WO2012029580A1 - ターボ圧縮機 - Google Patents

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篤志 峰岸
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    • F04D29/582Cooling; Heating; Diminishing heat transfer specially adapted for elastic fluid pumps
    • F04D29/5826Cooling at least part of the working fluid in a heat exchanger

Definitions

  • the present invention relates to a turbo compressor. This application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2010-193209 for which it applied to Japan on August 31, 2010, and uses the content here.
  • turbo compressor used for producing compressed air and supplying it to a demand destination such as a plant
  • a two-stage turbo compressor and a three-stage turbo compression corresponding to a required compressed air pressure are used.
  • Machines are known.
  • This type of turbo compressor has a plurality of compression blades rotated by a pinion shaft connected to a large gear shaft via a speed increasing device.
  • the turbo compressor after the fluid compressed by the first stage compression blades is cooled by the cooler, it is guided to the second stage compression blades for further compression, and the compressed fluid is guided to another cooler for cooling. Do it sequentially.
  • the large gear shaft, the speed increasing device, and the pinion shaft of the turbo compressor are lubricated by supplying oil, and the lubricated oil is collected in an oil tank and circulated.
  • a speed increasing part cover that accommodates the speed increasing device, a plurality of compressing part covers that accommodate compression blades, and a plurality of elongate coolers arranged in parallel at the bottom are separately accommodated.
  • a configuration in which a cooler housing chamber in which a fluid passage is communicated with the compression portion cover is formed by a casting integrated casing see Patent Document 2.
  • the three-stage turbo compressor disclosed in Patent Document 2 employs a configuration in which the cooler accommodating chamber is built in the casting-integrated casing, so that the cooler is compared with a configuration in which the cooler accommodating chamber is separately provided. Connection piping for installing the storage chamber can be omitted, and the number of parts of the apparatus can be reduced. Therefore, a compact three-stage turbo compressor can be obtained.
  • the three-stage turbo compressor disclosed in Patent Document 2 adopts a configuration in which an oil tank is separately provided. Therefore, a long connection pipe for collecting the lubricated oil in the oil tank is required for the turbo compressor, and the number of parts of the apparatus is increased. As a result, the overall configuration of the turbo compressor is increased.
  • the present invention has been made in view of the above-described conventional problems, and provides a more compact turbo compressor having a simpler configuration than conventional turbo compressors.
  • the present invention includes a first stage, a second stage, and a third stage compression blade that are rotated by two pinion shafts connected to a large gear shaft through a speed increasing device, and that includes the speed increasing device.
  • Each of the compression parts disposed in the lower part so as to separately accommodate the part cover, the compression part cover that accommodates each compression blade, and the first, second, and third stage coolers that are elongated.
  • a turbo compressor in which a first stage, a second stage, and a third stage cooler accommodating chamber communicated with a part cover through a fluid passage are formed by a casting integrated casing, and the first compressor is provided in parallel with the casting integrated casing.
  • the present invention relates to a turbo compressor in which an oil tank is integrally formed so as to extend in the longitudinal direction of the first, second, and third stage cooler housing chambers.
  • a main oil pump and an oil cooler for pumping and cooling the oil in the oil tank and supplying the oil to the large gear shaft, the speed increasing device, and the pinion shaft are disposed on the casting integrated casing. It is good to have.
  • the cooler accommodating chambers at the end portions in the juxtaposed direction in the first, second, and third stage cooler accommodating chambers arranged side by side are extended to avoid the oil tank,
  • a fluid outlet and a drain outlet may be provided in the extension of the cooler storage chamber.
  • the oil tank is integrally formed in the casting-integrated casing so as to be along the back side in the longitudinal direction of the first-stage, second-stage, and third-stage cooler accommodating chambers. Therefore, a turbo compressor having a compact configuration can be obtained. In addition, a sufficient capacity of the oil tank of the turbo compressor can be secured.
  • the oil after lubricating the large gear shaft, the speed increasing device, the pinion shaft, etc. can be led down to the oil tank, the oil after lubrication is oiled as in the case where the oil tank is installed separately. Piping or the like for leading to the tank can be omitted.
  • the length of the pipe can be shortened and the number of parts of the apparatus can be reduced. Therefore, a turbo compressor having a more compact configuration can be obtained.
  • the drain moves along with the flow of the fluid and can flow out well from the drain outlet.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view in the IV-IV direction of FIG. 1.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view in the VV direction of FIG. 1. It is sectional drawing in the VI-VI direction of FIG.
  • FIG. 1 to 6 show an example of a turbo compressor according to an embodiment of the present invention.
  • 1 is a front view of the turbo compressor
  • FIG. 2 is a plan view of FIG. 1
  • FIG. 3 is a left side view of FIG. 1
  • FIG. 4 is a cross-sectional view in the IV-IV direction of FIG.
  • a cross-sectional view in the -V direction and FIG. 6 are cross-sectional views in the VI-VI direction of FIG.
  • reference numeral 1 denotes a casting-integrated casing constituting the turbo compressor main body
  • reference numeral 2 denotes a motor constituting the drive device for the compressor main body.
  • the motor 2 is installed on a motor bed 3 assembled to the casting integrated casing 1.
  • the motor 2 is connected to the large gear 4 of the speed increasing device 5 of the casting-integrated casing 1 through a coupling 4a.
  • Two pinion shafts 6 and 7 are engaged with each other on the outer periphery of the large gear of the speed increasing device 5.
  • the first stage compression blade 8 and the second stage compression blade 9 are attached to one pinion shaft 6, and the third stage compression blade 10 is attached to the other pinion shaft 7. It is attached.
  • a first-stage cooler housing chamber 11a having an opening, a second-stage cooler housing chamber 12a, and a third-stage cooler housing chamber 13a.
  • the first-stage cooler storage chamber 11a, the second-stage cooler storage chamber 12a, and the third-stage cooler storage chamber 13a are integrally formed in a state in which they are juxtaposed in the front-rear direction.
  • each cooler housing chamber 11 a, 12 a, 13 a has a first stage cooler 11 (intercooler), a second stage cooler 12 (intercooler), and a third stage cooler 13. (Aftercooler) is inserted.
  • the first-stage cooler 11, the second-stage cooler 12, and the third-stage cooler 13 are respectively inserted into the interiors of the respective cooler housing chambers 11a, 12a, and 13a from the left side of FIGS. ing.
  • the cooler accommodating chambers 11a, 12a, and 13a are connected to compression portion covers 8a, 9a, and 10a formed so as to cover the compression blades 8, 9, and 10 through fluid passages.
  • the fluid taken in from the filter F and compressed by the first stage compression blade 8 is guided to the front side of the first stage cooler housing chamber 11a by the fluid passage 14 as shown in FIGS. After being cooled by the stage cooler 11, it is guided and compressed by the fluid passage 15 provided at the inner back end to the second stage compression blade 9 coaxial with the first stage compression blade 8.
  • the fluid compressed here is guided to the back end of the second stage cooler housing chamber 12a by the fluid passage 16 and cooled by the second stage cooler 12, and then the third stage by the fluid passage 17 provided on the front side. It is guided to the compression blade 10 and compressed.
  • the fluid compressed here is guided to the front side of the third stage cooler housing chamber 13a by the fluid passage 18 and cooled by the third stage cooler 13, and then provided at the rear end of the third stage cooler housing chamber 13a. Then, the fluid is taken out from the fluid outlet 19 to the upper part. Further, a drain outlet 20 is provided at the lower part of the opening of the fluid passage 15 in the first stage cooler accommodating chamber 11a.
  • An air discharge pipe 23 is connected to the fluid outlet 19, and the air discharge amount is adjusted by a flow rate adjusting valve 23 a provided in the air discharge pipe 23 to discharge air from the silencer 24.
  • the cooler housing chambers 11a, 12a, and 13a are disposed on the back side in the insertion direction of the cooler housing chambers 11a, 12a, and 13a arranged in parallel in the horizontal direction.
  • the oil tank 21 is integrally formed along the parallel direction.
  • the extension 22 is formed.
  • a drain outlet 20 is formed in the lower part of the fluid outlet of the fluid passage 15 that opens to the upper side of the extension 22. Therefore, the oil tank 21 is provided along the back side of the side-by-side cooler accommodating chambers 11a, 12a, and 13a even though the oil tank 21 is formed so as to avoid the extension portion 22. Can be provided.
  • a main oil pump 26 for pumping oil from an oil tank 21 through a suction pipe 25 and oil at the outlet of the main oil pump 26 are introduced from one end into the upper part of the casting integrated casing 1 shown in FIGS.
  • An oil cooler 27 is provided for cooling. The oil cooled by the oil cooler 27 and led out from the other end passes through the oil filter 28 and then is supplied to the lubricating parts such as the large gear shaft 4, the speed increasing device 5 and the pinion shafts 6 and 7 through the oil supply pipe 29 and lubricated.
  • the lubrication device is configured to perform the above. Then, the oil used for lubrication flows down and is returned to the oil tank 21.
  • the oil tank 21 is integrated with the casting-integrated casing 1 so as to extend along the back side in the longitudinal direction of the first-stage, second-stage, and third-stage cooler housing chambers 11a, 12a, and 13a. Since it is formed, the oil tank 21 can ensure a sufficient capacity.
  • the oil in the oil tank 21 is sucked by the suction pipe 25 and supplied to the oil cooler 27 to be cooled.
  • the oil cooled by the oil cooler 27 passes through the oil filter 28, the oil is supplied to the lubricating parts such as the large gear shaft 4, the speed increasing device 5, and the pinion shafts 6 and 7 through the oil supply pipe 29 to perform lubrication. Then, the oil used for lubrication flows down and is returned to the oil tank 21.
  • the oil tank 21 is formed integrally with the casting integrated casing 1, the oil that has lubricated the large gear shaft 4, the speed increasing device 5, the pinion shafts 6, 7 and the like flows down and returns to the oil tank 21. Can do. Therefore, as in the case where the oil tank is installed separately, piping or the like for guiding the oil after lubrication to the oil tank can be omitted.
  • the main oil pump 26 and the oil cooler 27 are disposed on the casting-integrated casing 1, the length of piping for oil circulation can be shortened and the number of parts of the apparatus can be reduced. Therefore, a compact turbo compressor can be obtained.
  • the first-stage cooler accommodating chamber 11a is formed by extending the first-stage cooler accommodating chamber 11a and forming a drain outlet 20 below the fluid outlet of the fluid passage 15 provided above the extension 22.
  • the drain moves in the same direction along with the flow of the fluid inside. Therefore, the drain can be satisfactorily discharged from the drain outlet 20.
  • turbo compressor of the present invention is not limited to the above-described embodiments, and it is needless to say that various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.
  • a turbo compressor having an oil tank having a compact configuration and a sufficient capacity can be obtained.

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Abstract

 大歯車軸により増速装置を介して回転される第1段、第2段、第3段圧縮羽根を有し、前記増速装置を収容する増速部カバーと、各圧縮羽根を収容する圧縮部カバーと、下部に並設されて側方から第1段、第2段、第3段クーラが挿入され且つ各圧縮部カバーに流体通路で連通した第1段、第2段、第3段クーラ収容室(11a,12a,13a)とが鋳物一体ケーシング(1)によって形成されたターボ圧縮機であって、鋳物一体ケーシング(1)に、並設された第1段、第2段、第3段クーラ収容室(11a,12a,13a)のクーラ挿入方向奥側に沿うようにオイルタンク(21)を一体に形成する。

Description

ターボ圧縮機
 本発明は、ターボ圧縮機に関する。本願は、2010年8月31日に日本に出願された特願2010-193209号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
 近年、圧縮空気を製造してプラント等の需要先に供給する際等に用いられるターボ圧縮機として、要求される圧縮空気の圧力に対応して2段式ターボ圧縮機、及び3段式ターボ圧縮機等が知られている。この種のターボ圧縮機は、大歯車軸に増速装置を介して連結されたピニオン軸により回転する複数の圧縮羽根を有している。前記ターボ圧縮機においては、第1段圧縮羽根で圧縮した流体をクーラで冷却した後、第2段圧縮羽根に導いて更に圧縮し、圧縮した流体を別のクーラに導いて冷却するという操作を順次行う。更に、前記ターボ圧縮機の前記大歯車軸、増速装置及びピニオン軸にはオイルを供給して潤滑する操作を行い、潤滑した後のオイルはオイルタンクに回収して循環させる。
 2段式ターボ圧縮機として、クーラを収容する箱体の側部にオイルタンクを一体に組み付けた構成が開示されている(特許文献1参照)。しかしながら、特許文献1に開示されたターボ圧縮機のように、箱体とオイルタンクを一体に組み付けるようにした構成を製作することは困難である。従って、前記2段式ターボ圧縮機は、その生産性及びその生産コストの面で不利となる。
 3段式ターボ圧縮機として、前記増速装置を収容する増速部カバーと、圧縮羽根を収容する複数の圧縮部カバーと、下部に並設される細長い複数段のクーラを別個に収容して前記圧縮部カバーとの間が流体通路により連通されたクーラ収容室とを鋳物一体ケーシングで形成した構成が開示されている(特許文献2参照)。
日本国特許第3470410号公報 日本国特開2004-308477号公報
 上記特許文献2に開示された3段式ターボ圧縮機においては、クーラ収容室を鋳物一体ケーシングに内蔵した構成を採用しているので、クーラ収容室を別置きとした構成と比較して、クーラ収容室を設置するための接続配管等が省略できると共に、装置の部品点数も減少できる。従って、コンパクトな3段式ターボ圧縮機を得ることができる。
 しかしながら、特許文献2に開示された3段式ターボ圧縮機においては、オイルタンクを別置きにした構成を採用している。従って、潤滑した後のオイルをオイルタンクに回収するための長い接続配管がターボ圧縮機に必要になると共に、装置の部品点数も増加してしまう。その結果ターボ圧縮機の全体の構成が大きくなる。
 本発明は、上記従来の問題に鑑みてなしたもので、従来のターボ圧縮機と比較して、簡易な構成を有して、よりコンパクトなターボ圧縮機を提供する。
 本発明は、大歯車軸に増速装置を介して連結された2つのピニオン軸により回転する第1段、第2段、第3段圧縮羽根を有し、前記増速装置を収容する増速部カバーと、各圧縮羽根を収容する圧縮部カバーと、細長い形状の第1段、第2段、第3段クーラを並設した状態で別個に収容するように下部に配置されて前記各圧縮部カバーに流体通路で連通した第1段、第2段、第3段クーラ収容室とが鋳物一体ケーシングによって形成されたターボ圧縮機であって、前記鋳物一体ケーシングに、並設された前記第1段、第2段、第3段クーラ収容室の長手方向奥側に沿うようにオイルタンクを一体に形成したターボ圧縮機に、係る。
 又、前記ターボ圧縮機において、前記オイルタンクのオイルを汲み上げて冷却した後前記大歯車軸、増速装置及びピニオン軸に供給するための主オイルポンプとオイルクーラが前記鋳物一体ケーシング上に配置されているとよい。
 又、前記ターボ圧縮機において、並設された前記第1段、第2段、第3段クーラ収容室における並設方向端部のクーラ収容室が前記オイルタンクを避けて延長されており、前記クーラ収容室の延長部に、流体取出口とドレン取出口が設けられているとよい。
 本発明のターボ圧縮機によれば、鋳物一体ケーシングに、第1段、第2段、第3段クーラ収容室の長手方向奥側に沿うようにオイルタンクを一体に形成した。従って、コンパクトな構成を有するターボ圧縮機を得ることができる。又、ターボ圧縮機のオイルタンクの容量が十分に確保できる。
 又、大歯車軸、増速装置及びピニオン軸等を潤滑した後のオイルをオイルタンクへ流下させて導くことができるため、オイルタンクが別置の場合のように、潤滑した後のオイルをオイルタンクへ導くための配管等を省略できる。
 又、主オイルポンプ及びオイルクーラを鋳物一体ケーシング上に配置したことにより、配管の長さを短くできると共に装置の部品点数を減少できる。従って、更にコンパクトな構成を有するターボ圧縮機が得られる。
 又、一部のクーラ収容室を延長して、その延長部に流体取出口とドレン取出口を設けたことにより、流体の流れに伴われてドレンが移動してドレン取出口から良好に流出できる。
本発明の実施例におけるターボ圧縮機の一例を示す正面図である。 図1の平面図である。 図1の左側面図である。 図1のIV-IV方向における断面図である。 図1のV-V方向における断面図である。 図1のVI-VI方向における断面図である。
 以下、本発明の実施の形態を図示例と共に説明する。
 図1~図6は本発明の実施例であるターボ圧縮機の一例を示している。図1はターボ圧縮機の正面図、図2は図1の平面図、図3は図1の左側面図、図4は図1のIV-IV方向における断面図、図5は図1のV-V方向における断面図、及び図6は図1のVI-VI方向における断面図である。
 図1~図3において、符号1はターボ圧縮機本体を構成する鋳物一体ケーシングを示し、符号2は圧縮機本体の駆動装置を構成するモータである。モータ2は、鋳物一体ケーシング1に組み付けられたモータベッド3上に設置されている。モータ2は、カップリング4aを介して鋳物一体ケーシング1の増速装置5の大歯車4に接続されている。増速装置5の大歯車の外周には2つのピニオン軸6,7が噛合して備えられている。図4及び図5に示すように、一方のピニオン軸6には第1段圧縮羽根8と第2段圧縮羽根9が取り付けられ、又、他方のピニオン軸7には第3段圧縮羽根10が取り付けられている。
 鋳物一体ケーシング1の下部内側には、図1及び図2の左端に示すように、開口を有する第1段クーラ収容室11aと、第2段クーラ収容室12aと、第3段クーラ収容室13aが備えられている。図3に示すように、第1段クーラ収容室11aと、第2段クーラ収容室12aと、第3段クーラ収容室13aは、前後方向に並設された状態で一体に形成されている。図3~図5に示すように、各クーラ収容室11a,12a,13a,には、第1段クーラ11(インタークーラ)と、第2段クーラ12(インタークーラ)と、第3段クーラ13(アフタークーラ)が挿入されている。第1段クーラ11と、第2段クーラ12と、第3段クーラ13は、図1及び図2の左側方から開口を介して各クーラ収容室11a,12a,13aの内奥へそれぞれ挿入されている。クーラ収容室11a,12a,13aは、各圧縮羽根8,9,10を覆うように形成された圧縮部カバー8a,9a,10aに流体通路を介して接続されている。
 即ち、フィルタFから取り入れて第1段圧縮羽根8で圧縮した流体は、図3~図6に示すように、流体通路14により第1段クーラ収容室11aの挿入手前側に導かれて第1段クーラ11により冷却された後、内奥端に備えた流体通路15により第1段圧縮羽根8と同軸の第2段圧縮羽根9に導かれて圧縮される。ここで圧縮された流体は、流体通路16により第2段クーラ収容室12aの奥側端に導かれて第2段クーラ12により冷却された後、手前側に備えた流体通路17により第3段圧縮羽根10に導かれて圧縮される。ここで圧縮された流体は、流体通路18により第3段クーラ収容室13aの手前側に導かれて第3段クーラ13により冷却された後、第3段クーラ収容室13aの奥側端に設けた流体取出口19から上部へ取出される。又、第1段クーラ収容室11aにおける流体通路15の開口の下部にはドレン取出口20が設けられている。流体取出口19には放風管23が接続されており、放風管23に備えた流量調整バルブ23aにより放風量を調節してサイレンサ24から放風する。
 上記した鋳物一体ケーシング1において、図1及び図6に示すように、水平方向に並設されたクーラ収容室11a,12a,13aの挿入方向奥側には、クーラ収容室11a,12a,13aの並設方向に沿うようにオイルタンク21を一体に形成している。
 収容室11a,12a,13aの並設方向端部、及び図6の紙面の上下方向に並設されたクーラ収容室11a,12a,13aの最上部のクーラ収容室11aにおけるクーラ挿入方向奥側には、延長部22が形成されている。延長部22の上側に開口している流体通路15の流体取出口の下部にはドレン取出口20を形成している。従って、オイルタンク21は、延長部22を避けて形成されているのにもかかわらず、並設したクーラ収容室11a,12a,13aの奥側に沿って設けられているので、十分な容積を備えることができる。
 一方、図1及び図3に示す鋳物一体ケーシング1の上部には、オイルタンク21のオイルを吸引管25を介して汲み上げる主オイルポンプ26と、主オイルポンプ26出口のオイルを一端から導入して冷却を行うオイルクーラ27が備えられている。オイルクーラ27で冷却されて他端から導出されるオイルは、オイルフィルタ28を経た後給油管29により大歯車軸4、増速装置5及びピニオン軸6,7等の潤滑部に供給されて潤滑を行うようにした潤滑装置を構成している。そして、潤滑に使用されたオイルは流下してオイルタンク21に戻される。
 次に、上記実施例の作動を説明する。
 上記本発明のターボ圧縮機においては、鋳物一体ケーシング1に、第1段、第2段、第3段クーラ収容室11a,12a,13aの長手方向奥側に沿うようにオイルタンク21を一体に形成したので、オイルタンク21は十分な容量を確保することができる。
 鋳物一体ケーシング1の上部に設けた主オイルポンプ26が駆動されると、オイルタンク21のオイルが吸引管25により吸引されオイルクーラ27に供給されて冷却される。オイルクーラ27で冷却されたオイルは、オイルフィルタ28を経た後、給油管29を介して大歯車軸4、増速装置5及びピニオン軸6,7等の潤滑部に供給されて潤滑を行う。そして、潤滑に使用されたオイルは流下してオイルタンク21に戻される。
 上記したように、鋳物一体ケーシング1にオイルタンク21を一体に形成したので、大歯車軸4、増速装置5及びピニオン軸6,7等を潤滑したオイルは流下してオイルタンク21に戻ることができる。よって、オイルタンクが別置の場合のように、潤滑した後のオイルをオイルタンクへ導くための配管等を省略することができる。
 更に、主オイルポンプ26及びオイルクーラ27を鋳物一体ケーシング1上に配置したことにより、オイル循環のための配管の長さを短くできると共に装置の部品点数を減少できる。従って、コンパクトなターボ圧縮機を得ることができる。
 又、第1段クーラ収容室11aを延長して、その延長部22の上側に設けた流体通路15の流体取出口の下部にドレン取出口20を形成したことにより、第1段クーラ収容室11a内の流体の流れに伴われてドレンが同方向に移動する。従って、ドレンをドレン取出口20から良好に流出させることができる。
 尚、本発明のターボ圧縮機は、上述の実施例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
 本発明によれば、コンパクトな構成を有し、十分な容量を有するオイルタンクを備えたターボ圧縮機を得ることができる。
 1 鋳物一体ケーシング、2 モータ、3 モータベッド、4 大歯車軸、5 増速装置、6,7 ピニオン軸、8 第1段圧縮羽根、8a 圧縮部カバー、9 第2段圧縮羽根、9a 圧縮部カバー、10 第3段圧縮羽根、10a 圧縮部カバー、11 第1段クーラ、11a 第1段クーラ収容室、12 第2段クーラ、12a 第2段クーラ収容室、13 第3段クーラ、13a 第3段クーラ収容室、14 流体通路、15 流体通路、16 流体通路、17 流体通路、18 流体通路、19 流体取出口、20 ドレン取出口、21 オイルタンク、22 延長部、26 主オイルポンプ、27 オイルクーラ

Claims (3)

  1.  大歯車軸により増速装置を介して回転される第1段、第2段、第3段圧縮羽根を有し、前記増速装置を収容する増速部カバーと、各圧縮羽根を収容する圧縮部カバーと、下部に並設されて側方から第1段、第2段、第3段クーラが挿入され且つ前記各圧縮部カバーに流体通路で連通した第1段、第2段、第3段クーラ収容室とが鋳物一体ケーシングによって形成されたターボ圧縮機であって、前記鋳物一体ケーシングに、並設された前記第1段、第2段、第3段クーラ収容室のクーラ挿入方向奥側に沿うようにオイルタンクを一体に形成したターボ圧縮機。
  2.  前記オイルタンクのオイルを汲み上げて冷却した後前記大歯車軸、増速装置及びピニオン軸に供給するための主オイルポンプとオイルクーラが前記鋳物一体ケーシング上に配置されている請求項1に記載のターボ圧縮機。
  3.  並設された前記第1段、第2段、第3段クーラ収容室における並設方向端部のクーラ収容室が前記オイルタンクを避けて延長されており、前記クーラ収容室の延長部に、流体取出口とドレン取出口が設けられている請求項1又は2に記載のターボ圧縮機。
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