(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動モータの出力軸に接続され第１の歯車手段を有する回転軸（１５ｓ）と、この回転軸に平行に配置され前記歯車手段と噛み合う第２および第３の歯車手段を有する第１および第２の回転軸とを有し、第１の回転軸の反モータ側にアルミニウム合金製の第１段羽根車を、モータ側に第２段羽根車を取付け、第２の回転軸の反モータ側に第３段羽根車を取付け、作動ガスを第１段羽根車から第２段羽根車、次いで第３段羽根車へと導く３段形のターボ圧縮機において、前記第１段羽根車で圧縮された作動ガスを冷却する第１のクーラと、前記第２の羽根車で圧縮された作動ガスを冷却する第2のクーラと、前記第３の羽根車で圧縮された作動ガスを冷却する第３のクーラと、この第１ないし第３のクーラを収容するとともに前記第１段ないし第３段の羽根車を収容する一体ケーシングとを備え、この一体ケーシングに前記第１段ないし第３段羽根車で圧縮された作動ガスを前記第１ないし第３のクーラに直接導く流路を形成し、この第１ないし第３のクーラは、この一体ケーシングに区画された各冷却室に収容されて前記回転軸（１５ｓ）と略直角方向に順に並べられたコルゲートフィン型のクーラであって、前記第１段ないし第３段羽根車の下方に配置されており、前記一体ケーシングは前記第１段ないし第３段羽根車と、前記回転軸（１５ｓ）、第１および第２の回転軸とを収容しており、前記各クーラにおける流れは、前記各冷却室内のクーラの一方の側面部から流入し他方の側面部から流出する横方向の流れであることを特徴とするターボ圧縮機。
【請求項２】
前記第１の回転軸にスラストカラーを装着し、前記ケーシングに軸受とステージラビリンスと油切ラビリンスとを設け、スラストカラーの外径よりも、軸受のハウジングの外径とステージラビリンスのインロー径と油切ラビリンスのインロー径を大きくし、前記第１の回転軸を前記一体ケーシングに保持したまま第１段羽根車は取り外し可能であり、さらに第１の回転軸に第２段羽根車を取付けたまま第１の回転軸を前記一体ケーシングから取り外し可能にしたことを特徴とする請求項１に記載のターボ圧縮機。
【請求項３】
前記各クーラは、冷却流体と被冷却流体とが流れる層を交互に積層したものであり、各層を流れる冷却流体と被冷却流体の流れ方向は略直交しており、積層方向の端部の層は冷却流体が流れる層であることを特徴とする請求項２に記載のターボ圧縮機。
【請求項４】
前記冷却流体と被冷却流体の流れ方向をほぼ水平方向にし、冷却室を形成する前記一体ケーシングの各クーラに対向する面にシールゴムを保持する溝を設け、前記各クーラの上面または下面と前記一体ケーシングとの間をシールゴムでシールすることを特徴とする請求項３に記載のターボ圧縮機。
【請求項５】
前記一体ケーシングを鋳物で形成したことを特徴とする請求項２に記載のターボ圧縮機。
【請求項６】
モータ軸に接続された回転軸（１５ｓ）と、第１段羽根車と第２段羽根車を両端部に取付けた第１の回転軸と、第３段羽根車を一方端に取付けた第２の回転軸とを平行に配置し作動ガスを第１段羽根車から第２段羽根車、次いで第３段羽根車へと導く３段形のターボ圧縮機において、前記各段の羽根車及び各回転軸を収容する一体ケーシングを有し、この一体ケーシングの各段の羽根車部において第１、第２の回転軸の軸方向に円形のフランジ開口部を有し、該開口部から各段の羽根車を取り外し可能にし、前記各段の羽根車を収容する一体ケーシングはその下部に各段の羽根車で圧縮された作動ガスを冷却するコルゲートフィン型のクーラを収容するとともに、この一体ケーシングに前記第１段ないし第３段羽根車で圧縮された作動ガスを前記クーラに直接導く流路を形成し、各クーラにおける作動ガスの流れ方向が、クーラの一方の側面部から流入し他方の側面部から流出する横方向の流れとなるように、各クーラを一体ケーシングの区画された各冷却室に収容し、ケーシングの前記クーラを収容した部分の軸直角方向長さ以内に圧縮機の各部が収容されていることを特徴とするターボ圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、工場の動力空気源やプロセスに使用されるターボ圧縮機に関し、特に３段に構成されたものに好適なターボ圧縮機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般産業分野で使用される汎用空気圧縮機では、価格低減や建屋コストの削減および保守の容易性等の要求からターボ圧縮機を小型化することが強く望まれている。圧縮機の流体性能の要求は、所定の吸込み流量において所定の吐出し圧力を達成することである。この要求を満足するためには、動力損失を低減して内部流体の流速を所定速度以下に抑える必要がある。圧縮機の他の要求として、インタークーラで発生したドレンがインタクーラの出口側から次段の圧縮機へ吸込まれるのを防止することがある。この要求を満足するためには、インタークーラ出口流速を所定速度以下に抑える必要がある。このような要求は圧縮機の大型化に結びつく。
【０００３】
このような圧縮機の小型化に反する要求の下で圧縮機を小型化するために、従来のターボ圧縮機では例えば特開平8-93685号公報に記載のように、ターボ圧縮機の各構成要素の配置を工夫してターボ圧縮機をコンパクト化している。この公報に記載のものは、駆動モータの出力軸に歯車装置を介して回転軸を平行に配置している。そして、回転軸の両側に第1段圧縮機と第２段圧縮機とを連結している。さらに駆動モータ側に第1段圧縮機を、その反対側に第2段圧縮機を配置し、駆動モータの側方に第1段圧縮機の吸入管及び吸入フィルタを配置している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術の項で述べた特開平8-93685号公報に記載のものは、確かにコンパクト化されているものの2段機であり、高圧力が望まれるまたはより高効率が期待できる3段機を採用したときに圧縮機をいかに小型化するかについては考慮されていない。したがって、多段圧縮機を3段機で構成したときの圧縮機の組み立てや分解の容易さ、作業性の向上については全く考慮されていない。
【０００５】
本発明は上記従来技術の不具合に鑑みなされたものでありその目的は、3段に構成されたターボ圧縮機をコンパクト化するととともに、組立てや分解を容易にすることにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明の特徴は、駆動モータの出力軸に接続され第１の歯車手段を有する回転軸（１５ｓ）と、この回転軸に平行に配置され前記歯車手段と噛み合う第２および第３の歯車手段を有する第１および第２の回転軸とを有し、第１の回転軸の反モータ側にアルミニウム合金製の第１段羽根車を、モータ側に第２段羽根車を取付け、第２の回転軸の反モータ側に第３段羽根車を取付け、作動ガスを第１段羽根車から第２段羽根車、次いで第３段羽根車へと導く３段形のターボ圧縮機において、前記第１段羽根車で圧縮された作動ガスを冷却する第１のクーラと、前記第２の羽根車で圧縮された作動ガスを冷却する第2のクーラと、前記第３の羽根車で圧縮された作動ガスを冷却する第３のクーラと、この第１ないし第３のクーラを収容するとともに前記第１段ないし第３段の羽根車を収容する一体ケーシングとを備え、この一体ケーシングに前記第１段ないし第３段羽根車で圧縮された作動ガスを前記第１ないし第３のクーラに直接導く流路を形成し、この第１ないし第３のクーラは、この一体ケーシングに区画された各冷却室に収容されて前記回転軸（１５ｓ）と略直角方向に順に並べられたコルゲートフィン型のクーラであって、前記第１段ないし第３段羽根車の下方に配置されており、前記一体ケーシングは前記第１段ないし第３段羽根車と、前記回転軸（１５ｓ）、第１および第２の回転軸とを収容しており、前記各クーラにおける流れは、前記各冷却室内のクーラの一方の側面部から流入し他方の側面部から流出する横方向の流れとしたものである。
【０００７】
そしてこの特徴において、第１の回転軸にスラストカラーを装着し、ケーシングに軸受とステージラビリンスと油切ラビリンスとを設け、スラストカラーの外径よりも、軸受のハウジングの外径とステージラビリンスのインロー径と油切ラビリンスのインロー径を大きくし、第１の回転軸を一体ケーシングに保持したまま第１段羽根車は取り外し可能であり、さらに第１の回転軸に第２段羽根車を取付けたまま第１の回転軸を一体ケーシングから取り外し可能にするのがよく、各クーラは、冷却流体と被冷却流体とが流れる層を交互に積層したものであり、各層を流れる冷却流体と被冷却流体の流れ方向は略直交しており、積層方向の端部の層は冷却流体が流れる層であるのがよい。また、冷却流体と被冷却流体の流れ方向をほぼ水平方向にし、冷却室を形成する一体ケーシングの各クーラに対向する面にシールゴムを保持する溝を設け、各クーラの上面または下面と一体ケーシングとの間をシールゴムでシールするのがよく、一体ケーシングを鋳物で形成するのがよい。
【０００８】
また好ましくは、前記各クーラは、冷却流体と被冷却流体とが流れる層を交互に積層したものであり、各層を流れる冷却流体と被冷却流体の流れ方向は略直交しており、積層方向の端部の層は冷却流体が流れる層であり、冷却流体と被冷却流体の流れ方向をほぼ水平方向にし、冷却室を形成する前記一体ケーシングの各クーラに対向する面にシールゴムを保持する溝を設け、前記各クーラの上面または下面と前記一体ケーシングとの間をシールゴムでシールするようにしてもよい。さらに、前記第１段羽根車の吸込み側にインレットガイドベーン装置を取付けてもよく、前記一体ケーシングを鋳物で形成するのがよい。
【００１０】
上記目的を達成するための本発明の他の特徴は、モータ軸に接続された回転軸（１５ｓ）と、第１段羽根車と第２段羽根車を両端部に取付けた第１の回転軸と、第３段羽根車を一方端に取付けた第２の回転軸とを平行に配置し作動ガスを第１段羽根車から第２段羽根車、次いで第３段羽根車へと導く３段形のターボ圧縮機において、前記各段の羽根車及び各回転軸を収容する一体ケーシングを有し、この一体ケーシングの各段の羽根車部において第１、第２の回転軸の軸方向に円形のフランジ開口部を有し、該開口部から各段の羽根車を取り外し可能にし、前記各段の羽根車を収容する一体ケーシングはその下部に各段の羽根車で圧縮された作動ガスを冷却するコルゲートフィン型のクーラを収容するとともに、この一体ケーシングに前記第１段ないし第３段羽根車で圧縮された作動ガスを前記クーラに直接導く流路を形成し、各クーラにおける作動ガスの流れ方向が、クーラの一方の側面部から流入し他方の側面部から流出する横方向の流れとなるように、各クーラを一体ケーシングの区画された各冷却室に収容し、ケーシングの前記クーラを収容した部分の軸直角方向長さ以内に圧縮機の各部を収容したものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施例を、図面を用いて説明する。図1は、本発明に係るターボ圧縮機の全体斜視図であり、図2は図1に示したターボ圧縮機の平面図、図３は図２のＡ−Ａ断面図、図４は図２のＢ−Ｂ断面図でありそれぞれ矢印側から見た図、図５は図3のＣ−Ｃ断面図である。本発明に係るターボ圧縮機は、3段の圧縮機段を有している。
【００１３】
モータベース71の上には、このモータベース71と略同じ幅を有するモータ１が載置されている。モータベース71は油タンクを兼用しており、後述する各圧縮機段の潤滑部や増速歯車段を潤滑するための潤滑油を収容している。モータ1の一方側にはモータ軸２が延在しており、圧縮機本体100がカップリング２aにより接続されている。圧縮機本体100は、第１段圧縮機６、第２段圧縮機７および第３段圧縮機８を有している。各段の圧縮機のケーシングは、第１のインタークーラ３０ｘと第２のインタークーラ４０ｘとアフタークーラ５０ｘとを形成する箱体状の冷却室２５のケーシングと一体化されている。
【００１４】
図２に示したように、駆動モータ１の出力軸２は歯車装置３の回転軸１５ｓに接続されている。歯車装置3は、中央部に大歯車１５が形成された回転軸１５ｓと、この大歯車15に噛み合う小歯車４、５が形成された第1、第２の回転軸４ｓ、５ｓとを有している。第１の回転軸４ｓは、小歯車４の両側を軸受１０で支承されており、第２の回転軸５sは小歯車５の両側を軸受１１で支承されている。第１及び第２の回転軸４ｓ、５ｓは、それぞれ回転軸１５sに平行に配置されている。
【００１５】
第１の回転軸４ｓの両端部には、第１段圧縮機６の羽根車と第２段圧縮機７の羽根車とが取付けられている。第１段圧縮機６は反駆動モータ１側であり、第２段圧縮機７は駆動モータ１側である。第２の回転軸の一方端には第３段圧縮機８の羽根車が取付けられている。作動ガスの配管経路を簡素化するために、本実施例では第３段圧縮機を反駆動モータ１側に配置している。
【００１６】
第１段圧縮機は、第１の回転軸に取付けた羽根車６ｂ、静止流路の羽根チップ側を形成するダイアフラム６ｃ、およびこのダイヤフラム６ｃとともに静止流路の羽根心板側を形成するスクロールケーシング６ａを有している。ダイヤフラム６ｃと羽根車６ｂとは、スクロールケーシング６ａに内蔵されている。第１段圧縮機の羽根車６ｂよりも上流側には、インレットガイドベーン装置９が配置されている。
【００１７】
第２段圧縮機は、羽根車７ｂと、静止流路の羽根チップ側を形成するダイアフラム７ｃと、これら羽根車７ｂとダイアフラム７ｃとを収容し、静止流路の羽根心板側を形成するスクロールケーシング７ａと、吸込み側静止流路を形成するエンドプレート７eとを有している。同様に、第３段圧縮機は、羽根車８ｂと、静止流路の羽根チップ側を形成するダイアフラム８ｃと、これら羽根車８ｂとダイアフラム８ｃとを収容し、静止流路の羽根心板側を形成するスクロールケーシング８ａと、吸込み側静止流路を形成するエンドプレート８eとを有している。各段の圧縮機内を流れる作動流体は、各段羽根車の心板の背面側に設けられたステージラビリンス６ｄ、７ｄ、８ｄにより減速機３側へ漏れて流入するのを防止されている。なお、各段圧縮機のスクロールケーシング６ａ、７ａ、８ａは、ギアケーシング３ａと一体の鋳物で構成されている。
【００１８】
このように構成した本実施例では、以下のように各段の圧縮機を組み立てる。一端側が開放されたスクロールケーシング６a、７a、８aを、減速装置３部のケーシングに取付ける。次に、第１の回転軸４ｓの両端部に羽根車６ｂ、７ｂを取付ける。この際、第１段圧縮機で詳細を示すように、第１の回転軸４ｓに締結ボルト４ｂを埋め込み、羽根車６ｂを第１の回転軸４ｓに嵌合した後、締結ボルト４ｂにナット４ｃを締結し、所定のトルクで締める。なお、第１の回転軸４ｓは、軸端部に締付けボルト部とインロー部とが形成されている。一方、羽根車６ｂの中心部には、軸方向に延びるインロー部(穴)が形成されている。羽根車６ｂのインロー部の軸方向長さは、これに嵌合する第1の回転軸４ｓの外半径相当である。そして、第１段羽根車をアルミニウム合金製として、第１の回転軸への着脱を容易にしている。第２段圧縮機も同様の構成としている。第３段圧縮機については、第2の回転軸５ｓの一方端部に羽根車８ｂを図示しないボルト及びナットを用いて取付ける。
【００１９】
次に、各段のダイアフラム６ｃ、７ｃ、８ｃを、それぞれのスクロールケーシング６a、７a、８aの開放端側から、軸方向に嵌合する。第１段圧縮機の場合には、この状態で、ダイアフラム６ｃの外径端側に形成したフランジ部をボルト締結する。第２段圧縮機及び第３段圧縮機では、さらにエンドプレート７e、８eをダイアフラム７ｃ、８ｃの開放端側から嵌合し、エンドプレート７e、８eの外径端部に形成したフランジ部をボルト締結する。ここで、第１の回転軸に装着され小歯車４の両側に配置されたスラストカラー４ａの外径よりも、第１の回転軸を支承する軸受１０のハウジング外径、羽根車の心板背面側に配置したステージラビリンス６ｄのスクロールケーシング６aへの取付け部外径(インロー径)、および軸受１０とステージラビリンス６ｄとの軸方向中間部に設けられた油切ラビリンス１２の外径（インロー径）の方を大きくしている。これらの径の大小関係は、第２段圧縮機および第３段圧縮機についても同様である。
【００２０】
図３に、第1段圧縮機と第3段圧縮機及び各クーラへの作動ガス流路を横断面図で示す。同様に、図４に第2段圧縮機と各クーラへの作動ガス流路を横断面図で示す。第１段圧縮機、第２段圧縮機、第３段圧縮機及び歯車装置の下方に、内部が駆動モータ１の幅方向に３つに仕切られた略直方体の箱体5を設けている。各仕切り部は、冷却室を形成する。図3で最も左側の冷却室２５ａには、第１段圧縮機から吐出された作動ガスを冷却して第２段圧縮機へ導くインタークーラ３０が収容されている。この冷却室２５aの右隣の冷却室２５ｂには、第２段圧縮機から吐出された作動ガスを冷却して第３段圧縮機へ導くインタークーラ４０が収容されている。さらに隣の冷却室２５ｃには、第３段圧縮機から吐出された作動ガスを冷却して排気するアフタークーラ５０が収容されている。
【００２１】
この図3において、第１段羽根車６ｂに吸込まれた流体は圧縮されて、ダイアフラム６ｃとスクロールケーシング６ａで形成された静止流路を流れ、略最左側に配置された吐出ノズル２０から最も左側の冷却室２５ａに導かれる。そして冷却室２５a内に配置されたクーラ３０の側面部(図３の左側の面)からクーラ30に流入し、クーラ30の右側面部から流出する。クーラ30を出た作動ガスは図3の背面側でまとめられ、図4に詳細を示すように、冷却室25ａに接続された第2段吸込みノズル２１から第２段羽根車７ｂに吸込まれる。
【００２２】
ここで、図4中の第2段圧縮機の断面は、右半分が吸込みダイアフラム部であり、左半分が吐出スクロール部断面である。第2段圧縮機の吸込みノズル２１から吸込まれた作動ガスは、第2段圧縮機の羽根車７ｂで圧縮された後、ダイアフラム７ｃとスクロールケーシング７ａで形成された静止流路を流れ、吐出ノズル２２から中央の冷却室２５ｂに導かれる。そして冷却室２５ｂ内に配置されたクーラ４０の右側面部からクーラ４０に流入し、クーラ４０の左側面部から流出する。クーラ４０を出た作動ガスは図４の背面側でまとめられ、図３に詳細を示すように、冷却室２５ｂに接続された第３段吸込みノズル２３から第３段羽根車８ｂに吸込まれる。
【００２３】
図３中の第３段圧縮機の断面は、右半分が吸込みダイアフラム部であり、左半分が吐出スクロール部断面である。第３段圧縮機の羽根車８ｂで圧縮された作動ガスは、ダイアフラム８ｃとスクロールケーシング８ａで形成された静止流路を流れ、吐出ノズル２４から右側の冷却室２５ｃに導かれる。そして冷却室２５ｃ内に配置されたクーラ５０の左側面部からクーラ５０に流入し、クーラ５０の右側面部から流出する。クーラ５０を出た作動ガスは図３の背面側でまとめられ、冷却室２５ｃの上面に設けられたガス排出孔６１(図2参照)から需要元へ送られる。したがって、第１段圧縮機の吸込み部分を除き、各段の吸込み流れおよび吐出流れはいずれも半径方向流れとなっている。なお、図3及び図4では作動ガスの流れを矢印で示しいてる。
【００２４】
図5に冷却室を形成する箱体２５と各ノズル及びクーラの位置関係を示す。この図5は図3のＣ−Ｃ断面矢視図である。第１段圧縮機で圧縮された作動ガスは、上述したように、吐出ノズル２０から第１の冷却室２５ａに入る。その際、冷却室２５aの前部（反モータ側）に設けた孔２０ａから冷却室２５ａに入る。第１のクーラ(インタークーラ)３０で冷却された後、冷却室２５ａの後部（モータ側）に設けられた孔２１ａから流出する。第２段圧縮機で圧縮された作動ガスは、第２の冷却室２５ｂの後部（モータ側）に設けられた孔２２ａから冷却室２５ｂに流入する。第２のクーラ（インタークーラ）４０で冷却された作動ガスは、冷却室２５ｂの前部（反モータ側）に設けた孔２３ａから流出する。
【００２５】
第３段圧縮機で圧縮された作動ガスは、第３の冷却室２５ｃ前部（反モータ側）に設けられた孔２４ａから冷却室に流入する。そして、第３のクーラ(アフタークーラ)５０で冷却された後、冷却室２５ｃの後部（モータ側）に設けた孔６０から流出する。このような流れとするために、各段の吸込み部及び吐出部との接続部は、全て冷却室の上面に設けている。したがって、各段の吸込みノズル、吐出ノズルおよび略箱体の冷却室は、圧縮機スクロールケーシング及びギアケーシングと一体化できる。
【００２６】
図３に示すように、略直方体の冷却室の上面側および下面側には、シール溝２５ｄ〜２５ｉが形成されている。このシール溝２５ｄ〜２５ｉに、各クーラ側のシール部品３１、３２、４１、４２、５１、５２を係合させて、圧縮された高温の作動ガスが下流側へ流入するのを防止している。各クーラ３０、４０、５０の背面側には、冷却水リターンヘッダ３３、４３、５３が形成されている。冷却水リターンヘッダ３３、４３、５３と各クーラ３０、４０、５０との間にはシール部品３４、４４、５４が装着されている。なお、シール部品としてはゴム材が好適である。
【００２７】
各クーラ３０、４０、５０には冷却水が通水しており、各段の羽根車６ｂ、７ｂ、８ｂで圧縮された作動ガスと熱交換して冷却する。冷却水の流れは、作動ガスの流れに略直交しており、図５の下側から各クーラ３０、４０、５０に冷却水が導かれ、冷却水リターンヘッダ３３、４３、５３で１８０度向きを変えて再び各クーラ３０、４０、５０に流入する。そして、図５の下側へ排出される。これら各クーラへ流れる冷却水は、冷却水集合配管８１から供給され、冷却水供給配管８２でまとめられて図示しない冷却塔へと導かれる(図１参照)。なお、各クーラをコルゲートフィン型熱交換器とすると、クーラ全体の小型化が可能になる。
【００２８】
冷却水リターンヘッダ３３、４３、５３には、各クーラの下面から僅かに突出してローラ３５、４５が設けられている。これにより、各クーラを組込むときや各クーラを抜出す時に、各クーラが冷却室に接触するのを防止でき、またシール部品の溝への保持を適正にしている。なお、図３や図４に示したように各冷却室２５a〜２５ｃはクーラを保持する冷却室の上面側及び下面側に設けたシール溝が形成されたステー部とクーラによって左右の2つの部分に分けられる。そこでこのステー部の位置を、次のように設定する。図3で各冷却室の左側部分に当たる入口側の部分が、その右側に当たる出口側の部分以上の軸直角断面積を有するようにする。このときクーラの部分は冷却室の断面積から省く。また、圧縮機全体をコンパクトにするため、出口側と入口側の軸直角断面積比を、第３の冷却室２５ｃ、第２の冷却室２５ｂ、第１の冷却室２５aの順に大きくする。
【００２９】
本実施例によれば、１）第１段羽根車を回転軸に装着したままケーシングに着脱可能となる。そして第1段羽根車を反モータ側に配置したので、第1段の大径のスクロールとモータの駆動軸との干渉を防止できる。また、第２段のスクロール径は第１段のスクロール径より小さくできるから、圧縮機全体を小型化できる。さらに、モータの無い側に第1段圧縮機を設けたので、第1段羽根車の上流側に配置されるインレットガイドベーンの取付けが容易なるとともに、第１段羽根車の着脱が容易になる。
【００３０】
２）回転軸に装着されたスラストカラーの外径よりも、軸受のハウジング外径とステージラビリンスのインロー径と油切ラビリンスのインロー径を大きくしたので、第１段羽根車を取外した後に、第１の回転軸も軸方向に抜出し可能となった。
【００３１】
３）第1段の吸込み部を除いて、各段の吸込み部及び吐出部が半径方向を向くようにしたので、半径方向ノズルの開口部を冷却室の上面に容易に接続できる。その結果、各クーラと各段の圧縮機とを結ぶ流路の長さを低減でき、流体損失を低減できる。
【００３２】
４）各冷却室の出口側と入口側の軸直角断面積比を１以上にしたので、クーラ出口側のガス流速を低下させ、凝縮したドレンを自由落下により分でき、分離離効率が向上する。また面積比を第３、第２、第１冷却室の順に大きくしたので、冷却室の大きさをコンパクトにできる。さらに、第1段圧縮機の流速を第3段圧縮機並みに低減することができ、ドレン分離効率を向上できる。
【００３３】
５）両端部に羽根車を装着した回転軸の羽根車間に、増速歯車装置と軸受と軸封装置のみが必須であるから、羽根車間距離をクーラの長さより短くでき、クーラ上に羽根車を配置する構造が可能になる。逆にいえば、クーラを両羽根車間距離程度まで小形化でき、クーラケースと圧縮機ケーシングを繋ぐ流路の形成を容易にできる。
【００３４】
６）クーラの両端部を冷却水ヘッダまたは冷却水室としたので、高温の作動ガスの漏れ防止にゴムシールを用いることが可能になった。
【００３５】
７）第１の回転軸を圧縮機に取付けたまま第１段羽根車を取外せるので、第１の回転軸に第２段羽根車を取付けたまま第1の回転軸をモータ側に抜出すことが可能になった。また、第２の回転軸に第３段圧縮機の羽根車を取付けたまま、反モータ側に第2の回転軸を抜出せるので、組立て分解が容易になる。
【００３６】
８）羽根車背面にステージラビリンスを設け、ラビリンスのインロー部の径を回転軸のスラストカラー外径より大きくし、ギアケーシングと上ケーシング部にはラビリンスの軸方向長さより長い空間部を設けたので、ラビリンスを歯車装置側から圧縮機スクロールケーシングに装着または着脱が可能になった。
【００３７】
９）冷却室に装着するクーラの構造を以下のようにする。すなわち、冷却側と被冷却側の２つの作動流体が仕切板を隔てて直交する。その際、冷却側の流体が流れる層と被冷却側の流体が流れる層を交互に複数層積層し、積層方向の両側端は冷却側となるように構成する。ぞして各クーラは全体としてコルゲートフィン型熱交換器となっている。これにより、プレート形熱交換器よりも2倍程度の高性能となり、コンパクトで高効率な熱交換器をターボ圧縮機に採用できる。
【００３８】
なお、上記実施例において、各クーラを共通化することも可能である。その場合、異常が発生したときのための予備の部品数を低減できる。また、第1段圧縮機の羽根車は他の段の羽根車に比べて大径になるので、羽根車によるオーバーハング量を低減するために軽量材料とすることが望ましい。そのため本実施例ではアルミ合金を用いている。第2段目以降の羽根車には、クーラで冷却されて水分が凝縮した作動ガスが流入するので、析出硬化型ステンレス鋼を用いるのが望ましい。
【００３９】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、第１段圧縮機と第２段圧縮機と第３段圧縮機とを歯車装置やクーラを収容する冷却室までをも含めて一体ケーシング化し羽根車を軸方向に取り外し可能にしたので、3段のターボ圧縮機を装置全体をコンパクトにできる。また、ターボ圧縮機を小型化したので、据付面積も低減できる。さらにケーシングの一体化により、建設工事やメンテナンスが容易になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るターボ圧縮機の一実施例の斜視図。
【図２】図1に示したターボ圧縮機の正面図。
【図３】図2のＡ−Ａ断面図。
【図４】図2のＢ−Ｂ断面図。
【図５】図３のＣ−Ｃ断面図。
【符号の説明】
１・・・駆動モータ、２・・・駆動軸、３・・・歯車増速、４・・・第１の回転軸、４ａ、５ａ・・・スラストカラー、５・・・第２の回転軸、６・・・第１段圧縮機、７・・・第２段圧縮機、８・・・第３段圧縮機、６ａ、７ａ、８ａ・・・圧縮機ケーシング、６ｂ、７ｂ、８ｂ・・・羽根車、６ｃ、７ｃ、８ｃ・・・ダイアフラム、６ｄ、７ｄ、８ｄ・・・ステージラビリンス、９・・・インレットガイドベーン装置、１０・・・軸受、１１・・・軸受、１２、１３、１４・・・油切ラビリンス、２０・・・第１段吐出ノズル、２０ａ、２１ａ、２２ａ、２３ａ、２４ａ・・・ノズル開口部、２１・・・第２段吸込みノズル、２２・・・第２段吐出ノズル、２３・・・第３段吸込みノズル、２４・・・第３段吐出ノズル、２５・・・冷却室、２５ａ・・・第１の冷却室、２５ｂ・・・第２の冷却室、２５ｃ・・・第３の冷却室、２５ｄ〜２５ｉ・・・冷却室上面下面のシール溝、３０・・・インタークーラ、３０ｘ・・・第１のクーラ、３０ａ・・・ガス室、３０ｂ・・・冷却水室、３１、３２・・・シール部品、３３・・・冷却水リターンヘッダ、３４・・・シール部品、３５・・・ローラ、３９・・・ドレン排出孔、４０ｘ・・・第２のクーラ、４９・・・ドレン排出孔、５０ｘ・・・第３のクーラ、５９・・・ドレン排出孔、６０・・・ガス排出孔、７１・・・オイルタンク兼モータベース、７２・・・主オイルポンプ、７３・・・起動ポンプ、７４・・・オイルクーラ、７５・・・給油温度調節弁、７６・・・オイルフィルタ。
【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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