用于壓縮機(jī)的馬達(dá)冷卻和子冷卻回路的制作方法
【專利摘要】公開的致冷劑系統(tǒng)的例子包括壓縮機(jī)，該壓縮機(jī)具有馬達(dá)，該馬達(dá)由馬達(dá)冷卻流體冷卻，該馬達(dá)冷卻流體由馬達(dá)冷卻回路從主致冷劑環(huán)路提供給馬達(dá)。示例性系統(tǒng)還包括子冷卻回路，以冷卻馬達(dá)冷卻流體。
【專利說明】用于壓縮機(jī)的馬達(dá)冷卻和子冷卻回路
[0001]相關(guān)申請(qǐng)
[0002]本申請(qǐng)要求2011年9月16日提交的美國臨時(shí)申請(qǐng)N0.61/535，566的利益。
【背景技術(shù)】
[0003]已知致冷劑系統(tǒng)包括主致冷劑環(huán)路，該主致冷劑環(huán)路與壓縮機(jī)、冷凝器、蒸發(fā)器以及膨脹裝置連通。一些壓縮機(jī)，如離心式壓縮機(jī)，通過將致冷劑從主致冷劑環(huán)路輸送到馬達(dá)而提供馬達(dá)冷卻。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]公開的致冷劑系統(tǒng)的例子包括主致冷劑環(huán)路，該主致冷劑環(huán)路與冷凝器、膨脹裝置、蒸發(fā)器以及壓縮機(jī)連通，該壓縮機(jī)包括由馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的至少一級(jí)。進(jìn)一步包括的是馬達(dá)冷卻和子冷卻管線。馬達(dá)冷卻管線在主致冷劑環(huán)路與馬達(dá)之間輸送馬達(dá)冷卻流體。子冷卻管線在主致冷劑環(huán)路與子冷卻熱交換器之間輸送子冷卻流體，該子冷卻熱交換器在馬達(dá)的上游位置處與馬達(dá)冷卻管線連通。
[0005]公開的子冷卻回路的例子包括子冷卻熱交換器和子冷卻管線，該子冷卻管線在主致冷劑環(huán)路與子冷卻熱交換器之間輸送子冷卻致冷劑。子冷卻熱交換器進(jìn)一步在馬達(dá)的上游位置處與馬達(dá)冷卻管線連通。
[0006]公開的馬達(dá)冷卻回路的例子包括馬達(dá)冷卻管線，該馬達(dá)冷卻管線在主致冷劑環(huán)路與馬達(dá)之間輸送馬達(dá)冷卻流體。馬達(dá)冷卻管線還包括泵，以加壓所述馬達(dá)冷卻流體。
[0007]本公開的這些和其它特征可由如下附圖和詳細(xì)描述最好地理解。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0008]附圖可簡(jiǎn)短地描述如下:
[0009]圖1A示出了公開的致冷劑系統(tǒng)的例子。
[0010]圖1B示意地示出了示例性的子冷卻熱交換器。
[0011]圖1C示意地示出了示例性的壓縮機(jī)。
[0012]圖1D-1E示意地示出了用于馬達(dá)冷卻流體的示例性流動(dòng)路徑。
[0013]圖2-4示出了公開的致冷劑系統(tǒng)的進(jìn)一步例子。
【具體實(shí)施方式】
[0014]參照?qǐng)D1A，示出了公開的致冷劑系統(tǒng)10的例子。致冷劑系統(tǒng)10包括主致冷劑環(huán)路或回路12，該主致冷劑環(huán)路或回路12與壓縮機(jī)14、冷凝器16A、蒸發(fā)器16B以及膨脹裝置18連通。馬達(dá)冷卻管線20和子冷卻回路22從主致冷劑環(huán)路12分支。值得注意地，盡管示出了致冷劑系統(tǒng)10的特定例子，但本申請(qǐng)擴(kuò)展到其它致冷劑系統(tǒng)構(gòu)造。比如，主致冷劑環(huán)路12可包括節(jié)能器(economizer)，該節(jié)能器在冷凝器16A的下游并且在膨脹裝置18的上游。[0015]馬達(dá)冷卻管線20在主致冷劑環(huán)路12與壓縮機(jī)14之間輸送馬達(dá)冷卻流體。具體地說，馬達(dá)冷卻管線20將馬達(dá)冷卻流體提供給壓縮機(jī)14的馬達(dá)，如在圖1C中示意示出、在下面詳細(xì)描述的那樣。馬達(dá)冷卻管線20包括泵P1,以將壓力提供給馬達(dá)冷卻流體。然而，馬達(dá)冷卻管線20不需要泵，并且泵P1可完全地移除，或者由旁通管線(例如，圖2實(shí)施例的旁通管線54)旁通。馬達(dá)冷卻管線20因而可用來在壓縮機(jī)啟動(dòng)時(shí)給壓縮機(jī)14的馬達(dá)提供適當(dāng)供給的馬達(dá)冷卻流體，在這個(gè)時(shí)刻，例如常常沒有足夠可用于馬達(dá)(和/或其它相關(guān)聯(lián)的動(dòng)力電子裝置)的馬達(dá)冷卻流體。
[0016]盡管馬達(dá)冷卻管線20在將馬達(dá)冷卻流體提供給壓縮機(jī)以及為了冷卻馬達(dá)，是單獨(dú)有效的，但在一些例子中，希望的是，進(jìn)一步冷卻(或子冷卻)馬達(dá)冷卻流體。相應(yīng)地，子冷卻回路22可選擇性地提供，以冷卻馬達(dá)冷卻流體，這又導(dǎo)致更有效的和增強(qiáng)的馬達(dá)冷卻。
[0017]子冷卻回路22包括子冷卻管線24，以在主致冷劑環(huán)路12與子冷卻熱交換器26之間輸送子冷卻流體。子冷卻熱交換器26在壓縮機(jī)14的上游(即，壓縮機(jī)的馬達(dá)40的上游)的位置處與馬達(dá)冷卻管線20連通。在這個(gè)例子中，子冷卻回路22還包括在子冷卻熱交換器26上游的子冷卻膨脹裝置28，以相對(duì)于馬達(dá)冷卻流體而冷卻子冷卻流體。子冷卻膨脹裝置28不必存在，如在圖3-4的例子中那樣。
[0018]示例性子冷卻熱交換器26示出在圖1B中。如示出的那樣，子冷卻熱交換器26與子冷卻管線24和馬達(dá)冷卻管線20兩者都連通。在例子中，子冷卻熱交換器26包括儲(chǔ)器30，該儲(chǔ)器30將馬達(dá)冷卻流體32的量保持在液位34處，該液位34高于其中馬達(dá)冷卻管線20進(jìn)入和離開子冷卻熱交換器26的位置。子冷卻管線24包括多根蛇形管36，從而熱量可有效地在馬達(dá)冷卻流體32與子冷卻流體之間傳遞。值得注意地，子冷卻熱交換器26不必包括儲(chǔ)器，并且可以是另一種類型的熱交換器。
[0019]壓縮機(jī)14的例子示意示出在圖1C中。在這個(gè)例子中，壓縮機(jī)14是離心式壓縮機(jī)，該離心式壓縮機(jī)具有由葉輪38提供的至少一級(jí)，該葉輪38由馬達(dá)40驅(qū)動(dòng)。盡管示出了離心式壓縮機(jī)，但本申請(qǐng)擴(kuò)展到其它壓縮機(jī)類型。
[0020]馬達(dá)40可以包括外殼40H，該外殼40H包封轉(zhuǎn)子/定子42以及馬達(dá)冷卻通路44。外殼40H可以是共用外殼，也包封壓縮機(jī)14的剩余部分，或者可以是單獨(dú)的外殼。馬達(dá)冷卻通路44經(jīng)由開口 40A進(jìn)給馬達(dá)冷卻流體，該開口 40A由外殼40H提供。進(jìn)一步包括的是返回通路44A (它可以是(I)延伸到外殼40H外面的輔助返回管，或者是(2)在外殼40H內(nèi)的附加通路)，以將馬達(dá)冷卻流體從馬達(dá)40引導(dǎo)到壓縮機(jī)的吸入端口 46。值得注意地，膨脹閥21定位成與開口 40A相鄰并且在開口 40A上游，以使馬達(dá)冷卻流體在進(jìn)入到壓縮機(jī)14之前膨脹。可選擇地，這個(gè)膨脹閥21可定位在壓縮機(jī)14內(nèi)部。
[0021]隨著馬達(dá)40驅(qū)動(dòng)葉輪38，來自主致冷劑環(huán)路12的致冷劑被抽吸到吸入端口或進(jìn)口 46中，并且從壓縮機(jī)排出經(jīng)由出口 48引回到主致冷劑環(huán)路12。為了本公開的目的，“吸入端口”指吸入集流管、吸入管或在膨脹閥18與壓縮機(jī)14之間的吸入管線的任何其它部件。值得注意地，盡管只示出了一個(gè)葉輪38，但本申請(qǐng)擴(kuò)展到具有兩個(gè)或更多個(gè)壓縮機(jī)級(jí)的壓縮機(jī)。在其中有兩個(gè)或更多個(gè)壓縮機(jī)級(jí)的例子中，節(jié)能器端口 49可包括在這些級(jí)之間，如示意示出的那樣。
[0022]盡管子冷卻回路22表示成在壓縮機(jī)的吸入端口 46的上游的位置處返回到主致冷劑環(huán)路12 (如圖1A所示)，但壓縮機(jī)14的吸入端口 46可包括開口 46A，該開口 46A專用于子冷卻管線24，如在圖1C中示出的那樣。
[0023]盡管圖1C總體上示出了壓縮機(jī)14和與其有關(guān)的各種流動(dòng)路徑，圖1D和IE進(jìn)一步詳細(xì)地示出了馬達(dá)冷卻流體的示例性流動(dòng)路徑。參照?qǐng)D1D，馬達(dá)冷卻流體可經(jīng)由馬達(dá)冷卻管線20朝膨脹閥21引導(dǎo)，并且然后串聯(lián)地向下游引導(dǎo)到馬達(dá)40以及與壓縮機(jī)14或馬達(dá)40相關(guān)聯(lián)的電子裝置，該膨脹閥21可以在壓縮機(jī)14內(nèi)或外(如以上提到的那樣)。然后，馬達(dá)冷卻流體返回到壓縮機(jī)14的吸入端口 46?？蛇x擇地，如在圖1E中示出的那樣，馬達(dá)40和電子裝置可并聯(lián)地布置，并且使馬達(dá)冷卻流體分支，以在返回到壓縮機(jī)的吸入端口 46之前分離地冷卻這些元件。
[0024]盡管圖1A的例子示出了在冷凝器16A與膨脹裝置18之間的位置處從主致冷劑環(huán)路12分支的子冷卻回路22和馬達(dá)冷卻管線20，但馬達(dá)冷卻管線20和子冷卻回路22可以在不同位置處從主致冷劑環(huán)路12分支，如跨過圖2-4的實(shí)施例示意示出的那樣。
[0025]在圖2的實(shí)施例中，馬達(dá)冷卻管線20和子冷卻回路24都源于冷凝器16A，并且子冷卻回路24在蒸發(fā)器16B處返回到主致冷劑環(huán)路12。
[0026]馬達(dá)冷卻管線20和子冷卻回路24每個(gè)均與多個(gè)閥50A-50D連通。值得注意地，盡管示出了電磁閥，但這些閥50A-50D可以是單向閥或任何其它適當(dāng)類型的閥。根據(jù)哪個(gè)泵P1J2是工作的，馬達(dá)冷卻管線20可源于蒸發(fā)器16B而不是冷凝器16A (例如，通過操作泵P2而不是P1),并且子冷卻回路24可經(jīng)由閥50D的開口返回到壓縮機(jī)14。這些可選擇路徑在圖2中用虛線表示。
[0027]在其中閥50A-50D是電磁閥的例子中，閥50A-50D可以與控制器52無線地或者通過其它手段通信，該控制器52控制閥50A-50D的打開和關(guān)閉。值得注意地，馬達(dá)冷卻管線20的泵P1與旁通管線54并聯(lián)地布置，該旁通管線54包括電磁閥56A。如果泵P1不需要將附加壓力提供給馬達(dá)冷卻流體，那么可以打開電磁閥56A，從而允許馬達(dá)冷卻流體旁通過泵P10電磁閥56A的操作可以由控制器52控制。值得注意地，如果馬達(dá)冷卻管線24源于蒸發(fā)器16B，則泵P2可以用來將附加壓力提供給馬達(dá)冷卻流體。盡管未示出，但泵P2可與旁通管線(類似于旁通管線54)并聯(lián)地布置。
[0028]在圖3的例子中，子冷卻回路24源于蒸發(fā)器16B。在這個(gè)例子中，子冷卻回路24在子冷卻熱交換器26的上游包括泵P3,以將附加壓力提供給子冷卻流體。盡管未示出，但泵P3可旁通。值得注意地，子冷卻回路22通過布置閥50C-50D而在壓縮機(jī)14處返回到主致冷劑環(huán)路12。具體地說，子冷卻回路22可以返回到在圖1C中示出的開口 46A。作為另外的例子，子冷卻回路22可返回到壓縮機(jī)的吸入端口 46的上游，或者返回到節(jié)能器端口 49(如果存在)。子冷卻回路22的在閥50D下游的部分總體上代表子冷卻回路22與節(jié)能器端口相連接。
[0029]值得注意地，在圖3的例子中，子冷卻回路在子冷卻熱交換器26的上游不必包括子冷卻膨脹裝置28。這歸因于從蒸發(fā)器16B流出的流體的性質(zhì)，該流體已經(jīng)足夠地冷卻(相對(duì)于馬達(dá)冷卻流體)。然而，如果希望，則可包括膨脹裝置。
[0030]圖4示出了其中子冷卻回路24源于和返回壓縮機(jī)14的實(shí)施例。壓縮機(jī)14可以容納內(nèi)部流體管線12A (在圖1C中示意地并且用虛線示出)，該內(nèi)部流體管線12A與內(nèi)部膨脹裝置12B連通。內(nèi)部流體管線12A可以布置在壓縮機(jī)14的外殼內(nèi)。
[0031]在這個(gè)例子中，內(nèi)部流體管線12A是子冷卻回路24的源。子冷卻回路24可與一個(gè)或多個(gè)電磁閥56B-56C連通，該一個(gè)或多個(gè)電磁閥56B-56C由控制器52控制，以計(jì)量子冷卻熱交換器26與壓縮機(jī)14之間子冷卻流體的流量。值得注意地，與電磁閥56C相關(guān)聯(lián)的子冷卻回路的分支可以用來冷卻與壓縮機(jī)14相關(guān)聯(lián)的電子裝置。
[0032]盡管各圖示出了用于子冷卻回路24的各個(gè)示例性源，但進(jìn)一步可能的是，在其中主致冷劑環(huán)路12包括節(jié)能器的例子中，使子冷卻回路源于節(jié)能器。在這個(gè)例子中，子冷卻回路24可返回到蒸發(fā)器16B、壓縮機(jī)的吸入端口 46、或壓縮機(jī)的節(jié)能器端口 49的任一個(gè)。
[0033]應(yīng)該理解，子冷卻流體和馬達(dá)冷卻流體可以是致冷劑，如R_134a，并且當(dāng)初始地從主致冷劑環(huán)路12流出時(shí)可以基本在液態(tài)下。然而，本申請(qǐng)不限于R_134a，并且可包括任何其它類型的致冷劑。進(jìn)一步，子冷卻和馬達(dá)冷卻流體到主致冷劑環(huán)路12的流出和返回可以以任何已知方式進(jìn)行，以使致冷劑系統(tǒng)10的整體效率最大。
[0034]盡管在以上例子中的子冷卻回路22已經(jīng)討論成對(duì)于冷卻馬達(dá)冷卻管線20是基本上有用的，但子冷卻回路22可以選擇性地或者另外地用來將冷卻提供給致冷劑系統(tǒng)10中的其它元件。例如，子冷卻回路22可以將路線設(shè)計(jì)成或者可以包括單獨(dú)的分支，以冷卻與壓縮機(jī)14相關(guān)聯(lián)的電子裝置(如在圖1D-1E中示出的那樣)，并且/或者冷卻控制器52。
[0035]盡管不同例子具有在附圖中示出的具體部件，但本發(fā)明的實(shí)施例不限于那些特定實(shí)施例。可能的是，將來自例子之一的部件或特征中的一些與來自例子的另一個(gè)的特征或元件組合地使用。
[0036]本領(lǐng)域的技術(shù)人員會(huì)理解，上述實(shí)施例是示例性性的并且是非限制性的。就是說，本公開的修改將落到權(quán)利要求書的范圍內(nèi)。相應(yīng)地，應(yīng)該研究如下權(quán)利要求書，以確定其真實(shí)范圍和內(nèi)容。
【權(quán)利要求】
1.一種致冷劑系統(tǒng)，包括: 主致冷劑環(huán)路，所述主致冷劑環(huán)路與冷凝器、膨脹裝置、蒸發(fā)器以及壓縮機(jī)連通，該壓縮機(jī)由馬達(dá)驅(qū)動(dòng)； 馬達(dá)冷卻管線，所述馬達(dá)冷卻管線用于在所述主致冷劑環(huán)路與所述馬達(dá)之間輸送馬達(dá)冷卻流體；以及 子冷卻管線，所述子冷卻管線用于在所述主致冷劑環(huán)路與子冷卻熱交換器之間輸送子冷卻流體，所述子冷卻熱交換器在馬達(dá)的上游位置處與馬達(dá)冷卻管線連通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的致冷劑系統(tǒng)，其中，所述馬達(dá)冷卻流體在子冷卻熱交換器處冷卻。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的致冷劑系統(tǒng)，其中，所述子冷卻流體源于冷凝器，并且其中，所述子冷卻流體在蒸發(fā)器、壓縮機(jī)的吸入端口以及壓縮機(jī)的節(jié)能器端口之一處返回到所述主致冷劑環(huán)路。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的致冷劑系統(tǒng)，其中，所述子冷卻管線在所述子冷卻熱交換器的上游包括子冷卻膨脹裝置。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的致冷劑系統(tǒng)，其中，所述子冷卻流體源于蒸發(fā)器，并且其中，子冷卻流體在蒸發(fā)器、壓縮機(jī)的吸入端口以及壓縮機(jī)的節(jié)能器端口之一處返回到所述主致冷劑環(huán)路。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的致冷劑系統(tǒng)，其中，所述子冷卻管線在所述子冷卻熱交換器的上游包括泵。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的致冷劑`系統(tǒng)，其中，所述子冷卻流體直接源于壓縮機(jī)，并且其中，所述子冷卻流體在壓縮機(jī)的吸入端口處返回到主致冷劑管線。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的致冷劑系統(tǒng)，其中，所述子冷卻流體源于節(jié)能器，并且其中，所述子冷卻流體在蒸發(fā)器、壓縮機(jī)的吸入端口以及壓縮機(jī)的節(jié)能器端口之一處返回到所述主致冷劑環(huán)路。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的致冷劑系統(tǒng)，其中，所述馬達(dá)冷卻流體源于冷凝器和蒸發(fā)器之一 O
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的致冷劑系統(tǒng)，其中，所述馬達(dá)冷卻管線在所述子冷卻熱交換器的上游包括泵。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的致冷劑系統(tǒng)，其中，所述馬達(dá)冷卻管線與儲(chǔ)器連通，所述儲(chǔ)器構(gòu)造成存儲(chǔ)一定量的馬達(dá)冷卻流體。
12.—種馬達(dá)冷卻回路,包括: 馬達(dá)冷卻管線，所述馬達(dá)冷卻管線在主致冷劑環(huán)路與馬達(dá)之間輸送馬達(dá)冷卻流體，其中，所述馬達(dá)冷卻管線包括泵，以加壓馬達(dá)冷卻流體。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的致冷劑系統(tǒng)，其中，所述馬達(dá)冷卻流體源于冷凝器和蒸發(fā)器之一 O
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的致冷劑系統(tǒng)，其中，所述馬達(dá)冷卻流體源于在冷凝器下游且在膨脹閥上游的位置處。
15.一種子冷卻回路，包括: 子冷卻熱交換器；子冷卻管線，所述子冷卻管線在主致冷劑環(huán)路與子冷卻熱交換器之間輸送子冷卻致冷劑，所述子冷卻熱交換器在馬達(dá)的上游位置處與馬達(dá)冷卻管線連通。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的子冷卻回路，其中，所述子冷卻熱交換器包括用來存儲(chǔ)馬達(dá)冷卻流體的儲(chǔ) 器。
【文檔編號(hào)】F25B31/02GK103782117SQ201280042880
【公開日】2014年5月7日 申請(qǐng)日期:2012年5月8日 優(yōu)先權(quán)日:2011年9月16日
【發(fā)明者】L·孫, P·D·比紹普, H·Y·林, J·阿爾瓦雷斯, R·維拉蘇爾拉 申請(qǐng)人:丹佛斯特波科爾壓縮機(jī)有限公司