新型主空気圧縮機 HBG-75 の開発 株式会社 田邊空気機械製作所 技術部 松原 匡秀 1．はじめに ガスタービン起動用主空気圧縮機は、旧型の WHH-114 型を、56DDG「はたかぜ」で初号機として ご採用頂いてから、いままで 38 隻（76 台）に納入した実績がある。この様に十分な実績のある、 WHH-114 型主空気圧縮機ではあったが、開発から約 30 年が経過し、艦船の性能向上も進んでいる ことから、弊社独自の新技術を投入した、ハイブリット式新型主空気圧縮機 HBG-75 を開発し、艦 船に世界で初めて(2011 年当時の当社調べ)ご採用頂いた。 平成 17 年 2 月に新型主空気圧縮機の検討を開始し、軽量化、低振動、低騒音、耐久性、メンテ ナンス性、先進性、将来性といった項目で検討を行い、平成 17 年 6 月に型式をハイブリット型に 決定した。さらに同年 10 月より試作機の設計を開始し、平成 19 年 3 月に試作機が完成、直ぐさ ま評価試験がスタートした。その後、平成 23 年 1 月に評価試験が全て終了し、平成 24 年 6 月に 初号機を無事造船所殿へ納入することができた。 2．新型主圧縮機 HBG-75 の開発内容 型式を、従来の「ピストン式 3 段圧縮」から「スクリュ・ピストン複合型 2 段圧縮」へ変更し た。「スクリュ・ピストン複合型 2 段圧縮」とは 1 段にスクリュ式圧縮機を、2 段にレシプロ式圧 縮機を搭載した圧縮機である。それぞれの特長を活かし、コンパクトかつ高性能な機械にするこ とを主眼に設計している。 スクリュ式 （低振動、高耐久性、メンテナンスフリー） 図1 レシプロ式 （高圧力、豊富な実績） 新型主圧縮機 HBG-75 の外観写真 PAGE1 新型主圧縮機 HBG-75 の外観は図 1 の通りである。低振動、高耐久性、メンテナンスフリーと言 った特徴の有る、スクリュ式圧縮機を 1 段圧縮部として採用した。しかし主空気圧縮機として要 求される吐出圧力は一般的なスクリュ式圧縮機よりも高いため、2 段圧縮部には、高圧まで流体 を圧縮することが可能であり、さらに十分な実績のあるレシプロ式圧縮機を採用した。新型主圧 縮機 HBG-75 は、これらの 2 つの圧縮機を一つの両軸モータで駆動する装置となっている。 (1) 低騒音化 従来機はレシプロ式圧縮機のため、1 段吸入空気弁から発生する騒音（特に低周波数帯域） を低減するにはその機構上限界が有った。新型主圧縮機 HBG-75 は、1 段圧縮部をスクリュ式に し、低周波数帯域の発生を抑え、高周波数帯域の騒音は防音箱を設置することで抑え、装置 4 方向全ての騒音を低減することに成功した。（図２） 騒音値[dB] 【従来機】 WHH-114 HBG-75 【新型機】 全ての方向で騒音値 が低下 正面 図2 右 後面 左 装置 4 方向の騒音値（従来機との比較） (2) 軽量化 従来機は 3 段圧縮機だが、新型主圧縮機 HBG-75 は 2 段圧縮機であり、部品点数を約 250 点削 減することができた。その為、装置重量を約 5%(約 150kg/台)削減することに成功した。 (3) メンテナンス性の向上 軽量化にも寄与した部品点数の削減は、メンテナンス対象部品の削減にもつながった。また、 1 段圧縮部に採用したスクリュ式圧縮機は、比較的メンテナンス項目の少ない圧縮機であり、 ライフサイクルコストを大きく削減することが期待できる。 （図 3） PAGE2 整備費(円) 従来機 新型機 約 35%減 就 役 5 年 図3 1 0 年 1 5 年 2 0 年 2 5 年 従来機との整備費の比較（予想値） 3．評価試験 設計後、試作機を製作し、性能試験（容量、動力、振動、騒音等の確認、傾斜試験）、耐久試験 （摺動部摩耗量、空気弁等の機能部品の確認）を実施した。これらの結果が顧客要望事項及び当 社基準値を満足することを確認した。 他の圧縮機開発時には無い特殊な試験としては、 「潤滑油統合性検証試験」も実施した。スクリ ュ式圧縮機とレシプロ式圧縮機では、それぞれ専用の潤滑油を使用する必要があり、汎用性を持 たせるため、艦内にあるタービン油を使用できないか検証を行った。結果としては、タービン油 での共通化は実現できなかったが、次世代機開発に向けた、新たな技術要素的課題も見つけるこ とができた。 4．おわりに この度、新型主圧縮機 HBG-75 の開発に対し、防衛基盤整備協会賞を受賞できましたことを大変 光栄に思っております。本開発に際し、ご協力を頂きました、海上幕僚監部、防衛装備庁及び造 船所の設計担当の皆様に対して深く感謝を申し上げますとともに今後も一層のご指導、ご鞭撻を 賜りますようお願い申し上げます。 以上 PAGE3
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