(57)【要約】  圧縮機の容積比を制御するシステムおよび方法を提供する。このシステムは、ロータシリンダ内の１つまたは複数のポート（８８）を使用して、蒸気を圧縮室から圧縮機の吐出通路に迂回させることができる。制御弁（９０）を使用して、１つまたは複数のポートを開放または閉鎖し、圧縮機内の様々な容積比を得ることができる。弁への流体の流れを制御する１つまたは複数の弁によって、制御弁（９０）を移動させ、または調整することができる。制御アルゴリズムを使用して、１つまたは複数の弁を制御し、制御弁を移動させて、圧縮機から様々な容積比を得ることができる。制御アルゴリズムは、圧縮機に関連する動作パラメータに応答して１つまたは複数の弁を制御することができる。【選択図】図５
2013537282.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機であって、
吸入通路と、
吐出通路と、
圧縮機構であって、前記吸入通路から蒸気を受け、圧縮蒸気を前記吐出通路に供給するように位置付けられた圧縮機構と、
前記圧縮機構内の前記蒸気の一部を前記吐出通路に迂回させるように前記圧縮機構内に位置付けられたポートと、
前記ポートを通って流れる蒸気を制御するように前記ポート付近に位置付けられた弁と
を備え、
前記弁が、前記圧縮機構から前記吐出通路への第１の蒸気の流れを可能にする第１の位置、前記圧縮機構から前記吐出通路への第２の蒸気の流れを可能にする第２の位置、および前記圧縮機構から前記吐出通路への蒸気の流れを阻止する第３の位置を有し、
前記圧縮機が、前記弁が前記第１の位置にあることに応答する第１の容積比、前記弁が前記第２の位置にあることに応答する第２の容積比、および前記弁が前記第３の位置にあることに応答する第３の容積比を有し、前記第１の容積比が前記第２の容積比よりも小さく、前記第２の容積比が前記第３の容積比よりも小さく、
前記圧縮機がさらに、
少なくとも１つの電磁弁であって、前記弁への流体の流れを制御するように位置付けられ、前記弁への前記流体の流れが前記弁の位置を決定する、少なくとも１つの電磁弁と、
制御装置であって、マイクロプロセッサを含み、前記マイクロプロセッサはコンピュータプログラムを実行して、動作パラメータに応答し前記少なくとも１つの電磁弁を通電および非通電状態にして、前記弁への前記流体の流れを制御し、前記弁の位置を調整する制御装置と
を備える、圧縮機。
【請求項２】
前記少なくとも１つの電磁弁が第１の電磁弁および第２の電磁弁を備え、前記第１の電磁弁および前記第２の電磁弁が前記制御装置によって別々に制御される、請求項１に記載の圧縮機。
【請求項３】
前記動作パラメータが飽和温度差である、請求項２に記載の圧縮機。
【請求項４】
前記制御装置が前記第１の電磁弁および前記第２の弁を制御して前記弁を前記第１の位置に位置付ける、請求項３に記載の圧縮機。
【請求項５】
前記制御装置が、測定された飽和温度差が所定の設定値未満であることに応答して前記第１の電磁弁と前記第２の電磁弁の両方を通電する、請求項４に記載の圧縮機。
【請求項６】
前記制御装置が前記第１の電磁弁および前記第２の弁を制御して前記弁を前記第２の位置に位置付ける、請求項３に記載の圧縮機。
【請求項７】
前記制御装置が、測定された飽和温度差が所定の設定値未満であることに応答して、前記第１の電磁弁を通電し、前記第２の電磁弁を非通電状態にする、請求項６に記載の圧縮機。
【請求項８】
前記制御装置が前記第１の電磁弁および前記第２の弁を制御して前記弁を前記第３の位置に位置付ける、請求項３に記載の圧縮機。
【請求項９】
前記制御装置が、測定された飽和温度差が所定の設定値よりも大きいことに応答して、前記第１の電磁弁と前記第２の電磁弁の両方を非通電状態にする、請求項８に記載の圧縮機。
【請求項１０】
前記制御装置が、前記圧縮機の始動過程または前記圧縮機が作動していないことに応答して前記第１の電磁弁と前記第２の電磁弁の両方を非通電状態にする、請求項８に記載の圧縮機。
【請求項１１】
圧縮機の容積比を制御する方法であって、
圧縮機の圧縮機構内のポート付近に位置付けられた制御弁を設けるステップであって、前記ポートを使用して前記圧縮機構内の蒸気の一部を前記圧縮機の吐出通路に迂回させる、ステップと、
第１の弁および第２の弁を設けて、前記制御弁の位置を調整し、前記ポートを開放し、閉鎖するステップと、
飽和温度差を計算するステップと、
前記計算された飽和温度差を所定の設定値と比較するステップと、
前記計算された飽和温度差が所定の不感帯値を差し引いた前記所定の設定値未満であることに応答して前記圧縮機の第１の容積比をもたらす第１の位置に前記制御弁を移動させるように前記第１の弁を制御するステップと
を含む方法。
【請求項１２】
前記計算された飽和温度差が所定のオフセット値を差し引いた前記所定の不感帯値を差し引いた前記所定の設定値未満であることに応答して前記圧縮機の第２の容積比をもたらす第２の位置に前記制御弁を移動させるように前記第２の弁を制御するステップをさらに含み、前記第２の容積比が前記第１の容積比よりも小さい、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記第２の弁を前記制御するステップが、前記計算された飽和温度差が所定のオフセット値を差し引いた前記所定の不感帯値を差し引いた前記所定の設定値未満である時間の量を決定し、前記決定された時間の量を所定の時間と比較し、前記決定された時間の量が前記所定の時間よりも長くなるまで前記第２の弁の作動を阻止するステップを含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記第２の弁を制御して、前記計算された飽和温度差が前記所定のオフセット値を差し引いた前記所定の設定値よりも大きいことに応答して前記圧縮機の前記第１の容積比をもたらす前記第１の位置に前記制御弁を移動させるステップをさらに含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
前記第１の弁を制御して、前記計算された飽和温度差が前記所定の設定値よりも大きいことに応答して前記圧縮機の第３の容積比をもたらす第３の位置に前記制御弁を移動させるステップをさらに含み、前記第３の容積比が前記第１の容積比よりも大きい、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記第１の弁を前記制御するステップが、前記計算された飽和温度差が所定の不感帯値を差し引いた前記所定の設定値未満である時間の量を決定し、前記決定された時間の量を所定の時間と比較し、前記決定された時間の量が前記所定の時間よりも長くなるまで前記第１の弁の作動を阻止するステップを含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１７】
前記第１の弁および前記第２の弁を制御して、前記圧縮機が作動していないことに応答して前記圧縮機の第２の容積比をもたらす第２の位置に前記制御弁を移動させるステップをさらに含み、前記第２の容積比が前記第１の容積比よりも大きい、請求項１１に記載の方法。
【請求項１８】
前記第１の弁および前記第２の弁を制御して、前記圧縮機が始動していることに応答して前記圧縮機の第２の容積比をもたらす第２の位置に前記制御弁を移動させるステップをさらに含み、前記第２の容積比が前記第１の容積比よりも大きい、請求項１１に記載の方法。
【請求項１９】
前記圧縮機の前記始動からの時間の量を決定し、前記決定された時間の量を所定の時間と比較し、前記決定された時間の量が前記所定の時間よりも長くなるまで前記第１の弁および前記第２の弁の作動を阻止するステップをさらに含む、請求項１８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
[0001]本出願は、参照により本明細書に組み込まれる、２０１０年９月１４日に出願された「ＶＯＬＵＭＥ  ＲＡＴＩＯ  ＣＯＮＴＲＯＬ  ＳＹＳＴＥＭ  ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤ」という名称の米国仮出願第６１／３８２，８４９号の優先権および利益を主張するものである。
【０００２】
[0002]本出願は、一般に、容積式圧縮機に関する。本出願は、より詳細には、スクリュー圧縮機の容積比の制御に関する。
【背景技術】
【０００３】
[0003]回転スクリュー圧縮機では、吸入および圧縮を、２つの密接にかみ合い、回転する、らせん状のローブのあるロータによって行うことができる。ロータは、ガスをスレッドに吸い込み、そのガスをより高圧に圧縮することを交互に行う。スクリュー圧縮機は、ピストン／往復圧縮機と同様の吸入と圧縮のサイクルを有する容積式デバイスである。スクリュー圧縮機のロータを、圧縮機の吸入と吐出の容積を定めて、圧縮機の内部容積比を与える幾何学的形状を内部に有する密接に嵌合する孔内に収容することができる。圧縮機の容積比は、圧縮機が組み込まれているシステムの対応する圧力条件に一致しなければならず、したがって、圧縮過剰、または圧縮不足、および結果として生じる無効仕事を回避しなければならない。閉ループの冷凍または空気調和のシステムでは、システムの容積比は高温側と低温側の熱交換で確立される。
【０００４】
[0004]容積比固定型の圧縮機を使用して、可変容積式機械のコストおよび複雑さを回避することができる。ハウジングに内蔵された固定の吸入および吐出のポートを有するスクリュー圧縮機を、特定のセットの吸入および吐出条件／圧力のために最適化することができる。しかし、圧縮機が連結されたシステムは、特に空気調和用途では、時間によって全く同じ条件で作動することはまれである。夜間、昼間、および季節の温度が、システムの容積比および圧縮機が作動する効率に影響を与えることがある。負荷が変わるシステムでは、凝縮器内で排除される熱量が変動し、高い側の圧力が上昇または低下し、その結果、圧縮機の容積比が圧縮機の最適容積比から逸脱してしまう。
【０００５】
[0005]容積比または容積指数（Ｖｉ）は、吐出ポートが開放したときの圧縮機内部の容積に対する吸入ポートが閉鎖した場合の圧縮機内部の容積の比である。スクリュー圧縮機、スクロール圧縮機、および同様の機械は、圧縮機の幾何学的形状に基づいた固定の容積比を有することができる。
【０００６】
[0006]最高効率にするには、圧縮機の室内の圧力を圧縮機からの吐出管路内の圧力と本質的に等しくしなければならない。内部圧力が吐出圧力を超える場合、ガスが過剰に圧縮されており、それによってシステム損失が生じる。内側または内部圧力が過剰に低い場合は、吐出ポートを開放した場合に、逆流が生じ、それによって他のタイプのシステム損失が生じる。
【０００７】
[0007]たとえば、冷凍システムなど、蒸気圧縮システムは、圧縮機、凝縮器、膨張デバイス、および蒸発器を含むことができる。圧縮機の効率は、蒸発器および凝縮器内の飽和状態に関連する。凝縮器および蒸発器内の圧力を使用して、圧縮機の外部のシステムの圧力比を確立することができる。この例では、圧力比／圧縮比を４にすることができる。容積比またはＶｉは、Ｖｉに１／ｋを乗じた関係式により圧縮比に関連する。ｋは圧縮されるガスまたは冷媒の比熱比である。前の関係式を使用すると、この例についての圧縮機の幾何学的形状に組み込むべき容積比は、全負荷条件での最適動作には３．２３である。しかし、部分負荷、低い周囲条件、または夜の間は、冷凍システム内の凝縮器の飽和状態が低下するが、蒸発器の状態は比較的一定のままである。部分負荷、または低い周囲条件で圧縮機の性能を最適動作に維持するには、圧縮機のＶｉを２．５に下げなければならない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
[0008]したがって、必要とされるのは、スライド弁などコストの高い複雑なデバイスを使用せずに、部分負荷または低い周囲条件で圧縮機の容積比を変えるシステムである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
[0009]本発明は圧縮機を対象とする。圧縮機は、吸入通路、吐出通路、および圧縮機構を含む。圧縮機構は、蒸気を吸入通路から受け、圧縮蒸気を吐出通路に供給するように位置付けられる。圧縮機は、圧縮機構内の蒸気の一部を吐出通路に迂回するように圧縮機構内に位置付けられたポート、およびポートを通る蒸気の流れを制御するようにポート付近に位置付けられた弁も含む。弁は、圧縮機構から吐出通路への第１の蒸気の流れを可能にする第１の位置、圧縮機構から吐出通路への第２の蒸気の流れを可能にする第２の位置、および圧縮機構から吐出通路への蒸気の流れを阻止する第３の位置を有する。圧縮機は、弁が第１の位置にあることに応答する第１の容積比、弁が第２の位置にあることに応答する第２の容積比、および弁が第３の位置にあることに応答する第３の容積比を有する。第１の容積比は第２の容積比よりも小さく、第２の容積比は第３の容積比よりも小さい。圧縮機は、さらに、少なくとも１つの電磁弁および制御装置を含む。少なくとも１つの電磁弁は、弁への流体の流れを制御するように位置付けられ、弁への流体の流れは弁の位置を決定する。制御装置は、コンピュータプログラムを実行して、動作パラメータに応答し、少なくとも１つの電磁弁を通電および非通電状態にして、弁への流体の流れを制御し、弁の位置を調整するマイクロプロセッサを含む。
【００１０】
[0010]本発明は、圧縮機の容積比を制御する方法も対象とする。この方法は、圧縮機の圧縮機構内のポート付近に位置付けられた制御弁を設けるステップ、並びに、第１の弁および第２の弁を設けて、制御弁の位置を調整して、ポートを開放し、閉鎖するステップを含む。ポートは、圧縮機構内の蒸気の一部を圧縮機の吐出通路に迂回させるために使用される。この方法は、さらに、飽和温度差を計算するステップ、計算された飽和温度差を所定の設定値と比較するステップ、計算された飽和温度差が所定の不感帯値を差し引いた所定の設定値よりも小さいことに応答して圧縮機の第１の容積比をもたらす第１の位置に制御弁を移動させるように第１の弁を制御するステップを含む。
【００１１】
[0011]本出願の一実施形態は、圧縮機構を含む圧縮機を含む。圧縮機構は、吸入通路から蒸気を受け、圧縮蒸気を吐出通路に供給するように構成され、位置付けられる。圧縮機は、圧縮機構内の蒸気の一部を吐出通路に迂回させるように圧縮機構内に位置付けられたポート、およびポートを通る蒸気の流れを制御するように構成され、位置付けられた弁も含む。弁は、圧縮機構から吐出通路への蒸気の流れを可能にする第１の位置、圧縮機構から吐出通路への蒸気の流れを阻止する第２の位置を有する。圧縮機は、弁が第２の位置にあることに応答する第１の容積比、および弁が第１の位置にあることに応答する第２の容積比を有する。第１の容積比は第２の容積比よりも大きい。弁は、所定の条件に応答して圧縮機を第１の容積比または第２の容積比で作動させるように制御可能である。
【００１２】
[0012]本出願の他の実施形態は、蒸気を受けるための吸入通路、蒸気を供給するための吐出通路、および１対のかみ合いロータを含むスクリュー圧縮機を含む。対のかみ合いロータの各ロータは、対応するシリンダ内に位置付けられる。対のかみ合いロータは、蒸気を吸入通路から受け、圧縮蒸気を吐出通路に供給するように構成されている。スクリュー圧縮機は、対のかみ合いロータによって形成された圧縮ポケット内の蒸気の一部を吐出通路に迂回させるように少なくとも１つのロータシリンダ内に位置付けられたポート、およびポートを通る蒸気の流れを制御するように構成され、位置付けられた弁も含む。弁は、圧縮ポケットから吐出通路への蒸気の流れを可能にする開位置、および圧縮ポケットから吐出通路への蒸気の流れを阻止する閉位置を有する。圧縮機は、弁が閉位置にあることに応答する第１の容積比、および弁が開位置にあることに応答する第２の容積比を有する。第１の容積比は第２の容積比よりも大きい。弁は、所定の条件に応答して、圧縮機を第１の容積比または第２の容積比で作動させるように制御可能である。
【００１３】
[0013]本出願は、圧縮機Ｖｉのステップ変更を提供する機構を使用して圧縮機の効率を最適化する制御システムを含み、Ｖｉ制御機構の不必要なサイクリングを最低限に抑えることも対象とする。
【００１４】
[0014]本出願の一利点は、より小さい容積比の使用から得られる、より良好な部分負荷動作による固定容積比の圧縮機のエネルギ効率評価（ＥＥＲ）の向上である。
[0015]本出願の他の利点は、システム損失を最小限に抑えるための、圧縮機のＶｉとシステムの圧力条件のマッチングである。
【００１５】
[0016]本出願の追加の利点は、低凝縮器圧力での圧縮機の効率の向上、および圧縮機の流出圧力と測定された吐出圧力を等しくすることによる、部分負荷効率の向上である。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】[0017]暖房、換気、および空気調和システムのための例示の実施形態を示す図である。
【図２】[0018]例示の蒸気圧縮システムを示す等角図である。
【図３】[0019]蒸気圧縮システムの例示の実施形態を示す概略図である。
【図４】蒸気圧縮システムの例示の実施形態を示す概略図である。
【図５】[0020]容積比制御システムの例示の実施形態を有する圧縮機を示す部分切欠図である。
【図６】[0021]図５の圧縮機の一部を示す拡大図である。
【図７】[0022]第１の容積比用に構成された図５の圧縮機を示す断面図である。
【図８】[0023]第２の容積比用に構成された図５の圧縮機を示す断面図である。
【図９】[0024]弁本体の他の例示の実施形態を有する図５の圧縮機を示す断面図である。
【図１０】[0025]例示の実施形態の選択された飽和吐出温度について弁本体に加えられる力差を示すグラフである。
【図１１】[0026]容積比制御システムの他の実施形態を有する圧縮機を示す断面図である。
【図１２】[0027]図１１の圧縮機を示す断面図である。
【図１３】[0028]図１１の圧縮機のための孔のパターンの例示の実施形態を示す図である。
【図１４】[0029]図１１の圧縮機とともに使用することができる容積比制御システムの他の実施形態を示す概略図である。
【図１５】[0030]容積比制御システムで使用される弁の他の例示の実施形態を有する圧縮機を示す断面図である。
【図１６】[0031]容積比制御システムの他の例示の実施形態を有する圧縮機を示す断面図である。
【図１７】[0032]図１６の圧縮機を示す断面図である。
【図１８】[0033]例示の孔のパターンを有する図１６の圧縮機を示す断面図である。
【図１９】[0034]様々な容積比を得るための弁部材の位置の調整に使用される電磁弁のための制御論理を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
[0035]図１は、通常の商業的設定の建築物１２の暖房、換気、および空気調和（ＨＶＡＣ）システム１０のための例示の環境を示している。システム１０は、建築物１２の冷却に使用することができる冷却液を供給することができる蒸気圧縮システム１４を含むことができる。システム１０は、建築物１２の加熱に使用することができる加熱液体を供給することができるボイラ１６、および建築物１２中に空気を循環させる分配システムを含むことができる。空気分配システムは、空気戻りダクト１８、給気ダクト２０、および空気ハンドラ２２を含むこともできる。空気ハンドラ２２は、管路２４によってボイラ１６および蒸気圧縮システム１４に連結された熱交換器を含むことができる。空気ハンドラ２２内の熱交換器は、システム１０の動作モードによって、ボイラ１６から加熱液、または蒸気圧縮システム１４から冷却液を受けることができる。システム１０は、建築物１２の各階に別個の空気ハンドラを有するところが図で示されているが、理解されるように、構成要素を階と階の間、または階の中で供用することができる。
【００１８】
[0036]図２および図３は、ＨＶＡＣシステム１０で使用することができる例示の蒸気圧縮システム１４を示している。蒸気圧縮システム１４は、冷媒が、圧縮機３２で開始し、凝縮器３４、１つまたは複数の膨張弁またはデバイス３６、および蒸発器または液体冷却器３８を含む回路を通るように循環させることができる。蒸気圧縮システム１４は、アナログ−ディジタル（Ａ／Ｄ）変換器４２、マイクロプロセッサ４４、不揮発性メモリ４６、およびインターフェースボード４８を含むことができる制御盤４０を含むこともできる。蒸気圧縮システム１４で冷媒として使用することができる流体の一部の例は、たとえば、Ｒ−４１０Ａ、Ｒ−４０７、Ｒ−１３４ａ、ハイドロフルオロオレフィン（ＨＦＯ）などのハイドロフルオロカーボン（ＨＦＣ）系冷媒、アンモニア（ＮＨ３）、Ｒ−７１７、二酸化炭素（ＣＯ２）、Ｒ−７４４などの「天然」冷媒、または炭化水素系冷媒、水蒸気、あるいは任意の他の適したタイプの冷媒である。例示の実施形態では、蒸気圧縮システム１４は、それぞれ変速駆動装置（ＶＳＤ）５２、モータ５０、圧縮機３２、凝縮器３４、膨張弁３６、および／または蒸発器３８の１つまたは複数を使用することができる。
【００１９】
[0037]圧縮機３２で使用されるモータ５０に変速駆動装置（ＶＳＤ）５２によって電力を供給することができ、または交流（ＡＣ）あるいは直流（ＤＣ）の電源から直接電力を供給することができる。ＶＳＤ５２を使用する場合、ＶＳＤ５２は、ＡＣ電源から特定の固定回線電圧および固定回線周波数を有するＡＣ電力を受け、可変の電圧および周波数を有する電力をモータ５０に供給する。モータ５０は、ＶＳＤによって、またはＡＣあるいはＤＣ電源から直接電力を供給することができる任意のタイプの電動モータを含むことができる。モータ５０は、たとえば、スイッチドリラクタンスモータ、誘導モータ、または電子整流式永久磁石モータなど、任意の他の適したモータのタイプでもよい。代替の例示の実施形態では、蒸気またはガスタービン、あるいはエンジンなど他の駆動機構、および関連する構成要素を使用して圧縮機３２を駆動することができる。
【００２０】
[0038]圧縮機３２は、冷媒蒸気を圧縮し、蒸気を吐出通路を通して凝縮器３４に送る。圧縮機３２は、例示の実施形態では、スクリュー圧縮機でもよい。圧縮機３２によって凝縮器３４に送られた冷媒蒸気は、熱を流体に、たとえば水または空気に伝達する。冷媒蒸気は、流体熱伝達の結果として、凝縮器３４内で凝縮して冷媒液体になる。凝縮器３４からの液体冷媒は、膨張デバイス３６を通って蒸発器３８に流れる。図３で示した例示の実施形態では、凝縮器３４は、水で冷却され、冷却塔５６に連結された管束５４を含む。
【００２１】
[0039]蒸発器３８に送られた液体冷媒は、他の流体から熱を吸収する。他の流体は凝縮器３４で使用される流体と同じタイプでもよく、違うタイプでもよく、相変化を起こして冷媒蒸気になる。図３で示した例示の実施形態では、蒸発器３８は、冷却負荷６２に連結された供給管路６０Ｓおよび戻り管路６０Ｒを有する管束を含む。プロセス流体、たとえば、水、エチレングリコール、塩化カルシウムブライン、塩化ナトリウムブライン、または任意の他の適した液体が、戻り管路６０Ｒを経由して蒸発器３８に入り、供給管路６０Ｓを経由して蒸発器３８から出る。蒸発器３８は、管内のプロセス流体の温度を下げる。蒸発器３８内の管束は、複数の管および複数の管束を含むことができる。蒸気冷媒は蒸発器３８を出て、吸入管路によって圧縮機３２に戻り、サイクルが完了する。
【００２２】
[0040]図４は、図３と同様であるが、凝縮器３４と膨張デバイス３６の間に組み込まれた中間回路６４を有する蒸気圧縮システム１４を示している。中間回路６４は吸入管路６８を有する。吸入管路６８を凝縮器３４に直接連結することができ、または凝縮器３４と流体連通させることができる。図で示したように、吸入管路６８は、中間槽７０の上流に位置付けられた膨張デバイス６６を含む。中間槽７０は、例示の実施形態では、フラッシュインタークーラーとも呼ばれるフラッシュタンクでもよい。代替の例示の実施形態では、中間槽７０を熱交換器、または「表面エコノマイザ」として構成することができる。すなわち、図４で示した構成では、中間槽７０がフラッシュタンクとして使用され、第１の膨張デバイス６６は凝縮器３４から受けた液体の圧力を下げる動作をする。膨張過程中、液体の一部が気化する。中間槽７０を使用して、第１の膨張デバイス６６から受けた液体から蒸気を分離することができ、液体をさらに膨張させることもできる。蒸気は、圧縮機３２によって中間槽７０から管路７４を通って、吸入口、吸入と吐出の間の中間圧力または圧縮の中間段階にある、ポートに吸い込まれる。中間槽７０に収集された液体は、膨張過程から比較的低いエンタルピーである。中間槽７０からの液体は、管路７２内で第２の膨張デバイス３６を通って蒸発器３８に流れる。
【００２３】
[0041]例示の実施形態では、圧縮機３２は、圧縮機３２の動作部分を収容する圧縮機ハウジングを含むことができる。蒸発器３８からの蒸気を圧縮機３２の吸入通路に向けることができる。圧縮機３２は圧縮機構で蒸気を圧縮し、圧縮蒸気を凝縮器３４に吐出通路を通して送る。モータ５０を駆動軸によって圧縮機３２の圧縮機構に連結することができる。
【００２４】
[0042]蒸気は、圧縮機３２の吸入通路から流れ、圧縮機構の圧縮ポケットに入る。圧縮ポケットは、圧縮機構の動作によって大きさが縮小されて、蒸気を圧縮する。圧縮蒸気を吐出通路内に吐出することができる。たとえば、スクリュー圧縮機では、圧縮ポケットは圧縮機のロータの表面の間に画定される。圧縮機のロータが互いに係合するため、ローブとも呼ばれる圧縮機のロータの間の圧縮ポケットの大きさが縮小され、圧縮機の吐出側に軸方向に変位される。
【００２５】
[0043]蒸気は圧縮ポケット内で移動するため、ポートを圧縮機構内の吐出端の前に位置付けることができる。ポートにより、圧縮ポケット内の蒸気に圧縮機構内の中間点から吐出通路への流路を設けることができる。弁を使用して、ポートによって設けられた流路を（完全または部分的に）開放し、閉鎖することができる。例示の実施形態では、弁を使用して、ポートから吐出通路への蒸気の流れを可能または不可能にすることによって、圧縮機３２の容積比を制御することができる。弁は、弁の位置によって、圧縮機３２の２つの（またはそれより多くの）所定の容積比を与えることができる。
【００２６】
[0044]圧縮機３２の容積比を、吸入通路に入る蒸気の体積（または蒸気の圧縮を開始する前の圧縮ポケット内の蒸気の体積）を吐出通路から吐出される蒸気の体積（または蒸気の圧縮後の圧縮ポケットから得られる蒸気の体積）で割ることによって計算することができる。ポートは圧縮機構の吐出端の前、またはその上流に位置付けられるため、ポートから吐出通路への蒸気の流れは、吐出通路で蒸気の体積を増加することができる。なぜなら、ポートからの大きい体積を有する部分的に圧縮された蒸気が、小さい体積を有する圧縮機構の吐出端からの完全または十分に圧縮された蒸気と混合されるからである。ポートからの蒸気の体積は、圧縮機構の吐出端からの蒸気の体積よりも大きい。なぜなら、圧力と体積は逆比例関係であり、したがって、低圧の蒸気はそれに応じて高圧の蒸気よりも大きい体積を有するからである。それゆえ、圧縮機３２の容積比を蒸気がポートから流れることができるようにするかどうかに基づいて調整することができる。弁が閉位置にある場合、すなわち、弁が、ポートからの蒸気の流れを阻止する場合、圧縮機３２は全負荷容積比で作動する。弁が開位置にある場合、すなわち、弁が、ポートからの蒸気の流れを可能にする場合、圧縮機は全負荷容積比よりも小さい部分負荷容積比で作動する。例示の実施形態では、全負荷容積比と部分負荷容積比の差を決定することができる幾つかの要因がある。たとえば、ポートの数および位置、弁によってポートを通ることができる蒸気流の量など全てを使用して圧縮機３２の部分負荷容積比を調整することができる。他の例示の実施形態では、ポート８８の構成および形状を使用して、圧縮機３２の部分負荷容積比を調整することができる。
【００２７】
[0045]図５および図６は、圧縮機の例示の実施形態を示している。圧縮機１３２は、圧縮機１３２の動作部分を収容する圧縮機ハウジング７６を含む。圧縮機ハウジング７６は、吸入ハウジング７８およびロータハウジング８０を含む。蒸発器３８からの蒸気を圧縮機１３２の吸入通路８４に向けることができる。圧縮機１３２は、蒸気を圧縮し、圧縮蒸気を凝縮器３４に吐出通路８２を通して送ることができる。モータ５０を圧縮機１３２のロータに駆動軸によって連結することができる。圧縮機１３２のロータは、かみ合うランドと溝によって互いに嵌合するように係合することができる。それぞれ圧縮機１３２のロータは、ロータハウジング８０内の正確に機械加工されたシリンダ８６内で回転することができる。
【００２８】
[0046]図５〜図８で示した例示の実施形態では、ポート８８をシリンダ８６内のロータの吐出端の前に位置付けることができる。ポート８８により、圧縮ポケット内の蒸気にロータの中間点から吐出通路８２への流路を設けることができる。弁９０を使用して、ポート８８によって設けられた流路を（完全または部分的に）開放し、閉鎖することができる。弁９０をロータの下に位置付けることができ、弁９０は蒸気の流れに対して実質的に垂直に圧縮機１３２を横切って延びることができる。例示の実施形態では、弁９０は、ポート８８から吐出通路８２への蒸気の流れを可能にし、または不可能にすることによって、圧縮機１３２の容積比を自動的に制御することができる。弁９０は、弁９０の位置によって、圧縮機１３２の２つの（またはそれより多くの）所定の容積比を与えることができる。１つまたは複数のポート８８は、シリンダ８６を通って、雄ロータかつ／または雌ロータと関連するシリンダ８６の部分に延びることができる。例示の実施形態では、雄ロータと関連する１つまたは複数のポート８８の寸法は雌ロータと関連する１つまたは複数のポート８８の寸法と異なってもよい。吐出通路８２は弁９０の下に部分的に延びることができ、ポート８８は吐出通路８２と流体連通するチャネルを含むことができる。
【００２９】
[0047]図７および図８は、それぞれポート８８から吐出通路８２への蒸気の流れを可能にし、または阻止する開位置および閉位置の弁９０を示している。図７では、弁９０は閉位置に位置付けられ、それによって、ポート８８から吐出通路８２への蒸気の流れを阻止し、または遮断している。弁９０が閉位置にある状態では、圧縮機１３２内のロータによる蒸気の圧縮は、蒸気が吐出通路８２に軸方向に移動するときに、ロータによる体積の減少によって生じることができ、圧縮機１３２の全負荷容積比になる。
【００３０】
[0048]図８では、弁９０が開位置に位置付けられ、それによって、ポート８８から吐出通路８２への蒸気の流れが可能である。弁９０が開位置にある状態では、圧縮機１３２内のロータによる蒸気の圧縮は、蒸気が吐出通路８２に向かって軸方向に移動するときに、ロータによる体積の減少によって生じることができる。しかし、蒸気の一部は、ポート８８内に流れ、次いで吐出通路８２に流れることができる。換言すれば、弁９０が開位置にある場合、圧縮ポケット内の蒸気の一部が、ポート８８を通って吐出通路８２に移動することによって、ロータの一部を迂回することができる。ロータの吐出端からの吐出通路８２内の蒸気、およびポート８８からの蒸気は、吐出部でより大きい体積の蒸気、および圧縮機１３２の部分負荷圧縮比をもたらす。
【００３１】
[0049]弁９０は、孔１０４内にきっちり位置付けられた弁本体またはシャトル１０２を含んで、不必要な漏れを回避することができる。弁本体１０２は、１つあるいは複数のガスケットまたはシールを含んで、流体の漏れを防止することもできる。弁本体１０２は、大きい方の径の部分１０６および小さい方の径の部分１０８を含む様々な径を有することができる。図９で示した例示の実施形態では、弁本体１０２はシリンダ８６の各ポート８８に対応する大きい径の部分１０６を有することができる。例示の実施形態では、孔１０４の端部にシールすることができ、孔１０４の一部または容積に加圧し、あるいは流体で通気して、弁本体１０２を孔１０４内で前後に移動することができる。弁本体１０２が閉位置に位置付けられた場合（図７および９を参照）弁本体１０２の１つまたは複数の大きい方の径の部分１０６はポート８８を封鎖または閉鎖する。弁本体１０２が開位置に位置付けられた場合（図８を参照）、弁本体１０２の小さい方の径の部分１０８がポート８８付近に位置付けられて、小さい方の径の部分１０８の周囲でポート８８から吐出通路８２への蒸気の流れが可能である。
【００３２】
[0050]例示の実施形態では、弁９０を、吸入圧力、たとえば、吸入通路８４に入る蒸気の圧力、および吐出圧力、たとえば、吐出通路８２から吐出される蒸気の圧力に応答して、自動的に開放し、または閉鎖することができる。たとえば、吸入圧力を弁本体１０２の一端に配置された大きい方の径の部分１０６に加え、吐出圧力を弁本体１０２の他端に配置された小さい方の径の部分１０８に加えることができる。吸入圧力の流体を孔１０４および大きい方の径の部分１０６に内部または外部の配管を通して供給して、弁本体１０２への第１の力を生成することができる。弁本体１０２に加えられた第１の力は、流体圧力（吸入圧力）に大きい方の径の部分１０６の面積を掛けたものと等しくてもよい。同様に、吐出圧力の流体を孔１０４および小さい方の径の部分１０８に内部または外部の配管を通して供給して、弁本体１０２への第１の力に対抗する弁本体１０２への第２の力を生成することができる。弁本体１０２に加えられた第２の力は、流体圧力（吐出圧力）に小さい方の径の部分１０８の面積を掛けたものと等しくてもよい。
【００３３】
[0051]第１の力と第２の力が等しい場合、弁本体１０２は実質的に静止位置に留まることができる。第１の力が第２の力よりも大きい場合、弁本体１０２を孔１０４内で進め、または移動させて、弁９０を開位置または閉位置に位置付けることができる。図７で示した例示の実施形態では、第１の力は弁本体１０２を閉位置に向けて移動させる。対照的に、第２の力が第１の力よりも大きい場合、弁本体１０２を孔１０４内で進め、または移動させて、弁９０を第１の力がより大きい場合に得た位置と反対の位置に位置付けることができる。図８で示した例示の実施形態では、第２の力は、弁本体１０２を開位置に向けて移動させる。図１０は、例示の実施形態の選択した飽和吐出温度についての弁本体１０２への第１の力と第２の力の力差（および対応する弁の位置）を示すグラフであり、弁本体１０２の特定のスイッチ点の一例を示している。スイッチ点を、弁本体１０２に作用する圧力またはばね力の調整によって、移動させることができる。
【００３４】
[0052]例示の実施形態では、大きい方の径の部分１０６および小さい方の径の部分１０８の寸法付けによって、吸入および吐出の圧力が所定点に到達した場合に、弁本体１０２を自動的に移動させることができる。たとえば、所定点は事前に選択した圧縮比、または事前に選択した容積比に相関することができる。他の例示の実施形態では、弁９０は、機械的停止部、たとえば、孔１０４内に位置付けられた肩部を含んで、弁本体１０２の移動を２つの位置（たとえば、閉位置と開位置）に制限することができる。他の例示の実施形態では、弁本体１０２を、ポート８８からの蒸気の部分的な流れを可能にする開位置と閉位置の間の中間位置に移動させて、圧縮機１３２の他の容積比を得ることができる。さらなる例示の実施形態では、弁本体１０２は、様々な径の幾つかの部分を有して、それぞれ様々な径が可能にするポート８８からの蒸気流の量に基づいて圧縮機１３２の様々な容積比を得ることができる。
【００３５】
[0053]他の例示の実施形態では、ばねを孔１０４内で大きい方の径の部分１０６の付近に位置付けて、第１の力を補うことができる。ばねの使用により、閉位置と開位置の間の移行が滑らかになり、力差がスイッチ点付近に残る場合に、位置の間の頻繁な切り替えを回避することができる。他の例示の実施形態では、ばねを孔１０４内で小さい方の径の部分１０８の付近に位置付けて、第２の力を補うこともできる。
【００３６】
[0054]さらに他の例示の実施形態では、弁本体１０２の位置を１つまたは複数の電磁弁で制御して、弁本体１０２の各端部の圧力を変えることができる。圧縮機１３２の外側または外部の吸入および吐出の圧力を検出し、次いで、弁本体１０２の各端部の圧力を調整することによって、電磁弁を制御することができる。
【００３７】
[0055]図１１〜図１４で示した例示の実施形態では、ポート２８８をシリンダ２８６内のロータの吐出端の前に位置付けることができる。ポート２８８により、圧縮ポケット内の蒸気にロータの中間点から吐出通路２８２への流路を設けることができる。弁２９０を使用して、ポート２８８によって設けられた流路を（完全または部分的に）開放し、閉鎖することができる。弁２９０をロータの下に位置付け、圧縮機２３２内の蒸気の流れに対して実質的に平行に延ばすことができる。例示の実施形態では、弁２９０は、システム条件に応答して、ポート２８８から吐出通路２８２への蒸気の流れを可能にし、または不可能にすることによって、圧縮機２３２の容積比を制御することができる。弁２９０は、弁２９０の位置によって、圧縮機２３２の２つの（またはそれより多くの）所定の容積比を与えることができる。ポート２８８は、シリンダ２８６を通って、雄ロータかつ／または雌ロータと関連するシリンダ２８６の部分に延びることができる。例示の実施形態では、雄ロータと関連するポート２８８の寸法は雌ロータと関連するポート２８８の寸法と異なってもよい。吐出通路２８２は弁２９０の下に部分的に延びることができ、ポート２８８は吐出通路２８２と流体連通するチャネルを含むことができる。
【００３８】
[0056]図１２は、閉位置に位置付けられ、それによって、ポート２８８から吐出通路２８２への蒸気の流れを阻止し、または遮断する弁２９０Ａを示し、開位置に位置付けられ、それによって、ポート２８８から吐出通路２８２への蒸気の流れを可能にする弁２９０Ｂを示している。弁２９０Ａが閉位置にあり、弁２９０Ｂが開位置にある状態では、圧縮機２３２内のロータによる蒸気の圧縮は、弁２９０Ａと弁２９０Ｂの両方に対して、蒸気が吐出通路２８２に向かって軸方向に移動するときに、ロータによる体積の減少によって生じることができる。しかし、蒸気の一部は、弁２９０Ｂに関連するポート２８８内に流れ、次いで吐出通路２８２に流れることができる。ロータの吐出端からの吐出通路２８２内の蒸気、および弁２９０Ｂに関連するポート２８８からの蒸気は、吐出部でより大きい体積の蒸気および圧縮機２３２の第１の部分負荷圧縮比をもたらす。
【００３９】
[0057]弁２９０Ａと弁２９０Ｂの両方が閉位置にある場合、圧縮機２３２内のロータによる蒸気の圧縮は、蒸気が吐出通路２８２に軸方向に移動するときに、ロータによる体積の減少によって生じることができ、圧縮機２３２の全負荷容積比になる。弁２９０Ａと弁２９０Ｂの両方が開位置にある場合、圧縮機２３２内のロータによる蒸気の圧縮は、蒸気が吐出通路２８２に軸方向に移動するときに、ロータによる体積の減少によって生じることができる。しかし、蒸気の一部は、ポート２８８内に流れ、次いで吐出通路２８２に流れることができる。換言すれば、弁２９０Ａと弁２９０Ｂの両方が開位置にある場合、圧縮ポケット内の蒸気の一部が、ポート２８８を通って吐出通路２８２に移動することによってロータの一部を迂回することができる。ロータの吐出端からの吐出通路２８２内の蒸気、およびポート２８８からの蒸気は、吐出部でより大きい体積の蒸気および第１の部分負荷圧縮比よりも小さい圧縮機１３２の第２の部分負荷圧縮比をもたらす。
【００４０】
[0058]弁２９０は、孔２０４内にきっちり位置付けられた弁本体２０２を含んで、不必要な漏れを回避することができる。弁本体２０２は、１つあるいは複数のガスケットまたはシールを含んで、流体の漏れを防止することもできる。弁本体２０２は、実質的に均一の径を有することができる。例示の実施形態では、孔２０４の一端をシールすることができ、流体連通部２０６を孔２０４のシールした端部付近に設けることができる。孔２０４の他端を吐出圧力の流体に露出することができる。流体連通部２０６を使用して、孔２０４のシールした端部内の流体圧力の大きさを調整して、すなわち、孔２０４のシールした端部を加圧し、または通気して、弁本体２０２を孔２０４内で前後に移動させることができる。流体連通部２０６を、様々な圧力の流体を孔２０４のシール端部に流体連通部２０６を通して供給するのに使用される、弁２０８（図１４を参照）、たとえば、比例弁、または三方弁に連結することができる。弁２０８は、吐出圧力（ＰＤ）の流体、吐出圧力よりも低い基準圧力（ＰＲＥＦ）の流体、または吐出圧力と基準圧力の流体の混合物が流体連通部２０６内に流れるようにすることができる。例示の実施形態では、基準圧力は吸入圧力と等しくてもよく、またはそれよりも高くてもよい。他の例示の実施形態では、弁２０８を、潤滑系からの油で作動させることができる。さらに他の例示の実施形態では、２つ以上の弁を使用して、流体を流体連通部２０６に供給することができる。弁２０８を、吐出圧力、吸入圧力、蒸発温度、凝縮温度、または他の適したパラメータなど、測定されたシステムパラメータに基づいた制御システムによって制御することができる。弁本体２０２が閉位置に位置付けられた場合、弁本体２０２はポート２８８を封鎖または閉鎖する。弁本体２０２が開位置に位置付けられた場合、弁本体２０２はポート２８８から少なくとも部分的に離れるように移動されて、ポート２８８から吐出通路２８２への蒸気の流れを可能にする。圧縮ポケット内の圧力は吐出圧力よりも高圧力であるため、蒸気は、ポート２８８から吐出通路２８２に流れることができる。蒸気はポート２８８に入った後、蒸気は孔２０４内に膨張するため、蒸気の圧力を低下させることができる。
【００４１】
[0059]例示の実施形態では、孔２０４のシール端部からの流体の供給または吸込みに応答して、弁２９０を開放し、または閉鎖することができる。弁本体２０２を閉位置に移動させるには、吐出圧力の流体を流体連通部２０６に弁２０８によって供給する。吐出圧力の流体は、弁本体２０２を孔２０４のシール端部から離れるように移動させて、弁本体２０２の反対側に加えられる力に打ち勝つことによって、ポート２８８を閉鎖またはシールする。対照的に、弁本体２０２を開位置に移動させるには、基準圧力の流体を流体連通部２０６に弁２０８によって供給する。基準圧力の流体は、弁本体２０２が孔２０４のシール端部に向かって移動することができるようにして、ポート２８８を開放し、またはカバーを取る。なぜなら、弁本体２０２の反対側に加えられる力は孔２０４のシール端部で弁本体２０２に加えられる力よりも大きいからである。特定のシステム条件に応答して、弁２０８を使用して孔２０４のシール端部の流体圧力の大きさを調整することによって、弁２９０を開放し、閉鎖することができるようになる。
【００４２】
[0060]他の例示の実施形態では、ばねを孔２０４のシール端部に位置付けて、弁の閉鎖に使用される流体の力を補うことができる。ばねの使用により、閉位置と開位置の間の移行が滑らかになり、力差がスイッチ点付近に残る場合に、位置の間の頻繁な切り替えを回避することができる。
【００４３】
[0061]他の例示の実施形態では、弁２９０を独立して制御して、１つの弁２９０を開放し、その間、他の弁２９０を閉鎖することができる。弁２９０が独立して制御される場合、各弁２９０は、システム条件によって決定されるように、独立して制御されて流体を弁２９０に供給する対応する弁２０８を有することができる。他の例示の実施形態では、弁２９０を共に制御して両方の弁を同時に開放し、または閉鎖することができる。弁が共に制御される場合、単一の弁２０８を使用して、流体を弁２９０に供給することができる。しかし、各弁２９０は、弁２９０を開放または閉鎖する共通または共有の制御信号を受ける対応する弁２０８を有することができる。
【００４４】
[0062]図１５で示したさらに他の例示の実施形態では、孔２０４を吐出通路２８２にチャネル２１０によって連結することができる。孔２０４の寸法によって、孔２０４と吐出通路２８２の間の直接の流体連通が不可能な場合に、チャネル２１０を使用することができる。チャネル２１０は、孔２０４から吐出通路２８２への流体の流れを可能にする任意の適した寸法および形状を有することができる。
【００４５】
[0063]図１６〜１８で示した例示の実施形態では、ポート３８８をシリンダ３８６内のロータの吐出端の前に位置付けることができる。ポート３８８により、圧縮ポケット内の蒸気にロータの中間点から吐出通路３８２への流路を設けることができる。弁３９０を使用して、ポート３８８によって設けられた流路を（完全または部分的に）開放し、閉鎖することができる。弁３９０をロータの下でロータの間の実質的に中心位置に位置付けることができ、弁３９０を圧縮機３３２内の蒸気の流れに対して実質的に平行に延ばすことができる。例示の実施形態では、弁３９０は、システム条件に応答して、ポート３８８から吐出通路３８２への蒸気の流れを可能にし、または不可能にすることによって、圧縮機３３２の容積比を制御することができる。弁３９０は、弁３９０の位置によって、圧縮機３３２の２つの（またはそれより多くの）所定の容積比を与えることができる。ポート３８８は、シリンダ３８６を通って、雄ロータかつ／または雌ロータと関連するシリンダ３８６の部分に延びることができる。例示の実施形態では、雄ロータと関連するポート３８８の寸法は雌ロータと関連するポート８８の寸法と異なってもよい。
【００４６】
[0064]図１６は、閉位置に位置付けられ、それによって、ポート３８８から吐出通路３８２への蒸気の流れを阻止し、または遮断する弁３９０を示している。弁３９０が閉位置にある場合、圧縮機３３２内のロータによる蒸気の圧縮は、蒸気が吐出通路３８２に軸方向に移動するときに、ロータによる体積の減少によって生じることができ、圧縮機３３２の全負荷容積比になる。図１７は、開位置に位置付けられ、それによって、ポート３８８から吐出通路３８２への蒸気の流れを可能にする弁３９０を示している。弁３９０が開位置にある場合、圧縮機３３２内のロータによる蒸気の圧縮は、蒸気が吐出通路３８２に向かって軸方向に移動するときに、ロータによる体積の減少によって生じることができる。しかし、蒸気の一部は、ポート３８８内に流れ、次いで吐出通路３８２に流れることができる。換言すれば、弁３９０が開位置にある場合、圧縮ポケット内の蒸気の一部が、ポート３８８を通って吐出通路３８２に移動することによって、ロータの一部を迂回することができる。ロータの吐出端からの吐出通路３８２内の蒸気、およびポート３８８からの蒸気は、吐出部でより大きい体積の蒸気、かつ全負荷圧縮比よりも小さい圧縮機３３２の部分負荷圧縮比をもたらす。
【００４７】
[0065]弁３９０は、孔３０４内にきっちり位置付けられた弁本体３０２を含んで、不必要な漏れを回避することができる。弁本体３０２は、１つあるいは複数のガスケットまたはシールを含んで、流体の漏れを防止することもできる。弁本体３０２は、実質的に均一の径を有することができる。例示の実施形態では、孔３０４の一端をシールすることができ、流体連通部３０６を孔３０４のシール端部付近に設けることができる。孔の他端を吐出圧力の流体に露出することができる。流体連通部３０６を使用して、孔２０４のシール端部内の流体圧力の大きさを調整して、すなわち、孔２０４のシール端部を加圧または通気して、弁本体３０２を孔３０４内で前後に移動させることができる。流体連通部３０６を、様々な圧力の流体を孔３０４のシール端部に流体連通部３０６を通して供給するのに使用される、弁、たとえば、比例弁、または三方弁に連結することができる。吐出圧力（ＰＤ）の流体、吐出圧力よりも低い基準圧力（ＰＲＥＦ）、または吐出圧力と基準圧力の流体の混合物が流体連通部３０６内に流れることができる。他の例示の実施形態では、２つ以上の弁を使用して、流体を流体連通部３０６に供給することができる。流体連通部３０６を提供する弁を、吐出圧力、吸入圧力、蒸発温度、凝縮温度、または他の適したパラメータなど測定されたシステムパラメータに基づいた制御システムによって制御することができる。弁本体３０２が閉位置に位置付けられた場合、弁本体３０２はポート３８８を封鎖または閉鎖する。弁本体３０２が開位置に位置付けられた場合、弁本体３０２はポート３８８から移動されて、ポート３８８から吐出通路３８２への蒸気の流れが可能になる。
【００４８】
[0066]例示の実施形態では、孔３０４のシール端部からの流体の供給または吸込みに応答して、弁３９０を開放し、閉鎖することができる。弁本体３０２を閉位置に移動させるには、吐出圧力の流体を流体連通部３０６に供給する。吐出圧力の流体は、弁本体３０２を孔３０４のシール端部から離れるように移動させて、弁本体３０２の反対側に加えられる力に打ち勝つことによって、ポート３８８を閉鎖またはシールする。対照的に、弁本体３０２を開位置に移動させるには、基準圧力の流体を流体連通部３０６に供給する。基準圧力の流体は、弁本体３０２を孔３０４のシール端部に向かって移動させて、ポート３８８を開放し、またはカバーを取ることができる。なぜなら、弁本体３０２の反対側に加えられる圧力は孔３０４のシール端部で弁本体３０２に加えられる力よりも大きいからである。特定の条件に応答して、孔３０４のシール端部の加圧または通気によって、弁３９０を開放し、閉鎖することができるようになる。
【００４９】
[0067]他の例示の実施形態では、ばねを孔３０４のシール端部内に位置付けて、弁の閉鎖に使用される流体の力を補うことができる。ばねの使用により、閉位置と開位置の間の移行が滑らかになる。
【００５０】
[0068]例示の実施形態では、容積比制御システムのポートおよび／または弁を使用して、ポートおよび／または弁の寸法を調整し、かつ／またはポートおよび／または弁をロータおよび／または吐出路に関して位置付けることによって、圧縮機の容積比を調整することができる。ポートの寸法を拡大することによって、より大きい体積の蒸気がポートを通過することができるようになる。同様に、ポートの寸法を縮小することによって、より小さい体積の蒸気がポートを通過することができる。追加として、または別法として、１つの弁に関して複数のポートを含むことによって、蒸気の体積を増加することができる。ポートおよび弁をロータの吐出端の比較的近くに位置付けることによって、ポートを通って移動する蒸気の体積の差を縮小することができる。同様に、ポートおよび弁をロータの吐出端から比較的遠くに位置付けることによって、ポートを通って移動する蒸気の体積の差を拡大することができる。
【００５１】
[0069]他の例示の実施形態では、弁で使用される孔および弁本体は、容易に製造される標準形状を有することができる。たとえば、孔は、直円柱形を含む円柱形を有することができ、弁本体は、直円柱形を含む対応する円柱またはピストン形を有することができる。しかし、孔および弁本体は、必要に応じてシリンダ内のポートを開放し、閉鎖することができる任意の適した形状を有することができる。
【００５２】
[0070]他の例示の実施形態では、滑り弁および対応する制御部を容積比制御システムで使用することができる。容積比制御システムで滑り弁を使用することによって、より滑らかなＶｉ対容積曲線を得ることができる。
【００５３】
[0071]制御盤、制御装置、または制御システム４０は、１つまたは複数の制御アルゴリズム、１つまたは複数のコンピュータプログラム、またはソフトウェアを実行して、図５〜図１８に関する上記のＶｉ制御弁など、Ｖｉ制御弁の位置付けを制御し、調整し、圧縮機から様々なＶｉ比を得ることができる。一実施形態では、１つまたは複数の制御アルゴリズムは、制御盤４０の不揮発性メモリ４６に格納されたコンピュータプログラム、またはソフトウェアでもよく、制御盤４０のマイクロプロセッサ４４によって実行可能な一連の命令を含むことができる。他の実施形態では、制御アルゴリズムを、当業者がディジタルおよび／またはアナログのハードウェアを使用して実装し、実行することができる。制御アルゴリズムの実行にハードウェアが使用される場合、制御盤４０の対応する構成を変えて、必要な構成要素を組み込み、もはや必要でない構成要素を全て除去することができる。
【００５４】
[0072]Ｖｉ制御弁のための制御アルゴリズムを使用して、シリンダ内の１つまたは複数のポートに関連するＶｉ制御弁の１つまたは複数の弁本体の位置の調整に使用される流体を供給する対応する管路、導管、または連結部内に位置付けられた１つまたは複数の弁を開放し、かつ／または閉鎖することができる。供給管路内の１つまたは複数の弁の開放および／または閉鎖は、吐出と吸入の飽和温度の差、飽和吐出温度、吸入圧力に対する吐出の比、または吐出圧力に基づいてもよい。一実施形態では、飽和温度を測定した冷媒圧力から計算することができる。他の実施形態では、凝縮器および／または蒸発器内の二相位置の測定された冷媒温度を使用することができる。
【００５５】
[0073]例示の実施形態では、２つの電磁弁を使用して、Ｖｉ制御弁の１つまたは複数の弁本体の位置を調整し、圧縮機から３つの異なる容積比または容積指数（Ｖｉ）を得ることができる。電磁弁は、弁本体の位置を制御し、または調整して、圧縮機シリンダ内の１つまたは複数の補助吐出ポートを開放し、圧縮過程のより早い時点でガスが吐出通路に逃げるようにすることができる。同様に、電磁弁は、１つまたは複数の弁本体の位置を制御し、または調整して、圧縮機シリンダ内の１つまたは複数の補助吐出ポートを閉鎖し、圧縮過程のより早い時点でガスがシリンダから逃げるのを阻止することができる。
【００５６】
[0074]例示の実施形態では、電磁弁は、圧縮機内のＶｉ制御弁を加圧油または圧縮機の吸入部に連結することができる三方弁でもよい。電磁弁を通電した場合、弁本体を移動させて補助吐出ポートを開放する加圧油がＶｉ制御弁に供給される。電磁弁が非通電状態の場合、電磁弁は、油がＶｉ制御弁から圧縮機吸入部に吸い込まれるようにすることができ、それによって弁本体を移動させて補助吐出ポートを閉鎖する。Ｖｉ制御弁の異なる構成を使用する他の実施形態では、電磁弁の通電を使用して、弁本体を移動させ、補助吐出ポートを閉鎖し、電磁弁の非通電状態を使用して、弁本体を移動させ、補助吐出ポートを開放することができる。
【００５７】
[0075]図１９は、飽和温度差に基づいたＶｉ制御弁に関連する２つの電磁弁の制御のための制御アルゴリズムの例示の実施形態を示している。飽和温度差を、飽和吸入温度を差し引いた飽和吐出温度として定義し、またはそれによって決定することができる。制御アルゴリズムは、両方の電磁弁が非通電状態の場合の（図１９で３．２で示した）第１の所定Ｖｉ、第１の電磁弁に通電され、第２の電磁弁が非通電状態の場合の（図１９で２．５で示した）第２の所定Ｖｉ、および両方の電磁弁が通電状態の場合の（図１９で１．９で示した）第３の所定Ｖｉを有することができる。
【００５８】
[0076]図１９の制御アルゴリズムで、圧縮機が作動していない、または活動していない場合に第１の電磁弁を非通電状態にし、圧縮機が始動したときに非通電状態のままになるように制御することができる。さらに、飽和温度差が所定の設定値を超えたときに、第１の電磁弁が非通電状態であるように制御することができる。第１の電磁弁を、所定の時間、たとえば５分間にわたり、飽和温度差が所定の不感帯値を差し引いた所定の設定値よりも小さいことに応答して、通電されるように制御することができる。飽和温度差が所定の不感帯値を差し引いた所定の設定値未満に縮小した、またはそれよりも小さい場合に、タイマを始動させることができる。飽和温度差が所定の不感帯値を差し引いた所定の設定点より上に拡大し、またはそれよりも大きい場合は、タイマをリセットすることができる。
【００５９】
[0077]図１９の制御アルゴリズムで、対応する圧縮機が作動していない、または活動していない場合に、第２の電磁弁が非通電状態であり、圧縮機が始動するときに非通電状態のままであるように、第２の電磁弁を制御することができる。さらに、飽和温度差が所定のオフセット値を差し引いた所定の設定値を超えたときに非通電状態であるように、第２の電磁弁を制御することができる。連続して所定の時間、たとえば５分間にわたり、飽和温度差が、所定の不感帯値を差し引いた所定のオフセット値を差し引いた所定の設定値未満であることに応答して通電されるように第２の電磁弁を制御することができる。飽和温度差が、所定の不感帯値を差し引いた所定のオフセット値を差し引いた所定の設定値未満に下がった、またはそれより小さい場合に、タイマを始動することができる。飽和温度差が、所定の不感帯値を差し引いた所定のオフセット値を差し引いた所定の設定値より上に拡大し、またはその設定値よりも大きい場合は、タイマをリセットすることができる。
【００６０】
[0078]例示の実施形態では、タイマを使用して、圧縮機の始動、または始動後の所定の時間にわたり、第１および第２の電磁弁の作動または通電を阻止することができる。制御アルゴリズムで、第１および第２の電磁弁が通電されるのを阻止することによって、圧縮機の始動時間中に高いＶｉ設定を維持することができる。始動時間の終了後、制御アルゴリズムで、上記のように、測定された飽和温度差または圧力に応答して電磁弁を作動させることができる。所定の始動時間は、５から１０分間でもよい。始動中に第１および第２の電磁弁の動作を阻止することによって、制御アルゴリズムで、始動過程中に作動圧力が急速に変わる場合に、電磁弁の不必要な動作を阻止することができる。
【００６１】
[0079]例示の実施形態では、所定の設定値、所定のオフセット値、および所定の不感帯値をユーザよって制御システムのセットアップモードで定義することができる。他の実施形態では、所定の設定値は約１０℃（５０°Ｆ）から約３７．７８℃（１００°Ｆ）でもよく、所定のオフセット値は約−１１．１１℃（１２°Ｆ）から約２．２２℃（３６°Ｆ）でもよく、かつ所定の不感帯値は約−１６．６７℃（２°Ｆ）から約−１４．４４℃（６°Ｆ）でもよい。
【００６２】
[0080]図１９の制御アルゴリズムで、圧縮機が始動し、凝縮器のファンがサイクリングする場合、または作動圧力および温度の急速な変化をもたらす他の状態がある場合に、第１の電磁弁の不必要なサイクリングを阻止することができる。非定常条件がある場合、電磁弁に通電可能になる前の時間的制約によって生じる最高飽和温度差に基づいて電磁弁を有効に制御することができる。
【００６３】
[0081]本出願の範囲内で多くの変形形態が可能である。図１９で示した制御アルゴリズムの例示の実施形態は、容積比の２つのステップの低減を有するＶｉ制御弁システムに関するものであるが、１つのステップ、または複数のステップの制御または調整も同様の制御論理を使用して行うことができる。さらに、Ｖｉのステップ制御を行うための機構または弁本体の詳細あるいは構成は、基本的な制御論理を変えずに、異なるものでもよい。
【００６４】
[0082]図で示し、本明細書に記載した例示の実施形態は現時点で好ましいものであるが、理解されるように、こうした実施形態は単なる例として提供されるものである。本出願の範囲から逸脱することなく、例示の実施形態の設計、動作条件、および構成に他の置き換え、修正、変更、および省略を行うことができる。したがって、本出願は特定の実施形態に限定されるものではなく、添付の特許請求の範囲内に含まれる様々な修正形態にまでも及ぶ。また、理解されるように、本明細書で使用される表現および専門用語は単に説明のためのものであり、限定的であると考えられるべきではない。
【００６５】
[0083]本発明の単に幾つかの特徴および実施形態を図で示し、本出願に記載したが、特許請求の範囲に記載した主題の新しい教示および利点から著しく逸脱することなく、当業者は多くの修正形態および変更形態（たとえば、様々な要素の大きさ、寸法、構造、形状、および比率、パラメータ値、取付け構成、材料の使用、方向付けなどに関する変形形態）を思いつくであろう。たとえば、一体に形成したものとして示した要素は、複数の部分または要素で構築することができ、要素の位置を逆にし、または他の方法で変え、個別の要素の性質あるいは数、もしくは位置を変更し、または変えることができる。任意のプロセスあるいは方法ステップの順番もしくは順序を変え、または代替実施形態により再度順序付けることができる。したがって、理解されるように、添付の特許請求の範囲は、こうした修正形態および変更形態が全て本発明の真の精神の範囲内にあるように、包含するものとする。さらに、例示の実施形態の簡潔な記載を提供するため、実際の実施態様の全ての特徴（すなわち、現時点で企図される本発明を実施するための最良の形態と関連しないもの、または特許請求する本発明を可能にするものと関連しないもの）は、本明細書に記載していない可能性がある。理解されるように、こうした実際の実施態様の開発を行う際は全て、どの工学または設計のプロジェクトでも同様に、多くの実施態様に特有の決定を行わなければならない。こうした開発努力は複雑かつ時間を要するものであるが、それにもかかわらずその開発努力は、本開示の恩恵を有する当業者が、必要以上の実験を行うことなく、設計、製作、および製造を行うという日常的な仕事になろう。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【国際調査報告】
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