特許 7124096 圧縮装置及び方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-08-15

(45)【発行日】2022-08-23

(54)【発明の名称】圧縮装置及び方法

(51)【国際特許分類】

   F04D 29/58 20060101AFI20220816BHJP

   F04D 17/12 20060101ALI20220816BHJP

   F04D 29/42 20060101ALI20220816BHJP

【ＦＩ】

F04D29/58 P

F04D17/12

F04D29/42 P

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2020542202

(86)(22)【出願日】2018-08-09

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2020-12-17

(86)【国際出願番号】 FR2018052043

(87)【国際公開番号】W WO2019077213

(87)【国際公開日】2019-04-25

【審査請求日】2021-06-07

(31)【優先権主張番号】1701075

(32)【優先日】2017-10-16

(33)【優先権主張国・地域又は機関】FR

(73)【特許権者】

【識別番号】591036572

【氏名又は名称】レール・リキード－ソシエテ・アノニム・プール・レテュード・エ・レクスプロワタシオン・デ・プロセデ・ジョルジュ・クロード

(74)【代理人】

【識別番号】100108855

【弁理士】

【氏名又は名称】蔵田 昌俊

(74)【代理人】

【識別番号】100103034

【弁理士】

【氏名又は名称】野河 信久

(74)【代理人】

【識別番号】100179062

【弁理士】

【氏名又は名称】井上 正

(74)【代理人】

【識別番号】100199565

【弁理士】

【氏名又は名称】飯野 茂

(74)【代理人】

【識別番号】100153051

【弁理士】

【氏名又は名称】河野 直樹

(74)【代理人】

【識別番号】100162570

【弁理士】

【氏名又は名称】金子 早苗

(72)【発明者】

【氏名】ファビアン・デュランド

【審査官】大瀬 円

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１８－１８９０７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１６／０００３２５５（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０００－０８７９００（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１７／０１５９６６５（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ０４Ｄ ２９／５８

Ｆ０４Ｄ １７／１２

Ｆ０４Ｄ ２９／４２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項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、前記遠心圧縮機（１、３）のためのいくつかの駆動モータ（５、６）とを含む、作動ガスのための遠心圧縮装置であって、
圧縮される前記作動ガスを第１の圧縮機（１）に搬送するために前記第１の圧縮機（１）の入口に連結される、圧縮される前記作動ガスのための第１の入口ライン（１３）を含むガス回路を有し、
前記ガス回路は、前記第１の圧縮機（１）で圧縮された前記作動ガスを吐出すために前記第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）は、第２の圧縮を実行するために、前記第１の圧縮機（１）で圧縮されたガスを第２の圧縮機（３）に搬送するために前記第２の圧縮機（３）の入口に連結されており、
前記ガス回路は、前記第１及び第２の圧縮機（１、３）の少なくとも１つの出口に前記第２のライン（１４）を介して接続された１つの端部と、少なくとも１つの駆動モータ（５、６）の加熱を制限するために、前記第１及び第２の圧縮機（１、３）の少なくとも１つで圧縮された前記作動ガスの一部を少なくとも１つの駆動モータ（５、６）に移送するために前記少なくとも１つの駆動モータ（５、６）の入口に接続された少なくとも１つの第２の端部とを有する少なくとも１つの第３の冷却ライン（１５）を有し、
前記第３の冷却ライン（１５）は、２つの個別の駆動モータ（５、６）をそれぞれ冷却することを目的として、第１のガス冷却部材（２）と、前記遠心圧縮装置の前記２つの個別の駆動モータ（５、６）にそれぞれ供給する２つの並列枝路とを含む、遠心圧縮装置において、
前記ガス回路は、第１の駆動モータ（５）の出口及び第２の駆動モータ（６）の出口を前記第１の圧縮機（１）の入口に連結する第４のライン（１１、１２）を含み、前記第１及び第２の駆動モータの加熱を制限するために使用された前記作動ガスを、前記作動ガスを圧縮するために前記第１の圧縮機（１）に再循環させることと、
前記ガス回路は、前記第４のライン（１１、１２）の経路上に配置された少なくとも１つの第２のガス冷却部材（１７）を含み、前記第１及び第２の駆動モータ（５、６）から到来する前記作動ガスから、前記作動ガスが前記第１の圧縮機（１）に戻る前に熱を除去することと、を特徴とする遠心圧縮装置。

【請求項2】

前記第３の冷却ライン（１５）は、前記２つの並列枝路に入れられるガス流のための制御弁（７、８）の組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。

【請求項3】

前記制御弁（７、８）の組は、前記２つの並列枝路にそれぞれ位置付けられた２つの制御弁を含むことを特徴とする、請求項２に記載の遠心圧縮装置。

【請求項4】

前記制御弁（７、８）の組は、前記２つの並列枝路の接合部に位置付けられた三方制御弁又は前記２つの並列枝路の上流で前記第３の冷却ライン（１５）上に位置付けられた単一の弁を含むことを特徴とする、請求項２に記載の遠心圧縮装置。

【請求項5】

前記第１のガス冷却部材（２）は、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１～４のいずれか一項に記載の遠心圧縮装置。

【請求項6】

前記第１及び第２の圧縮機（１、３）は、対応する第１及び第２の駆動モータ（５、６）によって直接回転駆動されることを特徴とする、請求項１～５のいずれか一項に記載の遠心圧縮装置。

【請求項7】

前記遠心圧縮装置が、前記第１及び／又は第２の駆動モータ（５、６）と、前記第１及び／又は第２の圧縮機（１、３）との間に１つ又は複数の回転接合部を含み、それにより、前記第１及び／又は第２の駆動モータの空洞内の圧力は、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１～６のいずれか一項に記載の遠心圧縮装置。

【請求項8】

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、請求項１～７のいずれか一項に記載の遠心圧縮装置。

【請求項9】

作動流体を収容する作動回路（１０）を含む、－１００℃～－２７３℃の低温の冷凍機であって、前記作動回路が、遠心圧縮装置（１８）と、前記遠心圧縮装置（１８）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、冷凍機において、前記遠心圧縮装置（１８）は、請求項１～８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。

【請求項10】

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）のためのいくつかの駆動モータ（５、６）とを使用する、作動ガスのための遠心圧縮方法であって、前記遠心圧縮機（１、３）は、前記駆動モータ（５、６）によって直接回転駆動され、前記遠心圧縮方法が、
－ 第１の圧縮機（１）で、次いで連続して配置される第２の圧縮機（３）で作動ガスを圧縮するステップ、及び
－ 前記第１及び第２の圧縮機の少なくとも１つを出てさらに圧縮されるべき圧縮ガスの一部を引き抜き、且つ少なくとも１つの駆動モータ（５、６）を冷却するために、前記引き抜かれた圧縮ガスが前記少なくとも１つの駆動モータ（５、６）を通して流れるようにするステップを含む、方法において、
前記第１及び第２の圧縮機（１、３）の少なくとも１つの出口で引き抜かれた前記圧縮ガスを冷却する冷却ステップと、２つの個別の駆動モータ（５、６）をそれぞれ冷却するために、前記引き抜かれた冷却ガスが分配され、且つ前記２つの個別の駆動モータ（５、６）を通して並列に流される分配ステップと、少なくとも１つの駆動モータ（５、６）の加熱を制限するために使用された前記作動ガスを、前記作動ガスを圧縮するために前記第１の圧縮機（１）に再循環させるステップと、を含むことを特徴とする、遠心圧縮方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、圧縮装置及び方法並びに冷凍機に関する。

【0002】

より詳細には、本発明は、いくつかの連続及び／又は並列の圧縮段を形成するいくつかの遠心圧縮機と、圧縮機のためのいくつかの駆動モータとを含む、作動ガス、特に冷凍機のための遠心圧縮装置であって、圧縮されるガスを第１の圧縮機に搬送するために第１の圧縮機の入口に連結される、圧縮されるガスのための第１の入口ラインを含むガス回路を有し、回路は、前記第１の圧縮機で圧縮されたガスを吐出するために前記第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のラインは、第２の圧縮を実行するために、第１の圧縮機で圧縮されたガスを第２の圧縮機に搬送するために第２の圧縮機の入口に連結され、回路は、圧縮機の少なくとも１つの出口に接続された１つの端部と、少なくとも１つのモータの加熱を制限するために、少なくとも１つの圧縮機で圧縮されたガスの一部を少なくとも１つのモータに移送するために少なくとも１つのモータの入口に接続された少なくとも１つの第２の端部とを有する少なくとも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。

【背景技術】

【0003】

（電動）モータと圧縮ホイールとの間の直接駆動を使用する（すなわち増速歯車のない）遠心圧縮機は、モータで発生する熱を放出するためにガス流を必要とする。この熱は、主として、モータからの損失及びロータとロータを囲むガスとの間の摩擦によって発生する。

【0004】

この冷却流は、従来、モータの一方側（入口における）で注入され、より高い温度で他方側（出口における）から排出される。冷却流は、モータの中央部に注入することもでき、モータの両側から排出することもできる。

【0005】

熱のより大きい部分又はより小さい部分は、従来、モータの固定子部を囲む回路を流れる伝熱流体（水若しくは空気又は固定子の冷却に使用される任意の他の伝熱流体）によっても排出される。

【0006】

圧縮ガスの損失又は汚染を防止するために、モータを冷却するためにモータを通して流れるガスは、通常、圧縮ガスと同じ組成を有する。

【0007】

必要とされる装置の数を制限するために、ガスがモータを通して流れるようにするために必要とされる原動力は、１つ又は複数の圧縮段（すなわち１つ又は複数の圧縮機）によって発生される。

【0008】

この冷却技術を使用するいくつかの知られている例が存在する。

【0009】

米国特許第６，４６４，４６９号明細書は、モータを冷却するために、第１の圧縮段を出るガスの一部の使用を説明している。次いで、このガスは、圧縮機の入口に戻される。

【0010】

米国特許第５，９８０，２１８号明細書は、モータを冷却するために、第１の圧縮段の下流に配置された冷却熱交換器を出るガスの一部の使用を説明している。次いで、このガスは、圧縮機の入口に戻される。

【0011】

米国特許第８，８９９，９４５号明細書は、いくつかのモータによるアーキテクチャを説明している。

【0012】

しかしながら、これらの解決方法は、いくつかのモータによるアーキテクチャに不適当であり、且つ／又は性能レベルが不十分である。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0013】

本発明の１つの目的は、上で説明された先行技術の欠点の一部又は全部を軽減することである。

【課題を解決するための手段】

【0014】

この目的のために、本発明による、一方では上記の前提部で与えられた一般的定義に対応する装置は、第３の冷却ラインが、モータをそれぞれ冷却することを目的として、第１のガス冷却部材と、装置の２つの個別のモータにそれぞれ供給する２つの並列枝路とを含むことを本質的に特徴とする。

【0015】

さらに、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３の冷却ラインは、２つの並列枝路に入れられるガス流のための制御弁の組を含む。
－ 制御弁の組は、２つの枝路にそれぞれ位置付けられた２つの制御弁を含む。
－ 弁の組は、２つの枝路の接合部に位置付けられた三方制御弁又は２つの枝路の上流で第３のライン上に位置付けられた単一の弁を含む。
－ 第１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む。
－ 回路は、第１のモータの出口及び第２のモータの出口を第１の圧縮機の入口に連結する第４のラインを含んで、モータの加熱を制限するために使用されたガスを、前記ガスを圧縮するために第１の圧縮機に再循環させる。
－ 回路は、第４のラインの経路上に配置された少なくとも１つの第２のガス冷却部材を含んで、モータから到来するガスから、前記ガスが第１の圧縮機に戻る前に熱を除去する。
－ 圧縮機は、対応するモータによって直接回転駆動される。
－ 装置は、１つ又は複数のモータと、１つ若しくは複数の圧縮機又は１つ若しくは複数の膨張段との間に１つ又は複数の回転接合部を含み、それにより、１つ又は複数のモータの空洞内の圧力は、圧縮機内の最低圧力、すなわち圧縮機の入口圧力に近い。
－ 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つのモータとを含む。

【0016】

本発明は、作動流体を収容する作動回路を含む、－１００℃～－２７３℃の低温の冷凍機であって、作動回路は、遠心圧縮装置と、圧縮装置で圧縮されたガスを冷却及び膨張させるための装置とを含む、冷凍機において、圧縮装置は、上記又は下記の特徴のいずれかを有することを特徴とする冷凍機にも関する。

【0017】

本発明は、いくつかの連続及び／又は並列の圧縮段を形成するいくつかの遠心圧縮機と、圧縮機のためのいくつかの駆動モータとを使用する、作動ガス、特に冷凍機のための遠心圧縮方法であって、圧縮機は、モータによって直接回転駆動され、方法は、
－ 第１の圧縮機、次いで連続して配置される第２の圧縮機で作動ガスを圧縮するステップ、
－ 圧縮機の少なくとも１つを出た圧縮ガスの一部を引き抜き、且つ少なくとも１つのモータを冷却するために、引き抜かれたこのガスが少なくとも１つのモータを通して流れるようにするステップ
を含み、方法は、少なくとも１つの圧縮機の出口で引き抜かれたガスのための冷却ステップと、２つの個別のモータをそれぞれ冷却するために、前記引き抜かれた冷却ガスが分配され、且つ２つの個別のモータを通して並列に流されるステップとを含む、遠心圧縮方法にも関する。

【0018】

本発明は、上記又は下記の特徴の任意の組合せを含む任意の代替的な装置又は方法にも関し得る。

【0019】

他の特徴及び利点は、図を参照して提供される以下の説明に記載される。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】本発明による圧縮装置の構造及び動作の２つの例をそれぞれ示す部分概略図である。

【図2】本発明による圧縮装置の構造及び動作の２つの例をそれぞれ示す部分概略図である。

【図3】このような圧縮装置を含む冷却機械の構造及び動作の例を示す部分概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

図１に概略的に示される圧縮装置１８は、２つの連続する圧縮段を形成する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。

【0022】

２つの圧縮機１、３のそれぞれは、それぞれの（好ましくは電動の）駆動モータ５、６によって駆動される。

【0023】

好ましくは、圧縮機１、３は、それらの対応するモータ５、６によって直接回転駆動される。

【0024】

装置１８は、圧縮されるガスを第１の圧縮機１に搬送するために第１の圧縮機１の入口に連結される、圧縮されるガスのための第１の入口ライン１３を含むガス回路を有する。

【0025】

回路は、前記第１の圧縮機１で圧縮されたガスを吐出するために前記第１の圧縮機１の出口に連結された上流側端部を有する第２のライン１４を有する。第２のライン１４は、第２の圧縮（第２の圧縮段）を実行するために、第１の圧縮機１で圧縮されたガスを第２の圧縮機３に搬送するために第２の圧縮機３の入口に連結された下流側端部を有する。

【0026】

回路は、第１の圧縮機１の出口に（例えば、第２のライン１４を介して）連結された上流側端部と、第２のモータ５、６の入口にそれぞれ連結された２つの第２の下流側端部とを有する第３の冷却ライン１５を含む。例えば、換言すれば、第３のライン１５は、第２のライン１４と共有された部分を含む。

【0027】

換言すれば、第３のライン１５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からのバイパスを形成する。

【0028】

次いで、この第３のラインは、第２のライン１４からのバイパス（及び／又は個別のライン）であり得る。

【0029】

換言すれば、第３のライン１５は、２つのモータ５、６を通過（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引き抜く。この部分は、第１の圧縮機１から出るガス流の１％～４０％であり得る。

【0030】

モータ５、６に供給する２つの枝路のそれぞれのガス流は、それぞれ弁７、８の組（又は任意の他の適切な部材、特に差圧部材、例えばオリフィス、キャピラリなど）によって制御することができる。示される例において、２つの並列枝路にそれぞれ位置付けられる２つの弁７、８は、モータ５、６への圧縮された冷却ガスの分配を保証する。

【0031】

変形形態では、第３の単一のライン１５は、二重にすることができる。換言すれば、２つの個別のライン部分１５は、２つの並列枝路及び２つの弁７、８又は均等物にそれぞれ接続される。（第２のライン１４と、モータ５、６に連結された２つの並列枝路との間のライン部分の）２つの枝路の共有部分に位置付けられた単一の制御弁があり得る。

【0032】

さらに、第１の圧縮機１から出る圧縮ガスは、好ましくは、例えば伝熱流体との熱交換を実行する熱交換器などの第１のガス冷却部材２によって冷却される。

【0033】

モータへの供給及びモータの冷却を意図するガスの冷却は、（第２のライン４と２つの並列枝路との間の）第３のライン１５及び／又は（並列枝路上の）下流で実行され得る。この冷却部材（２又はその他）は、モータの冷却を向上させるために、（例えば、冷却ユニットを介して）ガスをより低温、例えば０℃まで冷却するように寸法決めされ得る。

【0034】

従って、ガスは、第３のラインの２つの枝路に分配される前に冷却される。

【0035】

従って、この冷却は、図に示された圧縮機１の出口の熱交換器２（又はその他）を使用して、且つ／又はバイパス１５の下流及び／若しくは枝路内で熱交換器若しくは任意にガスを冷却するように意図された任意の他の部材を使用して実行することができる。

【0036】

換言すれば、回路は、２つのモータ５、６への並列供給を提供する。モータ５、６を通して流れると、次いで、このガスは、第４のライン１１、１２を介して第１の圧縮機１の入口に戻される。

【0037】

第４のライン１１、１２は、必要に応じて、（例えば、例としてモータの近くに配置される回転接合部などの接合部における）任意の漏洩からガスを回収するために使用することもできる。

【0038】

可能な非限定的な例において、最初、圧力が５バール（絶対圧）及び温度が２８８Ｋである窒素ガスの１．２６ｋｇ／ｓの流れを１８．３４バール（絶対圧）の圧力まで圧縮するために必要とされる機械的動力は、約２００ｋＷ（１モータあたり１００ｋＷ）である。

【0039】

例えば、窒素は、９５ｋＷの動力及び８６％の典型的な有効効率で第１の遠心圧縮段（第１の圧縮機１）において８．８７バール（絶対圧）まで圧縮される。次いで、圧縮ガスは、熱交換器２で冷却される。上記のように、ガスの一部は、モータ５及び６を冷却するために弁７及び８を介して引き抜かれる。

【0040】

次いで、主流は、第２の遠心圧縮段３で１８．３４バール（絶対圧）の圧力まで再び圧縮される。例えば、この第２の圧縮機３は、９５ｋＷの動力及び８６％の典型的な有効効率を有する。次いで、ガスは、圧縮装置１８の出口２０に搬送される前に出力熱交換器４で冷却される。

【0041】

モータ５、６の１００ｋＷの仕事／動力のうち、通常、５％、すなわちモータ５、６あたり約５ｋＷが熱に変わる（電動モータからの損失及び窒素によるロータの摩擦を通した損失）。

【0042】

次いで、第１の冷却熱交換器２の出口の窒素流の一部は、第１のモータ５を冷却するために第１の弁７及び第１の枝路９を通して第１のモータ５に搬送される。

【0043】

モータ５を通したガスの温度増加は、通常、弁７を制御することにより、（モータ５の加熱を制限するために）３０Ｋまでに制限される。

【0044】

これは、質量流れ＝電力／Ｃｐ／デルタＴ＝５０００／１０４８／３０＝０．１５９ｋｇ／ｓによって変換することができる。ここで、
Ｃｐ＝ガス（本例では窒素）の熱容量（Ｊ／ｋｇ／Ｋ）．．．
デルタＴ＝ライン９及び１１間のガスの温度変化（Ｋ）、
動力＝ガスによって排出されるモータからの損失（Ｗ）、
である。次いで、モータ５を通して流れているガスは、第３のライン１１を介してモータ５を出て、第１の圧縮機１の入口に戻る。

【0045】

同じプロセスは、第２のモータ６に関しても（弁８及びライン１０、１２を介して）並列に発生する。

【0046】

それぞれの第４のライン１１、１２を介して２つのモータ５、６を出ると、３１８Ｋ（２８８Ｋ＋３０Ｋの増加）の窒素は、圧縮機１の入口１３から到来する窒素と混合される。これにより、第１の圧縮段１の入口で窒素の温度を２９４．５Ｋまで増加させることができ、体積流れを増加させることにより、この圧縮段１のエネルギー消費を増加させることができる。

【0047】

エネルギー消費が増加しても、このアーキテクチャは、知られている解決方法と比較して全体的な効率を改善する。実際、２つのモータの温度は、許容可能な効率を代償にして制御される。

【0048】

必要に応じて、図２に概略的に示されるように、モータ５、６から出たガスを第１の圧縮機１に戻す前に冷却するために第２の冷却部材１７を回路に設けることができる。

【0049】

換言すれば、モータ５、６から出た冷却ガスは、圧縮機１の主回路に戻る前に例えば熱交換器１７を使用して冷却することができる。

【0050】

装置の効率は、冷却ガスの温度を、前記冷却ガスを圧縮機１の入口に戻す前に下げることによって改善される。

【0051】

第４のライン１１、１２を介してモータ５、６から到来するこの冷却ガスは、好ましくは、圧縮機１の入口１３でのガスの温度に等しい温度又は近い温度まで冷却される。

【0052】

図２の例において、初期圧力が５バール（絶対圧）及び温度が２８８Ｋである窒素ガスの１．２６ｋｇ／ｓの流れを１８．３４バール（絶対圧）の圧力まで圧縮するために必要とされる機械的動力は、約１９８ｋＷ（第１のモータ５の９８ｋＷ及び第２のモータ６の１００ｋＷ）である。

【0053】

これは、前の装置と比較して消費電力が１％減少するという結果になる。

【0054】

窒素は、例えば、９３ｋＷの電力及び８６％の典型的な有効効率で第１の遠心圧縮段１において８．８７バール（絶対圧）まで圧縮される。次いで、ガスは、熱交換器２で冷却される。ガスの一部は、モータ５、６を冷却するために弁７、８を介して引き抜かれる。

【0055】

次いで、主流は、第２の遠心圧縮段３で１８．３４バール（絶対圧）まで圧縮される。例えば、この第２の圧縮段は、９５ｋＷの動力及び８６％の典型的な有効効率を有する。次いで、ガスは、圧縮装置（本事例では第２の圧縮機３）の出口２０に搬送される前に第２の熱交換器４で冷却される。モータ５、６によってそれぞれ供給される９８ｋＷ及び１００ｋＷの動力のうち、通常、５％、すなわちモータ５、６あたり約５ｋＷが熱に変わる（電動モータからの損失、窒素によるロータの摩擦を通した損失など）。

【0056】

次いで、第１の冷却熱交換器２の出口の窒素流の一部は、モータ５を冷却するために第１の弁７及び枝路９を通してモータ５に搬送される。モータ５を通したガスの温度増加は、通常、弁７を制御することにより、（モータ５の加熱を制限するために）３０Ｋまでに制限される。

【0057】

すでに述べたように、これは、電力／Ｃｐ／デルタＴ＝５０００／１０４８／３０＝０．１５９ｋｇ／ｓに等しい質量流れとなる。

【0058】

次いで、窒素は、第３のライン１１を介してモータ５から吐出され、第１の圧縮機１の入口に戻る前に熱交換器１７に戻る。

【0059】

同じプロセスは、他のモータ６（弁８、ライン１０及び１２並びに熱交換器１７を経由する冷却ガス）について実行される。

【0060】

熱交換器１７を出ると、２８８Ｋの窒素は、圧縮機１の入口１３から到来する窒素と混合される。このため、（前の装置と異なり）第１の段１の入口における窒素の温度に影響を与えない。全体効率が改善される。

【0061】

当然のことならが、本発明は、これらの例示的な実施形態に限定されない。

【0062】

例えば、モータ５、６を冷却するために使用される冷却ガスは、第２の圧縮段３及び／又はその後の圧縮段の出口で引き抜くことができる。

【0063】

さらに、いくつかの圧縮段は、単一のモータで駆動することができる。さらに、１つ又は複数の膨張段（タービン）は、モータの少なくとも１つに結合することができる。

【0064】

さらに、圧縮段１、２に加えて、１つ又は複数の膨張段（タービン、好ましくは半径流タービン）を１つ又は複数の圧縮機と同じ駆動シャフト上に取り付けることができる。

【0065】

さらに、少なくとも１つのバイパス弁は、例えば、１つ又は複数のモータを通る流れを制限するために冷却回路上に取り付けることができる。

【0066】

モータ５、６への冷却ガス流は、１つ又は複数の膨張部材７、８で制御することができる。この部材は、有利には、例えば１つ若しくは複数のモータ及び／又は冷却流の温度並びに／或いは冷却ガスの温度の関数として調整可能であり得る。

【0067】

さらに、これらの膨張部材７、８は、必要に応じて、ガスがモータに入る前にガスを冷却することができる。

【0068】

従って、弁７、８は、１つ又は複数のタービン及び／又はＲａｎｑｕｅ－Ｈｉｌｓｃｈボルテックスチューブと置き換えることができるか、又はそれらと関連付けることができる。さらに、これらの部材７、８は、第２のライン１４と２つの並列枝路との間のライン１５上に位置付けることができる。

【0069】

さらに、１つ又は複数のモータ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に回転接合部を使用することができ、それにより、モータの空洞内の圧力は、圧縮機内の最低圧力、すなわち圧縮機の入口圧力１３に近い。これにより、ロータとガスとの間の摩擦による損失が減少し、それは、これらの損失がモータの空洞内の圧力に比例するためである。

【0070】

図３に示されるように、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℃の冷凍機の一部であり得、作動回路は、遠心圧縮装置１８と、圧縮装置１８で圧縮されたガスを冷却及び膨張させるための装置１９とを含む。

【0071】

作動ガスは、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、ブタン及び酸素から完全に又は部分的に構成することができる。
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）のためのいくつかの駆動モータ（５、６）とを含む、作動ガス、特に冷凍機のための遠心圧縮装置であって、前記圧縮されるガスを第１の圧縮機（１）に搬送するために前記第１の圧縮機（１）の入口に連結される、前記圧縮されるガスのための第１の入口ライン（１３）を含むガス回路を有し、前記回路は、前記第１の圧縮機（１）で圧縮された前記ガスを吐出すために前記第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）は、第２の圧縮を実行するために、前記第１の圧縮機（１）で圧縮された前記ガスを第２の圧縮機（３）に搬送するために前記第２の圧縮機（３）の入口に連結され、前記回路は、前記圧縮機（１、３）の少なくとも１つの前記出口に接続された１つの端部と、少なくとも１つのモータ（５、６）の加熱を制限するために、前記少なくとも１つの圧縮機（１、３）で圧縮された前記ガスの一部を前記少なくとも１つのモータ（５、６）に移送するために前記少なくとも１つのモータ（５、６）の入口に接続された少なくとも１つの第２の端部とを有する少なくとも１つの第３の冷却ライン（１５）を有し、前記第３の冷却ライン（１５）は、２つの個別のモータ（５、６）をそれぞれ冷却することを目的として、第１のガス冷却部材（２）と、前記装置の前記２つの個別のモータ（５、６）にそれぞれ供給する２つの並列枝路とを含む、遠心圧縮装置において、前記回路は、前記第１のモータ（５）の出口及び前記第２のモータ（６）の出口を前記第１の圧縮機（１）の前記入口に連結する第４のライン（１１、１２）を含んで、前記モータの前記加熱を制限するために使用された前記ガスを、前記ガスを圧縮するために前記第１の圧縮機（１）に再循環させることと、前記回路は、前記第４のライン（１１、１２）の経路上に配置された少なくとも１つの第２のガス冷却部材（１７）を含んで、前記モータ（５、６）から到来する前記ガスから、前記ガスが前記第１の圧縮機（１）に戻る前に熱を除去することとを特徴とする遠心圧縮装置。
［２］ 前記第３の冷却ライン（１５）は、前記２つの並列枝路に入れられるガス流のための制御弁（７、８）の組を含むことを特徴とする、［１］に記載の装置。
［３］ 前記弁（７、８）の組は、前記２つの枝路にそれぞれ位置付けられた２つの制御弁を含むことを特徴とする、［２］に記載の装置。
［４］ 前記弁（７、８）の組は、前記２つの枝路の接合部に位置付けられた三方制御弁又は前記２つの枝路の上流で前記第３のライン（１５）上に位置付けられた単一の弁を含むことを特徴とする、［２］に記載の装置。
［５］ 前記第１のガス冷却部材（２）は、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、［１］～［４］のいずれか一項に記載の装置。
［６］ 前記圧縮機（１、３）は、前記対応するモータ（５、６）によって直接回転駆動されることを特徴とする、［１］～［５］のいずれか一項に記載の装置。
［７］ 前記１つ又は複数のモータ（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つ又は複数の回転接合部を含み、それにより、前記１つ又は複数のモータの空洞内の圧力は、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）に近いことを特徴とする、［１］～［６］のいずれか一項に記載の装置。
［８］ 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］～［９］のいずれか一項に記載の装置。
［９］ 作動流体を収容する作動回路（１０）を含む、－１００℃～－２７３℃の低温の冷凍機であって、前記作動回路は、遠心圧縮装置（１８）と、前記圧縮装置（１８）で圧縮されたガスを冷却及び膨張させるための装置（１９）とを含む、冷凍機において、前記圧縮装置（１８）は、［１］～［８］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。
［１０］ いくつかの連続及び／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）のためのいくつかの駆動モータ（５、６）とを使用する、作動ガス、特に冷凍機のための遠心圧縮方法であって、前記圧縮機（１、３）は、前記モータ（５、６）によって直接回転駆動され、前記方法は、
－ 第１の圧縮機（１）、次いで連続して配置される第２の圧縮機（３）で作動ガスを圧縮するステップ、
－ 前記圧縮機の少なくとも１つを出る前記圧縮ガスの一部を引き抜き、且つ少なくとも１つのモータ（５、６）を冷却するために、前記引き抜かれたガスが前記少なくとも１つのモータ（５、６）を通して流れるようにするステップ
を含む、方法において、前記少なくとも１つの圧縮機（１）の出口で引き抜かれた前記ガスのための冷却ステップと、２つの個別のモータ（５、６）をそれぞれ冷却するために、前記引き抜かれた冷却ガスが分配され、且つ前記２つの個別のモータ（５、６）を通して並列に流されるステップとを含むことを特徴とする方法。

【図1】

【図2】

【図3】