JP7234225B2 - 圧縮装置及び方法並びに冷凍機 - Google Patents
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Description
本発明は、圧縮装置及び方法、並びに冷凍機に関する。
より具体的には、本発明は、いくつかの連続する及び／又は並列の圧縮段を形成するいくつかの遠心圧縮機と、圧縮機用のいくつかの駆動モータとを含む、作動ガス用の、特に冷凍機用の遠心圧縮装置であって、装置が、圧縮すべきガスを第１の圧縮機内に搬送するために第１の圧縮機の入口に連結された圧縮すべきガス用の第１の入口ラインを備えるガス回路を有し、回路が、前記第１の圧縮機内で圧縮されたガスを放出するためにこの第１の圧縮機の出口に連結された第２のラインを有し、第２のラインが、第１の圧縮機内で圧縮されたガスを第２の圧縮機内に搬送して第２の圧縮を行うために第２の圧縮機の入口に連結され、回路が、圧縮機のうちの少なくとも１つの圧縮機の出口に接続された１つの上流側端部と、前記圧縮機内で圧縮されたガスの一部を前記少なくとも１つの第１のモータ内に移送して第１のモータの加熱を抑制するための、少なくとも１つの第１のモータの入口に接続された１つの下流側端部とを備えた１つの第３の冷却ラインを有する、遠心圧縮装置に関する。
（電気）モータと１つ又は複数の圧縮ホイールとの間の直接駆動装置を使用する（すなわち、増速機のない）遠心圧縮機は、モータで生じた熱を放出するためにガス流を必要とする。この熱は主に、モータによる損失によって且つロータとロータを囲むガスとの摩擦によって生じる。
この冷却流は、従来の方式では、モータの一方側（入口）で注入され、他方側から（出口で）より高温で放出される。冷却流はまた、モータの中央に注入し、モータの両側から放出することもできる。
大量又は少量の熱はまた、従来の方式では、モータのステータ部分を囲む回路内を流れる伝熱流体（ステータの冷却に使用される水若しくは空気又は他の任意の伝熱流体）によって放出される。
圧縮ガスの損失又は汚染を防止するために、モータを通って流れてモータを冷却するガスは通常、圧縮ガスと同じ組成を有する。
必要な設備の容積を制限するために、ガスが１つ又は複数のモータを通って流れるようにするのに必要な動力は、１つ又は複数の圧縮段によって（すなわち、１つ又は複数の圧縮機によって）生じる。
この冷却技術を使用する既知の例がいくつかある。
文献米国特許第６，４６４，４６９号明細書では、第１の圧縮段から出たガスの一部を使用してモータを冷却することが説明されている。その後、このガスは圧縮機の入口に戻される。
文献米国特許第５，９８０，２１８号明細書では、第１の圧縮段の下流側に位置する冷却用交換器から出たガスの一部を使用してモータを冷却することが説明されている。その後、このガスは圧縮機の入口に戻される。
文献米国特許第８，８９９，９４５号明細書では、いくつかのモータを備えたアーキテクチャが説明されている。
しかしながら、これらの解決策は、いくつかのモータを備えたアーキテクチャに適しておらず、且つ／又はその性能レベルは満足のいくものではない。
本発明の１つの目的は、上に記載したような従来技術の欠点のいくつか又は全てを軽減することである。
この目的で、本発明による装置は、上記前文で与えられた一般的定義と一致するが、回路が、第１のモータを通って流れたガスを回収するために第１のモータの出口に連結された上流側端部と、第２のモータにガスを移送して第２のモータの加熱を抑制するために第２のモータの入口に連結された下流側端部とを有する第４のラインを含むことを本質的に特徴とする。
更に、本発明の実施形態は、以下の特徴の１つ又は複数を有し得る。
－ 第４のラインは、第１のモータの出口と第２のモータの入口との間でガスを冷却するためのガス冷却部材を含み、
－ 回路は、第２のモータを通って流れたガスを回収するために第２のモータの出口に連結された上流側端部と、そのガスを圧縮するために第１の圧縮機の入口に連結された下流側端部とを有する第５のラインを含み、
－ 装置は、冷却ガスの量を第１のモータと第２のモータとの間で分配するように設計されたライン及び弁システムを含み、
－ 第５のラインはガス冷却部材を含み、
－ 第４のラインは、第５のラインに連結された第２の下流側端部を有し、装置が、第１のモータからのガス流を第２のモータと第５のラインとの間で分配するように設計された弁システムを含み、
－ 第２のラインはガス冷却部材を含み、
－ 第２のラインのガス冷却部材は、伝熱流体によって冷却される熱交換器を含み、
－ 回路は第２の圧縮機の出口にガス冷却部材を含み、
－ 第３のラインは、第１のモータに移送されるガスの流量を制御するように設計された弁を含み、
－ 装置は、１つ又は複数の圧縮機を駆動する少なくとも１つのモータと、１つ又は複数の膨張タービンに結合された少なくとも１つのモータとを含み、
－ １つ若しくは複数のモータの空洞内の圧力が圧縮機内の最低圧力、すなわち圧縮機の入口圧力に近づくように、装置は、１つ若しくは複数のモータと１つ若しくは複数の圧縮機又は１つ若しくはいくつかの膨張段との間に１つ若しくは複数の回転継手を含み、
－ 圧縮機は、対応するモータによって直接回転駆動され、
－ 装置は、同じモータによって駆動されるいくつかの圧縮機を含み、
－ 装置は、１つ又は複数の膨張タービンによって形成された１つ又は複数の膨張段、好ましくはモータに直接結合された求心式膨張タービンを含む。
－ 第４のラインは、第１のモータの出口と第２のモータの入口との間でガスを冷却するためのガス冷却部材を含み、
－ 回路は、第２のモータを通って流れたガスを回収するために第２のモータの出口に連結された上流側端部と、そのガスを圧縮するために第１の圧縮機の入口に連結された下流側端部とを有する第５のラインを含み、
－ 装置は、冷却ガスの量を第１のモータと第２のモータとの間で分配するように設計されたライン及び弁システムを含み、
－ 第５のラインはガス冷却部材を含み、
－ 第４のラインは、第５のラインに連結された第２の下流側端部を有し、装置が、第１のモータからのガス流を第２のモータと第５のラインとの間で分配するように設計された弁システムを含み、
－ 第２のラインはガス冷却部材を含み、
－ 第２のラインのガス冷却部材は、伝熱流体によって冷却される熱交換器を含み、
－ 回路は第２の圧縮機の出口にガス冷却部材を含み、
－ 第３のラインは、第１のモータに移送されるガスの流量を制御するように設計された弁を含み、
－ 装置は、１つ又は複数の圧縮機を駆動する少なくとも１つのモータと、１つ又は複数の膨張タービンに結合された少なくとも１つのモータとを含み、
－ １つ若しくは複数のモータの空洞内の圧力が圧縮機内の最低圧力、すなわち圧縮機の入口圧力に近づくように、装置は、１つ若しくは複数のモータと１つ若しくは複数の圧縮機又は１つ若しくはいくつかの膨張段との間に１つ若しくは複数の回転継手を含み、
－ 圧縮機は、対応するモータによって直接回転駆動され、
－ 装置は、同じモータによって駆動されるいくつかの圧縮機を含み、
－ 装置は、１つ又は複数の膨張タービンによって形成された１つ又は複数の膨張段、好ましくはモータに直接結合された求心式膨張タービンを含む。
本発明はまた、作動流体を収容する作動回路を含む、－１００℃～－２７３℃の低温用冷凍機であって、作動回路が、遠心圧縮装置と、圧縮装置内で圧縮されたガスを冷却して膨張させるための装置とを含み、圧縮装置が、上で説明した又は以下に説明する特徴のいずれかを有する、冷凍機に係るものである。
本発明はまた、いくつかの連続する及び／又は並列の圧縮段を形成するいくつかの遠心圧縮機と、圧縮機用のいくつかの駆動モータとを使用する、作動ガス用の、特に冷凍機用の遠心圧縮方法であって、圧縮機が、モータによって直接回転駆動され、方法が、
－ 直列又は並列に配置された、第１の圧縮機、ひいては、第２の圧縮機内の作動ガスの圧縮ステップと、
－ 圧縮機の少なくとも１つから出た圧縮ガスの一部を取り出し、この取り出されたガスが第１のモータを通って流れるようにして第１のモータを冷却するステップとを含み、方法が、第１のモータを冷却するために使用されたガスの冷却ステップであって、この冷却されたガスが第２のモータに搬送されて第２のモータを冷却するステップが後に続く、冷却ステップを含む、遠心圧縮方法に関する。
－ 直列又は並列に配置された、第１の圧縮機、ひいては、第２の圧縮機内の作動ガスの圧縮ステップと、
－ 圧縮機の少なくとも１つから出た圧縮ガスの一部を取り出し、この取り出されたガスが第１のモータを通って流れるようにして第１のモータを冷却するステップとを含み、方法が、第１のモータを冷却するために使用されたガスの冷却ステップであって、この冷却されたガスが第２のモータに搬送されて第２のモータを冷却するステップが後に続く、冷却ステップを含む、遠心圧縮方法に関する。
本発明はまた、上に記載した又は以下に記載する特徴の任意の組み合わせを含む任意の代替装置又は代替方法に関するものであってもよい。
他の特徴及び利点は、以下の図を参照して与えられる、以下の説明に記載される。
図１に概略的に示す圧縮装置１８は、連続する２つの圧縮段を形成する２つの遠心圧縮機１、３（すなわち、２つの圧縮機ホイール）を含む。
２つの圧縮機１、３の各々は、それぞれの駆動モータ５、６によって駆動される。
好ましくは、圧縮機１、３は、対応するモータ５、６によって直接回転駆動される。
装置１８は、圧縮すべきガスを第１の圧縮機１内に搬送するために第１の圧縮機１の入口に連結された圧縮すべきガス用の第１の入口ライン１６を備えるガス回路を有する。
回路は、前記第１の圧縮機１内で圧縮されたガスを放出するためにこの第１の圧縮機１の出口に連結された上流側端部を備えた第２のライン１４を有する。第２のライン１４は、第１の圧縮機１内で圧縮されたガスを第２の圧縮機３内に搬送して第２の圧縮を行うために第２の圧縮機３（第２の圧縮段）の入口に連結された下流側端部を有する。
第２のライン１４は、好ましくは、ガス冷却部材２、例えば、伝熱流体によって冷却される熱交換器を含む。これによって、圧縮ガスが第２の圧縮機３に流入する前に前記ガスを冷却することが可能となる。
図示のように、回路は、好ましくは、第２の圧縮機３の出口にガス冷却部材４（例えば、伝熱流体との交換を実行する交換器）を含む。
この回路は、圧縮機１の出口に接続された上流側端部と、２つのモータのうちの第１のモータ６に接続された下流側端部とを有する第３のライン１０を含む。
図示のように、第３のライン１０の上流側端部は、第２のライン１４を介して第１の圧縮機１の出口に連結することができる。換言すれば、第３のライン１０は、第１の圧縮機１と第２の圧縮機３との間の第２のライン１４へのバイパスとして接続される。
換言すれば、第３のライン１０は、第１のモータを素早く通過するように（冷却するために）、第２の圧縮機３に供給するように意図された圧縮ガスの一部を取り出す。この割合は、第１の圧縮機１から流出したガス流の１％～４０％とすることができる。
好ましくは、第３のライン１０は、第１のモータ６に移送されるガスの流量を制御するための弁８（又は他の任意の好適な部材、特に、オリフィス、タービン、Ｒａｎｑｕｅ－Ｈｉｌｓｃｈ渦管、オリフィス、毛細管などの差圧部材）を含むことができる。
この回路は、第１のモータ６を通って流れたガスを回収するように設計された、第１のモータ６の出口に連結された上流側端部と、第２のモータ５にガスを移送して第２のモータ５の加熱を抑制するように設計された、第２のモータ５の入口に連結された第１の下流側端部とを有する第４のライン１２を含む。
換言すれば、２つのモータ６、５を冷却するために、同じ冷却ガスが連続して使用される。
好ましくは、第４のライン１２は、第１のモータ６の出口と第２のモータ５の入口との間でガスを冷却するためのガス冷却部材１３を含む。例えば、この冷却部材１３は、冷却用伝熱流体と熱交換を行う熱交換器を含む。
第２のモータ５を通って流れた冷却ガスは、（第２のモータ５を通って流れたガスを回収するために）第２のモータ５の出口に連結された上流側端部と、そのガスを圧縮するために第１の圧縮機１の入口に連結された下流側端部とを有する第５のライン７を介して放出される。示すように、第５のライン７は、第１のライン１６を介して第１の圧縮機１の入口に連結することができる。
また、必要に応じて、（例えば、モータの近傍に位置する継手、例えば回転継手などにおける）いかなる漏出からのガスも回収するために第５のライン７（及び潜在的に第４のライン１２）を使用することもできる。
その上、第５のライン７は、ガス冷却部材９、例えば、冷却用伝熱流体と熱交換を行う熱交換器を含むことができる。
また、図示のように、第４のライン１２は、第５のライン７に連結された第２の下流側端部と、第１のモータ６からのガス流を第２のモータ５と第５のライン７との間で分配するように設計された弁システム１１とを有することができる。換言すれば、第１のモータ６から流出したガス（冷却ガス）を第２のモータ５（第２のモータ５を冷却するために）と第１の圧縮機１の入口との間で分配することができる。この分配は、平行な２つのラインと少なくとも１つの弁１１（及び／又は他の任意の差圧部材、すなわち、タービン、オリフィスなど）とを使用して達成される。当然ながら、弁１１（又は同等物）は、モータ６（又は複数のモータ）の終端に配置することができる。弁１１（又は複数の弁）は、制御式の制御弁とすることができる。
その上、バイパスラインは、第２のモータ５内の冷却ガスの量との関連で第１のモータ６内の冷却ガスの量を相対的に低減するために、（例えば、第３のライン１０と第４のラインとの間に）第１のモータ６用に設けられてもよい。
更に、バイパスラインは、第２のライン１４（例えば、冷却部材２の後ろ）と第４のライン（冷却部材１３の上流側又は下流側）との間に設けることができる。
更に、ライン及び弁システムは、要求に応じて、異なる量の冷却ガスを第１のモータ６と第２のモータ５との間で分配するために設けることができる。
例えば、バイパス弁１１は、有利には、第２のモータ５を通る冷却ガスの流れが大きすぎる場合に前記流れを抑制するために、第２のモータ５の冷却ガスの入口と出口との間に配置することができる。
回路内の窒素を用いた例示的な動作
図１の配置では、例えば、初期絶対圧が５バールで且つ温度が２８８Ｋの１．２６ｋｇ／ｓの窒素ガス流を絶対圧１８．３４バールに圧縮するのに必要な機械的出力は１８８ｋＷである。この圧縮出力は、第１の圧縮機１を駆動するモータ５に対する８８ｋＷと、第２の圧縮機３を駆動するモータ６に対する１００ｋＷとに分けることができる。
図１の配置では、例えば、初期絶対圧が５バールで且つ温度が２８８Ｋの１．２６ｋｇ／ｓの窒素ガス流を絶対圧１８．３４バールに圧縮するのに必要な機械的出力は１８８ｋＷである。この圧縮出力は、第１の圧縮機１を駆動するモータ５に対する８８ｋＷと、第２の圧縮機３を駆動するモータ６に対する１００ｋＷとに分けることができる。
このことは、既知の解決策と比較して出力を低減する（典型的には従来技術と比較して６％）のに役立つ。
実際に、２つのモータ５、６は、２つの異なるガス流（圧縮機の出口から取り出された２つの平行な流れ）を使用して冷却され、２つのモータ５、６を冷却するために取り出されたガスの量は、上で説明したアーキテクチャで使用される量の２倍である。この２倍の量のガスは、第１の圧縮機１の体積流量を増加させ、それゆえ、必要な出力を増加させる。
一実施形態によれば、窒素は、例えば、８３ｋＷの出力と８６％の典型的な等エントロピー効率とを有する第１の遠心圧縮段１内で絶対圧８．８７バールに圧縮される。次いで、この圧縮ガスは、熱交換器２において冷却される。
第１のモータ６を冷却するために、ガスの一部が弁８を介して取り出される。次に、残りのガス（主流）は、第２の圧縮段３内で絶対圧１８．３４バールに再び圧縮される。この第２の圧縮機３は、例えば、９５ｋＷの出力と、８６％の典型的な等エントロピー効率とを有する。次いで、第２の圧縮機３の出口における熱交換器４においてガスが冷却される。その後、ガスは、装置１８の出口１５に搬送される。
モータ５、６によって供給された８８ｋＷ及び１００ｋＷの出力のうちの、典型的には５％（すなわち、モータ１台当たり約５ｋＷ）が熱（電気モータからの損失及びロータと窒素との摩擦による損失）に変換される。
次いで、第１のモータ６に冷却ガスを供給するために、交換器２の出口における窒素流の一部が、弁８及び第３のライン１０を通して搬送される。
第１のモータ６を通るガスの温度上昇は、典型的には、弁８を制御することによって（モータの加熱を抑制するために）３０Ｋに制限される。この結果、質量流量＝出力／Ｃｐ／ΔＴ＝５０００／１０４８／３０＝０．１５９ｋｇ／ｓである。
出力＝ガスによって放出されるモータからの熱損失（Ｗ）である。
Ｃｐ＝ガス（この例では窒素）の熱容量（Ｊ／ｋｇ／Ｋ）である。
ΔＴ＝ライン１０と１２との間（モータ６の入口と出口との間）のガスの温度上昇（Ｋ）である。
出力＝ガスによって放出されるモータからの熱損失（Ｗ）である。
Ｃｐ＝ガス（この例では窒素）の熱容量（Ｊ／ｋｇ／Ｋ）である。
ΔＴ＝ライン１０と１２との間（モータ６の入口と出口との間）のガスの温度上昇（Ｋ）である。
次いで、窒素は、第４のライン１２を介して第１のモータ６から放出され、好ましくは第１の圧縮機１の入口温度に等しいか又は近い温度に冷却されるように熱交換器１３に戻る。
この冷却は、ガスが第２のモータ５に流入する前に実行される。
第２のモータ５を通るガスの温度上昇は、好ましくは、第１のモータ６を通るガスの温度上昇と同程度の大きさである（抽出すべき流量及び圧力が好ましくは同様の流量及び圧力である）。
第２のモータ５を通り過ぎた時点で、冷却ガスは、第１の圧縮機１の入口１６に戻る前に冷却されるように第５のライン７を介して下流側の熱交換器９に搬送される。
したがって、２つのモータ５、６が（圧縮機から流出した２つの異なる冷却ガス流によって）並行して冷却される解決策と比較して、本発明による解決策は、（冷却ガス回路における直列の）２つのモータを冷却するために搬送される単一のガス流を使用する。このことは、必要な冷却ガス流を２つに分けることを可能にする。
したがって、本発明は、簡単且つ安価な構造である一方で、圧縮装置の複数のモータの（熱及びエネルギー）効率の高い冷却を可能にする。
当然ながら、本発明は、上で説明した実施形態例に限定されるものではない。
したがって、モータを冷却するために使用されるガスは、第１の圧縮段以外の、別の圧縮機又は他のいくつかの圧縮機の出口から取り出すことができる。更に、装置は、３つ以上の圧縮機と、３つ以上のモータとを含むことができる。更に、膨張タービンを装置に含めることができる。
更に、いくつかの圧縮段は、単一のモータによって駆動させることができる。
更に、１つ又は複数の膨張段（タービン、好ましくは求心式タービン）は、１つ又は複数の圧縮機として同じ駆動シャフトに取り付けることができる。
更に、冷却部材９、１３のいくつか又は全てを省略することができる（冷却部材９、１３の使用は、システムの効率を高めるのに役立つが、これらの冷却部材は必要でない）。
１つ又は複数の弁８、１１は、有利には、例えば、１つ若しくは複数のモータの温度及び／又は冷却流及び／又は冷却ガスの温度に応じて調整可能とすることができる。
更に、これらの膨張部材８、１１は、必要であれば、１つ又は複数のモータにガスが流入する前にガスを冷却することができる。更に、これらの膨張部材８、１１は、例えば、オリフィス、タービン又は毛細管などの、他の任意の差圧部材に置き換える（又は置換する）ことができる。したがって、弁８、１１は、１つ若しくは複数のタービン及び／又はＲａｎｑｕｅ－Ｈｉｌｓｃｈ渦管に置き換えるか又は関連付けることができる。更に、部材８は代替的に、例えば、第２のライン１４上に位置決めすることができる。更に、部材１１は代替的に、例えば、第１のライン１６上に位置決めすることができる。
更に、モータの空洞内の圧力が圧縮機内の最低圧力、すなわち圧縮機の入口圧力１３に近づくように、１つ若しくは複数のモータ５、６と１つ若しくは複数の圧縮段１、３又は１つ若しくは複数の膨張段との間で回転継手を使用することができる。１つ又は複数のロータとガスとの摩擦による損失はモータの空洞内の圧力に比例するので、回転継手の使用によって、摩擦による損失が低減される。この継手又はこれらの継手から回収された漏出物は、第３のラインから流出した冷却ガス流に加えられる。
図３に示すように、圧縮装置１８は、作動流体を収容する作動回路１０を含む、低温（例えば－１００℃～－２７３℃）用冷凍機であって、作動回路が、遠心圧縮装置１８と、圧縮装置１８内で圧縮されたガスを冷却して膨張させるための装置１９とを含む、冷凍機の一部とすることができる。
作動ガスは、全部又は一部を、窒素、ヘリウム、水素、ネオン、アルゴン、一酸化炭素、メタン、クリプトン、キセノン、エタン、二酸化炭素、プロパン、ブタン、及び酸素で構成することができる。
他の可能な特徴によれば、
－ 第２のライン１４と第４のライン１２とを連結する、弁システムが装着されたラインを設けることができ、
－ 冷却部材２は、モータの冷却を高めるためにガスをより低温に、例えば０℃に冷却するように設計することができ、
－ 冷却部材２は、必要に応じて、（第２のライン１４の代わりに又は第２のライン１４に加えて）第３のライン１０上に配置することができ、
－ 冷却ガスの流れの方向は、（最初に第２のモータ５に、次いで第１のモータ６に向けて）反転させることができ、
－ 装置は、この方式で冷却される３つ以上のモータを有することができ、
－ 装置は、モータに又はこのモータ若しくは別のモータにおける１つ若しくは複数の膨張段に取り付けられたいくつかの圧縮機を含むことができる。
以下に、出願当初の特許請求の範囲に記載の事項を、そのまま、付記しておく。
［１］ いくつかの連続する及び／又は並列の圧縮段を形成するいくつかの遠心圧縮機（１、３）と、前記圧縮機（１、３）用のいくつかの駆動モータ（５、６）とを含む、作動ガス用の、特に冷凍機用の遠心圧縮装置であって、前記装置が、圧縮すべき前記ガスを第１の圧縮機（１）内に搬送するために前記第１の圧縮機（１）の入口に連結された圧縮すべき前記ガス用の第１の入口ライン（１６）を備えるガス回路を有し、前記回路が、前記第１の圧縮機（１）内で圧縮された前記ガスを放出するためにこの第１の圧縮機（１）の出口に連結された第２のライン（１４）を有し、前記第２のライン（１４）が、前記第１の圧縮機（１）内で圧縮された前記ガスを第２の圧縮機（３）内に搬送して第２の圧縮を行うために前記第２の圧縮機（３）の入口に連結され、前記回路が、前記圧縮機（１、３）のうちの少なくとも１つの前記圧縮機の出口に接続された１つの上流側端部と、前記圧縮機（１）内で圧縮された前記ガスの一部を少なくとも１つの第１のモータ（６）に移送して前記第１のモータ（６）の加熱を抑制するための、前記少なくとも１つの第１のモータ（６）の入口に接続された１つの下流側端部とを備えた第３の冷却ライン（１０）を有し、前記回路が、前記第１のモータ（６）を通って流れた前記ガスを回収するように設計された、前記第１のモータ（６）の出口に連結された上流側端部と、第２のモータ（５）に前記ガスを移送して前記第２のモータ（５）の加熱を抑制するように設計された、前記第２のモータ（５）の前記入口に連結された下流側端部とを有する第４のライン（１２）を含むことを特徴とする、遠心圧縮装置。
［２］ 前記第４のライン（１２）が、前記第１のモータ（６）の前記出口と前記第２のモータ（５）の前記入口との間で前記ガスを冷却するためのガス冷却部材（１３）を含むことを特徴とする、［１］に記載の装置。
［３］ 前記回路が、前記第２のモータ（５）を通って流れた前記ガスを回収するために前記第２のモータ（５）の出口に連結された上流側端部と、前記ガスを圧縮するために前記第１の圧縮機（１）の前記入口に連結された下流側端部とを有する第５のライン（７）を含むことを特徴とする、［１］又は［２］に記載の装置。
［４］ 前記第５のライン（７）がガス冷却部材（９）を含むことを特徴とする、［３］に記載の装置。
［５］ 前記第４のライン（１２）が、前記第５のライン（７）に連結された第２の下流側端部を有することを特徴とする、［３］又は［４］に記載の装置。
［６］ 前記装置が、冷却ガスの量を前記第１のモータ（６）と前記第２のモータ（５）との間で分配するように設計されたライン及び弁システム（１１）を含むことを特徴とする、［１］～［５］のいずれか一項に記載の装置。
［７］ 前記第２のライン（１４）がガス冷却部材（２）を含むことを特徴とする、［１］～［６］のいずれか一項に記載の装置。
［８］ 前記第２のライン（１４）の前記冷却部材（２）が、伝熱流体によって冷却される熱交換器を含むことを特徴とする、［７］に記載の装置。
［９］ 前記回路が、前記第２の圧縮機（３）の出口（１５）にガス冷却部材（４）を含むことを特徴とする、［１］～［８］のいずれか一項に記載の装置。
［１０］ 前記第３のライン（１０）が、前記第１のモータ（６）に移送される前記ガスの流量を制御するように設計された弁（８）を含むことを特徴とする、［１］～［９］のいずれか一項に記載の装置。
［１１］ 前記装置が、１つ又は複数の圧縮機を駆動する少なくとも１つのモータと、１つ又は複数の膨張タービンに結合された少なくとも１つのモータとを含むことを特徴とする、［１］～［１０］のいずれか一項に記載の装置。
［１２］ 前記１つ又は複数のモータの空洞内の圧力が前記圧縮機（１）内の最低圧力、すなわち前記圧縮機（１）の入口圧力（１３）に近づくように、前記装置が、前記１つ若しくは複数のモータ（５、６）と前記１つ若しくは複数の圧縮機（１、３）又は１つ若しくは複数の膨張段との間に１つ若しくは複数の回転継手を含むことを特徴とする、［１］～［１１］のいずれか一項に記載の装置。
［１３］ 作動流体を収容する作動回路を含む、－１００℃～－２７３℃の低温用冷凍機であって、前記作動回路が、遠心圧縮装置（１８）と、前記圧縮装置（１８）内で圧縮された前記ガスを冷却して膨張させるための装置（１９）とを含み、前記圧縮装置（１８）が［１］～［１２］のいずれか一項に記載のものであることを特徴とする、冷凍機。
［１４］ いくつかの連続する及び／又は並列の圧縮段を形成するいくつかの遠心圧縮機（１、３）と、前記圧縮機（１、３）用のいくつかの駆動モータ（５、６）とを使用する、作動ガス用の、特に冷凍機用の遠心圧縮方法であって、前記圧縮機（１、３）が、前記モータ（５、６）によって直接回転駆動され、前記方法が、
直列又は並列に配置された、第１の圧縮機（１）、ひいては、第２の圧縮機（３）内の作動ガスの圧縮ステップと、
前記圧縮機（１）の少なくとも１つから出た前記圧縮ガスの一部を取り出し、取り出された前記ガスが第１のモータ（６）を通って流れるようにして前記第１のモータ（６）を冷却するステップとを含み、前記方法が、前記第１のモータ（６）を冷却するために使用された前記ガスの冷却ステップであって、この冷却されたガスが第２のモータ（５）に搬送されて前記第２のモータを冷却するステップが後に続く、前記冷却ステップを含むことを特徴とする、遠心圧縮方法。
－ 第２のライン１４と第４のライン１２とを連結する、弁システムが装着されたラインを設けることができ、
－ 冷却部材２は、モータの冷却を高めるためにガスをより低温に、例えば０℃に冷却するように設計することができ、
－ 冷却部材２は、必要に応じて、（第２のライン１４の代わりに又は第２のライン１４に加えて）第３のライン１０上に配置することができ、
－ 冷却ガスの流れの方向は、（最初に第２のモータ５に、次いで第１のモータ６に向けて）反転させることができ、
－ 装置は、この方式で冷却される３つ以上のモータを有することができ、
－ 装置は、モータに又はこのモータ若しくは別のモータにおける１つ若しくは複数の膨張段に取り付けられたいくつかの圧縮機を含むことができる。
以下に、出願当初の特許請求の範囲に記載の事項を、そのまま、付記しておく。
［１］ いくつかの連続する及び／又は並列の圧縮段を形成するいくつかの遠心圧縮機（１、３）と、前記圧縮機（１、３）用のいくつかの駆動モータ（５、６）とを含む、作動ガス用の、特に冷凍機用の遠心圧縮装置であって、前記装置が、圧縮すべき前記ガスを第１の圧縮機（１）内に搬送するために前記第１の圧縮機（１）の入口に連結された圧縮すべき前記ガス用の第１の入口ライン（１６）を備えるガス回路を有し、前記回路が、前記第１の圧縮機（１）内で圧縮された前記ガスを放出するためにこの第１の圧縮機（１）の出口に連結された第２のライン（１４）を有し、前記第２のライン（１４）が、前記第１の圧縮機（１）内で圧縮された前記ガスを第２の圧縮機（３）内に搬送して第２の圧縮を行うために前記第２の圧縮機（３）の入口に連結され、前記回路が、前記圧縮機（１、３）のうちの少なくとも１つの前記圧縮機の出口に接続された１つの上流側端部と、前記圧縮機（１）内で圧縮された前記ガスの一部を少なくとも１つの第１のモータ（６）に移送して前記第１のモータ（６）の加熱を抑制するための、前記少なくとも１つの第１のモータ（６）の入口に接続された１つの下流側端部とを備えた第３の冷却ライン（１０）を有し、前記回路が、前記第１のモータ（６）を通って流れた前記ガスを回収するように設計された、前記第１のモータ（６）の出口に連結された上流側端部と、第２のモータ（５）に前記ガスを移送して前記第２のモータ（５）の加熱を抑制するように設計された、前記第２のモータ（５）の前記入口に連結された下流側端部とを有する第４のライン（１２）を含むことを特徴とする、遠心圧縮装置。
［２］ 前記第４のライン（１２）が、前記第１のモータ（６）の前記出口と前記第２のモータ（５）の前記入口との間で前記ガスを冷却するためのガス冷却部材（１３）を含むことを特徴とする、［１］に記載の装置。
［３］ 前記回路が、前記第２のモータ（５）を通って流れた前記ガスを回収するために前記第２のモータ（５）の出口に連結された上流側端部と、前記ガスを圧縮するために前記第１の圧縮機（１）の前記入口に連結された下流側端部とを有する第５のライン（７）を含むことを特徴とする、［１］又は［２］に記載の装置。
［４］ 前記第５のライン（７）がガス冷却部材（９）を含むことを特徴とする、［３］に記載の装置。
［５］ 前記第４のライン（１２）が、前記第５のライン（７）に連結された第２の下流側端部を有することを特徴とする、［３］又は［４］に記載の装置。
［６］ 前記装置が、冷却ガスの量を前記第１のモータ（６）と前記第２のモータ（５）との間で分配するように設計されたライン及び弁システム（１１）を含むことを特徴とする、［１］～［５］のいずれか一項に記載の装置。
［７］ 前記第２のライン（１４）がガス冷却部材（２）を含むことを特徴とする、［１］～［６］のいずれか一項に記載の装置。
［８］ 前記第２のライン（１４）の前記冷却部材（２）が、伝熱流体によって冷却される熱交換器を含むことを特徴とする、［７］に記載の装置。
［９］ 前記回路が、前記第２の圧縮機（３）の出口（１５）にガス冷却部材（４）を含むことを特徴とする、［１］～［８］のいずれか一項に記載の装置。
［１０］ 前記第３のライン（１０）が、前記第１のモータ（６）に移送される前記ガスの流量を制御するように設計された弁（８）を含むことを特徴とする、［１］～［９］のいずれか一項に記載の装置。
［１１］ 前記装置が、１つ又は複数の圧縮機を駆動する少なくとも１つのモータと、１つ又は複数の膨張タービンに結合された少なくとも１つのモータとを含むことを特徴とする、［１］～［１０］のいずれか一項に記載の装置。
［１２］ 前記１つ又は複数のモータの空洞内の圧力が前記圧縮機（１）内の最低圧力、すなわち前記圧縮機（１）の入口圧力（１３）に近づくように、前記装置が、前記１つ若しくは複数のモータ（５、６）と前記１つ若しくは複数の圧縮機（１、３）又は１つ若しくは複数の膨張段との間に１つ若しくは複数の回転継手を含むことを特徴とする、［１］～［１１］のいずれか一項に記載の装置。
［１３］ 作動流体を収容する作動回路を含む、－１００℃～－２７３℃の低温用冷凍機であって、前記作動回路が、遠心圧縮装置（１８）と、前記圧縮装置（１８）内で圧縮された前記ガスを冷却して膨張させるための装置（１９）とを含み、前記圧縮装置（１８）が［１］～［１２］のいずれか一項に記載のものであることを特徴とする、冷凍機。
［１４］ いくつかの連続する及び／又は並列の圧縮段を形成するいくつかの遠心圧縮機（１、３）と、前記圧縮機（１、３）用のいくつかの駆動モータ（５、６）とを使用する、作動ガス用の、特に冷凍機用の遠心圧縮方法であって、前記圧縮機（１、３）が、前記モータ（５、６）によって直接回転駆動され、前記方法が、
直列又は並列に配置された、第１の圧縮機（１）、ひいては、第２の圧縮機（３）内の作動ガスの圧縮ステップと、
前記圧縮機（１）の少なくとも１つから出た前記圧縮ガスの一部を取り出し、取り出された前記ガスが第１のモータ（６）を通って流れるようにして前記第１のモータ（６）を冷却するステップとを含み、前記方法が、前記第１のモータ（６）を冷却するために使用された前記ガスの冷却ステップであって、この冷却されたガスが第２のモータ（５）に搬送されて前記第２のモータを冷却するステップが後に続く、前記冷却ステップを含むことを特徴とする、遠心圧縮方法。
Claims (11)
- いくつかの連続する及び／又は並列の圧縮段を形成するいくつかの遠心圧縮機（１、３）と、前記遠心圧縮機（１、３）用のいくつかの駆動モータ（５、６）とを含む、作動ガス用の遠心圧縮装置であって、
前記遠心圧縮装置が、圧縮すべき前記作動ガスを第１の圧縮機（１）内に搬送するために前記第１の圧縮機（１）の入口に連結された圧縮すべき前記作動ガス用の第１の入口ライン（１６）を備えるガス回路を有し、
前記ガス回路が、前記第１の圧縮機（１）内で圧縮された前記作動ガスを放出するためにこの第１の圧縮機（１）の出口に連結された第２のライン（１４）を有し、
前記第２のライン（１４）が、前記第１の圧縮機（１）内で圧縮された前記作動ガスを第２の圧縮機（３）内に搬送して第２の圧縮を行うために前記第２の圧縮機（３）の入口に連結され、
前記ガス回路が、前記第１及び第２の圧縮機（１、３）のうちの少なくとも１つの圧縮機の出口に接続された１つの上流側端部と、前記第１の圧縮機（１）内で圧縮された前記作動ガスの一部を第１の駆動モータ（６）に移送して前記第１の駆動モータ（６）の加熱を抑制するための、前記第１の駆動モータ（６）の入口に接続された１つの下流側端部とを備えた第３の冷却ライン（１０）を有し、
前記ガス回路が、前記第１の駆動モータ（６）を通って流れた前記作動ガスを回収するように設計された、前記第１の駆動モータ（６）の出口に連結された上流側端部と、第２の駆動モータ（５）に前記作動ガスを移送して前記第２の駆動モータ（５）の加熱を抑制するように設計された、前記第２の駆動モータ（５）の前記入口に連結された下流側端部とを有する第４のライン（１２）を含み、
前記ガス回路が、前記第２の駆動モータ（５）を通って流れた前記作動ガスを回収するために前記第２の駆動モータ（５）の出口に連結された上流側端部と、前記作動ガスを圧縮するために前記第１の圧縮機（１）の前記入口に連結された下流側端部とを有する第５のライン（７）を含み、
前記第４のライン（１２）が、前記第５のライン（７）に連結された第２の下流側端部を有することを特徴とする、遠心圧縮装置。 - 前記第４のライン（１２）が、前記第１の駆動モータ（６）の前記出口と前記第２の駆動モータ（５）の前記入口との間で前記作動ガスを冷却するためのガス冷却部材（１３）を含むことを特徴とする、請求項１に記載の遠心圧縮装置。
- 前記第５のライン（７）がガス冷却部材（９）を含むことを特徴とする、請求項１又は２に記載の遠心圧縮装置。
- 前記遠心圧縮装置が、冷却ガスの量を前記第１の駆動モータ（６）と前記第２の駆動モータ（５）との間で分配するように設計されたライン及び弁システム（１１）を含むことを特徴とする、請求項１～３のいずれか一項に記載の遠心圧縮装置。
- 前記第２のライン（１４）がガス冷却部材（２）を含むことを特徴とする、請求項１～４のいずれか一項に記載の遠心圧縮装置。
- 前記第２のライン（１４）の前記ガス冷却部材（２）が、伝熱流体によって冷却される熱交換器を含むことを特徴とする、請求項５に記載の遠心圧縮装置。
- 前記ガス回路が、前記第２の圧縮機（３）の出口（１５）にガス冷却部材（４）を含むことを特徴とする、請求項１～６のいずれか一項に記載の遠心圧縮装置。
- 前記第３の冷却ライン（１０）が、前記第１の駆動モータ（６）に移送される前記作動ガスの流量を制御するように設計された弁（８）を含むことを特徴とする、請求項１～７のいずれか一項に記載の遠心圧縮装置。
- 前記遠心圧縮装置が、１つ又は複数の膨張タービンに結合された少なくとも１つのモータを含むことを特徴とする、請求項１～８のいずれか一項に記載の遠心圧縮装置。
- 遠心圧縮装置が、第１又は第２の駆動モータ（５、６）と、前記第１又は第２の圧縮機（１、３）との間に１つ又は複数の回転継手を含み、それにより、前記第１又は第２の駆動モータの空洞内の圧力が前記第１の圧縮機（１）内の最低圧力、すなわち前記第１の圧縮機（１）の入口圧力（１３）に近いことを特徴とする、請求項１～９のいずれか一項に記載の遠心圧縮装置。
- 作動流体を収容する作動回路を含む、－１００℃～－２７３℃の低温用冷凍機であって、前記作動回路が、遠心圧縮装置（１８）と、前記遠心圧縮装置（１８）内で圧縮された前記作動ガスを冷却して膨張させるための装置（１９）とを含み、前記遠心圧縮装置（１８）が請求項１～１０のいずれか一項に記載の遠心圧縮装置であることを特徴とする、冷凍機。
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