(57)【要約】【課題】【解決手段】  凝縮器ハウジングを有する凝縮器（１１４）と、凝縮器ハウジング（１１４）に取り付られ、動作媒体の蒸気を圧縮する圧縮ホイール（３０４）が取り付けられたモーターシャフト（３０６）を有するローターと、ステーター（３０８）と、モーター壁（３０９）と、を有する圧縮機モーターと、圧縮機モーターを取り囲み、動作媒体を凝縮器の外のモーター壁（３０９）に向けてモーターを冷却する動作媒体取込部（３６２，３３０）を有するモーターハウジング（３００）と、を備え、モーターハウジング（３００）は、ヒートポンプの動作中に蒸気空間（３２３）を形成する構成であり、モーターハウジング（３００）はさらに、モーターハウジング内の蒸気空間（３２３）から凝縮器（１１４）に蒸気を排出する蒸気排出部（３２４）を有する。【選択図】図９
2019513213.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
凝縮器ハウジングを有する凝縮器（１１４）と、
前記凝縮器ハウジング（１１４）に取り付けられ、動作媒体の蒸気を圧縮する圧縮ホイール（３０４）が取り付けられたモーターシャフト（３０６）を有するローターと、ステーター（３０８）と、モーター壁（３０９）と、を有する圧縮機モーターと、
前記圧縮機モーターを取り囲み、液体動作媒体を前記凝縮器の外のモーター壁（３０９）に向けて前記モーターを冷却する動作媒体取込部（３６２，３３０）を有する前記モーターハウジング（３００）と、
を備え、
前記モーターハウジング（３００）は、ヒートポンプの動作中に蒸気空間（３２３）を形成する構成であり、前記モーターハウジング（３００）はさらに、前記モーターハウジング内の蒸気空間（３２３）から前記凝縮器（１１４）に蒸気を排出する蒸気排出部（３２４）を有する
ことを特徴とするヒートポンプ。
【請求項２】
請求項１に記載のヒートポンプにおいて、前記モーターハウジング（３００）は、前記ヒートポンプの動作中に、最大で、前記凝縮器ハウジング内の圧力よりも２０％高い圧力を維持するように構成される、ことを特徴とするヒートポンプ。
【請求項３】
請求項１または２に記載のヒートポンプにおいて、前記モーターハウジング（３００）は、前記モーターの動作により前記モーター壁（３０９）が加熱されると、前記モーターハウジング（３００）内で泡立ち沸騰が起こるほど低い圧力を維持するように構成される、ことを特徴とするヒートポンプ。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載のヒートポンプにおいて、前記圧縮機モーターは、ローター（３０７）をステーター（３０８）に対して支える軸受部（３４３）をさらに備え、前記圧縮機モーターは、前記モーターハウジング（３００）内に、軸受部（３４３）が液体動作媒体の最大レベル（３２２）より上となるように配置される、ことを特徴とするヒートポンプ。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載のヒートポンプにおいて、前記圧縮機モーターは、前記ローター（３０７）および前記ステーター（３０８）を少なくとも部分的に含む前記モーターの領域が液体動作媒体（３２８）の最大レベル（３２２）より下方に配置されるように、前記モーターハウジング内に配置される、ことを特徴とするヒートポンプ。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１項に記載のヒートポンプにおいて、前記モーター壁（３０９）には、前記モーターハウジング（３００）内に配置されて冷却リブ（３１５）が設けられ、これらの冷却リブの少なくともいくつかが、液体作動媒体（３２８）内の最大レベル（３２２）より下に配置される、ことを特徴とするヒートポンプ。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか１項に記載のヒートポンプにおいて、前記蒸気排出部（３２４）は、モーターハウジング（３００）内に突出して最大レベル（３２２）を決定するオーバーフロー排出部（３２４）として構成され、このオーバーフロー排出部（３２４）は、前記モーターハウジングから前記凝縮器に延び、さらに、蒸気空間（３２３）から凝縮器（１１４）への蒸気通路となり、モーターハウジング内と凝縮器ハウジング内の圧力を実質的に同じにする、ことを特徴とするヒートポンプ。
【請求項８】
請求項１に記載のヒートポンプにおいて、
前記オーバーフロー排出部（３２４）は、
前記モーターハウジング（３００）内に突出する第１の導管部（３２４）と、
前記第１の導管部（３２４）に接続された湾曲部（３１７）と、
前記湾曲部（３１７）から、凝縮器ハウジング（３０４）によって圧縮された動作蒸気（３０２）を凝縮器（１１４）に導入する経路設定通路（３０２）の領域の外側に配置された凝縮器ハウジング内の領域まで延びる導管部（３４０）と、
を有する、
ことを特徴とするヒートポンプ。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか１項に記載のヒートポンプにおいて、前記モーターハウジング（３００）は、前記液体動作媒体（３２８）内に延び、前記圧縮機モーターの壁および前記モーターハウジングの壁から離間して配置され、前記モーターハウジングの壁に対して上部領域よりも下部領域でより透過性のある対流部（３４２）を有する、ことを特徴とするヒートポンプ。
【請求項１０】
請求項９に記載のヒートポンプにおいて、前記対流部（３４２）は王冠形状であり、前記前記王冠形状の冠歯を含む前記対流部の領域が前記下部領域を画定し、前記対流部（３４２）の上部領域が前記液体動作媒体に対して非透過性である、ことを特徴とするヒートポンプ。
【請求項１１】
請求項９または１０に記載のヒートポンプにおいて、前記対流部（３４２）は、前記上部領域が前記最大レベルまで、または前記最大レベルを超えて延びるように構成および配置される、ことを特徴とするヒートポンプ。
【請求項１２】
請求項１から１１のいずれか１項に記載のヒートポンプにおいて、
コンプレッサホイールは羽根車として構成され、
前記ヒートポンプはさらに、前記羽根車によって圧縮された蒸気を受け取り、前記凝縮器に送るように構成された経路設定空間を備え、
前記ヒートポンプはさらに、前記モーターハウジング内に存在する蒸気を前記ステーターと前記ローターとの間のモーター間隙（３１１）に導く蒸気流入口（３２０）を備え、前記圧縮機モーターは、追加間隙（３１３）が前記羽根車（３０４）に沿ってモーター間隙（３１１）から前記経路設定空間（３０２）に延びるように構成される、
ことを特徴とするヒートポンプ。
【請求項１３】
請求項１２に記載のヒートポンプにおいて、
前記モーターハウジング（３００）は、前記ヒートポンプの動作方向において前記凝縮器ハウジング（１１４）の頂部に取り付けられ、前記ステーター（３０８）が前記ヒートポンプの上方に位置するように前記ヒートポンプ（３０４）を通過し、蒸気流（３１０）が上方から前記モーター間隙（３１１）および追加間隙（３１３）を通って下方に流れるようにするように構成される、
ことを特徴とするヒートポンプ。
【請求項１４】
請求項１から１３のいずれか１項に記載のヒートポンプにおいて、前記蒸気排出部は、前記モーターハウジング（３００）内にオーバーフロー排出部（３２４）を有し、前記レベル（３２２）の上方にある液体動作媒体を前記凝縮器（１１４）に導き、前記蒸気空間（３２３）と凝縮器（１１４）との間に蒸気経路を提供するように構成される、ことを特徴とするヒートポンプ。
【請求項１５】
請求項１４に記載のヒートポンプにおいて、動作媒体取込部（３６２）は、液体動作媒体を密封領域（３６６）から前記圧縮機モーターの前記壁（３０９）に導くようにさらに構成される、ことを特徴とするヒートポンプ。
【請求項１６】
請求項１から１５のいずれか１項に記載のヒートポンプにおいて、動作媒体取込部（３６２）はライン部を有し、このライン部は、液体動作媒体を封止領域（３６４）の外に導き、モーターハウジング（３００）内の液体動作媒体を通って延び、このライン部内の液体動作媒体を前記モーターハウジングの基部に供給する、ことを特徴とするヒートポンプ。
【請求項１７】
請求項１から１６のいずれか１項に記載のヒートポンプにおいて、
前記モーターシャフトは、
シャフトコア（３０６′）と、
前記シャフトコア（３０６′）に取り付けられた永久磁石（３０７）を含む磁石領域と、
磁石領域（３０７）の周囲に配置され前記永久磁石を固定する固定スリーブ（３９６）と、
を有し
前記圧縮機モーターは、前記磁石領域が液体動作媒体の最大レベルより下に位置するように、モーターハウジング（３００）内に取り付けられる、
ことを特徴とするヒートポンプ。
【請求項１８】
請求項１２から１７のいずれか１項に記載のヒートポンプにおいて、蒸気供給は、前記モーター間隙および前記追加間隙を通る蒸気流が、前記ステーターに対して前記モーターシャフトを支えるように構成された軸受部を通過しないように行われる、ことを特徴とするヒートポンプ。
【請求項１９】
請求項１から１８のいずれか１項に記載のヒートポンプにおいて、
凝縮器排出部（２０３）と、動作媒体を前記凝縮器排出部（２０３）から熱交換器（３９１）または加熱領域に圧送するポンプ（３９２）とをさらに有し、
前記ポンプは、２つの出力を有し、一方の出力が動作媒体取込部（３６２）に連結される、
ことを特徴とするヒートポンプ。
【請求項２０】
請求項１２から１８のいずれか１項に記載のヒートポンプにおいて、飛散防止具（３６０）が、モーターハウジング（３００）内に配置され、動作媒体の液滴を蒸気供給部（３２０）から離すように構成され、前記モーター間隙（３１１）に導入される蒸気が、前記蒸気空間（３２３）内の容積当たりに存在する作動媒体の液滴の数と比べて制限された数の液滴しか含まないようにする、ことを特徴とするヒートポンプ。
【請求項２１】
請求項１から２０のいずれか１項に記載のヒートポンプにおいて、
前記モーターハウジング（３００）は、蒸発器および前記凝縮器内の圧力の平均値よりも高いか、前記羽根車と前記経路設定空間（３０２）との間に配置された追加間隙（３１３）内の圧力よりも高いか、あるいは、前記凝縮器内の圧力以上である圧力を維持するように構成される、ことを特徴とするヒートポンプ。
【請求項２２】
請求項１から２０のいずれか１項に記載のヒートポンプにおいて、
前記モーターハウジング（３００）が、前記蒸発器内の圧力と少なくとも等しい圧力を維持するように構成されるか、
前記動作媒体取込部（３６２，３３０）が、前記モーターを冷却するために、前記凝縮器からの液体動作媒体を前記モーター壁（３０９）に噴霧するように構成されているか、あるいは
前記モーターハウジング（３００）が、前記ヒートポンプの動作中に液体動作媒体の最大レベル（３２２）を維持し、前記蒸気空間（３２３）を前記最大レベル（３２２）より上に形成するようにさらに構成され、前記モーターハウジング（３００）が、前記最大レベルを上回る動作媒体を前記凝縮器（１１４）に導くようにさらに構成される、
ことを特徴とするヒートポンプ。
【請求項２３】
請求項１から２２のいずれか１項に記載のヒートポンプにおいて、モーター間隙が、ローターと前記ステーターとの間に設けられ、前記モーターハウジング（３００）は、前記液体動作媒体を前記モーター間隙から遠ざけるように構成される、ことを特徴とするヒートポンプ。
【請求項２４】
凝縮器ハウジングを有する凝縮器（１１４）と、
前記凝縮器ハウジング（１１４）に取り付けられ、動作媒体の蒸気を圧縮する圧縮ホイール（３０４）が取り付けられたモーターシャフト（３０６）を有するローターと、ステーター（３０８）と、モーター壁（３０９）と、を有する圧縮機モーターと、
前記圧縮機モーターを取り囲み、動作媒体を前記凝縮器の外のモーター壁（３０９）に向けて前記モーターを冷却する動作媒体取込部（３６２，３３０）を有する前記モーターハウジング（３００）と、
を備え、
前記モーターハウジング（３００）は、ヒートポンプの動作中に蒸気空間（３２３）を形成する構成であり、前記モーターハウジング（３００）はさらに、前記モーターハウジング内の蒸気空間（３２３）から前記凝縮器（１１４）に蒸気を排出する蒸気排出部（３２４）を有する
ことを特徴とするヒートポンプ
を製造する方法。
【請求項２５】
凝縮器ハウジングを有する凝縮器（１１４）と、前記凝縮器ハウジング（１１４）に取り付られ、動作媒体の蒸気を圧縮する圧縮ホイール（３０４）が取り付けられたモーターシャフト（３０６）を有するローターと、ステーター（３０８）と、モーター壁（３０９）と、を有する圧縮機モーターと、前記圧縮機モーターを取り囲み、動作媒体を前記凝縮器の外のモーター壁（３０９）に向けて前記モーターを冷却する動作媒体取込部（３６２，３３０）を有するモーターハウジング（３００）と、を備え、
ヒートポンプの動作時には、前記モーターハウジング内の前記蒸気空間（３２３）から蒸気を前記凝縮器（１１４）に排出する
ことを特徴とするヒートポンプの動作方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、暖房、冷房または他の用途のためのヒートポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
図８Ａおよび図８Ｂは、特許文献１に記載されるヒートポンプを説明する図である。このヒートポンプは、まず、動作液としての水を蒸発させる蒸発器１０を備え、これにより、出力側の吸引蒸気ライン１２内に蒸気を発生させる。この蒸発器は、蒸発空間（蒸発室）（図８Ａには図示せず）を備え、蒸発空間内で２０ｈＰａ未満の蒸気圧を作り出すように構成され、１５°Ｃ未満の温度で、蒸発空間内で水が蒸発する。水としては、例えば、地下水、ある種の塩を含有し地中または集水管内を自由に循環する塩水（ｂｒｉｎｅ）、河川水、湖水または海水が用いられる。任意の種類の水、すなわち、石灰水、石灰を含まない水、海水（ｓａｌｔｙ  ｗａｔｅｒ）または塩を含まない水、などを使用することができる。これは、どのような種類の水でも、すなわち上記の水材料の全てが、良好な水特性を有するという事実に基づく。水は、「Ｒ７１８」としても知られ、エンタルピー差比が６であり、ヒートポンププロセスに利用可能である。このエンタルピー差比６という値は、例えばＲ１３４ａなどの典型的なエンタルピー差比の２倍以上である。
【０００３】
吸引導管１２を通して、水蒸気が、圧縮／凝縮システム１４に供給される。縮機／凝縮システム１４は、例えばターボ圧縮機型の遠心圧縮機のような、速度型機関（ｆｌｕｉｄ  ｆｌｏｗ  ｅｎｇｉｎｅ）を備える。これを図８Ａに符号１６で示す。この速度型機関は、動作蒸気を少なくとも２５ｈＰａより大きい蒸気圧に圧縮するように構成される。２５ｈＰａは約２２°Ｃの凝縮温度に相当し、これだけでも、床下暖房システムにとって十分な加熱流動温度である。より高い流動温度を生成するため、３０ｈＰａより大きい圧力を速度型機関１６によって生成することができる。３０ｈＰａの圧力は２４°Ｃの凝縮温度を有し、６０ｈＰａの圧力は３６°Ｃの凝縮温度を有し、１００ｈＰａの圧力は４５°Ｃの凝縮温度を有する。床下暖房システムは、非常に寒い日でも、４５°Ｃの流動温度で十分な暖房を提供できるように設計されている。
【０００４】
速度型機関は、圧縮された動作水蒸気を液化するように構成された凝縮器１８に連結される。凝縮プロセスによって、動作水蒸気内に含まれるエネルギーが凝縮器１８に供給され、前進ライン２０ａを介して暖房システムに供給される。戻りライン２０ｂを介して、動作液が凝縮器に流れ戻る。
【０００５】
この発明によれば、高エネルギー水蒸気からより冷たい暖房回路水によって熱（エネルギー）を直接的に引き出し、熱を暖房回路水に吸収させて、その暖房回路水を加熱することが好ましい。このプロセスでは、十分な量のエネルギーが水蒸気から取り出され、その水蒸気は凝縮されて液化し、暖房回路水の一部となる。
【０００６】
したがって、凝縮器および／または暖房システムへの材料の導入は、水蒸気およびその凝縮液の連続供給にもかかわらず凝縮器が凝縮空間内の水位を常に最大レベルより下に維持するように、排水管２２によって調整される。
【０００７】
既に説明したように、開回路を使用すること、すなわち、熱源であるところの水を熱交換器を使用することなく直接蒸発させること、が好ましい。また、代替的に、蒸発させるべき水を、最初に外部熱交換器により加熱しておくこともできる。さらに、凝縮器側に必然的に存在していた二次熱交換器の損失を避けるためにも、媒体を直接使用することもでき、また、例えば床下暖房システムを備える家を考えた場合、蒸発器からの水が直接、床下暖房システム内で循環させることができる。
【０００８】
また、これとは別に、前進ライン２０ａを入力とし戻りライン２０ｂを出力とする熱交換器を、凝縮器側に配置することもできる。この熱交換器は、凝縮器内に存在する水を冷却し、これにより、別個の床下暖房液（典型的には水）を加熱する。
【０００９】
水が動作媒体として使用されるという事実、そして、蒸発した地下水のその部分だけが速度型機関に供給されるという事実により、水の純度は何ら差異を生じない。可能であれば直結される凝縮器と床下暖房システムと全く同様に、速度型機関には常に、蒸留水が供給される。このため、現在のシステムに比べて、メンテナンスの必要性が低減される。言い換えれば、システムには蒸留水が供給されるだけであり、このため排水管２２内の水が汚染されることはないので、システムは自己洗浄型である。
【００１０】
さらに、留意しておくべきことは、速度型機関は、飛行機のタービンと同様に、圧縮された媒体を油などの問題のある物質と接触させないという特性を示すことである。水蒸気は、単にタービンおよび／またはターボ圧縮機によって圧縮されるだけであり、純度を損なう油または他の媒体と接触することはなく、汚染されることはない。
【００１１】
したがって、排水管を通って排出される蒸留水は、他の規制と対立しない限り、容易に地下水に再供給することができる。また、例えば庭やオープンスペースで流出させても良く、規制により要求されているのであれば、下水システムを経由して下水道に流しても良い。
【００１２】
動作媒体としての水とエンタルピー差比との組み合わせにより、その使いやすさはＲ１３４ａの２倍となる。また、システムの閉鎖性に課せられた要求が減少すること、そして、速度型機関の使用により清潔の観点から何らの問題もなく必要な圧縮係数が効率的に達成されることにより、効率的で環境的に優しいヒートポンププロセスが提供される。
【００１３】
図８Ｂは、種々の圧力とその圧力に関連する蒸発温度を説明するテーブルを示す。このテーブルから、特に動作媒体としての水に対して、蒸発器内を比較的低圧力にすべきことがわかる。
【００１４】
特許文献２は、軽量で大容量の高性能遠心圧縮機を備えるヒートポンプシステムを開示している。２段目の圧縮機から排出される蒸気は、周囲温度または利用可能な冷却水の温度を超える飽和温度を示し、これにより放熱が可能になる。圧縮された蒸気は、２段目の圧縮機から凝縮器ユニットに輸送される。凝縮器ユニットは、内部に設けられた粒子充填層と、上側に設けられ水循環ポンプから水が供給される冷却水噴霧手段とからなる。圧縮された水蒸気は、凝縮器内で粒子充填層を通って上昇し、そこで、下方に流れる冷却水と直接に接触する。蒸気は凝縮し、冷却水に吸収された凝縮液の潜熱が凝縮液と冷却水を介して大気中に放出され、凝縮液と冷却水はシステムから一緒に除去される。凝縮器は、導管を介して、真空ポンプにより、非凝縮性ガスで連続的に洗い流される。
【００１５】
特許文献３は、凝縮される蒸気を動作液内に凝縮するための凝縮空間を有する凝縮器を開示している。凝縮空間は容積空間として構成され、凝縮空間の上端と下端との間に横方向の境界を有する。さらに、凝縮器は、蒸気導入領域を備える。この蒸気導入領域は、凝縮空間の側端に沿って延び、側方境界を介して凝縮空間に横方向に、凝縮対象となる蒸気を供給する構成である。このように、実際の凝縮は、凝縮器の容積の増加なしに、容積凝縮で行われる。その理由は、凝縮対象となる蒸気が、一方の側から凝縮容積内および／または凝縮空間内に正面から進入するだけでなく、横方向から、望ましくは全ての側面から、導入されるからである。これは、直接対向流凝縮と比較して、同一の外形寸法で、利用可能な凝縮容積が増加することを確実にするだけでなく、同時に凝縮器の効率も改善される。その理由は、凝縮空間内に存在する凝縮対象となる蒸気の流れの方向が、凝縮液の流れ方向を横切るからである。
【００１６】
ヒートポンプに関して一般に問題となるのは、可動部品、特に急速に動く部品が冷却されるという事実である。ここで特に問題となるのは、圧縮機モーター、特にモーターシャフトである。特に、放射状の羽根車（ラジアルインペラ）が圧縮機として使用されるヒートポンプの場合、小型化を達成するために、羽根車が例えば毎分５０，０００回転以上という非常に高速で運転され、シャフト温度が、構成部品の破壊をもたらしかねない問題のある値に達してしまうことがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１７】
【特許文献１】ＥＰ  ２０１６３４９  Ｂ１
【特許文献２】ＤＥ  ４４３１８８７  Ａ１
【特許文献３】ＷＯ  ２０１４０７２２３９  Ａ１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
本発明の目的は、ヒートポンプの信頼性を高めることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
この目的は、請求項１に記載のヒートポンプ、または請求項２３に記載のヒートポンプの製造方法、または請求項２４に記載のヒートポンプの運転方法によって達成される。
【００２０】
本発明の一側面に係るヒートポンプは、特定の対流式シャフト冷却を含む。前記ヒートポンプは、凝縮器ハウジングと、凝縮器ハウジングに取り付けられた圧縮機モーターと、ローターと、ステーターとを備え、ローターは、凝縮領域内に延びる羽根車が取り付けられたモーターシャフトと、羽根車によって圧縮された蒸気を受け取り、凝縮器に送るように構成された経路設定通路とを含む。前記ヒートポンプは、圧縮機モーターを取り囲むモーターハウジングを備え、好ましくは、少なくとも凝縮器内の圧力に等しい圧力を維持するように構成される。ただし、羽根車の背後の圧力よりも大きな圧力で既に十分である。特定の実施形態では、圧力は、凝縮器圧力と蒸発器圧力の中間の圧力に調整される。さらに、モーター内部に存在する圧力をステーターとモーターシャフトとの間に位置するモーター間隙に供給するために、モーターハウジング内に蒸気流入部が設けられている。さらに、モーターは、ステーターとモーターシャフトとの間に配置されたモーター間隙から羽根車に沿って経路設定空間まで延びる別の間隙が形成されるように構成されている。
【００２１】
したがって、本発明によれば、蒸発器および凝縮器内の圧力の平均値よりも高く、好ましくは凝縮器圧力以上である比較的高い圧力が、モーターハウジング内に存在することが達成される。一方、羽根車に沿って経路設定通路に延びる別の間隙内には、より低い圧力が支配的となる。この圧力は、蒸発器および凝縮器内の圧力の平均値に等しいが、蒸発器からの蒸気が圧縮されると、羽根車の前には高圧領域が、羽根車の後ろには低圧または負圧領域が存在する。特に、羽根車の前の高圧領域に存在する圧力は、凝縮器内に存在する高圧よりも依然として小さく、羽根車の背後の小さな圧力は、依然として羽根車の出口で高圧になる。高凝縮圧力が優勢になるのは、経路設定空間の出口に限られる。
【００２２】
この圧力勾配は、モーター間隙に「結合」されているので、動作中の蒸気がモーター間隙に沿って凝縮器内に引き込まれ、蒸気流入部を介してモーターハウジングからさらに隙間に引き込まれる。蒸気が凝縮器動作媒体の温度レベル以上であるにもかかわらず、このようにして、モーター内部、特にモーターシャフト内での、腐食等を促進する凝縮問題が、回避される。
【００２３】
このように、本発明のこの側面では、対流式シャフト冷却に使用されるのは、最も冷たい動作液、すなわち蒸発器内部に存在するものではない。蒸発器内に存在する冷たい蒸気も使用されない。代わりに、対流式シャフト冷却に使用されるのは、ヒートポンプ内に存在し、凝縮器温度にある蒸気である。したがって、特に、対流特性により、すなわち、蒸気供給部、モーター間隙、および追加空隙のために、モーターシャフトが周囲に流れる蒸気の重要な、特に調整可能な量を有するという事実により、十分なシャフトが依然として達成される。前記蒸気は、蒸発器内に存在する蒸気と比較して暖かいので、同時に、モーター間隙および／または追加間隙内のモーターシャフトに沿って凝縮が起こらないことが保証される。代わりに、ここで提供される温度は、常に最も寒い温度よりも高くなる。結露は、常に領域内の最も寒い温度で起こり、したがって、それらが周囲に流れる暖かい蒸気を実際に有するので、モーター空隙および追加空隙内には生じない。
【００２４】
したがって、本発明は、十分な対流式シャフト冷却をもたらす。これにより、モーターシャフト内で過度の温度が発生するのを防止し、したがって摩耗の徴候を防止する。加えて、例えばヒートポンプの停止中に、モーター内で結露が発生することを効果的に防止できる。したがって、このような結露に伴う操作上の安全性および腐食に関する問題も、効果的に排除される。したがって、対流式シャフト冷却によれば、本発明は、かなりフェイルセーフなヒートポンプを提供する。
【００２５】
本発明の別の側面は、モーター冷却を含むヒートポンプに関する。ヒートポンプは凝縮器を備え、この凝縮器は、凝縮器ハウジングと、この凝縮器ハウジングに取り付けられたローターおよびステーターを有する圧縮機モーターとを備える。ローターはモーターシャフトを有し、そのモーターシャフトには、動作媒体蒸気を圧縮するための圧縮機ホイールが取り付けられる。さらに、圧縮機モーターは、モーター壁を備える。ヒートポンプは、圧縮機モーターを取り囲むモーターハウジングを含み、好ましくは、凝縮器内に存在する圧力と少なくとも等しい圧力を維持するように構成され、モーターを冷却する目的で、凝縮器からの液体動作媒体をモーター壁に向けるための動作媒体取込部を備える。ただし、モーターハウジングからの熱放散は、沸騰および／または気化によって行われるので、モーターハウジング内の圧力も、ここでは低くなる。したがって、モーター壁に存在する熱エネルギーは、主として蒸気によってモーター壁から消散され、その後、加熱された蒸気は、例えば凝縮器に運ばれる。あるいは、モーターの冷却によって生じる蒸気は、蒸発器に導入されてもよいし、外部に排出されてもよい。しかしながら、加熱された蒸気が凝縮器に導かれることが好ましい。本発明のこの側面では、モーターが水流を通って冷却される水冷とは異なり、冷却によって蒸発が行われるので、輸送される熱エネルギーは、提供される蒸気の散逸によって排出される。１つの利点は、冷却に必要な液体が少なくて済み、蒸気を容易に導出できることである。凝縮器に自動的に導かれ、そこで蒸気が再凝縮してモーターの熱出力を凝縮液に放出する。
【００２６】
したがって、モーターハウジングは、ヒートポンプの動作中に、泡立ち沸騰または気化のために存在する動作媒体が配置される蒸気空間を形成するように構成される。モーターハウジングはさらに、蒸気排出により、モーターハウジング内の蒸気空間から蒸気を運び出すように構成される。蒸気排出は、凝縮器とモーターハウジングとの間の気体透過性接続によって蒸気排出が達成されるように、凝縮器内で行われることが好ましい。
【００２７】
モーターハウジングは、好ましくは、ヒートポンプの動作中に、モーターハウジング内の液体動作媒体の最大レベルを維持し、さらに、レベルの最大値を超える蒸気空間をさらに形成するように構成される。モーターハウジングは、さらに、最大レベルを上回る動作媒体を凝縮器に導くように構成される。この実施形態では、蒸気発生により、冷却を確実に維持することができる。その理由は、動作液のレベルが常に、モーター壁における泡立ち沸騰のための十分な動作液が存在することを確実にするからである。動作液のレベルを常に維持するのではなく、動作液をモーター壁に噴霧することも可能である。噴霧された液体は、モーター壁に接触すると蒸発し、モーターの冷却が達成される。
【００２８】
したがって、モーターは、そのモーター壁において、液体動作媒体で効果的に冷却される。しかし、液体動作媒体は、蒸発器からの冷たい動作媒体ではなく、凝縮器からの暖かい動作媒体である。それにもかかわらず、凝縮器からの暖かい動作媒体を使用して、十分なモーター冷却を提供する。しかしながら、同時に、モーターが過度に冷却されないことが保証され、特に凝縮器および／または凝縮器ハウジング内の最も冷たい部分となる程度に冷却されないことが保証される。さもないと、例えば、動作中に動作媒体蒸気の凝縮がモーターハウジングの外側で起こり、これが腐食およびさらなる問題を引き起こす。この代わりに、モーターは、実際には常に確実に冷却され、それでいてヒートポンプの最も暖かい部分であり、常に最も冷たい場所で行われる凝縮が、圧縮機モーターでは行われない、という効果が得られる。
【００２９】
好ましくは、モーターハウジング内の液体動作媒体は、凝縮器によって示されるのとほぼ同じ圧力に維持される。これは、動作媒体が凝縮器動作媒体であり、凝縮器内にあるのと同様の温度であるため、モーターを冷却する動作媒体がその沸点に近いという結果をもたらす。摩擦のためにモーターの動作中にモーター壁が加熱されると、熱エネルギーは液体動作媒体に伝達される。液体動作媒体がその沸点に近いという事実のために、泡立ち沸騰は、モーターハウジング内の液体動作媒体内で開始され、モーターハウジングを最大レベルまで満たす。
【００３０】
前記の泡立ち沸騰は、モーターハウジング内の液体動作媒体の領域の激しい相互混合のために、非常に効率的な冷却を可能にする。前記沸騰で支持された冷却は、好ましくは、提供される対流要素によってさらに著しく支えられてもよく、その結果、液体動作媒体の比較的少量、または全く持続されない容量、を使用することによって、このモーター冷却は、それが自己制御しているので、さらに制御する必要はない。したがって、効率的なモーター冷却が技術的費用をほとんど必要とせずに達成され、ひいては、ヒートポンプの動作安全性に大きく寄与する。
【００３１】
以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】図１は、絡み合った  蒸発器／凝縮器構成を有するヒートポンプの概略図を示す。
【図２】図２は、一実施形態による対流式シャフト冷却を有するヒートポンプの概略図を示す。
【図３】図３は、一方では対流式シャフト冷却を有し、他方ではさらなる側面に係るモーター冷却を有するヒートポンプの概略図を示す。
【図４】図４は、一方では対流式シャフト冷却を、他方では対流式シャフト冷却を具体的に考慮しながらモーター冷却を行う実施形態に係るヒートポンプの断面図を示す。
【図５】図５は、図１の実施形態に係る蒸発器基部および凝縮器基部を含むヒートポンプの断面図である。
【図６】図６は、特許文献３に示される凝縮器の斜視図を示す。
【図７】図７は、一方では液体分配板を示し、他方では特許文献３から、蒸気入口間隙を有する蒸気入口領域を示す。
【図８Ａ】図８Ａは、水を蒸発させるための公知のヒートポンプの概略図を示す。
【図８Ｂ】図８Ｂは、動作液である水の圧力と蒸発温度を説明するための表である。
【図９】図９は、第２の実施形態に係るモーター冷却を含むヒートポンプの概略図を示す。
【図１０】図１０は、第１の実施形態に係る対流式シャフト冷却と、第２の実施形態に係るモーター冷却とを備え、特にモーター冷却に重点を置く実施形態によるヒートポンプを示す図である。
【図１１】図１１は、本発明の実施形態による軸受部分を含むモーターシャフトの断面図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
図１は、ヒートポンプ１００を示す。ヒートポンプ１００は、蒸発空間１０２内で動作液を蒸発させる蒸発器を備える。このヒートポンプ１００はさらに、蒸発した動作液を、凝縮器基部１０６によって囲まれた凝縮空間１０４内で凝縮させる凝縮器を備える。図１は断面図と側面図の両方として見ることができるが、この図１に示すように、蒸気空間１０２は、少なくとも部分的に凝縮空間１０４によって取り囲まれている。さらに、蒸気空間１０２は、凝縮器基部１０６によって凝縮空間１０４から分離される。さらに、凝縮器基部は、蒸発空間１０２を画定するように蒸発器基部１０８に接続される。ひとつの実装形態では、圧縮機１１０が、蒸発空間１０２の上方または異なる位置に設けられる。図１では詳細には説明されていないが、圧縮機１１０は、原則として、蒸発した動作液を圧縮し、圧縮蒸気１１２として凝縮空間１０４に導くように構成されている。凝縮空間は、凝縮器壁１１４によって外側と境界付けられている。凝縮器壁１１４はまた、凝縮器基部１０６と同様に、蒸発器基部１０８に取り付けられている。特に、蒸発器基部１０８との境界を形成する領域における凝縮器基部１０６の寸法は、図１に示す実施形態において、凝縮器基部が凝縮器壁１１４により完全に取り囲まれるようになっている。これは、凝縮空間が図１に示すように蒸発器基部まで直角に延びており、そして、蒸発器基部が同時に、遠方まで、典型的には凝縮空間１０４の全体に、延びていることを意味する。
【００３４】
この凝縮器と蒸発器との「絡み合った」構成、すなわち凝縮器基部が蒸発器基部に接続されていることを特徴とする構成は、特に高いレベルのヒートポンプ効率を提供し、したがって、ヒートポンプの超小型設計を可能にする。大きさの程度として、例えば円筒形のヒートポンプの場合、凝縮器壁１１４を、直径３０から９０ｃｍ、高さ４０から１００ｃｍの円筒とする。寸法は、ヒートポンプの要求出力クラスの関数として選択されるが、上述の寸法範囲内が好ましい。このように、非常に小型に設計することができ、さらに、低コストで容易に製造できる。その理由は、本発明の好ましい実施形態による蒸発器基部が液流入口および排出口の全てを備え、その結果、側部あるいは上部からの液供給および排出が無いように構成される場合、特にほぼ真空にさらされる蒸発空間に対して、界面数を容易に減らすことができるからである。
【００３５】
さらに、留意しておくべきことは、ヒートポンプの動作方向が、図１に示す通りであることである。これは、動作中、蒸発器基部がヒートポンプの下部となることを意味する。これは、このヒートポンプを他のヒートポンプまたは対応するポンプユニットに接続するラインとは関係ない。これは、次のことを意味する。すなわち、運転中には、蒸発空間内で生成された蒸気が上方に上昇し、モーターによって方向転換され、凝縮空間の上部から基部に供給されること、および、凝縮液が基部から頂部に向けられて、凝縮空間内を上方から凝縮空間内に供給され、次に、凝縮のため、凝縮空間内の個々の液滴または小さな液体流によって頂部から基部へ流れ、好ましくは横方向に供給される圧縮蒸気と反応する。
【００３６】
この構成は、蒸発器が凝縮器内にほぼ完全にまたは完全に配置されるという相互に「絡み合った」構成であり、最適な空間利用での非常に効率的な実装を可能にする。凝縮空間は蒸発器基部まで直角に延びているので、凝縮空間はヒートポンプの全体の高さ内に、または少なくともヒートポンプの大部分内に構成される。しかし、同時に、蒸発空間は、ヒートポンプの全高にわたって延びるので、可能なだけ大きくなる。相互に絡み合った構成により、蒸発器が凝縮器の下方に配置されている構成とは対照的に、空間が最適に利用される。これは、一方では、ヒートポンプの特に効率的な動作を可能にし、他方では、蒸発器と凝縮器の両方が高さ全体にわたって延在するので、特に省スペースでコンパクトな設計を可能にする。したがって、明らかに、蒸発空間および凝縮空間の「厚さ」のレベルは減少する。しかしながら、蒸発の大部分が蒸発領域がほぼ全容積を満たす下側領域で起こるので、凝縮器内で先細になる蒸発空間の「厚さ」の減少は問題ないことがわかる。一方、凝縮空間の厚さの減少は、特に下部領域、すなわち蒸発空間が利用可能な領域のほぼ全体を占めている部分において、重要ではない。その理由は、凝縮が生じるのは大部分が上部、すなわち蒸発器の空間が既に比較的薄くなった部分であり、凝縮空間のための十分な空間が残っているからである。したがって、この相互に絡み合った構成は、各機能空間にその必要となる大きな容積が設けられている点で、理想的である。蒸発器の空間は基部に大きな容積を有し、凝縮器の空間は上部に大きな容積を有する。それにもかかわらず、他方の機能空間が大きな容積を有するそれぞれの機能空間のための対応する小さな容積は、例えば特許文献３に記載されている２つの機能要素が互いに上下に配置されるヒートポンプと比較して、効率の向上に寄与する。
【００３７】
好ましい実施形態では、圧縮機が凝縮空間の上側に配置され、圧縮蒸気が圧縮機によって方向転換され、同時に、凝縮空間との間の隙間に供給される。したがって、下方へ流れる凝縮液に対する蒸気の交差流方向が達成されるので、特に高いレベルの効率での凝縮が達成される。この交差流を含む凝縮は、特に、蒸発器空間が大きい上部領域において有効であり、蒸発器空間の利益のために凝縮器空間が小さい下部領域には特に大きな領域を必要とせず、それでいて、その領域に到達した蒸気粒子の凝縮を可能にする。
【００３８】
凝縮器基部に接続された蒸発器基部は、凝縮器の取込部および排出部、および蒸発器の取込部および排出部を収容するように構成されることが望ましく、可能であれば、付加的に、蒸発器内および／または凝縮器内のセンサのための通路が収容される。このようにして、ほぼ真空下にある蒸発器には、凝縮器の取込部および排出部を通す必要がなくなる。蒸発器を通過すると漏れの可能性があるが、それが無いので、ヒートポンプ全体として、欠陥が生じにくくなる。そして、凝縮器基部には、凝縮器の供給部／排出部が凝縮器基部により定義される蒸発空間内に延びることがないように、凝縮器の流入口／排出口が配置される位置にそれぞれ凹部が設けられる。
【００３９】
凝縮空間は凝縮器の壁によって境界が定められており、この壁は蒸発器の基部に取り付けられていてもよい。したがって、蒸発器基部は、凝縮器壁および凝縮器基部の両方のための界面を有し、さらに、蒸発器および凝縮器の両方の液体流入口のすべてを有する。
【００４０】
実施形態によっては、蒸発器基部は、各流入口の接続管を備える構成であり、それらの接続管の断面は、蒸発器基部の他方の側の開口の断面とは異なる。各接続管の形状は、その形状すなわち断面形状が接続管の長さに沿って変化するが、流速に関与する管径は、公差±１０％である。このようにして、接続管を流れる水の泡立ちが防止される。したがって、接続管の成形によって得られる良好な流動条件により、対応する導管管／ラインを可能な限り短くすることができ、ひいては、ヒートポンプ全体の小型設計に寄与する。
【００４１】
蒸発器基部の実施形態によっては、凝縮器の取込部は、ほぼ「眼鏡」の形状で、２つ以上の流れに分割する。これにより、凝縮器内の凝集液を凝縮器の上部の２以上の位置で同時に供給することができる。したがって、頂部から基部への強く、しかも特に均等な凝縮器流が達成され、そのうえ、頂部から凝縮器に導入される蒸気の高効率な凝縮を達成することが可能となる。
【００４２】
ヒートポンプの圧縮機モーターに冷却液を供給するホースを接続するため、蒸発器内に、凝縮器の水のための直径のより小さい流入口を設けることもできる。冷却に使用されるのは、蒸発器に供給される冷たい液体ではなく、凝縮器に供給される暖かい液体であるが、典型的な運転状況では、ヒートポンプのモーターを冷却するには十分に冷たい。
【００４３】
蒸発器基部は、組み合わされた機能を示すことを特徴とする。ひとつは、非常に低い圧力下にある蒸発器を通過する必要のある凝縮器の流入口がないことである。もうひとつは、外側に向かう界面を示すことであり、蒸発器表面積を最大にするのは円形なので、この界面は円形が望ましい。流入口／排出口は全て、ひとつの蒸発器基部を通り、そこから、蒸発空間内あるいは凝縮空間内のいずれかに延びる。蒸発器基部をプラスチック射出成形により製造することが特に有利である。その理由は、比較的複雑な形状の吸入／排出管をプラスチック射出成形で低コストに容易に実現できるからである。一方、蒸発器基部を容易に入手できる部品として実現するにより、蒸発器基部を十分な構造安定性をもつように製造することができ、これにより、特に低い蒸発器圧力に容易に耐えることができるようになる。
【００４４】
本出願では、同一の参照番号は、機能が同一または同一の要素を表す。しかしながら、それらが複数回出現する場合には、すべての図面において参照番号の全てが繰り返されるわけではない。
【００４５】
図２は、本発明の第一の実施形態に係るヒートポンプを、第一の側面、すなわち対流式シャフト冷却に関連して示す。例えば、図２のヒートポンプは、凝縮空間１０４を含む凝縮器ハウジング１１４を有する凝縮器を備える。さらに、図４のステーター３０８によって、概略的に示される圧縮機モーターが取り付けられる。圧縮機モーターは、図２には示されていない方法で凝縮器ハウジング１１４に取り付けられ、ステーターとローター３０６とを有する。ローター３０６はモーターシャフトを備え、そこに羽根車３０４が取り付けられる。羽根車３０４は、図２には示されていない蒸発空間内に延びる。さらに、ヒートポンプは、経路設定通路３０２を備える。この経路設定通路３０２は、羽根車により圧縮された蒸気を受け取り、それを、１１２で概略的に示されているように、凝縮器に導く。
【００４６】
さらに、モーターは、圧縮機モーターを取り囲むモーターハウジング３００を備える。モーターハウジング３００は、好ましくは、凝縮器内に存在する圧力と少なくとも等しい圧力を維持するように構成される。これとは別に、モーターハウジングは、蒸発器および凝縮器内の圧力の平均値よりも高い圧力、または半径方向の羽根車と経路設定通路３０２との間に位置するさらなる間隙（以下「追加間隙」という）３１３内に存在する圧力よりも高い圧力、あるいは凝縮器内に存在する圧力以上の圧力、を維持するように構成される。このように、モーターハウジングは、モーターハウジングからモーターシャフトに沿って、経路設定通路の方向に圧力降下が起こるように構成されており、これにより、動作蒸気は、モーター間隙を通ってモーターシャフトを通過するように導かれ、シャフトを冷却する。
【００４７】
所望の圧力となっているモーターハウジング内の領域を図２では３１２で示す。さらに、蒸気流入口３１０は、モーターハウジング３００内に存在する蒸気を、ステーター３０８とシャフト３０６との間にあるモーター間隙３１１に供給するように構成される。さらに、モーターは、モーター間隙３１１から羽根車に沿って経路設定通路３０２に向かって延びるさらなる間隙３１３を有する。
【００４８】
本発明の構成では、比較的大きな圧力ｐ３が、凝縮器内に存在する。これとは対照的に、中間圧力ｐ２が、経路設定通路３０２内に存在する。蒸発器とは別に、羽根車の後方、特に羽根車がモーター軸に固定されている場合には追加間隙に、最小の圧力が存在する。モーターハウジング３００は、その内部に圧力ｐ３以上の圧力ｐ４を存在する。この結果、モーターハウジングから追加間隙の端部への圧力降下が生じる。この圧力勾配は、蒸気の流れが、蒸気流入口を通ってモーター間隙および追加間隙を経由し、経路設定通路３０２に達することをもたらす。上述した蒸気の流れは、動作蒸気を、モーターハウジングからモーターシャフトを通過して、凝縮器に流入させる。この蒸気の流れは、モーター間隙３１１およびモーター間隙３１１に隣接する追加間隙３１３を通って、モーターシャフトの対流式シャフト冷却を確実にする。すなわち、羽根車が、蒸気を、モーターのシャフトを通り過ぎるように、下方向に吸い出す。蒸気は、典型的には貫通穴（ボア）として実現される蒸気流入口を介して、モーター間隙に引き込まれる。
【００４９】
図３は、本発明の第一の側面に係る対流式シャフト冷却のさらなる実施形態の概略を示す。この対流式シャフト冷却は、本発明の第二の側面に係るモーター冷却と組み合わせることが好ましい。
【００５０】
ただし、現時点では、一方の対流式のシャフト冷却と他方のモーター冷却との２つの側面に関して、互いに別々に分離して使用できることを留意しておくべきである。例えば、どのような特別の対流式シャフト冷却を行わないモーターを冷却で、操作上の安全性が大幅に向上する。さらに、付加的なモーター冷却なしの対流式シャフト冷却でも、ヒートポンプの操作上の安全性が向上する。とはいえ、以下の図３に示されるように、モーターハウジングと圧縮機モーターとの特に有利な設計では、対流式シャフト冷却とモーター冷却の両方を実施するために、両方の態様を特に好都合な方法で組み合わせることができる。さらに好ましい実施形態では、個々に、または組み合わせたものに、特別の玉軸受冷却を追加的に補うことができる。
【００５１】
図３は、対流式シャフト冷却とモーター冷却とを組み合わせて使用する実施形態を示す図である。図３に示す実施形態では、蒸発空間は１０２で示されている。この蒸発空間は、凝縮器の領域である凝縮空間１０４から、凝縮器基部１０６によって分離されている。図３に示される実施形態では、３１４で示される動作蒸気が、概略的かつ部分的に表されている回転する羽根車３０４により吸引され、経路設定通路３０２に「押し込まれ」る。図３に示される実施形態では、経路設定通路３０２が、その断面が外側に向かって減少するように構成されている。これにより、さらなる蒸気圧縮が行われる。蒸気圧縮の第１の「段階」は、羽根車の回転により、そして羽根車によって蒸気が「吸引」されることにより、既に行われている。しかし、羽根車が蒸気を経路設定通路の入口に供給するとき、すなわち、羽根車が上方向に見て「停止」しているとき、既に予圧縮された蒸気は、蒸気が停滞した領域を横切る。これは、経路設定通路の先細りのため、そしてまた、経路設定通路の湾曲のために生じる。この結果、さらなる蒸気圧縮が生じ、最終的に、圧縮され加熱された蒸気１１２が、凝縮器に流入する。
【００５２】
図３はさらに、図３に概略的に描かれたモーター壁３０９に設けられた蒸気供給開口３２０を示す。このモーター壁３０９は、図３に示す実施形態では、上部領域に蒸気供給開口３２０のための複数の貫通穴が設けられていく。これらの穴は、蒸気がモーター間隙３１１に入ることができ、したがってさらに追加間隙３１３にも入ることができる位置であれば、どこに設けられてもよい。それによって生じる蒸気流３１０が、対流式シャフト冷却の所望の効果をもたらす。
【００５３】
図３に示される実施形態はさらに、モーター冷却を実現するために、液体動作媒体を凝縮器からモーター壁に向けるように構成された動作媒体取込部３３０を備える。モーターハウジングは、ヒートポンプの動作中、液体動作媒体の最大液面レベル３２２を維持するように構成される。さらに、モーターハウジング３００は、最大液面レベルよりも高い蒸気空間３２３を形成するように構成される。さらに、モーターハウジングは、凝縮器１０４に最大液面レベル以上の液体動作媒体を導くための手段を提供する。モーター冷却を実現するため、図３に示す実施形態では、例えば平坦に形成された導管のオーバーフロー３２４により、蒸気排出口を形成する。オーバーフロー３２４は、上部凝縮器壁のどこに配置されてもよく、最大どこかに配置され、最大液面レベル３２２を定める長さを有する。過剰の動作液が凝縮器の動作媒体取込部３３０を通してモーターハウジング、すなわち液体領域３２８に導入される場合、液体動作媒体は、オーバーフロー３２４によって凝縮器内に流れる。さらに、図３に示されている受動的構成でも、代わりに対応する長さの例えば小さなパイプを用いても、オーバーフローにより、モーターハウジング、特にモーターハウジング内の蒸気空間３２３と凝縮器１０４の内部との間の圧力均等化を確立する。したがって、モーターハウジングの蒸気空間３２３内の圧力は、常に凝縮器の内側の圧力とほぼ等しいか、あるいは、オーバーフローに伴う圧力損失のために僅かに高くなるだけである。したがって、モーターハウジング内の液体３２８の沸点は、凝縮器ハウジング内の沸点と同等である。その結果、モーター内で発生した消失パワーによるモーター壁３０９の発熱は、液体領域３２８内での泡立ち沸騰を生じることになる。この泡立ち沸騰については、後述する。
【００５４】
図３はさらに、参照符号３２６で、モーターハウジングと凝縮器ハウジングとの間だけでなく、モーター壁３０９と凝縮器ハウジング１１４との間の、様々の封止を模式的に示す。これらの封止は、ここでの接触が耐液と耐圧であることを象徴するものである。
【００５５】
しかし、モーターハウジングは、凝縮器の圧力空間とほぼ等しい圧力空間を表す別個の空間として定義される。モーターの発熱およびそれによるモーター壁３０９で放出されるエネルギーによって、液体領域３２８内での泡立ち沸騰を持続させ、結果として、領域３２８内の動作媒体の特に効率的な分配をもたらし、少量の冷却液体を用いて特に良好に冷却する。さらに、ヒートポンプ内の最も好適な温度、すなわち最も暖かい温度、にある動作媒体によって冷却が行われることが保証される。したがって、常に低温表面上で発生する結露の問題は、モーター壁面およびモーターシャフトの両方、およびモーター間隙３１１および追加間隙３１３内の領域の両方について、排除されることが保証される。さらに、図３に示す実施形態では、対流式シャフト冷却に使用される動作媒体蒸気３１０は、そこで使用されないならばモーターハウジングの蒸気空間３２３内に存在するはずの蒸気である。液体３２８と同様に、蒸気空間３２３内の蒸気も、最適な（温かい）温度を有する。さらに、モーター冷却および／またはモーター壁３０９によって引き起こされる泡立ち沸騰の下で、領域３２３内に存在する圧力が凝縮器の圧力を超えることができないことが、オーバーフローによって保証される。さらに、蒸気の排出によって、熱エネルギーが、冷却されているモーターにより放出される。その結果、対流式シャフト冷却が常に同じように動作する。特に、圧力の上昇があまりにも顕著である場合には、動作媒体蒸気が過大になり、モーター間隙３１１および追加間隙３１３に押し込まれるであろう。
【００５６】
蒸気供給のための貫通穴３２０は、典型的にはアレイに配置される。このアレイの配列は、規則的でも不規則でもよい。直径に関して、個々の穴は５ｍｍを超えず、最小サイズは１ｍｍであってもよい。
【００５７】
図６は凝縮器を示す。この凝縮器は、凝縮空間１００の全周を囲んで延びる蒸気導入ゾーン１０２を有する。特に、図６は、凝縮器基部２００を含む凝縮器の一部を示す。凝縮器基部２００は、その上に配置された凝縮器ハウジング部２０２を有する。この凝縮器ハウジング部２０２は、図６では透明に描かれているが、実際には必ずしも透明である必要はなく、プラスチック、ダイカストアルミニウムなどで形成される。縦型のハウジング部２０２はゴムシール２１０２０１上に置かれ、基部２００と良好に封止される。さらに、凝縮器は、液体排出部２０３および液体取込部２０４、ならびに凝縮器内の中央に配置され図６の基部から頂部に向かって先細になる蒸気流入口２０５を有する。留意しておくべきことは、図６は、ヒートポンプおよびそのヒートポンプの凝縮器の実際に要求される設置方向を表し、図６の設置方向では、ヒートポンプの蒸発器が凝縮器の下方に配置されることである。凝縮空間１００は、籠状の境界部２０７によって外側と隔離されている。籠状の境界部２０７は、外側ハウジング部２０２と同様に透明に描かれ、通常、籠状に構成されている。
【００５８】
さらに、グリッド２０９が配置され、図６には示されていない充填材を支持するように構成される。図６からわかるように、籠２０７は下向きにはある点までしか延びていない。籠２０７は蒸気を通すように設けられ、例えばポールリングのような充填剤を受け入れる。充填剤は凝縮空間に導入されるが、籠２０７内のみで、蒸気導入ゾーン１０２内には導入されない。しかし、充填材は、籠２０７の外側であっても、充填材の高さが籠の下側境界または僅かに上のいずれまでの高さのレベルまで充填される。
【００５９】
図６の凝縮器は、動作液供給器を備える。この動作液供給器は、特に、動作液取込部２０４と、液体輸送領域２１０と、液体分配器２１２とによって形成される。動作液取込部２０４は、図６に示すように、蒸気流入口の周りに上昇するように巻かれて配置される。液体分配器２１２は、好ましくは有孔板として構成される。特に、動作液供給器は、動作液を凝縮空間に供給するように構成されている。
【００６０】
さらに、蒸気供給器が設けられる。この蒸気供給器は、図６に示すように、漏斗状に先細になる供給領域２０５と上部蒸気誘導領域２１３とからなる蒸気供給領域が設けられている。蒸気誘導領域２１３内でラジアル形遠心式圧縮機（ｒａｄｉａｌ  ｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒ）のホイール羽根車が使用されることが好ましく、遠心圧縮により蒸気が底から供給領域２０５を通って上方に吸引され、その後、羽根車（放射状ホイール）によって、９０度外側に方向を変える。すなわち、蒸気誘導領域２１３に対して、図６の下からの流れから、中央から外側への流れに変化させる。
【００６１】
図６には、さらに方向を変えるユニットが示されていない。このユニットは、すでに方向転換された蒸気を別の９０度方向に向け直し、上方から蒸気導入ゾーンの間隙２１５、すなわち凝縮空間の周囲に縦に延びる方向に蒸気を向ける。したがって、蒸気供給器は、リング状に構成され、蒸気の凝縮器に供給するためのリング状の間隙が設けられ、動作液流入口がリング状の間隙内に設けられることが好ましい。
【００６２】
説明のために図７を参照する。図７は、図６の凝縮器の蓋領域を下方から見た図である。特に、液体分配器２１２として機能する有孔板を以下に説明する。蒸気入口間隙２１５が概略的に描かれており、図７は、蒸気入口間隙が単なるリング状に構成され、凝縮すべき蒸気が凝縮空間に上方からも下方からも直接には供給されず、全て周囲からのみ供給されることを示す。したがって、蒸気ではなく液体のみが、分配器２１２の孔を通って流れる。液体が液体分配器２１２としての有孔板を通過するので、蒸気のみが凝縮空間に吸い込まれる。液体分配器は、金属、プラスチックまたは類似の材料から形成され、種々の穴パターンで実施できる。図６に示されているように、液体輸送領域２１０の外側を流れる液体に対する縦境界を設けることが望ましい。この縦境界を２１７で示す。このようにして、液体輸送領域２１０を出る液体は、湾曲した取込部２０４による角運動量を既にもっており、液体分配器で内側から外側に分配され、液体が以前に液体分配器の孔を通って落下し蒸気とともに凝縮されていなければ、液体が端部を越えて蒸気導入ゾーンに飛び散ることはない。
【００６３】
図５は、蒸発器基部１０８および凝縮器基部１０６の双方を含むヒートポンプの全体を断面で示す図である。図５または図１に示すように、凝縮器基部１０６は、蒸発対象の動作液の吸気部から圧縮機１１０すなわちモーターに連結された排出開口１１５に向かって、先細になる断面を有している。好ましく使用されるモーターの羽根車が、蒸発空間１０２内で生成される蒸気を排出する。
【００６４】
図５は、ヒートポンプ全体の断面図を示す。この図に示す通り、液滴分離器４０４が、凝縮器基部内に配置されている。この液滴分離器は、個別の羽根４０５を備える。液滴分離器がその位置に留まるように、羽根は、対応する溝４０６に挿入される。これらの溝は、凝縮器基部内の、蒸発器基部の向いた領域に配置される。さらに、凝縮器基部は、種々の誘導手段を備える。これらの誘導手段は、例えば、凝縮された水を誘導するために設けられ、対応する部分に配置され、凝縮水流入口４０２の流入点に連結される、ホースを保持する小さなロッドあるいは舌状部として構成される。凝縮流入口４０２は、図６および図７に参照番号１０２，２０７から２５０で示すような、実装に応じて構成される。さらに、凝縮器は、２以上の供給点を備える凝縮液分配手段を有することが好ましい。したがって、第１の供給点は、凝縮器取込部の第１の部分に接続される。第２の供給点は、凝縮器取込部の第２の部分に接続される。凝縮液分配手段のためのより多くの供給点があれば、凝縮器取込部はさらなる部分に分割される。
【００６５】
したがって、図５のヒートポンプの上部領域は、図６の上部領域と同様に構成することができ、凝縮水の供給が図６および図７の多孔板を経由して行われ、これにより、滴り落ちる凝縮水４０８が得られ、そこに、動作蒸気１１２が好ましくは横方向に導入される。これにより、特に高レベルの効率を可能にする交差流凝縮が得られる。図６にも示されているように、凝縮空間には、任意の充填材を設けることができ、エッジ２０７（４０９としても示す）には、充填材等は無いままである。これにより動作蒸気１１２は、上からだけでなく底でも、横方向に凝縮空間に流入する。想像上の境界線４１０を図５に示す。しかしながら、図５に示す実施形態では、凝縮器の全領域がそれ自身の凝縮器基部２００と共に構成され、蒸発器基部の上方に配置される。
【００６６】
図４は、ヒートポンプの好ましい実施形態を示し、特に、例えば図５に示すようなヒートポンプの、「上部」領域の実施形態を示す。特に、図５のモーターＭ１１０は、モーター壁３０９によって取り囲まれた領域に対応する。モーター壁３０９の外側には、図４の断面図に示すように、液体領域３２８内に、モーター壁３０９の表面積を拡大する冷却リブ３１５が設けられる。さらに、図４のモーターハウジング３００の領域は、図５のそれぞれ領域３００に対応する。図４はさらに、羽根車３０４の詳細な断面を示す。羽根車３０４は、断面がフォーク形状の取付領域で、モーターシャフト３０６に取り付けられる。モーターシャフト３０６はローター３０７を有し、ローター３０７に対向してステーター３０８が配置される。ローター３０７は、図４に概略的に示される永久磁石を有する。特に、蒸気路３１０が、モーター間隙３１１によって画定される。モーター間隙３１１は、ローターとステーターとの間に延び、追加間隙３１３に導く。追加間隙３１３は、シャフト３０６の断面がフォーク形の取り付け領域に沿って、３４６としても示される経路設定通路３０２まで延びる。
【００６７】
さらに、図４は、通常運転中にはシャフトを支えることのない緊急軸受３４４を示す。シャフトは、緊急軸受３４４ではなく、軸受３４３で支えられる。緊急軸受３４４は、損傷が生じるような事態の時に、シャフトおよびそれに伴い羽根車を支えるためのもので、そのような事態でも、高速で回転する羽根車がヒートポンプ内でさらに大きな損傷を生じさせることはない。図４はさらに、ねじ、ナット等の種々の取付け具、および種々のＯリングのような種々の封止を示す。さらに、図４には付加的な対流部３４２が示されているが、これについては後に図１０を参照して説明する。
【００６８】
図４はさらに、通常は液体動作媒体で満たされているモーターハウジング内の最大容量の上の蒸気空間内の飛散防止具３６０を示す。この飛散防止具３６０は、泡立ち沸騰時に蒸気空間内に投入されるどのような液滴も捕えられるように構成される。図４に概略的に示される蒸気路３１０は、好ましくは、飛散防止具３６０から恩恵を受けるように構成される。すなわち、流れがモーター空隙および追加空隙に向けられることにより、モーターハウジング内での沸騰を考慮すると、液滴ではなく動作媒体だけが吸い込まれるように構成される。
【００６９】
対流式シャフト冷却型のヒートポンプの蒸気流入口は、好ましくは、モーター間隙および追加間隙を通る蒸気流が、ステーターに対してモーターシャフトを支持するように構成された軸受部を貫通しないように構成される。これは、図４に示されている。軸受部３４３は、この実施形態では２つの玉軸受を含み、例えばＯリング３５１によって、モーター間隙から封止されている。したがって、図４の蒸気路３１０によって示されるように、動作蒸気は、蒸気流入口を経由してモーター壁３０９内の領域だけに入り、そこから下方に自由空間に移動し、ローター３０７沿ってモーターギャップ３１１を通り、追加間隙３１３に入り込む。これが有利なのは、玉軸受の周りには蒸気が流れないことで、軸受の潤滑剤が閉じた玉軸受内に留まり、モーター空隙を通して引き出されないことである。また、確実に、玉軸受が湿ることがなく、設置時に設定された状態を常に維持できる。
【００７０】
さらなる実施形態では、図４に示すモーターハウジングが、ヒートポンプの動作位置で、凝縮器ハウジング１１４の上に取り付けられる。これにより、ステーターが羽根車の上方に位置し、蒸気流３１０が、上からモーター間隙および追加間隙を通って、下方向に移動する。
【００７１】
さらに、ヒートポンプは、モーターシャフトをステーターに対して支持するように構成された軸受部３４３を備える。さらに、軸受部は、ローター３０７とステーター３０８とが軸受部と羽根車３０４との間に配置されるように、配置される。これは、軸受部３４３がモーターハウジング内の蒸気領域内に配置され、ローター／ステーターが、最大の散逸力が生じる最大液面レベル３２２（図３）より下に配置される、という利点がある。したがって、一方ではモーター冷却、他方では対流式シャフト冷却、さらに玉軸受の冷却も可能とするという目的を達成するため、各領域がその領域にとって最適となる媒体内に配置されることにより、理想的な配置が提供される。これに関しては、図１０を参照して後述する。
【００７２】
モーターハウジングはさらに、モーターを冷却するため、凝縮器からの液体動作媒体を圧縮機のモーター壁に向かわせる動作媒体取込部３３０を備える。図１０は、図３の取込部３３０に対応する動作媒体取込部３６２の具体的な実施形態を示す。動作媒体取込部３６２は、玉軸受冷却ユニットとなる閉空間３６４内に延びている。玉軸受冷却ユニットは、そこから出る小さなパイプ３６６からなる排出導管を備える。この小さなパイプ３６６は、図３に示すように動作媒体を液体領域３２８の上に向けるのではなく、底の動作媒体をモーター壁３０９に向ける。パイプ３６６は、モーター壁３０９の周りに配置された対流部３４２内に、ある距離で配置される。これにより、液体動作媒体が、対流部３４２内および対流部３４２の外のモーターハウジング３００内に存在する。
【００７３】
モーター壁３０９に接している動作媒体の泡立ち沸騰により、特に新しい動作媒体を吸入するパイプ３６６の端がある下側の領域３６７の動作液領域３２８内で、対流が発生する。特に、沸騰する泡が、底から上方に放出される。この結果、連続的な「攪拌」が生じ、熱い動作液が底から頂部にもたらされるという効果が得られる。次いで、泡立ち沸騰によって生じるエネルギーが蒸気泡に移され、蒸気泡が液体空間３２８の上の蒸気空間３２３内に達する。そこで生じる圧力は、オーバーフロー排出部３２４、オーバーフロー延長部３４０および排出部３４２を経由して、直接に凝縮器に導入される。したがって、加熱された液体の排出よりも主に蒸気の排出により生じる熱の連続的除去が、モーターから凝縮器に生じる。
【００７４】
これは、実際にはモーターの廃熱である熱が、想定される場所、すなわち加熱すべき凝縮器中の蒸気放出のために好ましく使われるということを意味する。したがって、モーター熱全体がシステム内に維持され、これはヒートポンプの加熱用途に特に有利である。しかし、ヒートポンプの冷却用途においても、モーターから凝縮器への熱の放出は、凝縮器が典型的には効率的な放熱に結合されているので好ましい。熱交換器の形態で、または加熱すべき領域内の直接的な熱除去のために使用することができる。したがって、それ自身のモーター廃熱装置は設けられていないが、いずれにせよヒートポンプから生じる凝縮器から外部への熱放散も、そのままモーター冷却ユニットによって利用される。
【００７５】
モーターハウジングはさらに、ヒートポンプの動作中に液体動作媒体の最大レベルを維持し、液体動作媒体のレベルよりも高い蒸気空間３２３を提供するように構成される。蒸気流入口はさらに、蒸気空間内の蒸気が、対流式シャフト冷却のために、モーター間隙および図４の追加間隙を通って流れるように、蒸気空間と連通するように構成される。
【００７６】
図１０および図４に示すヒートポンプにおいて、排出部は、モーターハウジング内にオーバーフロー用に配置され、所定のレベルを超える液状動作媒体を凝縮器内に導き、さらに、蒸気空間と凝縮器との間の蒸気経路を提供する。好ましくは、排出部３２４が、オーバーフローと蒸気経路の両方に使用される。しかしながら、異なる部品を用いて、一方ではオーバーフローを、他方では別の部品で蒸気経路を実現することもできる。
【００７７】
図１０に示す実施形態では、ヒートポンプが、玉軸受冷却ユニットを備える。この玉軸受冷却ユニットは、特に、液体動作媒体を含む閉空間３６４が軸受部３４３の周りに構成されるように構成される。取込部３６２が閉空間３６４に入り、閉空間３６４には、モーターを冷却するため、玉軸受冷却ユニットから動作媒体空間への排出部３６６が設けられる。このように、玉軸受冷却ユニットは、軸受の内部ではなく外部の玉軸受の周りに延びているので、軸受の潤滑剤充填が損なわれないようにしながら、効率的な冷却を達成する。
【００７８】
図１０にさらに示されているように、動作媒体取込部３６２は、特に、パイプ３６６を備える。このパイプ３６６は、モーターハウジング３００の基部および／またはモーター内の液体動作媒体３２８の基部まで延びるか、あるいは、パイプ３６６を含む玉軸受冷却ユニットから液体動作媒体を排出し、液体動作媒体をモーター壁に供給するように、少なくとも最大レベル以下に位置する領域まで延びている。
【００７９】
図１０および図４はさらに、対流部３４２を示す。この対流部３４２は、液体動作媒体内に配置され、圧縮機モーター３０９から離れており、上側よりも下側の液体動作媒体をより透過させる。特に、図１０に示す実施形態では、上側領域は通過せず、下側領域は比較的透過しやすい。この実施形態では、対流部は液体領域に向かって逆さの「王冠」状に構成される。したがって、対流領域３６７は、図１０に示されているように構成することができる。ただし、何らかの方法で、底よりも上部で透過する他の構成の対流部３４２を使用することもできる。例えば、底に上部領域の穴よりも通過のための断面の大きい穴のある対流部を使用してもよい。図１０に示すような対流３６７を生成するための代替的なものを使用してもよい。
【００８０】
軸受の問題が生じた場合にモーターを確実に動作させるために、モーターシャフト３０６をローター３７０と羽根車３０４との間に固定するように構成された緊急軸受３４４が設けられる。特に、追加間隙３１３は、緊急軸受の軸受間隙を通して、または望ましくは緊急軸受に故意に導入された貫通穴を通して延びる。ひとつの実施形態では、緊急軸受には多数の貫通穴が設けられ、緊急軸受自体が、対流式シャフト冷却の目的で、蒸気の流れに対して可能な限り小さい流れ抵抗を示す。
【００８１】
図１１は、好ましい実施形態で採用されるモーターシャフト３０６の概略断面図を示す。モーターシャフト３０６は、図１１に示すように、斜線で示したコアを含み、好ましくは２つの玉軸受３９８，３９９により支えられる。上側の玉軸受が、軸受部３４３に相当する。さらに、シャフト３０６のさらに下には、ローターが永久磁石３０７と共に配置される。この永久磁石は、モーターシャフト３０６上に配置され、安定化帯３９７により保持される。安定化帯３９７は、好ましくはカーボン製である。さらに、永久磁石は、安定化スリーブ３９６により保持される。安定化スリーブ３９６もまた、カーボンスリーブとして構成されることが好ましい。安定化スリーブは、永久磁石が確実にシャフト３０６上に留まり、シャフトの高い回転速度によって引き起こされる非常に高い遠心力を考慮しても、外れないようになっている。
【００８２】
好ましくは、シャフトはアルミニウムで形成され、断面がフォーク形状の取付部３９５を有する。羽根車３０４とモーターシャフトが一体的に構成されておらず、２つの部品として構成されている場合、取付部３９５は、羽根車３０４の保持取付具となる。羽根車３０４がモーターシャフト３０６と一体的に形成されている場合、保持固定具はそこには存在せず、羽根車３０４がモーターシャフトに直接連結される。緊急軸受３４４は、望ましくは金属、特にアルミニウムにより形成され、図１０から分かるように、ホイールを保持する取付部３９５の領域に配置される。
【００８３】
モーター冷却に関する第二の側面の具体的に好ましい実施形態を、図１０を参照して以下に説明する。特に、モーターハウジング３００は、図３にも示されているように、ヒートポンプの動作時に、凝縮器ハウジング内の圧力よりも、最大で２０％大きい圧力を維持するように構成される。さらに、モーターハウジング３００は、モーターの動作によるモーター壁３００の発熱時に、泡立ち沸騰が液体動作媒体３２８およびモーターハウジング３００内で発生する程度に、低い圧力を維持するように構成される。
【００８４】
好ましくは、軸受部３４３は最大液面より上に配置される。これにより、モーター壁３０９の漏れが発生した場合でも、液体動作媒体が軸受部に入り込むことはない。対照的に、モーターの少なくとも部分的にローターとステーターとを含む領域は、最大液面レベルよりも下に配置される。その理由は、一方では軸受領域で、他方ではローターとステーターとの間で、大量のパワー散逸が生じ、それが泡立ち沸騰により最適な方法で輸送されるからである。
【００８５】
特に図４に示すように、オーバーフロー排出部３２４は、モーターハウジング内に突出する第１の導管部を有し、さらに、湾曲部３１７から延びる第２の導管部３４０を有する。第２の導管部３４０は、羽根車（圧縮機ホイール）３０４によって圧縮された動作蒸気を経路設定通路３０２が凝縮器に導入する領域の外側に配置される排出部３４２まで延びる。
【００８６】
図９はさらに、モーターを冷却するためのヒートポンプの概略図を示す。特に、動作媒体排出部３２４は、図４または図２０の構成の代替として構成される。排出部は、必ずしも受動的な排出部である必要はなく、例えばポンプまたは他の構成要素によって制御され、液面レベル３２２を検出してモーターハウジング３００からいくらかの動作媒体を抜く能動的な排出部であってもよい。モーターハウジング３００の基部に、管状の排出部３２４に代えて開閉可能な開口部を配置し、この開閉可能な開口部を短時間開くことにより、制御された量の動作液をモーターハウジングから凝縮器に排出させることもできる。
【００８７】
図９はさらに、そこから凝縮器取込部２０４が凝縮器内に延び、そこから凝縮器排出部２０３が出る、加熱すべき領域および／または熱交換器３９１を示す。さらに、凝縮器取込部２０４と凝縮器排出部２０３の循環を駆動するために、ポンプ３９２が設けられる。このポンプ３９２は、概略的に示されているように、好ましくは吸気部３６２へ分岐する。その結果、専用のポンプは不要であるが、凝縮器排出部のために存在するポンプがまた、凝縮器排出部の少しの部分を、取込部３６２に、そして液体領域３２８に駆動する。
【００８８】
さらに、図９は、凝縮器１１４、モーター壁３０９を有する圧縮機モーター、および図３によっても説明したモーターハウジング３００の、一般的表現を示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【手続補正書】
【提出日】平成30年10月31日(2018.10.31)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
凝縮器ハウジング（１１４）を有する凝縮器（１０４）と、
前記凝縮器ハウジング（１１４）に取り付られ、動作媒体の蒸気を圧縮する圧縮ホイール（３０４）が取り付けられたモーターシャフト（３０６）を有するローター（３０７）と、ステーター（３０８）と、モーター壁（３０９）と、を有する圧縮機モーターと、
前記圧縮機モーターを取り囲み、液体動作媒体（３２８）を前記凝縮器の外のモーター壁（３０９）に向けて前記モーターを冷却する動作媒体取込部（３６２，３３０）を有する前記モーターハウジング（３００）と、
を備え、
前記モーターハウジング（３００）は、ヒートポンプの動作中に前記モーターハウジング（３００）内の液体作動媒体（３２８）の最大レベル（３２２）を維持するように構成され、
前記モータハウジング（３００）はさらに、前記ヒートポンプの動作中に前記最大レベル（３２２）よりも高い蒸気空間（３２３）を形成するように構成され、
前記モーターハウジング（３００）はさらに、前記モーターハウジング（３００）内の蒸気空間（３２３）から前記凝縮器（１１４）に蒸気を排出する蒸気排出部（３２４）を有する
ことを特徴とするヒートポンプ。
【請求項２】
請求項１に記載のヒートポンプにおいて、前記モーターハウジング（３００）は、前記ヒートポンプの動作中に、最大で、前記凝縮器ハウジング（１１４）内の圧力よりも２０％高い圧力を維持するように構成され、あるいは、前記モーターハウジング（３００）は、前記モーターの動作により前記モーター壁（３０９）が加熱されると、前記モーターハウジング（３００）内で泡立ち沸騰が起こるほど低い圧力を維持するように構成される、ことを特徴とするヒートポンプ。
【請求項３】
請求項１から２のいずれか１項に記載のヒートポンプにおいて、前記圧縮機モーターは、ローター（３０７）をステーター（３０８）に対して支える軸受部（３４３）をさらに備え、前記圧縮機モーターは、前記モーターハウジング（３００）内に、軸受部（３４３）が液体動作媒体（３２８）の最大レベル（３２２）より上となるように配置され、あるいは、前記圧縮機モーターは、前記ローター（３０７）および前記ステーター（３０８）を少なくとも部分的に含む前記モーターの領域が液体動作媒体（３２８）の最大レベル（３２２）より下となるように配置される、ことを特徴とするヒートポンプ。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載のヒートポンプにおいて、前記モーター壁（３０９）には、前記モーターハウジング（３００）内に配置されて冷却リブ（３１５）が設けられ、これらの冷却リブの少なくともいくつかが、液体作動媒体（３２８）の最大レベル（３２２）より下に配置される、ことを特徴とするヒートポンプ。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載のヒートポンプにおいて、前記蒸気排出部（３２４）は、モーターハウジング（３００）内に突出して最大レベル（３２２）を決定するオーバーフロー排出部（３２４）として構成され、このオーバーフロー排出部（３２４）は、前記モーターハウジングから前記凝縮器に延び、さらに、蒸気空間（３２３）から凝縮器（１１４）への蒸気通路となり、モーターハウジング（３００）内と凝縮器ハウジング内の圧力を実質的に同じにする、ことを特徴とするヒートポンプ。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１項に記載のヒートポンプにおいて、前記モーターハウジング（３００）は、前記液体動作媒体（３２８）内に延び、前記圧縮機モーターの壁および前記モーターハウジングの壁から離間して配置され、前記モーターハウジングの壁に対して上部領域よりも下部領域でより透過性のある対流部（３４２）を有する、ことを特徴とするヒートポンプ。
【請求項７】
請求項６に記載のヒートポンプにおいて、前記対流部（３４２）は王冠形状であり、前記前記王冠形状の冠歯を含む前記対流部（３４２）の領域が前記下部領域を画定し、前記対流部（３４２）の上部領域が前記液体動作媒体（３２８）に対して非透過性である、ことを特徴とするヒートポンプ。
【請求項８】
請求項６または７に記載のヒートポンプにおいて、前記対流部（３４２）は、前記上部領域が前記最大レベルまで、または前記最大レベルを超えて延びるように構成および配置される、ことを特徴とするヒートポンプ。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか１項に記載のヒートポンプにおいて、前記蒸気排出部は、前記モーターハウジング（３００）内にオーバーフロー排出部（３２４）を有し、前記液体動作媒体（３２８）の前記最大レベル（３２２）の上方にある前記液体動作媒体（３２８）を前記凝縮器（１１４）に導き、前記蒸気空間（３２３）と凝縮器（１１４）との間に蒸気経路を提供するように構成される、ことを特徴とするヒートポンプ。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれか１項に記載のヒートポンプにおいて、動作媒体取込部（３６２）はライン部を有し、このライン部は、前記液体動作媒体（３２８）を封止領域（３６４）の外に導き、前記ライン部は、モーターハウジング（３００）内の前記液体動作媒体（３２８）を通って延び、このライン部内の前記液体動作媒体（３２８）を前記モーターハウジングの基部に供給する、ことを特徴とするヒートポンプ。
【請求項１１】
請求項１から１０のいずれか１項に記載のヒートポンプにおいて、
前記モーターシャフト（３０６）は、
シャフトコア（３０６′）と、
前記シャフトコア（３０６′）に取り付けられた永久磁石（３０７）を含む磁石領域と、
磁石領域（３０７）の周囲に配置され前記永久磁石を固定する固定スリーブ（３９６）と、
を有し
前記圧縮機モーターは、前記磁石領域が液体動作媒体（３２８）の最大レベル（３２２）より下に位置するように、モーターハウジング（３００）内に取り付けられる、
ことを特徴とするヒートポンプ。
【請求項１２】
請求項１から１１のいずれか１項に記載のヒートポンプにおいて、
前記モーターハウジング（３００）が、前記蒸発器内の圧力と少なくとも等しい圧力を維持するように構成されるか、
前記動作媒体取込部（３６２，３３０）が、前記モーターを冷却するために、前記凝縮器からの前記液体動作媒体を前記モーター壁（３０９）に噴霧するように構成されているか、あるいは
前記モーターハウジング（３００）が、前記液体動作媒体（３２８）の前記最大レベル（３２２）を上回る前記液体動作媒体（３２８）を前記凝縮器（１１４）に導くようにさらに構成される、
ことを特徴とするヒートポンプ。
【請求項１３】
請求項１から１２のいずれか１項に記載のヒートポンプにおいて、モーター間隙が、ローター（３０７）と前記ステーターとの間に設けられ、前記モーターハウジング（３００）は、前記液体動作媒体（３２８）を前記モーター間隙から遠ざけるように構成される、ことを特徴とするヒートポンプ。
【請求項１４】
凝縮器ハウジング（１１４）を有する凝縮器（１０４）と、
前記凝縮器ハウジング（１１４）に取り付られ、動作媒体の蒸気を圧縮する圧縮ホイール（３０４）が取り付けられたモーターシャフト（３０６）を有するローター（３０７）と、ステーター（３０８）と、モーター壁（３０９）と、を有する圧縮機モーターと、
前記圧縮機モーターを取り囲み、動作媒体を前記凝縮器の外のモーター壁（３０９）に向けて前記モーターを冷却する動作媒体取込部（３６２，３３０）を有する前記モーターハウジング（３００）と、
を備え、
前記方法は、
前記モーターハウジング（３００）を、ヒートポンプの動作中に前記モーターハウジング（３００）内の液体作動媒体（３２８）の最大レベル（３２２）を維持し、前記ヒートポンプの動作中に前記最大レベル（３２２）よりも高い蒸気空間（３２３）を形成するように構成し、
前記モーターハウジング（３００）内の蒸気排出部（３２４）を、前記モーターハウジング（３００）内の蒸気空間（３２３）から前記凝縮器（１１４）に蒸気を排出するように構成する
ことを特徴とするヒートポンプの製造方法。
【請求項１５】
凝縮器ハウジング（１１４）を有する凝縮器（１０４）と、前記凝縮器ハウジング（１１４）に取り付られ、動作媒体の蒸気を圧縮する圧縮ホイール（３０４）が取り付けられたモーターシャフト（３０６）を有するローター（３０７）と、ステーター（３０８）と、モーター壁（３０９）と、を有する圧縮機モーターと、前記圧縮機モーターを取り囲み、動作媒体を前記凝縮器の外のモーター壁（３０９）に向けて前記モーターを冷却する動作媒体取込部（３６２，３３０）を有するモーターハウジング（３００）と、を備え、前記モーターハウジング（３００）は、ヒートポンプの動作中に前記モーターハウジング（３００）内の液体作動媒体（３２８）の最大レベル（３２２）を維持するように構成され、
前記モータハウジング（３００）はさらに、前記ヒートポンプの動作中に前記最大レベル（３２２）よりも高い蒸気空間（３２３）を形成するように構成されるヒートポンプの動作方法において、
ヒートポンプの動作時には、前記モーターハウジング（３００）内の前記蒸気空間（３２３）から蒸気を前記凝縮器（１１４）に排出する
ことを特徴とするヒートポンプの動作方法。
【国際調査報告】
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