(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力軸と、この入力軸の回転がギヤを介して伝達される少なくとも１本のピニオン軸とを有するギヤケースの一方の側面に前記ピニオン軸で駆動される第１段圧縮機を備え、かつ他方の側面に前記ピニオン軸で駆動される第２段圧縮機を備えると共に、これら第１段圧縮機と第２段圧縮機とから吐出されるガスを冷却するガスクーラを備えたターボ圧縮機において、前記ギヤケースのギヤの下方にあたる該ギヤケースの部分に潤滑油タンクを形成し、前記第１段圧縮機と第２段圧縮機との下方で、かつ前記ギヤケースの両側面に前記ガスクーラを配設したことを特徴とするターボ圧縮機。
【請求項２】
入力軸と、この入力軸の回転がギヤを介して伝達される少なくとも１本のピニオン軸とを有するギヤケースの一方の側面に前記ピニオン軸で駆動される第１段圧縮機を備え、かつ他方の側面に前記ピニオン軸で駆動される第２段圧縮機を備えると共に、これら第１段圧縮機と第２段圧縮機とから吐出されるガスを冷却するガスクーラを備えたターボ圧縮機において、前記ギヤケースのギヤの下方にあたる該ギヤケースの部分に潤滑油タンクを形成し、前記ガスクーラを挿脱可能に収容する第１冷却室を前記第１段圧縮機の下方で、かつ前記ギヤケースの一方の側面に設け、前記ガスクーラを挿脱可能に収容する第２冷却室を前記第２段圧縮機の下方で、かつ前記ギヤケースの他方の側面に設けたことを特徴とするターボ圧縮機。
【請求項３】
前記第１段圧縮機、第２段圧縮機の渦巻きケーシングを、アウターケーシングと、このアウターケーシングに気密可能に嵌着され、外周部に渦巻溝を有するインナーケーシングとから構成し、前記第１冷却室および第２冷却室と、前記アウターケーシングと、このアウターケーシングから前記第１冷却室、第２冷却室に連通する圧縮ガス流通路とを、前記ギヤケースと一体的に鋳造したことを特徴とする請求項２に記載のターボ圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、工場の動力源やプロセス用として用いられるターボ圧縮機の改善に関し、特に、ガスクーラのメインテナンスが容易で、しかも動力損失を少なくすることを可能ならしめるようにしたターボ圧縮機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
周知のとおり、第1段圧縮機で圧縮した流体を第２段圧縮機でさらに圧縮した後に排出する２段式のターボ圧縮機がある。このようなターボ圧縮機としては、例えば、その主要部切欠き斜視図の図５に示すもの(従来例１)、特開平８−９３６８５号公報に開示されてなるもの(従来例２)が公知である。以下、これら従来例に係るターボ圧縮機の概要を説明する。
【０００３】
上記従来例１に係るターボ圧縮機は、図５に示すように、図示しない駆動モータで回転される入力軸を備えており、これには、ギヤ５１が嵌着されている。
そして、このギヤ５１によって第１段圧縮機５２、および第２段圧縮機５３を駆動する２本(図では１本だけが示されている)のピニオン軸５４が回転されるようになっている。前記第１段圧縮機５２と第２段圧縮機５３とは何れも駆動モータの反対側に配設されており、前記ピニオン軸５４はインタークーラ、アフタークーラ等のガスクーラ５５の長手方向と直交する向きになっている。前記第１段圧縮機５２、および第２段圧縮機５３とガスクーラ５５とは切り離し得る構造になっており、前記第１段圧縮機５２、および第２段圧縮機５３の渦巻きケーシングは鋳物製であり、またガスクーラ５５は製缶製である。
【０００４】
上記従来例２に係るターボ圧縮機は、その平面図の図６と、その正面図の図７と、加圧される空気の流れを示す図の図８とに示すように構成されている。
即ち、駆動モータ６１の出力軸６２に歯車装置６３を介して回転軸６４が平行に配置されると共に、この回転軸６４の両端に第１段圧縮機６５と第２段圧縮機６６とが連結されている。また、前記駆動モータ６１側に第１段圧縮機６５が配置されると共に、その反対側に第２段圧縮機６６が配置されており、駆動モータ６１の側方に第１段圧縮機６５の吸入管６７および吸入フィルタ６８が平行に配置されている。
【０００５】
前記第１段圧縮機６５、第２段圧縮機６６および歯車装置６３の下方には、図８に示すように、内部が隔壁７３により２つの冷却室７４，７５（インタークーラ７１側とアフタークーラ７２側）に仕切られた略直方体の箱体７６がギヤケース６９と一体的に鋳造されている。また、この箱体７６の一端側に設けられているオイル貯留室（潤滑油タンク）７０も箱体７６と一体的に鋳造されている。
一方の冷却室７４には第１段圧縮機６５から吐出された空気を冷却して第２段圧縮機６６へ導くインタークーラ７１用の熱交換器７７が、他方の冷却室７５には第２段圧縮機６６から吐出された空気を冷却して排気するアフタークーラ７２用の熱交換器７８がそれぞれ設けられている。これら熱交換器７７，７８は、各冷却室７４，７５の長手方向に沿って細長く形成され、冷却室７４，７５内の中央部に配置されて冷却室７４，７５内をそれぞれ入口室７９と出口室８０とに分けている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来例１に係るターボ圧縮機では、ガスクーラが製缶製であって、個別に取付けるように構成されている。ガスクーラが製缶製で精度が悪いため、圧縮機との取り合いのずれが大きく、段間配管の現物合わせによる修正が必要であり、組立てコストに関して不利になる。また、ガスクーラが溶接熱による影響で経年変化し、数年後にメインテナンスのためにガスクーラを取外したときに、再取付けすることができなくなる恐れがある。
【０００７】
従来例２に係るターボ圧縮機では、ガスクーラ（インタークーラ、およびアフタークーラ）は、片側がオイル貯留室で閉じられている。従って、ガスクーラの洗浄等のメインテナンス時に冷却水配管を取外さなければならないから、メインテナンスに長時間を要するだけでなく、メインテナンスコストが嵩むという問題がある。また、ギヤケースの下にガスクーラが配置されていて、ギヤにギヤケースの底が接近しているため、底から跳ね返った潤滑油がギヤに当たって再加速され、動力損失が大きくなるという問題がある。
【０００８】
さらに、この従来例２に係るターボ圧縮機では、潤滑油を離れたオイル貯留タンクに戻す構成であるから潤滑油の排出性が悪く、ギヤケース内に潤滑油が溜まり易い構成になっている。ギヤケース内に潤滑油が溜まると動力損失が大きくなる。ギヤケース内にさらに多量の潤滑油が溜まると、ギヤにより潤滑油が掻き回されてギヤケース内の温度が上昇し、温度上昇に伴う圧力の上昇によってシール部から潤滑油が漏出するという問題が生じる恐れがある。
【０００９】
従って、本発明の目的とするところは、ガスクーラのメインテナンスが容易であって、しかも動力損失を少なくすることを可能ならしめるターボ圧縮機を提供するにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであって、従って上記課題を解決するために、本発明の請求項１に係るターボ圧縮機が採用した手段は、入力軸と、この入力軸の回転がギヤを介して伝達される少なくとも１本のピニオン軸とを有するギヤケースの一方の側面に前記ピニオン軸で駆動される第１段圧縮機を備え、かつ他方の側面に前記ピニオン軸で駆動される第２段圧縮機を備えると共に、これら第１段圧縮機と第２段圧縮機とから吐出されるガスを冷却するガスクーラを備えたターボ圧縮機において、前記ギヤケースのギヤの下方にあたる該ギヤケースの部分に潤滑油タンクを形成し、前記第１段圧縮機と第２段圧縮機との下方で、かつ前記ギヤケースの両側面に前記ガスクーラを配設したことを特徴とする。
【００１１】
本発明の請求項２に係るターボ圧縮機が採用した手段は、入力軸と、この入力軸の回転がギヤを介して伝達される少なくとも１本のピニオン軸とを有するギヤケースの一方の側面に前記ピニオン軸で駆動される第１段圧縮機を備え、かつ他方の側面に前記ピニオン軸で駆動される第２段圧縮機を備えると共に、これら第１段圧縮機と第２段圧縮機とから吐出されるガスを冷却するガスクーラを備えたターボ圧縮機において、前記ギヤケースのギヤの下方にあたる該ギヤケースの部分に潤滑油タンクを形成し、前記ガスクーラを挿脱可能に収容する第１冷却室を前記第１段圧縮機の下方で、かつ前記ギヤケースの一方の側面に設け、前記ガスクーラを挿脱可能に収容する第２冷却室を前記第２段圧縮機の下方で、かつ前記ギヤケースの他方の側面に設けたことを特徴とする。
【００１２】
本発明の請求項３に係るターボ圧縮機が採用した手段は、請求項２に記載のターボ圧縮機において、前記第１段圧縮機、第２段圧縮機の渦巻きケーシングを、アウターケーシングと、このアウターケーシングに気密可能に嵌着され、外周部に渦巻溝を有するインナーケーシングとから構成し、前記第１冷却室および第２冷却室と、前記アウターケーシングと、このアウターケーシングから前記第１冷却室、第２冷却室に連通する圧縮ガス流通路とを、前記ギヤケースと一体的に鋳造したことを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態に係るターボ圧縮機を、添付図面を参照しながら説明する。図１はターボ圧縮機の正面断面図、図２は図１のＡ−Ａ線断面図、図３は図１のＢ−Ｂ線断面図、図４は図３のＣ−Ｃ線断面図である。
【００１４】
本実施の形態に係るターボ圧縮機は、内部にギヤ３が配設されてなるギヤケース１を備えている。ギヤ３は、ギヤケース１に軸受を介して支持され、図示しない駆動モータの出力軸によりカップリングを介して回転される入力軸２に嵌着されている。つまり、ギヤ３は前記駆動モータによって回転されるように構成されている。また、ギヤケース１には、入力軸２と平行にピニオン軸４が軸受を介して支持されており、このピニオン軸４のピニオン４ａの歯にはギヤ３の歯が噛合している。ピニオン軸４のギヤケース１からの突出端の一方は第１段圧縮機５の第１段インペラ５ａに連結され、同じくギヤケース１からの突出端の他方は第２段圧縮機６の第２段インペラ６ａに連結されている。なお、前記ピニオン４ａと前記ギヤ３との噛合部に先端が向けられてなるものは、これらピニオン４ａとギヤ３とに潤滑油を供給する潤滑油噴射ノズル８である。
【００１５】
前記ギヤケース１内の前記ギヤ３の下方には、ギヤ３、ピニオン軸４のピニオン４ａ、および入力軸２、ピニオン軸４を支持する各軸受を潤滑する潤滑油を貯留するための潤滑油タンク７が形成されている。この潤滑油タンク７の底とギヤ３との間の距離は、この潤滑油タンク７内に溜まっている所定量の潤滑油の油面に油滴が滴下し跳ね返っても、跳ね返った油滴がギヤ３の位置に到達しないように配慮されている。
【００１６】
また、ギヤケース１内には、ギヤ３に連れ回りしている潤滑油を受取り、受取った潤滑油を潤滑油タンク７内に滴下させる連れ回り油受け部材１ａが、このギヤケース１の内壁に横架された状態に配設されている。この連れ回り油受け部材１ａの配設位置は、ギヤケース１のギヤ３のピニオン軸４の反対側である。
そして、このギヤケース１のピニオン軸４と直交する側の両側面には、後述する構成になる第１ガス冷却部１０と、第２ガス冷却部２０とが設けられている。
これら第１ガス冷却部１０と第２ガス冷却部２０とは、何れもギヤケース１と一体的に鋳造されている。
【００１７】
前記第１ガス冷却部１０は、ギヤケース１のピニオン軸４と直交する一方側の側面(図３における右側の側面である)に沿う細長い形状の第１冷却室１１を備えている。この第１冷却室１１は、内部に水平なシール座１１ｂ，１１ｂが設けられてなる筒状のハウジング１１ａと、このハウジング１１ａの一方の開口側にボルト締結されてなる開口付カバー１１ｃとから構成されている。そして、第１段圧縮機５の渦巻きケーシングのアウターケーシング１２を備えると共に、第１段圧縮機５により１段圧縮された空気を第１冷却室１１に流入させる１段圧縮空気流通路(圧縮ガス流通路)１３を備えている。
【００１８】
前記第２ガス冷却部２０は、ギヤケース１のピニオン軸４と直交する他方側の側面(図３における左側の側面である)に沿う細長い形状の第２冷却室２１を備えている。この第２冷却室２１は、内部に水平なシール座２１ｂ，２１ｂが設けられてなる筒状のハウジング２１ａと、このハウジング２１ａの一方の開口側にボルト締結されてなる開口付カバーとから構成されている。そして、第２段圧縮機６の渦巻きケーシングのアウターケーシング２２を備えると共に、第２段圧縮機６により２段圧縮された空気を第２冷却室２１に流入させる２段圧縮空気流通路(圧縮ガス流通路)２３を備えている。
【００１９】
以上の構成に係る説明から良く理解されるように、このターボ圧縮機では、第１段圧縮機５の渦巻きケーシングはアウターケーシング１２と、外周部に渦巻き溝を有し、このアウターケーシング１２の内部に気密可能に組込まれてなるインナーケーシング５ｂとから構成されている。また、第２段圧縮機６の渦巻きケーシングはアウターケーシング２２と、外周部に渦巻き溝を有し、このアウターケーシング２２の内部に気密可能に組込まれてなるインナーケーシング６ｂとから構成されている。なお、前記第１冷却室１１と第２段圧縮機６の空気吸入口６ｃとを連通させる空気連通路は図示省略してある。
【００２０】
前記第１冷却室１１の内部に設けられてなるシール座１１ｂ，１１ｂにインタークーラ（ガスクーラ）１４が、この第１冷却室１１の上部空間と下部空間とを気密可能に隔てるように配設されている。つまり、１段圧縮されて第１段圧縮機５から第１冷却室１１の上部空間に流入した空気が、インタークーラ１４を通過して下部空間に流入するように構成されている。また、前記第２冷却室２１の内部に設けられてなるシール座２１ｂ、２１ｂにアフタークーラ（ガスクーラ）２４が、この第２冷却室２１の上部空間と下部空間とを気密可能に隔てるように配設されている。つまり、上記と同様に、２段圧縮されて第２段圧縮機６から第２冷却室２１の上部空間に流入した空気が、アフタークーラ２４を通過して下部空間に流入するように構成されている。
【００２１】
以下、本実施の形態に係るターボ圧縮機のインタークーラ１４とアフタークーラ２４との構成を詳細に説明する。但し、ガスクーラであるインタークーラ１４とアフタークーラ２４とは、図３から良く理解されるように、配設位置が相違するものの、その構成は全く同構成であるから、図４を参照しながらインタークーラの構成を説明する。
【００２２】
先ず、本実施の形態に係るターボ圧縮機のインタークーラ１４は、シール座１１ｂ，１１ｂに押圧される状態に、前記第１冷却室１１のハウジング１１ａ内に収容されるクーラ本体１５を備えている。このクーラ本体１５の長手方向の一端側は、ハウジング１１ａの一端側にボルト締結される管固定板１６に固着されている。そして、この管固定板１６のクーラ本体１５の反対側には、冷却水の流れ方向を１８０°変えて冷却水出口に流すための管固定板カバー１７がボルト締結されている。
【００２３】
また、このクーラ本体１５の他端側に、前記開口付カバー１１ｃの開口に嵌込まれ、外周に周設されてなるシールリング溝にＯ−リング１８ａが嵌着されてなる可動カバー１８が固着されている。そして、可動カバー１８のクーラ本体１５の反対側にウォータジャケット１９がボルト締結されている。クーラ本体１５に可動カバー１８を設けることにより、例えばハウジング１１ａとクーラ本体１５との熱変形量に相違が生じても、可動カバー１８の移動により熱変形量差を吸収することができる。
【００２４】
つまり、上記のような構成にすることにより、クーラ本体１５の熱応力発生に起因する割れ、漏れ等のトラブルの発生を防止することができるという効果が得られる。なお、この実施の形態の場合には、ウォータジャケット１９は可動カバー１８にボルト締結されているが、このウォータジャケット１９と開口付カバー１１ｃとは一体構成であっても良い。
【００２５】
インタークーラ１４を上記のような構成にしたのは、下記の理由によるものである。即ち、ウォータジャケット１９を可動カバー１８に締結しているボルトと、管固定板１６をハウジング１１ａに締結しているボルトとを着脱するだけで、インタークーラ１４をハウジング１１ａから引き出し、かつ組込むことができるからである。なお、ウォータジャケット１９と開口付カバー１１ｃとを一体構成にした場合には、管固定板１６をハウジング１１ａに締結しているボルトとを着脱するだけで、インタークーラ１４をハウジング１１ａから引き出し、かつ組込むことができ、ウォータジャケット１９を取外す必要がない。
【００２６】
本実施の形態に係るターボ圧縮機では、上記のとおり、インタークーラ１４を収容する第１冷却室１１やアフタークーラ２４を収容する第２冷却室２１は、共にギヤケース１と一体的に鋳造されている。従って、従来例１に係るターボ圧縮機のように製缶製でないから、圧縮機との取り合いのずれがなく、段間配管の現物合わせ等による修正が不必要であり、組立てコストに関して有利になる。
また、インタークーラ１４を収容する第１冷却室１１やアフタークーラ２４を収容する第２冷却室２１が経年変化するようなことがないから、メインテナンスのために取外したインタークーラ１４やアフタークーラ２４を、第１冷却室１１や第２冷却室２１に容易に再取付けすることができる。
【００２７】
本実施の形態に係るターボ圧縮機によれば、固定管板１６をハウジング１１ａから取外す(図４における左向きの矢印方向)だけで第１冷却室１１からインタークーラ１４を、また第２冷却室２１からアフタークーラ２４を引き出すことができる。従って、従来例２のように、インタークーラ１４やアフタークーラ２４の洗浄等のメインテナンス時に冷却水配管を取外す必要がないから、メインテナンスを短時間のうちに終了することができ、メインテナンスコストを低減することができる。さらに、ギヤケース１の横にインタークーラ１４やアフタークーラ２４が配置されていて、ギヤ３とギヤケース１の底との間の距離を大きくすることができる。従って、ギヤケース１の底から跳ね返った潤滑油がギヤ３に当たるようなことがないから、動力損失を少なくすることができる。
【００２８】
さらに、本実施の形態に係るターボ圧縮機によれば、上記のとおり、ギヤケース１のギヤ３の下方に潤滑油タンク７が設けられていて、ギヤ３とギヤケース１の底との間の距離を大きくすることができる。従って、従来例２に係るターボ圧縮機のように、潤滑油に起因して動力損失が大きくなるようなことがない。
また、ギヤ３により潤滑油が掻き回されるようなことがなく、潤滑油に起因してギヤケース１内の温度が上昇するようなことがないから、圧力の上昇によってシール部から潤滑油が漏出するような恐れもない。
【００２９】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明の請求項１乃至２に係るターボ圧縮機によれば、ガスクーラを収容する第１冷却室や第２冷却室は、ギヤケースと一体鋳造されていて、従来例１に係るターボ圧縮機のように製缶製でないから、圧縮機との取り合いのずれがなく、段間配管の現物合わせによる修正が不必要であり、組立てコストに関して有利になる。また、ガスクーラを収容する第１冷却室や第２冷却室が経年変化するようなことがないから、メインテナンスのために取外したガスクーラを、第１冷却室や第２冷却室に容易に再取付けすることができる。
【００３０】
また、第１冷却室１１や第２冷却室２１はガスクーラを挿脱可能に収容する構成であるから、これら第１冷却室１１や第２冷却室２１からガスクーラを容易に引き出すことができる。従って、従来例２に係るターボ圧縮機のように、ガスクーラの洗浄等のメインテナンス時に冷却水配管を取外す必要がないから、メインテナンスを短時間のうちに終了することができ、メインテナンスコストを低減することができる。さらに、ギヤケースの横にガスクーラが配置されていて、ギヤとギヤケースの底との間の距離を大きくすることができる。従って、従来例２に係るターボ圧縮機のように、ギヤケースの底から跳ね返った潤滑油がギヤに当たるようなことがないから、動力損失を少なくすることができる。
【００３１】
また、上記のとおり、ギヤケースのギヤの下方にあたる該ギヤケースの部分に潤滑油タンクが設けられていて、ギヤとギヤケースの底との間の距離を大きくすることができる。
従って、従来例２に係るターボ圧縮機のように、潤滑油に起因して動力損失が大きくなるようなことがない。また、従来例２に係るターボ圧縮機のように、ギヤにより潤滑油が掻き回されるようなことがなく、潤滑油に起因してギヤケース内の温度が上昇するようなことがないから、圧力の上昇によってシール部から潤滑油が漏出するような恐れもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係るターボ圧縮機の正面断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】図１のＢ−Ｂ線断面図である。
【図４】図３のＣ−Ｃ線断面図である。
【図５】従来例１に係るターボ圧縮機の主要部切欠き斜視図である。
【図６】従来例２に係るターボ圧縮機の平面図である。
【図７】従来例２に係るターボ圧縮機の正面図である。
【図８】従来例２に係り、加圧される空気の流れを示す図である。
【符号の説明】
１…ギヤケース、１ａ…連れ回り油受け部材
２…入力軸
３…ギヤ
４…ピニオン軸、４ａ…ピニオン
５…第１段圧縮機、５ａ…第１段インペラ、５ｂ…インナーケーシング
６…第２段圧縮機、６ａ…第２段インペラ、６ｂ…インナーケーシング、６ｃ…空気吸入口
７…潤滑油タンク
８…潤滑油噴射ノズル
１０…第１ガス冷却部
１１…第１冷却室、１１ａ…ハウジング、１１ｂ…シール座、１１ｃ…開口付カバー
１２…アウターケーシング
１３…１段圧縮空気流通路
１４…インタークーラ
１５…クーラ本体
１６…管固定板
１７…管固定板カバー
１８…可動カバー、１８ａ…Ｏ−リング
１９…ウォータジャケット
２０…第２ガス冷却部
２１…第２冷却室、２１ａ…ハウジング、２１ｂ…シール座
２２…アウターケーシング
２３…２段圧縮空気流通路
２４…アフタークーラ
【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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