(57)【要約】  第１の駆動手段６によって駆動される第１のインペラー４を含む第１の圧縮機段２と、第２の駆動手段７によって駆動される第２のインペラー５を含む第２の圧縮機段３と、を備える、軸流圧縮機１を開示する。第２の圧縮機段３は、第１の圧縮機段２と軸方向に連続して配置され、第１の駆動手段６は、第１のインペラー４のハブ８に配置され、第２の駆動手段７は、第２のインペラー５のハブ８に配置される。軸流圧縮機１の使用も開示する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の駆動手段（６）によって駆動される第１のインペラー（４）を含む、第１の圧縮機段（２）と、
第２の駆動手段（７）によって駆動される第２のインペラー（５）を含む、第２の圧縮機段（３）と、
を備える軸流圧縮機（１）であって、
前記第２の圧縮機段（３）が、前記第１の圧縮機段（２）と軸方向に連続して配置され、前記第１の駆動手段（６）が、前記第１のインペラー（４）のハブ（８）に配置され、前記第２の駆動手段（７）が、前記第２のインペラー（５）のハブ（８）に配置される、
軸流圧縮機（１）。
【請求項２】
前記第１のインペラー（４）が、前記第１の駆動手段（６）を取り囲むように配置され、前記第２のインペラー（５）が、前記第２の駆動手段（７）を取り囲むように配置される、
請求項１に記載の軸流圧縮機（１）。
【請求項３】
前記第１の圧縮機段（２）と前記第２の圧縮機段（３）とが、中心に配置された同じ軸手段（９）に取り付けられる、
請求項１又は２に記載の軸流圧縮機（１）。
【請求項４】
前記第１のインペラー（４）が、前記第１のインペラー（４）が第１の方向に回転するとき、前記軸流圧縮機（１）の第１の軸方向に流体を送るように配置され、
前記第２のインペラー（５）が、前記第２のインペラー（５）が第２の方向に回転するとき、同様に前記軸流圧縮機（１）の前記第１の軸方向に前記流体を送るように配置され、
前記第１の方向が、前記第２の方向とは反対の方向である、
請求項１〜３のいずれか１項に記載の軸流圧縮機（１）。
【請求項５】
前記第１の駆動手段（６）と第２の駆動手段（７）とが、電動モーターである、
請求項１〜４のいずれか１項に記載の軸流圧縮機（１）。
【請求項６】
前記電動モーターが、各々ステーター部品（１０）とローター部品（１１）とを備え、  前記ローター部品（１１）が、前記ステーター部品（１０）を取り囲むように配置される、
請求項５に記載の軸流圧縮機（１）。
【請求項７】
前記第１の駆動手段（６）と前記第２の駆動手段（７）とが、１つ又はそれ以上の冷却導管（１２）を備え、前記冷却導管を通して冷却流体の流れが確立され、前記第１の及び第２の駆動手段（６、７）が能動的に冷却される、
請求項１〜６のいずれか１項に記載の軸流圧縮機（１）。
【請求項８】
前記軸流圧縮機（１）が、冷却回路（１３）を備え、
前記冷却回路において、冷却導管（１２）が、冷却流体を、前記第１の駆動手段（６）の中へ導き、
前記冷却導管（１２）が前記冷却流体を冷却手段（１４）へ送る前に、前記冷却流体が、前記第１の駆動手段から引き続き前記第２の駆動手段（７）を通過する、
請求項７に記載の軸流圧縮機（１）。
【請求項９】
前記冷却手段（１４）が、前記軸流圧縮機（１）の外部に配置される、
請求項８に記載の軸流圧縮機（１）。
【請求項１０】
前記軸流圧縮機（１）が、１つ又はそれ以上の更なる圧縮機段（１５）を備え、前記１つ又はそれ以上の更なる圧縮機段（１５）の各々が、駆動手段によって駆動されるインペラーを含み、
前記１つ又はそれ以上の更なる圧縮機段（１５）が、前記第１の及び前記第２の圧縮機段（２、３）と軸方向に連続して配置され、
前記１つ又はそれ以上の更なる圧縮機段（１５）の前記駆動手段が、前記１つ又はそれ以上の更なる圧縮機段（１５）の前記インペラーの前記ハブ（８）に配置される、
請求項１〜９のいずれか１項に記載の軸流圧縮機（１）。
【請求項１１】
前記第１の圧縮機段（２）の有効体積が、前記第２の圧縮機段（３）の有効体積より大きい、
請求項１〜１０のいずれか１項に記載の軸流圧縮機（１）。
【請求項１２】
前記第１のインペラー（４）が、前記第２のインペラー（５）より幅が広い、
請求項１〜１１のいずれか１項に記載の軸流圧縮機（１）。
【請求項１３】
前記第１のインペラー（４）の第１の羽根手段（１６）のピッチ角（Ａ）が、前記第２のインペラー（５）の第２の羽根手段（１７）のピッチ角（Ａ）より大きい、
請求項１〜１２のいずれか１項に記載の軸流圧縮機（１）。
【請求項１４】
複数の前記圧縮機段（２、３、１５）の前記駆動手段（６、７）は、それぞれ同一である、
請求項１〜１３のいずれか１項に記載の軸流圧縮機（１）。
【請求項１５】
水を冷媒とする冷凍サイクルにおいて水蒸気を圧縮するための、請求項１〜１４のいずれか１項に記載の軸流圧縮機（１）の使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、第１の圧縮機段と第２の圧縮機段とを備える軸流圧縮に関する。本発明は、更に、軸流圧縮機の使用に関する。
【背景技術】
【０００２】
軸流圧縮機は、高い効率を持ち、特に他の圧縮機の形式に比べた場合、断面積に対して大量の流量を持つことが知られているので、例えば、フリーズドライマシーン、ヒートポンプ、蒸気圧縮冷凍システムにおいて、蒸気又は気体を圧縮するために使用することが知られている。
【０００３】
軸流圧縮機は、典型的には、回転要素と静止要素とから構成される。中心に配置される軸は、各々回転インペラーと静止案内翼とを含む、複数の圧縮機段（例えば３段〜８段等）を駆動する。回転インペラーは、流体を加速させるのに対して、静止案内翼は、増大した回転運動エネルギーを拡散によって静圧に変換し、流体の流れ方向を誘導し直して、次の段階のインペラーのために準備する。各圧縮機段の体積は、典型的には、流体の圧縮に応じて流れ方向に沿って減少する。
【０００４】
特許文献１から、冷凍機回路において冷媒を圧縮するために軸流圧縮機を使用することが知られている。しかし、この圧縮機の設計は、振動、失速等に関して、制御が困難である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１３／００２２４７４（Ａ１）号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従って、より良い制御を可能にする有利な圧縮機設計を提供することが、本発明の目的である。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、第１の駆動手段によって駆動される第１のインペラーを含む第１の圧縮機段と、第２の駆動手段によって駆動される第２のインペラーを含む第２の圧縮機段と、を備える、軸流圧縮機に関する。第２の圧縮機段は、第１の圧縮機段と軸方向に連続して配置され、第１の駆動手段は、第１のインペラーのハブに配置され、第２の駆動手段は、第２のインペラーのハブに配置される。
【０００８】
各段のハブに圧縮機段の駆動手段を配置することによって、各段のインペラーの動力と回転速度とを個別に制御することができる。これによって、各段の作動、例えば振動、出力、キャビテーション、失速等、を個別に最適化できるので、圧縮機の全体出力及び耐久性が増大する。
【０００９】
本文脈においては、「駆動手段」という用語は、インペラーが流体を圧縮し、流体がインペラーによって送られるように、軸流圧縮機のインペラーを駆動することができる、アクチュエーター、モーター即ち電動モーター、空気圧モーター、又は油圧モーター、燃焼機関等の、任意の種類の装置であると理解すべきである。
【００１０】
本発明の１つの形態において、第１のインペラーは、第１の駆動手段を実質的に取り囲むように配置され、第２のインペラーは、第２の駆動手段を実質的に取り囲むように配置される。
【００１１】
インペラーが駆動手段を取り囲むように、インペラーのハブ内部に駆動手段を配置することは、非常にコンパクトな圧縮機設計を可能にし、圧縮機段間の距離を減少して圧縮機の効率を上げることができ、有利である。
【００１２】
本発明の１つの形態において、第１の圧縮機段と第２の圧縮機段は、中心に配置された同じ軸手段に取り付けられる。
【００１３】
中心に配置された同じ軸手段に圧縮機段を取り付けることは、圧縮機設計を簡単にし、製造手順を簡単にすることができ、有利である。
【００１４】
「中心に配置された同じ軸手段」という用語は、軸手段を、１つの一体部品として形成されることに限定しない。即ち、１つの実施形態において、軸手段は、いくつかの接続された軸部品によって形成することができる。
【００１５】
本発明の１つの形態において、第１のインペラーは、第１のインペラーが第１の方向に回転するとき、軸流圧縮機の第１の軸方向に流体を送るように配置され、第２のインペラーは、第２のインペラーが第２の方向に回転するとき同様に軸流圧縮機の第１の軸方向に流体を送るように配置され、第１の方向が、第２の方向とは反対の方向である。
【００１６】
インペラーが同じ方向に回転する場合流体を反対方向に送るようにインペラーを設計し、インペラーを反対方向に回転することは、インペラーが反対方向に回転しても、インペラーが同じ軸方向に流体を送ることになる。これは、第１のインペラーを流出する流体が、第２のインペラーの回転方向とは反対の方向に放出され、即ち、第１のインペラーを流出する流体が、第２のインペラーへ押し込まれ、従って、圧縮機の効率を上げるので、有利である。更に、流体は、次のインペラーの回転方向とは逆の方向に、インペラーを流出するので、ある圧縮機段のインペラーと次の圧縮機段のインペラーとの間には、静止案内翼はもはや必要ない。静止案内翼は圧縮機の質量、体積、摩擦面及びコストを増加させるので、案内翼を回避できれば圧縮機の効率を高めるために非常に有利である。なぜなら、静止案内翼を通過する流体の摩擦及び方向の変更のためにエネルギーを損失することが無くなり、よりコンパクトで安価な圧縮機を可能にできる。
【００１７】
本発明の１つの形態において、第１の駆動手段及び第２の駆動手段は、電動モーターである。
【００１８】
駆動手段はインペラーのハブの中に配置され、圧縮機の効率を高めるためにはインペラーは相互に比較的接近して配置されなければならないので、駆動手段がコンパクトで制御し易く、動力を供給し易いことが重要である。電動モーターは、そのサイズと対比して非常に高いトルク出力で製造でき、電動モーターは、原則的に電気ケーブルで電源に接続するだけでよいので、インペラーの駆動手段として電動モーターを使用すると有利である。
【００１９】
本発明の１つの形態において、電動モーターは、各々ステーター部品とローター部品とを備え、ローター部品は、ステーター部品を取り囲むように配置される。
【００２０】
ローターを、モーターのステーターの周りに配置することは、インペラーを原則的にローターの外側に接続することができ、よりコンパクトで安価な圧縮機段設計が可能になる。
【００２１】
本発明の１つの形態において、駆動手段が１つ又はそれ以上の冷却導管を備え、冷却流体の流れが、この冷却導管を通って確立されるので、第１の駆動手段及び第２の駆動手段は、能動的に冷却できる。
【００２２】
駆動手段を能動的に冷却することは、これによって、駆動手段を、そのトルク出力に対して、よりコンパクトに形成でき、圧縮する流体が何であれ又流体の温度がどの程度であれ効率の良い冷却を実施でき、有利である。
【００２３】
本発明の１つの形態において、軸流圧縮機は冷却回路を備え、冷却回路において、冷却導管は冷却流体を第１の駆動手段へ導き、冷却導管が冷却流体を冷却手段へ導く前に、第１の駆動手段から冷却流体は引き続き第２の駆動手段を通過する。
【００２４】
冷却流体は、圧縮機において各駆動手段へ、これを通過してかつこれから離れるように移送されなければならない。但し、冷却手段へ戻る前に第１の駆動手段及び第２の駆動手段の両方に冷却流体を通過させることは、対の駆動手段への及び駆動手段からの冷却流体導管の数を減少でき、これによって圧縮機設計を簡単にすることができる。
【００２５】
本発明の１つの形態において、冷却手段は軸流圧縮機の外部に配置される。
【００２６】
熱は、熱交換器、ヒートシンク等の冷却手段を通過させることによって、冷却流体から取り除かなければならない。このような冷却手段は、場所を取るものなので、冷却手段を圧縮機の外側に配置すると有利である。更に、圧縮機内部が高温であると、圧縮機内部で冷却流体を冷却することは非常に非実用的になる。従って、冷却手段が効率よく機能するためには、冷却手段を圧縮機ケーシングに又はその外側に配置すべきである。
【００２７】
本発明の１つの形態において、軸流圧縮機は、各々駆動手段によって駆動されるインペラーを含む１つ又はそれ以上の更なる圧縮機段を備える。１つ又はそれ以上の更なる圧縮機段は、第１の及び第２の圧縮機段と軸方向に連続して配置され、１つ又はそれ以上の更なる圧縮機段の駆動手段は、１つ又はそれ以上の更なる圧縮機段のインペラーのハブに配置される。
【００２８】
圧縮機が、３つ又はそれ以上の圧縮機段であって、第１の及び第２の段と同じ構成を有するもの、を備えることは、高容量、高圧力比を有する非常にコンパクトな圧縮機を形成でき、有利である。
【００２９】
本発明の１つの実施形態において、第１の圧縮機段の有効体積は、第２の圧縮機段の有効体積より大きい。
【００３０】
圧縮機の各圧縮機段は、前の段より流体を圧縮し、従って流体の体積が減少するので、流体が圧縮機を通過するとき、圧縮機段の有効体積は、圧縮された流体の圧力の増加に従って減少することとなり、有利である。
【００３１】
本文脈において、「有効体積」は、流体が通過して流れる体積、即ち、各段のインペラーによって流体が送られるとき流体が通過する段の体積を意味する。
【００３２】
本発明の１つの形態において、第１のインペラーは第２のインペラーより幅が広い。
【００３３】
圧縮機を通過する流れ方向に沿ってインペラーの幅を減少することは、これによって圧縮機段の有効体積を流体の実際の圧縮に適合化でき、有利である。
【００３４】
本発明の１つの形態において、第１のインペラーの羽根手段のピッチ角は第２のインペラーの羽根手段のピッチ角より大きい。
【００３５】
圧縮機における流れ方向に沿ってインペラーの羽根のピッチ角を減少させることは、これによって、たとえ流体の流動特性が圧力及び温度の上昇によって変化しても、例えば失速限界をほぼ同じ回転速度（ＲＰＭ）に確実に維持できるので、有利である。
【００３６】
本発明の１つの形態において、複数の圧縮機段の駆動手段は、それぞれ実質的に同一である。
【００３７】
第１の圧縮機段と、第２の圧縮機段と、これに続く圧縮機段とが、それぞれ実質的に同一の電動モーターなど同じ駆動手段を備えることは、これによって圧縮機がより安価になり、圧縮機をより簡単に製造及び保守できるので、有利である。
【００３８】
本発明は、水を冷媒とする冷凍サイクルにおいて水蒸気を圧縮するための上述の軸流圧縮機のいずれかに従った軸流圧縮機の使用に関する。
【００３９】
クロロフルオロカーボン（ＣＦＣ）ガスなどの冷媒はもはや冷凍サイクルの冷媒として望ましくないので、自然の無害の対案として水に目を向けることは当然である。
【００４０】
但し、水蒸気の容積冷却能力（volumetric cooling capacity）は非常に小さいので、水を例えばＣＦＣガスの代わりに使用する場合、大きな体積流量を比較的高い圧力比で圧縮しなければならない。従って、冷媒として水を使用することは、古典的冷媒に比べて、同じ用途のために約２００倍の体積流量及び約２倍の圧力比を必要とする。水蒸気の熱力学的特性のために、この高い圧力比は、音速が約２.５倍の大きさである場合に、インペラーの設計次第で約２倍〜４倍の大きさの圧縮機先端速度を必要とする。従って、本発明に係る軸流圧縮機は、伝統的圧縮機より効率的なので、冷凍機サイクルにおいて水蒸気を圧縮するために、このような軸流圧縮機を使用すると有利である。
【００４１】
本発明について、下記の図面を参照しながら下で更に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】側面から見た軸流圧縮機を示す。
【図２】側面から見た、ケーシングを除いた軸流圧縮機を示す。
【図３】側面から見た、軸流圧縮機の中央を通る横断面を示す。
【図４】前面から見た、軸流圧縮機の断面図である。
【図５】側面から見た場合の駆動手段への供給を単純化して示す。
【図６】軸流圧縮機の中央を通る横断面の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００４３】
図１は、側面から見た軸流圧縮機１を示す。
【００４４】
この実施形態において、図示する圧縮機１はケーシング１８を含むので、この図は、軸流圧縮機のこの実施形態が非常にコンパクトでかつ設置し易いこと以外には、多くを明らかにしない。
【００４５】
図２は、側面から見た場合のケーシング１８を除いた軸流圧縮機を示す。
【００４６】
この実施形態において、軸流圧縮機１は、図１、３、４及び６において開示するものと同じ圧縮機であるが、６つの独立した圧縮機段２、３、１５を備える。但し、別の実施形態において、圧縮機１は、別の数例えば２、３、４、５、８又はそれ以上の圧縮機段２、３、１５を備えることができる。
【００４７】
圧縮機１の入口１９には、まず入来蒸気又は気体を第１の圧縮機段２へ案内するように入口案内翼２１が配置される。圧縮機１の前面から即ち圧縮機１の正常な使用時の圧縮機１における流体の流れ方向に沿って見ると、第１のインペラー４は反時計回りに回転して、流体を入口１９から引き出して出口２０の方向に軸方向に押し出す。流体が第１のインペラーを離れるとき、流体は、出口２０へ向けて軸方向に運動するだけではない。流体の運動は、接線成分も有し、流体を、反時計回りの方向へも動かす。これは、この実施形態において、第２の圧縮機段３が圧縮機１の前面から見たとき時計回りに回転する第２のインペラー５を備え、第２のインペラー５の羽根１７のピッチ角Ａは第１のインペラー４のピッチ角Ａに対して実質的に逆転するので、第２のインペラー５も流体を出口２０の方向に押して、流体がさらに圧縮され、有利である。第２の圧縮機段３から、流体は、更なる圧縮機段１５へ入り、ここで、インペラーは、第１の圧縮機段２のインペラーと同じ方向に回転し、このインペラーの羽根は、第１のインペラー４の羽根１６と実質的に同じ向きを持つ。この逆回転式（counter-rotating）圧縮機段設計は、圧縮機１全体を通じて継続するので、全ての圧縮機段２、３、１５は、全てのインペラーが隣り合うインペラーと反対方向に回転しても、同じ軸方向即ち圧縮機１の入口１９から出口２０へ流体を送るように設計される。但し、別の実施形態においては、いくつかの圧縮機段だけが逆回転するように配置されるか、又は、全ての圧縮機段が同じ方向に回転しながら、同じ軸方向に流体を押し出すように設計される。
【００４８】
この実施形態において、各圧縮機段２、３、１５は、圧縮機段のインペラーの幅と実質的に同じ幅を持つが、別の実施形態において、段の１つ又はそれ以上は、例えば、圧縮される流体等を冷却するスペースを設けるために、インペラーよりも幅広にすることができる。
【００４９】
この実施形態において、圧縮機段２、３、１５の幅は、第１の圧縮機段２から最終圧縮機段へ向かって徐々に減少する。圧縮機段２、３、１５のインペラーは、最高１５.０００ＲＰＭ又はそれ以上の速度で回転でき、この速度のとき、羽根は、主にその固有の質量から生じる遠心力による圧力を受ける。即ち、流体によって与えられる力は比較的小さい。従って、この状況において、羽根長さ対羽根幅の比率は、理想的には約１：３である。流体は、圧縮機段２、３、１５を通過して流れるとき増々圧縮されるので、第１の圧縮機段２の有効体積は、第２の圧縮機段３の有効体積より大きく、第２の圧縮機段の有効体積は、次の圧縮機段１５の有効体積より大きい。以下同様である。このように、圧縮に応じて有効体積を減少するには、各段２、３、１５の内径を増大するか、又は各圧縮機段２、３、１５の外径を減少できる。この場合、圧縮機段の内径は、図３においてより明確に示すように、徐々に増大するが、内径が増大しかつ外径が一定に維持されるので、羽根の長さもこれに応じて減少しなければならない。羽根の長さと幅との間の所望の比率を維持するためには、羽根の幅もこれに応じて減少しなければならない。設計をコンパクトにしかつ流体の回転運動を利用するためには、インペラーを相互にできる限り接近して配置すると有利であり、図２及び３から分かるように、羽根が狭くなると、それだけ圧縮機段２、３、１５が狭くなる。
【００５０】
流体が圧縮機段２、３、１５に沿って流れるにつれて、流体は増々圧縮されて、その温度が上がる。このように、流体の流動特性も変化し、この場合にはピッチ角Ａは、流れ方向に沿ってインペラーごとに数度ずつ減少する。
【００５１】
但し、別の実施形態においては、ピッチ角Ａは、インペラー４、５のいくつかにおいてのみ減少するか、又は全てのインペラーが実質的に同じピッチ角Ａを有する。
【００５２】
ピッチ角Ａは、羽根手段１６、１７の先端即ちこの形態において同じ直径において測定される。流体を通過する実際の速度に羽根のピッチ角Ａを適合化させるために、羽根１６、１７は、この実施形態においては、ハブ８付近‐この場所で、羽根は一番遅く流体の中を動く‐における羽根のピッチ角が羽根の先端‐この場所で、羽根１６、１７は一番速く動く‐における羽根のピッチ角Ａより大きくなるように、湾曲する。
【００５３】
但し、別の実施形態において、羽根は、羽根１６、１７の長さ全体を通じて一定のピッチ角を持つほぼ直線形に形成できる。
【００５４】
この実施形態において、全てのインペラー４、５の全ての羽根１６、１７は、アルミニウムから製造されるが、別の実施形態において、いくつか例えば最終圧縮機段の又は全てのインペラーのいくつか又は全ての羽根は、チタン又は複合材料など異なる材料から製造できる。
【００５５】
図３は、側面から見た場合の軸流圧縮機１の中央を通る断面図である。
【００５６】
この実施形態において、６つの全ての圧縮機段２、３、１５は、それぞれのインペラー４、５のハブ８の中に配置された駆動手段６、７によって駆動されるインペラー４、５を備える。但し、別の実施形態において、例えば、圧縮機段２、３、１５の２、３又は４つのみがハブ組込み駆動手段６、７を備えることができる。
【００５７】
この実施形態において、全ての駆動手段６、７は電動モーターであり、全てのモーターは、静止するステーター部品１０が中心に配置され、回転するローター部品１１がステーター部品を取り囲むように配置されるように、構成される。このモーター構成体は、「アウトランナー」又は「外部ローター」構成体とも呼ばれ、コイルと磁石と間の半径方向の関係は通常のモーター構成体に比べて逆転する。即ち、この構成体においては、ステーターコイル１０がモーターの中心（コア）を形成し、永久磁石が、コアを取り囲むオーバーハングローター１１内で回転する。
【００５８】
但し、別の実施形態において、駆動手段６、７のどれも又は一部しか電動モーターではなく、及び／又は電動モーターのどれも又は一部しか外部ローター構成体を持つように形成されない。
【００５９】
この実施形態において、駆動手段６、７は、最初の２つの圧縮機段２、３の駆動手段６、７が背中合わせに配置され、次の２つの圧縮機段の駆動手段も背中合わせに配置され、最後の２つの圧縮機段の駆動手段も背中合わせに配置されるように、対で配置される。この、対にする設計は、コンパクトな設計を与えると同時に、全ての駆動手段に、少なくとも１つの側から軸手段を通して、動力、冷却流体、信号ケーブル等を供給できるようにするので、有利である。
【００６０】
この実施形態において、全ての駆動手段は、同じ軸手段９に配置され、この場合、軸手段は、重なった又は相互に軸方向に連続に端と端を合わせて配置された複数の個別の軸部品２４、２５を備える。但し、別の実施形態において、軸手段９は、少なくとも１つの連続的軸部品を備えることができる。
【００６１】
実際、この実施形態において、軸手段９は、各々駆動手段６、７を通過して延びる所定数の中空連続駆動手段軸部品２５を備える。対の駆動手段６、７の間において、これらの駆動手段軸部品２５は、剛性の中空軸コネクタ２４によって接続される。対の駆動手段の駆動手段軸部品２５の自由端は、圧縮機段２、３、１５の各対が原則的に個別に懸架されるように、入口案内翼２１のハブ８、中間に配置される支持部品２３（後述する）及び後部支持部品２６によって支持され、駆動手段軸部品２５は、対の圧縮機段２、３、１５の軸方向の位置を維持するように配置された中央ロッド２７によって以外には、対の圧縮機段２、３、１５の間で接続されない。このような軸配置体は、図６においてより明確に分かる。
【００６２】
この実施形態において、冷媒及び電源ケーブルは、軸手段９の最も外側端を通過してかつケーシング１８を通過して対の駆動手段６、７の間に配置された支持部品２３の中へ延びる中空支持アーム２２を通過して、駆動手段６、７へ導かれる。支持アーム２２及び支持部品２３の主要な機能は、圧縮機段２、３、１５へ支持と安定性を与えることであるが、この実施形態においては、電力、冷却流体等を、圧縮機段２、３、１５へ供給するためにも使用される。
【００６３】
図４は、前面から見た場合の軸流圧縮機１の断面図である。この断面は、支持部品２３を通るもので、冷却剤が、支持アーム２２の１つを通って入り、別の支持アーム２２を通って出ること、電源ケーブル、信号ケーブル等が、第３の支持アーム２２を通って入ることができることを、明確に示している。但し、別の実施形態において、支持部品２３は、別の数の支持アーム２２、例えば１、２、４、６、又はそれ以上の支持アーム２２、によって懸架することができる。
【００６４】
図５は、側面から見た場合の駆動手段６、７への冷却剤の供給を、単純化して示す。
【００６５】
この実施形態では、駆動手段６、７が、どのように冷却剤を供給され、どのように能動的に冷却されるかが、開示されている。
【００６６】
この実施形態において、冷却回路１３は、下記のように配置される。冷却手段１４は、この場合、圧縮機１のケーシング１８の外側に配置されているが、冷却手段１４から、冷たい冷却剤は、冷却導管１２によって中空軸手段９を通過して第１の駆動手段６へ導かれる。第１の駆動手段６内部には、冷却導管１２が配置されて、冷却剤が中空軸手段の他方の端を通過して第１の駆動手段６から出る前に熱を効率よく取り除くようにする。第２の駆動手段７を通過して延びる軸手段９の第１の端部を通過して、冷却剤は第２の駆動手段７へ入り、ここで、冷却剤が第２の駆動手段７を通過して延びる軸手段９の他方の端を通過して第２の駆動手段から出る前に冷却導管１２を通過するように導かれ、冷却導管１２（支持アーム２２を備える）を通過して、冷却手段１４へ戻されて再冷却される。同時に、冷却剤は、他方の支持部品を介して、駆動手段の第２の対と最終の対の両方へ導かれる。
【００６７】
上述のように、電源２８は、支持アーム２２、支持部品などを通過するように導かれることによって、電力を全ての駆動手段６、７へ導く。
【００６８】
図６は、軸流圧縮機１の中央を通る断面の斜視図である。
【００６９】
この実施形態において、圧縮機には、後部コーン２９が備えられ、後部コーン２９は、非常に高速で圧縮機を離れる圧縮された流体の流れにおいて、できる限り乱流を小さくし、動圧を静水頭に回復するように、配置されている。
【００７０】
本発明に係る軸流圧縮機１は、多くの応用で使用できる。１つの応用は、蒸気圧縮冷凍システムにおいてであり、典型的には閉鎖空間の温度を下げるために使用される。このようなシステムは、典型的には下記の４つの構成要素を備える。即ち、圧縮機１、凝縮器、膨張弁（スロットル弁とも呼ばれる）、蒸発器、を備える。このようなシステムにおいて、循環する冷媒（水など）は、典型的には飽和蒸気の形式で圧縮機１へ入り、より高圧力に圧縮され、その結果、より高い温度にもなる。熱い、圧縮された蒸気は、次に凝縮器を通過し、ここで冷却され液体に凝縮され、すなわち、循環冷媒が、熱をシステムから放出する。凝縮した液体冷媒は、次に膨張弁を通過し、ここで、圧力が急激に減少して、液体／蒸気冷媒混合物の温度を、冷却対象の閉鎖空間の温度より冷たい温度へ下げる。この混合物は、次に蒸発器を通過し、ここで、冷たい冷媒混合物の液体部分が蒸発し、閉鎖空間の温度を所望の温度まで下げる。この蒸発器は、循環冷媒が熱を吸収し取り除く場所であり、この熱は、その後、凝縮器で放出される。冷凍サイクルを完成するために、蒸発器からの冷媒蒸気は、再び飽和蒸気となり、圧縮機１へ戻される。
【００７１】
本発明に係る軸流圧縮機は、上述の蒸気圧縮冷凍システムと原則的に同一の、ヒートポンプにも有利に使用できる。典型的な差は、ヒートポンプは、温度を下げるためにではなく閉鎖空間の温度を上げるために使用されることである。
【００７２】
本発明に係る軸流圧縮機は、所望のフリーズドライの結果を得るのに必要な真空を確立するために軸流圧縮機が使用されるフリーズドライマシーンなど、他の応用においても使用できる。
【００７３】
以上において、本発明を、図示する軸流圧縮機１、圧縮機段２、３、１５、インペラー４、５等の、具体的実施形態に関連して記載したが、当業者には、特許請求の範囲内で本発明を多様に変更できることが、容易に分かるはずである。
【符号の説明】
【００７４】
１． 軸流圧縮機
２． 第１の圧縮機段
３． 第２の圧縮機段
４． 第１のインペラー
５． 第２のインペラー
６． 第１の駆動手段
７． 第２の駆動手段
８． ハブ
９． 軸手段
１０．ステーター部品
１１．ローター部品
１２．冷却導管
１３．冷却回路
１４．冷却手段
１５．更なる圧縮機段
１６．第１の羽根手段
１７．第２の羽根手段
１８．圧縮機ケーシング
１９．圧縮機入口
２０．圧縮機出口
２１．入口案内翼
２２．支持アーム
２３．支持部品
２４．軸コネクタ
２５．駆動手段軸部品
２６．後部支持部品
２７．中央ロッド
２８．電源
２９．後部コーン
Ａ．インペラー羽根のピッチ角
【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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【国際調査報告】
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