JP2000329096A - 回転機械 - Google Patents
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- JP2000329096A JP2000329096A JP2000117024A JP2000117024A JP2000329096A JP 2000329096 A JP2000329096 A JP 2000329096A JP 2000117024 A JP2000117024 A JP 2000117024A JP 2000117024 A JP2000117024 A JP 2000117024A JP 2000329096 A JP2000329096 A JP 2000329096A
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- stage impeller
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D29/00—Details, component parts, or accessories
- F04D29/05—Shafts or bearings, or assemblies thereof, specially adapted for elastic fluid pumps
- F04D29/056—Bearings
- F04D29/059—Roller bearings
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D23/00—Other rotary non-positive-displacement pumps
- F04D23/008—Regenerative pumps
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D27/00—Control, e.g. regulation, of pumps, pumping installations or pumping systems specially adapted for elastic fluids
- F04D27/02—Surge control
- F04D27/0292—Stop safety or alarm devices, e.g. stop-and-go control; Disposition of check-valves
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D29/00—Details, component parts, or accessories
- F04D29/08—Sealings
- F04D29/083—Sealings especially adapted for elastic fluid pumps
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
- F05B2250/00—Geometry
- F05B2250/20—Geometry three-dimensional
- F05B2250/25—Geometry three-dimensional helical
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T137/00—Fluid handling
- Y10T137/7722—Line condition change responsive valves
- Y10T137/7781—With separate connected fluid reactor surface
- Y10T137/7784—Responsive to change in rate of fluid flow
- Y10T137/7787—Expansible chamber subject to differential pressures
- Y10T137/7791—Pressures across flow line valve
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
- Control Of Eletrric Generators (AREA)
- Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 2段式、3段式、あるいは4段式回転機械の
形状をもち得る、一体となった永久磁石モータ/発電機
を有する螺旋流圧縮機/タービンを提供すること。 【解決手段】 螺旋流圧縮機/タービン永久磁石モータ
/発電機の螺旋流圧縮機/タービン側に有する複数のイ
ンペラーの各両側に一対のジャーナル軸受けを配置して
構成される。
形状をもち得る、一体となった永久磁石モータ/発電機
を有する螺旋流圧縮機/タービンを提供すること。 【解決手段】 螺旋流圧縮機/タービン永久磁石モータ
/発電機の螺旋流圧縮機/タービン側に有する複数のイ
ンペラーの各両側に一対のジャーナル軸受けを配置して
構成される。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、螺旋流圧縮機およ
びタービンの一般分野に関し、特に、永久磁石モータ/
発電機と一体化された改良型螺旋流圧縮機/タービンに
関する。
びタービンの一般分野に関し、特に、永久磁石モータ/
発電機と一体化された改良型螺旋流圧縮機/タービンに
関する。
【0002】
【従来の技術】螺旋流圧縮機は、高速回転機械であり、
流体粒子が機械のインペラーブレードを通過する際各粒
子に速度水頭を与え、次に、羽根のないディフューザー
として機能する固定子チャンネルで速度水頭を圧力水頭
へ変換することにより圧縮を行うものである。螺旋流圧
縮機はこの点で遠心圧縮機と共通の特徴をいくつか有す
るが、螺旋流圧縮機の一次流は周方向でありかつ非対称
的であるが、遠心圧縮機の一次流は径方向でありかつ対
称的である。螺旋流圧縮機を通過する流体粒子は略馬蹄
形の固定子チャンネル内の螺旋流圧縮機インペラーの外
縁の周りを移動する。このチャンネル内で、流体粒子は
螺旋状流路に沿って移動する。その螺旋の中心線は湾曲
した固定子チャンネルの中心と一致する。この流れのパ
ターンによって、各流体粒子は螺旋流圧縮機中を移動す
る間、インペラーブレードあるいはバケットを何度も通
過し、その度に毎回運動エネルギーを得る。各流体粒子
はインペラーブレードを通過する度に、その後、隣接し
た固定子チャンネルに再び入り、そこで運動エネルギー
を位置エネルギーに変換し、固定子チャンネル内で周方
向の圧力勾配を得る。
流体粒子が機械のインペラーブレードを通過する際各粒
子に速度水頭を与え、次に、羽根のないディフューザー
として機能する固定子チャンネルで速度水頭を圧力水頭
へ変換することにより圧縮を行うものである。螺旋流圧
縮機はこの点で遠心圧縮機と共通の特徴をいくつか有す
るが、螺旋流圧縮機の一次流は周方向でありかつ非対称
的であるが、遠心圧縮機の一次流は径方向でありかつ対
称的である。螺旋流圧縮機を通過する流体粒子は略馬蹄
形の固定子チャンネル内の螺旋流圧縮機インペラーの外
縁の周りを移動する。このチャンネル内で、流体粒子は
螺旋状流路に沿って移動する。その螺旋の中心線は湾曲
した固定子チャンネルの中心と一致する。この流れのパ
ターンによって、各流体粒子は螺旋流圧縮機中を移動す
る間、インペラーブレードあるいはバケットを何度も通
過し、その度に毎回運動エネルギーを得る。各流体粒子
はインペラーブレードを通過する度に、その後、隣接し
た固定子チャンネルに再び入り、そこで運動エネルギー
を位置エネルギーに変換し、固定子チャンネル内で周方
向の圧力勾配を得る。
【0003】インペラーブレードを何度も通過すること
(渦流パターン)によって、螺旋流圧縮機は、吐出し水
頭を、同じチップ速度で動作する遠心圧縮機の15倍ま
で延ばすことが可能である。螺旋流圧縮機の周方向の流
れの横断面積は、通常、遠心圧縮機の径方向流の横断面
積より小さいため、螺旋流圧縮機は、普通、インペラー
の直径が等しく同じチップ速度で動作する遠心圧縮機の
流量より低い流量で動作する。螺旋流圧縮機の有するこ
の高水頭かつ低流量の稼動特性の故に、螺旋流圧縮機
は、往復動圧縮機、回転容積圧縮機、あるいは低比速度
遠心圧縮機では十分に適応できない多くの用途に良く適
応可能である。
(渦流パターン)によって、螺旋流圧縮機は、吐出し水
頭を、同じチップ速度で動作する遠心圧縮機の15倍ま
で延ばすことが可能である。螺旋流圧縮機の周方向の流
れの横断面積は、通常、遠心圧縮機の径方向流の横断面
積より小さいため、螺旋流圧縮機は、普通、インペラー
の直径が等しく同じチップ速度で動作する遠心圧縮機の
流量より低い流量で動作する。螺旋流圧縮機の有するこ
の高水頭かつ低流量の稼動特性の故に、螺旋流圧縮機
は、往復動圧縮機、回転容積圧縮機、あるいは低比速度
遠心圧縮機では十分に適応できない多くの用途に良く適
応可能である。
【0004】螺旋流圧縮機は、高圧作動流体の供給を受
け、その流体圧を下げ、結果的に生じる軸馬力を発電機
で引き出すことにより、タービンとして利用することが
できる。故に、“圧縮機/タービン”という用語が本出
願を通して用いられる。
け、その流体圧を下げ、結果的に生じる軸馬力を発電機
で引き出すことにより、タービンとして利用することが
できる。故に、“圧縮機/タービン”という用語が本出
願を通して用いられる。
【0005】螺旋流圧縮機の流れは二つの流れと見るこ
とができ、それらは最初は一体であるが、次に圧縮機を
通過しながら分かれる。一方の流れはインペラーバケッ
ト内を進み圧縮機の中を循環する。第2の流れは入口を
通過して径方向に圧縮機内へ入り、次にインペラーバケ
ットと隣接した馬蹄形状の固定子チャンネル内へ進む。
ここでは、2つの流れは一体になり混合している。固定
子チャンネル中の流れはインペラーの動作により圧縮機
の周辺に引き付けられる一方で、固定子チャンネルとイ
ンペラーバケット中の流れは互いにその流動体を交換し
続ける。固定子チャンネル中の流れが圧縮機の周辺部の
大半を回ると、それ以上の循環流はストリッパー板によ
って妨げられる。固定子チャンネル中の流れは次に径方
向外向きに向きを変え、出口を通って圧縮機から出る。
インペラーバケット中の残りの流れはバケット内のスト
リッパー板を通過し、圧縮機/タービンに入ったばかり
の流体と一体となる。
とができ、それらは最初は一体であるが、次に圧縮機を
通過しながら分かれる。一方の流れはインペラーバケッ
ト内を進み圧縮機の中を循環する。第2の流れは入口を
通過して径方向に圧縮機内へ入り、次にインペラーバケ
ットと隣接した馬蹄形状の固定子チャンネル内へ進む。
ここでは、2つの流れは一体になり混合している。固定
子チャンネル中の流れはインペラーの動作により圧縮機
の周辺に引き付けられる一方で、固定子チャンネルとイ
ンペラーバケット中の流れは互いにその流動体を交換し
続ける。固定子チャンネル中の流れが圧縮機の周辺部の
大半を回ると、それ以上の循環流はストリッパー板によ
って妨げられる。固定子チャンネル中の流れは次に径方
向外向きに向きを変え、出口を通って圧縮機から出る。
インペラーバケット中の残りの流れはバケット内のスト
リッパー板を通過し、圧縮機/タービンに入ったばかり
の流体と一体となる。
【0006】螺旋流圧縮機のインペラーバケット内の流
れはインペラーブレードの速度と本質的に等しい周速度
で圧縮機の周囲を進む。故に、その流れは径方向外向き
に、そしてバケット外部へ向かう強力な遠心力を受け
る。隣接する固定子チャンネル内の流れは、圧縮機から
出る流れに応じて、インペラーブレード速度の5%から
99%の範囲内の平均周速度で進む。
れはインペラーブレードの速度と本質的に等しい周速度
で圧縮機の周囲を進む。故に、その流れは径方向外向き
に、そしてバケット外部へ向かう強力な遠心力を受け
る。隣接する固定子チャンネル内の流れは、圧縮機から
出る流れに応じて、インペラーブレード速度の5%から
99%の範囲内の平均周速度で進む。
【0007】したがって、その流れはインペラーバケッ
ト内の流れが受けるよりかなり小さい遠心力を受ける。
これらの二つの遠心力は互いに反発しかつ等しくないた
め、インペラーバケットと固定子チャンネルを占める流
れは循環流すなわち渦流に変えられる。インペラーバケ
ット内の流体は径方向外向きに、すなわち“上向きに”
固定子チャンネル内へ駆動される。固定子チャンネル内
の流体は押し出され、径方向内向きに、すなわち“下向
きに”インペラーバケット内へ駆動される。
ト内の流れが受けるよりかなり小さい遠心力を受ける。
これらの二つの遠心力は互いに反発しかつ等しくないた
め、インペラーバケットと固定子チャンネルを占める流
れは循環流すなわち渦流に変えられる。インペラーバケ
ット内の流体は径方向外向きに、すなわち“上向きに”
固定子チャンネル内へ駆動される。固定子チャンネル内
の流体は押し出され、径方向内向きに、すなわち“下向
きに”インペラーバケット内へ駆動される。
【0008】螺旋流タービンのインペラーバケット内の
流体はインペラーブレードの速度と本質的に等しい周速
度でタービンの周囲を進む。
流体はインペラーブレードの速度と本質的に等しい周速
度でタービンの周囲を進む。
【0009】したがって、その流体は、もし他の力によ
って抵抗されなければ径方向外向きに強力な遠心力を受
ける。隣接する固定子チャンネル内の流体は、圧縮機か
ら出る流れに応じて、インペラーブレード速度の101
%から200%の範囲内の平均的周速度で進む。
って抵抗されなければ径方向外向きに強力な遠心力を受
ける。隣接する固定子チャンネル内の流体は、圧縮機か
ら出る流れに応じて、インペラーブレード速度の101
%から200%の範囲内の平均的周速度で進む。
【0010】したがって、その流体はインペラーバケッ
ト内の流体が受けるよりかなり大きい遠心力を受ける。
これらの二つの遠心力は互いに反発しかつ等しくないた
め、インペラーバケットと固定子チャンネルを占める流
体は循環流すなわち渦流に変えられる。
ト内の流体が受けるよりかなり大きい遠心力を受ける。
これらの二つの遠心力は互いに反発しかつ等しくないた
め、インペラーバケットと固定子チャンネルを占める流
体は循環流すなわち渦流に変えられる。
【0011】インペラーバケット内の流体は径方向内向
きに、すなわち”上向きに”固定子チャンネル内へ駆動
される。固定子チャンネル内の流体は押し出され、径方
向外向きに、すなわち”下向きに”インペラーバケット
内へ駆動される。
きに、すなわち”上向きに”固定子チャンネル内へ駆動
される。固定子チャンネル内の流体は押し出され、径方
向外向きに、すなわち”下向きに”インペラーバケット
内へ駆動される。
【0012】流体は渦流として移動する一方、固定子−
インペラーチャンネルの周辺をも移動する。したがっ
て、螺旋流圧縮機あるいはタービン内を通過する各流体
粒子は螺旋状流路に沿って移動する。その螺旋の中心線
は略馬蹄形の固定子−インペラーチャンネルの中心と一
致する。
インペラーチャンネルの周辺をも移動する。したがっ
て、螺旋流圧縮機あるいはタービン内を通過する各流体
粒子は螺旋状流路に沿って移動する。その螺旋の中心線
は略馬蹄形の固定子−インペラーチャンネルの中心と一
致する。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】螺旋流圧縮機が有する
特有の可能性は多くの用途を提供するように思われる
が、その低流量限度の故に広範囲の用途へ利用されない
でいる。
特有の可能性は多くの用途を提供するように思われる
が、その低流量限度の故に広範囲の用途へ利用されない
でいる。
【0014】一方、永久磁石モータと発電機は様々な用
途に広く用いられている。この型のモータ/発電機は固
定界磁コイルや永久磁石の回転型電機子を有する。近
年、エネルギーの著しく増大した高エネルギー積の永久
磁石が利用可能となっている。現在、およそ30メガガ
ウス−エルステッド(mgo)のエネルギー積を有する
サマリウムコバルト永久磁石の利用が容易であり、エネ
ルギー積が30メガガウス−エルステッド以上のネオジ
ミウム−鉄−ボロン磁石もまた利用可能である。mgo
を更に増大させて45メガガウス−エルステッド以上で
さえ、まもなく可能となる見込みである。このような高
エネルギー積の永久磁石の利用により、非常に高い電力
出力を供給できる大幅に小型化された機械が可能であ
る。
途に広く用いられている。この型のモータ/発電機は固
定界磁コイルや永久磁石の回転型電機子を有する。近
年、エネルギーの著しく増大した高エネルギー積の永久
磁石が利用可能となっている。現在、およそ30メガガ
ウス−エルステッド(mgo)のエネルギー積を有する
サマリウムコバルト永久磁石の利用が容易であり、エネ
ルギー積が30メガガウス−エルステッド以上のネオジ
ミウム−鉄−ボロン磁石もまた利用可能である。mgo
を更に増大させて45メガガウス−エルステッド以上で
さえ、まもなく可能となる見込みである。このような高
エネルギー積の永久磁石の利用により、非常に高い電力
出力を供給できる大幅に小型化された機械が可能であ
る。
【0015】永久磁石モータ/発電機回転子は複数の磁
極を等間隔に、かつ交互に磁極を変えて備えるか、ある
いは径方向に配向された1個の焼結磁石であってもよ
い。
極を等間隔に、かつ交互に磁極を変えて備えるか、ある
いは径方向に配向された1個の焼結磁石であってもよ
い。
【0016】固定子は、通常、複数の巻線と、両極性を
交互に配列した磁極とを有する。発電機モードでは、回
転子の回転によって永久磁石が固定子磁極およびコイル
の近くを通過し、それにより誘導電流が各コイルに流れ
る。モータモードでは、コイルに電流が通され、それに
より永久磁石回転子を回転させる。
交互に配列した磁極とを有する。発電機モードでは、回
転子の回転によって永久磁石が固定子磁極およびコイル
の近くを通過し、それにより誘導電流が各コイルに流れ
る。モータモードでは、コイルに電流が通され、それに
より永久磁石回転子を回転させる。
【0017】尚、永久磁石モータ/発電機と一体化して
いる螺旋流圧縮機/タービンの従来技術の一例が米国特
許出願第08/730,946号(1996.10.16)に提案
されている。
いる螺旋流圧縮機/タービンの従来技術の一例が米国特
許出願第08/730,946号(1996.10.16)に提案
されている。
【0018】
【課題を解決するための手段】本発明において、螺旋流
圧縮機/タービンは永久磁石モータ/発電機と一体化さ
れ、別の方法では容易に得られない流体動的制御特性を
得る。螺旋流圧縮機/タービン永久磁石モータ/発電機
は、複数のインペラーをもつ螺旋流圧縮機/タービンを
有する。複数のインペラーは、圧縮機ハウジング内のシ
ャフトに搭載されている。このシャフトは、圧縮機ハウ
ジング内で一対の軸受けによって回転可能に支持されて
いる。永久磁石モータ/発電機固定子は、永久磁石モー
タ/発電機回転子の周囲に配置される。永久磁石モータ
/発電機回転子は、圧縮機ハウジング内で支持されたシ
ャフトの端部に配置される。
圧縮機/タービンは永久磁石モータ/発電機と一体化さ
れ、別の方法では容易に得られない流体動的制御特性を
得る。螺旋流圧縮機/タービン永久磁石モータ/発電機
は、複数のインペラーをもつ螺旋流圧縮機/タービンを
有する。複数のインペラーは、圧縮機ハウジング内のシ
ャフトに搭載されている。このシャフトは、圧縮機ハウ
ジング内で一対の軸受けによって回転可能に支持されて
いる。永久磁石モータ/発電機固定子は、永久磁石モー
タ/発電機回転子の周囲に配置される。永久磁石モータ
/発電機回転子は、圧縮機ハウジング内で支持されたシ
ャフトの端部に配置される。
【0019】圧縮機ハウジングはインペラーブレードの
各列と動作可能に関連する略馬蹄形の流体流量固定子チ
ャンネルと、この略馬蹄形の流体流量固定子チャンネル
の一端の流体入口と、略馬蹄形の流体流量固定子チャン
ネルの他端の流体出口とを有する。インペラーブレード
は直線放射状ブレードでもあり得るし、あるいは略放射
状ブレード先端を有する湾曲ブレードでもあり得る。ま
た、インペラーは一列のブレードあるいは2列のブレー
ドのどちらを有することもできる。圧縮の複合的段階を
提供するために複合インペラーを利用することができ
る。
各列と動作可能に関連する略馬蹄形の流体流量固定子チ
ャンネルと、この略馬蹄形の流体流量固定子チャンネル
の一端の流体入口と、略馬蹄形の流体流量固定子チャン
ネルの他端の流体出口とを有する。インペラーブレード
は直線放射状ブレードでもあり得るし、あるいは略放射
状ブレード先端を有する湾曲ブレードでもあり得る。ま
た、インペラーは一列のブレードあるいは2列のブレー
ドのどちらを有することもできる。圧縮の複合的段階を
提供するために複合インペラーを利用することができ
る。
【0020】もし、動作条件が許すならば、多段のイン
ペラーは一端を二対のボール軸受けで他端を単一のボー
ル軸受けによって回転可能に支持される。もし、周囲動
作温度が高い場合には、コンプライアントフォイル流体
力学的流体膜ジャーナル軸受けが単一のボール軸受けの
代わりに高圧側で使用される。さらに、コンプライアン
トフォイル流体力学的流体膜ジャーナル軸受けは多段の
インペラーの両側で使用される。一つのコンプライアン
トフォイル流体力学的流体膜ジャーナル軸受けは、多段
のインペラーの内の一つをスラストディスクとして動作
させるようにそのインペラーの周囲に配置されるか、あ
るいは固定子チャンネル板の周囲に配置され、隣接した
各インペラーの対向する面に作用する。ラビリンスシー
ルが各インペラーの基部に用いられ、面シール又はハニ
カムシール(蜂の巣形状シール)が各インペラーのラジ
アル面に沿って使用され得る。
ペラーは一端を二対のボール軸受けで他端を単一のボー
ル軸受けによって回転可能に支持される。もし、周囲動
作温度が高い場合には、コンプライアントフォイル流体
力学的流体膜ジャーナル軸受けが単一のボール軸受けの
代わりに高圧側で使用される。さらに、コンプライアン
トフォイル流体力学的流体膜ジャーナル軸受けは多段の
インペラーの両側で使用される。一つのコンプライアン
トフォイル流体力学的流体膜ジャーナル軸受けは、多段
のインペラーの内の一つをスラストディスクとして動作
させるようにそのインペラーの周囲に配置されるか、あ
るいは固定子チャンネル板の周囲に配置され、隣接した
各インペラーの対向する面に作用する。ラビリンスシー
ルが各インペラーの基部に用いられ、面シール又はハニ
カムシール(蜂の巣形状シール)が各インペラーのラジ
アル面に沿って使用され得る。
【0021】
【発明の実施の形態】二段式螺旋流圧縮機/タービン永
久磁石モータ/発電機15が図1乃至図5に示され、螺
旋流圧縮機/タービン永久磁石モータ/発電機15の螺
旋流圧縮機/タービン17に流体を供給するための流体
入口18および螺旋流圧縮機/タービン永久磁石モータ
/発電機15の螺旋流圧縮機/タービン17から流体を
除去するための流体出口16とを有する。螺旋流機械は
圧縮機およびタービンの双方として機能できるため、圧
縮機/タービンと呼ぶ。永久磁石機械は軸馬力を供給す
るためのモータとしてあるいは電力を供給するための発
電機として同程度に適切に機能できるため、モータ/発
電機と呼ぶ。
久磁石モータ/発電機15が図1乃至図5に示され、螺
旋流圧縮機/タービン永久磁石モータ/発電機15の螺
旋流圧縮機/タービン17に流体を供給するための流体
入口18および螺旋流圧縮機/タービン永久磁石モータ
/発電機15の螺旋流圧縮機/タービン17から流体を
除去するための流体出口16とを有する。螺旋流機械は
圧縮機およびタービンの双方として機能できるため、圧
縮機/タービンと呼ぶ。永久磁石機械は軸馬力を供給す
るためのモータとしてあるいは電力を供給するための発
電機として同程度に適切に機能できるため、モータ/発
電機と呼ぶ。
【0022】螺旋流圧縮機/タービン永久磁石モータ/
発電機15には、一端を組合せ(デュプレックス)ボー
ル軸受け21および31によって、他端を単一ボール軸
受け22によって回転可能に支持されたシャフト20が
備えられている。組合せ(デュプレックス)ボール軸受
け21および31と単一ボール軸受け22はシャフト2
0の一端部に搭載された低圧段インペラー24と高圧段
インペラー23の両側に配置され、シャフト20のもう
一方の端部には永久磁石回転子27が搭載されている。
組合せ(デュプレックス)ボール軸受け21および31
は軸受け保持器28によって支持され、単一ボール軸受
け22は高圧固定子チャンネル板32とシャフト20の
間に配置されている。低圧段インペラー24及び高圧段
インペラー23は、複数のインペラーブレード26を有
している。
発電機15には、一端を組合せ(デュプレックス)ボー
ル軸受け21および31によって、他端を単一ボール軸
受け22によって回転可能に支持されたシャフト20が
備えられている。組合せ(デュプレックス)ボール軸受
け21および31と単一ボール軸受け22はシャフト2
0の一端部に搭載された低圧段インペラー24と高圧段
インペラー23の両側に配置され、シャフト20のもう
一方の端部には永久磁石回転子27が搭載されている。
組合せ(デュプレックス)ボール軸受け21および31
は軸受け保持器28によって支持され、単一ボール軸受
け22は高圧固定子チャンネル板32とシャフト20の
間に配置されている。低圧段インペラー24及び高圧段
インペラー23は、複数のインペラーブレード26を有
している。
【0023】低圧ストリッパー板37および高圧ストリ
ッパー板36は、それぞれ、低圧段インペラー24およ
び高圧段インペラー23から径方向外向きに配置され
る。シャフト20上の永久磁石回転子27は、永久磁石
ハウジング49内に配置された永久磁石固定子48内で
回転するように配置されている。
ッパー板36は、それぞれ、低圧段インペラー24およ
び高圧段インペラー23から径方向外向きに配置され
る。シャフト20上の永久磁石回転子27は、永久磁石
ハウジング49内に配置された永久磁石固定子48内で
回転するように配置されている。
【0024】低圧段インペラー24は低圧固定子チャン
ネル板34および中間固定子チャンネル板33との間で
回転するように配置され、高圧段インペラー23は中間
固定子チャンネル板33および高圧固定子チャンネル板
32との間で回転するように配置される。低圧ストリッ
パー板37の厚さは低圧段インペラー24よりわずかに
厚く、これにより低圧固定子チャンネル板34と中間固
定子チャンネル板33との間の低圧段インペラー24は
動作クリアランスを有し、一方、高圧ストリッパー板3
6の厚さは高圧段インペラー23よりわずかに厚く、中
間固定子チャンネル板33および高圧固定子チャンネル
板32との間の高圧段インペラー23に動作クリアラン
スを提供する。
ネル板34および中間固定子チャンネル板33との間で
回転するように配置され、高圧段インペラー23は中間
固定子チャンネル板33および高圧固定子チャンネル板
32との間で回転するように配置される。低圧ストリッ
パー板37の厚さは低圧段インペラー24よりわずかに
厚く、これにより低圧固定子チャンネル板34と中間固
定子チャンネル板33との間の低圧段インペラー24は
動作クリアランスを有し、一方、高圧ストリッパー板3
6の厚さは高圧段インペラー23よりわずかに厚く、中
間固定子チャンネル板33および高圧固定子チャンネル
板32との間の高圧段インペラー23に動作クリアラン
スを提供する。
【0025】低圧固定子チャンネル板34は流体入口1
6から流体を受けるための入口をもつ略馬蹄形の流体固
定子チャンネル42を有する。中間固定子チャンネル板
33は、その低圧側に低圧略馬蹄形流体固定子チャンネ
ル41を有し、その高圧側に高圧略馬蹄形流体固定子チ
ャンネル40を有する。中間固定子チャンネル板33の
低圧側にある低圧略馬蹄形流体固定子チャンネル41
は、低圧固定子チャンネル板34の略馬蹄形流体固定子
チャンネル42と鏡像関係にある。高圧固定子チャンネ
ル板32は、略馬蹄形流体固定子チャンネル38を有
し、これは中間固定子チャンネル板33の高圧側の高圧
略馬蹄形流体固定子チャンネル40と鏡像関係にある。
6から流体を受けるための入口をもつ略馬蹄形の流体固
定子チャンネル42を有する。中間固定子チャンネル板
33は、その低圧側に低圧略馬蹄形流体固定子チャンネ
ル41を有し、その高圧側に高圧略馬蹄形流体固定子チ
ャンネル40を有する。中間固定子チャンネル板33の
低圧側にある低圧略馬蹄形流体固定子チャンネル41
は、低圧固定子チャンネル板34の略馬蹄形流体固定子
チャンネル42と鏡像関係にある。高圧固定子チャンネ
ル板32は、略馬蹄形流体固定子チャンネル38を有
し、これは中間固定子チャンネル板33の高圧側の高圧
略馬蹄形流体固定子チャンネル40と鏡像関係にある。
【0026】各固定子チャンネルは、チャンネルから径
方向外向きに配置された入口および出口を有する。低圧
固定子チャンネル板略馬蹄形流体固定子チャンネル42
および中央螺旋流固定子チャンネル板低圧略馬蹄形流体
固定子チャンネル41の入口および出口は、中央螺旋流
固定子チャンネル板高圧略馬蹄形流体固定子チャンネル
40および高圧固定子チャンネル板略馬蹄形流体固定子
チャンネル38の入口および出口と同様に軸方向に一列
に並んでいる。
方向外向きに配置された入口および出口を有する。低圧
固定子チャンネル板略馬蹄形流体固定子チャンネル42
および中央螺旋流固定子チャンネル板低圧略馬蹄形流体
固定子チャンネル41の入口および出口は、中央螺旋流
固定子チャンネル板高圧略馬蹄形流体固定子チャンネル
40および高圧固定子チャンネル板略馬蹄形流体固定子
チャンネル38の入口および出口と同様に軸方向に一列
に並んでいる。
【0027】流体入口18は、高圧固定子チャンネル板
32、高圧ストリッパー板36、及び中間固定子チャン
ネル板33を介して、低圧固定子チャンネル板略馬蹄形
流体固定子チャンネル42および中間螺旋流固定子チャ
ンネル板低圧略馬蹄形流体固定子チャンネル41双方の
入口まで延在する。流体出口16は、中央螺旋流固定子
チャンネル板高圧略馬蹄形流体固定子チャンネル40お
よび高圧固定子チャンネル板略馬蹄形流体固定子チャン
ネル38双方の出口から、高圧固定子チャンネル板3
6、高圧ストリッパー板32を通過して延在する。
32、高圧ストリッパー板36、及び中間固定子チャン
ネル板33を介して、低圧固定子チャンネル板略馬蹄形
流体固定子チャンネル42および中間螺旋流固定子チャ
ンネル板低圧略馬蹄形流体固定子チャンネル41双方の
入口まで延在する。流体出口16は、中央螺旋流固定子
チャンネル板高圧略馬蹄形流体固定子チャンネル40お
よび高圧固定子チャンネル板略馬蹄形流体固定子チャン
ネル38双方の出口から、高圧固定子チャンネル板3
6、高圧ストリッパー板32を通過して延在する。
【0028】低圧圧縮段から高圧圧縮段への渡り部が図
6に示されている。低圧固定子チャンネル板略馬蹄形流
体固定子チャンネル42および中央螺旋流固定子チャン
ネル板低圧略馬蹄形流体固定子チャンネル41からの両
出口は、交差部(渡り部)58に部分的に圧縮された流
体を供給し、その交差部58は、部分的に圧縮された流
体を中央螺旋流固定子チャンネル板高圧略馬蹄形流体固
定子チャンネル40および高圧固定子チャンネル板略馬
蹄形流体固定子チャンネル38の両入口へ供給する。
6に示されている。低圧固定子チャンネル板略馬蹄形流
体固定子チャンネル42および中央螺旋流固定子チャン
ネル板低圧略馬蹄形流体固定子チャンネル41からの両
出口は、交差部(渡り部)58に部分的に圧縮された流
体を供給し、その交差部58は、部分的に圧縮された流
体を中央螺旋流固定子チャンネル板高圧略馬蹄形流体固
定子チャンネル40および高圧固定子チャンネル板略馬
蹄形流体固定子チャンネル38の両入口へ供給する。
【0029】インペラーブレードあるいはバケットは図
7および図8に最良に示されている。インペラー23の
径方向外向き端は複数の低圧ブレード26を有してい
る。これらのブレード26は、図7に示されるように、
径方向に直線状であるが、湾曲ブレードがより適当ある
いは必要となる特殊な用途および/あるいは動作条件が
あるかもしれない。
7および図8に最良に示されている。インペラー23の
径方向外向き端は複数の低圧ブレード26を有してい
る。これらのブレード26は、図7に示されるように、
径方向に直線状であるが、湾曲ブレードがより適当ある
いは必要となる特殊な用途および/あるいは動作条件が
あるかもしれない。
【0030】図8は、複数の湾曲ブレード44を有する
螺旋流圧縮機/タービンインペラーの一部を示す。湾曲
ブレード基部、すなわち付根45はその前縁46より反
が少ない。湾曲ブレード先端47は、付根45および前
縁46の両方において、ほぼ放射状に並んでいる。
螺旋流圧縮機/タービンインペラーの一部を示す。湾曲
ブレード基部、すなわち付根45はその前縁46より反
が少ない。湾曲ブレード先端47は、付根45および前
縁46の両方において、ほぼ放射状に並んでいる。
【0031】流体固定子チャンネルが、中間固定子チャ
ンネル板33を示す図9に最良に示されている。略馬蹄
形固定子チャンネル41が入口55および出口56とと
もに示される。入口55および出口56は、通常では、
角度で約30度ずれている。出口56は、交差部58に
接続する。位置合わせすなわちロケーター孔57が、ス
トリッパー板37および36と同様に、低圧固定子チャ
ンネル板34、中間固定子チャンネル板33、および高
圧固定子チャンネル板32の各々に備えられている。
ンネル板33を示す図9に最良に示されている。略馬蹄
形固定子チャンネル41が入口55および出口56とと
もに示される。入口55および出口56は、通常では、
角度で約30度ずれている。出口56は、交差部58に
接続する。位置合わせすなわちロケーター孔57が、ス
トリッパー板37および36と同様に、低圧固定子チャ
ンネル板34、中間固定子チャンネル板33、および高
圧固定子チャンネル板32の各々に備えられている。
【0032】入口55は、流体圧力エネルギーを流体速
度エネルギーに変換する収束ノズル通路51によって略
馬蹄形固定子チャンネル40に接続されている。同様
に、略馬蹄形固定子チャンネル40の他端は、流体速度
エネルギーを流体圧力エネルギーに変換する発散ディフ
ューザー通路52によって出口56に接続されている。
度エネルギーに変換する収束ノズル通路51によって略
馬蹄形固定子チャンネル40に接続されている。同様
に、略馬蹄形固定子チャンネル40の他端は、流体速度
エネルギーを流体圧力エネルギーに変換する発散ディフ
ューザー通路52によって出口56に接続されている。
【0033】流体固定子チャンネル40の深さおよび流
れ断面積は、流体圧および流体密度が流体固定子チャン
ネルに沿って変化するのにともなって周辺部の流れの速
度が変化しなくてすむように、好ましくは漸次変化して
いる。圧縮時、流体固定子チャンネル40の深さは、圧
力と密度の増加にともない、入口から出口へと減少す
る。収束ノズル通路51および発散ディフューザー通路
52は、流体圧力エネルギーの流体速度エネルギーへの
能率的変換および逆もまた可能にする。
れ断面積は、流体圧および流体密度が流体固定子チャン
ネルに沿って変化するのにともなって周辺部の流れの速
度が変化しなくてすむように、好ましくは漸次変化して
いる。圧縮時、流体固定子チャンネル40の深さは、圧
力と密度の増加にともない、入口から出口へと減少す
る。収束ノズル通路51および発散ディフューザー通路
52は、流体圧力エネルギーの流体速度エネルギーへの
能率的変換および逆もまた可能にする。
【0034】図10は、インペラーブレードおよび流体
固定子チャンネルを介した流れを流線53を用いて示
す。一方、図11はインペラーおよび流体固定子チャン
ネルの中心線周辺の螺旋流を概略的に示す。流れの回転
は図11に交互の黒塗りおよび白抜きの流れパターン線
で示される。
固定子チャンネルを介した流れを流線53を用いて示
す。一方、図11はインペラーおよび流体固定子チャン
ネルの中心線周辺の螺旋流を概略的に示す。流れの回転
は図11に交互の黒塗りおよび白抜きの流れパターン線
で示される。
【0035】螺旋流圧縮機/タービンにおいて、流体は
入口18から入り、収束ノズル通路51を通過しながら
加速され、ストリッパー板37により二つの流路に分岐
され、低圧インペラーブレード26と軸方向に隣接した
略馬蹄形流体固定子チャンネル41,42の先端へ入
る。流体は、次に、圧力勾配により径方向内向きにイン
ペラーブレード26のつけ根へ向けられ、遠心力により
ブレード26を通過してその外部へと加速され、そこか
ら再び流体固定子チャンネルへ入る。この間、流体は螺
旋流圧縮機/タービンの周囲を接線方向に移動してい
る。この結果、図7、図10、および図11に最良に示
されるように、螺旋流が確立される。
入口18から入り、収束ノズル通路51を通過しながら
加速され、ストリッパー板37により二つの流路に分岐
され、低圧インペラーブレード26と軸方向に隣接した
略馬蹄形流体固定子チャンネル41,42の先端へ入
る。流体は、次に、圧力勾配により径方向内向きにイン
ペラーブレード26のつけ根へ向けられ、遠心力により
ブレード26を通過してその外部へと加速され、そこか
ら再び流体固定子チャンネルへ入る。この間、流体は螺
旋流圧縮機/タービンの周囲を接線方向に移動してい
る。この結果、図7、図10、および図11に最良に示
されるように、螺旋流が確立される。
【0036】組合せ(デュプレックス)ボール軸受け2
1,31は、図示では、螺旋流圧縮機/タービンの永久
磁石モータ/発電機端に配置される。一方、単一ボール
軸受け22は螺旋流圧縮機/タービンの永久磁石モータ
/発電機側とは反対の端部に配置される。この配置を逆
転して、単一ボール軸受け22を、螺旋流圧縮機/ター
ビンの永久磁石モータ/発電機端に配置し、組合せ(デ
ュプレックス)ボール軸受け21,31を螺旋流圧縮機
/タービンの反対側に配置することは容易である。同様
に、後でより明らかとなるように、図示では低圧段イン
ペラー24は螺旋流圧縮機/タービンの永久磁石モータ
/発電機端に設けられ、高圧段インペラー23は螺旋流
圧縮機/タービンの永久磁石モータ/発電機側とは反対
側に設けられている。このような配置も、容易に逆転さ
せることができる。
1,31は、図示では、螺旋流圧縮機/タービンの永久
磁石モータ/発電機端に配置される。一方、単一ボール
軸受け22は螺旋流圧縮機/タービンの永久磁石モータ
/発電機側とは反対の端部に配置される。この配置を逆
転して、単一ボール軸受け22を、螺旋流圧縮機/ター
ビンの永久磁石モータ/発電機端に配置し、組合せ(デ
ュプレックス)ボール軸受け21,31を螺旋流圧縮機
/タービンの反対側に配置することは容易である。同様
に、後でより明らかとなるように、図示では低圧段イン
ペラー24は螺旋流圧縮機/タービンの永久磁石モータ
/発電機端に設けられ、高圧段インペラー23は螺旋流
圧縮機/タービンの永久磁石モータ/発電機側とは反対
側に設けられている。このような配置も、容易に逆転さ
せることができる。
【0037】3段式螺旋流圧縮機/タービン永久磁石モ
ータ/発電機60が図12に示されているが、第3のイ
ンペラーおよびそれに付随する項目の追加を除くと、2
段式機械とすべての点において同様である。同様に4段
式螺旋流圧縮機/タービン永久磁石モータ/発電機80
が図14に示されている図12の3段式螺旋流圧縮機/
タービン永久磁石モータ/発電機60は、低圧段インペ
ラー61、中圧段インペラー62、および高圧段インペ
ラー63とを有し、どの段もシャフト64の一端に搭載
され、永久磁石回転子65はその他端に搭載されてい
る。
ータ/発電機60が図12に示されているが、第3のイ
ンペラーおよびそれに付随する項目の追加を除くと、2
段式機械とすべての点において同様である。同様に4段
式螺旋流圧縮機/タービン永久磁石モータ/発電機80
が図14に示されている図12の3段式螺旋流圧縮機/
タービン永久磁石モータ/発電機60は、低圧段インペ
ラー61、中圧段インペラー62、および高圧段インペ
ラー63とを有し、どの段もシャフト64の一端に搭載
され、永久磁石回転子65はその他端に搭載されてい
る。
【0038】シャフト64上の永久磁石回転子65は、
永久磁石ハウジング67内に配置された永久磁石モータ
/発電機固定子66内で回転するように配置されてい
る。3段式螺旋流圧縮機/タービン永久磁石モータ/発
電機60には流体入口75が設けられている。
永久磁石ハウジング67内に配置された永久磁石モータ
/発電機固定子66内で回転するように配置されてい
る。3段式螺旋流圧縮機/タービン永久磁石モータ/発
電機60には流体入口75が設けられている。
【0039】図では、組合せ(デュプレックス)ボール
軸受け21,31は、螺旋流圧縮機/タービンのの低圧
側に挿入されている。その理由は、この低圧側は、コン
プライアントフォイル流体力学的流体膜ジャーナル軸受
けが利用される高圧側より低い動作温度環境を有するか
らである。
軸受け21,31は、螺旋流圧縮機/タービンのの低圧
側に挿入されている。その理由は、この低圧側は、コン
プライアントフォイル流体力学的流体膜ジャーナル軸受
けが利用される高圧側より低い動作温度環境を有するか
らである。
【0040】ボール軸受けは螺旋流圧縮機/タービン永
久磁石モータ/発電機の多様な動作条件に適している。
一方、コンプライアントフォイル流体力学的流体膜ジャ
ーナル軸受けは高温動作環境に適している。より高い周
囲温度では、ボール軸受けの予測できる寿命は十分でな
い。
久磁石モータ/発電機の多様な動作条件に適している。
一方、コンプライアントフォイル流体力学的流体膜ジャ
ーナル軸受けは高温動作環境に適している。より高い周
囲温度では、ボール軸受けの予測できる寿命は十分でな
い。
【0041】低圧ストリッパー板68、中圧ストリッパ
ー板69、および高圧ストリッパー板70は、各々、低
圧段インペラー61、中圧段インペラー62、および高
圧段インペラー63から径方向外向きに配置されてい
る。
ー板69、および高圧ストリッパー板70は、各々、低
圧段インペラー61、中圧段インペラー62、および高
圧段インペラー63から径方向外向きに配置されてい
る。
【0042】低圧段インペラー61は、低圧固定子チャ
ンネル板71および第1の中間固定子チャンネル板72
との間で回転するように配置され、中圧段インペラー6
2は第1の中圧固定子チャンネル板72および第2の中
圧固定子チャンネル板73との間で回転するように配置
され、高圧段インペラー63は第2の中間固定子チャン
ネル板73および高圧固定子チャンネル板74との間で
回転するように配置されている。低圧ストリッパー板6
8の厚さは、低圧段インペラー61よりわずかに厚く、
これにより、低圧固定子チャンネル板71と第1の中間
固定子チャンネル板72との間の低圧段インペラー61
に動作クリアランスを与え、中圧ストリッパー板69の
厚さは、中圧段インペラー62よりわずかに厚く、第1
の中間固定子チャンネル板72と第2の中間固定子チャ
ンネル板73との間の中圧段インペラー62に動作クリ
アランスを与え、また、高圧ストリッパー板70の厚さ
は、高圧段インペラー63よりわずかに厚く、第2の中
間固定子チャンネル板73と高圧固定子チャンネル板7
4との間の高圧段インペラー63に動作クリアランスを
与える。
ンネル板71および第1の中間固定子チャンネル板72
との間で回転するように配置され、中圧段インペラー6
2は第1の中圧固定子チャンネル板72および第2の中
圧固定子チャンネル板73との間で回転するように配置
され、高圧段インペラー63は第2の中間固定子チャン
ネル板73および高圧固定子チャンネル板74との間で
回転するように配置されている。低圧ストリッパー板6
8の厚さは、低圧段インペラー61よりわずかに厚く、
これにより、低圧固定子チャンネル板71と第1の中間
固定子チャンネル板72との間の低圧段インペラー61
に動作クリアランスを与え、中圧ストリッパー板69の
厚さは、中圧段インペラー62よりわずかに厚く、第1
の中間固定子チャンネル板72と第2の中間固定子チャ
ンネル板73との間の中圧段インペラー62に動作クリ
アランスを与え、また、高圧ストリッパー板70の厚さ
は、高圧段インペラー63よりわずかに厚く、第2の中
間固定子チャンネル板73と高圧固定子チャンネル板7
4との間の高圧段インペラー63に動作クリアランスを
与える。
【0043】略馬蹄形流体固定子チャンネルは、低圧段
インペラー61、中圧段インペラー62、および高圧段
インペラー63の両側に配置されている。各流体固定子
チャンネルは、チャンネルから径方向外向きに配置され
た入口および出口を有する。
インペラー61、中圧段インペラー62、および高圧段
インペラー63の両側に配置されている。各流体固定子
チャンネルは、チャンネルから径方向外向きに配置され
た入口および出口を有する。
【0044】低圧圧縮段から中圧段にかけて、また、中
圧圧縮段から高圧圧縮段にかけての交差部は、2段式螺
旋流圧縮機/タービン永久磁石モータ/発電機の低圧段
と高圧段との間の交差部に関して説明されたと同様であ
ろう。
圧圧縮段から高圧圧縮段にかけての交差部は、2段式螺
旋流圧縮機/タービン永久磁石モータ/発電機の低圧段
と高圧段との間の交差部に関して説明されたと同様であ
ろう。
【0045】3段式螺旋流圧縮機/タービン永久磁石モ
ータ/発電機60の他の実施の形態を図13に示す。組
合せ(デュプレックス)ボール軸受け21,31は、シ
ャフト64の永久磁石モータ/発電機側の端部に配置さ
れ、永久磁石ハウジング67内に軸受保持器29によっ
て位置決めされている。シャフト64のこの一端部に組
合せ(デュプレックス)ボール軸受け21,31を位置
決めすることにより冷却環境における動作が約束され
る。
ータ/発電機60の他の実施の形態を図13に示す。組
合せ(デュプレックス)ボール軸受け21,31は、シ
ャフト64の永久磁石モータ/発電機側の端部に配置さ
れ、永久磁石ハウジング67内に軸受保持器29によっ
て位置決めされている。シャフト64のこの一端部に組
合せ(デュプレックス)ボール軸受け21,31を位置
決めすることにより冷却環境における動作が約束され
る。
【0046】四段式螺旋流圧縮機/タービン永久磁石モ
ータ/発電機80は、図14に示されるように、流体入
口79を有し、低圧段インペラー84、中低圧段インペ
ラー83、中高圧段インペラー82、高圧段インペラー
81を有している。その全てのインペラーはシャフト8
5の一端に搭載され、それぞれ複数インペラーブレード
を有している。永久磁石モータ/発電機回転子86は、
シャフト85の他端に搭載され、永久磁石ハウジング8
8内に配置された永久磁石モータ/発電機固定子87内
で回転するように配置されている。
ータ/発電機80は、図14に示されるように、流体入
口79を有し、低圧段インペラー84、中低圧段インペ
ラー83、中高圧段インペラー82、高圧段インペラー
81を有している。その全てのインペラーはシャフト8
5の一端に搭載され、それぞれ複数インペラーブレード
を有している。永久磁石モータ/発電機回転子86は、
シャフト85の他端に搭載され、永久磁石ハウジング8
8内に配置された永久磁石モータ/発電機固定子87内
で回転するように配置されている。
【0047】低圧ストリッパー板92、中低圧ストリッ
パー板91、中高圧ストリッパー板90、及び高圧スト
リッパー板89は、各々、低圧段インペラー84、中低
圧段インペラー83、中高圧段インペラー82、高圧段
インペラー81から径方向外向きに配置されている。
パー板91、中高圧ストリッパー板90、及び高圧スト
リッパー板89は、各々、低圧段インペラー84、中低
圧段インペラー83、中高圧段インペラー82、高圧段
インペラー81から径方向外向きに配置されている。
【0048】低圧段インペラー84は、低圧固定子チャ
ンネル板98と中低圧固定子チャンネル板97との間で
回転するように配置され、中低圧段インペラー83は中
低圧固定子チャンネル板97と中間固定子チャンネル板
96の間で回転するように配置され、中高圧段インペラ
ー82は中間固定子チャンネル板96と中高圧固定子チ
ャンネル板95との間で回転するように配置され、高圧
段インペラー81は中高圧固定子チャンネル板95と高
圧固定子チャンネル板94との間で回転するように配置
されている。
ンネル板98と中低圧固定子チャンネル板97との間で
回転するように配置され、中低圧段インペラー83は中
低圧固定子チャンネル板97と中間固定子チャンネル板
96の間で回転するように配置され、中高圧段インペラ
ー82は中間固定子チャンネル板96と中高圧固定子チ
ャンネル板95との間で回転するように配置され、高圧
段インペラー81は中高圧固定子チャンネル板95と高
圧固定子チャンネル板94との間で回転するように配置
されている。
【0049】ここで、四段式螺旋流圧縮機/タービン永
久磁石モータ/発電機80の高圧段インペラー81は、
螺旋流圧縮機/タービンの永久磁石モータ/発電機先端
部に配置されていることに留意されたい。
久磁石モータ/発電機80の高圧段インペラー81は、
螺旋流圧縮機/タービンの永久磁石モータ/発電機先端
部に配置されていることに留意されたい。
【0050】コンプライアントフォイル流体力学的流体
膜ジャーナル軸受け76,77は、インペラー81,8
2,83,84の両端側に配置され、低圧段インペラー
81として示されるインペラーの1つの径方向面が、コ
ンプライアントフォイル流体力学的流体膜スラスト軸受
け78に対するスラストディスクとして機能する。
膜ジャーナル軸受け76,77は、インペラー81,8
2,83,84の両端側に配置され、低圧段インペラー
81として示されるインペラーの1つの径方向面が、コ
ンプライアントフォイル流体力学的流体膜スラスト軸受
け78に対するスラストディスクとして機能する。
【0051】略馬蹄形流体固定子チャンネルは、それぞ
れ複数のブレードを有する低圧段インペラー84、中低
圧段インペラー83、中高圧段インペラー82、および
高圧段インペラー81の両側に配置されている。各流体
固定子チャンネルは、チャンネルから径方向外向きに配
置された入口および出口を有する。ある圧縮段から次の
圧縮段にかけての交差部は、2段式螺旋流圧縮機/ター
ビン永久磁石モータ/発電機の低圧段と高圧段との間の
交差部に関して説明されたと同様であろう。
れ複数のブレードを有する低圧段インペラー84、中低
圧段インペラー83、中高圧段インペラー82、および
高圧段インペラー81の両側に配置されている。各流体
固定子チャンネルは、チャンネルから径方向外向きに配
置された入口および出口を有する。ある圧縮段から次の
圧縮段にかけての交差部は、2段式螺旋流圧縮機/ター
ビン永久磁石モータ/発電機の低圧段と高圧段との間の
交差部に関して説明されたと同様であろう。
【0052】各インペラー間の流体の漏出を防止するた
めに、ラビリンスシール100を、図15に示すよう
に、固定子チャンネル板95,96,97の基部で隣接
したインペラー間、すなわちそれぞれインペラー81と
82の間、インペラー82と83の間、インペラー83
と84の間に配置する。図16は、インペラー81と固
定子チャンネル板95の間の面シール及びハニカムシー
ル(蜂の巣形状シール)101を示す。
めに、ラビリンスシール100を、図15に示すよう
に、固定子チャンネル板95,96,97の基部で隣接
したインペラー間、すなわちそれぞれインペラー81と
82の間、インペラー82と83の間、インペラー83
と84の間に配置する。図16は、インペラー81と固
定子チャンネル板95の間の面シール及びハニカムシー
ル(蜂の巣形状シール)101を示す。
【0053】他の例として、両側コンプライアントフォ
イル流体力学的流体膜スラスト軸受けの構成を図17に
示す。図14に示すようにインペラーの両側に位置して
いるコンプライアントフォイル流体力学的流体膜スラス
ト軸受けの代わりに、図17では、両側コンプライアン
トフォイル流体力学的流体膜スラスト軸受け78を、中
間固定子チャンネル96の両側と中低圧段インペラー8
3の一方の面および中高圧段インペラー82の他方の面
との間に配置した場合を示している。
イル流体力学的流体膜スラスト軸受けの構成を図17に
示す。図14に示すようにインペラーの両側に位置して
いるコンプライアントフォイル流体力学的流体膜スラス
ト軸受けの代わりに、図17では、両側コンプライアン
トフォイル流体力学的流体膜スラスト軸受け78を、中
間固定子チャンネル96の両側と中低圧段インペラー8
3の一方の面および中高圧段インペラー82の他方の面
との間に配置した場合を示している。
【0054】螺旋流圧縮機/タービン永久磁石モータ/
発電機が特に適した一つの特別な用途は、気体燃料をタ
ーボ発電機に供給することである。ターボ発電機を始動
するために、螺旋流圧縮機/タービン永久磁石モータ/
発電機は、気体燃料(天然ガスパイプラインからの供給
が典型的)の上流圧力を低下させるために、をタービン
として逆回転される必要がある。気体燃料のヘッダ圧力
は点火のためには極端に低くなければならない。
発電機が特に適した一つの特別な用途は、気体燃料をタ
ーボ発電機に供給することである。ターボ発電機を始動
するために、螺旋流圧縮機/タービン永久磁石モータ/
発電機は、気体燃料(天然ガスパイプラインからの供給
が典型的)の上流圧力を低下させるために、をタービン
として逆回転される必要がある。気体燃料のヘッダ圧力
は点火のためには極端に低くなければならない。
【0055】ターボ発電機の速度が上昇するとともに、
ターボ発電機の圧縮機吐出圧が上昇し、燃焼器ノズルイ
ンジェクタへ供給される気体燃料のヘッダ圧力はターボ
発電機圧縮機吐出圧より高く維持される必要がある。た
とえば、もし、ターボ発電機のスイッチを切りたいと
き、天然ガスパイプラインの圧力が20psi(13.8x104N
/m2)ゲージならば、ターボ発電機が低点火速度で回転
しているとき、天然ガスの圧力は約19psi(13.3x104
N/m2)だけ低下させる必要があるだろう。点火後、ター
ボ発電機の速度が上昇すると、ヘッダへ入る圧力も上昇
する。すなわち、圧力を低下させる必要はほとんどな
い。螺旋流圧縮機/タービン永久磁石モータ/発電機が
逆回転し、圧力を低下させている間に、点火は起こる。
ターボ発電機の圧縮機吐出圧が上昇し、燃焼器ノズルイ
ンジェクタへ供給される気体燃料のヘッダ圧力はターボ
発電機圧縮機吐出圧より高く維持される必要がある。た
とえば、もし、ターボ発電機のスイッチを切りたいと
き、天然ガスパイプラインの圧力が20psi(13.8x104N
/m2)ゲージならば、ターボ発電機が低点火速度で回転
しているとき、天然ガスの圧力は約19psi(13.3x104
N/m2)だけ低下させる必要があるだろう。点火後、ター
ボ発電機の速度が上昇すると、ヘッダへ入る圧力も上昇
する。すなわち、圧力を低下させる必要はほとんどな
い。螺旋流圧縮機/タービン永久磁石モータ/発電機が
逆回転し、圧力を低下させている間に、点火は起こる。
【0056】このような適用において、シャフト軸受け
は、通常時計方向および反時計方向の両方で動作する必
要があるが、これは、ボール軸受けの場合は何も問題な
い。しかしながら、シャフトの端に位置する高圧段イン
ペラーでは、そこの温度は、特に周囲温度が高いと、ボ
ール軸受けにとっては高温すぎて、長時間を耐えること
はできない。高温に対しては、コンプライアントフォイ
ル流体力学的流体膜ジャーナル軸受けの方が長時間利用
できる。
は、通常時計方向および反時計方向の両方で動作する必
要があるが、これは、ボール軸受けの場合は何も問題な
い。しかしながら、シャフトの端に位置する高圧段イン
ペラーでは、そこの温度は、特に周囲温度が高いと、ボ
ール軸受けにとっては高温すぎて、長時間を耐えること
はできない。高温に対しては、コンプライアントフォイ
ル流体力学的流体膜ジャーナル軸受けの方が長時間利用
できる。
【0057】コンプライアントフォイル流体力学的流体
膜ジャーナル軸受けは、一般に、一方向のみ動作すべく
設計されるが、両方向に動作するものも存在する。その
ような軸受けは、本出願者による米国特許出願第08/
002,690号(1998.5.5)に開示されている。
膜ジャーナル軸受けは、一般に、一方向のみ動作すべく
設計されるが、両方向に動作するものも存在する。その
ような軸受けは、本出願者による米国特許出願第08/
002,690号(1998.5.5)に開示されている。
【0058】もしシャフトを両方向に回転させないこと
望むならば、螺旋流圧縮機/タービンをタービンとして
動作させないように入口スロットルバルブを設けること
ができる。図18は、螺旋流圧縮機/タービンの動作条
件を示したグラフである。このグラフは、横軸を圧縮
比、縦軸を該圧縮比に対する流量割合(%)とし、これ
らの関係を示したものである。速度%曲線をマイナス4
6%(タービンとしての動作時)からプラス100%
(圧縮機としての動作時)まで示し、更に種々の入口圧
力に対するタービン負荷曲線も示している。
望むならば、螺旋流圧縮機/タービンをタービンとして
動作させないように入口スロットルバルブを設けること
ができる。図18は、螺旋流圧縮機/タービンの動作条
件を示したグラフである。このグラフは、横軸を圧縮
比、縦軸を該圧縮比に対する流量割合(%)とし、これ
らの関係を示したものである。速度%曲線をマイナス4
6%(タービンとしての動作時)からプラス100%
(圧縮機としての動作時)まで示し、更に種々の入口圧
力に対するタービン負荷曲線も示している。
【0059】図19は、螺旋流圧縮機/タービン永久磁
石モータ/発電機に対する入口スロットルバルブ110
を示した一部断面図である。入口スロットルバルブ11
0は一端にエンドキャップ116を有するバルブハウジ
ング114内に配置されたダイアフラム112を備えて
いる。ダイアフラム112は、ハウジング114内を圧
縮機出口圧力(P2)室118と圧縮機入口圧力(P
1)室120に分けている。スプリング122はダイア
フラム112を圧縮機出口圧力室118側へ偏らせてい
る。圧縮機入口圧力(P1)は計量ロッド126内のオ
リフィス124を通って抜ける。圧縮機出口圧力P2と
圧縮機入口圧力P1の差圧は、螺旋流圧縮機入口132
中へのガス状燃料130の流れを制御するバルブハウジ
ング通路128内の計量ロッド126にかかる。圧縮機
出口圧力P2はライン134を介して圧縮機出口圧力室
118に供給される。
石モータ/発電機に対する入口スロットルバルブ110
を示した一部断面図である。入口スロットルバルブ11
0は一端にエンドキャップ116を有するバルブハウジ
ング114内に配置されたダイアフラム112を備えて
いる。ダイアフラム112は、ハウジング114内を圧
縮機出口圧力(P2)室118と圧縮機入口圧力(P
1)室120に分けている。スプリング122はダイア
フラム112を圧縮機出口圧力室118側へ偏らせてい
る。圧縮機入口圧力(P1)は計量ロッド126内のオ
リフィス124を通って抜ける。圧縮機出口圧力P2と
圧縮機入口圧力P1の差圧は、螺旋流圧縮機入口132
中へのガス状燃料130の流れを制御するバルブハウジ
ング通路128内の計量ロッド126にかかる。圧縮機
出口圧力P2はライン134を介して圧縮機出口圧力室
118に供給される。
【0060】バルブ110は、螺旋流圧縮機/タービン
に対する入口流量を調整し、螺旋流圧縮機/タービンを
通過するミニマムデルタ圧力を維持する。螺旋流圧縮機
/タービンの両端間圧力が大きいと、スロットルバルブ
110は大きく開き、入口圧力の制限を全く受けない。
しかしながら、入口圧力P1が出口圧力P2より大きい
と、スロットルバルブ110は、螺旋流圧縮機/タービ
ンに対する入口圧力P1を出口圧力P2より小さい3ps
i(2.0x104 N/m2)値に調整する。これにより、螺旋流圧
縮機/タービンは、図19の入口スロットルを示す線の
右領域において常に動作するように作用する。この入口
スロットル線の右側領域での動作は、螺旋流圧縮機/タ
ービンが常に圧縮機として動作し、決してタービンとし
て動作しないことを保証するものである。すなわち、こ
れはシャフトが一方向にのみ回転することを意味してい
る。代わりに、スイッチングソレノイドバルブ又は定比
バルブも利用できる。
に対する入口流量を調整し、螺旋流圧縮機/タービンを
通過するミニマムデルタ圧力を維持する。螺旋流圧縮機
/タービンの両端間圧力が大きいと、スロットルバルブ
110は大きく開き、入口圧力の制限を全く受けない。
しかしながら、入口圧力P1が出口圧力P2より大きい
と、スロットルバルブ110は、螺旋流圧縮機/タービ
ンに対する入口圧力P1を出口圧力P2より小さい3ps
i(2.0x104 N/m2)値に調整する。これにより、螺旋流圧
縮機/タービンは、図19の入口スロットルを示す線の
右領域において常に動作するように作用する。この入口
スロットル線の右側領域での動作は、螺旋流圧縮機/タ
ービンが常に圧縮機として動作し、決してタービンとし
て動作しないことを保証するものである。すなわち、こ
れはシャフトが一方向にのみ回転することを意味してい
る。代わりに、スイッチングソレノイドバルブ又は定比
バルブも利用できる。
【0061】螺旋流圧縮機/タービンの各インペラーの
周囲にある一対のジャーナル軸受けの位置決めは、螺旋
流圧縮機/タービン永久磁石モータ/発電機のシャフト
力学を改善するものである。一方、ボール軸受け又はロ
ーラー軸受けは多くの用途に適しており、コンプライア
ントフォイル流体膜軸受けは螺旋流圧縮機/タービンの
高圧又は高温側又は螺旋流圧縮機/タービンの両側で使
用することができる。これにより、高温動作環境での軸
受け寿命を増大させることができる。スラスト負荷は、
インペラーの一つをスラストディスクとして用いるコン
プライアントフォイル流体膜軸受けによって受けられ
る。コンプライアントフォイル流体膜軸受けと共に、一
方向における回転を保証する入口スロットルバルブが用
いられる。
周囲にある一対のジャーナル軸受けの位置決めは、螺旋
流圧縮機/タービン永久磁石モータ/発電機のシャフト
力学を改善するものである。一方、ボール軸受け又はロ
ーラー軸受けは多くの用途に適しており、コンプライア
ントフォイル流体膜軸受けは螺旋流圧縮機/タービンの
高圧又は高温側又は螺旋流圧縮機/タービンの両側で使
用することができる。これにより、高温動作環境での軸
受け寿命を増大させることができる。スラスト負荷は、
インペラーの一つをスラストディスクとして用いるコン
プライアントフォイル流体膜軸受けによって受けられ
る。コンプライアントフォイル流体膜軸受けと共に、一
方向における回転を保証する入口スロットルバルブが用
いられる。
【0062】本発明の特有の実施例について図示および
説明がなされたが、これらは例示であって、本発明がそ
れだけに限定して解釈されるものではなく、前記の請求
項の正確な範囲によってのみ解釈されることが理解され
るべきである。
説明がなされたが、これらは例示であって、本発明がそ
れだけに限定して解釈されるものではなく、前記の請求
項の正確な範囲によってのみ解釈されることが理解され
るべきである。
【図1】本発明の2段式螺旋流圧縮機/タービン永久磁
石モータ/発電機の側面図である。
石モータ/発電機の側面図である。
【図2】図1のライン2−2に沿った螺旋流圧縮機/タ
ービン永久磁石モータ/発電機の断面図である。
ービン永久磁石モータ/発電機の断面図である。
【図3】図1のライン3−3に沿った螺旋流圧縮機/タ
ービン永久磁石モータ/発電機の断面図である。
ービン永久磁石モータ/発電機の断面図である。
【図4】図3の低圧段の螺旋流圧縮機/タービン永久磁
石モータ/発電機の一部の拡大断面図である。
石モータ/発電機の一部の拡大断面図である。
【図5】図3の高圧段の螺旋流圧縮機/タービン永久磁
石モータ/発電機の一部の拡大断面図である。
石モータ/発電機の一部の拡大断面図である。
【図6】図1乃至3の螺旋流圧縮機/タービン永久磁石
モータ/発電機の拡大断面図であり、低圧段から高圧段
への流体の交差を示している。
モータ/発電機の拡大断面図であり、低圧段から高圧段
への流体の交差を示している。
【図7】直線放射状ブレードを有する螺旋流圧縮機/タ
ービンインペラーの拡大一部平面図であり、それを通過
する流体の流れを示している。
ービンインペラーの拡大一部平面図であり、それを通過
する流体の流れを示している。
【図8】湾曲ブレードを有する螺旋流圧縮機/タービン
インペラーの拡大一部平面図である。
インペラーの拡大一部平面図である。
【図9】図1乃至5の螺旋流圧縮機/タービン永久磁石
モータ/発電機の固定子チャンネル板の分解透視図であ
る。
モータ/発電機の固定子チャンネル板の分解透視図であ
る。
【図10】インペラーブレードにおける流体の流線およ
び流体固定子チャンネルを示す図4の一部の拡大断面図
である。
び流体固定子チャンネルを示す図4の一部の拡大断面図
である。
【図11】螺旋流圧縮機/タービンを通る流体の流れの
概略描写である。
概略描写である。
【図12】本発明の3段式螺旋流圧縮機/タービン永久
磁石モータ/発電機の断面図である。
磁石モータ/発電機の断面図である。
【図13】本発明の他の3段式螺旋流圧縮機/タービン
永久磁石モータ/発電機の断面図である。
永久磁石モータ/発電機の断面図である。
【図14】本発明の4段式螺旋流圧縮機/タービン永久
磁石モータ/発電機の断面図である。
磁石モータ/発電機の断面図である。
【図15】インペラー間底部にラビリンスシールを有す
る図14の4段式螺旋流圧縮機/タービン永久磁石モー
タ/発電機の一部断面図である。
る図14の4段式螺旋流圧縮機/タービン永久磁石モー
タ/発電機の一部断面図である。
【図16】インペラーの外周面に沿って面シール又は蜂
の巣形状シール(ハニカムシール)を有する図14の4
段式螺旋流圧縮機/タービン永久磁石モータ/発電機の
一部断面図である。
の巣形状シール(ハニカムシール)を有する図14の4
段式螺旋流圧縮機/タービン永久磁石モータ/発電機の
一部断面図である。
【図17】図14の4段式螺旋流圧縮機/タービン永久
磁石モータ/発電機のフォイル流体膜スラスト軸受け構
造を示した一部断面図である。
磁石モータ/発電機のフォイル流体膜スラスト軸受け構
造を示した一部断面図である。
【図18】本発明の螺旋流圧縮機/タービン永久磁石モ
ータ/発電機の動作条件を示したグラフである。
ータ/発電機の動作条件を示したグラフである。
【図19】本発明の螺旋流圧縮機/タービン永久磁石モ
ータ/発電機に対する入口スロットルバルブを示した一
部断面図である。
ータ/発電機に対する入口スロットルバルブを示した一
部断面図である。
15 二段式螺旋流圧縮機/タービン永久磁石モータ
/発電機 16 流体出口 17 螺旋流圧縮機/タービン 18 流体入口 20 シャフト 21,31 組合せ(デュプレックス)ボール軸受け 22 単一ボール軸受け 23 高圧段インペラー 24 低圧段インペラー 26 インペラーブレード(低圧ブレード) 27 永久磁石回転子 28 軸受け保持装置 29 軸受け保持装置 32 高圧固定子チャンネル板 33 中間固定子チャンネル板 34 低圧固定子チャンネル板 36 高圧ストリッパー板 37 低圧ストリッパー板 38,40,41,42 略馬蹄形流体固定子チャン
ネル 44 湾曲ブレード 45 基部 46 前部端 47 湾曲ブレード先端 49 永久磁石ハウジング 51 収束ノズル通路 52 発散ディフューザー通路 55 入口 56 出口 57 ロケーター孔 58 交差部 60 3段式螺旋流圧縮機/タービン永久磁石モータ
/発電機 61 低圧段インペラー 62 中圧段インペラー 63 高圧段インペラー 64 シャフト 65 永久磁石回転子 67 永久磁石ハウジング 68 低圧ストリッパー板 69 中圧ストリッパー板 70 高圧ストリッパー板 71 低圧固定子チャンネル板 72 第1の中間固定子チャンネル板 73 第2の中間固定子チャンネル板 74 高圧固定子チャンネル板 75 流体入口 76,77 コンプライアントフォイル流体力学的流
体膜ジャーナル軸受け 78 コンプライアントフォイル流体力学的流体膜ス
ラスト軸受け 79 流体入口 80 4段式螺旋流圧縮機/タービン永久磁石モータ
/発電機 81 高圧段インペラー 82 中高圧段インペラー 83 中低圧段インペラー 84 低圧段インペラー 85 シャフト 86 永久磁石回転子 87 永久磁石固定子 88 永久磁石ハウジング 89 高圧ストリッパー板 90 中高圧ストリッパー板 91 中低圧ストリッパー板 92 低圧ストリッパー板 94 高圧固定子チャンネル板 95 中高圧固定子チャンネル板 96 中間固定子チャンネル板 97 中低圧固定子チャンネル板 98 低圧固定子チャンネル板 100 ラビリンスシール 101 ハニカムシール(蜂の巣形状シール) 110 入口スロットルバルブ 112 ダイアフラム 114 バルブハウジング 116 エンドキャップ 118 圧縮機出力圧力(P2)室 120 圧縮機入力圧力(P1)室 122 スプリング 124 オリフィス 126 計量ロッド 128 バルブハウジング通路 130 ガス状燃料 132 螺旋流圧縮機入口 134 ライン
/発電機 16 流体出口 17 螺旋流圧縮機/タービン 18 流体入口 20 シャフト 21,31 組合せ(デュプレックス)ボール軸受け 22 単一ボール軸受け 23 高圧段インペラー 24 低圧段インペラー 26 インペラーブレード(低圧ブレード) 27 永久磁石回転子 28 軸受け保持装置 29 軸受け保持装置 32 高圧固定子チャンネル板 33 中間固定子チャンネル板 34 低圧固定子チャンネル板 36 高圧ストリッパー板 37 低圧ストリッパー板 38,40,41,42 略馬蹄形流体固定子チャン
ネル 44 湾曲ブレード 45 基部 46 前部端 47 湾曲ブレード先端 49 永久磁石ハウジング 51 収束ノズル通路 52 発散ディフューザー通路 55 入口 56 出口 57 ロケーター孔 58 交差部 60 3段式螺旋流圧縮機/タービン永久磁石モータ
/発電機 61 低圧段インペラー 62 中圧段インペラー 63 高圧段インペラー 64 シャフト 65 永久磁石回転子 67 永久磁石ハウジング 68 低圧ストリッパー板 69 中圧ストリッパー板 70 高圧ストリッパー板 71 低圧固定子チャンネル板 72 第1の中間固定子チャンネル板 73 第2の中間固定子チャンネル板 74 高圧固定子チャンネル板 75 流体入口 76,77 コンプライアントフォイル流体力学的流
体膜ジャーナル軸受け 78 コンプライアントフォイル流体力学的流体膜ス
ラスト軸受け 79 流体入口 80 4段式螺旋流圧縮機/タービン永久磁石モータ
/発電機 81 高圧段インペラー 82 中高圧段インペラー 83 中低圧段インペラー 84 低圧段インペラー 85 シャフト 86 永久磁石回転子 87 永久磁石固定子 88 永久磁石ハウジング 89 高圧ストリッパー板 90 中高圧ストリッパー板 91 中低圧ストリッパー板 92 低圧ストリッパー板 94 高圧固定子チャンネル板 95 中高圧固定子チャンネル板 96 中間固定子チャンネル板 97 中低圧固定子チャンネル板 98 低圧固定子チャンネル板 100 ラビリンスシール 101 ハニカムシール(蜂の巣形状シール) 110 入口スロットルバルブ 112 ダイアフラム 114 バルブハウジング 116 エンドキャップ 118 圧縮機出力圧力(P2)室 120 圧縮機入力圧力(P1)室 122 スプリング 124 オリフィス 126 計量ロッド 128 バルブハウジング通路 130 ガス状燃料 132 螺旋流圧縮機入口 134 ライン
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) F04D 29/08 F04D 29/08 E 29/10 29/10 A 29/28 29/28 D 29/44 29/44 F H02K 7/18 H02K 7/18 Z (72)発明者 マシュー ジェイ.スチュアート アメリカ合衆国,カリフォルニア 91362, サウザンド オークス,オリーヴウッド ドライヴ 2194 (72)発明者 デニス エイチ.ワイスサート アメリカ合衆国,カリフォルニア 91040, サンランド,シャーマン グローヴ #102,10500
Claims (71)
- 【請求項1】 螺旋流圧縮機/タービンおよび永久磁石
モータ/発電機を含む回転機械において、前記螺旋流圧
縮機/タービンと永久磁石モータ/発電機との間に延在
しているシャフトと、 前記シャフトの一端に搭載され、各々2列の複数のブレ
ードを含む複数のインペラーと、 前記シャフトの他端に搭載された永久磁石回転子と、 前記シャフトの周囲に配置され、前記シャフトを回転可
能に支持するための第1及び第2のジャーナル軸受けを
含むハウジングとを有し、 前記第1のジャーナル軸受けは、前記シャフトの一端に
搭載された前記複数のインペラーの一端に配置され、前
記第2のジャーナル軸受けは、前記シャフトの一端に搭
載された前記複数のインペラーの他端に配置され、 前記ハウジングは、前記シャフトの他端に搭載されてい
る前記永久磁石回転子の周囲に配置されるとともに、該
回転子と動作的に関連する固定子を有し、 前記ハウジングは、複数のインペラーブレードの各列と
動作的に関連する略馬蹄形の流体流用固定子チャンネル
と、この略馬蹄形の流体流用固定子チャンネルの一端に
ある流体入口と、前記略馬蹄形の流体流用固定子チャン
ネルの他端にある流体出口とを含み、前記略馬蹄形の流
体流用固定子チャンネル内の流体は、前記複数のインペ
ラーブレード間を複数回通過する略螺旋状の流路に従っ
て前記流体入口から前記流体出口へと進むことを特徴と
する、螺旋流圧縮機/タービンおよび永久磁石モータ/
発電機を含む回転機械。 - 【請求項2】 螺旋流圧縮機/タービンおよび永久磁石
モータ/発電機を含む回転機械において、前記螺旋流圧
縮機/タービンと動作的に関連する一端と永久磁石モー
タ/発電機と動作的に関連する他端とを有するシャフト
と、 前記シャフトの一端に搭載されている低圧段インペラー
及び高圧段インペラーとを有し、前記低圧段インペラー
は複数のブレードを二列有し、そのうちの一列は前記低
圧段インペラーの外縁の片側に配置され、前記高圧段イ
ンペラーは複数のブレードを二列有し、そのうちの一列
は前記高圧段インペラーの外縁の片側に配置され、 更に、前記シャフトの他端に搭載された永久磁石回転子
と、 前記シャフトの周囲に配置され、前記シャフトを回転可
能に支持するための第1及び第2のジャーナル軸受けを
含むハウジングとを有し、 前記第1のジャーナル軸受けは、前記シャフトの一端に
搭載された低圧段インペラー側に配置され、前記第2の
ジャーナル軸受けは、前記シャフトの一端に搭載された
高圧段インペラー側に配置され、 前記ハウジングは、前記シャフトの他端に搭載されてい
る前記永久磁石回転子の周囲に配置されとともに、該回
転子と動作的に関連する固定子を有し、 前記ハウジングは、前記低圧段インペラーと前記高圧段
インペラーとの間に配置されている中間固定子チャンネ
ル板と、第1の対の略馬蹄形の流体流用固定子チャンネ
ルとを有しており、この第1の対の略馬蹄形の流体流用
固定子チャンネルのうちの一つは前記二列ある低圧イン
ペラーブレードのうちの一列と動作的に関連しており、
もう一つは他方の列と動作的に関連しており、 前記ハウジングは、更に、第2の対の略馬蹄形の流体流
用固定子チャンネルを有しており、この第2の対の略馬
蹄形の流体流用固定子チャンネルのうちの一つは前記二
列ある高圧インペラーブレードのうちの一列と動作的に
関連しており、もう一つは他方の列と動作的に関連して
おり、 前記ハウジングは、また、前記低圧段インペラーの径方
向外向きに配置されている低圧ストリッパー板と、前記
高圧段インペラーの径方向外向きに配置されている高圧
ストリッパー板とを有し、前記低圧ストリッパー板は前
記低圧段インペラーよりわずかに厚く、前記高圧ストリ
ッパー板は前記高圧段インペラーよりもわずかに厚く、 前記ハウジングは、更に、前記第1の対の略馬蹄形の流
体流用固定子チャンネルの各々の一端に設けられている
流体入口と、前記第1の対の略馬蹄形の流体流用固定子
チャンネルの他端に設けられている流体出口と、前記第
2の対の略馬蹄形の流体流用固定子チャンネルの各々の
一端への流体入口と、前記第2の対の前記略馬蹄形の流
体流用固定子チャンネルの他端に設けられている流体出
口とを含み、前記第2の対の前記略馬蹄形の流体流用固
定子チャンネルの前記入口は前記第1の対の前記略馬蹄
形の流体流用固定子チャンネルの出口と通じており、 前記略馬蹄形の流体流用固定子チャンネル内にある流体
が、該各略馬蹄形の流体流用固定子チャンネルの前記入
口から前記出口へと進むのに伴い、前記略馬蹄形の流体
流用固定子チャンネルと前記インペラーブレードの間に
多数の略螺旋状通路を形成することを特徴とする、螺旋
流圧縮機/タービンおよび永久磁石モータ/発電機を含
む回転機械。 - 【請求項3】 前記第1及び前記第2のジャーナル軸受
けが転がり接触軸受けであることを特徴とする請求項2
記載の回転機械。 - 【請求項4】 前記第1のジャーナル軸受けが組合せ転
がり接触軸受けであることを特徴とする請求項3記載の
回転機械。 - 【請求項5】 前記第2のジャーナル軸受けが組合せ転
がり接触軸受けであることを特徴とする請求項3記載の
回転機械。 - 【請求項6】 前記第1のジャーナル軸受けが組合せ転
がり接触軸受けであり、前記第2のジャーナル軸受けが
コンプライアントフォイル流体膜軸受けであることを特
徴とする請求項2記載の回転機械。 - 【請求項7】 前記螺旋流圧縮機と動作的に関連して、
前記シャフトの回転を一方向に制限するための手段を更
に有することを特徴とする請求項6記載の回転機械。 - 【請求項8】 前記シャフトの回転を一方向に制限する
ための前記手段が前記第1の対の略馬蹄形の流体流用固
定子チャンネルへの入口に設けられたスロットルバルブ
であることを特徴とする請求項7記載の回転機械。 - 【請求項9】 前記シャフトの回転を一方向に制限する
ための前記手段が前記第1の対の略馬蹄形の流体流用固
定子チャンネルへの入口に設けられたスイッチングソレ
ノイドバルブであることを特徴とする請求項7記載の回
転機械。 - 【請求項10】 前記シャフトの回転を一方向に制限す
るための前記手段が前記第1の対の略馬蹄形の流体流用
固定子チャンネルへの入口に設けられた定比バルブであ
ることを特徴とする請求項7記載の回転機械。 - 【請求項11】 更に、前記螺旋流圧縮機/タービンを
通過するミニマムデルタ圧力を維持するために、前記螺
旋流圧縮機/タービンと動作的に関連する手段を有する
ことを特徴とする請求項6記載の回転機械。 - 【請求項12】 前記第1のジャーナル軸受けがコンプ
ライアントフォイル流体膜軸受けであり、前記第2のジ
ャーナル軸受けが組合せ転がり接触軸受けであることを
特徴とする請求項2記載の回転機械。 - 【請求項13】 更に、前記螺旋流圧縮機/タービンと
動作的に関連して、前記シャフトの回転を一方向に制限
するための手段を有することを特徴とする請求項12記
載の回転機械。 - 【請求項14】 前記シャフトの回転を一方向に制限す
るための前記手段が前記第1の対の略馬蹄形の流体流用
固定子チャンネルへの入口に設けられたスロットルバル
ブであることを特徴とする請求項13記載の回転機械。 - 【請求項15】 前記シャフトの回転を一方向に制限す
るための前記手段が前記第1の対の略馬蹄形の流体流用
固定子チャンネルへの入口に設けられたスイッチングソ
レノイドバルブであることを特徴とする請求項13記載
の回転機械。 - 【請求項16】 前記シャフトの回転を一方向に制限す
るための前記手段が前記第1の対の略馬蹄形の流体流用
固定子チャンネルへの入口に設けられた定比バルブであ
ることを特徴とする請求項13記載の回転機械。 - 【請求項17】 更に、前記螺旋流圧縮機/タービンを
通過するミニマムデルタ圧力を維持するため、前記螺旋
流圧縮機/タービンと動作的に関連した手段を有するこ
とを特徴とする請求項12記載の回転機械。 - 【請求項18】 前記第1及び前記第2のジャーナル軸
受けがコンプライアントフォイル流体膜軸受けであり、
更に前記ハウジングは前記低圧段インペラーの周囲に配
置された両側コンプライアントフォイル流体膜スラスト
軸受けを有し、前記低圧段インペラーは前記コンプライ
アントフォイル流体膜スラスト軸受けのためのスラスト
ディスクとして作用することを特徴とする請求項2記載
の回転機械。 - 【請求項19】 更に、前記螺旋流圧縮機/タービンと
動作的に関連して、前記シャフトの回転を一方向に制限
するための手段を有することを特徴とする請求項18記
載の回転機械。 - 【請求項20】 前記シャフトの回転を一方向に制限す
るための前記手段が前記第1の対の略馬蹄形の流体流用
固定子チャンネルの入口に設けられたスロットルバルブ
であることを特徴とする請求項19記載の回転機械。 - 【請求項21】 前記シャフトの回転を一方向に制限す
るための前記手段が前記第1の対の略馬蹄形の流体流用
固定子チャンネルの入口に設けられたスイッチングソレ
ノイドバルブであることを特徴とする請求項19記載の
回転機械。 - 【請求項22】 前記シャフトの回転を一方向に制限す
るための前記手段が前記第1の対の略馬蹄形の流体流用
固定子チャンネルの入口に設けられた定比バルブである
ことを特徴とする請求項19記載の回転機械。 - 【請求項23】 更に、前記螺旋流圧縮機/タービンを
通過するミニマムデルタ圧力を維持するため、前記螺旋
流圧縮機/タービンと動作的に関連する手段を有するこ
とを特徴とする請求項18記載の回転機械。 - 【請求項24】 前記第1及び前記第2のジャーナル軸
受けがコンプライアントフォイル流体膜軸受けであり、
更に前記ハウジングは前記高圧段インペラーの周囲に配
置された両側コンプライアントフォイル流体膜スラスト
軸受けを有し、前記高圧段インペラーは前記コンプライ
アントフォイル流体膜スラスト軸受けのためのスラスト
ディスクとして作用することを特徴とする請求項2記載
の回転機械。 - 【請求項25】 更に、前記螺旋流圧縮機/タービンと
動作的に関連して、前記シャフトの回転を一方向に制限
するための手段を有することを特徴とする請求項24記
載の回転機械。 - 【請求項26】 前記シャフトの回転を一方向に制限す
るための前記手段が前記第1の対の略馬蹄形の流体流用
固定子チャンネルの入口に設けられたスロットルバルブ
であることを特徴とする請求項25記載の回転機械。 - 【請求項27】 前記シャフトの回転を一方向に制限す
るための前記手段が前記第1の対の略馬蹄形の流体流用
固定子チャンネルの入口に設けられたスイッチングソレ
ノイドバルブであることを特徴とする請求項25記載の
回転機械。 - 【請求項28】 前記シャフトの回転を一方向に制限す
るための前記手段が前記第1の対の略馬蹄形の流体流用
固定子チャンネルの入口に設けられた定比バルブである
ことを特徴とする請求項25記載の回転機械。 - 【請求項29】 前記第1及び前記第2のジャーナル軸
受けがコンプライアントフォイル流体膜軸受けであり、
更に前記中間固定子チャンネル板の周囲に配置された両
側コンプライアントフォイル流体膜スラスト軸受けを有
し、前記両側コンプライアントフォイル流体膜スラスト
軸受けの一方の側は前記低圧段インペラーと動作的に関
連しており、前記両側コンプライアントフォイル流体膜
スラスト軸受けの他側は前記高圧段インペラーと動作的
に関連していることを特徴とする請求項2記載の回転機
械。 - 【請求項30】 更に、前記螺旋流圧縮機/タービンと
動作的に関連して前記螺旋流圧縮機/タービンを通過す
るミニマムデルタ圧力を維持するための手段を有するこ
とを特徴とする請求項24記載の回転機械。 - 【請求項31】 更に、ラビリンスシールが前記低圧段
インペラーと前記高圧段インペラーの間に配置されてい
ることを特徴とする請求項2記載の回転機械。 - 【請求項32】 更に、面シールが前記ハウジングと前
記低圧段インペラーの間に配置されていることを特徴と
する請求項2記載の回転機械。 - 【請求項33】 更に、面シールが前記ハウジングと前
記高圧段インペラーの間に配置されていることを特徴と
する請求項2記載の回転機械。 - 【請求項34】 更に、面シールが前記ハウジングの前
記中間固定子チャンネル板と前記低圧段インペラーの間
に配置されていることを特徴とする請求項2記載の回転
機械。 - 【請求項35】 更に、面シールが前記ハウジングの前
記中間固定子チャンネル板と前記高圧段インペラーの間
に配置されていることを特徴とする請求項2記載の回転
機械。 - 【請求項36】 更に、第1の面シールが前記ハウジン
グの前記中間固定子チャンネル板と前記低圧段インペラ
ーの間に配置され、第2の面シールが前記ハウジングの
前記中間固定子チャンネル板と前記高圧段インペラーの
間に配置されていることを特徴とする請求項2記載の回
転機械。 - 【請求項37】 螺旋流圧縮機/タービンおよび永久磁
石モータ/発電機を含む回転機械において、前記螺旋流
圧縮機/タービンと動作的に結合している一端と前記永
久磁石モータ/発電機と動作的に結合している他端とを
有するシャフトと、 前記シャフトの一端に搭載されている低圧段インペラ
ー、中圧段インペラー、及び高圧段インペラーとを有
し、前記低圧段インペラーは複数のブレードを二列有
し、そのうちの一列は前記低圧段インペラーの外縁の片
側に配置され、前記中圧段インペラーは複数のブレード
を二列有し、そのうちの一列は前記中圧段インペラーの
外縁の片側に配置され、前記高圧段インペラーは複数の
ブレードを二列有し、そのうちの一列は前記高圧段イン
ペラーの外縁の片側に配置され、 更に、前記シャフトの他端に搭載された永久磁石回転子
と、 前記シャフトの周囲に配置され、前記シャフトを回転可
能に支持するための第1及び第2のジャーナル軸受けを
含むハウジングとを有し、 前記第1のジャーナル軸受けは、前記シャフトの一端に
搭載された低圧段インペラー側に配置され、前記第2の
ジャーナル軸受けは、前記シャフトの一端に搭載された
高圧段インペラー側に配置され、 前記ハウジングは、前記シャフトの他端に搭載されてい
る前記永久磁石固定子と動作的に関連するとともに、該
回転子の周囲に配置された固定子を有し、 前記ハウジングは、また、前記低圧段インペラーと前記
中圧段インペラーとの間に配置されている第1の中間固
定子チャンネル板と、前記中圧段インペラーと前記高圧
段インペラーとの間に配置されている第2の中間固定子
チャンネル板と、第1の対の略馬蹄形の流体流用固定子
チャンネルとを有しており、この第1の対の略馬蹄形の
流体流用固定子チャンネルのうちの一つは前記二列ある
低圧インペラーブレードのうちの一列と動作的に関連し
ており、もう一つは他方の列と動作的に関連しており、 前記ハウジングは、更に、第2の対の略馬蹄形の流体流
用固定子チャンネルを有しており、この第2の対の略馬
蹄形の流体流用固定子チャンネルのうちの一つは前記二
列ある中圧段インペラーブレードのうちの一列と動作的
に関連しており、もう一つは他方の列と動作的に関連し
ており、 前記ハウジングは、第3の対の略馬蹄形の流体流用固定
子チャンネルを有しており、この第3の対の略馬蹄形の
流体流用固定子チャンネルのうちの一つは前記二列ある
高圧インペラーブレードのうちの一列と動作的に関連し
ており、もう一つは他方の列と動作的に関連しており、 前記ハウジングは、また、前記低圧段インペラーの径方
向外向きに配置されている低圧ストリッパー板と、前記
中圧段インペラーの径方向外向きに配置されている中圧
ストリッパー板と、前記高圧段インペラーの径方向外向
きに配置されている高圧ストリッパー板とを有し、前記
低圧ストリッパー板は前記低圧段インペラーよりわずか
に厚く、前記中圧ストリッパー板は前記中圧段インペラ
ーよりわずかに厚く、前記高圧ストリッパー板は前記高
圧段インペラーよりもわずかに厚く、 前記ハウジングは、更に、前記第1の対の略馬蹄形の流
体流用固定子チャンネルの各々の一端に設けられている
流体入口と、前記第1の対の略馬蹄形の流体流用固定子
チャンネルの他端に設けられている流体出口と、前記第
2の対の略馬蹄形の流体流用固定子チャンネルの各々の
一端への流体入口と、前記第2の対の前記略馬蹄形の流
体流用固定子チャンネルの他端に設けられている流体出
口と、前記第3の対の略馬蹄形の流体流用固定子チャン
ネルの各々の一端への流体入口と、前記第3の対の前記
略馬蹄形の流体流用固定子チャンネルの他端に設けられ
ている流体出口とを含み、前記第2の対の前記略馬蹄形
の流体流用固定子チャンネルの前記入口は前記第1の対
の前記略馬蹄形の流体流用固定子チャンネルの出口と通
じており、前記第3の対の前記略馬蹄形の流体流用固定
子チャンネルの前記入口は前記第2の対の前記略馬蹄形
の流体流用固定子チャンネルの出口と通じており、 各々前記略馬蹄形の流体流用固定子チャンネル内にある
流体が、前記各略馬蹄形の流体流用固定子チャンネルの
前記入口から前記出口へと進むのに伴い、前記略馬蹄形
の流体流用固定子チャンネルと前記インペラーブレード
の間に多数の略螺旋状通路を形成することを特徴とす
る、螺旋流圧縮機/タービンおよび永久磁石モータ/発
電機を含む回転機械。 - 【請求項38】 前記第1及び前記第2のジャーナル軸
受けが転がり接触軸受けであることを特徴とする請求項
37記載の回転機械。 - 【請求項39】 前記第1のジャーナル軸受けが組合せ
転がり接触軸受けであることを特徴とする請求項38記
載の回転機械。 - 【請求項40】 前記第2のジャーナル軸受けが組合せ
転がり接触軸受けであることを特徴とする請求項38記
載の回転機械。 - 【請求項41】 更に、前記螺旋流圧縮機/タービンと
動作的に関連して前記シャフトの回転を一方向に制限す
るための手段を有することを特徴とする請求項37記載
の回転機械。 - 【請求項42】 前記第1のジャーナル軸受けが組合せ
転がり接触軸受けであり、前記第2のジャーナル軸受け
がコンプライアントフォイル流体膜軸受けであることを
特徴とする請求項41記載の回転機械。 - 【請求項43】 前記第1のジャーナル軸受けがコンプ
ライアントフォイル流体膜軸受けであり、前記第2のジ
ャーナル軸受けが組合せ転がり接触軸受けであることを
特徴とする請求項41記載の回転機械。 - 【請求項44】 前記第1及び前記第2のジャーナル軸
受けがコンプライアントフォイル流体膜軸受けであり、
更に前記ハウジングは前記低圧段インペラーの周囲に配
置された両側コンプライアントフォイル流体膜スラスト
軸受けを有し、前記低圧段インペラーは、前記コンプラ
イアントフォイル流体膜スラスト軸受けにのためのスラ
ストディスクとして作用することを特徴とする請求項4
1記載の回転機械。 - 【請求項45】 前記第1及び前記第2のジャーナル軸
受けがコンプライアントフォイル流体膜軸受けであり、
更に前記ハウジングは前記中圧段インペラーの周囲に配
置された両側コンプライアントフォイル流体膜スラスト
軸受けを有し、前記中圧段インペラーは、前記コンプラ
イアントフォイル流体膜スラスト軸受けのためのスラス
トディスクとして作用することを特徴とする請求項41
記載の回転機械。 - 【請求項46】 前記第1及び前記第2のジャーナル軸
受けがコンプライアントフォイル流体膜軸受けであり、
更に前記ハウジングは前記高圧段インペラーの周囲に配
置された両側コンプライアントフォイル流体膜スラスト
軸受けを有し、前記高圧段インペラーは、前記コンプラ
イアントフォイル流体膜スラスト軸受けのためのスラス
トディスクとして作用することを特徴とする請求項41
記載の回転機械。 - 【請求項47】 螺旋流圧縮機/タービンおよび永久磁
石モータ/発電機を含む回転機械において、前記螺旋流
圧縮機/タービンと動作的に関連する一端と前記永久磁
石モータ/発電機と動作的に関連する他端を有するシャ
フトと、 前記シャフトの一端に搭載されている低圧段インペラ
ー、中低圧段インペラー、中高圧段インペラー、及び高
圧段インペラーとを有し、 前記低圧段インペラーは複数のブレードを二列有し、そ
のうちの一列は前記低圧段インペラーの外縁の片側に配
置され、前記中低圧段インペラーは複数のブレードを二
列有し、そのうちの一列は前記中低圧段インペラーの外
縁の片側に配置され、前記中高圧段インペラーは複数の
ブレードを二列有し、そのうちの一列は前記中高圧段イ
ンペラーの外縁の片側に配置され、前記高圧段インペラ
ーは複数のブレードを二列有し、そのうちの一列は前記
高圧段インペラーの外縁の片側に配置され、 更に、前記シャフトの他端に搭載された永久磁石回転子
と、 前記シャフトの周囲に配置され、前記シャフトを回転可
能に支持するための第1及び第2のジャーナル軸受けを
含むハウジングとを有し、 前記第1のジャーナル軸受けは、前記シャフトの一端に
搭載された低圧段インペラー側に配置され、前記第2の
ジャーナル軸受けは、前記シャフトの一端に搭載された
高圧段インペラー側に配置され、 前記ハウジングは、前記シャフトの他端に搭載されてい
る前記永久磁石固定子と動作的に関連するとともに、こ
の回転子の周囲に配置された固定子を有し、 前記ハウジングは、また、前記低圧段インペラーと前記
中低圧段インペラーとの間に配置されている中低圧固定
子チャンネル板と、前記中低圧段インペラーと前記中高
圧段インペラーとの間に配置されている中間固定子チャ
ンネル板と、前記高圧段インペラーと前記中高圧段イン
ペラーとの間に配置されている中高圧固定子チャンネル
板と、第1の対の略馬蹄形の流体流用固定子チャンネル
とを有しており、この第1の対の略馬蹄形の流体流用固
定子チャンネルのうちの一つは前記二列ある低圧インペ
ラーブレードのうちの一列と動作的に関連しており、も
う一つは他方の列と動作的に関連しており、 前記ハウジングは、更に、第2の対の略馬蹄形の流体流
用固定子チャンネルを有しており、この第2の対の略馬
蹄形の流体流用固定子チャンネルのうちの一つは前記二
列ある中低圧インペラーブレードのうちの一列と動作的
に関連しており、もう一つは他方の列と動作的に関連し
ており、 前記ハウジングは、更に、第3の対の略馬蹄形の流体流
用固定子チャンネルを有しており、この第2の対の略馬
蹄形の流体流用固定子チャンネルのうちの一つは前記二
列ある中高圧インペラーブレードのうちの一列と動作的
に関連しており、もう一つは他方の列と動作的に関連し
ており、 前記ハウジングは、更に、第4の対の略馬蹄形の流体流
用固定子チャンネルを有しており、この第2の対の略馬
蹄形の流体流用固定子チャンネルのうちの一つは前記二
列ある高圧インペラーブレードのうちの一列と動作的に
関連しており、もう一つは他方の列と動作的に関連して
おり、 前記ハウジングは、また、前記低圧段インペラーの径方
向外向きに配置されている低圧ストリッパー板と、前記
中低圧段インペラーの径方向外向きに配置されている中
低圧ストリッパー板と、前記中高圧段インペラーの径方
向外向きに配置されている中高圧ストリッパー板と、前
記高圧段インペラーの径方向外向きに配置されている高
圧ストリッパー板とを有し、前記低圧ストリッパー板は
前記低圧段インペラーよりわずかに厚く、前記中低圧ス
トリッパー板は前記中低圧段インペラーよりわずかに厚
く、前記中高圧ストリッパー板は前記中高圧段インペラ
ーよりわずかに厚く、前記高圧ストリッパー板は前記高
圧段インペラーよりもわずかに厚く、 前記ハウジングは、更に、前記第1の対の略馬蹄形の流
体流用固定子チャンネルの各々の一端に設けられている
流体入口と、前記第1の対の略馬蹄形の流体流用固定子
チャンネルの他端に設けられている流体出口と、前記第
2の対の略馬蹄形の流体流用固定子チャンネルの各々の
一端への流体入口と、前記第2の対の前記略馬蹄形の流
体流用固定子チャンネルの他端に設けられている流体出
口と、前記第3の対の略馬蹄形の流体流用固定子チャン
ネルの各々の一端への流体入口と、前記第3の対の前記
略馬蹄形の流体流用固定子チャンネルの他端に設けられ
ている流体出口と、前記第4の対の略馬蹄形の流体流用
固定子チャンネルの各々の一端への流体入口と、前記第
4の対の前記略馬蹄形の流体流用固定子チャンネルの他
端に設けられている流体出口とを含み、前記第2の対の
前記略馬蹄形の流体流用固定子チャンネルの前記入口は
前記第1の対の前記略馬蹄形の流体流用固定子チャンネ
ルの出口と通じており、前記第3の対の前記略馬蹄形の
流体流用固定子チャンネルの前記入口は前記第2の対の
前記略馬蹄形の流体流用固定子チャンネルの出口と通じ
ており、前記第4の対の前記略馬蹄形の流体流用固定子
チャンネルの前記入口は前記第3の対の前記略馬蹄形の
流体流用固定子チャンネルの出口と通じており、 前記略馬蹄形の流体流用固定子チャンネルの各々中の流
体が、前記各略馬蹄形の流体流用固定子チャンネルの前
記入口から前記出口へと進むのに伴い、前記略馬蹄形の
流体流用固定子チャンネルと前記インペラーブレードの
間に多数の略螺旋状通路を形成することを特徴とする、
螺旋流圧縮機/タービンおよび永久磁石モータ/発電機
を含む回転機械。 - 【請求項48】 前記第1のジャーナル軸受けが組合せ
転がり接触軸受けであることを特徴とする請求項47記
載の回転機械。 - 【請求項49】 前記第2のジャーナル軸受けが組合せ
転がり接触軸受けであることを特徴とする請求項47記
載の回転機械。 - 【請求項50】 更に、前記螺旋流圧縮機/タービンと
動作的に関連して前記シャフトの回転を一方向に制限す
るための手段を有することを特徴とする請求項47記載
の回転機械。 - 【請求項51】 前記第1のジャーナル軸受けが組合せ
転がり接触軸受けであり、前記第2のジャーナル軸受け
がコンプライアントフォイル流体膜軸受けであることを
特徴とする請求項50記載の回転機械。 - 【請求項52】 前記第1のジャーナル軸受けがコンプ
ライアントフォイル流体膜軸受けであり、前記第2のジ
ャーナル軸受けが組合せ転がり接触軸受けであることを
特徴とする請求項50記載の回転機械。 - 【請求項53】 前記第1及び前記第2のジャーナル軸
受けがコンプライアントフォイル流体膜軸受けであり、
更に前記ハウジングは前記低圧段インペラーの周囲に配
置された両側コンプライアントフォイル流体膜スラスト
軸受けを有し、前記低圧段インペラーは、前記コンプラ
イアントフォイル流体膜スラスト軸受けのためのスラス
トディスクとして作用することを特徴とする請求項50
記載の回転機械。 - 【請求項54】 前記第1及び前記第2のジャーナル軸
受けがコンプライアントフォイル流体膜軸受けであり、
更に前記ハウジングは前記中低圧段インペラーの周囲に
配置された両側コンプライアントフォイル流体膜スラス
ト軸受けを有し、前記中低圧段インペラーは、前記コン
プライアントフォイル流体膜スラスト軸受けのためのス
ラストディスクとして作用することを特徴とする請求項
50記載の回転機械。 - 【請求項55】 前記第1及び前記第2のジャーナル軸
受けがコンプライアントフォイル流体膜軸受けであり、
更に前記ハウジングは前記中高圧段インペラーの周囲に
配置された両側コンプライアントフォイル流体膜スラス
ト軸受けを有し、前記中高圧段インペラーは、前記コン
プライアントフォイル流体膜スラスト軸受けのためのス
ラストディスクとして作用することを特徴とする請求項
50記載の回転機械。 - 【請求項56】 前記第1及び前記第2のジャーナル軸
受けがコンプライアントフォイル流体膜軸受けであり、
更に前記ハウジングは前記高圧段インペラーの周囲に配
置された両側コンプライアントフォイル流体膜スラスト
軸受けを有し、前記高圧段インペラーは、前記コンプラ
イアントフォイル流体膜スラスト軸受けのためのスラス
トディスクとして作用することを特徴とする請求項50
記載の回転機械。 - 【請求項57】 前記第1及び前記第2のジャーナル軸
受けがコンプライアントフォイル流体膜軸受けであり、
更に前記中低圧固定子チャンネル板の両側に配置された
両側コンプライアントフォイル流体膜スラスト軸受けを
有し、前記両側コンプライアントフォイル流体膜スラス
ト軸受けの一側は前記低圧段インペラーと動作的に関連
しており、前記両側コンプライアントフォイル流体膜ス
ラスト軸受けの他側は前記中高圧段インペラーと動作的
に関連していることを特徴とする請求項50記載の回転
機械。 - 【請求項58】 前記第1及び前記第2のジャーナル軸
受けがコンプライアントフォイル流体膜軸受けであり、
更に前記中間固定子チャンネル板の両側に配置された両
側コンプライアントフォイル流体膜スラスト軸受けを有
し、前記両側コンプライアントフォイル流体膜スラスト
軸受けの一側は前記中低圧段インペラーと動作的に関連
しており、前記両側コンプライアントフォイル流体膜ス
ラスト軸受けの他側は前記中高圧段インペラーと動作的
に関連していることを特徴とする請求項50記載の回転
機械。 - 【請求項59】 前記第1及び前記第2のジャーナル軸
受けがコンプライアントフォイル流体膜軸受けであり、
更に前記中高圧固定子チャンネル板の両側に配置された
両側コンプライアントフォイル流体膜スラスト軸受けを
有し、前記両側コンプライアントフォイル流体膜スラス
ト軸受けの一側は前記高圧段インペラーと動作的に関連
しており、前記両側コンプライアントフォイル流体膜ス
ラスト軸受けの他側は前記中高圧段インペラーと動作的
に関連していることを特徴とする請求項50記載の回転
機械。 - 【請求項60】 更に、ラビリンスシールが前記低圧段
インペラーと前記中低圧段インペラーの間に配置されて
いることを特徴とする請求項47記載の回転機械。 - 【請求項61】 更に、ラビリンスシールが前記中低圧
段インペラーと前記中高圧段インペラーの間に配置され
ていることを特徴とする請求項47記載の回転機械。 - 【請求項62】 更に、ラビリンスシールが前記中高圧
段インペラーと前記高圧段インペラーの間に配置されて
いることを特徴とする請求項47記載の回転機械。 - 【請求項63】 更に、第1のラビリンスシールが前記
低圧段インペラーと前記中低圧段インペラーの間に配置
され、第2のラビリンスシールが前記中低圧段インペラ
ーと前記中高圧段インペラーの間に配置され、第3のラ
ビリンスシールが前記中高圧段インペラーと前記高圧段
インペラーの間に配置されていることを特徴とする請求
項47記載の回転機械。 - 【請求項64】 更に、面シールが前記ハウジングと前
記低圧段インペラーの間に配置されていることを特徴と
する請求項47記載の回転機械。 - 【請求項65】 更に、面シールが前記中低圧固定子チ
ャンネル板と前記低圧段インペラーとの間に配置されて
いることを特徴とする請求項47記載の回転機械。 - 【請求項66】 更に、面シールが前記中低圧固定子チ
ャンネル板と前記中低圧段インペラーとの間に配置され
ていることを特徴とする請求項47記載の回転機械。 - 【請求項67】 更に、面シールが前記中間固定子チャ
ンネル板と前記中低圧段インペラーとの間に配置されて
いることを特徴とする請求項47記載の回転機械。 - 【請求項68】 更に、面シールが前記中間固定子チャ
ンネル板と前記高圧段インペラーとの間に配置されてい
ることを特徴とする請求項47記載の回転機械。 - 【請求項69】 更に、面シールが前記中高圧固定子チ
ャンネル板と前記中高圧段インペラーとの間に配置され
ていることを特徴とする請求項47記載の回転機械。 - 【請求項70】 更に、面シールが前記中高圧固定子チ
ャンネル板と前記高圧段インペラーとの間に配置されて
いることを特徴とする請求項47記載の回転機械。 - 【請求項71】 更に、面シールが前記ハウジングと前
記中高圧段インペラーとの間に配置されていることを特
徴とする請求項47記載の回転機械。
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