JP2004011538A

JP2004011538A - 吸収溶液ポンプ

Info

Publication number: JP2004011538A
Application number: JP2002166500A
Authority: JP
Inventors: Noriyuki Nishiyama; 西　山　教　之; Atsushi Sekikawa; 関　川　敦　司; Ryuichiro Kawakami; 川　上　隆一郎; Mitsuharu Matsubara; 松　原　光　治
Original assignee: Osaka Gas Co Ltd; Tokyo Gas Co Ltd; Toho Gas Co Ltd
Current assignee: Osaka Gas Co Ltd; Tokyo Gas Co Ltd; Toho Gas Co Ltd
Priority date: 2002-06-07
Filing date: 2002-06-07
Publication date: 2004-01-15
Anticipated expiration: 2022-06-07
Also published as: JP4093800B2

Abstract

【課題】潤滑液がベアリング外に漏出して液量が減少することを防止することが出来る様な吸収式冷凍機の吸収溶液ポンプを提供する。
【解決手段】回転軸（１３）にスリーブ（１６Ａ）が固着された箇所で当該回転軸（１３）を軸支するベアリング（１、１）の内周面（６）に、回転軸（１３）と概略平行な（回転軸（１３）に対する傾斜が、例えば±１０°の範囲内であるような）方向に延在する潤滑液用溝（４Ａ、４Ｂ、４Ｃ）が形成されている。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、吸収式冷凍機で吸収溶液を循環するために用いられる吸収溶液ポンプの改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図８は、主として本発明の吸収溶液ポンプを使用する吸収式冷凍機のブロック構成を示している。
【０００３】
再生器Ｇｅと凝縮器Ｃｎと蒸発器Ｅｖと吸収器Ａｂとを主要機器として構成される公知の吸収式冷凍機Ｒａにおいて、再生器ＧｅでバーナＢによって加熱され冷媒を蒸発分離された濃縮臭化リチウム溶液が吸収器Ａｂに至り、蒸発器Ｅｖからの冷媒水蒸気を吸収して希溶液となるよう構成されている。
【０００４】
吸収器Ａｂで冷媒を吸収して希溶液となった臭化リチウム溶液は、希溶液ラインＬに介装された吸収溶液ポンプＰａによって再生器Ｇｅに循環させられる。
【０００５】
図９は、上記のような吸収式冷凍機Ｒａにあって、再生器Ｇｅと吸収器Ａｂ間で臭化リチウム水溶液を循環させる吸収溶液ポンプＰａを示している。
吸収溶液ポンプＰａは、モータ部Ｍで駆動される回転軸１３は、モータＭを挟む様に配置されたベアリング２１、２１で軸支されている。ここで、ベアリング２１、２１で軸支される回転軸１３の部分には、スリーブ１６が一体的に嵌装・固着されている。回転軸１３には、インペラＩｍが片持ちされている。
吸収溶液ポンプＰａは、係る構成の遠心型キャンドポンプである。
【０００６】
吸収溶液ポンプＰａの耐用寿命は一般に、２０，０００〜２５，０００時間で、その耐用時間はベアリング２１、２１の耐用寿命で支配されている。耐用寿命を低下させる因子は、通常の摩耗や、吸収式冷凍機内部の腐食によって発生する微細な腐食生成物の噛み込み等がある。
【０００７】
吸収溶液ポンプＰａの耐用寿命は、吸収式冷凍機Ｒａの耐用寿命に及ばないのが現状であって、吸収溶液ポンプＰａの故障あるいは予防保全のために吸収式冷凍機Ｒａを停止させて吸収溶液ポンプＰａを交換することが必至となっている。
【０００８】
図１０〜図１２はベアリング２１を示していて、フラン樹脂含浸カーボンで形成され、軸１３に固着されたメトコ１６Ｃ溶射ステンレス３１６材のスリーブ１６を介して軸１３を支持するよう構成されている。
【０００９】
斜視で示す図１０及びその軸方向断面を示す図１１、軸１３とスリーブ１６を含めた正面を示す図１２において、円筒状のベアリング２１は内周面２６に複数の、例えば４条のスパイラル状の潤滑液用溝２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、２４ｄ（２４で総称）が設けられている。潤滑液用溝２４は、前後の側端面２７、２７間に連通していて、潤滑液が内周面２６の半径方向および軸方向の全域にいきわたるよう配設されている。
【００１０】
図１２は、ベアリング２１と潤滑液用溝２４との関係を示している。回転軸１３に固着されたスリーブ１６が、ベアリング２１の内周面２６で軸支されていて、内周面２６とスリーブ１６の外周面１６ａとの間の隙間Ｓｄに存在する潤滑液の液膜で内周面２６と外周面１６ａとのすべりを保証している。
【００１１】
しかしながら、スリーブ１６にかかるポンプ送液による負荷によっては液膜を保証する隙間Ｓｄが、図１２のように、スリーブ軸心の偏心によって隙間Ｓｍのよう減少してこの部分の液膜圧を上昇させ、たとえば潤滑液用溝２４ｃに押し込むことになる。
スリーブ軸心の荷重部位に対して、潤滑液用溝２４は必ず交差するため、隙間Ｓｍの発生位置の近傍にある潤滑液用溝２４は常時、液膜圧を低下する様に作用する。
【００１２】
即ち、潤滑液用溝２４ｃに押し込まれた高圧の潤滑液は、両側端面２７に通じるスパイラル状の潤滑液用溝２４ｃを介してベアリング２１の両側端部２７、２７（図１０参照）から外部へ逃げて、隙間Ｓｍ近傍の液膜圧を低下させて液膜切れを助長することになる。
【００１３】
このように、スパイラル状の潤滑液用溝２４により、スリーブ１６とベアリング内周面２６との間の高圧局部で液膜切れが起こり、スリーブ外周面１６ａとベアリング内周面２６との間に固体摩擦による摩耗あるいは損傷を引き起こしている。
【００１４】
ベアリング２１の短寿命あるいは故障によって吸収溶液ポンプＰａの交換作業を行う場合、一般に吸収溶液ポンプＰａが設けられている配設位置が低位置のため、吸収式冷凍機Ｒａ内の吸収溶液全量を抜き取る必要があり、また、作業が容易でなく工事費用が嵩むという問題がある。
【００１５】
さらに吸収式冷凍機Ｒａの循環液の大気開放により内部装置の腐食進行を促進させ吸収式冷凍機Ｒａ全体の耐久性を損なう問題がある。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上述した従来技術の問題点に鑑みて提案されたものであり、潤滑液がベアリング外に漏出して液量が減少することを防止することが出来る様な吸収式冷凍機の吸収溶液ポンプを提供することを目的としている。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明の吸収溶液ポンプは、回転軸（１３）にスリーブ（１６Ａ）が固着された箇所で当該回転軸（１３）を軸支するベアリング（１、１）の内周面（６）に、回転軸（１３）と概略平行な（回転軸（１３）に対する傾斜が、例えば±１０°の範囲内であるような）方向に延在する潤滑液用溝（４）が形成されている（請求項１）。
【００１８】
係る構成を具備する本発明によれば、回転軸と概略平行な潤滑液用溝を荷重位置を避けて配置することが出来る。従来のスパイラル状の溝の場合のように、潤滑液用溝は常時その一部に対してスリーブが押し付けられてはいない。そのため、溝に対してスリーブが常時、或いは連続的に押し付けられる従来技術に比較して、潤滑液が溝を介して逃げる量が減少する。
【００１９】
しかも、溝の周方向には、潤滑液は逃げないので液膜が保証されるので、潤滑液の液量の減少が防止され、液膜厚が保証されて所謂「液切れ」も防止される。
【００２０】
ここで、本発明における潤滑液用溝は、その延在する方向が回転軸の軸方向に対して、完全に平行である必要は無く、±１０°程度の範囲であれば、平行に含めてよい。
【００２１】
また、本発明の吸収溶液ポンプは、ベアリングの材質はアンチモン含浸カーボン（ロックウェル硬度ＨＲｃ＝６５）或いはフェノール樹脂含浸カーボン（ロックウェル硬度ＨＲｃ＝７０）であり、スリーブの材質はタングステン溶射ステンレス（例えば、タングステンカーバイト溶射ＳＵＳ３１６、ＨＲＣ＝７０）であることを特徴としている（請求項２）。
【００２２】
従来の技術では、ベアリングの材質はフラン樹脂含浸カーボン（ＨＲｃ硬度＝５６）であり、スリーブの材質はメトコ１６Ｃ溶射ステンレス３１６（ＨＲｃ硬度＝６０）で、材質硬度は高くなく、ベアリングとスリーブとの耐磨耗性から、吸収溶液ポンプの寿命を吸収式冷凍機の寿命よりも長くすることは、従来技術では困難であった。
【００２３】
これに対して、上述した構成を具備する本発明の吸収溶液ポンプであれば、スリーブ及びベアリングについては耐摩耗性の良好な材料を採用することにより、吸収溶液ポンプの寿命を長くして、ポンプ交換までの時間を吸収式冷凍機の寿命と同等にすることが可能となった。
【００２４】
ここで、ベアリングとスリーブとの材料の硬度の差が大き過ぎると、硬い方が柔らかい方を削って、より摩耗し易くなるので両者の硬度の差は小さい方がベアリング面の寿命延長にとっては良い。
上述したベアリングとスリーブの材料は、吸収溶液ポンプの交換が不要となるため、ライフサイクルコスト面でメリットがある。
さらに、本発明の吸収溶液ポンプは、回転軸（１３）にスリーブ（１６Ａ）が固着された箇所で当該回転軸（１３）を軸支するベアリング（１、１）の内周面（６）に、回転軸（１３）と概略平行な（回転軸（１３）に対する傾斜が、例えば±１０°の範囲内であるような）方向に延在する潤滑液用溝（４）が形成されており、前記ベアリングの材質はアンチモン含浸カーボン（ロックウェル硬度ＨＲｃ＝６５）或いはフェノール樹脂含浸カーボン（ロックウェル硬度ＨＲｃ＝７０）であり、前記スリーブの材質はタングステン溶射ステンレス（例えば、タングステンカーバイト溶射ＳＵＳ３１６、ＨＲＣ＝７０）であることを特徴としている（請求項３）。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
図１〜図４は、図９で説明した吸収溶液ポンプＰａの従来のベアリング２１に相当するベアリング１であって、円筒状の内、外径及び軸方向長さは前記ベアリング２１と同じである。
【００２６】
本発明の要旨は、回転軸１３にスリーブが固着された箇所でその回転軸１３を軸支するベアリング１と、図９における従来のスリーブ１６に相当するスリーブ１６Ａに関するものである。本発明には、材質は従来と同様ではあるが、その形状を変更したものと、形状は従来と同様で、材質だけを変更したものとが存在する。但し、形状及び材質を変更したものも、本発明の対象となる。
【００２７】
図９で示された回転軸１３に固着されたスリーブ１６Ａを軸支するベアリング１の斜視を示す図１、その側面を示す図２及び図２のＸ矢視を示す図３において、ベアリング１は、両側端面７、７間に内孔の内周面６を有する円筒状のベアリング体２で構成されている。実施例におけるベアリング体２の外径Ｄは４８ｍｍであり、内周面６の径は２８ｍｍである。
【００２８】
内周面６に、図においては、並行する３条の潤滑液用溝４Ａ、４Ｂ、４Ｃ（４で総称する）が、例えば図６で示す様に、回転軸１３の軸心に概略並行に延在して両側端面７、７間に連通して形成されている。潤滑液用溝４の軸心に対する平行度は厳密の必要はなく、例えば±１０度程度であってもよい。
【００２９】
潤滑液用溝４は、図１においては半径方向外方に突起して形成された３角形状であるが、図３及び図４に示す半円形状であってもよい。
【００３０】
図３及び図４に示す潤滑液用溝４は、局部Ａを拡大表示した図４に示すように、半径方向外方に半円形に突起して形成されている。図示の潤滑液用溝４の例では、突起端部４ｂは半円の溝形状で、内周面６に接続する部分４ａは平行に形成されていて、突起端部４ｂの半径Ｒは２．４ｍｍ、接続する部分４ａの高さは０．５ｍｍである。
潤滑液用溝４は、回転軸１３の荷重が負荷される領域を避ける様に配置されている。
【００３１】
潤滑液用溝４の形状は、全て（の潤滑液用溝４）が同一形状でなくてもよく、ベアリング１にかかる負荷の傾向に応じて溝深さ、幅等の形状をかえてもよい。
【００３２】
ベアリング１の材質は、アンチモン含浸カーボン（ＨＲｃ硬度＝６５）或いはフェノール樹脂含浸カーボン（ＨＲｃ硬度＝７０）であり、スリーブ１６Ａの材質はタングステン溶射ステンレス（ＨＲｃ硬度＝７０）である。
本吸収溶液ポンプに使用するベアリング面の硬度差は、少ないことがよい。
【００３３】
図５を参照して、上記のベアリング１に対して吸収溶液ポンプＰａが運転されると、トルク変動を伴う送液力を含む外力によって軸１３及びスリーブ１６Ａはベアリング内孔の内周面６に対して偏心して回転する。偏心方向が図５のように下方に指向した場合には、最小の回転隙間Ｑｍでは潤滑液の圧力が最高圧の液膜になって軸１３及びスリーブ１６Ａを支持する。
【００３４】
最小の回転隙間Ｑｍは、回転軸１３の荷重が作用する位置、図５では真下の位置となる。そして、潤滑液用溝４Ａ、４Ｂ、４Ｃは、係る位置（最小の回転隙間Ｑｍの位置：回転軸１３の荷重が作用する位置：図５では真下の位置）を避けて配置されている。そのため、溝に対してスリーブが常時、或いは連続的に押し付けられる従来のスパイラル状溝の技術に比較して、潤滑液が潤滑液用溝４Ａ、４Ｂ、４Ｃを介して逃げる量が減少する。
しかも、潤滑液用溝４Ａ、４Ｂ、４Ｃの周方向には、潤滑液は逃げないので液膜が保証され、液膜厚が保証されて、所謂「液切れ」も防止される。
【００３５】
そして、潤滑液用溝４Ａ、４Ｂ、４Ｃへ高い圧力が掛からないので、液膜圧が潤滑液用溝４Ａ、４Ｂ、４Ｃを介して、ベアリング端面１７、１７に圧力伝播して外部にいたる可能性は極めて少ない。
【００３６】
図示の実施形態では上記のように作用するので、従来のベアリングの欠点、すなわち、円周方向の全域に連通したスパイラル状溝を介して最高圧液膜の圧力を常時ベアリング外部に連通させて液膜圧を低下させてしまう欠点が解消される。
【００３７】
前記の構成諸元によるベアリング１とスリーブ１６Ａを装着した吸収溶液ポンプＰａでは、耐用時間が６００００時間を越えることがわかった。この耐用時間の延長によって吸収式冷凍機の通常最大積算運転時間の６００００時間を、吸収溶液ポンプＰａの交換なしで運転できることになった。
【００３８】
本発明において、ベアリング１とスリーブ１６Ａを上述した様な材料で構成した場合と、従来のポンプとを、起動発停を繰り返す耐久試験を実施した場合における摩耗量（摩耗体積）により、比較して示すのが、図７である。
図７において、「従来例」として示す吸収溶液ポンプでは、ベアリングはフラン樹脂含浸カーボン（ＨＲＣ＝５６）で、スリーブ及びスラストはメトコ１６Ｃ溶射ＳＵＳ（ＨＲＣ＝６０）である。
これに対して、本発明を適用した「実施例１」では、ベアリングはアンチモン含浸カーボン（ＨＲＣ＝６５）で、スリーブ及びスラストはタングステンカーバイト溶射ＳＵＳ３１６（ＨＲＣ＝７０）である。
また、「実施例２」では、ベアリングはフェノール樹脂含浸カーボン（ＨＲＣ＝７０）で、スリーブ及びスラストはタングステンカーバイト溶射ＳＵＳ３１６（ＨＲＣ＝７０）である。
【００３９】
従来例の摩耗体積が９９．２６ｍｍ^３であるのに対して、実施例１の摩耗体積は４５．９５ｍｍ^３であり、実施例３の摩耗体積は３０．７７ｍｍ^３である。
同一の条件では、本発明の実施例１、２の方が摩耗量が小さく、耐摩耗性が向上していることが明らかである。
【００４０】
図示の実施形態はあくまでも例示であって本発明の技術的範囲を限定するものではない。例えば、潤滑液用溝４の形状は角溝でもよく、溝の条数は多数でも少数でもよい。
【００４１】
【発明の効果】
本発明の作用効果を、以下に列挙する。
（１）　本発明の吸収溶液ポンプによれば、ベアリングの潤滑液用溝が回転軸と平行な方向に延在するので、スリーブとベアリング間が押しつけられて液膜が高圧になってもベアリング外部に液膜圧が逃げにくくなって、液膜切れによるベアリング損傷を防止できる。
（２）　ベアリングの材質をアンチモン含浸カーボン或いはフェノール樹脂含浸カーボンとし、スリーブの材質をタングステン溶射ステンレスにすることで耐摩耗性がよくなり、寿命が延長された。
（３）　上記の吸収溶液ポンプの寿命延長によって、従来は吸収式冷凍機の寿命限度内でやむを得ず吸収溶液ポンプを交換していたことが不要になり、吸収式冷凍機の耐用時間を超えて運転できるようになり、吸収溶液ポンプの交換作業と費用が省けるようになった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の吸収溶液ポンプのベアリングを示す斜視図。
【図２】図１のベアリングの側面図。
【図３】図２のＸ矢視図。
【図４】図３のＡ部拡大図。
【図５】スリーブとベアリングの潤滑液用溝との関係を示す説明図。
【図６】ベアリング内周面を図５のＹ−Ｙ線で破断して展開した状態で示す図。
【図７】本発明の作用効果を対照表として示す図。
【図８】本発明の吸収溶液ポンプが使用される吸収式冷凍機のブロック構成図。
【図９】吸収溶液ポンプの側断面構成図。
【図１０】従来のベアリングの斜視図。
【図１１】図１０を１部破断して示す側断面図。
【図１２】従来のスリーブとベアリングの潤滑液用溝との関係を示す説明図。
【符号の説明】
Ｐａ・・吸収溶液ポンプ
１・・・ベアリング
４（４Ａ、４Ｂ、４Ｃ）・・潤滑液用溝
６・・・内周面
７・・・側端面
１３・・回転軸
１６Ａ・・スリーブ

Claims

回転軸にスリーブが固着された箇所で当該回転軸を軸支するベアリングの内周面に、回転軸と概略平行な方向に延在する潤滑液用溝が形成されていることを特徴とする吸収溶液ポンプ。
ベアリングの材質はアンチモン含浸カーボン或いはフェノール樹脂含浸カーボンであり、スリーブの材質はタングステン溶射ステンレスであることを特徴とする吸収溶液ポンプ。
回転軸にスリーブが固着された箇所で当該回転軸を軸支するベアリングの内周面に、回転軸と概略平行な方向に延在する潤滑液用溝が形成されており、前記ベアリングの材質はアンチモン含浸カーボン或いはフェノール樹脂含浸カーボンであり、前記スリーブの材質はタングステン溶射ステンレスであることを特徴とする吸収溶液ポンプ。