WO2016147585A1 - 圧縮機駆動用モータおよびその冷却方法 - Google Patents

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WO2016147585A1
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compressor
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stator
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PCT/JP2016/001152
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小林　直樹
上田　憲治
長谷川　泰士
紀行 松倉
真太郎 大村
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三菱重工業株式会社
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    • H02K1/22—Rotating parts of the magnetic circuit
    • H02K1/32—Rotating parts of the magnetic circuit with channels or ducts for flow of cooling medium

Definitions

  • the present invention relates to a compressor drive motor and a method of cooling the same.
  • Patent Document 1 There is a method of cooling a motor for driving a compressor of a refrigerator by supplying a part of a refrigerant flowing in a refrigerant circuit (for example, Patent Document 1).
  • coolant is introduce
  • an object of this invention is to provide the cooling method of the motor for compressor drive which can be cooled by supplying only a necessary minimum amount of liquid refrigerant to the gap between a rotor and a stator.
  • the present invention is a motor for driving a compressor, comprising a rotor, a stator surrounding an outer peripheral portion of the rotor, a case accommodating the rotor and the stator, and a refrigerant circuit including a compressor into the case. And a gas introducing unit for introducing a gas refrigerant from the refrigerant circuit into the case.
  • a gas introducing unit for introducing a gas refrigerant from the refrigerant circuit into the case.
  • the present invention is characterized in that the liquid refrigerant and the gas refrigerant introduced respectively are mixed in the upstream chamber, and the wet vapor in which the liquid refrigerant and the gas refrigerant are mixed is supplied to at least the gap.
  • the liquid refrigerant and the gas refrigerant introduced respectively by the liquid introducing part and the gas introducing part are mixed in the upstream chamber, and the wet vapor of the refrigerant is transferred to the gap between the stator and the rotor according to the flow of the refrigeration cycle. And will be introduced. Therefore, the motor can be sufficiently cooled by appropriately setting the flow rate of each of the introduced gas refrigerant and liquid refrigerant and supplying only the necessary amount of refrigerant having the appropriate humidity to suppress windage loss. .
  • the gas introducing unit preferably introduces the gas refrigerant into a liquid reservoir in which the liquid refrigerant is accumulated in the upstream chamber. Then, since the gas refrigerant is blown into the liquid refrigerant accumulated in the upstream chamber, the liquid refrigerant and the gas refrigerant are efficiently mixed.
  • the liquid introduction portion includes a flow path formed inside the shaft to which the rotor is coupled around the axis, and the pump effect by the centrifugal force acting on the liquid refrigerant flowing in the flow path Preferably, the refrigerant is sucked and injected.
  • the liquid refrigerant stably flows through the liquid introducing portion by the centrifugal pump effect and is jetted from the injection port.
  • the jetted liquid refrigerant sufficiently cools the coil end projecting from the stator core into the upstream chamber, and is rolled up by the gas refrigerant to flow into the gap.
  • the liquid introducing portion includes a first liquid introducing portion for introducing the liquid refrigerant into the upstream chamber without passing through the flow path inside the shaft, and a flow path inside the shaft, It is preferable to include a second liquid introduction unit for introducing a liquid refrigerant from the injection port into the upstream chamber. Then, as described later, based on the pressure condition of the refrigerant circuit and the like, control can be performed such that the first liquid introduction portion and the second liquid introduction portion are used in combination or one of them is used.
  • a guard portion for temporarily receiving the liquid refrigerant injected from the flow path inside the shaft toward the coil end of the stator is provided in the case, and the liquid refrigerant passes through the guard portion It is preferable to reach the coil end.
  • the downstream chamber is provided with a guide portion for guiding the wet steam flowing out of the gap toward the coil end.
  • the compressor drive motor according to the present invention is suitable for driving a centrifugal compressor provided with an impeller.
  • a refrigerant circuit according to the present invention is characterized by including the above-described compressor drive motor, a compressor, a condenser, an evaporator, and a pressure reducing unit.
  • the gas refrigerant can be distributed from the discharge side of the compressor on the refrigerant circuit to the gas introduction portion, and the liquid refrigerant can be distributed from the downstream side of the condenser on the refrigerant circuit to the liquid introduction portion.
  • the present invention is a method for cooling a motor for driving a compressor, comprising a rotor, a stator surrounding the outer peripheral portion in the radial direction of the rotor, and a case for housing the rotor and the stator.
  • a motor for driving a compressor comprising a rotor, a stator surrounding the outer peripheral portion in the radial direction of the rotor, and a case for housing the rotor and the stator.
  • the downstream chamber located on the side where the compressor is arranged, and the outer peripheral portion of the rotor and the inner peripheral portion of the stator.
  • mixing the liquid refrigerant introduced from the refrigerant circuit including the compressor with the gas refrigerant introduced from the refrigerant circuit in the upstream chamber.
  • supplying at least the wet vapor mixed with the liquid refrigerant and the gas refrigerant to the gap In the axial direction of the rotor and the stator, and the downstream chamber located on the side where the compressor is arranged, and the
  • the liquid refrigerant flows through the gap in the state of being carried by the gas refrigerant, it is possible to reliably cool the compressor driving motor with a necessary amount of refrigerant while reducing windage loss.
  • FIG. 2 (a) shows the required amount of refrigerant with respect to the refrigerant humidity
  • FIG. 2 (b) shows the windage loss of the motor with respect to the refrigerant humidity
  • FIG. 2 (c) shows the total loss of the motor with respect to the refrigerant humidity.
  • the refrigerant humidity indicates the ratio of liquids, and "1" means the state of liquid phase as a whole.
  • the compressor 1 shown in FIG. 1 constitutes a refrigerant circuit 5 together with a condenser 2, an expansion valve 3, an evaporator 4 and flow paths (shown by thin solid lines in FIG. 1) connecting them.
  • the refrigerant circuit 5 is used for a large refrigerator installed in a large scale building or facility.
  • the compressor 1 of the present embodiment is a centrifugal compressor (turbo compressor) provided with an impeller (not shown) and compresses a refrigerant.
  • the compressor drive motor 10 (hereinafter, the motor 10) drives the compressor 1 by transmitting the rotational drive force of the shaft 11.
  • the motor 10 includes a shaft 11, a rotor 12 coupled around the axis of the shaft 11, a stator 13 surrounding the outer periphery of the rotor 12 in the radial direction, a case containing the rotor 12, the stator 13 and the compressor 1. And fourteen.
  • the motor 10 is installed in a posture in which the shaft 11 extends horizontally. Ends (coil ends 132) of the coils project from the core 131 of the stator 13 on both sides in the axial direction.
  • the case 14 is a common housing of the motor 10 and the compressor 1.
  • the refrigerant introduced into the case 14 is sucked and compressed by the compressor 1 and then discharged to the flow path of the refrigerant circuit 5.
  • the compressed refrigerant discharged from the compressor 1 is again sucked into the compressor 1 through the condenser 2, the expansion valve 3 and the evaporator 4.
  • the rotor 12 When the coils provided to the stator 13 are energized, the rotor 12 is rotated with the shaft 11 with respect to the stator 13, whereby the impeller of the compressor 1 is rotated. The rotation of the impeller causes the refrigerant in the case 14 to be sucked into the impeller.
  • the inside of the case 14 is divided into an upstream chamber R1 and a downstream chamber R2 with the rotor 12 and the stator 13 interposed therebetween.
  • the refrigerant flows from the upstream chamber R1 toward the downstream chamber R2 in which the compressor 1 is disposed, according to the flow of the refrigerant in the refrigeration cycle.
  • the upstream chamber R1 is located on the rear end 11A side of the shaft 11, and communicates with the downstream chamber R2 via a gap G (gap) between the outer peripheral portion of the rotor 12 and the inner peripheral portion of the stator 13.
  • the gap G is formed over the entire circumference of the rotor 12 and the stator 13.
  • the downstream chamber R2 is located on the tip 11B side of the shaft 11, and the compressor 1 is disposed.
  • the motor 10 generates heat during operation.
  • a part of the refrigerant flowing through the refrigerant circuit 5 is supplied into the case 14 as a motor cooling refrigerant.
  • the refrigerant supplied into the case 14 cools the rotor 12 and the stator 13 in the process of flowing through the gap G between the rotor 12 and the stator 13 according to the flow of the refrigerant in the refrigerant circuit 5. If the gap S is formed between the inner peripheral portion of the case 14 and the outer peripheral portion of the stator 13 as in the present embodiment, the gap S also becomes a flow path of the refrigerant, and the outer peripheral portion of the stator 13 is cooled. .
  • the humidity of the refrigerant affects the cooling efficiency.
  • the higher the degree of humidity of the constant weight refrigerant the larger the amount of heat absorbed by the latent heat accompanying the phase transition from the liquid phase to the gas phase. Therefore, as shown in FIG. 2A, the amount of refrigerant (based on weight) required to sufficiently cool the motor 10 decreases as the degree of humidity of the refrigerant increases. That is, as the degree of humidity of the refrigerant is higher, the smaller amount of refrigerant extracted from the refrigerant circuit 5 for cooling the motor 10 is sufficient.
  • the humidity of the refrigerant affects the windage loss of the motor 10.
  • the total loss in FIG. 2C indicates the sum of the wind loss, the extraction loss, and the loss inherent to the motor 10 (copper loss and iron loss).
  • the loss inherent to the motor 10 does not depend on the wetness of the refrigerant, but the windage loss is larger as the wetness of the refrigerant is higher, and conversely, the extraction loss is smaller as the wetness of the refrigerant is higher.
  • the total loss shown in FIG. 2C is merely an example. It is preferable to supply a necessary amount of refrigerant to the rotor 12 and the stator 13 in an appropriate amount so as to reduce the total loss reflected by the air loss and the extraction loss depending on the humidity of the refrigerant.
  • the motor 10 includes a gas introduction passage 20 for introducing a gas refrigerant from the downstream of the compressor 1 into the upstream chamber R1 to sufficiently cool the motor 10, and the case 14 from the downstream of the condenser 2.
  • a liquid introduction passage 21 for introducing the liquid refrigerant and a liquid discharge passage 23 for discharging the liquid refrigerant from the inside of the downstream chamber R2 to the refrigerant circuit 5 are provided.
  • the gas introduction passage 20 is indicated by a thick broken line
  • the liquid introduction passage 21 is indicated by a thick solid line
  • the liquid discharge passage 23 is indicated by a thick dashed line.
  • the start end 20A of the gas introduction passage 20 is connected to the middle of the flow path of the refrigerant circuit 5 in which the gas phase refrigerant discharged by the compressor 1 flows toward the condenser 2. Thereby, a part of the gas refrigerant discharged by the compressor 1 is distributed to the gas introduction passage 20 and introduced into the case 14 through the gas introduction passage 20.
  • the end portion 20B of the gas introduction passage 20 is in communication with the inside of the upstream chamber R1 from the bottom portion 141 (case 14) of the upstream chamber R1.
  • the gas introduction passage 20 is provided with a valve 20V.
  • the flow rate of the gas refrigerant introduced into the upstream chamber R1 from the end portion 20B of the gas introduction passage 20 is set to a predetermined value by the valve 20V.
  • An on-off valve or a flow control valve can be used as the valve 20V. It is also possible to use the valve 20V and the fixed throttle together.
  • the flow rate of the gas refrigerant introduced into the upstream chamber R1 may be set to a predetermined value by setting the diameter of the gas introduction passage 20 without providing the valve 20V.
  • the opening degree of the valve 20V can be adjusted in accordance with the pressure condition of the refrigerant circuit 5 and the like. The above description of the valve 20V also applies to the valve 21V and the valve 22V (second embodiment) described later.
  • the liquid introduction passage 21 is routed from the condenser 2 to the motor 10, and a part of the liquid refrigerant flowing out of the condenser 2 is distributed from the main flow of the refrigerant circuit 5.
  • the liquid introduction path 21 is a path (first path) 211 for introducing the liquid refrigerant into the upstream chamber R1, and a path (second path) for introducing the liquid refrigerant to the gap S between the case 14 and the stator 13.
  • And 212 are branched upstream of the motor 10. The path 211 and the path 212 both communicate with the inside of the case 14 from the top 142 of the case 14 facing the bottom 141.
  • the liquid refrigerant introduced into the case 14 from the paths 211 and 212 descends by its own weight, and forms a liquid reservoir 25 in the bottom portion 141 of the case 14.
  • the liquid pool 25 is formed by at least the upstream chamber R1 in the case 14.
  • the gas refrigerant ejected from the above-described gas introduction passage 20 is introduced into the liquid reservoir 25.
  • the liquid introduction passage 21 is provided with a valve 21 V for setting the flow rate of the liquid refrigerant introduced into the case 14 from the end of each of the paths 211 and 212.
  • a valve may be provided in each of the paths 211 and 212.
  • the liquid discharge path 23 is routed to the evaporator 4 from the bottom of the downstream chamber R2.
  • the main feature of this embodiment is that the gas refrigerant introduced into the case 14 through the gas introduction passage 20 and the liquid refrigerant introduced into the case 14 through the liquid introduction passage 21 are contained in the upstream chamber R1. It is to mix and supply the wet steam to at least the gap G of the motor 10. Thereby, the motor 10 is sufficiently cooled by the necessary amount of refrigerant while suppressing windage loss.
  • the jet stream of the gas refrigerant introduced from the bottom portion 141 into the upstream chamber R1 is blown into the liquid refrigerant in the liquid reservoir 25 and winds up the liquid refrigerant in accordance with the flow of the refrigerant in the refrigerant circuit 5. Then, the gas refrigerant mixes with the liquid refrigerant.
  • the gas refrigerant is introduced from the top 142 of the upstream chamber R1 and drips, or is mixed with the liquid refrigerant that travels along the inner wall of the upstream chamber R1 (the above-mentioned mixing step). Then, a two-phase refrigerant (wet vapor) in which the gas refrigerant and the liquid refrigerant are mixed is supplied to the gap G according to the flow of the refrigerant in the refrigerant circuit 5 (supply step).
  • the rotor 12 and the stator 13 are cooled by the wet steam flowing smoothly and sufficiently through the gap G.
  • the refrigerant wet steam also contacts the coil end 132 located in each of the upstream chamber R1 and the downstream chamber R2 and the shaft 11 to cool them.
  • liquid refrigerant introduced by the path 211 of the liquid introduction path 21 is also cooled by falling on the coil end 132 and the shaft 11. Further, the liquid refrigerant introduced through the path 212 of the liquid introduction path 21 travels through the gap S between the outer peripheral portion of the stator 13 and the case 14 to cool the stator 13.
  • part of the liquid refrigerant used to cool the motor 10 is gasified and drawn into the compressor 1. Since there is a partition (not shown) between the motor 10 and the impeller of the compressor 1 in the upstream chamber R1, all the remaining liquid refrigerant that is not gasified is not sucked into the impeller through the liquid discharge path 23 It is discharged and flows into the evaporator 4.
  • the gas refrigerant introduced to the bottom portion 141 is blown into the liquid refrigerant accumulated in the bottom portion 141 in the upstream chamber R1, and the liquid refrigerant is wound up by the gas refrigerant, whereby the liquid in the upstream chamber R1 The refrigerant and the gas refrigerant are mixed. Then, since the refrigerant wet steam is introduced into the gap G, the flow rates of the introduced gas refrigerant and liquid refrigerant are appropriately set by, for example, adjusting the opening degrees of the valve 20V and the valve 21V. It is possible to sufficiently cool the motor 10 by supplying the necessary amount of refrigerant of the appropriate degree of humidity to suppress the loss.
  • Each flow rate of the introduced gas refrigerant and liquid refrigerant is, as shown in FIG. 2C, an optimum wetness corresponding to a range in which the total loss of the motor 10 including the windage loss and the extraction loss is the smallest. It is preferable to set so as to realize the area A.
  • the motor 10 according to the second embodiment includes a second liquid introduction passage 22 in addition to the liquid introduction passage 21 of the first embodiment.
  • the liquid introduction paths for introducing the liquid refrigerant into the case 14 are respectively referred to as a first liquid introduction path 21 and a second liquid introduction path 22.
  • the second liquid introduction path 22 is connected to the first liquid introduction path 21 upstream of the valve 21V.
  • the liquid refrigerant flowing out of the condenser 2 and distributed to the first liquid introduction passage 21 is further distributed to the second liquid introduction passage 22.
  • the second liquid introduction passage 22 is also provided with a valve 22V.
  • the flow rate of the liquid refrigerant introduced from the end portion of the second liquid introduction passage 22 into the upstream chamber R1 is set to a predetermined value by the valve 22V.
  • the second liquid introduction passage 22 may be directly connected to the downstream of the condenser 2 instead of the middle of the first liquid introduction passage 21.
  • the flow passage 24 includes an axial flow passage 241 extending along the axial direction of the shaft 11 and a radial flow passage 242 continuous to the axial flow passage 241 and extending along the radial direction of the shaft 11. ing.
  • the axial flow path 241 has a receiving port 243 for receiving the liquid refrigerant along the axial direction of the shaft 11 on the end face of the shaft 11 on the upstream chamber R1 side.
  • a pipe line constituting the second liquid introduction path 22 is connected to the receiving port 243.
  • the radial flow passage 242 has a pair of injection ports 244 opened to the space in the upstream chamber R ⁇ b> 1 on the outer peripheral portion of the shaft 11.
  • the pair of injection ports 244 is open toward the coil end 132 of the stator 13.
  • the injection port 244 is the end of the second liquid introduction path 22.
  • the radial flow passage 242 in the present embodiment penetrates the shaft 11 in the diameter direction at the end of the axial flow passage 241.
  • the liquid refrigerant distributed from the downstream of the condenser 2 to the second liquid introduction path 22 and flowing through the flow path 24 inside the shaft 11 is subjected to centrifugal force by the rotation of the shaft 11 and passes through the axial center of the shaft 11
  • the centrifugal force acting on the liquid refrigerant flowing in the radial flow passage 242 intersecting the axis of the shaft 11 is larger than the centrifugal force acting on the liquid refrigerant flowing in the axial flow passage 241.
  • a centrifugal pump effect is obtained in which the liquid refrigerant is pumped up from the axial flow path 241 toward the radial flow path 242.
  • the liquid refrigerant Since the liquid refrigerant is sucked from the downstream of the condenser 2 into the second liquid introduction path 22 by this centrifugal pump effect, the liquid refrigerant flows stably in the flow path 24 inside the shaft 11, and from the injection port 244 to the upstream chamber R1.
  • Toward the inner coil end 132 as shown by the dashed dotted arrow F1.
  • the coil end 132 is sufficiently cooled by the liquid refrigerant. Since the rotation of the shaft 11 also rotates the position of the injection port 244, the coil end 132 is cooled all around.
  • the liquid refrigerant is introduced into the case 14 through the first liquid introduction passage 21 and the gas refrigerant is introduced into the upstream chamber R1 through the gas introduction passage 20 as in the first embodiment.
  • the gas refrigerant blown into the liquid reservoir 25 of the upstream chamber R1 is also mixed with the liquid refrigerant by rolling up the liquid refrigerant injected from the injection port 244.
  • the moist vapor of the refrigerant flows into the gap G according to the flow of the refrigerant in the refrigerant circuit 5, and when it flows out from the gap G into the downstream chamber R2, contacts the coil end 132 located in the downstream chamber R2 and cools it.
  • the flow path 24 of the shaft 11 is extended to the downstream chamber R2, and the liquid refrigerant is injected from the injection port 244 toward the coil end 132 located in the downstream chamber R2. You may do it.
  • the coil end 132 that generates heat notably in the motor 10 can be directly cooled by the liquid refrigerant by the second liquid introduction path 22.
  • the liquid refrigerant flows sufficiently in the second liquid introduction path 22 due to the centrifugal pump effect, so that the flow of the liquid refrigerant in the first liquid introduction path 21 can not be ensured due to the pressure conditions of the refrigerant circuit 5 or the like.
  • the refrigerant can be introduced into the case 14 and mixed with the gas refrigerant.
  • the centrifugal pump effect of the second liquid introduction passage 22 can ensure the flow rate of the liquid refrigerant necessary to maintain the motor 10 at or below the allowable temperature.
  • the pressure difference for transporting the liquid refrigerant is small, it is not necessary to provide an electric pump in the first liquid introduction passage 21 in preparation for the case where the flow rate of the first liquid introduction passage 21 is insufficient. By not requiring the electric pump, it can contribute to the improvement of the efficiency of the refrigerator.
  • the pressure condition for circulating the refrigerant to the refrigerant circuit 5 can be monitored, and the valve can be opened and closed or the opening degree adjusted according to the pressure condition.
  • the valve 21V can be closed, the valve 22V can be opened, and only the second liquid introduction passage 22 can be effectively functioned.
  • the pressure difference of the liquid refrigerant flowing through the first liquid introduction passage 21 can be secured, it is preferable to close the valve 22V and open the valve 21V so that only the first liquid introduction passage 21 functions effectively. .
  • the liquid refrigerant can be introduced according to the circulation of the refrigerant in the refrigerant circuit 5 without requiring the motor 10 input for sucking up the liquid refrigerant by the centrifugal pump effect.
  • the second embodiment including the second liquid introduction path 22 is particularly effective when using a low pressure refrigerant that is easy to manage because there is little concern about leakage.
  • a low pressure refrigerant when used, the operating pressure required for the refrigerant circulation tends to be insufficient, and thus the provision of the second liquid introduction passage 22 is significant.
  • the "low pressure refrigerant" as used herein means a refrigerant having a pressure at ordinary temperature (for example, 20 ° C) of less than 0.3 MPa (gauge pressure 0.2 MPa based on the atmosphere).
  • the valve 22V may be closed and the valve 21V may be opened.
  • the valve 22V is opened, and only the second liquid introduction passage 22 or both of the first and second liquid introduction passages 21 and 22 can be used.
  • the guard portion 26 temporarily receives the liquid refrigerant injected toward the coil end 132 located in the upstream chamber R1, and the wet vapor of the refrigerant flowing out of the gap G is positioned in the downstream chamber R2. And a guide portion 27 for guiding the coil end 132 in the case 14.
  • the guard portion 26 is formed in an annular shape so as to surround the outer peripheral portion of the shaft 11 at an interval.
  • the guard portion 26 has sufficient strength to the injection of the liquid refrigerant.
  • the guard portion 26 can be configured as a part of the case 14 or a part of a bearing that rotatably supports the shaft 11.
  • the guide portion 27 has a guide surface 27A curved so as to gradually increase in diameter toward the front from the vicinity of the opening on the downstream chamber R2 side of the gap G.
  • the guide surface 27A is continuous throughout the circumferential direction of the shaft 11.
  • the guide portion 27 can be configured as a part of the case 14 or the like.
  • the liquid refrigerant sucked into the flow path 24 inside the shaft 11 and jetted from the injection port 244 is received by the guard portion 26 as shown by the arrow F2, and then passes through the guard portion 26.
  • the coil end 132 of the upstream chamber R1 is reached. Therefore, the load applied to the coil end 132 by the liquid refrigerant injection can be reduced, and damage to the coil end 132 can be avoided.
  • the liquid refrigerant that has passed through the guard portion 26 is rolled up by the gas refrigerant and introduced into the gap G as it passes near the opening of the gap G, as indicated by an arrow F2 indicated by an alternate long and short dash line.
  • wet steam that has flowed out of the gap G into the downstream chamber R2 is turned toward the coil end 132 by the guide surface 27A of the guide portion 27 as shown by the arrow F3 of the alternate long and short dash line.
  • the end 132 can be cooled more fully.
  • the motor 10 prefferably includes only one of the guard 26 and the guide 27.
  • the flow passage 24 of the shaft 11 extends to the downstream chamber R2 and the liquid refrigerant is injected from the injection port 244 toward the coil end 132 in the downstream chamber R2, the injection is also performed to the downstream chamber R2
  • a guard portion 26 is provided to receive the liquid refrigerant.
  • the configurations described in the above embodiment can be selected or changed to other configurations as appropriate without departing from the spirit of the present invention.
  • the motor 10 and the compressor 1 are configured coaxially by the same shaft 11, but the motor 10 and the compressor 1 individually have axes, and these axes are coupled to each other You can also A transmission or the like may be interposed between the shaft of the motor 10 and the shaft of the compressor 1.
  • the rotor 12 and the stator 13 of the motor 10 and the compressor 1 are housed in the same case 14, but the compressor 1 may not be housed in the case 14. .
  • the direction of the shaft 11 of the motor of the present invention is not limited, and the shaft 11 may be disposed, for example, in the vertical direction.
  • the compressor driven by the motor of the present invention is not limited to a centrifugal compressor, and may be, for example, a scroll compressor or a rotary compressor.
  • the flow passage 24 inside the shaft 11 may not necessarily be composed of the axial flow passage 241 and the radial flow passage.
  • the flow passage 24 may be formed diagonally with respect to the axis of the shaft 11 It may be.
  • the refrigerant also flows from the section (R2 in FIG. 1) located on the side where the compressor 1 is disposed, to the opposite section (R1 in FIG. 1) according to the flow of the refrigerant in the refrigeration cycle. Tolerate. Also in this case, the introduced gas refrigerant and liquid refrigerant may be mixed in the section (R2 in FIG. 1) located upstream.

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Abstract

【課題】ロータとステータとの間のギャップに液冷媒を必要最低限の量だけ供給することで冷却可能な圧縮機駆動用モータおよびその冷却方法の提供。 【解決手段】圧縮機駆動用モータ１０は、ロータ１２と、ロータ１２の外周部を包囲するステータ１３と、ロータ１２およびステータ１３を収容するケース１４と、圧縮機１を含む冷媒回路５から液冷媒を導入する液導入路２１と、冷媒回路５からガス冷媒を導入するガス導入路２０とを備える。ケース１４内には、ロータ１２およびステータ１３の軸方向の一端側に位置し、圧縮機１が配置される下流室Ｒ２と、軸方向の他端側に位置し、ロータ１２の外周部とステータ１３の内周部との間のギャップＧを介して下流室Ｒ２に連通する上流室Ｒ１とがある。それぞれ導入される液冷媒とガス冷媒とは、上流室Ｒ１内で混合され、液冷媒およびガス冷媒が混合した湿り蒸気が、少なくともギャップＧに供給される。

Description

圧縮機駆動用モータおよびその冷却方法
　本発明は、圧縮機駆動用モータおよびその冷却方法に関する。
　冷凍機の圧縮機を駆動するモータを、冷媒回路を流れる冷媒の一部を供給することで冷却する方法がある（例えば、特許文献１）。特許文献１では、ロータとステータとの間のギャップ（間隙）に冷媒を導入して冷却している。
特開２００２－１３８９６２号公報
　モータの熱損失が大きくなると冷却に必要な冷媒量が増える。そこで、液冷媒を用いると潜熱を利用できるため効率的に冷却することが可能になるが、液冷媒は摩擦抵抗が大きいためギャップに供給する液冷媒量は少ない方が望ましい。
　そこで、本発明は、ロータとステータとの間のギャップに液冷媒を必要最低限の量だけ供給することで冷却可能な圧縮機駆動用モータの冷却方法を提供することを目的とする。
　本発明は、圧縮機を駆動するモータであって、ロータと、ロータの外周部を包囲するステータと、ロータおよびステータを収容するケースと、圧縮機を含む冷媒回路からケース内へと液冷媒を導入する液導入部と、冷媒回路からケース内へとガス冷媒を導入するガス導入部と、を備える。
　ケース内には、ロータおよびステータの軸方向の一端側でかつ、圧縮機が配置される側に位置する下流室と、軸方向の他端側に位置し、ロータの外周部とステータの内周部との間のギャップを介して下流室に連通する上流室と、がある。
　そして、本発明は、それぞれ導入される液冷媒とガス冷媒とが、上流室内で混合され、液冷媒およびガス冷媒が混合した湿り蒸気が、少なくともギャップに供給されることを特徴とする。
　本発明では、液導入部とガス導入部とによりそれぞれ導入される液冷媒とガス冷媒とが上流室内で混合され、冷凍サイクルの流れに従って、冷媒の湿り蒸気がステータとロータとの間のギャップへと導入される。そのため、導入されるガス冷媒と液冷媒との各々の流量を適切に設定しておき、風損を抑制するのに適合する湿り度の冷媒を必要量だけ供給することで十分にモータを冷却できる。
　本発明の圧縮機駆動用モータにおいて、ガス導入部は、上流室内で液冷媒が溜まる液溜まりへとガス冷媒を導入することが好ましい。
　そうすると、上流室内に溜まる液冷媒にガス冷媒が吹き込まれるので、液冷媒とガス冷媒とが効率よく混合される。
　本発明の圧縮機駆動用モータにおいて、液導入部は、軸周りにロータが結合されるシャフトの内部に形成された流路を含み、流路を流れる液冷媒に働く遠心力によるポンプ効果により液冷媒を吸い込んで噴射することが好ましい。
　そうすると、遠心ポンプ効果によって液冷媒が液導入部を安定して流れ、噴射口から噴射される。噴射された液冷媒は、ステータコアから上流室内へと突出したコイルエンドを十分に冷却するとともに、ガス冷媒により巻き上げられてギャップへと流入する。
　本発明の圧縮機駆動用モータにおいて、液導入部は、シャフトの内部の流路を経由しないで上流室内へと液冷媒を導入する第１液導入部と、シャフトの内部の流路を含み、噴射口から上流室内へと液冷媒を導入する第２液導入部と、を備えることが好ましい。
　そうすると、後述するように、冷媒回路の圧力条件等に基づいて、第１液導入部および第２液導入部を併用したり、いずれか一方を用いるといった制御が可能となる。
　本発明の圧縮機駆動用モータにおいて、ケース内には、シャフト内部の流路からステータのコイルエンドに向けて噴射された液冷媒を一旦受けるガード部が備えられ、液冷媒は、ガード部を通過してコイルエンドへと到達することが好ましい。
　本発明の圧縮機駆動用モータにおいて、下流室内には、ギャップから流出した湿り蒸気をコイルエンドに向けて案内する案内部が備えられていることが好ましい。
　本発明の圧縮機駆動用モータは、羽根車を備えた遠心式圧縮機を駆動するものとして好適である。
　本発明の冷媒回路は、上述の圧縮機駆動用モータと、圧縮機と、凝縮器と、蒸発器と、減圧部と、を備えることを特徴とする。
　ここで、冷媒回路上の圧縮機の吐出側からガス導入部へとガス冷媒を分配し、冷媒回路上の凝縮器の下流側から液導入部へと液冷媒を分配することができる。それにより、ポンプ等の外部動力を用いることなく、ガス冷媒および液冷媒をそれぞれモータへと搬送する圧力差を得ることができる。
　また、本発明は、ロータと、ロータの径方向の外周部を包囲するステータと、ロータおよびステータを収容するケースと、を備え、圧縮機を駆動するモータを冷却する方法であって、ケース内には、ロータおよびステータの軸方向の一端側でかつ、圧縮機が配置される側に位置する下流室と、軸方向の他端側に位置し、ロータの外周部とステータの内周部との間のギャップを介して下流室に連通する上流室と、があり、圧縮機を含む冷媒回路から導入される液冷媒と、冷媒回路から導入されるガス冷媒とを上流室内で混合するステップと、液冷媒およびガス冷媒が混合した湿り蒸気を、少なくともギャップに供給するステップと、を含むことを特徴とする。
　本発明によれば、液冷媒がガス冷媒に同搬された状態でギャップを流れるので、風損を低減しつつ、必要量の冷媒により圧縮機駆動用モータを確実に冷却することができる。
第１実施形態に係る圧縮機駆動用モータと、モータにより駆動される圧縮機を含む冷媒回路とを示す模式図である。 図２（ａ）は冷媒湿り度に対する必要冷媒量、図２（ｂ）は冷媒湿り度に対するモータの風損、および図２（ｃ）は冷媒湿り度に対するモータの合計損失をそれぞれ示す図である。冷媒湿り度は、液の比率を示しており、「１」は全体が液相の状態を意味する。 第２実施形態に係る圧縮機駆動用モータと、モータにより駆動される圧縮機を含む冷媒回路とを示す模式図である。 第３実施形態に係る圧縮機駆動用モータと、モータにより駆動される圧縮機を含む冷媒回路とを示す模式図である。
　以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。
〔第１実施形態〕
　図１に示す圧縮機１は、凝縮器２、膨張弁３、蒸発器４、およびそれらを接続する流路（図１に細い実線で示す）と共に、冷媒回路５を構成している。冷媒回路５は、大規模なビルや施設等に設置される大型冷凍機に用いられる。
　本実施形態の圧縮機１は、図示しない羽根車を備えた遠心式圧縮機（ターボ圧縮機）であり、冷媒を圧縮する。
　圧縮機駆動用モータ１０（以下、モータ１０）は、シャフト１１の回転駆動力を伝達することで圧縮機１を駆動する。
　モータ１０は、シャフト１１と、シャフト１１の軸周りに結合されるロータ１２と、ロータ１２の径方向の外周部を包囲するステータ１３と、ロータ１２、ステータ１３、および圧縮機１を収容するケース１４とを備えている。モータ１０は、シャフト１１が水平に延びた姿勢で設置される。ステータ１３のコア１３１から軸方向の両側にコイルのエンド（コイルエンド１３２）が突出している。
　ケース１４は、モータ１０と圧縮機１との共通のハウジングである。ケース１４内に導入された冷媒は、圧縮機１により吸入されて圧縮された後、冷媒回路５の流路へと吐出される。
　圧縮機１から吐出された圧縮冷媒は、凝縮器２、膨張弁３、および蒸発器４を経て再び圧縮機１へと吸入される。
　ステータ１３に備えられたコイルへと通電すると、ステータ１３に対してロータ１２がシャフト１１と共に回転されることで、圧縮機１の羽根車が回転する。羽根車の回転により、ケース１４内の冷媒が羽根車へと吸入される。
　ケース１４の内部は、ロータ１２およびステータ１３を間に挟んで上流室Ｒ１と、下流室Ｒ２とに区分されている。
　本実施形態では、冷凍サイクルの冷媒の流れに従って、上流室Ｒ１から、圧縮機１が配置される下流室Ｒ２に向けて冷媒が流れる。
　上流室Ｒ１は、シャフト１１の後端１１Ａ側に位置し、ロータ１２の外周部とステータ１３の内周部との間のギャップＧ（間隙）を介して下流室Ｒ２に連通している。ギャップＧは、ロータ１２およびステータ１３の全周に亘り形成されている。
　下流室Ｒ２は、シャフト１１の先端１１Ｂ側に位置し、圧縮機１が配置されている。
　モータ１０は作動中に発熱する。モータ１０の動作を保証するとともに、発熱によるモータ１０の損失（熱損失）を低減するため、モータ１０を十分に冷却する必要がある。
　そのため、冷媒回路５を流れる冷媒の一部をモータ冷却用冷媒としてケース１４内へと供給している。ケース１４内に供給された冷媒は、冷媒回路５の冷媒の流れに従ってロータ１２およびステータ１３の間のギャップＧを流れる過程で、ロータ１２およびステータ１３を冷却する。本実施形態のようにケース１４の内周部とステータ１３の外周部との間に隙間Ｓが形成されていれば、その隙間Ｓも冷媒の流路となり、ステータ１３の外周部が冷却される。
　ここで、冷却効率には、冷媒の湿り度（液の比率）が影響する。一定重量の冷媒の湿り度が高いほど、液相から気相への相転移に伴う潜熱により吸熱される熱量が大きい。そのため、図２（ａ）に示すように、モータ１０を十分に冷却するために必要な冷媒量（重量基準）は、冷媒の湿り度が高いほど少ない。つまり、冷媒の湿り度が高いほど、モータ１０を冷却するために冷媒回路５から抜き取られる冷媒が少量で足りる。
　一方、冷媒の湿り度は、モータ１０の風損に影響する。ギャップＧを流れる冷媒の湿り度（液の比率）が高いほど摩擦抵抗が増加するため、図２（ｂ）に示すように、風損が大きい。風損が大きいと、その分、必要な冷媒量が増えてしまう。
　風損の他にも、モータ１０を冷却するために冷媒回路５から冷媒が抜き取られた分だけ冷媒回路５の冷媒循環量が減少することの損失（抽気損失）を考慮に入れる必要がある。
　図２（ｃ）における合計損失は、風損と、抽気損失と、モータ１０に固有の損失（銅損および鉄損）との合計を示している。モータ１０に固有の損失は、冷媒の湿り度に依存しないが、風損は、冷媒の湿り度が高いほど大きく、逆に、抽気損失は、冷媒の湿り度が高いほど小さい。なお、図２（ｃ）に示す合計損失は、あくまで一例である。
　いずれも冷媒の湿り度に依存する風損および抽気損失が反映された合計損失が小さくなるように、適切な湿り度の冷媒を必要な量だけロータ１２およびステータ１３に供給することが好ましい。
　本実施形態のモータ１０は、モータ１０を十分に冷却するために、圧縮機１の下流から上流室Ｒ１内へとガス冷媒を導入するガス導入路２０と、凝縮器２の下流からケース１４内へと液冷媒を導入する液導入路２１と、下流室Ｒ２内から冷媒回路５へと液冷媒を排出する液排出路２３とを備えている。
　図１において、ガス導入路２０を太い破線で示し、液導入路２１を太い実線で示し、液排出路２３を太い一点鎖線で示している。
　ガス導入路２０の始端部２０Ａは、圧縮機１により吐出された気相の冷媒が凝縮器２に向けて流れる冷媒回路５の流路の途中に接続されている。それにより、圧縮機１により吐出されたガス冷媒の一部がガス導入路２０へと分配され、ガス導入路２０を通じてケース１４内へと導入される。
　ガス導入路２０の終端部２０Ｂは、上流室Ｒ１の底部１４１（ケース１４）から上流室Ｒ１内へと連通している。
　ガス導入路２０には、バルブ２０Ｖが設けられている。バルブ２０Ｖにより、ガス導入路２０の終端部２０Ｂから上流室Ｒ１内へと導入されるガス冷媒の流量が所定の値に設定されている。バルブ２０Ｖとして、開閉バルブや流量調整バルブを用いることができる。バルブ２０Ｖと固定絞りとを併用することも可能である。
　なお、バルブ２０Ｖを設けずに、ガス導入路２０の径の設定などにより、上流室Ｒ１内へと導入されるガス冷媒の流量が所定の値に設定されていてもよい。
　冷媒回路５の圧力条件等に応じてバルブ２０Ｖの開度を調整することができる。
　バルブ２０Ｖに関する上記の説明は、後述するバルブ２１Ｖやバルブ２２Ｖ（第２実施形態）にも該当する。
　液導入路２１は、凝縮器２からモータ１０へと取り回されており、凝縮器２から流れ出た液冷媒の一部が冷媒回路５の主流から分配される。
　液導入路２１は、上流室Ｒ１内へと液冷媒を導入する経路（第一経路）２１１と、ケース１４とステータ１３との間の隙間Ｓへと液冷媒を導入する経路（第二経路）２１２とに、モータ１０よりも上流で分岐している。
　経路２１１および経路２１２はいずれも、底部１４１に対向するケース１４の頂部１４２からケース１４内へと連通している。
　経路２１１および経路２１２よりケース１４内に導入された液冷媒は、自重により下り、ケース１４の底部１４１に液溜まり２５を形成する。液溜まり２５は、ケース１４内の少なくとも上流室Ｒ１で形成される。上述のガス導入路２０から噴出するガス冷媒は、液溜まり２５へと導入される。
　液導入路２１には、経路２１１，２１２の各々の終端部からケース１４内へと導入される液冷媒の流量を設定するバルブ２１Ｖが設けられている。
　バルブ２１Ｖに代えて、経路２１１，２１２の各々にバルブを設けることもできる。
　液排出路２３は、下流室Ｒ２の底部から蒸発器４へと取り回されている。
　さて、本実施形態の主要な特徴は、ガス導入路２０を通じてケース１４内へと導入されるガス冷媒と、液導入路２１を通じてケース１４内へと導入される液冷媒とを上流室Ｒ１内で混合し、その湿り蒸気をモータ１０の少なくともギャップＧに供給することにある。それによって、風損を抑えつつ、必要量の冷媒によりモータ１０を十分に冷却する。
　上流室Ｒ１内へと底部１４１から導入されたガス冷媒の噴流は、液溜まり２５の液冷媒へと吹き込まれるとともに、冷媒回路５の冷媒の流れに従って液冷媒を巻き上げる。そうすると、ガス冷媒は液冷媒と混合する。また、ガス冷媒は、上流室Ｒ１の頂部１４２から導入され滴下する、あるいは上流室Ｒ１の内壁を伝わる液冷媒とも混合する（以上、混合ステップ）。
　そして、ガス冷媒と液冷媒とが混合した二相冷媒（湿り蒸気）が、冷媒回路５の冷媒の流れに従ってギャップＧへと供給される（供給ステップ）。湿り蒸気がギャップＧをスムーズに十分に流れることで、ロータ１２およびステータ１３が冷却される。
　冷媒湿り蒸気は、上流室Ｒ１および下流室Ｒ２の各々に位置するコイルエンド１３２や、シャフト１１にも接触してそれらを冷却する。
　また、液導入路２１の経路２１１により導入された液冷媒が、コイルエンド１３２やシャフト１１に降り掛かることによってもそれらが冷却される。
　さらに、液導入路２１の経路２１２により導入された液冷媒が、ステータ１３の外周部とケース１４との間の隙間Ｓを伝うことにより、ステータ１３が冷却される。
　上記のようにモータ１０の冷却に使われた液冷媒の一部はガス化し、圧縮機１へと吸入される。上流室Ｒ１においてモータ１０と圧縮機１の羽根車との間には図示しない仕切りがあるため、ガス化しない残りの液冷媒のすべてが、羽根車には吸入されることなく液排出路２３を通じて排出され、蒸発器４へと流入する。
　本実施形態によれば、上流室Ｒ１内の底部１４１に溜まる液冷媒に対して、底部１４１へと導入されたガス冷媒を吹き込み、液冷媒をガス冷媒により巻き上げることで、上流室Ｒ１内で液冷媒とガス冷媒とを混合する。そして、冷媒湿り蒸気をギャップＧへと導入するので、導入されるガス冷媒と液冷媒との各々の流量を例えばバルブ２０Ｖおよびバルブ２１Ｖの開度を調整することで適切に設定しておき、風損を抑制するのに適合する湿り度の冷媒を必要量だけ供給することでモータ１０を十分に冷却することが可能となる。導入されるガス冷媒と液冷媒との各々の流量は、図２（ｃ）に示すように、風損および抽気損失を含めたモータ１０の合計の損失が最も小さい範囲に対応する最適な湿り度域Ａを実現するように定めることが好ましい。
〔第２実施形態〕
　次に、図３を参照し、本発明の第２実施形態について説明する。
　以下、第１実施形態と相違する事項を中心に説明する。第１実施形態と同様の構成には同じ符号を付している。
　第２実施形態に係るモータ１０は、第１実施形態の液導入路２１に加えて、第２の液導入路２２を備えている。ケース１４内に液冷媒を導入するこれらの液導入路のことをそれぞれ、第１液導入路２１、第２液導入路２２と称する。
　本実施形態では、バルブ２１Ｖよりも上流で第１液導入路２１に第２液導入路２２が接続されている。
　凝縮器２を流れ出て第１液導入路２１へと分配された液冷媒は、さらに第２液導入路２２にも分配される。
　第２液導入路２２にも、バルブ２２Ｖが設けられている。バルブ２２Ｖにより、第２液導入路２２の終端部から上流室Ｒ１内へと導入される液冷媒の流量が所定の値に設定されている。
　なお、第２液導入路２２が第１液導入路２１の途中ではなく凝縮器２の下流に直接接続されていてもよい。
　シャフト１１の内部には、第２液導入路２２の一部を構成する流路２４が形成されている。
　流路２４は、シャフト１１の軸心を軸線方向に沿って延びる軸方向流路２４１と、軸方向流路２４１に連続し、シャフト１１の径方向に沿って延びる径方向流路２４２とを備えている。
　軸方向流路２４１は、シャフト１１の軸方向に沿って液冷媒を受け入れる受入口２４３をシャフト１１の上流室Ｒ１側の端面に有している。この受入口２４３に第２液導入路２２を構成する管路が接続される。
　径方向流路２４２は、上流室Ｒ１内の空間へと開放された一対の噴射口２４４をシャフト１１の外周部に有している。一対の噴射口２４４は、ステータ１３のコイルエンド１３２に向けて開放されている。噴射口２４４が第２液導入路２２の終端である。
　本実施形態の径方向流路２４２は、軸方向流路２４１の終端でシャフト１１を直径方向に貫通している。
　凝縮器２の下流より第２液導入路２２へと分配されてシャフト１１内部の流路２４を流れる液冷媒には、シャフト１１の回転により遠心力が働いており、シャフト１１の軸心を通る軸方向流路２４１を流れる液冷媒に働く遠心力よりも、シャフト１１の軸心と交差する径方向流路２４２を流れる液冷媒に働く遠心力の方が大きい。それによって軸方向流路２４１から径方向流路２４２に向けて液冷媒が汲み上げられる遠心ポンプ効果が得られる。
　この遠心ポンプ効果により、凝縮器２の下流から第２液導入路２２へと液冷媒が吸い込まれるので、液冷媒がシャフト１１内部の流路２４を安定して流れ、噴射口２４４から上流室Ｒ１内のコイルエンド１３２に向けて、一点鎖線の矢印Ｆ１で示すように噴射される。その液冷媒によってコイルエンド１３２が十分に冷却される。シャフト１１の回転により、噴射口２４４の位置も回転するので、コイルエンド１３２が全周に亘って冷却される。
　本実施形態においても、第１実施形態と同様に、第１液導入路２１を通じてケース１４内に液冷媒を導入するとともに、ガス導入路２０を通じて上流室Ｒ１内へとガス冷媒を導入する。上流室Ｒ１の液溜まり２５に吹き込まれるガス冷媒は、噴射口２４４から噴射された液冷媒を巻き上げることによっても液冷媒と混合される。冷媒の湿り蒸気は、冷媒回路５の冷媒の流れに従ってギャップＧへと流入し、ギャップＧから下流室Ｒ２内へと流出すると、下流室Ｒ２内に位置するコイルエンド１３２に接触し、冷却する。
　本実施形態において、図３に二点鎖線で示すようにシャフト１１の流路２４を下流室Ｒ２にまで延長し、下流室Ｒ２に位置するコイルエンド１３２に向けて噴射口２４４から液冷媒を噴射するようにしてもよい。
　本実施形態によれば、第２液導入路２２により、モータ１０の中でも顕著に発熱するコイルエンド１３２を液冷媒により直接的に冷却することができる。
　それに加えて、遠心ポンプ効果により第２液導入路２２を液冷媒が十分に流れるので、冷媒回路５の圧力条件等により第１液導入路２１の液冷媒の流れを確保できない場合にも、液冷媒をケース１４内に導入し、ガス冷媒と混合させることができる。
　第２液導入路２２の遠心ポンプ効果により、モータ１０を許容温度以下に維持するのに必要な液冷媒の流量を確保することができる。
　したがって、液冷媒を搬送する圧力差が小さいため第１液導入路２１が流量不足に陥ったときに備えて、第１液導入路２１に電動ポンプを設けておく必要がない。電動ポンプが必要ないことで、冷凍機の効率向上に寄与できる。
　冷媒を冷媒回路５に循環させるための圧力条件を監視し、圧力条件に応じてバルブを開閉あるいは開度調整することができる。例えば、第１液導入路２１を流れる液冷媒の圧力差を確保できない場合は、バルブ２１Ｖを閉じ、バルブ２２Ｖを開いた状態とし、第２液導入路２２だけを有効に機能させることができる。
　一方、第１液導入路２１を流れる液冷媒の圧力差を確保できる場合には、バルブ２２Ｖを閉じ、バルブ２１Ｖを開いた状態とし、第１液導入路２１だけを有効に機能させることが好ましい。そうすると、遠心ポンプ効果により液冷媒を吸い上げる分のモータ１０入力を必要とすることなく、冷媒回路５の冷媒の循環に従って、液冷媒を導入することができる。
　第２液導入路２２を備える第２実施形態は、漏洩の心配が少ないため管理が容易な低圧冷媒を用いる場合に特に有効である。低圧冷媒を用いると、冷媒循環に必要な作動圧力が不足しがちであるため、第２液導入路２２を備えている意義が大きい。
　ここでいう「低圧冷媒」は、常用の温度（例えば２０℃）での圧力が０．３ＭＰａ未満（大気を基準とするゲージ圧力０．２ＭＰａ）である冷媒を意味する。
　第１実施形態より明らかであるが、第２実施形態において、作動圧力が確保される場合には第２液導入路２２を使用せずに第１液導入路２１のみを使用することも可能である。その場合は、バルブ２２Ｖを閉め、バルブ２１Ｖが開いた状態とすればよい。そして、作動圧力が所定値を下回ったならば、バルブ２２Ｖを開き、第２液導入路２２のみ、あるいは第１、第２液導入路２１，２２の両方を使用することができる。
　本実施形態において、第１液導入路２１を備えておらず第２液導入路２２のみを備えることも許容される。
〔第３実施形態〕
　次に、図４を参照し、本発明の第３実施形態について説明する。
　第３実施形態に係るモータ１０は、上流室Ｒ１に位置するコイルエンド１３２に向けて噴射された液冷媒を一旦受けるガード部２６と、ギャップＧから流出した冷媒の湿り蒸気を下流室Ｒ２に位置するコイルエンド１３２に向けて案内する案内部２７とをケース１４内に備えている。
　ガード部２６は、シャフト１１の外周部を間隔をおいて取り囲むように環状に形成されている。ガード部２６は、液冷媒の噴射に対して十分な強度を有する。ガード部２６は、ケース１４の一部、あるいはシャフト１１を回転可能に支持する軸受の一部として構成することができる。
　案内部２７は、ギャップＧの下流室Ｒ２側の開口の付近から、前方に向かうにつれて次第に拡径するように湾曲した案内面２７Ａを有している。案内面２７Ａは、シャフト１１の周方向の全体に亘り連続している。案内部２７は、ケース１４等の一部として構成することができる。
　本実施形態では、シャフト１１内部の流路２４へと吸い込まれて噴射口２４４から噴射される液冷媒が、矢印Ｆ２で示すように、ガード部２６により受け止められた後、ガード部２６を通過して上流室Ｒ１のコイルエンド１３２へと到達する。そのため、液冷媒の噴射によりコイルエンド１３２に加えられる負荷を軽減し、コイルエンド１３２の損傷を避けることができる。
　ガード部２６を通過した液冷媒は、一点鎖線の矢印Ｆ２で示すように、ギャップＧの開口の付近を通る際にガス冷媒により巻き上げられてギャップＧへと導入される。
　また、ギャップＧから下流室Ｒ２内に流出した湿り蒸気は、一点鎖線の矢印Ｆ３で示すように、案内部２７の案内面２７Ａによりコイルエンド１３２に向けて転向されるので、下流室Ｒ２のコイルエンド１３２をより十分に冷却することができる。
　モータ１０が、ガード部２６および案内部２７のいずれか一方だけを備えることも許容される。
　また、シャフト１１の流路２４が下流室Ｒ２にまで延びていて、その噴射口２４４から下流室Ｒ２内のコイルエンド１３２に向けて液冷媒が噴射される場合は、下流室Ｒ２にも、噴射された液冷媒を受けるガード部２６を設けることが好ましい。
　上記以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更することが可能である。
　上記の各実施形態では、モータ１０と圧縮機１とが同じシャフト１１により同軸に構成されているが、モータ１０と圧縮機１とが個別に軸を有しており、それらの軸同士を結合することもできる。モータ１０の軸と圧縮機１の軸との間に変速装置等を介在させてもよい。
　また、上記各実施形態では、モータ１０のロータ１２およびステータ１３と、圧縮機１とが同じケース１４内に収容されているが、ケース１４内には圧縮機１が収容されていなくてもよい。
　本発明のモータのシャフト１１の向きは限定されず、例えば鉛直方向に沿ってシャフト１１が配置されていてもよい。
　本発明のモータにより駆動される圧縮機は、遠心式圧縮機に限らず、例えば、スクロール圧縮機やロータリー圧縮機であってもよい。
　上記各実施形態において、液導入部２１の経路２１１，２１２のうちのいずれか一方のみを残し、他方を廃止することも許容される。
　また、シャフト１１の内部の流路２４は、必ずしも、軸方向流路２４１および径方向流路からなるものでなくてもよく、例えば、シャフト１１の軸線に対して斜めに孔あけされたものであってもよい。
　本発明は、冷凍サイクルの冷媒の流れに従って、圧縮機１が配置される側に位置する区画（図１のＲ２）から、その反対側の区画（図１のＲ１）へと冷媒が流れることも許容する。その場合も、それぞれ導入したガス冷媒と液冷媒とが上流に位置する区画（図１のＲ２）で混合されるように構成すればよい。
１　　　　圧縮機
２　　　　凝縮器
３　　　　膨張弁（減圧部）
４　　　　蒸発器
５　　　　冷媒回路
１０　　　圧縮機駆動用モータ
１１　　　シャフト
１２　　　ロータ
１３　　　ステータ
１４　　　ケース
２０　　　ガス導入路（ガス導入部）
２０Ａ　　始端部
２０Ｂ　　終端部
２０Ｖ　　バルブ
２１　　　液導入路（液導入部、第１液導入部）
２１Ｖ　　バルブ
２２　　　第２液導入路（液導入部、第２液導入部）
２２Ｖ　　バルブ
２３　　　液排出路
２４　　　流路
２５　　　液溜まり
２６　　　ガード部
２７　　　案内部
２７Ａ　　案内面
１３１　　コア
１３２　　コイルエンド
１４１　　底部
１４２　　頂部
２１１　　第一経路
２１２　　第二経路
２４１　　軸方向流路
２４２　　径方向流路
２４３　　受入口
２４４　　噴射口
Ａ　　　　湿り度域
Ｆ１　　　矢印
Ｆ２　　　矢印
Ｆ３　　　矢印
Ｇ　　　　ギャップ
Ｒ１　　　上流室
Ｒ２　　　下流室
Ｓ　　　　隙間

Claims (10)

  1. 　圧縮機を駆動するモータであって、
    　ロータと、
    　前記ロータの外周部を包囲するステータと、
    　前記ロータおよび前記ステータを収容するケースと、
    　前記圧縮機を含む冷媒回路から前記ケース内へと液冷媒を導入する液導入部と、
    　前記冷媒回路から前記ケース内へとガス冷媒を導入するガス導入部と、を備え、
    　前記ケース内には、
    　前記ロータおよび前記ステータの軸方向の一端側に位置する下流室と、
    　前記軸方向の他端側に位置し、前記ロータの外周部と前記ステータの内周部との間のギャップを介して前記下流室に連通する上流室と、があり、
    　前記液冷媒と前記ガス冷媒とが、前記上流室内で混合され、
    　前記液冷媒および前記ガス冷媒が混合した湿り蒸気が、少なくとも前記ギャップに供給される、
    ことを特徴とする圧縮機駆動用モータ。
  2. 　前記ガス導入部は、
    　前記上流室内で前記液冷媒が溜まる液溜まりへと前記ガス冷媒を導入する、
    ことを特徴とする請求項１に記載の圧縮機駆動用モータ。
  3. 　前記液導入部は、
    　前記液冷媒を前記上流室へ導入する第一経路と、
    　前記液冷媒を前記ケースと前記ステータとの間の隙間へ導入する第二経路と、に分岐する、
    ことを特徴とする請求項１または２に記載の圧縮機駆動用モータ。
  4. 　前記液導入部は、
    　軸周りに前記ロータが結合されるシャフトの内部に形成された流路を含み、
    　前記流路を流れる前記液冷媒に働く遠心力によるポンプ効果により前記液冷媒を吸い込んで噴射する、
    ことを特徴とする請求項１または２に記載の圧縮機駆動用モータ。
  5. 　前記液導入部は、
    　前記シャフトの内部の前記流路を経由しないで前記上流室内へと前記液冷媒を導入する第１液導入部と、
    　前記シャフトの内部の前記流路を含み、前記噴射口から前記上流室内へと前記液冷媒を導入する第２液導入部と、を備える、
    ことを特徴とする請求項４に記載の圧縮機駆動用モータ。
  6. 　前記ケース内には、
    　前記流路から前記ステータのコイルエンドに向けて噴射された前記液冷媒を一旦受けるガード部が備えられ、
    　前記液冷媒は、
    　前記ガード部を通過して前記コイルエンドへと到達する、
    ことを特徴とする請求項４に記載の圧縮機駆動用モータ。
  7. 　前記下流室内には、
    　前記ギャップから流出した前記湿り蒸気を前記コイルエンドに向けて案内する案内部が備えられている、
    ことを特徴とする請求項４に記載の圧縮機駆動用モータ。
  8. 　前記圧縮機は、
    　羽根車を備えた遠心式圧縮機である、
    ことを特徴とする請求項１に記載の圧縮機駆動用モータ。
  9. 　請求項１に記載の圧縮機駆動用モータと、
    　前記圧縮機と、凝縮器と、蒸発器と、減圧部と、を備える、
    ことを特徴とする冷媒回路。
  10. 　ロータと、前記ロータの径方向の外周部を包囲するステータと、前記ロータおよび前記ステータを収容するケースと、を備え、圧縮機を駆動するモータを冷却する方法であって、
    　前記ケース内には、
    　前記ロータおよび前記ステータの軸方向の一端側でかつ、前記圧縮機が配置される側に位置する下流室と、
    　前記軸方向の他端側に位置し、前記ロータの外周部と前記ステータの内周部との間のギャップを介して前記下流室に連通する上流室と、があり、
    　前記圧縮機を含む冷媒回路から導入される液冷媒と、前記冷媒回路から導入されるガス冷媒とを前記上流室内で混合するステップと、
    　前記液冷媒および前記ガス冷媒が混合した湿り蒸気を、少なくとも前記ギャップに供給するステップと、を含む、
    ことを特徴とする圧縮機駆動用モータの冷却方法。
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