JP2001173598A - Liquid refrigerant pump - Google Patents

Liquid refrigerant pump

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JP2001173598A
JP2001173598A JP35849799A JP35849799A JP2001173598A JP 2001173598 A JP2001173598 A JP 2001173598A JP 35849799 A JP35849799 A JP 35849799A JP 35849799 A JP35849799 A JP 35849799A JP 2001173598 A JP2001173598 A JP 2001173598A
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JP
Japan
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pump
motor
liquid refrigerant
refrigerant
liquid
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JP35849799A
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Japanese (ja)
Inventor
Hirochika Kametani
裕敬 亀谷
Kenji Heiko
賢二 平工
Hiroyuki Sadamori
博之 貞森
Takao Chiaki
隆雄 千秋
Takanori Nishimura
恭昇 西村
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide the motor of a closed liquid refrigerant pump for an ice thermal storage type air conditioning system. SOLUTION: The pump part 11 of the closed liquid refrigerant pump 1 and the motor part 12 thereof are separated from each other by pressure, and also a returning piping 6 returned from an interior heat exchanger 8 to an ice thermal storage tank 2 is connected to the motor part 12 so that the whole evaporated refrigerant gas is passed through the motor 12, thus the exothermic action of the motor is absorbed and the efficiency and reliability thereof can be secured. A sufficient amount of refrigerant gas is supplied so that abnormal heating can be prevented, and liquid refrigerant may not be brought into contact with a motor winding so that there is no fear of a current leakage.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は氷蓄熱式空調システ
ムにおいて、貯えた氷との熱交換により冷却されて液化
した冷媒を加圧供給するポンプに係わり、特に信頼性の
高い密閉形液冷媒ポンプを実現するに好適なモータを内
蔵した液冷媒ポンプの構造に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a pump for supplying pressurized refrigerant cooled and liquefied by heat exchange with stored ice in an ice storage type air conditioning system. The present invention relates to a structure of a liquid refrigerant pump incorporating a motor suitable for realizing the above.

【0002】[0002]

【従来の技術】夏季における電力使用量の平準化や省エ
ネルギを目的に、夜間電力で氷蓄熱槽内部を冷却し氷を
貯え、昼間にその蓄熱を利用し、氷の融解熱で室内を冷
房する氷蓄熱式空調システムが実用化されつつある。特
許公開平6−241582 号公報にその一例が示されているよ
うに、氷蓄熱式空調システムにおいては、冷媒を送る手
段として、気体状態の冷媒を圧縮機で循環させるより
も、液化した状態の冷媒を液体用のポンプで送る方が効
率的である。また、冷媒サイクルは配管や弁や熱交換
器,ポンプなど冷媒の通過するすべての部材を外気との
出入りが無い密閉形とすることが、冷媒の散逸や大気中
の水分進入などを避けるために好ましい構造であり、機
械の信頼性が高まる。
2. Description of the Related Art For the purpose of leveling power consumption and conserving energy in the summer, ice is stored inside an ice heat storage tank by using nighttime electric power, and ice is stored in the daytime. The ice storage type air conditioning system is becoming practical. As disclosed in Japanese Patent Laid-Open Publication No. Hei 6-241582, in an ice storage type air-conditioning system, a refrigerant in a liquefied state is used as a means for sending a refrigerant rather than circulating a gaseous refrigerant in a compressor. It is more efficient to pump the refrigerant with a liquid pump. In addition, in the refrigerant cycle, all members through which the refrigerant passes, such as pipes, valves, heat exchangers, and pumps, should be sealed so that there is no ingress or egress of the outside air, in order to avoid dissipation of the refrigerant and ingress of moisture in the atmosphere. This is a preferable structure, and increases the reliability of the machine.

【0003】しかし、従来の液冷媒ポンプはモータまで
をポンプと一体化し、チャンバに収納した密閉形は一般
的でなく、外部のモータで回転軸シール付きのポンプを
駆動するものや、キャンドモータにより駆動されるもの
が大部分であった。これらの駆動方法では構造の大型
化,軸シールなどからの冷媒の漏れ,モータ効率の低下
などの欠点があり、液冷媒ポンプとして課題が残るもの
であった。
However, in the conventional liquid refrigerant pump, up to the motor is integrated with the pump, and the hermetically sealed type housed in the chamber is not common, and a pump having a rotary shaft seal driven by an external motor or a canned motor is used. Most were driven. These driving methods have disadvantages such as an increase in the size of the structure, leakage of the refrigerant from a shaft seal, etc., and a decrease in the motor efficiency, and the problem remains as a liquid refrigerant pump.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】前記公知例においては
液冷媒用のポンプの構造については触れておらず、液冷
媒ポンプを信頼性の高い密閉形として実現する方法につ
いては不明である。
In the above-mentioned prior art, the structure of the liquid refrigerant pump is not described, and it is not known how to realize the liquid refrigerant pump as a highly reliable sealed type.

【0005】密閉形液冷媒ポンプと似た構造の流体機械
に密閉形圧縮機があり、冷凍空調分野に広く用いられて
いる。しかし、圧縮機は吸入から吐出までの全行程で冷
媒が気相であるのに対し、液冷媒ポンプでは液相であ
る。この違いはモータの冷却に関して構造上の大きな違
いとなる。モータは自己のエネルギ損失のため発熱し、
冷却が不足すると高温となり巻線の絶縁破壊などの障害
を発生する。密閉形圧縮機においては、冷媒が気相であ
るために、冷媒ガスの流れの中にモータを配置する構造
とすることにより、冷媒でモータを冷却することができ
る。
A fluid compressor having a structure similar to that of a closed liquid refrigerant pump is a closed compressor, which is widely used in the field of refrigeration and air conditioning. However, in the compressor, the refrigerant is in a gas phase during the entire process from suction to discharge, whereas in the liquid refrigerant pump, the refrigerant is in a liquid phase. This difference is a major structural difference in cooling the motor. The motor generates heat due to its own energy loss,
If the cooling is insufficient, the temperature becomes high, and failures such as winding insulation breakdown occur. Since the hermetic compressor has a structure in which the motor is disposed in the flow of the refrigerant gas because the refrigerant is in a gaseous phase, the motor can be cooled by the refrigerant.

【0006】しかし、冷媒が液相状態にある時はこの方
法が次の理由により使用できない。第1に氷蓄熱式の冷
媒サイクルにおいては液冷媒の過冷却度が小さく、モー
タとの熱交換により、冷媒が気化しやすいことである。
ポンプ内部での冷媒の気化は体積が大きく膨張するた
め、単位時間当たり一定体積を送る原理の容積形ポンプ
では供給質量を低下し好ましくない。第2に液冷媒に含
まれる水などの僅かな不純物により、冷媒は気相状態よ
りも電気絶縁性が低下し、モータ巻線や電力供給配線で
の漏電や短絡が懸念されることである。第3にモータの
ロータなどの回転部分を液中で回転すると、液体の粘性
が気体に比較して格段に高いことから攪拌損失が増大し
効率が低下する。以上の理由により、モータを一体化し
た密閉形液冷媒ポンプにおけるモータの冷却は従来の密
閉形圧縮機と同様の方法が使えないという問題がある。
However, when the refrigerant is in a liquid state, this method cannot be used for the following reasons. First, in an ice storage type refrigerant cycle, the degree of supercooling of the liquid refrigerant is small, and the refrigerant is easily vaporized by heat exchange with the motor.
The vaporization of the refrigerant inside the pump greatly expands the volume, so that a positive displacement pump that sends a constant volume per unit time reduces the supply mass, which is not preferable. Secondly, slight impurities such as water contained in the liquid refrigerant cause the refrigerant to have lower electrical insulation than in a gaseous state, and may cause a short circuit or short circuit in a motor winding or power supply wiring. Third, when a rotating part such as the rotor of the motor rotates in the liquid, the viscosity of the liquid is much higher than that of the gas, so that the stirring loss increases and the efficiency decreases. For the above reasons, there is a problem that the same method as that of the conventional hermetic compressor cannot be used for cooling the motor in the hermetic liquid refrigerant pump integrated with the motor.

【0007】本発明は、上記従来技術の不具合に鑑みな
されたものであり、その目的はモータ部の冷却を確実に
実施することにより、密閉形で信頼性の高い液冷媒ポン
プを実現し、また、そのポンプを用いて効率よい氷蓄熱
式空調システムを提供することにある。
The present invention has been made in view of the above-mentioned disadvantages of the related art, and has as its object to realize a sealed and highly reliable liquid refrigerant pump by reliably performing cooling of a motor unit. Another object of the present invention is to provide an efficient ice storage air conditioning system using the pump.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に以下に示す第1の手段を用いる。
To achieve the above object, the following first means is used.

【0009】本発明の液冷媒ポンプは圧力容器である共
通のチャンバ内のポンプ本体が収納されるポンプ部と、
ポンプ本体を駆動するモータが収納されるモータ部より
成り立つ。これらポンプ部とモータ部を圧力的に隔離
し、圧力差が生じても不用意な流体の出入りを防止す
る。したがって、モータ部で発生した回転動力をポンプ
部に伝達する動力軸には軸シールなど動力を伝達しつつ
圧力は隔離する手段を備える。
A liquid refrigerant pump according to the present invention includes a pump section in which a pump body in a common chamber serving as a pressure vessel is housed;
It consists of a motor section in which a motor for driving the pump body is housed. The pump section and the motor section are pressure-isolated to prevent inadvertent flow of fluid even if a pressure difference occurs. Therefore, the power shaft for transmitting the rotating power generated by the motor unit to the pump unit is provided with a means for transmitting power and isolating pressure, such as a shaft seal.

【0010】液冷媒ポンプのチャンバ内部にはポンプ部
により加圧供給する液冷媒の主たる流路が形成される
が、これを外部と連通させるため、チャンバ壁面を貫通
する少なくとも2つの連通路を備え、各々を液冷媒の入
口ならびに出口とする。さらに、モータ部にもチャンバ
壁面を貫通し、外部とチャンバ内空間とを連通する少な
くとも2つの連通路を備え、冷媒ガスの入口と出口にす
る。
A main flow path of the liquid refrigerant to be pressurized and supplied by the pump section is formed inside the chamber of the liquid refrigerant pump. In order to communicate this with the outside, at least two communication paths penetrating through the chamber wall are provided. , Respectively, as an inlet and an outlet of the liquid refrigerant. Further, the motor unit also has at least two communication passages that penetrate the wall of the chamber and communicate the outside and the space in the chamber, and serve as an inlet and an outlet for the refrigerant gas.

【0011】上記手段による液冷媒ポンプを氷蓄熱式空
調システムに用いる場合に、次のように配管系を構成す
ることにより、液冷媒ポンプの性能を十分に活用し、高
い信頼性を確保することができる。氷蓄熱式空調システ
ムでは、氷蓄熱槽と室内熱交換器を経由する環状の冷媒
配管を冷媒が循環して空調する。前記手段による液冷媒
ポンプは、その冷媒サイクル上で氷蓄熱槽から室内熱交
換器に至り往路となる冷媒配管の途中に備える。この液
冷媒ポンプの液冷媒入口に蓄熱槽からの配管を、出口に
室内熱交換器への配管を接続する。さらに、室内熱交換
器から氷蓄熱槽に戻り復路となる冷媒配管の途中におい
て、同じ液冷媒ポンプのモータ部に備えた冷媒ガス入口
に室内熱交換器からの配管を、冷媒ガス出口に氷蓄熱槽
への配管を接続し、冷媒ガスがモータ部を通過する配管
系とする。
When the liquid refrigerant pump according to the above means is used in an ice storage type air conditioning system, the performance of the liquid refrigerant pump is fully utilized and high reliability is ensured by configuring the piping system as follows. Can be. In the ice storage type air conditioning system, the refrigerant circulates and air-conditions in an annular refrigerant pipe passing through the ice heat storage tank and the indoor heat exchanger. The liquid refrigerant pump according to the above means is provided in the middle of a refrigerant pipe on the outward path from the ice heat storage tank to the indoor heat exchanger on the refrigerant cycle. A pipe from the heat storage tank is connected to a liquid refrigerant inlet of the liquid refrigerant pump, and a pipe to an indoor heat exchanger is connected to an outlet of the liquid refrigerant pump. Further, in the middle of the refrigerant pipe returning from the indoor heat exchanger to the ice heat storage tank and returning, the pipe from the indoor heat exchanger to the refrigerant gas inlet provided in the motor part of the same liquid refrigerant pump, and the ice heat storage to the refrigerant gas outlet. The piping to the tank is connected to form a piping system through which the refrigerant gas passes through the motor unit.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】1.以下、図1と図2を用いて、
本発明の第1の実施の形態である液冷媒ポンプならびに
それを用いた氷蓄熱式空調システムの構成と動作を説明
する。図1は本実施の形態における氷蓄熱式空調システ
ムの配管系統の模式図である。図2は図1の空調システ
ムに用いる液冷媒ポンプの構造の断面模式図である。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, using FIG. 1 and FIG.
A configuration and operation of a liquid refrigerant pump according to a first embodiment of the present invention and an ice storage type air conditioning system using the same will be described. FIG. 1 is a schematic diagram of a piping system of the ice storage air conditioning system according to the present embodiment. FIG. 2 is a schematic sectional view of the structure of the liquid refrigerant pump used in the air conditioning system of FIG.

【0013】図1に示す氷蓄熱式空調システムは貯えた
氷による室内冷房時に動作している冷媒系統のみを抽出
したものである。したがって、蓄熱製氷時や暖房運転時
などに動作する屋外設置の熱交換器や圧縮機やそれらに
係わる配管や弁は省略した。
The ice regenerative air conditioning system shown in FIG. 1 extracts only a refrigerant system operating during indoor cooling with stored ice. Therefore, the heat exchangers and compressors installed outdoors that operate during heat storage ice making or heating operation, and piping and valves related to them are omitted.

【0014】まず、冷媒の流れる経路にしたがって、配
管系を説明する。氷蓄熱槽2内に備えた槽内熱交換器3
から連なる往路配管4を液冷媒ポンプ1の液入口21に
繋げ、液出口25からは室内熱交換器8に往路配管5を
接続する。往路配管5上で室内熱交換器8の上流側直前
には膨張弁10を備える。室内熱交換器8はファン9に
よる室内空気の送風手段を有する。室内熱交換器8の下
流に復路配管6を延ばし、液冷媒ポンプのガス入口28
に接続する。さらにガス入口28とはモータ部内で連通
するガス出口29から復路配管7を延ばし、槽内熱交換
器3に戻り、循環流路をなす。
First, the piping system will be described according to the flow path of the refrigerant. In-tank heat exchanger 3 provided in ice thermal storage tank 2
Is connected to the liquid inlet 21 of the liquid refrigerant pump 1 and the liquid outlet 25 is connected to the indoor heat exchanger 8 with the outward pipe 5. An expansion valve 10 is provided on the outward pipe 5 immediately upstream of the indoor heat exchanger 8. The indoor heat exchanger 8 has a means for blowing indoor air by a fan 9. The return pipe 6 extends downstream of the indoor heat exchanger 8 and is connected to the gas inlet 28 of the liquid refrigerant pump.
Connect to Further, the return pipe 7 extends from the gas outlet 29 communicating with the gas inlet 28 in the motor section, returns to the in-tank heat exchanger 3, and forms a circulation flow path.

【0015】氷蓄熱槽2の位置は液冷媒ポンプ1よりも
高い位置に設置し、水または水溶液である蓄熱剤で満た
す。配管類は熱交換器を除いて断熱材で覆い、周囲の外
気との熱交換を防止する。
The position of the ice heat storage tank 2 is set higher than the liquid refrigerant pump 1 and is filled with a heat storage agent which is water or an aqueous solution. Except for the heat exchanger, the pipes are covered with heat insulating material to prevent heat exchange with the surrounding outside air.

【0016】図2に示す液冷媒ポンプ1は全体が耐圧容
器であるチャンバ13で覆われるが、その内部はポンプ
部11とモータ部12に大別できる。ポンプ部11はギ
アポンプやトロコイドポンプ,プランジャポンプなど原
理は問わないが、液体を十分な圧力かつ流量で供給する
能力を持つポンプ本体20とその周辺部材よりなる。ポ
ンプ本体20を動作させる動力は駆動軸16を回転する
ことにより供給する。
The liquid refrigerant pump 1 shown in FIG. 2 is entirely covered with a chamber 13 which is a pressure-resistant container, and the inside thereof can be roughly divided into a pump section 11 and a motor section 12. The pump section 11 is composed of a pump main body 20 having a capability of supplying a liquid at a sufficient pressure and flow rate, and its peripheral members, regardless of the principle such as a gear pump, a trochoid pump, and a plunger pump. Power for operating the pump body 20 is supplied by rotating the drive shaft 16.

【0017】ポンプ本体20はチャンバ13と一体化し
た隔壁14に固定し、ポンプ本体20と隔壁14の間に
は吸入空間22が形成される。隔壁14は吸入空間22
あるいは吐出空間24と上部空間26とを圧力的に隔離
する。同様に、ポンプ本体20を隔壁14に固定する面
にシール23を挟み、吸入空間22と吐出空間24とを
圧力的に隔離している。駆動軸16には軸シール27を
備え、軸の周囲からの冷媒の漏洩を防止する。
The pump body 20 is fixed to a partition 14 integrated with the chamber 13, and a suction space 22 is formed between the pump body 20 and the partition 14. The partition 14 is a suction space 22
Alternatively, the discharge space 24 and the upper space 26 are pressure-isolated. Similarly, a seal 23 is interposed between the surface that fixes the pump body 20 to the partition wall 14, and the suction space 22 and the discharge space 24 are pressure-isolated from each other. The drive shaft 16 is provided with a shaft seal 27 to prevent leakage of refrigerant from around the shaft.

【0018】液入口21からチャンバ13を貫通した管
路はモータ部12の下方を通過し、隔壁14を貫通して
吸入空間22に至る。なお、この流路は上部空間26と
は連通しない。ポンプ本体20の吸入口(図示せず)は
吸入空間22に面し、吐出口(図示せず)は吐出空間2
4に面する。液出口25は吐出空間24からチャンバ1
3を貫通し外部に連通するよう設ける。
The pipe passing through the chamber 13 from the liquid inlet 21 passes below the motor section 12, passes through the partition 14, and reaches the suction space 22. This flow path does not communicate with the upper space 26. The suction port (not shown) of the pump body 20 faces the suction space 22, and the discharge port (not shown)
Facing 4 The liquid outlet 25 is connected to the chamber 1 from the discharge space 24.
3 so as to penetrate and communicate with the outside.

【0019】ポンプ本体20の駆動軸16は片持ち構造
でポンプ本体20内部の軸受で支持しており、上部隔壁
14を貫通して上方へ延長し、モータのロータ17を固
定する。モータのステータ18はチャンバ13内壁に固
定する。ステータ18に付属するモータ巻線19への電
力供給はチャンバ13を貫通し、通電するが流体は通過
できない耐圧絶縁端子(図示せず)を経由し外部からな
される。
The drive shaft 16 of the pump body 20 has a cantilever structure and is supported by bearings inside the pump body 20, extends upward through the upper partition wall 14, and fixes the rotor 17 of the motor. The stator 18 of the motor is fixed to the inner wall of the chamber 13. Power is supplied to the motor winding 19 attached to the stator 18 from the outside through a pressure-resistant insulating terminal (not shown) that penetrates the chamber 13 and conducts electricity but cannot pass fluid.

【0020】モータ部12を内蔵する上部空間26と外
部を連通するガス入口28とガス出口29の2つの連通
路をチャンバ13壁を貫通し設ける。ガス入口28とガ
ス出口29はロータ17やステータ18を間に挟んで軸
方向に離れて位置し、入口から出口へ向かう冷媒ガスの
流れはモータギャップ(ロータとステータの間にはさま
れた狭いすきま)を通過する流路を持つ。
Two communication paths, a gas inlet 28 and a gas outlet 29, which communicate the upper space 26 containing the motor section 12 with the outside, are provided through the wall of the chamber 13. The gas inlet 28 and the gas outlet 29 are axially separated with the rotor 17 and the stator 18 interposed therebetween, and the flow of the refrigerant gas from the inlet to the outlet is a motor gap (a narrow gap between the rotor and the stator). (Clearance).

【0021】次に本実施の形態の動作について説明す
る。
Next, the operation of this embodiment will be described.

【0022】主に夏季昼間になされる氷蓄熱利用の冷房
運転では、液冷媒ポンプ1を圧力源として、図1に示す
矢印の向きに冷媒が循環する。
In the cooling operation using ice heat storage mainly performed in the daytime in summer, the refrigerant circulates in the direction of the arrow shown in FIG. 1 using the liquid refrigerant pump 1 as a pressure source.

【0023】冷媒ガスは槽内熱交換器3を通りながら主
蓄熱槽2に貯えた氷の融解熱により冷却され、液化す
る。槽内熱交換器3を出た往路配管4通渦中の冷媒は全
量が液相であるが最初は飽和状態に近い。これが液冷媒
ポンプ1までの下降で高低差により加圧され過冷却状態
となる。
The refrigerant gas is cooled and liquefied by the heat of melting of the ice stored in the main heat storage tank 2 while passing through the heat exchanger 3 in the tank. The entire amount of the refrigerant in the four-way vortex that has exited the in-tank heat exchanger 3 is in a liquid phase, but is almost saturated at first. This is pressurized due to the difference in height when the liquid refrigerant pump 1 descends to a supercooled state.

【0024】過冷却状態となった液冷媒は液入口21か
ら液冷媒ポンプ1に吸い込まれる。液体ポンプは一般的
に吸込み流路における局部的な圧力低下からキャビテー
ション等の障害を発生する可能性を潜在している。本実
施の形態においては、高低差を利用し液冷媒を過冷却化
しており、キャビテーションを抑制し、安定した運転を
期待できる。
The supercooled liquid refrigerant is sucked into the liquid refrigerant pump 1 from the liquid inlet 21. Liquid pumps generally have the potential to cause cavitation and other problems due to local pressure drop in the suction flow path. In the present embodiment, the liquid refrigerant is supercooled by utilizing the height difference, so that cavitation can be suppressed and stable operation can be expected.

【0025】図2の液冷媒ポンプ1は外部から供給され
る電力がモータ部12で回転動力となり、駆動軸16に
よりポンプ本体20を回転駆動する。ポンプ本体20の
働きにより液冷媒は液入口21から吸い込まれ、吸入室
22を経て圧縮機本体20に入る。圧縮機本体20によ
り加圧し、吐出室24に吐出された液冷媒は液出口25
から送り出される。
In the liquid refrigerant pump 1 shown in FIG. 2, electric power supplied from the outside is used as rotation power by the motor section 12, and the pump body 20 is driven to rotate by the drive shaft 16. The liquid refrigerant is sucked from the liquid inlet 21 by the function of the pump body 20 and enters the compressor body 20 via the suction chamber 22. The liquid refrigerant that has been pressurized by the compressor body 20 and discharged into the discharge chamber 24 has a liquid outlet 25.
Sent out from.

【0026】液出口25から出た液冷媒は往路配管5を
通って室内に入り、膨張弁10を通過する。ここで、減
圧されるため、冷媒の気化と断熱膨張がはじまり、気化
熱ならびに膨張熱により温度が低下する。この状態で室
内熱交換器8を通過し室内空気と熱交換することによ
り、室内を冷房し、同時に冷媒の気化が進む。冷媒は全
量が気化すると、次に冷媒自身の温度が上昇する。
The liquid refrigerant flowing out of the liquid outlet 25 enters the room through the outgoing pipe 5 and passes through the expansion valve 10. Here, since the pressure is reduced, vaporization and adiabatic expansion of the refrigerant begin, and the temperature decreases due to heat of vaporization and heat of expansion. In this state, the room passes through the indoor heat exchanger 8 and exchanges heat with room air, thereby cooling the room and simultaneously evaporating the refrigerant. When the entire amount of the refrigerant evaporates, the temperature of the refrigerant itself rises next.

【0027】室内を冷却した後に冷媒ガスは復路配管6
を通って室外に流れ、液冷媒ポンプ1の上部空間26に
ガス入口28から入る。モータ部12はモータ損失のた
め発熱しており、冷媒ガスは熱くなったロータ17やス
テータ18の近傍を通過することにより熱交換し、これ
らを冷却する。その後、冷媒ガスはガス出口29から外
部に出て、復路配管7を経て氷蓄熱槽2の槽内熱交換器
3に戻りサイクルを一巡する。
After cooling the room, the refrigerant gas is returned to the return pipe 6
Through the gas inlet 28 into the upper space 26 of the liquid refrigerant pump 1. The motor unit 12 generates heat due to motor loss, and the refrigerant gas exchanges heat by passing near the heated rotor 17 and the stator 18 to cool them. Thereafter, the refrigerant gas exits from the gas outlet 29 and returns to the in-tank heat exchanger 3 of the ice heat storage tank 2 via the return pipe 7 to complete a cycle.

【0028】上部空間26から槽内熱交換器3を経て吸
入空間22に至る経路上には大きな圧力損失を伴うもの
や、逆に昇圧する手段も無いため、上部空間26と吸入
空間22の内圧差は比較的小さい。これらの空間を分離
する軸シール27は、高い圧力差ではシール部からの流
体の漏れが懸念されるが、吸入空間22と上部空間26
の差圧が上記のように小さいことから、そこに生ずる漏
れは無視できる量ですむ。あるいは高耐圧用で大きな摩
擦損失を伴う軸シールが不要といえる。
On the path from the upper space 26 to the suction space 22 through the in-tank heat exchanger 3, there is no large pressure loss, and conversely, there is no means for increasing the pressure. The difference is relatively small. The shaft seal 27 that separates these spaces may cause fluid leakage from the seal portion at a high pressure difference.
Since the differential pressure is small as described above, the leakage occurring there is negligible. Alternatively, it can be said that a shaft seal that is used for high pressure resistance and involves a large friction loss is unnecessary.

【0029】本実施の形態においては、配管系に弁や分
岐などが少なく単純な構成で目的を達することができ
る。液冷媒ポンプにおいても軸受を必要最低限とし、軸
継手など動力伝達部品も不要であることから機械損失を
減らし、単純で高効率を期待できる。また、液冷媒ポン
プ内部に摩耗を伴う部分も少ないため粉塵の発生も少な
い。さらに、液冷媒ポンプ内部に液冷媒や冷媒ガスが滞
留する部分が無く、冷媒中に含まれる油や粉塵の停滞も
防止できる。
In this embodiment, the purpose can be achieved with a simple configuration having few valves and branches in the piping system. In the liquid refrigerant pump as well, the number of bearings is minimized and no power transmission parts such as shaft couplings are required, so that mechanical loss can be reduced, and simple and high efficiency can be expected. In addition, since there is little wear inside the liquid refrigerant pump, the generation of dust is also small. Further, there is no portion where the liquid refrigerant or the refrigerant gas stays inside the liquid refrigerant pump, and the stagnation of oil and dust contained in the refrigerant can be prevented.

【0030】本実施の形態においては、回転軸をおよそ
鉛直方向としたいわゆる縦置型を例にしたが、回転軸の
向きがおよそ水平であるいわゆる横置型であっても、そ
の構成や作用,効果に差異はない。また、例示と同じ縦
置型であっても、本実施の形態と逆にモータ部12を下
に、ポンプ部11を上に配した構成にすることも可能で
あり、その場合も同じ作用と効果が期待できる。冷媒の
出入り口の方向に関しても、本発明の本質にかかわらな
いため、およそ円筒形状であるチャンバ13の外周ある
いは端面のいずれに設けてもかまわない。
In the present embodiment, a so-called vertical type in which the rotation axis is approximately vertical has been described as an example. However, the configuration, operation, and effects of a so-called horizontal type in which the direction of the rotation axis is approximately horizontal are also described. There is no difference. In addition, even if it is the same vertical type as the example, it is also possible to adopt a configuration in which the motor unit 12 is arranged below and the pump unit 11 is arranged above, contrary to the present embodiment. Can be expected. Since the direction of the inlet and outlet of the refrigerant is not related to the essence of the present invention, the refrigerant may be provided on either the outer periphery or the end surface of the substantially cylindrical chamber 13.

【0031】2.以下、図3と図4を用いて、本発明の
第2の実施の形態である液冷媒ポンプならびにそれを用
いた氷蓄熱式空調システムの構成と動作を説明する。図
1は本実施の形態における氷蓄熱式空調システムの配管
系統の模式図である。図4は図3の空調システムに用い
る液冷媒ポンプの断面模式図である。なお、第1の実施
の形態と共通する構造,作用,効果などについての説明
は省略する。
2. Hereinafter, the configuration and operation of a liquid refrigerant pump according to a second embodiment of the present invention and an ice storage type air conditioning system using the same will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a schematic diagram of a piping system of the ice storage air conditioning system according to the present embodiment. FIG. 4 is a schematic sectional view of a liquid refrigerant pump used in the air conditioning system of FIG. The description of the structure, operation, effects, and the like common to the first embodiment is omitted.

【0032】図3において室内熱交換器8から液冷媒ポ
ンプ1のガス入口31に至る復路配管6の途中と、ガス
出口32から槽内熱交換器3に至る復路配管7の途中を
結ぶ短絡配管と、その短絡配管の上の短絡弁58を設け
る。短絡弁58は開度を固定した絞りであったり、手動
による弁あるいは電気的に制御される弁など形式は問わ
ない。
In FIG. 3, a short-circuit pipe connecting the middle of the return pipe 6 from the indoor heat exchanger 8 to the gas inlet 31 of the liquid refrigerant pump 1 and the middle of the return pipe 7 from the gas outlet 32 to the heat exchanger 3 in the tank. Then, a short-circuit valve 58 on the short-circuit pipe is provided. The short-circuit valve 58 may be of any type, such as a throttle with a fixed opening, a manually operated valve, or an electrically controlled valve.

【0033】本実施の形態に用いる液冷媒ポンプ1の内
部構造を図4を用いて説明する。ポンプ本体20の回転
軸51と、モータのロータ52に結合したモータの回転
軸52は別体とし、軸継手53で回転結合する。モータ
の回転軸52はチャンバー13の内面にはりわたした上
支持梁54と下支持梁55で支持し、支持部は軸受を構
成している。これら上支持梁54と下支持梁55には冷
媒ガスの通過に支障無いよう開口部56を設けている。
また、上支持梁54と下支持梁55の上面は凹形状と
し、中央部ほど低くする。モータのステータ18の外側
に相当するチャンバー13の壁材内部には外周流路57
を開けてある。液入口21から吸入空間22に至る流路
は、隔壁14の一部を厚くし、その内部に設けた穴で形
成する。
The internal structure of the liquid refrigerant pump 1 used in the present embodiment will be described with reference to FIG. The rotating shaft 51 of the pump main body 20 and the rotating shaft 52 of the motor connected to the rotor 52 of the motor are separated from each other and are rotationally connected by a shaft coupling 53. The rotating shaft 52 of the motor is supported by an upper support beam 54 and a lower support beam 55 which are attached to the inner surface of the chamber 13, and the support portion constitutes a bearing. The upper support beam 54 and the lower support beam 55 are provided with openings 56 so as not to hinder the passage of the refrigerant gas.
In addition, the upper surfaces of the upper support beam 54 and the lower support beam 55 are formed in a concave shape, and are made lower toward the center. An outer peripheral flow path 57 is provided inside the wall material of the chamber 13 corresponding to the outside of the stator 18 of the motor.
Is open. The flow path from the liquid inlet 21 to the suction space 22 is formed by making a part of the partition wall 14 thick and forming a hole therein.

【0034】本実施の形態は第1の実施の形態と同様に
動作するが以下の点のみ異なる。
This embodiment operates in the same manner as the first embodiment, but differs only in the following points.

【0035】復路配管6を戻る冷媒ガスは全量がモータ
部12の冷却に使われず、一部が短絡弁58を通って下
流の復路配管7に直行する。これら2系統の流量比は短
絡弁58の開度で調整することもできる。
The entire amount of the refrigerant gas returning to the return pipe 6 is not used for cooling the motor section 12, and a part of the refrigerant gas passes directly to the downstream return pipe 7 through the short-circuit valve 58. The flow ratio of these two systems can also be adjusted by the opening degree of the short-circuit valve 58.

【0036】液冷媒ポンプ1内部においては、ガス入口
から入った冷媒ガスは二手に分かれる。一方は開口部5
7からロータ17とステータ18の間のすきまであるモ
ータギャップを通過し、他方は外周流路を通って上方に
向かう。両者とも上方空間26の上部で一緒になりガス
出口から出ていく。
In the liquid refrigerant pump 1, the refrigerant gas entering from the gas inlet is divided into two parts. One is the opening 5
7 through a motor gap between the rotor 17 and the stator 18 to the clearance, the other going upward through the outer flow path. Both come together at the top of the upper space 26 and exit through the gas outlet.

【0037】通常の冷媒サイクルにおいては圧縮機油の
混入により、気相あるいは液相にかかわらず、冷媒に若
干の油が混入している。これらの一部は流路管壁などに
付着するため、チャンバ13内部にも油が付着する。こ
の油は冷媒ガスよりも比重が大きいため、重力によって
下方に滴れる傾向がある。したがって、上支持梁54や
下支持梁55よりも上に付着した油は次第にこれら梁の
中央部に流れてくる。これら梁の中央部は回転軸52を
支持する軸受となっており、流れてきた油で自動的に潤
滑されることになる。
In a normal refrigerant cycle, a small amount of oil is mixed in the refrigerant regardless of the gas phase or the liquid phase due to the mixing of compressor oil. Some of these adhere to the flow channel tube wall and the like, so that oil also adheres to the inside of the chamber 13. Since this oil has a higher specific gravity than the refrigerant gas, it tends to drip downward by gravity. Therefore, oil adhering above the upper support beam 54 and the lower support beam 55 gradually flows to the center of these beams. The central portion of these beams is a bearing that supports the rotating shaft 52, and is automatically lubricated by the flowing oil.

【0038】本実施の形態によれば、モータ12を通過
する冷媒ガス流量を調整することができるため、モータ
部通過の圧損が比較的大きい場合であっても、冷媒サイ
クル全体の圧損を軽減することができる。また、短絡弁
58の上流側の復路配管6からの分岐部に気液分離手段
を設けてもよい。その場合、液冷媒ポンプ1へは気相の
み供給し、液相は短絡路を通るように配管する。このよ
うにすることにより、室内熱交換器8による熱交換量が
所定より少なく、復路配管6に液相が混入したとして
も、液冷媒ポンプ1への液相の侵入を防止することがで
きる。液相の侵入はモータ部12内の漏電を生ずるた
め、漏電を未然に防止する機能が備わり好ましい。
According to the present embodiment, since the flow rate of the refrigerant gas passing through the motor 12 can be adjusted, the pressure loss of the entire refrigerant cycle is reduced even when the pressure loss passing through the motor section is relatively large. be able to. Further, a gas-liquid separation means may be provided at a branch point from the return pipe 6 on the upstream side of the short-circuit valve 58. In that case, only the gas phase is supplied to the liquid refrigerant pump 1, and the liquid phase is piped so as to pass through a short circuit path. By doing so, even if the amount of heat exchange by the indoor heat exchanger 8 is smaller than a predetermined amount and the liquid phase is mixed into the return pipe 6, it is possible to prevent the liquid phase from entering the liquid refrigerant pump 1. The intrusion of the liquid phase causes an electric leakage in the motor section 12, so that a function for preventing the electric leakage is provided, which is preferable.

【0039】液冷媒ポンプ1の回転軸をポンプ部とモー
タ部で分離したことにより、回転が安定し、軸受負荷も
小さくなるため、軸受部を主とする損傷を防止し、長寿
命化もできる。したがって、液冷媒ポンプ1や氷蓄熱シ
ステム全体の信頼性を高めることができる。さらに、モ
ータ部への潤滑油の供給も自動的になされるので、油供
給のための手段が不要である。
Since the rotation shaft of the liquid refrigerant pump 1 is separated by the pump unit and the motor unit, the rotation is stabilized and the bearing load is reduced, so that damage mainly to the bearing unit can be prevented and the service life can be extended. . Therefore, the reliability of the liquid refrigerant pump 1 and the whole ice heat storage system can be improved. Further, since the supply of the lubricating oil to the motor section is automatically performed, a means for supplying the oil is unnecessary.

【0040】[0040]

【発明の効果】本発明により、液冷媒ポンプを密閉形と
することにより、液冷媒ポンプ1を含め、冷媒で満たさ
れる容器や配管系すべてが外気と完全に遮断され、冷媒
散逸や外部からの水分進入などを防止できる。また、密
閉形としたことで困難となるモータの冷却を冷媒ガスを
利用し確実とすることでモータ過熱を防止し、同時にモ
ータ巻線が液冷媒に沈み漏電するなどの障害を発生しな
い。したがって、液冷媒ポンプならびにそれを用いた氷
蓄熱式空調システムの効率と信頼性を高めることができ
る。
According to the present invention, by closing the liquid refrigerant pump, all the containers and piping systems filled with the refrigerant including the liquid refrigerant pump 1 are completely shut off from the outside air, so that the refrigerant is dissipated and the outside air is discharged. Moisture ingress can be prevented. In addition, the cooling of the motor, which is difficult due to the hermetically sealed type, is ensured by using the refrigerant gas, so that the motor is prevented from overheating, and at the same time, the motor winding does not sink into the liquid refrigerant and does not cause any trouble such as leakage. Therefore, the efficiency and reliability of the liquid refrigerant pump and the ice storage type air conditioning system using the same can be improved.

【0041】また、モータは効率的に冷却されているた
め、高効率を期待できる上に、モータとポンプ本体を直
結構造にしたことから動力の伝達損失が微少であり、冷
媒流れの途中における内部漏れや圧力損失なども小さい
ことから、液冷媒ポンプや氷蓄熱式空調システム全体の
エネルギ効率にも優れる。
Further, since the motor is efficiently cooled, high efficiency can be expected. In addition, since the motor and the pump main body are directly connected to each other, power transmission loss is very small, and the internal flow of the refrigerant in the middle of the refrigerant flow is reduced. Since the leakage and the pressure loss are small, the energy efficiency of the liquid refrigerant pump and the ice storage type air conditioning system as a whole is also excellent.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1の実施の形態による氷蓄熱式空調
システムの系統図である。
FIG. 1 is a system diagram of an ice storage type air conditioning system according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の図1のシステムに用い密閉形の液冷媒
ポンプの構造を示す断面模式図である。
FIG. 2 is a schematic sectional view showing a structure of a closed type liquid refrigerant pump used in the system of FIG. 1 of the present invention.

【図3】本発明の第2の実施の形態による氷蓄熱式空調
システムの系統図である。
FIG. 3 is a system diagram of an ice storage type air conditioning system according to a second embodiment of the present invention.

【図4】本発明の図3のシステムに用い密閉形の液冷媒
ポンプの構造を示す断面模式図である。
FIG. 4 is a schematic sectional view showing the structure of a closed type liquid refrigerant pump used in the system of FIG. 3 of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…液冷媒ポンプ、2…主蓄熱槽、3…槽内熱交換器、
4,5…往路配管、6,7…復路配管、8…室内熱交換
器、9…ファン、10…膨張弁、11…ポンプ部、12
…モータ部、13…チャンバ、14…隔壁、16…駆動
軸、17…ロータ、18…ステータ、19…モータ巻
線、20…ポンプ本体、21…液入口、22…吸入空
間、23…シール、24…吐出空間、25…液出口、2
6…上部空間、27…軸シール、28…ガス入口、29
…ガス出口、51…ポンプ軸、52…モータ軸、53…
軸継手、54,55…部支持梁、56…梁の開口部、5
7…外周流路、58…短絡弁。
1 ... Liquid refrigerant pump, 2 ... Main heat storage tank, 3 ... Heat exchanger in tank,
4, 5 ... outgoing piping, 6, 7 ... returning piping, 8 ... indoor heat exchanger, 9 ... fan, 10 ... expansion valve, 11 ... pump part, 12
... Motor part, 13 ... Chamber, 14 ... Partition wall, 16 ... Drive shaft, 17 ... Rotor, 18 ... Stator, 19 ... Motor winding, 20 ... Pump body, 21 ... Liquid inlet, 22 ... Suction space, 23 ... Seal, 24: discharge space, 25: liquid outlet, 2
6 ... upper space, 27 ... shaft seal, 28 ... gas inlet, 29
... gas outlet, 51 ... pump shaft, 52 ... motor shaft, 53 ...
Shaft joints, 54, 55 ... support beams, 56 ... beam openings, 5
7: outer peripheral flow path, 58: short circuit valve.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 貞森 博之 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 (72)発明者 千秋 隆雄 静岡県清水市村松390番地 株式会社日立 空調システム内 (72)発明者 西村 恭昇 静岡県清水市村松390番地 株式会社日立 空調システム内 Fターム(参考) 3H035 AA01 AA07  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Hiroyuki Sadamori 502 Kandachicho, Tsuchiura-shi, Ibaraki Pref. Machinery Research Laboratory, Hitachi, Ltd. (72) Takao Chiaki 390 Muramatsu, Shimizu-shi, Shizuoka Pref. Hitachi Air Conditioning System Co., Ltd. (72) Inventor Yasuho Nishimura 390 Muramatsu, Shimizu-shi, Shizuoka F-term in Hitachi Air Conditioning System Co., Ltd. (reference) 3H035 AA01 AA07

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】液体を加圧供給する機能を有するポンプ部
と、該ポンプ部を駆動するモータ部と、該モータ部で生
み出す回転動力を前記ポンプ部に伝達する駆動軸と、こ
れらの構成要素を内部に収納する圧力容器であるチャン
バを備えた液冷媒ポンプにおいて、前記モータ部と前記
ポンプ部を圧力的に隔離するとともに、該ポンプ部は該
チャンバ壁面を貫通し、外部と連通する少なくとも2つ
の連通路を備え、それら各々が液冷媒の入口ならびに出
口として作用し、さらに、該モータ部は該チャンバ壁面
を貫通し、外部と連通する少なくとも2つの連通路を備
え、それら各々が冷媒ガスの入口ならびに出口として作
用することを特徴とする液冷媒ポンプ。
1. A pump having a function of supplying a liquid under pressure, a motor for driving the pump, a drive shaft for transmitting rotational power generated by the motor to the pump, and these components. A liquid refrigerant pump provided with a chamber which is a pressure vessel accommodating the inside of the liquid refrigerant pump, the motor part and the pump part are pressure-isolated from each other, and the pump part penetrates the chamber wall surface and communicates with the outside. Two communication passages, each of which serves as an inlet and an outlet for the liquid refrigerant, and further, the motor unit has at least two communication passages penetrating through the chamber wall and communicating with the outside, each of which has a refrigerant gas flow. A liquid refrigerant pump that functions as an inlet and an outlet.
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