JP2003065278A - ポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 軸シールを不要とするポンプを提供するこ
と。 【解決手段】 ポンプ部１００ａは、ポンプ部側ハウジ
ング１０１ａと、ロータ部材（ポンプロータ）１０６と
を備え、モータ部１００ｂは、モータ部側ハウジング１
０１ｂと、モータロータ１１０ａと、モータステータ１
１０ｂとを備える。ロータ部材１０６とモータロータ１
１０ａは、共通の回転軸１０５に設けられ、さらに、モ
ータ部１００ｂを軸方向に貫通する流体流路としての吐
出孔（軸孔）１０８を備え、モータロータ１１０ａが回
転することによりロータ部材１０６が回転して冷媒（流
体）がポンプ部１００ａから吐出孔１０８に流入するこ
とを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、流体（主として液
体）をその流体摩擦力により昇圧させ吐出する摩擦ポン
プなどのポンプ、特に蓄熱式やガスヒートポンプ式、自
動車用（カーエアコン用）等の空気調和装置に適用さ
れ、液冷媒を輸送するのに好適なポンプに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、蓄熱式やガスヒートポンプ式、自
動車用（カーエアコン用）等の種々の空気調和装置に対
して、冷媒系統内を流通する低圧の液冷媒を昇圧して送
出する（圧送する）液冷媒ポンプが用いられてきてお
り、このような液冷媒ポンプとしては、一般的にロータ
リ式液冷媒ポンプ適用されていた。ロータリ式液冷媒ポ
ンプは、モータと同調回転するロータによりポンプ室内
に液冷媒を吸入したのち、ロータの偏心回転に伴い前記
ポンプ室内で液冷媒を徐々に昇圧し、ポンプ外部へと吐
出する構造とされている。

【０００３】しかし、ロータリ式液冷媒ポンプは、ポン
プ仕様条件に合致させるよう高揚程とするために、ロー
タの回転を上げ、液冷媒の流速を高速にすると、液冷媒
の脈動（圧力変化）が過大となり、圧送性能が不安定で
且つ機械的寿命が短くなる等の問題を有しており、構造
上ロータ一回転あたりの揚程（液冷媒の吸入側と吐出側
の圧力差（差圧））を大きくできなかった。また、圧送
媒体である液冷媒がフロンやＣＯ₂、Ｈ₂Ｏ等の場合、油
などに比べて粘性が非常に低く、圧縮性に乏しいこと
も、揚程が高められない一因である。

【０００４】そこで、上記問題点を解消するために、ロ
ータの外周又はハウジングの内周に設けられたねじ加工
部（ねじ溝）と液冷媒との間の流体摩擦力により、液冷
媒の吸入側と吐出側との間に大きな差圧を生じさせ、液
冷媒を低圧側（吸入側）から高圧側（吐出側）へ送出す
るねじ式液冷媒ポンプが開発されている。従来のねじ式
液冷媒ポンプ１６について、図８に基づき説明する。

【０００５】図８に示すように、略円筒形状のハウジン
グ１は、吸入口Ａおよび吐出口Ｂを有している。ハウジ
ング１内には、圧送部材３、軸部４ａ，４ｂ及びシャフ
ト５を備えたロータ部材６が収容されている。ロータ部
材６は、ハウジング１の内周に設けられた環状の軸受部
材２ａ，２ｂにより回転可能に軸支されている。圧送部
材３の外周には、吸入口Ａ側すなわち圧送部材３の軸線
方向一端側から、他端側側へ（図６の左側から右側へ）
と液冷媒を送り出すよう、雄ねじが加工されている。ま
た、シャフト５は、圧送部材３および軸部４ａ，４ｂに
対して同一軸線上に連結されており、ハウジング１外に
伸びてモータロータ１０が固定されている。ハウジング
１とシャフト５との間には封止部材２０が設けられてい
ることにより、ハウジング１の内部の冷媒がモータロー
タ１０側に漏れ出ることが防止されている。モータロー
タ１０の周囲にはモータステータ９が設けられている。
モータステータ９とモータロータ１０とが協動してモー
タロータ１０が回転し、これによりロータ部材６がモー
タロータ１０の軸心を中心として回転する構造となって
いる。また、軸受部材２ａ，２ｂは、ロータ部材６の高
速回転時において、ロータ部材６の軸部４ａ，４ｂを安
定支持するよう内径が十分に大きく加工されている。ま
た、軸受部材２ａ，２ｂの側端面には、液冷媒が流れる
複数の通孔７ａ，７ｂがそれぞれ円周方向に一定間隔で
設けられている。

【０００６】ハウジング１の内周には、圧送部材３と対
置するよう（圧送部材３の外周面を囲むよう）、滑らか
な内周面を有する環状部材１１が配設されており、圧送
部材３の外周と環状部材１１の内周との間には間隙部１
４が形成されている。また、軸受部材２ａの吸入口Ａ側
（図６の左側）にはスラスト軸受１３が隣接して設けら
れており、スラスト軸受１３には、軸受部材２の各々の
通孔７ａに対応した通孔１２が形成されている。

【０００７】上述した構成により、従来のねじ式液冷媒
ポンプ１６は、以下のように作用する。モータロータ１
０をその軸心周りに回転させると、一体的に連結された
ロータ部材６が同方向に回転する。このとき、吸入口Ａ
から流入された液冷媒は、通孔１２および通孔７ａを通
過してハウジング１内へ吸入され、間隙部１４へと進入
する。そして、圧送部材３の回転運動によって、液冷媒
には間隙部１４において流体摩擦力が生じ、液冷媒は圧
送部材３の外周面に引っ張られて運動を生じ、その圧力
が間隙部１４を進行するにつれて徐々に増大し高圧とな
る。そして、高圧となった液冷媒は、通孔７ｂを通過し
たのち吐出口Ｂに至り、ポンプ外部へと吐出される。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のねじ
式液冷媒ポンプでは、ハウジング１内部の冷媒を封止部
材２０によってシールしなければならない。しかし、こ
のような封止部材２０によるシール構造を採用すると、
封止部材２０を経てハウジングから冷媒が漏れる可能性
がある。特に冷媒としてＣＯ₂を用いる場合、冷媒圧力
が高いために封止部材２０によるシールを行うことは困
難であるという問題があった。

【０００９】本発明は、上述のような課題に鑑み、本発
明においては軸シールを不要とするポンプを提供するこ
とを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、流体を圧送するポンプ部と、該ポンプ部を駆動する
モータ部とを備えたポンプにおいて、前記ポンプ部は、
ポンプ部側ハウジングと、該ポンプ部側ハウジングの内
部に収容されたポンプロータとを備え、前記モータ部
は、前記ポンプ部側ハウジングと連通されたモータ部側
ハウジングと、該モータ部側ハウジングの内部に収容さ
れ、前記ポンプロータと共通の回転軸に設けられたモー
タロータと、前記モータ部側ハウジングの外部に位置し
て前記モータロータを取り囲んで設けられたモータステ
ータと、該モータ部を軸方向に貫通する流体流路とを備
え、前記モータロータが回転することにより前記ポンプ
ロータが回転して流体が前記ポンプ部から前記流体流路
に流入することを特徴とする。

【００１１】従来技術の例として示したねじ式液冷媒ポ
ンプでは、冷媒を封止部材によりシールする必要があっ
たが、本発明においてはモータロータがハウジング内に
収容されており、流体はモータ部を貫通して流動され
る。

【００１２】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
のポンプにおいて、前記流体流路は、前記モータ部側ハ
ウジングと前記モータロータとの間に形成されているエ
アギャップであることを特徴とする。

【００１３】この発明においては、流体はエアギャップ
を通過することにより、モータが冷却される。

【００１４】請求項３に記載の発明は、請求項１または
２に記載のポンプにおいて、前記流体流路は、前記モー
タ部内の前記回転軸の内部に軸方向に形成されている軸
孔であることを特徴とする。

【００１５】この発明においては、流体を回転軸内の軸
孔に流動させるから、流体の流路断面積を十分大きくと
ることができる。

【００１６】請求項４に記載の発明は、請求項１または
２に記載のポンプにおいて、前記流体流路は、前記モー
タ部側ハウジングの外部に位置し、前記モータステータ
を貫通して設けられた配管であることを特徴とする。

【００１７】この発明においては、流体がモータステー
タ内を流動することによりモータステータが効果的に冷
却される。

【００１８】請求項５に記載の発明は、請求項１または
２に記載のポンプにおいて、前記流体流路は、前記モー
タ部側ハウジングの外側に位置し、前記モータステータ
の外周面に沿って配設された配管であることを特徴とす
る。

【００１９】この発明においては、流体がモータステー
タの外周面に沿って流動されるため、モータステータが
冷却される。

【００２０】請求項６に記載の発明は、請求項１に記載
のポンプにおいて、前記モータ部は、前記モータ部側ハ
ウジングの一部をなし、前記回転軸のモータ部内におけ
る流体の上流側端部及び下流側端部をそれぞれ軸支する
一対の支持部材を備え、前記流体流路は、前記上流側の
前記支持部材を貫通して設けられた上流側支持部材内流
路と、前記モータ部側ハウジングと前記モータロータと
の間に形成されているエアギャップと、前記下流側の前
記支持部材を貫通して設けられた下流側支持部材内流路
とにより構成されていることを特徴とする。

【００２１】この発明においては、モータ部の両端で回
転軸が軸支されているので、回転が安定する。また、支
持部材に設けられた支持部材内流路により流体流路が確
保されているため、流体を回転軸内に通す技術と比較
し、回転軸内に流路を穿設する必要がないから回転軸お
よびモータ部側ハウジングの径方向サイズを縮小するこ
とができる。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて、本発明の
実施の形態について詳細に説明する。まず、本発明に係
るねじ式液冷媒ポンプ（ポンプ）の第１実施形態を、図
１を用いて説明する。図１において、符号１００は、本
例のねじ式液冷媒ポンプである。このねじ式液冷媒ポン
プ１００において、符号１００ａは冷媒を圧送するポン
プ部であり、１００ｂはポンプ部１００ａを駆動するモ
ータ部である。符号１０１はポンプ部１００ａおよびモ
ータ部１００ｂ共通のハウジングであり、両端にそれぞ
れ吸入口Ａと吐出口Ｂを備えた略円筒状をなしている。
なお、以下においてはポンプ部１００ａ側のハウジング
１０１をポンプ部側ハウジング１０１ａ、モータ部１０
０ｂ側のハウジングをモータ部側ハウジング１０１ｂと
呼ぶことにする。符号１０６はポンプ部側ハウジング１
０１ａ内に収容されたロータ部材（ポンプロータ）であ
る。ロータ部材１０６は、表面に雄ねじが形成された圧
送部材１０３と、該圧送部材１０３の回転軸１０５とを
備えている。圧送部材１０３を挟んで回転軸１０５の両
側には、該回転軸１０５より大径の軸部１０４ａ、１０
４ｂが設けられており、ポンプ部側ハウジング１０１ａ
の内周壁には、ロータ部材１０６を軸部１０４ａ、１０
４ｂを介して回転可能に軸支する環状の軸受部材１０２
ａ、１０２ｂが設けられている。軸受部材１０２ａ、１
０２ｂには、厚さ方向に貫通した複数の通孔１０７ａ、
１０７ｂがそれぞれ円周方向に一定間隔で設けられてい
る。また、軸受部材１０２ａ，１０２ｂは、ロータ部材
１０６の高速回転時においてロータ部材１０６を安定支
持するよう、それぞれ内径が十分に大きく設定されてい
る。さらにまた、軸受部材１０２ａの吸入口Ａ側にはス
ラスト軸受１１３が隣接して設けられている。スラスト
軸受１１３には、軸受部材１０２ａの通孔１０７ａに対
応した通孔１１２が形成されている。また、圧送部材１
０３とポンプ部側ハウジング１０１ａとの間には間隙部
１１４が形成されている。

【００２３】回転軸１０５はモータ部１００ｂ内に伸
び、モータ部側ハウジング１０１ｂ内でモータロータ１
１０ａが固定されている。また、モータ部側ハウジング
１０１ｂの外部に位置して、モータロータ１１０ａを取
り囲んでモータステータ１１０ｂが設けられている。こ
れらモータロータ１１０ａおよびモータステータ１１０
ｂによりモータ１１０が構成されている。また、モータ
ロータ１１０ａとモータ部側ハウジング１０１ｂとの間
には、間隙としてのエアギャップ１１１が形成されてい
る。モータロータ１１０ａ固定部分の回転軸１０５内部
には、軸受部材１０２ｂの通孔１０７ｂから流出した液
冷媒を吐出口Ｂへ流す冷媒流路としての吐出孔（軸孔）
１０８が形成されている。吐出孔１０８は、回転軸１０
５の側面に開口する複数の横孔１０８ａと、回転軸１０
５の中心軸に沿って穿設され、前記各横孔１０８ａと連
続する軸孔１０８ｂとにより構成されている。

【００２４】このように構成されたねじ式液冷媒ポンプ
１００は、以下のように動作する。モータ１１０を駆動
させてモータロータ１１０をその軸心周りに回転させる
と、回転軸１０５に一体的に連結されたロータ部材１０
６が同方向に回転する。このとき、ロータ部材１０６の
作用により、液冷媒は吸入口Ａから吸入され、吐出口Ｂ
へ吐出される。すなわち、圧送部材１０３の回転運動に
よって、間隙部１１４において液冷媒に流体摩擦力が生
じ、液冷媒は圧送部材１０３の外周面に引っ張られて運
動を生じ、その圧力が間隙部１１４を進行するにつれて
徐々に増大し高圧となる。そして、高圧となった液冷媒
は、軸受部材１０２ｂの通孔１０７ｂを通過し、エアギ
ャップ１１１および吐出孔１０８を通って吐出口Ｂへ吐
出される。

【００２５】以上のように、本例のねじ式液冷媒ポンプ
１００においては、モータロータ１１０ａがハウジング
１０１内に収容されており、冷媒はエアギャップ１１１
と吐出孔１０８の内部を流動して吐出される。したがっ
て、従来技術のように軸シールを行う必要がなく、ＣＯ
₂等の高圧の冷媒を用いる場合でも冷媒が漏れるおそれ
がない。そして、冷媒をエアギャップ１１１にのみ通す
場合と比較し、十分な流通量を得ることができる。

【００２６】次に、本発明の第２実施形態について説明
する。なお、上記第１実施形態と同一の構成については
同一の符号を用い、その説明を省略する。図２に示した
ものは、ロータ部１２０ａ及びモータ部１２０ｂからな
るねじ式液冷媒ポンプ１２０である。このねじ式液冷媒
ポンプ１２０において、符号１２１は複数設けられた冷
媒配管（流体流路）である。この冷媒配管１２１の一端
は、モータ１１０とロータ部材１０６との間のハウジン
グ１０１に開口し、他端は、モータ１１０より下流側の
ハウジング１０１（モータ部側ハウジング１０１ｂ）に
開口している。この冷媒配管１２１は、モータステータ
１１０ｂの外周面に沿って配設されている。

【００２７】本例においては、モータ１１０を駆動させ
てモータロータ１１０をその軸心周りに回転させると、
上記第１の実施形態と同様に、液冷媒は吸入口Ａから吸
入され、間隙部１１４、軸受部材１０２ｂの通孔１０７
ｂを通過する。そして、エアギャップ１１１および冷媒
配管１２１を通って吐出口Ｂへ吐出される。

【００２８】このように、モータロータ１１０ａがハウ
ジング１０１内に収容されており、冷媒はエアギャップ
１１１と冷媒配管１２１を流動して吐出される。したが
って、従来技術のように軸シールを行う必要がなく、Ｃ
Ｏ₂等の高圧の冷媒を用いる場合でも冷媒が漏れるおそ
れがない。そして、冷媒をエアギャップ１１１にのみ通
す場合と比較し、十分な流通量を得ることができる。さ
らに、冷媒が冷媒配管１２１を通過する際に、モータス
テータ１１０ｂの熱を吸収するため、モータ１１０の過
熱を防止することができる。

【００２９】次に、本発明の第３実施形態について説明
する。なお、上記第１実施形態と同一の構成については
同一の符号を用い、その説明を省略する。図３に示した
ものは、ロータ部１３０ａおよびモータ部１３０ｂから
なるねじ式液冷媒ポンプ１３０である。このねじ式液冷
媒ポンプ１３０において、符号１３１は複数設けられた
冷媒配管（流体流路）である。この冷媒配管１３１の一
端は、モータ１１０とロータ部材１０６との間のハウジ
ング１０１に開口し、他端は、モータ１１０よりも下流
側のハウジング１０１（モータ部側ハウジング１０１
ｂ）に開口している。この冷媒配管１３１は、モータス
テータ１１０ｂに設けられた貫通孔１３２に挿入されて
設けられている。

【００３０】本例においては、モータ１１０を駆動させ
てモータロータ１１０をその軸心周りに回転させると、
上記第１の実施形態と同様に、液冷媒は吸入口Ａから吸
入され、間隙部１１４、軸受部材１０２ｂの通孔１０７
ｂを通過する。そして、エアギャップ１１１および冷媒
配管１３１を通って吐出口Ｂへ吐出される。

【００３１】このように、モータロータ１１０ａがハウ
ジング１０１内に収容されており、冷媒はエアギャップ
１１１と冷媒配管１３１を流動して吐出される。したが
って、従来技術のように軸シールを行う必要がなく、Ｃ
Ｏ₂等の高圧の冷媒を用いる場合でも冷媒が漏れるおそ
れがない。そして、冷媒をエアギャップ１１１にのみ通
す場合と比較し、十分な流通量を得ることができる。さ
らに、冷媒が冷媒配管１３１を通過する際に、冷媒がモ
ータステータ１１０ｂ内部を通過することでモータステ
ータ１１０ｂの熱を効果的に吸収するため、モータ１１
０の過熱を防止することができる。

【００３２】次に、本発明の第４実施形態について説明
する。図４に示したねじ式液冷媒ポンプ１４０おいて、
符号１４０ａはロータ部であり、１４０ｂはモータ部で
ある。ロータ部１４０ａは一端に吸入口Ａが形成された
ハウジング（ポンプ部側ハウジング）１４１を備え、ハ
ウジング１４１内部には、ロータ部材（ポンプロータ）
１４３を収容する冷媒室１４４が設けられている。この
冷媒室１４４に収容されたロータ部材１４３は、表面に
雄ねじが形成された圧送部材１４５と、該圧送部材１４
５の回転軸１４６とを備えている。回転軸１４６はモー
タ部１４０ｂへ伸び、該モータ部１４０ｂを貫通してい
る。モータ部１４０ｂは、回転軸１４６が貫通するハウ
ジング（モータ部側ハウジング）１５０を備えている。
ハウジング１５０の中心軸周りには、回転軸１４６が収
容されたモータロータ収容室１５１が形成されている。
ハウジング１５０内部においては、回転軸１４６は両端
をハウジング１５０の一部をなす一対の支持部材１５２
（上流側支持部材）、１５３（下流側支持部材）により
支持されている。支持部材１５２、１５３は、それぞれ
ベアリング１５２ａ、１５３ａを備え、これらベアリン
グ１５２ａ、１５３ａにより回転軸１４６が回転可能に
軸支されている。支持部材１５２、１５３には、それぞ
れ複数の上流側支持部材内流路（流体流路）１５２ｂ
と、下流側支持部材内流路（流体流路）１５３ｂが貫通
して形成されている。上流側支持部材内流路１５２ｂ
は、ロータ部１４０ａの冷媒室１４４とモータ部１４０
ｂのロータ収容室１５１とを連通しており、下流側支持
部材内流路１５３ｂは、ロータ収容室１５１と外部とを
連通している。回転軸１４６には、モータロータ１５５
ａが固定されており、ロータ収容室１５１の外側には、
モータロータ１５５ａを取り囲んでモータステータ１５
５ｂが固着されている。これらモータロータ１５５ａお
よびモータステータ１５５ｂによりモータ１５５が構成
されている。モータロータ１５５ａとハウジング１５０
との間には、エアギャップ１５６が形成されている。

【００３３】本例においては、モータ１５５を駆動させ
てモータロータ１５５ａをその軸心周りに回転させる
と、上記第１の実施形態と同様に、液冷媒は吸入口Ａか
ら吸入され、ロータ部１４０ａの冷媒室１４４、上流側
支持部材内流路１５２ｂ、ロータ収容室１５１、エアギ
ャップ１５６、および下流側支持部材内流路１５３ｂを
通って吐出口Ｂへ吐出される。

【００３４】このように、モータロータ１５５ａがハウ
ジング１５０内に収容されており、冷媒は上流側支持部
材内流路１５２ｂ、エアギャップ１５６、および下流側
支持部材内流路１５３ｂを流動して吐出される。したが
って、従来技術のように軸シールを行う必要がなく、Ｃ
Ｏ₂等の高圧の冷媒を用いる場合でも冷媒が漏れるおそ
れがない。また、本例においては、支持部材１５２，１
５３により回転軸１４６が軸支されているため、安定し
た回転が得られる。さらにまた、支持部材内流路１５２
ｂ、１５３ｂにより冷媒流路が確保されているため、冷
媒を回転軸内に通す技術と比較し、回転軸内に流路を穿
設する必要がないから回転軸１４６およびモータ部１４
０ｂのハウジング１５０の径方向サイズを縮小すること
ができる。

【００３５】なお、上記第１〜第３実施例において、モ
ータ部における冷媒流路としてはエアギャップ１１１の
みとしてもよい。また、以上の各例においてはポンプと
してねじ式液冷媒ポンプの例を示したが、これに限定さ
れるものではなく、どのようなポンプであってもよい。

【００３６】次に、本発明の一実施形態であるねじ式液
冷媒ポンプ１００を備えた種々の空気調和装置について
説明する。なお、以下においてはねじ式液冷媒ポンプ１
００を用いた例について示すが、他のねじ式液冷媒ポン
プ１２０，１３０，１４０についても同様に適用するこ
とができる。

【００３７】図５はねじ式液冷媒ポンプ１００が適用さ
れた、蓄熱式空気調和装置２３２の系統図の一例であ
る。スタティック型蓄熱装置と呼ばれるもので、蓄熱装
置２１２、室外機２１３、及び室内機２１４からなる。
蓄熱装置２１２は、内部に水２２１が貯留され、伝熱管
２２２が前記水２２１中に浸漬された蓄熱槽２１５と、
伝熱管２２２と室内機２１４との間に配置された液冷媒
ポンプ１００と、室外機２１３と室内機２１４とを結ぶ
ガス管２３４および液管２３３と、液管２３３から分岐
され伝熱管２２２と接続されたバイパス液管２３５等を
有している。そして、ガス管２３４と伝熱管２２２の
間，室外機２１３と伝熱管２２２の間，伝熱管２２２と
冷媒液ポンプ１００の間，およびバイパス液管２３５上
には、それぞれ開閉弁２１６，２１７，２１８，２１９
が設けられている。また、開閉弁２１７と伝熱管２２２
の間には絞り２２０が設けられている。

【００３８】室内機２１４は、接続ガス管２３１および
開閉弁２１６を介して前記伝熱管２２２と連結された室
内熱交換器２２６と、接続液管２３０を介して蓄熱装置
２１２と室内熱交換器２２６との間に設けられた絞り２
２７とを備えている。室外機２１３は、接続液管２２８
を介して蓄熱装置２１２と連結された室外熱交換器２２
５、圧縮機２２３、及び接続ガス管２２９を介して蓄熱
装置２１２と接続されるとともに、室外熱交換器２２５
および圧縮機２２３を連結する四方切替弁２２４を備え
ている。

【００３９】上述の構成により、蓄熱式空気調和装置２
３２は次のように作用する。室内冷房運転時は、圧縮機
２２３により圧縮・吐出されたガス冷媒が、実線矢印で
示すように、四方切替弁２２４を経て室外熱交換器２２
５に入り、ここで放熱することによって凝縮液化（液冷
媒化）する。この液冷媒は、接続液管２２８を経て蓄熱
装置２１２内に入り、液管２３３および液管２３３に介
装された開閉弁２１９、接続液管２３０を経て室内機２
１４に入る。そして、絞り２２７で絞られることによっ
て断熱膨張した後、室内熱交換器２２６に入り、ここで
室内空気を冷却することによって再び蒸発気化する。こ
のガス冷媒は接続ガス管２３１を経て蓄熱装置２１２に
入り、ガス管２３４を通過し、接続ガス管２２９を経て
室外機２１３に戻り、四方切替弁２２４を経て圧縮機２
２３に吸入される。

【００４０】一方、室内暖房運転時には四方切替弁２２
４が上述と逆に切り替えられ、圧縮機２２３から吐出さ
れたガス冷媒は、破線矢印で示すように、四方切替弁２
２４、接続ガス管２２９、ガス管２３４、接続ガス管２
３１、室内熱交換器２２６、絞り２２７、接続液管２３
０、液管２３３、開閉弁２１９、接続液管２２８、室外
熱交換器２２５、四方切替弁２２４の順に経て圧縮機２
２３に再び吸入される。なお、上記冷房運転時および暖
房運転時には、蓄熱装置２１２の開閉弁２１６，２１
７，２１８はいずれも閉とされ、ねじ式液冷媒ポンプ１
００は停止している。

【００４１】蓄熱槽製氷運転時には、開閉弁２１６，２
１７が開、開閉弁２１８，２１９が閉とされ、ねじ式液
冷媒ポンプ１００は停止している。圧縮機２２３から吐
出されたガス冷媒は、白抜矢印で示すように、四方切替
弁２２４、室外熱交換器２２５、接続液管２２８を経て
蓄熱装置２１２内に入る。次に、バイパス液管２３５に
介装された開閉弁２１７を経て絞り２２０に入り、絞り
２２０で絞られることによって断熱膨張した後、伝熱管
２２２内に入る。そして、伝熱管２２２中を通過する過
程で水２２１を冷却して伝熱管２２２のまわりに氷結２
３６を形成させることにより、蒸発気化する。気化した
ガス冷媒は、開閉弁２１６、ガス管２３４、接続ガス管
２２９、および四方切替弁２２４を経て圧縮機２２３に
吸入される。

【００４２】一方、蓄熱槽解氷運転時には、圧縮機２２
３が停止され、ねじ式液冷媒ポンプ１００が前述の如く
駆動される。そして、開閉弁２１６，２１８が開、開閉
弁２１７，２１９が閉とされる。かくして、ねじ式液冷
媒ポンプ１００から吐出された液冷媒は、黒塗矢印で示
すように、接続液管２３０を経て室内機２１４に入り、
絞り２２７で断熱膨張した後、室内熱交換器２２６で室
内空気を冷却することによって蒸発気化する。そして、
接続ガス管２３１、ガス管２３４、開閉弁２１６を経て
伝熱管２２２内に入り、伝熱管２２２中を通過する過程
で氷結２３６を融解することにより、凝縮液化した後、
開閉弁２１８を経てねじ式液冷媒ポンプ１００に吸入さ
れる。本発明に係るねじ式液冷媒ポンプ１００が蓄熱式
空気調和装置２３２内に組み込まれているため、フロン
やＣＯ₂、Ｈ₂Ｏなどの低粘度の流体（液冷媒）を冷媒と
して用いたとしても、高揚程で効率よく圧送することが
可能である。

【００４３】次に、図６を用いてねじ式液冷媒ポンプ１
００が適用されたガスヒートポンプ式空気調和装置２３
７の一例について説明する。図６において、一つの室外
機２３８と複数の（図６では３台）の室内機２３９と
が、ヘッダー２４０を介して冷媒管路で連結されてい
る。室外機２３８は、下部の機械室２３８ａと上部の熱
交換器室２３８ｂから構成されている。

【００４４】エンジン（内燃機関）２４１で駆動される
圧縮機２４２が、室内用熱交換器２４３、減圧素子２４
４、室外用熱交換器２４５の冷媒管路と四方切替弁２４
６を介して連結されている。冷媒管路の高圧液管２４７
より分岐した分岐管路２４８に冷媒液ポンプ１００、バ
イパス開閉弁２４９、及びエンジン２４１の水熱交換器
２５０を介在させ、この水熱交換器２５０とラジエータ
２５１とを三方切替弁２５２を介してエンジン２４１の
冷却水管路に並列に接続している。三方切替弁２５２
は、水熱交換器２５０の冷媒出口の圧力に基づいて比例
制御されている。そして、水熱交換器２５０の冷媒出口
側に、加熱運転時に開く第１冷媒開閉弁２５３と冷却
（冷房）運転時に開く第２冷媒開閉弁２５４とが並列に
設けられている。この第１冷媒開閉弁２５３は四方切替
弁２４６と室内用熱交換器２４３との間に、一方、第２
冷媒開閉弁２５４は四方切替弁２４６と室外用熱交換器
２４５との間にそれぞれ連結されている。

【００４５】上述の構成により、ガスヒートポンプ式空
気調和装置２３７は次のように作用する。暖房や給湯を
行う加熱運転時には、バイパス開閉弁２４９を開とし
て、室内用熱交換器２４３で凝縮した高圧液冷媒の一部
を、冷媒液ポンプ１００でエンジン２４１の水熱交換器
２５０に圧送する。そして、水熱交換器２５０で加熱さ
せて液冷媒をガス化させ、高温高圧となったこの冷媒を
圧縮機２４２からの吐出冷媒と合流させ、再び室内用熱
交換器２４３へ送り込むことによって暖房能力を向上さ
せている。また、冷却水管路の水熱交換器２５０とラジ
エータ２５１とに流れる冷却水の流量を三方切替弁２５
２で調節することにより、水熱交換器２５０の排熱回収
を良好に保ち、より一層の暖房能力向上を行っている。

【００４６】一方、冷房（冷却）運転時には、室外用熱
交換器２４５で凝縮した高圧液冷媒の一部をねじ式液冷
媒ポンプ１００でエンジン２４１の水熱交換器２５０に
圧送する。高温のエンジン冷却水が液冷媒により冷却さ
れるため、エンジン冷却水用のラジエータ２５１が小型
化されている。また、エンジン冷却水と熱交換されてガ
ス化された液冷媒は圧縮機２４２からの吐出冷媒と合流
させて、再び水熱交換器２５０に送られた後、凝縮され
る。すなわち高圧液冷媒の一部とエンジン２４１の高温
冷却水とを熱交換させる水熱交換器２５０が組み込まれ
ているガスヒートポンプ式空気調和装置であるため、エ
ンジン２４１の排熱を暖房の熱源として回収するための
専用配管が不要とされ、室内用熱交換器２４３で室内を
強力に暖房することが可能な装置である。また、本発明
に係るねじ式液冷媒ポンプ１００がガスヒートポンプ式
空気調和装置２３７内に組み込まれているため、フロン
やＣＯ₂、Ｈ₂Ｏなどの低粘度の流体（液冷媒）を冷媒と
して用いたとしても、高揚程で効率よく圧送することが
可能である。

【００４７】また、図７はねじ式液冷媒ポンプ１００が
適用された、ＣＯ₂などの自然冷媒を用いた自動車用
（カーエアコン用）空気調和装置２５５の概略系統図の
一例である。図７に示すように、一次および二次からな
る二つの冷媒循環路（以下、それぞれ「一次サイクル２
５６」「二次サイクル２５７」という。）で構成され
る。

【００４８】一次サイクル２５６は圧縮機２５８、コン
デンサ２５９、膨張弁２６０及びエバポレータ２６１が
第一の冷媒管路２６２で直列に連結されている。また、
二次サイクル２５７はエバポレータ２６１、ねじ式液冷
媒ポンプ１００及び車室内熱交換器２６３が第二の冷媒
管路２６４にて直列に連結されている。車室内熱交換器
２６３のみが車室内に設けられ、その他の構成はエンジ
ンルームに設けられている。

【００４９】上述の構成により、ＣＯ₂などの自然冷媒
を用いた自動車用（カーエアコン用）空気調和装置２５
５は次のように作用する。冷房運転時において、圧縮機
２５８で高温・高圧に圧縮された、第一の冷媒管路２６
２を流れるガス冷媒（例えばプロパン等）は、コンデン
サ２５９において室外気と熱交換を行い、冷却され凝縮
液化する。液化された液冷媒（以下「液冷媒ａ」とい
う。）は膨張弁２６０にて低温・低圧状態とされ、エバ
ポレータ２６１へ送り込まれる。そして、エバポレータ
２６１において、二次サイクル２５７の第二の冷媒管路
２６４を流れる液冷媒（例えば、ＣＯ₂などの自然冷
媒；以下「液冷媒ｂ」という。）と熱交換を行い、液冷
媒ｂを冷却する。第一の冷媒管路２６２を流れる液冷媒
ａは、エバポレータ２６１での熱交換により、蒸発気化
し、低温低圧のガス冷媒ａとなり、再び圧縮機２５８へ
吸入される。一方、エバポレータ２６１において冷却さ
れた液冷媒ｂは、ねじ式冷媒液ポンプ１００により高圧
で圧送され、車室用熱交換器２６３へ流入する。そし
て、車室内熱交換器２６３外部を通過する車室内空気か
ら熱を奪い、冷却する。熱を奪った液冷媒ｂは第二の冷
媒管路２６４を流過して再びエバポレータ２６１へと戻
り、低温低圧の液冷媒ａと熱交換が行われる。このよう
に、本発明に係るねじ式液冷媒ポンプ１００が自動車用
（カーエアコン用）空気調和装置２５５内に組み込まれ
ているため、フロンやＣＯ₂、Ｈ₂Ｏなどの低粘度の流体
（液冷媒）を冷媒として用いたとしても、高揚程で効率
よく圧送することが可能である。

【００５０】以上、本発明の一実施形態であるねじ式冷
媒液ポンプ１００が適用される空気調和装置の一例とし
て、蓄熱式調和装置２３２、ガスヒートポンプ式空気調
和装置２３７および自動車用（カーエアコン用）空気調
和装置２５５を用いて説明したが、これらに限られるも
のではなく、液冷媒を圧送する種々の空気調和装置に適
用可能である。また、圧送媒体も本発明の実施形態の説
明に用いた「液冷媒」に限られるものではなく、本発明
に係る摩擦ポンプは、種々の「流体」を圧送する流体シ
ステムに適用可能であることは言うまでもない。

【００５１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明において
は、以下の効果を有する。請求項１および２に記載の発
明によれば、従来技術のように軸シールを行う必要がな
く、ＣＯ₂等の高圧流体を用いる場合でも冷媒が漏れる
おそれがない。請求項３に記載の発明によれば、冷媒を
エアギャップにのみ通す場合と比較し、十分な流通量を
得ることができる。請求項４乃至５に記載の発明によれ
ば、十分な流通量を得ることができるとともに、流体に
よりモータステータを冷却することができる。請求項６
に記載の発明によれば、モータ部の両端で回転軸が軸支
されているので、回転が安定する。また、支持部材に設
けられた支持部材内流路により流体流路が確保されてい
るため、流体を回転軸内に通す技術と比較して回転軸お
よびモータ部側ハウジングの径方向サイズを縮小するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１の実施形態に係るねじ式液冷媒
ポンプの断面構造図である。

【図２】 本発明の第２の実施形態に係るねじ式液冷媒
ポンプの断面構造図である。

【図３】 本発明の第３の実施形態に係るねじ式液冷媒
ポンプの断面構造図である。

【図４】 本発明の第４の実施形態に係るねじ式液冷媒
ポンプの断面構造図である。

【図５】 本発明の一実施形態に係る摩擦ポンプを適用
した、蓄熱式空気調和装置の系統図である。

【図６】 本発明の一実施形態に係る摩擦ポンプを適用
した、ガスヒートポンプ式空気調和装置の系統図であ
る。

【図７】 本発明の一実施形態に係る摩擦ポンプを適用
した、自動車用（カーエアコン用）空気調和装置の概略
系統図である。

【図８】 従来のねじ式液冷媒ポンプの断面構造図であ
る。

【符号の説明】

１００，１２０，１３０，１４０ ねじ式冷媒液ポンプ １００ａ ポンプ部 １００ｂ モータ部 １０１ａ ポンプ部側ハウジング １０１ｂ モータ部側ハウジング １０５ 回転軸 １０６ ロータ部材（ポンプロータ） １０８ 吐出孔（軸孔） １１０ａ モータロータ １１０ｂ モータステータ １１１ エアギャップ（流体流路） １２１，１３１ 冷媒配管（流体流路） １４０ａ ポンプ部 １４０ｂ モータ部 １４１ ハウジング（ポンプ部側ハウジング） １４３ ロータ部材（ポンプロータ） １４６ 回転軸 １５０ ハウジング（モータ部側ハウジング） １５２ 支持部材（上流側支持部材） １５３ 支持部材（下流側支持部材） １５２ｂ 上流側支持部材内流路（流体流路） １５３ｂ 下流側支持部材内流路（流体流路） １５５ａ モータロータ １５５ｂ モータステータ

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 流体を圧送するポンプ部と、該ポンプ部
   を駆動するモータ部とを備えたポンプにおいて、 前記ポンプ部は、ポンプ部側ハウジングと、該ポンプ部
   側ハウジングの内部に収容されたポンプロータとを備
   え、 前記モータ部は、前記ポンプ部側ハウジングと連通され
   たモータ部側ハウジングと、該モータ部側ハウジングの
   内部に収容され、前記ポンプロータと共通の回転軸に設
   けられたモータロータと、前記モータ部側ハウジングの
   外部に位置して前記モータロータを取り囲んで設けられ
   たモータステータと、該モータ部を軸方向に貫通する流
   体流路とを備え、 前記モータロータが回転することにより前記ポンプロー
   タが回転して流体が前記ポンプ部から前記流体流路に流
   入することを特徴とするポンプ。
2. 【請求項２】 請求項１に記載のポンプにおいて、 前記流体流路は、前記モータ部側ハウジングと前記モー
   タロータとの間に形成されているエアギャップであるこ
   とを特徴とするポンプ。
3. 【請求項３】 請求項１または２に記載のポンプにおい
   て、 前記流体流路は、前記モータ部内の前記回転軸の内部に
   軸方向に形成されている軸孔であることを特徴とするポ
   ンプ。
4. 【請求項４】 請求項１または２に記載のポンプにおい
   て、 前記流体流路は、前記モータ部側ハウジングの外部に位
   置し、前記モータステータを貫通して設けられた配管で
   あることを特徴とするポンプ。
5. 【請求項５】 請求項１または２に記載のポンプにおい
   て、 前記流体流路は、前記モータ部側ハウジングの外側に位
   置し、前記モータステータの外周面に沿って配設された
   配管であることを特徴とするポンプ。
6. 【請求項６】 請求項１に記載のポンプにおいて、 前記モータ部は、前記モータ部側ハウジングの一部をな
   し、前記回転軸のモータ部内における流体の上流側端部
   及び下流側端部をそれぞれ軸支する一対の支持部材を備
   え、前記流体流路は、前記上流側の前記支持部材を貫通
   して設けられた上流側支持部材内流路と、前記モータ部
   側ハウジングと前記モータロータとの間に形成されてい
   るエアギャップと、前記下流側の前記支持部材を貫通し
   て設けられた下流側支持部材内流路とにより構成されて
   いることを特徴とするポンプ。