JP2011080386A - Canned motor pump system and heat transfer device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はキャンドモータポンプシステム及び熱移動装置に関し、特に運転を継続することができるキャンドモータポンプシステム及びこれを備える熱移動装置に関する。 The present invention relates to a canned motor pump system and a heat transfer device, and more particularly to a canned motor pump system capable of continuing operation and a heat transfer device including the same.
モータのロータ及び出力軸がキャンに収容されたキャンドモータポンプがある。キャンドモータポンプを継続して運転するための対策として、吐出配管から流体の一部を分岐し冷却配管を介してハウジングに導くことで、モータ部の冷却及び潤滑効果を高めたものがある(例えば、特許文献1参照。)。 There is a canned motor pump in which a rotor and an output shaft of a motor are accommodated in a can. As a measure for continuously operating the canned motor pump, there is one in which a part of the fluid is branched from the discharge pipe and led to the housing through the cooling pipe to improve the cooling and lubrication effect of the motor unit (for example, , See Patent Document 1).
キャンドモータポンプは、一般に、クローズド配管内の汚染物質のない流体の搬送に用いられる。そして、吸収冷凍機や吸収ヒートポンプの吸収溶液あるいは冷媒の搬送にもキャンドモータポンプが用いられる。吸収冷凍機や吸収ヒートポンプの吸収溶液あるいは冷媒が循環する流路も密閉されているが、製作時の溶接スパッタや再生器の腐食生成物等の異物が発生するという事情がある。これらの異物が冷却配管を介してモータ内へ流入してステータとロータとの隙間に入り込むことでロータの回転を妨げて(ロック)、ポンプの運転ができなくなることがあった。 A canned motor pump is generally used to convey a contaminant-free fluid in a closed pipe. And a canned motor pump is used also for conveyance of the absorption solution or refrigerant | coolant of an absorption refrigerator or an absorption heat pump. Although the flow path through which the absorption solution or refrigerant of the absorption refrigerator or absorption heat pump circulates is also sealed, there is a situation in which foreign matters such as weld spatter at the time of manufacture and corrosion products of the regenerator are generated. When these foreign substances flow into the motor via the cooling pipe and enter the gap between the stator and the rotor, the rotation of the rotor is hindered (locked), and the pump cannot be operated.
本発明は上述の課題に鑑み、ポンプの運転を継続することができるキャンドモータポンプシステム及びこれを備える熱移動装置を提供することを目的とする。 An object of this invention is to provide the canned motor pump system which can continue the driving | operation of a pump, and a heat transfer apparatus provided with the same in view of the above-mentioned subject.
上記目的を達成するために、本発明の第1の態様に係るキャンドモータポンプシステムは、例えば図1に示すように、キャンドモータポンプ10と;キャンドモータポンプ10から吐出された液体Swの一部をキャンドモータポンプ10のモータ13mに導く冷却管29と;冷却管29に配置された捕集容器20であって、冷却管29よりも大きな流路断面を持ち、捕集容器20の下流側に接続された冷却管29Bの管底よりも底面が低く配置された捕集容器20とを備える。
In order to achieve the above object, a canned motor pump system according to a first aspect of the present invention includes a canned
このように構成すると、異物を捕集容器で捕捉することができ、異物がモータ内に侵入することを抑制することができて、ロータがロックすることを回避することができ、ポンプの運転を継続することができる。 If comprised in this way, a foreign material can be caught with a collection container, it can control that a foreign material penetrate | invades in a motor, it can avoid that a rotor locks, and operation of a pump can be avoided. Can continue.
また、本発明の第2の態様に係るキャンドモータポンプシステムは、例えば図3を参照して示すと、上記本発明の第1の態様に係るキャンドモータポンプシステムにおいて、捕集容器20は、垂直断面が四角形に形成されている。
Moreover, when the canned motor pump system according to the second aspect of the present invention is shown with reference to FIG. 3, for example, in the canned motor pump system according to the first aspect of the present invention, the
このように構成すると、捕集容器における異物の捕捉率を向上させることができる。 If comprised in this way, the capture rate of the foreign material in a collection container can be improved.
また、本発明の第3の態様に係るキャンドモータポンプシステムは、例えば図3(a)に示すように、上記本発明の第1の態様又は第2の態様に係るキャンドモータポンプシステムにおいて、捕集容器20は、平面視において、冷却管29Aから捕集容器20に液体が流入する方向と捕集容器20から冷却管29Bに液体が流出する方向とが交差するように冷却管29A、29Bに接続されている。
In addition, the canned motor pump system according to the third aspect of the present invention includes a canned motor pump system according to the first aspect or the second aspect of the present invention, as shown in FIG. In the plan view, the
このように構成すると、捕集容器における異物の捕捉率を向上させることができる。 If comprised in this way, the capture rate of the foreign material in a collection container can be improved.
また、本発明の第4の態様に係るキャンドモータポンプシステムは、例えば図3に示すように、上記本発明の第1の態様乃至第3の態様のいずれか1つの態様に係るキャンドモータポンプシステムにおいて、捕集容器20の下流側に接続された冷却管29Bが、捕集容器20の内部に挿入されて接続されている。
Moreover, the canned motor pump system according to the fourth aspect of the present invention is, for example, as shown in FIG. 3, the canned motor pump system according to any one of the first to third aspects of the present invention. The
このように構成すると、捕集容器における異物の捕捉率を向上させることができる。 If comprised in this way, the capture rate of the foreign material in a collection container can be improved.
また、本発明の第5の態様に係る熱移動装置は、例えば図2に示すように、冷媒が蒸気となった冷媒蒸気Veを吸収溶液Saに吸収させて吸収溶液Saを濃度が低下した希溶液Swとする吸収器31と;希溶液Swを導入し加熱して、希溶液Swから冷媒を蒸発させて希溶液Swよりも濃度が高い吸収溶液である濃溶液Saを生成する再生器32と;吸収器31と再生器32との間で吸収溶液Swを移動させる上記本発明の第1の態様乃至第4の態様のいずれか1つの態様に係るキャンドモータポンプシステム1Aとを備える。
Further, for example, as shown in FIG. 2, the heat transfer device according to the fifth aspect of the present invention absorbs the refrigerant vapor Ve in which the refrigerant has become a vapor into the absorption solution Sa to reduce the concentration of the absorption solution Sa. An absorber 31 as a solution Sw; a
このように構成すると、吸収溶液中に異物が発生しても運転を継続することができる熱移動装置となる。 If comprised in this way, it will become a heat transfer apparatus which can continue a driving | operation even if a foreign material generate | occur | produces in an absorption solution.
本発明によれば、異物を捕集容器で捕捉することができ、異物がモータ内に侵入することを抑制することができて、ロータがロックすることを回避することができ、ポンプの運転を継続することができる。 According to the present invention, foreign matter can be captured by the collection container, foreign matter can be prevented from entering the motor, the rotor can be prevented from locking, and the pump can be operated. Can continue.
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。なお、各図において互いに同一又は相当する部材には同一あるいは類似の符号を付し、重複した説明は省略する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the drawings, the same or similar members are denoted by the same or similar reference numerals, and redundant description is omitted.
まず図1を参照して、本発明の第1の実施の形態に係るキャンドモータポンプシステム1を説明する。図1は、キャンドモータポンプシステム1の模式的縦断面図である。キャンドモータポンプシステム1は、キャンドモータポンプ10と、キャンドモータポンプ10から吐出された液体Swの一部をキャンドモータポンプ10のモータ13mに導く冷却管29と、冷却管29内を流れる液体Sw中の異物を捕捉する捕集容器20とを備えている。本実施の形態では、キャンドモータポンプシステム1は、熱移動装置としての吸収冷凍機30(図2参照)内に組み込まれている。なお、ここでいう熱移動装置は、外部から熱などの駆動エネルギーを得て低い温度の部分から温度の高い部分へ又はこの逆へ熱を移動させる装置である。低い温度の部分から温度の高い部分へ熱を移動させる装置は、典型的には狭義のヒートポンプであり、高い温度の部分から温度の低い部分へ熱を移動させる装置は、典型的には冷凍機(広義のヒートポンプに含まれる)である。
First, a canned
ここで図2を参照して、キャンドモータポンプシステム1が組み込まれている吸収冷凍機30を説明する。図2は、本発明の第2の実施の形態に係る吸収冷凍機30の模式的系統図である。吸収冷凍機30は、冷水pの熱で冷媒液Vfを蒸発させて冷媒の蒸気Veを発生させることにより冷水pを冷却する蒸発器34と(以下、蒸発器34で発生した冷媒の蒸気を「蒸発器冷媒蒸気Ve」ということもある)、蒸発器34で発生した蒸発器冷媒蒸気Veを濃溶液Saで吸収する吸収器31と、吸収器31で蒸発器冷媒蒸気Veを吸収して濃度が低下した希溶液Swを導入し、希溶液Swを加熱し冷媒を蒸発させて濃度が上昇した濃溶液Saを生成する再生器32と(以下、再生器32で発生した冷媒の蒸気を「再生器冷媒蒸気Vg」ということもある)、再生器32で希溶液Swから蒸発した再生器冷媒蒸気Vgを冷却して凝縮させ、蒸発器34に送る冷媒液Vfを生成する凝縮器33とを備えている。吸収冷凍機30で使用される冷媒及び吸収溶液は、典型的には、冷媒として水が、吸収溶液として臭化リチウム(LiBr)が用いられるが、これに限らず他の冷媒、吸収溶液(吸収剤)の組み合わせで使用してもよい。
Here, with reference to FIG. 2, the
蒸発器34には、冷却する対象である冷水pを流す冷水管34aが配設されており、冷媒液散布ノズル34bから散布された冷媒液Vfが蒸発する際に冷水pから蒸発潜熱を奪うことにより、冷水pが冷却されるように構成されている。冷水管34aは、エアハンドリングユニット等の冷水利用機器(不図示)と配管52を介して接続されている。吸収器31には、冷却水qを流す冷却水管31aが配設されており、濃溶液散布ノズル31bから散布された濃溶液Saが蒸発器冷媒蒸気Veを吸収した際に発生する吸収熱を冷却水qが奪うように構成されている。冷却水管31aは、凝縮器33内の冷却水管33aと配管53を介して、及び冷却塔(不図示)と配管54を介して、それぞれ接続されている。吸収器31と蒸発器34とは共に1つの缶胴内にシェルアンドチューブ型に形成され、両者の間には仕切壁31dが設けられている。吸収器31と蒸発器34とは仕切壁31dの上部で連通しており、蒸発器34で発生した蒸発器冷媒蒸気Veを吸収器31に移動させることができるように構成されている。
The
吸収器31の底部には、貯留部31cの希溶液Swを再生器32に導く希溶液管55が接続されている。希溶液管55には、希溶液Swを再生器32に圧送するキャンドモータポンプシステム1としての吸収溶液キャンドモータポンプシステム1Aが配設されている。吸収溶液キャンドモータポンプシステム1Aは、冷凍負荷に応じた流量の希溶液Swを圧送することができるように構成されている。吸収溶液キャンドモータポンプシステム1Aの下流側の希溶液管55には、希溶液Swと濃溶液Saとの間で熱交換を行わせる溶液熱交換器36が配設されている。溶液熱交換器36には、また、濃溶液Saを流す濃溶液管56が接続されている。溶液熱交換器36は、典型的にはプレート型熱交換器が用いられるがシェルアンドチューブ型やその他の熱交換器であってもよい。吸収器31及び蒸発器34を構成する缶胴外側の蒸発器34側には、貯留部34cに貯留されている冷媒液Vfを上部の冷媒液散布ノズル34bに導く循環冷媒管51が配設されている。循環冷媒管51には、貯留部34cに貯留されている冷媒液Vfを冷媒液散布ノズル34bに圧送するキャンドモータポンプシステム1としての冷媒液キャンドモータポンプシステム1Bが配設されている。
A
再生器32には、希溶液Swを加熱するための加熱源となる熱源流体Fを流す熱源流体管32aが配設されており、希溶液散布ノズル32bから散布された希溶液Swから冷媒を蒸発させて濃溶液Saを生成するように構成されている。希溶液散布ノズル32bは、希溶液管55に接続されている。凝縮器33には、再生器32で発生した再生器冷媒蒸気Vgを冷却するための冷却水qを流す冷却水管33aが配設されている。冷却水管33aは、一端が吸収器31内の冷却水管31aと配管53を介して、他端が冷却塔(不図示)と配管54を介して、それぞれ接続されている。凝縮器33と再生器32とは共に1つの缶胴内にシェルアンドチューブ型に形成され、両者の間には仕切壁33dが設けられている。凝縮器33と再生器32とは仕切壁33dの上部で連通しており、再生器32で発生した再生器冷媒蒸気Vgを凝縮器33に移動させることができるように構成されている。凝縮器33と再生器32とが形成された缶胴は、吸収器31と蒸発器34とが形成された缶胴よりも上方に配設されており、再生器32内の濃溶液Saを吸収器31に、凝縮器33内の冷媒液Vfを蒸発器34に、それぞれ重力によって送液することができるように構成されている。再生器32の底部には、濃度が上昇した濃溶液Saを通す濃溶液管56が接続されている。濃溶液管56は、溶液熱交換器36を経由して濃溶液散布ノズル31bに接続されている。凝縮器33の底部には、冷媒液Vfを蒸発器34に向けて導出する冷媒液管60が接続されている。
The
本実施の形態では吸収冷凍機30が単効用のものを例として説明するが、二重効用あるいは三重効用の吸収冷凍機であってもよいことはいうまでもない。二重効用あるいは三重効用の場合であっても、吸収溶液及び/又は冷媒液を搬送するポンプとして、キャンドモータポンプシステム1を適用することが可能である。上述のような吸収冷凍機30は、製作時の配管溶接におけるスパッタが運転開始後に流路中に現れたり、特に再生器32に生じ得る鋼材が腐食して腐食生成物が生成される等、異物が発生することがある。異物が発生すると、キャンドモータポンプを冷却するために設けられている冷却配管を介して流体と共にモータ内へ異物が流入し、モータ内のステータ及びロータ間等の隙間でごみ(異物)噛みが発生してポンプが停止してしまう。そのため、吸収冷凍機30では、キャンドモータポンプシステム1を設けることにより、異物がモータ内に流入することを回避して、キャンドモータポンプの継続的な運転を可能にしている。
In this embodiment, the
再び図1に戻り、キャンドモータポンプシステム1を説明する。キャンドモータポンプ10は、機外から供給された電力で稼働する遠心式のキャンドモータポンプであり、羽根車12pを収容するケーシング12と、電動機13mを収容するハウジング13とを有している。電動機13mは、ロータ13rと、ロータ13rを囲むように配設されたステータ13sとを有している。ロータ13rと羽根車12pとは軸受け14bに支持された軸14を介して接続されており、ロータ13rの回転により羽根車12pを回転させることができるように構成されている。ケーシング12には、電動機13mと反対側で軸14が延びる方向に開口した吸込口12sと、羽根車12pの半径方向に開口した吐出口12dとが形成されている。吸込口12sから導入され、吐出口12dから導出される液体は、吸収溶液キャンドモータポンプシステム1A(図2参照)の場合は希溶液Swとなり、冷媒液キャンドモータポンプシステム1B(図2参照)の場合は冷媒液Vfとなるが、以下の説明では、代表して希溶液Swが液体であることとする。
Returning to FIG. 1 again, the canned
冷却管29は、羽根車12pの回転によって吐出口12dから吐出された希溶液Swの一部を取り出すように、吐出口12dに又は吐出口12dの下流に一端が接続されている。冷却管29の他端は、ケーシング12がある側とは反対側のハウジング13に接続されている。このように冷却管29が設けられていることにより、吐出口12dから吐出された希溶液Swの一部が、ケーシング12がある側とは反対側からハウジング13内に流入し、ロータ13rとステータ13sとの間を通ってケーシング12内の羽根車12p部分に到達する。このように希溶液Swが流れることにより、キャンドモータポンプシステム1は、電動機13m及び軸受け14bを冷却することができるように構成されている。
The cooling
捕集容器20は、冷却管29に配置されている。以下、捕集容器20の前後に接続されている冷却管29の区別を容易にするため、必要に応じて、捕集容器20の上流側の冷却管29を上流冷却管29Aと、捕集容器20の下流側の冷却管29を下流冷却管29Bと、それぞれ呼称することとする。捕集容器20は、冷却管29よりも大きな流路断面(希溶液Sw(流体)の主な流れ方向に直交する面における断面積)を持つ中空の柱状(典型的には角柱状)に形成されている。捕集容器20は、その底面が下流冷却管29Bの管底よりも低くなる位置に設けられている。本実施の形態では、上流冷却管29Aも下流冷却管29Bと同じ高さに設けられている。なお、本実施の形態では、上流冷却管29A及び下流冷却管29Bは、材質及び管径が同じになっている。また、捕集容器20は、所定の長さに形成されている。所定の長さは、希溶液Swに随伴して捕集容器20に流入した異物が、下流冷却管29Bに向かって進みながら重力によって下流冷却管29Bの管底よりも下まで達するのに要する長さ以上の任意の長さである。なお、図1中では、上流冷却管29A及び下流冷却管29Bが、捕集容器20の柱状の両端面にそれぞれ接続されているように示されているが、かかる図示は接続順を示しているに過ぎず、実際には状況に応じて様々な態様で接続されうる。以下に捕集容器20まわりの詳細を説明する。
The
図3は、本実施の形態に係るキャンドモータポンプシステム1が備える捕集容器20を説明する図であり、(a)は平面図、(b)は左側面図、(c)が正面図である。捕集容器20は、直方体に形成されており、上流冷却管29Aの接続部から下流冷却管29Bの接続部に向けて希溶液Swが水平に流れる態様で冷却管29が接続されている。このように、捕集容器20は、垂直断面(希溶液Swの流れ方向に直交する仮想面)が四角形に形成されている。捕集容器20は、直方体の他に、垂直断面が四角形(例えば菱形)に形成された六面体であってもよい。なお、捕集容器20は、垂直断面が多角形の柱状あるいは垂直断面が円形又は楕円形の柱状であってもよいが、本発明者は、垂直断面が四角形(典型的には直方体)に形成されていることで異物の捕捉率を向上させることができるという知見を得ている。
FIG. 3 is a view for explaining the
捕集容器20の寸法は、例えば以下のように決定することができる。まず、捕集容器20内を流れる流体(希溶液Sw)の流速を、同伴する異物を粒径や密度を考慮しつつ捕集容器20内で落下させることができるようにする観点から設定するとよく、本実施の形態では希溶液Swの流速を0.04m/sに設定している。そして、希溶液Swが設定した流速となるように流路断面積を決定するべく、本実施の形態では捕集容器20の高さH及び幅Wを共に40mmとしている。捕集容器20の長さLは、上流冷却管29Aから希溶液Swと共に捕集容器20に流入した異物が、下流冷却管29Bに到達する前に下流冷却管29Bの管底よりも下方に沈下するようにする観点から、異物の自由落下、浮力、希溶液Swによる抵抗を考慮して決定するとよい。本実施の形態では、捕集容器20内の希溶液Sw(40℃、58wt%)の流速が0.04m/s、異物の粒径が約0.1mmであるとすると、捕集容器20の長さLを77mm以上とするのがよいところ、150mmとしている。捕集容器20の長さLを短くしたい場合は、流路断面積(幅W×高さH)を大きくし、希溶液Swの流速を遅くする(流路断面積を再設定する)ことで対応することができる。また、捕集容器20の高さH及び幅Wは、希溶液Swの流速以外に、以下の事項を考慮して決定することが好ましい。捕集容器20の高さHは、捕集容器20に捕捉された異物が下流冷却管29Bに流入することなく捕集容器20内に保持することができるようにする観点から決定するとよく、下流冷却管29Bの外径の2倍以上であることが好ましい。本実施の形態では、冷却管29の外径が17.3mmであるところ、捕集容器20の高さHを40mmとしている。捕集容器20の幅Wは、下流冷却管29Bの外径の2倍以上であることが好ましく、高さHと同じであってもよい。このような事項を考慮して、捕集容器20の高さH及び幅Wは、設定した希溶液Swの流速から求められた流路断面積に照らして決定した値より大きくしてもよい。
The dimension of the
捕集容器20への冷却管29の接続は、平面視において、上流冷却管29Aから捕集容器20に希溶液Swが流入する方向(接続部における上流冷却管29Aの軸線方向)と、捕集容器20から下流冷却管29Bに希溶液Swが流出する方向(接続部における下流冷却管29Bの軸線方向)とが交差する位置で接続するとよく、特に、上流冷却管29Aから捕集容器20に流入した希溶液Swが方向を変えずに流れて捕集容器20の内壁に達する距離よりも、この内壁に衝突して下流冷却管29Bの方に向きを変えてから下流冷却管29Bに達する距離の方が長くなる位置に接続することにより、異物の捕捉率を向上させることができるという知見を本発明者は得ている。なお、平面視において交差するとは、上流冷却管29A及び下流冷却管29Bの両軸線が鉛直方向にオフセットしていて三次元空間において交わることがない場合も含むことを意味している。本実施の形態では、上流冷却管29Aが、長さ方向の面(長さLと高さHとが現れる面)の下流冷却管29Bから離れる側の上部に接続されており、下流冷却管29Bが、幅方向の面(幅Wと高さHとが現れる面)の上流冷却管29Aから離れる側の上部に接続されている。また、下流冷却管29Bは、捕集容器20の内部に挿入されて接続されている。下流冷却管29Bを捕集容器20の内部に挿入して接続することにより、異物の捕捉率を向上させることができるという知見を本発明者は得ている。下流冷却管29Bが挿入される深さDbは、下流冷却管29Bの内径程度とするとよく、本実施の形態では内径が12.7mmであるところ深さDbを10mmとしている。また、下流冷却管29Bが捕集容器20に接続される高さは、接続された下流冷却管29Bの下方に、同じ管がもう1本接続可能な程度のスペースが存在する高さとしてもよい。上流冷却管29Aも、下流冷却管29Bと同様に、深さDaの挿入深さで捕集容器20に挿入され、下流冷却管29Bが接続される高さと同じ高さで捕集容器20に接続されていてもよい。本実施の形態では、挿入深さDaと挿入深さDbとが同じ寸法になっている。
The cooling
上述のように構成された捕集容器20においては、上流冷却管29Aから捕集容器20に流入した希溶液Swが、対向する捕集容器20の内壁に衝突した後に向きを変え、下流冷却管29Bに向かって捕集容器20を流れた後に、下流冷却管29Bに流入することで捕集容器20から流出する。このとき、希溶液Swに随伴して捕集容器20に流入した異物は、希溶液Swの流れに沿って下流冷却管29Bに向かって移動しつつ、自由落下により下降する。異物は、大抵の場合、下流冷却管29Bに到達するまでには下流冷却管29Bの底よりも下方まで下降しているため、希溶液Swは下流冷却管29Bに流入して捕集容器20から流出する一方、異物は捕集容器20にとどまる。このように、捕集容器20で異物を捕捉することができるので、仮に所定のメッシュのストレーナを冷却管29に挿入した場合に生じ得る希溶液Swの流路の閉塞が生じることを回避することができる。なお、捕集容器20を用いた場合も、キャンドモータポンプ10(図1参照)内の希溶液Swの流路の閉塞に影響を及ぼさない程度の粒径の異物が下流冷却管29Bに流入することは不問にしている。
In the
以上では、冷却管29まわりに配置された捕集容器20を詳説したが、キャンドモータポンプの吸込管にも同様の捕捉容器40(図1中破線で表示)を設置してもよい。
図4は、捕捉容器40の構成を示す図であり、(a)は縦断面図、(b)は(a)におけるB−B断面図である。捕捉容器40の説明に際し、適宜図1及び図2を参照することとする。捕捉容器40は、キャンドモータポンプ10の吸込口12sの上流に配置され、吸込口12sよりも大きな流路断面を持ち、吸込口12sの下端(流路の下端)よりも底面が低く配置されている。捕捉容器40は、角筒状の本体41の開口した両端に、当該開口よりも大きな面積を有する平板状の蓋42が取り付けられて構成されている。なお、本体41は、角筒状以外の円筒状等に形成されていてもよい。蓋42には、接続される希溶液管55の内径に相当する円孔42hが形成されている。蓋42と希溶液管55との接続は、典型的には突き合わせ溶接により行われている。捕捉容器40は、本体41の軸直角断面における矩形の辺が水平及び垂直になる向きで設置されている。捕捉容器40に流入した異物は、本体41の底面から円孔42hの下端までの皮相高さHsよりも下方の、有効高さHe以下に主に堆積する。典型的には、本体41の底面を基準として、本体41の底面の面積に対して、有効高さHeを掛けて求められる容積が、皮相高さHsを掛けて求められる容積の70%以下になる高さを、有効高さHeとして定めるとよい。換言すれば、皮相高さHsと有効高さHeとが上記のような関係となる位置に円孔42hを形成するとよい。
Although the
4A and 4B are diagrams showing the configuration of the
吸収冷凍機は、冷凍サイクルを行う吸収溶液及び冷媒が、負圧環境下で循環するという事情がある。圧力が低いほど液体の蒸発が起こりやすくなるため、キャビテーションの発生を回避すべく、冷凍サイクルを行う吸収溶液及び冷媒を搬送するポンプは、一般に吸込管の流速が比較的小さくなるように設定される。また、キャンドモータポンプ10の上流側に設置される捕捉容器40は、下流側に設置される捕集容器20に対して、大きい異物が捕捉する対象となる。このような事情を考慮して、本実施の形態では、希溶液管55の呼び径が1・1/4B、吸込口12sに流入する希溶液Sw(40℃、58wt%)の流速が1m/s、異物の粒径が約3.0mmであるとすると、捕捉容器40の本体41として角筒の長さが100mmで軸直角断面が一辺70mmの正方形に形成されたものを採用し、蓋42の円孔42hを本体41の断面正方形の中心に位置するように形成して、約200gの異物を捕捉できる捕捉容器40としている。なお、希溶液管55の呼び径が6Bの場合は本体41の角筒の長さを200mmとするとよく、希溶液管55の呼び径が1・1/4B〜6Bのいずれかの場合は、本体41の角筒の長さを100mm〜200mmの間で比例設計するとよい。
The absorption refrigerator has a circumstance that an absorption solution and a refrigerant that perform a refrigeration cycle circulate in a negative pressure environment. Since the liquid is more likely to evaporate as the pressure is lower, in order to avoid the occurrence of cavitation, the pump for carrying the absorption solution and the refrigerant for performing the refrigeration cycle is generally set so that the flow rate of the suction pipe becomes relatively small. . In addition, the
キャンドモータポンプシステム1に捕捉容器40を設けることで、大きな粒径の異物が捕捉容器40に捕捉されるので、キャンドモータポンプ10の羽根車12pを保護することができ、仮に所定のメッシュのストレーナを吸込口12sの上流に挿入した場合に生じ得る希溶液Swの流路の閉塞が生じることを回避することができると共にストレーナの流動抵抗によるポンプのキャビテーションの発生を防止することができる。このとき、羽根車12pに悪影響を与えない小径の異物がキャンドモータポンプ10の下流に流れる場合があり得るが、その中でも比較的粒径の大きな異物は慣性力により主管(希溶液管55)を流れて行き冷却管29には進入しない。他方、比較的粒径の小さな異物は冷却管29に進入する場合があり得るが、冷却管29には上述のように捕集容器20が配置されているため、キャンドモータポンプ10内のロータ13r及びステータ13s間等の隙間へのごみ(異物)噛みを生じさせない。
By providing the
以上の説明では、熱移動装置が吸収冷凍機30であるとしたが、熱を汲み上げる狭義のヒートポンプであってもよい。ヒートポンプの場合、吸収溶液側に設けられるキャンドモータポンプシステムは、再生器から吸収器へ濃溶液を搬送することとなる。
In the above description, the heat transfer device is the
以上の説明では、下流冷却管29Bが捕集容器20に挿入されて接続されているとしたが、挿入することに代えて、下流冷却管29Bの接続部の下端の捕集容器20の内壁から捕集容器20の内側に延びる邪魔板を設置することとしてもよい。上流冷却管29Aについても同様である。
In the above description, the
以下、実施例を通じて、捕集容器20の構成と異物の捕集との関係を説明する。以下に説明する実施例は、試験用に模して構成した試験システムで行った。
図5に試験システム100の構成を示す。試験システム100は、キャンドモータポンプを模したポンプ110、流量調節弁198、捕集容器20(図1参照)を模した試験用の捕集容器120、ストレーナ191、流量計192、タンク193を、配管129を介してこの順で環状に接続して循環流路を構成した。そして、流量調節弁198と捕集容器120との間の配管129に、異物投入用の配管194を接続した。配管194には2つのバルブ195、196を直列に設け、異物をバッチ(所定量のまとまり)で投入できるようにした。上記構成の、ポンプ110はモータ容量2.2kWのもの、捕集容器120は後述する各条件のもの、ストレーナ191は捕捉粒径が0.45mmのメッシュ、配管129は内径が12mmのものをそれぞれ用いた。そして、試験システム100において、試験流体として水を流量調節弁198の調節により約10L/minで循環させ、異物として粒径が0.5mm〜1.0mm(平均粒径0.7mm)のスチールグリッド(硬度40〜50HRc)をバッチで投入した。
Hereinafter, the relationship between the configuration of the
FIG. 5 shows the configuration of the
評価方法として、所定量の異物を投入して約10分後に捕集容器120及びストレーナ191内の異物を取り出し、乾燥させた後にそれぞれの質量を測定した。これを、ストレーナ191で捕捉された異物が0.3gを超えるまで繰り返し、それまでに何gの異物が試験システム100に投入されたかにより、評価することとした。つまり、ストレーナ191で捕捉された異物が0.3gを超えるまでに試験システム100に投入された異物の量が多いほど捕集容器120で捕捉された異物が多いことになる。さらに、ストレーナ191で捕捉された異物を0.6mmの網でこし、0.6mm以上の異物量を測定した。これは、キャンドモータポンプシステム1に適用した際のキャンドモータポンプ10(図1参照)のロータ13r及びステータ13sの隙間を考慮して、0.6mm未満の異物はロータのロック発生原因とはならないと推定したものである。
As an evaluation method, about 10 minutes after putting a predetermined amount of foreign matter, the foreign matter in the
上記試験において、配管129の接続について捕集容器120の最適な構成を策定するため、7つの態様の捕集容器120を対象とした。以下、捕集容器120の各態様を区別するために、第1の構成を符号121で表し、第2の構成を符号122で表し、以下同様に符号の下一桁の数字を順次変えていき、第7の構成を符号127で表す。
In the above test, in order to formulate the optimum configuration of the
先に図6に上記試験の結果を示し、次いで図7及び図8に各捕集容器121〜127の構成を示す。図6は、試験結果を、投入した異物の質量とストレーナ191で捕捉された異物の質量との関係で示すグラフであり、図6(a)に捕集容器121〜捕集容器124の4つの結果を、図6(b)に捕集容器124〜捕集容器127の4つの結果を示している。図中、横軸に「投入した異物の質量」をとり、縦軸に「ストレーナ191で捕捉された異物の質量」(換言すれば捕集容器120で未捕集の異物量)をとっている。捕集容器124は、一つの分岐点となった構成であるため、その結果を両方のグラフに示している。なお、両グラフの横軸のスケールは異なっている。
FIG. 6 shows the results of the above test, and FIGS. 7 and 8 show the configurations of the collection containers 121-127. FIG. 6 is a graph showing the test results in terms of the relationship between the mass of the introduced foreign matter and the mass of the foreign matter captured by the
図7(a)は捕集容器121の平面図、図7(b)は捕集容器121の側面図である。捕集容器121は、長さLが150mm、幅Wが30mm、高さHが30mmの直方体である。捕集容器121への配管129の接続位置は、入口側の配管129A及び出口側の配管129B共に、両端の正方形の面に接続されており、平面視において幅Wの中央に接続されている。また、捕集容器121の内部には、捕集容器121の幅Wと同じ幅で奥行きが25mmの邪魔板121pが配管129の下端部分に水平に取り付けられている。このように構成された捕集容器121の試験結果は、図6(a)に結果R121で示すように、異物を5g投入したときの未捕集量(ストレーナ191で捕捉された量)が0.5gであり、そのうち粒径が0.6mm以上のものは0.3gであった。
FIG. 7A is a plan view of the
図7(c)は捕集容器122の平面図、図7(d)は捕集容器122の側面図である。捕集容器122は、長さLが150mm、幅Wが30mm、高さHが30mmの直方体である。捕集容器122への配管129の接続位置は、入口側の配管129A及び出口側の配管129B共に、両端の正方形の面に接続されている。そして、平面視において、入口側の配管129Aは幅Wの一方の端に寄せて接続されており、出口側の配管129Bは入口側の配管129Aとは反対側の幅Wの端に寄せて接続されている。また、捕集容器122の内部には、捕集容器122の幅Wと同じ幅で奥行きが25mmの邪魔板122pが配管129の下端部分に水平に取り付けられている。このように構成された捕集容器122の試験結果は、図6(a)に結果R122で示すように、異物を10g投入したときの未捕集量が0.6gであり、そのうち粒径が0.6mm以上のものは0.3gであった。
FIG. 7C is a plan view of the
図7(e)は捕集容器123の平面図、図7(f)は捕集容器123の側面図である。捕集容器123は、長さLが150mm、幅Wが40mm、高さHが40mmの直方体である。捕集容器123への配管129の接続位置は、入口側の配管129A及び出口側の配管129B共に、両端の正方形の面に接続されている。そして、平面視において、入口側の配管129Aは幅Wの一方の端に寄せて接続されており、出口側の配管129Bは入口側の配管129Aとは反対側の幅Wの端に寄せて接続されている。また、入口側の配管129Aは捕集容器123の内部に10mm挿入して接続されており、出口側の配管129Bは捕集容器123の内部に25mm挿入して接続されている。このように構成された捕集容器123の試験結果は、図6(a)に結果R123で示すように、異物を15g投入したときの未捕集量が0.5gであり、そのうち粒径が0.6mm以上のものは0.3gであった。
FIG. 7E is a plan view of the
図7(g)は捕集容器124の平面図、図7(h)は捕集容器124の側面図である。捕集容器124は、長さLが150mm、幅Wが40mm、高さHが40mmの直方体である。捕集容器124への配管129の接続位置は、入口側の配管129Aは正方形の面に接続されており、出口側の配管129Bは長方形の面に接続されている。そして、平面視において、入口側の配管129Aは出口側の配管129Bが接続された面とは反対側の幅Wの端に寄せて接続されており、出口側の配管129Bは入口側の配管129Aが接続された面とは反対側の長さLの端に寄せて接続されている。また、入口側の配管129A及び出口側の配管129B共に、捕集容器124の内部に10mm挿入して接続されている。このように構成された捕集容器124の試験結果は、図6に結果R124で示すように、異物を30g投入したときの未捕集量が0.4gであり、そのうち粒径が0.6mm以上のものは0.2gであった。
FIG. 7G is a plan view of the
ここまで4つの捕集容器121〜124についての試験結果を見たが、ここまでの結果から以下の知見を得た。
(1)入口側の配管129A及び出口側の配管129Bは、平面視において、軸線を一致させずにオフセットした方が異物の捕捉率が向上する。
(2)流路断面積(正方形の面の面積)は大きい方が異物の捕捉率が向上し、配管は捕集容器内に挿入して接続した方が異物の捕捉率が向上する。
(3)入口側の配管129A及び出口側の配管129Bは、平面視において、軸線が平行であるよりも交差(直交)している方が異物の捕捉率が向上する。
上記の知見に基づき、以下に、平面視において、配管129A及び配管129Bの軸線が交差している捕集容器の別の態様について試験結果を示す。なお、捕集容器120の形状につき、予備試験において円筒状(軸直角断面が円形)のものよりも直方体のものの方が異物の捕捉率が向上するという知見を得ているため、ここでの説明は行わないが、円筒状のものも、本発明の趣旨を逸脱しない限り本発明の範囲に含まれる。
Although the test result about the four collection containers 121-124 was seen so far, the following knowledge was acquired from the result so far.
(1) The foreign matter capture rate is improved when the
(2) The greater the cross-sectional area of the channel (the area of the square surface), the better the foreign matter catching rate, and the better the foreign matter catching rate when the piping is inserted into the collection container and connected.
(3) The foreign matter capture rate of the inlet-
Based on the above findings, test results are shown below for another aspect of the collection container in which the axes of the
図8(a)は捕集容器125の平面図、図8(b)は捕集容器125の側面図である。捕集容器125は、長さLが150mm、幅Wが40mm、高さHが40mmの直方体である。捕集容器125への配管129の接続位置は、入口側の配管129Aは長方形の面に接続されており、出口側の配管129Bは正方形の面に接続されている。そして、平面視において、入口側の配管129Aは出口側の配管129Bが接続された面とは反対側の長さLの端に寄せて接続されており、出口側の配管129Bは入口側の配管129Aが接続された面とは反対側の幅Wの端に寄せて接続されている。また、入口側の配管129A及び出口側の配管129B共に、捕集容器125の内部に10mm挿入して接続されている。このように構成された捕集容器125の試験結果は、図6(b)に結果R125で示すように、異物を120g投入したときまでは未捕集量が0.1gであった。そして、異物を150g投入したときの未捕集量が0.7gであり、そのうち粒径が0.6mm以上のものは0.5gであった。
FIG. 8A is a plan view of the
図8(c)は捕集容器126の平面図、図8(d)は捕集容器126の側面図である。捕集容器126は、長さLが150mm、幅Wが40mm、高さHが40mmの直方体である。捕集容器126への配管129の接続位置は、入口側の配管129Aは正方形の面に接続されており、出口側の配管129Bは長方形の面に接続されている。そして、平面視において、入口側の配管129Aは出口側の配管129Bが接続された面側の幅Wの端に寄せて接続されており、出口側の配管129Bは入口側の配管129Aが接続された面とは反対側の長さLの端に寄せて接続されている。また、入口側の配管129A及び出口側の配管129B共に、捕集容器126の内部に10mm挿入して接続されている。このように構成された捕集容器126の試験結果は、図6(b)に結果R126で示すように、異物を10g投入したときの未捕集量が0.7gであり、そのうち粒径が0.6mm以上のものは0.2gであった。
FIG. 8C is a plan view of the
図8(e)は捕集容器127の平面図、図8(f)は捕集容器127の側面図である。捕集容器127は、長さLが150mm、幅Wが40mm、高さHが40mmの直方体である。捕集容器127への配管129の接続位置は、入口側の配管129Aは長方形の面に接続されており、出口側の配管129Bは正方形の面に接続されている。そして、平面視において、入口側の配管129Aは出口側の配管129Bが接続された面とは反対側の長さLの端に寄せて接続されており、出口側の配管129Bは入口側の配管129Aが接続された面側の幅Wの端に寄せて接続されている。また、入口側の配管129A及び出口側の配管129B共に、捕集容器127の内部に10mm挿入して接続されている。このように構成された捕集容器127の試験結果は、図6(b)に結果R127で示すように、異物を20g投入したときの未捕集量が0.5gであり、そのうち粒径が0.6mm以上のものは0.4gであった。
FIG. 8E is a plan view of the
以上の結果から、図8(a)、(b)に示す、捕集容器125の形状が最も異物の捕捉率が向上するものであるという知見を得た。つまり、平面視において、入口側の配管129Aを出口側の配管129Bが接続された面とは反対側の長さLの端に寄せて接続し、出口側の配管129Bを入口側の配管129Aが接続された面とは反対側の幅Wの端に寄せて接続する形状の捕集容器125の、異物の捕捉率が際だって高いという知見を得た。
From the above results, it was found that the shape of the
1 キャンドモータポンプシステム
1A 吸収溶液キャンドモータポンプシステム
1B 冷媒液キャンドモータポンプシステム
10 キャンドモータポンプ
13m モータ
20 捕集容器
29 冷却管
31 吸収器
32 再生器
Sa 濃溶液
Sw 希溶液
Ve 蒸発器冷媒蒸気
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記キャンドモータポンプから吐出された液体の一部を前記キャンドモータポンプのモータに導く冷却管と;
前記冷却管に配置された捕集容器であって、前記冷却管よりも大きな流路断面を持ち、前記捕集容器の下流側に接続された前記冷却管の管底よりも底面が低く配置された捕集容器とを備える;
キャンドモータポンプシステム。 With a canned motor pump;
A cooling pipe for guiding a part of the liquid discharged from the canned motor pump to the motor of the canned motor pump;
A collection container disposed in the cooling pipe, having a larger flow path cross section than the cooling pipe, and having a bottom surface lower than a bottom of the cooling pipe connected to the downstream side of the collection container. A separate collection container;
Canned motor pump system.
請求項1に記載のキャンドモータポンプシステム。 The collection container has a vertical cross section formed into a quadrangle;
The canned motor pump system according to claim 1.
請求項1又は請求項2に記載のキャンドモータポンプシステム。 The collection container is connected to the cooling pipe so that a direction in which the liquid flows from the cooling pipe to the collection container and a direction in which the liquid flows from the collection container to the cooling pipe intersect in a plan view. Was;
The canned motor pump system according to claim 1 or 2.
請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載のキャンドモータポンプシステム。 The cooling pipe connected to the downstream side of the collection container was inserted and connected to the inside of the collection container;
The canned motor pump system according to any one of claims 1 to 3.
前記希溶液を導入し加熱して、前記希溶液から冷媒を蒸発させて前記希溶液よりも濃度が高い吸収溶液である濃溶液を生成する再生器と;
前記吸収器と前記再生器との間で前記吸収溶液を移動させる請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載のキャンドモータポンプシステムとを備える;
熱移動装置。 An absorber that absorbs the refrigerant vapor, which has become a vapor, into the absorbing solution to make the absorbing solution a dilute solution having a reduced concentration;
A regenerator that introduces and heats the dilute solution to evaporate a refrigerant from the dilute solution to produce a concentrated solution that is an absorbent solution having a higher concentration than the dilute solution;
A canned motor pump system according to any one of claims 1 to 4, wherein the absorbing solution is moved between the absorber and the regenerator;
Heat transfer device.
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