(57)【要約】【課題】設計や保守管理が容易な液冷媒循環用ポンプを提供する。【解決手段】    冷凍サイクル内の液冷媒を循環させるポンプ１であって、底部を有する円筒状のギヤ収容室２ａ、及びギヤ収容室に開口する吸入口８ｃと吐出口８ｄとを有するポンプ本体２、８と、内歯を有し、ギヤ収容室の内壁に摺接して回動自在に配置されたアウターギヤ４と、アウターギヤの内歯に歯合する外歯を有し、その回転軸線がアウターギヤの回転軸線から偏心するように設けられたインナーギヤ３と、アウターギヤを回転させることにより吸入口から吐出口に液冷媒を吐出するモータ６と、アウターギヤ及びモータの駆動軸６ａを連結する磁気カップリング５とを備え、モータをポンプ本体に着脱可能に設けた液冷媒循環用ポンプ。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷凍サイクル内の液冷媒を循環させるポンプであって、
底部を有する円筒状のギヤ収容室、及び該ギヤ収容室に開口する吸入口と吐出口とを有するポンプ本体と、
内歯を有し、前記ギヤ収容室の内壁に摺接して回動自在に配置されたアウターギヤと、
前記アウターギヤの内歯に歯合する外歯を有し、その回転軸線が前記アウターギヤの回転軸線から偏心するように設けられたインナーギヤと、
前記アウターギヤを回転させることにより前記吸入口から前記吐出口に液冷媒を吐出するモータと、
前記アウターギヤ及び前記モータの駆動軸を連結する磁気カップリングとを備え、
前記モータを前記ポンプ本体に着脱可能に設けたことを特徴とする液冷媒循環用ポンプ。
【請求項２】
前記ポンプ本体は、前記ギヤ収容室の上部に配置されたカバーを備え、
該カバーは、前記吸入口及び該吸入口に連通する冷媒入口と、前記吐出口及び該吐出口に連通する冷媒出口とを備えたことを特徴とする請求項１に記載の液冷媒循環用ポンプ。
【請求項３】
前記カバーの上面又は側面の一方に、前記冷媒入口が開口し、
前記カバーの上面又は側面の他方に、前記冷媒出口が開口することを特徴とする請求項２記載の液冷媒循環用ポンプ。
【請求項４】
前記インナーギヤの中心軸は前記カバーに設けられ、
前記インナーギヤは、その回転軸線方向に設けられた孔部が前記カバーに設けられた中心軸に挿入されたことを特徴とする請求項２又は３記載の液冷媒循環用ポンプ。
【請求項５】
前記インナーギヤの中心軸は前記ギヤ収容室の底部に設けられ、
前記インナーギヤは、その回転軸線方向に設けられた孔部が前記ギヤ収容室の底部に設けられた中心軸に挿入されたことを特徴とする請求項２又は３記載の液冷媒循環用ポンプ。
【請求項６】
前記モータは、モータ固定用プレートに取り付けられ、該モータ固定用プレートを介して前記ポンプ本体に取り付けられたことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の液冷媒循環用ポンプ。
【請求項７】
前記磁気カップリングは、前記アウターギヤの回転軸線と平行な方向に磁気結合を行うことを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の液冷媒循環用ポンプ。
【請求項８】
前記アウターギヤ及びインナーギヤの歯面は、サイクロイド歯形を有していることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の液冷媒循環用ポンプ。
【請求項９】
前記冷凍サイクルは、車両用空調システムに用いられ、前記液冷媒によって該車両の発熱体を冷却することを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の液冷媒循環用ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液冷媒循環用ポンプに関し、特に、電気自動車やハイブリッド車の電動モータやインバータ等の発熱体を空調機器の液冷媒によって冷却するために用いられる液冷媒循環用ポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
電気自動車やハイブリッド車では、モータやインバータ等の発熱体を冷却する必要がある。そこで、通常のエンジンを有する車両のように、冷却水を発熱体とラジエータとの間に循環させて上記発熱体を冷却することが考えられる。しかし、冷却水を用いると、発熱体を冷却するためのラジエータを新設する必要があるため、車両搭載性が悪い。
【０００３】
また、例えば特許文献１に記載の発明では、新たにラジエータを設けずに、発熱体を空調装置（蒸気圧縮式冷凍サイクル）を利用して冷却する。しかし、この発明では、圧縮機を駆動するための消費電力が増大し、電気自動車の走行可能距離が短くなるという問題がある。また、空調装置を使用していないときには、発熱体を冷却することができない。
【０００４】
そこで、特許文献２に記載の発熱体冷却装置では、レシーバと蒸発器との間にバイパスを設け、このバイパスにポンプを配置し、液冷媒と発熱体との間で熱交換させることで、発熱体を冷却するための機械仕事の増大を抑制すると共に、空調装置を使用していないときでも発熱体の冷却を可能としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平５−３４４６０６号公報
【特許文献２】特許第３５９１３０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、上記従来の液冷媒循環用ポンプにおいては、液冷媒や混合オイルの種類によって絶縁性等の電気的特性を変更したり、客先仕様に合わせてポンプの性能や駆動部としてのモータの種類を変更する必要があったり、モータが故障した場合にポンプ全体を交換する必要があるなど、ポンプの設計や保守管理が煩雑になるという問題があった。
【０００７】
そこで、本発明は、上記従来の液冷媒循環用ポンプにおける問題点に鑑みてなされたものであって、設計や保守管理が容易な液冷媒循環用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】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明は、冷凍サイクル内の液冷媒を循環させるポンプであって、底部を有する円筒状のギヤ収容室、及び該ギヤ収容室に開口する吸入口と吐出口とを有するポンプ本体と、内歯を有し、前記ギヤ収容室の内壁に摺接して回動自在に配置されたアウターギヤと、前記アウターギヤの内歯に歯合する外歯を有し、その回転軸線が前記アウターギヤの回転軸線から偏心するように設けられたインナーギヤと、前記アウターギヤを回転させることにより前記吸入口から前記吐出口に液冷媒を吐出するモータと、前記アウターギヤ及び前記モータの駆動軸を連結する磁気カップリングとを備え、前記モータを前記ポンプ本体に着脱可能に設けたことを特徴とする。
【０００９】
そして、本発明によれば、磁気カップリングによってアウターギヤとモータの駆動軸とを連結し、モータをポンプ本体に着脱可能に設けたため、モータの性能や種類を変更したり、モータが故障した場合などにモータのみを交換することができ、ポンプの設計や保守管理を容易に行うことができる。
【００１０】
上記ポンプにおいて、前記ポンプ本体は、前記ギヤ収容室の上部に配置されたカバーを備え、該カバーは、前記吸入口及び該吸入口に連通する冷媒入口と、前記吐出口及び該吐出口に連通する冷媒出口とを備えることができる。
【００１１】
また、上記ポンプにおいて、前記カバーの上面又は側面の一方に、前記冷媒入口が開口し、前記カバーの上面又は側面の他方に、前記冷媒出口が開口するように構成することができ、これによって、カバーの上面の寸法を小さくすることができる。
【００１２】
さらに、前記インナーギヤの中心軸を前記カバーに設け、前記インナーギヤを、その回転軸線方向に設けられた孔部を前記カバーに設けられた中心軸に挿入することができる。
【００１３】
前記インナーギヤの中心軸を前記ギヤ収容室の底部に設け、前記インナーギヤを、その回転軸線方向に設けられた孔部を前記ギヤ収容室の底部に設けられた中心軸に挿入してもよい。
【００１４】
上記ポンプにおいて、前記モータをモータ固定用プレートに取り付け、該モータ固定用プレートを介して前記ポンプ本体に取り付けることができる。
【００１５】
また、前記磁気カップリングを、前記アウターギヤの回転軸線と平行な方向に磁気結合を行うように構成することができ、これによってアウターギヤの回転軸線に対して垂直方向のポンプの寸法を小さく抑えることができる。
【００１６】
前記アウターギヤ及びインナーギヤの歯面をサイクロイド歯形を有するように形成することができ、サイクロイド歯形を用いることにより、インボリュート歯形を用いた場合に比較して吐出容量を大きくすることができる。
【００１７】
また、前記冷凍サイクルは、車両用空調システムに用いられ、前記液冷媒によって該車両の発熱体を冷却することができ、車両搭載性のよいポンプを提供することができる。
【発明の効果】
【００１８】
以上説明したように、本発明によれば、設計や保守管理が容易な液冷媒循環用ポンプを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明に係る液冷媒循環用ポンプを備えた冷凍サイクルシステムを示す全体構成図である。
【図２】本発明に係る液冷媒循環用ポンプを示す図であって、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は下面図、（ｄ）は（ｂ）のＡ−Ａ線断面図、（ｅ）は（ｂ）のＣ−Ｃ線断面図である。
【図３】図２（ａ）のＢ−Ｂ線断面斜視図である。
【図４】図２の液冷媒循環用ポンプのモータ取付構造を説明するための断面図である。
【図５】本発明に係る液冷媒循環用ポンプのモータ取付構造の他の例を説明するための断面図である。
【図６】本発明に係る液冷媒循環用ポンプのモータ取付構造のさらに他の例を説明するための図であって、（ａ）は断面図、（ｂ）は斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
次に、本発明を実施するための形態について図面を参照しながら説明する。
【００２１】
図１は、本発明に係る液冷媒循環用ポンプ（以下、「ポンプ」という）を備えた冷凍サイクルシステムを示し、このシステム１０１は、圧縮機１０２と、凝縮器１０３と、膨張弁１０４と、蒸発器１０５と、本発明に係るポンプ１とを備え、ポンプ１を用いて電気自動車やハイブリッド車の電動モータやインバータ等の発熱体１０７を冷却する。
【００２２】
圧縮機１０２と、凝縮器１０３と、膨張弁１０４と、蒸発器１０５とは、配管１０９で接続され、これらの間を冷媒が循環する。また、凝縮器１０３と膨張弁１０４との間の配管１０９と、圧縮機１０２と凝縮器１０３との間の配管１０９とを接続するバイパス管１１０を液冷媒が流れる。
【００２３】
ポンプ１は、内接形歯車ポンプであり、図２〜図４に示すように、底部を有する円筒状のギヤ収容室２ａを有する本体２と、内歯を有すると共にギヤ収容室２ａに摺接し回動自在に収容された有底円筒状のアウターギヤ４、及びアウターギヤ４と噛み合う外歯を有すると共にアウターギヤ４の回動軸と偏心した回動軸を有するインナーギヤ３と、アウターギヤ４を該ギヤ４の回転軸線と平行な方向に磁気結合を行う磁気カップリング５を介して回転させるモータ６と、本体２の上方に配置されてギヤ収容室２ａを覆うカバー８等で構成される。尚、本体２とカバー８とでポンプ本体を構成する。
【００２４】
本体２は、円筒状に形成され、内部のギヤ収容室２ａにアウターギヤ４及びインナーギヤ３が収容され、上部の開口がカバー８で閉じられる。本体２の上面とカバー８の下面には、Ｏリング１３が装着され、本体２とカバー８とは、ボルト１４によって結合される。
【００２５】
本体２の上方に位置するカバー８には、吸入口８ｃと、この吸入口８ｃに連通する冷媒入口８ａと、吐出口８ｄと、この吐出口８ｄに連通する冷媒出口８ｂとが穿設され、これらは、本体２のギヤ収容室２ａに連通する。冷媒入口８ａは、図１の配管１０９側に接続され、冷媒出口８ｂは発熱体１０７側に接続され、カバー８がブラケット等に固定される。
【００２６】
この例においては、冷媒入口８ａはカバー８の上面に、冷媒出口８ｂはカバー８の側面に開口しているが、冷媒入口８ａはカバー８の側面に、冷媒出口８ｂはカバー８の上面に開口させてもよく、さらに冷媒入口８ａ及び冷媒出口８ｂの双方をカバー８の上面に設けたり、あるいは側面に設けることもできる。
【００２７】
インナーギヤ３とアウターギヤ４は、歯形がサイクロイド曲線によって形成される内接形の歯車である。これらギヤ３及び４の中心軸は偏心しているので、これらが相対的に回転することにより、ギヤ収容室２ａ内の両ギヤ３、４の間に生じた空隙Ｇが膨張と収縮を繰り返す。
【００２８】
ここで、アウターギヤ４を矢印Ｒ方向に回転させれば、吸入口８ｃは相対的に回転するインナーギヤ３とアウターギヤ４の間の膨張領域に開口することになり、一方、吐出口８ｄは収縮領域に開口することになるため、両ギヤ３及び４の相対回転により冷媒が冷媒入口８ａ及び吸入口８ｃを介して両ギヤ３、４間に吸い込まれ、吸い込まれた冷媒は吐出口８ｄ及び冷媒出口８ｂより吐出される。尚、インナーギヤ３とアウターギヤ４の歯形をインボリュート曲線によって形成することもできる。
【００２９】
インナーギヤ３の中心に穿設された孔部は、カバー８の下面からギヤ収容室２ａ向かって突出する突出部８ｅに回動自在に挿入される。尚、隔壁２ｂから上方に突出する突出部を設け、この突出部にインナーギヤ３の中心の孔部を挿入してもよい。この場合、アウターギヤ４の底部には、前述の突出部を貫通させるための適当な孔が穿設される。
【００３０】
一方、アウターギヤ４は、有底円筒状の本体４ａの底面に磁石４ｂを備え、モータ６側の磁石６ｂと共に磁気カップリング５を構成し、アウターギヤ４の下面から下方に突出する突出部４ｃが本体２の隔壁２ｂに摺接し、ギヤ収容室２ａ内で回転する。
【００３１】
モータ６は、モータ固定用プレート１１にボルト１６を介して装着される。モータ６の駆動軸６ａには、磁石６ｂが装着され、この状態でモータカバー１０、モータ固定用プレート１１及び本体２がボルト１７により締結される。
【００３２】
これにより本体２の隔壁２ｂを挟んで磁石６ｂと磁石４ｂとが対峙し、アウターギヤ４とモータ６とを連結する磁気カップリング５が構成される。モータ６と駆動軸６ａとで構成される駆動部は、ギヤ収容室２ａの密閉状態を維持しながら本体２に着脱可能に構成される。モータカバー１０の下面には、モータ６に給電するためのコネクタ１８が装着される。
【００３３】
上記構成を有するポンプ１は、モータ６が回転すると、磁気カップリング５を介してアウターギヤ４がインナーギヤ３と噛み合いながら突出部４ｃを中心に回転する。インナーギヤ３とアウターギヤ４との噛合によって、ギヤ収容室２ａ内の両ギヤ３、４の間の空隙の容積が変化し、カバー８の冷媒入口８ａ及び吸入口８ｃを介して本体２のギヤ収容室２ａに吸入された液冷媒がギヤ収容室２ａ及び吐出口８ｄを通って冷媒出口８ｂに流れる。冷媒出口８ｂから吐出された液冷媒は、図１において発熱体１０７に供給されて発熱体１０７を冷却する。
【００３４】
以上のように、本実施形態によれば、モータ６を本体２のギヤ収容室２ａの外部においてギヤ収容室２ａに着脱可能に設けたため、液冷媒や混合オイルの種類によって、モータ６との関連で絶縁性等の電気的特性を変更したり、客先仕様に合わせてポンプ１の性能や、モータ６の種類を変更する必要がある場合でも、設計変更を容易に行うことができる。また、モータ６が故障した場合でも、モータ６のみを交換すれば足りるため、ポンプ１の保守管理も容易になる。
【００３５】
次に、上記ポンプ１におけるモータ６の取付構造の他の例について、図５及び図６を参照しながら説明する。
【００３６】
図５に示す取付構造は、モータ６とモータ固定用プレート１１とがボルト１６によって結合され、本体２とモータカバー１０とは、モータカバー１０に螺設された雌ねじ１０ａと、本体２に螺設された雄ねじ２ｃとが螺合することで結合される。これにより、モータ６は、ギヤ収容室２ａの密閉状態を維持しながら本体２に着脱可能に構成される。
【００３７】
図６に示す取付構造は、モータ６とモータ固定用プレート１１とがボルト１６によって結合され、本体２とモータカバー１０とは、両者に形成された溝部２ｄ、１０ｂにピン１９を圧入することで結合される。これにより、モータ６は、ギヤ収容室２ａの密閉状態を維持しながら本体２に着脱可能に構成される。
【符号の説明】
【００３８】
１  ポンプ
２  本体
２ａ  ギヤ収容室
２ｂ  隔壁
２ｃ  雄ねじ
２ｄ  溝部
３  インナーギヤ
４  アウターギヤ
４ａ  本体
４ｂ  磁石
４ｃ  突出部
５  磁気カップリング
６  モータ
６ａ  駆動軸
６ｂ  磁石
８  カバー
８ａ  冷媒入口
８ｂ  冷媒出口
８ｃ  吸入口  
８ｄ  吐出口
８ｅ  突出部
１０  モータカバー
１０ａ  雌ねじ
１０ｂ  溝部
１１  モータ固定用プレート
１３  Ｏリング
１４、１６、１７  ボルト
１８  コネクタ
１９  ピン
１０１  冷凍サイクルシステム
１０２  圧縮機
１０３  凝縮器
１０４  膨張弁
１０５  蒸発器
１０７  発熱体
１０９  配管
１１０  バイパス管
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2013253576.tif 000007
【図６】
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