(57)【要約】  本開示の実施形態は、作動液を圧縮するように構成されたインペラと、作動液の流路に対してインペラの下流に位置付けられたディフューザであって、半径方向通路を通して作動液を案内するように構成され、半径方向通路内に配置された羽根付きディフューザ部分を含むディフューザと、作動液の流路に対してディフューザの下流に位置付けられたコレクタであって、コレクタのチャンバは、ディフューザの半径方向通路から軸方向にずれている、コレクタとを含む圧縮器を対象とする。
2020510152.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮器であって、
作動液を圧縮するように構成されたインペラと、
前記作動液の流路に対して前記インペラの下流に位置付けられたディフューザであって、半径方向通路を通して前記作動液を案内するように構成され、前記半径方向通路内に配置された羽根付きディフューザ部分を含むディフューザと、
前記作動液の前記流路に対して前記ディフューザの下流に位置付けられたコレクタであって、前記コレクタのチャンバは、前記ディフューザの前記半径方向通路から軸方向にずれている、コレクタと
を含む圧縮器。
【請求項２】
前記ディフューザは、前記半径方向通路内に配置された可変形態ディフューザリング部分を含む、請求項１に記載の圧縮器。
【請求項３】
前記可変形態ディフューザリング部分は、前記半径方向通路を通る前記作動液の流れを調整するために前記半径方向通路内に軸方向に延びるように構成されたリングを含む、請求項２に記載の圧縮器。
【請求項４】
前記羽根付きディフューザ部分は、前記作動液の前記流路に対して前記可変形態ディフューザリング部分の下流に位置付けられ、前記可変形態ディフューザリング部分の前記リングの位置は、前記羽根付きディフューザ部分に向けて案内される前記作動液の流れ角を調整するように構成される、請求項３に記載の圧縮器。
【請求項５】
前記作動液の前記流路に対して前記ディフューザの出口と前記コレクタの入口との間に位置付けられた境界部を含む、請求項１に記載の圧縮器。
【請求項６】
前記境界部は、前記作動液の前記流路の方向を調整するように構成された屈曲部を含む、請求項５に記載の圧縮器。
【請求項７】
前記ディフューザの前記出口及び前記コレクタの前記入口は、互いに軸方向にずれている、請求項５に記載の圧縮器。
【請求項８】
前記ディフューザの前記出口及び前記コレクタの前記入口は、互いに半径方向に整列されていない、請求項５に記載の圧縮器。
【請求項９】
前記コレクタの前記チャンバは、軸方向長さ及び半径方向長さによって画定され、前記軸方向長さ及び前記半径方向長さは、前記チャンバのアスペクト比を規定する、請求項１に記載の圧縮器。
【請求項１０】
加熱、通気、空調及び冷凍（ＨＶＡＣ＆Ｒ）ユニットのための圧縮器であって、
冷媒を圧縮するように構成されたインペラと、
前記冷媒の流路に対して前記インペラの下流に位置付けられたディフューザであって、半径方向通路を通して前記冷媒を案内するように構成され、前記半径方向通路内に配置された可変形態ディフューザリング部分及び羽根付きディフューザ部分を含むディフューザと、
前記冷媒の前記流路に対して前記ディフューザの下流に位置付けられたコレクタであって、前記コレクタのチャンバは、前記ディフューザの前記半径方向通路から軸方向にずれている、コレクタと
を含む圧縮器。
【請求項１１】
前記可変形態ディフューザリング部分は、前記冷媒の前記流路に対して前記羽根付きディフューザ部分の上流に位置付けられる、請求項１０に記載の圧縮器。
【請求項１２】
前記羽根付きディフューザ部分は、前記半径方向通路内の前記羽根付きディフューザ部分の回転を駆動するように構成された複数の羽根を含む、請求項１０に記載の圧縮器。
【請求項１３】
前記コレクタの前記チャンバは、軸方向長さ及び半径方向長さによって画定され、前記軸方向長さ及び前記半径方向長さは、前記チャンバのアスペクト比を規定する、請求項１０に記載の圧縮器。
【請求項１４】
前記ディフューザの出口及び前記コレクタの入口は、互いに軸方向にずれている、請求項１０に記載の圧縮器。
【請求項１５】
前記ディフューザの出口及び前記コレクタの入口は、互いに半径方向に整列されていない、請求項１０に記載の圧縮器。
【請求項１６】
加熱、通気、空調及び冷凍（ＨＶＡＣ＆Ｒ）システムであって、
熱交換器を通して冷媒を循環させるように構成された圧縮器
を含み、前記圧縮器は、
前記冷媒を圧縮するように構成されたインペラと、
前記冷媒の流路に対して前記インペラの下流に位置付けられたディフューザであって、半径方向通路を通して前記冷媒を案内するように構成されるディフューザと、
前記冷媒の前記流路に対して前記ディフューザの下流に位置付けられたコレクタであって、前記コレクタの入口は、前記ディフューザの前記半径方向通路の出口から軸方向にずれている、コレクタと
を含む、加熱、通気、空調及び冷凍（ＨＶＡＣ＆Ｒ）システム。
【請求項１７】
前記ディフューザは、可変形態ディフューザリング部分及び羽根付きディフューザ部分を含む、請求項１６に記載のシステム。
【請求項１８】
前記半径方向通路に対する可変形態ディフューザリングの位置を調整するように構成されたコントローラを含む、請求項１７に記載のシステム。
【請求項１９】
前記コントローラは、前記冷媒の吸込み圧力、前記冷媒の吐出し圧力、前記圧縮器を通る前記冷媒の流量又はこれらの組み合わせに基づいて前記リングの前記位置を調整するように構成される、請求項１８に記載のシステム。
【請求項２０】
前記可変形態ディフューザリングのリングの位置は、前記冷媒を前記羽根付きディフューザ部分に向けて、前記羽根付きディフューザ部分の羽根の前縁の入射と実質的に等しい流れ角で案内するように構成される、請求項１７に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、概して、空調及び冷凍装置に組み込まれた蒸気圧縮システムに関し、より詳細には、圧縮器のためのコレクタに関する。
【背景技術】
【０００２】
居住、商業及び産業環境内において、それぞれの環境にいる人のために温度及び湿度などの環境特性を制御するために蒸気圧縮システムが利用されている。蒸気圧縮システムは、蒸気圧縮システムの作動と関連した異なる温度及び圧力を受けることに応じて、蒸気、液体及びこれらの組み合わせ間で相を変化させる、通例、冷媒と呼ばれる作動液を循環させる。例えば、蒸気圧縮システムは、圧縮器を利用して、冷媒と、熱交換器内を流れる別の流体との間で熱を伝達し得る熱交換器に冷媒を循環させる。残念ながら、蒸気圧縮システムは、所望の流れの容量を達成するために用いられる比較的大きいコンポーネントの使用に起因し得る比較的大きい設置面積を含み得る。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
一実施形態では、圧縮器は、作動液を圧縮するように構成されたインペラと、作動液の流路に対してインペラの下流に位置付けられたディフューザであって、半径方向通路を通して作動液を案内するように構成され、半径方向通路内に配置された羽根付きディフューザ部分を含むディフューザと、作動液の流路に対してディフューザの下流に位置付けられたコレクタであって、コレクタのチャンバは、ディフューザの半径方向通路から軸方向にずれている、コレクタとを含む。
【０００４】
別の実施形態では、加熱、通気、空調及び冷凍（ＨＶＡＣ＆Ｒ）ユニットのための圧縮器は、冷媒を圧縮するように構成されたインペラと、冷媒の流路に対してインペラの下流に位置付けられたディフューザであって、半径方向通路を通して冷媒を案内するように構成され、半径方向通路内に配置された可変形態ディフューザリング部分及び羽根付きディフューザ部分を含むディフューザと、冷媒の流路に対してディフューザの下流に位置付けられたコレクタであって、コレクタのチャンバは、ディフューザの半径方向通路から軸方向にずれている、コレクタとを含む。
【０００５】
別の実施形態では、加熱、通気、空調及び冷凍（ＨＶＡＣ＆Ｒ）システムは、冷媒を作動液と熱的に連通した状態に置くように構成された熱交換器と、熱交換器を通して冷媒を循環させるように構成された圧縮器とを含む。圧縮器は、冷媒を圧縮するように構成されたインペラと、冷媒の流路に対してインペラの下流に位置付けられたディフューザであって、半径方向通路を通して冷媒を案内するように構成されるディフューザと、冷媒の流路に対してディフューザの下流に位置付けられたコレクタであって、コレクタのチャンバは、ディフューザの半径方向通路から軸方向にずれている、コレクタとを含む。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】本開示の態様による、商業的環境において加熱、通気、空調及び冷凍（ＨＶＡＣ＆Ｒ）システムを使用し得る建物の実施形態の斜視図である。
【図２】本開示の態様による蒸気圧縮システムの斜視図である。
【図３】本開示の態様による、図２の蒸気圧縮システムの実施形態の概略図である。
【図４】本開示の態様による、図２の蒸気圧縮システムの実施形態の概略図である。
【図５】本開示の態様による、図１〜図４のシステム内に含まれ得る圧縮器のためのコレクタの実施形態の断面図である。
【図６】本開示の態様による、図５の圧縮器の羽根付きディフューザ部分の正面図である。
【図７】本開示の態様による、図６の羽根付きディフューザ部分の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
１つ以上の特定の実施形態が以下に説明される。これらの実施形態の簡潔な説明を提供するため、実際の実装形態の全ての特徴が本明細書において説明されるわけではない。任意のこのような実際の実装形態の開発では、任意の工学又は設計プロジェクトと同様に、開発者の特定の目標を達成するために、実装形態によって異なり得るシステム関連及び事業関連の制約の順守などの多くの実装形態固有の決定がなされなければならないことを理解されたい。さらに、このような開発努力は、複雑になり且つ時間がかかり得るが、それにもかかわらず、本開示の利益を有する当業者にとって設計、組み立て及び製造の通常の作業であろうことを理解されたい。
【０００８】
本開示の実施形態は、冷媒ループを通して冷媒を循環させるために圧縮器を用いる加熱、通気、空調及び冷凍（ＨＶＡＣ＆Ｒ）システムを対象とする。圧縮器は、冷媒ループに沿ってＨＶＡＣ＆Ｒシステムのコンデンサに結合され得る。圧縮器は、冷媒を圧縮して冷媒の圧力を増大させ、冷媒をコンデンサに案内し得る。冷媒は、ＨＶＡＣ＆Ｒシステムのコンデンサに向かって流れることができ、コンデンサにおいて、冷媒は、熱エネルギーをコンデンサ内の作動液に伝達し得る。ＨＶＡＣ＆Ｒシステムは、一般的に、蒸発器、膨張バルブ及び／又はＨＶＡＣ＆Ｒシステムが比較的大きい設置面積を有するようにする他のコンポーネントも含み得る。そのため、ここで、ＨＶＡＣ＆Ｒシステムのコンポーネントの既存の特徴を変更すると、ＨＶＡＣ＆Ｒシステムの全体的なサイズを低減し得ることが認識される。
【０００９】
いくつかの場合、ＨＶＡＣ＆Ｒシステムの圧縮器は、冷媒の流路に対して圧縮器のインペラ及び／又はディフューザから下流に位置付けられたコレクタを含む。次に、コレクタは、冷媒をさらに拡散させ、最終的に冷媒を圧縮器の吐出ポートに向けて案内し得る。既存のコレクタは、概して、圧縮器のディフューザから半径方向外側に位置付けられる。さらに、既存のコレクタは、ディフューザ全体及びしたがって圧縮器のインペラを円周方向に包囲する。換言すれば、コレクタへの入口は、ディフューザの出口と半径方向に整列され、これにより、コレクタのチャンバは、ディフューザの出口から半径方向外側に延びる。ここで、コレクタをディフューザから軸方向にずらすと、圧縮器の直径を低減し得、これにより圧縮器のサイズが低減されることが認識される。
【００１０】
いくつかの実施形態では、コレクタをディフューザから軸方向にずらすことは、ディフューザからコレクタへの冷媒の流れを変更し得る。そのため、コレクタのチャンバの断面積は、コレクタが、ディフューザからコレクタに流れる冷媒の圧力上昇を増大させつつ、冷媒を十分に拡散させることを可能にするように調整され得る。そのため、コレクタの断面のアスペクト比は、圧縮器が既存の圧縮器と比べて効率を増大させるか又は維持することを可能にするための目標範囲内にあり得る。さらに、圧縮器のディフューザ区分は、冷媒の流れをディフューザの通路を通して誘導し、冷媒の圧力上昇をさらに増大させ、これによりコレクタのサイズがさらに低減されることを可能にするための可変形態ディフューザリング及び／又は羽根付きディフューザを含み得る。そのため、圧縮器のサイズが低減され得、したがってＨＶＡＣ＆Ｒシステムの全体的な設置面積も低減される。
【００１１】
ここで、図面に目を向けると、図１は、典型的な商業的環境のための建物１２における、加熱、通気、空調及び冷凍（ＨＶＡＣ＆Ｒ）システム１０のための環境の実施形態の斜視図である。ＨＶＡＣ＆Ｒシステム１０は、建物１２を冷却するために使用され得る、冷却された液体を供給する蒸気圧縮システム１４を含み得る。ＨＶＡＣ＆Ｒシステム１０はまた、建物１２を加熱するために温かい液体を供給するためのボイラー１６と、建物１２を通して空気を循環させる空気分配システムとを含み得る。空気分配システムは、空気還流ダクト１８、空気供給ダクト２０及び／又は空気ハンドラー２２も含み得る。いくつかの実施形態において、空気ハンドラー２２は、ボイラー１６及び蒸気圧縮システム１４に導管２４により接続された熱交換器を含み得る。空気ハンドラー２２における熱交換器は、ＨＶＡＣ＆Ｒシステム１０の作動モードに依存して、加熱された液体をボイラー１６から受けることができるか、又は冷却された液体を蒸気圧縮システム１４から受けることができるかのいずれかである。ＨＶＡＣ＆Ｒシステム１０は、個別の空気ハンドラーが建物１２の各フロアにある状態で示されているが、他の実施形態において、ＨＶＡＣ＆Ｒシステム１０は、フロア間で共有され得る空気ハンドラー２２及び／又は他のコンポーネントを含み得る。
【００１２】
図２及び３は、ＨＶＡＣ＆Ｒシステム１０において用いることができる蒸気圧縮システム１４の実施形態である。蒸気圧縮システム１４は、圧縮器３２で開始する回路を通って冷媒を循環させ得る。回路はまた、コンデンサ３４と、膨張バルブ又はデバイス３６と、液体チラー又は蒸発器３８とを含み得る。蒸気圧縮システム１４は、アナログ・デジタル（Ａ／Ｄ）変換器４２、マイクロプロセッサ４４、不揮発性メモリ４６及び／又はインターフェイスボード４８を有する制御パネル４０をさらに含み得る。
【００１３】
蒸気圧縮システム１４において冷媒として使用され得る流体のいくつかの例は、ハイドロフルオロカーボン（ＨＦＣ）系冷媒、例えばＲ−４１０Ａ、Ｒ−４０７、Ｒ−１３４ａ、ハイドロフルオロオレフィン（ＨＦＯ）、アンモニア（ＮＨ３）、Ｒ−７１７、二酸化炭素（ＣＯ２）、Ｒ−７４４又は炭化水素系冷媒などの「天然」冷媒、水蒸気又は他の任意の好適な冷媒である。いくつかの実施形態において、蒸気圧縮システム１４は、Ｒ−１３４ａなど、中圧冷媒に対して低圧冷媒とも呼ばれる、１気圧でセ氏約１９度（カ氏６６度）の標準沸点を有する冷媒を効率的に用いるように構成され得る。本明細書で使用される際、「標準沸点」は、１気圧で計測された沸点温度と呼ばれ得る。
【００１４】
いくつかの実施形態において、蒸気圧縮システム１４は、可変速駆動装置（ＶＳＤ）５２、モータ５０、圧縮器３２、コンデンサ３４、膨張バルブ又はデバイス３６及び／又は蒸発器３８の１つ又は複数を使用し得る。モータ５０は、圧縮器３２を駆動することができ、可変速駆動装置（ＶＳＤ）５２により動力供給され得る。ＶＳＤ５２は、ＡＣ電源からの特定の固定された線間電圧及び固定された線間周波数を有する交流（ＡＣ）電力を受け、可変電圧及び周波数を有する電力をモータ５０に供給する。他の実施形態において、モータ５０は、ＡＣ又は直流（ＤＣ）電源から直接的に動力供給され得る。モータ５０は、ＶＳＤにより、又はＡＣ若しくはＤＣ電源、例えばスイッチ式リラクタンスモータ、誘導モータ、電子整流式永久磁石モータ又は別の好適なモータから直接的に動力供給され得る任意のタイプの電気モータを含み得る。
【００１５】
圧縮器３２は、冷媒蒸気を圧縮するとともに、排出路を通じて蒸気をコンデンサ３４に送達する。いくつかの実施形態において、圧縮器３２は、遠心又は混合流圧縮器であり得る。圧縮器３２によりコンデンサ３４に送達された冷媒蒸気は、熱をコンデンサ３４における冷却液（例えば、水又は空気）に伝達し得る。冷媒蒸気は、冷却液との熱伝熱の結果として、コンデンサ３４において冷媒液に凝結し得る。コンデンサ３４からの液体冷媒は、膨張デバイス３６を通って蒸発器３８に流れ得る。図３の図示の実施形態において、コンデンサ３４は、水で冷却されるとともに、冷却液をコンデンサに供給する冷却タワー５６に接続されたチューブ束５４を含む。
【００１６】
蒸発器３８に送達される液体冷媒は、コンデンサ３４において使用された冷却液と同じであってもなくてもよい別の冷却液からの熱を吸収することができる。蒸発器３８における液体冷媒は、液体冷媒から冷媒蒸気への相変化を受け得る。図３の図示された実施形態に示される通り、蒸発器３８は、冷却負荷６２に接続された供給ライン６０Ｓと還流ライン６０Ｒとを有するチューブ束５８を含み得る。蒸発器３８の冷却液（例えば、水、エチルグリコール、塩化カルシウム塩水、塩化ナトリウム塩水又は他の任意の好適な流体）は、還流ライン６０Ｒを介して蒸発器３８に入り、供給ライン６０Ｓを介して蒸発器３８を出る。蒸発器３８は、チューブ束５８における冷却液の温度を、冷媒との熱伝熱を介して低下させ得る。蒸発器３８におけるチューブ束５８は、複数のチューブ及び／又は複数のチューブ束を含み得る。いずれの場合にも、蒸気冷媒は、蒸発器３８を出て、吸引ラインにより圧縮器３２に戻り、サイクルを完了する。
【００１７】
図４は、中間回路６４がコンデンサ３４と膨張デバイス３６との間に組み込まれた蒸気圧縮システム１４の概略図である。中間回路６４は、コンデンサ３４に直接的に流体接続された入口ライン６８を有し得る。他の実施形態において、入口ライン６８は、コンデンサ３４に間接的に流体接続され得る。図４の図示された実施形態に示される通り、入口ライン６８は、中間容器７０の上流に位置付けられた第１膨張デバイス６６を含む。いくつかの実施形態において、中間容器７０は、フラッシュタンク（例えば、フラッシュ中間冷却器）であり得る。他の実施形態において、中間容器７０は、熱交換器又は「サーフェスエコノマイザー（ｓｕｒｆａｃｅ  ｅｃｏｎｏｍｉｚｅｒ）」として構成され得る。図４に示された実施形態において、中間容器７０は、フラッシュタンクとして使用され、第１膨張デバイス６６は、コンデンサ３４から受け取った液体冷媒の圧力を低める（膨張させる）ように構成される。膨張プロセス中、液体の一部が蒸発し得、したがって、中間容器７０は、第１膨張デバイス６６から受け取った液体から蒸気を分離するのに使用され得る。追加的に、中間容器７０は、中間容器７０に入るときに液体冷媒が受ける圧力低下を理由として、（例えば、中間容器７０に入るときに受ける、容積が急速に増大することを原因として）液体冷媒のさらなる膨張を提供し得る。中間容器７０における蒸気は、圧縮器３２の吸引ライン７４を通って圧縮器３２により引き込まれ得る。他の実施形態において、中間容器における蒸気は、圧縮器３２の中間ステージ（例えば、吸引ステージではない）に引き込まれ得る。中間容器７０において集まる液体は、膨張デバイス６６及び／又は中間容器７０における膨張を理由としてコンデンサ３４を出る液体冷媒より低いエンタルピーであり得る。中間容器７０からの液体は、次いで、ライン７２内において第２膨張デバイス３６を通って蒸発器３８に流れ得る。
【００１８】
上述されたように、既存の圧縮器は、ディフューザの出口と半径方向に整列された入口を含むボリュート又はコレクタ（例えば、ダンプコレクタ）を含み得る。ここで、このような構成は、圧縮器の直径を増大させ、これにより圧縮器を含むＨＶＡＣ＆Ｒシステムの全体的な設置面積を増大させることが認識される。そのため、本開示の実施形態は、ディフューザの出口から軸方向にずれた入口を有するコレクタ（例えば、折り返しコレクタ）を含む圧縮器を対象とする。本明細書で使用するとき、折り返しコレクタは、圧縮器のディフューザの通路（例えば、半径方向通路）から軸方向にずれた内部チャンバを有するコレクタを指す。いくつかの実施形態では、折り返しコレクタの断面は、冷媒がディフューザからコレクタ内に且つ／又はコレクタを通って移動する際、冷媒の流れを適切に誘導することによって圧縮器の圧力上昇を増大させるアスペクト比を含み得る。追加的に又は代替的に、ディフューザは、冷媒がディフューザを通ってコレクタに向かって流れる際、冷媒の圧力上昇をさらに増大させる羽根付きディフューザ部分を含み得る。そのため、コレクタのサイズをさらに低減することができ、これにより圧縮器のサイズが縮小される。
【００１９】
例えば、図５は、折り返しコレクタ１００を有する圧縮器３２の実施形態の断面である。図５の図示の実施形態に示されるように、圧縮器３２は、冷媒を圧縮器３２の吸込み部分１０６からディフューザ１０８に向けて駆動するために軸１０４の周りで回転するように構成されたインペラ１０２を含む。インペラ１０２は、運動エネルギーを冷媒に伝達し、これにより冷媒がディフューザ１０８に向かい、それを通って流れることを可能にする。次に、ディフューザ１０８は、冷媒を折り返しコレクタ１００に向けて誘導し、冷媒の圧力を増大させることにより、冷媒の運動エネルギーをポテンシャルエネルギーに変換する。いくつかの実施形態では、ディフューザ１０８は、可変形態ディフューザリング部分１１０及び／又は羽根付きディフューザ部分１１２を含み得る。例えば、可変形態ディフューザリング部分１１０は、ディフューザ１０８の通路１１６内に軸方向に延び、これによりインペラ１０２から折り返しコレクタ１００に向かう冷媒の流れを部分的に閉鎖し得るリング１１４を含み得る。圧縮器３２が部分容量（例えば、１００％未満の容量）で作動するとき、リング１１４は、通路１１６内に延びることができ、リング１１４の位置は、少なくとも、圧縮器３２を通る冷媒の流れに依存し得る。追加的に又は代替的に、通路１１６内のリング１１４の位置は、圧縮器３２を通る冷媒の流れ及びしたがって圧縮器３２から排出される冷媒の圧力を調整する。いくつかの実施形態では、リング１１４の位置は、制御システム４０又は別の好適なコントローラによって調整される。いくつかの実施形態では、通路１１６は、インペラ１０２から折り返しコレクタ１００に向かって延びる長さ１１７を含む。いくつかの条件では、可変形態ディフューザリング部分１１０及び／又は羽根付きディフューザ部分１１２は、冷媒が通路１１６の長さ１１７に沿って流れる際、冷媒の実質的に安定した圧力上昇を維持するために用いられ得る。
【００２０】
さらに、リング１１４の位置は、羽根付きディフューザ部分１１２に向けて案内される冷媒の流れ角を調整するように（例えば、制御システム４０からアクチュエータに送信された信号を介して）調整され得る。本明細書において図６及び図７を参照してさらに詳細に説明されるように、羽根付きディフューザ部分１１２は、冷媒が羽根付きディフューザ部分１１２を通って流れるのに伴い、回るように構成された羽根を含み得る。羽根付きディフューザ部分１１２の羽根は、通路１１６内の冷媒の流れを誘導し、これによりディフューザ１０８を通って流れる冷媒の圧力上昇を増大させる。いくつかの実施形態では、羽根付きディフューザ部分１１２によって生じる冷媒の圧力の増大は、可変形態ディフューザリング部分１１０から羽根付きディフューザ部分１１２に案内される冷媒の流れ角に基づき得る。例えば、冷媒の流れ角を羽根の前縁の入射角と実質的に等しくなるように調整することは、圧縮段階の効率を増大させ得る。
【００２１】
いくつかの実施形態では、可変形態ディフューザリング部分１１０及び羽根付きディフューザ部分１１２は、通路１１６の直径１１８が低減され得るように、ディフューザ１０８を通る冷媒の圧力上昇を十分に増大させることができ、これにより圧縮器３２の全体的なサイズが縮小される。
【００２２】
図５の図示の実施形態に示されるように、折り返しコレクタ１００は、ディフューザ１０８の出口１２２から軸方向にずれた入口１２０を含む。したがって、折り返しコレクタ１００は、半径方向通路１１６から距離１２３だけ軸方向にずれている。したがって、入口１２０と出口１２２との間の境界部１２４は、冷媒を出口１２２から入口１２０に誘導する屈曲部１２５（例えば、湾曲した通路）を形成し得る。冷媒は、入口１２０を通り、折り返しコレクタ１００のチャンバ１２６に向かって流れ得る。いくつかの実施形態では、チャンバ１２６は、ディフューザ１０８から軸方向にずれている。換言すれば、チャンバ１２６の部分１２８は、軸１０４に対してディフューザ１０８の少なくとも部分１３０に隣接して位置付けられる。そのため、圧縮器３２の直径は、軸方向のずれを有さずディフューザ１０８と半径方向に整列されたコレクタを含む既存の圧縮器と比べて低減され得る。
【００２３】
いくつかの実施形態では、折り返しコレクタ１００のチャンバ１２６の寸法は、ディフューザ１０８の出口１２２から折り返しコレクタ１００の入口１２０への冷媒の流れの方向の変化を考慮するように選択される。例えば、冷媒の流れは、ディフューザ１０８を通って半径方向１３２に流れ、軸方向１３４において折り返しコレクタ１００の入口１２０に入るように構成される。そのため、折り返しコレクタ１００のチャンバ１２６の寸法は、圧縮器３２の全径を低減しつつ、ディフューザ区分１０８によって達成される圧力上昇を維持するように構成され得る。
【００２４】
図５の図示の実施形態に示されるように、チャンバ１２６は、軸方向長さ１３６及び半径方向長さ１３８によって画定される。他の実施形態では、チャンバ１２６は、軸方向長さ１３６及び半径方向長さ１３８に加えて又はそれらの代わりに、他の好適な寸法によってさらに画定され得る。本明細書で使用するとき、軸方向長さ１３６は、チャンバ１２６をディフューザ１０８から隔てる壁１４０と、チャンバ１２６を形成する凹面壁１４４の最外点１４２との間の距離を指す。追加的に、半径方向長さ１３８は、第１の接続壁１４６（例えば、第１の軸方向接続壁）と第２の接続壁１４８（例えば、第２の軸方向接続壁）との間の距離を指す。第１の接続壁１４６は、凹面壁１４４を壁１４０に結合する一方、第２の接続壁１４８は、凹面壁１４４を、ディフューザ１０８の出口１２２とコレクタ１００の入口１２０との間の境界部１２４を少なくとも部分的に画定する境界部壁１５０に結合する。全体として、壁１４０、凹面壁１４４、第１の接続壁１４６及び第２の接続壁１４８は、折り返しコレクタ１００のチャンバ１２６を形成する。図５の図示の実施形態は、実質的に楕円形である断面形状を有するチャンバ１２６を示すが、チャンバ１２６は、好適な収集容積をもたらす任意の断面形状を含み得ることを理解されたい。
【００２５】
軸方向長さ１３６対半径方向長さ１３８のアスペクト比は、特定の実施形態に依存して幅広く変化し得る。アスペクト比は、軸方向長さ１３６及び半径方向長さ１３８によって規定され得、折り返しコレクタ１００内においてディフューザ区分１０８によって達成される圧力上昇を維持するために利用され得る。本明細書で使用するとき、アスペクト比は、軸方向長さ１３６対半径方向長さ１３８の比を指す。アスペクト比は、０．５：１〜５：１、０．７５：１〜３：１又は１：１〜３：１であり得る。例えば、いくつかの実施形態では、アスペクト比は、実質的に１：１（例えば、その１０％以内、その５％以内又はその１％以内）であり得る。いずれの場合にも、アスペクト比は、折り返しコレクタ１００を通って流れる冷媒の圧力上昇を維持するか又は増大させるように選択され得る。
【００２６】
上述されたように、ディフューザ１０８は、ディフューザ１０８の通路１１６を通って流れる冷媒の角度を調整するために回転する複数の羽根１６０を含み得る羽根付きディフューザ部分１１２を含み得る。例えば、図６及び図７は、複数の羽根１６０を有し、ディフューザ１０８の通路１１６内に配置され得る羽根付きディフューザ部分１１２の実施形態を示す。ディフューザ羽根の数は、特定の実施形態に依存して異なり得る。羽根付きディフューザ部分１１２は、１５枚の羽根１６０を含むが、他の実施形態では、羽根付きディフューザ部分１１２は、１枚、２枚、３枚、４枚、５枚、６枚、７枚、８枚、９枚、１０枚、１１枚、１２枚、１３枚、１４枚又は１５枚超の羽根１６０を含む。
【００２７】
いずれの場合にも、羽根１６０の各々は、羽根付きディフューザ部分１１２の表面１６２から突出する。追加的に又は代替的に、表面１６２は、可変形態ディフューザリング部分１１０のリング１１４を含み得る。いずれの場合にも、通路１１６を通って流れる冷媒は、羽根１６０の各々の前縁１６４と接触する。複数の羽根１６０は、インペラ１０２と折り返しコレクタ１００との間の比較的狭い流路を通る冷媒の圧力回復を増大させる。したがって、羽根付きディフューザ部分１１２によって生じた圧力回復の増大の結果、折り返しコレクタ１００の半径方向長さ１３８が縮小され得る。したがって、圧縮器３２及び／又はＨＶＡＣ＆Ｒシステムのサイズも低減され得る。
【００２８】
いくつかの実施形態では、可変形態ディフューザリング部分１１０の位置は、冷媒の流れ角が羽根付きディフューザ部分１１２の羽根１６０の前縁１６４の入射１６６に実質的に等しくなることを可能にし得る。例えば、制御システム４０などの制御システムは、通路１１６内における可変形態ディフューザリング部分１１０のリング１１４の位置を、リング１１４の下流における冷媒の流れ角を調整するように調整し得る。いくつかの実施形態では、リング１１４の位置は、圧縮器３２に入る冷媒の目標流量、圧縮器３２を出る冷媒の吐出し圧力、モータ５０がインペラ１０２を駆動する速度及び／又は別の好適なパラメータに基づいて流れ角を達成するように調整され得る。そのため、制御システム４０は、１つ以上のパラメータを指示するフィードバックを受け取り、通路１１６内におけるリング１１４の位置を、羽根１６０の前縁１６４の入射１６６に（例えば、その１０％以内、その５％以内又はその１％以内で）実質的に等しい冷媒の流れ角を達成するように調整し得る。さらに、可変形態ディフューザリング部分１１０及び羽根付きディフューザ部分１１２の両方を有するディフューザ１０８と組み合わせた折り返しコレクタ１００のため、圧縮器及びしたがってＨＶＡＣ＆Ｒシステムのサイズが低減される。
【００２９】
上述されたように、本開示は、ＨＶＡＣ＆Ｒシステムのサイズの低減に有益な１つ以上の技術的効果を提供し得る。本開示の実施形態は、折り返しコレクタを含む圧縮器を含み得る。折り返しコレクタは、圧縮器のディフューザの出口から軸方向にずれ得、これにより圧縮器の直径が低減され得る。さらに、ディフューザは、ディフューザを通って流れる冷媒の圧力上昇を増大させる可変形態ディフューザリング部分及び／又は羽根付きディフューザ部分を含み得る。そのため、折り返しコレクタのディフューザの半径方向長さが低減され得、これにより圧縮器のサイズがさらに低減される。本明細書における技術的効果及び技術的問題は、例であり、限定ではない。本明細書に記載された実施形態は、他の技術的効果も有し得、他の技術的問題も解決できることに留意されたい。
【００３０】
特定の特徴及び実施形態のみが図示され説明されたが、特許請求の範囲において列挙された主題の新規な教示及び利点から実質的に逸脱することなしに、当業者に多くの修正形態及び変更形態が想到され得る（例えば、様々な要素のサイズ、寸法、構造、形状及び割合、パラメータ（例えば、温度、圧力など）の値、取付配置構成、材料、色、向きなどの使用におけるバリエーション）。任意のプロセス又は方法ステップの順番又は順序は、代替的実施形態により変えられ得るか又は並べ直され得る。したがって、添付の特許請求の範囲は、全てのそのような修正形態及び変更形態を、本開示の真の趣旨内に該当するとして包含することを意図されていることを理解されたい。さらに、例示的実施形態の簡潔な説明を提供するために、実際の実装形態の全ての特徴が説明されないこともある（すなわち、本開示を実施する現在想定される最良のモードに関連しないもの又は特許請求される本開示を可能にすることに関連しないもの）。任意のそのような実際の実装形態の開発では、任意の工学的又は設計プロジェクトと同様に、多くの実装形態の特定の決定がなされ得ることが認められるべきである。このような開発努力は、複雑且つ時間がかかり得るが、それにもかかわらず、本開示の利益を有する当業者にとって不要な実験なしでの設計、組み立て及び製造の通常の作業であり得る。
【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６】
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【図７】
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【手続補正書】
【提出日】令和1年11月5日(2019.11.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮器であって、
作動液を圧縮するように構成されたインペラと、
前記作動液の流路に対して前記インペラの下流に位置付けられたディフューザであって、半径方向通路を通して前記作動液を案内するように構成され、前記半径方向通路内に配置された羽根付きディフューザ部分を含み、前記半径方向通路内に配置された可変形態ディフューザリング部分を含むディフューザと、
前記作動液の前記流路に対して前記ディフューザの下流に位置付けられたコレクタであって、前記コレクタのチャンバは、前記ディフューザの前記半径方向通路から軸方向にずれている、コレクタと
を含む圧縮器。
【請求項２】
前記可変形態ディフューザリング部分は、前記半径方向通路を通る前記作動液の流れを調整するために前記半径方向通路内に軸方向に延びるように構成されたリングを含む、請求項１に記載の圧縮器。
【請求項３】
前記羽根付きディフューザ部分は、前記作動液の前記流路に対して前記可変形態ディフューザリング部分の下流に位置付けられ、前記可変形態ディフューザリング部分の前記リングの位置は、前記羽根付きディフューザ部分に向けて案内される前記作動液の流れ角を調整するように構成される、請求項２に記載の圧縮器。
【請求項４】
前記作動液の前記流路に対して前記ディフューザの出口と前記コレクタの入口との間に位置付けられた境界部を含む、請求項１に記載の圧縮器。
【請求項５】
前記境界部は、前記作動液の前記流路の方向を調整するように構成された屈曲部を含む、請求項４に記載の圧縮器。
【請求項６】
前記ディフューザの前記出口及び前記コレクタの前記入口は、互いに軸方向にずれている、請求項４に記載の圧縮器。
【請求項７】
前記ディフューザの前記出口及び前記コレクタの前記入口は、互いに半径方向に整列されていない、請求項４に記載の圧縮器。
【請求項８】
前記コレクタの前記チャンバは、軸方向長さ及び半径方向長さによって画定され、前記軸方向長さ及び前記半径方向長さは、前記チャンバのアスペクト比を規定する、請求項１に記載の圧縮器。
【請求項９】
加熱、通気、空調及び冷凍（ＨＶＡＣ＆Ｒ）ユニットのための圧縮器であって、
冷媒を圧縮するように構成されたインペラと、
前記冷媒の流路に対して前記インペラの下流に位置付けられたディフューザであって、半径方向通路を通して前記冷媒を案内するように構成され、前記半径方向通路内に配置された可変形態ディフューザリング部分及び羽根付きディフューザ部分を含むディフューザと、
前記冷媒の前記流路に対して前記ディフューザの下流に位置付けられたコレクタであって、前記コレクタのチャンバは、前記ディフューザの前記半径方向通路から軸方向にずれている、コレクタと
を含む圧縮器。
【請求項１０】
前記可変形態ディフューザリング部分は、前記冷媒の前記流路に対して前記羽根付きディフューザ部分の上流に位置付けられる、請求項９に記載の圧縮器。
【請求項１１】
前記羽根付きディフューザ部分は、前記半径方向通路内の前記羽根付きディフューザ部分の回転を駆動するように構成された複数の羽根を含む、請求項９に記載の圧縮器。
【請求項１２】
前記コレクタの前記チャンバは、軸方向長さ及び半径方向長さによって画定され、前記軸方向長さ及び前記半径方向長さは、前記チャンバのアスペクト比を規定する、請求項９に記載の圧縮器。
【請求項１３】
前記ディフューザの出口及び前記コレクタの入口は、互いに軸方向にずれている、請求項９に記載の圧縮器。
【請求項１４】
前記ディフューザの出口及び前記コレクタの入口は、互いに半径方向に整列されていない、請求項９に記載の圧縮器。
【請求項１５】
加熱、通気、空調及び冷凍（ＨＶＡＣ＆Ｒ）システムであって、
熱交換器を通して冷媒を循環させるように構成された圧縮器
を含み、前記圧縮器は、
前記冷媒を圧縮するように構成されたインペラと、
前記冷媒の流路に対して前記インペラの下流に位置付けられたディフューザであって、半径方向通路を通して前記冷媒を案内するように構成されるディフューザと、
前記冷媒の前記流路に対して前記ディフューザの下流に位置付けられたコレクタであって、前記コレクタの入口は、前記ディフューザの前記半径方向通路の出口から軸方向にずれている、コレクタと
を含む、加熱、通気、空調及び冷凍（ＨＶＡＣ＆Ｒ）システム。
【請求項１６】
前記ディフューザは、可変形態ディフューザリング部分及び羽根付きディフューザ部分を含む、請求項１５に記載のシステム。
【請求項１７】
前記半径方向通路に対する可変形態ディフューザリングの位置を調整するように構成されたコントローラを含む、請求項１６に記載のシステム。
【請求項１８】
前記コントローラは、前記冷媒の吸込み圧力、前記冷媒の吐出し圧力、前記圧縮器を通る前記冷媒の流量又はこれらの組み合わせに基づいて前記リングの前記位置を調整するように構成される、請求項１７に記載のシステム。
【請求項１９】
前記可変形態ディフューザリングのリングの位置は、前記冷媒を前記羽根付きディフューザ部分に向けて、前記羽根付きディフューザ部分の羽根の前縁の入射と実質的に等しい流れ角で案内するように構成される、請求項１６に記載のシステム。
【国際調査報告】
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