JP4890232B2

JP4890232B2 - 圧縮機

Info

Publication number: JP4890232B2
Application number: JP2006345407A
Authority: JP
Inventors: 晃一水下; 司島川; 良治小笠原
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Compressor Corp
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Compressor Corp
Priority date: 2006-12-22
Filing date: 2006-12-22
Publication date: 2012-03-07
Anticipated expiration: 2026-12-22
Also published as: JP2008157077A

Description

本発明は、圧縮機に関し、特にブタジエンゴムの製造プロセスなどにおいてブタジエンガスを圧縮するための工程に用いて好適な圧縮機に関する。

製品の製造方法には、原料である製品ガスを圧縮機により所定圧力に圧縮する工程が含まれていることがある。このような圧縮機では、従来よりオイルシールという手法や、バッファガスシールという手法を用いることで、前記圧縮機の羽根車が取り付けられる軸体を回転可能に支持する軸受部への前記製品ガス（被圧縮流体）の漏れを抑制して、当該製品ガスを軸封している（例えば、特許文献１参照）。

特開平１０−１４８１９８号公報

しかしながら、上述したオイルシールという手法を用いると、前記被圧縮流体を軸封することができるものの、この手法では、潤滑油、ポンプ、コントロールバルブなどの機構が必要となり、その機構自体が複雑であり、保守も煩雑となるため、製造コストを増加させてしまう。

上述したバッファガスシールという手法では、ケーシング（圧縮機本体）内に固定され、軸体側に突起状をなす軸封部に、製品ガスと同成分の清浄なガスを供給して、前記清浄なガスを軸封することができ、さらにこの軸封をオイルシールによる手法よりも簡易に行うことができるものの、製品ガスがブタジエンガスなど所定の環境条件下で重合してポリマとなるポリマの原料ガスである場合には、このガスが軸受部へ流入しこの箇所でポリマとなると、前記軸受部の性能を劣化してしまうおそれがある。また、圧縮機を停止（操業停止）し定期的に整備を行うことで前述した軸受部の性能劣化を抑制できるものの、これによる保守費用の増加と製造効率の低下により製造コストを増加させてしまう。

そこで、本発明は、上記実情に鑑みて提案されたもので、被圧縮流体（製品ガス）を軸封しつつ、前記被圧縮流体と同成分の流体の軸受部への漏れ（流入）を防ぐことができると共に、製造コストの増加を抑制することができる圧縮機を提供することを目的とする。

上述した課題を解決する第１の発明に係る圧縮機は、ケーシングと、前記ケーシングに軸受部を介して回転可能に支持される軸体と、前記軸体に取り付けられ、回転して被圧縮流体を圧縮する羽根車と、前記ケーシング内に固定され、前記軸体側に向かって突起状をなし、前記被圧縮流体と同成分の流体が供給されて、前記被圧縮流体を軸封する軸封部と、前記ケーシングに連結され、当該ケーシング内に不活性ガスを供給する供給手段と、前記ケーシングに連結され、当該ケーシング内の不活性ガスを排気する排気手段とを具備し、前記排気手段がダイヤフラム式であることを特徴とする。

上述した課題を解決する第２の発明に係る圧縮機は、ケーシングと、前記ケーシングに軸受部を介して回転可能に支持される軸体と、前記軸体に取り付けられ、回転して被圧縮流体を圧縮する羽根車と、前記ケーシング内に固定され、前記軸体側に向かって突起状をなし、前記被圧縮流体と同成分の流体が供給されて、前記被圧縮流体を軸封する軸封部と、前記ケーシングに連結され、当該ケーシング内に不活性ガスを供給する供給手段と、前記ケーシングに連結され、当該ケーシング内の不活性ガスを排気する排気手段とを具備し、前記供給手段が、前記軸受部近傍に配置され、前記排気手段が、前記被圧縮流体と同成分の流体の供給位置と前記供給手段の間に配置され、前記排気手段がダイヤフラム式であることを特徴とする。

上述した課題を解決する第３の発明に係る圧縮機は、第１または第２の発明に記載された圧縮機であって、前記排気手段と前記ケーシングとの間に配置されたタンクをさらに具備することを特徴とする。

上述した課題を解決する第４の発明に係る圧縮機は、第１乃至第３の発明の何れかに記載された圧縮機であって、前記排気手段が２つあり、これらが並列に配置されることを特徴とする。

上述した課題を解決する第５の発明に係る圧縮機は、第１乃至第４の発明の何れかに記載された圧縮機であって、前記被圧縮流体がブタジエンガスであることを特徴とする。

第１の発明に係る圧縮機によれば、被圧縮流体が前記被圧縮流体と同成分の流体により軸封される。また、供給手段によりケーシング内に不活性ガスが供給され、この不活性ガスが排気手段によりケーシング内から排気されるため、前記被圧縮流体と同成分の流体の軸受部への流入を防ぐことができる。さらに、排気手段により被圧縮流体と同成分の流体もケーシング内から排気されるため、この流体の軸受部への流入を防ぐことができる。また、構造も簡易であり、製造コストの増加を抑制することができる。また、排気手段内に被圧縮流体と同成分の流体が流入したとしても、この流体と前記排気手段の機外とを封止するための機構を特別に設ける必要が無いため、このような特別な機構を設けることによる製造コストの増加を抑制することができる。

第２の発明に係る圧縮機によれば、第１の発明に記載の圧縮機と同様な作用効果を奏する他、被圧縮流体と同成分の流体のケーシングへの供給位置と軸受部との間に排気手段が配置されることになり、前記流体が軸受部側へ流出する前に前記排気手段により確実に排気される。さらに、供給手段により軸受部近傍に不活性ガスが供給され、このガスにより前記被圧縮流体と同成分の流体の軸受部への流入を防ぐことができる。よって、前記被圧縮流体と同成分の流体の軸受部への流入をより確実に防ぐことができる。また、排気手段内に被圧縮流体と同成分の流体が流入したとしても、この流体と前記排気手段の機外とを封止するための機構を特別に設ける必要が無いため、このような特別な機構を設けることによる製造コストの増加を抑制することができる。

第３の発明に係る圧縮機によれば、第１または第２の発明に記載の圧縮機と同様な作用効果を奏する他、タンクを設けることで、排気手段の作動による圧力変動を抑制することができ、この圧力変動に起因した、軸受部の潤滑油への混入および被圧縮流体の排気手段への混入を抑制・防止することができる。この事により前記被圧縮性流体の品質（成分）の劣化を防止できる。

第４の発明に係る圧縮機によれば、第１乃至第３の発明の何れかに記載の圧縮機と同様な作用効果を奏する他、２つの排気手段をそれぞれ個別に制御し一方を運用機とし他方を予備機として用いることで、圧縮機を連続的に運用することができる。

第５の発明に係る圧縮機によれば、第１乃至第４の発明の何れかに記載の圧縮機と同様な作用効果を奏する他、ブタジエンガスの重合反応の環境下（約９０℃以上の温度、約９０％以上の濃度）となったとしても、この被圧縮流体が当該被圧縮流体と同成分の流体により軸封されている。さらに、不活性ガスに混入され軸受部へ流入を防ぐことができる。よって、被圧縮流体と同成分の流体の重合反応によるポリマの発生に起因して軸受部の性能が劣化する可能性はなくなる。

以下に、本発明に係る圧縮機を実施するための最良の形態を説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る圧縮機の概略図である。

本発明の一実施形態に係る圧縮機３０は、図１に示すように、ケーシング１１と、ケーシング１１内に軸受部１２，１３を介して回転可能に支持される軸体１４と、軸体１４に取り付けられ、回転して被圧縮流体Ｇを圧縮する羽根車（図示せず）と、ケーシング１１内に固定され、軸体１４に向かって突起状をなし、被圧縮流体Ｇと同成分の流体（第１の流体）１６が第１の供給通路１５を通じ供給されて、被圧縮流体Ｇを軸封する軸封部１７，１８と、ケーシング１１に連結され、当該ケーシング１１内に不活性ガス１９を供給する第２の供給通路（供給手段）２０と、ケーシング１１に連結され、当該ケーシング１１内の不活性ガスを、排気通路２１を通じて排気する２台のポンプ（排気手段）２２，２３とを具備する。これらポンプ２２，２３は、並列に配置される。

ただし、軸封部１７，１８は、ケーシング１１内の軸受部１２，１３と前記羽根車との間において、軸体１４の軸方向と同一方向に亘って、複数配置される。具体的には、軸受部１２，１３側から前記羽根車側に向かって、第１番目の軸封部１７ａ，１８ａ、第２番目の軸封部１７ｂ，１８ｂ、第３番目の軸封部１７ｃ，１８ｃ、第４番目の軸封部１７ｄ，１８ｄがそれぞれ配置される。また、前記羽根車はケーシング１１の径大な箇所に配置される。軸体１４における前記羽根車近傍には、外側に向かって突出する台座２４が設けられる。この箇所にも、台座２４に向かって突起状をなす軸封部１７ｅが設けられる。これにより、被圧縮流体Ｇの軸受部１２，１３側への流入が抑制される。

第１の供給通路１５はケーシング１１における前記羽根車近傍、具体的には、第３番目の軸封部１７ｃ，１８ｃと第４番目の軸封部１７ｄ，１８ｄとの間に連結されており、前記羽根車近傍に被圧縮流体Ｇと同成分の流体１６が供給される。第２の供給通路２０はケーシング１１における軸受部１２，１３近傍、具体的には第１番目の軸封部１７ａ，１８ａよりも軸受部１２，１３側に連結されており、軸受部１２，１３近傍に不活性ガス１９が供給される。排気通路２１はケーシング１１における第１の供給通路１５からの第１の流体１６の供給位置と第２の供給通路２０との間、具体的には第２番目の軸封部１７ｂ，１８ｂと第３番目の軸封部１７ｃ，１８ｃとの間に連結される。

このような位置にて通路２０，２１がケーシング１１にそれぞれ連結することで、第１の流体１６のケーシング１１への供給位置と軸受部１２，１３との間に排気通路２１が配置されることになり、第１の流体１６が軸受部１２，１３側へ流出する前にポンプ２２，２３により排気通路２１を通じてより確実にケーシング１１内から排気される。さらに、軸受部１２，１３近傍に不活性ガス１９が供給され、このガス１９により第１の流体１６の軸受部１２，１３への流入を防ぐことができる。よって、第１の流体１６の軸受部１２，１３への流入をより確実に防ぐことができる。なお、軸封部１７，１８と軸体１４との隙間の大きさ、およびポンプ２２，２３の排気力の大きさはそれぞれ適宜に調整されており、被圧縮流体Ｇの排気通路２１への流入は抑制される。

上述したポンプ２２，２３が並列に配置されるため、これらをそれぞれ個別に制御して、一方を運用機とし他方を予備機として用いることで圧縮機３０を連続的に運用することができる。

上述したポンプ２２，２３としては、ダイヤフラム式のポンプ（摺動部のない排気装置）が挙げられる。このようなポンプであることにより、排気通路２１を通ってポンプ２２，２３内に第１の流体１６が流入したとしても、この流体１６とこのポンプ２２，２３の機外とを封止するための機構を特別に設ける必要が無いため、このような特別な機構を設けることによる製造コストの増加を抑制することができる。

上述した圧縮機３０は、ポンプ２２，２３とケーシング１１との間、すなわち排気通路２１の途中に同通路２１を流通するガスを貯蔵するタンク（貯蔵機）２５を具備する。これにより、ポンプ２２，２３の作動によるケーシング１１内の圧力変動を抑制することができ、この圧力変動に起因した、軸受部１２，１３の潤滑油への混入および被圧縮流体Ｇの排気通路２１への混入を抑制・防止することができる。この事により被圧縮性流体Ｇの品質（成分）の劣化を防止できる。

上述した被圧縮流体Ｇとしては、例えばブタジエンガスなどが挙げられる。被圧縮流体Ｇがブタジエンガスであり、このガスの重合反応の環境下（約９０℃以上の温度、約９０％以上の濃度）となったとしても、この被圧縮流体Ｇが第１の流体１６により軸封されている。さらに、不活性ガス１９に混入され軸受部１２，１３へ流入を防ぐことができる。よって、第１の流体１６の重合反応によるポリマの発生に起因して軸受部１２，１３の性能が劣化する可能性はなくなる。

また、ケーシング１１における第２の供給通路２０よりも軸受部１２，１３近傍には、不活性ガスである窒素などのセパレーションガス（第３の流体）２６を供給するための第３の供給通路２７が連結される。これにより、軸受部１２，１３を潤滑する潤滑油の排気通路１９への流入が抑制される。

すなわち、上述した圧縮機３０では、軸受部１２，１３側から前記羽根車側に亘って、第３の供給通路２７、第２の供給通路２０、排気通路２１、第１の供給通路１５の順にて、ケーシング１１に連結される。なお、通路１５，２０，２１，２７とケーシング１１との間には逆止弁２８がそれぞれ設けられる。

したがって、上述した圧縮機３０によれば、被圧縮流体Ｇが第１の流体１６により軸封される。また、ケーシング１１内に不活性ガス１９が供給され、このガス１９がポンプ２２，２３により排気通路２１を通じてケーシング１１内から排気されるため、第１の流体１６の軸受部１２，１３への流入を防ぐことができる。さらに、ポンプ２２，２３により第１の流体１６もケーシング１１内から排気されるため、この流体１６の軸受部１２，１３への流入を防ぐことができる。また、構造も簡易であり、製造コストの増加を抑制することができる。

なお、上記では、２台のポンプ２２，２３を具備する圧縮機３０を用いて説明したが、１台のポンプを具備する圧縮機としても良く、このような圧縮機であっても上記圧縮機３０と同様な作用効果を奏する。

上記では、タンク２５を具備する圧縮機３０を用いて説明したが、タンクを具備しない圧縮機としても良く、このような圧縮機であっても上記圧縮機３０と同様な作用効果を奏する。

本発明は、被圧縮流体を軸封して当該流体の軸受部への流入を抑制する圧縮機に利用することができ、特に所定環境下で重合反応してポリマを生じさせるブタジエンガスなどを圧縮する圧縮機に利用することができる。

本発明の一実施形態に係る圧縮機の概略図である。

符号の説明

１１ケーシング
１２，１３軸受部
１４軸体
１５第１の供給通路
１６第１の流体
１７，１８軸封部
１９不活性ガス
２０第２の供給通路
２１排気通路
２２，２３ポンプ
２４台座
２５タンク
２６第３の流体
２７第３の供給通路
２８逆止弁
３０圧縮機
Ｇ被圧縮流体

Claims

ケーシングと、
前記ケーシングに軸受部を介して回転可能に支持される軸体と、
前記軸体に取り付けられ、回転して被圧縮流体を圧縮する羽根車と、
前記ケーシング内に固定され、前記軸体側に向かって突起状をなし、前記被圧縮流体と同成分の流体が供給されて、前記被圧縮流体を軸封する軸封部と、
前記ケーシングに連結され、当該ケーシング内に不活性ガスを供給する供給手段と、
前記ケーシングに連結され、当該ケーシング内の不活性ガスを排気する排気手段とを具備し、
前記排気手段がダイヤフラム式である
ことを特徴とする圧縮機。
ケーシングと、
前記ケーシングに軸受部を介して回転可能に支持される軸体と、
前記軸体に取り付けられ、回転して被圧縮流体を圧縮する羽根車と、
前記ケーシング内に固定され、前記軸体側に向かって突起状をなし、前記被圧縮流体と同成分の流体が供給されて、前記被圧縮流体を軸封する軸封部と、
前記ケーシングに連結され、当該ケーシング内に不活性ガスを供給する供給手段と、
前記ケーシングに連結され、当該ケーシング内の不活性ガスを排気する排気手段とを具備し、
前記供給手段は、前記軸受部近傍に配置され、
前記排気手段は、前記被圧縮流体と同成分の流体の供給位置と前記供給手段の間に配置され、
前記排気手段がダイヤフラム式である
ことを特徴とする圧縮機。
請求項１または請求項２に記載された圧縮機であって、
前記排気手段と前記ケーシングとの間に配置されたタンクをさらに具備する
ことを特徴とする圧縮機。
請求項１乃至請求項３の何れかに記載された圧縮機であって、
前記排気手段が２つあり、これらが並列に配置される
ことを特徴とする圧縮機。
請求項１乃至請求項４の何れかに記載された圧縮機であって、
前記被圧縮流体がブタジエンガスである
ことを特徴とする圧縮機。