ターボ圧縮機

【課題】高効率であると共に、各構成要素の配置を工夫することによりコンパクト化を図ったターボ圧縮機を提案する。
【解決手段】駆動モータ３の出力軸４に接続される第一回転軸と、第一回転軸に平行に配置されると共に第一羽根車を有する第二回転軸と、第一回転軸に平行に配置されると共に第二羽根車を有する第三回転軸と、第一羽根車で圧縮された作動ガスＡを冷却する第一冷却部４１と、第二羽根車で圧縮された作動ガスＡを冷却する第二冷却部４５と、これらを収容すると共に作動ガスＡを第一羽根車から第二冷却部４５へと導くガス流路を有するケーシング８と、を備えるターボ圧縮機において、第一及び第二羽根車を反駆動モータ側に配置し、且つ、第一及び第二冷却部４１，４５を第一回転軸に対して略直交する方向に沿って配置した。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ターボ圧縮機に関する。
に関する。
【背景技術】
【０００２】
産業用のターボ圧縮機として、第一段圧縮機で圧縮した流体をさらに第二段圧縮機で圧縮したのち排出する二段式のターボ圧縮機が知られている。このターボ圧縮機は、第一段圧縮機のインペラ（羽根車）と第二段圧縮機のインペラとを回転軸で連結し、その回転軸を歯車列を介して駆動モータによって回転させるようにしている。
【特許文献１】特開平８−９３６８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
産業用のターボ圧縮機は、消費電力の低減や、設置面積の縮小が要請されている。
いわゆる一軸二段式のターボ圧縮機においては、第一段圧縮機のインペラと第二段圧縮機のインペラとが同一の回転軸に連結されているので、各インペラを最適な回転数で駆動することができない。したがって、各インペラの最高効率点での効率的な運転の実現は困難である。
また、高効率のターボ圧縮機として、いわゆる二軸三段式や二軸四段式等のターボ圧縮機も提案されているが、部品点数増加による装置コストの上昇や装置の大型化を伴ってしまう。
【０００４】
そこで、第一段圧縮機のインペラと第二段圧縮機のインペラとを異なる回転軸に設けた二軸二段式のターボ圧縮機が提案されている。この二軸二段式のターボ圧縮機は、装置コストの上昇を抑えつつ、効率の向上（消費電力の低減等）を図ることができる。
しかしながら、二軸二段式のターボ圧縮機においては、一軸二段式に比べて回転軸の数が増える等の事情から、設置面積が大きくならざるを得なかった。
【０００５】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、高効率であると共に、各構成要素の配置を工夫することによりコンパクト化を図ったターボ圧縮機を提案することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係るターボ圧縮機では、上記課題を解決するために以下の手段を採用した。
第一の発明は、駆動モータの出力軸に接続されると共に第一歯車を有する第一回転軸と、前記第一歯車に噛み合う第二歯車を有する第二回転軸と、前記第二回転軸に取付けられた第一羽根車と、前記第一歯車に噛み合う第三歯車を有すると共に前記第二回転軸に対して略平行に配置される第三回転軸と、前記第三回転軸に取付けられた第二羽根車と、前記第一羽根車で圧縮された作動ガスを冷却する第一冷却部と、前記第二羽根車で圧縮された作動ガスを冷却する第二冷却部と、前記第一乃至第三回転軸並びに前記第一及び第二冷却部を収容すると共に作動ガスを前記第一羽根車から前記第一冷却部及び前記第二羽根車を介して前記第二冷却部へと導くガス流路を有するケーシングと、を備えるターボ圧縮機において、前記第一及び第二羽根車を前記第一歯車に対して反駆動モータ側に配置し、且つ、前記第一及び第二冷却部を前記第一回転軸に対して略直交する方向に沿って配置したことを特徴とする。
【０００７】
第二の発明は、駆動モータの出力軸に接続されると共に第一歯車を有する第一回転軸と、前記第一歯車に噛み合う第二歯車を有する第二回転軸と、前記第二回転軸に取付けられた第一羽根車と、前記第一歯車に噛み合う第三歯車を有すると共に前記第二回転軸に対して略平行に配置される第三回転軸と、前記第三回転軸に取付けられた第二羽根車と、前記第一羽根車で圧縮された作動ガスを冷却する第一冷却部と、前記第二羽根車で圧縮された作動ガスを冷却する第二冷却部と、前記第一乃至第三回転軸並びに前記第一及び第二冷却部を収容すると共に作動ガスを前記第一羽根車から前記第一冷却部及び前記第二羽根車を介して前記第二冷却部へと導くガス流路を有するケーシングと、を備えるターボ圧縮機において、前記第一及び第二羽根車を前記第一歯車に対して駆動モータ側に配置し、且つ、前記第一及び第二冷却部を前記第一回転軸に対して略直交する方向に沿って配置したことを特徴とする。
【０００８】
第三の発明は、駆動モータの出力軸に接続されると共に第一歯車を有する第一回転軸と、前記第一歯車に噛み合う第二歯車を有する第二回転軸と、前記第二回転軸に取付けられた第一羽根車と、前記第一歯車に噛み合う第三歯車を有すると共に前記第二回転軸に対して略平行に配置される第三回転軸と、前記第三回転軸に取付けられた第二羽根車と、前記第一羽根車で圧縮された作動ガスを冷却する第一冷却部と、前記第二羽根車で圧縮された作動ガスを冷却する第二冷却部と、前記第一乃至第三回転軸並びに前記第一及び第二冷却部を収容すると共に作動ガスを前記第一羽根車から前記第一冷却部及び前記第二羽根車を介して前記第二冷却部へと導くガス流路を有するケーシングと、を備えるターボ圧縮機において、前記第一羽根車を前記第一歯車に対して反駆動モータ側に、前記第二羽根車を駆動モータ側に配置し、且つ、前記第一及び第二冷却部を前記第一回転軸に対して略平行する方向に沿って配置したことを特徴とする。
【０００９】
第四の発明は、駆動モータの出力軸に接続されると共に第一歯車を有する第一回転軸と、前記第一歯車に噛み合う第二歯車を有する第二回転軸と、前記第二回転軸に取付けられた第一羽根車と、前記第一歯車に噛み合う第三歯車を有すると共に前記第二回転軸に対して略平行に配置される第三回転軸と、前記第三回転軸に取付けられた第二羽根車と、前記第一羽根車で圧縮された作動ガスを冷却する第一冷却部と、前記第二羽根車で圧縮された作動ガスを冷却する第二冷却部と、前記第一乃至第三回転軸並びに前記第一及び第二冷却部を収容すると共に作動ガスを前記第一羽根車から前記第一冷却部及び前記第二羽根車を介して前記第二冷却部へと導くガス流路を有するケーシングと、を備えるターボ圧縮機において、前記第一羽根車を前記第一歯車に対して駆動モータ側に、前記第二羽根車を反駆動モータ側に配置し、且つ、前記第一及び第二冷却部を前記第一回転軸に対して略平行する方向に沿って配置したことを特徴とする。
【００１０】
また、前記第一及び第二冷却部は、前記第一及び第二羽根車の下方に配置されることを特徴とする。
また、前記第一冷却部及び第二冷却部は、同一端面側にクーラント出入口を有することを特徴とする。
【００１１】
また、前記ケーシングは、前記第一及び第二冷却部に対して略平行に配置されると共に前記第一乃至第三歯車を潤滑させるオイルを収容するオイル貯溜室を有することを特徴とする。
また、前記オイル貯溜室は、前記第一又は第二冷却部の低温部側に配置されることを特徴とする。
【００１２】
また、前記ケーシングを鋳物で一体成型したことを特徴とする。
また、前記オイル貯蔵室の上に潤滑油装置を配置することを特徴とする。
また、前記駆動モータは、前記ケーシングに対して、前記ケーシングの設置領域内に位置するように取り付けられることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば以下の効果を得ることができる。
第一〜第四の発明に係るターボ圧縮機によれば、第一段圧縮機の第一羽根車と第二段圧縮機の第二羽根車とを異なる回転軸（第二回転軸，第三回転軸）に設置したので、第一羽根車と第二羽根車をそれぞれ最適な回転数で駆動でき、高い効率で作動ガスの圧縮処理を行うことができる。
【００１４】
また、第一〜第四の発明に係るターボ圧縮機によれば、第一羽根車，第二羽根車の配置に応じて、第一冷却部，第二冷却部の配置を上方から見て、第一〜第三回転軸の軸方向に対して略直交する方向に沿って配置したり、略平行する方向に沿って配置したりすることで、最適なガス流路を形成することができる。ガス流路は、流路長さが短い、流路に大きな曲がり部分がない、また、鋳物として形成しやすい等の特徴を有する。
【００１５】
また、オイル貯溜室を第一冷却部又は第二冷却部の低温部側に配置したので、オイルが加熱されてしまう虞がなく、良好な潤滑を実現できる。
また、第一冷却部，第二冷却部，オイル貯溜室を並べて配置したので、ターボ圧縮機の設置面積が略四角形状として、コンパクト化することができる。しかも、これらを鋳物で一体成型したので、装置の低コスト化が図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明に係るターボ圧縮機の実施形態について図面を参照して説明する。
〔第一実施形態〕
図１は、第一実施形態に係るターボ圧縮機１の概略構成を模式的に示す上面図（一部断面図）である。
図２は、歯車装置１０の構成を示す断面図である。
図３は、第一段圧縮機６を含む断面模式図（図１のＰ−Ｐ断面図）である。図４は、第二段圧縮機７を含む断面模式図（図１のＱ−Ｑ断面図）である。
【００１７】
ターボ圧縮機１は、駆動モータ３と、駆動モータ３の出力軸４に接続される歯車装置１０と、歯車装置１０により増速回転される第一羽根車２１を有する第一段圧縮機６と、歯車装置１０により増速回転される第二羽根車２２を有する第二段圧縮機７と、これらの各構成要素を収容するケーシング８等を備えている。
【００１８】
ケーシング８には、外部から吸引した空気Ａを第一段圧縮機６から第二段圧縮機７へと導き、更に第二段圧縮機７から外部へと導いて吐出すためのガス流路３０が形成される。このガス流路３０には、第一段圧縮機６で圧縮された空気Ａを冷却するインタクーラ４１と第二段圧縮機７で圧縮された空気Ａを冷却するアフタクーラ４５等が設けられている。
また、ケーシング８には、歯車装置１０の潤滑させるオイルＬを収容するオイル貯溜室５０も設けられている。
【００１９】
駆動モータ３は、歯車装置１０を収容するギアケース９に不図示のフランジ等を介して取り付けられる。その出力軸４が歯車装置１０の第一回転軸１１に継手を介して接続されている。なお、ギアケース９は、ケーシング８に一体成型される。
なお、駆動モータ３は、ケーシング８に対して、ケーシング８の設置領域内に位置するように取り付けられる。つまり、ターボ圧縮機１を上面視すると、駆動モータ３がケーシング８から側方に突出させないようにしている。これにより、ターボ圧縮機１の設置面積がケーシング８の設置面積と略等しくなり、ターボ圧縮機装置１全体のコンパクト化が図られる。
【００２０】
図２に示すように、第一回転軸１１は、ギアケース９に回転自在に支持されており、一端に軸受を介して駆動モータ３の出力軸４が連結され、他端側に大径の第一歯車１４が取り付けられている。
第一歯車１４は、第二回転軸１２の一端に設けられた小径の第二歯車１５と、第三回転軸１３の一端に設けられた小径の第三歯車１６と、にそれぞれ噛合されている。
そして、この歯車装置１０により、駆動モータ３の出力軸４の回転が増速されて、第二回転軸１２及び第三回転軸１３にそれぞれ伝達されるようになっている。
【００２１】
第二回転軸１２及び第三回転軸１３は、第一回転軸１１に対して平行であり、且つ、第一回転軸１１を挟んだ略対称な位置に、それぞれギアケース９に回転自在に軸支される。そして、第二回転軸１２及び第三回転軸１３の他端には、それぞれ第一羽根車２１，第二羽根車２２が設けられる。
第一羽根車２１，第二羽根車２２は、歯車装置１０を挟んで駆動モータ３の反対側に配置される。つまり、第二回転軸１２，第三回転軸１３は、歯車装置１０から駆動モータ３とは反対側延びるように支持されており、その一端（反駆動モータ側）に、第一羽根車２１，第二羽根車２２が配置されている。
【００２２】
第一羽根車２１は、ギアケース９の側部に形成された円柱状の窪部２３に収容される。第二羽根車２２は、ギアケース９の第一回転軸１１を挟んだ反対側の側部に形成された円柱状の窪部２４に収容される。
これら窪部２３，２４には、渦巻室および吸気通路３１，３４を有するブロック２５，２６がそれぞれ挿入され、ブロック２５，２６と窪部２３，２４との間にそれぞれディフューザが形成される。
なお、ギアケース９は、水平断面で上下に分割可能となっており、上部蓋を取り外すことで、第一〜第三回転軸１１〜１３、第一〜第三歯車１４〜１６の点検等が可能となっている。
【００２３】
第一段圧縮機６、第二段圧縮機７及び歯車装置１０の下方には、ギアケース９と一体的に鋳造された略直方体状の２つの空間（冷却室４２，４６）が形成されている。
一方の冷却室４２には、第一段圧縮機６から吐出された空気Ａを冷却して第二段圧縮機７へ導くインタクーラ４１用の熱交換器４３が設けられている。他方の冷却室４６には、第二段圧縮機７から吐出された空気Ａを冷却して排気するアフタクーラ４５用の熱交換器４７が設けられている。
【００２４】
熱交換器４３，４７は、各冷却室４２，４６の長手方向に沿って細長く形成され、冷却室４２，４６内の中央部に配置されて、冷却室４２，４６内をそれぞれ入口側と出口側とに仕切っている。
冷却室４２，４６には、入口側の長手方向の一端に導入口が、出口側の長手方向の他端に排出口が、それぞれ設けられている。
インタクーラ４１の冷却室４２の導入口は第一連絡通路３２を介して第一段圧縮機６の渦巻室に接続され、排出口は第二連絡通路３３を介して第二段圧縮機７の吸気通路３４に接続される。
アフタクーラ４５の冷却室４６の導入口は第三連絡通路３５を介して第二段圧縮機７の渦巻室に接続され、排出口はそれ自体が空気Ａを外部に吐き出すための排気口３６となっている。
なお、第一連絡通路３２は、第一段圧縮機６の渦巻室から、第二回転軸１２と略同一方向で斜め下方に向けて、冷却室４２まで延設される。第二連絡通路３３は、冷却室４２から、第三回転軸１３と略同一方向で斜め上方に向けて、第二段圧縮機７の吸気通路３４まで延設される。第三連絡通路３３は、第二段圧縮機６の渦巻室から、略下方に向けて、冷却室４６まで延設される。
【００２５】
熱交換器４３，４７は、その長手方向と直交して配置された複数のフィンプレート、これらフィンプレートを挿通して設けられた複数の水管と、フィンプレートの上下に設けられたシールバッフルと、シールバッフルに設けられたシール部材とを備えている（いずれも不図示）。
シールバッフルは、熱交換器４３，４７の一側面から他側面に空気Ａを導くものであり、シール部材は、シールバッフルと冷却室４２，４６の内面との間をシールし、冷却室４２，４６内をそれぞれ入口側と出口側とに分けるものである。
また、熱交換器４３，４７は、上述した水管に冷却水を導入し、排出する冷却水出入口４９をそれぞれ備える。冷却水出入口４９は、熱交換器４３，４７の長手方向に一端に設けられる。
【００２６】
インタクーラ４１，アフタクーラ４５は、上方から見ると、歯車装置１０の第一〜第三回転軸１１〜１３の軸方向に対して略直交する方向に沿って配置されている。また、駆動モータ３から離間する方向に向けて、アフタクーラ４５、インタクーラ４１の順に並んで配置されている。
そして、インタクーラ４１，アフタクーラ４５の熱交換器４３，４７のそれぞれの冷却水出入口４９は、ターボ圧縮機１のケーシング８の同一側面に露出するように配置される。
【００２７】
冷却室４２，４６の側方には、オイル貯溜室５０が略平行に設けられている。オイル貯溜室５０は、冷却室４６の出口側（低温側）に隣接する。つまり、駆動モータ３から離間する方向に向けて、オイル貯溜室５０、冷却室４６（アフタクーラ４５）、冷却室４２（インタクーラ４１）の順に並んで配置されている。
オイル貯溜室５０には、歯車装置１０の第一〜第三回転軸１１〜１３を支持する軸受や第一〜第三歯車１４〜１６を潤滑するためのオイルが貯溜されている。
オイル貯溜室５０内には、不図示の潤滑油装置(オイルポンプ、オイル管、オイルクーラ等)が設けられており、オイルポンプにより汲み上げられ、オイルクーラにより冷却されたオイルが、オイル管を介して第一〜第三歯車１４〜１６に給油される。そして、給油されたオイルは、オイル貯溜室５０に回収されるようになっている。
なお、オイル貯蔵室５０の上部に、上述した潤滑油装置を設置してもよい。
【００２８】
２つの冷却室４２，４６、オイル貯溜室５０は、ギアケース９と一体的に鋳造されて、ケーシング８を構成している。
そして、ケーシング８は、上方から見て略四角形状となって、ターボ圧縮機１の投影面積と一致する大きさに成形されている。
【００２９】
以上の構成からなるターボ圧縮機１では、第一段圧縮機６の第一羽根車２１は、吸気通路３１から空気Ａを吸い込み、それを径方向外方に昇圧する。昇圧された空気Ａは、ディフューザおよび渦巻室を通って減速されて速度が圧力に変換されることでさらに静圧が上昇して、第一連絡通路３２を介してインタクーラ４１に導かれる。そして、インタクーラ４１で冷却された空気Ａは、第二連絡通路３３を介して第二段圧縮機７の吸気通路３４に導かれる。
【００３０】
更に、第二段圧縮機７の第二羽根車２２は、吸気通路３４から空気Ａを吸い込み、それを径方向外方に加速する。加速された空気Ａは、ディフューザおよび渦巻室を通って減速されて速度が圧力に変換されて、第三連絡通路３５を介してアフタクーラ４５に導かれる。そして、アフタクーラ４５で冷却された空気Ａは、ケーシング８に形成された排気口３６から外部（不図示の外部接続管）に吐き出される。
このようにして、ターボ圧縮機１では、所望量、所望圧力の空気Ａを効率よく得られる。
【００３１】
以上、説明したように、第一実施形態のターボ圧縮機１によれば、第一段圧縮機６の第一羽根車２１と第二段圧縮機７の第二羽根車２２とを異なる回転軸（第二回転軸１２，第三回転軸１３）に設けたので、第一羽根車２１と第二羽根車２２をそれぞれ最適な回転数で駆動できるので、高い効率で空気の圧縮処理を行うことができる。
【００３２】
また、インタクーラ４１，アフタクーラ４５は、上方から見ると、歯車装置１０の第一〜第三回転軸１１〜１３の軸方向に対して略直交する方向に沿って配置されている。このため、最適なガス流路３０が形成できる。つまり、ガス流路３０（特に、第一連絡通路３２、第二連絡通路３３、第三連絡通路３５）は、流路長さが短い、流路に大きな曲がり部分がない、また、鋳物として形成しやすい等の特徴を有している。
また、オイル貯溜室５０を冷却室４６の出口側（低温側）に隣接するように配置したので、オイルＬが圧縮機で昇温された空気によって加熱されてしまう虞がない。
【００３３】
また、インタクーラ４１、アフタクーラ４５、オイル貯溜室５０を並べて配置したので、ターボ圧縮機１の設置面積が略四角形状となってコンパクトになっている。
また、インタクーラ４１とアフタクーラ４５は、それぞれのガス入口側（高温側）が隣接するように配置されているので、インタクーラ４１により冷却されたガスがアフタクーラ４５により加熱されたり、或いはアフタクーラ４５により冷却されたガスがインタクーラ４１により加熱されたりすることを防ぐことができる。
【００３４】
また、ターボ圧縮機１では、インタクーラ４１，アフタクーラ４５の熱交換器４３，４７のそれぞれの冷却水出入口４９がケーシング８の同一側面に露出するように配置されているので、配管作業等が効率化できる。
なお、冷却水出入口４９を第二圧縮機７側のケーシング８の側面に設けたが、第一圧縮機６側のケーシング８の側面に設けても良い。
また、ターボ圧縮機１の制御盤６０を冷却水出入口４９と同一の側面側に配置することで、メンテナンススペースを確保しやすくなる。
【００３５】
〔第二実施形態〕
図５は、第二実施形態に係るターボ圧縮機１０１の概略構成を模式的に示す上面図（一部断面図）である。
図６は、第一段圧縮機６を含む断面模式図（図５のＰ−Ｐ断面図）である。図７は、第二段圧縮機７を含む断面模式図（図５のＱ−Ｑ断面図）である。
【００３６】
ターボ圧縮機１０１は、第一実施形態に係るターボ圧縮機１と同一構成であるが、主要な構成要素の配置が異なっている。
以下の説明では、ターボ圧縮機１と異なる部分について説明し、同一の部分については同一の符号を付してその説明を省略する。
【００３７】
ターボ圧縮機１０１は、ターボ圧縮機１と同様に、第一〜第三回転軸１１〜１３を備えている。第二回転軸１２及び第三回転軸１３は、第一回転軸１１に対して平行であり、且つ、第一回転軸１１を挟んだ対称な位置に、それぞれギアケース９に回転自在に軸支される。
そして、第二回転軸１２及び第三回転軸１３の他端には、それぞれ第一羽根車２１，第二羽根車２２が設けられる。第一羽根車２１，第二羽根車２２は、歯車装置１０に対して駆動モータ３と同一側に配置される。つまり、第二回転軸１２，第三回転軸１３は、歯車装置１０から駆動モータ３に向けて延びるように支持されており、その一端（駆動モータ側）に、第一羽根車２１，第二羽根車２２が配置されている。
【００３８】
また、ターボ圧縮機１０１は、ターボ圧縮機１と同様に、インタクーラ４１，アフタクーラ４５は、上方から見ると、歯車装置１０の第一〜第三回転軸１１〜１３の軸方向に対して略直交する方向に沿って配置されている。なお、駆動モータ３から離間する方向に向けて、インタクーラ４１、アフタクーラ４５の順に並んで配置されている。
そして、インタクーラ４１，アフタクーラ４５の熱交換器４３，４７のそれぞれの冷却水出入口４９は、ターボ圧縮機１のケーシング８の同一側面に露出するように配置される。
【００３９】
オイル貯溜室５０は、冷却室４２，４６の側方に略平行に設けられている。オイル貯溜室５０は、冷却室４６の出口側（低温側）に隣接する。つまり、駆動モータ３から離間する方向に向けて、冷却室４２（インタクーラ４１）、冷却室４６（アフタクーラ４５）、オイル貯溜室５０の順に並んで配置されている。
そして、２つの冷却室４２，４６、オイル貯溜室５０は、ギアケース９と一体的に鋳造されて、ケーシング８を構成している。また、ケーシング８は、上方から見て略四角形状となって、ターボ圧縮機１の投影面積と一致する大きさに成形されている。
【００４０】
第二実施形態のターボ圧縮機１０１においても、第一段圧縮機６の第一羽根車２１と第二段圧縮機７の第二羽根車２２とを異なる回転軸（第二回転軸１２，第三回転軸１３）に設けたので、第一羽根車２１と第二羽根車２２をそれぞれ最適な回転数で駆動できるので、高い効率で空気の圧縮処理を行うことができる。
【００４１】
また、ターボ圧縮機１０１においても、インタクーラ４１，アフタクーラ４５は、上方から見ると、歯車装置１０の第一〜第三回転軸１１〜１３の軸方向に対して略直交する方向に沿って配置されているので、最適なガス流路１３０が形成できる。つまり、ガス流路１３０（特に、第一連絡通路１３２、第二連絡通路１３３、第三連絡通路１３５）は、流路長さが短い、流路に大きな曲がり部分がない、また、鋳物として形成しやすい等の特徴を有している。
なお、第一連絡通路１３２は、第一段圧縮機６の渦巻室から、第二回転軸１２と略同一方向で斜め下方に向けて、冷却室４２まで延設される。第二連絡通路１３３は、冷却室４２から、第三回転軸１３と略同一方向で斜め上方に向けて、第二段圧縮機７の吸気通路３４まで延設される。第三連絡通路１３３は、第二段圧縮機６の渦巻室から、略下方に向けて、冷却室４６まで延設される。
【００４２】
また、オイル貯溜室５０を冷却室４６の出口側（低温側）に隣接するように配置したので、オイルＬが圧縮機で昇温された空気によって加熱されてしまう虞がない。
また、インタクーラ４１、アフタクーラ４５、オイル貯溜室５０を並べて配置したので、ターボ圧縮機１の設置面積が略四角形状となってコンパクトになっている。なお、オイル貯溜室５０の上部に、第一段圧縮機６，第二段圧縮機７等が配置されないので、各種潤滑関連装置を設置することが可能となる。
また、インタクーラ４１とアフタクーラ４５は、それぞれのガス入口側（高温側）が隣接するように配置されているので、インタクーラ４１により冷却されたガスがアフタクーラ４５により加熱されたり、或いはアフタクーラ４５により冷却されたガスがインタクーラ４１により加熱されたりすることを防ぐことができる。
【００４３】
また、ターボ圧縮機１０１では、インタクーラ４１，アフタクーラ４５の熱交換器４３，４７のそれぞれの冷却水出入口４９がケーシング８の同一側面に露出するように配置されているので、配管作業等が効率化できる。
なお、冷却水出入口を第二圧縮機側のケーシング側面に設けたが、第一圧縮機側のケーシング側面に設けても良い。
また、ターボ圧縮機１０１の制御盤６０を冷却水出入口４９と同一の側面側に配置することで、メンテナンススペースを確保しやすくなる。
また、オイル貯蔵室５０の上部には関連部品が無いので、潤滑油装置を設置でき、ターボ圧縮機装置１の全体をコンパクトにすることができる。
【００４４】
〔第三実施形態〕
図８は、第三実施形態に係るターボ圧縮機２０１の概略構成を模式的に示す上面図（一部断面図）である。
図９は、第一段圧縮機６を含む断面模式図（図８のＰ−Ｐ断面図）である。図１０は、第二段圧縮機７を含む断面模式図（図８のＱ−Ｑ断面図）である。
【００４５】
ターボ圧縮機２０１は、第一，第二実施形態に係るターボ圧縮機１，１０１と同一構成であるが、主要な構成要素の配置が異なっている。
以下の説明では、ターボ圧縮機１，１０１と異なる部分について説明し、同一の部分については同一の符号を付してその説明を省略する。
【００４６】
ターボ圧縮機２０１は、ターボ圧縮機１，１０１と同様に、第一〜第三回転軸１１〜１３を備えている。第二回転軸１２及び第三回転軸１３は、第一回転軸１１に対して平行であり、且つ、第一回転軸１１を挟んだ対称な位置に、それぞれギアケース９に回転自在に軸支される。
そして、第二回転軸１２及び第三回転軸１３の他端には、それぞれ第一羽根車２１，第二羽根車２２が設けられる。第一羽根車２１は、歯車装置１０を挟んで駆動モータ３の反対側に配置される。一方、第二羽根車２２は、歯車装置１０に対して駆動モータ３と同一側に配置される。
つまり、第二回転軸１２は、歯車装置１０から駆動モータ３とは反対側延びるように支持されており、その一端（反駆動モータ側）に、第一羽根車２１が配置されている。また、第三回転軸１３は、歯車装置１０から駆動モータ３に向けて延びるように支持されており、その一端（駆動モータ側）に、第二羽根車２２が配置されている。
【００４７】
また、ターボ圧縮機２０１は、ターボ圧縮機１，１０１とは異なり、インタクーラ４１，アフタクーラ４５は、上方から見ると、歯車装置１０の第一〜第三回転軸１１〜１３の軸方向に対して略平行する方向に沿って配置されている。なお、第二回転軸１２（第一羽根車２１）から離間する方向に向けて、インタクーラ４１、アフタクーラ４５の順に並んで配置されている。
そして、インタクーラ４１，アフタクーラ４５の熱交換器４３，４７のそれぞれの冷却水出入口４９は、ターボ圧縮機１のケーシング８の同一側面（駆動モータ３の反対側）に露出するように配置される。
【００４８】
オイル貯溜室５０は、冷却室４２，４６の側方に設けられている。オイル貯溜室５０は、冷却室４２，４６のそれぞれの冷却水出入口４９とは反対側の側方に隣接する。つまり、駆動モータ３から離間する方向に向けて、オイル貯溜室５０、冷却室４２及び冷却室４６（インタクーラ４１及びアフタクーラ４５）の順に並んで配置されている。
そして、２つの冷却室４２，４６、オイル貯溜室５０は、ギアケース９と一体的に鋳造されて、ケーシング８を構成している。また、ケーシング８は、上方から見て略四角形状となって、ターボ圧縮機１の投影面積と一致する大きさに成形されている。
【００４９】
第三実施形態のターボ圧縮機２０１においても、第一段圧縮機６の第一羽根車２１と第二段圧縮機７の第二羽根車２２とを異なる回転軸（第二回転軸１２，第三回転軸１３）に設けたので、第一羽根車２１と第二羽根車２２をそれぞれ最適な回転数で駆動できるので、高い効率で空気の圧縮処理を行うことができる。
【００５０】
また、ターボ圧縮機２０１においては、インタクーラ４１，アフタクーラ４５は、上方から見ると、歯車装置１０の第一〜第三回転軸１１〜１３の軸方向に対して略平行する方向に沿って配置されているので、最適なガス流路２３０が形成できる。つまり、ガス流路２３０（特に、第一連絡通路２３２、第二連絡通路２３３、第三連絡通路２３５）は、流路長さが短い、流路に大きな曲がり部分がない、また、鋳物として形成しやすい等の特徴を有している。
なお、第一連絡通路２３２は、第一段圧縮機６の渦巻室から、略下方に向けて、冷却室４２まで延設される。第二連絡通路２３３は、冷却室４２から、第三回転軸１３と略直交する方向で斜め上方に向けて、第二段圧縮機７の吸気通路３４まで延設される。第三連絡通路２３３は、第二段圧縮機６の渦巻室から、略下方に向けて、冷却室４６まで延設される。
【００５１】
また、インタクーラ４１、アフタクーラ４５、オイル貯溜室５０を最適に配置したので、ターボ圧縮機１の設置面積が略四角形状となってコンパクトになっている。
また、ターボ圧縮機２０１では、インタクーラ４１，アフタクーラ４５の熱交換器４３，４７のそれぞれの冷却水出入口４９がケーシング８の同一側面に露出するように配置されているので、配管作業等が効率化できる。
また、インタクーラ４１とアフタクーラ４５は、それぞれのガス入口側（高温側）が隣接するように配置されているので、インタクーラ４１により冷却されたガスがアフタクーラ４５により加熱されたり、或いはアフタクーラ４５により冷却されたガスがインタクーラ４１により加熱されたりすることを防ぐことができる。
また、ターボ圧縮機２０１の制御盤６０を、第一回転軸１１を挟んだケーシング８の両側面のいずれにも配置することができるので、レイアウトの柔軟性が高くなっている。
【００５２】
〔第四実施形態〕
図１１は、第四実施形態に係るターボ圧縮機３０１の概略構成を模式的に示す上面図（一部断面図）である。
図１２は、第一段圧縮機６を含む断面模式図（図１１のＰ−Ｐ断面図）である。図１３は、第二段圧縮機７を含む断面模式図（図１１のＱ−Ｑ断面図）である。
【００５３】
ターボ圧縮機３０１は、第一〜第三実施形態に係るターボ圧縮機１，１０１，２０１と同一構成であるが、主要な構成要素の配置が異なっている。
以下の説明では、ターボ圧縮機１，１０１，２０１と異なる部分について説明し、同一の部分については同一の符号を付してその説明を省略する。
【００５４】
ターボ圧縮機３０１は、ターボ圧縮機１，１０１，２０１と同様に、第一〜第三回転軸１１〜１３を備えている。第二回転軸１２及び第三回転軸１３は、第一回転軸１１に対して平行であり、且つ、第一回転軸１１を挟んだ対称な位置に、それぞれギアケース９に回転自在に軸支される。
そして、第二回転軸１２及び第三回転軸１３の他端には、それぞれ第一羽根車２１，第二羽根車２２が設けられる。第一羽根車２１は、歯車装置１０に対して駆動モータ３と同一側に配置される。一方、第二羽根車２２は、歯車装置１０を挟んで駆動モータ３の反対側に配置される。
つまり、第二回転軸１２は、歯車装置１０から駆動モータ３に向けて延びるように支持されており、その一端（駆動モータ側）に、第一羽根車２１が配置されている。また、第三回転軸１３は、歯車装置１０から駆動モータ３とは反対側延びるように支持されており、その一端（反駆動モータ側）に、第二羽根車２２が配置されている。
【００５５】
また、ターボ圧縮機３０１は、ターボ圧縮機２０１と同様に（ターボ圧縮機１，１０１とは異なり）、インタクーラ４１，アフタクーラ４５は、上方から見ると、歯車装置１０の第一〜第三回転軸１１〜１３の軸方向に対して略平行する方向に沿って配置されている。なお、第二回転軸１２（第一羽根車２１）から離間する方向に向けて、インタクーラ４１、アフタクーラ４５の順に並んで配置されている。
そして、インタクーラ４１，アフタクーラ４５の熱交換器４３，４７のそれぞれの冷却水出入口４９は、ターボ圧縮機１のケーシング８の同一側面（駆動モータ３の反対側）に露出するように配置される。
【００５６】
オイル貯溜室５０は、冷却室４２，４６の側方に設けられている。オイル貯溜室５０は、冷却室４２，４６のそれぞれの冷却水出入口４９とは反対側の側方に隣接する。つまり、駆動モータ３から離間する方向に向けて、オイル貯溜室５０、冷却室４２及び冷却室４６（インタクーラ４１及びアフタクーラ４５）の順に並んで配置されている。
そして、２つの冷却室４２，４６、オイル貯溜室５０は、ギアケース９と一体的に鋳造されて、ケーシング８を構成している。また、ケーシング８は、上方から見て略四角形状となって、ターボ圧縮機１の投影面積と一致する大きさに成形されている。
【００５７】
第四実施形態のターボ圧縮機３０１においても、第一段圧縮機６の第一羽根車２１と第二段圧縮機７の第二羽根車２２とを異なる回転軸（第二回転軸１２，第三回転軸１３）に設けたので、第一羽根車２１と第二羽根車２２をそれぞれ最適な回転数で駆動できるので、高い効率で空気の圧縮処理を行うことができる。
【００５８】
また、ターボ圧縮機３０１においては、インタクーラ４１，アフタクーラ４５は、上方から見ると、歯車装置１０の第一〜第三回転軸１１〜１３の軸方向に対して略平行する方向に沿って配置されているので、最適なガス流路３３０が形成できる。つまり、ガス流路３３０（特に、第一連絡通路３３２、第二連絡通路３３３、第三連絡通路３３５）は、流路長さが短い、流路に大きな曲がり部分がない、また、鋳物として形成しやすい等の特徴を有している。
なお、第一連絡通路２３２は、第一段圧縮機６の渦巻室から、略下方に向けて、冷却室４２まで延設される。第二連絡通路２３３は、冷却室４２から、第三回転軸１３と略直交する方向で斜め上方に向けて、第二段圧縮機７の吸気通路３４まで延設される。第三連絡通路２３３は、第二段圧縮機６の渦巻室から、略下方に向けて、冷却室４６まで延設される。
【００５９】
また、インタクーラ４１、アフタクーラ４５、オイル貯溜室５０を最適に配置したので、ターボ圧縮機１の設置面積が略四角形状となってコンパクトになっている。
また、ターボ圧縮機３０１では、インタクーラ４１，アフタクーラ４５の熱交換器４３，４７のそれぞれの冷却水出入口４９がケーシング８の同一側面に露出するように配置されているので、配管作業等が効率化できる。
また、インタクーラ４１とアフタクーラ４５は、それぞれのガス入口側（高温側）が隣接するように配置されているので、インタクーラ４１により冷却されたガスがアフタクーラ４５により加熱されたり、或いはアフタクーラ４５により冷却されたガスがインタクーラ４１により加熱されたりすることを防ぐことができる。
また、ターボ圧縮機３０１の制御盤６０を、第一回転軸１１を挟んだケーシング８の両側面のいずれにも配置することができるので、レイアウトの柔軟性が高くなっている。
【００６０】
なお、上述した実施の形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】第一実施形態に係るターボ圧縮機１の概略構成を模式的に示す上面図である。
【図２】歯車装置１０の構成を示す断面図である。
【図３】第一段圧縮機６を含む断面模式図（図１のＰ−Ｐ断面図）である。
【図４】第二段圧縮機７を含む断面模式図（図１のＱ−Ｑ断面図）である。
【図５】第二実施形態に係るターボ圧縮機１０１の概略構成を模式的に示す上面図である。
【図６】第一段圧縮機６を含む断面模式図（図５のＰ−Ｐ断面図）である。
【図７】第二段圧縮機７を含む断面模式図（図５のＱ−Ｑ断面図）である。
【図８】第三実施形態に係るターボ圧縮機２０１の概略構成を模式的に示す上面図である。
【図９】第一段圧縮機６を含む断面模式図（図８のＰ−Ｐ断面図）である。
【図１０】第二段圧縮機７を含む断面模式図（図８のＱ−Ｑ断面図）である。
【図１１】第四実施形態に係るターボ圧縮機３０１の概略構成を模式的に示す上面図である。
【図１２】第一段圧縮機６を含む断面模式図（図１１のＰ−Ｐ断面図）である。
【図１３】第二段圧縮機７を含む断面模式図（図１１のＱ−Ｑ断面図）である。
【符号の説明】
【００６２】
１，１０１，２０１，３０１…ターボ圧縮機
３…駆動モータ
６…第一段圧縮機
７…第二段圧縮機
８…ケーシング
１０…歯車装置
１１…第一回転軸
１２…第二回転軸
１３…第三回転軸
１４…第一歯車
１５…第二歯車
１６…第三歯車
２１…第一羽根車
２２…第二羽根車
３０，１３０，２３０，３３０…ガス流路
３１…吸気通路
３２，１３２，２３２，３３２…第一連絡通路
３３，１３３，２３３，３３３…第二連絡通路
３４…吸気通路
３５，１３５，２３５，３３５…第三連絡通路
３６…排気口
４１…インタクーラ（第一冷却部）
４２…冷却室
４３…熱交換器
４５…アフタクーラ（第二冷却部）
４６…冷却室
４７…熱交換器
４９…冷却水出入口
５０…オイル貯溜室
６０…制御盤
Ａ…空気（作動ガス）
Ｌ…オイル

【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動モータの出力軸に接続されると共に第一歯車を有する第一回転軸と、
前記第一歯車に噛み合う第二歯車を有する第二回転軸と、
前記第二回転軸に取付けられた第一羽根車と、
前記第一歯車に噛み合う第三歯車を有すると共に前記第二回転軸に対して略平行に配置される第三回転軸と、
前記第三回転軸に取付けられた第二羽根車と、
前記第一羽根車で圧縮された作動ガスを冷却する第一冷却部と、
前記第二羽根車で圧縮された作動ガスを冷却する第二冷却部と、
前記第一乃至第三回転軸並びに前記第一及び第二冷却部を収容すると共に作動ガスを前記第一羽根車から前記第一冷却部及び前記第二羽根車を介して前記第二冷却部へと導くガス流路を有するケーシングと、
を備えるターボ圧縮機において、
前記第一及び第二羽根車を前記第一歯車に対して反駆動モータ側に配置し、且つ、前記第一及び第二冷却部を前記第一回転軸に対して略直交する方向に沿って配置したことを特徴とするターボ圧縮機。
【請求項２】
駆動モータの出力軸に接続されると共に第一歯車を有する第一回転軸と、
前記第一歯車に噛み合う第二歯車を有する第二回転軸と、
前記第二回転軸に取付けられた第一羽根車と、
前記第一歯車に噛み合う第三歯車を有すると共に前記第二回転軸に対して略平行に配置される第三回転軸と、
前記第三回転軸に取付けられた第二羽根車と、
前記第一羽根車で圧縮された作動ガスを冷却する第一冷却部と、
前記第二羽根車で圧縮された作動ガスを冷却する第二冷却部と、
前記第一乃至第三回転軸並びに前記第一及び第二冷却部を収容すると共に作動ガスを前記第一羽根車から前記第一冷却部及び前記第二羽根車を介して前記第二冷却部へと導くガス流路を有するケーシングと、
を備えるターボ圧縮機において、
前記第一及び第二羽根車を前記第一歯車に対して駆動モータ側に配置し、且つ、前記第一及び第二冷却部を前記第一回転軸に対して略直交する方向に沿って配置したことを特徴とするターボ圧縮機。
【請求項３】
駆動モータの出力軸に接続されると共に第一歯車を有する第一回転軸と、
前記第一歯車に噛み合う第二歯車を有する第二回転軸と、
前記第二回転軸に取付けられた第一羽根車と、
前記第一歯車に噛み合う第三歯車を有すると共に前記第二回転軸に対して略平行に配置される第三回転軸と、
前記第三回転軸に取付けられた第二羽根車と、
前記第一羽根車で圧縮された作動ガスを冷却する第一冷却部と、
前記第二羽根車で圧縮された作動ガスを冷却する第二冷却部と、
前記第一乃至第三回転軸並びに前記第一及び第二冷却部を収容すると共に作動ガスを前記第一羽根車から前記第一冷却部及び前記第二羽根車を介して前記第二冷却部へと導くガス流路を有するケーシングと、
を備えるターボ圧縮機において、
前記第一羽根車を前記第一歯車に対して反駆動モータ側に、前記第二羽根車を駆動モータ側に配置し、且つ、前記第一及び第二冷却部を前記第一回転軸に対して略平行する方向に沿って配置したことを特徴とするターボ圧縮機。
【請求項４】
駆動モータの出力軸に接続されると共に第一歯車を有する第一回転軸と、
前記第一歯車に噛み合う第二歯車を有する第二回転軸と、
前記第二回転軸に取付けられた第一羽根車と、
前記第一歯車に噛み合う第三歯車を有すると共に前記第二回転軸に対して略平行に配置される第三回転軸と、
前記第三回転軸に取付けられた第二羽根車と、
前記第一羽根車で圧縮された作動ガスを冷却する第一冷却部と、
前記第二羽根車で圧縮された作動ガスを冷却する第二冷却部と、
前記第一乃至第三回転軸並びに前記第一及び第二冷却部を収容すると共に作動ガスを前記第一羽根車から前記第一冷却部及び前記第二羽根車を介して前記第二冷却部へと導くガス流路を有するケーシングと、
を備えるターボ圧縮機において、
前記第一羽根車を前記第一歯車に対して駆動モータ側に、前記第二羽根車を反駆動モータ側に配置し、且つ、前記第一及び第二冷却部を前記第一回転軸に対して略平行する方向に沿って配置したことを特徴とするターボ圧縮機。
【請求項５】
前記第一及び第二冷却部は、前記第一及び第二羽根車の下方に配置されることを特徴とする請求項１から請求項４のうちいずれか一項に記載のターボ圧縮機。
【請求項６】
前記第一冷却部及び第二冷却部は、同一端面側にクーラント出入口を有することを特徴とする請求項５に記載のターボ圧縮機。
【請求項７】
前記ケーシングは、前記第一及び第二冷却部に対して略平行に配置されると共に前記第一乃至第三歯車を潤滑させるオイルを収容するオイル貯溜室を有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のターボ圧縮機。
【請求項８】
前記オイル貯溜室は、前記第一又は第二冷却部の低温部側に配置されることを特徴とする請求項７に記載のターボ圧縮機。
【請求項９】
前記ケーシングを鋳物で一体成型したことを特徴とする請求項１から請求項８のうちいずれか一項に記載のターボ圧縮機。
【請求項１０】
前記オイル貯蔵室の上に潤滑油装置を配置することを特徴とする請求項２のターボ圧縮機。
【請求項１１】
前記駆動モータは、前記ケーシングに対して、前記ケーシングの設置領域内に位置するように取り付けられることを特徴とする請求項１から請求項１０のターボ圧縮機。

【図１】