JP2002005024A - モータ駆動回路一体型電動圧縮装置 - Google Patents

モータ駆動回路一体型電動圧縮装置

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JP2002005024A
JP2002005024A JP2000370073A JP2000370073A JP2002005024A JP 2002005024 A JP2002005024 A JP 2002005024A JP 2000370073 A JP2000370073 A JP 2000370073A JP 2000370073 A JP2000370073 A JP 2000370073A JP 2002005024 A JP2002005024 A JP 2002005024A
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compression mechanism
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裕市 津曲
Yasushi Suzuki
康 鈴木
Kunitaka Akiyama
訓孝 秋山
Kunio Iritani
邦夫 入谷
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 圧縮機構の効率(能力)が大きく低下するこ
とを抑制しつつ、モータ駆動回路及びモータを冷却す
る。 【解決手段】 インバータケーシング140(ベース1
41)とコンプレッサケーシング130との間に吸入冷
媒が流通する流通路152を形成して吸入冷媒によりモ
ータ駆動回路Icを冷却し、一方、モータケーシング1
20内に吐出冷媒を流通させて吐出冷媒によりモータM
oを冷却する。これにより、吸入冷媒の温度上昇及び吸
入側における冷媒の圧力損失の増大を抑制して圧縮機構
の効率(能力)が大きく低下することを抑制しつつ、つ
つ、モータ駆動回路Ic及びモータMoを冷却すること
ができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、冷媒等の流体を吸
入圧縮する圧縮機構、圧縮機構を駆動する電動式のモー
タ、及びモータを駆動するインバータ回路等のモータ駆
動回路が一体となったモータ駆動回路一体型電動圧縮装
置に関するもので、蒸気圧縮式冷凍サイクルに適用して
有効である。
【0002】
【従来の技術】圧縮機構とモータとが一体となった電動
圧縮装置のモータを冷却する手段として、圧縮機構に吸
入される吸入冷媒によりモータを冷却する手段が知られ
ている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記手段で
は、吸入冷媒が加熱されて吸入冷媒の密度が小さくなる
ので、圧縮機構から吐出する冷媒の質量流量が減少し、
実質的な圧縮機構の効率(能力)が低下する。
【0004】ところで、モータ駆動回路を電動圧縮装置
に一体化した場合には、モータに加えてモータ駆動回路
も冷却する必要があるが、仮に、吸入冷媒にてモータ駆
動回路及びモータを冷却すると、吸入冷媒の温度がさら
に上昇するとともに、吸入側における冷媒の圧力損失が
大きくなるのでので、実質的な圧縮機構の効率(能力)
がより一層低下してしまう。
【0005】本発明は、上記点に鑑み、圧縮機構の効率
(能力)が大きく低下することを抑制しつつ、モータ駆
動回路及びモータを冷却することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、請求項1に記載の発明では、流体を吸入
圧縮する圧縮機構(Cp)、圧縮機構(Cp)を駆動す
る電動式のモータ(Mo)、及びモータ(Mo)を駆動
するモータ駆動回路(Ic)が一体となったモータ駆動
回路一体型電動圧縮装置であって、モータ駆動回路(I
c)を収納する第1ケーシング(140)と、圧縮機構
(Cp)を収納する圧縮機構ケーシング(110)及び
モータ(Mo)を収納するモータケーシング(120)
が一体化された第2ケーシング(130)と、圧縮機構
(Cp)に吸入される吸入冷媒とモータ駆動回路(I
c)とを熱交換する第1熱交換部(151)と、圧縮機
構(Cp)から吐出する吐出冷媒とモータ(Mo)とを
熱交換する第2熱交換部(120a)とを備えることを
特徴とする。
【0007】これにより、吸入冷媒によりモータ駆動回
路(Ic)が冷却され、一方、吐出冷媒によりモータ
(Mo)が冷却されるので、冷却吸入冷媒のみでモータ
駆動回路(Ic)及びモータ(Mo)を冷却する場合に
比べて、吸入冷媒の温度上昇及び吸入側における冷媒の
圧力損失の増大を小さくすることができる。したがっ
て、圧縮機構の効率(能力)が大きく低下することを抑
制しつつ、モータ駆動回路(Ic)及びモータ(Mo)
を冷却することができる。
【0008】請求項2に記載の発明では、モータ駆動回
路(Ic)を収納する第1ケーシング(140)と、圧
縮機構(Cp)を収納する圧縮機構ケーシング(11
0)及びモータ(Mo)を収納するモータケーシング
(120)が一体化された第2ケーシング(130)と
を備え、圧縮機構(Cp)から吐出する吐出冷媒は、モ
ータケーシング(120)内を流通して外部に吐出さ
れ、さらに、第1ケーシング(140)と第2ケーシン
グ(130)との間には、圧縮機構(Cp)に吸入され
る吸入冷媒が流通する流通路(151)が形成されてい
ることを特徴とする。
【0009】これにより、吸入冷媒によりモータ駆動回
路(Ic)が冷却され、一方、吐出冷媒によりモータ
(Mo)が冷却されるので、冷却吸入冷媒のみでモータ
駆動回路(Ic)及びモータ(Mo)を冷却する場合に
比べて、吸入冷媒の温度上昇及び吸入側における冷媒の
圧力損失の増大を小さくすることができる。したがっ
て、圧縮機構の効率(能力)が大きく低下することを抑
制しつつ、モータ駆動回路(Ic)及びモータ(Mo)
を冷却することができる。
【0010】また、吐出冷媒をモータケーシング(12
0)内を流通させて外部に吐出しているので、モータケ
ーシング(120)にて吐出冷媒の脈動を平滑化するこ
とができる。したがって、別途、比較的大きな体積を有
する吐出室(マフラー)を設けることなく脈動を平滑化
しつつ、モータ(Mo)を冷却することができる。
【0011】請求項3に記載の発明では、流通路(15
1)と第2ケーシング(130)との間には、熱移動を
抑止する熱移動抑制部(153、154)が設けられて
いることを特徴とする。
【0012】これにより、モータ(Mo)及び圧縮機構
(Cp)により吸入冷媒及びモータ駆動回路(Ic)が
加熱されることを防止できるので、圧縮機構の効率(能
力)が大きく低下することを抑制しつつ、モータ駆動回
路(Ic)を冷却することができる。
【0013】請求項4に記載の発明では、第1、2ケー
シング(140、130)間に位置して流通路(15
1)を形成する流路形成部材(150)を有しており、
流路形成部材(150)と第2ケーシング(130)と
の間には、流路形成部材(150)を第1ケーシング
(140)側に向けて押圧する押圧手段(154)が設
けられていることを特徴とする。
【0014】これにより、第1、2ケーシング(14
0、130)及び流路形成部材(150)の寸法及び組
立バラツキ(公差)や熱膨張等の寸法変化等を吸収する
ことができるので、流路形成部材(150)のガタツキ
及びビビリ振動が発生することを未然に防止できる。
【0015】請求項5に記載の発明では、高圧側熱交換
器(200)にて冷却された冷媒を減圧し、その減圧さ
れた冷媒を低圧側熱交換器(500)に蒸発させる蒸気
圧縮式冷凍サイクルに適用され、冷媒を吸入圧縮する圧
縮機構(Cp)、圧縮機構(Cp)を駆動する電動式の
モータ(Mo)、及びモータ(Mo)を駆動するモータ
駆動回路(Ic)が一体となったモータ駆動回路一体型
電動圧縮装置であって、モータ駆動回路(Ic)を収納
する第1ケーシング(140)と、圧縮機構(Cp)を
収納する圧縮機構ケーシング(110)及びモータ(M
o)を収納するモータケーシング(120)が一体化さ
れた第2ケーシング(130)と、高圧側熱交換器(2
00)から流出した冷媒を低圧側熱交換器(500)を
迂回させてモータ駆動回路(Ic)側に導いて、低圧側
熱交換器(500)内の冷媒圧力より高い所定の圧力ま
で減圧する減圧機構(410、420、430)と、減
圧機構(410、420、430)にて減圧された中間
圧冷媒とモータ駆動回路(Ic)とを熱交換する第1熱
交換部(151)と、圧縮機構(Cp)から吐出する吐
出冷媒とモータ(Mo)とを熱交換する第2熱交換部
(120a)とを備え、第1熱交換部(151)から流
出した冷媒を、圧縮行程中の圧縮機構(Cp)に吸入さ
せることを特徴とする。
【0016】これにより、吸入冷媒のみでモータ駆動回
路(Ic)及びモータ(Mo)を冷却する場合に比べ
て、吸入冷媒の温度上昇及び吸入側における冷媒の圧力
損失の増大を小さくすることができるので、圧縮機構
(Cp)の効率(能力)が大きく低下することを抑制し
つつ、モータ駆動回路(Ic)及びモータ(Mo)を冷
却することができる。
【0017】また、圧縮機構(Cp)には、低圧側熱交
換器(500)内の冷媒圧力より高い圧力を有する冷媒
が吸入(インジェクション)されるので、インジェクシ
ョンサイクルと同様に、圧縮機構(Cp)の消費動力を
低減することができる。延いては、圧縮装置(蒸気圧縮
式冷凍サイクル)の消費動力を低減することができる。
【0018】また、低圧側熱交換器(500)内の冷媒
圧力より高い所定の圧力まで減圧された中間圧冷媒にて
モータ駆動回路(Ic)を冷却するので、低圧側熱交換
器(500)内の圧力と同等程度の低い圧力を有する低
圧冷媒にてモータ駆動回路(Ic)を冷却する場合に比
べて、モータ駆動回路(Ic)に結露が発生することを
未然に防止できる。延いては、結露によるモータ駆動回
路(Ic)の絶縁不良及び損傷を防止できるので、モー
タ駆動回路(Ic)の信頼性を向上させることができ
る。
【0019】また、高圧側熱交換器(200)から流出
した冷媒を低圧側熱交換器(500)を迂回させてモー
タ駆動回路(Ic)に導くので、低圧側熱交換器(50
0)における熱負荷変動の影響を受けることなく、安定
的にモータ駆動回路(Ic)を冷却することができる。
【0020】請求項6に記載の発明では、減圧機構(4
20、430)は、第1熱交換部(151)から流出す
る冷媒の加熱度が所定値となるようにバルブ開度を調節
するように構成されていることを特徴とする。
【0021】これにより、例えば外気温度(高圧側熱交
換器(200)での放熱量)や低圧側熱交換器(50
0)での熱負荷等によらず、モータ駆動回路(Ic)に
流入する冷媒を気液二相状態とすることができるので、
圧縮機構(Cp)に過剰な液相冷媒を含む気液2相状態
の冷媒や過度の加熱度を有する冷媒が吸入されることを
防止できる。
【0022】したがって、圧縮機構(Cp)の信頼性を
高めながら圧縮機構(Cp)の効率低下を防止しつつ、
蒸発潜熱によりモータ駆動回路(Ic)を冷却すること
ができる。
【0023】また、減圧機構(420、430)により
モータ駆動回路(Ic)の冷却を終えた(第1熱交換部
(151)から流出した)冷媒の加熱度が所定値となる
ようにバルブ開度を調節するので、モータ駆動回路(I
c)の冷却不足及び過冷却(冷却過剰)を未然に防止す
ることができる。延いては、過冷却によるモータ駆動回
路(Ic)の結露を未然に防止できるので、モータ駆動
回路(Ic)の絶縁不良によるモータ駆動回路(Ic)
の損傷を未然に防止できる。
【0024】なお、減圧機構(420)は、請求項7に
記載の発明のごとく、第1熱交換部(151)から流出
する冷媒の温度に基づいて機械的にバルブ開度を調節す
る膨張弁としてもよい。
【0025】また、減圧機構(420)を請求項8に記
載の発明のごとく、第1ケーシング(140)又は第2
ケーシング(130)に内蔵してもよい。
【0026】請求項9に記載の発明では、高圧側熱交換
器(200)にて冷却された冷媒を減圧機構(420、
440)にて減圧し、その減圧された冷媒を低圧側熱交
換器(500)に蒸発させる蒸気圧縮式冷凍サイクルに
適用され、冷媒を吸入圧縮する圧縮機構(Cp)、圧縮
機構(Cp)を駆動する電動式のモータ(Mo)、及び
モータ(Mo)を駆動するモータ駆動回路(Ic)が一
体となったモータ駆動回路一体型電動圧縮装置であっ
て、モータ駆動回路(Ic)を収納する第1ケーシング
(140)と、圧縮機構(Cp)を収納する圧縮機構ケ
ーシング(110)及びモータ(Mo)を収納するモー
タケーシング(120)が一体化された第2ケーシング
(130)と、高圧側熱交換器(200)から流出した
冷媒をモータ駆動回路(Ic)側に導いて、その導かれ
た冷媒とモータ駆動回路(Ic)とを熱交換する第1熱
交換部(151)と、圧縮機構(Cp)から吐出する吐
出冷媒とモータ(Mo)とを熱交換する第2熱交換部
(120a)とを備えることを特徴とする。
【0027】これにより、吸入冷媒のみでモータ駆動回
路(Ic)及びモータ(Mo)を冷却する場合に比べ
て、吸入冷媒の温度上昇及び吸入側における冷媒の圧力
損失の増大を小さくすることができるので、圧縮機構
(Cp)の効率(能力)が大きく低下することを抑制し
つつ、モータ駆動回路(Ic)及びモータ(Mo)を冷
却することができる。
【0028】また、高圧側熱交換器(200)から流出
した密度が大きい冷媒を第1熱交換部(151)に導く
ので、低圧側熱交換器(500)から流出した冷媒、又
は高圧側熱交換器(200)を出た後、減圧機構(42
0、440)を通った後の冷媒に比べて冷媒流速が小さ
くなる。したがって、第1熱交換部(151)における
圧力損失を小さくすることができるので、第1熱交換部
(151)の通路断面積を小さくすることができ、モー
タ駆動回路一体型電動圧縮装置を小型にすることができ
る。
【0029】請求項10に記載の発明では、減圧機構
(440)は、第1熱交換部(151)から流出する冷
媒の過冷却度が所定値となるようにバルブ開度を調節す
るように構成されていることを特徴とする。
【0030】これにより、モータ駆動回路(Ic)を過
冷却液で冷却することができるので、モータ駆動回路
(Ic)の過冷却(冷却過剰)を未然に防止することが
できる。
【0031】また、モータ駆動回路(Ic)を過冷却液
で冷却するので、低圧側熱交換器(500)内の圧力と
同等程度の低い圧力を有する低圧冷媒にてモータ駆動回
路(Ic)を冷却する場合に比べて、モータ駆動回路
(Ic)に結露が発生することを未然に防止できる。延
いては、結露によるモータ駆動回路(Ic)の絶縁不良
及び損傷を防止できるので、モータ駆動回路(Ic)の
信頼性を向上させることができる。
【0032】なお、請求項11に記載の発明のごとく、
減圧機構(440)を第1ケーシング(140)又は第
2ケーシング(130)に内蔵してもよい。
【0033】請求項12に記載の発明では、減圧機構
(420)は、低圧側熱交換器(500)から流出する
冷媒の加熱度が所定値となるようにバルブ開度を調節す
るように構成され、さらに、第1熱交換部(151)か
ら流出する冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離して液相
冷媒を減圧機構(420、440)に向けて流出させる
レシーバ(300)を有することを特徴とする。
【0034】これにより、減圧機構(420)をセンサ
等を必要としない機械式のものとすることができるの
で、モータ駆動回路一体型電動圧縮装置の製造原価低減
を図ることができる。因みに、上記各手段の括弧内の符
号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関
係を示す一例である。
【0035】
【発明の実施の形態】(第1実施形態)図1は本実施形
態に係るモータ駆動回路一体型電動圧縮装置(以下、圧
縮装置と略す。)100を用いた車両用の蒸気圧縮式冷
凍サイクル(車両用空調装置)の冷凍サイクルの模式図
である。
【0036】そして、200は圧縮装置100から吐出
する冷媒(流体)を冷却する放熱器(凝縮器)であり、
300は放熱器200から流出する冷媒を気相冷媒と液
相冷媒とに分離して液相冷媒を流出するとともに、冷凍
サイクル中の余剰冷媒を蓄えるレシーバ(気液分離器)
である。
【0037】400は、レシーバ300から流出した液
相冷媒を減圧するバルブ開度が固定された固定絞りやキ
ャピラリーチューブ等の減圧器(本実施形態では、キャ
ピラリーチューブ)であり、500はキャピラリーチュ
ーブ400にて減圧された冷媒を蒸発させる蒸発器であ
る。なお、本実施形態形態では、キャピラリーチューブ
400にて減圧器を構成したが、本実施形態はこれに限
定されるものではなく、減圧器に温度式膨張弁等の可変
絞りを採用してもよい。
【0038】次に、圧縮装置100に構造について述べ
る。
【0039】図2、3は圧縮装置100の模式図であ
り、図2中、110は冷媒(流体)を吸入圧縮するスク
ロール型の圧縮機構Cpを収納するアルミニウム製の圧
縮機構ケーシングであり、120は圧縮機構Cpを駆動
する電動式のDCブラシレスモータ(以下、モータと略
す。)Moを収納するアルミニウム製のモータケーシン
グである。
【0040】因みに、スクロール型の圧縮機構Cpは、
固定スクロール111に対して旋回スクロール112を
旋回稼働させることにより作動室Vの体積を拡大縮小さ
せて冷媒を吸入圧縮するもので、固定スクロール11は
圧縮機構ケーシング110の一部を兼ねている。
【0041】なお、圧縮機構ケーシング110及びモー
タケーシング120は、ボルト等の締結手段(図示せ
ず。)を介して一体化されており、以下、圧縮機構ケー
シング110及びモータケーシング120を総称してコ
ンプレッサケーシング(第2ケーシング)130と呼
ぶ。
【0042】また、140は、インバータ素子等からな
るモータMoを駆動するモータ駆動回路(以下、駆動回
路と略す。)Icを収納するインバータケーシング(第
1ケーシングであり、このインバータケーシング140
は、図3に示すように、第1ケーシング130に固定さ
れて蒸発器500の冷媒出口側に接続される吸入口14
2が形成されたアルミニウム製のベース141、及びベ
ース141により支持されて駆動回路Icを上方側から
覆うアルミニウム製のカバー143等からなるものであ
る。
【0043】なお、144はモータMoに駆動電流を供
給するための電気配線であり、121は電気配線144
が接続されて駆動電流をモータMoに供給する給電端子
であり、この給電端子121は、モータケーシング12
0内外を貫通して配設されているので、ハーメチックシ
ール等の密閉手段122にて封止している。
【0044】ところで、インバータケーシング140
(ベース141)とコンプレッサケーシング130との
間には、アルミニウム製のプレート(流路形成部材)1
50が配設されている。そして、プレート150のうち
インバータケース140(ベース141)側の面には、
コンプレッサケーシング130側に陥没した溝部151
が形成されており、この溝部151は、図4に示すよう
に、インバータケーシング140側から見て略U字状に
形成されて圧縮機構Cpに吸入される吸入冷媒が流通す
る流通路152を形成している。
【0045】そして、略U字状の溝部151(流通路1
52)のうち冷媒の流通方向上流側端部は吸入口142
に連通し、冷媒の流通方向下流側端部は圧縮機構Cpの
吸入ポート113(図3参照)に連通している。このた
め、駆動回路Icで発生した熱は、ベース141を介し
て溝部151(流通路152)を流通する吸入冷媒に吸
熱されるので、溝部151(流通路152)は、吸入冷
媒と駆動回路Icとを熱交換する第1熱交換部として機
能する。
【0046】なお、図4中、145はインバータケーシ
ング140(ベース141及びカバー143)をコンプ
レッサケーシング130に固定するボルト(締結手段)
であり、146はプレート150をインバータケーシン
グ140(ベース141)に固定するボルト(締結手
段)である。
【0047】また、プレート150とコンプレッサケー
シング130との間には、図3に示すように、所定の隙
間hを有する空隙153が形成されており、この空隙1
53には、プレート150及びコンプレッサケーシング
130に部分的に接触してプレート150をインバータ
ケーシング140側に向けて押圧する弾性力を発揮する
ゴム等の断熱性に優れた弾性部材からなる支柱部材(押
圧手段)154が配設されている。
【0048】一方、圧縮機構Cpから吐出する吐出冷媒
は、モータケーシング120内を流通してモータケーシ
ング120の軸方向端部のうち圧縮機構Cpと反対側に
設けられた吐出口123から外部(放熱器200)に吐
出される。このため。モータケーシング120内の空間
(冷媒通路)120a(図2参照)は、吐出冷媒とモー
タMoとを熱交換してモータMoを冷却する第2熱交換
部として機能する。
【0049】次に、本実施形態の特徴(作用効果)を述
べる。
【0050】本実施形態によれば、吸入冷媒により駆動
回路Icを冷却し、一方、吐出冷媒によりモータMoを
冷却するので、吸入冷媒のみで駆動回路Ic及びモータ
Moを冷却する場合に比べて、吸入冷媒の温度上昇及び
吸入側における冷媒の圧力損失の増大を小さくすること
ができる。したがって、圧縮機構の効率(能力)が大き
く低下することを抑制しつつ、駆動回路Ic及びモータ
Moを冷却することができる。
【0051】ところで、スクロール型の圧縮機構によら
ず、吐出冷媒は脈動を有しているので、通常、圧縮機構
の吐出側に比較的大きな体積を有する吐出室(マフラ
ー)を設けて脈動を平滑化している。
【0052】これに対して、本実施形態では、吐出冷媒
をモータケーシング120内を流通させて外部に吐出し
ているので、モータケーシング120にて脈動を平滑化
して冷媒を外部に吐出させることができる。したがっ
て、別途、比較的大きな体積を有する吐出室(マフラ
ー)を設けることなく脈動を平滑化しつつ、モータMo
を冷却することができる。
【0053】また、プレート150とコンプレッサケー
シング130との間には空隙153が形成されているの
で、この空隙153及びゴム製の支柱部材がコンプレッ
サケーシング130側からプレート150側にモータM
o及び圧縮機構Cpの熱が移動する(伝わる)ことを防
止する熱移動抑制部として機能する。したがって、モー
タMo及び圧縮機構Cpにより吸入冷媒及び駆動回路I
cが加熱されることを防止できるので、圧縮機構の効率
(能力)が大きく低下することを抑制しつつ、駆動回路
Icを冷却することができる。
【0054】ところで、プレート150は、コンプレッ
サケーシング130とインバータケーシング140(ベ
ース141)との間に挟まれた状態となっているので、
プレート150、コンプレッサケーシング130及びイ
ンバータケーシング140(ベース141)の寸法及び
組立バラツキ(公差)や熱膨張等の寸法変化により、プ
レート150とコンプレッサケーシング130との間に
隙間が発生する可能性がある。
【0055】そして、プレート150とコンプレッサケ
ーシング130との間に隙間があると、圧縮機構Cp及
びモータMoの振動や車両振動により、プレート150
及びインバータケーシング140(ベース141)にガ
タツキ及びビビリ振動が発生するおそれがある。
【0056】これに対して、本実施形態では、プレート
150及びコンプレッサケーシング130に部分的に接
触してプレート150をインバータケーシング140側
に向けて押圧する支柱部材154が配設されているの
で、寸法及び組立バラツキ(公差)や熱膨張等の寸法変
化等を吸収することができ、プレート150及びインバ
ータケーシング140(ベース141)にガタツキ及び
ビビリ振動が発生することを未然に防止できる。
【0057】(第2実施形態)上述の実施形態では、蒸
発器500から流出した冷媒を溝部151(流通路15
2)に導くことにより駆動回路Icを冷却したが、本実
施形態は、図5に示すように、放熱器(高圧側熱交換
器)200から流出した冷媒を蒸発器(低圧側熱交換
器)500を迂回させて駆動回路Ic側に導くととも
に、この導いた冷媒を減圧器機構(本実施形態では、キ
ャピラリーチューブ)410により蒸発器500内の冷
媒圧力より高い所定の圧力まで減圧し、その減圧された
中間圧冷媒を溝部151(流通路152)に導くことに
より駆動回路Icを冷却し、かつ、駆動回路Icの冷却
を終えた(第1熱交換部から流出した)冷媒を、圧縮行
程中の圧縮機構Cpに吸入させる(噴射する)ものであ
る。
【0058】なお、中間圧冷媒とは、前述のごとく、蒸
発器500内の冷媒圧力より高い所定の圧力を有する冷
媒であり、放熱器200内の冷媒圧力PHと蒸発器50
0内の冷媒圧力PLとの相加平均(=(PH+PL)/
2)ではない。
【0059】これにより、吸入冷媒のみで駆動回路Ic
及びモータMoを冷却する場合に比べて、吸入冷媒の温
度上昇及び吸入側における冷媒の圧力損失の増大を小さ
くすることができるので、圧縮機構Cpの効率(能力)
が大きく低下することを抑制しつつ、駆動回路Ic及び
モータMoを冷却することができる。
【0060】また、圧縮機構Cpには、蒸発器500内
の冷媒圧力より高い圧力を有する冷媒が噴射(インジェ
クション)されるので、インジェクションサイクルと同
様に、圧縮機構Cpの消費動力を低減することができ
る。延いては、圧縮装置100(蒸気圧縮式冷凍サイク
ル)の消費動力を低減することができる。
【0061】また、蒸発器500内の冷媒圧力より高い
所定の圧力まで減圧された中間圧冷媒にて駆動回路Ic
を冷却するので、蒸発器500内の圧力と同等程度の低
い圧力を有する低圧冷媒にて駆動回路Icを冷却する場
合に比べて、駆動回路Icに結露が発生することを未然
に防止できる。延いては、結露による駆動回路Icの絶
縁不良及び損傷を防止できるので、駆動回路Icの信頼
性を向上させることができる。
【0062】また、放熱器200から流出した冷媒を蒸
発器500を迂回させて駆動回路Ic(第1熱交換部)
に導くので、蒸発器500における熱負荷変動の影響を
受けることなく、安定的に駆動回路Icを冷却すること
ができる。
【0063】因みに、310は蒸発器500から流出す
る冷媒を液相冷媒と気相冷媒とに分離して気相冷媒を圧
縮機構Cp側に向けて流出するとともに、余剰冷媒を蓄
えるアキュムレータである。
【0064】なお、本実施形態では、キャピラリーチュ
ーブ400、410にて減圧機構を構成したが、本実施
形態はこれに限定されるものではなく、オリフィス等の
固定絞りにて減圧機構を構成してもよい。また、その設
置場所は、圧縮装置の外ではなく、圧縮装置に一体的に
設けてもよい。
【0065】(第3実施形態)第2実施形態では、放熱
器200から流出した冷媒を蒸発器500を迂回させて
駆動回路Ic(第1熱交換部)側に導いた冷媒を第2キ
ャピラリーチューブ410にて減圧したが、本実施形態
では、キャピラリーチューブ410に代えて、図6に示
すように、駆動回路Icの冷却を終えた(第1熱交換部
から流出した)冷媒の温度に基づいて機械的にバルブ開
度を調節することにより、駆動回路Icの冷却を終えた
(第1熱交換部から流出した)冷媒の加熱度が所定値と
なるようにバルブ開度を調節する温度式膨張弁(減圧
弁)420とするとともに、この温度式膨張弁420
(以下、膨張弁420と略す。)を、図7〜9に示すよ
うに、ベース141(インバータケーシング140)に
内蔵したものである。
【0066】これにより、外気温度(放熱器200での
放熱量)や蒸発器500での熱負荷によらず、駆動回路
Ic(第1熱交換部)に流入する冷媒を略気液二相状態
とすることができるので、冷媒の蒸発潜熱により駆動回
路Icを冷却することができる。
【0067】また、膨張弁420により駆動回路Icの
冷却を終えた(第1熱交換部から流出した)冷媒の加熱
度が所定値となるようにバルブ開度を調節するので、圧
縮機構Cpに過剰な液相冷媒を含む気液2相状態の冷媒
や過度の加熱度を有する冷媒が吸入されることを防止で
きる。
【0068】したがって、圧縮機構Cpの信頼性を高め
ながら圧縮機構Cpの効率低下を防止しつつ、蒸発潜熱
により駆動回路Icを冷却することができる。
【0069】また、膨張弁420により駆動回路Icの
冷却を終えた(第1熱交換部151から流出した)冷媒
の加熱度が所定値となるようにバルブ開度を調節するの
で、駆動回路Icの冷却不足及び過冷却(冷却過剰)を
未然に防止することができる。延いては、過冷却による
駆動回路Icの結露を未然に防止できるので、駆動回路
Icの絶縁不良によるモータ駆動回路(Ic)の損傷を
未然に防止できる。
【0070】なお、膨張弁420は、図8、9に示すよ
うに、ダイヤフラム421を挟んで一方側に形成された
密閉空間(第1圧力室)422と、他方側に形成された
駆動回路Icの冷却を終えた(第1熱交換部から流出し
た)冷媒が導かれる第2圧力室423との圧力差を利用
してバルブ開度を機械的に調節する周知のものであるの
で、その詳細説明は省略する。
【0071】ところで、図9中、424は放熱器200
から流出した冷媒の一部を膨張弁420に導く導入口で
あり、424aは膨張弁420にて減圧された中間圧冷
媒を圧縮行程中の圧縮室Vに導くインジェクション通路
であり、424bは中間圧冷媒を噴射するインジェクシ
ョンポートであり、Cp3は蒸発器500の冷媒出口側
に接続されて冷媒を圧縮機構Cpに吸入するための吸入
口である。
【0072】なお、圧縮室Vとは、固定スクロールCp
1と旋回スクロールCp2とによって形成される密閉空
間であり、周知のごとく、旋回スクロールCp2を旋回
させることにより、圧縮室Vを拡大縮小させて冷媒を吸
入圧縮する。
【0073】因みに、本実施形態では、ベース141
(インバータケーシング140)に膨張弁420を内蔵
したが、本実施形態はこれに限定されるものではなく、
コンプレッサケーシング(第2ケーシング)130内に
内蔵してもよい。また、膨張弁420をベース141
(インバータケーシング140)及びコンプレッサケー
シング(第2ケーシング)130外に配設してもよい。
【0074】(第4実施形態)本実施形態は、図10に
示すように、機械式の膨張弁420を電気式の膨張弁
(減圧弁)430に代えたものである。
【0075】なお、431は駆動回路Icに流入する冷
媒温度を検出する第1冷媒温度センサであり、432は
駆動回路Icから流出する冷媒温度を検出する第2冷媒
温度センサであり、433は外気温度(放熱器200に
流入する空気の温度)を検出する外気温センサである。
【0076】そして、膨張弁430は、これらセンサ4
31〜433の検出温度に基づいて、第3実施形態と同
様に、駆動回路Icの冷却を終えた(第1熱交換部から
流出した)の加熱度が所定値となるようにバルブ開度を
調節する。
【0077】(第5実施形態)本実施形態は、図11に
示すように、放熱器200から流出した冷媒の全てを駆
動回路Ic側に導いて、その導かれた冷媒と駆動回路I
cとを熱交換して駆動回路Icを冷却するとともに、蒸
発器500の冷媒入口側に配設されて冷媒を減圧する減
圧弁440を電気式の膨張弁として、駆動回路Icの冷
却を終えた(第1熱交換部から流出した)冷媒の過冷却
度が所定値となるようにバルブ開度を調節するものであ
る。
【0078】なお、441は駆動回路Icの冷却を終え
た(第1熱交換部から流出した)冷媒の温度を検出する
温度センサであり、442は減圧弁440にて減圧され
る前の高圧冷媒圧力(圧縮機の吐出圧)を検出する圧力
センサであり、減圧弁440を制御する制御装置(図示
せず。)は、これらセンサ441、442のセンサ出力
に基づいて駆動回路Icの冷却を終えた(第1熱交換部
から流出した)冷媒の過冷却度を演算し、減圧弁440
のバルブ開度を制御する。
【0079】以上に述べた構成により、本実施形態で
は、駆動回路Icの過冷却(冷却過剰)を未然に防止す
ることができるので、過冷却による駆動回路Icの結露
を未然に防止でき、駆動回路Icの絶縁不良による駆動
回路Icの損傷を未然に防止できる。
【0080】ところで、第1実施形態では、蒸発器50
0から流出した気相冷媒を流通路152(第1熱交換
部)に導いていたので、冷媒の流速が大きく、流通路1
52における圧力損失が大きくなってしまう。
【0081】これに対して、本実施形態では、放熱器2
00から流出した、気相冷媒より密度が大きい(液相)
冷媒を流通路152(第1熱交換部)に導くので、気相
冷媒に比べて冷媒流速が小さくなる。
【0082】したがって、流通路152における圧力損
失を小さくすることができるので、流通路152(第1
熱交換部)の通路断面積を小さくすることができ、ベー
ス141(インバータケーシング140)を小型にする
ことができる。
【0083】また、圧縮機構Cpに吸入される冷媒が、
駆動回路Icにて加熱されないので、圧縮機構Cpに吸
入される冷媒の加熱度が過度に大きくなることを防止で
き、圧縮装置100の効率が低下することを未然に防止
できる。
【0084】なお、本実施形態では、センサ441、4
42のセンサ出力に基づいて駆動回路Icの冷却を終え
た(第1熱交換部から流出した)冷媒の過冷却度を演算
したが、図12に示すように、放熱器200内の冷媒凝
縮温度(凝縮温度と冷媒圧力とは、一義的に決定される
関数関係にある。)を検出する凝縮温度センサ443の
検出値と温度センサ441の検出値とから駆動回路Ic
の冷却を終えた(第1熱交換部から流出した)冷媒の過
冷却度を演算してもよい。
【0085】また、減圧弁440を、図13に示すよう
に、ベース141(インバータケーシング140)に内
蔵してもよい。勿論、コンプレッサケーシング(第2ケ
ーシング)130内に内蔵してもよい。さらに、減圧弁
440を機械式の可変絞り、又はオリフィス等の固定絞
りとしてもよい。
【0086】(第6実施形態)本実施形態は、第5実施
形態に対して、減圧弁440を蒸発器500から流出す
る冷媒の加熱度が所定値となるようにバルブ開度を調節
する(機械式の)温度式膨張弁420に代え、かつ、図
14に示すように、流通路152(第1熱交換部)から
流出する冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離して液相冷
媒を温度式膨張弁420に向けて流出させるレシーバ3
00を設けたものである。
【0087】これにより、第5実施形態と同様な効果を
得つつ、センサ441〜443を廃止することができる
ので、圧縮装置100の製造原価低減を図ることができ
る。
【0088】(その他の実施形態)上述の実施形態で
は、ゴム等の断熱性に優れた弾性部材にて支柱部材15
4を構成したが、支柱部材154とプレート150との
接触面積を十分に小さくすることにより、図15に示す
ように、支柱部材154をコンプレッサケーシング13
0を一体に設けてもよい。
【0089】また、上述の実施形態では、プレート15
0(インバータケーシング140)とコンプレッサケー
シング130との間には空隙153を設けて熱移動抑制
部を構成したが、空隙153に相当する部位に金属より
熱伝導率の小さい樹脂やゴム等を充填配設して熱移動抑
制部を構成してもよい。
【0090】また、上述の実施形態では、プレート15
0(インバータケーシング140)とコンプレッサケー
シング130との間には空隙153(熱移動抑制部)を
設けたが、空隙153(熱移動抑制部)を廃止しても良
い。この場合は、プレート150(インバータケーシン
グ140)とコンプレッサケーシング130との間の距
離を比較的大きく設定することが望ましい。
【0091】また、駆動回路Icはインバータ回路に限
定されるものではなく、その他の駆動回路であってもよ
い。
【図面の簡単な説明】
【図1】蒸気圧縮式冷凍サイクルの模式図である。
【図2】本発明の第1実施形態に係る圧縮装置のうち圧
縮機構側の断面を示す模式図である。
【図3】本発明の第1実施形態に係る圧縮装置のうち駆
動回路側の断面を示す模式図である。
【図4】図2、3の上面図である。
【図5】本発明の第2実施形態に係る圧縮装置を用いた
蒸気圧縮式冷凍サイクルの模式図である。
【図6】本発明の第3実施形態に係る圧縮装置を用いた
蒸気圧縮式冷凍サイクルの模式図である。
【図7】本発明の第3実施形態に係る圧縮装置のうち駆
動回路側の断面を示す模式図である。
【図8】本発明の第3実施形態に係る圧縮装置の第1熱
交換部を示す模式図である。
【図9】本発明の第3実施形態に係る圧縮装置における
圧縮機構の断面図である。
【図10】本発明の第4実施形態に係る圧縮装置を用い
た蒸気圧縮式冷凍サイクルの模式図である。
【図11】本発明の第5実施形態に係る圧縮装置を用い
た蒸気圧縮式冷凍サイクルの模式図である。
【図12】本発明の第5実施形態に係る圧縮装置を用い
た蒸気圧縮式冷凍サイクルの変形例を示す模式図であ
る。
【図13】本発明の第5実施形態に係る圧縮装置を用い
た蒸気圧縮式冷凍サイクルの変形例を示す模式図であ
る。
【図14】本発明の第6実施形態に係る圧縮装置を用い
た蒸気圧縮式冷凍サイクルの模式図である。
【図15】本発明の変形例に係る圧縮装置のうち駆動回
路側の断面を示す模式図である。
【符号の説明】
110…圧縮機構ケーシング、120…モータケーシン
グ、130…コンプレッサケーシング(第2ケーシン
グ)、140…インバータケーシング(第1ケーシン
グ)、141…ベース、142…カバー、150…プレ
ート、151…溝部、152…流通路。
フロントページの続き (72)発明者 秋山 訓孝 愛知県刈谷市昭和町1丁目1番地 株式会 社デンソー内 (72)発明者 入谷 邦夫 愛知県刈谷市昭和町1丁目1番地 株式会 社デンソー内 Fターム(参考) 3H003 AA05 AB05 AC03 BE09 3H029 AA02 AA15 AB03 BB12 BB42 CC07 CC09 CC24 CC25 CC27 CC49

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 流体を吸入圧縮する圧縮機構(Cp)、
    前記圧縮機構(Cp)を駆動する電動式のモータ(M
    o)、及び前記モータ(Mo)を駆動するモータ駆動回
    路(Ic)が一体となったモータ駆動回路一体型電動圧
    縮装置であって、 前記モータ駆動回路(Ic)を収納する第1ケーシング
    (140)と、 前記圧縮機構(Cp)を収納する圧縮機構ケーシング
    (110)及び前記モータ(Mo)を収納するモータケ
    ーシング(120)が一体化された第2ケーシング(1
    30)と、 前記圧縮機構(Cp)に吸入される吸入冷媒と前記モー
    タ駆動回路(Ic)とを熱交換する第1熱交換部(15
    1)と、 前記圧縮機構(Cp)から吐出する吐出冷媒と前記モー
    タ(Mo)とを熱交換する第2熱交換部(120a)と
    を備えることを特徴とするモータ駆動回路一体型電動圧
    縮装置。
  2. 【請求項2】 流体を吸入圧縮する圧縮機構(Cp)、
    前記圧縮機構(Cp)を駆動する電動式のモータ(M
    o)、及び前記モータ(Mo)を駆動するモータ駆動回
    路(Ic)が一体となったモータ駆動回路一体型電動圧
    縮装置であって、 前記モータ駆動回路(Ic)を収納する第1ケーシング
    (140)と、 前記圧縮機構(Cp)を収納する圧縮機構ケーシング
    (110)及び前記モータ(Mo)を収納するモータケ
    ーシング(120)が一体化された第2ケーシング(1
    30)とを備え、 前記圧縮機構(Cp)から吐出する吐出冷媒は、前記モ
    ータケーシング(120)内を流通して外部に吐出さ
    れ、 さらに、前記第1ケーシング(140)と前記第2ケー
    シング(130)との間には、前記圧縮機構(Cp)に
    吸入される吸入冷媒が流通する流通路(151)が形成
    されていることを特徴とするモータ駆動回路一体型電動
    圧縮装置。
  3. 【請求項3】 前記流通路(151)と前記第2ケーシ
    ング(130)との間には、熱移動を抑止する熱移動抑
    制部(153、154)が設けられていることを特徴と
    する請求項2に記載のモータ駆動回路一体型電動圧縮装
    置。
  4. 【請求項4】 前記第1、2ケーシング(140、13
    0)間に位置して前記流通路(151)を形成する流路
    形成部材(150)を有しており、 前記流路形成部材(150)と第2ケーシング(13
    0)との間には、前記流路形成部材(150)を前記第
    1ケーシング(140)側に向けて押圧する押圧手段
    (154)が設けられていることを特徴とする請求項2
    又は3に記載のモータ駆動回路一体型電動圧縮装置。
  5. 【請求項5】 高圧側熱交換器(200)にて冷却され
    た冷媒を減圧し、その減圧された冷媒を低圧側熱交換器
    (500)にて蒸発させる蒸気圧縮式冷凍サイクルに適
    用され、 冷媒を吸入圧縮する圧縮機構(Cp)、前記圧縮機構
    (Cp)を駆動する電動式のモータ(Mo)、及び前記
    モータ(Mo)を駆動するモータ駆動回路(Ic)が一
    体となったモータ駆動回路一体型電動圧縮装置であっ
    て、 前記モータ駆動回路(Ic)を収納する第1ケーシング
    (140)と、 前記圧縮機構(Cp)を収納する圧縮機構ケーシング
    (110)及び前記モータ(Mo)を収納するモータケ
    ーシング(120)が一体化された第2ケーシング(1
    30)と、 前記高圧側熱交換器(200)から流出した冷媒を前記
    低圧側熱交換器(500)を迂回させて前記モータ駆動
    回路(Ic)側に導いて、前記低圧側熱交換器(50
    0)内の冷媒圧力より高い所定の圧力まで減圧する減圧
    機構(410、420、430)と、 前記減圧機構(410、420、430)にて減圧され
    た中間圧冷媒と前記モータ駆動回路(Ic)とを熱交換
    する第1熱交換部(151)と、 前記圧縮機構(Cp)から吐出する吐出冷媒と前記モー
    タ(Mo)とを熱交換する第2熱交換部(120a)と
    を備え、 前記第1熱交換部(151)から流出した冷媒を、圧縮
    行程中の前記圧縮機構(Cp)に吸入させることを特徴
    とするモータ駆動回路一体型電動圧縮装置。
  6. 【請求項6】 前記減圧機構(420、430)は、前
    記第1熱交換部(151)から流出する冷媒の加熱度が
    所定値となるようにバルブ開度を調節するように構成さ
    れていることを特徴とする請求項5に記載のモータ駆動
    回路一体型電動圧縮装置。
  7. 【請求項7】 前記減圧機構(420)は、前記第1熱
    交換部(151)から流出する冷媒の温度に基づいて機
    械的にバルブ開度を調節する膨張弁であることを特徴と
    する請求項6に記載のモータ駆動回路一体型電動圧縮装
    置。
  8. 【請求項8】 前記減圧機構(420)は、前記第1ケ
    ーシング(140)又は前記第2ケーシング(130)
    に内蔵されていることを特徴とする請求項7に記載のモ
    ータ駆動回路一体型電動圧縮装置。
  9. 【請求項9】 高圧側熱交換器(200)にて冷却され
    た冷媒を減圧機構(420、440)にて減圧し、その
    減圧された冷媒を低圧側熱交換器(500)に蒸発させ
    る蒸気圧縮式冷凍サイクルに適用され、 冷媒を吸入圧縮する圧縮機構(Cp)、前記圧縮機構
    (Cp)を駆動する電動式のモータ(Mo)、及び前記
    モータ(Mo)を駆動するモータ駆動回路(Ic)が一
    体となったモータ駆動回路一体型電動圧縮装置であっ
    て、 前記モータ駆動回路(Ic)を収納する第1ケーシング
    (140)と、 前記圧縮機構(Cp)を収納する圧縮機構ケーシング
    (110)及び前記モータ(Mo)を収納するモータケ
    ーシング(120)が一体化された第2ケーシング(1
    30)と、 前記高圧側熱交換器(200)から流出した冷媒を前記
    モータ駆動回路(Ic)側に導いて、その導かれた冷媒
    と前記モータ駆動回路(Ic)とを熱交換する第1熱交
    換部(151)と、 前記圧縮機構(Cp)から吐出する吐出冷媒と前記モー
    タ(Mo)とを熱交換する第2熱交換部(120a)と
    を備えることを特徴とするモータ駆動回路一体型電動圧
    縮装置。
  10. 【請求項10】 前記減圧機構(440)は、前記第1
    熱交換部(151)から流出する冷媒の過冷却度が所定
    値となるようにバルブ開度を調節するように構成されて
    いることを特徴とする請求項9に記載のモータ駆動回路
    一体型電動圧縮装置。
  11. 【請求項11】 前記減圧機構(440)は、前記第1
    ケーシング(140)又は前記第2ケーシング(13
    0)に内蔵されていることを特徴とする請求項10に記
    載のモータ駆動回路一体型電動圧縮装置。
  12. 【請求項12】 前記減圧機構(420)は、前記低圧
    側熱交換器(500)から流出する冷媒の加熱度が所定
    値となるようにバルブ開度を調節するように構成され、 さらに、前記第1熱交換部(151)から流出する冷媒
    を気相冷媒と液相冷媒とに分離して液相冷媒を前記減圧
    機構(420、440)に向けて流出させるレシーバ
    (300)を有することを特徴とする請求項9に記載の
    モータ駆動回路一体型電動圧縮装置。
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