JPH08210268A - スクロール型液冷媒ポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】スクロール型の液ポンプは、大きな差圧で使用
され、潤滑ができないため、軸受焼き付け事故の問題、
冷凍サイクル内の高圧側には使用ができない点を改善す
る。 【構成】液ポンプは、駆動モータ，ポンプ部はスクロー
ル型歯ラップ巻きの旋回，固定スクロール機構からな
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、冷凍空調機用あるいは
冷蔵庫用の液冷媒の搬送用等に用いられているスクロー
ル型液冷媒ポンプに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、冷凍空調技術の向上は目覚まし
く、従来では考えられない冷凍サイクルを用いた空調機
が開発されてきており、これに伴って各要素の使用条件
が一段ときびしくなり要素の信頼性は冷凍サイクルの重
要な課題となってきた。特に、蓄熱式を用いた空調機で
は深夜電力を利用して、蓄熱槽内の水を冷媒配管が水を
冷却させ氷を作り、昼間の冷房に氷により冷却されてい
る液冷媒を液ポンプを用いて冷凍サイクル内を循環させ
冷房をするのに用いる。さらには、高層ビルの空調装置
では、冷媒圧縮機から吐出される圧力では配管が長いた
めに、ヘッドロスが大きくなり圧力が低下し冷媒循環量
が急激に減少し、性能が低下するという欠点があった。
そこで、性能向上を図るために配管内の液冷媒をポンプ
により流送するのに使用され始めてきた。これまで高圧
下で使われている液ポンプには、実開昭58−104376号公
報のように軸受摺動面部分が少ないのと、荷重も小さい
マグネット駆動型が主流構造がほとんどである。その
後、特開平2−64284号公報などの構造が良く知られてお
り、比較的大きな容量の液ポンプはロータリあるいはス
クロール型となっている。

【０００３】スクロール型冷媒圧縮機では、特開昭59−
110887号公報などの構造がよく知られている。図５は、
従来のスクロール型液ポンプの断面を示し、構造の詳細
については、図６から図１０に示す。図６に示すのは、
スクロール型ポンプ部で、旋回スクロール部と固定スク
ロール部の歯の組み合わせ断面を示し、図７は、圧縮部
の旋回スクロールと固定スクロールで、旋回スクロール
が旋回運動をする時、自転しないように自転防止と旋回
運動の案内をするもので、一般にオルダムリングと呼び
（以下、オルダムリングと呼ぶ）を示し、図８はオルダ
ムリングの組込取付断面位置を示す。図９は固定スクロ
ール歯の平面形状を示し、図１０はオルダムリングの取
付け位置を示す。図５を用いて説明する。５１は従来の
液ポンプ本体を示し、５２は圧縮機部、５３はモータ
部、５４はクランク軸、５５はロータ、５６は固定スク
ロール旋回スクロール、５７は旋回スクロール、５８は
フレーム、５９は吸入管、６０は吐出管、７１はオルダ
ムリング、７６はモータ電源端子、７８はバランスウェ
ートを示す。次に、動作について説明する。電源端子７
６に電源が通電されるとモータ部のロータ５５が回転す
ると、ロータ５５に直結されているクランク軸５４が回
転する。クランク軸５４の先端部に装着された旋回スク
ロール５７が旋回運動することにより、旋回スクロール
５７の外周側から内側へと吸入管５９から入った液冷媒
は容積の変化せずして送られ、固定スクロール５６中心
から押し出され、吐出管６０から外部の冷凍，空調装置
に圧送される。

【０００４】図６は、圧縮機部である旋回スクロール５
７と固定スクロール５６の組み合わせ構造の断面図を示
し、矢印の旋回方向に運動すると、旋回スクロール５７
と固定スクロール５６の歯の噛み合いにより容積変化
し、吸入管５９から液冷媒が入り、吐出管６０から外へ
吐出される。図７は、圧縮機部の旋回スクロールと固定
スクロール構造で、旋回運動の時に自転しないように自
転防止のオルダムリングの配置を示したものである。オ
ルダムリング７１は矢印方向に往復運動する。オルダム
リング７１の凸部７１ｂが旋回スクロール５６の案内溝
に挿入されガイドする。直角に位置するオルダムリング
７１の摺動部の凸部７１ａは固定スクロール５６の案内
ガイド溝５６ｂに挿入され矢印方向に動く、オルダムリ
ング７１の凸部７１ａ，７１ｂ対辺側に一対の構造とな
っている。オルダムリング７１の取付け縦断面を図８に
示す。オルダムリング７１の上部側が旋回スクロール５
７の案内溝５７ｂと下部側はフレーム固定部５２ａと案
内溝５６ａ，７１ａはオルダムリング摺動部を組み合わ
せてなる構造を示した図で、オルダムリング７１は旋回
スクロール５６凹部溝５７ｂにオルダムリング凸部７１
ｂが挿入する構造である。図９は固定スクロール５６凸
部の形状を示したもので、吸入口５９は旋回歯形形状の
巻き始め外周先端から液冷媒が吸入される位置の様子を
示した。次に、図１０は実機に於いてのオルダムリング
７１の組立て構造の様子を示したもので、クランク軸５
４の上部先端に旋回スクロール５７が組み込まれ旋回ス
クロール５７を案内するオルダムリング７１は下部側に
取付けられており、直角方向のフレームが設けられた溝
にオルダムリング７１の摺動部が挿入する構造となって
おり、ここでは図示してないがフレーム５２ａ側に案内
を旋回スクロール側と同じ溝形状とした構造である。以
上が従来のスクロール型流体機械の構造を示したもので
ある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで図５に示すス
クロール型液ポンプの軸受部は、サイクル内に潤滑が混
入すると油の影響により冷房能力が低下してしまうの
で、したがって、油を用いた軸受部の潤滑はできない。
したがって、軸受摩耗等の問題が発生していた。特に、
軸受部は油潤滑ができないなどの厳しい環境下にある。
本発明の目的は、軸受部に液冷媒を流して冷却する構造
とした液ポンプ構造で、軸受冷却による焼き付かないポ
ンプ構造とし、信頼性の高い機構を提供することにあ
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】以上のような課題を解決
するために、本発明のスクロール型液冷媒ポンプの軸受
には全芳香ポリイ械ド樹脂材で作った軸受構造で、軸受
部を液冷媒で冷却する機構により従来構造に比較し、軸
受焼き付けを大幅に低減することができる。したがっ
て、信頼性の高いスクロール型液冷媒ポンプを提供でき
る。

【０００７】

【作用】本発明は前述した構成により、摺動面の冷却効
果を上げることにより焼き付かない信頼性の高いポンプ
構造が得られる。したがって、信頼性の高い液冷媒ポン
プが提供できる。

【０００８】

【実施例】以下、本発明のスクロール型液冷媒ポンプ機
構の実施例を図１に示し、図２は旋回スクロール及び固
定スクロールのラップ歯形と組み合わせ形状を示し、矢
印は回転方向を示す。図３は冷凍サイクルにおけるスク
ロール型液冷媒ポンプの冷却機構を示し、図４は応用例
を示す。図１及び図２を参照しながら動作と両歯型旋回
スクロールの特徴について説明する。１１は本体を示
し、１２は固定スクロール、１３は旋回スクロール、１
４は旋回スクロール１３の回転運動を防止するためのオ
ルダムリング、１５はステータ、１６はロータ、１７は
モータの軸、１８はフレーム、１９は吸入管、２０は吐
出口、２１はカップリング、２２はバランスウェート、
２３は軸受メタル、２４はモータ電源部を示す。

【０００９】次に動作について説明する。モータ電源部
２４に電気が通電されるとロータ１６が回転し、ロータ
１６と結合されたクランク軸１７が回転する。クランク
軸１７は旋回スクロール側は偏心軸になっておりスクロ
ール１３が旋回運動して吸入管１９から液冷媒を吸込み
旋回スクロール１３の外周側方向へ流れ、その時、旋回
スクロール１３と固定スクロール１２及び旋回スクロー
ル１３のラップ状の旋回歯の容積変化により、固定スク
ロール１２と、旋回スクロール１３の外周方向へ流れ吐
出口２０からポンプの外へ吐出される。本発明は、モー
タ側の側面２６から液冷媒をポンプの上流側に逃がすバ
イパス管２７を設けた構造である。実施例を図１に示
し、固定スクロール１２と旋回スクロール１３の組み合
わせを、図２に示し、冷凍サイクル上で実際に使用され
る液ポンプの応用例を、図３及び図４に示す。それで
は、図２を用い組み合わせ形状について説明する。図２
は二条巻き旋回スクロール１３ラップ歯形の断面２ａ，
２ｂで二条巻き固定スクロール１２を示す。旋回スクロ
ール１３ラップ歯形の断面を２ａ，２ｂはラップ歯形を
示す。１９は吸入口、２０は吐出口を示す。図２から分
かるように旋回運動により吸入口１９からポンプ室に液
冷媒が入り、ポンプが回転するポンプ室はラップの中心
から外周へ膨張しながら流れ、外周にある吐出口２０か
ら吐出させられ、図２に示す矢印は回転方向を示す。次
に、図３及び図４は、冷凍サイクル上で実際に使用され
る液ポンプの応用例を示した。まず、図３を用い各部の
要素の説明をすると、３１は圧縮機、３２は凝縮器、３
３は液ポンプ、３４は弁、３５は膨張弁、３６は蒸発
器、３７はファン用モータ、３８は高圧側配管、及び３
９は低圧側配管から構成されている。次に、動作につい
て説明する。圧縮機１が運転されると高圧のガスは高圧
側配管３８を流れ、凝縮器３２に入り、熱交換されて高
圧の液となって流れ、液ポンプ３３により昇圧して膨張
弁３５へここでは減圧して液冷媒を蒸発させ蒸発器３６
部で外気を冷却する。ここで、室内の冷房として使用す
る。ファン３７の回転により蒸発器の効率をよくするた
めである。熱交換されたガスは低圧のガスとなり低圧側
配管３９を流れ圧縮機に戻る。つまり冷媒ガスの流れ
は、実線で示した矢印の方向に流れる。本発明の液ポン
プ３３からの液戻しは、破線で示してあるように、絞り
弁３４を介して凝縮器３２の前に戻すバイパス管３ａを
設けてなる冷凍サイクル。液戻しは、破線の矢印の方向
に流れる。液ポンプ３３の回転方向を逆にして使用する
場合の液磁り管は、破線で示したバイパス管４ａのよう
に、膨張弁３５と蒸発器３６の間にバイパス管４ａを設
けて、液冷媒を流す。液冷媒の流れの量の調整は、絞り
弁３４で行う。図３及び図４に応用例を示したものは、
液ポンプの回転がどちらでも使用可能である。

【００１０】

【発明の効果】本発明によれば、密閉型の液ポンプ構造
で、本体の内部から液抜き管を付けることにより、液ポ
ンプの信頼性を向上が図れる。液抜き管は、ポンプ機構
部と反対側の電動機側に設けることにより、軸受の信頼
性が大幅に向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の流体機械の実施例の断面図。

【図２】旋回スクロールの二条ラップ巻きと固定スクロ
ールの二条ラップ巻きの組み合わせ形状を示す説明図。

【図３】応用例の両歯二条巻きラップ旋回スクロールを
示す説明図。

【図４】冷凍サイクル上で実際に使用される液ポンプの
説明図。

【図５】従来のスクロール型流体機械の断面図。

【図６】旋回スクロール部と固定スクロール部の組み合
わせ断面図。

【図７】オルダムリングの断面図。

【図８】オルダムリングの断面図。

【図９】固定スクロール歯の平面形状の説明図。

【図１０】オルダムリングの取付け位置を示す断面図。

【符号の説明】

１１…本体、１２…固定スクロール、１３…旋回スクロ
ール、１５…ステータ、１６…ロータ、１７…モータの
軸、１８…フレーム、１９…吸入管、２０…吐出口、２
１…カップリング、２２…バランスウェート、２３…軸
受メタル、２４…モータ電源部、２６…モータ側の側
面、２７…バイパス管。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】液冷媒に使用されるスクロール型液冷媒ポ
   ンプであって、密閉容器内に電動機と、前記電動機に直
   結されて駆動される液ポンプとから構成され、前記液ポ
   ンプは鏡板と前記鏡板面に直立した渦巻き状のラップか
   らなる旋回スクロールと、鏡板と該鏡板の一面に直立し
   た一条の渦巻き状のラップからなる固定スクロール部材
   と前記電動機部を収納し、旋回及び固定両スクロールを
   互いにラップを内側にして噛み合わせ、前記旋回スクロ
   ールは前記電動機によりクランク軸を介して自転するこ
   となく旋回運動させ、前記両スクロールは部材により形
   成される圧縮空間を内側から外側へ移動させながら膨張
   させて行くスクロール型液冷媒ポンプにおいて、液冷媒
   は前記固定スクロールの中心から入り、出口は前記旋回
   スクロールの外周部から吐出する構造とし、前記密閉容
   器内の前記電動機の先端部から細径管により前記密閉容
   器内の液冷媒を液ポンプの上流側に接続してなることを
   特徴とするスクロール型液冷媒ポンプ。