JP3546066B2 - 液体ポンプ - Google Patents

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Description

【0001】
【産業上の利用分野】
本発明は液冷媒を移送するのに好適な液体ポンプに関する。
【0002】
【従来の技術及びその課題】
従来、液冷媒を移送するには一般にキヤンドモータポンプが用いられていたが、これはコストが高く、また、効率が悪いので、実用性に乏しいという問題があった。
【0003】
これに対処するため、密閉型電動圧縮機を液冷媒の移送用ポンプとして用いることが特開平2−173384号公報によって提案された。
しかし、これは圧縮機構の摺動部から漏洩した液冷媒が密閉容器の内部に充満して電動機のコイルや電極端子を浸し、これらの絶縁低下をもたらすという不具合があった。
そして、液冷媒が一旦密閉容器内に溜まると、これを外部に排出することが難く、また、電動機の発熱により密閉容器内の液冷媒が蒸発して密閉容器内の圧力が上昇し、この結果、圧縮機構の潤滑不良や焼き付きを招くおそれがあった。
【0004】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決するために発明されたものであって、その要旨とするところは、 液体を移送する容積型ポンプ機構とこれを駆動する電動機を密閉容器の内部に収容し、この密閉容器内下部に上記容積型ポンプ機構を潤滑するための潤滑油及び上記容積型ポンプ機構から漏洩した液体を貯溜するとともにこの液体から蒸発したガスを貯溜するガス域を上記密閉容器内上部に形成し、吸入液体が流過する吸入管及び吐出液体が流過する吐出管をそれぞれ上記密閉容器を封密的に貫通させて上記容積型ポンプ機構の吸入口及び吐出口に直結してなる液体ポンプにおいて、上記吸入管に一端が連結された連通管の他端を上記密閉容器の内部の所定高さに開口させ、上記密閉容器内に貯溜された液体の液面が上記所定高さ以上に上昇したときこの液頭に基づく圧力によって上記所定高さ以上の液体を上記連通管を経て上記吸入管に導入することを特徴とする液体ポンプにある。
【0005】
他の特徴とするところは、上記密閉容器内のガス域と上記吸入管とを常時連通させる均圧管を設けたことにある。
【0006】
第2の発明の要旨とするところは、 液体を移送する容積型ポンプ機構とこれを駆動する電動機を密閉容器の内部に収容し、この密閉容器内下部に上記容積型ポンプ機構を潤滑するための潤滑油及び上記容積型ポンプ機構から漏洩した液体を貯溜するとともにこの液体から蒸発したガスを貯溜するガス域を上記密閉容器内上部に形成し、吸入液体が流過する吸入管及び吐出液体が流過する吐出管をそれぞれ上記密閉容器を封密的に貫通させて上記容積型ポンプ機構の吸入口及び吐出口に直結してなる液体ポンプにおいて、上記密閉容器の底部に一端が開口する下部連通管の他端及び上記密閉容器内のガス域に一端が開口する上部連通管の他端をそれぞれ上記密閉容器の底から所定高さ位置上記吸入管に連結し、上記密閉容器内に貯溜された液体の液面が上記所定の高さ以上に上昇したときこの液頭に基づく圧力によって上記所定の高さ以上の液体を上記下部連通管を経て上記吸入管に導入することを特徴とする液体ポンプにある。
【0007】
他の特徴とするところは、上記密閉容器の外部で接続連通管の一端を上記吸入管に連結し、この接続連通管の他端と上記下部連通管の他端と上記上部連通管の他端を接続パイプによって互いに接続するとともにこの接続パイプ内で上記下部連通管の他端及び上記接続連通管の他端を上記所定の高さ位置で上方に開口させたことにある。
【0008】
更に他の特徴とするところは、上記密閉容器の外部で上記吐出管の途中に容器を設けるとともにこの容器内にこれを仕切る仕切板と、この仕切板に穿設された複数の吐出ポートを上記吐出管内の圧力が低下したときに閉止する吐出弁を設置したことことにある
【0009】
【作用】
第1の発明においては、容積型ポンプ機構の摺動部から密閉容器内に漏洩した液体によって密閉容器内の液面が所定高さ以上に上昇すると、所定高さ以上の液体は連通管にその他端から流入して連通管内を通って吸入管に吸入され、吸入管の中を流過する液体に伴われてポンプ機構に吸入される。
【0010】
上記密閉容器内のガス域と上記吸入管を均圧管を介して常時連通させれば、密閉容器内の圧力は均圧管を介して吸入管内の圧力と常時均しくなる。
【0011】
第2の発明においては、密閉容器内の液面が所定の高さ以上に上昇すると、所定の高さ以上の液体は下部連通管を通って吸入管に吸入され、また、密閉容器内のガス域の圧力は上部連通管を介して吸入管内の圧力と均圧する。
【0012】
上記密閉容器の外部で上記吐出管の途中に容器を設けるとともにこの容器内にこれを仕切る仕切板と、この仕切板に穿設された複数の吐出ポートを吐出管内の圧力が低下したときに閉止する吐出弁を設置すれば、圧力脈動によって吐出管内の圧力が低下したとき吐出弁が閉止して圧力脈動が吐出管を伝播するのを阻止する。
【0013】
【実施例】
本発明の1実施例が図1及び図2に示されている。
密閉容器1の内部には電動機2と、この下方に電動機2によって駆動される容積型ポンプ機構3が収容されている。そして、密閉容器1の頂部には電極端子26が取り付けられている。
電動機2のステータ2aは密閉容器1に固定され、ロータ2bはクランクシヤフト4の上部に固定されている。
【0014】
容積型ポンプ機構3はクランクシヤフト4と、そのクランクピン5に嵌合されたローリングピストン6と、密閉容器1に固定されたシリンダブロック7と、このシリンダブロック7の上端開口を閉塞する上部軸受8と、シリンダブロック7の下端開口を閉塞する下部軸受9と、シリンダブロック7に穿設されたスロット27内に出没自在に嵌挿されたブレード10と、このブレード10の背後に配設されてこれを押推する押えばね11等からなる。
【0015】
シリンダブロック7と上部軸受8と下部軸受9とによって囲まれるシリンダ室12内にローリングピストン6を収容し、このローリングピストン6の外周面にブレード10の先端を当接せしめることによってこのブレード10の片側に吸入室13が、他側に圧縮室14が限界されている。
クランクシヤフト4は上部軸受8及び下部軸受9によってそれぞれ軸承されている。
【0016】
吸入管20は密閉容器1を封密的に貫通して吸入口21に直結され、吐出管22は密閉容器1を封密的に貫通して吐出口23に直結されている。連通管24は密閉容器1の底を封密的に貫通して立ち上げられ、その内端は密閉容器1内の所定の高さに開口し、他端は密閉容器1の外部で吸入管20に連結されている。
【0017】
クランクシヤフト4が電動機2によって回転駆動されると、クランクピン5に嵌合されたローリングピストン6はシリンダ室12内で矢印方向に偏心回転運動する。これに伴って液冷媒が吸入管20、吸入口21を経て吸入室13内に吸入され、圧縮室14内の液冷媒が吐出口23、吐出管22を経て吐出される。
【0018】
これと同時に、密閉容器1内底部に貯溜された潤滑油25がクランクシヤフト4内下部に組み込まれた潤滑油ポンプ18によって吸引され、クランクシヤフト4に穿設された給油通路19を経てクランクシヤフト4 と上部軸受8及び下部軸受9との摺動面、クランクピン5とローリングピストン6との摺動面、ローリングピストン6とシリンダブロック7との摺動面等に給油される。
【0019】
ローリングピストン6と上部軸受8及び下部軸受9との隙間やスロット24とブレード10との隙間等から液冷媒が漏洩すると、これが密閉容器1内底部に貯溜された潤滑油25に混入する。
【0020】
液冷媒の漏洩によって密閉容器1内の潤滑油及び液冷媒の液面が上昇すると、その液頭に基づく圧力によって液冷媒が連通管24にその内端から流入し、この連通管24を通って吸入管20内に入り、この中を流過する液冷媒に伴われてポンプ機構3に吸入される。
従って、連通管24の内端を密閉容器1内の所定の高さに開口させておけば、密閉容器1内の液面が所定高さ以下に低下するのを防止できる。
【0021】
一方、このポンプの運転によって電動機2や容積型ポンプ機構3の摺動部、即ち、シリンダブロック7、上部軸受8、下部軸受9が発熱すると、潤滑油25中に混入していた液冷媒が蒸発するとともにこのガス冷媒が加熱されて膨張するので、密閉容器1内の圧力が上昇する。
密閉容器1内の圧力上昇によって連通管24内の液冷媒が吸入管20に押し出されると、密閉容器1内のガス冷媒が連通管24を通って吸入管20に吸入され、密閉容器1内の圧力は吸入管20内の圧力と均圧する。
【0022】
本発明の第2の実施例が図3に示されている。
この第2の実施例においては、密閉容器1の頂部と吸入管20とを連結する均圧管40が設けられ、密閉容器1内のガス域は均圧管40を介して吸入管20と常時連通している。
他の構成は図1及び図2に示す第1の実施例と同様である。
【0023】
しかして、密閉容器1内の圧力は常時均圧管40を介して吸入管20内の圧力と均圧される。
そして、電動機2や容積型ポンプ機構3の発熱により密閉容器1内の液冷媒が蒸発すると、このガス冷媒は上部軸受8の近傍及び電動機2のステータ2aとロータ2bとの隙間を通って上昇する過程で上部軸受8及び電動機2を冷却する。
かくして、上部軸受8の発熱による焼付き及び電動機2の温度上昇に伴う効率低下や焼損を未然に防止できる。
【0024】
本発明の第3の実施例が図4に示されている。
この第3の実施例においては、連通管は密閉容器1の底部に一端が開口する下部連通管27と、密閉容器1の頂部に一端が開口する上部連通管28と、吸入管20に一端が接続された接続連通管29とからなる。これら下部連通管27、上部連通管28及び接続連通管29の他端は接続パイプ30によって互いに接続され、下部連通管27及び接続連通管29の他端は接続パイプ30内で密閉容器1の底から所定の高さHにおいて上方に開口している。
他の構成は図1及び図2に示す第1の実施例と同様であり、対応する部材には同じ符号が付されている。
【0025】
しかして、液冷媒の漏洩によって密閉容器1内の潤滑油及び液冷媒の液面が所定の高さH以上に上昇すると、密閉容器1内から液冷媒が下部連通管27、接続パイプ30、接続連通管29を経て吸入管20内に入り、この中を流過する液冷媒に伴われてポンプ機構3に吸入される。そして、密閉容器1内の潤滑油及び液冷媒の液面が所定高さH以下に低下すると、潤滑油及び液冷媒の戻りが停止する。
【0026】
密閉容器1内の圧力が上昇すると、密閉容器1内からガス冷媒が上部連通管28、接続パイプ30及び接続連通管29を経て吸入管20内に入り、密閉容器1内の圧力は吸入管20内の圧力と均圧する。
【0027】
本発明の第4の実施例が図5に示されている。
この第4の実施例においては、密閉容器1の外部で吐出管22の途中に容器31が設けられ、この容器31内にはこれを仕切る仕切板32と、この仕切板32に穿設された複数の吐出ポート33を開閉する吐出弁34が設置されている。
他の構成は第1ないし第3の実施例と同様である。
【0028】
容積型ポンプ機構3のローリングピストン6がシリンダ室12内で回転すると、その微少回転角度範囲内で吸入室13と圧縮室14とが連通し、吐出管22内の圧力が瞬間的に低下する。吐出管22内の圧力が低下すると、容器31内の吐出弁34が吐出ポート33を閉止し、圧力低下が後流側の吐出管22に波及するのを防止するので、吐出管22内の圧力脈動が吐出管22を加振して騒音を発生するのを抑制できる。
【0029】
なお、吐出弁34は流動抵抗が小さく、応答性が良い等の特性が必要であり、従って、別置の容器31内に複数の吐出ポート33を設けてその全開口面積を吐出管22の断面積より大きくするのが望ましく、また、吐出弁34は応答性に富むリード弁等を用いるのが望ましい。
【0030】
なお、ポンプの起動時に液冷媒が連通管24又は下部連通管27を通って密閉容器1内に急激に流入するのを防止するため、連通管24又は27に密閉容器1に向かう流れを阻止する逆止弁を設けて置くのが望ましい。
【0031】
上記実施例においては、容積型ポンプ機構としてロータリ式ポンプ機構を用いているが、スクロール型等任意の容積型ポンプ機構を用いることができ、また、液冷媒に限らず任意の液体を移送しうることは勿論である。
【0032】
【発明の効果】
第1の発明においては、吸入管に一端が連結された連通管の他端を密閉容器の内部の所定高さに開口させたので、容積型ポンプ機構から漏洩して密閉容器の内部に貯溜された液体の液面が所定高さ以上に上昇したとき、この液頭に基づく圧力によって所定高さ以上の液体を連通管を経て吸入管に戻すことができる。
従って、密閉容器内に液体が充満して電動機やその電極端子が液体に浸されるのを防止することができるので、電動機や電極端子の絶縁低下に基づく焼損等を防止して液体ポンプの信頼性を向上できる。また、密閉容器内に常時所定量の液体を貯溜できるので、容積型ポンプ機構の潤滑不良や焼損を未然に防止できる。
【0033】
密閉容器内のガス域と吸入管を均圧管を介して常時連通させれば、密閉容器内の圧力を常時吸入管内の圧力と均圧させることができるとともに電動機や容積型ポンプ機構の温度上昇を抑制できる。
【0034】
また、第2の発明においては、密閉容器の底部に一端が開口する下部連通管の他端及び密閉容器内のガス域に一端が開口する上部連通管の他端をそれぞれ密閉容器の底から所定高さ位置で吸入管に連結し、密閉容器内に貯溜された液体の液面が所定の高さ以上に上昇したときこの液頭に基づく圧力によって所定の高さ以上の液体を下部連通管を経て吸入管に導入することができるので、密閉容器内の液面高さを所定の高さに維持できるとともに上部連通管によって密閉容器内のガス域の圧力を常時吸入管内の圧力と均圧させることができる。
【0035】
また、密閉容器の外部で吐出管の途中に容器を設けるとともにこの容器内にこれを仕切る仕切板と、この仕切板に穿設された複数の吐出ポートを吐出管内の圧力が低下したときに閉止する吐出弁を設置すれば、吐出管の振動及びこれから発生する騒音を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例を示す縦断面図である。
【図2】図1のA−A線に沿う断面図である。
【図3】本発明の第2の実施例を示す縦断面図である。
【図4】本発明の第3の実施例を示す縦断面図である。
【図5】本発明の第4の実施例を示す略示的縦断面図である。
【符号の説明】
1 密閉容器
3 容積型ポンプ機構
2 電動機
20 吸入管
21 吸入口
22 吐出管
23 吐出口
24 連通管

Claims (5)

  1. 液体を移送する容積型ポンプ機構とこれを駆動する電動機を密閉容器の内部に収容し、この密閉容器内下部に上記容積型ポンプ機構を潤滑するための潤滑油及び上記容積型ポンプ機構から漏洩した液体を貯溜するとともにこの液体から蒸発したガスを貯溜するガス域を上記密閉容器内上部に形成し、吸入液体が流過する吸入管及び吐出液体が流過する吐出管をそれぞれ上記密閉容器を封密的に貫通させて上記容積型ポンプ機構の吸入口及び吐出口に直結してなる液体ポンプにおいて、上記吸入管に一端が連結された連通管の他端を上記密閉容器の内部の所定高さに開口させ、上記密閉容器内に貯溜された液体の液面が上記所定高さ以上に上昇したときこの液頭に基づく圧力によって上記所定高さ以上の液体を上記連通管を経て上記吸入管に導入することを特徴とする液体ポンプ。
  2. 上記密閉容器内のガス域と上記吸入管とを常時連通させる均圧管を設けたことを特徴とする請求項1記載の液体ポンプ。
  3. 液体を移送する容積型ポンプ機構とこれを駆動する電動機を密閉容器の内部に収容し、この密閉容器内下部に上記容積型ポンプ機構を潤滑するための潤滑油及び上記容積型ポンプ機構から漏洩した液体を貯溜するとともにこの液体から蒸発したガスを貯溜するガス域を上記密閉容器内上部に形成し、吸入液体が流過する吸入管及び吐出液体が流過する吐出管をそれぞれ上記密閉容器を封密的に貫通させて上記容積型ポンプ機構の吸入口及び吐出口に直結してなる液体ポンプにおいて、上記密閉容器の底部に一端が開口する下部連通管の他端及び上記密閉容器内のガス域に一端が開口する上部連通管の他端をそれぞれ上記密閉容器の底から所定高さ位置上記吸入管に連結し、上記密閉容器内に貯溜された液体の液面が上記所定の高さ以上に上昇したときこの液頭に基づく圧力によって上記所定の高さ以上の液体を上記下部連通管を経て上記吸入管に導入することを特徴とする液体ポンプ。
  4. 記密閉容器の外部で接続連通管の一端を上記吸入管に連結し、この接続連通管の他端と上記下部連通管の他端と上記上部連通管の他端を接続パイプによって互いに接続するとともにこの接続パイプ内で上記下部連通管の他端及び上記接続連通管の他端を上記所定の高さ位置で上方に開口させたことを特徴とする請求項3記載の液体ポンプ。
  5. 上記密閉容器の外部で上記吐出管の途中に容器を設けるとともにこの容器内にこれを仕切る仕切板と、この仕切板に穿設された複数の吐出ポートを上記吐出管内の圧力が低下したときに閉止する吐出弁を設置したことを特徴とする請求項1又は3記載の液体ポンプ。
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