JP2020531786A - 案内空間または吸引口を冷却する冷却装置を有するヒートポンプ - Google Patents
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Abstract
Description
12 吸入管
14 圧縮機液化システム
16 ターボ機械
18 液化装置
20a 順方向フローライン
20b 戻りフローライン
22 流出ライン
90 蒸発器
91 スロットル
92 吸引口
100 ヒートポンプ
102 蒸発器空間
106 凝縮器底部
108 蒸発器底部
110 モータ
112 圧縮作動蒸気
114 凝縮器ハウジング
115 吸引開口部/吸引口
200 液化装置底部
201 シーリングワッシャー
202 液化装置ハウジング部分
203 液体出口ライン
204 液体入口ライン
205 蒸気供給部
207 図式的境界
210 液体輸送領域
212 液体分配要素
213 蒸気案内領域
215 蒸気入口ギャップ
217 横方向の境界
220 蒸気流の方向
300 モータハウジング
302 案内空間
304 ラジアルインペラ
306、307 回転子
308 固定子
309 モータ壁
310 蒸気供給部
311 モータギャップ
312 圧力領域
313 さらなるギャップ
314 作動蒸気
315 冷却フィン
317、320 蒸気供給部
322 液面
323 蒸気空間
324 作動媒体出口シール
328 液体容積
330 作動媒体入口
342 ドレン
343 ベアリング部
344 非常用ベアリング
346 さらなるギャップの方向
351 Oリング
360 スプラッシュガード
362 入口
364 密閉容積
366 案内部
367 対流ゾーン
370 回転子
391 熱交換器
372 凹部領域
373 排水ライン用領域
374 排水ライン
376 フロー領域
377 モータハウジング通路
379 冷却チャネル
380 冷却チャネル底部
381 下部案内空間端部
382 突起部
392 ポンプ
395 固定部
396 固定スリーブ
397 安定化バンド
398 ボールベアリング
399 ボールベアリング
402 凝縮水供給部
404 液滴分離器
405 ブレード
406 溝
408 凝縮水
409 縁部
410 図式的境界
420 冷却装置
421 吸引口液体ライン
422 案内空間液体ライン
Claims (23)
- 作動液を蒸発させる蒸発器(90)と、
圧縮された作動蒸気を凝縮させる液化装置(114)と、
前記蒸発器(90)内で蒸発した作動蒸気(314)を吸引口(92)を通して運ぶためのラジアルインペラ(304)が取り付けられた前記吸引口(92)を備えた圧縮機モータ(110)と、
前記ラジアルインペラ(304)によって運ばれる作動蒸気(112)を前記凝縮器(114)に導くように構成された案内空間(302)と、
前記案内空間(302)または前記吸引口(92)を液体で冷却するための冷却装置(420)であって、前記冷却装置(420)は、前記液体を前記案内空間(302)または前記吸引口(92)の外側に導く(421、422)ように構成され、前記外側は前記作動蒸気(314、112)と接触せず、前記案内空間(302)または前記吸引口(92)の内側は前記作動蒸気(314、112)と接触する、冷却装置(420)と
を備える、ヒートポンプ。 - 前記案内空間(302)は、下部外側と上部外側とを備え、
前記冷却装置(420)は、前記液体を前記案内空間(302)の前記上部外側、前記下部外側、または前記上部外側および前記下部外側に導くように構成される、
請求項1に記載のヒートポンプ。 - 前記吸引口(92)の前記外側と前記案内空間の下面とが蒸気密封方式で互いに接続され、前記冷却装置(420)は、前記吸引口(92)の前記外側を順次通過し、その後前記案内空間(302)の前記下部外側を順次通過する流れの前記液体、または前記案内空間の前記下部外側を順次通過し、その後前記吸引口の前記外側を順次通過する流れの前記液体を導くように構成される、請求項1または2に記載のヒートポンプ。
- 冷却用の前記液体は前記ヒートポンプの前記作動液である、
請求項1〜3のいずれか一項に記載のヒートポンプ。 - 前記ヒートポンプの動作中、前記凝縮器(114)内の圧力は、前記案内空間(302)または前記吸引口(92)の前記外側に存在する圧力と本質的に同じである、請求項1〜4のいずれか一項に記載のヒートポンプ。
- 前記冷却装置は、
前記案内空間(302)の上部外側(372)に前記液体を供給するための供給ライン(422、324、377、376)と、
前記案内空間(302)の前記外側から前記吸引口(92)の外側へ前記液体を排出するための排出ライン(378)と、
前記排出ライン(378)によって排出される前記液体を前記吸引口の前記外側に沿って前記案内空間の下部外側へ、および前記案内空間の前記下部外側に沿って導く冷却チャネル(379)と、
前記案内空間(302)の前記下部外側から前記液体を導くためのオーバーフロー部(382)とを備える、請求項1〜5のいずれか一項に記載のヒートポンプ。 - 前記オーバーフロー部(382)は、前記案内空間(302)の前記下部外側の端部(381)を越えて1cmよりも大きい距離だけ突出するように構成され、前記オーバーフロー部(382)が突出する前記距離内に、2mmを超える液面を保持する突起を備える、請求項6に記載のヒートポンプ。
- 前記案内空間(302)の前記上部外側は、前記供給ライン(324、377、376)によって提供される作動液を保持するように構成された凹部(372)を備え、前記排出ライン(378)は、前記ヒートポンプの動作中に前記凹部(372)内の利用可能な液面より下にある前記凹部内の領域(373)に取り付けられる、請求項6または7に記載のヒートポンプ。
- 液面(324、377、376)はオーバーフロー部(382)の液面よりも高いため、前記ヒートポンプの動作中に、重力によって、液体の流れが、前記供給ライン(422、342、377、376)、前記排出ライン(378)および前記冷却チャネル(379)を通過する、
請求項6〜8のいずれか一項に記載のヒートポンプ。 - 前記ヒートポンプは、前記吸引口(92)を通して蒸気流を前記ヒートポンプの動作に垂直な方向に上向きに運ぶように構成され、前記案内空間(302)は、蒸気流を前記ラジアルインペラの前記端部での水平流から、前記液化装置(114)に向かって下向きの蒸気流に偏向するように構成される、
請求項1〜9のいずれか一項に記載のヒートポンプ。 - 前記案内空間(302)は、上面視で円形形状を備え、その外縁部に円形凹部(372)を備え、
前記冷却装置(420)は、前記凹部(372)を前記液体で満たすように構成される、
請求項1〜10のいずれか一項に記載のヒートポンプ。 - 前記案内空間(302)および前記吸引口(92)は、下から見て円形であり、前記吸引口(92)は前記案内空間(302)に移行し、前記冷却装置は、前記吸引口(92)および前記案内空間の底面から間隔を空けた冷却チャネル壁によって形成された冷却チャネル(379)を備え、前記冷却チャネル壁も円形に構成され、前記冷却装置によって前記冷却チャネルに供給される液体が前記冷却チャネル壁によって保持され、前記吸引口(92)と前記案内空間(302)の前記底面と接触する、
請求項1〜11のいずれか一項に記載のヒートポンプ。 - 前記凝縮器(114)は、凝縮器ハウジングを備え、
前記圧縮機モータ(110)は前記凝縮器ハウジング(114)に取り付けられ、回転子と固定子(308)を備え、前記回転子は、前記作動媒体蒸気を圧縮するための前記ラジアルインペラ(304)が取り付けられたモータシャフト(306)を備え、前記圧縮機モータはモータ壁(309)を備え、
前記圧縮機モータを取り囲み、作動媒体入口(362、330)を備えるモータハウジング(300)は、モータ冷却用の前記液体を前記モータ壁(309)に導くように構成され、
前記モータハウジング(300)は、前記ヒートポンプの動作中に、前記モータハウジングから前記案内空間(302)の前記外側への通路(377)を介して、モータ冷却用の前記液体を排出するようにさらに構成される、
請求項1〜12のいずれか一項に記載のヒートポンプ。 - 前記圧縮機モータは、前記固定子(308)に対して前記回転子(307)を支持するベアリング部(343)をさらに備え、
前記圧縮機モータは、前記ベアリング部(343)が前記液体作動媒体の前記最高液面(322)を超えるように前記モータハウジング内に配置されるか、または
前記圧縮機モータは、少なくとも部分的に前記回転子(307)と前記固定子(308)を含む前記モータの領域が前記液体作動媒体(328)の前記最高液面(322)の下に配置されるように、前記モータハウジング(300)に取り付けられる、
請求項13に記載のヒートポンプ。 - 前記モータハウジング(300)内に突出し、前記作動液の最高液面(322)を画定するオーバーフロー部(324)を備え、前記オーバーフロー部(324)は、前記モータハウジングから前記通路(377)を介して前記凝縮器(114)へと延び、前記オーバーフロー部は、前記蒸気空間(323)から前記凝縮器(114)への蒸気の蒸気通路をさらに表し、前記モータハウジング内と前記凝縮器ハウジング内の圧力は本質的に同じである、
請求項13または14に記載のヒートポンプ。 - 前記オーバーフロー部は、液体作動媒体を前記モータハウジング内の前記液面(322)を超えて前記凝縮器(114)に導くと同時に、前記蒸気空間(323)と前記凝縮器(114)の間に蒸気経路を作るように構成される、
請求項13〜15のいずれか一項に記載のヒートポンプ。 - 前記圧縮機モータは、ボールベアリングを備え、
前記ボールベアリングの周囲に密閉容積(364)があり、
前記冷却装置(420)は、前記液体を前記密閉容積(364)に導き、そこから液体を導き出し、そこから前記液体を前記案内空間(302)または前記吸引口(92)に提供するように構成され、直接またはモータ冷却を介して提供される、
請求項1〜16のいずれか一項に記載のヒートポンプ。 - 前記冷却装置(420)は、液体作動媒体を前記モータのボールベアリングの周りの密閉容積(364)から導き出し、それを提供するように構成され、前記液体作動媒体は、前記モータハウジングの底部に提供される、
請求項17に記載のヒートポンプ。 - 前記モータシャフトは、
シャフトコア(306’)と、
前記シャフトコア(306’)に固定された永久磁石(307)を有する磁石領域と、
前記永久磁石を固定するための磁石領域(307)の周りに配置された固定スリーブ(396)とを備え、
前記圧縮機モータは、前記磁石領域が液体作動媒体の前記最高液面より下に位置するように、モータハウジング(300)に取り付けられる、
請求項1〜18のいずれか一項に記載のヒートポンプ。 - 前記圧縮機モータは、ボールベアリングとボールベアリング冷却装置とモータ冷却装置とを備え、
前記ボールベアリング冷却装置は、前記液体を前記ボールベアリングに位置する閉鎖容積内に供給するように構成され、
前記モータ冷却装置は、前記閉鎖容積から運び出された液体をモータ壁(309)に導くように構成され、
前記モータ冷却装置は、前記液体がオーバーフローする液体オーバーフローを含むように構成され、
前記吸引口の前記案内空間の前記冷却装置は、前記モータ冷却装置から溢れた液体を収集し、それを前記案内空間または前記吸引口の冷却に使用するように構成される、
請求項1〜19のいずれか一項に記載のヒートポンプ。 - 前記モータ冷却装置および前記冷却装置は、前記ヒートポンプの前記凝縮器(114)内に存在する同じ圧力で動作するように構成される、
請求項20に記載のヒートポンプ。 - 作動液を蒸発させるための蒸発器(90)と、圧縮された作動蒸気を凝縮するための液化装置(114)と、前記蒸発器(90)で蒸発した作動蒸気(314)を吸引口(92)を通して運ぶためのラジアルインペラ(304)が取り付けられた前記吸引口(92)を備えた圧縮機モータ(110)と、前記ラジアルインペラ(304)によって前記凝縮器(114)に運ばれる作動蒸気(112)を導くように構成された案内空間(302)とで熱をポンピングする方法であって、
前記案内空間(302)または前記吸引口(92)を液体で冷却するステップであって、前記液体は前記案内空間(302)または前記吸引口(92)の外側に案内され(421、422)、前記外側は前記作動蒸気(314、112)と接触せず、前記案内空間(302)または前記吸引口(92)の内側は前記作動蒸気(314、112)と接触する、ステップを含む、方法。 - 作動液を蒸発させるための蒸発器(90)と、圧縮された作動蒸気を凝縮するための液化装置(114)と、前記蒸発器(90)で蒸発した作動蒸気(314)を吸引口(92)を通して運ぶためのラジアルインペラ(304)が取り付けられた前記吸引口(92)を備えた圧縮機モータ(110)と、前記ラジアルインペラ(304)によって前記凝縮器(114)に運ばれる作動蒸気(112)を導くように構成された案内空間(302)とを備えたヒートポンプを製造する方法であって、
前記案内空間(302)または前記吸引口(92)を液体で冷却するための冷却装置(420)を取り付けるステップであって、前記冷却装置(420)は、前記液体を前記案内空間(302)または前記吸引口(92)の外側に導くように配置され(421、422)、前記外側は前記作動蒸気(314、112)と接触せず、前記案内空間(302)または前記吸引口(92)の内側は前記作動蒸気(314、112)と接触する、ステップを含む、方法。
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