(57)【要約】  本発明は、２軸回転型容積式機械として設計されるスピンドル圧縮機に関するものであり、流動媒体、とくに蒸気を搬送し、圧縮する。圧縮機は、入口収集チャンバ（１１）および出口収集チャンバ（１２）からなる圧縮機筐体内に設けられた１対のスピンドルロータを備えている。１対のスピンドルロータの中心距離は、入口側端部が出口側端部よりも少なくとも１０％大きい。２つのスピンドルロータ（２、３）はそれぞれ電気モータ（１８、１９）によって駆動され、電子的同期によって電気モータ（１８、１９）が制御されることにより、スピンドルロータ（２、３）は非接触状態で回転する。【選択図】図６ｄ
2020505544.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
作動空間に作動流体がない状態で作動してガス状搬送媒体、好ましくは蒸気を搬送および圧縮し、入口収集チャンバ（１１）および出口収集チャンバ（１２）を有する圧縮機筐体（１）内にスピンドルロータ対を含む２軸回転型容積式機械として機能するスピンドル圧縮機において、
入口側端部における前記スピンドルロータ対の中心距離は、出口側端部における距離より少なくとも１０％大きく、前記２つのスピンドルロータ（２、３）はそれぞれ電気モータ（１８、１９）により駆動され、該電気モータ（１８、１９）は電子的同期により制御され、前記スピンドルロータ（２、３）は非接触状態で回転することを特徴とするスピンドル圧縮機。
【請求項２】
請求項１に記載のスピンドル圧縮機において、一方のスピンドルロータ（２）は２枚の歯を有し、他方のスピンドルロータ（３）は３枚の歯を有し、前記電子的同期は２ないし３であることを特徴とするスピンドル圧縮機。
【請求項３】
請求項１または２に記載のスピンドル圧縮機において、前記各スピンドルロータ（２または３）は内部冷却手段を有し、該手段は、好ましくは２歯付きスピンドルロータ上の半径ＲＣ２または３歯付きスピンドルロータ上の半径ＲＣ３を有する円筒形蒸発器冷却孔（６）として組み込まれていることを特徴とするスピンドル圧縮機。
【請求項４】
請求項３に記載のスピンドル圧縮機において、前記蒸発器冷却孔（６）は次の特徴：
a）Ｒｃ値の正確な観察（１％未満のずれ）を含む少なくとも１つの冷却案内溝（１６）であり、以下の、
a.1）ｆ（ｚ）として傾斜角１７０°≦ψ≦１８０°を有する溝基部面、および／または
a.2）熱伝導性が入口側領域よりも高い面を有する出口領域を備え、
b）冷却流体分配器オーバーフロー溝（１７）、
c）対応するキャリアシャフト（４または５）の非回転支持を行う支持点（７）、
d）前記入口チャンバ（１１）に設けられた蒸気出口（１４）のうちの少なくとも１つ、好ましくはこれらのうちの複数を備えた内部構造を有することを特徴とするスピンドル圧縮機。
【請求項５】
前記請求項のいずれか１項に記載のスピンドル圧縮機において、各スピンドルロータシステムは組立完成品状態で平衡のとれた回転ユニット（４０）とともに組み込まれ、分離板（２６）が設けられて、好ましくはロータヘッドと筐体の間の遊びを最終的に設定することを特徴とするスピンドル圧縮機。
【請求項６】
前記請求項のいずれか１項に記載のスピンドル圧縮機において、少なくとも１つの振動センサ（３９）が設けられ、該センサは制御装置（２５）に接続され、該制御装置（２５）では、冷却流体流（９）の供給量は全体的な効率の最大化に応じた量に限定されることを特徴とするスピンドル圧縮機。
【請求項７】
請求項２ないし６のいずれか１項に記載のスピンドル圧縮機において、前記２歯付きスピンドルロータの臨界曲げ速度は、３歯付きスピンドルロータ（３）の臨界曲げ速度よりも、約１．５倍（好ましくは±３０％未満の公差で）高いことを特徴とするスピンドル圧縮機。
【請求項８】
前記請求項のいずれか１項に記載のスピンドル圧縮機において、
前記２つのスピンドルロータの回転軸間の交差角αは、ロータ長手軸方向の対応するμ（ｚ）値と組み合わせることで、各ロータに対し、最小（すなわち材料強度に関し特定の歯の高さに適した）壁厚ｗを有する円筒形蒸発器冷却孔（６）が、ガス搬送雄ねじ（３１）の（好ましくは）ブローホールのないプロファイルと、「特定のロータスピンドルに適応する」臨界曲げ速度と、内部容積比のｉＶ値（前記のとおり）としての実現とを同時に考慮して、支持根元基部本体（３２）（例えば位置表示Ｅ、Ｓ、ＶおよびＬによる）上に形成され、前記ガス搬送雄ねじ（３１）は、入口領域が２歯付きスピンドルロータ（２）として、好ましくは円筒状平坦部（２７）で形成されていることを特徴とするスピンドル圧縮機。
【請求項９】
前記請求項のいずれか１項に記載のスピンドル圧縮機において、
前記作動空間の構成要素に関する温度状態は、動作中の構成要素の熱放散時に、特定用途に合わせた方法によって基本的な工程として（前記のとおり）調節し、遊び低減の回避と遊び値の過度な差（前記のとおり）の間の遊び値を維持して、構成要素の熱放散中のＦＣＴ段階（前記のとおり）として、圧縮機の作動空間の、好ましくは前記入口収集チャンバ（１１）に冷却流体注入（３３）を行って、
・分流された冷却流体流として、
・別の冷却水流として、
・遅延蒸発により、
効率を向上させ、制御装置（２５）によりすべてを調節および制御することを特徴とするスピンドル圧縮機。
【請求項１０】
前記請求項のいずれか１項に記載のスピンドル圧縮機において、
前記各スピンドルロータ（２、３）はアルミニウム合金からなり、支持点（７）にてスチールシャフトに押しつけられて協働回転し、これにより前記ガス搬送雄ねじ（３１）だけが形成され、前記スピンドルロータ（２、３）はすでに完成した状態の内部構造を有することを特徴とするスピンドル圧縮機。
【請求項１１】
前記請求項のいずれか１項に記載のスピンドル圧縮機において、
前記内部容積比は補助的な部分出口開口部（１５）によって現在の動作条件に適合されることを特徴とするスピンドル圧縮機。
【請求項１２】
前記請求項のいずれか１項に記載のスピンドル圧縮機において、
蒸気出口（１４）が前記入口に直接設けられていることを特徴とするスピンドル圧縮機。
【請求項１３】
前記請求項のいずれか１項に記載のスピンドル圧縮機において、
円筒状平坦部（２７）は前記２歯付きスピンドルロータの前記入口に設けられ、とくに、該２歯付きスピンドルロータ（２）の場合、前記ガス搬送雄ねじ（３１）が前記入口領域に前記円筒状平坦部（２７）を有することを特徴とするスピンドル圧縮機。
【請求項１４】
前記請求項のいずれか１項に記載のスピンドル圧縮機において、
前記２歯付きスピンドルロータ（２）は中間支持部を備え、これにより、とくに曲げ剛性とともに始動時（または制動時）の低い慣性モーメントに対しても、重量低下が好ましくは例えば真空に適したＣＦＲＰ材の形態の繊維複合材料から達成されることを特徴とするスピンドル圧縮機。
【請求項１５】
前記請求項のいずれか１項に記載のスピンドル圧縮機において、
少なくとも１つの冷却流体の供給部（９．２および９．３）が設けられ、各スピンドルロータは円筒形蒸発器冷却孔（６）を有し、該冷却孔は前記冷却流体供給部（９．２および９．３）に接続されていることを特徴とするスピンドル圧縮機。
【請求項１６】
前記請求項のいずれか１項に記載のスピンドル圧縮機において、
各駆動装置は中空シャフトを有し、駆動装置の円筒形蒸発器冷却孔（６）に対する冷却流体供給部（９．２および９．３）が前記中空シャフトを介して設けられ、前記軸受（１０）は、好ましくは耐久性の高い軸受、とくに、グリース潤滑されたハイブリッドベアリング、オールセラミックベアリングまたは磁気軸受としても形成されていることを特徴とするスピンドル圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【詳細な説明】
【０００１】
循環プロセスは好ましくは、カルノーの定理に基づいて、熱出力および熱吸収と、気相の循環媒体の駆動装置としての圧縮機で特徴付けられる。循環プロセスはかなり頻繁に用いられ、日常生活において不可欠になってきている。このプロセスには、時計回りおよび反時計回りのカルノープロセスが含まれ、所望の／目標とする熱吸収によって、（冷却および空調分野において）冷却動作が行われ、または所望の／目標とする熱出力によって、熱吸収および熱出力を行う熱交換器を利用して加熱動作（キーワード「ヒートポンプ」）が行われる。循環媒体の移送には一般に、気相の循環媒体に対し、圧縮機の形態の駆動装置が必要である。第一に、循環媒体およびその固有の特性が重要となる。様々な人工循環媒体（一般的にＨＦＣおよびＨＦＯなど、化学的に生成される）および天然循環媒体（アンモニア、プロパン、プロピレン、イソブタン、エタンなど）がある。
【０００２】
しかし、水は一般的に可用性が高いことと以下の点とから、疑うべくもなく循環媒体として理想的である。すなわち、水は完全に無毒であり、蒸気の形態で低圧で安全に使用でき、最も厳しいガイドラインおよび安全規則にも適応し、資源に優しく、環境にも優しく、維持管理の手間がかからず、効率的で、実用上何らリスク発生の可能性がない（不燃性、非爆発性、非危険性）。
【０００３】
圧縮機には、数ｍｂａｒの作動圧力範囲では膨大な流量が求められるのに加え、非常に高い圧力状態も必要となるため、課題がある。そのため、とくにこの圧力範囲における蒸気の等エントリピー圧縮指数が約１．３２７と非常に高いため、とくに高温が原因となる途方もなく困難な圧縮状態が生ずる。これに対して、最近の冷媒は１．１をわずかに超える範囲であり、これに応じて圧縮機の温度の上昇度も穏やかである。
【０００４】
蒸気圧縮動作は、今日では、ターボ圧縮機を使用して行われるが、高圧状態に対応するには、圧縮は中間冷却と同時にいくつかの段階に分けて行わなければならない。ターボ機としての基本特性における弱点は、ほどほどに満足できる温度および圧力状態しかもたらさないことである。蒸気は、計り知れない強みを持つことから、より効率的な圧縮機の方式があるのであれば、循環媒体として著しく進歩するであろう。
【０００５】
本発明は、一般的に低真空と呼ばれる公知の動作領域および圧力範囲において容積型機械によって蒸気の圧縮を（好ましく）行うことを目的とするものであり、容積型機械は、所望の圧力差および大きなｐ／ｐ圧力状態に、容積型機械の典型的に急峻な特性曲線（すなわち、対応する各作動点での体積流量を超える圧力値）によって対処するものであり、本機械は完全に乾式運転（作動流体を有さない）する必要があり、現在のターボ圧縮機と比較して、適用分野全体において、システム全体の総合効率がより良好であるべきである。これにより、冷却およびヒートポンプ、ならびに他のカルノー循環プロセスにおけるユーザの要求が、とりわけ広い圧力範囲に関し、良好に満たされるようにする。
【０００６】
冷却技術（すなわち工業用冷却、商業用冷却および建物の空調）における冷却サイクル出力として、またはヒートポンプサイクル出力として、１ｋＷ未満から１００ｋＷを優に超える出力領域において、大気圧未満の圧力（好ましくは６ｍｂａｒ〜３００ｍｂａｒ、すなわち標準的な低真空領域）［必要な圧縮力は「ＣＯＰ」値（一例）に応じて低下する］で蒸気を圧縮するというこのような目的は、ガス入口チャンバ（１１）およびガス出口チャンバ（１２）を用いるスピンドル圧縮機原理による２軸容積式機械の形態で達成され、ガス入口（１１）側のスピンドルロール間の中心距離は、ガス出口（１２）側の距離より大きく、交差角αは好ましくは３〜２５度となるため、以下の特徴が得られる。
【０００７】
本発明による特徴は次の通りである。
【０００８】
１）電子的同期。各スピンドルロータ（２および３）は、ロータ自体の駆動モータ（１８および１９）によって駆動されるため、各駆動モータはモータ自体のＦＵ（２２および２３）を有し、各駆動モータは回転角度位置を検出するモータ自体の測定システム（２０および２１）およびＦＵ制御装置（２４）を有し、ＦＵ制御装置は、装置自体の周波数変換器（２２および２３）を介して駆動モータ（１８および１９）が対応する速度で駆動されるため、当該対のスピンドルロータ（すなわち２および３）は、互いに接することなく動作できる。
【０００９】
各ロータの円筒形蒸発器冷却孔（６）への冷却流体の供給（９．２および９．３）は、関連する駆動装置の中空シャフトを介して付加的に行われ、軸受（１０）は、好ましくは耐用期間の向上のために、グリース潤滑されたハイブリッドベアリングあるいはオールセラミックベアリングとして（またはさらには磁気軸受として）作成される。
【００１０】
２）自動冷却自己平衡を行う「回転シリンダ蒸発器」の機能を果たす円筒形蒸発器冷却孔（６）。水を蒸発させるため、圧力ｐ０＊および温度ｔ０＊［これらの値は、圧力損失、不可避的熱伝導による温度上昇など、特定の技術的偏差を含む］の下でのスピンドルロータ冷却液は、図２の回路から逸れて円筒形蒸発器冷却孔にて回転遠心力により、運転中、現在の作動点において現在最も緊急に必要な場所に必然的に移動する。円筒形蒸発器冷却孔は（好ましくは）、以下の説明に基づき、以下の特徴を有する。
【００１１】
本発明によるスピンドルロータの内部冷却の設計である「回転シリンダ蒸発器」は、遠心力を受けて望み得る最良の熱伝導が一貫して達成されるため、本発明が取り組む問題に対し考え得る最も好ましい熱伝導特性を有するが、これは、回転する円筒形蒸発器冷却孔内の重い液体部分によって、軽い気体成分が熱伝導面から定常的に移動して、再び瞬時に蒸発することで、熱伝導を行う次の液体部分がロータ材料に到達して所望の熱伝導が行われ、また追加的には、同時に、円筒半径値が同じであることにより、蒸発を最大にするために、熱放散が最も必要な場所に、蒸発させる液体部分が遠心分離によって常に移動して、なおもロータ長手軸方向に達するためであり、これは、ロータ長手軸方向において、各動作点に異なる出力分布が生じ、その結果、冷却流体供給が少ない（図９の値を参照）既知の高い蒸発エンタルピー差で、圧縮時に、最も効率的に可能な熱放散を実現でき、これにより、図８によると、圧縮機の線［１］から［２］は有利に急峻となり、圧縮機にとって等エントロピープロファイルよりも明らかに良好である。
【００１２】
以下の特徴は、円筒形蒸発器冷却孔に当てはまる。
【００１３】
a）スピンドルロータの容積式プロファイル長さＬＲを含む長さＬＣに沿った半径ＲＣの円筒形蒸発器冷却孔（６）。この円筒形蒸発器冷却孔は、好ましくは入口領域内の位置Ｅと位置Ｓの間から始まって、好ましくは出口端部を越えてＬに達するため、ＬＲおよびＬＣの値は同じ（ほぼ等しい）である。円筒形蒸発器冷却孔（６）は、好ましくは冷却流体案内溝（１６）、冷却流体分配器オーバーフロー溝（１７）および支持点（７）によって、「内部構造」として設けられる。
【００１４】
b）円筒形蒸発器冷却孔（６）は、可能な限り円筒形と（すなわち、偏差が１％をはるかに下回るように）すべきであり、例えば、ＲＣ値の製造公差は、偏差が出口の方に（すなわち、位置Ｌの範囲内で）、ＲＣ値がより大きくなるように設定することが望ましい。
【００１５】
c）アルミニウム合金製のスピンドルロータは、作成済みの「内部構造」と協働した回転が可能であり、この「内部構造」を形成するために、円筒形蒸発器冷却孔（６）は、好ましくは半径ＲＣを有する冷却流体案内溝（１６）によって構成され、複数の支持点（７）を備え、好ましくは、例えば、構成部材の温度差によって、温かいアルミニウムロータ本体を冷たいスチールシャフトに接合させて、温度均等化により固定連結することで、これらの支持点で支持スチールシャフトに押圧される。その場合にのみ、ガス搬送「雄ねじ」（３１）が形成され、壁厚ｗが最小値になって、圧縮熱が放散すると、短い流路を通して熱伝導が高まる。
【００１６】
冷却流体案内溝（１６）の溝底部は、好ましくは傾斜角ψ（ｚ）を有する溝底面が形成されるように設計され、通常ｚ軸と呼ばれる、傾斜角はロータ長手軸方向のｚ位置に応じて、好ましくは、１７０°≦ψ(z)≦１８０°の範囲内である。これにより、ロータ軸に沿った冷却流体（９）の分布は、冷却流体の量が少なく（供給される冷却流体量が常に限られているため特定の作動点での全エネルギーバランスが最も高い効率をもたらすため）、動作点に適した冷却流体の現在の量に応じて、小さい充填断面によって改善される。冷却流体案内溝は、ここでは、好ましくはピッチが極力大きなねじのような構成であり、例えば、ガス搬送雄ねじ（３１）の場合、冷却流体（９．２および９．３）を各ロータに投入することにより残留不均衡が増幅するのを（すべての液体が現在の回転点から可能な限り大きな距離で回転系に集まることで、残留不均衡が増幅するため）最小限にする動作を行うためであり、例えば、冷却流体案内溝のピッチがゼロであると充填量が非常に少ない。
【００１７】
この残留不均衡増幅の効果は、本発明に従って、ロータごとに供給される冷却流体の量（９．２および９．３）を同時に最小限に抑えるために利用するものであり、振動センサ（例えば軸受モニタに使用される）は、対応するロータシステム内の過度に大量な冷却流体を用いて残留不均衡増幅を示し、ロータ速度が異なる（２ｔロータの回転速度は常に１．５倍である）ことから、どのロータにおいて冷却流体の量が過大であるかを正確に判断できるため、制御装置（２５）は、調整部材（３８）を通して、本例における正しい調整を（冷却流体の最小必要量の意味において）行うことができる。
【００１８】
d）逸脱を補償し、円筒形蒸発器冷却孔（６）におけるロータ長手軸方向に蒸発させる水をできるだけ確実に分配するために、半径ＲＣの冷却流体案内溝（１６）の底部には、付加的に、小型の冷却流体分配器オーバーフロー溝（１７）が設けられ、小型の冷却流体分配器オーバーフロー溝は、ロータ回転軸からＲＣ値より広い間隔を開けて配置されるが、同時に、その中に含まれる水がこれらの冷却流体分配器オーバーフロー溝（１７）の断面の範囲を越えて、半径ＲＣの冷却流体案内溝（１６）の底部を濡らす小さな断面を有する。
【００１９】
当然、本明細書において、円筒形蒸発器冷却孔（６）の実施形態は単に一例であり、支持点（７）および半径ＲＣの冷却流体案内溝（１６）、ならびに冷却流体分配器オーバーフロー溝（１７）を備えている。当然、他の実施形態も考え得る。
【００２０】
e）とくにロータへの冷却流体（９）の添加は、常に最小量に、場合によっては散発的に、かつパルスでさえも制限して、全体効率を最大にするという意味で、臨界的な不均衡を回避し、転向した冷却流体流（９）の量を最小にする。これは、熱吸収の際、蒸発器（３５）内に実際に循環媒体（２８）がないためである。したがって、各スピンドルロータの円筒形蒸発器冷却孔（６）は、特定の動作点における蒸発に現在必要な多量の水だけを（例えば、当該分野では従来技術である、＋１％の公差で）収容する。
【００２１】
f）この冷却流体流量（９）の最小化は、例えば、スピンドルロータ（２および３）ごとに、特定の円筒形蒸発器冷却孔（６）内の充填度を測るために、公知で簡易な振動センタ（例えば、転がり軸受モニタ用）によって測定することで達成できるが、これは、特定の円筒形蒸発器冷却孔（６）内の水の量が増加すると、回転系内の残留不均衡が増幅され、スピンドルロータの速度が異なるため（２歯付きスピンドルロータは、３歯付きスピンドルロータより１．５倍速く回転する）、不均衡励起を２歯付きまたは３歯付きスピンドルロータの回転系に関連付けることができるため、冷却流体量（９．２および９．３）は最小量に基づいて調整されるからである。したがって、現在の動作点における蒸発に現在必要な量だけ水が供給される。
当然、他のアプローチを用いて冷却流体流量（９）を最小にすることも可能である。
【００２２】
３）各スピンドルロータの円筒形蒸発器冷却孔（６）における蒸気出口（１４）は、各円筒形蒸発器冷却孔（６）が半径ＲＣ２またはＲＣ３によって形成され、蒸気出口（１４）は、好ましくは、半径ＲＤ２またはＲＤ３上の段差の後方に、互いに対して平衡に配置された横断穴によって実現され、特定のスピンドルロータにおけるＲＤ２およびＲＤ３は対応する円筒形蒸発器冷却孔（６）の対応するＲＣ２およびＲＣ３よりわずかに小さい（すなわち、数ミリメートル、例えば２〜５ｍｍ）ことを特徴とする。
【００２３】
４）冷却流体注入（３３）。これは、動作空間、すなわち入口収集チャンバ（１１）と出口収集チャンバ（１２）との間の空間における搬送ガス温度に選択的に影響を与える。
【００２４】
５）動作空間構成要素、すなわち上記（２）および（３）に記載のスピンドルロータおよび圧縮機筐体（１）の対の熱放散に関し、この熱放散は、乾式運転機械にとって非常に重要であり、２つの段階に区別される。
【００２５】
A)構成要素の熱放散の基礎段階：
動作空間の構成要素の熱放散は、動作空間の構成要素間の遊びの低減が（通常、圧縮機の故障または「衝突」につながる）、すべての動作点において確実に抑制するように、常に、保護して、保証するための基礎として活用できる。
【００２６】
この必須要件は、例えば、圧縮機筐体（１）の熱放散を減少させることによって、すなわち、最小の冷却流体流量（９．１）で対応する冷却流体流量（９．１）を絞ることによって、少量の冷却流体（９）ですでに達成されているため、動作空間の構成要素の熱膨張によって遊び状態が脅かされない。
【００２７】
同時に、構成要素の熱放散を行う当該基礎段階の場合、遊び値（すなわち、動作空間の構成要素間の距離値）をある範囲に確実に収める必要があり、すなわち、動作中の最小遊び値は約０．０３〜０．０９ｍｍであるため（全体寸法に応じて、中心距離が１５０ｍｍを超える大型機械では、値は０．０５ｍｍを上回る）、動作中の構成要素の熱放散を行う基礎段階は、上述の遊びの低減を確実に抑制する（絶対的な必須要件として、上記最小遊び値は約２０％〜５０％の安全マージンを受ける）だけでなく、他の動作点の遊び値も、各構成要素の異なる熱膨張挙動に起因して、より低い遊び値と比較して、２倍から最大で３倍大きく、このことは動作中の構成要素の熱放散を行う基礎段階によって保証されるため、これにより、制御装置（２５）を介し、乾式運転機械で初めて達成できる（以前は湿式ロータでしか実現できなかった）。
【００２８】
B)構成要素の熱放散を伴うＦＣＴ段階：
（ＦＣＴ（Final  Compression  Temperature）は最終圧縮温度、すなわち、圧縮の終わりに搬送される媒体の温度、通常は最高ガス温度を表し、ＦＣＴは通常、出口チャンバ（１２）内で測定される。）容積の圧縮時に必要な出力（および、まさに「容積式機械」の形態で供される本圧縮機で生じる事）は、全体的に減少するので、圧縮工程中の当該容積における温度上昇を最小限に抑えることができれば、圧縮の効率（有効性）を向上できる。圧縮時に必要な熱放散は、この容積内のガスと動作空間の構成要素の周囲の熱放散面との温度差にも依存することが知られているが、その他にも、熱伝導係数（蒸気の場合、非常に高い値であることが知られている）および熱伝導（アルミニウム合金をスピンドルロータの材料として使用することが好ましい理由）にも依存することが知られている。したがって、動作空間の構成要素の表面を冷却流によってより低温に保つことができると、圧縮中の熱放散がより良好になり、搬送されて圧縮された作動チャンバ容積内の搬送ガスの温度上昇がより少なくなるため、圧縮機動作線が、図８に例示する点［１］と点［２］との間の線のように、ますます急峻になる。
【００２９】
これにより、通常、圧縮用の電力の需要が減少し、その結果、効率が向上する（より高くなる）。
【００３０】
６）本発明による圧縮機設計の用途特有の要件によって決まる、対応するパラメータ設計（すなわち、交差角、ロータ長さ、入口および出口中心距離、端面断面当たりの頭部および根元半径値、段の勾配および段数、ならびに「内部構造」およびスピンドルロータ対断面の設計）に応じた動作空間の構成要素の熱放散用の冷却流体流（９）は、以下の２つのアプローチによって説明することができる。
【００３１】
・分流された冷却流体部分流（図２に冷却流体流（９）として例示）：図２に例示するように、冷却流体流（９）は、部分流として実際の回路から分流され、圧縮中に円筒形蒸発器冷却孔（６）によって最大の熱放散を可能にすることから、好ましい解決策と考えられる。唯一の不利点は、この分流された冷却流流体（９）は、主流から離され、冷却技術の分野においてコアタスク、すなわち蒸発器（３５）における熱吸収が行われる際に失われることである。ヒートポンプでは、凝縮器（３６）内の熱出力がコアタスクを意味する場合、分流された冷却流体の部分流は循環媒体（３４）から失われない。
【００３２】
したがって、以下の原理が適用される：
本願特有の方法において、構成要素の熱放散中に上述のＦＣＴ段階で圧縮温度を低下させることで得られる利点が、蒸発器（３５）を通る冷却流体（２８）の量が減少することで生じる不利点よりも大きい場合、分流された冷却流体流（９）は、図２に例示するように、円筒形蒸発器冷却孔（６）によって実現されるべきであり、分流された冷却流体流（９）の量は、各状況において、制御装置（２５）によって調整されるという意味で、目標とされ制御された方法で、特定の要件プロファイルに適合すべきであり、そのような量のみが、冷却流体流（９）として分流されることで、熱放散による圧縮機効率の向上により、分流された冷却流体流（９）による関連する補助的な労力を伴う前述の不利点よりも、全体的なエネルギー考慮に関してより多くの利点がもたらされる。このようなアプローチが、いくつかの用途に関し、それ以上実現不可能である場合、以下に述べる「別の冷却水流」が適用される。
【００３３】
・別の冷却水流：（図６ｄに例示）特定用途用の構成要素の熱放散中に、前述のＦＣＴ段階における圧縮温度を低下させることで得られる利点が、蒸発器（３５）を通る冷却流体量（２８）の減少によってもたらされる不利点よりも小さい場合、国際出願番号第ＰＣＴ／ＥＰ２０１６／０７７０６３号に記載の内部ロータ冷却を有する、図６に示すような別の冷却水流を実現すべきであり、それにより、確実に、動作空間の構成要素間の遊びの減少が、無条件に、循環媒体と関係なく抑制される。
【００３４】
遊び低減を抑制するこの別の冷却水流により、圧縮温度がある程度偶発的に低下するという利点は、確かに含まれる。当然、利用可能な冷却水温度は重要なため、一般的に有効なガイドラインを提供するのは不可能であり、よって、特定用途ごとに、別々に決定しなければならない。したがって（簡潔に述べると）、利用可能な冷却水温度は、高温環境（赤道付近の国々）とある任意の時期における寒冷地（冬のシベリア）とでは異なる。
【００３５】
・蒸発遅延：
本発明によれば、加速値が大きいために冷却流体（９．２または９．３）の蒸発が冷却流体案内溝（１６）内で発生しない場合、さらに以下を提示する。すなわち、冷却液体（圧縮熱の吸収によってその間にも加熱される）がピトー管によって引き出され（例えば、ドイツ特許第１０２０１３００９０４０．７号または第１０２０１５１０８７９０．１号に記載の通り）、高運動エネルギーにより、ＰＣより高い圧力を有するため、圧縮工程後のある時点において、例えば、出口収集チャンバ（１２）内で回路に戻され、そこで当該液体が蒸発することにより動作に合わせて再度熱を吸収することができるため、冷却流体の量を調整して、全体効率を高めることができる。
【００３６】
いずれにしても、制御装置（２５）の特定の動作／作用点に対し、（効率および不均衡の最小化に関し）正しい冷却流体量に調整され、対応するデータが（例えば適切なプロセスシミュレーションに従って）当該制御装置に記憶される。「試行錯誤」は自己学習プロセスとしても活用され、システム自体が変化を試み、反応（すなわち、エネルギー需要および正味出力）を利用して、それ自体が、現在の動作点に対し、最高の効率で達成されるような設定を決定する。本アプローチは、「アクション」アプローチとも呼ばれる。
【００３７】
したがって、これらのうちどのアプローチが用途特有のタスクを最も良好に解消するかは、個別に決定しなければならない。
【００３８】
７）本発明によれば、補助的な部分出口開口部（１５）によって、内部容積比を現在の動作点に適合させることができ、部分出口開口部は、好ましくは、ばね負荷方式で開き、部分ガス流がこの作動チャンバにて出口に近づくと、部分ガス流が特定の作動チャンバから出口収集チャンバ（１２）に逃げるようにすることで、圧力は出口収集チャンバ（１２）内の圧力より高くなり、その結果、作動チャンバにおける有害な過剰圧縮（効率に悪影響を及ぼす）が防止される。
【００３９】
内部容積比（すなわち、入口と出口の間の作動チャンバ容積の商）は、「ｉＶ値」として、最も効率的な（すなわち省エネルギーの）圧縮を行う、現在の動作点に可能な限り最良の方法で適合させて、有害な過剰または過小圧縮を防止しなければならない。稼働中、補助的な部分出口開口部（１５）を用いることで、本発明に従ってｉＶ値を適合させることができるが、最初にスピンドルロータ対設計によって割り出す必要がある。ｉＶ値は、基本的に、以下の３つの変数の影響を受ける。
【００４０】
・回転の回転軸間の中心距離（回転の回転軸間の交差角αに起因する変数であり、ガス出口（１２）よりもガス入口（１１）における距離のほうが大きい）。
【００４１】
・ロータ長手方向の各点ｚにおける以下の式を用い、μ（ｚ）値としての端部における中心距離に対するロータヘッド半径の比。さらに、根元角γＦ２は、公証ポンプ能力が最大になるように意図的に選択される。その厳密な方法について以下に詳細に述べる。
【００４２】
・ロータの長手軸方向の勾配（同時に段数、すなわち入口と出口の間の閉じた作動チャンバの数も決定）。ロータの長さは、臨界曲げ速度まで可能な限り長くなることが知られている。上述のロータ対パラメータを決める場合、「内部容積比」を「ｉＶ値」（すなわち、［大きい］入口および［小さい］出口作動チャンバの容積の商）として、搬送媒体の等エントリピー圧縮指数、とくに作動チャンバ容積の変化中の熱放散（すなわち、圧縮）に関する圧縮プロセス、および所望の圧縮比（すなわち、出口圧力と入口圧力との商）に従って、構成すべきである。
【００４３】
例えば、この関係は、図７に記載の値を参照して示される。
【００４４】
搬送ガス（蒸気）は、例えば、７．０ｍｂａｒ〜９５．９ｍｂａｒまで圧縮されることにより、以下の圧縮比が得られる。
９５．５÷７．０＝１３．７
【００４５】
等温圧縮の（すなわち、圧縮中に温度変化がない）場合にだけ、内部容積比１３．７がここでも実現される。
【００４６】
本発明によれば、「ポリトロープ」圧縮中の作動チャンバ内の温度の上昇により、当該約１．３２７の範囲の上記に対する現在の等エントリピー圧縮指数から始まって、ｉＶ値約１０が、円筒形蒸発器冷却孔（６）により圧縮時の集中的な熱放散によって得られるため、過剰および過小圧縮のいずれも防止される。
【００４７】
当該ｉＶ値は、関連するスピンドルロータ対の断面積とロータの長手軸方向の延び（一般に、プロファイル勾配によって確認される）との積よって得られる作動チャンバ容積の変化として、本発明に従って、以下の式により技術的に実現される。
【００４８】
a）各端面断面（図３に平面断面図として概略的に例示）のスピンドルロータ対の断面積をロータ長手軸方向に変化させることで、入口側ロータ対の断面が出口側ロータ対の断面より大きくなる。このようなスピンドルロータ対における断面変化は、以下のようにして達成される：
・２つのロータ軸の交差角αによって中心距離を変更する、
・各ｚ位置における上述のμ（ｚ）値によるプロファイル歯の高さを変更する。
【００４９】
中心距離およびμ（ｚ）値の変化に起因するロータ対における断面積のこのような変化によって、「ｉｖ．ａμ値」が得られ（図９参照）、その場合、作動チャンバの広がりを考慮する必要がある。本例では、各主軸回転子がそれぞれにＲＣ値を有する円筒形蒸発器冷却孔（６）を、図９に例示するように、異なった臨界曲げ速度を同時に考慮しつつ、確実に支持根元部本体（３２）に最小壁厚ｗに平行に設けなければならない。
【００５０】
b）ロータ長手軸方向におけるプロファイル勾配（一般にｍと称される）の変化：
【００５１】
プロファイル勾配を変化させることにより、「ｉＶ．ｍ値」が与えられ（例として図９を参照）、この値は通常「ｉＶ．ａμ値」よりも有意に大きい（３倍を上回る）。ロータ長さＬＲにわたる段数（すなわち、入口と出口との間の全作動チャンバの数）は、曲げ臨界の観点から依然として許容可能な数であるが、「メッシュ限界」（歯間隙幅に対してさらにどの程度の歯間隙深さにできるか）の観察も考慮に入れる必要がある。
【００５２】
当然、これら２つの変化がロータ長手軸方向に同時に相乗的に作用することで、図９に例示するように、所望の全体的なｉＶ値、本例では＝１０に達する。
【００５３】
総ｉＶ値が高いほど、圧縮中の熱放散が激しくなり、圧縮温度の低下は、一般に、圧縮機の効率の改善（すなわち、有効性の向上）につながることが知られている。
【００５４】
ここで、作動点がこれら上記の圧力値から逸れると、補助的な部分出口開口部（１５）が現在の作動点に理想的に適合するため、効率的な圧縮プロセスが常に保証される。
【００５５】
８）各スピンドルロータ（すなわち、スチールシャフト上に載置されたアルミニウム製部品）は、３つの領域からなる。
【００５６】
a）ガス搬送雄ねじ（３１）
ガス搬送雄ねじ（３１）は、好ましくは、根元本体の壁厚ｗの大きさを最小限にするために、結合回転を行ってスチールシャフトに接続したうえで形成される。
【００５７】
b）根元本体の壁厚ｗ（３２）は、熱放散に対する抵抗を最小にし、それに応じて熱放散を最大にする。
【００５８】
c）「内部構造」は、支持点（７）を有する円筒形蒸発器冷却孔（６）、出口側で（例えばОリングによって密閉される側方支持体、および円筒形蒸発器冷却孔（６）内で作動空間構成要素ごとの冷却流体流（９）から蒸発した冷却流体の入口側蒸気出口（１４）からなる。
【００５９】
９）一例として、ロータ長手軸方向における４つの位置について言及して、本発明によるスピンドルロータ設計について述べる（当然、位置の数は上記以上でも以下でもよく、数に関係なく本発明によるスピンドルロータ設計について十分に説明が可能であり、図１および図４、ならびに図５では、ガス入口（１１）からガス出口（１２）までの以下の位置については、次の事項が当てはまる）。
【００６０】
この場合、以下の規定がロータ長手軸方向の各位置（通常、ｚと称する）に対して適用される。各スピンドルロータのガス搬送雄ねじ（３１）の各ｚ位置のプロファイル設計におけるスピンドルロータ当たりの「μ（ｚ）値」は、次の通りである。
【００６１】
ＲＫ２（ｚ）＝μ２（ｚ）・ａ（ｚ）、または
ＲＫ３（ｚ）＝μ３（ｚ）・ａ（ｚ）
【００６２】
また、μ２＞０．６の時、根元角γＦ２は、９０度より大きくすることで意図的に選択され、ヘッドシリンダ幅ｂｋ２（ｚ）は、選択された限界値、例えば５ｍｍを下回ることはない。
【００６３】
a)位置Ｅ：
本発明によると、半径ＲＫＥ２において、２歯付きスピンドルロータ（２）の入口側に円筒状平坦部（２７）を備えた、ロータ対の端部の入口側のスピンドルロータの回転軸間の最大距離ａＥ値とすることにより、最大／最高ロータヘッド速度をより広いスピンドルロータ領域に広がり、好ましくは、図２に「Ｒ．ｔａｎ」として例示される半径状の移行部によって均一な移行が可能になる。
【００６４】
b)位置Ｓ：（複数のｚ値に及ぶ範囲として示すことも可能）
最大のμ値を用いて、好ましくは、入口作動チャンバが上記境界条件（すなわち、円筒形蒸発器冷却孔、支持根元本体（３２）における壁厚、ブローホールの自由度、臨界曲げ速度など）を損なうことなく、可能な限り最大の容積を受けるようにし、図３によるμ値およびロータ長手軸方向における各ｚ位置に対して与えられる式が、図９に例示するように、意図して実現される。
【００６５】
c)位置Ｖ：（複数のｚ値に及ぶ範囲として示すことも可能）
壁厚を歯の高さに応じて断面積の減少に適合させることにより、支持根元本体（３２）において内部圧縮をもたらすと同時に良好な熱伝導特性が得られる。
位置Ｌ：（複数のｚ値に及ぶ範囲として示すことも可能）好ましくは、図１に例示するように、雄ねじの端部を越えて出口チャンバ内に突出するように適切に設計された円筒形端部である。これらの位置の好適な特定の値を、概観表として図９に例示する。他の位置および他の値のどちらも実現可能であるため、本表で強調されている事項は例示的なものにすぎない。図９で言及するパラメータは、本発明の「精神」を例示する有意な実施形態を示しているにすぎない。本例では、各位置は、単一のｚ位置としてだけでなく、ロータ長手軸方向における複数のｚ値に及ぶ範囲としても、確実に実現できる。
【００６６】
１０）図５によると、２つのスピンドルロータ回転軸間の交差角αが、ロータ長手軸方向の特定のμ（ｚ）値と組み合わせて与えられることで、各ロータは、支持根元本体（３２）上の最小限の（すなわち歯の高さに適合する当該材料強度に関する）壁厚ｗ（例えばＥ、Ｓ、ＶおよびＬの上記位置に関する説明による）を有する円筒形蒸発器冷却孔（６）を有する一方で、ガス搬送雄ねじ（３１）の（好ましくは）ブローホールフリーロータプロファイル設計、ならびに上述の実施形態による臨界曲げ速度および内部容積比の条件に関する以下の点に基づく「特定のスピンドルロータに適切な曲げ臨界速度」（＊）を考慮する。
【００６７】
＊「特定のスピンドルロータに適する」とは、２つのスピンドルロータ間の速度差に従って、１．５倍速く回転する２歯付きスピンドルロータはより高い曲げ剛性および比較的低い回転質量の両方を備えることから、臨界曲げ速度が両スピンドルロータによって等しく実現されることを意味する。
【００６８】
１１）２つのスピンドルロータの臨界曲げ速度ωｃｒｉｔｉｃａｌは、ロータ自体のパラメータ設計によって（すなわち直径＝剛性の観点から）、
【００６９】
【数１】
2020505544.tif 000003
ただし、
【００７０】
【数２】
2020505544.tif 000004
【００７１】
としての臨界曲げ速度が一般に質量に対する剛性の平方根（軸受を含む）となるようにする。
【００７２】
高い速度を得るために、本発明による各ロータシステムは、図６ｂに例示するように、回転ユニット（４０）として具体化されるが、これは、完全な回転ユニット（４０）に均衡がもたらされることで、平衡品質が改善されるため、非常に重要なことである。
【００７３】
その理由として、後に組み立てられる、１つのユニットとしてそれ以上個々に平衡を保たせることが不可能（これは、従来技術の２軸容積式機械においては実質的に常に当てはまる）な回転ユニットを形成する十分に均衡のとれた個々の部品でさえも、総体的には、図６ｂに例示するように、個々に平衡が保たれ、それ以降変更が加えられることのない回転ユニットよりも、平衡品質が悪いことがよく知られている。
【００７４】
１２）組立て中に、最初にスピンドルロータヘッドが筐体孔に接するまで、各スピンドルロータを個々に圧縮機筐体（１）内に挿入し、その後各ロータを引き出して、分離板（２６）を介して各ロータを固定することで、分離板（２６）によるスピンドルロータと圧縮機筐体の間の遊び調整を行い、これにより、図６ｃにΔ２．１として例示するように、消耗のロータヘッドおよび筐体が得られる。
【００７５】
１３）軸受については、以下の規則を遵守しなければならない：
軸受は、接触する単一要素であるため、摩耗を避けられないことから、特別に注意を払って設計する必要がある。よって、軸受については、以下の規則に従わなければならない。
【００７６】
蒸気の場合、軸受力は（軸および半径の両方向において）非常に弱く、主な荷重は高い速度によってもたらされ、これが軸受技術において、ｎｄｍ係数が速度特性として使用されることが知られている理由であり、すなわち、平均軸受径（ｍｍ）に速度（ｒｐｍ＝１／分）を乗じた積であり、その場合、キーワード「スピンドル軸受」の下での工作機械構造は明確な設計勧告を提供するものである。この速度特性が１００万ｍｍ／分を超える場合、耐速度性および潤滑性にとくに重点を置かなければならない。ロータ速度は、作動領域内の搬送媒体の超音速未満の最大許容ロータヘッド速度に因るものである。圧力範囲の蒸気の限界値は約４００ｍ／秒に指定されているため、図９によると、十分な安全マージンを有する値が、一例として、３５０ｍ／秒を含む表において選択されている。本発明によれば、２歯付きスピンドルロータ（２）は、入口領域においても円筒状に平坦化されているため、直径値が小さいことから、出口方向において、ロータヘッドの速度が急速に低下し、当該領域においては速度限界に急激に達することはない（図９の表の値を参照）。
【００７７】
本発明では、軸受は、例えば／好ましくは両側が正しく適合された永久潤滑剤によって封止され、作動空間軸シールによって搬送媒体から適切に離間されたハイブリッドスピンドル軸受（例えばＸＣＢ７０タイプ）として構成され、作動空間軸シールは、分離および防御手段（スピンドルシールの工作機械構造のｉｍａカタログを参照）の他に、保護ならびに軸受を通る任意のガス流の緊急排除を行う中間収集／緩衝チャンバ（１３）を有するものであり、安全なバイパス、すなわち、流動抵抗が最も少ないガス透過性バイパス（流路、穴など）を必ず要する。
【００７８】
当然、上記ハイブリッドスピンドル軸受の代わりに、完全セラミック軸受も適用でき、その他に、必要に応じて磁気軸受、さらには水軸受も適用可能である。
【００７９】
１４）作動空間の構成要素の蒸発器冷却は、図２に例示するように、図８によるｔ０＊においてｐ０＊を有する水平な線として表すことができる。区別のために記号＊を用いるが、これは、特定用途の工程シミュレーションに従って有利であれば、当該圧力を蒸発器（３５）内のｔ０で圧力ｐ０に限定的かつ明確に異ならせることができるためである。また、別の冷却サイクルによって、作動空間の構成要素の蒸発器冷却を行うことも可能である。
【００８０】
１５）２歯付きスピンドルロータ（２）と３歯付きスピンドルロータ（３）を「Ｔｒｉｂｉｖａｒｉ」としての対をなすロータの代わりに、ドイツ国特許第１０２０１６００４０４８．３号による「ＳｙｎｃｈｒｏＶａｒｉ」のようなロータ対ならびに標準的な２：２サイクロイドロロータ対（ただしブローホール付き）など、他のロータ対も考え得る（ただしおそらく効率は低い）。
【００８１】
１６）制御装置（２５）は、特定用途向けの要件を満たすものであり、制御装置（２５）が、システム全体の管理、インテリジェントな調整、制御、モニタを行う。すべての関連データは、制御装置（２５）に記憶および収集されて、評価される。
【００８２】
１７）本発明による容積型機械（以下、簡潔に「Ｔｒｉｂｉｖａｒｉ」と称する）はインテリジェントシステムとして設計され、当該システムは、以下に述べる特徴および特性によって説明され、ここで、略語「ＥＳ」は、本発明による「電子モータ対スピンドルロータ同期」を表す。このような新しいインテリジェンスは、次の特定のツールにより示すことができる。
・（自己）診断ツール
・調節ツール
【００８３】
以下のより詳細な説明は、本発明の理解を容易にすることを目的とするが、異なる観点による考察に基づき、多少異なる用語（観点が異なるため、確実に理解が高まる）を使用するため、いきおい、繰返し表現および「装飾」が起こり得る。
【００８４】
圧縮機は、原則として、以下の２つの制限を受けて作動する。
【００８５】
・ソフトリミットとして、効率的な圧縮（内部漏れの最小化、適切なπｉ値、有効熱放散など）
【００８６】
・ハードリミットとして、間隙の低減（衝突）を回避。
【００８７】
☆上記限界に関する課題（とくにドライランナに適用）：
A）個々の機械のそれぞれの違い（製造公差、組立差等）
B）ランタイム中の変化（堆積物形成、汚れ、摩耗等）
C）特定の動作点（とくに圧力範囲、体積流量等）に対する依存度
D）変化する周囲状況（より熱い、より冷たい、より汚い等）による変化。
【００８８】
☆概要：
各圧縮機の特定状況における個々の制限がより正確に理解され、その使用期間中に有用（！）であるほど、当該システムはより良好なものとなる。
【００８９】
Ｔｒｉｂｉｖａｒｉが現在の圧縮機より優れている点：
【００９０】
現在の圧縮機（とくにドライランニングマシンとして）は、最悪のシナリオに耐えるように設計されている。すなわち、他の作動点では、漏れが多いという点で低品位である。
【００９１】
Ｔｒｉｂｉｖａｒｉは、「ＰａｒｔＣｏｏｌ」によって、圧縮機の有効性に関し、常に（！）すべての構成要素の熱的状況を管理することにより、進行中の自己診断およびΔ補償！（Δは一般に偏差および差を表す）によって、「すべて」の状態に適応できる。
【００９２】
「ＰａｒｔＣｏｏｌ」＝各構成要素のＣＵによってインテリジェントに案内される冷却水の流れ＋内部圧縮比の整合化の和。
【００９３】
すべての構成要素の熱的状態は、最終的に、いつでも個別に（！）確認され、ＣＵのアルゴリズムを使用して、関連する冷却流体の流れを選択的に設定することで調整することが可能である。
【００９４】
☆Ｔｒｉｂｉｖａｒｉによる個々の＊インテリジェンスの提供方法：
＊「個々の」とは、任意の時点におけるあらゆる状況および環境における機械ごと、を意味する。
【００９５】
＞ｋ０速度＊＊を確認し、記録されている値と持続的に比較
＞Σ圧力差の低下による流量抵抗を時間の関数として測定
＞逆冷却を行って、温度差として、ΔＴに対する衝突安全性を確認
＞測定値をその後の外挿値と比較
＞．．．その他。
【００９６】
ＣＵを使用して、比較によって学習する、対象となる偏差および差の補償を伴うアルゴリズムにより、特定のＰａｒｔＣｏｏｌを調節する。
【００９７】
☆Ｔｒｉｂｉｖａｒｉは、常に、自身の負荷をどの程度まで駆動できるかをその都度確認し、
a）これを衝突を安全に回避するまで行い（間隙低減）、かつ
b）正確に当該状況に対し、圧縮効率をインテリジェントに最大化し、
c）独自にそれ自身の比較（！）を行って、次のことを個別に知ることを含み、
すなわち、何が良かったか？  何が悪かったか？  →  これは関連する最適化につながり、
d）さらに、対応する通知が「上向き」（外側）である予想として、外挿を行う。
すなわち、Ｔｒｉｂｉｖａｒｉは、実際に単独で自身の調整を行って、自身を補助する。
【００９８】
新しいＴｒｉｂｉｖａｒｉのＣＵの「インテリジェンス」とは何か？［ＣＵ＝制御装置］
現在唯一の「半組立品」（前もって機能しているねじ）制御装置とは異なり、Ｔｒｉｂｉｖａｒｉのインテリジェンスは、当該新しい圧縮機技術の概念的部分であり、これは、全体の動作が、個別の自己診断（！）および様々な条件（より低温／より高温の環境、冷却が不良）に基づくプロセスへの目下の適応を伴う予想による一定の変化を含む、すべての条件下での、制御装置によって個別に（すなわち、とくに、Ｔｒｉｂｉｖａｒｉ自身の許容差および特定の使用条件／偏差を有する各Ｔｒｉｂｉｖａｒｉに対して）調整されるからである。これが新しいＴｒｉｂｉｖａｒｉインテリジェンスである。
【００９９】
現在の圧縮機は、現在のプロセスおよびそれに対する変更、ならびに変化する環境条件（例えば、より高温）に十分に適応できない。
【０１００】
A)「オイル注入ねじ」＝注入されるオイルの量（内部漏れ、熱放散および潤滑のために不可欠）をオイルの量、オイルの温度に関して任意に調整することができない。
【０１０１】
B)「乾式圧縮機」＝圧縮機は作動空間の構成要素の温度状態のすべて（！）を管理する訳ではないため、衝突回避（間隙減少）の１つの良好な作動点（最小間隙）のみを有し、それ以外は、最大速度で「不適切に」動作する。
【０１０２】
C)さらに、これらの機械はいずれも、それらの内部圧縮比（すなわち過圧縮と過小圧縮との比）を現在の動作点（ハウジングスライド用の冷媒圧縮機の作用を参照）に適合させることができない。
【０１０３】
Ｔｒｉｂｉｖａｒｉは、３つの特徴を同時に満たすという点で、基本的に優れている。すなわち、
Ｔｒｉｂｉｖａｒｉ＝ｄｒｙ＋η＋μＣ
重要なことは、これらの特徴事項の加算であることである。
【０１０４】
これは、Ｔｒｉｂｉｖａｒｉが以下のように、すべての作動空間の構成要素の温度状態を管理するからである。
【０１０５】
◆常時＝ＣＵは、圧縮機を永続的にモニタして、（上述した）いわゆるＰａｒｔＣｏｏｌによって冷却流体の流れを常に調整、
【０１０６】
◆完全＝プロセスおよび環境条件の両方、ならびにすべての適切な作動空間の構成要素に関係、
【０１０７】
◆柔軟性＝プロセス時および周囲の環境において、様々な変化する条件を許容、
◆包括的＝冷却流体の質量流量および冷却流体の温度により、現在の状況に適し、１つの作動点のみならず、作動領域全体に常に最適、
◆同期＝作動空間の構成要素は、常時、同期して管理（つまり、常に段階的で、逸脱なく管理）、
◆効率＝常に適切な熱放散（そして「より良い」というモットーに依らず、その都度に適切な＝インテリジェント！）、最良のポリトロピック指数ならびに所望の圧力および体積流量の過剰／過小圧縮なし、
◆インテリジェント＝自己診断および予想による、積極的ともいえる自己学習（！）アルゴリズム。
【０１０８】
*具体的には、Ｔｒｉｂｉｖａｒｉによって以下のことが可能である：
a）全作動空間の構成要素の温度状態のモニタおよび管理、
b）上記の結果、実際の間隙差により、内部漏れ（＝エントロピー）にも間隙寸法を用いて対処可能、
c）補助的な部分出口開口部を利用して、内部圧縮比を常に適切に調整、
d）圧縮のポリトロープ指数に対する熱放散の度合いを最適化、
e）有効性を最大化、
f）必要に応じて、特定用途向けの方法で、温度レベルを適応させるか、あるいはモニタ、
g）ロータ速度および冷却流体を調整することで、所望の搬送ガス量および設定動作圧を与える。
【０１０９】
とくに、「Ｔｒｉｂｉｖａｒｉ＿ＣＵ−インテリジェンス」の一部を形成しているものは以下の通りである。
【０１１０】
（ねじの場合、現在唯一の「半組立品」ＦＵインテリジェンスよりも優れている）
【０１１１】
１）遊び値Δ＝作動空間の構成要素間の空隙距離
Δ２．１＝筐体から２−ｔロータ間
Δ３．１＝筐体から３−ｔロータ間
Δ３．２＝相互のロータ間
Δは、ロータ長手軸方向に実現可能な関数ｆ（ｚ）として示す。
Δｘｙは、すべての空隙距離に対する積分を表す。
【０１１２】
目的：
・空隙減少（＝衝突）を確実に回避
・漏れ空隙の大きさに関する知識（作動点あたりの最高効率に対し）
・．．．        現在不可能。
【０１１３】
1.1）各エアエンド組立体の実際の個々の空隙値（とくに製作公差および組立差分に関する）を、各（！）ロータに対して正確に設定された固定軸受の分離板を通して、以下に従って検出する。
a）Δ２／３．１に関し、接触＋離脱により
（．．．ロータごとに組立必須、動作中ではなくｌ全体に必要．．．）
b）Δ２／３．１に関し、逆冷却により
（．．．ＰａｒｔＣｏｏｌ部分のｋ０速度測定後の動作中にも）
c）すべてのΔｘｙに関し、ｋ０測定により
（．．．ＰａｒｔＣｏｏｌを適用して、動作中＋逆冷却時にも確実）
d）Δ２／３．１に関し、高温ロータにより
（．．．誤った温度レベル／変動／持続時間）
e）すべてのΔｘｙに関し、監視により
（．．．かろうじてアクセス可能）
f）Δ３．２に関し、電子的同期により
（．．．注：緊急同期ホイールのΔφが最初に検出される）
【０１１４】
1.2）Ａ）〜Ｄ）による動作中の上記間隙値の変化を、測定値および／またはｋ０速度および／または流れ抵抗および回転角Δと電子的同期との比較に関する継続的な結論として検出する．．．＝すべてにおいて内挿および外挿によって。
【０１１５】
２）自己診断：
１）に記載の個々の空隙値に基づくＣＵのアルゴリズムによる評価で、インテリジェント分析＋振動センサ（とくに軸受モニタ用）を用いた傾向検出（予測）を含む動作の必要性を判断。
【０１１６】
３）とくにプロセスの変更に対するプロセスへの適合：（＝現在の速度調整をはるかに超える）
アルゴリズムの違いを評価し、動作措置＝例えばＰａｒｔＣｏｏｌの調整につなげることにより、特定のプロセスおよびそのプロセス変化に適応。
【０１１７】
４）とくに環境の変化時における環境への適応：
環境条件の様々な変化に適応。
【０１１８】
５）有効性の最適化：
（従来のような）１つの作動点だけではなく、領域全体に対し、最適な冷却調節を行うことで、常に、エネルギー消費を極力最低限に抑える。
【０１１９】
６）温度制御：
所望限界温度に適合させる（とくに、高感度のプロセスガス）。
【０１２０】
７）圧縮調整：
補助的な部分出口開口部（１５）を通る内部圧縮比の変化により、過小および過剰圧縮を回避。
【０１２１】
８）搬送媒体の純度：
作動領域軸シール当たりの、中間チャンバに対する二次ガス流の大きさを調整。
【０１２２】
９）基本：
個々の空隙値および現在の状況とびそれに対応して適合された反応とによって供される、ＣＵに記憶されたシミュレーションアルゴリズムは、常に拡張され、補間され、一定の学習と比較されるマップに基づくものである。
【０１２３】
１０）電子的同期：
中空モータシャフト（クラッチを１つ備える）を介して、自己の（同期）モータおよびエンコーダを備えた各スピンドルロータの冷却ねじに、冷却流体が供給される。
【０１２４】
Ｔｒｉｂｉｖａｒｉは自動的に実質的に単独で自動修正を行う：
すなわち、Ｔｒｉｂｉｖａｒｉは、「自己診断」の形態の上記（自己）診断ツールを有するＴｒｉｂｉｖａｒｉ自体が、摩耗、摩損、汚れおよび／または堆積物形成に起因するＴｒｉｂｉｖａｒｉの変化を最初に認識し、その後、上記制御ツールにより、その動作挙動に基づいて、動作挙動を調整できる場合に自動制御が可能であり、これは、具体的には、例えば各動作点において、特定の状況におけるユーザのプロセス動作点で必要な、以下の事項を意味する。すなわち、
【０１２５】
ａ）ＰａｒｔＣｏｏｌまたはＰａｒｔＣｏｏｌ＆Ｃｏｎｔｒｏｌによって、最も適切な空隙値を設定し、
ｂ）各最適内部圧縮比が入口の後方および／または出口の前方を通して設定され、
ｃ）最適な回転速度が設定される。
【０１２６】
現在の周囲状況（より高温、より低温、熱交換機の汚れなど）および現在望まれている動作要件（すなわち体積流量、圧力レベルの他に、費用がかさむ出力ピークを回避するという意味での許容可能な電力消費などに関し）と同様に、制御装置に記録されている当該Ｔｒｉｂｉｖａｒｉシステムの個々の開始状態に基づいて、Ｔｒｉｂｉｖａｒｉの現在の状態（摩耗、摩損および／または汚れ、堆積物の形成などの変化による）が、制御装置のアルゴリズムにて考慮される。
【０１２７】
実施例１
Ｔｒｉｂｉｖａｒｉは、独自の（自己）診断ツール、すなわち、ｋ０速度測定および／またはΣΔｐ測定および／またはアルゴリズム測定値比較および／またはΔφロータ対検査および／または逆冷却、ならびにこれらのツールの任意の（評価）組合せなどを用いて、例えば堆積物の形成／汚れによって、間隙値が出口領域で低下したことを判断する。Ｔｒｉｂｉｖａｒｉでは、このような判断をＴｒｉｂｉｖａｒｉが有する制御装置のアルゴリズムによって行うことが可能であり、個々のガイドライン値（本Ｔｒｉｂｉｖａｒｉの組立時に記憶される）は異なる測定値に対して利用でき、それぞれの接点、関係および解釈と併せて記録され、後に得られる測定値と比較される。したがって、制御装置は、例えばＰａｒｔＣｏｏｌが出口側冷却流体流（９．１ａ）によって圧縮機筐体の冷却を弱め、さらに／またはスピンドルロータに対する２つの冷却流体流（９．２および９．３）を強めるという点に関し、本Ｔｒｉｂｉｖａｒｉシステムの調節装置として調節ツールの調節を行う。これらの診断結果（ここでは一例として、出口における空隙値の低下）が知らされていない場合、Ｔｒｉｂｉｖａｒｉは作動空間の構成要素を冷却し続けてしまう可能性があり、その結果、空隙が減少する（＝衝突する）危険性が増す。上記（自己）診断ツールおよび調節ツールによる本発明に係るアプローチのおかげで、各動作点および使用条件に対する上記限界をすぐに知ることができ、Ｔｒｉｂｉｖａｒｉは安全に動作できるだけでなく、最適な（最小エネルギー要求の意味の）範囲でも動作可能である。少なくとも逆冷却によって各スピンドルロータに対しどの間隙値が低下したか、すなわち、２．１または３．１を個別に判断することさえも可能であり、それに応じて、関連する冷却流体流９．２または９．３が、ＣＵに存在する数値表（例えば、ＦＥＭシミュレーションによって、あらかじめ計算された値）に従って増加する。
【０１２８】
実施例２
Ｔｒｉｂｉｖａｒｉは、自身の（自己）診断ツールによって、例えば、圧縮挙動が十分でないために、摩耗／摩損に起因して間隙値が入口領域で増加したことを判断する。この状態を補償する（「救助」する）ために、例えば、圧縮機筐体の入口領域における冷却流体流９．１ｂを増大させる必要がある。
【０１２９】
以下により、自己診断としての「ＰａｒｔＣｏｏｌ」に基づく。
すなわち、ｋ０速度測定および／またはΣΔｐ測定を、逆冷却（少なくとも衝突状況に対する安全確認として）と組み合わせる。
【０１３０】
内容および目的
以下を目的とし、ＴｒｉｂｉｖａｒｉＣＵインテリジェンスの範囲内で、異なるロータ速度に対し、ゼロ流量で圧縮機の圧縮性を測定する（すなわち、内部漏れを抑制するのみで、出口において搬送媒体の放出は行わない）。すなわち、
【０１３１】
ａ）組立終了時に実際に得られた個々の圧縮品質レベルを、動作中に行われる連続比較のベース出力基準としてシステム自体のＣＵに記憶された対照群およびＯｋａｙ承認（すなわち、所望の許容範囲内であること）として判定し、傾向を検出し外挿によって示される予測を行う。
【０１３２】
ｂ）動作中に自己診断を行って、変化（例えば、摩耗、摩損、汚れ、堆積物の生成、プロセスおよび／または環境における動作上の変化などによって発生）を検出する。
【０１３３】
ｃ）外挿を利用して、信頼性の高い衝突回避を行うために、継続的な動作検査として、逆冷却を伴うｋ０速度測定とΣΔｐ測定の組み合わせも可能であることが望ましい。
【０１３４】
ｋ０速度測定の手順
入口圧力が分かっている場合、得られる出口（過剰）圧力は、様々なロータ速度について閉鎖出口で、また、ＰａｒｔＣｏｏｌによって関連する（すなわちとくに作動空間の）圧縮機の構成要素（および結果として生じる個々の間隙状態）の規定温度状態＊＊＊＊で測定され、出口対入口圧力の商から、当該ロータ速度に関する所望のｋ０速度値が得られ、これにより、数値表として関数表現として得られる。
ｙ軸＝商Ｐａ／Ｐｉであるｋ０値
ｘ軸＝ロータ回転数ｎＲ
【０１３５】
＊＊＊＊ＰａｒｔＣｏｏｌ＆Ｃｏｎｔｒｏｌを用いたＣＵインテリジェンスにより、温度状態の他に、すべての作動空間構成要素の熱膨張によって、間隙値を目標とする方法で調節および制御できるため、ｋ０速度測定の場合、個々に定義された構成要素の温度を用いて、特定の圧縮品質レベルを判断し、基本出力基準値を比較するほかに動作中にさらに測定を行うことで、現在の状況だけでなく、変化も明らかになる。すなわち、自己診断ならびに予測および傾向である。
【０１３６】
また、衝突を回避するのに十分な安全マージンを逆冷却によって決める。すなわち、以下の動作限界に対して決まる。すなわち、
＞安全な衝突回避
および
＞可能な限り最も効率の良い圧縮。
【０１３７】
逆冷却とは、部品温度差が動作中にそれ以上生じないため（この意味においてもＣＵにより絶えずモニタされるため）、この温度差を利用して行われる、「不適切な」（逆）部品逆冷却のシミュレーションである。
【０１３８】
ｋ０速度測定および逆冷却の両方を動作中に繰返し利用して、当該圧縮機の耐用期間の変化を検知する。
【０１３９】
簡略化：
また、逆冷却は、いくつかの「無害」な（容易に利用可能という意味で）高温流体温度（好ましくは、例えば温かい流体貯蔵部（３３）から）の外挿として、ＣＵに記憶されたアルゴリズムによって実行可能である。
【０１４０】
第１に、概要として（別途説明）：
以下の（自己）診断ツールは、（一例として）Ｔｒｉｂｉｖａｒｉインテリジェンスに属する。
１）接触＋引出し＋固定
２）逆冷却
３）ｋ０速度測定
４）ΣΔｐ測定
５）アルゴリズム測定値の比較
６）Δφロータ対の検査
７）組合せおよび評価
８）その他（．．．さらに（固有の）診断ツールをここで追加することも可能）。
【０１４１】
また、以下の調節ツールは、Ｔｒｉｂｉｖａｒｉインテリジェンスに属する（一例）。すなわち、
A）「ＰａｒｔＣｏｏｌ」（ＰａｒｔＣｏｏｌ＆Ｃｏｎｔｒｏｌとも呼ぶ）
B）πｉ適合
C）ＦＵ速度変更
D）「ＡｃｔｉｏｎＳｔｅｐ−ＲｅａｃｔｉｏｎＣｈｅｃｋ」
E）組合せおよび評価。
【０１４２】
本発明によるＴｒｉｂｉｖａｒｉスピンドル圧縮機では、少なくとも図１で述べた温度を、冷却流体だけでなく各構成要素においても測定する。測定は、圧縮機筐体、ならびにフレームに固定された入口および出口領域においては非常に容易であるが、なぜなら、それらが静止（フレームに取り付けられた）構成要素だからである。回転スピンドルロータの場合、冷却流体温度と様々な負荷状態に対するロータ温度との関係が制御装置（２５）に記憶されることで、Ｔｒｉｂｉｖａｒｉスピンドル圧縮機全体について以下に述べる「既定の温度条件」は常にＣＵ（２５）において十分正確に認識されているか、あるいは同様に周知の得られた個々の間隙状態を利用して、内挿（公知の幾何学的形状および材料特性）により変換できる。
【０１４３】
この「規定の温度条件」とは、上記のツールを正しく使用するための継続的な前提条件であり、温度測定点が広範なため、十分な精度で保証される（好ましくは、今日の自動車製造産業において、また、広範に使用されているセンサと同様の簡易センサである）。
【０１４４】
温度条件が全く同じであることは起こり得ないため、同様の比較可能な状態に変換するアルゴリズムがＣＵにインストールされる。以後、これを用語「規定の温度条件」と称す。
【０１４５】
貯蔵部（１０）における異なる冷却流体温度範囲は、関連する構成要素に対して選択的に冷却流体を除去することにより、規定の温度条件達成が容易になる。
【０１４６】
以下の（自己）診断ツールは、Ｔｒｉｂｉｖａｒｉインテリジェンスに属する（一例）：
１）「接触＋引出し＋固定」：（圧縮機段の組立て時にのみ発生）
組立て中、完成した＊＊＊各スピンドルロータはそれぞれに、圧縮機筐体（１）の孔に完全に接するまで（いわゆる「ゼロギャップ」）、つまりは接触が得られるまで筐体内に挿入される。ここで、ロータと筐体との接触をできる限り完全にする必要があり（密着ペーストによって確認し、手で若干回転させてロータ・筐体間接触を確実にする）、これにより、筐体が好ましくは直立して、スピンドルロータが上から挿入される。スピンドルロータと筐体孔の間の（平均）傾斜角γ２またはγ３は判っているため、本ロータを、三角法によって直接計算される経路距離Δｚｐａｔｈにわたって、ロータ長手軸方向に再度引出し、調整可能な距離／スペーサ板（３４または３５）を介して入口カバー（１６または１７）と圧縮機筐体（１）との間に固定することで、スピンドルロータ（２または３）と圧縮機筐体（１）との間の所望の（平均）間隙Δ２．１またはΔ３．１を満たす必要がある。図６ａによると、以下のことが当てはまる。
【０１４７】
２ｔロータの場合：
【数３】
2020505544.tif 000005
３ｔロータの場合：
【数４】
2020505544.tif 000006
【０１４８】
構成要素（すなわち当該スピンドルロータおよび筐体）の構成要素温度はほぼ同じになるようにしなければならず、このことも、ＣＵメモリにデータを入力する際に（ＣＵに入力する際にも）、記録するか、あるいは考慮する必要がある。
有利には、このように間隙の大きさΔ２．１およびΔ３．１を目標とする方法で設定および記録することができるが、これは従来技術では不可能であった。本例では、一定の傾斜角γ２またはγ３とすると有利であるが、ロータ長手軸方向の拡大法則に従って（すなわち、圧縮プロセスのシミュレーションおよび作動空間構成要素の熱放散によって）、異なる傾斜角にすることも可能であり、よって、平均傾斜角を適用可能であり、あるいは圧縮プロセスのシミュレーションおよび作動空間の構成要素の熱放散に応じて、主に間隙の大きさΔ２．１およびΔ３．１を規定する傾斜角を適用することも可能である。
＊＊＊完成スピンドルロータ：対応する入口カバー（１６または１７）が完全に組み立てられている回転ユニット（４０）の形態であり、当該プロセスにおいては、とくに固定軸受（１０）が重要である。
【０１４９】
２）逆冷却：
「逆冷却」では、作動空間構成要素間の間隙の大きさを測定し、スピンドル圧縮機の最低速度（またはゼロ＝静止状態でも）で確認される。
◆流体温度が絶えず上昇する液体（例えば水）は、制御された方法で、各スピンドルロータ（２または３）の冷却流体領域を通って、好ましくはいくつかの区域において、横断穴（２９）を介して誘導され、および／または
◆流体温度が絶えず低下する液体は、好ましくはいつかの区域において、圧縮機筐体（１）の様々な冷却流体領域を通って、制御された方法で誘導され、
ここで、例えば、組立て時に手動で、もしくは電子モータ対スピンドルロータの同期による後の動作休止における本発明による自己診断に関して、スピンドルロータの後回転性について絶えず確認される。各作動空間構成要素の熱膨張が異なるため、スピンドルロータの回転可能性は、当該スピンドル圧縮機に関し特定の温度レベルで終了し、当該スピンドル圧縮機の特定の実際の低温遊び値は、公知の材料特性および公知の幾何学的条件に基づいて知ることができ、スピンドル圧縮機のＣＵ（２５）に記憶される。
【０１５０】
しかし、「後回転性限界」として、第１の接触を利用する代わりに、当該スピンドル圧縮機の大きさに関して、あらかじめ規定された少なくとも１つのΔＴＢＴを設定点要素温度差値として確立すべきであり、簡単な（遅い）回転性モニタによって作動空間構成要素の接点（接触）を確実になくすべきである。このスピンドル圧縮機の後運転時に、制御装置（２５）は、作動空間の構成要素の特定の冷却流体流をどのように調整してΔＢＴ値を超えないようにするか判っているため、いつでも確実に衝突を回避できる。個々のスクリュー圧縮機の構成要素の目標とする調整は、以下では「温度制御」とも呼ばれる。
【０１５１】
スピンドルロータの簡単な後回転性の他に、間隙値の実際の状況およびそれによってＴｒｉｂｉｖａｒｉシステムの圧縮挙動にどのような影響が及んでいるかを判断できるようにするために、本発明によると、「組合せおよび評価」に関する記載における手段にも関連するΔＴＢＴ値を検査することで、さらに逆冷却を行う。
【０１５２】
このように、とくに衝突回避の保護に関し、ΔＴＢＴ値は依然として信頼性があると考えられ、逆冷却によって何度も確認される構成要素の温度差は、動作中、当該ΔＴＢＴ値を超えないように、ＣＵによって連続的に観測され、維持される。
【０１５３】
とくに、圧縮機の出力が高いと（例えば、７５ｋＷを超える出力では）、流体を用いてスピンドルロータ側と筐体側両方のそれぞれの領域の温度を選択的に制御することにより（図１に示すように）、ロータ長手軸方向に部分的に選択的に逆冷却を利用することが有効であるため、ロータ長手軸方向の間隙値がどの程度異なるのか、明確に認識できる。
【０１５４】
これらの値を用いて、「ＰａｒｔＣｏｏｌ」はその後の動作中に調節された方法で、それぞれの領域における間隙値が最適になるように調整できる。「最適」とは、一方においては、それぞれのΔＴＢＴ値が判っているため、衝突（すなわち間隙の低減）の安全な回避が最終的に実現可能であることを意味し、他方においては、圧縮プロセスの現在のシミュレーションに従って、ＰａｒｔＣｏｏｌによって管理される間隙値を使用して、内部間隙漏れをモニタして、実際の圧縮プロセスに対して正確に効率を最大化できることを意味する。
【０１５５】
逆冷却を行うために、以下のように区別するのが適切である。すなわち、
a）組立て関連逆冷却：
この場合、組立て時に、接触＋引出し＋固定を行った後、とくに各スピンドル圧縮機対し、実際のΔＴＢＴ値を装着ΔＴＢＴ値として元の始動状況が記録され、その制御装置（２５）に記憶される。また、「組合せおよび評価」の段で述べたように、関連する測定を行って、当該Ｔｒｉｂｉｖａｒｉ圧縮機のＣＵに個々の測定値を保存する。当該プロセスは、その後の動作中に起こり得る変化（摩耗、摩損、汚れ、堆積物の形成などに起因）の基準を構成する。
【０１５６】
b）使用関連逆冷却
使用関連逆冷却の場合、好ましくは、組立ΔＴＢＴ値（またはＣＵ＊°°＊に記憶されたアルゴリズムに基づいて組立ΔＴＢＴ値を決定できるようにする同様の値）を繰り返し、組合せおよび評価とリンクして、当該Ｔｒｉｂｉｖａｒｉシステムの現状を識別する。
【０１５７】
使用に関連する逆冷却は、高温の流体が、各スピンドルロータの流体流れ領域に対し、温かい流体貯蔵部（３３）から流れてくる、動作の中断時に実行されることが好ましい。この温かい流体貯蔵部（３３）については、冷却流体の部分的な流れが動作中に冷却されずに分流され、その場に「温かい状態で滞留」するか、あるいはそこに発生した電熱によって選択的に加熱される。
【０１５８】
現在決定されている値を以前の値と比較して、Ｔｒｉｂｉｖａｒｉシステムを最適に動作させ（すなわち、衝突を回避し、同時に最良の有効性をもたらす）、傾向を識別し、予測を可能にすることが非常に重要である。
＊°°＊結論を引き出す当該プロセスが十分な経験によって適切にバックアップされれば、外挿および内挿によって、後々、温かい流体を使用せずに済ませることも可能である。それでもなお、温かい流体は、規定の温度条件を生み出すのに役立つことがある。
【０１５９】
３）ｋ０速度測定：
ｋ０速度測定では、当該スピンドル圧縮機の瞬間的な圧縮性が一体的に検査され、とくに制御装置のアルゴリズムの変化が、ＰａｒｔＣｏｏｌの適合性および傾向の認識の観点から、評価される。
【０１６０】
ＴｒｉｂｉｖａｒｉＣＵインテリジェンスの範囲内で、以下を目的として、異なるロータ速度に対するゼロ流量での圧縮機の圧縮率を測定する（すなわち、内部漏れを「抑制」するのみで、出口で搬送媒体を放出しない）。
【０１６１】
◆実際に得られた個々の圧縮品質レベルを、動作中に行われる連続比較のベース出力基準としてシステム自体のＣＵに記憶された対照群およびＯＫ承認（すなわち、所望の許容値内であること）として、傾向を識別し、外挿による予測を行う。
【０１６２】
◆動作中に自己診断を行って、変化（例えば、摩耗、摩損、汚れ、堆積物の生成、プロセスおよび／または環境における動作上の変化などによって発生）を特定する。
【０１６３】
◆好ましくは、外挿を利用して、安全に衝突回避を行うために、継続的な動作検査として、ｋ０速度測定を、逆冷却を組み合わせた総圧力差測定と組み合わせることも可能である。
【０１６４】
ｋ０速度測定の手順：
閉鎖された出口において、異なるロータ速度に対する入口圧力が判っている場合、「規定の温度条件」下のＰａｒｔＣｏｏｌにより（説明＝上記参照）、得られた出口（過剰）圧力が測定され、入口圧力に対する出口圧力の商によって当該ロータ速度に対して求められるｋ０速度値が与えられるため、数値表の形態で、または例えば以下のように関数表現として与えられる。
ｙ軸＝商ｐａ／ｐｉとしてのｋ０値
ｘ軸＝回転速度ｎＲ
【０１６５】
＊＊＊＊ＣＵインテリジェンスによって、温度状態、ならびにすべての作動空間の構成要素の熱膨張による間隙値も、ＰａｒｔＣｏｏｌによって選択的に調節および制御できるため、圧縮品質レベルはｋ０速度測定に対し個別に規定された構成要素温度によって判断され、現状のみならず、変化も、動作中の基本出力基準値およびその他の測定値を比較して、すなわち自己診断および予測および傾向（外挿により）により特定できる。
【０１６６】
また、衝突回避を行うのに十分な安全マージンは、上記作動限界に関し、逆冷却を行って決められる。
【０１６７】
すなわち、確実な衝突回避および最も効率的な圧縮を両立できる。
【０１６８】
動作中にｋ０速度測定ならびに逆冷却を繰り返し適用することにより、当該圧縮機の耐用年数の変化を検出する。
【０１６９】
４）積分圧力差測定（以下、「ΣΔｐ測定」と略す）：
ΣΔｐ測定時に、入口が開いていて、出口が閉じている出口収集チャンバ（１２）の「規定の温度条件」で選択された過剰圧力を設定し、非常にゆっくりと回転するスピンドルロータ（例えば１０回転／分未満）を使用して、選択された期間（例えば３分間）、出口収集チャンバ（１２）内の圧力の低下を測定することで、Ｔｒｉｂｉｖａｒｉ圧縮機段の電流流れ抵抗を測定する。個々のΣΔｐ測定は、各エアエンドスピンドル圧縮機の組立ての最後にまず行われ、「ベース基準値」としてＣＵに記憶される。動作中の使用時、動作が中断されている間に、ＣＵによって制御される選択された周期性に応じてΣΔｐ測定が繰り返され、ベース基準値および後に得られるすべての測定値のどちらとも比較される。これにより、予測および傾向を外挿によって推定することができる。
【０１７０】
５）アルゴリズム測定値の比較：
動作中、ＣＵ（２５）には、多数の測定値、調節作用および反応、ならびに様々な評価が存在する。関連する圧縮機の構成要素の（ＦＥＭ）モデル計算と同様、以前実行されたシミュレーション計算に基づいて、絶え間なく増大するデータベースが構築され、データベースの構築はデータが絶えず到来することで継続される。ＣＵ（２５）では、次にこれらのデータが連続的に相互に比較され、アルゴリズムを使用して補間して、現在発生している事項（例えば、高温の搬送ガス入口温度）と全く同じではない使用例についてもマッピング（「モデル化」）され、記憶され、これにより、ＣＵ（２５）は適切な出力信号（３２．ｅ）を送信する。
【０１７１】
最初はデータ量が少ないため、不確実性の程度が大きくなると、初めのうちは比較および補間がおおざっぱで不明瞭になるものの、個々の（むしろ特定の固有の）データベースがＣＵにおいて着実に大きくなるにつれて、不明瞭さが低減し、機械はより改善されて、性能が上がってくる。
【０１７２】
６）Δφロータ対の確認：Δφはスピンドルロータ間の回転角
正確な回転角遊びを測定し、その結果を組立て時に得られたベース基準値および後に得られる測定値の両方と比較し、傾向を識別し、予測を提供するという意味において評価を行う、各シャフトストランドの回転角センサ（２０および２１）を使用して、電子モータ対‐スピンドルロータの同期によって、Δφロータ対の確認を行う場合、スピンドルロータ（２および３）間の間隙状態Δ３．２を、Ｔｒｉｂｉｖａｒｉシステムごとに個別に確認する。
【０１７３】
手順：
電子モータ対‐スピンドルロータ間の同期において、１つのモータストリング（すなわち、駆動モータロータシャフトに固定接続されたキャリアシャフトを備えた各スピンドルロータ）が電気的に遮断されると（これにより、固定されると）、他のモータストリングが残りの回転角Δφを「残りの回転角遊び」として確認し、その値が記録される。当該測定は、スピンドルロータペアリング全体に対して何度も繰り返され、最大値および最小値が記録され、再び比較され（ベース基準値および後に得られる測定値と比較され）、電子モータ対‐スピンドルロータ間の同期による動作の設定値仕様として平均値が設定される（値が正しい場合、すなわち、記録された許容範囲内である場合）、電子モータ対‐スピンドルロータ間の同期を利用して、以下の、
＞回転角遊びの低下から、堆積物の形成または汚れを判断し、
＞回転角遊びの増加から、摩損または表面摩耗および摩耗を判断
することにより、より高レベルの保守サービスステーションに対しＣＵから適切なフィードバックを行うことで、スピンドルロータ対に関する判断が可能である。
【０１７４】
７）組合せおよび評価：
上述の（自己）診断ツールは、個々に用いられて評価が行われるだけでなく、とくに組み合わせて用いられることもある。例えば、逆冷却は、以下の点に関し、後回転性限界の確認として（そして表面損傷の危険性の理由で）、作動空間の構成要素の最初の接触まで行う必要がない。すなわち、一方においては、ＣＵであらかじめ規定された逆冷却のΔＴＢＴ値（すなわち、作動空間構成要素の明確に規定された温度レベル）によって後回転性が保証され、他方においては、ΣΔｐ測定および／またはｋ０速度測定が行われ、その後、これらの方法によって割り出された値が逆冷却に適した基本基準値および比較値と比較され、ＣＵに記録されるという点に関する。
【０１７５】
以下の調節ツールは、Ｔｒｉｂｉｖａｒｉインテリジェンスに（一例として）属する。
【０１７６】
A）「ＰａｒｔＣｏｏｌ」（「ＰａｒｔＣｏｏｌ＆Ｃｏｎｔｒｏｌ」とも称す）：
最も重要な調節ツールは、冷却流体流の関連する量（質量流量）および冷却流体温度に係る、各構成要素に対する冷却流体流の個々の制御および調節である。これは「硬調」の制御ではなく、言及するＰａｒｔＣｏｏｌパラメータ、つまりさらに詳しい名称である「ＰａｒｔＣｏｏｌ＆Ｃｏｎｔｒｏｌ」に直接影響を及ぼすシステム応答により実行される制御または調節である。Ｔｒｉｂｉｖａｒｉシステム、ならびにプロセスおよび環境における実質的にすべての変化は、ＰａｒｔＣｏｏｌ＆Ｃｏｎｔｒｏｌによって補償可能であるが、これは、特定の作動プロセス用にＣＵに保存されたデータ（直接利用可能なデータの外挿または補間として「唯一」であって）、ならびに対応する内部間隙漏れ値などを含む拡張挙動および結果として得られる間隙値により、Ｔｒｉｂｉｖａｒｉシステムの対応する圧縮挙動を、それぞれの状況に適切に適合させることができるからである。
【０１７７】
B）πｉの適合：
各動作プロセスが様々な条件（例えば、圧力および温度値、堆積流量、周囲条件などに関し）を経験することにより、圧縮プロセスに対する調整が、所望の最低圧縮エネルギー要件に望ましいものとなる。この調整は、圧縮機の内部πｉ値として「内部圧縮比」を含み、最初は、出口チャンバ容積に対する入口チャンバ容積の比を単に幾何学的に表す。実際の圧縮比（とくに、圧縮中の温度および熱放散の比）は、公知の過剰および過小圧縮をもたらすため、このような圧縮は最初にできる限り最低限に抑える必要がある。本発明によるＴｒｉｂｉｖａｒｉシステムの制御装置は、補助的な部分出口開口部（１５）を通る部分的な気体流を調整することで、いつでも理想的に現状の内圧比を調整できる。当該実施されている調節ツールは、「πｉ調整」と呼ばれる。
【０１７８】
C）ＦＵ速度変化：
この典型的で以前から知られている方法を用いて、とくに現在望まれる搬送媒体体積流量に関し、ＦＵ（周波数変換器）によって、スピンドルロータ速度を特定の状態に適合させる。体積流量は、知られているとおり、ロータ速度にほぼ比例する。
【０１７９】
D）「ＡｃｔｉｏｎＳｔｅｐ−ＲｅａｃｔｉｏｎＣｈｅｃｋ」：
制御装置によって選択された間隔（例えば数分）で誘導が行われることで、例えば圧縮機筐体などの作動空間構成要素に対する冷却媒体の流れおよび／またはπｉ調整などにおいて、小さな変化が連続的にもたらされる。重要なのは、安全に衝突回避を行うためにＣＵに記憶されたΔＴＢＴ値を常に監視することである（重要！）。絶えず取得される測定値（とくに温度値）に基づいて、ＣＵのアルゴリズムにおいて、このような変化によって現在の圧縮プロセスが改善または悪化したか判断できる。とくに、エネルギー消費（すなわち、エンジントルクおよびエンジン速度、ならびに／またはモータ電流消費のみ）によって判断できる。
【０１８０】
このように、｛ＡｃｔｉｏｎＳｔｅｐ−ＲｅａｃｔｉｏｎＣｈｅｃｋ｝は持続的な自己学習および反復法であり、システム応答もＴｒｉｂｉｖａｒｉシステムの現在の状況に関する結論を明らかにするため、（自己）診断ツールおよび調節ツールの両機能を有するとみなすことができる。
【０１８１】
E）組合せおよび評価：
上述の各調節ツールは、個別に使用されて評価されるだけでなく、とくに、組み合わせて使用されることもある。したがって、例えば、ＰａｒｔＣｏｏｌ＆ＣｏｎｔｒｏｌおよびＣＵ自体のアルゴリズムによるπｉ適合は、常に調整された方法で、好ましくは、ＡｃｔｉｏｎＳｔｅｐ−ＲｅａｃｔｉｏｎＣｈｅｃｋによる評価および組み合わせによって実行される。ＣＵ自体のデータベースに結果を記録することで、Ｔｒｉｂｉｖａｒｉシステムの知識が絶えず増加し、Ｔｒｉｂｉｖａｒｉインテリジェンスの一部が構築される。
【０１８２】
Ｔｒｉｂｉｖａｒｉインテリジェンスの場合、実行される測定値の評価は、上述の調節を行う際の重要な必須条件である。
【０１８３】
本評価は、次の特徴に応じて実行される：
【０１８４】
ここで、「電子モータ対‐スピンドルロータ間の同期」を「ＥＳ」と略す。
【０１８５】
例えば、「ＡｃｔｉｏｎＳｔｅｐ−ＲｅａｃｔｉｏｎＣｈｅｃｋ」に関し：
【０１８６】
現在の圧力ｐＢの作用点において、求められる出力（各ロータのＥＳにおいても確認されている）が既知の速度において低下する場合、または最低である場合、間隙漏れおよびエントロピーバランスを、シミュレーションおよび継続的な学習（当該機械の「経験」の記憶）によって、温度値のフィードバック（３２．ｅ）を通してＣＵのアルゴリズムにおいて評価することで、圧縮効率を規定することが可能である。このことは、以降、現在の状況の効率的な圧縮プロセスの対象と称する。
【０１８７】
搬送される媒体の体積流量の測定は一般にかなり時間がかかるものの、測定が実行されると、あるいは実行可能である場合には、良好に促進される。
【０１８８】
当然、圧縮挙動の改善ではなく悪化を注視することも可能であり、その場合、制御装置によって評価を行うことで、適切な標準的測定を開始できる（とくに、ＰａｒｔＣｏｏｌ＆Ｃｏｎｔｒｏｌなどによって）。
【０１８９】
有利には、冷却流体の流れは、ＣＵに記憶されたアルゴリズムに従って、関連する最適な条件を模索することにより、現在の経験に柔軟に基づいて、特定の状況に関し、特定用途に対する方法で、ＣＵによって調節されるが、この場合、とくに、有利な温度差を利用して、従来の外部熱交換器によって十分な熱放散が考慮される。これが本発明による新しいＴｒｉｂｉｖａｒｉインテリジェンスであり、従来技術から容易に実現することは不可能である。
【０１９０】
Ｔｒｉｂｉｖａｒｉシステムは、実際にはいつでも、現在それぞれがどのような状態であるか（例えば、汚れ、堆積物形成、摩耗状態、負荷容量、温度レベル、現在の間隙値および圧縮性などに関し、正確にはどのような状態であるか）を知ることにより、当該知識を用いて、現在の状態（！）（現在の状態（！）において最も効率的な圧縮という意味で最適な状態）で特定の作動プロセスを最適に実行できる。
【０１９１】
さらに、上述の傾向および予測の分析により、ＣＵは、その状況を適切な時期に高水準のサービスおよび保守位置に進めて、システムの維持管理、保護、保守およびサービスならびに可用性を永続的に保証する。
【０１９２】
Ｔｒｉｂｉｖａｒｉシステムは、特定のプロセス条件下で、個々のＣＵごとに、分析データを継続的に更新し、ＡｃｔｉｏｎＳｔｅｐ−ＲｅａｃｔｉｏｎＣｈｅｃｋを用いてデータを最適化し、ＣＵ自体のデータベースに保存する自己学習を行うように設計されている。
【０１９３】
ＣＵインテリジェンスのコマンド値：
（！）＝重要    （−）＝あまり重要でない
１）  (!)  ２ｔロータへの冷却流体の流れ
（ロータ自体の冷却流体送出ポンプまたは調節部材の速度により）
２）  (!)  ３ｔロータへの冷却流体の流れ
（ロータ自体の冷却流体送出ポンプまたは調節部材の速度により）
３）  (!)  筐体への冷却流体の流れは区分ごとに測定可能
（とくに、例えば＞７５ｋＷの大きな機械）
４）  (-)  側部への冷却流体の流れ
（実際には出口側のみ）
５）  (-)  潤滑剤に対する冷却流体の流れ
（もはや電子的同期なし）
６）  (!)  ロータ速度（ＦＵ（周波数変換器）により）
滑りなしで可能＝同期モータ
７）  (!)  可変部分ガス流として補助的な部分出口開口。
【０１９４】
測定変数：
a）ほぼすべての温度
具体的には、各冷却流体流、および搬送ガスと潤滑剤の温度、ならびに構成要素の温度に関する、実質的にすべての温度差ΔＴ
b）ロータ速度
c）ロータごとのトルク（電子的同期状態）
d）各冷却流体質量流量
（少なくとも、冷却流体送出ポンプの選択的に調節された速度／極力正確な特性を用いる）ΔＴに起因する、任意の時点における各作用点の作動空間の構成要素ごとの熱放散。
【０１９５】
特殊機能：
１）実際の間隙値Δ２．１およびΔ３．１およびΔ３．２は、例えば、「逆冷却」または「接触および引き出し」により、機械ごとに個別に圧縮機の組立て時に検出され、ＣＵに記憶され、その後、これらの値が動作中にＣＵのアルゴリズムと整合されることで、各作動空間構成要素の様々な冷却流体流が調節され、その結果、一方においては、衝突（すなわち間隙の低減）を確実に回避でき（例えば約１５％の安全留保を有する機械の大きさに応じて）、他方においては、間隙値は特定の最大値（例えば組立ての時から記録された低温間隙値の約１．５倍の機械の大きさに応じた値）を越えない。
【０１９６】
これは、ＣＵが、ＣＵに記憶された作動空間構成要素の温度状態および熱膨張挙動を管理することで、常に、圧縮機状態を把握しているからである。
【０１９７】
２）自己診断および予測
とくに速度変動に対する電子的同期によって、現在の状態を判断、記録および評価。
【０１９８】
３）補助的な部分出口開口部によるプロセス調整＆周囲環境調整＆温度制御＆圧縮調整。
【０１９９】
４）現在の（すなわち現在の状態に対応する）個々のＰａｒｔＣｏｏｌ＆Ｃｏｎｔｒｏｌを含むＰａｒｔＣｏｏｌの対象を判断する逆冷却と組み合わせたｋ０速度測定。
【０２００】
「作動空間」の定義：入口（１１）と出口（１２）の間の空間
作動空間は、一対のスピンドルロータ（２および３）と、様々な構成要素の間隙値Δｘｙが狭い（０．１ｍｍ以下の範囲の）、周囲を取り巻く圧縮機筐体（１）とによって画定される。
【０２０１】
作動空間では、作動空間の構成要素、すなわちスピンドルロータ対（２および３）および圧縮機筐体（１）によって、搬送媒体の所望の圧縮が行われる。
【０２０２】
また、本発明によると、制御装置（２５）であるＣＵは、上述したスピンドル圧縮機のモニタ、調節、最適な管理を行うだけでなく、ユーザ側において、「プロセス管理技術」における産業用制御装置として自動化技術を用いてシステム／プラント制御装置全体と通信する（例えば、Ｐｒｏｆｉｂｕｓシステム）だけでなく、例えば、それぞれの場合において独自のＣＵ（２５）を有する個々の圧縮機システムからなる（少なくとも当該ユーザの場合には）システム全体の負荷管理を管理／調節することで積極的に参加して、例えば費用がかさむ電流ピークを回避する。これは、「Ｉｎｄｕｓｔｒｙ−４．０」という事項に属する。また、（好ましくはユーザが同意する場合）、同時に対応する評価（ソフトウェア）を有する公知の診断システム（例えば、振動センサ、温度プロファイルなど）に関する適切な保守の提案を伴うさらに実行される予測を含む、すべての個々のシステムを備えた圧縮機システムの現在の状態に関する、供給者（または２つ以上の場合、複数の供給者）へのフィードバックも含まれる。さらに、例えば、堆積物の形成、汚れ、摩耗など以外に、温度レベル（例えば、より暖かいまたはより寒い環境）、別の所望の圧力レベルなどの外部環境条件により変化した、あるいは変化するプロセス条件に対する不変かつ連続的な適応も含まれ、これにより、インテリジェントＣＵシステム（２５）は、冷却水の量の適切な調整、補助的な部分出口開口部（１５）を通る内部圧縮比の均等化、ならびに当該用途における圧縮機の現在の状態を判断する自己診断用のすべての手段を用いて応答し、冷却流体量の調整から、オペレータへの警告まで、適切な是正措置を行って、その他の過程の予測を行う。
【０２０３】
図中、添字の代わりに、単点をインデックスとして挿入するが、例えばＲ．Ｆ２はＲＦ２を意味し、図では２歯付きスピンドルロータの根径を表す。
Ｆ＝プロファイル根
Ｋ＝プロファイルヘッド
Ｃ＝冷却
ＷＫ＝ピッチ円
２＝２歯付きスピンドルロータ
３＝３歯付きスピンドルロータ
【図面の簡単な説明】
【０２０４】
図１は、本発明によるロータ幾何学形状を有し、本発明による円筒形蒸発器冷却孔（６）を備え、２ｔロータの例に基づいて負荷支持根元基部本体（３２）に適応された容積型根元基部壁厚ｗを有する縦断面の２歯付きスピンドルロータ（２）を示し、円筒形蒸発器冷却孔（６）から、複数の（必要な断面Σと平衡する）横断穴にわたって以下の半径値を有する蒸気出口（１４）を詳細に示し、
ＲＷ２＜ＲＤ２＜ＲＣ２
好ましくは、ブローホールのないプロファイル対の場合、２歯付きスピンドルロータ上のガス搬送「雄ねじ」（３１）は、ピッチ環状線の上方に位置する。知られているように、駆動モータ（１８）は、モータロータ（協働回転させるためにキャリアシャフト４に装着されている）と、電気ステータモータ巻き線（網掛けした四角で示す）を有するモータステータアセンブリとからなる――オプションとして、必要に応じて真空ポンプ（２９）への抜き出しが、動作空間軸受筒の中間チャンバ（１３）において開始され、軸受を搬送媒体から保護する。
【０２０５】
図２は、例えば、回路から来るｔ０冷却流体（９）の迂回路を有する冷却回路を示し、冷却回路は、作動点ごとの圧縮機作動空間への冷却流体注入（３３）を含み、作動空間構成要素ごとの蒸気出口（１４）、すなわち入口空間（１１）に示される筐体（１）およびロータ対（２および３）を有する補助的な部分出口開口部（１５）によるｉＶ値である内側圧縮機容積比の目標調整を含む。また図に示す膨張弁は、蒸気が循環媒体である場合、好ましくは、重力を「静水圧差」として使用して、単純な高さ差によって置き換えることができる（よって、本図は、重力の力の方向に適合すべきであろう）。
【０２０６】
制御装置（２５）はとくに、現在の動作要件、循環システム全体に関する、とくに本発明による圧縮機から得られる様々な信号を受信し、処理して、とくに各作動点に対し、調節部材（３８）によって圧縮機構成要素の調整を行って、可能な限り最良の方法で上記要件を満たす――制御装置（２５）のみによって、システム動作を確実に効率良く行うことができる（実際には「新しいインテリジェンス」が行う）。
【０２０７】
国際出願番号第ＰＣＴ／ＥＰ２０１５／０６２３７６号を参照すると、本発明は類似するものの、ここでは、本発明の特徴により改善され、蒸気の要件が満たされる。
【０２０８】
図３は、一例として、ロータの長手軸方向におけるμ（ｚ）値の適合が共通平面における投影として簡略化されたスピンドルロータ対の端面断面を示し、これは、ロータの回転軸が互いに角度αをなし、図５の様々な位置Ｅ、Ｓ、ＶおよびＬについて３次元的に示されるべきであり、μ（ｚ）値については以下のことが言える。
【０２０９】
ＲＫ２（ｚ）＝μ２（ｚ）・ａ（ｚ）  および
ＲＫ３（ｚ）＝μ３（ｚ）・ａ（ｚ）。
【０２１０】
本発明によるロータ対のμ（ｚ）値の適合、好ましくは３：２の対として適合により、以下の３つのコアタスクが満たされる。
【０２１１】
・公称ポンプ容量の最大化（ロータ対の断面積に基づいて、可能な限り最大のくぼみ領域を実現）
【０２１２】
・ブローホールのないロータ対（内部漏れを最小限に抑える）
【０２１３】
・各スピンドルロータの臨界曲げ速度を、それぞれの速度に合わせて最適に使用。
【０２１４】
設計：
２ｔロータおよび３ｔロータのそれぞれに対し、異なる冷却孔Φ値ＲＣ２およびＲＣ３を用いる。ここでは簡略化のために支持スチールシャフトは示さないが、異なるヘッド強度分布は根元角γＦ２が＜９０度であるため、２歯付きスピンドルロータ（２）の歯部断面は最低ヘッド幅ｂＫ２（例えば５ｍｍ）を下回ることなく、わずかに細くなる。
【０２１５】
これは、回転子ごとの臨界曲げ速度（すなわち２ｔおよび３ｔ）が一致するように行われるため、スピンドル回転子対に関し、以下のことが達成される。
【０２１６】
・ロータ対はブローホールがないため、内部漏れが減少する。
【０２１７】
・図示のロータ対の断面に基づいて、本設計は、相当広いくぼみ面積を実現でき、これにより、蒸気圧縮に求められる断面に比べ、ポンピング能力が高くなる。
【０２１８】
・したがって、２歯付きスピンドルロータは、大きな冷却孔を備えて圧縮中の熱放散を行うことで、構成要素の熱平衡は熱吸収および熱放散に関し改善される。
【０２１９】
・２ｔロータの速度は３ｔロータより１．５倍速いため、２歯付きスピンドルロータはより早く回転しなければならないことから、より大きな臨界曲げ速度限界で、本発明に従って設計しなければならず、臨界曲げ速度の増加に有利であり、低減質量（γ０＞９０度）においてＲＦ２＞ＲＦ３であることから、より固いシャフトを得られるように本発明に従って具体化される。
【０２２０】
・よって、速度が遅い３ｔロータは曲げ剛性が低いため、曲げ臨界速度が低く、その結果、回転が遅くなる。
【０２２１】
☆本発明によると、ロータ対は、２ｔロータの臨界曲げ速度が、３ｔロータの臨界曲げ速度より１．５倍速くなるように設計され、以下が求められ、曲げ臨界速度は、通常、質量に対する固さの平方根である。
【０２２２】
【数５】
2020505544.tif 000007
ただし、
【０２２３】
【数６】
2020505544.tif 000008
【０２２４】
図４は、図１に示す例と同様の例を示すが、ピッチ環状線（３７）の下側にプロファイル搬送雄ねじ領域を有する３ｔロータの場合、変位プロファイル領域とは、プロファイル歯および歯間領域を有する搬送雄ねじ（３１）が配設され、入口と出口の間の直列接続として様々な作動チャンバを形成し、ピッチ環状線（３７）の下側に確実にブローホールのない圧縮が生ずる。
【０２２５】
図５は、図１および図３で得られたロータ対を一例として示し、ロータの全体的なロータ幾何学形状を示すものであり、交差角αを表し、スピンドルロータは、中央で互いに係合する係合レンズ領域と対になる。
【０２２６】
図６は、一例として、計４つのＣＡＤ図を示す。
【０２２７】
6.a)「ポットハウジング」として形成された圧縮機筐体（１）：
すなわち、出口側の閉鎖された底部側と、解放された入口側からの作動空間の内部処理
【０２２８】
6.b)回転ユニット：
各スピンドルロータは、完全に組み立てられて平衡のとれたユニット（４０）として、キャリアシャフト、軸受、駆動モータおよび測定システムを有し、本ユニットはすぐに取り付けられる状態であり、以下では２歯付きスピンドルロータの例のみを示すが、３歯付きスピンドルロータも同様であり、２ｔロータ入口の円筒状平坦部（２７）は示していない。
【０２２９】
6.c)組立ておよび遊び調整：
どちらも、分離板により、筐体に対する重要なロータヘッド遊びに関し、例えば２歯付きスピンドルロータと筐体との間のヘッド遊びΔ２．１の詳細を示す。ロータヘッドと筐体との間の最終的な隙間調整は分離板（２６）によって行われ、例えば、２歯付きスピンドルロータヘッドに関し図６ｃにΔ２．１として示される。
【０２３０】
6.d)完成機械：
どちらの回転ユニットも、モータごとにポットハウジングおよびＦＵ制御装置（２４）を含む周波数変換器（２２および２３）に取り付けられる。ＦＵ制御装置（２４）は制御装置（２５）と通信して、連続的なデータ交換を行うものであり、ＦＵ制御装置は、ユーザプロセスコントローラに接続される。
２つの駆動モータ（１８および１９）のモータ巻線は、例えばモータ固定し巻線アセンブリの真空防護ポッティングにより、またはモータ固定子とモータ回転子の間のギャップポットなどにより、搬送媒体から保護される。
【０２３１】
図１〜図４による円筒形蒸発器冷却孔を有するロータ内部幾何学的形状は図６には含まれていないが、その理由は、当該実施形態が前述のとおり、図２による円筒形蒸発器冷却孔（６）を介した上記蒸発器構成要素の冷却に適用される代わりに、国際出願第ＰＣＴ／ＥＰ２０１６／０７７０６３号による冷却水の作用として、別の冷却水流を有するオプションに適用され、当該実施形態では、図６に示す内部ロータ冷却だけで十分なため、円筒形内部ロータ冷却は不要なためである。
【０２３２】
図６は以下のことを示す。すなわち、
◆とくに、最大ロータヘッド速度として約３５０ｍ／秒までの蒸気の場合に実現される所望の高速度に関し、回転ユニットの良好で信頼性の高いバランス調整
【０２３３】
◆同一筐体幾何学的形状においてロータ対の変数が異なるため、モジュラーシステムとしての設置が容易
【０２３４】
◆分離板（２６）による目標遊び調整を行って、不可避の製造公差「個々の」（これら様々な構成要素について可能な限り正確な）によって引き起こされる特定の交差状況（すべての製造部品が、ある交差内の偏差／寸法差であるため）の補償が可能
【０２３５】
◆電子−各回転ユニットの駆動装置である（１８）および（１９）による同期
【０２３６】
◆μＣを制御装置として使用する、構成要素のインテリジェント冷却（上述のとおり）。
【０２３７】
図７は、例えば、従来技術＝ターボを基として動作／作用点（Ｅｘｃｅｌ）、すなわちｔＣの熱放散による高いΔＴによる本発明での改良を示す。
【０２３８】
ｔＣを下回る熱放散では、Ｔがより高いことが望ましい。
＝現在のターボの１つ（すでに２つの段階で作動している）では不可能
＝ｐ／ｐ圧力比をもたらす容積式機械が必要
＝同時に、蒸気につき、必ず、絶対的な／完全な乾式運転機械として構成しなければならない。
【０２３９】
図８は、例えば、蒸気圧縮における圧力−エンタルピーグラフの圧縮プロセスを示し、圧縮中の強力な蒸発器熱放散による改良を示している。
・従来技術を、一点鎖線（ラベル付き）として示し、
・本発明による改良を、破線（ラベル付き）として示し、
［１］から［２］へ圧縮。
【０２４０】
開示の目的：
本明細書に述べる「ＨｙｄｒｏＣｏｍ」（ＨＣと略す）と呼ばれる本発明による改良と比較して、ターボに代表される従来技術は、中間冷却による２段階で動作させる必要がある。
【０２４１】
従来技術の説明：
８ｍｂａｒ（ｔ０＝４°Ｃ）から４８ｍｂａｒ（ｔｃ＝３２°Ｃ）まで等エントロピー圧縮（カルノー）を行う場合、２段式ターボでは中間冷却が必須となる。なぜなら、すでに等エントロピー的に８ｍｂａｒ〜４８ｍｂａｒであると、中間冷却を行わない場合、その時点で温度が４°Ｃから約２００°Ｃに上昇してしまっているはずだからである。
【０２４２】
本発明による改良：
等エントリピー圧縮指数が高い膨大なｐ／ｐ圧力状態の場合、圧縮中の最良の熱放散を確実に行う必要があり、さもなければ、圧縮温度が（圧縮機の力の増大という意味で）致命的な高さまで上昇してしまい、図８によると、圧縮は、実際にはほぼ露点線で（すなわち等エントロピーよりも良好に）行われ、冷却流体流（９．２および９．３）が分流されることから、ｔ０に対するロータ対冷却効果によって冷却技術における全体的な効率が幾分か低下してしまう。
【０２４３】
したがって、本発明によると、圧縮中の効率的な熱放散により、改善されたＨＣは７ｍｂａｒ＝２°Ｃから９６ｍｂａｒ＝４５°Ｃの間で機能するという点において、ＨＣは図７による強力な要件プロファイルを満たす。
【０２４４】
図９は、例えば、スピンドルロータごとに個々の値を有するスピンドルロータ対のロータ長手軸方向における位置Ｅ、Ｓ、ＶおよびＬのパラメータ値の例を示すＥｘｃｅｌで作成した表を示し、記載の出力仕様は、至極大まかであり、暫定的な基準値を構成しているにすぎない。当然、指定された位置の選択および特定用途に対する特定要件プロファイルに関する他のパラメータ値の選択の、両方を行う必要がある。
【０２４５】
したがって、これは単なる例であり、本発明によるロータ対設計の様々な実現可能な設計選択肢の１つを例示しているに過ぎないことを、ここで再度強調しておく。
【０２４６】
いくつかの用途では、円筒形蒸発器冷却孔（６）はいわゆる「段」のような多段円筒形に設計され、例えば図１に示すように、オーバーフロー縁部を有することが有利な場合がある。
【０２４７】
明細書中で一般的に冷却流体を述べる場合、これは冷却の分野で公知のＲ７１８冷却流体を指すものであり、本発明による容積式機械において蒸気として選択された負圧によって、または蒸発による構成要素の冷却用の冷却流体（９）として流体の形態で自然に圧縮される。
【０２４８】
不明確と解される用語「実質的に」、「好ましくは」および「など」、ならびに「可能であれば」などは、正常値から±５％、好ましくは±２％、とくに±１％の偏差をもたせることが可能であると理解されたい。出願人は、特許請求の範囲から得られるいずれの特徴事項および下位特徴事項も、ならびに／またはいかなる形式であれ明細書に記載の文から得られるいずれの特徴事項および下位特徴事項も、独立請求項の特徴事項を越えるものであっても、他の特徴事項、下位特徴事項、部分的な特徴事項と組み合わせる権利を留保するものである。
【０２４９】
様々な図面において、それぞれの機能が同様なものである部品には、常に同じ参照符号が付され、それぞれに関する説明は通常は一度だけ行うものとする。
【０２５０】
蒸気の最低温度は０°Ｃを超えるため、冷媒Ｒ７４４をＣＯ２として（「カスケード」としても知られる２段階の手法として）組み合わせることは、より低い温度値（例えば深冷凍）において有利である。
【０２５１】
本発明は、時計回りおよび反時計回り（カルノー）の両方の循環プロセスに関し、冷却、空調およびヒートポンプ技術の蒸気圧縮に関する。有効性および動作挙動を広い圧力範囲で同時に向上させるために、本発明は、スピンドル圧縮機として乾式２軸容積式機械を提案するものであり、本機械のスピンドルロータ（２および３）のロータ対・中心間距離は、入口側（１１）が出口側（１２）よりも少なくとも１０％大きく、本機械は電子モータ対（１８＋１９）‐スピンドルロータ（２＋３）間の同期によって駆動され、各スピンドルロータに内部冷却が施され、２つのロータ回転軸間の交差角αは、ロータ長手軸方向の対応するμ（ｚ）値と組み合わされて構成され、支持根元基部本体（３２）における最小壁厚ｗを有する好ましくは円筒形の蒸発器冷却孔（６）が各スピンドルロータに対し形成され、（好ましくは）ガス搬送雄ねじ（３１）のブローホールのないプロファイリングおよび「特定のスピンドルロータに適した」臨界曲げ速度を検討すると同時に、内部容積比をｉＶ値として与え、内部容積比を動作中に補助的な部分出口開口部（１５）によって調整し、２歯付きスピンドルロータの場合は、ガス搬送雄ねじ（３１）は、好ましくは、入口領域に円筒状の平坦部（２７）とともに形成される。
【符号の説明】
【０２５２】
１．圧縮機筐体：外側冷却領域を備え、スピンドルロータ収容孔の入口側の距離が出口側よりも大きく、これらの孔軸は、好ましくは例えば（９．１ａ）および（９．１ｂ）に応じた冷却流体流により、ロータ長手軸方向のいくつかの区域において、好ましくは制御装置（２５）によって制御される冷却流体流量（９．１）に関する外部冷却フィンを横切る（すなわち垂直距離ゼロで）または交差し（あるいは斜めに横切る）、より長いロータ長さ（例えば＞５００ｍｍ）を得るために、複数の冷却流体の流通区域が圧縮機筐体に形成され、圧縮機筐体は好ましくは、図６ａによると、いわゆるポットハウジングとして構成される。
【０２５３】
２．スピンドルロータ：好ましくは、２歯付きガス搬送雄ねじ（３１）を備え（「２ｔロータ」と略す）、好ましくは良好な熱伝導率（好ましくは１５０Ｗ／ｍ／Ｋを超える）のアルミニウム合金から作成され、スチールシャフト（４）上の支持点（７）による協働回転を行うように固定され、内部に半径ＲＣ２の円筒形蒸発器冷却孔（６）を有する。
【０２５４】
３．スピンドルロータ：好ましくは、３歯付きガス搬送雄ねじ（３１）を備え（「３ｔロータ」と略す）、好ましくは良好な熱伝導率（好ましくは１５０Ｗ／ｍ／Ｋを超える）のアルミニウム合金から作成され、スチールシャフト（４）上の支持点（７）による協働回転を行うように固定され、内部に半径ＲＣ３の円筒形蒸発器冷却孔（６）を有する。
【０２５５】
４．２ｔロータキャリアシャフト：２ｔロータに接続され、半径ＲＷ２において（好ましくは押圧されて）、中央冷却流体供給孔（４．ａ）と一体的に、また同時に２ｔ駆動モータ（１８）のシャフトとともに回転されることが好ましい。
【０２５６】
５．３ｔロータキャリアシャフト：３ｔロータに接続され、半径ＲＷ３において（好ましくは押圧されて）、中央冷却流体供給孔（５．ａ）と一体的に、また同時に３ｔ駆動モータ（１９）のシャフトとともに回転されることが好ましい。
【０２５７】
６．円筒形蒸発器冷却孔：対応するスピンドルロータに対し半径Ｒｃおよび長さＬｃを有し、好ましくは冷却流体案内溝（１６）、冷却流体分配器オーバーフロー溝（１７）および支持点（７）を有する。
【０２５８】
７．支持点：スピンドルロータ（２および３）とキャリアシャフト（４および５）の間の回転的に固定された接触点。
【０２５９】
８．スピンドルロータ対の同期歯：電子的同期の場合、例えば停電などの非常事態に対し、フォールバックトランスミッションとしても回転し、よって、モータは、自動的に発電動作に切り替わり、最後だけ（もはやモータ自体の発電では不十分なため）、トランスミッションによってスピンドルロータの接触を抑制する。
【０２６０】
フォールバックトランスミッションの場合、潤滑油は不要であり、歯付きは増大するオーバーラップ比（すなわち、より大きな歯付きべベル角）で実現されるため、プロファイルオーバーラップは、歯の係合における小さな摺動運動によって歯の高さが低減することで低減させることができ、これにより、摩擦が減少して、摩耗も減少するが、歯の側面は、なおも、乾式運転被覆部を保護部として収容することが好ましい。
【０２６１】
９．冷却流体流：圧縮機作動空間構成要素、すなわちロータ対および筐体を冷却するものであり、図２の例によると、循環媒体（３４）から分流されたもの、もしくは図６ｄに概略的に示される別の冷却流体流のいずれかであり、例えば、以下のことが当てはまる。
【０２６２】
９．１．圧縮機筐体に対する冷却流体流は、ロータの長さが長くなるにつれ（例えば＞５００ｍｍ）、以下のように分割できる。
９．１ａ  圧縮機筐体の一部（例えば筐体出口側）を通る冷却流体流
９．１ｂ  圧縮機筐体の別の部分（例えば中央領域）を通る冷却流体流
９．２．２ｔロータに対する冷却流体流
９．３．３ｔロータに対する冷却流体流
【０２６３】
１０．スピンドルロータ固定軸受：ガス圧軸方向力を受け、各スピンドルロータを長手軸方向に正確に固定する。
【０２６４】
１１．搬送ガス入口収集空間：ガス圧ｐ０を有する搬送媒体用（簡略化のため、ライン内の圧力損失は当初無視する）。
【０２６５】
１２．送出ガス出口収集空間：ガス圧ｐ０を有する搬送媒体用（簡略化のため、ライン内の圧力損失は当初無視する）。
【０２６６】
１３．中間収集／緩衝空間：好ましくは、例えば負圧／真空ポンプによって生成されるシステム圧力に関して低減されるガス圧力を含む、作動空間シャフト路ごとに設けられる。
【０２６７】
１４．蒸気出口：複数の横断穴を通り、ロータごとに半径ＲＤ２またはＲＤ３を有する段の後ろに形成される。
【０２６８】
１５．補助的な部分出口開口部：内部容積比を調整する調節部材（圧力差弁）を備えた、分流搬送媒体出口部分ガス流。
【０２６９】
１６．冷却流体案内溝：溝基部面が好ましくは１７０°≦ψ≦１８０°である傾斜角ψを有する円筒形蒸発器冷却孔（６）ごとに半径ＲＣを有し、（３１）に示す可能な限り最大のピッチを有するねじ山である。
【０２７０】
１７．冷却流体分配器オーバーフロー溝（断面が小さい）：好ましくは、（１６）の溝底部に設けられる。
【０２７１】
１８．２ｔ駆動モータ：２ｔロータの直接駆動装置の役割を果たすものであり、好ましくは同期モータとして組み込まれる。
【０２７２】
１９．３ｔ駆動モータ：３ｔロータの直接駆動装置の役割を果たすものであり、好ましくは同期モータとして組み込まれる。
【０２７３】
２０．回転エンコーダ：モータの２ｔロータキャリアシャフト（４）の正確な回転角度位置を測定する。
【０２７４】
２１．回転エンコーダ：モータの３ｔロータキャリアシャフト（５）の正確な回転角度位置を測定する。
【０２７５】
２２．周波数変換器：２ｔ駆動モータ（１８）用。「ＦＵ．２」と称す。
【０２７６】
２３．周波数変換器：３ｔ駆動モータ（１９）用。「ＦＵ．３」と称す。
【０２７７】
２４．ＦＵ制御装置：ＦＵ−ＣＵとして表す。ＦＵ．２（２２）およびＦＵ．３（２３）の両方に対応。制御装置（２５）と動作データの交換を直接行う。
【０２７８】
２５．制御装置（ＣＵ）：好ましくはＣＵメモリに保存されたリンクおよびデータ、ならびに後に得られる測定値およびあらかじめ行ったシミュレーション、検証および継続的な経験による間隙値を使用したスピンドル圧縮機のインテリジェント動作に関し、現在の測定値およびそれに基づく調節信号の出力の評価を伴う制御および調節装置として機能し、ＦＵ−ＣＵ（２４）に加え、アプリケーションシステムのプロセス制御技術を有するユーザ側、ならびに「産業４．０」の意味での工場制御装置に接続される。
【０２７９】
２６．距離／スペーサ板：好ましくは「分離板」として組み込まれ、２ｔロータ（２）のΔ２．１値として、または３ｔロータ（３）のΔ３．１値として目標間隙値の調整を行うスピンドルロータをロータ長手軸方向に個々に固定する。
【０２８０】
２７．円筒状平坦部（図２の寸法仕様「ｃｙｌ．」）：２歯付きスピンドルロータ（２）のロータ入口側の範囲ＲＫＥ２における部分。
【０２８１】
２８．循環媒体：（冷却技術におけるコアタスクとして）蒸発器（３５）を流通して熱吸収を行う。
【０２８２】
２９．真空ポンプ：不適切なガスを除去し、蒸気サイクルに必要な負圧を発生させ、好ましくは、上記ガスを中間の空間（１３）に吸い込んで（ロータ）軸受を保護する。
３０．貯蔵部：水の損失を補う。
【０２８３】
３１．ガス搬送雄ねじ：好ましくは、ブローホールのないプロファイルロータ対を有し、圧縮機コアタスクを実行し、すなわち、ガス状の搬送媒体を入口（１１）から出口（１２）に搬送して、圧縮する。
【０２８４】
３２．支持根元基部本体：各スピンドルロータ（２および３）に壁厚ｗを有する。
【０２８５】
３３．圧縮機の作動空間への冷却流体の注入
【０２８６】
３４．循環媒体：（ヒートポンプにおけるコアタスクとして）凝縮器（３６）を流通して熱出力を行うものであり、ここでは、蒸気であるが（様々な状態によって循環する）、具体的には、時計回りおよび反時計回りのどちらのカルノープロセスにも使用される他の循環媒体にも適している。
【０２８７】
３５．蒸発器：循環媒体に対し使用され、多量の熱を吸収する。
【０２８８】
３６．凝縮器：循環媒体に対し使用され、多量の熱を出力する。
【０２８９】
３７．上記スピンドルロータピッチ環状線（略称「ＷＫ」）
【０２９０】
３８．調節部材：制御装置（２５）によって管理され、冷却流体流（９）の体積流量を選択的に適合させる。
【０２９１】
３９．振動センサ：スピンドルロータの内部冷却を行うたびに、異なる量の冷却流体を用いて、残留不均衡の変更案を特定する。
【０２９２】
４０．回転ユニット：スピンドルロータごとに設けられ、それぞれが完全に組み立てられて平衡が取れた状態であり、主に以下の要素で構成される。
・スピンドルロータ（２、３）
・キャリアシャフト（４、５）
・同期歯（８）
・軸受（１０）−固定軸受および作動空間軸シールの機能を果たし、例えば（１３）を有する。
・駆動モータ（１８、１９）
・回転エンコーダ測定システム（２０、２１）−すなわち、スピンドル圧縮機ごとに、合計２つの回転ユニット（４０）が設けられる。
【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６ａ】
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【図６ｃ】
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【図６ｄ】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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