(57)【要約】【課題】既設の遠心圧縮機にも適用可能な液噴射装置を備えた遠心圧縮機および遠心圧縮機の改造方法を提供すること。【解決手段】多段の遠心圧縮機１は、ケーシング１０と、複数のインペラ１２を有したロータ１３と、リターン流路Ｆ４を含むガス流路Ｆを区画するダイアフラム１４と、ガス流路Ｆに液を噴射する１つ以上の液噴射装置２０とを備える。液噴射装置２０は、リターンベンドＦ３に対応する位置でケーシング１０を貫通した液噴射用経路３１と、液噴射用経路３１からリターンベンドＦ３を介して液供給管１０６が挿入される内部経路２１と、ダイアフラム１４に周方向に沿って設けられ、内部経路２１を通じて液が導入されるチャンバ２２と、チャンバ２２に導入された液をガス流路Ｆに、チャンバ２２の周方向の異なる位置からそれぞれ噴射する複数のノズル２３とを有する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
作動ガスを圧縮する多段の遠心圧縮機であって、
ケーシングと、
回転軸、および前記回転軸に設けられて前記作動ガスを圧縮する複数のインペラを有したロータと、
前記インペラから吐出された前記作動ガスを次段の前記インペラに吸入させるリターン流路を含むガス流路を区画するダイアフラムと、
前記ガス流路に液を噴射する１つ以上の液噴射装置と、を備え、
前記液噴射装置は、
前記作動ガスを前記リターン流路に流入させるリターンベンドに対応する位置で前記ケーシングを貫通した液噴射用経路と、
前記液噴射用経路、および前記リターンベンドに位置する管と共に前記液が通る経路をなす内部経路と、
前記ダイアフラムに周方向に沿って設けられ、前記内部経路を通じて前記液が導入されるチャンバと、
前記チャンバに導入された前記液を前記ガス流路に、前記チャンバの周方向の異なる位置からそれぞれ噴射する複数の噴射部と、を有する、
ことを特徴とする遠心圧縮機。
【請求項２】
前記噴射部は、
前記インペラの吐出口の近傍に前記液を噴射する、
請求項１に記載の遠心圧縮機。
【請求項３】
前記内部経路は、前記チャンバまで直線状に延びている、
請求項１または２に記載の遠心圧縮機。
【請求項４】
前記リターンベンドに位置する前記管は、
前記液噴射用経路を通じて前記ケーシングの内側に挿入され、前記液が供給される液供給管であり、
前記液噴射装置は、
前記液供給管を前記ケーシングの外側で支持する支持部をさらに有する、
請求項１から３のいずれか一項に記載の遠心圧縮機。
【請求項５】
前記支持部は、
前記ケーシングの外周部から突出し、前記液供給管が挿入される支持管と、
前記支持管に設けられた支持フランジと、を備え、
前記支持フランジは、前記液供給管に設けられた液供給管フランジと固定される、
請求項４に記載の遠心圧縮機。
【請求項６】
前記支持フランジと前記液供給管フランジとの間に、
前記液供給管を前記支持管の内側へガイドするライナが配置されている、
請求項５に記載の遠心圧縮機。
【請求項７】
前記液供給管の外周部と、前記液供給管が通される部材の内壁との間が封止されている、
請求項４から６のいずれか一項に記載の遠心圧縮機。
【請求項８】
前記液供給管が前記内部経路に沿って前記チャンバまで延びており、
前記液供給管の先端部と、前記先端部を囲む前記チャンバの壁との間が封止されている、
請求項７に記載の遠心圧縮機。
【請求項９】
前記ダイアフラムに設けられた凹部の開口を前方から覆って前記チャンバを区画するカバーを備え、
前記カバーと、前記カバーが締結される前記ダイアフラムとの少なくとも一方には、
両者の締結面から窪んだ圧力逃がし溝が形成されている、
請求項１から８のいずれか一項に記載の遠心圧縮機。
【請求項１０】
前記チャンバを区画するチャンバ部材には、
前記噴射部が設けられたノズル部材が着脱可能に装着される、
請求項１から９のいずれか一項に記載の遠心圧縮機。
【請求項１１】
水が流れる水供給系と、
油が流れる油供給系と、
前記液噴射用経路および前記内部経路を通り前記チャンバに導入される前記液を、前記水供給系からの水か、前記油供給系からの油のいずれかに切り替える弁を備える、
請求項１から１０のいずれか一項に記載の遠心圧縮機。
【請求項１２】
前記液噴射装置は、
同一段において前記液噴射用経路が位置している周方向の異なる複数の箇所のうち、少なくとも１箇所に設けられている、
請求項１から１１のいずれか一項に記載の遠心圧縮機。
【請求項１３】
作動ガスを圧縮する多段の遠心圧縮機の改造方法であって、
前記遠心圧縮機は、
ケーシングと、回転軸および複数のインペラを有したロータと、前記インペラから吐出された前記作動ガスを次段の前記インペラに吸入させるリターン流路を含むガス流路を区画するダイアフラムと、を備え、
前記ケーシングは、予め、
前記作動ガスを前記リターン流路に流入させるリターンベンドに対応する位置で前記ケーシングを貫通した液噴射用経路を有し、
前記改造方法は、
前記ダイアフラムにおいて前記リターンベンドに対応する位置に、前記液噴射用経路に供給された液が通る経路をなす内部経路を設けるステップと、
前記内部経路を通じて導入される前記液を前記インペラの吐出口の近傍に周方向の異なる位置からそれぞれ噴射する複数の噴射部を有したチャンバを、前記ダイアフラムに周方向に沿って設けるステップと、
前記内部経路および前記チャンバが設けられた前記ダイアフラムを、前記ケーシングに収容するステップと、
前記ケーシングの外側から前記液噴射用経路および前記内部経路に、前記液が供給される液供給管を挿入するステップと、を含む、
ことを特徴とする遠心圧縮機の改造方法。
【請求項１４】
前記ケーシングは、予め、
前記液噴射用経路に挿入される前記液供給管を前記ケーシングの外側で支持する支持部を有し、
前記改造方法は、
前記支持部に設けられた支持フランジと、前記液供給管に設けられた液供給管フランジとを固定するステップをさらに含む、
請求項１３に記載の遠心圧縮機の改造方法。
【請求項１５】
前記液供給管を前記ケーシングの内側に挿入するステップでは、
前記支持フランジと前記液供給管フランジとの間に配置したライナにより前記液供給管をガイドしつつ前記支持部の内側へ挿入する、
請求項１４に記載の遠心圧縮機の改造方法。
【請求項１６】
前記ダイアフラムに設けられた凹部を前方から覆い、前記凹部との間に前記チャンバを区画するカバーと、前記カバーが締結される前記ダイアフラムとの少なくとも一方に、両者の締結面から窪んだ圧力逃がし溝を形成するステップをさらに含む、
請求項１３から１５のいずれか一項に記載の遠心圧縮機の改造方法。
【請求項１７】
前記チャンバを区画するチャンバ部材に、前記噴射部が設けられた部材を着脱可能に装着する、
請求項１３から１６のいずれか一項に記載の遠心圧縮機の改造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、遠心圧縮機に関する。詳しくは、内部の冷却や洗浄等のため液を噴射（インジェクション）する液噴射装置を備えた遠心圧縮機およびその改造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
種々のプラントにおいてプロセスガスを圧送するために、羽根車（インペラ）を回転させてプロセスガスを圧縮する遠心圧縮機が用いられている。遠心圧縮機の内部では、圧縮に伴いプロセスガスの温度が上昇する。プロセスガスの温度上昇により、ガス中の成分が反応して高分子化合物（ポリマー）が生成されるのを抑えたり、生成された高分子化合物が車室内の流路の壁やインペラ等に付着した場合に流路壁等を洗浄したりする必要がある。そのため、遠心圧縮機のケーシングの外部から内部に挿入された管に設けられたノズルから、洗浄あるいは冷却用の液を流路内に噴射している。
冷却用の液は、典型的には水であり、洗浄用の液は、典型的にはオイルである。
【０００３】
流路内に噴射された液を噴射位置から広い範囲に行きわたらせて冷却や洗浄の作用を得るため、噴射位置や、液噴射の制御に関する改良が重ねられている。
特許文献１では、周方向に分布したノズルから洗浄液を噴射できるように、複数のノズルに連通したチャンバを多段遠心圧縮機のダイアフラムの周方向に沿って設けている。ケーシングの内側には、複数のインペラを備えたロータと、インペラ間を隔てるダイアフラムとが収容されている。
【０００４】
上記のチャンバに洗浄液を導入する液の流路は、プロセスガスの流れへの影響を抑えるため、ガス流路の位置を避けて、前段のリターン流路と後段のディフューザ流路との間に設定されている。その位置で、ケーシングとダイアフラムに径方向に形成された液流路は、チャンバの高さで軸方向に向きを変え、好ましくは、ダイアフラムの後壁に設けられたリターンベーンを軸方向に貫通し、チャンバに到達する。このような液流路を通じてチャンバに導入された洗浄液は、チャンバの周方向に分布した複数のノズルからガス流路に噴射される。
【０００５】
特許文献１に記載された遠心圧縮機は、ダイアフラムに設けられる上記のチャンバと、チャンバに洗浄液を導入するためケーシングおよびダイアフラムに設けられる液流路とを含む液噴射装置を備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１３−１９９９４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に記載された液噴射装置を備えた遠心圧縮機を製造するためには、チャンバを設けるためのダイアフラムの加工や部材のダイアフラムへの組み付けに加えて、チャンバに洗浄液を導入するための液流路をケーシングおよびダイアフラムに設ける必要がある。ダイアフラムよりも外周側でケーシングの外側に開口した液流路には、洗浄液の供給源と接続された供給管が径方向に沿って挿入される。この供給管をケーシングの外側で支持するため、ケーシングの外周部に支持部材を設けている。
【０００８】
特許文献１のようにケーシングおよびダイアフラムに液流路を設けるための作業としては、ケーシングおよびダイアフラムにそれぞれ、径方向に沿った流路の部分を孔あけし、当該流路部分の先端からチャンバに至るまで軸方向に延びた流路部分をダイアフラムに孔あけする。
さらに、ケーシングの外部から液流路に挿入される供給管を支持する支持部材をケーシングの外周部に設置する作業としては、径方向の流路部分のケーシング外周における開口と連続する管を有した支持部材をケーシングに溶接する。ケーシングに設けられた支持部材を介して、径方向に沿った液流路部分に供給管が挿入される。
【０００９】
ところが、既設の遠心圧縮機のケーシングに、現場で、上記のようにケーシングおよびダイアフラムに孔あけし、しかもケーシングに支持部材を溶接するのは現実的ではない。供給管を支障なく通せるように、孔の寸法精度を確保し、かつ、溶接品質および支持部材の真直度を確保することは非常に難しい。
【００１０】
そこで、本発明は、新造の遠心圧縮機のみならず、既設の遠心圧縮機にも適用可能な液噴射装置を備えた遠心圧縮機および遠心圧縮機の改造方法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】
【００１１】
本発明は、作動ガスを圧縮する多段の遠心圧縮機であって、ケーシングと、回転軸、および回転軸に設けられて作動ガスを圧縮する複数のインペラを有したロータと、インペラから吐出された作動ガスを次段のインペラに吸入させるリターン流路を含むガス流路を区画するダイアフラムと、ガス流路に液を噴射する１つ以上の液噴射装置と、を備える。
そして、液噴射装置は、作動ガスをリターン流路に流入させるリターンベンドに対応する位置でケーシングを貫通した液噴射用経路と、液噴射用経路、およびリターンベンドに位置する管と共に液が通る経路をなす内部経路と、ダイアフラムに周方向に沿って設けられ、内部経路を通じて液が導入されるチャンバと、チャンバに導入された液をガス流路に、チャンバの周方向の異なる位置からそれぞれ噴射する複数の噴射部とを有する。
【００１２】
本発明の遠心圧縮機において、噴射部は、インペラの吐出口の近傍に液を噴射することが好ましい。
【００１３】
本発明の遠心圧縮機において、内部経路は、チャンバまで直線状に延びていることが好ましい。
【００１４】
本発明の遠心圧縮機において、リターンベンドに位置する管は、液噴射用経路を通じてケーシングの内側に挿入され、液が供給される液供給管であり、液噴射装置は、液供給管をケーシングの外側で支持する支持部をさらに有することが好ましい。
【００１５】
本発明の遠心圧縮機において、支持部は、ケーシングの外周部から突出し、液供給管が挿入される支持管と、支持管に設けられた支持フランジと、を備え、支持フランジは、液供給管に設けられた液供給管フランジと固定されることが好ましい。
【００１６】
本発明の遠心圧縮機において、支持フランジと液供給管フランジとの間に、液供給管を支持管の内側へガイドするライナが配置されていることが好ましい。
【００１７】
本発明の遠心圧縮機においては、液供給管の外周部と、液供給管が通される部材の内壁との間が封止されていることが好ましい。
さらに、液供給管が内部経路に沿ってチャンバまで延びており、液供給管の先端部と、先端部を囲むチャンバの壁との間が封止されていることが好ましい。
【００１８】
本発明の遠心圧縮機は、ダイアフラムに設けられた凹部の開口を前方から覆ってチャンバを区画するカバーを備え、カバーと、カバーが締結されるダイアフラムとの少なくとも一方には、両者の締結面から窪んだ圧力逃がし溝が形成されていることが好ましい。
【００１９】
本発明の遠心圧縮機において、チャンバを区画するチャンバ部材には、噴射部が設けられたノズル部材が着脱可能に装着されることが好ましい。
【００２０】
本発明の遠心圧縮機は、水が流れる水供給系と、油が流れる油供給系と、液噴射用経路および内部経路を通りチャンバに導入される液を、水供給系からの水か、油供給系からの油のいずれかに切り替える弁を備えることを特徴とする。
【００２１】
本発明の遠心圧縮機において、液噴射装置は、同一段において液噴射用経路が位置している周方向の異なる複数の箇所のうち、少なくとも１箇所に設けられていることが好ましい。
【００２２】
また、本発明は、作動ガスを圧縮する多段の遠心圧縮機の改造方法であって、遠心圧縮機は、ケーシングと、回転軸および複数のインペラを有したロータと、インペラから吐出された作動ガスを次段のインペラに吸入させるリターン流路を含むガス流路を区画するダイアフラムと、を備え、ケーシングは、予め、作動ガスをリターン流路に流入させるリターンベンドに対応する位置でケーシングを貫通した液噴射用経路を有し、改造方法は、ダイアフラムにおいてリターンベンドに対応する位置に、液噴射用経路に供給された液が通る経路をなす内部経路を設けるステップと、内部経路を通じて導入される液をインペラの吐出口の近傍に周方向の異なる位置からそれぞれ噴射する複数の噴射部を有したチャンバを、ダイアフラムに周方向に沿って設けるステップと、内部経路およびチャンバが設けられたダイアフラムを、ケーシングに収容するステップと、ケーシングの外側から液噴射用経路および内部経路に、液が供給される液供給管を挿入するステップと、を含むことを特徴とする。
【００２３】
本発明の遠心圧縮機の改造方法において、ケーシングは、予め、液噴射用経路に挿入される液供給管をケーシングの外側で支持する支持部を有し、改造方法は、支持部に設けられた支持フランジと、液供給管に設けられた液供給管フランジとを固定するステップをさらに含むことが好ましい。
【００２４】
本発明の遠心圧縮機の改造方法において、液供給管をケーシングの内側に挿入するステップでは、支持フランジと液供給管フランジとの間に配置したライナにより液供給管をガイドしつつ支持部の内側へ挿入することが好ましい。
【００２５】
本発明の遠心圧縮機の改造方法において、ダイアフラムに設けられた凹部を前方から覆い、凹部との間にチャンバを区画するカバーと、カバーが締結されるダイアフラムとの少なくとも一方に、両者の締結面から窪んだ圧力逃がし溝を形成するステップをさらに含むことが好ましい。
【００２６】
本発明の遠心圧縮機の改造方法において、チャンバを区画するチャンバ部材に、噴射部が設けられた部材を着脱可能に装着することが好ましい。
【発明の効果】
【００２７】
本発明における液噴射装置は、ケーシングに既設の液噴射用経路を含んで構成されるため、遠心圧縮機の改造時に、ケーシングに対する孔あけ加工や溶接が必要ない。
したがって、現場に据え付けられているケーシングへの孔あけ加工や溶接を行うことなく、ケーシング内部の構造の改変のみで足りるため、既設の遠心圧縮機に液噴射装置を与えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の実施形態に係る遠心圧縮機を示す縦断面図である。
【図２】図１のII−II線矢視による断面模式図である。
【図３】図１の要部拡大図であり、ガス流路に液を噴射する液噴射装置を示している。
【図４】（ａ）は、図３の部分拡大図である。（ｂ）は、チャンバ部材に着脱可能に装着されるノズル部材を模式的に示す図である。
【図５】支持フランジと液供給管フランジとの間に配置されるライナについて説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
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。
図１に示す多段式の遠心圧縮機１は、種々のプラントにおいてプロセスガス（作動ガス）を圧送するために、回転軸１１に設けられた複数のインペラ１２を回転させてプロセスガスを圧縮する。
【００３０】
遠心圧縮機１は、ケーシング１０と、回転軸１１および複数のインペラ１２を有したロータ１３と、リターン流路Ｆ４を含むガス流路Ｆを形成するダイアフラム１４と、ガス流路Ｆに洗浄や冷却の目的で液を噴射する液噴射装置２０とを備えている。
【００３１】
ケーシング１０は、ロータ１３およびダイアフラム１４が収容される車室を区画している。ケーシング１０は、適宜な部材を組み合わせて構成されている。
本実施形態のケーシング１０は、上側の半割体１０Ａと下側の半割体１０Ｂとが水平な合わせ面で組み付けられて構成されているが、それに限らず、ケーシング１０が、筒状の本体と、本体の開口を塞ぐカバーとから構成されていてもよい。
ケーシング１０には、車室内にプロセスガスを吸い込む吸込部１０１と、各段のインペラ１２により圧縮される工程を経たプロセスガスを車室外へ排出する排出部１０２とが設けられている。
【００３２】
本明細書において、ケーシング１０の吸込部１０１側を「前」、排出部１０２側を「後」と定義するものとする。
【００３３】
回転軸１１は、水平に配置され、ケーシング１０から突出した両端部が軸受装置１５により支持されている。回転軸１１に接続された図示しない動力源により、回転軸１１および複数のインペラ１２を含めたロータ１３全体が軸周りに回転する。
【００３４】
インペラ１２は、複数のブレード１２１（羽根）を有しており、回転軸１１に近接した吸入口１２Ａからブレード１２１間に吸入されるプロセスガスを遠心力により圧縮して、回転軸１１から離れた吐出口１２Ｂ（隣り合うブレード１２１の外端の間）から吐出する。
複数のインペラ１２は、回転軸１１の軸方向に間隔をおいて配置されている。
【００３５】
ガス流路Ｆは、図３に示すように、インペラ１２のブレード１２１間のインペラ流路Ｆ１と、インペラ１２から吐出されたプロセスガスを減速させて圧力を増大させるディフューザ流路Ｆ２と、プロセスガスの流れをダイアフラム１４の外端１４Ａで回転軸１１に向けて転回させるリターンベンドＦ３と、リターンベンドＦ３から流入するプロセスガスを次段のインペラ１２に吸入させるリターン流路Ｆ４とを含んでいる。
リターンベンドＦ３は、ダイアフラム１４の外端１４Ａとケーシング１０の内周部との間に区画されている。リターンベンドＦ３は、リターンベーン１４１の外端の位置で軸線方向に引いた直線よりも径方向外側の領域に相当する。
【００３６】
ダイアフラム１４は、インペラ１２とケーシング１０に組み付けられることでガス流路Ｆを区画している。ダイアフラム１４は、図１に斜線で示すように、各段において、ディフューザ流路Ｆ２の後側の壁の位置から、次段のディフューザ流路Ｆ２の前側の壁の位置までの間でガス流路Ｆの形成に必要な範囲に亘り設けられている。ダイアフラム１４には、リターン流路Ｆ４に位置する複数のリターンベーン１４１が設けられることが好ましい。
なお、図１等においてダイアフラム１４に付されている斜線は、必ずしも、ダイアフラム１４の断面を意味していない。
【００３７】
本実施形態の各段のインペラ１２はいずれも、回転軸１１の一端側に吸入口１２Ａを向けて同じ向きで配置されており、各段のインペラの径も同じである。
但し、インペラ１２のレイアウトや径等は、本実施形態に限定されない。例えば、ケーシングの両端に吸込部があり、ケーシングの中央に吸込部がある場合は、中央よりも前側と後側とで前後対称にインペラ１２を配置することができる。
【００３８】
遠心圧縮機１の車室内では、圧縮に伴うプロセスガスの温度上昇により、ガス中の成分が反応して高分子化合物（ポリマー）が生成されたり、生成された高分子化合物が、ガス流路Ｆの壁やインペラ１２等に付着したりする場合がある。その場合の遠心圧縮機１の性能低下、振動発生等を避けるため、適時に、プロセスガスを冷却したり、高分子化合物が付着した流路壁等を洗浄したりする必要がある。そのため、液噴射装置２０によりガス流路Ｆに液を噴射している（インジェクション）。液噴射装置２０による液の噴射は、定期的に、または、遠心圧縮機１の性能を監視しつつ適時に、あるいは、遠心圧縮機１の運転中は常時、実施することができる。
高分子化合物の生成を抑える目的では、水が好適であり、水の気化に伴う潜熱によりプロセスガスの温度を低下させることができる。洗浄して高分子化合部を除去する目的では、油が好適であり、ガス流路Ｆの壁やインペラ１２等から油の作用により高分子化合物を分離させることができる。
【００３９】
本実施形態の遠心圧縮機１は、図１に示すように、各段に液噴射装置２０を備えている。
液噴射装置２０は、図２に示すように、遠心圧縮機１の上側において周方向の異なる２箇所にそれぞれ設けられている。液噴射装置２０は、リターンベンドＦ３への液噴射に用いるためにケーシング１０を貫通している液噴射用経路３１を含む液噴射用構造３０を利用して、液噴射用構造３０の位置に設けられている。
遠心圧縮機１の下側にも液噴射用構造３０が配置されている場合は、遠心圧縮機１の下側にも液噴射装置２０を設けることができる。
図２に一点鎖線で示す上側と下側との境界の位置に水平に、液噴射装置２０を設けることも可能である。
【００４０】
液噴射装置２０は、遠心圧縮機１の上側および下側の両方に設けられていても、上側および下側のいずれか一方に設けられていてもよい。
また、液噴射装置２０は、遠心圧縮機１の上側および下側に１箇所ずつ設けられていてもよいし、上側だけに１つあるいは下側だけに１つ、設けられていてもよい。
図２に示すように２つの液噴射用構造３０が設けられていたとしても、１つの液噴射用構造３０のみを液噴射装置２０に使用し、残りの液噴射用構造３０は必ずしも使用しなくてもよい。この場合に、残りの液噴射用構造３０をリターンベンドＦ３への液噴射に用いることもできるし、この液噴射用構造３０を部材で覆って閉塞してもよい。
【００４１】
液噴射装置２０が設置される位置の選定は、ケーシング１０の内外における部材と液噴射装置２０の部材との干渉や、液噴射装置２０の整備の容易さ等を考慮して適宜に定めることができる。
なお、液噴射装置２０が設置される段や周方向の位置、あるいは、各段の液噴射装置２０の数は、各段におけるプロセスガスの温度や高分子化合物の付着状況や高分子化合物の付着に起因する性能低下の状況等に基づいて、適宜に定めることができる。
【００４２】
遠心圧縮機１に備えられた液噴射装置２０がそれぞれ、ガス流路Ｆに水を噴射することもできるし、ガス流路Ｆに油を噴射することもできる。また、図２に示す同一段の２つの液噴射装置２０のうち、いずれか一方から水を噴射し、他方から油を噴射するようにすることもできる。
液の供給源から液噴射装置２０に所定の液を供給する供給系を適宜に構成することができる。図１には、水の供給源４１に接続された水の供給系４０と、油の供給源５１に接続された油供給系５０とを有した液供給系１００の一例が示されている。液供給系１００は、各液噴射装置２０に設けられた液供給管１０６にそれぞれ供給される液を、水供給系４０からの水か、油供給系５０からの油のいずれかに切り替える弁Ｖ１と、液を圧送するポンプ１０３とを備えている。液供給系１００において、ポンプ１０３が設けられる配管１０４および当該配管１０４から各段の液噴射装置２０へと分岐した配管１０５は、水供給系４０と油供給系５０とに共通の配管である。
弁Ｖ１は、図示しない制御装置からの制御信号に基づいて駆動される。弁Ｖ１に代えて、水供給系４０の流路を開閉する弁と、油供給系５０の流路を開閉する弁とを設けることもできる。
【００４３】
〔液噴射装置〕
以下、ガス流路Ｆに所定の液を噴射する液噴射装置２０の構成について説明する。
液噴射装置２０は、遠心圧縮機１のケーシング１０に予め設けられているリターンベンドＦ３への液噴射用構造３０を含んで構成されることを主要な特徴としている。
液噴射装置２０は、図１〜図３に示すように液噴射用経路３１および支持部３２からなる液噴射用構造３０と、ダイアフラム１４に設けられた内部経路２１と、ダイアフラム１４に周方向に沿って設けられたチャンバ２２と、チャンバ２２に連通した複数のノズル２３（噴射部）とを備えている。
【００４４】
この液噴射装置２０は、リターンベンドＦ３に対応した液噴射用構造３０を利用しつつ、リターンベンドＦ３からダイアフラム１４の内部経路２１を通じて液をチャンバ２２まで導き、チャンバ２２の周方向に分布したノズル２３から、インペラ１２の吐出口１２Ｂの近傍に液を噴射する。インペラ１２の吐出口１２Ｂの近傍に噴射された液によりプロセスガスが冷却されることで、高温の圧縮ガスが吐出されるインペラ１２の吐出口１２Ｂ近傍において高分子化合物の生成を抑え、インペラ１２や流路壁等への高分子化合物の付着も抑えることができる。
それに加え、インペラ１２から吐出されたプロセスガスの流れにより、ノズル２３から噴射された液がガス流路Ｆの周方向やリターンベンドＦ３、リターン流路Ｆ４側へも拡散されるため、広い範囲に亘り、液噴射による冷却や洗浄の効果を得ることができる。
【００４５】
（液噴射用構造）
液噴射用構造３０は、リターンベンドＦ３に対応する位置でケーシング１０を貫通した液噴射用経路３１と、液噴射用経路３１を通じてケーシング１０の内側に挿入される液供給管１０６をケーシング１０の外側で支持する支持部３２とを備えている。
液噴射用経路３１は、図２および図３に示すように、リターンベンドＦ３の位置でケーシング１０の径方向に沿ってケーシング１０を貫通している。
液噴射用構造３０は、少なくとも液噴射用経路３１を備えていれば足りる。
【００４６】
支持部３２は、図３に示すように、液供給管１０６が挿入される支持管３２１と、支持管３２１に設けられた支持フランジ３２２とを備えている。
支持管３２１は、ケーシング１０の外周部１０Ｃから図２に示すように径方向外側に突出している。支持管３２１の基端部３２１Ｂは、ケーシング１０の外周部１０Ｃに溶接等により固定されている。
支持管３２１には、ケーシング１０の外周部１０Ｃにおける液噴射用経路３１の開口と連続した円筒状の空間が内在している。
【００４７】
支持フランジ３２２は、支持管３２１の先端部に設けられている。液供給系１００（図１）を通じて液が供給される液供給管１０６は、支持フランジ３２２側から支持管３２１の内部空間３２１Ａに挿入され、内部空間３２１Ａと連続した液噴射用経路３１を通じてケーシング１０の内側へと挿入される。
支持フランジ３２２は、液供給管１０６に設けられているフランジ１０６Ａとボルト３２３により締結される。支持フランジ３２２とフランジ１０６Ａとの間は、ゴム系の弾性材料から形成されたガスケット３４が配置されることで封止されている。
【００４８】
余程特別なものを除いて、一般に、遠心圧縮機１は、リターンベンドＦ３への液噴射用経路３１と、液供給管１０６を支持する支持部３２とを備えた液噴射用構造３０を備えている。したがって、既設の遠心圧縮機へ液噴射装置２０を付与する改造によって、液噴射装置２０を備えた遠心圧縮機を実現する場合において、液噴射用構造３０は、改造前に予め、ケーシング１０に設置されている。
遠心圧縮機１の能力やプロセスガスの成分等によって、液噴射用構造３０の位置や数が異なるものの、適宜な液噴射用構造３０を選択して、液噴射装置２０を構成することができる。
【００４９】
（液供給管）
液供給管１０６は、ケーシング１０の外側から液噴射用構造３０を通じてケーシング１０の内側に挿入されている。液供給管１０６は、図２および図３に示すように、ケーシング１０とダイアフラム１４との間の空隙であるリターンベンドＦ３を通っている（図３の１０６Ｄ参照）。
【００５０】
以下、既設の液噴射用構造３０以外の構成要素について説明する。
（内部経路）
ダイアフラム１４に設けられる内部経路２１は、図２および図３に示すように、リターンベンドＦ３に対応する位置でダイアフラム１４の径方向に沿ってチャンバ２２まで延びている。内部経路２１は、ダイアフラム１４の外端１４Ａからチャンバ２２の位置までに亘り、直線状に延びていることが好ましい。
内部経路２１は、支持部３２の内部空間３２１Ａおよび液噴射用経路３１と同一直線上に位置している。ケーシング１０の外側から内部空間３２１Ａに挿入された液供給管１０６は、液噴射用経路３１と、リターンベンドＦ３とを介して内部経路２１へと挿入される。そして、液供給管１０６に供給される液が、チャンバ２２へと導入される。
内部経路２１は、液噴射用経路３１、およびリターンベンドに位置する液供給管１０６と共に液が通る経路をなしている。
【００５１】
（チャンバ）
チャンバ２２は、図２および図３に示すように、ダイアフラム１４の全周に亘り、ダイアフラム１４においてディフューザ流路Ｆ２とその下流のリターン流路Ｆ４との間の領域に設けられている。液供給管１０６を通じてチャンバ２２に押し込まれる液が、ノズル２３からインペラ１２の吐出口１２Ｂの近傍に噴射される。液噴射装置２０は、周方向に沿ったチャンバ２２を備えていることで、周方向の特定の箇所から液供給管１０６を通じて供給される液をチャンバ２２内で周方向に拡げ、周方向に分布した位置からノズル２３により噴射することができる。
【００５２】
本実施形態のケーシング１０は上側半割体１０Ａと下側半割体１０Ｂとに分割されているため、ダイアフラム１４およびチャンバ２２も、ケーシング１０と同様、図２に一点鎖線で示す位置で２つに分割されている。上側チャンバ２２Ａと下側チャンバ２２Ｂとは、互いに連通している。そのため、遠心圧縮機１の上側に設けられた液噴射装置２０により上側チャンバ２２Ａに導入された液が、下側チャンバ２２Ｂにも導入される。
液の噴射による冷却や洗浄効果を全周に亘り均一に得るために、ダイアフラム１４の全周に亘りチャンバ２２が設けられることが好ましい。但し、他の部材との干渉を避けるため、チャンバ２２を周方向の所定の範囲に限定して設けることも許容される。
【００５３】
チャンバ２２は、全周に亘り必ずしも連通している必要がない。例えば、チャンバ２２が周方向に４つに分割されていてもよい。互いに独立した４つのチャンバ空間にそれぞれ対応する液噴射装置２０を備えているとすると、各チャンバ空間に個別に液を導入可能である。そのため、例えば、それらのチャンバ空間に順次液を導入するといった制御が可能となる。一部のチャンバ空間に限定して液を導入することにより、液噴射処理中の性能低下を抑えつつ、洗浄や冷却の効果を得ることができる。
【００５４】
本実施形態のチャンバ２２（図２〜図４）は、周方向に沿った箱体２２１と、箱体２２１を前方から覆い、ダイアフラム１４に組み付けられるカバープレート２２２との内側に区画されている空間である。
箱体２２１は、インペラ１２の吐出口１２Ｂに近接した位置でダイアフラム１４に周方向に沿って環状に設けられた溝１４２に収容されている。
カバープレート２２２は、ディフューザ流路Ｆ２に臨むダイアフラム１４の前壁１４３と面一に配置され、箱体２２１（凹部）の開口を覆っている。
カバープレート２２２は、周方向の複数の箇所で、ボルト２２４によりダイアフラム１４に固定されている。箱体２２１よりも外周側と内周側とに配置されたボルト２２４により、カバープレート２２２がダイアフラム１４に締結されている。それによって、カバープレート２２２、箱体２２１、およびダイアフラム１４が相互に組み付けられている。
【００５５】
図４（ａ）に示すように、上述の液供給管１０６は、内部経路２１に沿ってチャンバ２２まで延びている。液供給管１０６の先端部１０６Ｂは、箱体２２１の外周側壁２２１Ａの貫通孔２２１Ｂに挿入されている。液供給管１０６の先端部１０６Ｂと、先端部１０６Ｂを囲む箱体２２１との間は、封止されている。
液供給管１０６の先端部１０６Ｂと箱体２２１との間は、先端部１０６Ｂおよび箱体２２１の金属表面同士が直接接触することで封止されていてもよいし、先端部１０６Ｂと箱体２２１との間に介在するシール用のゴムシールやコンパウンドを用いて封止されていてもよい。
ここで、仮に、液供給管１０６の外周部と、液供給管１０６が通されるダイアフラム１４の内部経路２１の内壁や箱体２２１の外周側壁２２１Ａの孔の内壁との間が封止されていないとすれば、チャンバ２２内からチャンバ２２外へと液が漏れた場合に、その液が内部経路２１の開口２１Ａ（図３）からリターンベンドＦ３に漏れ出たり、後述する圧力逃がし溝２２６からガス流路Ｆへと漏れ出たりすることとなる。こうしたチャンバ２２からの液漏れ経路を断ち、インペラ１２の吐出口１２Ｂ近傍へ液を十分な量で供給するため、液供給管１０６の外周部と、内部経路２１の内壁や外周側壁２２１Ａの孔の内壁との間が封止されることが好ましい。
本実施形態とは異なり、液供給管１０６の先端部１０６Ｂよりもダイアフラム１４の径方向外側で、液供給管１０６の外周部と内部経路２１の内壁との間が封止されている構成としても、内部経路２１の開口２１Ａからの液漏れを防ぐことができるので許容される。
本実施形態では、液供給管１０６が内部経路２１に沿ってチャンバ２２まで延びており、液供給管１０６の先端部１０６Ｂと、先端部１０６Ｂを囲む箱体２２１の外周側壁２２１Ａの孔の内壁との間が封止されている。そうすると、内部経路２１の開口２１Ａからの液漏れと、圧力逃がし溝２２６からの液漏れとの両方を防ぐことができるので、より好ましい。
【００５６】
チャンバ２２内からチャンバ２２外へ液が漏れたことを想定すると、内部経路２１と連通しているリターンベンドＦ３を流れるプロセスガスの圧力が箱体２２１の内側のチャンバ２２に作用することで、チャンバ２２の圧力が増大する可能性がある。その際の過大な圧力をチャンバ２２の外側（ガス流路Ｆ）に逃がすことができるように、ダイアフラム１４とカバープレート２２２との締結面２２５から窪んだ圧力逃がし溝２２６が形成されている。
圧力逃がし溝２２６は、カバープレート２２２の径方向に沿って形成されている。このカバープレート２２２の周方向に間隔をおいて複数の圧力逃がし溝２２６が形成されることが好ましい。この圧力逃がし溝２２６は、カバープレート２２２の内周側に位置する締結面２２５にも形成することができる。
【００５７】
チャンバ２２の圧力が増大しても、締結面２２５に位置する圧力逃がし溝２２６と、カバープレート２２２およびダイアフラム１４の間の隙間２２７とを通じてガス流路Ｆ（ディフューザ流路Ｆ２）へと圧力が開放されるので、ボルト２２４が引き抜かれたりチャンバ２２を区画する部材（カバープレート２２２および箱体２２１）が破壊したりすること等を防ぐことができる。
【００５８】
本実施形態の圧力逃がし溝２２６は、カバープレート２２２に形成されているがダイアフラム１４に形成されていてもよい。あるいは、カバープレート２２２およびダイアフラム１４の両方に圧力逃がし溝２２６が形成されていてもよい。
【００５９】
なお、チャンバ２２は、必ずしも箱体２２１を含んで構成されている必要はない。例えば、ダイアフラム１４に形成された溝１４２と、溝１４２の開口を覆い、ダイアフラム１４に組み付けられるカバープレート２２２とから同様のチャンバ２２を構成することができる。
【００６０】
（ノズル（噴射部））
カバープレート２２２に設けられたノズル２３は、チャンバ２２の加圧された液をインペラ１２の吐出口１２Ｂに噴射する。
ノズル２３は、図２に示すように、チャンバ２２の周方向に分布しており、各ノズル２３により、周方向の異なる位置からそれぞれ、インペラ１２の吐出口１２Ｂ近傍に液が噴射される。各ノズル２３から噴射された液は、インペラ１２から吐出されたプロセスガスの流れにより搬送されて拡散される。
本実施形態のノズル２３は、細孔２３Ａを通じてチャンバ２２から流入した液を複数の噴射口２３Ｂから噴射する。ノズル２３が液を整流する図示しない整流部を備えていてもよい。
チャンバ２２の液を液滴として噴射することができる限りにおいて、カバープレート２２２を板厚方向に貫通した噴射孔をノズル２３に代えて採用することもできる。
【００６１】
図４（ｂ）は、チャンバ２２を区画するカバープレート２２２にねじ２４１により着脱可能に装着されるノズル部材２４を示している。
ノズル部材２４の外周部に設けられたねじ２４１が、カバープレート２２２のねじ穴２５の雌ねじ２５１と係合することで、ノズル部材２４がカバープレート２２２に固定される。
ノズル部材２４には、噴射部としての噴射孔２４Ａが貫通して形成されている。ノズル部材２４がカバープレート２２２に装着された状態において、チャンバ２２の液が細孔２３Ａを通じて噴射孔２４Ａに入り、噴射孔２４Ａからインペラ１２の吐出口１２Ｂの近傍に噴射される。
ノズル部材２４の噴射孔２４Ａの径によって、液滴の径、液滴の噴射範囲、噴射範囲からの拡散状況等が変わる。そのため、噴射孔２４Ａの径の異なるノズル部材２４への交換により、カバープレート２２２の細孔２３Ａの径は変更しないで、最適な径の噴射孔２４Ａから液を噴射することができる。例えば、細孔２３Ａに適切な範囲内で最大の径を与え、その径よりも小さい孔径であって径の異なる噴射孔２４Ａを有した複数のノズル部材２４を用意しておくとよい。
その他、噴射孔２４Ａの開口形状が異なるノズル部材２４や、整流部等を内蔵したノズル部材２４に交換することも可能である。
【００６２】
以上で説明した液噴射装置２０を備えた遠心圧縮機１は、既設の遠心圧縮機に適用することができる。
以下、既設の遠心圧縮機を、液噴射装置２０を備えた遠心圧縮機１に改造する方法について説明する。かかる改造は、ケーシング１０がプラント等の現場に設置されたまま、ケーシング１０は改変しないで、ケーシング１０内部のダイアフラム１４の改変のみで足りる。そうであるからこそ、液噴射装置２０の既設の遠心圧縮機への適用が可能である。
仮に、既設機への液噴射装置２０の適用に際し、ケーシング１０に対する孔あけ加工や溶接が必要となる場合は、現場における孔精度や真直度の確保等が課題となるため、既設機への液噴射装置２０の適用は実現困難である。
しかし、液噴射装置２０は、上述したように、改造時には既に存在する、ケーシング１０に既設の液噴射用構造３０を利用するため、改造時には、ケーシング１０に対する孔あけ加工や溶接が必要ない。
【００６３】
既設の遠心圧縮機を改造する本実施形態の改造方法は、例えば、以下の手順により行われる。
下記の（１）および（２）のステップは、現場に据え付けられたケーシング１０から取り出されたダイアフラム１４に対して、十分な品質管理の下、行われる。
（１）ダイアフラム１４においてリターンベンドＦ３に対応する位置に、液噴射用経路３１に供給される液が通る経路をなす内部経路２１を孔あけ加工により設ける（内部経路形成ステップ）。内部経路２１の全体が直線状に形成されているため、一度の孔あけ加工により容易に内部経路２１を形成することができる。
【００６４】
（２）次に、ダイアフラム１４に周方向に沿ってチャンバ２２を設ける（チャンバ設置ステップ）。具体的には、ダイアフラム１４に溝１４２を形成し、溝１４２に箱体２２１を配置する。そして、複数のノズル２３が装着されたカバープレート２２２をダイアフラム１４に締結する。噴射部としてノズル部材２４を用いる場合は、適切な径の噴射孔２４Ａを有したノズル部材２４をカバープレート２２２のねじ穴２５に装着する。
なお、既設機が既にチャンバ２２と同様の構造を有している場合は、既存の構造を利用可能である。
【００６５】
チャンバ２２の設置にあたり、カバープレート２２２に圧力逃がし溝２２６を形成することが好ましい。
【００６６】
（３）内部経路２１およびチャンバ２２が設けられたダイアフラム１４を現場に搬入し、ケーシング１０に収容する（ダイアフラム収容ステップ）。
（４）ケーシング１０の外側から、支持部３２の内部空間３２１Ａと、液噴射用経路３１と、リターンベンドＦ３と、内部経路２１とに、液供給管１０６を挿入する（液供給管挿入ステップ）。
このとき、図５に示すように、既設の支持フランジ３２２が一点鎖線で示す水平方向に対して変形しており、支持管３２１に対して直角の姿勢から傾いている場合がある。そうした場合には、支持フランジ３２２の傾きに対応した傾斜ライナ３３を用いることが好ましい。傾斜ライナ３３は、直径方向の一方側と他方側とで厚みが異なる。この傾斜ライナ３３を、支持フランジ３２２上に配置されたガスケット３４の上に適切な向きで配置すると、傾斜ライナ３３により液供給管１０６を支持部３２の内部空間３２１Ａへガイドしつつ、ケーシング１０の内側へ挿入することができる。
【００６７】
（５）液供給管１０６をチャンバ２２まで挿入したならば、フランジ１０６Ａと支持フランジ３２２とをボルト３２３により固定する（液供給管固定ステップ）。
【００６８】
液噴射装置２０を備えた遠心圧縮機１を新規に製造する際は、十分な品質管理の下、孔あけ加工や溶接を行えるので、液噴射用経路３１の孔精度や支持部３２の真直度等を十分に確保しつつ液噴射装置２０を構成し、プラント等の現場に向けて遠心圧縮機１を出荷することが可能である。
【００６９】
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。
【符号の説明】
【００７０】
１        遠心圧縮機
１０      ケーシング
１０Ａ    上側半割体
１０Ｂ    下側半割体
１０Ｃ    外周部
１１      回転軸
１２      インペラ
１２Ａ    吸入口
１２Ｂ    吐出口
１３      ロータ
１４      ダイアフラム
１４Ａ    外端
１５      軸受装置
２０      液噴射装置
２１      内部経路
２１Ａ    開口
２２      チャンバ
２２Ａ    上側チャンバ
２２Ｂ    下側チャンバ
２３      ノズル
２３Ａ    細孔
２３Ｂ    噴射口
２４      ノズル部材
２４Ａ    噴射孔
２５      ねじ穴
２５１    雌ねじ
３０      液噴射用構造
３１      液噴射用経路
３２      支持部
３３      傾斜ライナ（ライナ）
３４      ガスケット
４０      水供給系
４１      水供給源
５０      油供給系
５１      油供給源
１００    液供給系
１０１    吸込部
１０２    排出部
１０３    ポンプ
１０４，１０５      配管
１０６      液供給管
１０６Ａ  フランジ（液供給管フランジ）
１０６Ｂ  先端部
１２１    ブレード
１４１    リターンベーン
１４２    溝
１４３    前壁
２２１    箱体
２２１Ａ  外周側壁
２２１Ｂ  貫通孔
２２２    カバープレート（チャンバ部材）
２２４    ボルト
２２５    締結面
２２６    圧力逃がし溝
２２７    隙間
３２１    支持管
３２１Ａ  内部空間
３２１Ｂ  基端部
３２２    支持フランジ
３２３    ボルト
Ｆ        ガス流路
Ｆ１      インペラ流路
Ｆ２      ディフューザ流路
Ｆ３      リターンベンド
Ｆ４      リターン流路
Ｖ１      弁
【図１】
2019116854.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2019116854.tif 000007