JPH11182454A

JPH11182454A - 吸収式ヒートポンプ用溶液ポンプ

Info

Publication number: JPH11182454A
Application number: JP9347458A
Authority: JP
Inventors: Ryoichi Koga; 良一古閑; Takashi Sawada; 敬澤田; Takahito Ishii; 隆仁石井; Satoshi Matsumoto; 聡松本
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1997-12-17
Filing date: 1997-12-17
Publication date: 1999-07-06
Anticipated expiration: 2017-12-17
Also published as: JP3985314B2

Abstract

(57)【要約】【課題】吸収式のヒートポンプの作動溶液の搬送に用
いる溶液ポンプのポンプ部を構成するトロコイドギア部
の耐磨耗性の改善に関し、耐久性の高い溶液ポンプを提
供することを目的としたものである。【解決手段】トロコイドギアの材料として珪素系セラ
ミック系の材料を用い、耐衝撃性を改善するため、鉄系
の材料で成形されたインナーギアＡ１１との組み合わ
せ、さらにこの鉄系の材料の表面に窒化チタン膜あるい
は窒化クロム膜を形成して歯面の硬度を高めるとともに
潤滑性を向上する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、吸収式ヒートポン
プの作動溶液を搬送する溶液ポンプ、特にアンモニアを
冷媒とする吸収式ヒートポンプに用いる溶液ポンプにお
ける摺動部のアンモニア水溶液中での潤滑性および耐磨
耗性の技術に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の吸収式ヒートポンプ特に、アンモ
ニア水溶液を作動流体とする冷凍機に用いられている溶
液ポンプは、一般に油圧ポンプ駆動形のダイアフラムポ
ンプが用いられていた。この種のポンプは、粘度が高
く、潤滑性の良い作動油を用いることによって高いポン
プ効率が確保できるピストン型の油圧ポンプと、この油
圧ポンプで発生する油圧により、全面が駆動されるダイ
アフラムとを有する油圧ポンプ駆動型ダイアフラムポン
プとで構成されていた。この種のポンプは、アンモニア
などの冷媒の粘度が作動油と比較して極めて低く、用い
る冷媒の腐食性が高いことから、ダイアフラムで媒体と
ポンプ機構部が分離させてポンプ効率とポンプ信頼性と
を確保していた。

【０００３】しかしながら、溶液ポンプとして、上記の
ような油圧ポンプ駆動形のダイアフラムポンプを用いる
場合には、ピストン型油圧ポンプと油圧ポンプ駆動型ダ
イアフラムポンプとの２種類のポンプを組み合わせるこ
とが必要で、機器の小型化およびコストの面で問題点が
あった。また高圧で動作するダイアフラムポンプは、一
種の往復動ポンプであるため、脈動が大きく、ポンプ自
体の騒音とともに、配管系での共振により生ずる騒音が
高くなるという問題点があった。さらにダイアフラムの
油圧駆動に用いる作動油、および、可撓性のある樹脂材
料あるいはゴムで成形されるダイアフラム自体は、定期
的なメンテナンスが必要な部品であり、家庭用機器とし
ては不向きなポンプであった。

【０００４】このダイアフラムポンプに代わるポンプと
して通常の油圧機器に用いられている、往復動型と比較
して脈動の少ない回転型の容積ポンプを、アンモニアの
溶液ポンプに適用した場合、性能，耐久性の面で大きな
問題点があった。

【０００５】従来の油圧機器に用いられている回転型の
容積ポンプは、作動流体として潤滑性が優れかつ、粘度
が数百ｃｐと流体潤滑が充分に可能な粘度の作動油を使
用していた。従ってポンプ差圧が高い条件でも、充分に
潤滑されるため、摺動部の材料も通常の鉄系の材料の組
み合わせで、性能および信頼性を確保することができ
た。しかしながら、作動流体がアンモニア水溶液となっ
た場合、流体粘度が０．５ｃｐと油圧用ポンプの場合の
１／１００程度になるため、潤滑条件が非常に厳しくな
り、かつアンモニア水溶液によりポンプ摺動部に腐食が
生じてくるため、従来の油圧用ポンプの構成および材質
ではそのまま用いることはできないという問題点があっ
た。

【０００６】そこで、回転型の容積ポンプの中でも、圧
力脈動の少ないトロコイド型の溶液ポンプの適用が検討
されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
トロコイド型の溶液ポンプにあっては、以下に説明する
ような課題を有していた。

【０００８】すなわち、アンモニアを冷媒とする吸収式
のヒートポンプでは、アンモニア水溶液が溶液ポンプの
作動流体となるので、冷凍サイクルの動作範囲から、溶
液ポンプの動作点は、圧力差が２０ｋｇ／ｃｍ²、流体
粘度は常温の水の半分程度の粘度０．５ｃｐとなる。そ
して長時間にわたり摺動部の信頼性を確保するために
は、摺動部での流体潤滑状態、すなわち、摺動部で流体
潤滑膜が形成されて物体同士の直接接触がない状態をで
きるだけ確保する必要がある。また流体粘度が０．５ｃ
ｐの場合、摺動面に形成される流体潤滑膜は、摺動部の
面圧にもよるが１μｍ以下と想定する必要がある。

【０００９】従って物体同士の直接接触がない流体潤滑
状態を実現しようとすれば、摺動面に要求される精度
は、形状精度と表面粗さともにサブミクロンの精度が必
要となり、摺動面の表面状態は、鏡面に近い状態を実現
する必要がある。しかし、ギア歯面の摺動面に形成する
流体潤滑膜は、通常の軸受け部の潤滑とは異なり、流体
潤滑の形成機構上生成されにくいため、例えば油圧用ギ
アポンプでは、摺動面の面圧が高いところで作動油の粘
度が局所的に上昇し流体潤滑を実現する極圧添加剤が作
動油に添加し使用している。しかし、アンモニア吸収式
のヒートポンプ冷媒中にこのような添加剤を投入するこ
とができないため、さらにギアの歯面の精度、表面粗さ
を改善する必要があった。

【００１０】またこの流体潤滑状態は常に確保できると
は限らず、ポンプの起動時や停止時あるいは異常運転時
にはこの流体潤滑膜は破壊された状態となることがあ
る。特にポンプがガスがみ運転状態になった場合は摺動
面が直接接触して、衝撃的な力が作用することも考えら
れるため、潤滑膜が破壊されて摺動部が直接接触した場
合でも摺動面の摩耗が促進されないように、摺動面の表
面粗さ，形状精度が維持する必要があった。

【００１１】さらに吸収式ヒートポンプシステムにおけ
る溶液ポンプの場合、溶液ポンプが吸い込むアンモニア
水溶液の過冷却度が充分にとれない場合があり、アンモ
ニア水溶液の飽和すなわち、過冷却度０ｄｅｇに近い条
件で動作する可能性もある。このような吸い込み条件で
は、ポンプ内部でガスがみ、あるいはキャビテーション
が非常に起こり易くなり、キャビテーションエロージョ
ンにより、トロコイドギアの歯面が磨耗するという課題
があった。

【００１２】このトロコイドギアの歯面の磨耗に関わる
基本的な要素としては、材料の表面硬度，形状精度，表
面粗さ，材料の境界潤滑性能，化学的な腐食，互いに摺
動させる材料の組み合わせなどが関係している。これら
の条件を高いレベルで満たす材料としては、特に水溶液
中での潤滑性が優れかつ、硬度が高く、形状精度の面で
も優れた珪素系のセラミック材料がある。珪素系のセラ
ミック材料の中でも、炭化珪素あるいは窒化珪素などは
水溶液中での潤滑性が特に優れ、軸受けなどの摺動部材
に使用されている。

【００１３】ただ、この種のセラミック材料をギアポン
プのギアに適用するには、耐衝撃性などの信頼性と、実
運転時の様々な条件によるギア歯面の摺動特性の確保、
ギアの歯面硬度が非常に高くなることによるポンプ騒音
の増加など解決すべき課題があった。

【００１４】また、ギア歯面の摺動性については、窒化
珪素系のセラミックでトロコイドギアを形成し実運転試
験を行い、アンモニア水溶液中で運転した場合に、負荷
変動時に溶液ポンプより異常音が発生し、これが窒化珪
素系のセラミック自体がもつ負荷変動時の潤滑特性が安
定でないということに起因するという課題を見いだし
た。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明は溶液ポンプにお
ける容積型ポンプのトロコイドギアを構成するアウター
ギアあるいはインナーギアの少なくとも一方のギアを耐
摩耗性，耐キャビテーション性，摺動性などの特性が基
本的に優れた珪素系のセラミックで構成するとともに、
耐衝撃性などの信頼性と、実運転時の様々な条件による
ギア歯面の摺動特性を向上させ、また、ギアの歯面硬度
が非常に高くなることにより生じ易くなるポンプ騒音の
低減を図ることを目的とする。

【００１６】本発明は上記の課題を解決し、その目的を
達成するために、トロコイドギアを水溶液中での潤滑性
の優れた珪素系のセラミックで形成することとしてい
る。窒化珪素系のセラミックは硬度がＨｖ２０００程度
と高く、また耐衝撃性が高くボールベアリングの球にも
使用されており破壊モードとして金属材料と同等に扱え
ることが示されており、さらに、水溶液中での潤滑性に
も優れた特性を示す。炭化珪素系のセラミックは硬度が
Ｈｖ３０００程度と非常に高く、水溶液中の潤滑性が優
れまた、負荷変動時の摩擦係数も安定しており、耐摩耗
性にも優れた特性を発揮する。

【００１７】また、トロコイドギアのインナーギアを鉄
系の素材で形成し、このインナーギアの表面に耐食性の
優れた硬化膜を形成し、このインナーギアと珪素系のセ
ラミックで形成されたアウターギアとを組み合わせるこ
ととしている。鉄系の素材で形成し表面に薄い硬化膜を
形成したインナーギアは表面硬度は高いが、この硬化膜
の層は薄いため、応力が集中した部分での硬度は鉄系の
母材に近くなり、歯面の応力を緩和する結果、セラミッ
クギアと組み合わせた場合の耐衝撃性が高める機能を有
する。トロコイドギアを用いたポンプは駆動力をインナ
ーギアよりアウターギアに伝達する構成をとり、インナ
ーギアにはポンプの動力軸より力が伝達される動力伝達
部たとえばキーあるいはＤカット部などを有し、この部
分で応力集中が生ずるが、これを金属系の材料で応力を
緩和することが可能である。

【００１８】このトロコイド型ポンプを用いた溶液ポン
プの動作点がさらに負荷の高い領域で使用する場合に
は、鉄系の素材自体をあらかじめ窒化処理をし表面硬度
を高めておいてこの上に、耐食性の優れた硬化膜を形成
することにより、この硬化膜自体の強度を高めて耐久性
を向上させることができる。

【００１９】また窒化珪素系セラミックの負荷変動時の
摺動性を向上させる手段として、自己潤滑性を有するダ
イヤモンドライクカーボン（以下ＤＬＣという）の薄膜
を窒化珪素系セラミックで構成したギアの表面に構成し
たものである。

【００２０】そして、トロコイド型ポンプのアウターギ
アを回転自在に支持する偏心リングを珪素系のセラミッ
クで構成すると、アウターギアの外周を回転自在に支持
する摺動面は通常の軸受けと同一の構成のため、珪素系
セラミックの優れた潤滑特性が発揮され、アウターギア
とインナーギアの位置関係が正確に初期状態のまま維持
される。

【００２１】

【発明の実施の形態】本発明は、各請求項に記載された
形態により実施されるものであり、その形態について以
下説明する。

【００２２】請求項１のように、アンモニア水溶液を作
動流体とする容積型ポンプ部を、窒化珪素系セラミック
もしくは炭化珪素系セラミックのいずれかの材料で形成
することにより、ギア歯面の硬度が高まるとともに、水
溶液中での潤滑性が優れているため、耐摩耗性，耐キャ
ビテーション性，耐腐食性を向上させることができる。

【００２３】また、請求項２のように、アンモニア水溶
液を作動流体とする容積型ポンプ部を、窒化珪素系セラ
ミックもしくは炭化珪素系セラミックのいずれかの材料
で形成したアウターギアと鉄系の材料で形成したインナ
ーギアとを有するトロコイド型ポンプで構成し、前記イ
ンナーギアの表面に窒化チタンもしくは窒化クロムのい
ずれかの硬化層を形成することにより、ギア表面硬度を
保ちつつ、ギア歯面の応力を金属系のギアで緩和して耐
衝撃性を向上することができる。

【００２４】また、請求項３のように、アンモニア水溶
液を作動流体とする容積型ポンプ部を、窒化珪素系セラ
ミックもしくは炭化珪素系セラミックのいずれかの材料
で形成したアウターギアと鉄系の材料で形成したインナ
ーギアとを有するトロコイド型ポンプで構成し、前記イ
ンナーギアの表面に窒化処理層を形成し、この窒化処理
層の上を窒化チタンもしくは窒化クロムのいずれかの硬
化層で被覆した構成をとることにより、トロコイドポン
プがより高い負荷で使用された場合にギア歯面の耐久性
を向上させることができる。

【００２５】また、請求項４のように、アンモニア水溶
液を作動流体とする容積型ポンプ部を、窒化珪素系セラ
ミックもしくは炭化珪素系セラミックのいずれかの材料
で形成したアウターギアと鉄系の材料で形成したインナ
ーギアとを有するトロコイド型ポンプで構成し、前記イ
ンナーギアの表面を硬化層薄膜およびＤＬＣの薄膜の積
層膜により被覆することにより、ギア歯面の摺動性が良
好となり、耐摩耗性を向上させることができる。

【００２６】また、請求項５のように、アンモニア水溶
液を作動流体とする容積型ポンプ部を、窒化珪素系セラ
ミックもしくは炭化珪素系セラミックのいずれかの材料
で形成したアウターギアとインナーギアとを有するトロ
コイド型ポンプで構成し、前記インナーギアおよび前記
アウターギアの少なくとも一方の表面をＤＬＣの薄膜で
被覆することにより、特に窒化珪素系セラミックで形成
されたギアにみられる負荷変動時の摺動特性の不安定さ
を改善することができる。

【００２７】また、請求項６のように、アンモニア水溶
液を作動流体とする容積型ポンプ部を、アウターギアと
インナーギアおよび前記アウターギアを回転自在に支持
する偏心リングを有するトロコイド型ポンプで構成し、
前記アウターギアおよび前記偏心リングを窒化珪素系セ
ラミックもしくは炭化珪素系セラミックのいずれかの材
料で形成することにより、アウターギアの外周部の潤滑
性を確保し、初期精度を維持するとともに、摩擦損失の
低減によりギア歯面の負荷を低減することができる。

【００２８】

【実施例】以下本発明について図１ないし図１４を参照
して説明する。

【００２９】（実施例１）実施例１について、図１〜図
６を参照して説明する。直流ブラシレスモータ１の固定
子２は、その内側に挿入されたライナー３により回転子
４と気密に分離される。回転型の容積型ポンプ部５がボ
ディー６の前側に一体に構成されており、この容積型ポ
ンプ部５は、回転子４に圧入された主軸７により駆動さ
れ、２段で昇圧するトロコイド型ポンプで構成してい
る。アンモニア吸収式ヒートポンプでは、ポンプ差圧と
して２０ｋｇ／ｃｍ²程度必要であるので、上記のトロ
コイド型ポンプの昇圧構成は、一段で１０ｋｇ／ｃｍ²
昇圧させることにより、トロコイドギアなどの摺動部に
加わる負荷を低減させ、ポンプの耐久性を高めている。
容積型ポンプ部５の主要部材は、ボディー６の前方に設
けられた空洞６ａの中に圧入された積層構造としてい
る。積層されるポンプの主要部材のうち最も底面に位置
するのが、側板Ａ８で、中央部に、直流ブラシレスモー
タ１の主軸７の軸受け機能を有する軸受Ａ８ａを備えて
いる。側板Ａ８に、偏心リングＡ９を積層し、この偏心
リングＡ９は、トロコイド形状のアウターギアＡ１０を
回転自在に保持し、かつアウターギアＡ１０がインナー
ギアＡ１１と適正な偏心量を形成するように保持してい
る。アウターギアＡ１０およびインナーギアＡ１１は窒
化珪素系のセラミックあるいは炭化珪素系のセラミック
材により形成している。また、偏心リングＡ９はアウタ
ーギアＡ１０およびインナーギアＡ１１の厚さ方向のク
リアランスを適正な値に保持する機能も有する。なお主
軸７とインナーギアＡ１１とはＤカット７ａにより固定
されている。

【００３０】偏心リングＡ９に中間スペーサ１２を積層
し、この中間スペーサ１２の側板Ａ８側の面には、図５
に示すように、ポンプの吸入口１３と連通する切り欠き
１４を設け、この切り欠き１４には、中間スペーサ１２
の側板Ａ８側の面に設けた吸入溝１５と連通している。
また中間スペーサ１２の側板Ａ８側には吐出溝１６を設
け、この吐出溝１６には吐出孔１６ａを形成している。
このように側板Ａ８と中間スペーサ１２との間に、アウ
ターギアＡ１０およびインナーギアＡ１１を介在させる
ことにより、１段目のポンプ部を構成するポンプ部Ａ１
７を形成している（図２参照）。

【００３１】中間スペーサ１２に偏心リングＢ１８を積
層し、この偏心リングＢ１８の偏心方向は、偏心リング
Ａ９の偏心方向に対し１８０度反転させた方向に設定さ
れている。中間スペーサ１２の偏心リングＢ１８側の面
には、図６に示すように、中間スペーサ１２の偏心リン
グＡ９側と同様に、吸入溝１９と吐出溝２０が設けてあ
るが、それぞれ吸入溝１５と吐出溝１６に対し１８０度
ずらした位置に設けられている。中間スペーサ１２の偏
心リングＡ９側の面に設けた吐出溝１６の吐出孔１６ａ
は、偏心リングＢ１８側の面に設けた吸入溝１９と連通
している。偏心リングＢ１８は、トロコイド形状のアウ
ターギアＢ２１を、インナーギアＢ２２と適正な偏心量
を保持しながら回転自在に保持し、また、この偏心リン
グＢ１８は、アウターギアＢ２１およびインナーギアＢ
２２の厚さ方向のクリアランスを適正な値に保持する機
能も有する。

【００３２】アウターギアＢ２１およびインナーギアＢ
２２も、一段目のポンプ部Ａ１７のギアと同様に窒化珪
素系のセラミックあるいは炭化珪素系のセラミックで構
成されている。主軸７とインナーギアＢ２２とはＤカッ
ト７ａにより固定されている。さらに、偏心リングＢ１
８には側板Ｂ２３が積層されており、この側板Ｂ２３に
は、中間スペーサ１２の吐出溝２０に対応する位置に吐
出ポートが設けられている。このように、中間スペーサ
１２と側板Ｂ２３との間に、アウターギアＢ２１および
インナーギアＢ２２を介在させることにより、２段目の
ポンプを構成するポンプ部Ｂ２４を形成している（図３
参照）。

【００３３】以上説明したように、１段目のポンプ部Ａ
１７と２段目のポンプ部Ｂ２４とは中間スペーサ１２を
介して積層されて容積型ポンプ部５を構成している。ポ
ンプ部Ａ１７およびポンプ部Ｂ２４の基本寸法は、イン
ナーギアＡ１１およびインナーギアＢ２２の幅および外
径で決まり、ポンプ部Ａ１７およびポンプ部Ｂ２４では
同一の寸法値に設定している。なお、ボディー６の前方
に設けられ、容積型ポンプ部５が存在する空洞６ａは、
ポンプ蓋２５により密閉されている。また、ボディー６
の前側には流路Ａ２６が設けられ、ボディー６の後側に
は、軸受２７、スペーサ２８、通路２９，３０が設けら
れている。

【００３４】上記のように構成した溶液ポンプの動作に
ついて、以下説明する。直流ブラシレスモータ１の回転
子４が回転すると、回転子４に圧入してある主軸７が回
転する。主軸７が回転すると、Ｄカット７ａにより主軸
７に固定されたインナーギアＡ１１およびインナーギア
Ｂ２２が回転し、これらのギアと各々噛み合うアウター
ギアＡ１０およびアウターギアＢ２１は従動ギアとして
回転し、ポンプ部Ａ１７およびポンプ部Ｂ２４において
トロコイドポンプとしてのポンプ動作を行う。このポン
プ動作は、ポンプ部Ａ１７およびポンプ部Ｂ２４によ
り、直列に２段で行われ、ポンプ部Ａ１７におけるイン
ナーギアＡ１１とアウターギアＡ１０とでポンプ作用が
行われる１段目と、ポンプ部Ｂ２４におけるインナーギ
アＢ２２とアウターギアＢ２１とで２段目のポンプ作用
が行われ、２段階の昇圧作用が分割される。したがっ
て、一段当たりの昇圧量は最大で１０ｋｇ／ｃｍ²と負
荷が低減され、耐久性を高めることができる。

【００３５】また、インナーギアＡ１１とアウターギア
Ａ１０、および、インナーギアＢ２２とアウターギアＢ
２１とはそれぞれ窒化珪素系のセラミックあるいは炭化
珪素系のセラミックで形成されており、これらのセラミ
ック材料は高硬度でしかも水溶液中で潤滑特性を有して
いるため、耐摩耗性とキャビテーション性を向上するこ
とができる。

【００３６】（実施例２）実施例２について、図７およ
び図８を参照して説明する。実施例１の場合と比較して
異なる構成は、インナーギアＡ１１、インナーギアＢ２
２を鉄系の材料で形成し、インナーギアＡ１１、インナ
ーギアＢ２２の表面に窒化チタン膜Ａ１１ａおよび、窒
化チタン膜Ｂ２２ａを形成した点である。これらインナ
ーギアは、高硬度でしかも化学的にアンモニア水溶液に
対して侵されない窒化チタン膜によりギア内部が保護さ
れているので、ギア歯面における形状精度，表面粗さは
維持され、表面硬度が高くなって耐摩耗性と耐キャビテ
ーション性が向上する。またこれら窒化チタン膜は数μ
ｍと非常に薄い膜であるため、ギア表面硬度を保ちつ
つ、窒化珪素系のセラミックあるいは炭化珪素系のセラ
ミックで形成されたアウターギアＡ１０、および、アウ
ターギアＢ２１と当接する際に生ずるギア歯面の応力
を、金属系のギア側で緩和して耐衝撃性を向上すること
ができる。また、ギア歯面の精度が充分に出ていない箇
所で生ずる当接音についても、金属側のギアが弾性変形
することによりギア歯面の当接を緩和して、運転騒音を
低減することができる。

【００３７】（実施例３）実施例３について、図９およ
び図１０を参照して説明する。実施例２の場合と比較し
て異なる構成は、インナーギアＡ１１，インナーギアＢ
２２を形成する材質をクロムを含有する特殊鋼とし、イ
ンナーギアＡ１１，インナーギアＢ２２の表面に窒化処
理された硬度の高い窒化薄膜Ａ１１ｂ、窒化薄膜Ｂ２２
を形成し、この窒化薄膜Ａ１１ｂ、および窒化薄膜Ｂ２
２ｂの上に、それぞれ窒化チタン膜Ａ１０ａ，窒化チタ
ン膜Ｂ２２ａを形成した点である。この窒化処理により
硬く、しかも強度の高い窒化薄膜Ａ１１ｂ、および窒化
薄膜Ｂ２２ｂが形成される。この窒化薄膜は、等価的に
は母材の特殊鋼の硬度が高くなったと同様の効果があ
り、この上に形成される窒化チタンの薄膜は母材の上に
直接窒化チタンの薄膜を形成した場合と比較して高い実
効硬度を実現することができる。この実効硬度が高くな
ったことにより、より高いポンプ負荷に対しても、鉄系
の材料で形成されたインナーギアＡ１１およびインナー
ギアＢ２２側で、歯面の応力集中を吸収し、耐久性を向
上させることができる。

【００３８】（実施例４）実施例４について、図１１，
図１２を参照して説明する。実施例３の場合と比較して
異なる構成はインナーギアＡ１１およびインナーギアＢ
２２の表面に形成した窒化チタン膜Ａ１１ａおよび窒化
チタン膜Ｂ２２ａの上にさらにＤＬＣの薄膜Ａ１１ｃ，
およびＤＬＣの薄膜Ｂ２２ｃを形成した点である。

【００３９】ＤＬＣの薄膜は摺動性がたいへん優れ、セ
ラミック系の材料に対しても摩擦係数および摩耗量とも
に優れた特性を示す。

【００４０】（実施例５）実施例５について、図１３，
図１４を参照して説明する。実施例１の場合と比較して
異なる構成は珪素系のセラミックで形成したインナーギ
アＡ１１及びインナーギアＢ２２の表面にＤＬＣの薄膜
Ａ１１ｃ，及びＤＬＣの薄膜Ｂ２２ｃを形成した点であ
る。

【００４１】ＤＬＣ薄膜は摺動性がたいへん優れ、セラ
ミック系の材料に対しても摩擦係数および摩耗量ともに
優れた特性を示す。またセラミックの母材自体の硬度が
高くまた、珪素系のセラミックであるためＤＬＣ薄膜が
強固に母材に付着し、潤滑効果を高める効果がある。な
お図１３に示すようにアウターギアＡ１０の表面にＤＬ
Ｃの薄膜１０Ｃを形成したり、図１４に示すようにアウ
ターギアＢ２１の表面にＤＬＣの薄膜２１Ｃを形成する
とより一層硬度を高くすることができる。

【００４２】（実施例６）実施例６が実施例１の場合と
比較して異なる構成は偏心リングＡ９，偏心リングＢ１
８を鉄系の材料から炭化珪素系セラミックとした点であ
る。

【００４３】偏心リングＡ９はアウターギアＡ１０をイ
ンナーギアＡ１１に対して所定の量偏心させ、同様に、
偏心リングＢ１８はアウターギアＢ２１をインナーギア
Ａ２２に対して所定の量偏心させる機能を有している。
これら偏心リングの摺動面が摩耗するとアウターギアＡ
１０，アウターギアＢ２１が所定の位置からずれて回転
することになり、ギア歯面の摩耗そして流量の低下へと
つながる。また、アウターギアＡ１０，アウターギアＢ
２１と偏心リングＡ９，偏心リングＢ１８との摺動抵抗
はギア歯面の応力と直接関係する。従って、偏心リング
とアウターギアとの摺動抵抗および摩耗を低減すること
は非常に重要であり、珪素系のセラミックで形成したア
ウターギアに対して、炭化珪素あるいは窒化珪素で構成
した偏心リングは珪素系セラミックの特徴であるトライ
ボケミカル反応で摩擦係数が０．０８以下と非常に少な
くまた摩耗量も少ない流体潤滑状態を確保できる。

【００４４】

【発明の効果】以上に説明するような形態で実施される
本発明の吸収式ヒートポンプ用溶液ポンプによれば、次
に記載するような効果が得られる。

【００４５】請求項１によれば窒化珪素あるいは窒化炭
素系のセラミック材でアウターギアおよびインナーギア
を形成していたため、ギア歯面の硬度が高くまた潤滑性
が優れており、アンモニア水溶液に対する耐腐食性が確
保され、耐摩耗性と耐キャビテーション性を向上させる
ことができる。

【００４６】また、請求項２によれば鉄系の材料を母材
とし表面に窒化チタンあるいは窒化クロムの膜を形成し
たインナーギアと、窒化珪素あるいは炭化珪素のセラミ
ック材で形成したアウターギアとを組み合わせることに
より、歯面の応力集中を鉄系のギア側の弾性変形で吸収
することにより、耐衝撃性を向上させることができる。

【００４７】また、請求項３によれば鉄系の材料を母材
とし表面に窒化処理を施した後で窒化チタンあるいは窒
化クロムの膜を形成することにより、鉄系のギア側で応
力集中を緩和させる機能を保ちながら、ギア表面の実効
硬度を高めて、ポンプが高負荷運転する際の耐久性を向
上させることができる。

【００４８】また、請求項４あるいは５によればアウタ
ーギアあるいはインナーギアの表面に潤滑性が優れ、か
つ硬度の高いダイアモンドライクカーボンの薄膜を形成
することにより、優れた耐摩耗性と耐キャビテーション
性を発揮することができる。

【００４９】また、請求項６によればアウターギアをイ
ンナーギアと所定の距離、回転自在に偏心支持する偏心
リングを、窒化珪素セラミックあるいは炭化珪素セラミ
ックで形成することにより、偏心リングの潤滑性が大幅
に向上し、耐久性に向上に効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１における吸収式ヒートポンプ
用溶液ポンプの概略断面図

【図２】同溶液ポンプにおける１段目ポンプ部の要部断
面図

【図３】同溶液ポンプにおける２段目ポンプ部の要部断
面図

【図４】同溶液ポンプにおける中間スペーサの断面図

【図５】同中間スペーサの１段目ポンプ部側の平面図

【図６】同中間スペーサの２段目ポンプ部側の平面図

【図７】本発明の実施例２における溶液ポンプの１段目
ポンプ部の要部断面図

【図８】同溶液ポンプの２段目ポンプ部の要部断面図

【図９】本発明の実施例３における溶液ポンプの１段目
ポンプ部の要部断面図

【図１０】同溶液ポンプの２段目ポンプ部の要部断面図

【図１１】本発明の実施例４における溶液ポンプの１段
目ポンプ部の要部断面図

【図１２】同溶液ポンプの２段目ポンプ部の要部断面図

【図１３】本発明の実施例５における溶液ポンプの１段
目ポンプ部の要部断面図

【図１４】同溶液ポンプの２段目ポンプ部の要部断面図

【符号の説明】

５容積型ポンプ部１０アウターギアＡ１０ａ窒化チタン膜Ａ１１インナーギアＡ１１ａ窒化チタン膜Ａ１１ｂ窒化薄膜Ａ１１ｃＤＬＣの薄膜Ａ２１アウターギアＢ２２インナーギアＢ２２ａ窒化チタン膜Ｂ２２ｂ窒化薄膜Ｂ２２ｃＤＬＣの薄膜Ｂ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者松本聡大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】アンモニア水溶液を作動流体とする容積型
ポンプ部を、アウターギアとインナーギアとを有するト
ロコイド型ポンプで構成し、前記アウターギアと前記イ
ンナーギアとはいずれも窒化珪素系セラミックもしくは
炭化珪素系セラミックのいずれかの材料で形成した吸収
式ヒートポンプ用溶液ポンプ。
【請求項２】アンモニア水溶液を作動流体とする容積型
ポンプ部を、窒化珪素系セラミックもしくは炭化珪素系
セラミックのいずれかの材料で形成したアウターギアと
鉄系の材料で形成したインナーギアとを有するトロコイ
ド型ポンプで構成し、前記インナーギアの表面に窒化チ
タンもしくは窒化クロムのいずれかの硬化層を形成した
吸収式ヒートポンプ用溶液ポンプ。
【請求項３】アンモニア水溶液を作動流体とする容積型
ポンプ部を、窒化珪素系セラミックもしくは炭化珪素系
セラミックのいずれかの材料で形成したアウターギアと
クロムを含有した特殊鋼で形成したインナーギアとを有
するトロコイド型ポンプで構成し、前記インナーギアの
表面に窒化処理層を形成し、この窒化処理層の上に窒化
チタンもしくは窒化クロムのいずれかの硬化層を形成し
た吸収式ヒートポンプ用溶液ポンプ。
【請求項４】アンモニア水溶液を作動流体とする容積型
ポンプ部を、窒化珪素系セラミックもしくは炭化珪素系
セラミックのいずれかの材料で形成したアウターギアと
鉄系の材料で形成したインナーギアとを有するトロコイ
ド型ポンプで構成し、前記インナーギアの表面を硬化層
薄膜およびダイヤモンドライクカーボン薄膜の積層膜に
より被覆した吸収式ヒートポンプ用溶液ポンプ。
【請求項５】アンモニア水溶液を作動流体とする容積型
ポンプ部を、アウターギアとインナーギアとを有するト
ロコイド型ポンプで構成し、前記アウターギアと前記イ
ンナーギアとはいずれも窒化珪素系セラミックもしくは
炭化珪素系セラミックのいずれかの材料で形成しかつ前
記インナーギアおよび前記アウターギアの少なくとも一
方の表面をダイヤモンドライクカーボン薄膜で被覆した
吸収式ヒートポンプ用溶液ポンプ。
【請求項６】アンモニア水溶液を作動流体とする容積型
ポンプ部を、アウターギアとインナーギアおよび前記ア
ウターギアを回転自在に支持する偏心リングを有するト
ロコイド型ポンプで構成し、前記アウターギアおよび前
記偏心リングを窒化珪素系セラミックもしくは炭化珪素
系セラミックのいずれかの材料で形成した吸収式ヒート
ポンプ用溶液ポンプ。