。
【００４４】
ところが、本実施形態は、図４（ａ）に示すように、遮熱体６に設けられた係止突起であるキー６７が吸込側ケーシングヘッド４に設けられた係止溝であるキー溝４６に挿入され、吸込側ケーシングヘッド４と遮熱体６が径方向への相対的な変位が許容されるように互いに係止されている。つまり、吸込側ケーシングヘッド４の径方向への熱膨張が遮熱体６のそれよりも大きくても、図４（ｂ）に示すように、キー６７がキー溝４６の内部を径方向に変位して、熱応力の発生の抑えることができる。このように、遠心圧縮機１は、その運転が継続されている限り、キー６７とキー溝４６を備える係止機構により、遮熱体６と吸込側ケーシングヘッド４が互いに係止された状態が維持されるので、吸込側ケーシングヘッド４と吸込流路１８の間の熱伝達を安定して抑えることができる。
【００４５】
次に、遮熱体６とダイアフラム３の間の熱変形差に対する対策について説明する。
整流翼３３の先端が遮熱体６と当接しているだけでは、ダイアフラム３の熱変形により、整流翼３３が遮熱体６から離れる向きに変位すると、遮熱体６と整流翼３３の先端の間に隙間が生じるおそれがある。この隙間が生じると、整流翼３３による流体Ｆの整流効果を十分に得ることができなくなる。
ところが、本実施形態は、図６（ａ）に示すように、整流翼３３の先端が遮熱体６の干渉維持溝６６に挿入されている。仮に、熱変形が生じて、整流翼３３が遮熱体６から離れる向きＸに最も変位したとしても、図６（ｂ）に示すように、整流翼３３の先端が遮熱体６の干渉維持溝６６に留まっている。このように、遠心圧縮機１は、その運転が継続されている限り、整流翼３３が遮熱体６に挿入される干渉状態が維持されるので、整流翼３３による流体Ｆの整流効果を十分に得ることができるので、安定した運転を実現できる。
【００４６】
〔第１実施形態の類似例〕
次に、本発明の第１実施形態の類似例について、図７を参照して説明する。本実施形態において、第１実施形態と同様の構成要素には、第１実施形態と同じ符号を付し、説明を省略する。
第１実施形態は、吸込側ケーシングヘッド４にキー溝４６が設けられ、遮熱体６にキー６７が設けられているが、本発明は、キーとキー溝が逆に設けられている。
つまり、図７（ａ）に示すように、遮熱体６は、表裏を貫通するキー溝６８が形成されている。吸込側ケーシングヘッド４には、キー４７が、第一平面部４２から下流側Ｌに突出するように形成されている。キー４７は、図７（ｂ）に示すように、キー溝６８に挿入される。
本実施形態において、吸込側ケーシングヘッド４が遮熱体６よりも径方向に熱膨張すれば、図７（ｃ）に示すように、キー４７がキー溝６８の内部を径方向の外側に変位する。
なお、遮熱体６にキー６７とキー溝６８が形成されており、吸込側ケーシングヘッド４に遮熱体６のキー６７とキー溝６８に対応するようにキー溝４６とキー４７が形成されていてもよい。
【００４７】
〔第２実施形態〕
次に、本発明の第２実施形態について、図８を参照して説明する。なお、本実施形態において、第１実施形態と同様の構成要素には、第１実施形態と同じ符号を付し、説明を省略する。
第１実施形態は、吸込側ケーシングヘッド４にキー溝４６が設けられ、遮熱体６にキー６７が設けられているが、本発明は、遮熱体６に係止突起であるピンＰが、着脱可能に設置されている。
【００４８】
キー溝４６の内部で吸込側ケーシングヘッド４と接触する部位をピンＰにすることにより、ピンＰが摩耗しても、ピンＰを交換すれば足りる。
【００４９】
上記以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更したりすることが可能である。
【００５０】
例えば、第１実施形態は、一対のキー６７とキー溝４６が周方向に９０度だけ位相をずらして均等な間隔に４つ設けられているが、本発明はこれに限定されない。一対のキー６７とキー溝４６が、図９（ａ）に示すように、周方向に１２０度だけ位相をずらして均等な間隔に３つ設けられていてもよく、図９（ｂ）に示すように、同一直線上に２つ設けられていてもよい。
また、吸込側ケーシングヘッド４と遮熱体６が径方向への相対的な変位が許容されるように互いに係止されているのであれば、一対のキー６７とキー溝４６が周方向に均等な間隔で設けられていなくてもよい。
【００５１】
また、オイルヒータ８の構成及び遮熱体６の構成は本発明の一例を示しているにすぎず、内外の温度差を軽減するという効果が得られる限り、その構成は任意である。
さらに、整流翼と遮熱体との干渉状態を維持する手法も同様であり、整流翼の整流効果を確保できる限り、その構成は任意である。例えば、遮熱体６の側に整流翼３３を設けるとともに、ダイアフラム３の端面３２の側に干渉維持溝６６を設けることもできる。
【符号の説明】
【００５２】
１      遠心圧縮機
１１    断熱空間
１２    流体流路
１３    第一ジャーナル軸受
１４    第二ジャーナル軸受
１５    スラスト軸受
１６    ドライガスシール
１７    シールフィン
１８    吸込流路
１９    排出流路
２      ケーシング
２１    内部空間
２５    吸込スクロール
２６    圧縮通路
２７    デュフューザ通路
２８    リターン通路
２９    吐出スクロール
３      ダイアフラム
３１    ダイアフラム片
３２    端面
３３    整流翼
４      吸込側ケーシングヘッド
４１    ヘッド端面
４２    第一平面部
４３    第一斜面部
４４    第二平面部
４５    第二斜面部
４６    キー溝
４７    キー
５      排出側ケーシングヘッド
６      遮熱体
６１    保持部
６２    第一円板部
６３    第一円錐部
６４    第二円板部
６５    第二円錐部
６７    キー
６８    キー溝
６９    断熱材
７      ロータ
７１    シャフト
７２    インペラ
７３    ハブ
７４    羽根
７５    シュラウド
８      オイルヒータ
８１    管路
８２    オイルヒータ本体
８３    熱媒体流路
８４    遮蔽部材
Ｃ      軸線
Ｆ      流体
ＦＥ    自由端
Ｇ      隙間
ＨＭ    熱媒体
Ｕ      上流側
Ｌ      下流側
Ｐ      ピン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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