JP2002155863A - 電動圧縮機及び電動圧縮機の冷却方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 圧縮仕事に対する悪影響を回避した上で、冷
媒によって電動モータを冷却することが可能な電動圧縮
機及び電動圧縮機の冷却方法を提供する。 【解決手段】 圧縮室３２内に吸入された冷媒を圧縮
し、高圧の冷媒として吐出する圧縮機構２１と、その圧
縮機構２１を駆動する電動モータ４６とを備えた電動圧
縮機において、電動モータ４６を収容するモータ室４８
と、吸入冷媒の入口４２とを連絡路４９によって連通
し、吸入冷媒の一部によってモータ室４８内の電動モー
タ４６を冷却する。連絡路４９は、可動スクロール基板
２４の外周面とスクロール収容空間の内壁面との間に形
成される空間４９ａと、センターハウジング４に設けた
連通孔４９ｂとによって構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、駆動源として電動
モータを備える電動圧縮機に係り、詳しくは電動モータ
の冷却技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、電動圧縮機の駆動源である電動モ
ータを冷却する技術は、例えば特開平４−８０５５４号
公報に記載されている。上記公報記載の電動圧縮機は、
電動モータを吸入冷媒によって冷却する方式であり、外
部回路から帰還する全ての吸入冷媒がモータ室内を経由
して圧縮室へ導入される構成を採用している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記公報記
載の冷却方式によると、モータ室内を経由した吸入冷媒
は、電動モータを冷却することで昇温する。そのため、
電動モータの発熱量が大きい場合には、吸入冷媒の比体
積が増大して圧縮効率が低下するという点に問題があ
る。

【０００４】本発明は、上述した従来の問題点に鑑みて
なされたものであり、その目的とするところは、圧縮仕
事に対する悪影響を回避した上で、冷媒によって電動モ
ータを冷却することが可能な電動圧縮機及び電動圧縮機
の冷却方法を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を達成するた
め、本発明に係る圧縮機は、特許請求の範囲の各請求項
に記載の通りの構成を備えた。請求項１に記載の発明に
おいては、電動モータを駆動源とする電動圧縮機におい
て、電動モータが収容されるモータ室を密閉された空間
とし、そのモータ室と吸入から吐出に至る冷媒の流通経
路とを連絡路によって連通している。従って、圧縮機の
運転時において、流通経路側の冷媒とモータ室側の冷媒
との間で熱が移動する。すなわち、高熱側であるモータ
室側の熱が流通経路側へ移動し、この熱移動によって電
動モータが冷却される。また、流通経路側とモータ室側
との間に圧力差が生じたときは、両者間で圧力が均等と
なるように連絡路を介して冷媒が流動することになるの
で、この冷媒の流動に伴う熱移動によって電動モータが
冷却される。このように、請求項１に記載の発明は、モ
ータ室内を冷媒の通路とするのではなく、モータ室内
を、いわば冷媒の「よどみ」状態として電動モータを冷
却するものである。従って、電動モータの冷却に関わる
冷媒は、吸入から吐出へと流れる冷媒中の一部であり、
このため、圧縮機の圧縮仕事に対する影響が少ない。

【０００６】この場合において、請求項２に記載したよ
うに、冷媒の流通経路は、圧縮機構側に設けられている
ことが好ましく、また請求項３に記載したように、前記
連絡路は、前記流通経路のうちの吸入冷媒が流通する吸
入領域と、前記モータ室とを連通することが好ましい。
吸入領域とモータ室とを連通する構成を採用したとき
は、吐出冷媒に比べて低温の吸入冷媒による冷却である
ため、冷却効果を高めることができるし、また、前述の
従来に比べて比体積の増大が抑えられ、圧縮効率が低下
しない。

【０００７】また、請求項４に記載の電動圧縮機の冷却
方法によれば、冷媒による電動モータの冷却方式を採用
した場合の圧縮仕事に対する悪影響を回避した上で、電
動モータを冷却することが可能な冷媒による冷却方法を
提供できる。この場合において、請求項５に記載したよ
うに、モータ室の冷却に用いる冷媒は、吸入冷媒である
ことが好ましい。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態に係る
スクロール型電動圧縮機及び該圧縮機の冷却方法を図１
〜図３に基づいて説明する。図１はスクロール型圧縮機
の全体を示す縦断面図、図２は図１のＩＩ−ＩＩ線断面
図、図３はスイッチング素子の配置を示す図面である。
図示のように、固定スクロール２の一端面にはセンター
ハウジング４の一端面が接合されており、そのセンター
ハウジング４の他端面にはモータハウジング６が接合さ
れている。上記の固定スクロール２及び２つのハウジン
グ４，６によって圧縮機の機体７が構成されている。セ
ンターハウジング４とモータハウジング６とには、駆動
軸８がラジアルベアリング１０，１２を介して回転可能
に支持されており、その駆動軸８のセンターハウジング
４側には、該駆動軸８に対して偏心した位置に偏心軸１
４が一体に形成されている。

【０００９】偏心軸１４にはブッシュ１６が一体回転す
るように嵌合されている。ブッシュ１６の一端部にはバ
ランスウエイト１８が一体回転するように設けられ、ま
た、ブッシュ１６の他端部側には可動スクロール２０が
固定スクロール２と対向するようにニードルベアリング
２２を介して相対回転可能に嵌合されている。なお、ニ
ードルベアリング２２は、可動スクロール２０における
可動スクロール基板２４の背面に突設された円筒状のボ
ス部２４ａ内に収容されている。

【００１０】固定スクロール２の固定スクロール基板２
６及び固定渦巻壁２８、可動スクロール２０の可動スク
ロール基板２４及び可動渦巻壁３０は、固定渦巻壁２８
と可動渦巻壁３０が複数の点で接触することで三日月状
の圧縮室（密閉空間）３２を形成する。上記の固定スク
ロール２と可動スクロール２０とによって圧縮機構２１
が構成される。可動スクロール２０は偏心軸１４の回転
（旋回運動）に伴って公転（旋回運動）し、そのとき、
バランスウエイト１８は可動スクロール２０の公転に伴
う遠心力を相殺する。駆動軸８と一体に回転する偏心軸
１４、ブッシュ１６、及び偏心軸１４と可動スクロール
２０のボス部２４ａとの間に介在されたニードルベアリ
ング２２によって、駆動軸８の回転力を可動スクロール
２０に公転運動として伝える公転機構が構成されてい
る。

【００１１】センターハウジング４の端面には、同一円
周線上に複数（例えば４個）の自転阻止用の凹部３４が
等間隔角度位置に形成されている。センターハウジング
４に固定された固定ピン３６と、可動スクロール基板２
４に固定された可動ピン３８とは、凹部３４に挿入され
た状態で止着されている。可動スクロール２０は偏心軸
１４の回転に伴って凹部３４及び固定ピン３６、可動ピ
ン３８によって自転が阻止される。すなわち、凹部３４
及び固定ピン３６、可動ピン３８によって可動スクロー
ル２０の自転防止機構が構成されており、偏心軸１４の
回転時に可動スクロール２０は公転される。モータハウ
ジング６の内周面にはステータ４４が固着されており、
駆動軸８にはロータ４５が固着されている。ステータ４
４及びロータ４５によって電動モータ４６を構成し、ス
テータ４４への通電によりロータ４５及び駆動軸８が一
体となって回転する。すなわち、電動モータ４６はモー
タハウジング６とセンターハウジング４とによって形成
される密閉されたモータ室４８に収容されている。

【００１２】駆動軸８の偏心軸１４が回転することに伴
い、可動スクロール２０が公転し、入口４２から導入さ
れた吸入冷媒が両スクロール２，２０の周縁側から固定
スクロール基板２６と可動スクロール基板２４との間へ
流入する。このとき、偏心軸１４の回転に伴い、可動ス
クロール２０はブッシュ１６の中心軸線回りに自転しよ
うとするが、前述した自転防止機構によって自転を阻止
される。すなわち、偏心軸１４が回転するとき、該偏心
軸１４にニードルベアリング２２を介して相対回転可能
に取り付けられた可動スクロール２０は、自転すること
なく駆動軸８の中心軸線回りに公転する。可動スクロー
ル２０が公転することに伴い、入口４２から導入された
吸入冷媒が圧縮室３２へ流入され、圧縮室３２は外周側
から容積を減少しつつ内周側へ移動し、両スクロール
２，２０の渦巻壁２８，３０の内周端部間に向かって収
束していく。なお、吸入冷媒の入口４２は、固定スクロ
ール２に形成されている。

【００１３】固定スクロール基板２６の中心部には、吐
出ポート５０が形成され、該吐出ポート５０は最終の圧
縮室３２と連通されている。固定スクロール基板２６の
背面側には、吐出チャンバ５２が形成されており、その
吐出チャンバ５２内に吐出ポート５０を開閉する吐出弁
５４が設けられている。吐出弁５４は、リード弁５６と
リテーナ５８とから構成されている。なお、吐出チャン
バ５２はリヤカバー５１によって覆われ、そのリヤカバ
ー５１の流出口５１ａに外部回路の冷媒吐出管路（図示
省略）が接続される。

【００１４】圧縮機構２１側とモータ室４８とを仕切る
センターハウジング４には、圧縮機構２１側に形成され
た吸入から吐出に至る冷媒の流通経路中の吸入領域を、
モータ室４８に連通させるための連絡路４９が設けられ
ている。すなわち、吸入冷媒の入口４２は、可動スクロ
ール基板２４の外周面と、該可動スクロール基板２４を
収容するスクロール収容空間の内壁面との間に形成され
る空間４９ａに通じており、その空間４９ａがセンター
ハウジング４に設けた連通孔４９ｂによってモータ室４
８に連通されている。上記の空間４９ａと連通孔４９ｂ
とによって連絡路４９が構成され、この連絡路４９は圧
縮機の運転中、スクロール収容空間内を公転する可動ス
クロール基板２４の位置に関係なく、冷媒の流通経路に
対して常に連通状態が維持される。

【００１５】また、機体７の径方向の外側上面には、平
坦な取付面７ａが形成され、その取付面７ａに前記電動
モータを制御する制御ユニットを構成するインバータ６
０が取り付けられている。インバータ６０を構成する部
品は、発熱度の高い複数のスイッチング素子６２等の高
発熱部品と、比較的発熱度の低い複数のコンデンサ６４
等の低発熱部品とに区分してユニットハウジング７０内
に収容されている。

【００１６】スイッチング素子６２は、ユニットハウジ
ング７０における筒部７０ａ内に配置されるとともに、
その筒部７０ａ内に配置された筒体６３の外周面に貼り
付くようにして支持されている。すなわち、筒体６３の
外周面には、図３に示すように、スイッチング素子６２
を取り付けるための平坦面状の複数の取付面６３ａが形
成されている。本実施の形態では、３個の取付面６３ａ
を有する略三角形に形成されており、各取付面６３ａに
３ブロックに分割されたスイッチング素子６２がそれぞ
れ直に接触状態（貼り付き状態）で支持される。一方、
コンデンサ６４等は取付板６５によって支持されてい
る。

【００１７】ユニットハウジング７０内を貫通する筒体
６３は、その一端が圧縮室３２の入口４２に接続され、
他端が外部回路の冷媒吸入管路（図示省略）と接続され
る。一方、インバータ６０を収容するユニットハウジン
グ７０は、断熱材料、好ましくは合成樹脂によって形成
されており、その底板７０ｂが脚部７０ｃを介して機体
７の取付面７ａに対して所定の隙間Ｃを隔てた状態で取
り付けられる。この隙間Ｃによって断熱領域が形成され
ている。

【００１８】また、ユニットハウジング７０内のスイッ
チング素子６２と、モータハウジング６内の電動モータ
４６とは、モータハウジング６内とユニットハウジング
７０内に貫通する３本の導通ピン６６及び導線６７，６
８によって接続されており、電動モータ４６の駆動に必
要な電力は、これらの導通ピン６６及び導線６７，６８
を介して供給される。

【００１９】上記のように構成されたスクロール型電動
圧縮機において、電動モータ４６によって圧縮機構２１
が駆動されると、入口４２から吸入された冷媒は、圧縮
後、吐出ポート５０から高圧の冷媒として吐出チャンバ
５２へ吐出されたのち、図１に矢印で示す如く、外部回
路のコンデンサ（図示省略）へ送られる。一方、外部回
路のエバポレータ（図示省略）から帰還する吸入冷媒
は、図１に矢印で示すように、ユニットハウジング７０
を貫通する筒体６３の筒孔６３ｂを通って圧縮機内に戻
る際に、ユニットハウジング７０内のインバータ６０、
とりわけ、筒体６３に支持されている高発熱部品である
スイッチング素子６２から熱を奪いこれを冷却する。

【００２０】また、圧縮機の運転中は、冷媒の圧縮によ
る発熱あるいは電動モータ４６の駆動による発熱によっ
て機体７が高温化する。しかるに、本実施の形態では、
インバータ６０が収容されたユニットハウジング７０
を、発熱部品としての機体７、特にモータハウジング６
に対して所定の隙間Ｃを隔てて配置することで、空気層
からなる断熱領域を設定してあるため、この断熱領域に
よって熱的に絶縁し、電動モータ４６に発生した熱がユ
ニットハウジング７０へ移動することを抑制する。そし
て、この断熱領域による熱移動の抑制効果は、圧縮機の
運転停止においても継続的に発揮される。

【００２１】圧縮機の運転中において、モータ室４８
は、冷媒の流通経路における吸入領域と連絡路４９を介
して常時連通されている。このため、流通経路側の吸入
冷媒とモータ室４８側の冷媒との間で連絡路４９を介し
て熱移動が生ずる。すなわち、高熱側であるモータ室４
８側の熱が流通経路側へ移動し、この熱移動によって電
動モータ４６が冷却される。また、モータ室４８と冷媒
の吸入領域との間に圧力差が生じたときは、モータ室４
８と吸入領域との間には、連絡路４９を介して冷媒の流
れが発生する。従って、その冷媒流れに伴い熱が移動さ
れ、電動モータ４６は冷却される。かくして、電動モー
タ４６のオーバーヒートが防止される。

【００２２】上述した冷却は、従来の如きモータ室内を
吸入冷媒の通路とする方式とは異なり、吸入冷媒の大き
な流れを伴わない、いわゆる「よどみ冷却」である。そ
して、このような「よどみ冷却」に直接的に関わる吸入
冷媒は、流通経路を流通する吸入冷媒中の一部であり、
吸入冷媒全体の温度を大きく上昇させるには至らない。
このため、吸入冷媒の比体積の増大が抑えられることに
なり、圧縮効率が低下するといった不具合を解消するこ
とができる。なお、本実施の形態では、吸入冷媒によっ
てインバータ６０を冷却する構成を採用しているが、イ
ンバータ６０の発熱量は電動モータ４６の発熱量に比べ
て極めて少ない。従って、モータ室４８内に全ての吸入
冷媒を流通させて電動モータ４６を冷却する場合に比べ
ると、吸入冷媒でインバータ６０を冷却したときの該吸
入冷媒の温度上昇は僅かであり、圧縮効率を低下させる
には至らない。

【００２３】また、本実施の形態では、電動モータ４６
の冷却に低温の吸入冷媒を用いるため、吐出冷媒に比べ
ると、より高い冷却効果を得ることができる。更には、
吸入冷媒をモータ室４８に導く構成によると、電動モー
タ４６の駆動力を圧縮機構２１に伝える駆動軸８の回り
にシール材を設ける必要が無く、構造が簡単でコスト的
に有利となる。

【００２４】なお、本発明は図示の実施の形態に限定さ
れるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で適宜
変更することが可能である。例えば、実施の形態では、
圧縮機にインバータ６０を一体化し、そのインバータ６
０を吸入冷媒によって冷却する構成としたが、インバー
タ６０を圧縮機から独立して設ける形式のものに適用し
てもよい。また、連絡路４９を介しての流通経路に対す
るモータ室４８の連通部位は、吸入領域に限るものでは
なく、吸入から吐出に至るまでの冷媒の流通経路であれ
ば、どこであっても差し支えなく、例えば吐出チャンバ
５２とモータ室４８とを連絡路によって連通させ、吐出
冷媒によって電動モータ４６を冷却する構成に変更して
もよい。

【００２５】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
冷媒による電動モータの冷却方式を採用した場合の圧縮
仕事に対する悪影響を回避した上で、電動モータを冷却
することが可能な電動圧縮機及び電動圧縮機の冷却方法
を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】スクロール型圧縮機の全体を示す縦断面図であ
る。

【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。

【図３】スイッチング素子の配置を示す図面である。

【符号の説明】

２ 固定スクロール ４ センターハウジング ６ モータハウジング ２０ 可動スクロール ２１ 圧縮機構 ３２ 圧縮室 ４２ 入口 ４６ 電動モータ ４８ モータ室 ４９ 連絡路

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成１３年３月９日（２００１．３．９）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【特許請求の範囲】

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００６

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００６】この場合において、請求項２に記載したよ
うに、冷媒の流通経路は、圧縮機構側に設けられている
ことが好ましく、また請求項３に記載したように、前記
連絡路は、前記流通経路のうちの吸入冷媒が流通する吸
入領域と、前記モータ室とを連通することが好ましい。
吸入領域とモータ室とを連通する構成を採用したとき
は、吐出冷媒に比べて低温の吸入冷媒による冷却である
ため、冷却効果を高めることができるし、また、前述の
従来に比べて比体積の増大が抑えられ、圧縮効率が低下
しない。また、請求項４に記載したように、流通経路に
流入する冷媒は、電動モータを制御するインバータ内を
流通する構成とすることが好ましい。このような構成に
よれば、冷媒によって、電動モータを冷却できることに
加え、電動モータの制御部品であるインバータをも冷却
することができる。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００７

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００７】また、請求項５に記載の電動圧縮機の冷却
方法によれば、冷媒による電動モータの冷却方式を採用
した場合の圧縮仕事に対する悪影響を回避した上で、電
動モータを冷却することが可能な冷媒による冷却方法を
提供できる。この場合において、請求項６に記載したよ
うに、モータ室の冷却に用いる冷媒は、吸入冷媒である
ことが好ましい。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 水藤 健 愛知県刈谷市豊田町２丁目１番地 株式会 社豊田自動織機製作所内 (72)発明者 木村 一哉 愛知県刈谷市豊田町２丁目１番地 株式会 社豊田自動織機製作所内 (72)発明者 渡辺 靖 愛知県刈谷市豊田町２丁目１番地 株式会 社豊田自動織機製作所内 (72)発明者 川口 真広 愛知県刈谷市豊田町２丁目１番地 株式会 社豊田自動織機製作所内 Ｆターム(参考） 3H003 AA01 AB04 AC03 BE09 3H029 AA02 AA15 AB03 BB12 CC02 CC07 CC23 CC24 CC27 CC48

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 吸入冷媒を圧縮し、高圧の吐出冷媒とし
   て吐出する圧縮機構と、前記圧縮機構を駆動する電動モ
   ータとを備えた電動圧縮機であって、 吸入から吐出に至る冷媒の流通経路と、前記電動モータ
   を収容する密閉されたモータ室とを連絡路によって連通
   したことを特徴とする電動圧縮機。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の電動圧縮機であって、
   前記流通経路は、前記圧縮機構側に設けられていること
   を特徴とする電動圧縮機。
3. 【請求項３】 請求項１又は２に記載の電動圧縮機であ
   って、前記連絡路は、前記流通経路のうちの吸入冷媒が
   流通する吸入領域と、前記モータ室とを連通することを
   特徴とする電動圧縮機。
4. 【請求項４】 吸入冷媒を圧縮し、高圧の吐出冷媒とし
   て吐出する圧縮機構と、前記圧縮機構を駆動する電動モ
   ータとを備えた電動圧縮機の冷却方法であって、 吸入から吐出に至る冷媒の流通経路と、前記電動モータ
   を収容する密閉されたモータ室とを連絡路によって連通
   し、前記連絡路を介して前記流通経路側の冷媒と、前記
   モータ室側の冷媒との間で熱移動させることによって前
   記電動モータを冷却することを特徴とする電動圧縮機の
   冷却方法。
5. 【請求項５】 請求項４に記載の電動圧縮機の冷却方法
   であって、前記流通経路を流通する吸入冷媒と、前記モ
   ータ室側の冷媒との間で熱移動させることによって前記
   電動モータを冷却することを特徴とする電動圧縮機の冷
   却方法。