(57)【要約】【課題】  従来の冷媒ポンプにおいては、高価なブシュを軸受に使用していたが積極的に冷媒液を駆動軸と軸受の間に流す構造になっていないため、境界摩擦状態となり軸受面を損傷したりする可能性があった。【解決手段】  冷媒液が軸受部に供給されるように駆動軸１１の連通孔１８、環状溝１７およびシリンダ軸受８に溝２６が構成されているため、冷媒液が積極的に軸受部に供給され、磨耗に対して有利な滑り軸受を構成できる。【選択図】図１
2004360677.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒型の密閉容器の外側に電動機部の固定子を取り付け、
前記密閉容器の内側にポンプ機構部と電動機部の回転子とを設け、
前記電動機部の回転子と前記ポンプ機構部のロータとを駆動軸で連結し、前記電動機部の固定子と前記電動機部の回転子との磁気作用で前記ポンプ機構部のロータを回転駆動して冷媒を送り出す冷媒ポンプにおいて、
前記駆動軸は、中心に前記ポンプ機構部で圧縮された冷媒液を吐出側へ流す冷媒通路を形成するとともに、軸受部に対応する位置には前記冷媒通路から外周面に続く連通孔を形成した
冷媒ポンプ。
【請求項２】
前記ポンプ機構部は、
前記密閉容器の内側に取り付けられて吸入側と吐出側に仕切り前記駆動軸を支持するとともに前記吸入側の面にポンプ室が形成されたシリンダ軸受と、
前記駆動軸に連結され前記ポンプ室の内側で回転するロータと、
前記シリンダ軸受に取り付けられて前記ポンプ室を閉塞するとともに前記ポンプ室へ冷媒液を吸い込む吸入口とポンプ室で加圧された冷媒液を前記駆動軸の中心に形成された前記冷媒通路の一端へ送る吐出溝が形成された吸入板と
を有している請求項１記載の冷媒ポンプ。
【請求項３】
前記駆動軸は、
軸受部に対応する位置には周方向に沿った溝を形成し、
前記連通孔が前記冷媒通路と前記溝とを連通している
請求項１または請求項２記載の冷媒ポンプ。
【請求項４】
前記シリンダ軸受の内周面に設けた冷媒液通路の溝の位置を１８０°〜２７０°に設定した
請求項１記載の冷媒ポンプ。
【請求項５】
前記密閉容器から外側に冷媒液を吐出する吐出管の位置を、前記駆動軸より上部に設置した
請求項１記載の冷媒ポンプ。
【請求項６】
前記駆動軸を主軸受のみで受ける片持ち構造にするとともに、前記固定子と回転子とで構成される電動機部を直流モータの固定子と回転子とで構成した
請求項１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、高発熱の半導体素子等の冷却を、冷媒の蒸発・凝縮の相変化を用いて効率よく行なう冷却装置の冷媒ポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の冷媒ポンプとしては、ブッシュ軸受のタイプがあった（例えば、特許文献１参照）。図７は前記特許文献１に記載された従来の冷媒ポンプを示す。
図７において、吐出管６１が設けられた密閉容器６２の内部には、回転子６３と固定子６４からなる電動機部６５と、圧縮機械部６６とを備えている。密閉容器６２に取り付けられた軸受６７に支持されている駆動軸６８は回転子６３に直結されており圧縮機械部６６を駆動する。６９は密閉容器６２内に位置する冷媒液である。７０は吸入管である。
【０００３】
駆動軸６８と軸受６７の磨耗を低減させるために、多室孔質の銅系焼結合金材料のブッシュ７１を設けた構成となっている。また、駆動軸６８に油溝７２を構成した構造になっているが、どのように冷媒液を流すか明確になっていないのが現状である。
【０００４】
また、密閉容器の外部に電動機部の固定子を取り付け、前記密閉容器の内側にポンプ機構部と電動機部の回転子とを設け、前記回転子と前記ポンプ機構部のロータとを駆動軸で連結し、前記電動機部の固定子と前記電動機部の回転子との磁気作用で前記ポンプ機構部のロータを回転駆動して冷媒を送り出すタイプの冷媒ポンプがある（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
図８は前記特許文献２に記載された従来の冷媒ポンプを示すものである。
この図８では、円筒型の密閉容器７１の外側に電動機部の固定子７２を取り付け、密閉容器７１の内側にポンプ機構部７３と電動機部の回転子７４とを設け、前記回転子７４と前記ポンプ機構部のロータ７５とを駆動軸７６で連結し、前記電動機部の固定子７２と前記電動機部の回転子７４との磁気作用で前記ポンプ機構部のロータ７５を回転駆動し、吸入管７７から吸い込んだ冷媒液を、ポンプ室７８から回転子７４に形成された冷媒流路７９を介して孔８０から吐出管８１に流れ込んで密閉容器７１の外側に吐出している。
【特許文献１】特開平３−２３３１８８号公報（第２頁、図１）
【特許文献２】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】
【０００６】
このような図７に示す従来の冷媒ポンプにおいては、高価なブッシュ７１を軸受６７に使用していたが、駆動軸６８と軸受６７の間に冷媒液を積極的に流す構造になっていないため、境界摩擦状態となり軸受面を損傷したりする可能性がある。図８に示す従来の冷媒ポンプにおいても同様である。
【０００７】
また、図８に示す従来の冷媒ポンプの場合には、駆動軸７６は両持ち支持された構造であるため、全体的に大きな構成となって小型を要求される冷媒ポンプには好ましくない。さらに、両端を支持している軸受の芯がずれると駆動軸７６がこじられて回転が重くなる可能性があった。また、両端を支持している軸受の軸心を出すことが容易でない。
【０００８】
本発明は加工が容易で、低価格で、しかも信頼性の高い軸受部を持った冷媒ポンプを提供することを目的とする。
また、軸受部の焼き付き等が起こり難い冷媒ポンプを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この課題を解決するために本発明は、電動機部の回転子とポンプ機構部のロータと連結する駆動軸の中心に前記ポンプ機構部で圧縮された冷媒液を吐出側へ流す冷媒通路を形成するとともに、前記駆動軸の軸受部に対応する位置には前記冷媒通路から外周面に続く連通孔を形成したことを特徴とする。
【００１０】
この構成によると、前記駆動軸の冷媒通路を流れる冷媒液の一部を、連通孔を介して軸受部の内周面に積極的に供給して滑り軸受構造にすることが出来る。
本発明の請求項１記載の冷媒ポンプは、円筒型の密閉容器の外側に電動機部の固定子を取り付け、前記密閉容器の内側にポンプ機構部と電動機部の回転子とを設け、前記電動機部の回転子と前記ポンプ機構部のロータとを駆動軸で連結し、前記電動機部の固定子と前記電動機部の回転子との磁気作用で前記ポンプ機構部のロータを回転駆動して冷媒を送り出す冷媒ポンプにおいて、前記駆動軸は、中心に前記ポンプ機構部で圧縮された冷媒液を吐出側へ流す冷媒通路を形成するとともに、軸受部に対応する位置には前記冷媒通路から外周面に続く連通孔を形成したことを特徴とする。
【００１１】
本発明の請求項２記載の冷媒ポンプは、請求項１において、前記ポンプ機構部は、前記密閉容器の内側に取り付けられて吸入側と吐出側に仕切り前記駆動軸を支持するとともに前記吸入側の面にポンプ室が形成されたシリンダ軸受と、前記駆動軸に連結され前記ポンプ室の内側で回転するロータと、前記シリンダ軸受に取り付けられて前記ポンプ室を閉塞するとともに前記ポンプ室へ冷媒液を吸い込む吸入口とポンプ室で加圧された冷媒液を前記駆動軸の中心に形成された前記冷媒通路の一端へ送る吐出溝が形成された吸入板とを有していることを特徴とする。
【００１２】
本発明の請求項３記載の冷媒ポンプは、請求項１または請求項２において、前記駆動軸、軸受部に対応する位置には周方向に沿った溝を形成し、前記連通孔が前記冷媒通路と前記溝とを連通していることを特徴とする。
【００１３】
本発明の請求項４記載の冷媒ポンプは、請求項１において、前記シリンダ軸受の内周面に設けた冷媒液通路の溝の位置を１８０°〜２７０°に設定したことを特徴とする。
本発明の請求項５記載の冷媒ポンプは、請求項１において、前記密閉容器から外側に冷媒液を吐出する吐出管の位置を、前記駆動軸より上部に設置したことを特徴とする。
【００１４】
本発明の請求項６記載の冷媒ポンプは、請求項１において、前記駆動軸を主軸受のみで受ける片持ち構造にするとともに、前記固定子と回転子とで構成される電動機部を直流モータの固定子と回転子とで構成したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によると、軸受部に冷媒液を供給して滑り軸受を構成できるため、安価で境界摩擦のない高信頼性の軸受をもった冷媒ポンプを実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明を実施の形態に基づいて説明する。
図１〜図６は本発明の実施の形態を示す。
図１に示すように、筒状の密閉容器１は、薄肉の筒状容器２と厚肉の筒状容器３と吸入側鏡板４および吐出側鏡板５とで形成されている。
【００１７】
薄肉の筒状容器２は材質が非磁性体の例えばステンレスで、厚みは０．６ミリメートルである。厚肉の筒状容器３は材質が非磁性体の例えばステンレスで、厚みは１．０ミリメートルである。
【００１８】
筒状容器２は筒状容器３にレーザー溶接で接合されている。レーザー溶接は、発熱が少なく歪が少なく強固に接合するのに有効であった。
筒状容器２の外側には電動機部の固定子６が取り付けられている。筒状容器３の内側にはポンプ機構部７が取り付けられている。このポンプ機構部７は、筒状容器３に圧入されたシリンダ軸受８と、軸受部としてのシリンダ軸受８にビス９で止められた吸入板１０などで構成されている。
【００１９】
シリンダ軸受８に回転自在に支持された駆動軸１１には、筒状容器２の内側で電動機部の回転子１２が圧入されている。
図２に示すように、シリンダ軸受８にはポンプ室１３が形成されており、この開口部が前記吸入板１０によって閉塞されている。ポンプ室１３には、トロコイド曲線からなるインナーロータ１４と、このインナーロータ１４と噛み合うアウターロータ１５が設けられている。インナーロータ１４は駆動軸１１に嵌合している。
【００２０】
駆動軸１１には、図４に示すように一端から他端にわたって中心に冷媒通路１６が形成されるとともに、シリンダ軸受８の軸受部に対応する位置には周方向に沿った溝、具体的には環状溝１７が形成されている。さらに、駆動軸１１には、冷媒通路１６と環状溝１７とをつなぐ連通孔１８が形成されている。
【００２１】
吸入板１０には図１と図３に示すように、ポンプ室１３へ冷媒液を吸い込む貫通した三日月型の吸入口１９が形成されている。さらに、吸入板１０のポンプ室１３の内側部分には、ポンプ室１３で加圧された冷媒液を前記駆動軸１１の中心の冷媒通路１６へ送る吐出溝２０が形成されている。
【００２２】
筒状容器３の端部には、吸入管２１が設けられた吸入側鏡板４をレーザー溶接で取り付け、筒状容器２の端部には、吐出管２２が取り付けられた吐出側鏡板５をレーザー溶接で取り付けている。２３は冷媒液である。
【００２３】
このように構成したため、電動機部の回転子１２が回転すると駆動軸１１が回転する。図２に示すように駆動軸６はインナーロータ１４に嵌合されているので、駆動軸１１が回転するとインナーロータ１４も矢印２４の方向に回転する。
【００２４】
この時、アウターロータ１５はインナーロータ１４と噛み合っているので、アウターロータ１５もインナーロータ１４に伴って矢印２４の方向に回転する。これによってポンプ室１３は、その体積を変化させながら矢印の方向に回転してポンプ作用を発揮する。
【００２５】
ポンプ機構部７でポンプ作用が発生すると、冷媒液が吸入管２１からストレーナ２１ａを介して吸い込まれて筒状容器３の中に入る。筒状容器３の中に入った冷媒液は、次に吸入板１０の吸入口１９よりポンプ室１３に吸入される。そして冷媒液はポンプ室１３で昇圧された後、吸入板１０に設けられた吐出溝２０を経て駆動軸１１にあけられた冷媒通路１６を通って筒状容器２の中に溜められる。
【００２６】
また、駆動軸１１の冷媒通路１６を流れている冷媒液の一部は、遠心力により駆動軸１１の連通孔１８に流れ、駆動軸１１の根元の環状溝１７に溜められる。
シリンダ軸受８の軸受部２５には、図５に示すように駆動軸１１の長手方向に沿った溝２６が形成されており、環状溝１７に溜められた冷媒液はシリンダ軸受８の溝２６を流れて軸受部に積極的に供給され、磨耗に対して有利な滑り軸受を構成することが可能となる。
【００２７】
さらに、シリンダ軸受８の溝２６が図５に示すように軸受部の内面角度θ＝１８０°〜２７０°の範囲に構成されているため、軸受の最小すき間のある角度θ＝３２０°近辺を避けることができるため駆動軸１１とシリンダ軸受８との接触を避けることが出来る。より詳しくは、この実施の形態の軸受はジャーナル軸受であり、このタイプの軸受においては、原理的にθ≒３２０°付近に最小すき間発生ポイントＰが発生する。そのため、溝２６を最小すき間発生ポイントＰから遠ざけており、溝２６の影響により駆動軸１１の摩滅損傷を回避して信頼性を確保できる。
【００２８】
また、吐出管２２の位置を吐出側鏡板５の上部に設置しているため、冷媒液が筒状容器２の中に溜められ、駆動軸１１およびシリンダ軸受８を冷却でき、軸受部の焼き付き等を未然に防ぐ作用がある。
【００２９】
また、駆動軸１１がシリンダ軸受８だけで片持ちで支持された構造であるため、従来の両持ち支持された冷媒ポンプでは必要であった軸受の軸心作業も必要でなく、作りやすく、しかも従来と比べて小型化を達成できる。
【００３０】
なお、上記の各実施の形態では図６（ａ）に示すように駆動軸１１の連通孔１８は環状溝１７の幅よりも小さかったが、これは図６（ｂ）（ｃ）に示すように環状溝１７の幅よりも連通孔１８を大きくした場合には、駆動軸１１の軸受面積の確保と連通孔１８からの冷媒液の流出量の確保とを両立させることができ、信頼性がより向上する。
【００３１】
なお、上記の各実施の形態の電動機部としては交流モータと直流モータのどちらを採用することもできるが、駆動軸１１の支持構造が片持ち構造で、しかも冷媒液の流出による良好な潤滑性能によって、長期間にわたって回転駆動を実現することができ、大型で大重量の交流モータを使用するよりは、特に小型軽量の直流モータを採用することによって、上記の片持ち構造と相俟って、交流モータを採用した場合に比べてより小型化を実現できる。
【００３２】
さらに具体的には、上記の各実施の形態の冷媒ポンプは、パーソナルコンピュータのＣＰＵに熱結合されたジャケットに流す冷媒液の駆動用に適しており、直流モータを採用して直径３．４ｃｍ×長さ１．０ｃｍの小型サイズで吐出量２００ｍｌ／ｍｉｎの冷媒ポンプによって、ＣＰＵの温度を従来のヒートシンク式の冷却と比較して２０℃低下させることができた。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
本発明の冷媒ポンプは、各種の機器に使用される冷媒回路の駆動に使用することができ、低価格であっても焼き付き等が起こり難い信頼性の高い軸受部を持った冷媒ポンプが要求されているパーソナルコンピュータのＣＰＵの冷却用冷媒の駆動などに使用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の冷媒ポンプの実施の形態を示す断面図
【図２】図１のＡ−Ａ断面図
【図３】同実施の形態の吸入板１０をポンプ室１３の側から見た側面図
【図４】同実施の形態の駆動軸１１の断面図
【図５】同実施の形態のシリンダ軸受８の詳細図
【図６】別の実施の形態のシリンダ軸受８の詳細図
【図７】従来のブッシュ軸受タイプの冷媒ポンプの断面図
【図８】従来の両持ち軸受タイプの冷媒ポンプの断面図
【符号の説明】
【００３５】
１    筒状の密閉容器
２    薄肉の筒状容器
３    厚肉の筒状容器
４    吸入側鏡板
５    吐出側鏡板
６    電動機部の固定子
７    ポンプ機構部
８    シリンダ軸受
１０    吸入板
１１    駆動軸
１２    電動機部の回転子
１３    ポンプ室
１４    インナーロータ
１５    アウターロータ
１６    冷媒通路
１７    環状溝
１８    連通孔
１９    吸入口
２０    吐出口
２１    吸入管
２２    吐出管
２３    冷媒液
２５    シリンダ軸受８の軸受部
２６    溝
【図１】
2004360677.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2004360677.tif 000007
【図６】
2004360677.tif 000008
【図７】
2004360677.tif 000009
【図８】
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