用于压缩机的马达冷却和子冷却回路的制作方法
【专利摘要】公开的致冷剂系统的例子包括压缩机，该压缩机具有马达，该马达由马达冷却流体冷却，该马达冷却流体由马达冷却回路从主致冷剂环路提供给马达。示例性系统还包括子冷却回路，以冷却马达冷却流体。
【专利说明】用于压缩机的马达冷却和子冷却回路
[0001]相关申请
[0002]本申请要求2011年9月16日提交的美国临时申请N0.61/535，566的利益。
【背景技术】
[0003]已知致冷剂系统包括主致冷剂环路，该主致冷剂环路与压缩机、冷凝器、蒸发器以及膨胀装置连通。一些压缩机，如离心式压缩机，通过将致冷剂从主致冷剂环路输送到马达而提供马达冷却。
【发明内容】
[0004]公开的致冷剂系统的例子包括主致冷剂环路，该主致冷剂环路与冷凝器、膨胀装置、蒸发器以及压缩机连通，该压缩机包括由马达驱动的至少一级。进一步包括的是马达冷却和子冷却管线。马达冷却管线在主致冷剂环路与马达之间输送马达冷却流体。子冷却管线在主致冷剂环路与子冷却热交换器之间输送子冷却流体，该子冷却热交换器在马达的上游位置处与马达冷却管线连通。
[0005]公开的子冷却回路的例子包括子冷却热交换器和子冷却管线，该子冷却管线在主致冷剂环路与子冷却热交换器之间输送子冷却致冷剂。子冷却热交换器进一步在马达的上游位置处与马达冷却管线连通。
[0006]公开的马达冷却回路的例子包括马达冷却管线，该马达冷却管线在主致冷剂环路与马达之间输送马达冷却流体。马达冷却管线还包括泵，以加压所述马达冷却流体。
[0007]本公开的这些和其它特征可由如下附图和详细描述最好地理解。
【专利附图】
【附图说明】
[0008]附图可简短地描述如下:
[0009]图1A示出了公开的致冷剂系统的例子。
[0010]图1B示意地示出了示例性的子冷却热交换器。
[0011]图1C示意地示出了示例性的压缩机。
[0012]图1D-1E示意地示出了用于马达冷却流体的示例性流动路径。
[0013]图2-4示出了公开的致冷剂系统的进一步例子。
【具体实施方式】
[0014]参照图1A，示出了公开的致冷剂系统10的例子。致冷剂系统10包括主致冷剂环路或回路12，该主致冷剂环路或回路12与压缩机14、冷凝器16A、蒸发器16B以及膨胀装置18连通。马达冷却管线20和子冷却回路22从主致冷剂环路12分支。值得注意地，尽管示出了致冷剂系统10的特定例子，但本申请扩展到其它致冷剂系统构造。比如，主致冷剂环路12可包括节能器(economizer)，该节能器在冷凝器16A的下游并且在膨胀装置18的上游。[0015]马达冷却管线20在主致冷剂环路12与压缩机14之间输送马达冷却流体。具体地说，马达冷却管线20将马达冷却流体提供给压缩机14的马达，如在图1C中示意示出、在下面详细描述的那样。马达冷却管线20包括泵P1,以将压力提供给马达冷却流体。然而，马达冷却管线20不需要泵，并且泵P1可完全地移除，或者由旁通管线(例如，图2实施例的旁通管线54)旁通。马达冷却管线20因而可用来在压缩机启动时给压缩机14的马达提供适当供给的马达冷却流体，在这个时刻，例如常常没有足够可用于马达(和/或其它相关联的动力电子装置)的马达冷却流体。
[0016]尽管马达冷却管线20在将马达冷却流体提供给压缩机以及为了冷却马达，是单独有效的，但在一些例子中，希望的是，进一步冷却(或子冷却)马达冷却流体。相应地，子冷却回路22可选择性地提供，以冷却马达冷却流体，这又导致更有效的和增强的马达冷却。
[0017]子冷却回路22包括子冷却管线24，以在主致冷剂环路12与子冷却热交换器26之间输送子冷却流体。子冷却热交换器26在压缩机14的上游(即，压缩机的马达40的上游)的位置处与马达冷却管线20连通。在这个例子中，子冷却回路22还包括在子冷却热交换器26上游的子冷却膨胀装置28，以相对于马达冷却流体而冷却子冷却流体。子冷却膨胀装置28不必存在，如在图3-4的例子中那样。
[0018]示例性子冷却热交换器26示出在图1B中。如示出的那样，子冷却热交换器26与子冷却管线24和马达冷却管线20两者都连通。在例子中，子冷却热交换器26包括储器30，该储器30将马达冷却流体32的量保持在液位34处，该液位34高于其中马达冷却管线20进入和离开子冷却热交换器26的位置。子冷却管线24包括多根蛇形管36，从而热量可有效地在马达冷却流体32与子冷却流体之间传递。值得注意地，子冷却热交换器26不必包括储器，并且可以是另一种类型的热交换器。
[0019]压缩机14的例子示意示出在图1C中。在这个例子中，压缩机14是离心式压缩机，该离心式压缩机具有由叶轮38提供的至少一级，该叶轮38由马达40驱动。尽管示出了离心式压缩机，但本申请扩展到其它压缩机类型。
[0020]马达40可以包括外壳40H，该外壳40H包封转子/定子42以及马达冷却通路44。外壳40H可以是共用外壳，也包封压缩机14的剩余部分，或者可以是单独的外壳。马达冷却通路44经由开口 40A进给马达冷却流体，该开口 40A由外壳40H提供。进一步包括的是返回通路44A (它可以是(I)延伸到外壳40H外面的辅助返回管，或者是(2)在外壳40H内的附加通路)，以将马达冷却流体从马达40引导到压缩机的吸入端口 46。值得注意地，膨胀阀21定位成与开口 40A相邻并且在开口 40A上游，以使马达冷却流体在进入到压缩机14之前膨胀。可选择地，这个膨胀阀21可定位在压缩机14内部。
[0021]随着马达40驱动叶轮38，来自主致冷剂环路12的致冷剂被抽吸到吸入端口或进口 46中，并且从压缩机排出经由出口 48引回到主致冷剂环路12。为了本公开的目的，“吸入端口”指吸入集流管、吸入管或在膨胀阀18与压缩机14之间的吸入管线的任何其它部件。值得注意地，尽管只示出了一个叶轮38，但本申请扩展到具有两个或更多个压缩机级的压缩机。在其中有两个或更多个压缩机级的例子中，节能器端口 49可包括在这些级之间，如示意示出的那样。
[0022]尽管子冷却回路22表示成在压缩机的吸入端口 46的上游的位置处返回到主致冷剂环路12 (如图1A所示)，但压缩机14的吸入端口 46可包括开口 46A，该开口 46A专用于子冷却管线24，如在图1C中示出的那样。
[0023]尽管图1C总体上示出了压缩机14和与其有关的各种流动路径，图1D和IE进一步详细地示出了马达冷却流体的示例性流动路径。参照图1D，马达冷却流体可经由马达冷却管线20朝膨胀阀21引导，并且然后串联地向下游引导到马达40以及与压缩机14或马达40相关联的电子装置，该膨胀阀21可以在压缩机14内或外(如以上提到的那样)。然后，马达冷却流体返回到压缩机14的吸入端口 46。可选择地，如在图1E中示出的那样，马达40和电子装置可并联地布置，并且使马达冷却流体分支，以在返回到压缩机的吸入端口 46之前分离地冷却这些元件。
[0024]尽管图1A的例子示出了在冷凝器16A与膨胀装置18之间的位置处从主致冷剂环路12分支的子冷却回路22和马达冷却管线20，但马达冷却管线20和子冷却回路22可以在不同位置处从主致冷剂环路12分支，如跨过图2-4的实施例示意示出的那样。
[0025]在图2的实施例中，马达冷却管线20和子冷却回路24都源于冷凝器16A，并且子冷却回路24在蒸发器16B处返回到主致冷剂环路12。
[0026]马达冷却管线20和子冷却回路24每个均与多个阀50A-50D连通。值得注意地，尽管示出了电磁阀，但这些阀50A-50D可以是单向阀或任何其它适当类型的阀。根据哪个泵P1J2是工作的，马达冷却管线20可源于蒸发器16B而不是冷凝器16A (例如，通过操作泵P2而不是P1),并且子冷却回路24可经由阀50D的开口返回到压缩机14。这些可选择路径在图2中用虚线表示。
[0027]在其中阀50A-50D是电磁阀的例子中，阀50A-50D可以与控制器52无线地或者通过其它手段通信，该控制器52控制阀50A-50D的打开和关闭。值得注意地，马达冷却管线20的泵P1与旁通管线54并联地布置，该旁通管线54包括电磁阀56A。如果泵P1不需要将附加压力提供给马达冷却流体，那么可以打开电磁阀56A，从而允许马达冷却流体旁通过泵P10电磁阀56A的操作可以由控制器52控制。值得注意地，如果马达冷却管线24源于蒸发器16B，则泵P2可以用来将附加压力提供给马达冷却流体。尽管未示出，但泵P2可与旁通管线(类似于旁通管线54)并联地布置。
[0028]在图3的例子中，子冷却回路24源于蒸发器16B。在这个例子中，子冷却回路24在子冷却热交换器26的上游包括泵P3,以将附加压力提供给子冷却流体。尽管未示出，但泵P3可旁通。值得注意地，子冷却回路22通过布置阀50C-50D而在压缩机14处返回到主致冷剂环路12。具体地说，子冷却回路22可以返回到在图1C中示出的开口 46A。作为另外的例子，子冷却回路22可返回到压缩机的吸入端口 46的上游，或者返回到节能器端口 49(如果存在)。子冷却回路22的在阀50D下游的部分总体上代表子冷却回路22与节能器端口相连接。
[0029]值得注意地，在图3的例子中，子冷却回路在子冷却热交换器26的上游不必包括子冷却膨胀装置28。这归因于从蒸发器16B流出的流体的性质，该流体已经足够地冷却(相对于马达冷却流体)。然而，如果希望，则可包括膨胀装置。
[0030]图4示出了其中子冷却回路24源于和返回压缩机14的实施例。压缩机14可以容纳内部流体管线12A (在图1C中示意地并且用虚线示出)，该内部流体管线12A与内部膨胀装置12B连通。内部流体管线12A可以布置在压缩机14的外壳内。
[0031]在这个例子中，内部流体管线12A是子冷却回路24的源。子冷却回路24可与一个或多个电磁阀56B-56C连通，该一个或多个电磁阀56B-56C由控制器52控制，以计量子冷却热交换器26与压缩机14之间子冷却流体的流量。值得注意地，与电磁阀56C相关联的子冷却回路的分支可以用来冷却与压缩机14相关联的电子装置。
[0032]尽管各图示出了用于子冷却回路24的各个示例性源，但进一步可能的是，在其中主致冷剂环路12包括节能器的例子中，使子冷却回路源于节能器。在这个例子中，子冷却回路24可返回到蒸发器16B、压缩机的吸入端口 46、或压缩机的节能器端口 49的任一个。
[0033]应该理解，子冷却流体和马达冷却流体可以是致冷剂，如R_134a，并且当初始地从主致冷剂环路12流出时可以基本在液态下。然而，本申请不限于R_134a，并且可包括任何其它类型的致冷剂。进一步，子冷却和马达冷却流体到主致冷剂环路12的流出和返回可以以任何已知方式进行，以使致冷剂系统10的整体效率最大。
[0034]尽管在以上例子中的子冷却回路22已经讨论成对于冷却马达冷却管线20是基本上有用的，但子冷却回路22可以选择性地或者另外地用来将冷却提供给致冷剂系统10中的其它元件。例如，子冷却回路22可以将路线设计成或者可以包括单独的分支，以冷却与压缩机14相关联的电子装置(如在图1D-1E中示出的那样)，并且/或者冷却控制器52。
[0035]尽管不同例子具有在附图中示出的具体部件，但本发明的实施例不限于那些特定实施例。可能的是，将来自例子之一的部件或特征中的一些与来自例子的另一个的特征或元件组合地使用。
[0036]本领域的技术人员会理解，上述实施例是示例性性的并且是非限制性的。就是说，本公开的修改将落到权利要求书的范围内。相应地，应该研究如下权利要求书，以确定其真实范围和内容。
【权利要求】
1.一种致冷剂系统，包括: 主致冷剂环路，所述主致冷剂环路与冷凝器、膨胀装置、蒸发器以及压缩机连通，该压缩机由马达驱动； 马达冷却管线，所述马达冷却管线用于在所述主致冷剂环路与所述马达之间输送马达冷却流体；以及 子冷却管线，所述子冷却管线用于在所述主致冷剂环路与子冷却热交换器之间输送子冷却流体，所述子冷却热交换器在马达的上游位置处与马达冷却管线连通。
2.根据权利要求1所述的致冷剂系统，其中，所述马达冷却流体在子冷却热交换器处冷却。
3.根据权利要求1所述的致冷剂系统，其中，所述子冷却流体源于冷凝器，并且其中，所述子冷却流体在蒸发器、压缩机的吸入端口以及压缩机的节能器端口之一处返回到所述主致冷剂环路。
4.根据权利要求3所述的致冷剂系统，其中，所述子冷却管线在所述子冷却热交换器的上游包括子冷却膨胀装置。
5.根据权利要求1所述的致冷剂系统，其中，所述子冷却流体源于蒸发器，并且其中，子冷却流体在蒸发器、压缩机的吸入端口以及压缩机的节能器端口之一处返回到所述主致冷剂环路。
6.根据权利要求5所述的致冷剂系统，其中，所述子冷却管线在所述子冷却热交换器的上游包括泵。
7.根据权利要求1所述的致冷剂`系统，其中，所述子冷却流体直接源于压缩机，并且其中，所述子冷却流体在压缩机的吸入端口处返回到主致冷剂管线。
8.根据权利要求1所述的致冷剂系统，其中，所述子冷却流体源于节能器，并且其中，所述子冷却流体在蒸发器、压缩机的吸入端口以及压缩机的节能器端口之一处返回到所述主致冷剂环路。
9.根据权利要求1所述的致冷剂系统，其中，所述马达冷却流体源于冷凝器和蒸发器之一 O
10.根据权利要求9所述的致冷剂系统，其中，所述马达冷却管线在所述子冷却热交换器的上游包括泵。
11.根据权利要求10所述的致冷剂系统，其中，所述马达冷却管线与储器连通，所述储器构造成存储一定量的马达冷却流体。
12.—种马达冷却回路,包括: 马达冷却管线，所述马达冷却管线在主致冷剂环路与马达之间输送马达冷却流体，其中，所述马达冷却管线包括泵，以加压马达冷却流体。
13.根据权利要求12所述的致冷剂系统，其中，所述马达冷却流体源于冷凝器和蒸发器之一 O
14.根据权利要求12所述的致冷剂系统，其中，所述马达冷却流体源于在冷凝器下游且在膨胀阀上游的位置处。
15.一种子冷却回路，包括: 子冷却热交换器；子冷却管线，所述子冷却管线在主致冷剂环路与子冷却热交换器之间输送子冷却致冷剂，所述子冷却热交换器在马达的上游位置处与马达冷却管线连通。
16.根据权利要求15所述的子冷却回路，其中，所述子冷却热交换器包括用来存储马达冷却流体的储 器。
【文档编号】F25B31/02GK103782117SQ201280042880
【公开日】2014年5月7日 申请日期:2012年5月8日 优先权日:2011年9月16日
【发明者】L·孙, P·D·比绍普, H·Y·林, J·阿尔瓦雷斯, R·维拉苏尔拉 申请人:丹佛斯特波科尔压缩机有限公司