特許 7591643 圧縮器内の流体流れを誘導するためのシステム及び方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-11-20

(45)【発行日】2024-11-28

(54)【発明の名称】圧縮器内の流体流れを誘導するためのシステム及び方法

(51)【国際特許分類】

   F04D 29/44 20060101AFI20241121BHJP

   F25B 1/053 20060101ALI20241121BHJP

【ＦＩ】

F04D29/44 S

F25B1/053 B

F25B1/053 Z

【請求項の数】 20

(21)【出願番号】P 2023506228

(86)(22)【出願日】2021-07-30

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2023-08-24

(86)【国際出願番号】 US2021044013

(87)【国際公開番号】W WO2022026897

(87)【国際公開日】2022-02-03

【審査請求日】2023-03-10

(31)【優先権主張番号】63/059,006

(32)【優先日】2020-07-30

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(73)【特許権者】

【識別番号】521301840

【氏名又は名称】ジョンソン・コントロールズ・タイコ・アイピー・ホールディングス・エルエルピー

(74)【代理人】

【識別番号】100118902

【弁理士】

【氏名又は名称】山本 修

(74)【代理人】

【識別番号】100106208

【弁理士】

【氏名又は名称】宮前 徹

(74)【代理人】

【識別番号】100196508

【弁理士】

【氏名又は名称】松尾 淳一

(74)【代理人】

【識別番号】100119426

【弁理士】

【氏名又は名称】小見山 泰明

(72)【発明者】

【氏名】スネル，ポール・ウィリアム

(72)【発明者】

【氏名】シェーファー，ブライソン・リー

(72)【発明者】

【氏名】ヤンク，フローリン・バレリウ

【審査官】中村 大輔

(56)【参考文献】

【文献】米国特許第０３２２６９４０（ＵＳ，Ａ）

【文献】特開２０１４－１３７００８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０７－１６７０９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】韓国公開特許第１０－２０１９－００１６２６７（ＫＲ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ０４Ｄ ２９／４４

Ｆ２５Ｂ １／０５３

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

暖房、換気、空調、及び冷房（ＨＶＡＣ＆Ｒ）システムのための圧縮器であって、
インペラであって、
インペラ先端を画定するハブと、
前記ハブに結合された複数のブレードであって、通る作動流体の一次流れを誘導するように構成された複数の流路を画定する、複数のブレードと、
前記複数のブレードに結合されたシュラウドであって、前記複数の流路を通る前記作動流体の一次流れの流れ方向に対して前記インペラ先端の上流に配設されたシュラウド先端を備える、シュラウドと、を備える、インペラと、
前記シュラウドの外側表面に沿って延在する作動流体流路内に配設されたベーンであって、蒸気作動流体を案内して前記複数の流路に流入させるように構成され、前記複数のブレードとは別体である、ベーンと、を備える、圧縮器。

【請求項2】

間の前記作動流体流路の通路を協働して画定する第１のプレート及び第２のプレートを備え、前記通路が、前記シュラウドの外部にあり、前記蒸気作動流体を前記複数の流路に誘導するように構成される、請求項１に記載の圧縮器。

【請求項3】

前記通路が、前記ＨＶＡＣ＆Ｒシステムのエコノマイザから前記蒸気作動流体を受容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】

前記通路が、前記複数の流路を通る前記作動流体の前記一次流れの前記流れ方向に対して前記蒸気作動流体を前記インペラ先端の上流の前記複数の流路に誘導するように構成された出口ポートを備える、請求項２に記載の圧縮器。

【請求項5】

前記第１のプレートが、前記第１のプレートと前記シュラウドとの間に形成されたチャンバの中への前記蒸気作動流体の流れを遮断するように構成された延在部を備える、請求項２に記載の圧縮器。

【請求項6】

前記通路が、環状通路を備える、請求項２に記載の圧縮器。

【請求項7】

前記通路に配設された静止ベーンを備える、請求項２に記載の圧縮器。

【請求項8】

暖房、換気、空調、及び冷房（ＨＶＡＣ＆Ｒ）システムのための圧縮器であって、
インペラであって、
第１の径方向先端を備えるハブと、
前記ハブから延在し、かつ通る作動流体の一次流れを誘導するように構成された複数の流路を画定する、複数のブレードと、
前記複数のブレードに結合され、かつ前記複数の流路を通る前記作動流体の一次流れの第１の流れ方向に対して前記ハブの前記第１の径方向先端の上流に配設された第２の径方向先端を備える、シュラウドと、を備える、インペラと、
圧縮器ハウジングであって、前記インペラが、前記圧縮器ハウジング内に配設され、前記圧縮器ハウジングが、前記シュラウドの外側表面に沿って延在し、かつエコノマイザから蒸気作動流体を受容し、前記蒸気作動流体を前記複数の流路に誘導するように構成された、作動流体流路を備える、圧縮器ハウジングと、
前記作動流体流路内に配設された複数のベーンであって、前記複数のブレードとは別体であり、前記複数のベーンが、前記作動流体流路を通る前記蒸気作動流体の第２の流れ方向を調節するように構成される、複数のベーンと、を備える、圧縮器。

【請求項9】

前記複数のベーンが、前記作動流体の一次流れの前記第１の流れ方向に近づくように、前記蒸気作動流体の前記第２の流れ方向を調節するように構成される、請求項８に記載の圧縮器。

【請求項10】

前記複数のブレードが、前記インペラの回転軸に対して前記シュラウド内に軸方向に収容される、請求項８に記載の圧縮器。

【請求項11】

前記複数のベーンの各ベーンが、前記シュラウドの前記第２の径方向先端に隣接して配設される、請求項８に記載の圧縮器。

【請求項12】

前記複数のベーンが、複数の静止ベーンを備え、前記インペラが、前記圧縮器の動作中に、前記複数のベーンに対して回転するように構成される、請求項１１に記載の圧縮器。

【請求項13】

前記複数のベーンの各ベーンが、前記作動流体流路を通る前記蒸気作動流体の前記第２の流れ方向を調節するように構成された湾曲表面を備える、請求項１１に記載の圧縮器。

【請求項14】

暖房、換気、空調、及び冷房（ＨＶＡＣ＆Ｒ）システムのための圧縮器であって、
蒸気作動流体流路を備えるハウジングであって、前記蒸気作動流体流路が、前記ＨＶＡＣ＆Ｒシステムのエコノマイザから蒸気作動流体を受容するように構成される、ハウジングと、
前記ハウジング内に配設されたインペラであって、
通る作動流体の一次流れを誘導するように構成された複数の流路を画定する複数のブレードであって、前記複数のブレードの各ブレードが、第１の先端を備える、複数のブレードと、
前記複数のブレードに結合され、かつ前記複数の流路を通る前記作動流体の一次流れの流れ方向に対して前記複数のブレードの各ブレードの前記第１の先端の上流に配設された第２の先端を備える、シュラウドであって、前記蒸気作動流体流路が当該シュラウドの外側表面に沿って延在する、シュラウドと、を備える、インペラと、
前記蒸気作動流体流路内に配設され、前記複数のブレードとは別体であり、かつ前記シュラウドの前記第２の先端の上流の前記蒸気作動流体の流れ方向を調節し、前記蒸気作動流体を、前記シュラウドの前記第２の先端の下流、及び前記複数のブレードの各ブレードの前記第１の先端の上流の前記複数の流路に誘導するように構成された、静止ベーンと、を備える、圧縮器。

【請求項15】

前記静止ベーンが、前記複数の流路を通る前記作動流体の前記一次流れの前記流れ方向に近づくように前記蒸気作動流体の前記流れ方向を調節するように構成される、請求項１４に記載の圧縮器。

【請求項16】

前記圧縮器が、前記作動流体の一次流れを前記ＨＶＡＣ＆Ｒシステムの蒸発器から受容するように構成される、請求項１４に記載の圧縮器。

【請求項17】

前記ハウジング内に形成されたディフューザ通路を備え、前記複数のブレードの各ブレードの前記第１の先端が、前記複数の流路を通る前記作動流体の前記一次流れの前記流れ方向に対して前記ディフューザ通路の上流に配設される、請求項１４に記載の圧縮器。

【請求項18】

前記蒸気作動流体流路が、前記インペラの周りに延在する環状通路を備える、請求項１４に記載の圧縮器。

【請求項19】

前記静止ベーンが、前記蒸気作動流体を前記複数の流路に案内して前記蒸気作動流体の前記流れ方向を調節するように構成された、湾曲表面を備える、請求項１４に記載の圧縮器。

【請求項20】

前記蒸気作動流体流路が、前記シュラウドの前記第２の先端に隣接して配設された出口ポートを備える、請求項１４に記載の圧縮器。

【発明の詳細な説明】

【関連出願】

【0001】

関連出願の相互参照
本出願は、あらゆる目的のためにその全体が参照により本明細書に組み込まれる、２０２０年７月３０日に出願された、「ＳＹＳＴＥＭ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤ ＦＯＲ ＤＩＲＥＣＴＩＮＧ ＦＬＵＩＤ ＦＬＯＷ ＩＮ Ａ ＣＯＭＰＲＥＳＳＯＲ」と題する米国仮特許出願第６３／０５９，００６号からの優先権及びその利益を主張する。

【背景技術】

【0002】

本項は、以下に記載される本開示の様々な態様に関連し得る、当該技術の様々な態様を読者に紹介することを意図する。本考察は、本開示の様々な態様のより良い理解を容易にするために、読者に背景情報を提供するのに役立つと考えられる。したがって、これらの記載は、この観点から読むべきものであって、先行技術を承認するものとして読むべきものではないと理解すべきである。

【0003】

チラーシステム、又は蒸気圧縮システムは、チラーシステムの構成要素内の異なる温度及び圧力への曝露に応答して、蒸気、液体、及びそれらの組み合わせの間で相を変化させる作動流体（例えば、冷媒）を利用する。チラーシステムは、作動流体を調整流体（例えば、水）との熱交換関係に配置し得、調整流体をチラーシステムによって供与された調整機器及び／又は調整された環境に送達し得る。そのような用途では、調整流体は、建物内の空気などの他の流体を調整するために、空気ハンドラなどの下流機器を通って誘導され得る。

【0004】

典型的なチラーでは、調整流体は、作動流体を蒸発させることによって調整流体から熱を吸収する蒸発器によって冷却される。次いで、作動流体は、圧縮器によって圧縮され、凝縮器に移送される。凝縮器では、作動流体は、典型的には水又は空気の流れによって冷却され、液体に凝縮される。いくつかの従来の設計では、性能を改善するために、エコノマイザがチラーシステムにおいて利用される。エコノマイザを採用するシステムでは、凝縮された作動流体は、液体作動流体が少なくとも部分的に蒸発するエコノマイザに誘導され得る。得られた蒸気は、エコノマイザから抽出され、圧縮器に再誘導され得、一方、エコノマイザからの残りの液体作動流体は、蒸発器に誘導され得る。残念なことに、エコノマイザから圧縮器に誘導された蒸気作動流体は、特定の条件で限られた性能利益を提供する圧力で圧縮器に導入され得る。

【発明の概要】

【課題を解決するための手段】

【0005】

本明細書に開示される特定の実施形態の概要が、以下に記載されている。これらの態様は、これらの特定の実施形態の簡潔な概要を読者に提供するために提示されているだけであり、これらの態様は、本開示の範囲を限定することを意図するものではないことを理解されたい。実際、本開示は、以下に記載されない可能性のある様々な態様を包含し得る。

【0006】

一実施形態では、暖房、換気、空調、及び冷房（ＨＶＡＣ＆Ｒ）システムのための圧縮器は、インペラ先端を画定するハブと、ハブに結合された複数のブレードであって、通る作動流体の一次流れを誘導するように構成された複数の流路を画定する、複数のブレードと、複数のブレードに結合されたシュラウドであって、複数の流路を通る作動流体の一次流れの流れ方向に対してインペラ先端の上流に配設されたシュラウド先端を含む、シュラウドと、を有する、インペラを含む。

【0007】

一実施形態では、暖房、換気、空調、及び冷房（ＨＶＡＣ＆Ｒ）システムのための圧縮器は、第１の径方向先端を備えるハブと、ハブから延在し、かつ通る作動流体の一次流れを誘導するように構成された複数の流路を画定する、複数のブレードと、複数のブレードに結合され、かつ複数の流路を通る作動流体の一次流れの第１の流れ方向に対してハブの第１の径方向先端の上流に配設された第２の径方向先端を有する、シュラウドと、を有する、インペラを含む。圧縮器はまた、圧縮器ハウジングを含み、この中で、インペラが、圧縮器ハウジング内に配設され、圧縮器ハウジングが、通って延在し、かつエコノマイザから蒸気作動流体を受容して蒸気作動流体を複数の流路に誘導するように構成された、作動流体流路を有する。圧縮器は、作動流体流路内に配設され、かつ作動流体流路を通る蒸気作動流体の第２の流れ方向を調節するように構成された、複数のベーンを更に含む。

【0008】

一実施形態では、暖房、換気、空調、及び冷房（ＨＶＡＣ＆Ｒ）システムのための圧縮器は、通って延在し、かつＨＶＡＣ＆Ｒシステムのエコノマイザから蒸気作動流体を受容するように構成された、蒸気作動流体流路を有するハウジングを含む。圧縮器はまた、ハウジング内に配設されたインペラを含む。インペラは、通る作動流体の一次流れを誘導するように構成された複数の流路を画定する複数のブレードを有し、複数のブレードの各ブレードが第１の先端を有し、インペラは、複数のブレードに結合され、かつ複数の流路を通る作動流体の一次流れの流れ方向に対して複数のブレードの各ブレードの第１の先端の上流に配設された第２の先端を有する、シュラウドを有する。圧縮器は、蒸気作動流体流路内に配設され、かつシュラウドの第２の先端の上流の蒸気作動流体の流れ方向を調節し、蒸気作動流体をシュラウドの第２の先端の下流及び複数のブレードの各ブレードの第１の先端の上流の複数の流路に誘導するように構成された、静止ベーンを更に含む。

【図面の簡単な説明】

【0009】

本開示の様々な態様は、以下の詳細な説明を読み、図面を参照することによってより良く理解され得る。

【0010】

【図1】本開示の一態様による、商業的環境における暖房、換気、空調、及び冷房（ＨＶＡＣ＆Ｒ）システムの一実施形態を利用し得る建物の斜視図である。

【図2】本開示の一態様による、蒸気圧縮システムの一実施形態の斜視図である。

【図3】本開示の一態様による、蒸気圧縮システムの一実施形態の概略である。

【図4】本開示の一態様による、蒸気圧縮システムの一実施形態の概略である。

【図5】本開示の一態様による、エコノマイザからの流体流れを受容するように構成された圧縮器の一実施形態の部分断面側面図である。

【図6】本開示の一態様による、エコノマイザからの流体流れを受容するように構成された圧縮器の一実施形態の部分断面側面図である。

【図7】本開示の一態様による、エコノマイザからの流体流れを受容するように構成された圧縮器の一実施形態の部分断面側面図である。

【図8】本開示の一態様による、エコノマイザからの流体流れを受容するように構成された圧縮器のためのインペラの一実施形態の部分斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

１つ以上の具体的な実施形態が、以下に記載される。これらの実施形態の簡潔な説明を提供するために、実際の実装例の全ての特徴が、本明細書に記載されているわけではない。任意のそのような実際の実装例の開発においては、あらゆる工学又は設計プロジェクトと同様に、開発者固有の目標を達成するためには、システム関連及び業界関連の制約への準拠など、実装例ごとに異なる可能性がある多くの実装例固有の決定を行う必要があることを理解されたい。更に、そのような開発努力は、複雑かつ時間がかかるものであり得るが、それにもかかわらず、本開示の恩恵を受ける当業者にとっては、設計、製作、及び製造の決まりきった仕事であることを理解されたい。

【0012】

本開示の様々な実施形態の要素を導入するとき、冠詞「ａ」、「ａｎ」、及び「ｔｈｅ」は、要素のうちの１つ以上が存在することを意味することが意図される。「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、及び「有する（ｈａｖｉｎｇ）」という用語は、包括的であることが意図され、列挙された要素以外の追加の要素が存在し得ることを意味する。追加的に、本開示の「一実施形態（ｏｎｅ ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ）」又は「一実施形態（ａｎ ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ）」への言及は、列挙された特徴を同様に内蔵する追加の実施形態の存在を排除するものとして解釈されることを意図するものではないことを理解されたい。

【0013】

本開示の実施形態は、圧縮器及びエコノマイザを備えた蒸気圧縮システムを有するＨＶＡＣ＆Ｒシステムに関する。具体的には、蒸気圧縮システムは、圧縮器、凝縮器、蒸発器、膨張装置、及びエコノマイザを備えた作動流体（例えば、冷媒）回路を含む。動作中、圧縮器は、作動流体回路内の作動流体を加圧し、作動流体を凝縮する凝縮器に作動流体を誘導する。凝縮された作動流体は、エコノマイザに誘導され、エコノマイザは、凝縮器の圧力と蒸発器の圧力との間にある圧力で作動流体を「フラッシュ」させて、二相作動流体を生成する。エコノマイザから、蒸気作動流体は、再圧縮及び凝縮されるように圧縮器に誘導され、液体作動流体は、調整流体との熱交換を介して蒸発のために蒸発器に誘導される。

【0014】

ここで、蒸気作動流体の圧縮器の中への流れを制御することにより、蒸気圧縮システムの改善された性能が可能になり得ることが認識される。より具体的には、本実施形態は、蒸気作動流体がエコノマイザから圧縮器に導入される圧力を制御するように構成されたシステム及び方法に関する。例えば、圧縮器（例えば、単段遠心圧縮器）は、インペラの回転を介して、及び圧縮器を通る作動流体の流れに対してインペラの下流に配設されたディフューザ通路を介して、作動流体を圧縮するように構成され得る。ＨＶＡＣシステムの動作中、蒸気作動流体は、圧縮器の吸入口から（例えば、蒸発器から）圧縮器の中に誘導され得る。インペラの動作は、圧縮器によって提供される全作動流体圧力増加の約３分の２（例えば、圧縮器揚力の３分の２）を、吸入口を介して受容される作動流体に提供し得、ディフューザ通路は、圧縮器によって提供される全作動流体圧力増加の約３分の１（例えば、圧縮器揚力の３分の１）を、吸入口を介して受容される作動流体に提供し得る。

【0015】

更に、蒸気作動流体は、インペラとディフューザ通路との間の圧縮器（例えば、ここで、圧縮器揚力の３分の２が吸入口を介して受容された蒸気作動流体に提供されている）の中に誘導され得る。しかしながら、ここで、インペラとディフューザ通路との間の作動流体の圧力よりも低い圧力（例えば、圧縮器揚力の３分の２が吸入口を介して受容された蒸気作動流体に提供されている圧力を下回る圧力）で、蒸気作動流体をエコノマイザから圧縮器の中に導入することが望ましい場合があることが認識される。例えば、インペラとディフューザ通路との間の位置の上流のエコノマイザから蒸気作動流体を導入することが望ましい場合がある。したがって、本実施形態は、部分的なシュラウドを有するインペラを有する圧縮器を対象とする。以下で詳細に考察されるように、圧縮器は、インペラ先端の上流の位置（例えば、インペラとディフューザ通路との間の位置の上流）で、蒸気作動流体をエコノマイザから圧縮器流路（例えば、吸入口を介して受容された蒸気作動流体が誘導される一次流路）の中に誘導するように構成された作動流体流路（例えば、二次流路）を含む。具体的には、作動流体流路は、蒸気作動流体をインペラの被覆されていない部分に、及びインペラのブレード間に誘導する。このようにして、エコノマイザからの蒸気作動流体は、所望の圧力でインペラの中に導入され、蒸気作動流体は、更なる圧縮のために圧縮器を通って誘導された主作動流体流と混合され、次いで圧縮器から吐出され得る。エコノマイザからインペラ先端の上流の位置で圧縮器の中に蒸気作動流体を導入することにより、（例えば、エコノマイザから）作動流体流路を通って流れる蒸気作動流体と、（例えば、吸入口及び蒸発器から）圧縮器流路を通って流れる蒸気作動流体との間の混合を改善し、作動流体を圧縮するための圧縮器の動作を改善することができる。

【0016】

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内の暖房、換気、空調、及び冷房（ＨＶＡＣ＆Ｒ）システム１０の環境の一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（例えば、チラー）を含み得る。ＨＶＡＣ＆Ｒシステム１０はまた、建物１２を暖房するために暖かい液体を供給するためのボイラ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また、空気戻りダクト１８、空気供給ダクト２０、及び／又は空気ハンドラ２２を含み得る。いくつかの実施形態では、空気ハンドラ２２は、導管２４によってボイラ１６及び蒸気圧縮システム１４に接続されている熱交換器を含み得る。空気ハンドラ２２内の熱交換器は、ＨＶＡＣ＆Ｒシステム１０の動作モードに応じて、ボイラ１６からの加熱された液体、又は蒸気圧縮システム１４からの冷却された液体のいずれかを受容し得る。ＨＶＡＣ＆Ｒシステム１０は、建物１２の各フロアに別個の空気ハンドラを伴って示されているが、他の実施形態では、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２２及び／又は他の構成要素を含み得る。

【0017】

図２及び３は、ＨＶＡＣ＆Ｒシステム１０内で使用され得る蒸気圧縮システム１４の実施形態を示す。蒸気圧縮システム１４は、圧縮器３２から始まる回路を通して冷媒を循環させ得る。この回路はまた、凝縮器３４と、膨張弁又は膨張装置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／又はインターフェースボード４８を有する制御パネル４０を更に含み得る。

【0018】

蒸気圧縮システム１４内で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のような「天然」冷媒、又は炭化水素系冷媒、水蒸気、若しくは任意の他の好適な冷媒である。いくつかの実施形態では、蒸気圧縮システム１４は、Ｒ－１３４ａなどの中圧冷媒と比較して、低圧冷媒とも称される、１大気圧で摂氏約１９度（華氏６６度）の標準沸点を有する冷媒を効率的に利用するように構成され得る。本明細書で使用される場合、「標準沸点」は、１大気圧で測定される沸点温度を指し得る。

【0019】

いくつかの実施形態では、蒸気圧縮システム１４は、可変速駆動（ＶＳＤ）５２、モータ５０、圧縮器３２、凝縮器３４、膨張弁又は膨張装置３６、及び／又は蒸発器３８のうちの１つ以上を使用し得る。モータ５０は、圧縮器３２を駆動し得、可変速駆動（ＶＳＤ）５２によって電力を供給され得る。ＶＳＤ５２は、交流（ＡＣ）電源からの特定の固定回線電圧及び固定回線周波数を有するＡＣ電力を受電し、可変電圧及び周波数を有する電力をモータ５０に提供する。他の実施形態では、モータ５０は、ＡＣ電源又は直流（ＤＣ）電源から直接電力供給され得る。モータ５０は、ＶＳＤによって、又はＡＣ若しくはＤＣ電源から直接電力供給され得る任意のタイプのモータ、例えば、スイッチト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を含み得る。

【0020】

圧縮器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に送達する。いくつかの実施形態では、圧縮器３２は、遠心式圧縮器であり得る。圧縮器３２によって凝縮器３４に送達される冷媒蒸気は、凝縮器３４内の冷却流体（例えば、水又は空気）に熱を伝達し得る。冷媒蒸気は、冷却流体との熱伝達の結果として、凝縮器３４内の冷媒液に凝縮し得る。凝縮器３４からの液体冷媒は、膨張装置３６を通って蒸発器３８に流れ得る。図３の例示される実施形態では、凝縮器３４は、水冷式であり、冷却流体を凝縮器３４に供給する冷却塔５６に接続された管束５４を含む。

【0021】

蒸発器３８に送達された液体冷媒は、別の冷却流体からの熱を吸収し得、この冷却流体は、凝縮器３４で使用されるのと同じ冷却流体であってもなくてもよい。蒸発器３８内の液体冷媒は、液体冷媒から冷媒蒸気への相変化を受け得る。図３の例示される実施形態に示されるように、蒸発器３８は、冷却負荷６２に接続された供給ライン６０Ｓ及び戻りライン６０Ｒを有する管束５８を含み得る。蒸発器３８の冷却流体（例えば、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、又は任意の他の好適な流体）は、戻りライン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、冷媒との熱伝達を介して、管束５８内の冷却流体の温度を低減させ得る。蒸発器３８内の管束５８は、複数の管及び／又は複数の管束を含み得る。いずれにしても、冷媒蒸気は、蒸発器３８を出て、吸込みラインによって圧縮器３２に戻り、サイクルを完了する。

【0022】

図４は、凝縮器３４と、膨張装置３６と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の概略である。中間回路６４は、凝縮器３４に直接流体接続された入口ライン６８を有し得る。他の実施形態では、入口ライン６８は、凝縮器３４に間接的に流体結合され得る。図４の例示される実施形態に示されるように、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の膨張装置６６を含む。いくつかの実施形態では、中間容器７０は、フラッシュタンク（例えば、フラッシュインタークーラ、エコノマイザなど）であり得る。他の実施形態では、中間容器７０は、熱交換器又は「表面エコノマイザ」として構成され得る。図４の例示される実施形態では、中間容器７０は、フラッシュタンクとして使用されており、第１の膨張装置６６は、凝縮器３４から受容した液体冷媒の圧力を低下させる（例えば、膨張させる）ように構成される。膨張プロセス中、液体の一部分が気化し得、したがって、中間容器７０を使用して、第１の膨張装置６６から受容された液体から蒸気を分離し得る。

【0023】

追加的に、中間容器７０は、液体冷媒が中間容器７０に入るときに経る圧力低下のために（例えば、中間容器７０に入るときに経る体積の急激な増加のために）、液体冷媒の更なる膨張をもたらし得る。中間容器７０内の蒸気は、圧縮器３２の吸込みライン７４を通して、圧縮器３２によって引き出され得る。他の実施形態では、中間容器７０内の蒸気は、（例えば、吸込みステージではなく）圧縮器３２の中間ステージに引き込まれ得る。中間容器７０に集まる液体冷媒は、膨張装置６６及び／又は中間容器７０内での膨張のために、凝縮器３４を出る液体冷媒よりも低いエンタルピーであり得る。次いで、中間容器７０からの液体が、ライン７２内を、第２の膨張装置３６を通して蒸発器３８に流れ得る。

【0024】

本明細書に記載の特徴のうちのいずれかは、蒸気圧縮システム１４又は任意の他の好適なＨＶＡＣ＆Ｒシステムとともに組み込まれ得ることを理解されたい。例えば、本技術は、中間容器７０などのエコノマイザ、及び圧縮器３２などの圧縮器を有する任意のＨＶＡＣ＆Ｒシステムとともに組み込まれ得る。以下の考察は、単段圧縮器として構成された圧縮器３２の実施形態とともに組み込まれた本技術について記載している。しかしながら、本明細書に記載のシステム及び方法は、圧縮器３２及びＨＶＡＣ＆Ｒシステム１０の他の実施形態とともに組み込まれ得ることを理解されたい。

【0025】

本開示の実施形態は、部分的なシュラウドを備えたインペラを有する圧縮器（例えば、圧縮器３２）を対象とする。圧縮器は、蒸発器から受容された作動流体などの作動流体が流れ得る第１の流路を含み得る。例えば、作動流体は、圧縮器の吸入口を通って、インペラを通って、かつ第１の流路を介してディフューザ通路の中に流れ得る。圧縮器はまた、エコノマイザから受容された作動流体が流れ得る第２の流路を含み得る。例として、作動流体は、エコノマイザから、インペラの被覆されていない部分を通って、かつ第２の流路を介して第１の流路の区域の中に流れ得る。したがって、エコノマイザから圧縮器の中に流れる作動流体は、第１の流路を通って誘導された作動流体と混合及び組み合わされ得る。例えば、作動流体は、第１の流路を通って流れる作動流体に圧縮器揚力の３分の２未満が提供されている位置などのインペラの先端の上流の位置で、エコノマイザから第１の流路の中に流れ得る。作動流体をインペラの先端の上流の位置に誘導することにより、エコノマイザを介して受容された作動流体と、（例えば、蒸発器から）吸入口を介して受容された作動流体との間の混合を改善して、圧縮器の動作を改善することができる。

【0026】

上記を考慮すると、図５は、圧縮器３２の一実施形態の部分断面側面図であり、エコノマイザ１０２（例えば、中間容器７０）から圧縮器３２の主又は一次作動流体流路１０４の中に蒸気作動流体（例えば、蒸気冷媒）を誘導するように構成された圧縮器３２の作動流体流路１００を示す。例えば、圧縮器３２は、単段圧縮器であり得る。圧縮器３２は、インペラ１０８が配設されるハウジング１０６（例えば、圧縮器ハウジング）を含む。作動流体の主流れ１１０（例えば、一次流れ、第１の流れ）は、吸入口１１２でハウジング１０６に入り、インペラ１０８に向かって誘導される。インペラ１０８は、モータ（例えば、モータ５０）によって回転駆動され、機械的エネルギーを作動流体の主流れ１１０に付与する。作動流体の主流れ１１０は、インペラ１０８を出て、圧縮器３２のディフューザ通路１１４（例えば、圧力回収部分）を通って、圧縮器３２のらせん部１１６に向かって誘導される。らせん部１１６から、作動流体は、冷却流体などの流体との熱交換のために、凝縮器（例えば、凝縮器３４）に向かって誘導され得る。

【0027】

上述のように、圧縮器３２は、エコノマイザ１０２から蒸気作動流体１１８（例えば、二次流れ、第２の流れ）を受容するように構成される。この目的のために、圧縮器３２は、エコノマイザ１０２に流体結合されたエコノマイザ入口ポート１２０を含む。エコノマイザ入口ポート１２０は、その中に形成された作動流体流路１００に沿って、蒸気作動流体１１８をハウジング１０６の中に誘導する。作動流体流路１００は、蒸気作動流体１１８をインペラ１０８の中に誘導して、作動流体の主流れ１１０と組み合わせる。例えば、図示された実施形態では、圧縮器３２は、ノズルベースプレート１２４（例えば、第２のプレート）に結合されたアイシール支持プレート１２２（例えば、第１のプレート）を含んで、インペラ１０８の周りでそれらのプレートの間に延在する注入通路１２６（例えば、環状通路）を協働して画定する。例えば、締結具１２５（例えば、ボルト）は、アイシール支持プレート１２２とノズルベースプレート１２４とを互いに結合することができ、開口部又は空間（例えば、環状空間）は、蒸気作動流体１１８がエコノマイザ入口ポート１２０から注入通路１２６の中に流れることを可能にするために隣接する締結具１２５の間に形成され得る。更に、締結具１２５がアイシール支持プレート１２２とノズルベースプレート１２４とを互いに結合するように延在し得るアイシール支持プレート１２２のマウント又はボス１２７は、締結具１２５の間に形成された開口部又は空間を画定し得る。マウント１２７は、蒸気作動流体１１８の流れ抵抗を低減する形状などの、注入通路１２６の中への蒸気作動流体１１８の流れを促進するための幾何学的形状（例えば、空気力学的形状、外形、又は構成）を有し得る。追加的又は代替的な実施形態では、注入通路１２６は、圧縮器３２の他の構成要素によって、又は他の構成要素内に形成され得る。

【0028】

特定の実施形態では、鋳造ベーン又はスペーサ１２９をアイシール支持プレート１２２とノズルベースプレート１２４との間に位置決めして、蒸気作動流体１１８を注入通路１２６の中に誘導することができる。例えば、鋳造ベーン１２９は、注入通路１２６の取り込み口などで、締結具１２５のうちの１つに隣接して位置決めされ得る。鋳造ベーン１２９は、アイシール支持プレート１２２とノズルベースプレート１２４とを互いにずらして、蒸気作動流体１１８が所望の流量で注入通路１２６に入ることを可能にする十分なサイズの空間を形成し得る。鋳造ベーン１２９はまた、注入通路１２６に入る蒸気作動流体１１８の流れ方向を調節することができる。例えば、鋳造ベーン１２９は、蒸気作動流体１１８を注入通路１２６の中に移行して、アイシール支持プレート１２２及び／又はノズルベースプレート１２４に対する衝突によって引き起こされる障害が低減した状態で流すことができる。したがって、蒸気作動流体１１８は、注入通路１２６を通る所望の速度で流れ得る。

【0029】

上述のように、圧縮器３２のインペラ１０８及びディフューザ通路１１４は、各々、圧縮器３２によって圧縮された作動流体の加圧又は「揚力」の一部分を提供するように構成され得る。例えば、インペラ１０８は、圧縮器３２によって提供された全加圧又は「揚力」の約３分の２を作動流体の主流れ１１０に提供することができ、ディフューザ通路１１４は、圧縮器３２によって提供された加圧又は「揚力」の約３分の１を作動流体の主流れ１１０に提供することができる。図示された実施形態では、インペラ１０８は、作動流体がインペラ１０８からディフューザ通路１１４の中に吐出されるインペラ先端１２８（例えば、吐出先端、第１の径方向先端）を有する。したがって、インペラ先端１２８では、作動流体は、インペラ１０８によって提供された揚力又は加圧の量（例えば、圧縮器３２によって提供された全揚力の約３分の２）に関連付けられた圧力を有し得る。しかしながら、インペラ先端１２８における作動流体の圧力は、エコノマイザ１０２から作動流体の主流れ１１０の中への蒸気作動流体１１８の導入に望ましい圧力よりも大きくてもよい。したがって、作動流体流路１００の注入通路１２６は、蒸気作動流体１１８を（例えば、インペラ１０８を通る作動流体の主流れ１１０の流れ方向に対して）インペラ先端１２８の上流のインペラ１０８の中に誘導するように構成される。

【0030】

この目的のために、インペラ１０８は、インペラ先端１２８の（作動流体の主流れ１１０の流れ方向に対して）上流を終端するシュラウド１３０を含む。したがって、エコノマイザ１０２からの蒸気作動流体１１８は、作動流体の主流れ１１０の流れに対して、インペラ先端１２８の上流であるシュラウド１３０のシュラウド先端１５０（例えば、第２の径方向先端）で、注入通路１２６を介して、インペラ１０８（例えば、インペラ１０８のブレードの間）の中に誘導され得る。したがって、注入通路１２６は、シュラウド１３０の外部のインペラ１０８の中に延在し得る。エコノマイザ１０２からインペラ１０８の中に導入された蒸気作動流体１１８は、吸入口１１２を介してインペラ１０８の中に誘導された作動流体の主流れ１１０と組み合わされ、インペラ１０８によって加圧され、インペラ先端１２８でディフューザ通路１１４の中に吐出される。このようにして、蒸気作動流体１１８は、インペラ先端１２８における作動流体の圧力よりも低い圧力で、主作動流体流路１０４の中に導入され得る。この理由から、エコノマイザ１０２の動作圧力は、蒸気作動流体１１８が主作動流体流路１０４の中に適切に誘導され、作動流体の主流れ１１０と混合されることを可能にしながら、（例えば、作動流体がエコノマイザからインペラ先端１２８で圧縮器３２に導入されるエコノマイザの動作圧力に対して）低減され得る。したがって、ＨＶＡＣ＆Ｒシステム１０は、より効率的に動作することができる。

【0031】

図６は、注入通路１２６とインペラ１０８との整列を示す、圧縮器３２の一実施形態の部分断面側面図である。より具体的には、図示された実施形態は、シュラウド１３０のシュラウド先端１５０と概ね整列した注入通路１２６を示す。上で考察されるように、シュラウド先端１５０（例えば、シュラウド１３０の径方向外縁）は、インペラ先端１２８の上流に配設され、これは、インペラ１０８のハブ先端及び／又はブレード先端によって画定され得る。したがって、インペラ１０８のハブ及び／又はブレードは、（例えば、インペラ１０８の回転軸に対して）径方向外向きに及び／又は（例えば、インペラ１０８を通って誘導された作動流体の主流れ１１０の流れ方向に対してシュラウド先端１５０の下流に延在し得る。このようにして、蒸気作動流体１１８は、（例えば、インペラ１０８のブレードの間で）インペラ１０８に注入されて、作動流体の主流れ１１０と組み合わされ得る。図示された実施形態では、アイシール支持プレート１２２及びノズルベースプレート１２４は、注入通路１２６（例えば、注入通路１２６の出口ポート１５２を通って延在する注入通路１２６の軸）がシュラウド先端１５０の表面に沿って（例えば、概ね平行に）延在するように形成される。このようにして、蒸気作動流体１１８は、低減した流体抵抗、圧力損失、速度損失などでインペラ１０８に容易に導入され得る。例えば、シュラウド先端１５０は、出口ポート１５２において注入通路１２６の軸と概ね整列しているか、又はそれに対応する角度で形成され得る。更に、出口ポート１５２における注入通路１２６のシュラウド先端１５０との整列は、蒸気作動流体１１８がインペラ１０８及び主作動流体流路１０４に導入されるときの蒸気作動流体１１８とシュラウド１３０の外側シュラウド表面１５４との間の接触を緩和し得る。しかしながら、圧縮器３２（例えば、インペラ１０８）の他の実施形態は、インペラ先端１２８及びディフューザ通路１１４の上流の蒸気作動流体１１８の導入を可能にするために、他の幾何学形状又は構成を有し得る。

【0032】

図示されたアイシール支持プレート１２２はまた、外側シュラウド表面１５４に向かって及び／又はそれに沿って蒸気作動流体１１８の流れを遮断し、出口ポート１５２に向かって、かつ主作動流体流路１０４の中（例えば、インペラ１０８の中）に蒸気作動流体１１８を案内し得る。例えば、アイシール支持プレート１２２は、アイシール支持プレート１２２と外側シュラウド表面１５４との間にチャンバ１５８を形成することができ、アイシール支持プレート１２２は、注入通路１２６からチャンバ１５８の中への蒸気作動流体１１８の流れを遮断し得るセグメント１５６（例えば、延在部、フランジ、突起）を含み得る。したがって、アイシール支持プレート１２２は、蒸気作動流体１１８を、注入通路１２６から（例えば、チャンバ１５８の中及び／又はチャンバ１５８内の代わりに）主作動流体流路１０４の中に直接流れるように誘導し得る。

【0033】

注入通路１２６及びシュラウド先端１５０の下流、作動流体と蒸気作動流体１１８との組み合わされた主流れ１１０は、ノズルベースプレート１２４（例えば、静止シュラウド）と、ディフューザ通路１１４に対してノズルベースプレート１２４に対向する圧縮器３２のディフューザプレート１５９との間のディフューザ通路１１４に沿って流れ得る。したがって、図示された実施形態に示されるように、ノズルベースプレート１２４は、蒸気作動流体１１８が注入通路１２６を介してインペラ１０８の中に導入された後に作動流体及び蒸気作動流体１１８の組み合わされた主流れ１１０をディフューザ通路１１４に沿って案内するために、（例えば、作動流体の主流れ１１０の流れ方向に沿って）インペラ１０８のブレードの一部分と重なり得る。更に、ノズルベースプレート１２４は、シュラウド１３０の外形と整列し得る。例えば、ノズルベースプレート１２４の表面１６０は、シュラウド先端１５０に沿って（例えば、概ね平行に）延在し、注入通路１２６を通って、かつインペラ１０８の中（例えば、作動流体の主流れ１１０の中）への蒸気作動流体１１８の流れを中断することを回避し得る。したがって、ノズルベースプレート１２４は、蒸気作動流体１１８の流れに関連付けられた低減した流体抵抗、圧力損失、速度損失などによって蒸気作動流体１１８をインペラ１０８の中に案内することができる。ノズルベースプレート１２４のそのような形状はまた、ディフューザ通路１１４を通る作動流体の主流れ１１０の流れの中断を回避し得る。したがって、ノズルベースプレート１２４は、蒸気作動流体１１８及び／又は作動流体の主流れ１１０の流れを実質的に阻害することなく、蒸気作動流体１１８と作動流体の主流れ１１０との混合を可能にし得る。

【0034】

いくつかの実施形態では、圧縮器３２は、インペラ１０８に流入する蒸気作動流体１１８の制御を促進するために、１つ以上の追加の要素（例えば、弁、流れ制御装置、ディフューザリングなど）を更に含み得る。追加的又は代替的に、（例えば、インペラ１０８内の圧力レベルに対して）エコノマイザ１０２内の圧力レベルを制御して、インペラ１０８の中への蒸気作動流体１１８の流れ（例えば、流量）を調節することができる。例えば、インペラ１０８内の圧力レベルに対してエコノマイザ１０２内の圧力レベルを増加させることにより、作動流体流路１００を通る蒸気作動流体１１８の流量を増加させることができる。例えば、圧縮器３２の加圧、凝縮器３４を介した作動流体の冷却、第１の膨張装置６６の開口部などを制御及び／又は調整して、エコノマイザ１０２内の圧力レベルを制御し、インペラ１０８の中への蒸気作動流体１１８の流量を制御することができる。

【0035】

図７は、注入通路１２６を通る蒸気作動流体１１８の流れに対して、シュラウド先端１５０の上流及びそれに隣接する注入通路１２６内に配設されたベーン１７０（例えば、静止ベーン、回転前ベーン、誘導ベーン、案内ベーン）を有する圧縮器３２の一実施形態の部分断面側面図である。図示された実施形態は、注入通路１２６内に位置決めされた１つのベーン１７０を示すが、圧縮器３２は、注入通路１２６内に位置決めされた（例えば、インペラ１０８の周りに円周方向に配列された）多数のベーン１７０を含み得ることを理解されたい。ベーン１７０は、蒸気作動流体１１８を案内して主作動流体流路１０４に流入させ、蒸気作動流体１１８の、作動流体の主流れ１１０との改善された混合を更に可能にし得る。例えば、ベーン１７０は、インペラ１０８内の及びインペラ１０８によって吐出される（例えば、インペラ１０８のブレードによって駆動される）作動流体の主流れ１１０の流れ方向に近づくか、又はその流れ方向とより整列する流れ方向でインペラ１０８に入るように蒸気作動流体１１８を誘導することができる。特に、作動流体の主流れ１１０は、蒸気作動流体１１８と比較して、（例えば、インペラ１０８の回転軸に対して）径方向１６２に増加した速度を有し得る。したがって、ベーン１７０は、蒸気作動流体１１８をインペラ１０８の中に誘導して、径方向１６２とより整列した流れ方向に流れ得る。したがって、ベーン１７０は、異なる方向に流れる流体の混合によって引き起こされ得る、乱流、圧力損失、速度損失などの、組み合わされた蒸気作動流体１１８及び作動流体の主流れ１１０の望ましくない特性を低減し得る。したがって、ベーン１７０は、蒸気作動流体１１８と作動流体の主流れ１１０とのより効率的な（例えば、より均一な）流れ及び混合を可能にし得る。

【0036】

ベーン１７０は、ノズルベースプレート１２４に結合（例えば、固定して結合）することができ、ノズルベースプレート１２４からシュラウド１３０に向かって延在し得る。ベーン１７０は、ノズルベースプレート１２４に対して静止したままであり得、圧縮器３２の動作中に、インペラ１０８（例えば、シュラウド１３０、インペラ１０８のブレード）は、ノズルベースプレート１２４に対して、したがって、ベーン１７０に対して回転し得る。ベーン１７０は、圧縮器３２の動作中のインペラ１０８の動きへの干渉を回避するために、シュラウド１３０と接触する前に終端し得る。つまり、ベーン１７０は、ベーン１７０とシュラウド１３０との間に空間を形成して、ベーン１７０とシュラウド１３０との間の接触を緩和するために、シュラウド１３０からずれていてもよい。いくつかの実施形態では、ベーン１７０は、ノズルベースプレート１２４と一体的に形成され得る。追加的又は代替的な実施形態では、ベーン１７０は、ノズルベースプレート１２４とは別個の構成要素として形成することができ、したがって、締結具、溶接、接着剤などを用いて、ノズルベースプレート１２４に固定され得る。

【0037】

図８は、インペラ１０８を通る作動流体の主流れ１１０の流れ方向に対するインペラ先端１２８の上流のシュラウド先端１５０を示す、インペラ１０８の一実施形態の部分斜視図である。図示される実施形態では、ノズルベースプレート１２４の一部分は、蒸気作動流体１１８の流れをインペラ１０８の中に案内するように構成されたベーン１７０の形状をより良好に図示するために見えていない。示されるように、インペラ１０８は、インペラ１０８を通って延在する複数の流路１８４を画定するために、シュラウド１３０、インペラ先端１２８を画定するハブ部分１８０（例えば、ハブ）、及びハブ部分１８０とシュラウド１３０との間に延在する複数のブレード１８２を含む。ブレード１８２は、シュラウド１３０の外形内に収容され得る。つまり、ブレード１８２は、ハブ部分１８０からシュラウド１３０を越えて延在していなくてもよく、したがって、インペラ１０８の回転軸１８３に対してシュラウド１３０内に軸方向に収容され得る）。したがって、ブレード１８２は、流路１８４の中に誘導された蒸気作動流体１１８の流れを妨害しなくてもよい。追加的に、ブレード１８２の各々は、シュラウド先端１５０から延在して（例えば、径方向外向きに延在して）、機械的な力又はエネルギーを作動流体の主流れ１１０及び蒸気作動流体１１８に付与するためのブレード１８２の増加した表面積を提供し得る。結果として、ブレード１８２の各々は、流路１８４を介してインペラ１０８を通る作動流体の主流れ１１０の方向に対して、インペラ先端１２８に近接し、かつディフューザ通路１１４の上流に配設される、ブレード先端１８５を含み得る。このようにして、シュラウド先端１５０は、インペラ１０８を通る作動流体の主流れ１１０の方向に対して、ブレード１８２の各々のブレード先端１８５の上流に配設され得る。

【0038】

インペラ１０８を通って誘導された作動流体の主流れ１１０は、インペラ１０８が回転駆動されるときに、ハブ部分１８０、シュラウド１３０、及び複数のブレード１８２によって画定された複数の流路１８４を通って流れる。例えば、インペラ１０８は、回転方向１８６で（例えば、回転軸１８３の周りで）回転することができ、作動流体の主流れ１１０を、ハブ部分１８０の半径まで（例えば、ハブ部分１８０の円周に対して斜めに）横方向に延在する第１の流れ方向１８８に複数の流路１８４を通して流すことができる。つまり、作動流体の主流れ１１０は、複数の流路１８４を通って（例えば、ハブ部分１８０の円周に対して）少なくとも部分的に接線方向に流れ得る。例えば、回転方向１８６でのインペラ１０８の回転中に、作動流体の主流れ１１０がブレード１８２に対して衝突することにより、第１の流れ方向１８８に沿って作動流体の主流れ１１０の流れを駆動することができる。

【0039】

上で考察されるように、インペラ１０８は、エコノマイザ１０２から受容された蒸気作動流体１１８の、吸入口１１２を介して圧縮器３２によって受容された作動流体の主流れ１１０との混合を可能にするように構成される。具体的には、シュラウド１３０は、インペラ１０８を通る作動流体の主流れ１１０の方向に対してインペラ先端１２８の上流にあるシュラウド先端１５０を含む。したがって、流路１８４の部分１９２は、少なくとも部分的に露出され（例えば、シュラウド１３０によって被覆されていないか、抑制されていないか、又は遮蔽されていないなど）、これにより、蒸気作動流体１１８が流路１８４に入り、ディフューザ通路１１４に隣接するインペラ先端１２８の上流の作動流体の主流れ１１０と混合することが可能になる。しかしながら、流路１８４の部分１９２の一部は、シュラウド先端１５０及び注入通路１２６の下流ではなく、インペラ先端１２８の上流（例えば、インペラ１０８を通る作動流体の主流れ１１０の方向に対して）で被覆され得ることに留意されたい。例えば、上で考察され、図５～７に示されるように、ノズルベースプレート１２４は、部分１９２及びブレード１８２の一部を被覆して、組み合わされた蒸気作動流体１１８及び作動流体の主流れ１１０をディフューザ通路１１４を通して案内することができる。

【0040】

蒸気作動流体１１８は、上で考察されるように、注入通路１２６の出口ポート１５２と整列し得るシュラウド先端１５０に隣接する流路１８４に入ることができる。このようにして、エコノマイザ１０２からの蒸気作動流体１１８は、（例えば、インペラ先端１２８の圧力と比較して）より低い圧力で圧縮器３２に入ることができ、これにより、エコノマイザ１０２のより低い圧力での動作が、ＨＶＡＣ＆Ｒシステム１０の改善された動作及び効率を達成することを可能にする。例えば、蒸気作動流体１１８が流路１８４に入る圧力は、圧縮器３２の全揚力（例えば、吸入口１１２からディフューザ通路１１４の排出口又は出口までの圧力上昇）の約５０パーセントであり得る。開示される実施形態及び技術はまた、単段圧縮器（例えば、圧縮器３２）を有するＨＶＡＣ＆Ｒシステム１０におけるエコノマイザ１０２の利用を可能にする。

【0041】

加えて、ベーン１７０は、蒸気作動流体１１８をインペラ先端１２８の下流及びブレード先端１８５の上流の流路１８４の中に誘導し得る。例えば、ベーン１７０は、注入通路１２６を通る蒸気作動流体１１８の流れに対して、流路１８４の部分１９２及び／又はシュラウド先端１５０の上流の蒸気作動流体１１８の流れ方向を調整して、作動流体の主流れ１１０とより容易かつ効率的に組み合わせることができる。例えば、各ベーン１７０の表面１９６は、蒸気作動流体１１８を第２の流れ方向１９４に流れるように案内して、蒸気作動流体１１８の流れ方向を作動流体の主流れ１１０の第１の流れ方向１８８とのより近い整列に向かって再誘導するか、又は第１の流れ方向１８８に近づけることができる。つまり、蒸気作動流体１１８の第２の流れ方向１９４は、ハブ部分１８０の半径に対して横方向であり得、作動流体の主流れ１１０の対応する第１の流れ方向１８８とより密接に整列し得る。したがって、作動流体の主流れ１１０及び蒸気作動流体１１８の流れは、より異なる方向に進行する作動流体の主流れ１１０及び蒸気作動流体１１８の流れに対して、より効率的に（例えば、減少した乱流、圧力損失、及び／又は速度損失で）流れ、混合され得る。実際、図示される実施形態では、作動流体の主流れ１１０と蒸気作動流体１１８とが組み合わされて混合される位置は、増加した均一性及び速度分布を有し得る。図示されたベーン１７０は、蒸気作動流体１１８を流路１８４の中に案内するための湾曲した形状を有する表面１９６を有するが、追加的又は代替的なベーン１７０は、第２の流れ方向１９４、又は第１の流れ方向１８８とより整列する他の好適な方向に流れるように蒸気作動流体１１８を調節し得る、線形形状などの任意の好適な形状を有する表面１９６を有し得る。更に、圧縮器３２は、ブレード１８２よりも多くのベーン１７０、ブレード１８２よりも少ないブレード１７０、又はブレード１８２と同じ数のベーン１７０などの、任意の好適な数のベーン１７０を含み得る。

【0042】

いくつかの実施形態では、（例えば、インペラ先端１２８に対する）シュラウド先端１５０の位置は、（例えば、エコノマイザ１０２の所望の動作圧力に基づいて）インペラ１０８の流路１８４に入る蒸気作動流体１１８の所望の圧力に基づいて選択され得る。更に、シュラウド先端１５０の構成又は形状は、蒸気作動流体１１８の他の所望の流れ特性に基づいて選択され得る。例えば、シュラウド先端１５０は、弓形、湾曲、尖形、主流れ１１０の方向に対して角度が付いたもの（例えば、４０、４５ ５０、５５、又は６０度）、Ｕ字形、又は任意の他の好適な形状であり得る表面１９８（例えば、径方向外側表面）を有し得る。実際、インペラ１０８は、蒸気作動流体１１８及び／又は作動流体の主流れ１１０の流れを容易にする任意の好適な形状又は構成を有し得る。

【0043】

本開示は、ＨＶＡＣ＆Ｒシステムの動作に有用な１つ以上の技術的効果を提供し得る。例えば、ＨＶＡＣ＆Ｒシステムは、圧縮器を含み得 吸入口から作動流体を受容し、圧縮器流路を介して作動流体を加圧するように構成されたインペラを含み得る。インペラはまた、作動流体をエコノマイザから受容し、作動流体をエコノマイザから圧縮器流路に誘導するように構成され得る。例えば、インペラは、インペラの一部分が被覆されていないように、インペラの先端の上流にある先端を有するシュラウドを含み得る。エコノマイザからの作動流体は、インペラの被覆されていない部分から圧縮器流路の中に誘導され、作動流体の残部と混合され得る。被覆されていない部分を介して、作動流体をエコノマイザから圧縮器流路の中に誘導することにより、インペラの先端の下流の作動流体の圧力よりも低い圧力などの所望の圧力で、作動流体を圧縮器流路に導入することができ、吸入口から圧縮器流路を通って流れる作動流体と、エコノマイザから圧縮器流路を通って流れる作動流体との間の混合を改善することができる。したがって、圧縮器の動作を改善することができる。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、限定するものではない。本明細書に記載の実施形態は、他の技術的効果を有し得、他の技術的問題を解決し得ることに留意されたい。

【0044】

本実施形態の特定の特徴のみが本明細書に図示及び記載されているが、当業者には多くの修正及び変更が想到されるであろう。したがって、添付の特許請求の範囲は、本開示の真の趣旨に収まる全てのそのような修正及び変更を網羅することが意図されていることを理解すべきである。更に、開示された実施形態の特定の要素は、互いに組み合わされ得るか、又は交換され得ることを理解されたい。

【0045】

本明細書に提示及び特許請求される技術は、本技術分野を明らかに改善する実用的な性質の材料物体及び具体的な例に参照及び適用され、したがって、抽象的、無形的、又は純粋に理論的ではない。更に、本明細書の最後に添付されたいずれかの特許請求の範囲が、「［機能］を［実行］するための手段」又は「［機能］を［実行］するためのステップ」として指定された１つ以上の要素を含む場合、そのような要素は、米国特許法第１１２条（ｆ）に基づいて解釈されるべきであることが意図される。しかしながら、他の様態で指定された要素を含むいずれかの特許請求の範囲については、そのような要素は、米国特許法第１１２条（ｆ）に基づいて解釈されるべきではないことが意図される。
〔態様１〕
暖房、換気、空調、及び冷房（ＨＶＡＣ＆Ｒ）システムのための圧縮器であって、
インペラであって、
インペラ先端を画定するハブと、
前記ハブに結合された複数のブレードであって、通る作動流体の一次流れを誘導するように構成された複数の流路を画定する、複数のブレードと、
前記複数のブレードに結合されたシュラウドであって、前記複数の流路を通る前記作動流体の一次流れの流れ方向に対して前記インペラ先端の上流に配設されたシュラウド先端を備える、シュラウドと、を備える、インペラ、を備える、圧縮器。
〔態様２〕
間の通路を協働して画定する第１のプレート及び第２のプレートを備え、前記通路が、前記シュラウドの外部にあり、蒸気作動流体を前記複数の流路に誘導するように構成される、態様１に記載の圧縮器。
〔態様３〕
前記通路が、前記ＨＶＡＣ＆Ｒシステムのエコノマイザから前記蒸気作動流体を受容するように構成される、態様２に記載の圧縮器。
〔態様４〕
前記通路が、前記複数の流路を通る前記作動流体の前記一次流れの前記流れ方向に対して前記蒸気作動流体を前記インペラ先端の上流の前記複数の流路に誘導するように構成された出口ポートを備える、態様２に記載の圧縮器。
〔態様５〕
前記第１のプレートが、前記第１のプレートと前記シュラウドとの間に形成されたチャンバの中への前記蒸気作動流体の流れを遮断するように構成された延在部を備える、態様２に記載の圧縮器。
〔態様６〕
前記通路が、環状通路を備える、態様２に記載の圧縮器。
〔態様７〕
前記通路に配設され、かつ前記蒸気作動流体を案内して前記複数の流路に流入させるように構成された、静止ベーンを備える、態様２に記載の圧縮器。
〔態様８〕
暖房、換気、空調、及び冷房（ＨＶＡＣ＆Ｒ）システムのための圧縮器であって、
インペラであって、
第１の径方向先端を備えるハブと、
前記ハブから延在し、かつ通る作動流体の一次流れを誘導するように構成された複数の流路を画定する、複数のブレードと、
前記複数のブレードに結合され、かつ前記複数の流路を通る前記作動流体の一次流れの第１の流れ方向に対して前記ハブの前記第１の径方向先端の上流に配設された第２の径方向先端を備える、シュラウドと、を備える、インペラと、
圧縮器ハウジングであって、前記インペラが、前記圧縮器ハウジング内に配設され、前記圧縮器ハウジングが、通って延在し、かつエコノマイザから蒸気作動流体を受容し、前記蒸気作動流体を前記複数の流路に誘導するように構成された、作動流体流路を備える、圧縮器ハウジングと、
前記作動流体流路内に配設された複数のベーンであって、前記複数のベーンが、前記作動流体流路を通る前記蒸気作動流体の第２の流れ方向を調節するように構成される、複数のベーンと、を備える、圧縮器。
〔態様９〕
前記複数のベーンが、前記作動流体の一次流れの前記第１の流れ方向に近づくように、前記蒸気作動流体の前記第２の流れ方向を調節するように構成される、態様８に記載の圧縮器。
〔態様１０〕
前記複数のブレードが、前記インペラの回転軸に対して前記シュラウド内に軸方向に収容される、態様８に記載の圧縮器。
〔態様１１〕
前記複数のベーンの各ベーンが、前記シュラウドの前記第２の径方向先端に隣接して配設される、態様８に記載の圧縮器。
〔態様１２〕
前記複数のベーンが、複数の静止ベーンを備え、前記インペラが、前記圧縮器の動作中に、前記複数のベーンに対して回転するように構成される、態様１１に記載の圧縮器。
〔態様１３〕
前記複数のベーンの各ベーンが、前記作動流体流路を通る前記蒸気作動流体の前記第２の流れ方向を調節するように構成された湾曲表面を備える、態様１１に記載の圧縮器。
〔態様１４〕
暖房、換気、空調、及び冷房（ＨＶＡＣ＆Ｒ）システムのための圧縮器であって、
通って延在する蒸気作動流体流路を備えるハウジングであって、前記蒸気作動流体流路が、前記ＨＶＡＣ＆Ｒシステムのエコノマイザから蒸気作動流体を受容するように構成される、ハウジングと、
前記ハウジング内に配設されたインペラであって、
通る作動流体の一次流れを誘導するように構成された複数の流路を画定する複数のブレードであって、前記複数のブレードの各ブレードが、第１の先端を備える、複数のブレードと、
前記複数のブレードに結合され、かつ前記複数の流路を通る前記作動流体の一次流れの流れ方向に対して前記複数のブレードの各ブレードの前記第１の先端の上流に配設された第２の先端を備える、シュラウドと、を備える、インペラと、
前記蒸気作動流体流路内に配設され、かつ前記シュラウドの前記第２の先端の上流の前記蒸気作動流体の流れ方向を調節し、前記蒸気作動流体を、前記シュラウドの前記第２の先端の下流、及び前記複数のブレードの各ブレードの前記第１の先端の上流の前記複数の流路に誘導するように構成された、静止ベーンと、を備える、圧縮器。
〔態様１５〕
前記静止ベーンが、前記複数の流路を通る前記作動流体の前記一次流れの前記流れ方向に近づくように前記蒸気作動流体の前記流れ方向を調節するように構成される、態様１４に記載の圧縮器。
〔態様１６〕
前記圧縮器が、前記作動流体の一次流れを前記ＨＶＡＣ＆Ｒシステムの蒸発器から受容するように構成される、態様１４に記載の圧縮器。
〔態様１７〕
前記ハウジング内に形成されたディフューザ通路を備え、前記複数のブレードの各ブレードの前記第１の先端が、前記複数の流路を通る前記作動流体の前記一次流れの前記流れ方向に対して前記ディフューザ通路の上流に配設される、態様１４に記載の圧縮器。
〔態様１８〕
前記蒸気作動流体流路が、前記インペラの周りに延在する環状通路を備える、態様１４に記載の圧縮器。
〔態様１９〕
前記静止ベーンが、前記蒸気作動流体を前記複数の流路に案内して前記蒸気作動流体の前記流れ方向を調節するように構成された、湾曲表面を備える、態様１４に記載の圧縮器。
〔態様２０〕
前記蒸気作動流体流路が、前記シュラウドの前記第２の先端に隣接して配設された出口ポートを備える、態様１４に記載の圧縮器。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】