JP2005312272A

JP2005312272A - Turbo refrigerator and motor for the turbo refrigerator

Info

Publication number: JP2005312272A
Application number: JP2004130087A
Authority: JP
Inventors: Yoichiro Iritani; 陽一郎入谷; Zenichi Yoshida; 善一吉田; Wataru Seki; 関　　亘; Hisahiro Yamazaki; 尚浩山崎
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2004-04-26
Filing date: 2004-04-26
Publication date: 2005-11-04

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a highly efficient motor cooler for a turbo refrigeration system. <P>SOLUTION: In this turbo refrigerator, taking the rotational speed of the motor as a rotational speed for a turbo compressor, as it is, is provided with a gas-liquid separator, which extracts refrigerant in the turbo refrigerator and separates the refrigerant into a gas phase and a liquid phase. A hole is formed in a stator, to form a passage for supplying refrigerant into a clearance between the stator and a rotor. Through the passage, the refrigerant of the gas phase extracted by the gas-liquid separator is introduced into the clearance for cooling. Because the refrigerant of the gas phase has less friction than that of the liquid phase (or the mixed two phases of the gas phase and liquid phase), the efficiency with which the motor converts electric power into mechanical power. is enhanced. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、ターボ冷凍機に関する。本発明は特に、ターボ冷凍機のモータ冷却に関する。 The present invention relates to a turbo refrigerator. In particular, the present invention relates to motor cooling of a turbo refrigerator.

回転子に形成したスロットと、そのスロットに設けられた２次導体の長手方向に沿ってその２次導体に形成した気体流通部と、その回転子の上記気体流通路の一方の開口端部に、その回転子が一方の方向に回転した時、気体をその気体流通路に圧送する向きに設けた第１の羽根と、その回転子の上記気体流通路他方の開口端部に、その回転子が上記と同じ方向に回転したとき、上記気体流通路中の気体を排出する向きに設けた第２の羽根から構成した回転子を備えた誘導機が知られている（特許文献１参照）。
特開７−１１５７４２号公報 A slot formed in the rotor, a gas flow part formed in the secondary conductor along the longitudinal direction of the secondary conductor provided in the slot, and one open end of the gas flow path of the rotor When the rotor rotates in one direction, the first blade provided in a direction to pump gas into the gas flow passage, and the rotor at the other opening end of the gas flow passage of the rotor When the rotor rotates in the same direction as described above, there is known an induction machine including a rotor composed of second blades provided in a direction for discharging the gas in the gas flow passage (see Patent Document 1).
Japanese Patent Laid-Open No. 7-115742

本発明の目的は、効率の高いターボ冷凍機を提供することである。
本発明の他の目的は、モータが高速で回転するターボ冷凍機に適したモータ冷却手段を提供することである。 An object of the present invention is to provide a highly efficient turbo refrigerator.
Another object of the present invention is to provide a motor cooling means suitable for a turbo refrigerator in which a motor rotates at a high speed.

以下に、［発明を実施するための最良の形態］で使用される番号を括弧付きで用いて、課題を解決するための手段を説明する。これらの番号は、［特許請求の範囲］の記載と［発明を実施するための最良の形態］との対応関係を明らかにするために付加されたものである。ただし、それらの番号を、［特許請求の範囲］に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。 In the following, means for solving the problem will be described using the numbers used in [Best Mode for Carrying Out the Invention] in parentheses. These numbers are added to clarify the correspondence between the description of [Claims] and [Best Mode for Carrying Out the Invention]. However, these numbers should not be used to interpret the technical scope of the invention described in [Claims].

本発明によるモータ（Ａ、Ｂ）は、ロータ（２４）の外周面に冷却液体を供給する冷却液供給系と、ロータ（２４）とステータ（２２）との隙間に冷却気体を供給する冷却気供給系とを備えている。 The motors (A, B) according to the present invention include a cooling liquid supply system that supplies a cooling liquid to the outer peripheral surface of the rotor (24), and a cooling air that supplies a cooling gas to the gap between the rotor (24) and the stator (22). And a supply system.

本発明によるモータ（Ａ、Ｂ）において、冷却気体は、ステータ（２２）に設けられた孔（３８）を介して隙間（４０）に供給される。 In the motor (A, B) according to the present invention, the cooling gas is supplied to the gap (40) through the hole (38) provided in the stator (22).

本発明によるモータ（Ａ、Ｂ）において、孔（３８）は複数である。 In the motor (A, B) according to the present invention, there are a plurality of holes (38).

本発明によるモータ（Ａ、Ｂ）において、孔（３８）から隙間に冷却気体（４０）が噴き出す噴出口における冷却気体の流れの速度は、ロータ（２４）の対応する位置における回転運動の方向に対して反対方向の成分を有する。 In the motor (A, B) according to the present invention, the speed of the flow of the cooling gas at the outlet from which the cooling gas (40) blows into the gap from the hole (38) is in the direction of the rotational movement at the corresponding position of the rotor (24). On the other hand, it has a component in the opposite direction.

本発明によるモータ（Ａ、Ｂ）において、冷却液体は、気体と液体とが混合した流体から気液分離器（２９、５４）により生成される液体であり、冷却気体は、流体から気液分離器（２９、５４）により生成される気体である。 In the motor (A, B) according to the present invention, the cooling liquid is a liquid generated by the gas-liquid separator (29, 54) from the fluid in which the gas and the liquid are mixed, and the cooling gas is gas-liquid separated from the fluid. It is a gas generated by the vessel (29, 54).

本発明によるモータ（Ａ、Ｂ）は、ターボ圧縮機（３）と、気液分離器（２９、５４）とを備えている。流体は、当該ターボ冷凍機（２）に使用される冷媒である。 The motor (A, B) according to the present invention includes a turbo compressor (3) and a gas-liquid separator (29, 54). The fluid is a refrigerant used in the turbo refrigerator (2).

本発明によるターボ冷凍機（２）は、少なくとも２段の羽根車（４、６）を備えたターボ圧縮機（３）と、ターボ圧縮機（３）から吐出された冷媒を凝縮させる凝縮器（１０）と、凝縮器（１０）から送出配管を介して送出された冷媒の一部を蒸発させることにより冷媒の残部を冷却する中間冷却器（１６）と、送出配管から抽出された冷媒を冷却液体と冷却気体とに分離する気液分離器（５４）とを備えている。 A turbo refrigerator (2) according to the present invention includes a turbo compressor (3) having at least two stages of impellers (4, 6), and a condenser (which condenses refrigerant discharged from the turbo compressor (3)). 10), an intermediate cooler (16) that cools the remainder of the refrigerant by evaporating a part of the refrigerant sent from the condenser (10) through the delivery pipe, and the refrigerant extracted from the delivery pipe is cooled A gas-liquid separator (54) for separating the liquid and the cooling gas.

本発明によるターボ冷凍機は、モータ（Ａ、Ｂ）と、モータ（Ａ、Ｂ）によって駆動されるターボ圧縮機（３）とを備えている。 The turbo refrigerator according to the present invention includes a motor (A, B) and a turbo compressor (3) driven by the motor (A, B).

本発明によるターボ冷凍機において、モータ（Ａ、Ｂ）の回転速度とターボ圧縮機の羽根車（４、６）の回転速度とは同じである。 In the turbo refrigerator according to the present invention, the rotational speed of the motors (A, B) and the rotational speed of the impellers (4, 6) of the turbo compressor are the same.

本発明によれば、効率の高いターボ冷凍機が提供される
さらに本発明によれば、モータが高速で回転するターボ冷凍機に適したモータ冷却手段が提供される。 According to the present invention, a highly efficient turbo chiller is provided. Further, according to the present invention, a motor cooling means suitable for a turbo chiller in which a motor rotates at high speed is provided.

（実施の第１形態）
図１を参照すると、本発明によるターボ冷凍機の実施の形態が示されている。ターボ冷凍機２ａは、ターボ圧縮機３を備えている。ターボ圧縮機３は、低圧側の遠心式羽根車４と高圧側の遠心式羽根車６との少なくとも２つの羽根車を備える多段式の圧縮機である。遠心式羽根車４と遠心式羽根車６とは、共に出力軸８に固着されている。出力軸８は、モータユニットＡに接続されている。 (First embodiment)
Referring to FIG. 1, an embodiment of a turbo refrigerator according to the present invention is shown. The turbo refrigerator 2 a includes a turbo compressor 3. The turbo compressor 3 is a multistage compressor including at least two impellers, a low-pressure side centrifugal impeller 4 and a high-pressure side centrifugal impeller 6. Both the centrifugal impeller 4 and the centrifugal impeller 6 are fixed to the output shaft 8. The output shaft 8 is connected to the motor unit A.

遠心式羽根車６の出口側は、凝縮器１０につながっている。凝縮器１０の出口側は、サブクーラ１２につながっている。サブクーラ１２の出口側は、中間冷却器１６につながっている。 The outlet side of the centrifugal impeller 6 is connected to the condenser 10. The outlet side of the condenser 10 is connected to the subcooler 12. The outlet side of the subcooler 12 is connected to the intermediate cooler 16.

中間冷却器１６は、ハウジング９４の仕切板９８とミストセパレータ９７を具備している。ミストセパレータ９７の出口は、遠心式羽根車６の入口につながっている。分離した液溜り９６の出口は、蒸発器１４の入口につながっている。蒸発器１４の出口は、遠心式羽根車４の入口につながっている。凝縮器１０とサブクーラ１２をつなぐ配管からは抽出配管１８が分岐している。抽出配管１８はモータユニットＡにつながっている。 The intermediate cooler 16 includes a partition plate 98 of the housing 94 and a mist separator 97. The outlet of the mist separator 97 is connected to the inlet of the centrifugal impeller 6. The outlet of the separated liquid reservoir 96 is connected to the inlet of the evaporator 14. The outlet of the evaporator 14 is connected to the inlet of the centrifugal impeller 4. An extraction pipe 18 branches from a pipe connecting the condenser 10 and the subcooler 12. The extraction pipe 18 is connected to the motor unit A.

ターボ冷凍機２ａに使用される冷媒は、Ｒ−１３４ａに例示されるオゾン破壊係数がゼロの冷媒である。 The refrigerant used for the turbo refrigerator 2a is a refrigerant having an ozone depletion coefficient of zero exemplified by R-134a.

図２を参照すると、モータユニットＡの構成が示されている。抽出配管１８は、配管２６と配管２８とに分岐される。配管２８は気液分離器２９に接続されている。配管２６は、バルブ３０を介して冷却ガス配管３６に接続されている。気液分離器２９の内部は液相部３１と気相部３３とに分かれている。液相部３１は冷却液配管３４に接続されている。気相部３３はバルブ３２を介して冷却ガス配管３６に接続されている。 Referring to FIG. 2, the configuration of the motor unit A is shown. The extraction pipe 18 is branched into a pipe 26 and a pipe 28. The pipe 28 is connected to a gas-liquid separator 29. The pipe 26 is connected to the cooling gas pipe 36 via the valve 30. The interior of the gas-liquid separator 29 is divided into a liquid phase part 31 and a gas phase part 33. The liquid phase part 31 is connected to the coolant pipe 34. The gas phase section 33 is connected to the cooling gas pipe 36 via the valve 32.

モータユニットＡは、ケーシング２１を備えている。ケーシング２１には軸受２５が取り付けられている。軸受２５により、ロータ２４が軸承されている。ロータ２４は出力軸８に固着されている。ケーシング２１の内部にはステータ２２が設置されている。ステータ２２は、隙間４０を挟んでロータ２４の外周面と対向する円筒形の内周面と、円筒形の外周面とを有する。 The motor unit A includes a casing 21. A bearing 25 is attached to the casing 21. The rotor 24 is supported by the bearing 25. The rotor 24 is fixed to the output shaft 8. A stator 22 is installed inside the casing 21. The stator 22 has a cylindrical inner peripheral surface facing the outer peripheral surface of the rotor 24 with the gap 40 interposed therebetween, and a cylindrical outer peripheral surface.

ステータ２２には、ラジアル方向に延長する冷却ガス通路３８が設けられている。冷却ガス通路３８の一端は、冷却ガス配管３６に接続されている。冷却ガス通路３８の他端は、隙間４０に開口している。冷却ガス通路３８は、隙間４０を軸方向により均一に冷却するために、軸方向（出力軸８の延長方向に平行な方向）にずれて複数設けられていることがある。 The stator 22 is provided with a cooling gas passage 38 extending in the radial direction. One end of the cooling gas passage 38 is connected to the cooling gas pipe 36. The other end of the cooling gas passage 38 opens into the gap 40. In order to cool the gap 40 more uniformly in the axial direction, a plurality of cooling gas passages 38 may be provided by being shifted in the axial direction (a direction parallel to the extending direction of the output shaft 8).

冷却液配管３４は、ケーシング２１の内壁に開口している。冷却液配管３４は、噴出する液がステータ２２の外周に噴きつけられる位置に開口を有することが好ましい。 The coolant pipe 34 opens on the inner wall of the casing 21. The cooling liquid pipe 34 preferably has an opening at a position where the liquid to be sprayed is sprayed on the outer periphery of the stator 22.

ケーシング２１の下部には、排出管２０の一端が接続されている。排出管２０の他端は蒸発器１４に接続されている。 One end of the discharge pipe 20 is connected to the lower part of the casing 21. The other end of the discharge pipe 20 is connected to the evaporator 14.

図３を参照すると、ケーシング２１の内部の、出力軸８に垂直なＸ−Ｘ面における断面図が示されている。冷却ガス通路３８は、ロータ２４の回転軸に垂直な方向に延長している。 Referring to FIG. 3, a sectional view in the XX plane perpendicular to the output shaft 8 inside the casing 21 is shown. The cooling gas passage 38 extends in a direction perpendicular to the rotation axis of the rotor 24.

図４を参照して、冷却ガス通路３８の延長方向は、図３の構成に代えて、ステータ２２の周方向の成分を有して傾いていてもよい。その場合、その傾きは、冷却ガス通路３８から噴き出すガスがロータ２４の回転に対して向かうように設けられていることが好ましい。すなわち、冷却ガス通路３８の開口から隙間４０に噴き出すガスの速度が、その開口に対応する位置におけるロータ２４の回転によるロータ外周面の速度と逆方向の成分を有するように設けられていることが好ましい。冷却ガス通路３８がこうした傾きを有すると、冷却の効率が向上する。 Referring to FIG. 4, the extending direction of cooling gas passage 38 may be inclined with a component in the circumferential direction of stator 22 instead of the configuration of FIG. 3. In that case, the inclination is preferably provided so that the gas ejected from the cooling gas passage 38 faces the rotation of the rotor 24. That is, the velocity of the gas ejected from the opening of the cooling gas passage 38 into the gap 40 has a component opposite to the velocity of the rotor outer peripheral surface due to the rotation of the rotor 24 at a position corresponding to the opening. preferable. When the cooling gas passage 38 has such an inclination, the cooling efficiency is improved.

図５を参照して、冷却ガス通路３８は、図３の構成に代えて、周方向に複数設けられていてもよい。その場合、冷却ガス配管３６により供給される冷却ガスをステータ２２の外周に沿って分配するための冷却ガス供給管８２が設けられる。隙間４０を周方向に均一に冷却するためにはこうした構成が好ましい。 Referring to FIG. 5, a plurality of cooling gas passages 38 may be provided in the circumferential direction instead of the configuration of FIG. In that case, a cooling gas supply pipe 82 for distributing the cooling gas supplied by the cooling gas pipe 36 along the outer periphery of the stator 22 is provided. Such a configuration is preferable for uniformly cooling the gap 40 in the circumferential direction.

図６を参照して、冷却ガス通路３８は、図３の構成に代えて、周方向に複数設けられ、かつステータ２２の周方向の成分を有して傾いていてもよい。その場合、その傾きは、冷却ガス通路３８から噴き出すガスがロータ２４の回転に対して向かうように設けられていることが好ましい。 Referring to FIG. 6, a plurality of cooling gas passages 38 may be provided in the circumferential direction instead of the configuration in FIG. 3, and may be inclined with a component in the circumferential direction of stator 22. In that case, the inclination is preferably provided so that the gas ejected from the cooling gas passage 38 faces the rotation of the rotor 24.

以上の構成を備えたターボ冷凍機２ａは、以下のように動作する。 The turbo chiller 2a having the above configuration operates as follows.

ターボ冷凍機２ａが起動されるとき、バルブ３０は開かれて「開」状態とされ、バルブ３２は閉じられて「閉」状態とされる。図示しない電源より電力が供給されることによりモータユニットＡが駆動され、ロータ２４が回転する。ロータ２４の回転速度は、起動時は小さく、徐々に大きくされる。出力軸８は、ロータ２４に随伴してロータ２４と同じ角速度で回転される。出力軸８の回転に随伴して、遠心式羽根車４と遠心式羽根車６とが回転される。 When the turbo chiller 2a is started, the valve 30 is opened to be in the “open” state, and the valve 32 is closed to be in the “closed” state. When electric power is supplied from a power source (not shown), the motor unit A is driven and the rotor 24 rotates. The rotational speed of the rotor 24 is small at the time of startup and gradually increased. The output shaft 8 is rotated at the same angular velocity as the rotor 24 along with the rotor 24. Along with the rotation of the output shaft 8, the centrifugal impeller 4 and the centrifugal impeller 6 are rotated.

ガス状態の冷媒は遠心式羽根車４に吸引されて圧縮され、次いで遠心式羽根車６によりさらに圧縮される。遠心式羽根車６から吐出されたガス状態の冷媒は、凝縮器１０に導入される。ガス状態の冷媒は、凝縮器１０の内部で伝熱管内を流過する冷却水等の冷却媒体に放熱することにより凝縮し、ガス状態の冷媒が混合した液冷媒（液体状態の冷媒）となる。 The refrigerant in the gas state is sucked and compressed by the centrifugal impeller 4 and then further compressed by the centrifugal impeller 6. The gaseous refrigerant discharged from the centrifugal impeller 6 is introduced into the condenser 10. The refrigerant in the gas state is condensed by dissipating heat to a cooling medium such as cooling water that flows through the heat transfer pipe inside the condenser 10, and becomes a liquid refrigerant (liquid refrigerant) in which the refrigerant in the gas state is mixed. .

凝縮器１０から流出した液冷媒は、サブクーラ１２により冷却される。サブクーラ１２から送出された液冷媒は、中間冷却器１６に導入される。液冷媒の一部はガス冷媒となる。液冷媒の残部は、その蒸発の潜熱により冷却される。 The liquid refrigerant flowing out of the condenser 10 is cooled by the subcooler 12. The liquid refrigerant sent out from the subcooler 12 is introduced into the intercooler 16. A part of the liquid refrigerant becomes a gas refrigerant. The remainder of the liquid refrigerant is cooled by the latent heat of evaporation.

蒸発したガス冷媒は、ミストセパレータ９７を流過する過程でミストが分離除去され、高圧側の遠心式羽根車６に吸い込まれて圧縮される。冷却された液冷媒は、低圧側絞り機構９６で再び絞られることによって断熱膨張し、かつ流量を調整されて蒸発器１４に供給される。蒸発器１４において蒸発した冷媒は、低圧側の遠心式羽根車４に供給される。 The evaporated gas refrigerant is separated and removed in the process of flowing through the mist separator 97, and is sucked into the high-pressure centrifugal impeller 6 and compressed. The cooled liquid refrigerant is adiabatically expanded by being squeezed again by the low-pressure side squeezing mechanism 96, and the flow rate is adjusted and supplied to the evaporator 14. The refrigerant evaporated in the evaporator 14 is supplied to the centrifugal impeller 4 on the low pressure side.

凝縮器１０からサブクーラ１２に向かう途中の気液二相の冷媒は、抽出配管１８により引き出される。冷媒は、配管２６と配管２８とに分岐して流れる。配管２８を流れる冷媒は、気液分離器２９に導入され、ガス冷媒と液冷媒とに分離される。ガス冷媒は気相部３３に溜まり、液冷媒は液相部３１に溜まる。液相部３１に溜まった液冷媒は、冷却液配管３４によりケーシング２１の内部に供給される。ケーシング２１の内部、特にステータ２２の外周側面、ステータ２２の出力軸８に垂直な側面、ロータ２４の出力軸８に垂直な側面は、液冷媒により効率的に冷却される。その後、冷媒は排出管２０を介して蒸発器１４に供給される。 The gas-liquid two-phase refrigerant on the way from the condenser 10 to the subcooler 12 is drawn out by the extraction pipe 18. The refrigerant branches and flows into the pipe 26 and the pipe 28. The refrigerant flowing through the pipe 28 is introduced into the gas-liquid separator 29 and separated into a gas refrigerant and a liquid refrigerant. The gas refrigerant is accumulated in the gas phase portion 33, and the liquid refrigerant is accumulated in the liquid phase portion 31. The liquid refrigerant accumulated in the liquid phase part 31 is supplied into the casing 21 through the coolant pipe 34. The inside of the casing 21, particularly the outer peripheral side surface of the stator 22, the side surface perpendicular to the output shaft 8 of the stator 22, and the side surface perpendicular to the output shaft 8 of the rotor 24 are efficiently cooled by the liquid refrigerant. Thereafter, the refrigerant is supplied to the evaporator 14 via the discharge pipe 20.

配管２６を流れる気液二相が混合した冷媒は、冷却ガス配管３６に導入され、次いで冷却ガス通路３８に導入される。冷却ガス通路３８を流過した冷媒は、隙間４０に供給される。隙間４０を挟んで対向するロータ２４の側面とステータ２２の側面とは、気液二相が混合した冷媒により効率的に冷却される。冷媒は、隙間４０の出口（隙間４０の出力軸に沿ってターボ圧縮機３に近い側の端部とターボ圧縮機３から遠い側の端部）から流出する。その後、冷媒は排出管２０を介して蒸発器１４に供給される。 The refrigerant in which the gas-liquid two phases flowing through the pipe 26 are mixed is introduced into the cooling gas pipe 36 and then introduced into the cooling gas passage 38. The refrigerant that has flowed through the cooling gas passage 38 is supplied to the gap 40. The side surface of the rotor 24 and the side surface of the stator 22 facing each other with the gap 40 interposed therebetween are efficiently cooled by the refrigerant in which two phases of gas and liquid are mixed. The refrigerant flows out from the outlet of the gap 40 (the end near the turbo compressor 3 and the end far from the turbo compressor 3 along the output shaft of the gap 40). Thereafter, the refrigerant is supplied to the evaporator 14 via the discharge pipe 20.

運転を開始してからある程度の時間が経過すると、モータの回転数が定格運転時の回転数に近づき、ある時点で所定の回転数を超える。その時点で、バルブ３０が閉じられ、バルブ３２が開かれる。 When a certain amount of time has elapsed since the start of operation, the rotational speed of the motor approaches the rotational speed at the rated operation, and exceeds a predetermined rotational speed at a certain point in time. At that point, valve 30 is closed and valve 32 is opened.

抽出配管１８を流れる気液二相の冷媒は、配管２８を介して気液分離器２９に供給され、気液分離器２９においてガス冷媒と液冷媒とに分離される。ガス冷媒は気相部３３に溜まり、液冷媒は液相部３１に溜まる。液相部３１に溜まった液冷媒は、冷却液配管３４によりケーシング２１の内部に供給される。ケーシング２１の内部、特にステータ２２の外周側面、ステータ２２の出力軸８に垂直な側面、ロータ２４の出力軸８に垂直な側面は、液冷媒により効率的に冷却される。その後、冷媒は排出管２０を介して蒸発器１４に供給される。 The gas-liquid two-phase refrigerant flowing in the extraction pipe 18 is supplied to the gas-liquid separator 29 via the pipe 28 and is separated into a gas refrigerant and a liquid refrigerant in the gas-liquid separator 29. The gas refrigerant is accumulated in the gas phase portion 33, and the liquid refrigerant is accumulated in the liquid phase portion 31. The liquid refrigerant accumulated in the liquid phase part 31 is supplied into the casing 21 through the coolant pipe 34. The inside of the casing 21, particularly the outer peripheral side surface of the stator 22, the side surface perpendicular to the output shaft 8 of the stator 22, and the side surface perpendicular to the output shaft 8 of the rotor 24 are efficiently cooled by the liquid refrigerant. Thereafter, the refrigerant is supplied to the evaporator 14 via the discharge pipe 20.

気相部３３に溜まったガス冷媒は、バルブ３２を介して冷却ガス配管３６に導かれ、次いで冷却ガス通路３８に導入される。冷却ガス通路３８を流過した冷媒は、隙間４０に供給される。隙間４０を挟んで対向するロータ２４の側面とステータ２２の側面とは、ガス冷媒により冷却される。冷媒は、隙間４０の出口（隙間４０の出力軸に沿ってターボ圧縮機３に近い側の端部とターボ圧縮機３から遠い側の端部）から流出する。その後、冷媒は排出管２０を介して蒸発器１４に供給される。 The gas refrigerant accumulated in the gas phase section 33 is guided to the cooling gas pipe 36 through the valve 32 and then introduced into the cooling gas passage 38. The refrigerant that has flowed through the cooling gas passage 38 is supplied to the gap 40. The side surface of the rotor 24 and the side surface of the stator 22 facing each other across the gap 40 are cooled by the gas refrigerant. The refrigerant flows out from the outlet of the gap 40 (the end near the turbo compressor 3 and the end far from the turbo compressor 3 along the output shaft of the gap 40). Thereafter, the refrigerant is supplied to the evaporator 14 via the discharge pipe 20.

ガス冷媒は、液冷媒または気液二相が混合した流体に比べて、ロータ２４の回転を妨げる抵抗が少なく好ましい。ロータ２４が定格回転数に近い高速で回転しているときには特に好ましい。特に、ロータ２４の回転数がギア等により増速されずにそのまま遠心式羽根車４と遠心式羽根車６とに等速で伝達されるターボ冷凍機の場合、高いモータの回転数が要求されるため、流体抵抗の小さいガス冷媒で隙間４０が冷却されることが好ましい。 A gas refrigerant is preferable because it has less resistance to hinder the rotation of the rotor 24 than a liquid refrigerant or a fluid in which two phases of gas and liquid are mixed. This is particularly preferable when the rotor 24 is rotating at a high speed close to the rated rotational speed. In particular, in the case of a turbo chiller in which the rotational speed of the rotor 24 is not increased by a gear or the like and is directly transmitted to the centrifugal impeller 4 and the centrifugal impeller 6 at a constant speed, a high motor rotational speed is required. Therefore, it is preferable that the gap 40 is cooled with a gas refrigerant having a low fluid resistance.

（実施の第２形態）
図７を参照すると、本発明の実施の第２形態におけるターボ冷凍機２ｂの構成が示されている。ターボ冷凍機２ｂにおいて、遠心式羽根車４、遠心式羽根車６、出力軸８、凝縮器１０、サブクーラ１２、抽出配管１８、および中間冷却器１６の相互の関係は図１を参照して説明されたターボ冷凍機２ａと同一である。出力軸８は、モータユニットＢに接続されている。中間冷却器１６の構造は図１を参照して説明されたターボ冷凍機２ａと同一である。抽出配管１８は、モータユニットＢに接続されている。 (Second embodiment)
Referring to FIG. 7, there is shown a configuration of a turbo chiller 2b according to the second embodiment of the present invention. In the centrifugal chiller 2b, the mutual relationship among the centrifugal impeller 4, the centrifugal impeller 6, the output shaft 8, the condenser 10, the subcooler 12, the extraction pipe 18, and the intercooler 16 will be described with reference to FIG. This is the same as the turbo refrigerator 2a. The output shaft 8 is connected to the motor unit B. The structure of the intercooler 16 is the same as the turbo refrigerator 2a described with reference to FIG. The extraction pipe 18 is connected to the motor unit B.

凝縮器１０とサブクーラ１２とをつなぐ配管は、配管４８に分岐している。配管４８は、配管５０と配管５２とに分岐している。配管５０はバルブ５６を介して冷却ガス配管５９に接続されている。配管５２は気液分離器５４に接続されている。気液分離器５４の内部は液相部５１と気相部５３とに分かれている。液相部５１は冷却液配管６２に接続されている。気相部５３はバルブ５８を介して冷却ガス配管５９に接続されている。 A pipe connecting the condenser 10 and the subcooler 12 branches to a pipe 48. The pipe 48 is branched into a pipe 50 and a pipe 52. The pipe 50 is connected to a cooling gas pipe 59 through a valve 56. The pipe 52 is connected to a gas-liquid separator 54. The interior of the gas-liquid separator 54 is divided into a liquid phase part 51 and a gas phase part 53. The liquid phase part 51 is connected to the coolant pipe 62. The gas phase part 53 is connected to a cooling gas pipe 59 through a valve 58.

中間冷却器１６のミストセパレータ９７の出口側には冷却ガス配管４２の一端が接続されている。冷却ガス配管４２の他端は冷却ガス配管５９と合流して、冷却ガス配管６０に接続されている。中間冷却器１６には冷却液配管４２の一端が接続されている。冷却液配管４２の他端は冷却液配管６２と合流して冷却液配管６４に接続されている。冷却ガス配管６０と冷却液配管６４とはモータユニットＢに接続されている。 One end of the cooling gas pipe 42 is connected to the outlet side of the mist separator 97 of the intercooler 16. The other end of the cooling gas pipe 42 joins the cooling gas pipe 59 and is connected to the cooling gas pipe 60. One end of a coolant pipe 42 is connected to the intermediate cooler 16. The other end of the coolant pipe 42 joins the coolant pipe 62 and is connected to the coolant pipe 64. The cooling gas pipe 60 and the cooling liquid pipe 64 are connected to the motor unit B.

図８を参照すると、モータユニットＢの構成が示されている。冷却ガス配管６０は、バルブ７４を介して冷却ガス配管７８に接続されている。冷却液配管６４は、バルブ７６を介して冷却液配管８０に接続されている。冷却ガス配管７８の途中と冷却液配管８０の途中とはバルブ７２を介して接続されている。 Referring to FIG. 8, the configuration of the motor unit B is shown. The cooling gas pipe 60 is connected to the cooling gas pipe 78 through a valve 74. The coolant pipe 64 is connected to the coolant pipe 80 via a valve 76. The middle of the cooling gas pipe 78 and the middle of the cooling liquid pipe 80 are connected via a valve 72.

モータユニットＢは、ケーシング２１を備えている。ケーシング２１には軸受２５が取り付けられている。軸受２５により、ロータ２４が軸承されている。ロータ２４は出力軸８に固着されている。ケーシング２１の内部には、ロータ２４の外周面と隙間４０を挟んで対向する円筒形の内周面と、円筒形の外周面とを有するステータ２２が設置されている。 The motor unit B includes a casing 21. A bearing 25 is attached to the casing 21. The rotor 24 is supported by the bearing 25. The rotor 24 is fixed to the output shaft 8. Inside the casing 21, a stator 22 having a cylindrical inner peripheral surface and a cylindrical outer peripheral surface facing the outer peripheral surface of the rotor 24 across the gap 40 is installed.

ステータ２２には、ラジアル方向に延長する冷却ガス通路３８が設けられている。冷却ガス通路３８の一端は、冷却ガス配管７８に接続されている。冷却ガス通路３８の他端は、隙間４０に開口している。冷却ガス通路３８は、隙間４０を軸方向により均一に冷却するために、軸方向（出力軸８の延長方向に平行な方向）にずれて複数設けられていることがある。 The stator 22 is provided with a cooling gas passage 38 extending in the radial direction. One end of the cooling gas passage 38 is connected to a cooling gas pipe 78. The other end of the cooling gas passage 38 opens into the gap 40. In order to cool the gap 40 more uniformly in the axial direction, a plurality of cooling gas passages 38 may be provided by being shifted in the axial direction (a direction parallel to the extending direction of the output shaft 8).

冷却液配管８０は、ケーシング２１の内壁に開口している。冷却液配管８０は、噴出する液がステータ２２の外周に噴きつけられる位置に開口を有することが好ましい。 The coolant pipe 80 opens on the inner wall of the casing 21. The coolant pipe 80 preferably has an opening at a position where the liquid to be sprayed is sprayed on the outer periphery of the stator 22.

ケーシング２１の内部の、出力軸８に垂直なＸ−Ｘ面における断面は、図３から図６を参照して説明された構成のうちのいずれかの形状を有する。 The cross section in the XX plane perpendicular to the output shaft 8 inside the casing 21 has any one of the configurations described with reference to FIGS. 3 to 6.

以上の構成を備えたターボ冷凍機２ｂは、以下のように動作する。 The turbo chiller 2b having the above configuration operates as follows.

ターボ冷凍機２ｂが起動されるとき、バルブ５６は開かれて「開」状態とされ、バルブ５８は閉じられて「閉」状態とされる。バルブ７２は開かれて「開」状態とされ、バルブ７４は閉じられて「閉」状態とされ、バルブ７４は開かれて「開
」状態とされる。 When the turbo chiller 2b is started, the valve 56 is opened to be in the “open” state, and the valve 58 is closed to be in the “closed” state. The valve 72 is opened to the “open” state, the valve 74 is closed to the “closed” state, and the valve 74 is opened to the “open” state.

図示しない電源より電力が供給されることによりモータユニットＢが駆動され、ロータ２４が回転する。ロータ２４の回転速度は、起動時は小さく、徐々に大きくされる。出力軸８は、ロータ２４に随伴してロータ２４と同じ角速度で回転される。出力軸８の回転に随伴して、遠心式羽根車４と遠心式羽根車６とが回転される。 When power is supplied from a power source (not shown), the motor unit B is driven and the rotor 24 rotates. The rotational speed of the rotor 24 is small at the time of startup and gradually increased. The output shaft 8 is rotated at the same angular velocity as the rotor 24 along with the rotor 24. Along with the rotation of the output shaft 8, the centrifugal impeller 4 and the centrifugal impeller 6 are rotated.

凝縮器１０から流出した液冷媒は、サブクーラ１２により冷却される。サブクーラ１２から送出された液冷媒は、中間冷却器１６に導入される。液冷媒の一部は蒸発してガス冷媒となる。 The liquid refrigerant flowing out of the condenser 10 is cooled by the subcooler 12. The liquid refrigerant sent out from the subcooler 12 is introduced into the intercooler 16. A part of the liquid refrigerant evaporates to become a gas refrigerant.

蒸発したガス冷媒は、ミストセパレータ９７を流過する過程でミストが分離除去され、高圧側の遠心式羽根車６に吸い込まれて圧縮される。冷却された液冷媒は、低圧側絞り機構９６で再び絞られることによって断熱膨張し、かつ流量を調整されて蒸発器１４に供給される。蒸発器１４において蒸発した冷媒は、低圧側の遠心式羽根車４に供給される。 The evaporated gas refrigerant is separated and removed in the process of flowing through the mist separator 97, and is sucked into the centrifugal impeller 6 on the high pressure side and compressed. The cooled liquid refrigerant is adiabatically expanded by being squeezed again by the low-pressure side squeezing mechanism 96, and the flow rate is adjusted and supplied to the evaporator 14. The refrigerant evaporated in the evaporator 14 is supplied to the centrifugal impeller 4 on the low pressure side.

凝縮器１０からサブクーラ１２に向かう途中の気液二相の冷媒は、抽出配管１８により引き出され、ケーシング２１の内部に供給され、ケーシング２１の内部を冷却する。 The gas-liquid two-phase refrigerant on the way from the condenser 10 to the subcooler 12 is drawn out by the extraction pipe 18 and supplied to the inside of the casing 21 to cool the inside of the casing 21.

凝縮器１０からサブクーラ１２へ向かう配管から引き出された配管４８に気液二相の冷媒が流入する。その冷媒は配管５０と配管５２とに分岐して流れる。配管５２を流れる冷媒は、気液分離器５４に導入され、ガス冷媒と液冷媒とに分離される。ガス冷媒は気相部５３に溜まり、液冷媒は液相部５１に溜まる。液相部５１に溜まった液冷媒は、冷却液配管６２を介して冷却液配管６４に流入する。 The gas-liquid two-phase refrigerant flows into the pipe 48 drawn from the pipe from the condenser 10 to the subcooler 12. The refrigerant branches and flows into the pipe 50 and the pipe 52. The refrigerant flowing through the pipe 52 is introduced into the gas-liquid separator 54 and separated into a gas refrigerant and a liquid refrigerant. The gas refrigerant is accumulated in the gas phase portion 53, and the liquid refrigerant is accumulated in the liquid phase portion 51. The liquid refrigerant accumulated in the liquid phase part 51 flows into the coolant pipe 64 via the coolant pipe 62.

液冷媒は、冷却液配管４６を流れ、次いで冷却液配管６４に流入する。 The liquid refrigerant flows through the coolant pipe 46 and then flows into the coolant pipe 64.

冷却液配管６４を流れる液冷媒は、バルブ７６、冷却液配管８０を介してケーシング２１の内部に供給される。ケーシング２１の内部、特にステータ２２の外周側面、ステータ２２の出力軸８に垂直な側面、ロータ２４の出力軸８に垂直な側面、軸受２５は、液冷媒により効率的に冷却される。その後、冷媒は排出管２０を介して蒸発器１４に供給される。 The liquid refrigerant flowing through the coolant pipe 64 is supplied into the casing 21 via the valve 76 and the coolant pipe 80. The inside of the casing 21, particularly the outer peripheral side surface of the stator 22, the side surface perpendicular to the output shaft 8 of the stator 22, the side surface perpendicular to the output shaft 8 of the rotor 24, and the bearing 25 are efficiently cooled by the liquid refrigerant. Thereafter, the refrigerant is supplied to the evaporator 14 via the discharge pipe 20.

冷却液配管６４を流れる液冷媒はさらに、バルブ７６、バルブ７２、および冷却液配管７８を介して冷却ガス通路３８に導入される。冷却ガス通路３８を流過した冷媒は、隙間４０に供給される。隙間４０を挟んで対向するロータ２４の側面とステータ２２の側面とは、液冷媒により効率的に冷却される。冷媒は、隙間４０の出口（隙間４０の出力軸に沿ってターボ圧縮機３に近い側の端部とターボ圧縮機３から遠い側の端部）から流出する。その後、冷媒は排出管２０を介して蒸発器１４に供給される。 The liquid refrigerant flowing through the cooling liquid pipe 64 is further introduced into the cooling gas passage 38 via the valve 76, the valve 72, and the cooling liquid pipe 78. The refrigerant that has flowed through the cooling gas passage 38 is supplied to the gap 40. The side surface of the rotor 24 and the side surface of the stator 22 facing each other with the gap 40 interposed therebetween are efficiently cooled by the liquid refrigerant. The refrigerant flows out from the outlet of the gap 40 (the end near the turbo compressor 3 and the end far from the turbo compressor 3 along the output shaft of the gap 40). Thereafter, the refrigerant is supplied to the evaporator 14 via the discharge pipe 20.

運転を開始してからある程度の時間が経過すると、モータの回転数が定格運転時の回転数に近づき、ある時点で所定の回転数を超える。その時点で、バルブ５６が閉じられ、バルブ５８が開かれる。さらに、バルブ７２が閉じられ、バルブ７４が開かれ、バルブ７６が開かれる。 When a certain amount of time has elapsed since the start of operation, the rotational speed of the motor approaches the rotational speed at the rated operation, and exceeds a predetermined rotational speed at a certain point in time. At that point, valve 56 is closed and valve 58 is opened. Further, the valve 72 is closed, the valve 74 is opened, and the valve 76 is opened.

凝縮器１０からサブクーラ１２へ向かう配管から引き出された配管４８に液冷媒が流入する。その冷媒は配管５２に流れる。配管５２を流れる冷媒は、気液分離器５４に導入され、ガス冷媒と液冷媒とに分離される。ガス冷媒は気相部５３に溜まり、液冷媒は液相部５１に溜まる。液相部５１に溜まった液冷媒は、冷却液配管６２を介して冷却液配管６４に流入する。気相部５３に溜まったガス冷媒は、冷却ガス配管５９を介して冷却ガス配管６０に流れる。 The liquid refrigerant flows into the pipe 48 drawn out from the pipe from the condenser 10 toward the subcooler 12. The refrigerant flows into the pipe 52. The refrigerant flowing through the pipe 52 is introduced into the gas-liquid separator 54 and separated into a gas refrigerant and a liquid refrigerant. The gas refrigerant is accumulated in the gas phase portion 53, and the liquid refrigerant is accumulated in the liquid phase portion 51. The liquid refrigerant accumulated in the liquid phase part 51 flows into the coolant pipe 64 via the coolant pipe 62. The gas refrigerant accumulated in the gas phase portion 53 flows into the cooling gas pipe 60 via the cooling gas pipe 59.

中間冷却器１６において蒸発したガス冷媒は、ミストセパレータ９７を流過する過程でミストが分離除去され、冷却ガス配管４２を介して冷却ガス配管６０に流れる。 The gas refrigerant evaporated in the intercooler 16 is separated and removed in the process of flowing through the mist separator 97 and flows to the cooling gas pipe 60 via the cooling gas pipe 42.

冷却ガス配管６０を流れる気相の冷媒は、バルブ７４を介して冷却ガス配管７８に導かれ、次いで冷却ガス通路３８に導入される。冷却ガス通路３８を流過した冷媒は、隙間４０に供給される。隙間４０を挟んで対向するロータ２４の側面とステータ２２の側面とは、ガス冷媒により冷却される。冷媒は、隙間４０の出口（隙間４０の出力軸に沿ってターボ圧縮機３に近い側の端部とターボ圧縮機３から遠い側の端部）から流出する。その後、冷媒は排出管２０を介して蒸発器１４に供給される。 The gas-phase refrigerant flowing through the cooling gas pipe 60 is guided to the cooling gas pipe 78 through the valve 74 and then introduced into the cooling gas passage 38. The refrigerant that has flowed through the cooling gas passage 38 is supplied to the gap 40. The side surface of the rotor 24 and the side surface of the stator 22 facing each other across the gap 40 are cooled by the gas refrigerant. The refrigerant flows out from the outlet of the gap 40 (the end near the turbo compressor 3 and the end far from the turbo compressor 3 along the output shaft of the gap 40). Thereafter, the refrigerant is supplied to the evaporator 14 via the discharge pipe 20.

冷却液配管６４を流れる液相の冷媒は、バルブ７６を介して冷却液配管８０を流れ、次いでケーシング２１の内部に流入する。液相の冷媒により、ケーシング２１の内部は効率的に冷却される。その後、冷媒は排出管２０を介して蒸発器１４に供給される。 The liquid refrigerant flowing through the coolant pipe 64 flows through the coolant pipe 80 through the valve 76 and then flows into the casing 21. The inside of the casing 21 is efficiently cooled by the liquid phase refrigerant. Thereafter, the refrigerant is supplied to the evaporator 14 via the discharge pipe 20.

本実施の形態において、気液分離器５１、配管４８、配管５０、配管５２、バルブ５６、バルブ５８、冷却ガス配管５９、および冷却液配管６２を取り除いた構成のターボ冷凍機も、ケーシング２１の内部が液相の冷媒により冷却され、隙間４０が気相の冷媒により冷却されることによる上記の効果が得られる。 In the present embodiment, the turbo refrigerator having the configuration in which the gas-liquid separator 51, the pipe 48, the pipe 50, the pipe 52, the valve 56, the valve 58, the cooling gas pipe 59, and the cooling liquid pipe 62 is removed is also included in the casing 21. The above-described effect is obtained by cooling the inside with a liquid-phase refrigerant and cooling the gap 40 with a gas-phase refrigerant.

本実施の形態において、配管４２と配管４６とを取り除いた構成のターボ冷凍機も、ケーシング２１の内部が液相の冷媒により冷却され、隙間４０が気相の冷媒により冷却されることによる上記の効果が得られる。 In the present embodiment, the turbo chiller having the configuration in which the pipe 42 and the pipe 46 are removed is also the above-described case where the inside of the casing 21 is cooled by the liquid phase refrigerant and the gap 40 is cooled by the gas phase refrigerant. An effect is obtained.

図１は、ターボ冷凍機の構成を示す。FIG. 1 shows the configuration of a turbo refrigerator. 図２は、モータユニットの構成を示す。FIG. 2 shows the configuration of the motor unit. 図３は、モータの断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view of the motor. 図４は、モータの断面図である。FIG. 4 is a sectional view of the motor. 図５は、モータの断面図である。FIG. 5 is a sectional view of the motor. 図６は、モータの断面図である。FIG. 6 is a sectional view of the motor. 図７は、ターボ冷凍機の構成を示す。FIG. 7 shows the configuration of the turbo refrigerator. 図８は、モータユニットの構成を示す。FIG. 8 shows the configuration of the motor unit.

Explanation of symbols

２…ターボ冷凍機
４…遠心式羽根車
６…遠心式羽根車
８…出力軸
１０…凝縮器
１２…サブクーラ
１４…蒸発器
１６…中間冷却器
１８…抽出配管
２０…排出管
２１…ケーシング
２２…ステータ
２４…ロータ
２５…軸受
２６…配管
２８…配管
２９…気液分離器
３０…バルブ
３１…液相部
３２…バルブ
３３…気相部
３４…冷却液配管
３６…冷却ガス配管
３８…冷却ガス通路
４０…隙間
４２…冷却ガス配管
４６…冷却液配管
４８…配管
５０…配管
５２…配管
６０…冷却ガス配管
６２…冷却液配管
６４…冷却液配管
７０…受衝板
８２…冷却ガス供給管 2 ... turbo refrigerator 4 ... centrifugal impeller 6 ... centrifugal impeller 8 ... output shaft 10 ... condenser 12 ... subcooler 14 ... evaporator 16 ... intermediate cooler 18 ... extraction pipe 20 ... discharge pipe 21 ... casing 22 ... Stator 24 ... Rotor 25 ... Bearing 26 ... Pipe 28 ... Pipe 29 ... Gas-liquid separator 30 ... Valve 31 ... Liquid phase part 32 ... Valve 33 ... Gas phase part 34 ... Coolant pipe 36 ... Cooling gas pipe 38 ... Cooling gas passage 40 ... Gap 42 ... Cooling gas piping 46 ... Cooling fluid piping 48 ... Piping 50 ... Piping 52 ... Piping 60 ... Cooling gas piping 62 ... Cooling fluid piping 64 ... Cooling fluid piping 70 ... Receiving plate 82 ... Cooling gas supply tube

Claims

A coolant supply system for supplying a coolant to the outer peripheral surface of the rotor;
A motor comprising: a cooling air supply system that supplies cooling gas to a gap between the rotor and the stator.

The motor according to claim 1,
The cooling gas is supplied to the gap through a hole provided in the stator.

The motor according to claim 2,
The hole is a plurality of motors.

The motor according to claim 2 or 3,
The speed of the flow of the cooling gas at the outlet from which the cooling gas blows into the gap from the hole has a component in the opposite direction to the direction of the rotational movement at the corresponding position of the rotor.

A motor according to any one of claims 1 to 4,
The cooling liquid is a liquid generated by a gas-liquid separator from a fluid in which a gas and a liquid are mixed,
The cooling gas is a gas generated from the fluid by the gas-liquid separator.

A motor according to claim 5;
A turbo compressor,
Comprising the gas-liquid separator,
The fluid is a refrigerant used in the turbo refrigerator.

A motor according to claim 5;
A turbo compressor having at least two stages of impellers;
A condenser for condensing the refrigerant discharged from the turbo compressor;
An intermediate cooler that cools the remainder of the refrigerant by evaporating a part of the refrigerant sent from the condenser via a delivery pipe;
A turbo refrigerator comprising: the gas-liquid separator that separates the refrigerant extracted from the delivery pipe into the cooling liquid and the cooling gas.

A motor according to any one of claims 1 to 5;
A turbo refrigerator comprising: a turbo compressor driven by the motor.

A turbo refrigerator according to any one of claims 5 to 8,
The rotational speed of the motor and the rotational speed of the impeller of the turbo compressor are the same.