(57)【要約】【課題】  高さ制限の厳しいユニットにも採用することが可能な薄型の冷媒ポンプを提供すること。【解決手段】  冷媒ポンプに、互いに接合した上容器２と下容器４とを有する密閉容器と、密閉容器に収容したポンプ機構部６と、ポンプ機構部６に隣接配置された固定子８と回転子１０とを有する電動機とを設けた。また、下容器４の外側に環状凹部４ａを形成して固定子８を固定し、回転子１０を固定子８に対向させて固定子８の径方向外方の下容器４内に配置した。さらに、回転子１０と一体的に回転する軸受端板１２と、上容器２に固定され軸受端板１２を支承するシャフトシリンダ１４との間に形成された空間１６にポンプ機構部６を収容し、回転子１０と軸受端板１２の回転に連動してポンプ機構部６を駆動するようにした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポンプ機構部と該ポンプ機構部を駆動する電動機とを備えた冷媒ポンプであって、
互いに接合した上容器と下容器とを有する密閉容器と、該密閉容器に収容したポンプ機構部と、該ポンプ機構部に隣接配置され固定子と回転子とを有する電動機とを備え、前記下容器の外側に環状凹部を形成して該環状凹部に前記固定子を固定し、前記回転子を前記固定子に対向させて前記固定子の径方向外方の前記下容器内に配置するとともに、前記回転子と一体的に回転する軸受端板と、前記上容器に固定され前記軸受端板を支承するシャフトシリンダとの間に形成された空間に前記ポンプ機構部を収容し、前記回転子と前記軸受端板の回転に連動して前記ポンプ機構部を駆動するようにしたことを特徴とする冷媒ポンプ。
【請求項２】
前記軸受端板に対向する前記シャフトシリンダの摺接面にリング状溝を形成して該リング状溝にシール材を挿入し、前記シャフトシリンダに穿設された冷媒通路を介して前記ポンプ機構部から吐出された冷媒を前記軸受端板側に吐出し、前記ポンプ機構部からの吐出圧力と吸入圧力の差圧により前記軸受端板を前記シャフトシリンダに押しつけるようにしたことを特徴とする請求項１に記載の冷媒ポンプ。
【請求項３】
前記シャフトシリンダが中心軸を有し、前記軸受端板が前記シャフトシリンダとの摺接面より前記シャフトシリンダに向かって突出するシリンダ挿入ボスを有し、該シリンダ挿入ボスに前記シャフトシリンダの中心軸を遊挿するとともに、前記シリンダ挿入ボスの前記シャフトシリンダとの摺接面からの高さを前記ポンプ機構部収容空間の高さより低く設定して、前記軸受端板のスラスト力を前記シャフトシリンダの摺接面で受けるようにしたことを特徴とする請求項１あるいは２に記載の冷媒ポンプ。
【請求項４】
前記シャフトシリンダ及び前記軸受端板に冷媒通路を形成し、前記ポンプ機構部で圧縮された冷媒を前記シャフトシリンダと前記軸受端板間の摺接部に導入したことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の冷媒ポンプ。
【請求項５】
前記固定子と前記回転子との間に位置する前記下容器の肉厚を他の部分の肉厚よりも薄く設定したことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の冷媒ポンプ。
【請求項６】
前記下容器に非磁性体材料を用いたことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の冷媒ポンプ。
【請求項７】
前記シャフトシリンダの中心軸の側面を窒化処理したことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の冷媒ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷媒を用いて高発熱の半導体素子を冷却する冷却装置に設けられた冷媒ポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
図４は、空気調和機等に使用されている従来の冷媒ポンプの断面図を示しており、密閉容器４０の内部にはポンプ機構部４２が収容され、ポンプ機構部４２を駆動する電動機４４はポンプ機構部４２に隣接して配置されている。また、電動機４４は、密閉容器４０の外側に固定された固定子４６と、密閉容器４０の内部に回転自在に取り付けられた回転子４８とにより構成されたインナーロータ方式を採用している（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
この冷媒ポンプは、固定子４６を密閉容器４０の外側に配置したことで、ポンプ機構部と電動機とを１つの密閉容器に収容した構成に比べ、密閉容器の外径を小さくすることができる。
【０００４】
【特許文献１】特開平２−２８３８８７号公報（図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、ノートパソコンや１Ｕサーバ等の高さ制限の厳しいユニットには薄型の冷媒ポンプが必要とされ、この用途には上述した特許文献１に記載の冷媒ポンプは高さの点でまだまだ改善の余地があり、さらに薄型の冷媒ポンプが要望されていた。
【０００６】
本発明は、従来技術の有するこのような問題点に鑑みてなされたものであり、高さ制限の厳しいユニットにも採用することが可能な薄型の冷媒ポンプを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明のうちで請求項１に記載の発明は、ポンプ機構部と該ポンプ機構部を駆動する電動機とを備えた冷媒ポンプであって、互いに接合した上容器と下容器とを有する密閉容器と、該密閉容器に収容したポンプ機構部と、該ポンプ機構部に隣接配置され固定子と回転子とを有する電動機とを備え、前記下容器の外側に環状凹部を形成して該環状凹部に前記固定子を固定し、前記回転子を前記固定子に対向させて前記固定子の径方向外方の前記下容器内に配置するとともに、前記回転子と一体的に回転する軸受端板と、前記上容器に固定され前記軸受端板を支承するシャフトシリンダとの間に形成された空間に前記ポンプ機構部を収容し、前記回転子と前記軸受端板の回転に連動して前記ポンプ機構部を駆動するようにしたことを特徴とする。
【０００８】
また、請求項２に記載の発明は、前記軸受端板に対向する前記シャフトシリンダの摺接面にリング状溝を形成して該リング状溝にシール材を挿入し、前記シャフトシリンダに穿設された冷媒通路を介して前記ポンプ機構部から吐出された冷媒を前記軸受端板側に吐出し、前記ポンプ機構部からの吐出圧力と吸入圧力の差圧により前記軸受端板を前記シャフトシリンダに押しつけるようにしたことを特徴とする。
【０００９】
さらに、請求項３に記載の発明は、前記シャフトシリンダが中心軸を有し、前記軸受端板が前記シャフトシリンダとの摺接面より前記シャフトシリンダに向かって突出するシリンダ挿入ボスを有し、該シリンダ挿入ボスに前記シャフトシリンダの中心軸を遊挿するとともに、前記シリンダ挿入ボスの前記シャフトシリンダとの摺接面からの高さを前記ポンプ機構部収容空間の高さより低く設定して、前記軸受端板のスラスト力を前記シャフトシリンダの摺接面で受けるようにしたことを特徴とする。
【００１０】
また、請求項４に記載の発明は、前記シャフトシリンダ及び前記軸受端板に冷媒通路を形成し、前記ポンプ機構部で圧縮された冷媒を前記シャフトシリンダと前記軸受端板間の摺接部に導入したことを特徴とする。
【００１１】
また、請求項５に記載の発明は、前記固定子と前記回転子との間に位置する前記下容器の肉厚を他の部分の肉厚よりも薄く設定したことを特徴とする。
【００１２】
また、請求項６に記載の発明は、前記下容器に非磁性体材料を用いたことを特徴とする。
【００１３】
また、請求項７に記載の発明は、前記シャフトシリンダの中心軸の側面を窒化処理したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明は、以上説明したように構成されているので、以下に記載されるような効果を奏する。
本発明によれば、回転子を固定子の径方向外方に配置したアウターロータ方式の電動機を採用したことで、薄型の冷媒ポンプを提供することができる。
【００１５】
また、シャフトシリンダの摺接面に形成されたリング状溝にシール材を挿入し、シャフトシリンダの冷媒通路を介してポンプ機構部から吐出された冷媒を軸受端板側に吐出し、ポンプ機構部からの吐出圧力と吸入圧力の差圧により軸受端板をシャフトシリンダに押しつけるようにしたので、軸受端板からの冷媒の漏れが減少するとともに、軸受端板が固定端板の役割を担うことで固定端板が不要となり、ポンプ機構部を薄く構成することができる。また、シール材として自己潤滑性シールを採用するとさらに信頼性が向上する。
【００１６】
さらに、軸受端板に形成されたシリンダ挿入ボスにシャフトシリンダの中心軸を遊挿するとともに、シリンダ挿入ボスのシャフトシリンダとの摺接面からの高さをポンプ機構部収容空間の高さより低く設定して、軸受端板のスラスト力をシャフトシリンダの摺接面で受けるようにしたので、冷媒の漏れを極力低減できる。
【００１７】
また、シャフトシリンダ及び軸受端板に冷媒通路を形成し、ポンプ機構部で圧縮された冷媒をシャフトシリンダと軸受端板間の摺接部に導入したので、この摺接部がすべり軸受として作用し、信頼性の高い軸受構成を確保することができる。
【００１８】
また、固定子と回転子との間に位置する下容器の肉厚を他の部分の肉厚よりも薄く設定したので、エアーギャップが小さくなり、効率の良い電動機を提供することができる。
【００１９】
また、下容器に非磁性体材料を用いたので、渦電流損失を低減でき、効率の良い電動機を提供することができる。
【００２０】
また、シャフトシリンダの中心軸の側面を窒化処理したので、磨耗が少なく信頼性の高い冷媒ポンプを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明にかかる冷媒ポンプの断面図を示している。
図１に示されるように、本発明にかかる冷媒ポンプは、開口側端部が互いに接合された上容器２と下容器４からなる密閉容器と、上容器２に回転自在に取り付けられたポンプ機構部６と、ポンプ機構部６に隣接して下容器４に取り付けられた電動機とで構成されており、電動機は、下容器４の外側に配置された固定子８と、固定子８に対向して下容器４の内部に配置された回転子１０とで構成されている。また、上容器２には、液冷媒が吸入される吸入管１１が連結される一方、下容器４には、ポンプ機構部６で圧縮された液冷媒が吐出される吐出管１３が連結されている。
【００２２】
下容器４の材質は、ステンレス等の非磁性体で、厚みは約１．５ｍｍに設定されているが、固定子８と回転子１０の間に位置する部分の肉厚は他の部分の肉厚より薄く、例えば０．６ｍｍに設定されている。また、上容器２の材質は、下容器４と同じ材質がレーザ溶接等を行なう場合には好ましく、例えばステンレス等の非磁性体で、厚みは下容器４と同様、約１．５ｍｍに設定されている。
【００２３】
下容器４は、その外側に環状凹部４ａが形成されており、この環状凹部４ａに固定子８が圧入固定されている。一方、回転子１０は、固定子８に対向するように固定子８の径方向外方の下容器４の内部に配置されている。また、回転子１０と一体的に回転する軸受端板１２が下容器４の内部に取り付けられており、軸受端板１２を回転自在に支承するシャフトシリンダ１４が上容器２の内部に圧入固定されている。
【００２４】
軸受端板１２の回転に伴い、軸受端板１２はシャフトシリンダ１４の端面と摺接するが、軸受端板１２とシャフトシリンダ１４との間に形成された空間（ポンプ機構部収容室）１６内にポンプ機構部６は配置されており、軸受端板１２の回転に連動して駆動される。
【００２５】
また、軸受端板１２と摺接するシャフトシリンダ１４の端面にはリング状溝１４ａが形成され、リング状溝１４ａには自己潤滑性シール１８が挿入されており、ポンプ機構部６からの液冷媒の漏れを抑える構成になっている。さらに、軸受端板１２の周囲の空間にはポンプ機構部６により圧縮され吐出された液冷媒の圧力が作用しているので、軸受端板１２をシャフトシリンダ１４側に押しつける液冷媒の吐出圧力と吸入圧力との差圧力が作用している。
【００２６】
図２は、ポンプ機構部８の断面図を示しており、図２に示されるように、ポンプ機構部収容室１６内には、ポンプ機構部６を構成するインナーロータ２０とアウターロータ２２が回転自在に取り付けられており、インナーロータ２０とアウターロータ２２との間にはポンプ室２４が形成されている。
【００２７】
シャフトシリンダ１４は、ポンプ機構部収容室１６が形成された基部１４ｂと、基部１４ｂの中心から軸受端板１２に向かって突出し軸受端板１２を回転自在に支承する中心軸１４ｃとを有し、軸受端板１２には、シャフトシリンダ１４の中心軸１４ｃが遊挿されるシリンダ挿入ボス１２ａが形成され、このシリンダ挿入ボス１２ａにインナーロータ２０は嵌合固定されている。したがって、シャフトシリンダ１４の中心軸１４ｃと軸受端板１２のシリンダ挿入ボス１２ａとインナーロータ２０は同心状に配置されているのに対し、ポンプ機構部収容室１６は偏心して形成されており、アウターロータ２２はポンプ機構部収容室１６に同心状に配置されている。なお、軸受端板１２の下容器４との対向面は下容器４の内面と相補形状を呈しており、その径方向外側はリング状に形成されている。
【００２８】
また、シャフトシリンダ１４の中心軸１４ｃの側面は窒化処理が施されており、中心軸１４ｃの摩耗を極力低減している。
【００２９】
ポンプ機構部収容室１６内に収容され互いに噛み合うインナーロータ２０とアウターロータ２２は相補形状の凸部と凹部をそれぞれ有し、インナーロータ２０の凸部（歯部）の数は、アウターロータ２２の凹部より少なく設定されている。したがって、回転子１０とともに軸受端板１２が矢印Ａの方向に回転すると、インナーロータ２０も一体的に回転し、インナーロータ２０と噛み合うアウターロータ２２も連動して矢印Ａの方向に回転するので、ポンプ室２４は、その体積を変化させながら矢印Ａの方向に回転してポンプ作用を発揮する。
【００３０】
図３は、シャフトシリンダ１４をポンプ機構部６から見た図である。
図３に示されるように、シャフトシリンダ１４には、冷媒が吸入管１１を介して吸入されるシャフトシリンダ１４の上部空間とポンプ室２４とを連通する三日月状の吸入孔１４ｄが穿設されており、吸入孔１４ｄの反対側には三日月状の吐出溝１４ｅが形成されている。シャフトシリンダ１４にはまた、吐出溝１４ｅから径方向外方に延びる第１の吐出孔１４ｆと、第１の吐出孔１４ｆから直交する方向に延び軸受端板１２の径方向外方の空間に開口する第２の吐出孔１４ｇが形成されている。さらに、吐出溝１４ｅからシャフトシリンダ１４の中心に向かって延びる第１の連通溝１４ｈが形成されており、第１の連通溝１４ｈは、シャフトシリンダ１４の中心軸１４ｃ表面の長手方向に形成された第２の連通溝１４ｉと連通している。
【００３１】
一方、軸受端板１２の外側リング部には、径方向に延びリング部の外側と内側を連通する複数の連通孔１２ｂが穿設されている。
【００３２】
上記構成の本発明にかかる冷媒ポンプにおいて、ポンプ機構部６でポンプ作用が発生すると、液冷媒が吸入管１１から吸入され、上容器２とシャフトシリンダ１４との間の空間に導入される。この空間内に導入された液冷媒は、シャフトシリンダ１４の基部１４ｂを貫通する吸入孔１４ｄよりポンプ機構部６のポンプ室２４に吸入される。ポンプ室２４に吸入された液冷媒はポンプ機構部６で圧縮された後、シャフトシリンダ１４の基部１４ｂに形成された吐出溝１４ｅ、第１及び第２の吐出孔１４ｆ，１４ｇを通過して軸受端板１２と下容器４との間の空間に吐出され、吐出管１３より吐出される。
【００３３】
また、軸受端板１２と下容器４との間の空間に吐出された液冷媒は、連通孔１２ｂを介して軸受端板１２のリング部と下容器４間の摺接部に導入されるとともに、吐出溝１４ｅに吐出された液冷媒は、第１及び第２の連通溝１４ｈ，１４ｉを介してシャフトシリンダ１４の中心軸１４ｃと軸受端板１２のシリンダ挿入ボス１２ａ間の摺接部に導入されるので、摺接部がすべり軸受として作用する。
【００３４】
さらに、上記構成において、軸受端板１２のシリンダ挿入ボス１２ａがシャフトシリンダ１４との摺接面よりシャフトシリンダ１４に向かって突出する高さｈをポンプ機構部収容室１６の高さＨより低く設定し、差圧によるスラスト力を軸受端板１２とシャフトシリンダ１４との摺接面で受ける構成にしているので、冷媒漏れを極力低減することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
上述したように、本発明にかかる冷媒ポンプは、下容器４の環状凹部４ａに固定子８を取り付け、固定子８に対向する回転子１０を径方向外側に設けたアウターロータ方式の電動機を採用したので、高さ制限の厳しいノートパソコン、１Ｕサーバ、ブレードサーバ等の冷却用冷媒ポンプの用途にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明にかかる冷媒ポンプの縦断面図である。
【図２】図１の線II−IIに沿った断面図である。
【図３】図１の冷媒ポンプに設けられたシャフトシリンダをポンプ機構部から見た図である。
【図４】従来の冷媒ポンプの縦断面図である。
【符号の説明】
【００３７】
２  上容器、  ４  下容器、  ４ａ  環状凹部、  ６  ポンプ機構部、  ８  固定子、
１０  回転子、  １１  吸入管、  １２  軸受端板、  １２ａ  シリンダ挿入ボス、
１２ｂ  連通孔、  １３  吐出管、  １４  シャフトシリンダ、
１４ａ  リング状溝、  １４ｂ  基部、  １４ｃ  中心軸、  １４ｄ  吸入孔、
１４ｅ  吐出溝、  １４ｆ  第１の吐出孔、  １４ｇ  第２の吐出孔、
１４ｈ  第１の連通溝、  １４ｉ  第２の連通溝、  １６  ポンプ機構部収容室、
１８  自己潤滑性シール、  ２０  インナーロータ、  ２２  アウターロータ、
２４  ポンプ室。
【図１】
2006161777.tif 000003
【図２】
2006161777.tif 000004
【図３】
2006161777.tif 000005
【図４】
2006161777.tif 000006