特許ウォッチ

公開番号2025138429
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-09-25
出願番号2024037523
出願日2024-03-11
発明の名称遠心圧縮機
出願人株式会社神戸製鋼所
代理人弁理士法人三協国際特許事務所
主分類F04D 29/62 20060101AFI20250917BHJP(液体用容積形機械;液体または圧縮性流体用ポンプ)
要約【課題】後段側圧縮部への負担軽減を図る。
【解決手段】遠心圧縮機10は、5段以上の圧縮部11～14とブルギア19とピニオンシャフト21,22とを備える。最終段の圧縮部を駆動するピニオンシャフトの外径は、第1段圧縮部11を駆動するピニオンシャフト21の外径よりも小さく、最終段の圧縮部のインペラの外径は、第1段圧縮部11のインペラ11aの外径よりも小さい。インペラ11aの周速マッハ数は1以上1.5以下であり、かつ、比速度は400以上450以下である。最終段の圧縮部のインペラの周速マッハ数は0.5以上1未満であり、かつ、比速度は150以上350以下である。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
分子量が４０以上である対象ガスを処理する多段式の遠心圧縮機であって、
前記対象ガスを段階的に昇圧する５段以上の圧縮部と、
動力源により駆動されるブルギアと、
前記ブルギアと直接的又はアイドラギアを介して噛み合い、前記５段以上の圧縮部に動力を伝達する３本以上のピニオンシャフトと、
を備え、
前記５段以上の圧縮部がそれぞれ、
インペラと、
前記インペラを通過したガスを回収するスクロールと、
を備え、
前記５段以上の圧縮部のうちの最終段の圧縮部を駆動するピニオンシャフトの外径は、前記５段以上の圧縮部のうちの１段目の圧縮部を駆動するピニオンシャフトの外径よりも小さく、
前記最終段の圧縮部のインペラの外径は、前記１段目の圧縮部のインペラの外径よりも小さく、
前記１段目の圧縮部において、前記インペラの周速マッハ数は１以上１．５以下であり、かつ、比速度は４００以上５００以下であって、前記１段目の圧縮部における前記周速マッハ数および前記比速度は、前記５段以上の圧縮部のうちの前記周速マッハ数および前記比速度の中で最も大きく、
前記最終段の圧縮部において、前記インペラの周速マッハ数は０．５以上１未満であり、かつ、比速度は１５０以上３５０以下である、遠心圧縮機。
続きを表示（約 690 文字）【請求項２】
前記最終段の圧縮部における前記周速マッハ数および前記比速度は、前記５段以上の圧縮部のうちの前記周速マッハ数および前記比速度の中で最も小さい、請求項１に記載の遠心圧縮機。
【請求項３】
前記５段以上の圧縮部のうちの２段目の圧縮部は、前記１段目の圧縮部と共通のピニオンシャフトに接続されており、
前記２段目の圧縮部において、
前記インペラの周速マッハ数は、前記１段目の圧縮部における前記インペラの周速マッハ数と前記最終段の圧縮部における前記インペラの周速マッハ数との間の値であり、かつ、
比速度は、前記１段目の圧縮部の比速度と前記最終段の圧縮部の比速度との間の値である、請求項１または２に記載の遠心圧縮機。
【請求項４】
前記５段以上の圧縮部のうちの最終段の１つ前の圧縮部は、前記最終段の圧縮部と共通のピニオンシャフトに接続されており、
前記最終段の１つ前の前記圧縮部において、
前記インペラの周速マッハ数は、前記２段目の圧縮部における前記インペラの周速マッハ数と前記最終段の圧縮部における前記インペラの周速マッハ数との間の値であり、かつ、
比速度は、前記２段目の圧縮部の比速度と前記最終段の圧縮部の比速度との間の値である、請求項３に記載の遠心圧縮機。
【請求項５】
分子量が４０未満の対象ガスを吸入する前段圧縮部をさらに備え、
外部機器によって乾燥され、分子量が４０以上となった前記対象ガスを前記１段目の圧縮部が吸入する、請求項１または２に記載の遠心圧縮機。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、ギア内蔵型の多段式遠心圧縮機に関する。
続きを表示（約 1,800 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、二酸化炭素が地球温暖化への影響が大きいと考えられる。この地球温暖化問題に対する有効な対策として、二酸化炭素回収等の技術が注目されている。ところで、二酸化炭素を圧縮するため圧縮機というわけではないが、特許文献１に開示されるようにギア内蔵型の多段式遠心圧縮機が知られている。多段式遠心圧縮機は、ガスを段階的に昇圧できるように複数の圧縮部を備える。各圧縮部はインペラを有しており、各インペラは、対応のピニオンシャフトを介して共通のブルギアによって駆動される。なお、ピニオンシャフトにはピニオンギアが設けられており、このピニオンギアがブルギアに噛み合うにピニオンシャフトが配置されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２００９－５２４９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
多段式遠心圧縮機では、ガスが順次昇圧されていくため後段側の圧縮部ほどガスの体積流量が小さくなる。そのため、後段側の圧縮部ではインペラが相対的に小型化される。これに伴い、当該インペラを駆動するピニオンシャフト（ピニオンギア）も相対的に小径となるため、ブルギアと噛み合うピニオンギアのうち、後段側の圧縮部におけるピニオンギアへの負担が大きくなりやすい。特に、ＣＯ２のような高分子量のガスを処理する場合には、低分子量のガスを処理する場合と比べて処理負荷が増大しやすい。
【０００５】
しかし、特許文献１では、最適化問題を解く際の繰り返し評価回数を削減することによって設計期間の短縮を図ることが示されるのみで、圧縮部間の負荷分散については考慮されていない。
【０００６】
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、多段式の遠心圧縮機において後段側圧縮部への負担軽減を図ることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る遠心圧縮機は、分子量が４０以上である対象ガスを処理する多段式の遠心圧縮機であって、前記対象ガスを段階的に昇圧する５段以上の圧縮部と、動力源により駆動されるブルギアと、前記ブルギアと直接的又はアイドラギアを介して噛み合い、前記５段以上の圧縮部に動力を伝達する３本以上のピニオンシャフトと、を備える。前記５段以上の圧縮部がそれぞれ、インペラと、前記インペラを通過したガスを回収するスクロールと、を備える。前記５段以上の圧縮部のうちの最終段の圧縮部を駆動するピニオンシャフトの外径は、前記５段以上の圧縮部のうちの１段目の圧縮部を駆動するピニオンシャフトの外径よりも小さく、前記最終段の圧縮部のインペラの外径は、前記１段目の圧縮部のインペラの外径よりも小さい。前記１段目の圧縮部において、前記インペラの周速マッハ数は１以上１．５以下であり、かつ、比速度は４００以上５００以下であって、前記１段目の圧縮部における前記周速マッハ数および前記比速度は、前記５段以上の圧縮部のうちの前記周速マッハ数および前記比速度の中で最も大きい。前記最終段の圧縮部において、前記インペラの周速マッハ数は０．５以上１未満であり、かつ、比速度は１５０以上３５０以下である。
【０００８】
前記遠心圧縮機では、１段目の圧縮部の周速マッハ数と比速度を大きくすることで１段目の仕事量を確保することができる。
【０００９】
前記最終段の圧縮部における前記周速マッハ数および前記比速度は、前記５段以上の圧縮部のうちの前記周速マッハ数および前記比速度の中で最も小さくてもよい。この態様では、最終段の圧縮部の周速マッハ数及び比速度を最も小さくすることで最終段の圧縮部の負荷を軽減することができる。
【００１０】
前記遠心圧縮機において、前記５段以上の圧縮部のうちの２段目の圧縮部は、前記１段目の圧縮部と共通のピニオンシャフトに接続されていてもよい。この場合、前記２段目の圧縮部において、前記インペラの周速マッハ数は、前記１段目の圧縮部における前記インペラの周速マッハ数と前記最終段の圧縮部における前記インペラの周速マッハ数との間の値であり、かつ、比速度は、前記１段目の圧縮部の比速度と前記最終段の圧縮部の比速度との間の値であってもよい。この態様では、１段目の圧縮部よりも２段目の圧縮部での負荷の増大を防止できる。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許