JP3016118U - 油ポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 より速いプライミングを行うことができ、二
相流を注入できる油ポンプを提供する。 【構成】 油ポンプは、ポンプハウジング（14）内に形
成された径方向開口部（24-8）と、環状の潤滑溝（24-
9）と、流路（24-10）と、開口部（24-11）とにより、
所望の量を超えた過剰な流量の油をガス抜きするように
構成される。また、ばね（53）の付勢力に抗して移動す
るピストン弁（50）により、油ポンプのプライミングが
達成されるまでガス抜きを遅らせるように構成される。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、二相流になりやすい油を潤滑装置に供給する油ポンプ、および二相 流のプライミングが起こりやすい油ポンプを操作して潤滑装置に油を供給する方 法に関する。

【０００２】

【従来の技術】

冷媒と潤滑材との間には、一方が他方とともに冷房装置（冷凍システム）内に 正常に存在するような親和力があり、そのため、ポンプによって潤滑装置内に油 を注入すると、油ポンプの吸込み側の圧力降下によってガス放出を生じ、二相流 が注入される場合がある。油は圧縮できないが、この二相流は圧縮することがで きる。ガス放出および二相流に関する問題は、適当なポンピング圧力になるまで ８〜１２分間もかかるように、プライミング能力が低下することである。二相流 によって左右される過渡的な状態の間に潤滑材の流れを維持することは、定常状 態の動作における油の供給と同様に重要なことである。この過渡的な状態は、油 だめに作用する装置圧力の変動により起こる場合の他、摩擦などによる加熱によ り起こる場合があり、これらのいずれによっても、ガス放出を生じ、それによっ て二相流を生じ得る。新しい冷媒とともに使用されるポリオール（多価アルコー ル）エステル油（ＰＯＥ）のような合成油は、鉱油よりもかなり速く溶解する冷 媒を放出するため、過渡的な状態において適当な油圧を維持することはさらに困 難である。ＰＯＥ油は極性が高いので、鉱油と同様にアルミニウムやすずのよう なより高い極性の金属の表面を湿らさないという特徴がある。そのため、ポンプ からの油の流れ、即ち、ＰＯＥ油とともに、より高い極性の金属を連続的に供給 しなければならず、ポンプは中断時間を最小にして油膜を補充しなければならな い。

【０００３】 １９９３年７月６日に出願された本出願人の米国特許出願第８５,７９３号（ 米国特許第５,２９５,８１５号）は、この問題の一部を解決しようとするもので ある。特に、この米国特許出願は、かき混ぜられない油を吸い込むことを教示し ている。油検出器は、部材の回転によりガス放出や油入口から油を押し出す遠心 分離を生ずる室から隔離されている。しかし、この米国特許出願の発明は、ポン プによって注入される流体として特に二相流に適合するようにして、二相流を注 入しようとするものではない。

【０００４】 標準的な油ポンプとして二相流を効率的に注入するために改良されたものがあ る。この改良の効果は、相乗作用により各々の変更自体の効果の和よりも大きく なる。主な効果は、潤滑を要する軸受や他の部品に油がより速く供給されるよう に、瞬間的なプライミングが行われることである。

【０００５】 圧縮できない流体を注入するために設計されたポンプを二相流に適合させるた めには、ガスの存在によって示される吐出し量を増加させるために排気量を増加 させるとともに、吸込室内に残っているガスを最小にするためにすきま容積を減 少させることが必要であり、また、トラップ容量からの漏れおよび／またはポン プ吐出し量を最小にするような良好なシールが必要である。さらに、分離された ガスの圧縮機への注入量を最小にするためには、上記米国特許出願８５,７９３ 号の入口管を使用することが望ましい。

【０００６】

【考案が解決しようとする課題】

本考案は、より速いプライミングを行うことを目的とし、また、二相流を注入 できる油ポンプを提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

基本的に、潤滑材と冷媒ガスの二相流になりやすい潤滑材は、所望の潤滑材の 流れと二相流の状態の間に存在する冷媒ガスを調整するために必要な流れに対応 する吐出し量を有するポンプによって、潤滑装置内に注入される。膨張してポン プに供給される二相流により多くのガスを加える冷媒ガスとして残存するのを避 けるために、すきま容積と漏れを最小にする。潤滑材は、かき混ぜられない潤滑 材源からポンプに吸い込むのが好ましい。また、過剰な吐出し量による圧力を制 限するとともに、その変動を少なくして二相流を処理するためにリリーフ弁また はオリフィスが設けられている。

【０００８】

【実施例】

以下、添付図面を参照して本考案の実施例を説明する。

【０００９】 図１、２および４において、参照符号１０は、ケーシング１２を有する半密閉 型の往復圧縮機を示している。ポンプハウジング（軸受部材）１４は、ボルト１ ６によってケーシング１２に固定されている。ポンプハウジング１４には、第１ の開口部１４−１と、この第１の開口部１４−１とともに肩部１４−２を形成す る第２の開口部１４−３と、第３の開口部１４−４が形成されている。また、ポ ンプハウジング１４には、ボルト２０によってカバー１８が固定されている。カ バー１８は第２の開口部１４−３および第３の開口部１４−４とともに油だめ２ ２を形成し、この油だめ２２は図示しない油入口構造に連通している。

【００１０】 また、ポンプハウジング１４には、円筒形ベーン４２および４４を収容するた めの一対の開口部１４−５および１４−６が形成されている。開口部１４−５内 にはスプリングリテーナ４６によってばね４３が保持されており、このばね４３ はポンプロータ３０とのトラッキング・シール接点（追跡密閉接点）にベーン４ ２を付勢している。同様に、開口部１４−６内にはスプリングリテーナ４７によ ってばね４５が保持されており、このばね４５はポンプロータ３０とのトラッキ ング・シール接点にベーン４４を付勢している。クランク軸２４は、ポンプハウ ジング１４内の開口部１４−７によって形成された軸受によって支持された第１ の部分２４−１と、突出部２４−２を有する。クランク軸２４の突出部２４−２ の端部には、ボルト２７および２８をねじ穴２４−３および２４−４に螺合させ ることにより、タング２６が固定されている。このタング２６は一対の駆動面２ ６−１および２６−２を有している。

【００１１】 ポンプロータ３０は、クランク軸２４の突出部２４−２を取り囲むように開口 部１４−１内に配置している。スプリングリテーナ３４に作用するばね３６によ って、肩部１４−２に対してスナップリング３２が付勢されており、このスナッ プリング３２によって開口部１４−１内にポンプロータ３０が保持されている。 また、このばね３６によるスプリングリテーナ３４に対する付勢力によって、ス プリングリテーナ３４が他の部材とともに回転しないようにしている。ポンプロ ータ３０は、軸方向に延びるとともに従動面３０−２および３０−３まで延びる 略半円部３０−１を有し、これらの従動面３０−２および３０−３は、クランク 軸２４の回転方向に応じて、それぞれ駆動面２６−１および２６−２と係合する 。

【００１２】 図４に示すように、ポンプロータ３０は、開口部３０−４と、偏心輪３０−５ と、この偏心輪３０−５内に互いに約９０°の間隔で形成された径方向ポート３ ０−６および３０−７を有する。図４に示すように、ポンプロータ３０が反時計 回りに回転する場合は、ポート３０−６が吸込口であり、ポート３０−７が吐出 口である。一方、ポンプロータ３０が時計回りに回転する場合は、ポート３０− ７が吸込口であり、ポート３０−６が吐出口である。ベーン４２および４４は、 それぞればね４３および４５によって偏心輪３０−５の円筒面に対して付勢され ている。ベーン４２および４４は円筒形であるが、これらのベーンと偏心輪３０ との間は線接触（line contact）であり、この線接触がポート３０−６および３ ０−７上を通っている間に潜在的な漏れがある。偏心輪３０−５の最小流路幅を 有する部分にポート３０−６および３０−７を配置させることにより、ポート３ ０−６および３０−７がベーン４２および４４上を通るときにベーン４２および ４４と偏心輪３０−５との間の流路が制限され、最終的にはベーンの表面が偏心 輪３０−５に適合するように摩耗するので、漏れが最小になる。

【００１３】 クランク軸２４には、直径方向開口部２４−６と交わる軸方向開口部２４−５ が形成されている。回転方向により、直径方向開口部２４−６の一端が吸込口と して作用するポート３０−６および３０−７の一方に連通し、径方向開口部２４ −７が吐出口として作用するポート３０−６および３０−７の他方に連通する。 径方向開口部２４−７は、ボルト２８と螺合するねじ穴２４−４に連通している 。

【００１４】 タング２６の開口部２６−３内には入口管３８が配置されている。入口管３８ は少なくともスプリングリテーナ３４まで軸方向に延びており、スプリングリテ ーナ３４を超えて延びているのが好ましい。スプリングリテーナ３４により油だ め２２内に室２２−１が形成されている。この室２２−１内にタング２６、ボル ト２７、２８およびポンプロータ３０の一部３０−１が配置している。動作中に おいてクランク軸２４を回転させると、ボルト２７および２８によってクランク 軸２４に固定されたタング２６は、クランク軸２４とともに一体に回転する。ク ランク軸２４の回転方向により、駆動面２６−１が従動面３０−２と係合するか 、あるいは駆動面２６−２が従動面３０−３と係合して、クランク軸２４および タング２６とともに一体としてポンプロータ３０を駆動する。室２２−１内のボ ルト２７および２８のボルト頭の回転により泡が発生し、この泡はスプリングリ テーナ３４によって室２２−１内に保持される。入口管３８がない場合には、ボ ルト２７および２８のスピニングヘッドが渦を形成するように開口部２６−３を 取り囲み、遠心分離によって泡が開口部２６−３内に引き込まれて、それぞれク ランク軸２４内の軸方向開口部２４−５および径方向開口部２４−６を介して油 ポンプに供給されやすく、そのため、室２２−１内の泡の存在によりかなりの量 の冷媒ガスが潤滑装置に供給されてしまう。従って、入口管３８は室２２−１を 貫通して油だめ２２まで延びており、この油だめ２２は、クランク軸２４によっ てタング２６が駆動されるときにボルト２７および２８の回転によって実質的に 乱れることがないので、実質的に泡のない油を油だめ２２から入口管３８に吸い 込んで油ポンプに供給することができる。

【００１５】 さらに詳細に説明すると、油は連続的に入口管３８、軸方向開口部２４−５お よび直径方向開口部２４−６内を流れる。図４に示すように、クランク軸２４と ポンプロータ３０が反時計回りに回転しているとすれば、駆動面２６−２は従動 面３０−３と係合し、開口部２４−６からの流れはポート３０−６を介して偏心 輪３０−５と開口部１４−１との間の空間Ｓに流入する。この空間Ｓの周方向の 境界は、偏心輪３０−５と開口部１４−１との間の曲線終始点と、ポート３０− ６に対して時計回りに配置したベーン４２および４４の一方によって定められて いる。また、偏心輪３０−５と開口部１４−１との間において、偏心輪３０−５ と開口部１４−１との間の曲線終始点と、ポート３０−７に対して反時計回りに 配置したベーン４２および４４の一方によって周方向の境界が定められた空間Ｄ からの流体は、ポート３０−７に押し込まれて連続的に径方向開口部２４−７お よび開口部２４−４内を流れる。クランク軸２４が回転すると、偏心輪３０−５ と、開口部１４−１と、ベーン４２および４４と、偏心輪３０−５と開口部１４ −１との間の曲線終始密閉点との共働により、油がポート３０−６を介してポン プ室内に流入してポンプ室に供給され、ポンプ室から押し出されて、ポート３０ −７を介して開口部２４−７に供給される。これらのポンプ室は、図４の吸込ポ ート３０−６とポンプ室との連通が遮断されて、図４の吐出ポート３０−７がポ ンプ室に連通するときに、吸込から吐出に切り換える。また、クランク軸２４が 時計回りに回転しているときは逆になる。

【００１６】 吐出ポート３０−７および径方向開口部２４−７を介して開口部２４−４に流 入する油は、例えば、径方向開口部２４−８のような分配手段によって潤滑を要 する位置に供給される。上述したように、本発明は、二相流の状態の間は常に適 当な油と冷媒を供給し、他の場合には過剰な油を供給するものである。潤滑分配 流路では冷媒も過剰な油も好ましいものではないので、ガス放出された冷媒およ び／または過剰な油を排出するためのリリーフ構造が設けられている。径方向開 口部２４−８は環状の潤滑溝２４−９に連通し、この環状の潤滑溝２４−９は流 路２４−１０を介して開口部２４−１１に連通している。開口部２４−１１内に は、弁座として作用するピン５１とばね５３のスプリングリテーナとして作用す るピン５２との間にピストン弁５０が配置されている。ばね５３の付勢力は、環 状の潤滑溝２４−９に供給された油の圧力に対向するものである。ポンプのプラ イミングを行って十分な圧力になると、図２に示すように、ばね５３の付勢力に 抗してピストン弁５０が動かされて、ガス放出された冷媒および／または過剰な 油がポート２４−１２を介して圧縮機１０のクランク室内に流入可能になり、そ れによって二相流の状態でも油の供給が維持される。

【００１７】

【考案の効果】

上述したように、本考案による油ポンプは、より速いプライミングを行うこと ができ、二相流を注入することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】油供給構造の部分断面図。

【図２】図１に対応する断面図。

【図３】図１の油供給構造の端部を示す図。

【図４】図１の４−４線断面図。

【符号の説明】

１０…圧縮機 １２…ケーシング １４…ホンプハウジング（軸受部材） １４−１…第１の開口部 １４−２…肩部 １４−３…第２の開口部 １４−４…第３の開口部 １４−５、１４−６、１４−７…開口部 １６…ボルト １８…カバー ２０…ボルト ２２…油だめ ２２−１…室 ２４…クランク軸 ２４−１…第１の部分 ２４−２…突出部 ２４−３、２４−４…ねじ穴 ２４−５…軸方向開口部 ２４−６…直径方向開口部 ２４−７、２４−８…径方向開口部 ２４−９…環状の潤滑溝 ２４−１０…流路 ２４−１１…開口部 ２４−１２…ポート ２６…タング ２６−１、２６−２…駆動面 ２６−３…開口部 ２７、２８…ボルト ３０…ポンプロータ ３０−１…略半円部（ポンプロータの一部） ３０−２、３０−３…従動面 ３０−４…開口部 ３０−５…偏心輪 ３０−６、３０−７…径方向ポート ３２…スナップリング ３４…スプリングリテーナ ３６…ばね ３８…入口管 ４２、４４…円筒形ベーン ４３、４５…ばね ４６、４７…スプリングリテーナ ５０…ピストン弁 ５１、５３…ばね ５２…ピン

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【手続補正書】

【提出日】平成７年３月１３日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】実用新案登録請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【実用新案登録請求の範囲】

Claims (4)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 二相流になりやすい油を潤滑装置に供給
   する油ポンプにおいて、 通常、所望の量と同量の流量の油に加えて、過剰な油お
   よび／またはガス放出した冷媒として存在し得る二相流
   のガス状部分と同量の流量の油を供給する油ポンプ手段
   （14）と、 前記所望の量を超えた過剰な流量の油をガス抜きする手
   段（24-8、24-9、24-10、24-11）と、 前記油ポンプ手段のプライミングが達成されるまで前記
   ガス抜きを遅らせる手段（50、53）とからなる油ポン
   プ。
2. 【請求項２】 乱れのない油だめから前記油ポンプに油
   が供給されることを特徴とする請求項１に記載の油ポン
   プ。
3. 【請求項３】 二相流のプライミングが起こりやすい油
   ポンプを操作して潤滑装置に油を供給する方法におい
   て、 二相流の状態で所望の量の油を供給するのに十分な速度
   でプライミングを行う工程と、 前記所望の量と同量の油を潤滑装置を供給するように、
   過剰な油および／またはガス放出した冷媒をガス抜きす
   る工程とからなる油ポンプの操作方法。
4. 【請求項４】 油ポンプのプライミングが行われた後に
   ガス抜きのみが行われることを特徴とする請求項３に記
   載の油ポンプの操作方法。