JP2001522980A - 遠心式冷却機のための油/冷媒ポンプ - Google Patents
遠心式冷却機のための油/冷媒ポンプInfo
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Abstract
Description
のような冷却機の圧縮機を動作させるモータの冷媒システムによる冷却に関連す
る。より詳細には、本発明は、あらゆる運転条件で、低圧の冷媒を用いる冷却機
の必要な部分に潤滑油及び冷媒溶液を供給する油ポンプと冷媒ポンプが一体にな
った装置に関する。
の圧縮機は、冷媒ガスを圧縮してそれを比較的高温高圧で冷却機の凝縮器に供給
する。凝縮器に送られた比較的高圧の気体の冷媒は、その熱容量の多くが凝縮器
内を流れる熱交換媒体と熱交換して凝縮し、液体となる。
こでの膨張過程で冷媒の圧力が減少してさらに冷却される。このように比較的低
温の冷媒が蒸発器システムに送られ、そこでこの蒸発器システム内を流れる水な
どの液体との熱交換により加熱され気化する。次ぎに、この気化した冷媒は圧縮
機に戻り、凝縮器で冷まされた或いは冷却された液体は、冷却を必要とする産業
処理或いは建造物の熱負荷に供給される。
全部ではないにしても冷却機用のこのようなモータのほとんどは駆動中に冷却が
必要であり、以前から冷媒システムで冷却されてきた。多くの冷却機の場合、冷
却のために冷媒ガスが圧縮機の上流や下流から供給される。また、別の冷却機の
場合、圧縮機の駆動モータは、冷却機内の或る部分から供給される液体冷媒によ
って冷却される。
れ独立した形態である。しかしながら、大抵の場合、潤滑油及びモータ冷却液が
目的の位置に送られるシステムの動作は、冷却機内の十分に高い圧力差が存在す
ることに基づいており、冷却目的及び給油目的のためにその差圧を利用して冷媒
或いは給油が比較的高い圧力位置から比較的低い圧力位置に供給される。
考慮した結果として、HCFC123などのいわゆる「低圧」冷媒がここ十年程
の間に一般的になってきた。このような冷媒は、冷却機の或る運転条件下では、
システムの凝縮器内の温度及び圧力が蒸発器内に到達してしまう。したがって、
システムの蒸発器とシステムの凝縮器との間の十分に高い圧力差が冷却機の全て
の運転条件で存在して冷却機の油供給タンクから潤滑油を必要とする冷却機表面
に油を確実に供給できるわけではない。また、そのような十分に高い圧力差が常
に存在して第1の冷却機の位置からシステムの圧縮機を駆動するモータまでその
モータを冷却するために冷媒を供給できるわけではない。「高圧」冷媒が利用で
きた過去には、これら2つの原理が現在よりも一般に利用されていた。
両方を低圧力の冷媒を用いた冷却機に組み込み、全ての運転条件下で給油及びモ
ータの冷却のために潤滑油及び冷媒を目的の部分に供給できる冷却機を提供する
。
提供することにある。
目的のために一般に利用されている装置を用いて供給することにある。
内の潤滑油と液体冷媒とを供給するポンプを提供することにある。
つの駆動軸で稼働する液体冷媒/油ポンプによって、圧縮機の駆動モータの冷却
用の液体冷媒及び潤滑用の油を供給する手段を提供することにある。
るであろう本発明の上記した目的及びその他の目的は、冷却機における一体型の
冷媒/油ポンプ装置、即ち、潤滑油ポンプと共に冷却機の潤滑油供給タンク内に
配設された1つの電動モータで駆動する普通の駆動軸によって稼働するポンプに
よって達成される。圧縮機の駆動モータの冷却目的及び給油のために液体冷媒及
び潤滑油を供給する電動モータで稼働するポンプを使用することによって、冷却
機の運転条件に左右されないで連続して潤滑油と液体冷媒の両方を供給すること
ができる。冷媒ポンプ機構は、油ポンプと同じ駆動軸によって稼働するが、モー
タ及び油ポンプの配設された油供給タンクの外側に配設される。1つの電動モー
タで駆動する1つの駆動軸に冷媒ポンプと油ポンプとの両方を一体的に取付ける
ことにより、部品数を最少に抑えた比較的低コストの装置によって低圧力の冷媒
状態でも確実な給油及び圧縮機の駆動モータの冷却機能を実現した。
分12及び凝縮器14、計量装置16、蒸発器18が示されている。冷却機10
の圧縮機部分12には、駆動軸21を介してモータハウジング23の中に収容さ
れた電動モータ22によって動作する遠心式圧縮機20が含まれる。
123として良く知られる冷媒などの比較的低圧の冷媒ガスを蒸発器18から引
き込む。遠心式圧縮のプロセスで、蒸発器18から引き込んだガスが圧縮され、
この遠心式圧縮機20から高温で比較的圧力の高い状態で凝縮器14に排出され
る。
れる水等の冷却媒体と熱交換する。冷却媒体が水であれば、通常は市の水道局或
いは冷却塔から供給を受けることができる。熱容量が冷却媒体に伝わることによ
って冷媒が凝縮し、次ぎに計量装置16に流れ込む。装置16における膨張プロ
セスによって、凝縮した冷媒の圧力及び温度が更に低下する。
媒が、次ぎに蒸発器18に流れ、この蒸発器18を流れる(最も一般的には)水
と熱交換をする。この熱交換プロセスで、蒸発器内を流れる比較的暖かい流体の
熱容量が比較的冷たい液体冷媒に伝わり、その冷媒が気化する。次ぎに、冷まさ
れた或いは「冷却された」流体が蒸発器を出て、産業処理の行われる場所や建造
物の領域に送られ、そこでこの冷却水が冷却目的に使用される。加熱されて気化
した比較的低圧の冷媒が、圧縮機20に引き戻されプロセスが再開される。
この冷却機の蒸発器と凝縮器との圧力差は比較的高圧高温の冷媒を用いた従来の
冷却機ほど高くない。CFC11などのこれらの比較的高圧の冷媒も、それが使
用されていた当時は低圧冷媒だと考えられていたことに留意されたい。
器との比較的高い圧力差が、冷却機の全ての運転条件で生じ、その状態が持続す
ると思われていた。遠心式の圧縮機ではなく、特にスクリューを用いた冷却機の
設計においては、冷却機の油供給タンクから潤滑油の必要な冷却機の低圧位置へ
の潤滑油の供給及び/または駆動モータの冷却のための冷却機の第1の位置から
冷却機における圧縮機の駆動モータの低圧位置への潤滑油の供給には、この差圧
を利用すると都合がよい。
この潤滑油ポンプを稼働する電動モータ26が冷却機の油供給タンクの中に配設
されている。リード線27によってモータ26に電力が供給されてシャフト30
が駆動し、それによって潤滑油ポンプ要素32が稼働する。シャフト30が遠心
式冷媒ポンプ36のポンプ要素であるインペラー34に同様に連結され、油供給
タンク28の外側に取り付けられている。
を介して潤滑油がポンプ24によって供給される。本発明の譲受人に譲渡された
米国特許第5,675,978号の名称等の潤滑油マニホルド46は、潤滑油供
給タンクの頭壁44に取付けられ、潤滑油ポンプ24によって潤滑油が供給され
る吸入チャンバ48を備えている。
冷却機内で変えることができる。その機能には、例えば、冷却機の軸受け及び表
面への潤滑油の通常の流れの形成、冷却機の冷媒の充填を分離して冷却機に供給
される潤滑油の変更を可能にする流路の形成、化学分析のための冷却機に供給さ
れる潤滑油の採取を可能にする流路の形成、冷却機の潤滑油供給を分離してオイ
ルフィルター50の交換を可能にする流路の形成などがある。潤滑油を供給しな
ければならない冷却機10の軸受け及び表面の中には、圧縮機の駆動モータ22
と遠心式圧縮機20とを連結する駆動軸21を回転可能に支持する軸受けがある
。
ンプ要素32がシャフト30と共に回転するべくキー52によってこのシャフト
30に取付けられ、潤滑油ポンプ要素ハウジング54に配設されている。この潤
滑油ポンプ要素ハウジング54はモータハウジング56に取付けられて支持され
る一方、このモータハウジング56は油供給タンク28の頭壁44に接続されて
支持されている。潤滑油供給タンク28内にポンプモータ26を配設することに
より、モータ26が駆動中に生じる熱が周囲の潤滑油に吸収されるという利点が
あることに留意されたい。モータ26は実際に潤滑油の中に入っていて、潤滑油
がモータハウジングの開口57を通ってそのモータ26の中に流入する。
、軸受け58がその中に収容されている。軸受け58が、モータ26の回転子6
0及びシャフト30を第一の端部で回転可能に支持する。潤滑油ポンプのポート
プレート62が、潤滑油ポンプ要素のハウジング54に取付けられ、そのハウジ
ングによって支持される。また、このプレート62によって、潤滑油が供給タン
ク28の内部から油ポンプ要素32に流れる流路64と、潤滑油が油ポンプ要素
32から配管40に流れる流路66とが画定される。
壁44に取付けられている。好適な実施例によれば、頭壁44は、軸受け70が
収容される軸受けハウジング68と一体であり、このハウジング69を画定して
いる。軸受け58によって支持されているのとは反対側の端部で駆動軸30及び
モータの回転子60が軸受け70によって回転可能に支持されている。シャフト
30は、軸受け70を貫通し、さらに潤滑油供給タンクの頭壁44をも貫通して
延在している。このシャフト30の一部は、油供給タンクの頭壁44に収容され
ているシール部材72によって覆われている。
0の端部面に螺合するネジ74によって取付けられている。インペラー34は、
ボリュートハウジング78によって画定されたインペラーキャビティ76に配設
されている。ボリュートハウジング78は、潤滑油供給タンクの頭壁44の外側
表面に取着されている。シール部材72は、内側と液体冷媒が流れるインペラー
キャビティ76と油供給タンク28との間のシールとなっている。冷媒ポンプ3
6は遠心式型であり、歯車電動ポンプや他のタイプの低容量型ポンプ等が使用す
ることもある接触部材を使用しないため、潤滑油が必要ない。
吸入管80を介して冷却機10の凝縮器14と入側で流れが繋がっており、同様
に吐出管84を介して圧縮機の駆動軸ハウジング23の内部と流れが繋がってい
る。ポンプのモータ26の駆動によって、潤滑油ポンプ要素32と冷媒ポンプイ
ンペラー34との両方が回転する。結果として、潤滑油が油供給タンク28から
配管40、潤滑油マニホルド46、潤滑油管86を順に通って、潤滑油が必要な
冷却機内の様々な位置に供給され、その後、戻り管88を通って油供給タンク2
8に戻る。同時に同じ装置の稼働によって、液体冷媒が冷却機の凝縮器14から
圧縮機の駆動モータハウジング23の内部に供給され、そこで液体冷媒が駆動モ
ータ22と熱交換をしてこのモーターが冷却される。1つの駆動軸上の1つのモ
ータによる液体冷媒ポンプと油ポンプの連結稼働により、コストに配慮しただけ
ではなくこれらの機能に関連した部品数を減らした低圧冷媒を用いた遠心式冷却
機10のどんな運転条件下でも、確実に液体冷媒が冷却用に圧縮機の駆動モータ
に供給されると共に潤滑油も確実に給油される。
、それらの変更例は前記した請求項によってより詳しく主張した本発明の範囲内
である。
明の一体型潤滑油/冷媒ポンプ装置の側断面図である。
Claims (27)
- 【請求項1】 冷却機であって、 圧縮機と、 ハウジング内に配設された前記圧縮機を動作させるモータと、 前記圧縮機から冷媒の供給を受ける凝縮器と、 前記凝縮器から冷媒の供給を受ける計量装置と 前記計量装置から冷媒の供給を受け、冷媒が前記圧縮機に流れるように連結さ
れた蒸発器と、 潤滑油供給タンクと、 前記冷却機が運転中に前記潤滑油供給タンクから給油を必要とする前記冷却機
の位置に潤滑油を供給するためのポンプと、前記冷却機が運転中に前記凝縮器か
ら前記モータに冷却目的で冷媒を供給するポンプとの両方を稼働させるための共
通稼働手段とを含むことを特徴とする冷却機。 - 【請求項2】 前記共通ポンプ稼働手段が、前記潤滑油供給タンクに配設
された潤滑油ポンプ要素と、前記潤滑油供給タンクの外側に配設された冷媒ポン
プ要素とを含むことを特徴とする請求項1に記載の冷却機。 - 【請求項3】 前記共通ポンプ稼働手段が、前記潤滑油ポンプ要素と前記
冷媒ポンプ要素の両方を動作させる駆動軸を含むことを特徴とする請求項2に記
載の冷却機。 - 【請求項4】 前記駆動軸がポンプモータによって回転し、前記ポンプモ
ータが前記潤滑油供給タンク内に配設された電動モータであり、前記ポンプモー
タが前記駆動軸と共に回転するべく前記駆動軸に取り付けられた回転子と固定子
とを含むことを特徴とする請求項3に記載の冷却機。 - 【請求項5】 前記駆動軸が前記潤滑油供給タンクの壁部を貫通している
ことを特徴とする請求項4に記載の冷却機。 - 【請求項6】 前記ポンプ要素がインペラーであり、前記インペラーのた
めのハウジングを更に含み、前記インペラーと前記ハウジングが組合わさって遠
心式ポンプ機構を構成し、前記遠心式冷媒ポンプ機構が入側の流れのために前記
凝縮器に連結され、出側の流れのために前記圧縮機を動作させるための前記モー
タが配設された前記ハウジングの内部に連結されていることを特徴とする請求項
5に記載の冷却機。 - 【請求項7】 ポンプモータハウジングを更に含み、前記ポンプモータが
前記ポンプモータハウジングに配設され、前記ポンプモータハウジングが前記潤
滑油供給タンクの前記壁部に取り付けられていることを特徴とする請求項6に記
載の冷却機。 - 【請求項8】 前記潤滑油供給タンクの前記壁部が軸受けハウジングを画
定し第1の軸受けを更に含み、前記第1の軸受けが前記潤滑油供給タンクの前記
壁部によって画定された前記軸受けハウジングに配設され、前記駆動軸が前記第
1の軸受けに回転可能に支持されていることを特徴とする請求項7に記載の冷却
機。 - 【請求項9】 前記潤滑油ポンプ要素のためのハウジングを更に含み、こ
のハウジングが前記ポンプモータハウジングに取り付けられ軸受けハウジングを
画定し、第2の軸受けが前記潤滑油ポンプ要素のための前記ハウジングによって
画定された前記軸受けハウジングに配設され、前記駆動軸が前記第2の軸受けに
回転可能に支持されていることを特徴とする請求項8に記載の冷却機。 - 【請求項10】 前記インペラーのための前記ハウジングが、前記潤滑油
供給タンクの外側の壁部に取り付けられていることを特徴とする請求項9に記載
の冷却機。 - 【請求項11】 前記ポンプモータハウジングが、前記潤滑油供給タンク
の潤滑油のレベルより低い位置に配設され、前記ポンプモータハウジングが前記
潤滑油によって満たされていることを特徴とする請求項10に記載の冷却機。 - 【請求項12】 前記冷却機が運転中に潤滑油を必要とする前記冷却機の
位置と前記潤滑油ポンプ要素とを連結する配管を更に含み、前記配管の一部が前
記潤滑油供給タンク内に配設され、前記配管の一部が前記潤滑油供給タンクの外
側に配設されていることを特徴とする請求項11に記載の冷却機。 - 【請求項13】 潤滑油ポンププレートを更に含み、前記潤滑油ポンププ
レートが前記潤滑油ポンプ要素のための前記ハウジングに取着され、前記潤滑油
ポンププレートが前記潤滑油供給タンクと流れがつながっている入側と、前記配
管と流れがつながっている出側とを画定することを特徴とする請求項12に記載
の冷却機。 - 【請求項14】 冷却機において、冷媒と潤滑油の両方をポンプで供給す
るための装置であって、 モータと、 前記モータによって回転する駆動軸と、 前記駆動軸に取り付けられた冷媒ポンプ要素と、 前記駆動軸に取り付けられた潤滑油ポンプ要素とを含むことを特徴とする装置
。 - 【請求項15】 前記冷却機が潤滑油供給タンクを備え、前記モータと前
記潤滑油ポンプ要素が前記供給タンクの中に配設され、前記冷媒ポンプ要素が前
記潤滑油供給タンクの外側に配設されていることを特徴とする請求項14に記載
のポンプ装置。 - 【請求項16】 前記冷媒ポンプ要素が遠心式インペラーであることを特
徴とする請求項15に記載のポンプ装置。 - 【請求項17】 前記冷媒ポンプ要素が回転のために前記駆動軸の第1の
端部に取り付けられ、前記潤滑油ポンプ要素が回転のために前記駆動軸の第2の
端部に取り付けられ、前記駆動軸が前記潤滑油供給タンクの壁部を貫通している
ことを特徴とする請求項16に記載のポンプ装置。 - 【請求項18】 前記冷媒ポンプインペラーのためのハウジングを更に含
み、前記ハウジングが冷媒の入側と出側とを備え、前記潤滑油供給タンクの前記
壁部に取り付けられていることを特徴とする請求項17に記載のポンプ装置。 - 【請求項19】 前記潤滑油ポンプ要素のためのハウジングを更に含み、
このハウジングが軸受けハウジングを画定し、第1の軸受けが前記潤滑油ポンプ
要素のための前記ハウジングによって画定された前記軸受けハウジングに配設さ
れ、前記駆動軸が前記第1の軸受けに回転可能に支持されていることを特徴とす
る請求項18に記載のポンプ。 - 【請求項20】 前記モータが固定子と回転子とを備え前記モータのため
のハウジングを更に含み、前記固定子が前記モータのためのハウジングに取り付
けられ、前記モータのための前記ハウジングが前記潤滑油供給タンクの前記壁部
に取り付けられていることを特徴とする請求項19に記載のポンプ。 - 【請求項21】 前記潤滑油供給タンクの前記壁部が軸受けハウジングを
画定し、第2の軸受けが前記壁部によって画定された前記軸受けハウジングに配
設され、前記モータの回転子が前記駆動軸と共に回転するべく前記駆動軸に取り
付けられ、前記駆動軸が前記第2の軸受けに回転可能に支持され、前記モータハ
ウジングが開口を画定し、前記潤滑油供給タンクの潤滑油が前記開口を介して前
記モータハウジングを満たしていることを特徴とする請求項20に記載のポンプ
。 - 【請求項22】 ポンプポートプレートを更に含み、前記ポンプポートプ
レートが前記潤滑油ポンプ要素ハウジングに取り付けられ、前記ポンプポートプ
レートが、潤滑油が前記潤滑油ポンプ要素に供給される流路と、潤滑油が前記潤
滑油ポンプ要素から供給される流路とを画定していることを特徴とする請求項2
1に記載のポンプ装置。 - 【請求項23】 冷却機の圧縮機駆動モータの冷却及び潤滑油を必要とす
るその表面に潤滑油を供給するための方法であって、 潤滑油ポンプ要素を前記冷却機の潤滑油供給タンクに配設する過程と、 駆動軸を前記潤滑油ポンプ要素に連結する過程と、 冷媒ポンプ要素と前記駆動軸とを連結して、前記潤滑油ポンプ要素と前記冷媒
ポンプ要素に共通の駆動軸によって稼働する過程と、 ポンプモータで前記駆動軸を回転させる過程と、 液体冷媒の供給源を設ける過程であって、前記冷媒ポンプ要素が前記供給源か
らポンプで供給することができる、該過程と 前記冷却機の圧縮機を駆動するモータへの前記冷媒ポンプ要素によって送出さ
れる冷媒の流路を配設する過程と、 前記潤滑油ポンプ要素によって送出される潤滑油のための流路を潤滑油の必要
な前記表面に配設する過程とを含むことを特徴とする方法。 - 【請求項24】 前記冷媒ポンプ要素を前記冷却機の潤滑油供給タンクの
外側に配設する過程とを更に含むことを特徴とする請求項23に記載の方法。 - 【請求項25】 前記ポンプモータが電動モータであり、駆動軸を回転さ
せる前記モータを前記潤滑油供給タンクの潤滑油の中に沈める過程を更に含むこ
とを特徴とする請求項24に記載の方法。 - 【請求項26】 前記液体冷媒の供給源が前記冷却機の凝縮器であり、前
記冷却機の凝縮器から前記冷媒ポンプ要素への流路を設ける過程を更に含むこと
を特徴とする請求項25に記載の方法。 - 【請求項27】 前記冷却機の潤滑油供給タンクの壁部に配設された軸受
けに前記駆動軸を回転可能に支持する過程を更に含むことを特徴とする請求項2
6に記載の方法。
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