JP4168844B2 - 冷媒ポンプおよび冷却装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
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およびこの装置に用いるオイルレスの冷媒ポンプに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来の冷媒ポンプとしては、固定子と回転子の位置が同じであった。図3は前記特許文献1に記載された従来の縦断面図を示すものである。図3において固定子31の位置は回転子32と同じ位置の構成になっていた(例えば、特許文献1参照)。
【0003】
また、従来の冷媒ポンプとしては軸受の内側にブッシュを挿入したタイプがあった。図4は前記特許文献2に記載された従来の縦断面図を示すものである。図4において軸受41の内側に高価なブッシュ42が挿入された構成になっていた(例えば、特許文献2参照)。
【0004】
【特許文献1】
特公平7−47957号公報(第4頁、図1)
【特許文献2】
特開平3−233188号公報(第2頁、図1)
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
以上のような従来の冷媒ポンプにおいては、固定子の位置と回転子の位置が同じであるため、スラスト力を駆動軸偏芯部の下で受けるのか、上で受けるのか決まらないため上下両面の研磨加工が必要であった。また、一方向に押されていないため駆動軸がふらつき騒音を発生する課題があった。
【0006】
また、従来の冷媒ポンプにおいては、軸受の内側に高価なブッシュを挿入しているためコストアップの要因になる課題があった。また、軸受部に潤滑オイルを使用した場合、このオイルが冷却システム内に流通し、特に冷却板において内部表面にオイルが付着し、熱伝達を悪くしていた。
【0007】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するために本発明は、
密閉容器の外側に取付けた電動機部の固定子と、前記密閉容器の内側に設けた電動機部の回転子と、前記回転子の回転力をポンプ機構部に伝達する駆動軸を設け、前記固定子の位置を前記回転子よりも前記ポンプ機構部側に設置した冷媒ポンプであって、前記ポンプ機構部が少なくとも前記駆動軸を軸受けするシリンダー軸受け部とポンプ部品と吸入板で構成され、前記駆動軸の吸入板側の端面が前記吸入板の板面のみに接触して支持されるものである。
【0008】
この構成をなすことにより、駆動軸をポンプ機構部に押すスラスト力を得、駆動軸段付き部下端で安定して接触し、信頼性の高い冷媒ポンプを構成することができる。
【0009】
【発明の実施の形態】
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。
【0010】
(実施の形態1)
図1は本発明の実施の形態1における冷媒ポンプの断面図である。
【0011】
密閉容器1の外側には電動機部の固定子2が取り付けられており内側には電動機部の回転子4が配置されている。前記電動機部の固定子2の中心2aは前記電動機部の回転子4の中心4aよりもポンプ機構部5側に距離Lだけ近づいて設置されている。
【0012】
回転子4の回転力は駆動軸3によりポンプ機構部5に伝えられる。また、ポンプ機構部5は密閉容器1に固定されており前記駆動軸3、シリンダー軸受け部7、ポンプ部品8および吸入板6で構成されている。また、シリンダー軸受け7は前記駆動軸3の軸受けとポンプ室を形成するシリンダーとを兼ねている。また、駆動軸3の表面には浸炭処理または窒化処理を行っており冷媒ポンプ内はオイルレスで構成されている。
【0013】
図2は、本発明の実施の形態1における本発明のオイルレスの冷媒ポンプを用いた半導体冷却装置の冷凍サイクル図である。図2において高発熱体である半導体素子を冷却するための冷却板21とコンデンサー22、オイルレスの冷媒ポンプ23を繋いで冷凍サイクルを構成している。またコンデンサー22はファン24でもって冷却される構成になっており、冷凍サイクル内には冷媒が封入されている。冷媒の流れはまずコンデンサー22より出てきた液冷媒をオイルレスの冷媒ポンプ23でもって冷却板21に送られ、高発熱の半導体素子の熱を奪い冷却板21の中で液冷媒から蒸気冷媒に相変化を起こす。次に蒸気冷媒はコンデンサー22に送られ、ファン24でもって冷却され蒸気冷媒から液冷媒に相変化を起こす。
【0014】
かかる構成によれば電動機部の固定子2の中心2aが回転子4の中心4aよりもポンプ機構部に近い位置に設置されているため、電動機部に通電されると回転子4を図の右側に押すスラスト力が発生し、前記回転子4に固定されている駆動軸3が図の右側に押され駆動軸段付き部端面3aが吸入板6と常に安定した接触をした状態となり、一方で、面3bは接触圧力が極めて小さいかあるいは接触しないので、駆動軸端面3aの研磨加工のみで足り、安価な駆動軸が得られる。また、駆動軸のふらつきによって発生する騒音も低減する効果が得られる。
【0015】
また、上記の構成並びに駆動軸表面を浸炭処理または窒化処理を施した構成の、冷媒ポンプ内をオイルレスで構成でき、冷凍サイクル内にオイルが混合し、冷媒と被冷却物(この場合は冷却板)の間の熱伝達率が低下することにより生ずる、冷却性能の低下を低減できる効果が得られる。
【0016】
【発明の効果】
以上のように、本発明は、
密閉容器の外側に取付けた電動機部の固定子と、前記密閉容器の内側に設けた電動機部の回転子と、前記回転子の回転力をポンプ機構部に伝達する駆動軸を設け、前記固定子の位置を前記回転子よりも前記ポンプ機構部側に設置した冷媒ポンプであって、前記ポンプ機構部が少なくとも前記駆動軸を軸受けするシリンダー軸受け部とポンプ部品と吸入板で構成され、前記駆動軸の吸入板側の端面が前記吸入板の板面のみに接触して支持されるものである。
【0017】
また本発明は、ポンプ機構部のポンプ部品の端面を挟んで囲う2面の内、電動機部に面した面の表面仕上げ精度が他の面の表面仕上げの精度よりも高くしたものである。
【0018】
また本発明は、表面仕上げに浸炭処理または窒化処理を用いたものである。
【0019】
また本発明は、駆動軸あるいはシリンダー軸受け部、若しくはその両方の表面に浸炭処理または窒化処理を用いたものである。
【0020】
さらに本発明は、上記のいずれかに記載の冷媒ポンプを用い、且つ潤滑オイルを用いない冷媒循環式の冷却装置を構成したものである。
【0021】
上記の構成をなすことにより、スラスト力を駆動軸の一端で受けることが出来、片面の研磨加工で足り、安価な軸受を得ることができる。
【0022】
また、オイルレスで冷媒ポンプを構成することが出来、軸受部にオイルを使用した場合に冷凍サイクル内に流通するオイルによる熱伝達の低下を無くすることができ、高性能の冷却装置を得ることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施の形態1における冷媒ポンプの断面図
【図2】 本発明の実施の形態1における冷凍サイクル図
【図3】 従来の冷媒ポンプの断面図
【図4】 従来の冷媒ポンプの断面図
【符号の説明】
1 密閉容器
2 電動機部の固定子
3 駆動軸
4 電動機部の回転子
5 ポンプ機構部
6 吸入板
7 シリンダー軸受
8 ポンプ部品
21 冷却板
22 コンデンサー
23 オイルレスの冷媒ポンプ
24 ファン
Claims (5)
- 密閉容器の外側に取付けた電動機部の固定子と、前記密閉容器の内側に設けた電動機部の回転子と、前記回転子の回転力をポンプ機構部に伝達する駆動軸を設け、前記固定子の位置を前記回転子よりも前記ポンプ機構部側に設置した冷媒ポンプであって、前記ポンプ機構部が少なくとも前記駆動軸を軸受けするシリンダー軸受け部とポンプ部品と吸入板で構成され、前記駆動軸の吸入板側の端面が前記吸入板の板面のみに接触して支持されることを特徴とする冷媒ポンプ。
- ポンプ機構部のポンプ部品の端面を挟んで囲う2面の内、電動機部に面した面の表面仕上げ精度が他の面の表面仕上げの精度よりも高いことを特徴とする、請求項1記載の冷媒ポンプ。
- 表面仕上げに浸炭処理または窒化処理を用いたことを特徴とする、請求項2記載の冷媒ポンプ。
- 駆動軸あるいはシリンダー軸受け部、若しくはその両方の表面に浸炭処理または窒化処理を用いたことを特徴とする請求項1記載の冷媒ポンプ。
- 請求項1〜4のいずれかに記載の冷媒ポンプを用い、且つ潤滑オイルを用いない冷媒循環式の冷却装置。
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