JPH05196328A - トランスミッションオイル閉込システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 冷媒ガスへのオイルの混入やオイルポンプ内
にキャビテーションなどの発生を防止できる改良された
オイル供給システムを提供する。 【構成】 ギヤ側板５９を遠心圧縮機の駆動ギア３１と
近接してこれを囲む状態で備える。ギヤ側板５９を備え
ずにおくと、オイルは油霧となって冷媒に混入して外に
排出されてしまうが、ギヤ側板５９によってオイルを回
収してサンプ４４に送る。サンプ４４における局所的な
攪拌や、ギヤ側板５９から高速で流れるオイルと冷媒ガ
スとの混合物によってオイルポンプ５３に発生するキャ
ビテーションを防止するために、オイルポンプ５３上に
バッフル７８を備え、オイルの流入及びオイルが混入し
たガスをサンプ４４の他の領域に逸らす。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、主に遠心圧縮機に関
し、特に、改良された潤滑方法及び潤滑を行うための装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、密閉形遠心冷凍圧縮機は、ギヤ
ードアップトランスミッションを介してインペラを駆動
するための電気モータに使用されている。このような圧
縮機において、通常トランスミッションは、冷房機内で
低圧源へのベントを備え、軸封装置によってオイルの漏
洩を最小限に押さえている。このようなベント処理を行
っている間、トランスミッションから外にでる冷媒ガス
に加え、冷媒ガスに油滴または油霧状のオイルが混入し
てトランスミッションから外に出てしまう場合がある。
圧力及び密度が適度であれば、このようなことは、従来
の冷媒においてもさほど大きな問題ではない。

【０００３】最近になって使用されているＲ−２２のよ
うな高圧・高密度の冷媒を用いる場合には、オイルの排
出という上述した問題は有意なものとなる。すなわち、
冷媒圧力が高いためにギヤを高速で動作させなければな
らないのである。このため、トランスミッション内での
乱流及び油霧の発生率が増加する。さらに、圧力差が大
きくなることでベント流量も多くなり、オイル排出量の
増加につながる場合もある。

【０００４】冷媒が高圧であることに加え、高密度であ
れば問題は、より一層深刻なものとなる。すなわち、密
度の増加によって油滴が懸濁状態におかれる時間は長く
なり、分離は一層困難なものとなる。さらに、密度が高
いことで遠心型油分離機構からの機械的損失量も増加す
る。

【０００５】オイルの抜けた冷媒をトランスミッション
から圧縮機の吸入口へ送る場合に、オイルの排出がどの
ように影響するか考えてみる。冷媒は、圧縮機内を通過
して凝縮機に送られるが、そこで熱交換器の表面への冷
媒被覆量が増加して熱交換器の効率は悪くなる。これと
同様の現象が発生した場合には、冷却器に多少のオイル
を通す。このように、オイルの排出量の増加は、熱交換
器の性能劣化の原因となる。さらに、このような現象に
よってサンプにおけるオイル供給量は減少し、潤滑を必
要とする動作部品のすべてに適当な量のオイルを実際に
供給し得るにはオイルの量が足りなくなる場合もある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】このようなオイル排出
の問題については、２つの解決方法が考えられている。
まず、最も一般的な方法は、ベントラインにメッシュの
油分離器を使用し、油滴を凝集させてトランスミッショ
ン内に戻すというものである。もう一つの方法は、一連
の回転式中空スポークを使用して、冷媒中から排出を必
要としない油霧成分を遠心分離するというものである。
これらの方法は、それ自体または両者を組み合わせた場
合のいずれを用いても、Ｒ−２２のような高圧・高密度
冷媒を使用する圧縮機には十分な量のオイルを供給する
ことはできない。

【０００７】したがって本発明の目的は、遠心圧縮機用
の改良されたオイル供給システムを提供することにあ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上述した目的は、特許請
求の範囲における序文及び特徴項に示す方法及び装置に
よって達成することができる。

【０００９】簡単に言えば、本発明の一態様によると、
トランスミッションの駆動ギヤの周囲に側板を配置し、
中心から外へのオイルの排出を防止してトランスミッシ
ョン内で冷媒と混合する。さらに、オイルは、側板によ
ってサンプに通じる下流側へ送られる。

【００１０】本発明の他の態様によれば、ギヤ側板によ
る排出が行われる位置の近辺でサンプ内にバッフルを配
置する。バッフルは、側板から排出されるオイル及び冷
媒の流れをわきへそらし、サンプにおけるオイルポンプ
のキャビテーション（空洞現象）を防止するように機能
する。このキャビテーションを防止せずにおくと、オイ
ルポンプに十分な量のオイルを供給することができなく
なる。

【００１１】

【実施例】図１を参照すると、本発明を遠心圧縮機シス
テム１１に適用する場合の実施例において、本発明は、
概略的に符号１０で示されている。遠心圧縮機システム
１１は、一端に電気モータ１２を備え、他端に遠心圧縮
機１３を備えている。電気モータ１２と遠心圧縮機１３
とは、トランスミッション１４を介して相互に連結され
ている。電気モータ１２は、外側ケース１６を有する。
外側ケース１６には、その内周に沿ってステータコイル
１７が備えられている。ステータコイル１７内には、ロ
ータシャフト１９によってロータ１８が回転可能に備え
られている。ロータシャフト１９は、トランスミッショ
ン１４から懸架された状態となっている。

【００１２】トランスミッション１４は、放射状に延在
する環状フランジ２２を有するトランスミッションアセ
ンブリ２１を含む。環状フランジ２２は、複数のボルト
２４によってモータの外側ケース１６と圧縮機ケース２
３との間に固定されている。トランスミッションシャフ
ト２８は、一対の軸方向に離間したベアリング２６及び
２７によって、トランスミッションアセンブリ２１内に
回転可能に備えられている。このトランスミッションシ
ャフト２８は、モータシャフト１９の延長として、モー
タシャフト１９と一体に形成されていることが好まし
い。さらに、締まりばめによって取り付けられたカラー
２９を備え、スラスト力をシャフト２８からベアリング
２６のスラストベアリング部分へ伝達する。シャフト２
８の端は、トランスミッションアセンブリ２１を越えて
延在している。このシャフト２８の端には、ギヤ３１が
保持板３２及びボルト３３によって取り付けられてい
る。

【００１３】駆動ギヤ３１は、被駆動ギヤ３４と係合す
る。被駆動ギヤ３４は、高速シャフト３６を駆動し、圧
縮機のインペラ３７を直接駆動する。各々のシャフトの
一般的な速度は、トランスミッションシャフト２８で
３，５５０ｒｐｍ、高速被駆動シャフト３６では１６，
０００ｒｐｍである。高速シャフト３６は、２つのベア
リングによって支持され、そのうちの一方を３８で示し
て他方を３９で示す。スラストベアリング４１を備える
ことで、インペラ３７によって発生する軸スラストを相
殺する。

【００１４】ベアリングの潤滑は、以下のようにして行
う。トランスミッションアセンブリ２１によってベアリ
ング２６及び２７にオイルを供給する。ベアリング２６
に送られたオイルは、さらに通路４２を介して開口部４
３を通り、サンプ４４へ流入する。ベアリング２７を囲
むオイル供給環から、オイルは、通路４６へ流入してベ
アリング３８の潤滑を保つ。さらに、オイルは、ベアリ
ング３８の左側から流出し、開口部４３を介してサンプ
４４へ流入する。同様に、ベアリング３８の右側から流
出したオイルは、開口部４７を介してサンプ４４へ流入
する。

【００１５】高速シャフト３６の他端に備えられたベア
リング３９を参照すると、ベアリング表面へ放射状に内
側へ向けて流れ込むオイルの導通路としてのオイル供給
通路４８が備えられている。さらに、オイルスリンガ４
９を備え、オイルをシャフト３６から放射状に外側へ向
けてスリングする。環状キャビティ５１は、ベアリング
３９からのオイルを収容し、通路（図示せず）を介した
サンプ４４へのオイルの排出を容易にする機能を果た
す。

【００１６】サンプ４４にオイルが溜まると、オイルポ
ンプ５３の入口５２へ排出される。ポンプ５３は、フィ
ルタ５４を介してシステムの構成要素へ潤滑用としての
オイルを送り出す機能を有する。

【００１７】軸封装置によってトランスミッション１４
からのオイルの漏洩量を制限するために、トランスミッ
ションベント開口部４７によってトランスミッション１
４から低圧冷媒源（すなわち圧縮機の入口４６）にベン
トを設ける。油分離器、すなわちデミスタ４８を備え、
冷媒ガスを開口部４７に送る前にこの冷媒ガスに混入し
たオイルを一定量だけ回収する。しかしながら、例えば
Ｒ−２２冷媒を使用した高速・高圧機構の場合のように
混入しているオイルの量が多量であるような場合には、
このような油分離器も、それだけでは十分なものとはい
えない。本発明の目的は、システムに構造上の特徴をも
たせることで、オイルの混入量を制限し、さらにはオイ
ルの混入によって生じるオイルの排出を制限することに
ある。

【００１８】駆動ギヤ３１によって、ある量のオイルが
放射状に外側へ向けて排出されている。オイルが霧状に
なってトランスミッション１４の周囲の冷媒中に混入す
るのを防止するために、ギヤ３１と近接した状態でギヤ
側板５９を備える。ギヤ側板５９は、図１乃至図５にお
いて示す。図において示されるように、ギヤ側板５９は
前壁６１及び後壁６２を備える。これらの２つの壁は、
半円部分６３によって相互に連結されている。半円部分
６３は、その一端６４から他端６５へ延在して約２７０
°の角度で外接している。端４６の近辺において、半円
部分は、平面状となって前後の壁６１及び６２の一部と
ともに吐出シュート６６を形成している。吐出シュート
６６は、ギヤ側板５９によって回収されたオイルを下流
方向でオイルポンプ５３へ送るためのものである。

【００１９】半円延長部分６７は、側板前壁６１と一体
に形成され、前壁６１から実質的に垂直に延在してい
る。この半円延長部分６７は、穴６９に通された複数の
取付具によってケース６８に固定されている。この部材
は、高速シャフト３６を囲む領域をトランスミッション
１４を囲む領域から分離するためのものである。したが
って、オイルは、トランスミッション１４の周囲の領域
から外へ出なくなる。

【００２０】ギヤ側板５９の後壁６２には、複数の取付
ブラケット７１，７２及び７３が備えられている。これ
らのブラケットを備えることで、適当な取付具によって
ギヤ側板５９をトランスミッションアセンブリ２１に固
定することが可能になる。このようにして、トランスミ
ッションアセンブリ２１とケース６８との間にギヤ側板
５９をしっかりと固定支持し、駆動ギヤ３１によって中
心から外側へ向かって送り出されるオイルの流れをわき
に逸らせて、オイルが霧状となるのを防止できるように
駆動ギヤ３１とトランスミッション１４周囲の領域との
間を遮断状態とする。このようにすることで、トランス
ミッション領域でのオイルの冷媒への混入も防止するこ
とができる。このようにして制限したオイルは、すべて
下流側へ流れ、吐出シュート６６から吐出されてサンプ
４４へ流入する。

【００２１】駆動ギヤ３１のオイルは、ベアリング２７
と、駆動ギヤ３１及び高速被駆動ギヤ３４用に特別に設
けられたオイル源との両方から流入したものであること
に注意されたい。このオイルは、ケース７６（図２参
照）に取付られた噴霧装置７４によって供給される。噴
霧装置７４は、オイルを直接ギヤに流入させるためのも
のである。ストリッパ７７を備えて駆動ギヤ３１から余
分なオイルを除去し、除去したオイルをサンプに送る。

【００２２】トランスミッションオイルをギヤ側板５９
に収容し、このオイルを直接サンプ４４に直接送ること
による影響について考える。図２において、吐出シュー
ト６６はサンプのオイルポンプ５３の上部に通じてい
る。駆動ギヤ３１は高速で回転するため、オイルは、乱
流が生じた場所でサンプからオイルが吸い出されること
により、オイルポンプ５３内にキャビテーションを発生
させ得る勢いで吐出される。さらに、ギヤの歯は、ファ
ンすなわちブロワとして作用し、大量の冷媒ガスとこの
冷媒ガスに混入したオイルとを送り出す。オイルとガス
との混合物は、サンプ内で泡沫状溶液となる。この泡沫
状溶液をポンプによって注入することでキャビテーショ
ンが発生する。このようなキャビテーションの発生を防
止するために、圧縮機ケース２３と一体の部品としてバ
ッフル７８（図１及び図２参照）を備え、サンプ４４に
外方向かつ下方に延在させて、オイルポンプにおける上
述したような現象を防止する。すなわち、浸水させたバ
ッフル７８は、局所的な攪拌状態及びオイルサンプ４４
とギヤ側板吐出シュート６６とを近接させることで生じ
る冷媒ガス混入による有害な影響からオイルポンプ５３
の入口５２を保護する機能を果たす。バッフル７８の延
在端７９を圧縮機ケースの側面に固定し、端７９の下部
を開口してサンプとオイルポンプ５３との間でオイルが
自由に移動できるようにする。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
冷媒ガスへのオイルの混入やオイルポンプ内にキャビテ
ーションなどを発生させずに十分な量のオイルを供給
し、各構成要素において適度な潤滑性を保つことができ
る改良されたオイル供給システムを提供することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例が適用される遠心圧縮機を示
す横断面図である。

【図２】図１の線２−２で示す部分の軸方向断面図であ
る。

【図３】遠心圧縮機を後方から見た場合の部分横断面図
である。

【図４】本発明による側板部分を示す側面図である。

【図５】本発明による側板部分を示す正面図である。

【符号の説明】

１１…遠心圧縮機システム １３…遠心圧縮機 １４…トランスミッション １６…外側ケース １９…ロータシャフト ２１…トランスミッションアセンブリ ２２…環状フランジ ２３…圧縮機ケース ２６，２７…ベアリング ２８…トランスミッションシャフト ３１…駆動ギヤ ３２…保持板 ３３…ボルト ３４…被駆動ギヤ ３６…高速シャフト ３７…インペラ ３８，３９…ベアリング ４４…サンプ ４８…油分離器 ５３…ポンプ ５４…フィルタ ５９…ギヤ側板 ６１…前壁 ６２…後壁 ６３…半円部分 ６４，６５…端部 ６６…吐出シュート ７１，７２，７３…取付ブラケット

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 低速シャフトを介してインペラを駆動す
   るためのモータと、 潤滑ギヤと高速シャフトとを有する遠心圧縮機であっ
   て、前記ギヤは、オイルサンプに隣接してオイルポンプ
   内に収容される遠心圧縮機において、 前記ギヤの周辺に側板を備え、前記ギヤによるオイルの
   外部への排出及び周囲の冷媒ガスへの混入を防止し、前
   記側板は、前記オイルの流れを前記ギアから前記サンプ
   へ向けるようにも作用することを特徴とする遠心圧縮
   機。
2. 【請求項２】 前記ポンプと前記側板との間に配置さ
   れ、前記オイルを前記側板から逸らせ、前記ポンプにお
   けるキャビテーションの発生を防止するバッフルを備え
   ることを特徴とする請求項１記載の遠心圧縮機。
3. 【請求項３】 前記ギアの周辺の空間は、低圧領域へ通
   じていることを特徴とする請求項１記載の遠心圧縮機。
4. 【請求項４】 ベントに油分離器を備えることを特徴と
   する請求項１記載の遠心圧縮機。
5. 【請求項５】 前記遠心圧縮機は、比較的高圧・高密度
   の冷媒を圧縮するためのものであることを特徴とする請
   求項１記載の遠心圧縮機。
6. 【請求項６】 前記冷媒はＲ−２２であることを特徴と
   する請求項５記載の遠心圧縮機。
7. 【請求項７】 オイルの排出及びトランスミッション内
   における油霧の発生原因となり得る潤滑高速ギヤを有す
   る遠心圧縮機のトランスミッションからのオイル損失を
   減少させるための方法において、 ギヤ周辺部分に側板を配置し、前記オイルの放射状に外
   方へ向かう流れを遮断することで、前記トランスミッシ
   ョン内における前記油霧の発生を実質的に減少させるス
   テップを有することを特徴とするオイル損失減少方法。
8. 【請求項８】 前記側板に吐出部分を供給し、前記オイ
   ルの流れを前記側板から隣接するオイルサンプへ向ける
   ステップを含むことを特徴とする請求項７記載のオイル
   損失減少方法。
9. 【請求項９】 前記側板からのオイル吐出口の周辺にバ
   ッフルを備え、前記オイルの流れを前記側板から前記オ
   イルポンプから離れる方向へ逸らすように前記バッフル
   を作用させるステップを含むことを特徴とする請求項８
   記載のオイル損失減少方法。
10. 【請求項１０】 前記トランスミッションは、低圧領域
    へ通じるベントを備え、前記ベントに油分離器を備える
    ステップを含むことを特徴とする請求項７記載のオイル
    損失減少方法。