特開 2023-134525 遠心圧縮機用の２部品分割スクロール

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023134525

(43)【公開日】2023-09-27

(54)【発明の名称】遠心圧縮機用の２部品分割スクロール

(51)【国際特許分類】

   F04D 29/42 20060101AFI20230920BHJP

   F04D 29/62 20060101ALI20230920BHJP

【ＦＩ】

F04D29/42 M

F04D29/62 C

【審査請求】有

【請求項の数】20

【出願形態】ＯＬ

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2023105596

(22)【出願日】2023-06-28

(62)【分割の表示】P 2020516828の分割

【原出願日】2018-09-21

(31)【優先権主張番号】62/562,666

(32)【優先日】2017-09-25

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(31)【優先権主張番号】62/612,076

(32)【優先日】2017-12-29

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(71)【出願人】

【識別番号】518010511

【氏名又は名称】ジョンソン コントロールズ テクノロジー カンパニー

【氏名又は名称原語表記】Ｊｏｈｎｓｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏｍｐａｎｙ

(74)【代理人】

【識別番号】100083806

【弁理士】

【氏名又は名称】三好 秀和

(74)【代理人】

【識別番号】100111235

【弁理士】

【氏名又は名称】原 裕子

(72)【発明者】

【氏名】スタイナー、 ジョーダン キュー．

(72)【発明者】

【氏名】スネル、 ポール ダブリュー．

(57)【要約】      （修正有）

【課題】圧縮機の組み立て及び保守を困難にする可能性のない遠心圧縮機アセンブリを提供すること。
【解決手段】遠心圧縮機アセンブリは、インレット流路を画定する吸引プレートと、吸引プレートハウジングと、拡散プレートと、コレクタとを有するスクロールアセンブリを含む。吸引プレートは吸引プレートハウジングに取り外し可能に結合され、吸引プレートハウジングはコレクタに取り外し可能に結合され、拡散プレートはコレクタに取り外し可能に結合される。遠心圧縮機アセンブリは、インレット流路を通じて導入された流体を圧縮するためにスクロールアセンブリに回転可能に取り付けられたインペラと、可変形状拡散システムとを更に含む。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

スクロールアセンブリであって、
インレット流路を画定する吸引プレートと、
吸引プレートハウジングと、
拡散プレートと、
コレクタと、を備える、スクロールアセンブリと、
前記インレット流路を通じて導入された流体を圧縮するために、前記スクロールアセンブリに回転可能に取り付けられたインペラと、
可変形状拡散システムと、
前記吸引プレートハウジングに取り外し可能に結合された前記吸引プレートであって、前記吸引プレートハウジングが前記コレクタに取り外し可能に結合され、前記拡散プレートが前記コレクタに取り外し可能に結合されている、吸引プレートと、を備える、遠心圧縮機アセンブリ。

【請求項2】

前記吸引プレートが、
外側吸引フランジを備える吸引ベースプレートと、
前記吸引ベースプレートから第１の軸方向に延在する第１の吸引環状部と、
前記吸引ベースプレートから第２の軸方向に延在する第２の吸引環状部と、を備える、請求項１に記載の遠心圧縮機アセンブリ。

【請求項3】

前記吸引プレートハウジングが、
外側ハウジングフランジを備えるハウジングベースプレートと、
前記ハウジングベースプレートから前記第１の軸方向に延在する第１のハウジング環状部と、を備える、請求項２に記載の遠心圧縮機アセンブリ。

【請求項4】

前記吸引プレートの前記外側吸引フランジが、第１の複数のファスナを使用して前記吸引プレートハウジングの前記第１のハウジング環状部に結合されている、請求項３に記載の遠心圧縮機アセンブリ。

【請求項5】

前記コレクタが、
第１の軸方向フランジと、
前記インペラを出ていく流体フロー用の放出流路を画定する本体部と、
第２の軸方向フランジと、を備える、請求項４に記載の遠心圧縮機アセンブリ。

【請求項6】

前記吸引プレートハウジングの前記外側ハウジングフランジが、第２の複数のファスナを使用して前記コレクタの前記第１の軸方向フランジに結合されている、請求項５に記載の遠心圧縮機アセンブリ。

【請求項7】

前記可変形状拡散システムが、
第１の位置と第２の位置との間でアクチュエータによって回転可能な駆動リングと、
駆動ピンを使用して前記駆動リングに結合された拡散リングであって、前記駆動リングが格納位置と伸長位置との間で前記拡散リングを移動させるように構成され、前記伸長位置が、前記インペラを出ていく流体フローが前記インペラの下流の拡散ギャップを通って流れるのを実質的にブロックさせる、拡散リングと、を備える、請求項１に記載の遠心圧縮機アセンブリ。

【請求項8】

前記吸引プレート、前記吸引プレートハウジング、前記拡散プレート、及び前記コレクタのうちの少なくとも１つが、鋳造プロセスを使用して形成されている、請求項１に記載の遠心圧縮機アセンブリ。

【請求項9】

前記流体が冷媒である、請求項１に記載の遠心圧縮機アセンブリ。

【請求項10】

前記冷媒がＲ１２３３ｚｄである、請求項９に記載の遠心圧縮機アセンブリ。

【請求項11】

スクロールアセンブリであって、
外側フランジと、インレット流路を画定する第１の軸方向に延在する環状部と、を備える第１のスクロール構成要素と、
軸方向フランジと、放出流路を画定する本体部と、を備える第２のスクロール構成要素と、を備えるスクロールアセンブリと、
前記インレット流路を通じて導入された流体を圧縮するために、前記スクロールアセンブリに回転可能に取り付けられたインペラと、
複数のファスナによって前記第２のスクロール構成要素の前記軸方向フランジに結合された前記第１のスクロール構成要素の前記外側フランジと、を備える、遠心圧縮機アセンブリ。

【請求項12】

前記流体が冷媒である、請求項１１に記載の遠心圧縮機アセンブリ。

【請求項13】

前記複数のファスナが、前記流体の前記インレット流路の外側に配置されている、請求項１１に記載の遠心圧縮機アセンブリ。

【請求項14】

前記第１のスクロール構成要素及び前記第２のスクロール構成要素のうちの少なくとも１つが、鋳造プロセスを使用して形成されている、請求項１１に記載の遠心圧縮機アセンブリ。

【請求項15】

前記第１のスクロール構成要素が、前記インペラの上流に配置された複数のインレットベイルに結合されている、請求項１１に記載の遠心圧縮機アセンブリ。

【請求項16】

遠心圧縮機アセンブリであって、
第１のスクロール構成要素及び第２のスクロール構成要素を備えるスクロールアセンブリであって、前記第２のスクロール構成要素が実質的にプレート状の形状を有する、スクロールアセンブリと、
インレット流路を通じて導入された流体を圧縮するために、前記スクロールアセンブリに回転可能に取り付けられたインペラと、
拡散システムと、
複数のファスナによって前記第１のスクロール構成要素に取り外し可能に結合された前記第２のスクロール構成要素と、を備える、遠心圧縮機アセンブリ。

【請求項17】

前記複数のファスナが、前記流体の前記インレット流路の外側に配置されている、請求項１６に記載の遠心圧縮機アセンブリ。

【請求項18】

前記第２のスクロール構成要素を取り外すことにより、ユーザが前記拡散システムの構成要素にアクセスすることを可能にする、請求項１６に記載の遠心圧縮機アセンブリ。

【請求項19】

前記スクロールアセンブリが、複数の羽根を備えるフロー整流器を更に含み、前記フロー整流器が、前記第２のスクロール構成要素に結合されている、請求項１６に記載の遠心圧縮機アセンブリ。

【請求項20】

前記第１のスクロール構成要素及び前記第２のスクロール構成要素のうちの少なくとも１つが、鋳造プロセスを使用して形成されている、請求項１６に記載の遠心圧縮機アセンブリ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

関連出願の相互参照
この出願は、２０１７年９月２５日に出願された、米国仮特許出願第６２／５６２，６６６号明細書、及び２０１７年１２月２９日に提出された米国仮特許出願第６２／６１２，０７６号明細書の利益を主張する。各出願の全体の開示は、参照により本明細書に組み込まれる。

【背景技術】

【0002】

建物は、暖房、換気、及び空調（ＨＶＡＣ）システムを含むことができる。

【発明の概要】

【課題を解決するための手段】

【0003】

本開示の１つの実装形態は、遠心圧縮機アセンブリである。遠心圧縮機アセンブリは、インレット流路を画定する吸引プレートと、吸引プレートハウジングと、拡散プレートと、コレクタとを有するスクロールアセンブリを含む。吸引プレートは吸引プレートハウジングに取り外し可能に結合され、吸引プレートハウジングはコレクタに取り外し可能に結合され、拡散プレートはコレクタに取り外し可能に結合される。遠心圧縮機アセンブリは、インレット流路を通じて導入された流体を圧縮するためにスクロールアセンブリに回転可能に取り付けられたインペラと、可変形状拡散システムとを更に含む。

【0004】

吸引プレートは、外側吸引フランジを有する吸引ベースプレートと、吸引ベースプレートから第１の軸方向に延在する第１の吸引環状部と、吸引ベースプレートから第２の軸方向に延在する第２の吸引環状部とを含むことができる。吸引プレートハウジングは、外側ハウジングフランジを有するハウジングベースプレートと、ハウジングベースプレートから第１の軸方向に延在する第１のハウジング環状部とを含むことができる。吸引プレートの外側吸引フランジは、複数のファスナを使用して、吸引プレートハウジングの第１のハウジング環状部に結合することができる。コレクタは、第１の軸方向フランジ、インペラを出ていく流体フロー用の放出流路を画定する本体部、及び第２の軸方向フランジを含むことができる。吸引プレートハウジングの外側ハウジングフランジは、複数のファスナを使用して、コレクタの第１の軸方向フランジに結合することができる。

【0005】

可変形状拡散システムは、第１の位置と第２の位置との間でアクチュエータによって回転可能な駆動リングと、駆動ピンを使用して駆動リングに結合された拡散リングとを含むことができる。駆動リングは、拡散リングを格納位置と伸長位置との間で移動させる。伸長位置は、インペラを出ていく流体フローがインペラの下流の拡散ギャップを通って流れるのを実質的にブロックさせる。吸引プレート、吸引プレートハウジング、拡散プレート、及びコレクタのうちの少なくとも１つは、鋳造プロセスを使用して形成することができる。圧縮される流体は、冷媒であり得る。冷媒は、Ｒ１２３３ｚｄであり得る。

【0006】

本開示の別の実装形態は、遠心圧縮機アセンブリである。遠心圧縮機アセンブリは、第１のスクロール構成要素及び第２のスクロール構成要素を有するスクロールアセンブリを含む。第１のスクロール構成要素は、外側フランジと、インレット流路を画定する第１の軸方向に延在する環状部とを含む。第２のスクロール構成要素は、軸方向フランジと、放出流路を画定する本体部とを含む。第１のスクロール構成要素の外側フランジは、複数のファスナを使用して第２のスクロール構成要素の軸方向フランジに結合することができる。遠心圧縮機アセンブリは、インレット流路を通じて導入された流体を圧縮するために、スクロールアセンブリに回転可能に取り付けられたインペラを更に含む。

【0007】

圧縮される流体は、冷媒であり得る。第１のスクロール構成要素を第２のスクロール構成要素に結合するファスナは、流体のインレット流路の外側に配置することができる。第１のスクロール構成要素及び第２のスクロール構成要素のうちの少なくとも１つは、鋳造プロセスを使用して形成することができる。第１スクロール構成要素は、インペラの上流に配置された複数のインレットベイルに結合することができる。

【0008】

本開示の更に別の実装形態は、遠心圧縮機アセンブリである。遠心圧縮機アセンブリは、第１のスクロール構成要素及び第２のスクロール構成要素を有するスクロールアセンブリを含む。第２のスクロール構成要素は、実質的にプレート状の形状を有する。第２のスクロール構成要素は、複数のファスナを使用して、第１のスクロール構成要素に取り外し可能に結合することができる。遠心圧縮機アセンブリは、インレット流路を通じて導入された流体を圧縮するためにスクロールアセンブリに回転可能に取り付けられたインペラと、拡散システムとを更に含む。

【0009】

第１のスクロール構成要素を第２のスクロール構成要素に結合するファスナは、流体のインレット流路の外側に配置することができる。第２のスクロール構成要素を取り外すことにより、拡散システムの構成要素にユーザがアクセスすることを可能にすることができる。スクロールアセンブリは、第２のスクロール構成要素に結合され複数の羽根を有するフロー整流器を含むことができる。第１のスクロール構成要素及び第２のスクロール構成要素のうちの少なくとも１つは、鋳造プロセスを使用して形成することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】図１は、いくつかの実施形態による、冷却機アセンブリの斜視図である。

【0011】

【図2】図２は、いくつかの実施形態による、図１の冷却機アセンブリの立面図である。

【0012】

【図3】図３は、いくつかの実施形態による、遠心圧縮機用の２部品分割スクロールアセンブリの斜視図である。

【0013】

【図4】図４は、いくつかの実施形態による、スクロールアセンブリの前カバー部が取り外された、２部品分割スクロールアセンブリの斜視図である。

【0014】

【図5】図５は、いくつかの実施形態による、多構成要素スクロールアセンブリの斜視図である。

【0015】

【図6】図６は、いくつかの実施形態による、図５の多構成要素スクロールアセンブリの断面図である。

【0016】

【図7】図７は、いくつかの実施形態による、図６の多構成要素スクロールアセンブリの詳細断面図である。

【0017】

【図8】図８は、いくつかの実施形態による、図５の多構成要素スクロールアセンブリで使用される吸引プレートの斜視図である。

【0018】

【図9】図９は、いくつかの実施形態による、図５の多構成要素スクロールアセンブリで使用される吸引プレートハウジングの斜視図である。

【0019】

【図10】図１０は、いくつかの実施形態による、図５の多構成要素スクロールアセンブリで使用される拡散プレートの斜視図である。

【0020】

【図11】図１１は、いくつかの実施形態による、図５の多構成要素スクロールアセンブリで使用されるコレクタの斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

概して図面を参照すると、２部品分割スクロール又はコレクタを有する遠心圧縮機を有する冷却機アセンブリが示されている。遠心圧縮機は、冷却機などの流体を圧縮すべき必要がある様々なデバイスにおいて有用である。この圧縮を生じさせるために、遠心圧縮機は回転構成要素を利用して、角運動量を流体内の静圧上昇に変換する。

【0022】

遠心圧縮機は、４つの主要構成要素、すなわち、インレット、インペラ、拡散器、及びコレクタ又はボリュートを含むことができる。インレットは、流体（例えば、冷媒）を圧縮機内に引き込み、流体をインペラに送るシンプルなパイプを含むことができる。いくつかの場合では、インレットは、インペラインレットへの流体の軸方向フローを確実にするインレットガイド羽根を含んでもよい。インペラは、流体がインペラの中心（インペラの目としても知られる）からインペラの外周エッジ（インペラのチップとしても知られる）に移動するときに、流体のエネルギーを徐々に上昇させる回転する羽根のセットである。流路内のインペラの下流には拡散器機構があり、流体を減速させ、それによって流体の運動エネルギーを静圧エネルギーに変換するように作用する。拡散器を出ると、流体はコレクタ又はボリュートに入り、そこでコレクタ又はボリュートの形状に起因して、運動エネルギーの静圧への更なる変換が生じる。

【0023】

遠心圧縮機のスクロール又は外側ハウジングは、単一の構成要素として製造することができる。しかしながら、これには、例えば鋳造プロセスを使用して製造することが困難で費用のかかる大きな構成要素となる場合がある。部品の相当なサイズ、重量、及びコストに加えて、スクロールの一体型設計では、スクロール全体が設置中に位置合わせプロセスを経る必要があり得るため、圧縮機の組み立て及び保守を困難にする可能性がある。保守作業中にインペラ及び／又は拡散器にアクセスするために、スクロール全体を取り外す必要があり得る。これらの問題を無効化するか、又は最小限に抑える圧縮機スクロール設計が有用であり得る。

【0024】

ここで図１～図２を参照すると、冷却機アセンブリ１００の例示的な実装形態が示されている。冷却機アセンブリ１００が、電動機１０４によって駆動される圧縮機１０２と、凝縮器１０６と、蒸発器１０８とを含むことが示されている。冷媒は、蒸気圧縮サイクルで、冷却機アセンブリ１００を通じて循環される。冷却機アセンブリ１００はまた、冷却機アセンブリ１００内の蒸気圧縮サイクルの動作を制御するための制御パネル１１４を含み得る。

【0025】

電動機１０４は、可変速駆動装置（ＶＳＤ）１１０によって給電され得る。ＶＳＤ１１０は、ＡＣ電源（図示せず）から特定の固定ライン電圧及び固定ライン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電動機１０４に提供する。電動機１０４は、ＶＳＤ１１０によって給電され得る任意のタイプの電動機であり得る。例えば、電動機１０４は、高速誘導電動機であり得る。圧縮機１０２は、電動機１０４によって駆動されて、吸引ライン１１２を介して蒸発器１０８からの冷媒蒸気を圧縮し、放出ライン１２４を介して冷媒蒸気を凝縮器１０６に送る。圧縮機１０２は、遠心圧縮機、スクリュー式圧縮機、スクロール式圧縮機、タービン式圧縮機又は任意の他のタイプの適切な圧縮機であり得る。図面に示される実施態様では、圧縮機１０２は遠心圧縮機である。

【0026】

蒸発器１０８は、内部チューブバンドル（図示せず）と、内部チューブバンドルにプロセス流体を供給するための供給ライン１２０と、内部チューブバンドルからプロセス流体を排出するための戻りライン１２２とを含む。供給ライン１２０及び戻りライン１２２は、プロセス流体を循環させる導管を介してＨＶＡＣシステム内の構成要素（例えば、エアハンドラ）と流体連通し得る。プロセス流体は、建物を冷却するための冷却液であり、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又は任意の他の適切な液体であり得るが、これらに限定されない。蒸発器１０８は、プロセス流体が蒸発器１０８のチューブバンドルを通過し、冷媒と熱を交換するときにプロセス流体の温度を下げるように構成される。冷媒液が蒸発器１０８に送られて、プロセス流体と熱を交換し、冷媒蒸気への相変化を経ることにより、蒸発器１０８内で冷媒蒸気が形成される。

【0027】

圧縮機１０２によって凝縮器１０６に送られた冷媒蒸気は、熱を流体に伝達する。冷媒蒸気は、流体との熱伝達の結果、凝縮器１０６で凝縮して冷媒液になる。凝縮器１０６からの冷媒液は、膨張装置を通って流れ、蒸発器１０８に戻されて、冷却機アセンブリ１００の冷媒サイクルが完了する。凝縮器１０６は、凝縮器１０６と、ＨＶＡＣシステムの外部の構成要素（例えば、冷却塔）との間で流体を循環させるための供給ライン１１６及び戻りライン１１８を含む。戻りライン１１８を介して凝縮器１０６に供給される流体は、凝縮器１０６内の冷媒と熱を交換し、供給ライン１１６を介して凝縮器１０６から排出されて、サイクルを完了する。凝縮器１０６を循環する流体は、水又は任意の他の適切な液体であり得る。

【0028】

冷媒は、例えば、４００ｋＰａ未満又は約５８ｐｓｉの動作圧力を有することができる。いくつかの実施形態では、冷媒はＲ１２３３ｚｄである。Ｒ１２３３ｚｄは、市販の冷却機アセンブリで使用されている他の冷媒に比べて地球温暖化係数（ＧＷＰ）が低い不燃性のフッ素化ガスである。ＧＷＰは、１トンの二酸化炭素の排出量に対して、１トンのガスの排出量が一定期間に吸収するエネルギー量を定量化することにより、異なるガスの地球温暖化の影響を比較できるように開発された尺度である。

【0029】

ここで図３を参照すると、いくつかの実施形態による、遠心圧縮機用の２部品分割スクロールアセンブリが示されている。圧縮機１０２は、電動機１０４に結合され、電動機１０４によって駆動され得る。圧縮機１０２は、第１のスクロール構成要素２０２及び第２のスクロール構成要素２０４を備えるスクロール又はコレクタ部を含むように示されている。第１のスクロール構成要素２０２及び第２のスクロール構成要素は、一体型スクロール設計によって必要とされる高度な心型鋳造プロセスとは対照的に、より安価で容易な「生砂」鋳造プロセスを使用して別個の部品として鋳造できる。まとめると、第１のスクロール構成要素２０２及び第２のスクロール構成要素２０４は、他の構成要素の中でも、以下の図４及び図７を参照してより詳細に説明されるインペラ及び可変形状拡散器（ＶＧＤ）システムを収容するように構成される。いくつかの実施形態では、第１のスクロール構成要素２０２は、吸引プレートハウジングとして知られ得る。

【0030】

第２のスクロール構成要素２０４は、実質的にプレート状の形状を有し、ファスナ２０６を介して第１のスクロール構成要素に結合される。いくつかの実施形態では、第２のスクロール構成要素２０４は、吸引プレートと呼ばれる場合がある。ファスナ２０６は、第１のスクロール構成要素２０２を第２のスクロール構成要素２０４に取り外し可能に結合するために利用され得る任意の適切なタイプのファスナ（例えば、ボルト、ねじ、ピン）であってもよい。様々な実施形態では、２部品分割スクロールは、第１のスクロール構成要素２０２を第２のスクロール構成要素２０４に適切に結合するのに必要とされる任意のパターンで、任意の数のファスナ２０６を含むことができる。重要なことに、ファスナ２０６は、冷媒流体が圧縮機１０２を通過するときに冷媒流体の流路の外側にあって、従って流路を妨げないように配向されているため、圧縮機１０２の性能のいかなる潜在的劣化も回避する。対照的に、ファスナによって妨げられた流路は、渦電流及び境界層分離を含むフローの不規則性を経験する場合があり、その結果、圧縮機１０２において圧力損失を生じ得る。圧力損失は、非定常フロー又は失速状態さえ引き起こす場合があり、それによって圧縮機１０２の効率を大幅に低下させ得る。

【0031】

第２のスクロール構成要素２０４は、フロー整流器２０８に結合することができる。フロー整流器２０８は、複数の羽根を有する構成要素であり得る。複数の羽根をインペラの上流に取り付けて、インペラインレットでの流体の軸方向フローを確実にすることができ、それによって圧縮機１０２の性能が向上させる。

【0032】

ここで図４を参照すると、図３の２部品分割スクロールアセンブリの図が、第２のスクロール構成要素２０４が取り外された状態で示されている。第１のスクロール構成要素２０２は、駆動リング２１０を有する可変形状拡散器（ＶＧＤ）システムを含む、圧縮機１０２の様々な構成要素を収容することができる。ＶＧＤシステムは、インペラ２１６を出ていく流体フローを安定させるように構成され、駆動リング２１０に加えて、リンケージ２１４を介して駆動リング２１０に結合された作動機構又はアクチュエータ２１２、並びに駆動リング２１０に結合された拡散リング（図示せず）を含み得る。作動機構２１２は、リンケージ２１４を介して、第１の位置と第２の位置との間で駆動リング２１０を移動させることができる。駆動リング２１０の移動により、続いて、インペラ出口の下流に配置された拡散ギャップを通る流体フローが実質的に妨げられない格納位置と、拡散ギャップを通る流体フローが実質的又は完全にブロックされる伸長位置との間で、拡散リングを移動させる。

【0033】

スクロールアセンブリの２部品設計は、一体型スクロール設計に対していくつかの利点を提供する。２部品スクロールでなければ、圧縮機アセンブリの技術者は、一体型スクロールに配置された小さなアクセス穴を介してリンケージ２１２を作動機構に結合する必要があり得るため、結果的に困難で時間のかかるアセンブリプロセスとなる。対照的に、第２のスクロール構成要素２０４を第１のスクロール構成要素２０２に固定することにより、圧縮機アセンブリプロセスの最後のステップを含み得るので、設置中に、ＶＧＤシステムの全ての構成要素への容易なアクセスが提供される。第２のスクロール構成要素２０４はインペラの故障の兆候に応じて取り外すことができるので、インペラは、スクロールアセンブリ全体のスクラップをもたらし得るスクロールアセンブリへの損傷を生じる前に交換又は修理することができる。同様に、インペラとＶＧＤシステムとの両方は、電動機１０４を取り外す必要なく、保守又は修理することができる。加えて、２部品スクロール設計の露出したガス流路は、いくつかの製造上の利点をもたらす。例えば、第１のスクロール構成要素２０２及び第２のスクロール構成要素２０４を鋳造する鋳造所は、ガス流路内により優れた（例えば、より滑らかな）表面仕上げをもたらす製造技術を使用することができる。より滑らかな表面仕上げにより、より優れた圧縮機の空力性能をもたらすことができ、それによって圧縮機の効率を向上させる。

【0034】

２部品設計を参照してスクロールアセンブリを上記で詳述してきたが、３つ以上のスクロール構成要素を含む他のスクロールアセンブリ設計もまた、本開示の範囲内である。例えば、第１のスクロール構成要素２０２は、恒久的に取り付けられるか、又は互いに取り外し可能に結合される２つ以上の別個の部品として最も容易に製造され得る。

【0035】

多構成要素スクロールの実装形態が、図５の斜視図に示されている。多構成要素スクロールアセンブリ３００は、他の構成要素の中でも、吸引プレートハウジング３０２と、吸引プレート３０４と、コレクタ３０８とを含むことができ、それらのそれぞれは別個の構成要素として製造することができる。次いで、別個の構成要素３０２、３０４、及び３０８は、恒久的に又は取り外し可能に互いに結合されてもよい。いくつかの実施形態では、吸引プレートハウジング３０２は、第１のスクロール構成要素２０２と同一又は実質的に同様であり、吸引プレート３０４は、図３～図４を参照して上述した、第２のスクロール構成要素２０４と同一又は実質的に同様である。作動機構又はアクチュエータ３１０は、吸引プレートハウジング３０２及び吸引部３０４の外面に近接して取り付けられてもよい。作動機構３１０は、多構成要素スクロールアセンブリ３００内に収容された拡散システムの駆動リングに結合されてもよい。

【0036】

特に図６～図７を参照すると、いくつかの実施形態による、多構成要素分割スクロールアセンブリ３００の断面図が示されている。多構成要素分割スクロールアセンブリ３００を通る冷媒の通路は、以下のとおりであってもよく、すなわち、冷媒は、流体をインペラ３１４に送る吸引プレート３０４によって形成される中央インレット通路３１２を通ってアセンブリに入ってもよく、いくつかの実施形態では、中央インレット通路３１２は、直径が徐々に減少して、流体フローをインペラ３１４の中心に向けてもよい。インペラ３１４は、流体がインペラ３１４の中心から外周エッジに移動するときに、流体のエネルギーを徐々に上昇させる回転する羽根のセットを含むことができる。いくつかの実施形態では、インペラ３１４は、駆動接続部材３２６を使用して電動機１０４によって直接駆動される。流路内のインペラ３１４の下流は、拡散ギャップ３１８である。拡散ギャップ３１８は、少なくとも部分的に、吸引プレートハウジング３０２及び拡散プレート３０６の表面によって形成されてもよい。

【0037】

拡散ギャップ３１８のサイズは、拡散リング３２４の位置に基づいて変化してもよい。拡散リング３２４は、拡散ギャップ３１８を通るフローが妨げられない完全格納位置と、拡散ギャップ３１８を通るフローが実質的に又は完全にブロックされる完全伸長位置との間を移動することができる。拡散リング３２４の位置は、駆動リング３１６の回転、及び拡散リング３２４を駆動リング３１６に結合するために使用される駆動ピン３２２の対応する動きを介して、変更され得る。駆動リング３１６の回転は、アクチュエータ（例えば、アクチュエータ３１０）によって達成され得る。インペラ出口において拡散器の形状を変えることにより、回転失速、初期サージ、及びサージの望ましくない影響を、最小限に抑えることができる。

【0038】

流体は、拡散ギャップ３１８を移動した後、コレクタ３０８のコレクタ通路３２０に入ることができる。コレクタ通路３２０がインペラ３１４を出ていく流体の流路に対して実質的に直交する方向に延在するので、コレクタ３０８は、折り畳まれた又はロールバックされたコレクタとして知られ得る。折り畳まれたコレクタ通路は、圧縮機１０２の全体サイズを低減し、従って冷却機アセンブリのより容易な輸送を可能にし得るが、単一部品の折り畳まれたコレクタは、複雑な製造プロセスを必要とし、洗浄のためにアクセスしにくくもなり得る。これらの欠点は、製造後に洗浄する目的で流路領域を容易に露出させる多構成要素スクロールによって最小限に抑えることができる。加えて、露出した流路領域により、より滑らかな流路表面仕上げを生成する製造方法が可能になり、その結果圧縮機の効率がより向上する。多構成要素の折り畳まれたコレクタは、現場での保守及びクリーニングのために部分的に分解できるというその機能により有利である。コレクタ通路３２０は、インペラ３１４の周りに完全又は実質的に完全に３６０°延在することができ、拡散ギャップ３１８を出ていく流体を収集し、流体を圧縮機１０２の放出出口に導くように作用することができる。いくつかの実施形態では、流体がコレクタ通路３２０の全長に沿って移動するときに、コレクタ通路３２０は不均一な断面を有し得る。コレクタ通路３２０が不均一な断面領域を有する場合、通路は、コレクタではなくボリュートと呼ばれ得る。

【0039】

ここで図８を参照すると、多構成要素スクロールで利用され得る吸引プレート８００の斜視図が示されている。様々な実施形態では、吸引プレート８００は、図５～図７を参照して上述した吸引プレート３０４と同一又は実質的に同様であってもよい。吸引プレート８００は、外側フランジ８１４を有するベースプレート８０２を含んでもよい。第１の環状部８０４は、ベースプレート８０２から第１の軸方向に（すなわち、圧縮機１０２の吸引インレットに向かって）延在し、第２の環状部８０６は、ベースプレート８０２から第２の、反対側の軸方向に延在する。まとめると、ベースプレート８０２、第１の環状部８０４、及び第２の環状部８０６は、冷媒フローを圧縮機１０２内に、インペラに向けて案内する中央インレット通路８０８を画定する。

【0040】

第１の環状部８０４は、中央流路８０８の半径方向外側に配置された複数の穴８１０を含んでもよい。図８に示される実施態様では、穴８１０は、ねじ付きファスナを受け入れるように構成された止まりねじ穴である。ねじ付きファスナは、吸引インレット（例えば、図１～図２を参照して上述した吸引インレット１１２）を第１の環状部８０４に結合するために、穴８１０にねじ込まれてもよい。いくつかの実施形態では、フロー整流器（例えば、図３を参照して上述したフロー整流器２０８）が、第１の環状部８０４に結合されてもよい。

【0041】

ベースプレート８０２は外側フランジ８１４の周りに分布した複数の穴８１２を含むことが、更に示されている。図８に示される実施態様では、穴８１２は貫通穴である。穴８１２を通してファスナ（例えば、ボルト、ねじ）を挿入し、別の構成要素上に配置されたねじ穴に固定することができる。いくつかの実施形態では、ねじ穴は、吸引プレートハウジング９００（すなわち、以下で更に詳細に説明される穴９０８）の特徴であり得る。穴８１０及び８１２の向き及び位置により、多構成要素スクロールの構成要素を、中央インレット通路８０８を通って、流路の外側のインレット流路に平行に結合するために使用されるファスナを配置することができ、性能劣化につながる不規則なフローの可能性を低減する。吸引プレート８００は、多構成要素スクロールの構成要素を結合するために必要とされる任意の数及びパターンの穴８１０及び８１２を含んでもよい。

【0042】

ここで図９を参照すると、多構成要素スクロールで利用され得る吸引プレートハウジング９００の斜視図が示されている。様々な実施形態では、吸引プレートハウジング９００は、図５～図７を参照して上述した吸引プレートハウジング３０２と同一又は実質的に同様であってもよい。吸引プレートハウジング９００は、外側フランジ９１６及び内側フランジ９１２を有するベースプレート９０２を含んでもよい。第１の環状部９０４は、ベースプレート９０２から第１の軸方向に延在する。ベースプレート９０２及び第１の環状部９０４は、中央容積領域９０６を画定してもよい。多構成要素分割スクロールアセンブリが完全に組み立てられた状態にあるとき、中央容積領域９０６は、吸引プレートの一部（例えば、図８を参照して上述した第２の環状部８０６）、及びＶＧＤの構成要素（例えば、図６～図７を参照して上述した駆動リング３１６）の両方を収容することができる。

【0043】

第１の環状部９０４は、中央容積領域９０６の半径方向外側に配置された複数の穴９０８を含むように示されている。図９に示される実施態様では、穴９０８は、ねじ付きファスナを受け入れるように構成された止まりねじ穴である。ねじ付きファスナは、吸引プレート（例えば、吸引プレート８００）を第１の環状部９０４に結合するために、穴９０８にねじ込まれ得る。

【0044】

ベースプレート９０２は同様に、外側フランジ９１６の周りに分布した複数の穴９１０と、内側フランジ９１２の周りに分布した複数の穴９１４とを含むように示されている。図９に示される実施態様では、穴９１０は貫通穴であるが、穴９１４はねじ穴である。穴９１０を通してファスナ（例えば、ボルト、ねじ）を挿入し、別の構成要素上に配置されたねじ穴に固定することができる。いくつかの実施形態では、ねじ穴は、コレクタ１１００（すなわち、以下で更に詳細に説明される穴１１１０）の特徴であり得る。穴９１４を利用して、ＶＧＤの構成要素を吸引プレートハウジング９００に結合してもよい。吸引プレートハウジング９００は、多構成要素スクロールの構成要素を結合するために必要とされる任意の数及びパターンの穴９０８、９１０、及び９１４を含み得る。

【0045】

ここで図１０を参照すると、多構成要素スクロールで利用され得る拡散プレート１０００の斜視図が示されている。様々な実施形態では、拡散プレート１０００は、図５～図７を参照して上述した拡散プレート３０６と同一又は実質的に同様であってもよい。拡散プレート１０００は、ベースプレート１００２及び第１の環状部１００４を含むように示されている。様々な実施形態では、第１の環状部１００４は、コレクタ（例えば、コレクタ１１００）を第１の環状部１００４に結合するために利用し得る複数の穴（図示せず）を含む。

【0046】

いくつかの実施形態では、拡散羽根１００６は、ベースプレート１００２に対して静止している。他の実施形態では、作動機構を利用して、ベースプレート１００２に対して拡散羽根１００６の向きを回転させることができる。拡散羽根１００６は、圧縮された冷媒流体がコレクタを介して圧縮機１０２を出ていく前に、高速流体の運動エネルギーを静圧に変換するように作用し得る。拡散羽根１００６は、中央通路１００８の周りに配置されてもよい。中央通路１００８は、電動機とインペラとの間の機械的接続（例えば、駆動接続部材３２６）を可能にすることができる。

【0047】

ここで図１１を参照すると、多構成要素スクロールで利用され得るコレクタ１１００の斜視図が示されている。様々な実施形態では、コレクタ１１００は、図５～図７を参照して上述したコレクタ３０８と同一又は実質的に同様であってもよい。コレクタ１１００は、第１の軸方向フランジ１１０２、本体部１１０４、及び第２の軸方向フランジ１１０６を含むように示されている。

【0048】

本体部１１０４は、放出部１１１２への完全又は実質的に完全な３６０°流路を画定するコレクタ通路を画定する。図１１に示される実装形態では、本体部１１０４は、タン部１１１４によって放出部１１１２に接続されてもよい。いくつかの実施形態では、放出部１１１２は、直径が徐々に増大する実質的に円錐台形の形状を有する。放出部１１１２は、放出フランジ１１１６で終わってもよい。放出フランジ１１１６は、複数の穴１１１８を使用して放出ライン（例えば、図１～図２を参照して上述した放出ライン１２４）に結合されてもよい。

【0049】

第１の軸方向フランジ１１０２は、複数の穴１１１０を含むように示されている。図１１に示される実装態様では、穴１１１０は、ねじ付きファスナを受け入れるように構成された止まりねじ穴である。ねじ付きファスナは、吸引プレートハウジング（例えば、吸引プレートハウジング９００）を第１の軸方向フランジ１１０２に結合するために、穴１１１０にねじ込まれ得る。第２の軸方向フランジ１１０６は、複数の穴１１０８を含むように示されている。図１１に示される実施態様では、穴１１０８は貫通穴である。穴１１０８を通してファスナ（例えば、ボルト、ねじ）を挿入し、別の構成要素上に配置されたねじ穴に固定することができる。いくつかの実施形態では、ねじ穴は、拡散プレート１０００の特徴であり得る。コレクタ１１００は、多構成要素スクロールの構成要素を結合するために必要とされる任意の数及びパターンの穴１１０８、１１１０、及び１１１８を含んでもよい。

【0050】

様々な実施形態では、吸引プレート８００、吸引プレートハウジング９００、拡散プレート１０００、及びコレクタ１１００のいずれか又は全ては、任意の適切な材料を用いて、鋳造プロセスを使用して製造することができる。図２を参照して上述したように、鋳造プロセスは「生砂」鋳造プロセスであってもよい。加えて、様々な実施形態では、上述の特定の構成要素（例えば、吸引プレート８００及び吸引プレートハウジング９００）は、一体型構成要素として製造され、上述のような多構成要素スクロールアセンブリの他の構成要素（例えば、コレクタ１１００）に結合されてもよい。

【0051】

様々な例示的な実施形態に示されているシステム及び方法の構築及び構成は、例示的なものにすぎない。本開示では、例示的な実施形態のみを詳細に説明したが、多くの修正形態が可能である（例えば、サイズ、寸法、構造、様々な要素の形状及び割合、パラメータの値、取り付け構成、材料の使用、色、向きなどの変更）。例えば、要素の位置を逆にしたり、他の方法で変えたりすることができ、個別の要素又は位置の性質又は数を変更するか又は変化させることができる。従って、このような修正形態は、本開示の範囲内に含まれることが意図されている。任意のプロセス又は方法ステップの順番又は順序は、代替的な実施形態に従って変更又は再順序付けされ得る。本開示の範囲から逸脱することなく、例示的な実施形態の設計、動作条件及び構成における他の置換形態、修正形態、変更形態及び省略形態がなされ得る。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【手続補正書】

【提出日】2023-07-27

【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】

スクロールアセンブリであって、
第１の環状部と、半径方向において前記第１の環状部から外側に延在する第１の外側フランジとを備える吸引プレートハウジングと、
インレット流路を画定する第２の環状部と、前記半径方向において前記第２の環状部から外側に延在する第２の外側フランジとを備える吸引プレートと、
前記吸引プレートの第２の外側フランジを前記吸引プレートハウジングの第１の環状部に結合する第１の複数のファスナと、
拡散プレートと、
前記拡散プレートと前記吸引プレートハウジングの一部との間に画定される拡散通路と、
コレクタと
備えるスクロールアセンブリと、
前記インレット流路を通じて導入された流体を圧縮するために、前記スクロールアセンブリに回転可能に取り付けられたインペラと
を備える遠心圧縮機アセンブリ。

【請求項2】

前記コレクタを前記吸引プレートハウジングの第１の外側フランジに結合する第２の複数のファスナを備える、請求項１に記載の遠心圧縮機アセンブリ。

【請求項3】

前記吸引プレートハウジングの第１の環状部が、前記半径方向に垂直な軸方向に延在する、請求項１に記載の遠心圧縮機アセンブリ。

【請求項4】

前記吸引プレートの第２の環状部が、前記吸引プレートハウジングの第１の環状部と軸方向に重なる、請求項１に記載の遠心圧縮機アセンブリ。

【請求項5】

前記吸引プレートの第２の環状部が、前記吸引プレートの第２の外側フランジの第１の側から延在する第１のセグメントと、前記第２の外側フランジの第２の側から延在する第２のセグメントとを備え、前記第２のセグメントが、前記吸引プレートハウジングの第１の環状部と軸方向に重なる、請求項１に記載の遠心圧縮機アセンブリ。

【請求項6】

前記吸引プレート、前記吸引プレートハウジング、前記拡散プレート、又は前記コレクタのうちの少なくとも１つが、鋳造プロセスを使用して形成されている、請求項１に記載の遠心圧縮機アセンブリ。

【請求項7】

前記拡散プレートがコレクタ通路の一部分を画定する曲面を備え、前記コレクタが前記コレクタ通路の更なる部分を画定する更なる曲面を備える、請求項１に記載の遠心圧縮機アセンブリ。

【請求項8】

前記コレクタを前記拡散プレートに結合する少なくとも１つの第２のファスナを備える、請求項１に記載の遠心圧縮機アセンブリ。

【請求項9】

遠心圧縮機のスクロールアセンブリであって、
軸方向に延在する第１の環状部と、半径方向において前記第１の環状部から外側に延在する第１の外側フランジとを備える吸引プレートハウジングと、
インレット流路を画定する第２の環状部と、前記半径方向において前記第２の環状部から外側に延在する第２の外側フランジとを備える吸引プレートと、
前記吸引プレートの第２の外側フランジを前記吸引プレートハウジングの第１の環状部に結合する第１の複数のファスナと、
拡散プレートと、
前記拡散プレートと前記吸引プレートハウジングの一部との間に画定される拡散通路と
を備えるスクロールアセンブリ。

【請求項10】

コレクタと、
前記コレクタを前記吸引プレートハウジングの第１の外側フランジに結合する第２の複数のファスナと
を備える、請求項９に記載のスクロールアセンブリ。

【請求項11】

前記コレクタを前記拡散プレートに結合する少なくとも１つの第３のファスナを備える、請求項１０に記載のスクロールアセンブリ。

【請求項12】

前記拡散プレートがコレクタ通路の一部分を画定する曲面を備え、前記コレクタが前記コレクタ通路の更なる部分を画定する更なる曲面を備える、請求項１０に記載のスクロールアセンブリ。

【請求項13】

前記吸引プレートの第２の環状部が、前記吸引プレートハウジングの第１の環状部と軸方向に重なる、請求項９に記載のスクロールアセンブリ。

【請求項14】

前記吸引プレートの第２の環状部が、前記吸引プレートの第２の外側フランジの第１の側から延在する第１のセグメントと、前記第２の外側フランジの第２の側から延在する第２のセグメントとを備え、前記第２のセグメントが、前記吸引プレートハウジングの第１の環状部と軸方向に重なる、請求項９に記載のスクロールアセンブリ。

【請求項15】

遠心圧縮機アセンブリであって、
第１の環状部と、半径方向において前記第１の環状部から外側に延在する第１の外側フランジとを備える第１のスクロール構成要素と、
インレット流路を画定する第２の環状部と、前記半径方向において前記第２の環状部から外側に延在する第２の外側フランジとを備える第２のスクロール構成要素であって、前記第２の環状部が、前記第２の外側フランジの第１の側から延在する第１のセグメントと、前記第２の外側フランジの第２の側から延在する第２のセグメントとを備え、前記第２のセグメントが、軸方向に沿って前記第１のスクロール構成要素の第１の環状部と重なる第２のスクロール構成要素と、
前記第２のスクロール構成要素の第２の外側フランジを前記第１のスクロール構成要素の第１の環状部に結合する複数のファスナと
を備える遠心圧縮機アセンブリ。

【請求項16】

拡散プレートと、
前記拡散プレートと前記第１のスクロール構成要素の一部との間に画定される拡散通路と
を備える、請求項１５に記載の遠心圧縮機アセンブリ。

【請求項17】

コレクタと、
前記第１のスクロール構成要素の第１の外側フランジを前記コレクタに結合する第２の複数のファスナと、
前記コレクタを前記拡散プレートに結合する第３の複数のファスナと
を備える、請求項１６に記載の遠心圧縮機アセンブリ。

【請求項18】

前記拡散プレートがコレクタ通路の一部分を画定する曲面を備え、前記コレクタが前記コレクタ通路の更なる部分を画定する更なる曲面を備える、請求項１７に記載の遠心圧縮機アセンブリ。

【請求項19】

前記インレット流路を通じて導入された流体を圧縮するように構成されたインペラを備える、請求項１５に記載の遠心圧縮機アセンブリ。

【請求項20】

前記第１のスクロール構成要素が、前記半径方向に関して前記第２のスクロール構成要素の外側に位置する、請求項１５に記載の遠心圧縮機アセンブリ。

【外国語明細書】