JP2009517582A - 潤滑油中の鉄分汚染物質のための磁気トラップ - Google Patents

Abstract

コンプレッサは鉛直軸の周りを回転する管状垂直シャフト、管状垂直シャフトを回転駆動するロータ、及びシリンダブロックに固定されたステータを有している。潤滑油は、管状垂直シャフトの下部端部から内部径路の入口を通って出口に運ばれる。潤滑油がコンプレッサの他の部品に供給される前に潤滑油中の鉄分汚染物質を捕集するために、磁石は内部径路内に配置されている。

Description

本発明は、密閉型コンプレッサに関し、特に鉄分潤滑油汚染物質がコンプレッサの構成部品と接触し、やがてコンプレッサの停止に繋がる構成部品の破損の防止に関する。

密閉型コンプレッサは、家庭用冷蔵庫、冷凍庫、及び閉ループ冷却システムの冷媒を圧縮するための空調機器において使用されている。コンプレッサにおいて摩擦する構成部品の潤滑は、容器底部のオイル溜から潤滑油を汲み上げてコンプレッサの各部品に循環するクランクシャフトにより提供される。

クランクシャフトは回転駆動部により駆動され、クランクシャフトの回転は、潤滑油を汲み上げ、潤滑油をコンプレッサの各部品に循環させる。潤滑油はコンプレッサの至るところを循環するため、製造工程、又はコンプレッサにおける部品の摩耗部分と亀裂部分から生じたコンプレッサにおける細片や微粉末を潤滑油が取り込んでいる。潤滑油はコンプレッサに戻るため、潤滑油における細片や微粉末はコンプレッサの構成部品を損傷させ、その結果としてコンプレッサを故障させるであろう。

それため、潤滑油がコンプレッサの至るところを潤滑する前に、潤滑油において細片や微粉末を最少にすることが強く求められている。磁石は潤滑油から細片を分離するために用いられていた。図１は、磁石が潤滑油から細片を分離するために利用された米国特許6,290,479B1（以後、フリードレイ）の従来例を示している。
米国特許第６，２９０，４７９Ｂ１号明細書

フリードレイにおいては、潤滑油から鉄分物質を分離するために、環状磁石８８がコンプレッサの底部容器８０のくぼみ内に設けられている。動作において、オイルは、駆動軸４０の遠心動作によりオイル吸入管６２に引き込まれ、駆動シャフト４０内に形成されたオイル分配孔に運ばれる。そこで、潤滑油は、異なる構成部品の潤滑のために、コンプレッサ１０の異なる部品に供給される。吸引動作は、オイル８０をオイル溜６４から軸８６に向かって内方向放射状に引き込んでいる。潤滑油のために使用されたオイルの全ては、オイル吸入管６２の端部９４に入らねばならないため、全てのオイルが環状磁石８８の上面に近い場所を流れるであろう。

このように、潤滑油がオイル吸入管６２内に取り込まれる前に、環状磁石８８が潤滑油内に存在している鉄分の細片や微粉末を捕集しており、それにより、汚染された潤滑油がコンプレッサ１０の全体の部品に分配されることが防止されている。しかしながら、駆動シャフト４０内部に存在する細片や微粉末、例えば駆動シャフト４０の製造工程から生じる金属片は取り除かれないであろう。シャフト内部からの細片や微粉末は、コンプレッサ１０の全体の部品に潤滑油が供給されると、ベアリング及びその他の重要な摺動部品に損傷を与える結果となるであろう。環状磁石８８が上手く働くように、オイル吸入管６２の回転動作によりオイル内の細片や微粉末は一定の動きをするために、環状磁石８８をオイル吸入管６２内の端部９４に近い位置に配置しなければならない。

潤滑油の中の細片や微粉末の存在は、対応が求められているコンプレッサにおいて長い間の問題であった。したがって、コンプレッサとコンプレッサ部品において発生した、又は既に存在していた細片や微粉末のために生じた潤滑油の汚染物質を低減するための優れた方法が求められている。

本発明は、鉛直軸の周りに回転する管状垂直シャフトを具備し、管状垂直シャフトはさらに管状垂直シャフトの下側端部から引き込まれた潤滑油を運ぶために上方に延びている内部径路と、潤滑油が内部径路から吐出される前に潤滑油から鉄分汚染物質を分離するために、内部径路内に配置された少なくとも一つの磁石を具備しているコンプレッサの提供を目的としている。

したがって、一つの目的において、本発明はコンプレッサにおける鉄分材料を捕集する方法を提供することである。この方法は、鉛直軸の周りを回転する管状垂直シャフトを有するコンプレッサを備えるステップであり、管状垂直シャフトがさらに管状垂直シャフトの下側端部から汲み上げられた潤滑油を運ぶために上方に延びており、下側端部に入口と上側端部に出口を持つ内部径路を有しており（ａ）、潤滑油が内部径路から吐出される前に潤滑油から鉄分汚染物質を分離するために内部径路の表面に少なくとも一つの磁石を配置して固定し、出口が遮られないように少なくとも一つの磁石を内部径路内に配置し固定するステップ（ｂ）とを有する。

本発明の好ましい実施例を述べる。以下の説明において、詳細については好ましい実施例を説明するために提供する。しかしながら、本発明はそのような詳細なしに実施されることはこの分野の技術者にとって明らかであろう。これらの詳細のいくつかについては、本発明を不明瞭にしないように長々と述べることをしない。

図２に言及すると、この図は本発明に係るコンプレッサ２００の一実施例の鉛直断面図を示している。コンプレッサ２００は、鉛直軸２０５の周りに回転する一つの管状垂直シャフト２１０を有することが示されている。コンプレッサ２００は、管状垂直シャフト２１０を支持するための一つのシリンダブロック２２０、管状垂直シャフト２１０を回転駆動するためのロータ２３０、及びシリンダブロック２２０に固着されたステータ２４０をさらに具備している。シリンダブロック２２０と管状垂直シャフト２１０は、鋳鉄または低炭素鋼により製造され得る。

シリンダブロック２２０は、管状垂直シャフト２１０を支持する筒状ボア２８０を有している。筒状ボア２８０と管状垂直シャフト２１０との間の径方向の隙間は、約４μｍから１２μｍである。筒状ボア２８０と管状垂直シャフト２１０との間に捕集された細片や微粉末は、筒状ボア２８０と管状垂直シャフト２１０のそれぞれの表面を損傷させ、それによりさらなる細片や微粉末を発生させる。

管状垂直シャフト２１０の回転中において、遠心力が管状垂直シャフト２１０の下側端部で入口２５０を通って潤滑油を汲み上げ、そして潤滑油を上方に引き上げる。潤滑油は、管状垂直シャフト２１０内で上方に延びる内部径路２６０（図２において破線にて示す）を通って運ばれ、出口２７０を通ってコンプレッサ２００の各種部品に注がれる。

内部径路２６０は、下側端部と上側端部とを有している。入口２５０は、管状垂直シャフト２１０の下側端部と連通しており、内部径路２６０の下側端部に配置されている。内部径路２６０の出口２７０は、内部径路２６０の内周面と管状垂直シャフト２１０の外側表面との間をつないでおり、内部径路２６０の上側端部に配置されている。

図３に言及すると、図３は図２のＡ−Ａ’線に沿ったコンプレッサにおける管状垂直シャフト２１０の拡大された断面図を示している。内部径路２６０の中心縦軸３００は、管状垂直シャフト２１０の鉛直軸２０５に対して角度３１０を有している。その角度３１０は約２．５°から３．５°である。

管状垂直シャフト２１０が回転するとき、発生した遠心力が入口２５０を通って潤滑油を汲み上げ、そして潤滑油を内部径路２６０に沿って上方に引き上げる。そこで、潤滑油は、管状垂直シャフト２１０の出口からコンプレッサ２００の他の部品へ供給される。

少なくとも一つの磁石３２０は、出口２７０を通った潤滑油の流れが磁石３２０により妨げられないように、内部径路２６０に沿って配置される。潤滑油が内部径路２６０の外に供給される前に、磁石３２０は潤滑油中の鉄分物質や微粉末、例えば金属片を吸引する。このように、磁石３２０は、コンプレッサ２００の部品に損傷を与える鉄分汚染物質を捕集し、そして潤滑油がコンプレッサに吐出される前に潤滑油から鉄分汚染物質を分離する。

図３に示すように本発明の実施例においては、磁石３２０が、出口２７０と反対側となる内部径路２６０の内周面に配置されている。図４に示すように本発明の他の実施例においては、磁石３２０が、中心縦軸３００上の内部径路２６０の上側端部の表面に配置されている。図５に示すように本発明のさらに他の実施例においては、環状磁石３２０が出口２７０の内部に配置されている。環状磁石３２０は、潤滑油が流れる貫通孔を有している。環状磁石３２０の外周面は出口２７０の内周面に対応しており、環状磁石３２０が出口内に密接するよう配置される。

図６に示すように本発明の更にその他の実施例においては、少なくても一つの磁石３２０が内部径路２６０の全体の内周面に沿った各種位置に配置される。少なくとも一つの空間が、内部径路２６０の全体の内周面に沿った各種位置に設けられている。少なくとも一つの磁石３２０は少なくとも一つの空間内に配置される。

内部径路２６０に磁石を固定する方法の例としては、磁石３２０が配置されるべき位置で内部径路２６０の表面に空間３３０を設け、そしてその空間３３０内に密接して配置された磁石３２０を有している。このため、磁石３２０はそれ自身の磁力により所定位置に固定される。空間３３０の寸法は、磁石３２０の寸法に対応している。長期間の信頼性と性能を確保するために、希土類永久磁石ネオジウム・鉄・ボロン（Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ）を使用しても良い。

図７に言及すると、本発明の好ましい実施例においては、動作中のコンプレッサの鉛直方向及び水平方向への変位のため、コンプレッサ２００が懸架ばね７１０により支持されている。潤滑油７２０はコンプレッサ２００の底部オイル溜７４０に貯留されている。そのように、管状垂直シャフト２１０の下側端部が底部オイル溜７４０に当たらないように、入口２５０との間にかなりの間隔が必要である。このため、入口２５０と底部オイル溜７４０との間のかなりの間隔のために、コンプレッサ２００の底部オイル溜７４０に磁石を配置することは効果的ではない。磁石が入口２５０から離れた位置に配置されているので、磁石により検出されなかった鉄分の細片や汚染物質が管状垂直シャフト２１０に入るであろう。

一つの好ましい実施例を詳細に述べたが、各種の変形及び改良は本発明の範囲から離脱しない範囲で当業者によりなされ得るものである。

本発明の好ましい実施例は、以下の図面を参照し、例を介してここに更に十分に述べるものである。

図１は米国特許US6,290,479B1のスクロールコンプレッサの鉛直断面図を示す。 図２は本発明に係るコンプレッサの鉛直断面図を示す。 図３は図２のＡ−Ａ’線によるコンプレッサにおける管状垂直シャフトの拡大断面図の第１実施例を示す。 図４は図２のＡ−Ａ’線によるコンプレッサにおける管状垂直シャフトの拡大断面図の第２実施例を示す。 図５は図２のＡ−Ａ’線によるコンプレッサにおける管状垂直シャフトの拡大断面図の第３実施例を示す。 図６は図２のＡ−Ａ’線によるコンプレッサにおける管状垂直シャフトの拡大断面図の第４実施例を示す。 図７は筐体内のスプリングにより支持された、本発明に係るコンプレッサの鉛直断面図を示す。

Claims (23)

1. 鉛直軸の周りを回転する管状垂直シャフトを具備し、前記管状垂直シャフトが、さらに前記管状垂直シャフトの下側端部から引き込まれた潤滑油を運ぶために上方に延びている内部径路、及び
   前記潤滑油が前記内部径路から吐出される前に前記潤滑油から鉄分汚染物質を分離するために、前記内部径路内に配置された少なくとも一つの磁石、を具備するコンプレッサ。
2. 前記内部径路の長手方向の軸が前記管状垂直シャフトの鉛直軸に対して角度を有している請求項１に記載のコンプレッサ。
3. 前記内部径路が下側端部の入口と上側端部の出口をそれぞれ有している請求項２に記載のコンプレッサ。
4. 前記入口が管状垂直シャフトの下側端部に設けられ、前記出口が前記内部径路の内周面と前記管状垂直シャフトの外側表面との間をつなぐ請求項３に記載のコンプレッサ。
5. 前記角度が２．５°から３．５°の間である請求項２に記載のコンプレッサ。
6. 少なくとも一つの磁石が前記出口と反対側となる前記内部径路の内周面に配置されている請求項３に記載のコンプレッサ。
7. 少なくとも一つの磁石が、前記内部径路の中心縦軸上の前記上側端部の表面に配置されている請求項３に記載のコンプレッサ。
8. 少なくとも一つの磁石が、前記出口内に配置された環状磁石であり、前記環状磁石が潤滑油の流れる貫通孔を有している請求項３に記載のコンプレッサ。
9. 前記環状磁石の外周面は前記出口の内周面に対応しており、前記環状磁石が前記出口内に密接して配置されている請求項８に記載のコンプレッサ。
10. 少なくても一つの磁石が前記内部径路の全体の内周面に沿った位置に配置されている請求項３に記載のコンプレッサ。
11. 前記管状垂直シャフトがシリンダブロックにより支持されている請求項１に記載のコンプレッサ。
12. 前記管状垂直シャフトがロータにより回転駆動される請求項１に記載のコンプレッサ。
13. 前記内部径路が前記内部径路の内周面上に少なくとも一つの空間を有し、前記少なくとも一つの磁石が前記空間内に密接して配置されている請求項６又は１０に記載のコンプレッサ。
14. 前記内部径路がその中心縦軸上の前記内部径路の上部端部の表面に少なくとも一つの空間の一つを有し、前記少なくとも一つの磁石が前記空間内に密接して配置されている請求項７に記載のコンプレッサ。
15. 少なくとも一つの磁石が希土類永久磁石ネオジウム・鉄・ボロンである請求項１に記載のコンプレッサ。
16. コンプレッサ内の鉄分物質を捕集する方法であって、前記方法が、
    （ａ）鉛直軸の周りを回転する管状垂直シャフトを有するコンプレッサを備えるステップであり、前記管状垂直シャフトがさらに前記管状垂直シャフトの下側端部から汲み上げられた潤滑油を運ぶために上方に延びており、下側端部に入口と上側端部に出口を持つ内部径路を有しており、及び
    （ｂ）潤滑油が内部径路から吐出される前に前記潤滑油から鉄分汚染物質を分離するために前記内部径路の表面に少なくとも一つの磁石を配置して固定し、前記出口が遮られないように前記少なくとも一つの磁石を前記内部径路内に配置し固定するステップを有する。
17. 前記ステップ（ｂ）が、出口と反対側にある前記内部径路の内周面に少なくとも一つの磁石を配置し固定することをさらに有する請求項１６に記載の方法。
18. 前記ステップ（ｂ）が、中心縦軸上に前記内部径路の前記上側端部の表面に少なくとも一つの磁石を配置し固定することをさらに有する請求項１６に記載の方法。
19. 前記ステップ（ｂ）が、前記出口内に環状磁石を配置し固定することをさらに有し、前記環状磁石は潤滑油が流れる貫通孔を有する請求項１６に記載の方法。
20. 前記環状磁石の外周面は前記出口の内周面に対応しており、前記環状磁石が前記出口内に密接して配置される請求項１９に記載の方法。
21. 前記ステップ（ｂ）が、前記内部径路の全体の内周面に沿った位置に少なくとも一つの磁石を配置し固定することをさらに有する請求項１６に記載の方法。
22. 前記方法が、前記少なくとも一つの磁石を密接して配置するために、前記内部径路の内周面に少なくとも一つの空間を設けることをさらに有する請求項１７又は２１に記載の方法。
23. 前記方法が、前記少なくとも一つの磁石を密接して配置するために、前記内部径路の中心縦軸上における前記内部径路の前記上側端部の表面に少なくとも一つの空間を設けることをさらに有する請求項１８に記載の方法。

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