(57)【要約】  圧縮器は、インペラと、ディフューザ通路であって、その中にディフューザ羽根を有するディフューザ通路と、圧縮器を通る冷媒の流れに対してインペラとディフューザ羽根との間に位置付けられた可変形態ディフューザリングとを含む。圧縮器は、可変形態ディフューザリングを、冷媒の流れを横断する方向において、且つ可変形態ディフューザリングが冷媒の流れを閉鎖しない完全に収縮したリング位置と、可変形態ディフューザリングがディフューザ羽根の上流における冷媒の流れの角度を調整する少なくとも１つの突出したリング位置とを含む複数のリング位置間で動かすように構成されたアクチュエータも含む。
2020510786.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮器であって、
インペラと、
ディフューザ通路であって、その中にディフューザ羽根を含むディフューザ通路と、
前記圧縮器を通る冷媒の流れに対して前記インペラと前記ディフューザ羽根との間に位置付けられた可変形態ディフューザリングと、
前記可変形態ディフューザリングを、前記冷媒の前記流れを横断する方向において、且つ前記可変形態ディフューザリングが前記冷媒の前記流れを閉鎖しない完全に収縮したリング位置と、前記可変形態ディフューザリングが前記ディフューザ羽根の上流における前記冷媒の前記流れの角度を調整する少なくとも１つの突出したリング位置とを含む複数のリング位置間で動かすように構成されたアクチュエータと
を含む圧縮器。
【請求項２】
前記圧縮器の作動容量、前記冷媒の温度又はその両方に少なくとも部分的に基づいて前記可変形態ディフューザリングを前記複数の位置間で動かすように前記アクチュエータに命令するように構成されたコントローラを含む、請求項１に記載の圧縮器。
【請求項３】
前記ディフューザ羽根の前縁の入射角に少なくとも部分的に基づいて前記可変形態ディフューザリングを前記複数のリング位置間で動かすように前記アクチュエータに命令するように構成されたコントローラを含む、請求項１に記載の圧縮器。
【請求項４】
前記コントローラは、前記ディフューザ羽根に近接した前記冷媒の前記流れの前記角度が前記ディフューザ羽根の前記前縁の前記入射角に対応するように前記可変形態ディフューザリングを動かすように前記アクチュエータに命令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】
前記アクチュエータは、モータ駆動アクチュエータである、請求項１に記載の圧縮器。
【請求項６】
前記ディフューザ羽根は、固定である、請求項１に記載の圧縮器。
【請求項７】
前記可変形態ディフューザリングは、矩形断面形状を含む、請求項１に記載の圧縮器。
【請求項８】
前記可変形態ディフューザリングは、少なくとも、三角形断面形状、曲線断面形状又はＬ字型断面形状を有する部分を含む、請求項１に記載の圧縮器。
【請求項９】
前記ディフューザ通路から下流に位置付けられ、且つ前記冷媒が前記ディフューザ羽根によって加圧された後に前記冷媒を受け入れるように構成されたコレクタを含む、請求項１に記載の圧縮器。
【請求項１０】
前記可変形態ディフューザリングは、前記ディフューザ通路内に位置付けられる、請求項１に記載の圧縮器。
【請求項１１】
加熱、通気、空調及び冷凍（ＨＶＡＣ＆Ｒ）システムであって、
圧縮器であって、ディフューザ羽根を含み、且つ前記圧縮器を通る冷媒の流れに対して前記ディフューザ羽根の上流に位置付けられた可変形態ディフューザリングを有する圧縮器と、
前記圧縮器の作動容量に少なくとも部分的に基づいて且つ前記ディフューザ羽根の前縁の入射角に少なくとも部分的に基づいて前記可変形態ディフューザリングの位置を制御するように構成されたコントローラと
を含む加熱、通気、空調及び冷凍（ＨＶＡＣ＆Ｒ）システム。
【請求項１２】
前記ディフューザ羽根は、固定である、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記可変形態ディフューザリングに結合されたアクチュエータを含み、前記コントローラは、前記可変形態ディフューザリングを前記位置に動かすように前記アクチュエータに命令することにより、前記可変形態ディフューザリングの前記位置を制御するように構成される、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１４】
前記アクチュエータは、モータ駆動アクチュエータである、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１５】
前記コントローラは、前記圧縮器が最大未満の容量で作動することに対応する少なくとも１つの突出位置に前記可変形態ディフューザリングを動かすように前記可変形態ディフューザリングを制御するように構成され、前記可変形態ディフューザリングは、前記少なくとも１つの突出位置で前記ディフューザ通路内に配置され、前記コントローラは、前記圧縮器が最大容量で作動することに対応する前記可変形態ディフューザリングの完全に収縮した位置に前記可変形態ディフューザリングを動かすように前記可変形態ディフューザリングを制御するように構成され、前記可変形態ディフューザリングは、前記完全に収縮した位置で前記ディフューザ通路内に配置されない、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１６】
前記可変形態ディフューザリングは、矩形断面形状を含む、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１７】
前記ディフューザ通路から下流に位置付けられ、且つ前記冷媒が前記ディフューザ羽根によって加圧された後に前記冷媒を受け入れるように構成されたコレクタを含む、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１８】
圧縮器を作動させる方法であって、
冷媒の温度を検出することと、
コントローラを介して、前記冷媒の前記温度に少なくとも部分的に基づいて前記圧縮器の作動容量を決定することと、
前記圧縮器の前記作動容量に少なくとも部分的に基づいて且つ前記圧縮器のディフューザ羽根の前縁の入射角に少なくとも部分的に基づいて可変形態ディフューザリングの位置を制御することと
を含む方法。
【請求項１９】
アクチュエータを介して、前記圧縮器の前記作動容量の変化に基づいて前記可変形態ディフューザリングを以前の位置から前記位置に動作させることを含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記圧縮器の前記作動容量が最大容量であることを決定し、且つ前記可変形態ディフューザリングが前記冷媒の流路から完全に収縮するように前記可変形態ディフューザリングの前記位置を命令することを含む、請求項１８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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、圧縮器内の冷媒の流れ制御に関する。
【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。従来の圧縮器は、最大容量で作動するときに最も効率的に作動し得るが、様々な作動及び環境条件に基づいて異なる容量で作動するように構成され得る。換言すれば、特定の作動容量では、従来の圧縮器の効率が低下し得る。
【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、インペラと、ディフューザ通路であって、その中にディフューザ羽根を有するディフューザ通路と、圧縮器を通る冷媒の流れに対してインペラとディフューザ羽根との間に位置付けられた可変形態ディフューザリングとを含む。圧縮器は、可変形態ディフューザリングを、冷媒の流れを横断する方向において、且つ可変形態ディフューザリングが冷媒の流れを閉鎖しない完全に収縮したリング位置と、可変形態ディフューザリングがディフューザ羽根の上流における冷媒の流れの角度を調整する少なくとも１つの突出したリング位置とを含む複数のリング位置間で動かすように構成されたアクチュエータも含む。
【０００４】
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、圧縮器であって、ディフューザ羽根を有し、且つ圧縮器を通る冷媒の流れに対してディフューザ羽根の上流に位置付けられた可変形態ディフューザリングを有する圧縮器を含む。システムは、圧縮器の作動容量に少なくとも部分的に基づいて且つディフューザ羽根の前縁の入射角に少なくとも部分的に基づいて可変形態ディフューザリングの位置を制御するように構成されたコントローラも含む。
【０００５】
別の実施形態では、圧縮器を作動させる方法は、冷媒の温度を検出することと、コントローラを介して、冷媒の温度に少なくとも部分的に基づいて圧縮器の作動容量を決定することとを含む。本方法は、圧縮器の作動容量に少なくとも部分的に基づいて且つ圧縮器のディフューザ羽根の前縁の入射角に少なくとも部分的に基づいて可変形態ディフューザリングの位置を制御することも含む。
【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一部分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における線６−６に沿って見た図５の圧縮器の一部分の断面図である。
【図７】本開示の態様による、図５の圧縮器に用いる可変形態ディフューザリングの一部分の実施形態の断面図である。
【図８】本開示の態様による、図５の圧縮器に用いる可変形態ディフューザリングの一部分の実施形態の断面図である。
【図９】本開示の態様による、図５の圧縮器に用いる可変形態ディフューザリングの一部分の実施形態の断面図である。
【図１０】本開示の態様による、図５の圧縮器の一部分内に位置付けられた可変形態ディフューザリングの実施形態の断面図である。
【図１１】本開示の態様による、圧縮器を作動させる方法の実施形態を示すブロック図である。
【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（例えば、遠心圧縮器）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、冷媒の流れの運動エネルギーを圧力に変換するように構成され得る。残念ながら、従来の圧縮器は、主として、特定の量の負荷がかかったとき（例えば、最大負荷がかかり、最大容量で作動するとき）に作動するように設計され得る。例えば、圧縮器内の様々な部位における冷媒の流れ角は、圧縮器の作動容量の関数であり得、圧縮器（及びその特定のコンポーネント）の効率は、冷媒の流れ角に依存し得る。そのため、従来の圧縮器は、主作動モード（例えば、最大容量）から逸脱した容量で作動するときに効率が低くなり得る。
【０００９】
本発明の実施形態によれば、ＨＶＡＣ＆Ｒシステムの圧縮器は、圧縮器の回転可能なインペラと圧縮器のディフューザ羽根との間に位置付けられた可変形態ディフューザリングを含み得る。例えば、圧縮器は、入口において冷媒を受け入れ得、冷媒をインペラに運搬し得る。インペラは、冷媒の流れに対して角度の付いたブレードを含む。回転可能なインペラのブレードは、冷媒をインペラの回転の中心から外向きに加速する。加速された冷媒は、例えば、冷媒の流れの速度を徐々に低下させることにより、冷媒の流れの運動エネルギーを圧力に変換するように設計されたディフューザに向けて案内され得る。ディフューザは、上述されたように、運動エネルギーから圧力への変換の効率を高めるように角度を付けられた、位置付けられた又は他の方法で配向された固定したディフューザ羽根を含み得る。しかし、ディフューザ羽根が固定であるため、各ディフューザ羽根の前縁の入射角も固定である。さらに、上述されたように、冷媒の流れ角は、圧縮器の負荷が変更されるのに従って変化し得る。ディフューザ羽根の前縁の入射角は、最大容量などの圧縮器の特定の作動容量において、運動エネルギーから圧力への最も効率の高い変換を可能にし得る。そのため、本開示によれば、後述されるように、可変形態ディフューザリングを利用して、冷媒の流れ角をディフューザ羽根の入射角に対応するように調整することができ、これによりディフューザ羽根及び圧縮器の効率が改善される。
【００１０】
例えば、可変形態ディフューザリングは、インペラとディフューザ羽根との間に位置付けることができ、可変形態ディフューザリングは、それを通過する冷媒の流れ角を、冷媒の流れ角がディフューザ羽根の入射角に対応するように調整するように構成することができる。図面を参照して後述されるように、ＨＶＡＣ＆Ｒシステムの制御システムは、圧縮器の作動負荷／容量に基づいて可変形態ディフューザリングの位置を（例えば、可変形態ディフューザリングとコントローラとの間に結合されたアクチュエータを介して）調整することができ、これにより、可変形態ディフューザリングに、ディフューザ羽根に流れる冷媒の流れ角を調整させる。そうすることで、圧縮器の効率が様々な作動負荷／容量において従来の実施形態よりも高められる。
【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、本発明の実施形態によれば、（図１のシステム内に含まれ得る）図２〜図４に示される圧縮器３２は、圧縮器３２の効率を高めるように構成された可変形態ディフューザリングを含み得る。例えば、可変形態ディフューザリングは、それを通る冷媒の流れ角を調整するように位置付けられる。特に、可変形態ディフューザリングは、流れ角が、可変形態ディフューザリングの下流で冷媒を受ける１つ以上のディフューザ羽根の前縁の入射角に対応するよう（例えば、それと整列し、それと一致し、それに対応し、それに適するよう）に冷媒の流れ角を調整する。
【００１９】
例えば、可変形態ディフューザリングの位置は、圧縮器３２の作動容量に基づいて可変形態ディフューザリングの所望の位置を決定する制御システムによって命令又は制御され得る。非限定例として、制御システムは、圧縮器３２が最大容量において作動するとき、ディフューザ羽根への冷媒の流路が可変形態ディフューザリングによって閉鎖されないように、いくつかの実施形態では介在するアクチュエータを介して、可変形態ディフューザリングの収縮位置に動くように可変形態ディフューザリングに命令し得る。圧縮器３２が例えば７５％の容量で作動するとき、制御システムは、可変形態ディフューザリングの動きを、流路を部分的に閉鎖する可変形態ディフューザリングの別の位置に命令し得る。圧縮器３２が例えば５０％の容量で作動するとき、制御システムは、可変形態ディフューザリングの動きを、流路をさらに閉鎖する可変形態ディフューザリングのさらに別の位置に命令／制御し得る。そのため、圧縮器３２の作動容量又は負荷が減少するにつれて、可変形態ディフューザリングの位置によって決定される流路の閉鎖量が増大する。そうすることで、冷媒の流れ角は、１つ以上のディフューザ羽根の前縁の入射角と対応させられる（例えば、それと整列される）。これら及び他の特徴が以下において後の図を参照して詳細に説明される。
【００２０】
図５は、図１〜図４の任意のものに含まれ得る圧縮器３２の一部分の実施形態の断面図である。冷媒の流れ９９が圧縮器３２を通して示され、冷媒の流れ９９は、圧縮器３２のインペラ１００のブレード１０２を通り、内部に配置された１つ以上のディフューザ羽根１０４を有するディフューザ通路１０３に向かい、コレクタ１０６内に延びる。図示の冷媒の流れ９９は、流れの大まかな方向を指示するが、圧縮器３２のいずれの特定の部位でも正確な流れ角を指示すると解釈されるべきでないことに留意されたい。
【００２１】
回転するインペラ１００のブレード１０２は、冷媒をインペラ１００の回転中心から外向きに加速する。加速された冷媒は、図示の冷媒経路９９に沿って例えば冷媒の流れ９９の速度を徐々に低下させることにより、冷媒の流れ９９の運動エネルギーを圧力に変換するように設計されたディフューザ通路１０３に向かって移動し得る。ディフューザ羽根１０４は、固定であり得、上述されたように、冷媒の流れ９９の運動エネルギーから圧力への変換を向上させるように角度を付けられるか、位置付けられるか又は他の方法で配向され得る。概して、ディフューザ羽根１０４は、ディフューザ通路１０３が、以下において詳細に説明される可変形態ディフューザリング１０８によって閉鎖されないとき、最大容量などの特定の作動容量における圧縮器３２の効率を改善するように角度を付けられた前縁１０５をそれぞれ含み得る。圧縮器３２のコレクタ１０６は、下流のチラーコンポーネントへの分配のために、加圧された冷媒を受け入れる。
【００２２】
上述されたように、圧縮器３２は、（例えば、インペラ１００とディフューザ羽根１０４との間の）ディフューザ通路１０３の下部内に又はそれに近接して配置された可変形態ディフューザリング１０８を含み得る。可変形態ディフューザリング１０８は、ディフューザ羽根１０４及びより一般的には圧縮器３２の効率を向上させるように構成された適応可能な位置を含む。例えば、可変形態ディフューザリング１０８は、コントローラ１１４による命令を受けると、可変形態ディフューザリング１０８を以前の位置から所望の位置に駆動するか又は動かすアクチュエータ１１２に結合され得る。コントローラ１１４は、可変形態ディフューザリング１０８の位置を、以下において詳細に説明されるように、可変形態ディフューザリング１０８が冷媒の流れ９９の流れ角を圧縮器３２の作動容量に対応するように調整するように制御し得る。
【００２３】
コントローラ１１４は、プロセッサ１１６及びメモリ１１８を含み得、メモリ１１８は、プロセッサ１１６によって実行されると、コントローラ１１４に特定の活動を遂行させる、その上に記憶された命令を含む。例えば、コントローラ１１４は、特定の作動及び／又は環境条件（例えば、冷媒温度）に少なくとも部分的に基づいて圧縮器３２の作動容量を制御し得る。コントローラ１１４は、圧縮器３２の作動容量に基づいて可変形態ディフューザリング１０８の所望の位置を指示する、メモリ１１８に記憶されたデータも含み得る。そのため、コントローラ１１４が圧縮器３２の作動容量を制御するとき、コントローラ１１４は、可変形態ディフューザリング１０８の位置も制御し得、これは、冷媒の流れ９９の流れ角をディフューザ羽根１０４の前縁１０５の入射角に対応させることになる。一例では、最大作動容量において、コントローラ１１４は、可変形態ディフューザリング１０８が冷媒の流れ９９を閉鎖しないように、可変形態ディフューザリング１０８の完全に収縮した位置（例えば、圧縮器３２のディフューザ通路１０３に隣接する側壁１０９の空洞内に収縮した位置）に動くように可変形態ディフューザリング１０８に命令し得る。５０％の作動容量では、コントローラ１１４は、可変形態ディフューザリング１０８の動きを、可変形態ディフューザリング１０８を（例えば、ディフューザ通路１０３内の）冷媒の流れ９９内に突出させる位置に制御し得る。例えば、図６は、部分閉鎖位置にある可変形態ディフューザリング１０８を有する図５の圧縮器３２の一部分の断面図である。図５及び図６に示されるように、可変形態ディフューザリング１０８は、概して、方向１１０に沿って移動するように構成され、図６に示されるように、ディフューザ通路１０３の一部分を、ディフューザ通路１０３の非閉鎖部分の全幅１１５よりも小さい幅１１４に制限し得る。
【００２４】
図５及び図６では、可変形態ディフューザリング１０８は、矩形断面を含む。図６では、可変形態ディフューザリング１０８の突出面１１６が矩形形状の短辺を形成し、可変形態ディフューザリング１０８の摺動面１１８が矩形形状の長辺を形成する。しかし、別の実施形態では、摺動面１１８が矩形形状の短辺を形成し得、突出面１１６が矩形形状の長辺を形成し得る。
【００２５】
可変形態ディフューザリング１０８は、図５及び図６に示される矩形以外の形状を含み得る。例えば、図７、図８及び図９は、図５の圧縮器３２に用いる可変形態ディフューザリング１０８の部分の実施形態の断面図である。図７は、図５及び図６と同様の正方形又は矩形断面を含む。図８では、可変形態ディフューザリング１０８は、尖った突出面１１６を含む。換言すれば、可変形態ディフューザリング１０８は、三角形であるか又は三角形部分を含むかのいずれかである。図９では、可変形態ディフューザリング１０８は、湾曲した突出面１１６を含む。湾曲は、半円形、半長円形、半楕円形又は何らかの他の湾曲面を形成し得る。可変形態ディフューザリング１０８の突出面１１６の形状は、可変形態ディフューザリング１０８が配置された特定の圧縮器３２の幾何学的特徴又は作動特徴に基づいて選択され得る。
【００２６】
可変形態ディフューザリング１０８は、追加的に又は代替的に、Ｌ字形を含み得る。例えば、図１０は、図５の圧縮器３２の一部分内に位置付けられた可変形態ディフューザリング１０８の実施形態の断面図である。図示の実施形態では、可変形態ディフューザリング１０８の突出面１１６及び摺動面１１９は、可変形態ディフューザリング１０８の基部１２２から延びる、可変形態ディフューザリング１０８の脚部１２０の一部分を形成する。脚部１２０及び基部１２２は、図示のように、Ｌ字形を形成する。Ｌ字形の基部１２２は、基部１２２を受容するため、及び（例えば、脚部１２０がディフューザ通路１０３内外に突出する際の）空洞１２４内における基部１２２の動きを収容するために適した空洞１２４内に配置され得る。
【００２７】
図１１は、ディフューザ羽根と可変形態ディフューザリングとを有する圧縮器を作動させる方法２００の実施形態を示すブロック図である。図示の実施形態では、方法２００は、冷媒温度を検出すること（ブロック２０１）を含む。例えば、上述のコントローラは、冷媒温度を指示するデータをコントローラに提供する温度センサに通信可能に結合され得る。上述されたように、いくつかの実施形態では、冷媒は、水であり得る。
【００２８】
方法２００は、圧縮器の作動容量又は負荷を決定すること（ブロック２０２）も含む。例えば、上述された冷媒温度及び／又は他の特徴に基づいて、コントローラは、圧縮器の適切な作動容量を決定し得る。次に、コントローラは、適切な作動容量に見合うように圧縮器の負荷又は除荷を決定及び制御し得る。
【００２９】
方法２００は、圧縮器の作動容量に基づいて可変形態ディフューザリングの位置を制御すること（ブロック２０４）も含む。例えば、上述されたように、アクチュエータ（例えば、モータ駆動アクチュエータ）が可変形態ディフューザリングに結合され得、コントローラに通信可能に結合され得る。コントローラは、圧縮器の作動容量の変化に基づいて可変形態ディフューザリングを１つの位置から別のものに動かすようにアクチュエータに命令するか又はそれを制御し得る。次に、アクチュエータは、後述されるように、可変形態ディフューザリングが冷媒の流れ角をディフューザ羽根の前縁の入射角に対応するように調整するように、可変形態ディフューザリングを適切な位置に動かし得る（ブロック２０６）。
【００３０】
概して、最大容量で作動しているとき、コントローラは、可変形態ディフューザリングを、可変形態ディフューザリングが圧縮器のインペラから受け取られた冷媒の流れ角を調整しない、圧縮器の側壁の空洞内の位置などの完全に収縮した位置に動かすようにアクチュエータに命令し得る。最大容量未満で作動しているとき、コントローラは、可変形態ディフューザリングが冷媒の流れ角をディフューザ羽根の入射角に対応するように調整するように、可変形態ディフューザリングが冷媒の流路内（例えば、インペラとディフューザ羽根との間）に位置付けられる、突出したものに動くように可変形態ディフューザリングに命令し得る。換言すれば、最大容量未満で作動しているとき、冷媒の流れ角は、可変形態ディフューザリングがなければ、冷媒の運動エネルギーを圧力に変換する際のディフューザ羽根の効率を低下させるようにディフューザ羽根の前縁の入射角と異なり得る。圧縮器の％容量に基づいて可変形態ディフューザリングを選択的に位置付けることにより、冷媒の流れ角は、ディフューザ羽根の前縁の入射角に対応するように修正される。
【００３１】
上述されたように、本開示は、ＨＶＡＣ＆Ｒシステムの圧縮器の効率の改善及びより具体的には可変形態ディフューザリングを利用することによる圧縮器のディフューザ羽根の効率の改善に有益な１つ以上の技術的効果を提供し得る。可変形態ディフューザリングは、コントローラの命令に基づいて、冷媒の流れ角をディフューザ羽根の前縁の入射角に対応するように調整するように位置付けられる。いくつかの実施形態では、圧縮器が最大容量で作動しているとき、可変形態ディフューザリングは、流れ角を調整しない完全に収縮した位置にある。可変形態ディフューザリングを、ディフューザ羽根に近接した冷媒の適切な流れ角を確実にするよう選択的に位置付けることにより、異なる作動容量にわたってディフューザ羽根（及び圧縮器）の効率が改善される。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。
【００３２】
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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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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、
インペラと、
ディフューザ通路であって、その中にディフューザ羽根を含むディフューザ通路と、
前記圧縮器を通る冷媒の流れに対して前記インペラと前記ディフューザ羽根との間に位置付けられた可変形態ディフューザリングと、
前記可変形態ディフューザリングを、前記冷媒の前記流れを横断する方向において、且つ前記可変形態ディフューザリングが前記冷媒の前記流れを閉鎖しない完全に収縮したリング位置と、前記可変形態ディフューザリングが前記ディフューザ羽根の上流における前記冷媒の前記流れの角度を調整する少なくとも１つの突出したリング位置とを含む複数のリング位置間で動かすように構成されたアクチュエータと
を含み、前記可変形態ディフューザリングは、少なくとも、三角形断面形状、曲線断面形状又はＬ字型断面形状を有する部分を含む、圧縮器。
【請求項２】
前記圧縮器の作動容量、前記冷媒の温度又はその両方に少なくとも部分的に基づいて前記可変形態ディフューザリングを前記複数の位置間で動かすように前記アクチュエータに命令するように構成されたコントローラを含む、請求項１に記載の圧縮器。
【請求項３】
前記ディフューザ羽根の前縁の入射角に少なくとも部分的に基づいて前記可変形態ディフューザリングを前記複数のリング位置間で動かすように前記アクチュエータに命令するように構成されたコントローラを含む、請求項１に記載の圧縮器。
【請求項４】
前記コントローラは、前記ディフューザ羽根に近接した前記冷媒の前記流れの前記角度が前記ディフューザ羽根の前記前縁の前記入射角に対応するように前記可変形態ディフューザリングを動かすように前記アクチュエータに命令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】
前記アクチュエータは、モータ駆動アクチュエータである、請求項１に記載の圧縮器。
【請求項６】
前記ディフューザ羽根は、固定である、請求項１に記載の圧縮器。
【請求項７】
前記可変形態ディフューザリングは、矩形断面形状を含む、請求項１に記載の圧縮器。
【請求項８】
前記ディフューザ通路から下流に位置付けられ、且つ前記冷媒が前記ディフューザ羽根によって加圧された後に前記冷媒を受け入れるように構成されたコレクタを含む、請求項１に記載の圧縮器。
【請求項９】
前記可変形態ディフューザリングは、前記ディフューザ通路内に位置付けられる、請求項１に記載の圧縮器。
【請求項１０】
圧縮器を作動させる方法であって、
冷媒の温度を検出することと、
コントローラを介して、前記冷媒の前記温度に少なくとも部分的に基づいて前記圧縮器の作動容量を決定することと、
前記圧縮器の前記作動容量に少なくとも部分的に基づいて且つ前記圧縮器のディフューザ羽根の前縁の入射角に少なくとも部分的に基づいて可変形態ディフューザリングの位置を制御することと
を含み、前記可変形態ディフューザリングは、少なくとも、三角形断面形状、曲線断面形状又はＬ字型断面形状を有する部分を含む、方法。
【請求項１１】
アクチュエータを介して、前記圧縮器の前記作動容量の変化に基づいて前記可変形態ディフューザリングを以前の位置から前記位置に動作させることを含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記圧縮器の前記作動容量が最大容量であることを決定し、且つ前記可変形態ディフューザリングが前記冷媒の流路から完全に収縮するように前記可変形態ディフューザリングの前記位置を命令することを含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
前記圧縮器の前記ディフューザ羽根の下流のコレクタによって前記冷媒を受け入れることを含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１４】
前記圧縮器のモータ駆動アクチュエータを介して前記可変形態ディフューザリングの前記位置を制御することを含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１５】
前記ディフューザ羽根は、固定である、請求項１０に記載の方法。
【国際調査報告】
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