JP2007218180A - 圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】圧縮機の吐出ガスから油煙を効果的に取り除く。
【解決手段】圧縮機の軸受１０Ａ，１０Ｂおよび変速機２，駆動機３の潤滑部を潤滑する潤滑油は、クーラー５４で冷却された後、潤滑部に供される。潤滑部を潤滑した潤滑油は、潤滑油タンク５１に戻される。潤滑油タンクに接続する放風配管２００は、ベント２０１を有する。ベント２０１は鉛直方向から９０度曲折させる部分を多数有する。曲折部に、金網２２１Ａ，２２１Ｂを挿入する。ベント配管の断面積の半分以上は障害物が無く、ベント曲折部を囲む金網も水平面から傾斜を有する。
【選択図】図２

Description

本発明は圧縮機に係り、特に窒素ガスまたは空気を圧縮する圧縮機に関する。

従来の吐出ガスから油煙を除去する装置の例が、特許文献１に記載されている。この公報に記載のブリーザではブローガスからのオイルの回収量を増すために、エンジンのヘッドカバーによりブリーザチャンネルを形成している。そして、ブリーザチャンネルに連通するサイクロンを設け、遠心力でオイルをオイルパンに戻している。

特開２００３−１２０２５０号公報

上記従来の油煙の除去装置では、油煙を取り除くという点で確実であるが、このような油煙分離器を用いると、圧損が大きくなる恐れがある。また、この公報に記載のものはエンジンの油煙分離器であるから、高圧の空気や窒素ガスを放風する場合の装置の強度や装置の大きさについては、十分には考慮されていない。

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、その目的は空気や窒素ガスを放風する圧縮機において、圧損を少なくして油煙を十分に取り除くことにある。本発明の他の目的は、小形で簡素な油煙除去器を実現することにある。

上記目的を達成する本発明の特徴は、回転軸を回転支持する軸受の潤滑油が圧縮機内に侵入するのを防止するパージガスを使用する圧縮機において、パージガスを潤滑油とともに回収する排油配管と、この排油配管が接続された潤滑油タンクと、この潤滑油タンクから大気にパージガスを放風するため放風配管とを設け、この放風配管は鉛直上方に延びる部分と、逆Ｕ字状のベント部と、鉛直上方に延びる部分と逆Ｕ字状部のベント部との間に、多数回折れ曲がった形状部を有することにある。

そしてこの特徴において、折れ曲がった形状部の折れ曲がり部に、流路断面積の半分以下の金網を配置するのがよく、さらに、折れ曲がり部はほぼ９０度に多数回折れ曲がっているのがよい。また、金網の向きが水平方向以外の向きになる折れ曲がり部に金網を配置するのがよく、金網は１０〜４０メッシュであり、逆Ｕ字状部の先端部にこの金網よりもメッシュの細かい他の金網を配置するのがよい。

ベント配管の圧力損失と減らすと同時に出口に油煙を放出あるいは出口で凝集し垂れる現象を無くすため、できるだけベント配管の流路断面積を減らさずに、出口の手前の部分で油煙を取り除く必要がある。

本発明によれば、圧縮機の放風部のベント配管を曲折させたので、油煙を効率的に放風ガスから除去できるとともに、吐出配管の圧損を増大させることがなくなる。また、配管の曲折と、部分的な金網を用いるだけであるから、油煙除去器を簡素に構成できる。したがって、低コストで油煙除去器を実現できる。

以下、本発明に係る圧縮機の一実施例を、図面を用いて説明する。図１に、圧縮機のシステム図を示す。遠心羽根車を有する遠心圧縮機１の回転軸４に、駆動機３の駆動力を増速する変速機２が接続されている。本実施例では駆動機３に電動機を用いているが、比較的低速の蒸気タービン等を用いてもよい。

圧縮機１および変速機２，駆動機はそれぞれ、圧縮機の回転軸４，変速機２の高速回転軸５および低速回転軸６，駆動機３の回転軸７を有している。圧縮機１の回転軸４は、高速側カップリング８で変速機２の高速回転軸５に接続されている。駆動機３の回転軸７は、低速側カップリング９で変速機の低速回転軸６に接続されている。回転軸４は軸受10Ａ，１０Ｂで、回転軸５は軸受１１Ａ，１１Ｂで、回転軸６は軸受１２Ａ，１２Ｂで、回転軸７は軸受１３Ａ，１３Ｂで、それぞれ軸支されている。これらの軸受１０Ａ〜１３Ｂには、潤滑油が潤滑油装置５０によって送られる。

潤滑油装置５０は、潤滑油５７を貯める潤滑油タンク５１と、潤滑油を加圧するポンプ５３とを有している。潤滑油ポンプ５３の下流側には、潤滑油の温度を下げるクーラー
５４が配置されており、このクーラー５４のさらに下流には潤滑油内のごみを濾すフィルター５５が設けられている。

フィルター５５よりも下流側の潤滑油の圧力をフィードバックして潤滑油の供給圧力を制御する圧力調節弁５６がポンプ５３をバイパスする配管に設けられている。このバイパス配管は、潤滑油タンク５１とポンプの下流であってフィルター５５の上流側とを連通している。潤滑油タンク５１とポンプ５３を結ぶ配管に、ストレーナー５２が設けられており、このストレーナー５２は潤滑油タンク５１から不純物が吸い込まれるのを防止している。

ポンプ５３に吸い込まれて昇圧した潤滑油は、クーラー５４で冷却されて温度を下げられる。その後、フィルター５５でごみを濾され、潤滑油装置５０から継ぎ配管１０１に流入する。継ぎ配管１０１を出た潤滑油は、圧縮機１および変速機２，駆動機３のすべてを潤滑するために、潤滑油供給用の給油ヘッダー１０２に流入する。ヘッダー１０２の潤滑油圧力は、圧縮機１および変速機２，駆動機３のいずれの軸受１０Ａ〜１３Ｂに必要な潤滑油の圧力よりも高い圧力に制御される。

ヘッダー１０２を出た潤滑油は、ヘッダー１０２の下流に設けた圧縮機１のオリフィス１０３および変速機２のオリフィス１０４，１０５、駆動機３のオリフィス１０６により、各機器１〜３に必要な潤滑油圧力および油量に制御される。オリフィス１０３〜１０６を通過した潤滑油は、各機器１〜３の軸受１０Ａ〜１３Ｂに送られる。そして、各々の軸受１０Ａ〜１３Ｂを潤滑した後、排油配管１０７へ流入する。

排油配管１０７は傾斜して配置されており、潤滑油が重力により潤滑油タンク５１に戻るように設定されている。一方、潤滑油が圧縮機１の内部に流入するのを防止するために、圧縮機１の内部と軸受１０Ａ，１０Ｂとを仕切るために、ラビリンスシール１４Ａ，
１４Ｂが圧縮機１の羽根車と軸受１０Ａ，１０Ｂ間に設けられている。

ラビリンスシール１４Ａ，１４Ｂには半径方向に孔が形成されており、この孔からパージ用の窒素ガスまたは空気が潤滑油の侵入を防止するのに必要な圧力で吹き込まれている。パージ用の窒素ガスまたは空気は、図示しない供給源から供給配管６１に送られた後、減圧弁６２で圧力を調節されてラビリンスシール１４Ａ，１４Ｂに送られる。ラビリンスシール１４Ａ，１４Ｂを通過したパージ用の窒素ガスまたは空気は、圧縮機の灰油管107aを経て排油配管１０７の潤滑油で充満されていない空間に導かれ潤滑油タンク５１に達する。

潤滑油タンク５１の上部には放風用の配管２００が設けられている。この放風用配管
２００の途中にはベント２０１が設けられており、ベント２０１の下流側には逆Ｕ字状をしたＵ字部２０２が接続されている。Ｕ字部２０２の下流側は、ベント出口２０４になっている。潤滑油タンクに排油と一緒に戻されたパージ用の窒素ガスまたは空気は、潤滑油タンク５１の上部に溜まり、自身の圧力で放風用配管２００から大気に放出される。排油配管１０７の圧力は制御されない。ベント出口２０４には、４メッシュ程度の粗い金網
２０３が取り付けられており、ゴミや虫が潤滑油タンク５１に侵入するのを防止する。ただし、油煙が凝集して通気を妨げることが無いように金網２０３の粗さが設定されている。なお図２で、Ｘ−Ｘ′は曲折Ｃの流路中心を示し、Ｙ−Ｙ′は曲折Ｄの流路中心を示す。Ｚ−Ｚ′は曲折Ｅ−Ｄ間，曲折Ｃ−Ｄ間および曲折Ｃ−Ｂ間の流路中心を示す。

ところで本実施例では、上述したように、圧縮機１および駆動機３，変速機２とも回転機械であり、軸受１０Ａ〜１３Ｂが必要である。そして、軸受負荷が大きいので、これらの軸受１０Ａ〜１３Ｂを潤滑油で強制的に潤滑している。コストおよび運用を考慮すると、圧縮機１および駆動機３，変速機２のそれぞれに対して、個別の潤滑油装置を用意することは無駄である。そのため、本実施例でも共通の潤滑油装置５０を用いている。

潤滑油装置５０から供給される潤滑油は、各回転機械１〜３に必要な圧力に配管の圧損を加えた圧力以上で供給される。そして、オリフィス１０３〜１０６により、各回転機械１〜３に適切な圧力に調節される。各回転機械１〜３の軸受１０Ａ〜１３Ｂを潤滑した潤滑油は、重力を利用して潤滑油が流れる様に配管の断面積の半分を満たさない様に設計された配管直径の大きい排油配管を流れる。

一方、軸受１０Ａ，１０Ｂでかき回された潤滑油が圧縮機１の内部に入り込むのを防止するラビリンスシール１４Ａ，１４Ｂには、十分な圧力の窒素ガスまたは空気が吹き込まれる。吹き込まれた窒素ガスまたは空気は、潤滑油の油煙を含み、排油配管１０７の潤滑油が満たない空間を通って潤滑油装置５０の油タンク５１に達する。その後油タンクに立てたベント２０１から大気に放風される。ベント２０１は、窒素ガスまたは空気に含まれる油煙を凝集させてなるべく少なくして大気に放出させる役目もある。

油煙を凝集させるには、ベント２０１の高さを高くすればよい。例えば、ベント２０１の高さを５メートル以上にして、窒素ガスまたは空気が通過する間に配管の内面に潤滑油を凝集させ、油タンク５１に流れ落とさせる。ベント２０１の出口を下向きのＵ字にして比較的粗い金網を取り付ければ、ゴミや虫が入るのを防止できる。ベント２０１には、排油配管よりも直径の大きな配管を用いる。

しかしながら、この高さの高いベント２０１を用いる方法は、ベント２０１の高さが所定長さに足りないと、油煙がベント２０１内で凝集しきれずに、油煙が残ったまま大気に放出される。圧縮機１を屋外に設置したときは、油煙は拡散するので、これまでそれほど重要視されていなかった。しかし環境面を考慮すると、油煙はできるだけ排気から除去するのが望ましい。また、屋内に設置する場合には、ベント２０１のためだけに圧縮機１の建屋の高さを高くすることは困難であり、高いベント２０１の設置が困難である。

ベント出口２０４の金網２０３の粗さによっては、金網２０３で油煙が凝集し、金網
２０３を塞いで、窒素ガスまたは空気を十分に放気できなくなる。この場合、ベント201の内圧が上昇する。ベント２０１の内圧が上昇する圧損が大きい場合には、潤滑油タンク５１の上流にある排油配管１０７およびその上流の圧力も上昇する。

排油配管１０７は全ての回転機械１〜３に共通であるから、より圧力の低い回転機械１〜３の方へ油煙を含んだ窒素ガスまたは空気が排油配管１０７を経て逆流する。最悪の状態では、回転機械１〜３の僅かな隙間から吹き出して、機外に潤滑油が垂れる。排油配管１０７の圧力調節装置を新たに排油配管１０７に取り付けることはコストおよびスペースの増大を招く。

上記実施例では、ベント２０１を含む放風用配管２００の高さを高くすること無く、圧損も低減して、油煙を凝集させている。この放風用配管２００の詳細を、図２に示す。図２（ａ）は放風用配管２００の上面図であり、同図（ｂ）はその正面図である。ベント
２０１は、上方のスペースの制限を考慮し、Ｕ字部２０２と合わせて２メートル以内に設定されている。

タンク５１から上方に延びたベント２０１は、所定長さ上方に延びた後、鉛直方向から９０度曲折し（曲折Ａとする）水平方向に延びる。その後水平面内で９０度曲折し（曲折Ｂとする）、水平側面側に方向を変える。さらに、斜め上方に約４５度程度の角度で捩りながら、９０度曲折し（曲折Ｃとする）、タンク５１に接続された部分を避ける高さまで延びている。

さらに、４５度程度の角度で捩って水平方向が出るようにして９０度曲折し（曲折Ｄとする）水平方向に延びる。ベント２０１の付け根の上方に位置するところで、９０度曲折し（曲折Ｅとする）鉛直方向に配管を向ける。この５つの曲折部では、円管が９０度曲げられている。

円管の曲がり部では、図３に示すように、円管中心部で曲折の内側から外側に向かう二次流れ３０１が発生する。この円管の主流は、当然ながら円管断面に垂直な方向である。二次流れ成分を放風ガスである空気または窒素ガスが有するので、油煙の粒子も円管中心部で、曲折の内側から外側に向かう。そこで、二次流れに垂直な方向に、金網２２１Ａ，２２１Ｂを挿入する。ベント２０１内の窒素ガスまたは空気の流れに含まれる油煙の粒子は、金網２２１Ａ，２２１Ｂにより効果的に濾し取られる。

曲折部に挿入する金網２２１Ａ，２２１Ｂは、１０〜４０メッシュと出口２０４の金網２０３よりは目が細かい。金網２２１Ａ，２２１Ｂは、水平方向に配置されているのではないので、金網２２１Ａ，２２１Ｂに凝集した潤滑油は、ベント２０１内で垂れ落ちる。その際、潤滑油により金網２２１Ａ，２２１Ｂが塞がれて、金網２２１Ａ，２２１Ｂを通過する窒素ガスまたは空気の流れが完全に阻害される、という恐れが無い。

金網２２１Ａ，２２１Ｂを配置するときは、金網２２１Ａ，２２１Ｂと円管曲折部に囲まれた部分が最大でも円管の断面積の半分となるように配置する。このようにすると、仮に金網２２１Ａ，２２１Ｂに潤滑油が凝集して金網２２１Ａ，２２１Ｂを通る窒素ガスまたは空気の流れが著しく減少しても、金網２２１Ａ，２２１Ｂと円管曲折部に囲まれていない部分を窒素ガスまたは空気が通過可能である。その結果、著しい圧損の減少を避けられる。

金網２２１Ａ，２２１Ｂの形状の例を、図４に上面図で示す。両端の楕円形状を、長方形部で繋いでいる。金網２２１Ａ，２２１Ｂをベント２０１の曲折部にとりつけるときは、金網２２１Ａ，２２１Ｂを、簡易なフランジ２３１Ａ〜２３２Ｂが付いた部材で挟み込み、ボルト２３４，ナット２３５で締め付ける。この簡易なフランジ２３１Ａ〜１３２Ｂは、標準の配管クラスに見合う強固なフランジより、強度が低いものでよい。

本実施例では、曲折Ｃ，Ｄに金網２２１Ａ，２２１Ｂを取り付けているが、曲折Ａ〜Ｅのいずれかの部分に取り付けただけでも、従来よりも効果的に油煙を除去できる。ただし、金網２２１Ａ，２２１Ｂを水平方向に配置することは避ける。金網２２１Ａ，２２１Ｂを水平方向に配置すると、凝集した潤滑油が金網２２１Ａ，２２１Ｂを塞ぎ、窒素ガスまたは空気の流路断面積の著しい減少を招いて圧損の増大を引き起こす恐れがある。

本発明に係る圧縮機の一実施例のシステム図。 図１に示したシステムに用いるベントの正面図および上面図。 円管の曲折部で起こる流体の二次流れを説明する図。 図１に示したシステムに用いる金網の上面図。

符号の説明

１…圧縮機、２…変速機、３…駆動機、４…圧縮機回転軸、５…変速機高速側回転軸、６…変速機低速側回転軸、７…駆動機回転軸、８…高速側カップリング、９…低速側カップリング、１０Ａ，１０Ｂ…圧縮機軸受、１１Ａ，１１Ｂ…変速機高速側軸受、１２Ａ，１２Ｂ…変速機低速側軸受、１３Ａ，１３Ｂ…駆動機軸受、１４Ａ，１４Ｂ…ラビリンスシール、５０…潤滑油装置、５１…潤滑油タンク、５２…ストレーナー、５３…潤滑油ポンプ、５４…潤滑油クーラー、５５…潤滑油フィルター、５６…圧力調節弁、５７…潤滑油、５８，６３…圧力計、６１…窒素又は空気配管、６２…減圧弁、１０１…潤滑油装置−給油ヘッダー継ぎ配管、１０２…給油ヘッダー、１０３，１０４…圧縮機給油オリフィス、１０５…変速機給油オリフィス、１０６…駆動機給油オリフィス、２００…放風配管、２０１…ベント、２０２…Ｕ字部、２０３…金網、２０４…ベント出口、２２１Ａ，
２２１Ｂ…ベント曲折部の金網、２３１Ａ，２３１Ｂ，２３２Ａ，２３２Ｂ…金網用フランジ、２３４…ボルト、２３５…ナット、３０１…二次流れ。

Claims (5)

1. 回転軸を回転支持する軸受の潤滑油が圧縮機内に侵入するのを防止するパージガスを使用する圧縮機において、パージガスを潤滑油とともに回収する排油配管と、この排油配管が接続された潤滑油タンクと、この潤滑油タンクから大気にパージガスを放風するため放風配管とを設け、この放風配管は鉛直上方に延びる部分と、逆Ｕ字状のベント部と、前記鉛直上方に延びる部分と逆Ｕ字状部のベント部との間に、多数回折れ曲がった形状部を有することを特徴とする圧縮機。
2. 前記折れ曲がった形状部の折れ曲がり部に、流路断面積の半分以下の金網を配置したことを特徴とする請求項１に記載の圧縮機。
3. 前記折れ曲がり部はほぼ９０度に多数回折れ曲がっていることを特徴とする請求項２に記載の圧縮機。
4. 前記金網の向きが水平方向以外の向きになる折れ曲がり部に前記金網を配置したことを特徴とする請求項２に記載の圧縮機。
5. 前記金網は１０〜４０メッシュであり、前記逆Ｕ字状部の先端部にこの金網よりもメッシュの細かい他の金網を配置したことを特徴とする請求項２に記載の圧縮機。
   

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