(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機筐体と、
前記筐体内に配置される圧縮機（１００）と、
冷媒ガスを前記圧縮機（１００）に投入するための圧縮機入口と、
モータ（１５２）とを備える圧縮機組立体であって、
前記モータが、
モータ筐体と、
前記モータ筐体内に配置される固定子（１６２）であって、前記固定子が巻線および冷却流路（１６４）を有する、固定子（１６２）と
前記固定子（１６２）内に配置される回転子（１６６）であって、前記回転子が、前記圧縮機の羽根車（１０２）に接続される第１の端部、および、第２の端部を有する軸を有し、前記固定子巻線に電流が適用されると、前記回転子（１６６）が回転して前記圧縮機（１００）が動作する、回転子（１６６）と、
前記固定子巻線に電流が適用されるときに前記回転子を支持するための、前記回転子（１６６）の両端部のところに配置される電磁軸受（１６０）と
を備え、
前記モータ（１５２）が、
前記固定子内に配置される温度監視デバイス（１７６）と、
固定子入口（１８６）および固定子出口（１９０）であって、前記固定子入口が前記固定子（１６２）を冷却するための液体冷媒を受け取る、固定子入口（１８６）および固定子出口（１９０）と、
回転子入口（１９２）、回転子液体（１７０）ドレンおよび回転子ガス通気孔（１７４）であって、前記回転子入口が前記固定子出口（１９０）から冷媒を受け取る、回転子入口（１９２）、回転子液体（１７０）ドレンおよび回転子ガス通気孔（１７４）と、
前記温度監視デバイス（１７６）によって与えられる、前記固定子（１６２）の温度に応答して前記固定子（１６２）内の冷媒の流量を制御するように配置される流量制御デバイス（１６８）と
をさらに有する、圧縮機組立体。
【請求項２】
前記圧縮機（１００）が、前記回転子軸に接続されて前記圧縮機筐体内に配置される羽根車（１０２）を有する遠心圧縮機である、請求項１に記載の圧縮機組立体。
【請求項３】
前記固定子温度監視デバイス（１７６）がサーミスタである、請求項１に記載の圧縮機組立体。
【請求項４】
電磁軸受（１６０）が前記回転子を支持するために前記回転子（１６６）の両端部のところに配置される、請求項２に記載の圧縮機組立体。
【請求項５】
前記モータ（１５２）を冷却するための前記液体冷媒がサブクーラ（１２４）から供給される、請求項１に記載の圧縮機組立体。
【請求項６】
前記温度監視デバイス（１７６）によって与えられる前記固定子（１６２）の温度に応答して前記流量制御デバイス（１６８）を通る液体冷媒の流量を制御するための制御装置（１４０）をさらに有する、請求項１に記載の圧縮機組立体。
【請求項７】
前記固定子（１６２）および前記回転子（１６６）の温度に応答して前記流量制御デバイス（１６８）を通る液体冷媒の流量を制御するための前記制御装置に前記回転子温度を提供するために前記回転子（１６６）内に配置される回転子温度監視デバイス（１７８）をさらに有する、請求項６に記載の圧縮機組立体。
【請求項８】
前記回転子温度監視デバイス（１７８）が回転子の隙間（１７２）に隣接して配置される、請求項７に記載の圧縮機組立体。
【請求項９】
前記回転子温度監視デバイス（１７８）がサーミスタである、請求項７に記載の圧縮機組立体。
【請求項１０】
前記流量制御デバイス（１６８）が膨張弁である、請求項１に記載の圧縮機組立体。
【請求項１１】
冷却システム内の圧縮機モータ（１５２）を冷却するための方法であって、
固定子（１６２）および回転子（１６６）を有する圧縮機モータ（１５２）を用意するステップであって、前記回転子が軸を有し、前記圧縮機モータが高圧のサブクールされた冷媒液の供給源に流体連通される、ステップと、
高圧の冷媒液の流れを前記固定子に供給するステップと、
前記固定子の温度を監視するステップと、
前記固定子の温度を所定の範囲内に維持することを目的として前記固定子から熱を除去するために前記固定子を通るように前記冷媒液を循環させるステップと、
前記冷媒を前記回転子に供給する前に前記高圧の冷媒の圧力を低下させるステップと、
前記回転子に前記冷媒を供給するステップと、
前記回転子から熱を除去するために前記回転子を通るように前記冷媒を循環させるステップと、
前記固定子の温度を前記所定の範囲内に維持するために前記固定子への冷媒の流量を調整するステップと、
前記固定子から出るが前記回転子には入らない液体冷媒を蒸発器に戻すステップと、
前記回転子から出る冷媒を前記蒸発器に戻すステップと、
を含む方法。
【請求項１２】
前記回転子の温度を監視するステップと、
前記回転子を通るように前記冷媒を循環させて、前記回転子から熱を除去し、前記回転子の温度を所定の範囲内で維持するステップと
をさらに含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記固定子の温度を所定の範囲内に維持するためのステップが、前記固定子の温度を環境大気の露点を超えかつ安全なデバイス起動温度未満に維持するステップを含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
制御装置（１４０）を用意するステップと、
前記制御装置に連絡される流量制御デバイス（１６８）を用意するステップと、
前記制御装置（１４０）に連絡される固定子温度監視デバイス（１７６）を用意するステップと、
前記制御装置（１４０）に連絡される回転子温度監視デバイス（１７８）を用意するステップと
をさらに含み、
冷媒の流量を調整するステップが、前記固定子温度監視デバイス（１７６）からの、前記固定子の温度を示す信号を、前記制御装置（１４０）に提供するステップと、前記回転子温度監視デバイス（１７８）からの、前記回転子温度を示す信号を、前記制御装置（１４０）に提供するステップとをさらに含み、前記制御装置が、前記固定子温度が所定の温度範囲内にあるかどうか、および、前記回転子温度が所定の温度範囲内にあるかどうかを決定し、前記制御装置が、前記固定子温度または前記回転子温度が前記所定の温度範囲内にない場合に冷媒の流量を調整するための信号を前記流量制御デバイス（１６８）に送信する、
請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
凝縮器（１１６）および前記固定子（１６２）に流体連通されるサブクーラ（１２４）を用意するステップをさらに含み、前記サブクーラが高圧のサブクールされた冷媒液を前記固定子に供給する、請求項１１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
[0001]本発明は、空気圧縮機、および、冷却システムで使用される圧縮機などの、圧縮機を駆動させるために使用されるモータを冷却することを改善するためのシステムおよび方法に関する。詳細には、本出願は、冷媒液を使用して圧縮機モータ固定子を冷却し、圧縮機モータ固定子を通過した後で同じ冷媒を使用して圧縮機回転子を冷却することに関する。
【背景技術】
【０００２】
[0002]冷却サイクル内の圧縮機の動作中、圧縮機は、電気モータによって回転される軸によって駆動される。簡単に言うと、電流が固定子を形成する一連の巻線を通過して次いで回転子が回転するときに、モータにより熱が発生する。回転子および固定子はモータ筐体内に収容される。回転子が、この場合では圧縮機である別の設備に接続され得る軸を有する。高度な圧縮機では、回転子は電磁軸受によって支持され得る。これらの軸受も熱を発生させる可能性があり、軸受はモータの一部とみなされる可能性がある。モータは通常、モータの温度がモータが損傷するのを防止するための所定の制限値を超える場合に自動停止機能を装備することから、冷却は熱を除去してモータが過熱するのを防止するように行われなければならない。
【０００３】
[0003]冷却用途で圧縮機モータから熱を除去するための種々の方式が使用されている。このような１つの技術が、本発明の譲受人に譲渡された、２０１１年９月２０日に出願されたＤｅ  Ｌａｒｍｉｎａｔの米国特許第８，０２１，１２７号明細書に（「１２７号特許」）記載される。１２７号明細書特許は蒸発器から冷媒ガスを抜き出してそのガスをモータを通るように誘導し、ガスが回転子と固定子との間の隙間を通過する。蒸発器からの冷媒ガスがモータの温度より大幅に低いことから、冷媒ガスが回転子を通って流れるときに冷媒ガスがその領域を冷却する。冷媒は、回転子を通過した後で圧縮機入口または吸入口に循環して戻る。別の技術でも、冷媒流体が固定子内の通路を通過する。これらの構成の問題のうちの１つは、冷媒がモータを冷却するのに効果的である一方で、モータ筐体上で凝縮状態（ｃｏｎｄｅｎｓａｔｉｏｎ）が形成されてそれによりその凝縮状態からの水が望まれずに筐体から床に落下するようになるくらいまで、モータが冷却される可能性があることである。
【０００４】
[0004]圧縮機モータが配置されるところの位置において温度が空気の露点未満まで低下することがないようにモータの温度を制御することが可能でありながら、モータを冷却することができるデザインが必要とされ、それにより、モータ筐体上に凝縮状態が形成されることが防止され、圧縮機モータの下方の床に水が形成される問題が解消される。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
[0005]本発明は、冷却システムなどの、圧縮機を利用するシステム内で、モータの固定子および回転子を冷却するための装置および方法を備える。装置が、内部流路を有する固定子と、回転子と固定子との間にある通路を有する、固定子内部に配置される回転子と、回転子および固定子を気密密閉する筐体と、筐体内に位置して回転子の端部のところに配置される電磁軸受と、冷媒液を固定子内部流路まで供給する冷媒ラインであって、固定子の内部流路が回転子通路に流体連通される、冷媒ラインと、固定子の内部流路を通る冷媒の流量を制御するように配置される流量制御デバイスとを有する。モータが、任意の液体冷媒を蒸発器まで循環させるための第１のラインと、冷却システムの低圧側まで冷媒ガスを循環させるための第２のラインとを有する。少なくとも１つの温度監視デバイスがモータに含まれる。温度監視デバイスは制御装置に連絡される。温度監視デバイスがモータの温度を決定し、モータ温度を示す信号を制御装置に提供する。制御装置がモータ温度を評価し、流量制御デバイスを通る冷媒の流量を調整し、それにより、モータ筐体の外部に凝縮状態が形成されるのを防止するのに十分な高さの温度範囲内でモータを維持する。もちろん、制御装置はまた、過熱するのを防止するためにモータの動作を停止させる自動温度遮断デバイス（ａｕｔｏｍａｔｉｃ  ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  ｃｕｔ  ｏｆｆ  ｄｅｖｉｃｅ）の設定値未満でモータ温度を維持するように、流量制御デバイスを通る冷媒の流量を維持する。
【０００６】
[0006]冷却システムが、ガスまたは液体としてシステム内に存在し得る冷媒と、冷媒ガスを高圧に圧縮する圧縮機と、高圧の冷媒ガスを高圧の液体に凝縮するための、圧縮機に流体連通される凝縮器と、凝縮温度を低下させて制御するための冷却塔と、凝縮器からの冷媒をさらに冷却するための、凝縮器に流体連通されるサブクーラと、サブクーラと蒸発器との間を流体連通させるための、サブクーラから蒸発器までのラインとを有し、液体冷媒が蒸発器内で相変化し、蒸発器が圧縮機に流体連通される。さらに、可変オリフィス弁が、サブクーラから蒸発器まで流れる冷媒の圧力を低下させるために、システム内の、サブクーラと蒸発器との間のライン内に含まれる。サブクーラと可変オリフィス弁との間の導管からの液体ラインがサブクールされた冷媒を圧縮機モータに供給する。モータに付随する液体ドレンからの液体ラインが、モータからの凝縮された冷媒を蒸発器に戻す。モータからの液体ラインが気相の冷媒を蒸発器に戻す。制御装置が冷却システムの動作を制御する。
【０００７】
[0007]例として本発明の原理を示す添付図面と併せた好適な実施形態のより詳細な以下の説明より、本発明の別の特徴および利点が明確となる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】[0008]可変オフィリス弁と、凝縮器と可変オリフィス弁との間に位置するサブクーラとを有する冷却システムを示す概略図である。
【図２】[0009]電磁軸受を有する、冷却媒体として液体冷媒を投入するための圧縮機のための、本発明のモータ冷却回路を示す概略図である。
【図３】[0010]冷却媒体として液体冷媒およびガス冷媒の両方を利用する電磁軸受を有する圧縮機のための従来技術のモータ冷却回路を示す概略図である。
【図４Ａ】[0011]図２および３に示される冷却方式のためのガス圧力（縦座標）対エンタルピー（横座標）を示すグラフであり、図４Ａのグラフが図３に示される冷却方式を示し、図４Ｂのグラフが図２に示される冷却方式を示す。
【図４Ｂ】[0011]図２および３に示される冷却方式のためのガス圧力（縦座標）対エンタルピー（横座標）を示すグラフであり、図４Ａのグラフが図３に示される冷却方式を示し、図４Ｂのグラフが図２に示される冷却方式を示す。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
[0012]可変オリフィス弁１２６と、凝縮器１１６とサブクーラ１２４との間に位置するサブクーラ１２４とを有する冷却システム１００の概略図である図１を参照すると、圧縮機１１９が、圧縮機１１９から高圧の冷媒ガスを受け取る凝縮器１１６に流体連通される。凝縮器１１６は高圧のガスを高圧の液体に凝縮する熱交換器である。凝縮器１１６は別の媒体に熱交換連通（ｈｅａｔ  ｅｘｃｈａｎｇｅ  ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）される。熱交換媒体は空気であってよい。高い処理能力を必要とするシステムの場合、熱交換媒体は通常は水などの液体であり、これが冷却塔１２２を通って循環する。凝縮器１１６が蒸発器１２８に流体連通され、蒸発器１２８において冷媒が液体からガスへと相変化する。凝縮器１１６と蒸発器１２８との間には通常は膨張デバイスが存在し、膨張デバイスが高圧の液体を膨張させ、低圧の液体とするかまたは低圧の液体およびガスの混合物とする。図１では、この膨張デバイスは可変オリフィス弁（ｖａｒｉａｂｌｅ  ｏｒｉｆｉｃｅ  ｖａｌｖｅ（ＶＯＶ））１２６である。図１に示されるシステムでは、サブクーラ１２４が凝縮器１１６とＶＯＶ１２６との間に位置し、凝縮器からの高圧の液体をさらに冷却する。蒸発器１２８は熱交換器であり、液体が相変化するときに、蒸発器コイルを介して熱交換関係にある空気または水が冷却される。水が水を冷却する蒸発器コイルの上を通過するとき、蒸発器と熱交換関係にある装置は冷却装置１３０と称され、この冷却装置１３０が冷却された水を保管して冷却のために建物または他の設備へと循環させる。次いで、蒸発器１２８からの低圧の冷媒ガスが圧縮機１１９へと循環して戻り、このサイクルが繰り返される。
【００１０】
[0013]システム１００はまた、システム内の状態および冷却されるべき建物または設備内の状態を監視し、システム１００を可能な限り円滑かつ効率的に動作させながら建物または設備の温度を予め選択されたレベルに維持させるようにシステム１００の動作を調整する制御装置を有する制御パネル１４０を有する。また、図１には、圧縮機１０８を駆動させるモータ１５２が示されており、このモータ１５２は好都合には制御パネル１４０内にあるが任意の別の場所にあってもよい制御装置によって制御される。制御装置は制御パネルの一部として示されているが任意の場所に位置してよいことは明確であることから、制御装置１４０および制御パネル１４０は本明細書では互換的に使用される。モータ１５２は、電気的、電子的、または、無線通信的に制御装置１４０に連絡される。
【００１１】
[0014]図２は、本発明の冷却方式を描いている、モータ１５２が取り付けられた圧縮機１１９の断面図である。比較するために、本発明とは異なる冷却方式が図３に提示され、図３も他の部分がほぼ等しい圧縮機およびモータの断面図を示す。
【００１２】
[0015]図３では、他の部分が等しい圧縮機およびそのモータのための従来技術の冷却方式が示される。モータが、電力源に接続される固定子と、固定子内に配置される回転子とから構成される。モータは、システムの動作中に回転子を支持して回転子を軸方向および径方向の両方でセンタリングするための電磁軸受を利用する。このシステムは、停電時にはバックアップの機械的軸受を使用する。固定子に電力を適用すると回転子が回転するが、同時に、固定子および回転子により大量の熱が発生する。電磁軸受も追加的に熱を発生させる。さらに、羽根車に接続された回転子が羽根車を回転させ、冷媒を圧縮する。
【００１３】
[0016]固定子を冷却するために液体冷媒が供給され、この液体冷媒は膨張デバイスまたはＶＯＶ（すなわち、システムの高圧側）に達する前に導管から抜き取られる。回転子を冷却するために冷却流体の別の供給源が設けられる。この冷却流体の別の供給源は、蒸発器から抜き取られて回転子と固定子との間の通路を介して圧縮機の吸入端部に送られるガスである。固定子を冷却するのに使用される液体は固定子内に設けられる冷却流路を通るように循環して固定子を冷却し、この液体の一部がガスを形成する。その後、ガスと液体との混合物が、ＶＯＶと蒸発器との間の、ＶＯＶの低圧側（蒸発器側）上の冷媒ラインへと戻される。
【００１４】
[0017]回転子を冷却するのに使用される冷媒ガスは、回転子の両端部に位置する電磁軸受の上、電磁軸受の周り、および／または、電磁軸受の中を通過して電磁軸受を冷却し、さらには固定子と回転子との間の隙間も通過する。電磁軸受がシステム内で使用されることから、モータを潤滑する必要はなく、冷媒から潤滑剤を分離するための手段をシステム内に配置する必要もない。冷媒ガスは、回転子領域および電磁軸受から熱を除去した後、システムの、圧縮機羽根車の低圧側の、圧縮機への入口に戻される。
【００１５】
[0018]このシステムはモータを冷却するのに非常に効果的である。圧縮機が位置するところの設備室または設備区画内の空気の露点未満までモータ筐体を冷却することができるくらいに効果的である。このように冷却が行われる場合、モータ筐体上に望まれずに凝縮状態が形成されて設備室または設備区画の床に液滴が落下する。これによりこれらの領域で機能させることが困難となり、さらには、このウェット領域がバクテリアおよびカビが生長することの原因となることからこの領域を頻繁に訪れる必要のある人の健康を害することになる。さらに、センサなどの電子部品がプラグ端子に集まる水によって損傷する可能性があり、また、水が高電圧の場合に感電の原因となる可能性がある。
【００１６】
[0019]図１および２に描かれる本発明は過冷却されることおよび凝縮状態が形成されることの問題を解消する。現在のシステム１００は膨張デバイスとしてＶＯＶ１２６も使用するが、冷媒を凝縮器内の冷媒の温度未満までさらに冷却するためのサブクーラ１２４をさらに有する。モータ１５２が羽根車１０２に接続される。固定子１６２が電源（図示せず）から電力供給されると、羽根車１０２に接続される回転子１６６が羽根車１０２に回転運動を伝達する。しかし、固定子１６２が電力供給されるとき、モータ１５２内に大量の熱が発生する。
【００１７】
[0020]モータを冷却するための液体冷媒が、サブクーラ１２４から、または、サブクーラ１２４とＶＯＶ１２６との間のシステム１００内の任意の別の場所から、モータへと供給される。この液体冷媒が、冷却のために、固定子１６２内にあるかまたは固定子１６２に隣接する冷却流路１６４を通して固定子１６２に供給される。この液体冷媒の一部はガスへと変換されてよい。固定子１６２から出る液体／ガスの混合物は次いで回転子１６６へと誘導される。膨張弁１６８が、冷媒ライン内の、サブクーラ１２４と回転子１６６の間で冷媒が回転子１６６に入る前のある場所に位置する。好適には、膨張弁は、図２に示されるように、固定子冷却流路１６４からの出口と回転子の入口との間に配置される電子膨張弁（ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  ｅｘｐａｎｓｉｏｎ  ｖａｌｖｅ（ＥＥＶ））１６８である。ＥＥＶ１６８は制御装置１４０にも連絡される。ＥＥＶ１６８は、冷却流路１６４を通過して回転子１６６に入る冷媒の流量を制御する。
【００１８】
[0021]液体の一部、および、液滴へとさらに凝縮され得るミストの一部が、重力により、蒸発器１２８に流体連通される液体ドレン１７０へと流れ、液体がドレン１７０から蒸発器１２８へと流れる。本明細書で使用される冷媒ミストは、冷媒ガスと冷媒液滴との混合物であり、これは電磁軸受１６０を通って回転子１６６内へと循環し、回転子の隙間１７２を通過する。冷媒ミストが回転子の隙間１７２に沿って電磁軸受１６０上を流れると、ミストが軸受１６０から熱を除去し、さらには回転子１６６および固定子１６２の両方から熱を除去する。冷媒液滴は、熱を吸収しながら回転子１６６を通って前進するときに液体からガスへと相変化する。電磁軸受１６０がシステム内で使用されることから、モータ１５２を潤滑する必要はなく、したがって、冷媒から潤滑剤を分離するための手段をシステム内に配置する必要もない。冷媒ガスは、回転子１６６を通過すると、蒸発器１２８に流体連通されるガス通気孔１７４を通過し、次いでガスは蒸発器１２８へと移送される。
【００１９】
[0022]継続して図２を参照すると、システム１００が、モータを通る冷媒の流量を制御することによりモータの温度を制御するための温度監視デバイスをさらに有する。任意の温度監視デバイスが使用され得るが、一般に好まれる温度監視デバイスはサーミスタである。固定子サーミスタ１７６が、固定子の温度を監視するための固定子内の位置に配置される。２つの以上の固定子サーミスタ１７６が、固定子１６２内の種々の位置のところで温度を監視するために固定子１６２内の種々の位置のところに配置され得る。回転子サーミスタ１７８が、回転子１６６の温度を監視するために回転子１６６に沿うに位置または回転子の隙間１７２に隣接する位置に配置される。２つ以上の回転子サーミスタ１７８が、種々の位置のところで回転子１６６の温度を監視するためにローラ１６６または回転子の隙間１７２に沿う種々の位置のところに配置され得る。任意選択のモータ筐体サーミスタ１８２がモータ筐体上に配置されてよい。固定子サーミスタ１７６および回転子サーミスタ１７８による温度測定によりシステムを説明するような状態変化に迅速に応答させることが可能であることから、モータ筐体サーミスタ１８２は任意選択である。すべてのサーミスタ１７６、１７８および１８２が制御装置１４０に連絡され、評価のために、感知された温度を制御装置に継続的に報告する。入ってくる凝縮冷却水、冷却塔から戻ってくる冷却水の温度も、制御装置１４０にやはり連絡される温度監視デバイスによって監視される。
【００２０】
[0023]動作中、固定子冷却流路１６４および回転子の隙間１７２を通る冷媒が、固定子１６２、回転子１６６および電磁軸受１６０から熱を除去する。固定子１６２および回転子１６６内の温度は監視される。監視される温度が所定の最小値と所定の最大値との間で維持される限り、冷媒の流量は変化せずに維持され得る。所定の最小値は、モータ１５２の周りの空気の露点未満とならないモータ筐体の温度である。所定の最大値は、追加の余裕分を含めた、圧縮機が過熱する可能性がある温度を超えないモータ筐体の温度である。圧縮機は、通常、回路遮断器または別の電流遮断スイッチなどの安全デバイスを有し、それにより、監視される温度に達するか監視される温度を超える場合にユニットが停止される。追加の余裕分は、−１５℃（５°Ｆ）または−１２．２２℃（１０°Ｆ）などの所定の値であってよく、圧縮機のサイズ、用途、環境および別のファクタによって決定される。
【００２１】
[0024]１つまたは複数のサーミスタ１７６、１７８の所定の最低温度に達すると、モータ筐体上に凝縮状態を形成する可能性がある流量で冷却する過剰な冷媒がモータに供給されており、監視される温度が制御装置１４０に報告される。この感知される状態に応答して、制御装置１４０が、温度が所定の最小値を超えるようになるまでモータ１５２を通る冷媒の流量を絞るために好適なＥＥＶ１６８に信号を提供する。所定の最小値は入ってくる凝縮冷却水の温度に余裕分を追加して設定されてよいことに留意されたい。周囲空気の露点は入ってくる凝縮冷却水の温度を超えることがないことから、入ってくる凝縮冷却水の温度が選択され得る。また、入ってくる凝縮冷却水の温度も監視され、制御装置１４０に連絡される。
【００２２】
[0025]１つまたは複数のサーミスタ１７６、１７８の所定の最高温度に達すると、圧縮機を停止させる可能性がある流量でモータ１５２が加熱されていることを示す過剰に少ない冷媒がモータ１５２に供給されており、監視される温度が制御装置１４０に報告される。この感知される状態に応答して、制御装置１４０が、監視される温度が所定の最大値未満まで低下し始めるまでモータ１５２を通る冷媒の流量を増加させるためにＥＥＶに信号を提供する。
【００２３】
[0026]図２はまた、サービス弁１８４を描いている。サービス弁１８４は有用であるが、本発明の保護方式には影響しない。サービス弁１８４は、冷却冷媒入口１８６の上流側にある第２のサービス弁（図示せず）と併せて使用される。これらのサービス弁は、点検、保守管理または交換のためにＥＥＶ１６８を隔離するのに使用され得る。
【００２４】
[0027]図４は、図２に描かれる本発明の冷却方式と図３に描かれる従来技術の冷却方式との間の冷却の差異を示すグラフである。図４では、グラフが、それぞれの冷却方式の冷媒圧力（縦座標）対エンタルピー（横座標）を示す。両方のグラフで、曲線の左側の垂直線が液体冷媒を示す。曲線の下の領域がガス冷媒と液体冷媒との混合物を示す。各曲線の右側の概略垂直線が冷媒ガスを示す。
【００２５】
[0028]従来技術の冷却方式を示す図４Ａを参照すると、固定子入口Ａ（オリフィス）のところで圧縮機に入る液体冷媒が大きい圧力低下を受け、固定子を冷却し、固定子出口Ｂのところで固定子から出る。この大きい圧力低下により液体冷媒の一部がガスへと気化し、相変化の結果として固定子から熱が吸収される。冷媒は、固定子を通って循環した後、液体／ガス（ミスト）の混合物として固定子出口Ｂのところで固定子から出る。ガスが回転子入口Ｃのところに供給され、回転子を通過し、圧縮機入口Ｄのところでモータから出る。もちろん、これは線Ｃ−Ｄによりガスとして曲線の外側に示される。液体冷媒が冷媒ガスへと気化されるときに圧力低下により高い冷却能力が得られることから、平均の筐体温度を、凝縮状態を形成させるような露点未満まで低下させることができる。
【００２６】
[0029]本発明の冷却方式を示す図４Ｂを参照すると、液体冷媒が冷却冷媒入口（オリフィス）１８６（Ａ１）のところで固定子１６２に入り、固定子冷却流路１６４を通過する。グラフから分かるように、入ってくる液体冷媒が小さい圧力低下のみを受け、それにより圧力低下によりガスへと気化される液体の量が最小となるが、冷媒が固定子１６２から熱を吸収するときにさらなる液体からガスへ変換がある程度起こる。この熱伝達はグラフでは線Ａ１−Ｂ１で示される。Ｂ１が、固定子冷却流路１６４からの冷媒の固定子出口１９０にやはり直接に隣接する図２の電子膨張弁１６８の位置を示す。ＥＥＶ１６８が固定子サーミスタ１７６および回転子サーミスタ１７８の温度に応答して制御装置１４０によって制御され、固定子冷却流路１６４を通って流れる冷媒の量および回転子１６６に入る冷媒の量の両方が制御され得る。冷媒がＥＥＶ１６８（固定子出口１９０に隣接する）を通過するとき、追加的な圧力低下を受け、流体が回転子入口１９２へと移動する。ＥＥＶ１６８から回転子入口１９２までの冷媒の移動は図４Ｂの線Ｂ１−Ｃ１で示される。ＥＥＶ１６８（固定子出口１９０に直接に隣接する）のところの圧力低下が一部の液体をガスに変換するのに十分であり、それでも線Ｂ１−Ｃ１が曲線の下に留まることに留意されたい。回転子入口１９２のところで、過剰な液体冷媒の一部が、蒸発器１２８に流体連通される回転子液体ドレン１７０でモータから出る。冷媒の残りがモータに入り、固定子１６２と回転子１６６との間の隙間１７２を通過し、回転子を冷却する。冷媒が隙間１７２を横断してやはり蒸発器１２８に流体連通される図４Ｂのモータガス通気孔１７４、１９６のところでモータから出るとき、熱が吸収される。これは図４Ｂの線Ｃ１−Ｄ１によって示される。図４Ｂから分かるように、モータガス通気孔１７４に到達する前にミスト中の液滴が回転子の隙間１７２および電磁軸受を通るときにガスに変換されると、線Ｃ１−Ｄ１がエンタルピー曲線の下から曲線の右側の垂直ガスライン領域まで移動する。明らかなように、ＥＥＶ１６８を通過する冷媒が圧力低下を受け、モータ１５２を通って流れる冷媒の量が、ＥＥＶ１６８を通る流量を制御することによって制御され得、それにより平均の筐体温度を露点を超えるように制御することができる。
【００２７】
[0030]本発明は、モータ１５２の温度を監視し、モータ１５２を所定の温度範囲内で維持することができるモータ冷却システムを提供し、この所定の温度範囲はその下限でモータ筐体カバー上に凝縮状態が形成されるのを防止し、その上限でモータ１５２が過熱されるのを防止する。このシステムは、モータ内の温度を報告するセンサ１４０を監視する制御装置１４０を利用する。次いで、制御装置１４０が、感知された温度が所定の温度範囲から外れるときにシステムへの冷媒の流量を増加または減少させるためにＥＥＶ１６８に信号を送信する。
【００２８】
[0031]好適な実施形態を参照しながら本発明を説明してきたが、本発明の範囲から逸脱することなく種々の変更がなされ得、本発明の要素に対して均等物が代用され得ることを当業者であれば理解するであろう。さらに、本発明の本質的な範囲から逸脱することなく特定の状況または材料を本発明の教示に適合させるために多くの修正がなされ得る。したがって、本発明は、本発明を実行するための最良の形態と考えられる開示される特定の実施形態のみに限定されることを意図されず、本発明は添付の特許請求の範囲にあるすべての実施形態を包含することが意図されている。
以上説明したように、本発明は以下の形態を有する。
［形態１］
圧縮機筐体と、
前記筐体内に配置される圧縮機（１００）と、
冷媒ガスを前記圧縮機（１００）に投入するための圧縮機入口と、
モータ（１５２）とを備える圧縮機組立体であって、
前記モータが、
モータ筐体と、
前記モータ筐体内に配置される固定子（１６２）であって、前記固定子が巻線および冷却流路（１６４）を有する、固定子（１６２）と
前記固定子（１６２）内に配置される回転子（１６６）であって、前記回転子が、前記圧縮機の羽根車（１０２）に接続される第１の端部、および、第２の端部を有する軸を有し、前記固定子巻線に電流が適用されると、前記回転子（１６６）が回転して前記圧縮機（１００）が動作する、回転子（１６６）と、
前記固定子巻線に電流が適用されるときに前記回転子を支持するための、前記回転子（１６６）の両端部のところに配置される電磁軸受（１６０）と
を備え、
前記モータ（１５２）が、
前記固定子内に配置される温度監視デバイス（１７６）と、
固定子入口（１８６）および固定子出口（１９０）であって、前記固定子入口が前記固定子（１６２）を冷却するための液体冷媒を受け取る、固定子入口（１８６）および固定子出口（１９０）と、
回転子入口（１９２）、回転子液体（１７０）ドレンおよび回転子ガス通気孔（１７４）であって、前記回転子入口が前記固定子出口（１９０）から冷媒を受け取る、回転子入口（１９２）、回転子液体（１７０）ドレンおよび回転子ガス通気孔（１７４）と、
前記温度監視デバイス（１７６）によって与えられる、前記固定子（１６２）および前記回転子（１６６）の温度に応答して前記固定子（１６２）内の冷媒の流量を制御するように配置される流量制御デバイス（１６８）と
をさらに有する、圧縮機組立体。
［形態２］
前記圧縮機（１００）が、前記回転子軸に接続されて前記圧縮機筐体内に配置される羽根車（１０２）を有する遠心圧縮機である、形態１に記載の圧縮機組立体。
［形態３］
前記固定子温度監視デバイス（１７６）がサーミスタである、形態１に記載の圧縮機組立体。
［形態４］
電磁軸受（１６０）が前記回転子を支持するために前記回転子（１６６）の両端部のところに配置される、形態２に記載の圧縮機組立体。
［形態５］
前記モータ（１５２）を冷却するための前記液体冷媒がサブクーラ（１２４）から供給される、形態１に記載の圧縮機組立体。
［形態６］
前記温度監視デバイス（１７６）によって与えられる前記固定子（１６２）の温度に応答して前記流量制御デバイス（１６８）を通る液体冷媒の流量を制御するための制御装置（１４０）をさらに有する、形態１に記載の圧縮機組立体。
［形態７］
前記固定子（１６２）および前記回転子（１６６）の温度に応答して前記流量制御デバイス（１６８）を通る液体冷媒の流量を制御するための前記制御装置に前記回転子温度を提供するために前記回転子（１６６）内に配置される回転子温度監視デバイス（１７８）をさらに有する、形態６に記載の圧縮機組立体。
［形態８］
前記回転子温度監視デバイス（１７８）が回転子の隙間（１７２）に隣接して配置される、形態７に記載の圧縮機組立体。
［形態９］
前記回転子温度監視デバイス（１７８）がサーミスタである、形態７に記載の圧縮機組立体。
［形態１０］
前記流量制御デバイス（１６８）が膨張弁である、形態１に記載の圧縮機組立体。
［形態１１］
冷却システム内の圧縮機モータ（１５２）を冷却するための方法であって、
固定子（１６２）および回転子（１６６）を有する圧縮機モータ（１５２）を用意するステップであって、前記回転子が軸を有し、前記圧縮機モータが高圧のサブクールされた冷媒液の供給源に流体連通される、ステップと、
高圧の冷媒液の流れを前記固定子に供給するステップと、
前記固定子の温度を監視するステップと、
前記固定子の温度を所定の範囲内に維持することを目的として前記固定子から熱を除去するために前記固定子を通るように前記冷媒液を循環させるステップと、
前記冷媒を前記回転子に供給する前に前記高圧の冷媒の圧力を低下させるステップと、
前記回転子に前記冷媒を供給するステップと、
前記回転子から熱を除去するために前記回転子を通るように前記冷媒を循環させるステップと、
前記固定子の温度を前記所定の範囲内に維持するために前記固定子への冷媒の流量を調整するステップと、
前記固定子から出るが前記回転子には入らない液体冷媒を蒸発器に戻すステップと、
前記回転子から出る冷媒を前記蒸発器に戻すステップと、を含む方法。
［形態１２］
前記回転子の温度を監視するステップと、
前記回転子を通るように前記冷媒を循環させて、前記回転子から熱を除去し、前記回転子の温度を所定の範囲内で維持するステップとをさらに含む、形態１１に記載の方法。
［形態１３］
前記固定子の温度を所定の範囲内に維持するためのステップが、前記固定子の温度を環境大気の露点を超えかつ安全なデバイス起動温度未満に維持するステップを含む、形態１１に記載の方法。
［形態１４］
制御装置（１４０）を用意するステップと、
前記制御装置に連絡される流量制御デバイス（１６８）を用意するステップと、
前記制御装置（１４０）に連絡される固定子温度監視デバイス（１７６）を用意するステップと、
前記制御装置（１４０）に連絡される回転子温度監視デバイス（１７８）を用意するステップとをさらに含み、
冷媒の流量を調整するステップが、前記固定子温度監視デバイス（１７６）からの、前記固定子の温度を示す信号を、前記制御装置（１４０）に提供するステップと、前記回転子温度監視デバイス（１７８）からの、前記回転子温度を示す信号を、前記制御装置（１４０）に提供するステップとをさらに含み、前記制御装置が、前記固定子温度が所定の温度範囲内にあるかどうか、および、前記回転子温度が所定の温度範囲内にあるかどうかを決定し、前記制御装置が、前記固定子温度または前記回転子温度が前記所定の温度範囲内にない場合に冷媒の流量を調整するための信号を前記流量制御デバイス（１６８）に送信する、形態１３に記載の方法。
［形態１５］
凝縮器（１１６）および前記固定子（１６２）に流体連通されるサブクーラ（１２４）を用意するステップをさらに含み、前記サブクーラが高圧のサブクールされた冷媒液を前記固定子に供給する、形態１１に記載の方法。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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