JPH08511320A - 可変速密閉圧縮機用遠心油ポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 油だめ内に位置する密閉シェル（１）と、鉛直偏心軸（５）を支持し、電気モータ（６）のロータ（８）が取り付けられるシリンダブロック（３）とを備えており、偏心軸（５）が、偏心軸（５）の下端（５ｂ）へ開口する下端（９ｂ）を有する少なくとも一つの油チャネル（９）を備えており、偏心軸ロータアセンブリが、ポンプロータ（１０）の上部延長部（１２）と圧縮機の慣性部に取り付けられ少なくともロータ（８）の外部のポンプロータ（１０）の部分を囲む管状スリーブ（２０）とをその下部に備えており、ポンプロータ（１０）が、偏心軸（５）の下端（５ｂ）の縁部を越えて半径方向へ延び、シェル（１）の底部内部に画定された油だめ（２）に常時浸漬された下端ノズル（１０ｂ）を有する遠心分離領域（１５）を有しており、少なくとも上部径方向ノズル（１１ｂ）が、少なくとも油案内軸方向チャネル（１８）と連通し、油案内軸方向チャネル（１８）が、ポンプロータ（１０）の上部延長部（１２）を通じて長手方向に設けられた少なくとも一つの引込みダクト（１４）を介して油チャネル（９）の下端と連通する可変速密閉圧縮機用遠心油ポンプ。

Description

【発明の詳細な説明】 可変速密閉圧縮機用遠心油ポンプ 発明の分野 本発明は、往復動形可変速密閉圧縮機用の油ポンプに関し、特に、鉛直軸を備 えると共に冷蔵庫や凍結器で使用される油ポンプに関する。技術の背景 このような装置では、夫々の密閉圧縮機が、冷却すべき媒体から内部熱を除去 するのに必要な冷却能力を供給する必要がある。冷却能力は圧縮機によってポン ピングされる冷媒質量の流量に比例するので、冷却能力の変動は圧縮機によって ポンピングされる質量流量の変動を意味する。このような質量流量の連続的な変 動を得る技術はモータ速度を変動させることである。 可変速圧縮機が良好な冷却性能を達成するには１５Ｈｚ〜１００Ｈｚ、すなわ ち９００ｒｐｍ〜６０００ｒｐｍの動作範囲が必要であることを指摘する研究が ある。そのような速度変動は、圧縮機の機械的動作、特に、圧縮機装置の軸受、 及びコネクティングロッドやピストン等の潤滑を必要とするその他の領域に油を 案内する役目を担う油ポンプの動作に影響を及ぼす。 遠心ポンプは、回路網の周波数の結果としてコストと３０００ｒｐｍ〜３６００ ｒｐｍ回転での適切な動作とが得られるために密閉圧縮機で最もよく使用される 油ポンプ機構である。それにもかかわらず、このような機構は低回転数で作動不 能になる。 その一つが第１図に示された現在使用されている従来の遠心型の油ポンプは、 圧縮機が低速で動作する必要があるときは軸受に油をポンピングすることはでき ない。 遠心ポンプの動作制限は、遠心ポンプの動作を決定する次の数式で分かるよう に、より大きな半径（Ｒ）とより小さな半径（ｒ）の間の差に関係する。 ω＝［（２・ｇ・ｈ）／（Ｒ²−ｒ²）］^1/2 上式で、ｈは、油のレベルから軸受までの必要ポンピング高さであり、ｇは重 力定数であり、Ｒはポンプのより大きな半径であり、ｒはより小さな半径であり 、ωは角速度（ｒｄ／秒）である。単にポンプのより大きな半径（Ｒ）を増加さ せることによって、そのような圧縮機の油ポンプ効率を増加させることはできな い。何故なら、そのような増加は所望のポンピングを達成するためにかなり大規 模なものになり、摩擦による大きな損失をもたらすので、圧縮機軸の外径に、従 って圧縮機の全製 造工程とその性能にも影響を及ぼすからである。小径での代替案が、９００ｒｐ ｍに近い、あるいはそれよりも低い回転数において必要な程度の遠心ポンピング を達成するのに十分なものではないことに留意されたい。 特許文献ＵＳ ４，４７８，５５９、ＵＳ ４，５６９，６３９、ＤＴ ２０ ９，８７７、ＦＲ ２，４９２，４７１から分かるように、従来の遠心ポンプは 、鉛直軸又は水平軸を備えており、密閉圧縮機で広く使用されている。それにも かかわらず、前記遠心ポンプは、約９００ｒｐｍよりも低い回転数では動作せず 、あるいは効率的に動作しない。 関連特許出願に記載した他の解決策では、ポンプロータ自体の長手方向延長部 の一部に沿って浅く設けられた上昇らせん状溝を有するポンプロータによってポ ンプ効率を向上させる。この解決策は、従来の油ポンプで達せらられる回転数よ りも低い回転数（６００ｒｐｍ）で効率的な潤滑を行うが、ポンプロータのらせ ん状溝に沿って油を機械的に引き込むことによってポンピング効果を与えるもの である。発明の開示 従って、本発明の目的は、ポンプ性能が、機械的引込み のポンプ、すなわち回転数約６００ｒｐｍで得られるポンプ性能と同様である、 鉛直軸の可変速往復動密閉圧縮機用の遠心作用油ポンプを提供することである。 本発明の第二の目的は、シリンダブロック構成部品の構成上の修正や寸法変更 なしでポンプ能力が向上する前述の油ポンプを提供することである。 本発明の第三の目的は、製造及び組立が簡単な油ポンプを提供することである 。 本発明の第四の目的は、ある種の従来の遠心油ポンプの場で生じるような圧縮 機の油だめにおける油のうずを発生させない油ポンプを提供することである。 これら並びに他の目的及び利点は、底部に潤滑油だめを画定し、油だめ内に位 置する密閉シェルと、鉛直偏心軸を支持し、電気モータのロータが取り付けられ るシリンダブロックとを備える本発明の油ポンプを含むタイプの可変速密閉圧縮 機用の油ポンプで達成される。この油ポンプにおいて、偏心軸は、偏心軸の下端 へ開口する下端と、偏心軸の上部中央部分の外側部分に開口する上端とを有する 少なくとも一つの油チャネルを備えており、偏心軸ロータアセンブリは、ポンプ ロータの上部延長 部と、圧縮機の慣性部に取り付けられてロータの外部の前記ポンプロータの部分 を少なくとも囲む管状スリーブとをその下部に備えており、前記ポンプロータは 、偏心軸の下端縁部を越えて径方向へ延びると共に油だめに常時浸漬されて少な くとも上部半径方向ノズルと常時流体連通する下端ノズルを有する遠心分離領域 を、ロータ外部のポンプロータの延長部に有しており、前記上部径方向ノズルは 、ロータ外部のポンプロータにおける前記部分の周辺表面と管状スリーブの隣接 する内壁部の各アンギュラセクタとの間に画定された、少なくとも一つの油案内 軸方向チャネルと連通しており、前記油案内軸方向チャネルは、ポンプロータの 上部延長部を通じて長手方向に設けられた少なくとも一つの引込みダクトを介し て油チャネルの下端と連通する。 前述の油ポンプは、圧縮機の物理的寸法に依存しない利点を提供し、最小回転 数（６００ｒｐｍ）は、ポンプロータの直径を調整することによって容易に得ら れる。この油ポンプは、その動作を損なわずに６０００ｒｐｍを超える回転数で 使用することもでき、従来の方法で取り付けられ、すなわち、本体の下部にモー タを有する圧縮機に適用することができる。発明の説明 第１図は、密閉圧縮機内部に取り付けられると共に寸法ｈ₁、ｈ₂、Ｒ、ｒを有 する、従来技術の油ポンプを示す長手方向直径断面図である。 第２ａ図及び第２ｂ図は、通常の角速度（第２ａ図）及び低い速度（第２ｂ図 ）での油ポンピング時における従来技術の油ポンプの拡大図である。 第３図は、本発明の油ポンプを有する密閉圧縮機の内側の縦断面図である。 第４図は、本発明の油ポンプの拡大断面図である。発明の実施の形態 前述の図によれば、鉛直軸の可変速密閉圧縮機は、その底部に潤滑油だめ２を 画定し前記油だめ内に位置する密閉シェル１と、上端５ａ及び下端５ｂと電動機 ６とを備える鉛直偏心軸５を支持する軸受４が組み込まれたシリンダブロック３ を備えており、前記電動機は、シリンダブロック３に取り付けられたステータ７ と、軸受４の下方に位置する偏心軸５の一部に取り付けられ偏心軸ロータアセン ブリを画定するロータ８とを有しており、前記偏心軸５は、偏心軸５の下端５ｂ へ開口する下端 ９ｂと、軸受４の領域にある偏心軸５の上部中央部の外側部分へ開口する上端９ ａとを有する少なくとも一つの油チャネル９を備えており、前記偏心軸５はその 下端５ｂに遠心ポンプロータ１０の上端１０ａがはめ込まれ、遠心ポンプロータ １０の下端ノズル１０ｂは油だめ２中に設けられた油中に浸漬される。 このような圧縮機では、第２ａ図及び第２ｂ図に示したように、軸受及びその 他の構成部品の潤滑は偏心軸ロータアセンブリの回転時に遠心によって行われ、 前記回転は圧縮機の通常の動作時には約３０００ｒｐｍ〜３６００ｒｐｍである 。 それにもかかわらず、通常２０００ｒｐｍよりも低い低回転数では、構成部品 の潤滑がささいなものとなり、ときにはまったく存在しないこともある。これは 、油チャネル９内部の遠心効果によって形成される油柱がもはや前記油チャネル ９の上端９ａに達しないからである。 そのような圧縮機では、油ポンプの効率は油だめ２に浸漬されるより小さな直 径（半径ｒ）とより大きな直径（半径Ｒ）との間の関数である。本明細書の冒頭 で述べたように、前記の値が狭まるほど前記油ポンプの潤滑力も少なくなる。 本発明によれば、ポンプロータに油を注入するための下端ノ ズル１０ｂの開口部に対する前記より小さな半径ｒと、油ポンプの軸から最大間 隔のより大きな半径Ｒの間の差を増加させることによって、遠心油ポンプを使用 することによるポンピング能力を向上させる。このより大きな半径Ｒは、少なく とも一つの径方向チャネル１１を延長することによって画定される。前記径方向 チャネルは油入口１０ｂの下端ノズルに直交することが好ましく、前記下端ノズ ル１０ｂによって油だめ２から受け取る油を前述の油受け領域と連通させる。 他の可能な構成では、前記径方向チャネル１１は、ポンプロータ１０の下端ノ ズル１０ｂから上向きに傾斜する。 文献ＰＩ ９２０１７６１に記載されたように、本発明のポンプロータは、保 持円筒形ヘッド形の取付け上部１２と、管状スリーブ２０とを有する。取付けヘ ッド１２は、偏心軸５がロータ８の下面に達しないときに偏心軸５の下端５ｂ又 はロータ８の軸方向中央穴の下部に画定された軸方向ハウジングの内壁に対して 前記ヘッド１２の横壁によってもたらされる圧力によるポンプロータ１０及び偏 心軸ロータアセンブリ間の相対運動をなくする。 本発明によれば、前記ヘッド１２は、前記ポンプロータ１０ の軸に対して偏心しており、管状スリーブ２０の隣接する内壁と共に油リングを 画定し、油だめ２からポンピングされた油が油チャネル９へ送れるように連続的 に堆積される丸形周辺溝１３をヘッド自体の下部に隣接する位置に有する。 前記周辺溝１３と油チャネル９の間の流体連通は、「Ｌ」字形であり、油を上 昇させる中央軸方向延長部に接続された小さな径方向延長部を有するようにヘッ ド１２内部に設けられた引込みダクトを通じて行われる。前記引込みダクト１４ は、偏心軸５の油チャネル内部へ開口する油出口上端１４ａと周辺溝１３へ開口 する油入口下端１４ｂとを有しており、周辺溝は後述の油ダクトと連通し、油チ ャネル９へ案内される前に、油だめ２から遠心分離された油が能力損失なしでこ の油ダクトに堆積される。 他の可能な構成態様では、周辺溝１３は、引込みダクト１４の下端１４ｂが位 置するヘッド１２周辺のアンギュラセクタに設けられる。上記のどちらの解決策 でも周辺溝１３は、軸の下端を越えない上向きらせん状経路に従って引込みダク ト１４の下端１４ｂに達するまでヘッド１２の外壁を任意選択で囲むことができ る。この場合、油の引込みのために、前記らせん状溝 はヘッド１２の周辺壁のアンギュラ延長部を占有し油チャネル９に導かれる所望 の油量の関数として画定された管状スリーブ２０の内壁に接触するヘッド１２の 部分に設けるべきである。 図示していないが、他の構成態様では引込みダクト１４は、周辺溝１３からポ ンプロータ１０の上端１０ａまで延びる少なくとも表面的な長手方向スロットの 形でよい。この解決策の構成代替例は、前記ヘッド内部で長手方向に交差し分岐 上昇ダクトバンドルを形成する複数の引込みダクト１４を含むヘッド１２を有す る。他の構成代替例ではヘッド１２は、引込みダクトと周辺スロットの組合せに よって周辺溝１３と油チャネル９との間に流体連通を維持する。 ポンプロータ１０は更に、遠心分離基部１５を備える遠心分離下部を含み、前 記遠心分離基部は好ましくは丸形でかつ平坦であり、その上面から延びるヘッド １２を中央に備え、前記ヘッドに整列し、前記丸形基部１５の下面から延び、常 に油だめ２内に浸漬され、それを通じて油が径方向チャネル１１に導かれるとこ ろの管状導管の形のポンピング管状ダクト１６を備える。前記管状ダクト１６は 、ポンプロータ１０の下部ノズル１０ｂを径方向チャネル１１と連通させる上部 開口部１６ａを 有する。前記径方向チャネル１１は、丸形基部１５の下縁部から離隔された外側 端部１１ｂを有し、そのため、管状スリーブ２０と共に油分配環状ダクト１７を 画定する。従って遠心分離された油は連続的に油だめ２に堆積される。 偏心軸５の外部のポンプロータ１０の部分は、圧縮機の一部、例えば、圧縮機 のシェルに取り付けられた管スリーブ２０によって囲まれ、そのため、前記ポン プロータ１０と共には回転しない。この取付けは、ＰＩ ９２０１７６１号に記 載されたように行うことができる。図の実施例では前記取り付けは、シェル１等 の圧縮機の慣性部分に取り付けられた取付けアーム５０を介して行われる。 前記管状スリーブ２０は、偏心軸５の下端５ｂに面し、直径が油チャネル９の 下端９ｂの直径に一致し、ポンプロータ１０の対応する基部１５の直径よりもわ ずかに大きな直径の下部開口部２０ｂと連通する上部開口部２０ａを有する。下 部開口部２０ｂは、油だめ２に面し、油だめ２中に位置する油からその端縁部を 永久的に離隔することができる。管状スリーブ２０は、ポンプロータ１０から常 に離隔され、それによって管状スリーブ２０が偏心軸ロータアセンブリと共に回 転するのを妨げるの に必要なポンプロータからの最小半径方向ギャップを形成し、従って油の引込み 動作を不要にする。 図示していないが、管状スリーブ２０の上端２０ａは、前述の特許中のハウジ ング等の軸方向ハウジングに取り付けられていないヘッド１２の部分がこの領域 でらせん状に延びる周辺溝を備える場合、前記ハウジングに導入することができ る。 前記スリーブ２０の上部開口部２０ａの縁部は、偏心軸５に対して前記軸５か らわずかに間隔を置いて位置決めされ、その結果、偏心軸ロータアセンブリの回 転時に前記部品の接触磨耗をなくす微細潤滑油膜を前記縁部と前記軸との間の領 域に存在させることができる。 本発明の構成態様では、管状スリーブ２０の下部開口部２０ｂは、壁が偏心軸 ５の下端５ｂの壁に平行であり、前記油分配環状ダクト１７の外壁を画定する周 辺スカートの形で前記スリーブ２０の内部本体部分に画定される。前記環状ダク ト１７の一部から、好ましくは前記周辺スカートに対して長手方向に径方向チャ ネル１１を通じて遠心分離された油をヘッド１２の引込みダクト１４の油入口１ ４ｂと連通させる潤滑流体上昇チャネル１８が延びる。この上昇チャネルは、油 環状ダク ト１６が飽和し、その結果、油が油だめ２に戻ってポンプ効率が低下することが ないように、チャネル１１の直径に一致する幅を有する管状スリーブ２０の内壁 の凹部によって画定される。 油ポンピング動作時には、ポンプロータ１０が遠心分離によって油を油だめ２ からチャネル１１へ運び、そこで半径Ｒが増大するために能力がそれほど失われ せずに一定に増大する状態で前記油が油ダクト１７へ送られ、最終的に前記油が ポンプロータ１０の上端１０ａに達して油チャネル９に送られる。

───────────────────────────────────────────────────── 【要約の続き】 密閉圧縮機用遠心油ポンプ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．底部に潤滑油だめ（２）を画定し、前記油だめ内に位置する密閉シェル（１ ）と、鉛直偏心軸（５）を支持し、電気モータ（６）のロータ（８）が取り付け られるシリンダブロック（３）とを含んでおり、偏心軸（５）が、偏心軸（５） の下端（５ｂ）へ開口する下端（９ｂ）と偏心軸（５）の上部中央部の外側部分 へ開口する上端（９ａ）とを有する少なくとも一つの油チャネル（９）を備えて おり、偏心軸ロータアセンブリが、ポンプロータ（１０）の上部延長部（１２） と、圧縮機の慣性部に取り付けられてロータ（８）の外部のポンプロータ（１０ ）の部分を少なくとも囲む管状スリーブ（２０）とをその下部に備えている可変 速密閉圧縮機用遠心油ポンプであって、ポンプロータ（１０）が、偏心軸（５） の下端（５ｂ）の縁部を越えて径方向へ延びると共に油だめ（２）に常時浸漬さ れて少なくとも上部径方向ノズル（１１ｂ）と常時流体連通する下端ノズル（１ ０ｂ）を有する遠心領域（１５）をロータ（８）の外部のポンプロータの延長部 に有しており、上部径方向ノズル（１１ｂ）が、ロータ（８）の外部のポンプロ ータ（１０）に おける前記部分の周辺表面と管状スリーブの隣接する内壁部の各アンギュラセク タとの間に画定された少なくとも油案内軸方向チャネル（１８）と連通し、前記 油案内軸方向チャネルが、ポンプロータ（１０）の上部延長部（１２）を通じて 長手方向に設けられた少なくとも一つの引込みダクト（１４）を介して油チャネ ル（９）の下端と連通することを特徴とする可変速密閉圧縮機用遠心油ポンプ。 ２．油案内軸方向チャネル（１８）が、管状スリーブ（２０）の対応する隣接す る内壁部分の凹部によって画定されることを特徴とする請求の範囲第１項に記載 の油ポンプ。 ３．油案内軸方向チャネル（１８）が、ポンプロータ（１０）の内側と管状スリ ーブ（２０）との間に画定された油分配環状ダクト（１７）と連通し、ダクト（ １７）が、上部半径方向ノズル（１１ｂ）と流体連通することを特徴とする請求 の範囲第２項に記載の油ポンプ。 ４．遠心分離領域が、上部周辺縁部と下部周辺縁部とを有して少なくとも一つの 径方向チャネル（１１）を内部に備え、下端ノズル（１０ｂ）を上部径方向ノズ ル（１１ｂ）と連通させる平坦な丸形基部（１５）によって画定されることを特 徴と する請求の範囲第２項に記載の油ポンプ。 ５．各径方向チャネルが、偏心軸（５）に直交することを特徴とする請求の範囲 第３項に記載の油ポンプ。 ６．各油案内軸方向チャネル（１８）が、ポンプロータ（１０）の上部内部に長 手方向に設けられた少なくとも一つの引込みダクト（１４）を介して油チャネル （９）と連通することを特徴とする請求の範囲第１項に記載の油ポンプ。 ７．油引込みダクト（１４）が、油チャネル（９）へ開口する上端（１４ａ）と 油案内軸方向チャネル（１８）へ開口する半径方向下端（１４ｂ）とを有する前 記ポンプロータ（１０）中に設けられた軸方向中央部を有することを特徴とする 請求の範囲第６項に記載の油ポンプ。 ８．引込みダクト（１４）の各下端（１４ｂ）が、ロータ（８）の下端縁部の外 部に隣接するポンプロータ（１０）の本体部分の周辺に設けられた環状油ダクト （１３）へ開口していることを特徴とする請求の範囲第７項に記載の油ポンプ。