(57)【要約】駆動ユニットによって駆動されるように構成されたギアシステムと、ギアシステムに結合された複数の圧縮段とを含み、複数の圧縮段は、少なくとも１つの遠心式圧縮段と、少なくとも１つの容積形圧縮段とを含む圧縮機が提供される。さらに、関連する方法も提供される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動ユニットによって駆動されるように構成されたギアシステムと、
該ギアシステムに結合された複数の圧縮段とを備えており、
該複数の圧縮段は、少なくとも１つの遠心式圧縮段と、少なくとも１つの容積形圧縮段とを含む圧縮機。
【請求項２】
前記ギアシステムが単一のギアボックス内に配置されている請求項１記載の圧縮機。
【請求項３】
前記圧縮機は、一体型ギア圧縮機である請求項１記載の圧縮機。
【請求項４】
前記ギアシステムは、複数のピニオン軸と、該複数のピニオン軸に作動可能に接続された複数のピニオンギアと、駆動ギアと、駆動軸とを含む請求項１記載の圧縮機。
【請求項５】
前記少なくとも１つの遠心式圧縮段が羽根車を含む請求項１記載の圧縮機。
【請求項６】
前記少なくとも１つの容積形圧縮段がロータリースクリューコンプレッサーを含む請求項１記載の圧縮機。
【請求項７】
前記容積形圧縮段が直接的に設けられている請求項１記載の一体型ギア圧縮機。
【請求項８】
前記容積形圧縮段が間接的に設けられている請求項１記載の一体型ギア圧縮機。
【請求項９】
駆動ユニットに結合された駆動軸を含む駆動ギアと、
該駆動ギアの第１段に前記駆動ギアと噛み合う、第１ピニオン軸を含む第１ピニオンギアと、
前記駆動ギアの第２段に前記駆動ギアと噛み合う、第２ピニオン軸を含む第２ピニオンギアと、
前記第１ピニオン及び前記第２ピニオンとは異なる面に前記駆動ギアと噛み合う、第３ピニオン軸を含む第３ピニオンギアと、
（i）前記第１ピニオン軸、又は（ii）前記駆動軸に結合された容積形圧縮段と、
前記第２ピニオン軸に結合された遠心式圧縮段とを備えている、ギアボックスを有する一体型ギア圧縮機。
【請求項１０】
前記容積形圧縮段は、少なくとも１つのスクリューを含む請求項９記載の一体型ギア圧縮機。
【請求項１１】
前記容積形圧縮段は、前記一体型ギア圧縮機の第３圧縮段の後にある請求項９記載の一体型ギア圧縮機。
【請求項１２】
前記容積形圧縮段は、前記一体型圧縮機の第４圧縮段の前にある請求項９記載の一体型ギア圧縮機。
【請求項１３】
前記駆動軸に配列され、第４ピニオン軸に作動可能に取り付けられた第４ピニオンギアと噛み合う第１の２次ギアをさらに備えている請求項９記載の一体型ギア圧縮機。
【請求項１４】
前記駆動軸に配列され、第５ピニオン軸に作動可能に取り付けられた第５ピニオンギアと噛み合う第２の２次ギアをさらに備えている請求項９記載の一体型ギア圧縮機。
【請求項１５】
前記容積形圧縮段が直接的に設けられている請求項９記載の一体型ギア圧縮機。
【請求項１６】
前記容積形圧縮段が間接的に設けられている請求項９記載の一体型ギア圧縮機。
【請求項１７】
少なくとも１つの遠心式圧縮段と、少なくとも１つの容積形圧縮段とを、一体型ギア圧縮機のギアボックスに組合せるステップを含む方法。
【請求項１８】
前記一体型ギア圧縮機は、駆動ユニットに結合された駆動軸を含む駆動ギアと、該駆動ギアの第１段に前記駆動ギアと噛み合う、第１ピニオン軸を含む第１ピニオンギアと、前記駆動ギアの第２段に前記駆動ギアと噛み合う、第２ピニオン軸を含む第２ピニオンギアと、前記第１ピニオン及び前記第２ピニオンとは異なる面に前記駆動ギアと噛み合う、第３ピニオン軸を含む第３ピニオンギアとを備えている請求項１７記載の方法。
【請求項１９】
前記容積形圧縮段は、前記一体型ギア圧縮機の第３圧縮段の後にある請求項９記載の一体型ギア圧縮機。
【請求項２０】
前記容積形圧縮段は、前記一体型圧縮機の第４圧縮段の前にある請求項９記載の一体型ギア圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この出願は、２０１６年４月１１日に出願された「遠心式圧縮段と容積形圧縮段との組合せを有する一体型ギア圧縮機」と題する米国仮特許出願第６２ ／ ３２１,０１６号の優先権と利益を主張する。
【０００２】
以下は、一体型ギア圧縮機に関し、より具体的には、遠心式圧縮機段と容積形圧縮機段とを有する一体型ギア圧縮機に関する。
【背景技術】
【０００３】
様々なタイプの圧縮機が存在し、それぞれ圧縮機は動作条件下で長所と短所を持つ。例えば、遠心式圧縮機は大量の冷ガスを効率的かつ確実に管理し、容積形圧縮機は高圧比及び少量のガスを管理するために使用できる。例えば、液化天然ガス（ＬＮＧ）システムが開発されているので、主要駆動体にガスを供給するためにより高い圧力が必要とされる。システムの供給側は極低温かつ低圧であるのに、吐出側は非極低温で、より高い圧力比かつ少量である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従って、遠心式圧縮機と容積形圧縮機との組合せを利用した一体型ギア圧縮機が必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
第１の態様は、一般に、遠心式圧縮機段と容積形圧縮機段とを有する一体型ギア圧縮機に関する。
【０００６】
第２の態様は、一般に、駆動ユニットによって駆動されるように構成されたギアシステムと、ギアシステムに結合された複数の圧縮段とを備えており、複数の圧縮段は、少なくとも１つの遠心式圧縮段と、少なくとも一つの容積形圧縮段とを含む圧縮機に関する。
【０００７】
第３の態様は、一般に、駆動ユニットに結合された駆動軸を含む駆動ギアと、駆動ギアの第１段に駆動ギアと噛み合う、第１ピニオン軸を含む第１ピニオンと、駆動ギアの第２段に駆動ギアと噛み合う、第２ピニオン軸を含む第２ピニオンと、第１ピニオン及び第２ピニオンとは異なる平面上に駆動ギアと噛み合う、第３ピニオン軸を含む第３ピニオンと、（i）第１ピニオン軸、又は（ii）駆動軸に結合された容積形圧縮段と、第２ピニオン軸に結合された遠心式圧縮段とを備えている、ハウジングを有する一体型ギア圧縮機に関する。
【０００８】
第４の態様は、一般に、少なくとも１つの遠心式圧縮段と、少なくとも１つの容積形圧縮段とを、一体型ギア圧縮機のハウジング内に組合せるステップを含む方法に関する。
【０００９】
添付の図面と併せて以下の詳細な開示から、前述及び他の構造及び動作の特徴がより容易に理解され、完全に理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
以下の図面を参照して実施形態のいくつかを詳細に説明するが、同様の名称は同様の部材を示す。
【図１】図１は、圧縮機の第１の実施形態の概略平面図を示す。
【図２】図２は、図１に示す圧縮機の一実施形態であり、容積形圧縮段と複数の遠心式圧縮段とを有する圧縮機を示す。
【図３】図３は、図１に示す圧縮機の部分切欠き図を示す。
【図４】図４は、図３の部分切欠きの詳細図を示す。
【図５】図５は、図２に示す圧縮機を上から見た断面図を示す。
【図６】図６は、図２に示す圧縮機を側面から見た断面図を示す。
【図７】図７は、図２に示す圧縮機の代替実施形態の部分切欠き詳細図を示す。
【図８】図８は、図７に示す圧縮機の代替実施形態を上から見た断面図を示す。
【図９】図９は、図７に示す圧縮機の代替実施形態を側面から見た断面図を示す。
【図１０】図１０は、圧縮機の第２の実施形態の概略側面図を示す。
【図１１】図１１は、図１０に示す圧縮機の一実施形態であり、容積形圧縮段と複数の遠心式圧縮段とを有する圧縮機を示す。
【図１２】図１２は、図１１に示す圧縮機の部分切欠き図を示す。
【図１３】図１３は、図１２の部分切欠きの詳細図を示す。
【図１４】図１４は、図１０に示す圧縮機を上から見た断面図を示す。
【図１５】図１５は、図１０に示す圧縮機を側面から見た断面図を示す。
【図１６】図１６は、圧縮機の第３の実施形態の概略側面図を示す。そして
【図１７】図１７は、間接的に設けられている容積形圧縮段を有する圧縮機の実施形態を示す。そして
【図１８】図１８は、図１７に示す圧縮機の一実施形態を上から見た図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に開示される装置及び方法の実施形態の詳細な説明は、実証を経て提案されるものであり、図面を参照して限定されるものではない。いくらかの実施形態が示され詳細に説明されているけれども、添付の特許請求の範囲から逸脱することなく様々な変更及び修正を行うことができると解されるべきである。本開示の範囲は、構成要素の数、その材料、その形状、その相対配置などに決して限定されず、本開示の実施形態の例として単に開示されるものである。
【００１２】
詳細な説明の序文として、本明細書及び添付の特許請求の範囲で使用されるように、単数形「a」、「an」及び「the」は、文脈上他に明確に指示されない限り、複数の指示対象を含むことを特に言及する。
【００１３】
図を参照すると、図１は、圧縮機１００の実施形態を示している。圧縮機１００の実施形態は、一体型ギア圧縮機と言ってもさしつかえない。圧縮機１００は、ＬＮＧ動力容器用のＬＮＧ用途、ガス圧縮用途におけるエネルギー回収、及びガスプロセス制御などの様々なガス圧縮用途に使用することができる。圧縮機１００の実施形態は、単数又は複数の遠心式圧縮機段と、ロータリースクリュー段などの単数又は複数の容積形圧縮機段との組合せを含むことができる。これらの一体型圧縮機段は、単一のギアボックス５内に配置することができる。システム要件は、圧縮機１００の構成及び／又は圧縮段の数を決定することができる。例えば、圧縮機１００の実施形態は、多段圧縮機であってもよく、そのシステム要件は容積式圧縮段のセクションの数又はタイプに従って、遠心式圧縮段の数を指示することができる。
【００１４】
さらに、圧縮機１００は、ギアシステム１を含むことができる。ギアシステム１の実施形態は、単一のギアボックス５内に一体化されていてもよいし、単一のギアボックス５に配置されていてもよい。ギアボックス５は、圧縮機１００のギアシステム１の構成要素を収容、受容、支持、適応などするギアボックス又はハウジングであってもよい。圧縮機１００のギアシステム１は、駆動軸１０と、駆動ギア１５と、第１ピニオン軸２０と、第１ピニオンギア２５と、第２ピニオン軸３０と、第２ピニオンギア３５と、第３ピニオン軸４０と、第３ピニオンギア４５とを含む。
【００１５】
圧縮機１００のギアシステム１の実施形態は、駆動軸１０と、駆動ギア１５とを含むことができる。駆動ギア１５は、駆動軸１０に作動可能に設けられてもよい。例えば、駆動ギア１５は駆動軸１０に固定され、駆動軸１０の回転が駆動ギア１５の回転に変換される。他の実施形態では、駆動ギア１５は、駆動軸１０と構造的に一体であってもよい。駆動軸１０は、駆動ギア１５の中心軸に沿って駆動ギア１５の前面から突出していてもよく、駆動ギア１５の中心軸に沿って駆動ギア１５の背面から突出していてもよい。駆動ギア１５の実施形態は、駆動ギア１５の外周面に沿った歯を含んでもよい。駆動ギア１５のギア歯は、様々な間隔、厚さ、ピッチ、サイズなどを有することができる。同様に、駆動ギア１５のサイズは、ギアシステム１の異なる所望の速度、比、トルク伝達などを達成するように変えてもよい。駆動ギア１５の実施形態は、ギアボックス５内に配列されてもよい。
【００１６】
さらに、駆動軸１０の実施形態は、駆動ユニット２又は駆動源によって駆動されてもよい。駆動ユニット２又は駆動源は、蒸気タービン、電気モータ、及び当業者に知られている他の方法などの様々な方法によって、駆動軸１０にトルクを駆動、回転、又は他の方法で伝達することができる。駆動軸１０が駆動ユニット２により作用されるとき、駆動ギア１５は、第１ピニオンギア２５、第２ピニオンギア３５、及び第３ピニオンギア４５のような複数のピニオンと噛み合うか又は機械的に係合する。それゆえに、複数のピニオンギア２５，３５，４５は、駆動ユニット２により駆動される駆動軸１０及び駆動ギア１５の回転に応じて回転される。
【００１７】
第１ピニオン２０の実施形態は、駆動ギア１５と共にギアボックス内に配列されてもよいし、別な方法で配置されてもよい。いくつかの実施形態では、第１ピニオン２０は、駆動ギア１５と同じ水平面又は軸に沿って、駆動ギア１５の側面に配置されてもよい。第１ピニオンギア２５は、第１ピニオン軸２０に作動可能に設けられてもよい。例えば、第１ピニオンギア２５が第１ピニオン軸２０に固定され、第１ピニオンギア２５の回転が第１ピニオン軸２０の回転に変換される。他の実施形態では、第１ピニオンギア２５は、第１ピニオン軸２０と構造的に一体であってもよい。第１ピニオン軸２０は、第１ピニオンギア２５の中心軸に沿って第１ピニオンギア２５の前面から突出していてもよいし、第１ピニオンギア２５の背面から突出していてもよい。第１ピニオンギア２５の実施形態は、第１ピニオンギア２５の外周面に沿った歯を含んでもよい。第１ピニオンギア２５のギア歯は、様々な間隔、厚さ、ピッチ、サイズなどを有することができる。同様に、第１ピニオンギア２５のサイズは、ギアシステム１の異なる所望の速度、比、トルク伝達などを達成するように変えてもよい。
【００１８】
さらに、圧縮機段７０は、第１ピニオン軸２０の各端部に作動可能に接続されてもよい。圧縮機段７０の実施形態は、遠心式圧縮機であってもよい。いくつかの実施形態では、第１ピニオン軸２０の各端部に、遠心式圧縮機を直接的に又は他の方法で設けることができる。例えば、遠心式圧縮機の羽根車は、第１ピニオン軸２０の第１端部２１に直接設けられてもよく、この場合、圧縮機１００によってガスが吸入されて圧縮される。例示的な実施形態では、第１ピニオン軸２０の第１端部２１に配列された遠心式圧縮機は、圧縮の第１段であってもよい。同様に、遠心式圧縮機の羽根車は、第１ピニオン軸２０の第２端部２２に直接設けられてもよいし、又は別の方法で配列されてもよい。例示的な実施形態では、第１ピニオン軸２０の第２端部２２に配列された遠心式圧縮機は、圧縮の第２段であってもよい。それにもかかわらず、さらなる実施形態では、第１ピニオン軸２０の第１端部２１及び第２端部２２に配列された圧縮段７０は、第１段の圧縮の２つのセクションを含むことができる。
【００１９】
第１ピニオン軸２０の端部２１，２２に配列された圧縮段７０は、パイプ又は導管を介して連通することができる。例えば、ガスが、第１ピニオン軸２０の第１端部２１に配列された圧縮段７０の排出パイプから第１ピニオン軸２０の第２端部２２に配列された圧縮段７０に付随する吸入パイプに排出されてもよい。インタークーラーのような熱交換器は、当業者に知られているように、排出パイプと吸引パイプとの間に配置することができる。
【００２０】
引き続き図１を参照すると、第２ピニオンギア３５の実施形態は、駆動ギア１５と共にハウジング内に配列されてもよいし、他の方法で配置されてもよい。いくつかの実施形態では、第２ピニオンギア３５は、駆動ギア１５と同じ水平面又は軸に沿って、駆動ギア１５の側面に配列されてもよい。例示的な実施形態では、第２ピニオンギア３５は、第１ピニオンギア２５とは反対側に位置していてもよい。第２ピニオンギア３５は、第２ピニオン軸３０に作動可能に設けられてもよい。例えば、第２ピニオンギア３５が第２ピニオン軸３０に固定され、第２ピニオンギア３５の回転が第２ピニオン軸３０の回転に変換される。他の実施形態では、第２ピニオンギア３５は、第２ピニオン軸３０と構造的に一体であってもよい。第２ピニオン軸３０は、第２ピニオンギア３５の中心軸に沿って第２ピニオンギア３５の前面から突出していてもよいし、第２ピニオンギア３５の中心軸に沿ってその背面から突出していてもよい。第２ピニオンギア３５の実施形態は、第２ピニオンギア３５の外周面に沿った歯を含むことができる。第２ピニオンギア３５のギア歯は、様々な間隔、厚さ、ピッチ、サイズなどを有することができる。同様に、第２ピニオンギア３５のサイズは、ギアシステム１の異なる所望の速度、比、トルク伝達などを達成するように変えてもよい。
【００２１】
さらに、圧縮機段７０は、第２ピニオン軸３０の各端部に作動可能に接続されてもよい。圧縮機段７０の実施形態は、遠心式圧縮機であってもよい。いくつかの実施形態では、第２ピニオン軸３０の各端部に、遠心式圧縮機を直接的に又は他の方法で設けることができる。例えば、遠心式圧縮機の羽根車は、第２ピニオン軸３０の第１端部３１に直接取り付けられてもよく、この場合、圧縮機１００によって圧縮されるためにより早い圧縮段からガスが吸入される。例示的な実施形態では、第２ピニオン軸３０の第１端部３１に配列された遠心式圧縮機は、圧縮の第３段であってもよい。同様に、遠心式圧縮機の羽根車は、第２ピニオン軸３０の第２端部３２に直接設けられてもよいし、別の方法で配列されてもよい。例示的な実施形態では、第２ピニオン軸３０の第２端部３２に配列された遠心式圧縮機は、圧縮の第４段であってもよい。
【００２２】
第２ピニオン軸３０の端部３１，３２に配列された圧縮段７０は、パイプ又は導管を介して連通することができる。例えば、ガスが、第１ピニオン軸２０の第２端部２２に配列された圧縮段７０の排出パイプから第２ピニオン軸３０の第１端部３１に配列された圧縮段７０に付随する吸引パイプに排出されてもよい。インタークーラーのような熱交換器は、当業者に知られているように、排出パイプと吸引パイプとの間に配置することができる。
【００２３】
さらに、第３ピニオンギア４５の実施形態は、駆動ギア１５と共にハウジング内に配列されてもよいし、他の方法で配置されてもよい。いくつかの実施形態では、第３ピニオンギア４５は、第１及び第２ピニオンギア２５，３５とは異なる水平面又は軸に沿って配列されてもよい。例示的な実施形態では、第３ピニオンギア４５は、第１及び第２ピニオンギア２５，３５の上又は下に位置していてもよい。第３ピニオンギア４５は、第３ピニオン軸４０に作動可能に設けられてもよい。例えば、第３ピニオンギア４５が第３ピニオン軸４０に固定され、第３ピニオンギア４５の回転が第３ピニオン軸４０の回転に変換される。他の実施形態では、第３ピニオンギア４５は、第３ピニオン軸４０と構造的に一体であってもよい。第３ピニオン軸４０は、第３ピニオンギア４５の中心軸に沿って第３ピニオンギア４５の前面から突出していてもよいし、第３ピニオンギア４５の背面から突出していてもよい。第３ピニオンギア４５の実施形態は、第３ピニオンギア４５の外周面に沿った歯を含むことができる。第３ピニオンギア４５のギア歯は、様々な間隔、厚さ、ピッチ、サイズなどを有することができる。同様に、第３ピニオンギア４５のサイズは、ギアシステム１の異なる所望の速度、比、トルク伝達などを達成するように変えてもよい。
【００２４】
さらに、圧縮機段７０は、第３ピニオン軸４０の各端部に作動可能に接続されてもよい。圧縮機段７０の実施形態は、遠心式圧縮機であってもよい。いくつかの実施形態では、第３ピニオン軸４０の各端部に遠心式圧縮機を直接的に又は他の方法で設けることができる。例えば、遠心式圧縮機の羽根車は、第３ピニオン軸４０の第１端部４１に直接設けられてもよく、この場合、圧縮機１００によって圧縮されるためにより早い圧縮段からガスが吸入される。例示的な実施形態では、第３ピニオン軸４０の第１端部４１に配列された遠心式圧縮機は、圧縮の第５段であってもよい。同様に、遠心式圧縮機の羽根車は、第３ピニオン軸４０の第２端部４２に直接設けられてもよいし、別の方法で配列されてもよい。例示的な実施形態では、第３ピニオン軸４０の第２端部４２に配列された遠心式圧縮機は、圧縮の第６段であってもよい。第３ピニオン軸４０の端部４１，４２に配列された圧縮段７０は、パイプ又は導管を介して連通することができる。例えば、ガスが、第２ピニオン軸３０の第２端部３２に配置された圧縮段７０の排出パイプから、第３ピニオン軸４０の第１端部４１に配列された圧縮段７０に付随する吸引パイプに排出されてもよい。インタークーラーのような熱交換器は、当業者に知られているように、排出パイプと吸引パイプとの間に配置することができる。最終圧縮機段７０によって排出された圧縮ガスは、適切に吐出されてもよい。
【００２５】
上記の圧縮段が順に説明されているが、圧縮の各段は、圧縮機１００のギアシステム１の任意のピニオン端に配列されてもよい。圧縮機１００の実施形態は、６段未満の圧縮若しくは６段以上の圧縮を含み、３つよりも少ない若しくは３つよりも多いピニオン及びピニオン軸を含むことができる。これらのバリエーションはシステム要件に依存する場合がある。
【００２６】
さらに、ピニオン軸の端部に配列された圧縮段７０の各々は、全てが遠心式圧縮段でなくてもよい。圧縮機１００の実施形態は、遠心式圧縮段である単数又は複数の圧縮段７０を含むことができ、単数又は複数の圧縮段７０は容積形圧縮段とすることができる。例えば、単数又は複数の容積形圧縮段を、遠心式圧縮段が使用されない圧縮段７０として利用することができる。言い換えれば、単数又は複数の遠心式圧縮段を容積形圧縮段に置き換えることができる。容積形圧縮段の例示的な実施形態は、ロータリースクリュー圧縮段である。ロータリースクリュー圧縮段は、ピニオン軸２０，３０，４０のうちの１つの端部に直接設けられ得るロータリースクリューモジュールとして具体化することができる。ロータリースクリューモジュールの実施形態は、単数又は複数のロータリースクリュー段であってもよく、スピード調整を可能にするために２次ギアセットを備えていてもよい。別の実施形態では、ロータリースクリューモジュールは、カップリング又は他の中間手段を用いて取り付けることができる。
【００２７】
図２は、図１に示す圧縮機１００の一実施形態であり、容積形圧縮段８０及び複数の遠心式圧縮段９０を有する。図３〜６は、第３ピニオン４０の第２端部４２に取付け又は他の方法で連結された（例えば直接的に結合された）容積形圧縮段８０を示し、遠心式圧縮段９０の羽根車が、第３ピニオン４０の第１端部４１に取り付けられている。容積形圧縮段８０は、単数又は複数のスクリュー８２と、接続手段８１と、スクリュー伝動装置８３（例えば、速度調整を可能にする２次ギアセット）を含むことができる。図７〜９は、接続手段８１ａを含む圧縮機１００の代替実施形態を示す。
【００２８】
図５及び図８に示すように、駆動ユニット２によって駆動ギア１５が回転すると、第３ピニオンギア４５が回転し、次々、容積形圧縮段８０の圧縮スクリュー８２及び遠心式圧縮段９０の羽根車を同時に作動（回転）させる第３ピニオン軸４０が回転する。例示的な実施形態では、容積形圧縮段８０は、圧縮の第５段又は第６段である。容積形圧縮段８０はまた、より早い圧縮段であってもよいし、圧縮のより初期段及び圧縮の後期段に位置してもよい。
【００２９】
圧縮機１００の実施形態は、多数の異なる用途のために使用することができ、かつ様々な条件下で使用することができる。典型的な用途には、ＬＮＧの処理及び管理並びにＬＮＧ動力容器が含まれる。ＬＮＧ用途では、圧縮機１００の供給側（例えば、供給ガス又は支給ガスが最初に圧縮機１００に吸入される）は、典型的には極低温かつ低圧である。逆に、ガスがさらに圧縮されると、ガスは高圧で、より少量、非極低温になる。したがって、圧縮機１００の実施形態は、圧縮プロセスの開始近くで遠心式圧縮段によって表される圧縮段７０を含むことができ、圧縮段７０は、圧縮機１００の吐出側近くの容積形圧縮段によって表され得る。それにもかかわらず、圧縮機１００の圧縮段７０は、遠心式圧縮段と容積形圧縮段との任意の組合せであってもよいことが意図されている。
【００３０】
次に図１０を参照すると、圧縮機２００の実施形態が示されている。圧縮機２００の実施形態は、圧縮機１００と同一、実質的同一、類似の、又は実質的に類似の構造及び機能を共有することができる。例えば、圧縮機２００の実施形態は、第１ピニオン、第２ピニオンギア２３５、及び第３ピニオンギア２４５などの複数のピニオンを含むギアシステム２０１と、第１ピニオン軸（図示せず）、第２ピニオン軸２３０、第３ピニオン軸２４０、駆動ギア２１５、及び駆動軸２１０などの複数のピニオン軸とを備えている。さらに、圧縮機２００の実施形態は、ギアシステム２０１に作動可能に取り付けられた複数の圧縮段２７０を含むことができ、ギアシステム２０１は単一のギアボックス内に配置することができる。それにもかかわらず、圧縮機２００の実施形態は、駆動ユニット２０２が作動可能に取り付けられる端部の反対側にある駆動軸２１０の端部に取り付けられた容積形圧縮段を含むことができる。例えば、ロータリースクリューモジュールは、駆動軸２１０に直接的に設けられてもよく、又はカップリング又は他の中間手段を用いて取り付けることができる。残りの圧縮段２７０は、遠心式圧縮段であってもよい。さらなる実施形態では、容積形圧縮段は、追加の位置で圧縮機２００のギアシステム２０１に作動可能に取り付けられてもよく、この場合の残りの圧縮段２７０は全てが遠心式圧縮段であるわけではない。
【００３１】
図１１は、図１０に示す圧縮機２００の一実施形態であり、容積形圧縮段２８０及び複数の遠心式圧縮段２９０を有する。図１２〜１５は、駆動軸２１０に取付け又は他の方法で駆動軸２１０に連結された（例えば、直接結合された）容積形圧縮段２８０を示す。容積形圧縮段２８０は、単数又は複数のスクリュー２８２と、接続手段２８１と、スクリュー伝動装置２８３（例えば、速度調整を可能にする２次ギアセット）とを含むことができる。図１４に示すように、駆動ユニットによって駆動ギア２１５が回転すると、駆動軸２１０が回転し、次々、容積形圧縮段２８０の圧縮スクリュー２８２と遠心式圧縮段２９０の羽根車とが同時に作動（例えば回転）する。例示的な実施形態では、容積形圧縮段２８０は、圧縮の第５段又は第６段であってもよい。容積形圧縮段２８０もまた、より早い圧縮段であってもよく、圧縮のより初期段及び圧縮の後期段に位置していてもよい。
【００３２】
引き続き図面を参照すると、図１６は、圧縮機３００の一実施形態を示す。圧縮機３００の実施形態は、圧縮機１００，２００と同一、実質的同一、類似の、又は実質的に類似の構造及び機能を共有することができる。例えば、圧縮機３００の実施形態は、第１ピニオン、第２ピニオンギア３３５、及び第３ピニオンギア３４５などの複数のピニオンを含むギアシステム３０１と、第１ピニオン軸及び第２ピニオン軸３３０などの複数のピニオン軸と、駆動ギア３１５と、駆動軸３１０とを含む。さらに、圧縮機３００の実施形態は、ギアシステム３０１に作動可能に取り付けられた複数の圧縮段３７０を含むことができ、ギアシステム３０１は、単一のハウジング又はギアボックス内に配置され得る。それにもかかわらず、圧縮機３００の実施形態は、駆動軸３１０に作動可能に接続された追加の駆動ギアをさらに含むことができる。例えば、圧縮機の実施形態は、第１の２次ギア３１６及び第２の２次ギア３１７を含むことができる。
【００３３】
第１の２次ギア３１６は、駆動軸３１０に配列され、第４ピニオン軸３５０に作動可能に取り付けられた第４ピニオン３５５に噛み合うか又は他の方法で係合することができる。いくつかの実施形態では、第４ピニオンギア３５５は、駆動ギア３１５とは異なる水平面又は軸に沿って配列されてもよい。例えば、第４ピニオンギア３５５は、駆動ギア３１５から駆動ユニット３０２にまっすぐに向かう方向に距離を有して配列されてもよい。第４ピニオンギア３５５は、第４ピニオン軸３５０に作動可能に設けられてもよい。例えば、第４ピニオンギア３５５が第４ピニオン軸３５０に固定され、第４ピニオンギア３５５の回転が第４ピニオン軸３５０の回転に変換される。他の実施形態では、第４ピニオンギア３５５は、第４ピニオン軸３５０と構造的に一体であってもよい。第４ピニオン軸３５０は、第４ピニオンギア３５５の中心軸に沿って第４ピニオン３５５の前面から突出してもよい。第４ピニオンギア３４５の実施形態は、第４ピニオンギア３５５の外周面に沿った歯を含むことができる。第４ピニオンギア３５５のギア歯は、様々な間隔、厚さ、ピッチ、サイズなどを有することができる。同様に、第４ピニオンギア３５５のサイズは、ギアシステム３０１の異なる所望の速度、比、トルク伝達などを達成するように変えてもよい。
【００３４】
さらに、圧縮機段３７０は、第４ピニオン軸３５０の端部３５１に作動可能に接続されてもよい。圧縮機段３７０の実施形態は、容積形圧縮機段であってもよい。いくつかの実施形態では、第４ピニオン軸３５０の端部３５１に容積形圧縮機を直接的に又は他の方法で設けることができる。
【００３５】
第２の２次ギア３１７は、駆動軸３１０に配列され、第５ピニオン軸３６０に作動可能に取り付けられた第５ピニオンギア３６５と噛み合うか又は他の方法で係合することができる。いくつかの実施形態では、第５ピニオンギア３６５は、駆動ギア３１５とは異なる水平面又は軸に沿って配列されてもよい。例えば、第５ピニオンギア３６５は、駆動ギア３１５から駆動ユニット３０２とは離れる方向に距離を有して配列されてもよい。第５ピニオンギア３６５は、第５ピニオン軸３６０に作動可能に設けられてもよい。例えば、第５ピニオンギア３６５が第５ピニオン軸３６０に固定され、第５ピニオンギア３６５の回転が第５ピニオン軸３６０の回転に変換される。他の実施形態では、第５ピニオンギア３６５は、第５ピニオン軸３６０と構造的に一体であってもよい。第５ピニオン軸３６０は、第５ピニオンギア３６５の中心軸に沿って第５ピニオンギア３６５の面から突出してもよい。第５ピニオンギア３６５の実施形態は、第５ピニオンギア３６５の外周面に沿った歯を含むことができる。第５ピニオンギア３６５のギア歯は、様々な間隔、厚さ、ピッチ、サイズなどを有することができる。同様に、第５ピニオンギア３６５のサイズは、ギアシステム３０１の異なる所望の速度、比、トルク伝達などを達成するように変えてもよい。
【００３６】
さらに、圧縮機段３７０は、第５ピニオン軸３６０の端部３６１に作動可能に接続されてもよい。圧縮機段３７０の実施形態は、容積形圧縮機段であってもよい。いくつかの実施形態では、第５ピニオン軸３６０の端部３６１に容積形圧縮機を直接的に又は他の方法で設けることができる。
【００３７】
いくつかの実施形態では、圧縮機３００はまた、駆動ユニット３０２が取り付けられている端部とは反対側の駆動軸３１０の端部に作動可能に取り付けられた容積形圧縮段を含むことができる。それゆえに、圧縮機３００の実施形態は、他の圧縮段３７０において単数又は複数の遠心式圧縮段と組合せて使用される少なくとも３つの容積形圧縮段を含むことができる。さらなる実施形態では、容積形圧縮段は、圧縮機３００のギアシステム３０１に追加の位置で作動可能に取り付けられてもよく、この場合の残りの圧縮段３７０は全てが遠心式圧縮段であるわけではない。
【００３８】
図１７〜１８は、間接的に設けられた容積形圧縮段８０，２８０を有する圧縮機１００，２００，３００の実施形態を示す。容積形圧縮機８０，２８０の実施形態は、スクリュー伝動装置８３，２８３に加えて、ピニオン伝動装置８５を介してギアシステム１０１，２０１，３０１に設けられてもよい。
【００３９】
図１〜１８に示すように、遠心式圧縮段と容積形圧縮段の組合せを利用する方法は、駆動ユニット２，２０２，３０２によって駆動されるように構成されたギアシステム１，２０１，３０１を含む圧縮機１００，２００，３００を提供する以下のステップを含む。ギアシステム１，２０１，３０１に連結された複数の圧縮段７０，２７０，３７０を含み、複数の圧縮段７０，２７０，３７０は、少なくとも１つの遠心式圧縮段と、少なくとも１つの容積形圧縮段とを含む。
【００４０】
本開示は、上記で概説した特定の実施形態と関連して記載されているが、当業者には多くの代替、変更及び変形がはっきり理解できることは明らかである。それゆえに、上述の本開示の好ましい実施形態は、例示的なものであり、限定するものではない。次の請求項によって要求されるように、本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、様々な変更を行うことができる。特許請求の範囲は、本発明の適用範囲を提供するものであり、本明細書で提供される特定の例に限定されるべきではない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【国際調査報告】
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