JP7015167B2 - 一体型中間冷却を有する遠心圧縮機 - Google Patents

Description

本開示は一般に遠心圧縮機に関する。より具体的には、本開示は、圧縮機効率を向上させるための内部冷却式遠心圧縮機に関する。

圧縮機は、ガスの圧力を増大させるという主な機能を有する機械として幾つかの産業用途で良く知られている。圧縮機により処理されるガスは、圧力増大に晒されるだけでなく、ガスを圧縮するために機械的な仕事がガスに加えられるときにガス中に発現する熱に起因して、温度増大にも晒される。したがって、ガス温度は、圧縮機の吸込側におけるよりも吐出側における方がかなり高い。これは、圧縮機が複数の連続的に配置されるインペラを含むとともに各インペラがそれぞれのディフューザと戻しチャネルとを備える多段圧縮機であるときに特に当てはまる。多段圧縮機は、高い温度増大と関連付けられる高い圧力比を達成する。

温度増大に起因して、ガス圧縮は多量の電力を要する。特定の圧力比を達成するために必要とされる電力を低減するために、いわゆる段間冷却器または中間冷却器を１つの圧縮段と隣の圧縮段との間に配置することが知られている。中間冷却は、ガスの密度およびガスの温度を減少させて、ガスを後続の圧縮機段へ供給する前に１つの圧縮機段により供給されるガスから熱を除去する。

１つまたは複数の段間中間冷却器の使用は、圧縮機の全体の効率を高める。しかしながら、中間冷却器は、圧縮機の設置面積および全体の寸法並びに圧縮機のコストを増大させる複雑で扱いにくい装置である。

また、中間冷却器を使用するには、ガスが１つの圧縮機段から流れ出て中間冷却器を介して再び後続の圧縮機段の入口に供給されるようにするべく複雑な配管を配置する必要がある。

最近では、より簡単で更に効率的な、いわゆる内部冷却式遠心圧縮機を設計するための努力がなされてきた。図１Ａおよび図１Ｂは、現在の技術の公知の内部冷却式遠心圧縮機を示す。

より具体的には、図１Ａは、現在の技術の内部冷却式遠心圧縮機１００の２つの連続的に配置される圧縮機段１０１、１０２の概略断面図を示し、また、図１Ｂは、圧縮機段１０１、１０２のうちの一方の戻しチャネルおよびディフューザの拡大図を示す。図１Ａおよび図１Ｂに示されるように、圧縮機１００は、ケーシング１０７内に回転可能に配置されるシャフト１０５を備える。インペラ１０８、１０９がシャフト１０５上に回転可能に装着される。ディフューザ１１０が、インペラ１０８の出口に配置されるとともに、それぞれの戻しチャネル１１１に流体結合される。戻しチャネル１１１には、内部ダイヤフラム部１１３を外部ダイヤフラム部１１４に接続する戻しチャネルブレードまたはベーン１１２が設けられる。戻しチャネル１１１は第２のインペラ１０９の入口に流体結合される。ディフューザ１１５が、第２のインペラ１０９の出口に流体結合されるとともに、第２の戻しチャネル１１７と流体結合され、第２の戻しチャネル１１７には、それぞれの内部ダイヤフラム部１２０を外部ダイヤフラム部１１４と接続する戻しチャネルブレード１１９を設けることもできる。

第１のインペラ１０８に入るガスは、インペラの回転によって加速された後、ディフューザ１１０内で減速され、それにより、回転するインペラによりガスに与えられる運動エネルギーの少なくとも一部が圧力エネルギーへ変換される。部分的に加圧されたガスは、更なる加速のために戻しチャネル１１１を介して第２のインペラ１０９へ戻される。第２のインペラ１０９により供給される加速されたガスは、ディフューザ１１５内で再び減速されて、運動エネルギーが部分的に圧力エネルギーへ変換され、また、ガスは、戻しチャネル１１９を通じて図示しない更なる下流側圧縮機段へと戻される。

圧縮機効率を向上させるために、冷却チャネル１２３が第１の圧縮機段１０１と組み合わされるとともに、第２の冷却チャネル１２４が第２の圧縮機段１０２と組み合わされる。図１Ｂの拡大図に示されるように、現在の技術によれば、チャネル１２３および同様にチャネル１２４は、外部ダイヤフラム部から戻しチャネルブレード１１２を貫通して内部ダイヤフラム部１１３内へと延びて外部ダイヤフラム部へと戻る複数のパイプを備える。したがって、熱を除去するために、冷却剤、例えば液体またはガスまたは二相流体が内部ダイヤフラム部１１３およびブレード１１２、１１９を通じて循環する。

現在の技術の遠心圧縮機に組み込まれる公知の熱除去システムの効率は、特に効率が良いというわけではない。公知の実施形態によれば、処理ガスと冷却剤との間の熱交換の表面
したがって、内部冷却式遠心圧縮機の効率を高めるために、より効率的な冷却構成の必要性が存在する。

特開平６－２９４３９８号公報

幾つかの実施形態によれば、ケーシングと、ケーシング内に回転可能に連続的に配置される少なくとも１つの上流側インペラおよび少なくとも１つの下流側インペラと、ケーシング内に配置されるとともに、内部ダイヤフラム部と外部ダイヤフラム部とを備える固定ダイヤフラムとを含む内部冷却式遠心圧縮機が提供される。圧縮機は、上流側インペラの出口に流体結合される上流側ディフューザを更に備えることができる。戻しチャネルが上流側ディフューザと下流側インペラの入口とに流体結合され得る。戻しチャネルには、内部ダイヤフラム部を外部ダイヤフラム部に接続する複数の戻しチャネルブレードを設けることができる。下流側ディフューザが下流側インペラの出口に更に流体結合される。

本明細書中に開示される実施形態によれば、第１の冷却剤通路が、内部ダイヤフラム部に設けられるとともに、内部ダイヤフラム部内に配置される第１の内部コアの周囲で延在する。第１の冷却剤通路は、有利には、上流側ディフューザおよび戻しチャネルと熱交換関係を成す。したがって、内部ダイヤフラム部の外面と内部ダイヤフラム部内の第１の内部コアとの間に細い流体通路または流体道がもたらされ、この流体通路または流体道内で冷却剤が強制的に循環される。流体道の小さい断面寸法により、冷却剤は、第１の内部コアを取り囲む内部ダイヤフラム部により形成される外周壁の内面と熱交換接触した状態で高速で移動する。高い冷却剤速度は、前記外周壁の外面と接触するガスからの対流による熱除去を向上させる。

幾つかの実施形態によれば、第２の冷却剤通路および第３の冷却剤通路が、外部ダイヤフラム部内に配置される第２の内部コアによって分離されて外部ダイヤフラム部に設けられる。第２および第３の冷却剤通路が戻しチャネルおよび下流側ディフューザと熱交換関係を成し、それにより、第２および第３の冷却剤通路を通じて循環する冷却剤は、第２の内部コアを取り囲む外部ダイヤフラム部の壁を通じてガスから対流により熱を除去する。第２および第３の冷却剤通路はそれぞれ細い道の形態を成すことができ、この道内で冷却剤が高速で循環し、したがって、強制対流による熱除去が向上される。

特徴および実施形態がここでは以下に開示され、これらの特徴および実施形態は、本明細書本文の一体部分を成す添付の特許請求の範囲に更に記載される。前述の簡単な説明は、以下の詳細な説明をより良く理解できるように且つ当該技術分野に対する本発明の寄与をより良く認識できるように本発明の様々な実施形態の特徴を記載する。無論、添付の特許請求の範囲に記載される後述する本発明の他の特徴も存在する。この点において、本発明の幾つかの実施形態を詳細に説明する前に、本発明の様々な実施形態がそれらの適用において構造の細部に限定されず且つ以下の説明に記載されまたは図面に示される構成要素の配置に限定されないことが理解される。本発明は、他の実施形態が可能であり、様々な方法で実施して行なうことができる。また、本明細書中で使用される表現および用語が説明を目的とするものであって限定的と見なされるべきでないことが理解されるべきである。

したがって、当業者であれば認識するように、本開示が基づく概念は、本発明の幾つかの目的を果たすための他の構造、方法、および／または、システムを設計するための基準として容易に利用され得る。そのため、特許請求項がそのような等価な構造をそれらが本発明の趣旨および範囲から逸脱しない限りにおいて含むと見なされることが重要である。

本発明の開示された実施形態およびその多くの付随する利点の更に完全な認識は、それらが添付図面に関連して考慮されるときに以下の詳細な説明を参照することによってより良く理解されるようになるため、容易に得られる。

現在の技術に係る一体型中間冷却を伴う多段遠心圧縮機の一部を示す。 本明細書中に開示される主題を組み込むことができる典型的な多段遠心圧縮機の概略断面図を示す。 本明細書中に開示される主題の実施形態に係る一体型中間冷却を伴う遠心圧縮機の２つの実施形態の断片的な断面図を示す。 図３の圧縮機の一部が除去された外部ダイヤフラム部の断片的な斜視図を示す。 図３の圧縮機の戻しチャネルブレードの断片的な斜視図を示す。 図３の圧縮機の内部ダイヤフラム部のうちの１つの内部コアの断片的な斜視図を示す。

典型的な実施形態の以下の詳細な説明は添付図面を参照する。異なる図面中の同じ参照数字は、同じまたは同様の要素を特定する。加えて、図面は、必ずしも原寸に比例して描かれているとは限らない。また、以下の詳細な説明は本発明を限定しない。代わりに、本発明の範囲は添付の特許請求の範囲によって規定される。

本明細書全体にわたる「１つの実施形態」または「一実施形態」または「幾つかの実施形態」への言及は、一実施形態に関連して記載される特定の特徴、構造、または、特性が開示される主題の少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味する。したがって、本明細書の全体にわたる様々な場所での「１つの実施形態において」または「一実施形態において」または「幾つかの実施形態において」なる表現の出現は、必ずしも同じ実施形態に言及しているとは限らない。更に、特定の特徴、構造、または、特性は、１つまたは複数の実施形態において任意の適した態様で組み合わされてもよい。

図２は、本明細書中に開示される主題を組み込むことができる多段遠心圧縮機の断面図を示す。圧縮機には全体として１の符号が付される。図２の典型的な実施形態において、圧縮機１は、背中合わせ形態で装着される圧縮機段のグループを備える。圧縮機１は、第１のガス入口２と第１のガス出口４とを有するケーシング３を備えることができる。

圧縮機段１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄの第１のグループは、ガス入口２とガス出口４との間に連続的に配置され得る。圧縮機１は、第１のガス出口４に流体結合される第２のガス入口６と、第２のガス出口８とを備えることができる。

圧縮機段１０Ｅ、１０Ｆ、１０Ｇの第２のグループは、第２のガス入口と第２のガス出口８との間に連続的に配置され得る。

各圧縮機段１０Ａ～１０Ｇはそれぞれのインペラ１４Ａ～１４Ｇから構成され得る。インペラは、ケーシング３内で回転可能に回転シャフト７に装着され得る。また、圧縮機は固定ダイヤフラムを備える。図２には、ダイヤフラムが１２Ａ～１２Ｇでそれぞれ概略的に示される。最も上流側のダイヤフラム１２Ａは、ガス入口プレナム２Ａと第１のインペラ１４Ａとの間に配置される。ダイヤフラム１２Ｅは、第２のガス入口プレナム６Ａと圧縮機段の第２のグループの第１のインペラ１４Ｅとの間に配置される。残りのダイヤフラムはそれぞれ、２つの連続的に配置されるインペラ間またはそれぞれの圧縮機段間に位置される。

後で更に詳しく説明されるように、２つの後続のインペラ間に配置される各ダイヤフラムは、内部ダイヤフラム部と外部ダイヤフラム部とから構成され得る。

幾つかの実施形態において、固定ダイヤフラムの少なくとも一部には、冷凍システムまたは中間冷却システムを、このシステムを通じて処理されるガスから熱を除去するために設けることができる。例えば、ダイヤフラム１２Ｂ～１２Ｄおよび１２Ｆ～１２Ｇを冷却することができる。

図３は、本開示の幾つかの実施形態に係る一体型中間冷却器を伴う多段遠心圧縮機１の２つの段の部分断面図を示す。図３は、多段圧縮機の２つの段のみを示す。それ自体公知の態様で、圧縮機が３つ以上の圧縮機段を備えてもよいことが理解されるだろう。通常、圧縮機は、図示しない１つの入口プレナムおよび１つの出口プレナムまたは出口スクロールを更に含む。圧縮機の入口および出口は、図示しない吸込マニホールドおよび吐出マニホールドに流体結合される。圧縮機段は任意の公知の態様で配置され得る。例えば、圧縮機は、いわゆる背中合わせインペラ構成を含むことができ、この場合、圧縮機段のインペラは２つのグループに分けられる。第１のグループのインペラを通じた全体的な流れ方向は、第２のグループのインペラを通じた全体的な流れ方向とは反対であり、それにより、ガス流に対するインペラの作用によりもたらされる圧縮機シャフトに作用する軸推力が少なくとも部分的に釣り合わされる。図５～図８は、図３における圧縮機１の第２の圧縮機段の構成要素の断片的な斜視図を示す。

図３は、２つの隣り合う圧縮機段に属する２つのインペラを示し、これらのインペラ間に中間冷却システムを伴う。図２に概略的に示されるように、圧縮機が２対以上の連続的に配置される上流側インペラおよび下流側インペラをその関連する中間冷却を伴ってまたは伴わずに含むことができることが理解されるであろう。例えば、圧縮機段の一部に一体型中間冷却を設けることができ、一部に一体型中間冷却を設けなくてもよい。一体型中間冷却を例えば最も下流側の圧縮機段に設けることができ、この圧縮機段では、より高い圧力値が達成され、したがって、中間冷却器が設けられなければ更に高いガス温度が達成される。その最も上流側の領域における１つまたは複数の圧縮機段は中間冷却を欠くことができる。

幾つかの実施形態において、圧縮機１は、ダイヤフラム５を収容する３で概略的に示される外側ケーシングを備える。圧縮機１は、ケーシング３内に回転可能に配置されるシャフト７を更に備えることができる。複数のインペラをシャフトとともに回転するようにシャフト７に装着できる。図３の断面図には、上流側インペラ９および下流側インペラ１１のみが示されるが、圧縮機１は、例えば圧縮機が設計された圧力比に応じて３つ以上のインペラを備えることができる。

インペラ９、１１は、図３に示されるように、互いにほぼ同様となり得る。それらの寸法は、圧縮機１に沿って順に配置される２つのインペラ９、１１により処理されるガスの体積比率の減少を考慮して僅かに異なることができる。２つの連続的に配置されるインペラ９、１１間に副流が与えられない通常の状況では、下流側インペラ１１が上流側インペラ９と同じ質量流量を処理するが、上流側インペラ９により作用されるガスの圧縮に起因して更に小さい体積比率を処理する。

インペラ９、１１は、図２の概略図のインペラ１４Ａ～１４Ｇのうちのいずれか１つに対応し得る。

２つの連続的に配置される上流側および下流側インペラ９、１１はそれぞれの固定ダイヤフラム５と組み合わされる。後述するように、各固定ダイヤフラム５は、通常は内部ダイヤフラム部および外部ダイヤフラム部と名付けられる２つの部分を備えることができる。内部ダイヤフラム部は、圧縮機により処理されるガスの方向を参照すると、外部ダイヤフラム部の上流側に配置される。

各インペラ９、１１は、それぞれのインペラディスク９Ａ、１１Ａと、複数のインペラブレード９Ｂ、１１Ｂとを備える。幾つかの実施形態では、インペラにそれぞれのシュラウド９Ｃ、１１Ｃを設けることができる。図示しない他の実施形態において、インペラ９、１１は、開放でき、すなわち、シュラウドを伴わない。シュラウド９Ｃ、１１Ｃにはそれぞれインペラアイ９Ｄ、１１Ｄを設けることができ、インペラアイ９Ｄ、１１Ｄはそれぞれのインペラシール構成９Ｅ、１１Ｅと協働する。

上流側インペラ９の下流側には、上流側インペラ９の出口に流体結合される上流側ディフューザ１３が配置される。インペラ９により加速されるガスがディフューザ１３内で減速され、それにより、インペラ９によりガスに与えられる運動エネルギーの少なくとも一部が圧力エネルギーへ変換される。戻しチャネル１５が上流側ディフューザ１３の出口および下流側インペラ１１の入口に対して流体結合される。ガス流Ｇは、戻しチャネル１５を通じて下流側インペラ１１の入口へ向けて戻される。上流側ディフューザ１３と同様の図３に部分的にのみ示される下流側ディフューザ１７が、上流側ディフューザ１３と全く同様の構成を伴って、下流側インペラ１１の出口と流体連通して配置され得る。

更なるインペラがインペラ１１の下流側に配置される場合には、更なる戻しチャネル（図示せず）が、下流側ディフューザ１７の出口から隣のインペラの入口へ向けて流れるガスを供給する。他の実施形態において、下流側ディフューザ１７は、圧縮ガスを収集して圧縮ガスを圧縮機吐出マニホールドへ向けて供給するために、スクロールまたはボリュートに流体結合され得る。

図示しない幾つかの実施形態では、ディフューザ１３がブレード付きであってもよい。すなわち、ディフューザ１３に固定ブレードまたはいわゆるベーンを設けることができる。図３に示されるような他の実施形態において、ディフューザ１３は、固定ブレードを欠くことができるとともに、上流側インペラ９の出口９Ｆから戻しチャネル１５の入口へ向けて径方向に延在する環状開放空間の形状を有してもよい。

戻しチャネル１５には、複数の固定ブレードまたはベーン１９を設けることができる。ここでは、以下、ベーンまたはブレード１９が戻しチャネルブレード１９として示される。戻しチャネルブレード１９は、インペラ９、１１の回転軸Ａ－Ａの周りに均一に配設され得る。

ディフューザ１３と戻しチャネル１５との間には、内部ダイヤフラム部２１が配置される。内部ダイヤフラム部２１は、略環状の形状を有することができるとともに、戻しチャネルブレード１９を用いて外部ダイヤフラム部２３に機械的に接続されてもよい。外部ダイヤフラム部２３および内部ダイヤフラム部２１は戻しチャネル１５を形成する。幾つかの実施形態では、内部ダイヤフラム部２１が外面２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃを有することができる。外面２１Ａは、上流側ディフューザ１３と対向するとともに、上流側ディフューザを通じて流れるガスと流体接触する。外面２１Ｂは、内部ダイヤフラム部２１の最も径方向外側の外面であり、上流側ディフューザ１３の頂点に配置され、この頂点で上流側ディフューザ１３が戻しチャネル１５と接続する。したがって、面２１Ｂは、ディフューザ１３から戻しチャネル１５へ向けて移動するガスと流体接触する。第３の外面２１Ｃは、戻しチャネル１５に沿って延在するとともに、戻しチャネルブレード１９間で戻しチャネル１５を通じて流れるガスと流体接触する。

上流側ディフューザ１３は、インペラ９の上流側に配置されるダイヤフラムの内部ダイヤフラム部２１と外部ダイヤフラム部２３とによって形成される。同様に、下流側ディフューザ１７は、上流側および下流側インペラ９、１１間に配置されるダイヤフラム５の外部ダイヤフラム部２３と、隣のインペラの内部ダイヤフラム部（図示せず）または圧縮機ボリュート若しくはスクロール（図示せず）とによって形成される。

以下で更に詳しく説明されるように、内部ダイヤフラム部２１および外部ダイヤフラム部２３は内部に冷却構成を形成し、この冷却構造を通じて冷却剤が流れる。

幾つかの実施形態では、遠心圧縮機１が更なる上流側圧縮機段を備えることができ、その参照数字２７は、戻しチャネルブレード２９を内部に有するそれぞれの戻しチャネルを示す。上流側圧縮機段の戻しチャネル２７は、外部ダイヤフラム部２３と、戻しチャネルブレード２９を介して外部ダイヤフラム部２３に機械的に接続されるそれぞれの更なる内部ダイヤフラム部３１との間に形成される。以下の説明から明らかになるように、図３の典型的な実施形態では、一体型中間冷却がインペラ９とその上流側のインペラとの間にも設けられる。他の実施形態では、インペラ９の上流側の中間冷却を省くことができる。幾つかの典型的な実施形態では、インペラ９が第１の圧縮機インペラであってもよく、その場合には、このインペラの上流側に、戻しチャネル２７ではなく、入口プレナムが設けられる。

幾つかの実施形態によれば、内部ダイヤフラム部２１にシャフト７と協働するシール構成３３を設けることができる。同様のシール構成３５を更なる上流側内部ダイヤフラム部３１とシャフト７との間に設けることができる。

本明細書中に開示される実施形態において、内部ダイヤフラム部２１は、カバーまたはプレート３９を用いて閉じられ得る内部キャビティ３７を有する。カバーまたはプレート３９は、内部ダイヤフラム部２１の本体４１に対して溶接され得る。他の実施形態において、本体４１とカバーとの間の接続は、螺合によりまたは任意の他の適した態様で行なうことができる。図３から認識できるように、カバー３９は、環状の形状を有して圧縮機１の回転軸Ａ－Ａの周りで延在できる。

内部キャビティ３７は回転軸Ａ－Ａの周囲に環状の推移部を有する。幾つかの実施形態では、第１の内部コア４３が内部キャビティ３７の内側に配置される。内部コア４３は環状の形状を有することができる。幾つかの実施形態において、内部コア４３は、複数のネジまたは他の適した手段４５を介して、外部ダイヤフラム部２３に接続される。幾つかの実施形態では、ネジ４５がそれぞれの戻しチャネルブレード１９を貫通して延びる。したがって、戻しチャネルブレード１９は、ネジ４５と組み合わせて、内部ダイヤフラム部２１を外部ダイヤフラム部２３に接続する。

幾つかの実施形態では、内部コア４３および内部キャビティ３７の内面が第１の冷却剤通路４７を形成する。図３から認識できるように、幾つかの実施形態において、第１の冷却剤通路４７は、径方向平面内で、すなわち、回転軸Ａ－Ａを含む平面内で略ループ形状の断面を有する。

第１の冷却剤通路４７は、内部ダイヤフラム部２１の外面２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃの周囲および背後で延在できる。冷却剤通路４７には、戻しチャネル１５と熱交換関係を成す第１の部分と、ディフューザ１３と熱交換関係を成す第２の部分とを設けることができる。

より具体的には、冷却剤通路４７は、その一部が戻しチャネル１５と熱交換関係を成す内部ダイヤフラム部２１の外面２１Ｃの背後に配置されるとともに、その一部がディフューザ１３と熱交換関係を成す面２１Ａの背後に配置される。

幾つかの実施形態において、冷却剤通路４７は、冷却剤通路４７の他の寸法に対して相対的に狭い横方向寸法または高さＨを有し、それにより、そこを通じて流れる冷却剤が高い速度を有し、そのため、冷却システムの熱効率が高まる。これは、冷却剤の高い速度が対流による熱除去を向上させるからである。冷却剤通路４７を通じて循環する冷却剤と内部ダイヤフラム部２１の外面および壁との間の熱交換を更に向上させるために、略径方向の方向性を有するリブを冷却剤通路４７に設けることができる。これらのリブは、冷却剤の速度および乱流を更に増大させることができ、それにより、外面２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃと対向する冷却剤通路４７の内面を通じた対流による熱除去を更に向上させる。

戻しチャネル１５の側の外部ダイヤフラム部２３には冷却剤チャネルが形成され、この冷却剤チャネルを介して冷却剤がダイヤフラム部２３の周囲で冷却剤通路４７を通じて流される。

幾つかの実施形態において、外部ダイヤフラム部２３は、第２の内部コア５５と、第２の内部コア５５の周囲で少なくとも部分的に延在する以下で更に詳しく説明される冷却剤通路とを備える。

幾つかの実施形態によれば、外部ダイヤフラム部２３の略環状の壁５１の背後で延在する第２の冷却剤通路４９が設けられる。より具体的には、第２の冷却剤通路４９は、環状壁５１と第２の内部コア５５との間で延在し得る。環状壁５１の外面５１Ａは、内部ダイヤフラム部２１により形成される面２１Ｃと対向する戻しチャネル１５の下流側内面を形成できる。

第３の冷却剤通路４８を第２の内部コア５５の周囲に設けることができる。第３の冷却剤通路４８は、主に第２の冷却剤通路４９とは反対の側の第２の内部コア５５の周囲で、すなわち、下流側戻しチャネル１７と対向する第２の内部コア５５の側に沿って延在する。第３の冷却剤通路４８は、環状壁５１の背後において、４８Ａの第２の内部コア５５の周囲で部分的に延在する。第２の冷却剤通路４９および第３の冷却剤通路４８、４８Ａは、環状の隆起部５３によって互いから離間され得る。隆起部５３は、冷却剤が第３の冷却剤通路の部分４８Ａから直接に第２の冷却剤通路４９へと流れることを防止する。

戻しチャネルブレード１９の少なくとも一部には、それぞれの入口ダクト１９Ａおよび出口ダクト１９Ｂが設けられる。幾つかの実施形態では、各戻しチャネルブレード１９の入口ダクト１９Ａが径方向内側に配置される一方で、出口ダクト１９Ｂが径方向外側に配置される。ダクト１９Ａは、第３の冷却剤通路４８Ａおよび内部ダイヤフラム部２１に形成される第１の冷却剤通路４７と流体連通する入口ダクトを形成する。ダクト１９Ｂは、内部ダイヤフラム部２１の第１の冷却剤通路４７および第２の冷却剤通路４９と流体連通する出口ダクトを形成する。構成は、冷却剤が第３の冷却剤ダクト４８、４８Ａ、入口ダクト１９Ａ、第１の冷却剤通路４７、出口ダクト１９Ｂ、および、第２の冷却剤通路４９を通じて流れるようになっている。

幾つかの実施形態では、第３の冷却剤通路４８が第３の壁６１の背後で延在し、第３の壁６１の外面６１Ａは、第２のインペラ１１の出口１１Ｆに配置される下流側ディフューザ１７の内面のうちの１つを形成する。したがって、それに沿って流れる冷却剤は、下流側ディフューザ１７を通じて流れるガスから第３の壁６１を通じて熱を除去する。

第３の冷却剤通路の部分４８Ａを通じて流れる冷却剤は、戻しチャネル１５の最も下流側の部分から熱を除去する。

第２の冷却剤通路４９を通じて流れる冷却剤は、戻しチャネル１５の第１の部分（すなわち、ガスの流れ方向にしたがって、最も上流側の部分）から熱を除去する。

幾つかの実施形態において、第３の冷却剤通路４８は、冷却剤入口プレナム６３Ｐを備えることができる冷却剤入口６３と流体連通する。幾つかの実施形態によれば、冷却剤入口プレナム６３Ｐは、環状の形状を有するとともに、回転軸Ａ－Ａの周りで延在する。１つまたは複数の冷却剤供給ダクト６５が冷却剤入口に冷却剤を供給するために冷却剤入口６３と流体連通できる。幾つかの実施形態において、冷却剤入口プレナム６３Ｐを半環状にすることができ、また、２つの前記冷却剤入口プレナム６３Ｐを回転軸Ａ－Ａの周りに設けることができ、冷却剤入口プレナムのそれぞれには、冷却剤入口プレナム６３Ｐ内へおよび第３の冷却剤通路４８内に冷却剤をより均一に供給するために少なくとも１つの冷却剤供給ダクト６５が接続する。

冷却剤入口プレナム６３Ｐとは反対の第２の内部コア５５の側には、形状が環状であってもよい冷却剤出口プレナム６７Ｐから構成される冷却剤出口６７を設けることができる。他の実施形態では、代わりに２つの半環状の入口プレナム６３Ｐを設けることができる。冷却剤出口プレナム６７Ｐは冷却剤除去ダクト６９と流体連通し得る。

したがって、図３に示されるように、冷却剤入口６３から始まって冷却剤出口６７で終わる冷却剤流路が形成される。冷却剤流路は、入口プレナム６３Ｐから始まって、第３の壁６１の背後で第３の冷却剤通路４８に沿って中間プレナム５０まで径方向内側に延在し、ここから、冷却剤が、ポート５９を通じて第２の中間プレナム５２内へと流れ、そこから、第３の冷却剤通路の部分４８Ａへと流れてこの部分を通る。

第３の冷却剤通路４８の部分４８Ａから、冷却剤は、複数の入口ダクト１９Ａを通じて流れ、戻しチャネルブレード１９を介して内部ダイヤフラム部２１における第１の冷却剤通路４７に流入する。ここで、冷却剤は、内部ダイヤフラム部２１の面２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃの背後で、第１の内部コア４３の周囲を流れる。その後、冷却剤は、出口ダクト１９Ｂを通じて第２の冷却剤通路４９内へ流入し、最終的に出口プレナム６７Ｐ内に集められて、冷却剤除去ダクト６９を通じて出る。

これまで説明された冷却剤流路は、第２のディフューザ１７の頂点までインペラ出口９Ｆから出るガスにより接触される固定ダイヤフラム表面のほぼ全体が効率的に冷却されるように構成される。内部ダイヤフラム部２１および外部ダイヤフラム部２３の内側に形成される狭い冷却剤通路は、冷却チャンバ４９および冷却剤通路４７をダイヤフラム部２１、２３のそれぞれの外表面から分離する薄壁の直ぐ背後で高速冷却剤流をもたらす。

したがって、本明細書中に開示される主題に係る幾つかの実施形態では、内部ダイヤフラム部２１および外部ダイヤフラム部２３のいずれにもそれぞれのスキンが設けられ、これらのスキンの背後には、スキンと内部コア４３、５５との間に冷却道が形成される。冷却道内で冷却剤が高速で流れ、それにより、処理ガスが接触する戻しディフューザ戻しチャネル１５およびディフューザ１３、１７の表面のほぼ全体から熱が効率的に除去される。

幾つかの実施形態によれば、上流側インペラ１１の周囲に配置される外部ダイヤフラム部２３は、それぞれの第３および第２の冷却剤通路７１Ｃ、７１Ｂ、７１Ａを更に備え、これらの冷却剤通路はそれぞれ実質的に第３の冷却剤通路４８、４９のように形作られる。

冷却剤入口７３の一部を形成する冷却剤入口プレナム７３Ｐは、第３の冷却剤通路７１Ｃと流体連通する。第３の冷却剤通路は断面でポート７３と流体連通し、環状の中間プレナム７５、７７がポート７３の入口および出口に配置される。

第３の冷却剤通路７１Ｂおよび第２の冷却剤通路７１Ａは、上流側インペラ９の上流側に配置される内部ダイヤフラム部３１に設けられ且つ内部ダイヤフラム部２１に設けられる冷却剤通路４７とほぼ同じ形状および機能を有する第１の冷却剤通路７９と流体結合される。内部ダイヤフラム部３１の冷却剤通路７９は、冷却剤通路４７に関して入口および出口ダクト１９Ａ、１９Ｂによりもたらされる方法と全く同じ方法で、戻しチャネルブレード２９に形成されるダクトを介して、第３の冷却剤通路７１Ｂおよび第２の冷却剤通路７１Ａと流体接続される。

幾つかの実施形態において、第２の冷却剤通路７１Ａには、出口ダクト８３と流体連通する冷却剤出口プレナム８１Ｐから構成される冷却剤出口８１が更に設けられる。

第３の冷却剤通路７１Ｃが壁８５の背後で延在し、壁８５の外面８５Ａがインペラ９の上流側ディフューザ１３を画定する。したがって、第３の冷却剤ダクト７１Ｃは、上流側ディフューザ１３を通じてこのディフューザに沿って流れるガスから壁８５を通じて熱を除去する。

図４は、本明細書中に開示される主題の更なる実施形態の断面図を示す。図３における場合と同じ参照数字は、構成要素の同じまたは同様の部分を示す。

図４の断面図には、圧縮機１内の３つの順次に配置される圧縮機段に属する３つのインペラ８、９、１１が示される。

インペラ８、９、１１は、図３に示されるように、互いにほぼ同様となり得る。それらの寸法は、圧縮機１に沿って順に配置される２つのインペラ９、１１により処理されるガスの体積比率の減少を考慮して僅かに異なることができる。

２つの連続的に配置される上流側および下流側インペラ９、１１はそれぞれの固定ダイヤフラム５と組み合わされる。各インペラ９、１１は、それぞれのインペラディスク９Ａ、１１Ａと、複数のインペラブレード９Ｂ、１１Ｂとを備える。幾つかの実施形態では、インペラにそれぞれのシュラウド９Ｃ、１１Ｃを設けることができる。図示しない他の実施形態において、インペラ９、１１は、開放でき、すなわち、シュラウドを伴わない。シュラウド９Ｃ、１１Ｃにはそれぞれインペラアイ９Ｄ、１１Ｄを設けることができ、インペラアイ９Ｄ、１１Ｄはそれぞれのインペラシール構成９Ｅ、１１Ｅと協働する。

上流側インペラ９の下流側には、上流側インペラ９の出口に流体結合される上流側ディフューザ１３が配置される。インペラ９により加速されるガスがディフューザ１３内で減速され、それにより、インペラ９によりガスに与えられる運動エネルギーの少なくとも一部が圧力エネルギーへ変換される。戻しチャネル１５が上流側ディフューザ１３の出口および下流側インペラ１１の入口に対して流体結合される。ガス流Ｇは、戻しチャネル１５を通じて下流側インペラ１１の入口へ向けて戻される。上流側ディフューザ１３と同様の図３に部分的にのみ示される下流側ディフューザ１７が、上流側ディフューザ１３と全く同様の構成を伴って、下流側インペラ１１の出口と流体連通して配置され得る。

戻しチャネル１５には、複数の固定ブレードまたはベーン１９を設けることができる。ここでは、以下、ベーンまたはブレード１９が戻しチャネルブレード１９として示される。戻しチャネルブレード１９は、インペラ９、１１の回転軸Ａ－Ａの周りに均一に配設され得る。

ディフューザ１３と戻しチャネル１５との間には、内部ダイヤフラム部２１が配置される。内部ダイヤフラム部２１は、略環状の形状を有することができるとともに、戻しチャネルブレード１９を用いて外部ダイヤフラム部２３に機械的に接続されてもよい。外部ダイヤフラム部２３および内部ダイヤフラム部２１は戻しチャネル１５を形成する。幾つかの実施形態では、内部ダイヤフラム部２１が外面２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃを有することができる。外面２１Ａは、上流側ディフューザ１３と対向するとともに、上流側ディフューザを通じて流れるガスと流体接触する。外面２１Ｂは、内部ダイヤフラム部２１の最も径方向外側の外面であり、上流側ディフューザ１３の頂点に配置され、この頂点で上流側ディフューザ１３が戻しチャネル１５と接続する。したがって、面２１Ｂは、ディフューザ１３から戻しチャネル１５へ向けて移動するガスと流体接触する。第３の外面２１Ｃは、戻しチャネル１５に沿って延在するとともに、戻しチャネルブレード１９間で戻しチャネル１５を通じて流れるガスと流体接触する。

上流側ディフューザ１３は、インペラ９の上流側に配置されるダイヤフラムの内部ダイヤフラム部２１と外部ダイヤフラム部２３とによって形成される。同様に、下流側ディフューザ１７は、上流側および下流側インペラ９、１１間に配置されるダイヤフラム５の外部ダイヤフラム部２３と、隣のインペラの内部ダイヤフラム部（図示せず）または圧縮機ボリュート若しくはスクロール（図示せず）とによって形成される。

以下で更に詳しく説明されるように、内部ダイヤフラム部２１および外部ダイヤフラム部２３は内部に冷却構成を形成し、この冷却構造を通じて冷却剤が流れる。

参照数字２７は、戻しチャネルブレード２９を内部に有する更なる上流側圧縮機段のそれぞれの戻しチャネルを示す。上流側圧縮機段の戻しチャネル２７は、外部ダイヤフラム部２３と、戻しチャネルブレード２９を介して外部ダイヤフラム部２３に機械的に接続されるそれぞれの更なる内部ダイヤフラム部３１との間に形成される。以下の説明から明らかになるように、図３の典型的な実施形態では、一体型中間冷却がインペラ９とその上流側のインペラとの間にも設けられる。他の実施形態では、インペラ９の上流側の中間冷却を省くことができる。幾つかの典型的な実施形態では、インペラ９が第１の圧縮機インペラであってもよく、その場合には、このインペラの上流側に、戻しチャネル２７ではなく、入口プレナムが設けられる。

本明細書中に開示される実施形態において、内部ダイヤフラム部２１は、カバーまたはプレート３９を用いて閉じられ得る内部キャビティ３７を有する。カバーまたはプレート３９は、内部ダイヤフラム部２１の本体４１に対して溶接され得る。他の実施形態において、本体４１とカバーとの間の接続は、螺合によりまたは任意の他の適した態様で行なうことができる。図３から認識できるように、カバー３９は、環状の形状を有して圧縮機１の回転軸Ａ－Ａの周りで延在できる。

内部キャビティ３７は回転軸Ａ－Ａの周囲に環状の推移部を有する。幾つかの実施形態では、第１の内部コア４３が内部キャビティ３７の内側に配置される。内部コア４３は環状の形状を有することができる。幾つかの実施形態において、内部コア４３は、複数のネジまたは他の適した手段４５を介して、外部ダイヤフラム部２３に接続される。幾つかの実施形態では、ネジ４５がそれぞれの戻しチャネルブレード１９を貫通して延びる。したがって、戻しチャネルブレード１９は、ネジ４５と組み合わせて、内部ダイヤフラム部２１を外部ダイヤフラム部２３に接続する。

幾つかの実施形態では、内部コア４３および内部キャビティ３７の内面が第１の冷却剤通路４７を形成する。図３から認識できるように、幾つかの実施形態において、第１の冷却剤通路４７は、径方向平面内で、すなわち、回転軸Ａ－Ａを含む平面内で略ループ形状の断面を有する。

第１の冷却剤通路４７は、内部ダイヤフラム部２１の外面２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃの周囲および背後で延在できる。冷却剤通路４７には、戻しチャネル１５と熱交換関係を成す第１の部分と、ディフューザ１３と熱交換関係を成す第２の部分とを設けることができる。

より具体的には、冷却剤通路４７は、その一部が戻しチャネル１５と熱交換関係を成す内部ダイヤフラム部２１の外面２１Ｃの背後に配置されるとともに、その一部がディフューザ１３と熱交換関係を成す面２１Ａの背後に配置される。

幾つかの実施形態において、外部ダイヤフラム部２３は、第２の内部コア５５と、第２の内部コア５５の周囲で少なくとも部分的に延在する以下で更に詳しく説明される冷却剤通路とを備える。

幾つかの実施形態によれば、外部ダイヤフラム部２３の略環状の第２の壁５１の背後で延在する第２の冷却剤通路４９が設けられる。より具体的には、第２の冷却剤通路４９は、環状の第２の壁５１と第２の内部コア５５との間で延在し得る。環状の第２の壁５１の外面５１Ａは、内部ダイヤフラム部２１により形成される面２１Ｃと対向する戻しチャネル１５の下流側内面を形成できる。

第３の冷却剤通路４８を第２の内部コア５５の周囲に設けることができる。第３の冷却剤通路４８は、第２の冷却剤通路４９とは反対の側の第２の内部コア５５の周囲で、すなわち、下流側戻しチャネル１７と対向する第２の内部コア５５の側に沿って延在する。第３の冷却剤通路４８は、ブレード１９の少なくとも一部を貫通して延在する入口ダクト１９Ａと流体結合される。ポート５９が第３の冷却剤通路４８を戻しチャネルブレード１９の入口ダクト１９Ａと接続する。戻しチャネルブレード１９を貫通して延在する出口ダクト１９Ｂは、第２の冷却剤通路４９と流体連通する。構成は、冷却剤が第３の冷却剤ダクト４８、ポート５９、入口ダクト１９Ａ、第１の冷却剤通路４７、出口ダクト１９Ｂ、および、第２の冷却剤通路４９を通じて流れるようになっている。

幾つかの実施形態では、第３の冷却剤通路４８が第３の壁６１の背後で延在し、第３の壁６１の外面６１Ａは、第２のインペラ１１の出口１１Ｆに配置される下流側ディフューザ１７の内面のうちの１つを形成する。したがって、それに沿って流れる冷却剤は、下流側ディフューザ１７を通じて流れるガスから第３の壁６１を通じて熱を除去する。第２の冷却剤通路４９を通じて流れる冷却剤は、戻しチャネル１５の第１の部分（すなわち、ガスの流れ方向にしたがって、最も上流側の部分）から熱を除去する。

幾つかの実施形態において、第３の冷却剤通路４８は、冷却剤入口プレナム６３Ｐを備えることができる冷却剤入口６３と流体連通する。幾つかの実施形態によれば、冷却剤入口プレナム６３Ｐは、環状の形状を有するとともに、回転軸Ａ－Ａの周りで延在する。１つまたは複数の冷却剤供給ダクト６５が冷却剤入口に冷却剤を供給するために冷却剤入口６３と流体連通できる。幾つかの実施形態において、冷却剤入口プレナム６３Ｐを半環状にすることができ、また、２つの前記冷却剤入口プレナム６３Ｐを回転軸Ａ－Ａの周りに設けることができ、冷却剤入口プレナムのそれぞれには、冷却剤入口プレナム６３Ｐ内へおよび第３の冷却剤通路４８内に冷却剤をより均一に供給するために少なくとも１つの冷却剤供給ダクト６５が接続する。

冷却剤入口プレナム６３Ｐとは反対の第２の内部コア５５の側には、形状が環状であってもよい冷却剤出口プレナム６７Ｐから構成される冷却剤出口６７を設けることができる。他の実施形態では、代わりに２つの半環状の入口プレナム６３Ｐを設けることができる。冷却剤出口プレナム６７Ｐは冷却剤除去ダクト６９と流体連通し得る。

これまで説明された冷却剤流路は、第２のディフューザ１７の頂点までインペラ出口９Ｆから出るガスにより接触される固定ダイヤフラム表面のほぼ全体が効率的に冷却されるように構成される。内部ダイヤフラム部２１および外部ダイヤフラム部２３の内側に形成される狭い冷却剤通路は、冷却チャンバ４９および冷却剤通路４７をダイヤフラム部２１、２３のそれぞれの外表面から分離する薄壁の直ぐ背後で高速冷却剤流をもたらす。

幾つかの実施形態によれば、上流側インペラ１１の周囲に配置される外部ダイヤフラム部２３は、それぞれの第３および第２の冷却剤通路７１Ｃ、７１Ａを更に備え、これらの冷却剤通路はそれぞれ実質的に第３の冷却剤通路４８、４９のように形作られる。冷却剤入口７３の一部を形成する冷却剤入口プレナム７３Ｐは、第３の冷却剤通路７１Ｃと流体連通する。第３の冷却剤通路は断面でポート７３と流体連通し、環状の中間プレナム７５、７７がポート７３の入口および出口に配置される。

第３の冷却剤通路７１Ｃおよび第２の冷却剤通路７１Ａは、上流側インペラ９の上流側に配置される内部ダイヤフラム部３１に設けられ且つ内部ダイヤフラム部２１に設けられる冷却剤通路４７とほぼ同じ形状および機能を有する第１の冷却剤通路７９と流体結合される。内部ダイヤフラム部３１の冷却剤通路７９は、冷却剤通路４７に関して入口および出口ダクト１９Ａ、１９Ｂによりもたらされる方法と全く同じ方法で、戻しチャネルブレード２９に形成されるダクトを介して、第３の冷却剤通路７１Ｃおよび第２の冷却剤通路７１Ａと流体接続される。

幾つかの実施形態において、第２の冷却剤通路７１Ａには、出口ダクト８３と流体連通する冷却剤出口プレナム８１Ｐから構成される冷却剤出口８１が更に設けられる。

第３の冷却剤通路７１Ｃが壁８５の背後で延在し、壁８５の外面８５Ａがインペラ９の上流側ディフューザ１３を画定する。したがって、第３の冷却剤ダクト７１Ｃは、上流側ディフューザ１３を通じてこのディフューザに沿って流れるガスから壁８５を通じて熱を除去する。

以上、本明細書中に記載される主題の開示された実施形態を幾つかの典型的な実施形態に関連して図示して詳しく入念に十分説明してきたが、当業者には明らかなように、本明細書中に記載される新規な教示、原理、および、概念、並びに、添付の特許請求の範囲に列挙される主題の利点から実質的に逸脱することなく、多くの修正、変更、および、省略が想定し得る。そのため、開示される技術革新の適切な範囲は、そのような修正、変更、および、省略の全てを包含するべく添付の特許請求の範囲の最も広い解釈のみにより決定されるべきである。加えて、任意のプロセスおよび方法ステップの順序または配列は、代替的な実施形態にしたがって変えられまたは並べ直されてもよい。

１ 圧縮機
２ 第１のガス入口
３ ケーシング
４ 第１のガス出口
５ 固定ダイヤフラム
６ 第２のガス入口
６Ａ 第２のガス入口プレナム
７ 回転シャフト、シャフト
８ 第２のガス出口
９ 上流側インペラ
９Ａ インペラディスク
９Ｂ インペラブレード
９Ｃ シュラウド
９Ｄ インペラアイ
９Ｅ インペラシール構造
９Ｆ インペラ出口
１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ、１０Ｅ、１０Ｆ、１０Ｇ 圧縮機段
１１ 下流側インペラ
１１Ａ インペラディスク
１１Ｂ インペラブレード
１１Ｃ シュラウド
１１Ｄ インペラアイ
１１Ｅ インペラシール構造
１１Ｆ 出口
１２Ａ～１２Ｇ ダイヤフラム
１３ 上流側ディフューザ
１４Ａ～１４Ｇ インペラ
１５ 戻しチャネル
１７ 下流側ディフューザ
１９ ベーンまたはブレード（戻しチャネルブレード）
１９Ａ 入口ダクト
１９Ｂ 出口ダクト
２１ 内部ダイヤフラム部
２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ 外面
２３ 外部ダイヤフラム部
２７ 戻しチャネル
２９ 戻しチャネルブレード
３１ 上流側内部ダイヤフラム部
３３ シール構造
３５ シール構造
３７ 内部キャビティ
３９ カバーまたはプレート
４１ 本体
４３ 第１の内部コア
４５ ネジ、手段
４７ 第１の冷却剤通路
４８ 第３の冷却剤通路
４８Ａ 第３の冷却剤通路の部分
４９ 第２の冷却剤通路
５０ 中間プレナム
５１ 第２の壁、環状壁
５１Ａ 外面
５１ 第２の中間プレナム
５３ 隆起部
５５ 第２の内部コア
５９ ポート
６１ 第３の壁
６１Ａ 外面
６３ 冷却剤入口
６３Ｐ 冷却剤入口プレナム
６５ 冷却剤供給ダクト
６７ 冷却剤出口
６７Ｐ 冷却剤出口プレナム
６９ 冷却剤除去ダクト
７１Ａ 第２の冷却剤通路
７１Ｂ 第３の冷却剤通路
７１Ｃ 第３の冷却剤通路
７３ ポート
７５、７７ 中間プレナム
８１ 冷却剤出口
８１Ｐ 冷却剤出口プレナム
８３ 出口ダクト
８５ 壁
８５Ａ 外面
Ａ－Ａ 回転軸
Ｇ ガス流

Claims (10)

1. ケーシング（３）と、
   前記ケーシング（３）内に回転可能に連続的に配置される少なくとも１つの上流側インペラ（９）および少なくとも１つの下流側インペラ（１１）と、
   前記ケーシング（３）内に配置されるとともに、内部ダイヤフラム部（２１）と外部ダイヤフラム部（２３）とを備える固定ダイヤフラム（５）と、
   前記上流側インペラ（９）の出口に流体結合される上流側ディフューザ（１３）と、
   前記上流側ディフューザ（１３）と前記下流側インペラ（１１）の入口とに流体結合される戻しチャネル（１５）であって、前記戻しチャネル（１５）には、前記内部ダイヤフラム部（２１）を前記外部ダイヤフラム部（２３）に接続する複数の戻しチャネルブレード（１９）が設けられる、戻しチャネル（１５）と、
   前記下流側インペラ（１１）の出口に流体結合される下流側ディフューザ（１７）と、
   を備え、
   第１の冷却剤通路（４７）が、前記内部ダイヤフラム部（２１）に設けられるとともに、前記内部ダイヤフラム部（２１）内に配置される第１の内部コア（４３）の周囲で延在し、前記第１の冷却剤通路（４７）が前記上流側ディフューザ（１３）および前記戻しチャネル（１５）と熱交換関係を成し、第２の冷却剤通路（４９）および第３の冷却剤通路（４８）が、前記外部ダイヤフラム部（２３）内に配置される第２の内部コア（５５）によって分離されて前記外部ダイヤフラム部（２３）に設けられ、前記第３の冷却剤通路（４８）が前記下流側ディフューザ（１７）と熱交換関係を成し、前記第２の冷却剤通路（４９）が前記戻しチャネル（１５）と熱交換関係を成し、
   前記上流側ディフューザ（１３）と、前記戻しチャネル（１５）と、前記下流側ディフューザと、を通過するガス流れの方向において前記内部ダイヤフラム部（２１）が前記外部ダイヤフラム部（２３）の上流側に配置され、
   前記内部ダイヤフラム部（２１）が、前記ガス流れの方向において上流側から第１の外面（２１Ａ）と、第２の外面（２１Ｂ）と、第３の外面（２１Ｃ）と、を有し、
   前記第１の外面（２１Ａ）が、前記上流側ディフューザ（１３）と対向し、
   前記第２の外面（２１Ｂ）が、前記内部ダイヤフラム部（２１）の最も径方向外側の外面であり、前記上流側ディフューザ（１３）の頂点に配置され、
   前記第３の外面（２１Ｃ）が、前記戻しチャネル（１５）に沿って前記戻しチャネルブレード（１９）の間に延在し、
   前記上流側インペラ（９）および前記下流側インペラ（１１）の回転軸を含む少なくとも１つの平面上で、前記第１の冷却剤通路が、前記第１の外面（２１Ａ）、前記第２の外面（２１Ｂ）、および、前記第３の外面（２１Ｃ）の背後を通って前記第１の内部コア（４３）の周囲を延び、
   前記戻しチャネルブレード（１９）を貫通して延在する複数の入口ダクト（１９Ａ）が、前記外部ダイヤフラム部（２３）の前記第３の冷却剤通路（４８）を前記内部ダイヤフラム部（２１）の前記第１の冷却剤通路（４７）に流体接続し、前記戻しチャネルブレード（１９）を貫通して延在する複数の出口ダクト（１９Ｂ）が、前記第１の冷却剤通路（４７）を前記第２の冷却剤通路（４９）に流体接続し、冷却剤が前記第３の冷却剤通路（４８）、前記複数の入口ダクト（１９Ａ）、前記第１の冷却剤通路（４７）、前記複数の出口ダクト（１９Ｂ）、前記第２の冷却剤通路（４９）の順に流れるように構成されている、内部冷却式遠心圧縮機（１）。
2. 冷却剤入口（６３）および冷却剤出口（６７）が前記第３および第２の冷却剤通路（４８、４９）とそれぞれ流体連通して前記外部ダイヤフラム部（２３）に配置される請求項１記載の内部冷却式遠心圧縮機（１）。
3. 前記冷却剤入口（６３）、前記冷却剤出口（６７）、並びに、前記第１、第２、および、第３の冷却剤通路（４７、４９、４８）は、冷却剤が前記冷却剤入口（６３）から入って前記冷却剤出口（６７）を通じて出て連続的に流れるように、すなわち、前記外部ダイヤフラム部（２３）に配置されて前記下流側ディフューザ（１７）と熱交換関係を成す前記第３の冷却剤通路（４８）を通じて、前記上流側ディフューザ（１３）および前記戻しチャネル（１５）と熱交換関係を成す前記第１の冷却剤通路（４７）を通じて、および、前記戻しチャネル（１５）と熱交換関係を成す前記第２の冷却剤通路（４９）を通じて連続的に流れるように配置される請求項２記載の内部冷却式遠心圧縮機（１）。
4. 前記冷却剤入口（６３）が環状の冷却剤入口プレナム（６３Ｐ）を備える請求項２又は３記載の内部冷却式遠心圧縮機（１）。
5. 前記冷却剤出口（６７）が環状の冷却剤出口プレナム（６７Ｐ）を備える請求項２乃至４のいずれか１項記載の内部冷却式遠心圧縮機（１）。
6. 前記第１の冷却剤通路（４７）は、前記上流側インペラ（９）および前記下流側インペラ（１１）の回転軸を含む少なくとも１つの平面で略ループ形状を有するとともに、前記第１の内部コア（４３）と前記内部ダイヤフラム部（２１）の少なくとも一部表面を形成するカバー（３９）との間で、および、前記第１の内部コア（４３）と前記戻しチャネル（１５）の表面を形成する第１の壁との間で延在し、この第１の壁に前記戻しチャネルブレード（１９）が接続される請求項１乃至５のいずれか１項記載の内部冷却式遠心圧縮機（１）。
7. 前記第３の冷却剤通路（４８）および前記第２の冷却剤通路（４９）が前記第２の内部コア（５５）を少なくとも部分的に取り囲む冷却ループを形成する請求項１乃至６のいずれか１項記載の内部冷却式遠心圧縮機（１）。
8. 前記第２の冷却剤通路（４９）が前記第２の内部コア（５５）と前記戻しチャネル（１５）の表面を形成する第２の壁との間で延在し、この第２の壁に前記戻しチャネルブレード（１９）が接続される請求項１乃至７のいずれか１項記載の内部冷却式遠心圧縮機（１）。
9. 前記第３の冷却剤通路（４８）が前記第２の内部コア（５５）と前記下流側ディフューザ（１７）の表面を形成する第３の壁との間で延在する請求項１乃至８のいずれか１項記載の内部冷却式遠心圧縮機（１）。
10. 複数のポート（５９）が前記第２の内部コア（５５）を貫通して延在し、これらのポートを通じて冷却剤が前記第３の冷却剤通路（４８）から前記第１の冷却剤通路（４７）へ向けて流れる請求項１乃至９のいずれか１項記載の内部冷却式遠心圧縮機（１）。

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