JP6472373B2 - スクリュ圧縮機 - Google Patents

Description

この発明は、スクリュ圧縮機に関し、詳細には、スクリュ圧縮機におけるガスクーラの配置構造に関する。

スクリュ圧縮機は、圧縮によって高温及び高圧になったガスを冷却するためのガスクーラを備えている。

特許文献１は、クーラケーシングと増速機ケーシングとが一体の鋳物で製作されており、その一体ケーシングの増速機ケーシング部分に圧縮機と電動機とが取り付けられたコンパクトなスクリュ圧縮機を開示する。

特開２００２−２１７５９号公報

特許文献１のスクリュ圧縮機では、クーラケーシング部分及び増速機ケーシング部分等が一体の鋳物で形成されたケーシング構造になっている。そのため、クーラケーシング部分において何らかの不具合が発生したときには、一体化されたケーシング構造の全体を取り外しする作業及び交換する作業が必要になり、当該作業の負担が大きい。

クーラケーシング部分は、圧力容器とみなされ、各国の法規制に適合させる必要がある。そして、クーラケーシング部分に一体化された増速機ケーシング部分も、圧力容器とみなされるため、不可避的に圧力容器と同等の特性を有してしまう。このような増速機ケーシング部分は、構造及び材料の面で必要以上に過剰な品質になる。そのため、増速機ケーシング部分での製造コストが増加し、スクリュ圧縮機での製造コストも増加する。

したがって、この発明の解決すべき技術的課題は、コンパクト性を損なうことなく増速機からガスクーラを容易に取り外すことを可能にし、低コストでの製造を可能にするスクリュ圧縮機を提供することである。

上記技術的課題を解決するために、この発明によれば、以下のスクリュ圧縮機が提供される。

すなわち、スクリュ圧縮機本体と、
前記スクリュ圧縮機本体を駆動するモータと、
内部に歯車機構が収容されており、前記スクリュ圧縮機本体と前記モータとの間に介在配置されて前記モータの駆動力を前記歯車機構を介して前記スクリュ圧縮機本体に伝達する歯車箱と、
前記スクリュ圧縮機本体又は前記モータのいずれか一方の下方に位置して前記歯車箱の側面に対して着脱可能に取り付けられるガスクーラとを備えることを特徴とする。

上記構成によれば、ガスクーラがスクリュ圧縮機本体又はモータのいずれか一方の下方に位置して歯車箱の側面に対して別体で取り付けられる構成であるので、コンパクトでありながらガスクーラを容易に取り外すことが可能になる。そして、ガスクーラとは別体の歯車箱が圧力容器とみなされなくなるので、歯車箱として要求される最適な構造及び材料を採用することができ、スクリュ圧縮機を低コストで製造することができる。

この発明の一実施形態に係るスクリュ圧縮機の正面図。 図１に示したスクリュ圧縮機の平面図。 図１に示したスクリュ圧縮機の側面図。

この発明の一実施形態に係るスクリュ圧縮機１について、図１から図３を参照しながら説明する。

図１は、この発明の一実施形態に係るスクリュ圧縮機１の正面図であり、図２はスクリュ圧縮機の平面図であり、図３はスクリュ圧縮機の側面図である。図１から図３に示したスクリュ圧縮機１は、モータ１０とスクリュ圧縮機本体２０と歯車箱３０とガスクーラ４０と台板７とを備える。

スクリュ圧縮機本体２０は、低圧側の第１段圧縮機本体２２と高圧側の第２段圧縮機本体２４と有する２段形のものである。第１段圧縮機本体２２は、歯車箱３０の一方の側面に配設される。第２段圧縮機本体２４は、第１段圧縮機本体２２と同じ、歯車箱３０の一方の側面に配設される。スクリュ圧縮機本体２０は、歯車箱３０の一方の側面に所定位置に位置決めされた状態で接続されている。

第１段圧縮機本体２２は、互いに噛み合いながら回転する雌雄一対のスクリュロータを有する。第２段圧縮機本体２４は、互いに噛み合いながら回転する雌雄一対のスクリュロータを有する。第１段圧縮機本体２２及び第２段圧縮機本体２４の各スクリュロータによって、ガス等の流体が圧縮される。

第１段圧縮機本体２２及び第２段圧縮機本体２４に駆動力を供給するモータ１０は、歯車箱３０の他方の側面に配設されている。別の言い方をすれば、歯車箱３０が、スクリュスクリュ圧縮機本体２０とモータ１０との間に介在配置されている。歯車箱３０は、第１段圧縮機本体２２及び第２段圧縮機本体２４に連結されている。そして、モータ１０は、略筒状の接続ケーシング１５を介して、歯車箱３０の他方の側面に所定位置に位置決めされた状態で接続されている。すなわち、接続ケーシング１５の接続フランジ１６がモータ１０のモータ側接続フランジ１４に接続されるとともに、接続ケーシング１５の連結フランジ１７が歯車箱３０の連結端部１８に接続されている。

歯車箱３０は、モータ１０のモータ軸又はスクリュ圧縮機本体２０のロータ軸（以下、単に軸ということがある。）と直交する長辺と、軸と平行に延びる短辺と、軸と直交する高さとを有する略直方体形状をしている。歯車箱３０の内部には、いずれも図示しない歯車機構が収容されている。本実施形態においては、歯車機構としてブルギアと第１ピニオンギアと第２ピニオンギアとが収容されている。接続ケーシング１５の内部には、カップリングが収容されている。

モータ１０のモータ軸は、カップリングを介して歯車機構の入力軸に連結されている。入力軸のカップリング側とは反対側には、ブルギアが取り付けられている。入力軸は、モータ１０の駆動力を歯車箱３０に入力する。歯車箱３０の歯車機構は、モータ１０の駆動力を、第１段圧縮機本体２２及び第２段圧縮機本体２４の各スクリュロータにそれぞれ伝達する。

第１段圧縮機本体２２の一方のロータ軸が歯車箱３０内に延び、当該ロータ軸の軸端部には、ブルギアと噛み合う第１ピニオンギアが取付けられている。また、第２段圧縮機本体２４の一方のロータ軸が歯車箱３０内に延び、当該ロータ軸の軸端部には、ブルギアと噛み合う第２ピニオンギアが取付けられている。

カップリングを介してモータ軸に連結された入力軸のブルギアは、第１段圧縮機本体２２の第１ピニオンギア及び第２段圧縮機本体２４の第２ピニオンギアと噛合する。したがって、モータ１０を作動させると、モータ１０の駆動力が、入力軸に入力され、ブルギアから、第１ピニオンギア及び第２ピニオンギアへ伝達され、第１段圧縮機本体２２及び第２段圧縮機本体２４の各ロータ軸へと伝達される。そして、第１段圧縮機本体２２及び第２段圧縮機本体２４の各スクリュロータが回転して、ガス等の流体が圧縮される。

歯車箱３０とは別体に構成されたガスクーラ４０が、スクリュ圧縮機本体２０が配設される歯車箱３０の一方の側面に配設されている。歯車箱３０の一方の側面に設けられた取付部３５に対して、ガスクーラ４０の取付部３６が所定位置に位置決めされた状態で接続される。これにより、ガスクーラ４０が、スクリュ圧縮機本体２０よりも下方位置において、歯車箱３０に着脱可能に取り付けられている。図示しない配管によって、上方のスクリュ圧縮機本体２０が下方のガスクーラ４０に接続されている。歯車箱３０に対してスクリュ圧縮機本体２０及びガスクーラ４０を位置決めピンで位置決めし、スクリュ圧縮機本体２０の下方にガスクーラ４０を配置することにより、両者をつなぐ配管の取り回しが容易であり、配管の長さも短くなる。

ガスクーラ４０は、スクリュ圧縮機本体２０から吐出される圧縮ガスを冷却するために設けられている圧力容器である。ガスクーラ４０は、インタークーラ（第１ガスクーラ）４２とアフタークーラ（第２ガスクーラ）４４とを有し、それらが略直方体形状に一体形成されている。インタークーラ４２が第１段圧縮機本体２２と第２段圧縮機本体２４との間のガス経路に設けられ、アフタークーラ４４が第２段圧縮機本体２４の下流のガス経路に設けられる。ガスクーラ４０は、設置スペースを有効活用するため、軸と直交する長辺と、軸と平行に延びる短辺と、軸と直交する高さとを有する略直方体形状とすることができる。

インタークーラ４２は、第１段圧縮機本体２２で圧縮されることにより温度上昇した圧縮ガスの温度を低下させるための冷却器である。アフタークーラ４４は、第２段圧縮機本体２４で圧縮されることにより温度上昇した圧縮ガスの温度を低下させるための冷却器である。ガスクーラ４０は、例えば、シェルアンドチューブ式の水冷式熱交換器である。

圧縮ガスが流通する熱交換部では、内部に複数本の真っ直ぐの熱交換用パイプが並んで設置されている。熱交換用パイプ内には冷却水（冷却媒体）が流される。この熱交換用パイプの周りに冷却対象である圧縮ガスが流通する。なお、複数本の熱交換用パイプが設置されている部分は、管巣部と呼ばれる。複数本の熱交換用パイプは相互に平行に配置されている。なお、冷却水が流入又は流出するための配管等は図示していない。

クーラケーシング４１の天壁部６１には、第１段圧縮機本体２２の吐出側に接続されるインター導入口４５と、第２段圧縮機本体２４の吸込側に接続されるインター導出口４６と、第２段圧縮機本体２４の吐出側に接続されるアフター導入口４７とがそれぞれ設けられている。クーラケーシング４１のアフタークーラ５０側の側壁部６２の下方側には、アフター導出口４８が設けられている。クーラケーシング４１の両側端部には、液密性を保持するように、カバー６３がそれぞれ取り付けられている。管巣部は、クーラケーシング４１に対して着脱可能とされており、何らかの不具合が発生した場合、カバー６３を取り外すことにより、簡単に交換できる。

第１段圧縮機本体２２に供給された圧縮ガスは、第１段圧縮機本体２２により圧縮されて底面側の吐出口からインタークーラ４２の上面側のインター導入口４５に送られ、インタークーラ４２により冷却され、インタークーラ４２の上面側のインター導出口４６から排出される。その後、圧縮ガスは第２段圧縮機本体２４に供給され、第２段圧縮機本体２４によってさらに圧縮される。そして、圧縮ガスは第２段圧縮機本体２４の底面側の吐出口からアフタークーラ５０の上面側のアフター導入口４７に送られ、アフタークーラ５０により冷却された後に、アフター導出口４８から排出される。なお、スクリュ圧縮機本体２０及びガスクーラ４０は、歯車箱３０に対して位置決めされた状態で接続されているため、両者をつなぐ配管長さが機械的に定まる。これにより、配管の途中に配管設置長さの誤差を吸収させるための伸縮管継手のような誤差吸収部材を設けることが不要となる。また、スクリュ圧縮機本体２０の底面側に吐出口を配置し、ガスクーラ４０の上面側に導入口を配置することで、配管長さも可及的に短くなる。

クーラケーシング４１の下部であって歯車箱３０から離れた位置には、支持端部４９が設けられている。例えば、支持端部４９は、図２に示すように歯車箱３０から最も遠く離れた位置であって、図３に示すようにクーラケーシング４１の長辺の略中央部の１箇所に配置されている。支持端部４９の下面と台板７の上面との間には、防振体５３が介在配置されている。防振体５３が、クーラケーシング４１の長辺の一方の端部及び他方の端部では無く、長辺の略中央部に配置されている。図３に示すクーラケーシング４１の長辺の端部側には、アフター導出口４８のような圧縮ガスを導入又は導出するための接続口や、冷却水配管等が設けられることが多い。また、ガスクーラ４０における管巣部の交換作業の妨げになるおそれがないよう配慮が必要である。そのため、防振体５３を、クーラケーシング４１の長辺の端部側よりも、クーラケーシング４１の長辺方向（軸の直交方向）の略中央部に設けることが好ましい。したがって、防振体５３をクーラケーシング４１の長辺の略中央部に配置することは、ガスクーラ４０における熱交換部の構成上の自由度を向上させ、ガスクーラ４０における管巣部の交換作業が容易になる。

歯車箱３０の下部には、支持端部３８，３９が設けられている。例えば、支持端部３８,３９は、図３に示すように、歯車箱３０の長辺の一方の端部及び他方の端部に配置されている。各支持端部３８,３９の下面と台板７の上面との間には、防振体５１,５２がそれぞれ介在配置されている。すなわち、歯車箱３０の長辺方向（軸の直交方向）において、２つの防振体５１,５２が離間して配置されている。必要最低限の防振体５１,５２によって歯車箱３０の側が支持されており、コストを抑制することができる。

モータ１０及びスクリュ圧縮機本体２０が接続されている歯車箱３０と、ガスクーラ４０とは、防振体５１,５２,５３を介して、台板７上に載置されている。歯車箱３０及びガスクーラ４０は、防振体５１,５２,５３の３点で支持されることによって、台板７に設置する際や台板７から取り外して別の場所に置く際に、安定して自立することができる。

防振体５１,５２,５３は、所定のばね特性を有することで、歯車箱３０及びガスクーラ４０から台板７に伝達する振動を減衰させる機能を有する。防振体５１,５２,５３は、例えば、防振ゴムである。防振体５１,５２,５３は、好適には、同じ形状で同じ材質からなる同一物であり、同一物を使用することでコストを抑制できる。

なお、上記実施形態では、別体のガスクーラ４０が、歯車箱３０においてスクリュ圧縮機本体２０側の一方の側面の下部に着脱可能に取り付けられているが、変形例として、歯車箱３０においてモータ１０側の他方の側面の下部に着脱可能に取り付けられてもよい。

以上の説明から明らかなように、この発明に係るスクリュ圧縮機１は、スクリュ圧縮機本体２０と、前記スクリュ圧縮機本体２０を駆動するモータ１０と、前記スクリュ圧縮機本体２０と前記モータ１０との間に介在配置されて前記モータ１０の駆動力を前記スクリュ圧縮機本体２０に伝達する歯車箱３０と、前記スクリュ圧縮機本体２０又は前記モータ１０のいずれか一方の下方に位置して前記歯車箱３０の側面に対して別体で取り付けられるガスクーラ４０とを備える。

上記構成によれば、ガスクーラ４０がスクリュ圧縮機本体２０又はモータ１０のいずれか一方の下方に位置して歯車箱３０の側面に対して別体で取り付けられる構成であるので、コンパクトでありながらガスクーラ４０を容易に取り外すことが可能になる。そして、ガスクーラ４０とは別体の歯車箱３０が圧力容器とみなされなくなるので、歯車箱３０として要求される最適な構造及び材料を採用することができ、スクリュ圧縮機１を低コストで製造することができる。

この発明は、上記特徴に加えて次のような特徴を備えることができる。

すなわち、前記歯車箱３０及び前記ガスクーラ４０それぞれの各支持端部３８,３９,４９と、前記歯車箱及び前記ガスクーラ４０が載置される台板７との間には、防振体５１,５２,５３が配設されている。当該構成によれば、歯車箱３０及びガスクーラ４０から台板７に伝達する振動を減衰させることができる。

前記歯車箱３０及び前記ガスクーラ４０は、前記歯車箱３０を支持する二つの前記防振体５１,５２及び前記ガスクーラ４０を支持する一つの前記防振体５３を介して前記台板７に載置されている。当該構成によれば、歯車箱３０及びガスクーラ４０を３点支持により安定して自立させることができる。

前記ガスクーラ４０に配設されている前記防振体５３は、前記ガスクーラ４０において前記モータ１０及び前記スクリュ圧縮機本体２０の各軸の直交方向の略中央部に１つだけ配設されている。当該構成によれば、ガスクーラ４０における熱交換部の構成上の自由度を向上させ、ガスクーラ４０における管巣部の交換作業が容易になる。

前記歯車箱３０に配設されている前記防振体５１，５２は、前記歯車箱３０において前記モータ１０及び前記スクリュ圧縮機本体２０の各軸の直交方向の各端部近傍に１つずつ配設されている。当該構成によれば、必要最低限の防振体５１,５２によって歯車箱３０の側が支持されており、コストを抑制することができる。

１：スクリュ圧縮機
７：台板
１０：モータ
１４：モータ側接続フランジ
１５：接続ケーシング
１６：接続フランジ
１７：連結フランジ
１８：連結端部
２０：スクリュ圧縮機本体
２２：第１段圧縮機本体
２４：第２段圧縮機本体
３０：歯車箱
３５，３６：取付部
３９：支持端部
４０：ガスクーラ
４１：クーラケーシング
４２：インタークーラ（第１ガスクーラ）
４４：アフタークーラ（第２ガスクーラ）
４５：インター導入口
４６：インター導出口
４７：アフター導入口
４８：アフター導出口
４９：支持端部
５１，５２，５３：防振体
６１：天壁部
６２：側壁部
６３：カバー

Claims (5)

1. スクリュ圧縮機本体と、
   前記スクリュ圧縮機本体を駆動するモータと、
   内部に歯車機構が収容されており、前記スクリュ圧縮機本体と前記モータとの間に介在配置されて前記モータの駆動力を前記歯車機構を介して前記スクリュ圧縮機本体に伝達する歯車箱と、
   前記スクリュ圧縮機本体又は前記モータのいずれか一方の下方に位置して前記歯車箱の側面に対して着脱可能に取り付けられるガスクーラとを備える、スクリュ圧縮機。
2. 請求項１に記載のスクリュ圧縮機において、
   前記歯車箱及び前記ガスクーラには、それぞれの各支持端部が設けられ、
   前記歯車箱及び前記ガスクーラが台板に設けられ、
   前記支持端部と前記台板との間には、防振体が配設されている、スクリュ圧縮機。
3. 請求項２に記載のスクリュ圧縮機において、
   前記歯車箱及び前記ガスクーラは、前記歯車箱を支持する二つの前記防振体及び前記ガスクーラを支持する一つの前記防振体を介して前記台板に載置されている、スクリュ圧縮機。
4. 請求項２又は請求項３に記載のスクリュ圧縮機において、
   前記ガスクーラを支持する前記防振体は、前記ガスクーラにおいて前記モータ及び前記スクリュ圧縮機本体の各軸の直交方向の略中央部に１つだけ配設されている、スクリュ圧縮機。
5. 請求項２から請求項４のいずれか１項に記載のスクリュ圧縮機において、
   前記歯車箱を支持する前記防振体は、前記歯車箱において前記モータ及び前記スクリュ圧縮機本体の各軸の直交方向の各端部近傍に１つずつ配設されている、スクリュ圧縮機。

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