特許 6049807 遠心圧縮機

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6049807

(24)【登録日】2016年12月2日

(45)【発行日】2016年12月21日

(54)【発明の名称】遠心圧縮機

(51)【国際特許分類】

   F04D 17/12 20060101AFI20161212BHJP

   F04D 25/16 20060101ALI20161212BHJP

   F04D 29/053 20060101ALI20161212BHJP

【ＦＩ】

   F04D17/12

   F04D25/16

   F04D29/053 A

【請求項の数】6

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2015-115639(P2015-115639)

(22)【出願日】2015年6月8日

(62)【分割の表示】特願2011-172237(P2011-172237)の分割

【原出願日】2011年8月5日

(65)【公開番号】特開2015-158208(P2015-158208A)

(43)【公開日】2015年9月3日

【審査請求日】2015年6月8日

(73)【特許権者】

【識別番号】310010564

【氏名又は名称】三菱重工コンプレッサ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100134544

【弁理士】

【氏名又は名称】森 隆一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100064908

【弁理士】

【氏名又は名称】志賀 正武

(74)【代理人】

【識別番号】100108578

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 詔男

(74)【代理人】

【識別番号】100126893

【弁理士】

【氏名又は名称】山崎 哲男

(74)【代理人】

【識別番号】100149548

【弁理士】

【氏名又は名称】松沼 泰史

(72)【発明者】

【氏名】宮田 寛之

(72)【発明者】

【氏名】米村 直人

【審査官】 冨永 達朗

(56)【参考文献】

【文献】 特開昭４８−０７５９５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−０２８１６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０６−１９３５８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０５−０１８３９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−３２２０９７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０４Ｄ １７／１２

Ｆ０４Ｄ ２５／１６

Ｆ０４Ｄ ２９／０５３

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

駆動歯車と、
前記駆動歯車から、中心軸方向一方側へと延びる駆動軸と、
前記駆動歯車の回転が伝達される第一従動歯車と、
前記第一従動歯車の中心軸方向両側へと延びる第一従動軸と、
前記第一従動軸の中心軸方向両側にそれぞれ設けられ、前記第一従動軸の回転によって流体を圧縮する同一構成の二つの第一段圧縮部と、
前記第一従動歯車と前記駆動歯車との間に設けられた第一中間歯車と、
前記駆動歯車の回転が伝達される第二従動歯車と、
前記第二従動歯車の中心軸方向に沿って延びる第二従動軸と、
前記第二従動軸に設けられた第二段圧縮部と、
前記第二従動歯車と前記駆動歯車との間に設けられた第二中間歯車と、を備えることを特徴とする遠心圧縮機。

【請求項2】

前記第一中間歯車及び前記第二中間歯車の回転軸は、前記駆動歯車の回転軸よりも上下方向一方側に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の遠心圧縮機。

【請求項3】

前記第二従動軸に、前記第二従動歯車に対して中心軸方向に沿って前記第二段圧縮部と反対側に設けられた第三段圧縮部と、
前記駆動歯車の回転が伝達される第三従動歯車と、
前記第三従動歯車の中心軸方向に沿って延びる第三従動軸と、
前記第三従動軸に設けられた第四段圧縮部と、
前記第三従動歯車と前記駆動歯車との間に設けられた第三中間歯車とを備え、
前記第一中間歯車、前記第二中間歯車、及び前記第三中間歯車のうち二つの中間歯車の回転軸は、前記駆動歯車の回転軸よりも上下一方側に設けられ、他の一つ中間歯車の回転軸は、上下他方側に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の遠心圧縮機。

【請求項4】

前記二つの第一段圧縮部と前記第二段圧縮部とを接続する配管上に設けられ、前記二つの第一段圧縮部から吐出される流体の熱交換を行う熱交換器を備え、
該熱交換器は、前記二つの第一段圧縮部がそれぞれ接続される二つの導入口と、前記第二段圧縮部が接続される一つの排出口が設けられていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の遠心圧縮機。

【請求項5】

前記二つの第一段圧縮部の上流側にそれぞれ設けられ、流体の流量を制御する入口案内翼と、
前記二つの第一段圧縮部の上流側にそれぞれ設けられた第一圧力計及び流量計と、
前記二つの第一段圧縮部の下流側にそれぞれ設けられた第二圧力計と、
前記第一圧力計、前記流量計、及び前記第二圧力計で検出された測定結果に基づいて前記入口案内翼を制御する制御部とを備えることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の遠心圧縮機。

【請求項6】

前記第一段圧縮部は、それぞれに独立して流体が流入するガス導入部を有していることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項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、増速機を内蔵した遠心圧縮機に関するものである。

【背景技術】

【0002】

周知のように、遠心圧縮機は、回転するインペラの半径方向にガスを通り抜けさせ、その際に発生する遠心力を利用してそれら気体を圧縮するものであり、例えば、石油化学や天然ガスや空気分離のプラントに用いられている。

【0003】

遠心圧縮機としては、ガスを圧縮するインペラを一本の軸に取り付ける構造の一軸多段型遠心圧縮機と、複数のピニオン軸の軸端にインペラを取り付ける構造の増速機内蔵型遠心圧縮機（以下、ギアド圧縮機と称する）が知られている。ギアド圧縮機は、複数の従動軸の軸端に設けれ、インペラを備えた複数の圧縮部によって作動流体を圧縮する形態のものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

【0004】

図５は、従来のギアド圧縮機１０１の模式的平面断面図である。図５に示すように、ギアド圧縮機１０１は、駆動源１９と、駆動源１９によって回転駆動される駆動軸２と、駆動軸２の駆動力が伝達される増速機１１０と、増速機１１０を構成する第一従動歯車１１２の両側へと延びる第一従動軸５と、増速機１１０を構成する第二従動歯車１１３の両側へと延びる第二従動軸６と、第一従動軸５の両側にそれぞれ設けられた第一段圧縮部１０７及び第二段圧縮部１０８と、と、第二従動軸６の両側に設けられた第三段圧縮部１０９及び釣合錘１１６とを有している。

【0005】

増速機１１０は、駆動軸２に設けられた駆動歯車１１１と第一従動軸５に設けられた第一従動歯車１１２と、第二従動軸６に設けられた第二従動歯車１１３とを有している。この歯車構成により、駆動軸２の回転が増速され従動軸５，６に伝達される。

【0006】

第一段圧縮部１０７と第二段圧縮部１０８とは、第一段熱交換器２７を介して配管で接続されているとともに、第二段圧縮部１０８と第三段圧縮部１０９とは、第二段熱交換器２８を介して配管で接続されている。
上述したような構成により、ギアド圧縮機１０１に導入された作動流体は、三段の圧縮部１０７，１０８，１０９により圧縮される。また、この構成においては、作動流体が圧縮部間に設けられている熱交換器２７，２８によって中間冷却されることによって圧縮効率の向上が図られている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開２００７−３３２８２６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

ところで、ギアド圧縮機を大容量化する場合、インペラを大型化する手法が一般的である。しかしながら、インペラの大型化は製造上の限界があり、大容量化を実現するためには、複数のギアド圧縮機を用いるか、軸流圧縮機など、他の方式の圧縮機を適用する必要があった。

【0009】

この発明は、このような事情を考慮してなされたもので、その目的は、増速機を内蔵した遠心圧縮機において、インペラの径を最小限に抑えつつ、大容量化を図ることができる遠心圧縮機を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0010】

上記の目的を達成するために、この発明は以下の手段を提供している。
本発明の遠心圧縮機は、駆動歯車と、前記駆動歯車から、中心軸方向一方側へと延びる駆動軸と、前記駆動歯車の回転が伝達される第一従動歯車と、前記第一従動歯車の中心軸方向両側へと延びる第一従動軸と、前記第一従動軸の中心軸方向両側にそれぞれ設けられ、前記第一従動軸の回転によって流体を圧縮する同一構成の二つの第一段圧縮部と、前記第一従動歯車と前記駆動歯車との間に設けられた第一中間歯車と、前記駆動歯車の回転が伝達される第二従動歯車と、前記第二従動歯車の中心軸方向に沿って延びる第二従動軸と、前記第二従動軸に設けられた第二段圧縮部と、前記第二従動歯車と前記駆動歯車との間に設けられた第二中間歯車と、を備えることを特徴とする。

【0011】

この構成によれば、第一段圧縮部が二つ設けられ、これら二つの第一段圧縮部が第一従動軸の両側に配置された構成とされているため、圧縮部の径を最小限に抑えつつ、遠心圧縮機の大容量化を図ることができる。

【0013】

この構成によれば、第一中間歯車を設け、第一従動軸と駆動軸との軸間距離を大きくすることによって、駆動軸が支障となることなく第一圧縮機を更に大型化でき、さらに遠心圧縮機の大容量化を図ることができる。その一方で、駆動歯車及び第一従動歯車の大きさを最小限のものとすることができる。

【0015】

この構成によれば、遠心圧縮機を構成する圧縮部を二段以上として圧縮比を高める場合において、第一段を二つの第一段圧縮部からなる構成とし、かつ、従動歯車と駆動歯車との間に中間歯車を設ける構成とすることで、駆動軸と第一段圧縮部側との干渉を受けることなく、二段以上として圧縮比を高めつつ、かつ効果的に大容量化を図ることができる。

【0016】

また、前記第一中間歯車及び前記第二中間歯車の回転軸は、前記駆動歯車の回転軸よりも上下方向一方側に設けられていることが好ましい。

【0017】

この構成によれば、第一中間歯車と第二中間歯車の回転中心を、駆動歯車の回転中心に対して上下方向において同一高さに設けた場合と比較して、駆動軸を支持する軸受により荷重がかかるようになるため、駆動軸の運転状況を安定化させることができる。

【0018】

また、本発明の遠心圧縮機は、前記第二従動軸に、前記第二従動歯車に対して中心軸方向に沿って前記第二段圧縮部と反対側に設けられた第三段圧縮部と、前記駆動歯車の回転が伝達される第三従動歯車と、前記第三従動歯車の中心軸方向に沿って延びる第三従動軸と、前記第三従動軸に設けられた第四段圧縮部と、前記第三従動歯車と前記駆動歯車との間に設けられた第三中間歯車とを備え、前記第一中間歯車、前記第二中間歯車、及び前記第三中間歯車のうち二つの中間歯車の回転軸は、前記駆動歯車の回転軸よりも上下一方側に設けられ、他の一つ中間歯車の回転軸は、上下他方側に設けられている構成としてもよい。

【0019】

この構成によれば、遠心圧縮機を構成する圧縮部を四段以上として圧縮比を高める場合において、駆動軸を支持する軸受により荷重がかかるようになるため、駆動軸の運転状況を安定化させることができる。また、二つの中間歯車の回転中心と他の一つの中間歯車の回転中心とを上下方向に振り分けることによって、中間歯車同士の干渉を回避することができる。

【0020】

また、前記二つの第一段圧縮部と前記第二段圧縮部とを接続する配管上に設けられ、前記二つの第一段圧縮部から吐出される流体の熱交換を行う熱交換器を備え、該熱交換器は、前記二つの第一段圧縮部がそれぞれ接続される二つの導入口と、前記第二段圧縮部が接続される一つの排出口が設けられていることが好ましい。

【0021】

さらに、前記二つの第一段圧縮部の上流側にそれぞれ設けられ、流体の流量を制御する入口案内翼と、前記二つの第一段圧縮部の上流側にそれぞれ設けられた第一圧力計及び流量計と、前記二つの第一段圧縮部の下流側にそれぞれ設けられた第二圧力計と、前記第一圧力計、前記流量計、及び前記第二圧力計で検出された測定結果に基づいて前記入口案内翼を制御する制御部とを備えることが好ましい。

【0022】

この構成によれば、異常時、即ち製作誤差、経年的運転による性能変化などの要因により、二つの第一段圧縮部を構成する２つのインペラに性能差が生じた場合においても、その性能差に応じた制御が可能となる。

【0023】

また、前記第一段圧縮部は、それぞれに独立して流体が流入するガス導入部を有しよい。

【発明の効果】

【0024】

本発明によれば、同一構成の第一段圧縮部が二つ設けられ、これら二つの第一段圧縮部が第一従動軸の両側に配置された構成とされているため、圧縮部の径を最小限に抑えつつ、遠心圧縮機の大容量化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0025】

【図1】本発明の第一の実施形態に係る遠心圧縮機を示す概略平面図である。

【図2】本発明の第一の実施形態に係る遠心圧縮機の増速機を構成する歯車群の位置構成を示す概略斜視図である。

【図3】本発明の第一の実施形態に係る遠心圧縮機の制御システムを示す構成図である。

【図4】本発明の第二の実施形態に係る遠心圧縮機の増速機を構成する歯車群の位置構成を示す概略斜視図である。

【図5】従来の遠心圧縮機を示す概略平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0026】

（第一の実施形態）
以下、本発明の第一の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
図１に示すように、本発明の実施形態に係る遠心圧縮機１は、動力を発生させる駆動源１９と、駆動源１９によって回転駆動される駆動軸２と、駆動軸２の回転駆動を変速、伝達させる増速機１０と、増速機１０によって伝達された動力が出力される従動軸３と、従動軸３に伝達された動力により駆動する圧縮部４とを備える。

【0027】

増速機１０は、駆動軸２が中心軸方向一方側へと延びる駆動歯車１１と、駆動歯車１１の回転がそれぞれ増速されて伝達される第一従動歯車１２および第二従動歯車１３と、第一従動歯車１２及び第二従動歯車１３と駆動歯車１１との間にそれぞれ設けられ噛合した第一中間歯車１４および第二中間歯車１５とを有する。

【0028】

また、従動軸３としては、第一従動歯車１２の中心軸方向両側に延びる第一従動軸５と、第二従動歯車１３の中心軸方向両側に延びる第二従動軸６とを有する。
また、圧縮部４としては、第一従動軸５の中心軸方向両側の端部にそれぞれ設けられた二つの第一段圧縮部７ａ，７ｂと、第二従動軸６において駆動源１９が設けられた側と反対側となる中心軸方向他方側の端部に設けられた第二段圧縮部８と、第二従動軸６において駆動源１９が設けられた側となる一方側に設けられた第三段圧縮部９とを有する。

【0029】

なお、増速機１０を構成する歯車群は、ケーシング２０の内部に収められており、各軸は、ケーシング２０に図示しない軸受を介して支持されている。

【0030】

第一段圧縮部７ａ，７ｂ、第二段圧縮部８、及び第三段圧縮部９は、それぞれインペラ２５，３７，３８を有している。そして、第一段圧縮部７ａ，７ｂ、第二段圧縮部８、及び第三段圧縮部９は、それぞれインペラ２５，３７，３８を用いて作動流体を圧縮している。インペラ２５，３７，３８は、導入口より吸入された作動流体を、その内部に形成された流路を介して径方向外周側に向かって放出するものである。

【0031】

なお、本実施形態においては、三種類のインペラ２５，３７，３８のうち、第二段圧縮部８に使用されるインペラ３７の外径は、第一段圧縮部７ａ，７ｂを構成する二つのインペラ２５ａ，２５ｂから排出された作動流体が導入されることから、第一段圧縮部７ａ，７ｂのインペラ２５と略同一の外径としている。

【0032】

第一中間歯車１４と第二中間歯車１５は、所謂アイドル歯車であり、第一中間歯車１４は第一中間軸１７によって回転可能に支持されている。また、第二中間歯車１５は、第一中間軸１８によって回転可能に支持されている。

【0033】

この歯車構成により、駆動軸２が回転することによって、駆動歯車１１が回転し、駆動歯車１１の回転に伴い第一中間歯車１４及び第二中間歯車１５が回転する。そして第一中間歯車１４及び第二中間歯車１５の回転に伴い、第一従動歯車１２及び第二従動歯車１３が回転する。そして第一従動歯車１２の回転に伴い第一従動軸５が回転し、第二従動歯車１３の回転に伴い第二従動軸６が回転する。
即ち、駆動軸２が駆動することによって、第一従動軸５及び第二従動軸６が回転する。

【0034】

図２（ａ）は、増速機１０を構成する歯車群の位置構成を示す概略斜視図である。図２（ａ）に示すように、駆動歯車１１の中心レベル、即ち、所定の基準面からの高さは、第一従動歯車１２及び第二従動歯車１３の中心レベルと略同じ高さとされている。即ち、駆動歯車１１、第一従動歯車１２、及び第二従動歯車１３の中心は、全て中心線Ｌ上に配置される。
一方、第一中間歯車１４及び第二中間歯車１５の中心は、中心線Ｌよりやや下方にオフセットして配置されている。即ち、中間歯車１４，１５を支持する中間軸１７，１８と駆動軸２とは同一平面上に配置されていない。

【0035】

次に、圧縮部同士の接続構成について説明する。
二つの第一段圧縮部７ａ，７ｂは、第一段配管３０を介して第二段圧縮部８と接続されている。第一段配管３０は、２つの第一段圧縮部吐出配管３１ａ，３１ｂと第二段圧縮部吸込配管３２とから構成されており、第一段圧縮部吐出配管３１ａ，３１ｂと第二段圧縮部吸込配管３２との間には、第一段熱交換器２７が介設されている。

【0036】

第一段熱交換器２７は、２つの入口ノズル２７ａと１つの出口ノズル２７ｂを備えており、２つの入口ノズル２７ａにそれぞれ第一段圧縮部吐出配管３１ａ，３１ｂが接続され、出口ノズル２７ｂに第二段圧縮部吸込配管３２が接続されている。即ち、第一段熱交換器２７は、第一段圧縮部７ａ，７ｂを構成する二つの第一段圧縮部７ａ，７ｂから吐出される二系統の作動流体を冷却するとともに、二系統の作動流体を合流させ、一系統の作動流体とする機能を有している。

【0037】

第二段圧縮部８は、第二段配管３３を介して第三段圧縮部９と接続されている。第二段配管３３は、第二段圧縮部吐出配管３４と第三段圧縮部吸込配管３５とから構成されており、第二段圧縮部吐出配管３４と第三段圧縮部吸込配管３５との間には第二段熱交換器２８が介設されている。

【0038】

第一段熱交換器２７及び第二段熱交換器２８は、作動流体の中間冷却を行うためのクーラである。このように圧縮過程での作動流体を中間的に冷却することによって、遠心圧縮機１の駆動に必要とされる動力が低減される。

【0039】

次に、第一段圧縮部７ａ，７ｂ、第二段圧縮部８、第三段圧縮部９のそれぞれの構成について説明する。
第一段圧縮部７ａ，７ｂは、本実施形態の遠心圧縮機１において、作動流体が最初に流入する圧縮部である。二つの第一段圧縮部７ａ，７ｂは、同一の構成を有しており、それぞれ、圧縮する流体を供給するガス導入部２３と、ガス導入部２３から供給された流体を案内するとともに、角度が可変とされた入口案内翼２４（ＩＧＶ，Inlet Guide Vane）と、第一従動軸５に取り付けられたインペラ２５を有している。即ち、本実施形態の遠心圧縮機１は、２つのガス導入部２３より、ガスを導入するように構成されている。第一段圧縮部７ａ，７ｂを構成する２つのインペラ２５のガス排出口は、それぞれ第一段圧縮部吐出配管３１ａ，３１ｂと接続されている。

【0040】

入口案内翼２４は、ガス導入部２３に設けられており、その開度を調節することによって圧縮機を通過する作動流体の流量を制御するものであり、アクチュエータ２６によりインペラ２５の軸方向に直交する軸線まわりに回動可能とされている。

【0041】

第二段圧縮部８は第二従動軸６の一端に設けられたインペラ３７を有している。インペラ３７のガス導入口には、第一段配管３０を構成する第二段圧縮部吸込配管３２が接続されているとともに、インペラ３７のガス排出口には、第二段配管３３を構成する第二段圧縮部吐出配管３４が接続されている。
第三段圧縮部９は第二従動軸６の他端に設けられたインペラ３８を有している。インペラ３８のガス導入口には、第二段配管３３を構成する第三段圧縮部吸込配管３５が接続されているとともに、インペラ３８のガス排出口には、第三段圧縮部吐出配管３６が接続されている。

【0042】

以上より、本実施形態の遠心圧縮機１の作用を説明する。
圧縮すべき作動流体は、第一段圧縮部７ａ，７ｂを構成する二つのガス導入部２３ａ，２３ｂより導入され、二つの第一段圧縮部７ａ，７ｂにおいて圧縮される。次いで、作動流体は、第一段熱交換器２７に導入されつつ、この第一段熱交換器２７内で合流され、中間冷却された後、第二段圧縮部８に導入される。第二段圧縮部８において圧縮され第二段圧縮部８より排出された作動流体は、第二段熱交換器２８において中間冷却され、第三段圧縮部９に導入される。そして、作動流体は第三段圧縮部９において圧縮された後、圧縮された作動流体の需要先である所定のプラントＰに供給される。

【0043】

次に、遠心圧縮機１の制御システム、特に遠心圧縮機１に導入される作動流体の吸込圧力を調整する入口案内翼２４の制御方法について説明する。
図３に示すように、遠心圧縮機１の制御システムは、制御装置５０を備えている。制御装置５０は、各計測器の入力に基づき、入口案内翼２４を駆動するアクチュエータ２６、及び後述するガス放出弁５６を制御する。

【0044】

第一段圧縮部７ａ，７ｂを構成する２つの第一段圧縮部７ａ，７ｂの上流側には、第一段圧縮部７ａ，７ｂに導入される作動流体の圧力を計測する第一圧力計５１ａ，５１ｂと、作動流体の流量を計測する流量計５２ａ，５２ｂが設けられている。また、第一段圧縮部７ａ，７ｂの下流側であって、第一段圧縮部７ａ，７ｂに接続された第一段圧縮部吐出配管３１ａ，３１ｂにはそれぞれ第二圧力計５３ａ，５３ｂが設けられている。

【0045】

また、第三段圧縮部９と所定のプラントＰとの間の第三段圧縮部吐出配管３６には、第三圧力計５４が設けられている。また、第三段圧縮部吐出配管３６における第三圧力計５４の下流には、ガス放出配管５５が分岐されており、このガス放出配管５５には、ガス放出弁５６が設けられている。
第一圧力計５１ａ，５１ｂ、第二圧力計５３ａ，５３ｂ、第三圧力計５４、および流量計５２ａ，５２ｂは、制御装置５０と接続され、制御装置５０に計測結果を入力するように構成されている。

【0046】

上記制御システムによる制御方法について説明する。
通常時、第一段圧縮部７ａ，７ｂの２つのインペラ２５ａ，２５ｂの上流に設けられている入口案内翼２４ａ，２４ｂは、制御装置５０によって、同一の制御方法によって制御される。例えば、入口案内翼２４ａ，２４ｂは、遠心圧縮機１の始動時には微開状態とされ、始動時の遠心圧縮機１の駆動力を軽減する。

【0047】

一方、制御装置５０は、二つの第一段圧縮部７ａ，７ｂのそれぞれについて、入口流量の計測を行い、さらに、入口及び出口の圧力計測を行うことにより、第一段圧縮部７ａ，７ｂのインペラ２５ａ，２５ｂの運転監視を行う。さらに、入口流量と共に、第二段圧縮部８、及び第三段圧縮部９についても、第三段圧縮部９の下流、即ち遠心圧縮機１の出口圧力の計測を行うことにより運転監視を行う。

【0048】

異常時、即ち製作誤差、経年的運転による性能変化などの要因により、二つのインペラ２５ａ，２５ｂに性能差が生じた場合においては、その性能差に応じて入口案内翼２４ａ，２４ｂの制御を行う。
また、制御装置５０は、第三圧力計５４の圧力と流量計５２ａ，５２ｂの流量に応じて、適宜ガス放出弁５６を制御することによって、低流量運転時の吐出圧力を一定制御し、また、サージング防止制御も行う。

【0049】

上記実施形態によれば、二つの第一段圧縮部７ａ，７ｂが第一従動軸５の両側に配置された構成とされているため、第一段圧縮部７ａ，７ｂの径を最小限に抑えつつ圧縮能力を向上させることができる。これにより、遠心圧縮機１の大容量化を図ることができる。

【0050】

また、第一中間歯車１４を設け、第一従動軸５と駆動軸２との軸間距離を大きくしたことによって、第一段圧縮部７ａ，７ｂを更に大型化でき、さらに遠心圧縮機１の大容量化を図ることができる。その一方で、第一従動歯車１２及び駆動歯車１１の小型化を図ることができる。

【0051】

また、第二中間歯車１５を設け、第二従動軸６と駆動軸２との軸間距離を大きくしたことによって、第二従動軸６の両端に設けられた第二段圧縮部８及び第三段圧縮部９と、駆動軸２との干渉、及び第一段圧縮部７ａ，７ｂとの干渉を回避することができる。即ち、中間歯車の設置及び第一段圧縮の複数化とともに、圧縮部を三段とすることにより、高圧縮比かつ効果的に大容量化を図ることができる。

【0052】

また、図２に（ｂ）に示すように、駆動歯車１１Ｂの回転数（即ち駆動源１９の回転数）が変化した場合においても、中間歯車１４Ｂ，１５Ｂの歯数を調整することによって、歯車系全体の大きさを変更することなく増速機１０Ｂを設計することができる。即ち、第一従動軸５と第二従動軸６の軸間距離を変更することなく、増速機１０Ｂを設計することができる。
これは、駆動源１９（蒸気タービン、モータ、等）が効率がよい最適な回転数に駆動軸２の回転数を合致することができるということであり、遠心圧縮機１と駆動源１９を含めた「コンプレッサトレイン」として最適なシステムを実現できる。

【0053】

また、第一中間歯車１４及び第二中間歯車１５の中心が駆動歯車１１の中心レベルより、やや下方にオフセットして配置されていることによって、第一中間歯車１４と第二中間歯車１５の回転中心を、駆動歯車１１の回転中心に対して上下方向において同一高さに設けた場合と比較して、駆動軸２を支持する軸受により荷重がかかるようになるため、駆動軸２の運転状況を安定化させることができる。

【0054】

即ち、増速機１０の中心付近に位置する駆動軸２は、その両側に位置する第一中間歯車１４及び第二中間歯車１５により歯車の反力を受ける。それぞれの中間歯車１４，１５の歯車反力は、上下方向逆に作用するため、駆動歯車１１と中間歯車１４，１５の回転中心を水平一直線に配置すると、歯車反力がキャンセル（相反）された場合、駆動軸２を支持する軸受にかかる荷重が極めて小さくなり、軸系として不安定となる。
これに対し、駆動歯車１１と中間歯車１４，１５の回転中心をオフセットすることによって、駆動軸２を支持する軸受に一定の荷重がかかるようになる。

【0055】

また、大容量化を図ったにもかかわらず、熱交換器の数量は従来の遠心圧縮機と同数でよいため、遠心圧縮機１のコンパクト化が可能となる。

【0056】

また、本実施形態に係る遠心圧縮機１の制御システムによれば、二つの第一段圧縮部７ａ，７ｂのそれぞれの上流側に第一圧力計５１及び流量計５２を、下流側に第二圧力計５３を設け、制御装置５０によって全体の運転監視を行う構成とした。これにより、異常時、即ち製作誤差、経年的運転による性能変化などの要因により、二つの第一段圧縮部７ａ，７ｂを構成する２つのインペラ２５ａ，２５ｂに性能差が生じた場合においても、その性能差に応じた制御が可能となる。

【0057】

（第二の実施形態）
以下、本発明の第二の実施形態について説明する。
第二の実施形態に係る遠心圧縮機は、第一の実施形態に係る遠心圧縮機１の第三段圧縮部９に相当する第三段圧縮部９Ｂの後段に、更に第四段圧縮部４１、及び第五段圧縮部４２を設けたものである。

【0058】

図４は、本実施形態の遠心圧縮機１Ｂの増速機１０Ｃを構成する歯車群の位置構成を示す概略斜視図である。図４に示すように、駆動軸２に設けられた駆動歯車１１の上方には、第三従動歯車４３が配置されており、第三従動歯車４３の両側には、第三従動軸４４が延在している。また、第三従動歯車４３と駆動歯車１１との間には第三中間歯車４５が設けられている。

【0059】

第三従動軸４４の両端には、第四段圧縮部４１及び第五段圧縮部４２が設けられている。第四段圧縮部４１及び第五段圧縮部４２は、第二段圧縮部８及び第三段圧縮部９と同様の構成であり、インペラによって作動流体を圧縮する圧縮部である。
第四段圧縮部４１は、第三段圧縮部９の後段に設けられた圧縮部であり、第五段圧縮部４２は、第四段圧縮部４１の後段に設けられた圧縮部である。第五段圧縮部４２より吐出された圧縮された作動流体は、図示しない所定のプラントに供給される。また、第一の実施形態と同様に、第三段圧縮部９と第四段圧縮部４１とを接続する配管、及び第四段圧縮部４１と第五段圧縮部４２とを接続する配管には、熱交換器が設けられている。

【0060】

第一の実施形態に係る遠心圧縮機１と同様に、駆動歯車１１、第一従動歯車１２、及び第二従動歯車１３の中心レベルは略同一とされている。また、第一中間歯車１４及び第二中間歯車１５の中心は、中心線Ｌよりやや下方にオフセットして配置されている。
本実施形態に係る遠心圧縮機１Ｂの第三中間歯車４５及び第三従動歯車４３は、駆動歯車１１の略直上（中心線Ｌ２上）に配置されている。即ち、第一中間歯車１４、第二中間歯車１５、及び第三中間歯車４５のうち第一中間歯車１４と第二中間歯車１５の回転中心は、駆動歯車１１の回転中心よりも下方側に設けられ、第三中間歯車の回転中心は、上方側に設けられている。

【0061】

なお、中間歯車の配置は、上述したような配置に限ることはなく、三つの中間歯車のうち二つの中間歯車の回転中心が、駆動歯車１１の回転中心よりも上下一方側に設けられ、他の一つ中間歯車の回転中心が、上下他方側に設けられていればよい。

【0062】

上記実施形態によれば、遠心圧縮機を構成する圧縮部を五段以上としたことによって、さらに遠心圧縮機の圧縮比を高めることができる。
また、第一の実施形態に係る遠心圧縮機１と同様に、駆動軸２を支持する軸受により荷重がかかるようになるため、駆動軸２の運転状況を安定化させることができる。
さらに、第一中間歯車１４及び第二中間歯車１５の回転中心と、第三中間歯車４５の回転中心とを上下方向に振り分けることによって、中間歯車同士の干渉を回避することができる。

【0063】

なお、本発明の技術範囲は上記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上記各実施形態においては、従動歯車と駆動歯車との間に中間歯車を設ける構成にしたが、駆動軸と従動軸との間の軸間距離が十分確保できていれば、中間歯車は必ずしも設ける必要はない。

【0064】

また、圧縮部の段数も三段、又は五段に限ることはなく、遠心圧縮機に要求される圧縮性能に応じて適宜変更可能である。

【符号の説明】

【0065】

１…遠心圧縮機、２…駆動軸、３…従動軸、４…圧縮部、５…第一従動軸、６…第二従動軸、７…第一段圧縮部、８…第二段圧縮部、９…第三段圧縮部、１０…増速機、１１…駆動歯車、１２…第一従動歯車、１３…第二従動歯車、１４…第一中間歯車、１５…第二中間歯車、１７…第一中間軸、１８…第二中間軸、２２ａ，２２ｂ（２２）…第一圧縮機、２４…入口案内翼、２７…第一熱交換器（熱交換器）、２７ａ…入口ノズル（導入口）、２７ｂ…出口ノズル（排出口）、４１…第四段圧縮部、４２…第五段圧縮部、４３…第三従動歯車、４４…第三従動軸、４５…第三中間歯車、５０…制御装置（制御部）、５１…第一圧力計、５２…流量計、５３…第二圧力計。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】