特表 2023-507778 密閉型モータのためのハイブリッド冷却システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2023-02-27

(54)【発明の名称】密閉型モータのためのハイブリッド冷却システム

(51)【国際特許分類】

   H02K 9/20 20060101AFI20230217BHJP

【ＦＩ】

H02K9/20

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2022538104

(86)(22)【出願日】2020-12-18

(85)【翻訳文提出日】2022-07-11

(86)【国際出願番号】 US2020066060

(87)【国際公開番号】W WO2021127471

(87)【国際公開日】2021-06-24

(31)【優先権主張番号】16/723,400

(32)【優先日】2019-12-20

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】521301840

【氏名又は名称】ジョンソン・コントロールズ・タイコ・アイピー・ホールディングス・エルエルピー

(74)【代理人】

【識別番号】100118902

【弁理士】

【氏名又は名称】山本 修

(74)【代理人】

【識別番号】100106208

【弁理士】

【氏名又は名称】宮前 徹

(74)【代理人】

【識別番号】100196508

【弁理士】

【氏名又は名称】松尾 淳一

(74)【代理人】

【識別番号】100119426

【弁理士】

【氏名又は名称】小見山 泰明

(72)【発明者】

【氏名】スネル，ポール・ウィリアム

(72)【発明者】

【氏名】ハイジー，マシュー・リー

(72)【発明者】

【氏名】ウォルゲムス，タイラー・アレクサンダー

【テーマコード（参考）】

5H609

【Ｆターム（参考）】

5H609BB01

5H609BB14

5H609BB19

5H609PP02

5H609PP05

5H609PP06

5H609PP17

5H609QQ03

5H609QQ08

5H609RR26

5H609RR31

(57)【要約】

密閉型モータのためのハイブリッド冷却システムは、蒸気流を受容するモータハウジング内の環状空洞と、液体流を受容するモータハウジング内のアニュラスと、を含む。ハイブリッド冷却システムは、環状空洞およびアニュラスに隣接して配置されたスリーブを含み、そこでは、半径方向開口部がスリーブを通って画定されている。ハイブリッド冷却システムは、スリーブによって少なくとも部分的に取り囲まれた固定子と、固定子と回転子との間に画定された間隙と、スリーブの半径方向開口部を通る環状空洞からの蒸気流を受容して、蒸気流を間隙に方向付けるように構成された固定子の通気口溝と、を含む。ハイブリッド冷却システムは、固定子に接触する液体流から生成された気化した蒸気流、およびモータハウジングから出る蒸気流を方向付けるように構成されたモータハウジング内の出口経路を含む。
【選択図】図７

【特許請求の範囲】

【請求項1】

密閉型モータのためのハイブリッド冷却システムであって、
モータハウジング内の環状空洞であって、主冷媒回路からの蒸気流を受容するように構成された、環状空洞と、
前記モータハウジング内の少なくとも１つのアニュラスであって、前記主冷媒回路からの液体流を受容するように構成された、少なくとも１つのアニュラスと、
前記環状空洞および前記少なくとも１つのアニュラスに隣接する前記モータハウジング内に配置されたスリーブであって、少なくとも１つの半径方向開口部が、前記スリーブを通って画定されており、前記環状空洞と流体連通している、スリーブと、
前記スリーブによって少なくとも部分的に取り囲まれた固定子と、
前記密閉型モータの前記固定子と回転子との間に画定された間隙と、
前記スリーブの前記少なくとも１つの半径方向開口部を通る、前記環状空洞からの前記蒸気流を受容し、前記蒸気流を前記間隙に方向付けるように構成された前記固定子の通気口溝と、
前記固定子に接触する前記液体流から生成された気化した蒸気流、および前記モータハウジングから出る前記蒸気流を方向付けるように構成された前記モータハウジング内の出口経路と、を備える、密閉型モータのためのハイブリッド冷却システム。

【請求項2】

前記モータハウジングが、前記間隙から前記蒸気流を受容し、前記気化した蒸気流を受容するように構成された主空洞を備え、前記モータハウジングが、前記蒸気流および前記気化した蒸気流を前記主冷媒回路の圧縮器に方向付けるように構成された通気口を備える、請求項１に記載のハイブリッド冷却システム。

【請求項3】

前記蒸気流は、前記蒸気流が前記間隙を出た後に、前記主空洞内で前記気化した蒸気流と混合するように構成されている、請求項２に記載のハイブリッド冷却システム。

【請求項4】

前記気化した蒸気流が、前記間隙の上流端と下流端との間に画定された前記間隙の全長を横切るように構成されており、前記蒸気流が、前記通気口溝と前記間隙の前記下流端との間に画定された前記間隙の部分長を横切るように構成されている、請求項１に記載のハイブリッド冷却システム。

【請求項5】

前記モータハウジングの前記少なくとも１つのアニュラスが、
前記スリーブの第１の軸方向端部を少なくとも部分的に取り囲み、前記液体流のうちの第１の液体流を、前記スリーブの前記第１の軸方向端部を通って、かつ前記固定子の第１の端部に方向付けるように構成された第１のアニュラスであって、前記固定子の前記第１の端部が、前記第１の液体流を、前記気化した蒸気流のうちの第１の気化した蒸気流内に気化させるように構成されている、第１のアニュラスと、
前記スリーブの第２の軸方向端部を少なくとも部分的に取り囲み、前記液体流のうちの第２の液体流を、前記スリーブの前記第２の軸方向端部を通って、かつ前記固定子の第２の端部に方向付けるように構成された第２のアニュラスであって、前記固定子の前記第２の端部が、前記第２の液体流を、前記気化した蒸気流のうちの第２の気化した蒸気流内に気化させるように構成されている、第２のアニュラスと、を備える、請求項１に記載のハイブリッド冷却システム。

【請求項6】

前記第１の液体流および前記第２の液体流が、前記主冷媒回路の凝縮器のすぐ下流に配置された三方弁から前記モータハウジングに方向付けられている、請求項５に記載のハイブリッド冷却システム。

【請求項7】

前記蒸気流が、前記主冷媒回路の凝縮器から前記モータハウジングに方向付けられている、請求項１に記載のハイブリッド冷却システム。

【請求項8】

前記蒸気流が、前記主冷媒回路の圧縮器の吐出部分から前記モータハウジングに方向付けられている、請求項１に記載のハイブリッド冷却システム。

【請求項9】

前記スリーブを通って画定された前記少なくとも１つの半径方向開口部が、複数の半径方向開口部を備え、前記固定子が、前記通気口溝を含む複数の通気口溝を備え、前記複数の通気口溝が、前記複数の半径方向開口部と整列して、前記蒸気流のそれぞれの部分が、前記複数の半径方向開口部のうちの対応する半径方向開口部、および前記複数の通気口溝のうちの対応する通気口溝を通って、前記間隙に入ることを可能にする、請求項１に記載のハイブリッド冷却システム。

【請求項10】

前記環状空洞が、前記スリーブの全周の周りに延在して、前記蒸気流が、前記モータハウジングおよび前記スリーブの前記全周に熱を伝達することを可能にする、請求項１に記載のハイブリッド冷却システム。

【請求項11】

暖房、換気、空調、および冷房（ＨＶＡＣ＆Ｒ）システムの圧縮器のための密閉型モータであって、
前記圧縮器を駆動する回転子の回転を引き起こすように構成された固定子であって、通気口溝が、前記固定子の半径方向外向き表面を、前記固定子と前記回転子との間に画定された環状間隙に流体結合するために、前記固定子の中央部分を通って画定されている、固定子と、
前記固定子の前記半径方向外向き表面の一部分を円周方向に取り囲むスリーブと、
前記固定子および前記スリーブの周りに配置されたモータハウジングと、を備え、前記モータハウジングが、
前記スリーブに各々隣接する第１のアニュラスおよび第２のアニュラスであって、前記第１のアニュラスおよび前記第２のアニュラスが、それぞれの液体流を、前記スリーブを通って前記固定子に方向付けるように各々構成されている、第１のアニュラスおよび第２のアニュラスと、
前記スリーブに隣接する環状チャンバであって、前記環状チャンバが、前記第１のアニュラスと前記第２のアニュラスとの間に軸方向に位置付けられており、前記環状チャンバが、前記環状チャンバから、前記スリーブおよび前記通気口溝を通って、かつ前記環状間隙内に蒸気流を方向付けるように構成されている、環状チャンバと、を画定する、密閉型モータ。

【請求項12】

前記スリーブが、前記スリーブの本体を通して画定され、前記蒸気流が前記スリーブを通って移動することを可能にするために、前記通気口溝に半径方向中心に置かれた少なくとも１つの半径方向開口部を備える、請求項１１に記載の密閉型モータ。

【請求項13】

前記モータハウジングが、前記ＨＶＡＣ＆Ｒシステムの主冷媒回路の凝縮器の上部部分から前記蒸気流を受容するように構成されており、前記モータハウジングが、前記凝縮器の吐出部分から前記第１のアニュラスおよび前記第２のアニュラスの前記それぞれの液体流を受容するように構成されている、請求項１１に記載の密閉型モータ。

【請求項14】

前記スリーブが、前記スリーブの本体を通って画定された第１の半径方向開口部と、第２の半径方向開口部と、を備え、前記第１の半径方向開口部が、前記固定子の第１の端部と半径方向に整列して、前記第１のアニュラスの前記それぞれの液体流が、前記スリーブを通って前記固定子の前記第１の端部に移動することを可能にし、前記第２の半径方向開口部が、前記固定子の第２の端部と半径方向に整列して、前記第２のアニュラスの前記それぞれの液体流が、前記スリーブを通って前記固定子の前記第２の端部に移動することを可能にする、請求項１１に記載の密閉型モータ。

【請求項15】

前記モータハウジングが、前記第２のアニュラスの前記それぞれの液体流を前記固定子に方向付けるように構成されており、前記第２のアニュラスの前記それぞれの液体流が、気化した蒸気流に気化するようになっており、前記固定子が、前記気化した蒸気流を方向付け、前記環状間隙に沿って前記蒸気流と混合するように構成されている、請求項１４に記載の密閉型モータ。

【請求項16】

前記モータハウジングが、前記第１のアニュラスおよび前記第２のアニュラスの前記それぞれの液体流を方向付けるように構成されており、前記第１のアニュラスおよび前記第２のアニュラスの前記それぞれの液体流が、気化した蒸気流に気化するようになっており、前記モータハウジングが、前記気化した蒸気流および前記蒸気流を前記モータハウジングから、かつ前記ＨＶＡＣ＆Ｒシステムの蒸発器に向けて方向付けるように構成された通気口を画定する、請求項１１に記載の密閉型モータ。

【請求項17】

前記通気口が、前記モータハウジングと前記蒸発器との間の圧力差に基づいて、前記気化した蒸気流、および前記モータハウジングからの前記蒸気流を方向付けるように構成されている、請求項１６に記載の密閉型モータ。

【請求項18】

暖房、換気、空調、および冷房（ＨＶＡＣ＆Ｒ）システムであって、
直列に結合された圧縮器、凝縮器、膨張装置、および蒸発器を備える、主冷媒回路であって、前記主冷媒回路の高圧側が、前記圧縮器の出口と前記膨張装置の入口との間に画定されている、主冷媒回路と、
前記圧縮器を駆動するように構成されたモータと、
ハイブリッド冷却システムであって、前記主冷媒回路の前記高圧側から前記密閉型モータに蒸気流を方向付け、前記凝縮器から前記密閉型モータに液体流を方向付け、前記モータから前記蒸発器に加温された冷媒を方向付けるように構成された冷却冷媒回路と、
前記第１のアニュラス、第２のアニュラス、および前記第１のアニュラスと前記第２のアニュラスとの間に軸方向に位置付けられた環状チャンバを画定する前記モータのハウジングであって、前記第１のアニュラスおよび前記第２のアニュラスは、前記冷却冷媒回路から前記液体流を受容して、前記液体流を前記密閉型モータの固定子に方向付けるように各々構成されており、前記環状チャンバが、前記冷却冷媒回路から前記蒸気流を受容して、前記蒸気流を前記密閉型モータの前記固定子と回転子との間の間隙に方向付けるように構成されている、前記モータのハウジングと、を備える、ハイブリッド冷却システムと、を備える、暖房、換気、空調、および冷蔵（ＨＶＡＣ＆Ｒ）システム。

【請求項19】

前記ハイブリッド冷却システムが、前記固定子と、前記環状チャンバに隣接する前記固定子の少なくとも一部分の周りに配置されたスリーブと、を備え、前記スリーブが、複数の半径方向穴を画定し、前記固定子の前記少なくとも一部分が、前記複数の半径方向穴と前記間隙との間に延在する複数の通気口溝を画定し、前記蒸気流が、前記環状チャンバから前記間隙に移動することを可能にする、請求項１８に記載のＨＶＡＣ＆Ｒシステム。

【請求項20】

前記主冷媒回路の前記高圧側が、前記凝縮器の上部部分、前記圧縮器の吐出部分、または前記凝縮器と前記膨張装置との間に配置されている前記主冷媒回路のフラッシュタンクエコノマイザを備える、請求項１８に記載のＨＶＡＣ＆Ｒシステム。

【発明の詳細な説明】

【背景技術】

【0001】

本項は、以下に記載される本開示の様々な態様に関連し得る、当該技術の様々な態様を読者に紹介することを意図する。本考察は、本開示の様々な態様のより良い理解を容易にするために、読者に背景情報を提供するのに役立つと考えられる。したがって、これらの記載は、この観点から読むべきものであって、先行技術を承認するものとして読むべきものではないと、理解すべきである。

【0002】

冷却サイクルの圧縮器は、モータによって回転され得るシャフトによって駆動される。シャフトに結合されたモータの回転子の回転を駆動する一連の巻線によって形成されたモータの固定子を電流が通過するにつれて、熱（例えば、熱エネルギ）が発生し得る。回転子および固定子は、モータハウジング内に収容されており、モータの動作により熱が発生するにつれて、温度上昇を経験し得る。いくつかの圧縮器では、回転子は電磁軸受によって支持され得、電磁軸受が熱を発生させ、モータハウジング内の温度をさらに増加させ得る。したがって、冷却システムを介して冷却流体をモータに供給して、熱を除去し、過熱によって生じるモータの性能低下または運転停止を回避し得る。残念ながら、一部の冷却システムによって供給される冷却流体は、モータ内に大きい温度勾配（コールドスポット、ホットスポットなど）を発生させ得る。例えば、冷却流体は、冷却された液体であり得、これは時折、モータのハウジングを過冷却し、ハウジングの外部上に結露を発生させ得る。外観上の問題に加えて、水の結露は、ハウジングの外側上に位置する電子部品に信頼性の問題をもたらし得る。

【発明の概要】

【課題を解決するための手段】

【0003】

本明細書に開示される特定の実施形態の概要が、以下に記載されている。これらの態様は、読者に、これらの特定の実施形態の簡潔な概要を提供するためにのみ提示されるものであり、これらの態様は、本開示の範囲を限定することを意図するものではないことを理解されたい。実際、本開示は、以下に記載されない可能性のある様々な態様を包含し得る。

【0004】

一実施形態では、密閉型モータのためのハイブリッド冷却システムは、モータハウジング内に環状空洞を含む。環状空洞は、主冷媒回路からの蒸気流を受容するように構成されている。ハイブリッド冷却システムは、モータハウジング内に少なくとも１つのアニュラスを含む。少なくとも１つのアニュラスは、主冷媒回路からの液体流を受容するように構成されている。ハイブリッド冷却システムはまた、環状空洞および少なくとも１つのアニュラスに隣接してモータハウジング内に配置されたスリーブを含む。少なくとも１つの半径方向開口部は、スリーブを通って、かつ環状空洞と流体連通するように画定されている。ハイブリッド冷却システムはまた、スリーブによって少なくとも部分的に囲まれた固定子、ならびに密閉型モータの固定子と回転子との間に画定された間隙を含む。追加的に、ハイブリッド冷却システムは、スリーブの少なくとも１つの半径方向開口部を通る環状空洞からの蒸気流を受容して、蒸気流を間隙に方向付けるように構成された固定子の通気口溝を含む。ハイブリッド冷却システムはまた、固定子に接触する液体流から生成された気化した蒸気流、およびモータハウジングから出る蒸気流を方向付けるように構成されたモータハウジング内の出口経路を含む。

【0005】

別の実施形態では、暖房、換気、空調、および冷房（ＨＶＡＣ＆Ｒ）システムの圧縮器のための密閉型モータは、圧縮器を駆動する回転子の回転を引き起こすように構成された固定子を含む。通気口溝は、固定子の半径方向外向きの表面を固定子と回転子の間に画定された環状間隙に流体結合するように固定子の中央部分を通して画定されている。密閉型モータは、固定子の半径方向外向きの表面の一部分を円周方向に取り囲むスリーブと、固定子およびスリーブの周りに配置されたモータハウジングと、を含む。モータハウジングは、各々がスリーブに隣接する第１のアニュラスおよび第２のアニュラスを画定する。第１のアニュラスおよび第２のアニュラスは、スリーブを通って固定子にそれぞれの液体流を方向付けるように、各々構成されている。モータハウジングはまた、スリーブに隣接する環状チャンバも画定する。環状チャンバは、第１のアニュラスと第２のアニュラスとの間に軸方向に位置付けられている。環状チャンバは、環状チャンバからの蒸気流をスリーブおよび通気口溝を通って、環状間隙内に方向付けるように構成されている。

【0006】

別の実施形態では、暖房、換気、空調、および冷房（ＨＶＡＣ＆Ｒ）システムは、直列に結合された圧縮器、凝縮器、膨張装置、および蒸発器を含む主冷媒回路を含む。主冷媒回路の高圧側は、圧縮器の出口と膨張装置の入口の間に画定されている。ＨＶＡＣ＆Ｒシステムは、圧縮器を駆動するように構成されたモータとハイブリッド冷却システムを含む。ハイブリッド冷却システムは、主冷媒回路の高圧側からの蒸気流を密閉型モータに方向付け、凝縮器からの液体流を密閉型モータに方向付け、モータからの加温された冷媒を蒸発器に方向付けるように構成された冷却冷媒回路を含む。ハイブリッド冷却システムはまた、第１のアニュラス、第２のアニュラス、および第１のアニュラスと第２のアニュラスとの間に軸方向に位置付けられた環状チャンバを画定するモータのハウジングも含む。第１のアニュラスおよび第２のアニュラスは、冷却冷媒回路からの液体流を受容して、液体流を密閉型モータの固定子に方向付けるように各々構成されている。環状チャンバは、冷却冷媒回路からの蒸気流を受容して、蒸気流を密閉型モータの固定子と回転子の間の間隙に方向付けるように構成されている。

【0007】

本出願の他の特徴および利点は、例として、本出願の原理を例示する添付の図面と併せて、実施形態の以下のより詳細な説明から明らかになるであろう。

【0008】

本開示の様々な態様は、以下の詳細な説明を読み、図面を参照することによってより良く理解され得る。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本開示の一態様による、商業的環境において暖房、換気、空調、および冷房（ＨＶＡＣ＆Ｒ）システムを利用し得る建物の一実施形態の斜視図である。

【図2】本開示の一態様による、蒸気圧縮システムの一実施形態の斜視図である。

【図3】本開示の一態様による、図２の蒸気圧縮システムの一実施形態の概略図である。

【図4】本開示の一態様による、図２の蒸気圧縮システムの一実施形態の概略図である。

【図5】本開示の一態様による、凝縮器から冷媒蒸気を受容するハイブリッド冷却システムを利用する密閉型モータを有する蒸気圧縮システムの一実施形態の概略図である。

【図6】本開示の一態様による、圧縮器から冷媒蒸気を受容するハイブリッド冷却システムを利用する密閉型モータを有する蒸気圧縮システムの一実施形態の概略図である。

【図7】本開示の一態様による、ハイブリッド冷却システムを含む図５または図６の密閉型モータの一実施形態の断面側面図である。

【図8】本開示の一態様による、図７の密閉型モータの一実施形態の部分断面側面図であり、冷媒蒸気入口および２つの冷媒液体入口を示している。

【発明を実施するための形態】

【0010】

１つ以上の具体的な実施形態が、以下に記載される。これらの実施形態の簡潔な説明を提供するために、実際の実装例のすべての特徴が、本明細書に記載されているわけではない。任意のエンジニアリングまたは設計プロジェクトにおけるように、任意のそのような実際の実装例の開発では、実装例ごとに異なり得るシステム関連およびビジネス関連の制約への準拠など、開発者の特定の目標を達成するために、多くの実装例固有の決定がなされなければならないことを理解されたい。さらに、そのような開発努力は、複雑かつ時間がかかるものであり得るが、それにもかかわらず、本開示の恩恵を受ける当業者にとっては、設計、製作、および製造の決まりきった仕事であろうことを理解されたい。

【0011】

本開示の実施形態は、モータ（例えば、密閉型モータ、電気モータ）の温度を制御するハイブリッド冷却システムを有する暖房、換気、空調、および冷房（ＨＶＡＣ＆Ｒ）システムを対象とし、該モータは、ＨＶＡＣ＆Ｒシステムの圧縮器を駆動するために利用されている。圧縮器を駆動するために、電流がモータの固定子を介して方向付けられ、これがモータの回転子を回転させ、回転子と圧縮器の間に結合されたシャフトを介して圧縮器の構成要素の回転を生成する。モータは、例えば、モータに供給される電流からの巻線抵抗と渦電流損失の結果として、運転中に熱を生成する。モータによって生成された熱は、熱エネルギとしてモータハウジングに伝達され得、それによって、モータの温度が上昇する。したがって、冷却システムはモータハウジングに結合されて、熱エネルギを吸収して、モータの温度を低減し得るか、またはモータを冷却し得る。いくつかの実施形態では、冷却システムは、ＨＶＡＣ＆Ｒシステムの主冷媒回路からモータハウジング内に冷媒を循環させて、モータハウジング内の熱エネルギを吸収する。例えば、冷媒（例えば、冷却システムの冷却流体）は、ＨＶＡＣ＆Ｒシステムの凝縮器からモータハウジング内に方向付けられて、モータの運転中に生成された熱エネルギを吸収し得る。冷媒は、次いで、モータハウジングからＨＶＡＣ＆Ｒシステムの主冷媒回路に戻るように方向付けられ得る。

【0012】

液体として冷媒をモータハウジングに供給するだけで、ＨＶＡＣ＆Ｒシステムの運転範囲が、冷媒液体によってモータが好適に冷却される運転モードに制限され得ることが、ここで認識されている。追加的に、ここで、ある状況では、冷媒液体がモータハウジングを（例えば、露点を下回って）過冷却し、モータハウジングの外面に結露が蓄積するのを可能にし得ることが認識されている。そのため、本開示は、モータおよびそのモータハウジングの温度を効率的に制御するために、冷媒蒸気（例えば、冷却蒸気）および冷媒液体（例えば、冷却流体）の両方を、それぞれの入口ポートを介してモータに送達するハイブリッド冷却システムを導入する。例えば、ハイブリッド冷却システムは、モータの固定子の第１の端部にある第１の入口ポートと、固定子の第２の端部にある第２の入口ポートと、第１と第２の入口ポートの間に位置付けられた第３の入口ポートと、を含む。ハイブリッド冷却システムは、第１および第２の入口ポートを通して冷媒液体を方向付け（例えば、注入し）、かつ、さらに、第３の入口ポートを介して固定子を囲むジャケット（例えば、環状チャンバ、加熱ジャケット）に冷媒蒸気を方向付ける。冷媒液体がモータから熱を吸収すると、一部の液体冷媒が気化して蒸気になり、回転子と固定子の間の間隙に沿って移動し得る。モータの構成要素の温度を調整することに加えて、冷媒蒸気は、間隙に沿った蒸気の流れを増強または増加させ、回転子および固定子の温度分布をさらに改善または均等化し得る。そのため、ハイブリッド冷却システムは、モータの効率を増加させ得、モータの過冷却および／または外部結露を低減すると同時に、圧縮器および／またはＨＶＡＣ＆Ｒシステムの動作範囲を拡大する。

【0013】

ここで図面に目を向けると、図１は、典型的な商業的環境のための建物１２内の暖房、換気、空調、および冷房（ＨＶＡＣ＆Ｒ）システム１０の環境の一実施形態の斜視図である。ＨＶＡＣ＆Ｒシステム１０は、建物１２を冷却するために使用され得る、冷却された液体を供給する蒸気圧縮システム１４を含み得る。ＨＶＡＣ＆Ｒシステム１０はまた、建物１２を暖房するために暖かい液体を供給するためのボイラ１６と、建物１２を通して空気を循環させる空気分配システムと、を含み得る。空気分配システムはまた、空気戻りダクト１８、空気供給ダクト２０、および／または空気ハンドラ２２を含み得る。いくつかの実施形態では、空気ハンドラ２２は、導管２４によってボイラ１６および蒸気圧縮システム１４に接続されている熱交換器を含み得る。空気ハンドラ２２内の熱交換器は、ＨＶＡＣ＆Ｒシステム１０の動作モードに応じて、ボイラ１６からの加熱された液体、または蒸気圧縮システム１４からの冷却された液体のいずれかを受容し得る。ＨＶＡＣ＆Ｒシステム１０は、建物１２の各フロアに別個の空気ハンドラを伴って示されているが、他の実施形態では、ＨＶＡＣ＆Ｒシステム１０は、フロア間で共有され得る空気ハンドラ２２および／または他の構成要素を含み得る。

【0014】

図２および図３は、ＨＶＡＣ＆Ｒシステム１０内で使用され得る蒸気圧縮システム１４の実施形態である。蒸気圧縮システム１４は、圧縮器３２から始まる回路を通して冷媒を循環させ得る。この回路はまた、凝縮器３４と、膨張弁または膨張装置３６と、液体チラーまたは蒸発器３８と、を含み得る。蒸気圧縮システム１４は、アナログ－デジタル（Ａ／Ｄ）変換器４２、マイクロプロセッサ４４、不揮発性メモリ４６、および／またはインターフェースボード４８を有する制御パネル４０をさらに含み得る。

【0015】

蒸気圧縮システム１４内で冷媒として使用され得る流体のいくつかの例は、ハイドロフルオロカーボン（ＨＦＣ）系冷媒、例えば、Ｒ－４１０Ａ、Ｒ－４０７、Ｒ－１３４ａ、ハイドロフルオロオレフィン（ＨＦＯ）、アンモニア（ＮＨ₃）、Ｒ－７１７、二酸化炭素（ＣＯ₂）、Ｒ－７４４のような「天然」冷媒、または炭化水素系冷媒、水蒸気、もしくは任意の他の好適な冷媒である。いくつかの実施形態では、蒸気圧縮システム１４は、Ｒ－１３４ａなどの中圧冷媒と比較して、低圧冷媒とも称される、１大気圧で摂氏約１９度（華氏６６度）の標準沸点を有する冷媒を効率的に利用するように構成され得る。本明細書で使用される場合、「標準沸点」は、１大気圧で測定される沸点温度を指し得る。

【0016】

いくつかの実施形態では、蒸気圧縮システム１４は、可変速駆動（ＶＳＤ）５２、モータ５０、圧縮器３２、凝縮器３４、膨張弁または膨張装置３６、および／または蒸発器３８のうちの１つ以上を使用し得る。モータ５０は、圧縮器３２を駆動し得、可変速駆動（ＶＳＤ）５２によって電力を供給され得る。ＶＳＤ５２は、交流（ＡＣ）電源からの特定の固定回線電圧および固定回線周波数を有するＡＣ電力を受電し、可変電圧および周波数を有する電力をモータ５０に提供する。他の実施形態では、モータ５０は、ＡＣ電源または直流（ＤＣ）電源から直接電力供給され得る。モータ５０は、ＶＳＤによって、またはＡＣもしくはＤＣ電源から直接電力供給され得る任意のタイプの電気モータ、例えば、スイッチトリラクタンスモータ、誘導モータ、電子整流式永久磁石モータ、または別の好適なモータを含み得る。

【0017】

圧縮器３２は、冷媒蒸気を圧縮し、蒸気を吐出通路を通して凝縮器３４に送達する。いくつかの実施形態では、圧縮器３２は、遠心式圧縮器であり得る。圧縮器３２によって凝縮器３４に送達される冷媒蒸気は、凝縮器３４内の冷却流体（例えば、水または空気）に熱を伝達し得る。冷媒蒸気は、冷却流体との熱伝達の結果として、凝縮器３４内の冷媒液に凝縮し得る。凝縮器３４からの液体冷媒は、膨張装置３６を通って蒸発器３８に流れ得る。図３の例示される実施形態では、凝縮器３４は、水冷式であり、冷却流体を凝縮器に供給する冷却塔５６に接続された管束５４を含む。

【0018】

蒸発器３８に送達された液体冷媒は、別の冷却流体からの熱を吸収し得、この冷却流体は、凝縮器３４で使用されるのと同じ冷却流体であってもなくてもよい。蒸発器３８内の液体冷媒は、液体冷媒から冷媒蒸気への相変化を受け得る。図３の例示される実施形態に示されるように、蒸発器３８は、冷却負荷６２に接続された供給ライン６０Ｓおよび戻りライン６０Ｒを有する管束５８を含み得る。蒸発器３８の冷却流体（例えば、水、エチレングリコール、塩化カルシウムブライン、塩化ナトリウムブライン、または任意の他の好適な流体）は、戻りライン６０Ｒを介して蒸発器３８に入り、供給ライン６０Ｓを介して蒸発器３８を出る。蒸発器３８は、冷媒との熱伝達を介して、管束５８内の冷却流体の温度を低減させ得る。蒸発器３８内の管束５８は、複数の管および／または複数の管束を含み得る。いずれにしても、冷媒蒸気は、蒸発器３８を出て、吸込みラインによって圧縮器３２に戻り、サイクルを完了する。

【0019】

図４は、凝縮器３４と、膨張装置３６との間に組み込まれた中間回路６４を有する蒸気圧縮システム１４の概略である。中間回路６４は、凝縮器３４に直接流体接続された入口ライン６８を有し得る。他の実施形態では、入口ライン６８は、凝縮器３４に間接的に流体結合され得る。図４の例示される実施形態に示されるように、入口ライン６８は、中間容器７０の上流に位置付けられた第１の膨張装置６６を含む。いくつかの実施形態では、中間容器７０は、フラッシュタンク（例えば、フラッシュインタークーラ）であり得る。他の実施形態では、中間容器７０は、熱交換器または「サーフェスエコノマイザ」として構成され得る。図４の例示される実施形態では、中間容器７０は、フラッシュタンクとして使用されており、第１の膨張装置６６は、凝縮器３４から受容した液体冷媒の圧力を低下させる（例えば、膨張させる）ように構成される。膨張プロセス中、液体の一部分が気化し得、したがって、中間容器７０を使用して、第１の膨張装置６６から受容された液体から蒸気を分離し得る。追加的に、中間容器７０は、液体冷媒が中間容器７０に入るときに経る圧力低下のために（例えば、中間容器７０に入るときに経る体積の急激な増加のために）、液体冷媒のさらなる膨張をもたらし得る。中間容器７０内の蒸気は、圧縮器３２の吸込みライン７４を通して、圧縮器３２によって引き出され得る。他の実施形態では、中間容器内の蒸気は、（例えば、吸込みステージではなく）圧縮器３２の中間ステージに引き込まれ得る。中間容器７０に集まる液体冷媒は、膨張装置６６および／または中間容器７０内での膨張のために、凝縮器３４を出る液体冷媒よりも低いエンタルピーであり得る。次いで、中間容器７０からの液体が、ライン７２内を、第２の膨張装置３６を通して蒸発器３８に流れ得る。

【0020】

上述のように、図１～図４の蒸気圧縮システム１４で使用されるモータ５０は、運転中に熱を生成し得、したがって、概して、凝縮器３４などの蒸気圧縮システム１４の比較的高い圧力部分から方向付けられた冷媒を使用して冷却される。例示を容易にするため、図５は、モータ５０を冷却するために冷媒をモータ５０に循環させるハイブリッド冷却システム１００の一実施形態の概略図である。上述のように、主冷媒回路１０２は、互いに直列に連結され得る、圧縮器３２、凝縮器３４、膨張装置３６、および蒸発器３８を通して冷媒を循環的に方向付ける。本明細書で使用されるとき、主冷媒回路１０２の高圧側１０４は、圧縮器３２の出口と膨張装置３６の入口との間に延在する。ハイブリッド冷却システム１００の例示される実施形態は、モータ冷却回路１０６（例えば、冷却冷媒回路）を含み、これは、主冷媒回路１０２の高圧側１０４の複数の部分から冷媒を方向付け、モータ５０を冷却する。本明細書に記載されるように、ハイブリッド冷却システム１００は、冷媒蒸気および冷媒液体の組み合わせを実装し、モータ５０内の構成要素（例えば、固定子、回転子、および／または軸受）を効率的に冷却するために、それぞれの入口ポートを通って、モータ５０内に方向付けられる。ハイブリッド冷却システム１００は、最初に、凝縮器３４からモータ冷却回路１０６に分流されている冷媒蒸気を参照して考察されるが、理解されるように、冷媒蒸気は、代替的に、圧縮器３２、上で考察される中間容器７０、または蒸気圧縮システム１４の別の好適な高圧源の吐出から分流されてもよい。

【0021】

例示される実施形態では、モータ冷却回路１０６は、凝縮器３４の上部部分１１０から、モータ冷却回路１０６の蒸気導管１１２に沿って、モータ５０のハウジング内へ冷媒蒸気を方向付ける。例えば、出口ポートは、凝縮器３４のシェルを通って形成され得、その中の高圧冷媒蒸気がシェルから出て、蒸気導管１１２に入ることを可能にする。凝縮器３４の上部部分１１０として示されているが、冷媒蒸気は、凝縮器３４のシェルから任意の好適な場所から引き込まれ得ることを理解されたい。第１の弁１１４（例えば、蒸気制御弁）は、蒸気導管１１２に沿って凝縮器３４の下流に、蒸気導管１１２に沿った冷媒流に対して配置され得る。第１の弁１１４は、凝縮器３４からモータ５０にモータ冷却回路１０６に沿って方向付けられる冷媒蒸気の量を調整するように動作する。

【0022】

追加的に、冷媒蒸気を補完するために、モータ冷却回路１０６は、凝縮器３４から出る冷媒液体の一部分をモータ５０のハウジングに方向付ける。例えば、第１のティー１２０（例えば、三方弁）は、冷媒液体の一部分を主冷媒回路１０２からモータ冷却回路１０６の液体導管１２２に分流させ得る。追加的に、第２の弁１２４（例えば、液体制御弁）は、液体導管１２２に沿って、凝縮器３４の下流で液体導管１２２に沿った冷媒の流れに対して配置され得る。本実施形態の液体導管１２２は、単一の導管入口および２つの導管出口を含む。ハイブリッド冷却システム１００が、２つの導管出口を出る冷媒液体の相対的な流れを制御することを可能にするために、任意の好適な制御装置（例えば、弁）が、液体導管１２２に沿って含まれ得ることを理解されたい。実際には、他の実施形態では、第２の弁１２４は、それぞれの液体導管１２２の導管出口からの冷媒液体流を制御するように各々が設計される２つの弁で置き換えられ得る。

【0023】

弁１１４、１２４は各々が、固定オリフィス弁、可変オリフィス弁、ボール弁、バタフライ弁、ゲート弁、グローブ弁、ダイヤフラム弁などの、そこを通る冷媒流を受動的に、または能動的に制御する任意の好適な弁、および／または別の好適な弁であり得る。いくつかの実施形態では、弁１１４、１２４の一方または両方が、制御パネル４０（以下、コントローラ４０と称される）に結合されている。コントローラ４０は、弁１１４、１２４のそれぞれの位置を調整して、例えば、センサ１２６（例えば、温度センサ）によって監視されるモータ５０の温度に基づいて、モータ冷却回路１０６の導管１１２、１２２を通る冷媒流を制御し得る。いくつかの実施形態では、ハイブリッド冷却システム１００のコントローラ４０は、冷媒液体に対する冷媒蒸気の流れを個別に調整し得る。例えば、コントローラ４０は、モータ５０の温度が事前定義された閾値を下回ると判定し、それにより、モータ５０の温度を上昇させることに応答して、（例えば、弁１１４、１２４を調整することを介して）冷媒液体流に対する冷媒蒸気流を増加させ得る。代替的に、コントローラ４０は、モータの温度が事前定義された閾値を上回っているとの判定に応答して、冷媒液体流に対して冷媒蒸気流を減少させ得る。いくつかの実施形態では、弁１１４、１２４は、蒸気圧縮システム１４の予想または予定された動作に基づいて手動で制御され得る。代替的に、弁１１４、１２４の一方または両方は、それぞれの導管１１２、１２２が、蒸気圧縮システム１４の動作に基づいてモータ冷却回路１０６に沿った冷媒流を調整するのに好適なサイズ（例えば、直径、固定オリフィスサイズ）を有する状況では省略され得る。

【0024】

したがって、以下で考察されるように、ハイブリッド冷却システム１００は、冷媒液体を２つの液体入口ポート１３０を介してモータ５０のハウジング内に方向付け、さらに、蒸気入口ポート１３２を介して冷媒蒸気をモータ５０のハウジング内に方向付ける。いくつかの実施形態では、液体入口ポート１３０は互いに直列に結合されており、冷媒液体の最初の流れは、冷媒液体の後続の流れが下流の液体入口ポート１３０のうちの１つに方向付けられる前に、液体入口ポート１３０の上流に方向付けられる。蒸気入口ポート１３２は、液体入口ポート１３０の間でモータ５０の長手方向軸１４０に対して位置付けられており、それによって、冷媒蒸気の単一の流れが、冷媒液体の両方の流れと相互作用することを可能にする。したがって、ハイブリッド冷却システム１００は、冷媒流を互いに、かつ、モータ５０の任意の好適な構成要素（例えば、固定子、回転子、および／または軸受）との熱交換関係に置く。したがって、冷媒は、モータ５０の温度を低減するためにモータ５０からの熱エネルギ（例えば、熱）を吸収すると同時に、モータ５０のハウジングの過冷却を低減または防止する。加温された冷媒は、次いで、モータ５０からモータ冷却回路１０６の戻り導管１４２を介して、主冷媒回路１０２に向けて戻るように方向付けられ、加温された冷媒が蒸発器３８内に流れることを可能にする。いくつかの実施形態では、戻り導管１４２は、第２のティー１４４または三方弁を介して主冷媒回路１０２に結合されるが、任意の他の好適な接続装置が利用され得る。したがって、本明細書で指摘されるように、モータ冷却回路１０６は、主冷媒回路への３つの接続点である、冷媒蒸気入口１５０（凝縮器３４の上部部分１１０に対応する）と、冷媒液体入口１５２（第１のティー１２０に対応する）と、冷媒出口１５４（第２のティー１４４に対応する）と、を含む。

【0025】

いくつかの実施形態では、モータ冷却回路１０６は、ポンプ、エダクタ、圧縮器、またはモータ冷却回路１０６を通る冷媒のそれぞれの流れを促進する別の好適な装置などの流れ生成装置を含む。他の実施形態では、冷媒は、モータ５０の上流とモータ５０の下流の冷媒間の圧力差を介して、モータ冷却回路１０６のそれぞれの導管１１２、１２２を通って移動する。例えば、凝縮器の上部部分１１０から分流した冷媒蒸気の圧力および／または凝縮器３４から出る冷媒の圧力は、膨張装置３６によって引き起こされる圧力降下のために、蒸発器３８に入る冷媒の圧力よりも大きくなり得る。

【0026】

図６は、蒸気圧縮システム１４の圧縮器吐出部分１７０から冷媒蒸気を受容するハイブリッド冷却システム１００の別の実施形態の概略図である。図示した例では、モータ冷却回路１０６は、圧縮器３２を出る冷媒蒸気の一部分を分流させる第３のティー１７２を含む。追加的に、蒸気導管１１２は、第３のティー１７２とモータ５０のハウジングの蒸気入口ポート１３２との間に延在する。第１の弁１１４は、コントローラ４０が蒸気導管１１２に沿った冷媒蒸気の流れを調整することを可能にするために、蒸気導管１１２に沿って配置され得る。したがって、冷媒蒸気は、上で考察されるように、凝縮器３４からの冷媒液体とともにモータ５０を冷却し得る。そのため、主冷媒回路１０２からモータ冷却回路１０６への接続点は、冷媒蒸気入口１５０としての第３のティー１７２と、冷媒液体入口１５２としての第１のティー１２０と、冷媒出口１５４としての第２のティー１４４と、を含む。

【0027】

他の実施形態では、ハイブリッド冷却システム１００は、圧縮器３２のハウジング内に形成された好適に位置付けられた出口ポートを介してなど、圧縮器３２のハウジングからの冷媒蒸気を分流し得る。さらに、冷媒蒸気は、（例えば、圧縮器３２と膨張装置３６との間で冷媒流方向に対して延在する）主冷媒回路１０２の他の好適な高圧部分からモータ５０のハウジングに方向付けられ得ることを理解されたい。実際、一時的に図４に戻ると、モータ冷却回路１０６は、フラッシュタンクエコノマイザに対応し得る中間容器７０からモータ５０に冷媒蒸気を分流させ得る。そのような実施形態では、任意の好適なティーおよび／または制御弁が、冷媒蒸気の制御を可能にするためにハイブリッド冷却システム１００内に含まれ得る。追加的に、冷媒蒸気は、凝縮器３４、圧縮器３２、および／または中間容器７０のうちの２つ以上から供給され得ることを理解されたい。例えば、凝縮器３４、圧縮器３２、および中間容器７０の各々からの冷媒蒸気は、モータ５０に設けられている共通の蒸気導管に沿って方向付けられ得る。追加的に、または代替的に、コントローラ４０は、第１の期間中に第１の高圧蒸気源から、かつ、異なる第２の期間中に第２の高圧蒸気源からモータ５０に冷媒蒸気が提供されることを可能にするために、任意の好適な制御弁を動作させ得る。

【0028】

ハイブリッド冷却システム１００の上述の一般的な動作を念頭に置いて、そこを通って冷媒蒸気および冷媒液体の両方を方向付けるハイブリッド冷却システム１００を有するモータ５０に関するさらなる考察が提供される。図７は、ハイブリッド冷却システム１００を有するモータ５０の断面側面図であり、モータ５０を通るモータ冷却回路１０６内の冷媒流経路を示している。図７の例示される実施形態に示すように、モータ５０は、ハウジング２００、ならびに固定子２０２、シャフト２０６に結合された回転子２０４、スリーブ２１０、およびハウジング２００内に配置された軸受（例えば、玉軸受、スリーブ軸受、磁気軸受、他の好適な軸受）を含む。モータ５０の固定子２０２は、スリーブ２１０内に配置され得、スリーブ２１０が、固定子２０２の半径方向外向き表面２１２の少なくとも一部分を（例えば、モータ５０の長手方向軸１４０の周りの円周軸２１４に対して）円周方向に取り囲むようになっている。いくつかの実施形態では、スリーブ２１０は、アルミニウムまたは非磁性金属などの金属材料から形成されており、これは、スリーブ２１０と、回転子２０４が固定子２０２内で回転するときに回転子２０４と固定子２０２との間に生成される電磁場との間の干渉を低減する。他の実施形態では、ハウジング２００と固定子２０２は、スリーブ２１０がモータ５０から省略されることを可能にするような方式で形成され得る。

【0029】

本実施形態では、環状空洞２２０（例えば、加熱ジャケット、冷却ジャケット、蒸気冷却ジャケット）は、ハウジング２００とスリーブ２１０との間に形成されている。環状空洞２２０は、スリーブ２１０とハウジング２００との間に円周方向に延在する画定された体積であり得、環状空洞２２０が、ハウジング２００およびスリーブ２１０の両方に隣接するようになっている。本明細書で認識されるように、蒸気入口ポート１３２は、蒸気導管１１２と環状空洞２２０との間に結合され、ハイブリッド冷却システム１００が、ハウジング２００内に、および環状空洞２２０内に冷媒蒸気流２２２（例えば、蒸気流）を方向付けて、ハウジング２００、スリーブ２１０、およびモータ５０の固定子２０２を冷却することを可能にする。上で考察されるように、ハウジング２００に供給される冷媒蒸気流２２２は、図４に関して上で考察される凝縮器３４、圧縮器３２、および／または中間容器７０から分流した冷媒蒸気であり得る。

【0030】

いくつかの実施形態では、環状空洞２２０は、スリーブ２１０の全周の周りに延在し、このことは、冷媒蒸気流２２２が、ハウジング２００とスリーブ２１０の全周との間で熱を伝達することを可能にする。環状空洞２２０は、固定子２０２の積層スタックなどの固定子２０２の中央部分２３２を通って半径方向に（例えば、半径方向軸２３０に沿って）延在する通気口溝２２６の上流端２２４に流体結合されている。例えば、任意の好適な数の開口部（例えば、ドリル加工された穴、半径方向開口部）が、環状空洞２２０が通気口溝２２６と流体結合することを可能にするために、スリーブ２１０内に形成され得る。いくつかの実施形態では、スリーブ２１０の各半径方向開口部は、冷媒蒸気流２２２が複数の通気口溝２２６に入ることを可能にするように、複数の通気口溝２２６の対応する通気口溝２２６と半径方向に中心化または整列され得る。いずれの場合でも、１つ以上の通気口溝２２６の下流端２３４は、固定子２０２と回転子２０４との間に形成された間隙２４０（例えば、空隙、環状間隙）に流体結合され得る。

【0031】

そのため、ハイブリッド冷却システム１００は、ハウジング２００を通る蒸気流経路２４２を含み、これは、冷媒蒸気流２２２が、環状空洞２２０を充填して、通気口溝２２６に沿って移動して、間隙２４０内に移動することを可能にする。したがって、冷媒蒸気流２２２は、ハウジング２００、固定子２０２、および回転子２０４から熱エネルギを吸収し得る。したがって、通気口溝２２６は、冷媒蒸気流２２２が、ハウジング２００内の構成要素の温度を維持することを可能にし、これはさらに、モータ５０の効率を向上させ得る。蒸気流経路２４２は、間隙２４０からハウジング２００内の第１の空洞２５０（例えば、冷媒流方向２５２に対して下流の空洞）に延在し、これは、冷媒蒸気流２２２を通気口２５４に向けて、ハウジング２００から出し、蒸発器３８に向かうように方向付ける。冷媒が固定子２０２から出口経路に沿って通気口２５４に向けて流れると、冷媒蒸気流２２２（および／または以下で考察される気化した冷媒蒸気流）はまた、ハウジング２００内の回転子２０４および／または軸受と接触して、そこからの熱を吸収し得る。

【0032】

追加的に、冷媒蒸気流２２２がハウジング２００と接触して環状空洞２２０を満たすことから、冷媒蒸気流２２２は、ハウジング２００の温度を外部結露生成につながり得る露点未満に低下させるための（例えば、液体冷媒冷却と比較して）低減された電位を有するハウジング２００の目標温度範囲を効率的に維持する。つまり、環状空洞２２０内の冷媒蒸気流２２２は、そうでない場合、ハウジング２００の外面２５６上の結露形成を可能にする露点を超える特定の条件で、ハウジング２００の温度を上昇させる加温または加熱ジャケットとして動作し得る。さらに、冷媒液体を通気口溝に沿って方向付け得る冷却システムと比較して、本発明で開示されているハイブリッド冷却システム１００は、間隙２４０に沿った冷媒蒸気のより高い流量を提供し、これによって、低減された停滞、低減された空隙風道損失、および改善された温度分布を伴う、より効率的な冷却をもたらす。さらに、蒸気流経路２４２に沿って移動する冷媒蒸気流２２２は、本明細書で考察されるように、ハウジング２００の結露をもたらし得る過冷却を伴わずに、間隙２４０を通って提供される第２の液体入口ポート２６２からの気化された、または急激に気化された冷媒液体流を増強（例えば、補充）して、標的化された冷却を可能にし得る。上述のように、冷媒蒸気流２２２は、凝縮器３４、圧縮器３２、および／または中間容器７０から提供され得る。

【0033】

実際、図示されるように、ハイブリッド冷却システム１００は、凝縮器３４からの冷媒液体などの冷媒液体を、液体入口ポート１３０の第１の液体入口ポート２６０および／または第２の液体入口ポート２６２を通して、ハウジング２００内へ方向付け得る。上述したように、液体入口ポート１３０は、（例えば、長手方向軸１４０に対して）蒸気入口ポート１３２のいずれかの側方側の上のハウジング２００を通して形成され、冷媒蒸気流２２２が、両方の液体入口ポート１３０を通して供給される冷媒液体の蒸気流と相互作用または混合するようになっている。いくつかの実施形態では、第１の液体入口ポート２６０は、第１の冷媒液体流２６４（例えば、第１の液体流）をモータ５０の第１の端部２７０（例えば、固定子２０２の第１の軸方向端部に対応する反対側の駆動端部）において固定子２０２を取り囲む第１のアニュラス２６６内に方向付ける。同様に、第２の液体入口ポート２６２は、第２の冷媒液体流２７４（例えば、第２の液体流）をモータ５０の第２の端部２７８（例えば、固定子２０２の第２の軸方向端部に対応する駆動端部）において固定子２０２を取り囲む第２のアニュラス２７６内に方向付ける。いくつかの実施形態では、アニュラス２６６、２７６は、スリーブ２１０に隣接するハウジング２００内に形成され得、アニュラス２６６、２７６が、スリーブ２１０および固定子２０２を少なくとも部分的に取り囲むようになっている。例えば、アニュラス２６６、２７６は、モータ５０の第１の端部２７０（例えば、反対側の駆動端部、第１の軸方向端部）およびモータ５０の第２の端部２７２（例えば、駆動端部、第２の軸方向端部）にそれぞれ位置付けられ得る、液体入口ポート２６０、２６２に対応するモータ５０の長さに沿った場所に位置付けられ得る。

【0034】

いくつかの実施形態では、冷媒液体流２６４、２７４は、ハウジング２００に直列で提供され、第２の冷媒液体流２７４が、ハウジング２００に方向付けられ、または提供され、第２のアニュラス２７６を充填するようになっている。その後、第２のアニュラス２７６が概ね充填されているため、ハイブリッド冷却システム１００は、第１の冷媒液体流２６４を第１のアニュラス２６６に方向付け、または提供し得る。他の実施形態では、冷媒液体流２６４、２７４は、ハウジング２００に並列で提供され得る。いずれの場合でも、アニュラス２６６、２７６をそれぞれ充填した後、冷媒液体流２６４、２７４は、次いで、アニュラス２６６、２７６の各々の周りで円周方向に離間された開口部を通して連続的に吐出され得、冷媒液体流２６４、２７４が、アニュラス２６６、２７６の開口部から半径方向内側に移動して、固定子２０２の巻線と接触するようになっている。冷媒液体流２６４、２７４が開口部を通過するとき、ハイブリッド冷却システム１００は、連続的な冷却を可能にするために、アニュラス２６６、２７６を連続的に充填し得ることを理解されたい。いくつかの実施形態では、第１のアニュラス２６６から吐出される第１の冷媒液体流２６４は、固定子２０２から有意な熱を吸収し、ハウジング２００の第１の空洞２５０を通って流れる第１の気化した冷媒蒸気流２８０（例えば、第１の気化した蒸気流、最初に液体としてハウジング２００に提供される流れ）に変換し得る。したがって、第１の気化した冷媒蒸気流２８０は、主冷媒回路１０２に向けて戻って吐出される前に、第１の空洞２５０内で冷媒蒸気流２２２と混合し得る。そのために、第１の気化した冷媒蒸気流２８０は、冷媒蒸気流２２２に合流し、第１の空洞２５０から、かつ、蒸発器３８へ移動し得る。

【0035】

追加的に、第２のアニュラス２７６から吐出された第２の冷媒液体流２７４は、同様に、固定子２０２から有意な熱を吸収し、第２の気化した冷媒蒸気流２８２（例えば、第２の気化した蒸気流、最初に液体としてハウジング２００に提供された流れ）に変換し得る。第２の気化した冷媒蒸気流２８２は、ハウジング２００の第２の空洞２８４（例えば、上流空洞、第１の空洞２５０および第２の空洞２８４によって画定される主空洞の上流部分）を通って、間隙２４０の上流端に向けて移動し得る。したがって、第２の気化した冷媒蒸気流２８２の全部または一部分は、長手方向軸１４０に沿って、間隙２４０の全長２９０に沿って移動して、間隙２４０内の冷媒蒸気流２２２と混合し得る。

【0036】

言い換えれば、第２の気化した冷媒蒸気流２８２は、間隙の全長２９０を横断し得、一方、冷媒蒸気流２２２は、通気口溝２２６と間隙２４０の下流端との間に画定される間隙２４０の部分長２９２を横断する。冷媒蒸気流２２２は、間隙２４０の上流端と下流端との間にある通気口溝２２６から間隙２４０に入るため、冷媒蒸気流２２２は、回転子２０４と固定子２０２との間の温度分布を均等化すると同時に、第２の蒸発冷媒蒸気流２８２を増強し得る。次いで、第２の気化した冷媒蒸気流２８２は、第１の気化した冷媒蒸気流２８０および冷媒蒸気流２２２とともに、第１の空洞２５０を通って通気口２５４から出て移動し得る。

【0037】

実際には、冷媒液体流２６４、２７４は、モータ５０の部分から吸収された熱エネルギによって気化され得るため、冷媒液体流２６４、２７４を中間供給された冷媒蒸気流２２２で増強または補充することは、電位の過冷却またはモータ５０内のコールドスポットの形成を遮断して回転子２０４および固定子２０２の温度を安定化し得る。ハイブリッド冷却システム１００はまた、冷媒液体流２６４、２７４の気化されていない部分が主冷媒回路１０２に戻ることを可能にするハウジング２００内の排水口の包含に対する需要を軽減し、それによってモータ５０の複雑さを低減し得る。さらに、冷媒蒸気を間隙２４０に直接噴射することと比較して、ハイブリッド冷却システム１００は、より効率的で信頼できる通気口溝２２６を通して冷媒蒸気流２２２を間隙２４０に提供し、同時にまた、冷媒液体流２６４、２７４とより自然に統合する。

【0038】

図８は、モータ５０のハイブリッド冷却システム１００の入口ポート１３２、２６０、２６２の拡張した部分断面側面図である。図示されるように、アニュラス２６６、２７６は、シール３０２（例えば、Ｏリング、シリコーン、シーラント）を使用して、スリーブ２１０とハウジング２００の表面３００との間で密封される。そのため、冷媒液体流２６４、２７４は、それぞれの液体入口ポート２６０、２６２からそれぞれのアニュラス２６６、２７６に流入する前に、空洞２５０、２８４、または環状空洞２２０内への漏洩が遮断され得る。上で考察されるように、アニュラス２６６、２７６は各々が、スリーブ２１０の本体３０９を通って画定された、いくつかの開口部３０８を含み得る。開口部３０８は、アニュラス２６６、２７６の周りに離間されて、冷媒液体流２６４、２７４を固定子２０２に向けて方向付けて、そこから熱を吸収し得る。

【0039】

追加的に、蒸気入口ポート１３２は、ハウジング２００とスリーブ２１０との間に延在する環状空洞２２０に結合されている。蒸気入口ポート１３２は、冷媒蒸気流２２２がハウジング２００に入ることを可能にするための任意の好適なサイズを有し得る。例えば、いくつかの実施形態では、蒸気入口ポート１３２は、冷媒蒸気流２２２がそこを通って移動することを可能にするために、液体入口ポート１３０の直径３１２よりも大きい直径３１０を有する。いくつかの開口部３１４（例えば、半径方向の開口部、半径方向の穴）は、スリーブ２１０の本体３０９を通して形成され得、環状空洞２２０を、固定子２０２を通って画定された通気口溝２２６（または複数の通気口溝２２６）に流体結合する。例えば、２、３、４、５、１０、２０、またはそれよりも多い開口部３１４および対応する通気口溝２２６は、スリーブ２１０および固定子２０２を通して形成され得る。他の実施形態では、ハイブリッド冷却システム１００は、環状空洞２２０を単一の通気口溝２２６に結合する単一の開口部３１４を含み得る。いずれの場合でも、冷媒蒸気流２２２は、効率的なモータ冷却を促すために、通気口溝２２６を通して、かつ、上で考察される間隙２４０を通して選択的に方向付けられ得る。

【0040】

蒸気入口ポート１３２は、ハウジング２００内の別の好適な場所に、例えば、通気口溝２２６と整列されて、または代替的に、液体入口ポート２６０、２６２の１つの反対側に、蒸気入口ポート１３２を環状空洞２２０に接続する流体導管とともに位置付けられ得ることを理解されたい。追加的に、環状空洞２２０は、図示した滑らかなエッジ３２０の代わりに直角を有するものなどの任意の好適な形状を含み得る。追加的に、環状空洞２２０は、他の実施形態では、環状空洞２２０のエッジ部分３２６において遠位高さ３２４と等しい代わりに、それとは異なる、通気口溝２２６の上の中心高さ３２２（例えば、半径方向高さ）を含み得る。

【0041】

上述のように、本開示は、蒸気圧縮システム１４の圧縮器３２の動作を駆動するモータ５０などの密閉型モータの冷却に有用な１つ以上の技術的効果を提供し得る。本開示の実施形態は、冷媒蒸気流２２２を、モータ５０のハウジング２００と、モータ５０の固定子２０２を取り囲むスリーブ２１０との間に画定されている環状空洞２２０に方向付けるハイブリッド冷却システム１００を含み得る。冷媒蒸気流２２２は、固定子２０２を通して画定された通気口溝２２６にアクセスするために、スリーブ２１０内の開口部３１４を通って半径方向に移動し得る。次いで、冷媒蒸気流２２２は、モータの固定子２０２と回転子２０４との間に画定された間隙２４０に沿って長手方向に移動し得る。さらに、ハイブリッド冷却システム１００は、環状空洞２２０を軸方向に取り囲む、ハウジング２００とモータ５０との間に画定されたそれぞれのアニュラス２６６、２７６に冷媒液体流２６４、２７４を方向付け得る。冷媒液体流２６４、２７４は、固定子２０２から伝達される熱によって気化され得、ハウジング２００内の空洞２５０、２８４を横断するそれぞれの気化された冷媒蒸気流２８０、２８２を生成すると同時に、その中の冷媒蒸気流２２２によって増強されている。したがって、ハイブリッド冷却システム１００は、結露を遮断するために、露点を超える温度でモータ５０のハウジング２００を維持しながら、回転子２０４の温度を低減させること、および固定子２０２全体にわたってより均一な温度分布を可能にする。本明細書における技術的効果および技術的問題は、例であり、限定するものではない。本明細書に記載の実施形態は、他の技術的効果を有し得、他の技術的問題を解決し得ることに留意されたい。

【0042】

本開示の様々な実施形態の要素を導入するとき、冠詞「ａ」、「ａｎ」、および「ｔｈｅ」は、要素のうちの１つ以上が存在することを意味することが意図される。「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、および「有する（ｈａｖｉｎｇ）」という用語は、包括的であることが意図され、列挙された要素以外の追加の要素が存在し得ることを意味する。追加的に、本開示の「一実施形態（ｏｎｅ ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ）」または「一実施形態（ａｎ ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ）」への言及は、列挙された特徴を同様に内蔵する追加の実施形態の存在を排除するものとして解釈されることを意図するものではないことを理解されたい。

【0043】

特定の特徴および実施形態のみが図示および説明してきたが、多くの修正および変更（例えば、様々な要素のサイズ、寸法、構造、形状および比率の変化、パラメータの値（例えば、温度、圧力）、取り付け配置、材料の使用、色、配向）が、特許請求の範囲に記載された本主題の新規な教示および利点から実質的に逸脱することなく、当業者には着想され得る。任意のプロセスまたは方法ステップの順番またはシーケンスは、代替実施形態に従って、変更または再順序付けされ得る。したがって、添付の特許請求の範囲は、本開示の真の趣旨に収まるすべてのそのような修正および変更を包含することが意図されていることを理解すべきである。さらに、例示的な実施形態の簡潔な説明を提供するために、実際の実装例のすべての特徴が説明されていない場合がある（すなわち、本開示を実施するための熟考された現在の最良モードとは無関係のもの、または特許請求された開示を可能にすることとは無関係なもの）。任意のエンジニアリングまたは設計プロジェクトにおけるように、任意のそのような実際の実装例の開発では、多くの実装例固有の決定がなされ得ることを理解されたい。そのような開発努力は、複雑かつ時間がかかるものであり得るが、それにもかかわらず、過度の実験をすることなく、本開示の恩恵を受ける当業者にとっては、設計、製作、および製造の決まりきった仕事である。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【国際調査報告】