JP2003028521A - 蒸気圧縮式冷凍機 - Google Patents

蒸気圧縮式冷凍機

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JP2003028521A
JP2003028521A JP2001215651A JP2001215651A JP2003028521A JP 2003028521 A JP2003028521 A JP 2003028521A JP 2001215651 A JP2001215651 A JP 2001215651A JP 2001215651 A JP2001215651 A JP 2001215651A JP 2003028521 A JP2003028521 A JP 2003028521A
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refrigerant
drive circuit
compressor
motor
motor drive
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JP2001215651A
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Masami Sanuki
政美 佐貫
Yuichi Tsumagari
祐市 津曲
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Denso Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 冷却能力が駆動回路の発熱量を上回り、駆動
回路内に結露が発生する等の不具合が発生することを未
然に防止する。 【解決手段】 駆動回路Icを冷却する冷却用冷媒通路
152aと、蒸発器500から流出した冷媒を駆動回路
Icと熱交換させることなく吸入ポート113に導くバ
イパス冷媒通路152bとを設ける。これにより、蒸発
器500から流出した冷媒の全てが冷却用冷媒通路15
2aを流通してしまうことを防止できるので、冷却用冷
媒通路152aでの冷却能力がモータ駆動回路Icの発
熱量を上回ってしまうことを防止することができる、モ
ータ駆動回路Ic内に結露が発生する等の不具合が発生
することをできる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、圧縮機を駆動する
電動モータを備える蒸気圧縮式冷凍機(ヒートポンプも
含む。)に関するもので、空調装置に適用して有効であ
る。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】圧縮機
を駆動する電動モータを備える蒸気圧縮式冷凍機とし
て、出願人は既に特願2000−118321号を出願
しているが、この出願では、雰囲気温度に比べて低い温
度を有する蒸発器から流出した吸入冷媒にてインバータ
等の電動モータの駆動回路を冷却しているので、冷却能
力が駆動回路の発熱量を上回り、駆動回路内に結露が発
生する等の不具合が発生するおそれがある。
【0003】本発明は、上記点に鑑み、冷却能力が駆動
回路の発熱量を上回り、駆動回路内に結露が発生する等
の不具合が発生することを未然に防止することを目的と
する。
【0004】
【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、冷媒を吸入
圧縮する圧縮機(Cp)と、圧縮機(Cp)を駆動する
電動式のモータ(Mo)と、モータ(Mo)を駆動する
モータ駆動回路(Ic)と、圧縮機(Cp)から吐出す
る冷媒を冷却する放熱器(200)と、放熱器(20
0)から流出する冷媒を減圧する減圧器(400)と、
減圧器(400)により減圧された冷媒を蒸発させて吸
熱する蒸発器(500)と、蒸発器(500)から流出
した冷媒によりモータ駆動回路(Ic)を冷却する駆動
回路冷却器(150)とを備え、駆動回路冷却器(15
0)は、蒸発器(500)から流出した冷媒をモータ駆
動回路(Ic)と熱交換させて圧縮機(Cp)の吸入側
に導く冷却用冷媒通路(152a)と、蒸発器(50
0)から流出した冷媒をモータ駆動回路(Ic)と熱交
換させることなく圧縮機(Cp)の吸入側に導くバイパ
ス冷媒通路(152b)とを有して構成されていること
を特徴とする。
【0005】これにより、蒸発器(500)から流出し
た冷媒の全てが冷却用冷媒通路(152a)を流通して
しまうことを防止できるので、冷却用冷媒通路(152
a)での冷却能力がモータ駆動回路(Ic)の発熱量を
上回ってしまうことを防止することができる。延いて
は、モータ駆動回路(Ic)内に結露が発生する等の不
具合が発生することをできる。
【0006】請求項2に記載の発明では、冷媒を吸入圧
縮する圧縮機(Cp)と、圧縮機(Cp)を駆動する電
動式のモータ(Mo)と、モータ(Mo)を駆動するモ
ータ駆動回路(Ic)と、圧縮機(Cp)から吐出する
冷媒を冷却する放熱器(200)と、放熱器(200)
から流出する冷媒を減圧する減圧器(400)と、減圧
器(400)により減圧された冷媒を蒸発させて吸熱す
る蒸発器(500)と、蒸発器(500)から流出した
冷媒によりモータ駆動回路(Ic)を冷却する冷却用冷
媒通路(152a)と、蒸発器(500)から流出した
冷媒をモータ駆動回路(Ic)と熱交換させることなく
圧縮機(Cp)の吸入側に導くバイパス冷媒通路(15
2b)とを有して構成されていることを特徴とする。
【0007】これにより、蒸発器(500)から流出し
た冷媒の全てが冷却用冷媒通路(152a)を流通して
しまうことを防止できるので、冷却用冷媒通路(152
a)での冷却能力がモータ駆動回路(Ic)の発熱量を
上回ってしまうことを防止することができる。延いて
は、モータ駆動回路(Ic)内に結露が発生する等の不
具合が発生することをできる。
【0008】請求項3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
路一体型電動圧縮機であって、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(C
p)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(C
p)に吸入される吸入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(C
p)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、圧縮機構(Cp)に
吸入される吸入冷媒を第1熱交換部(151a)を迂回
させて圧縮機構(Cp)に導くバイパス冷媒通路(15
2b)とを備えるモータ駆動回路一体型電動圧縮機。
【0009】これにより、吸入冷媒の全てが第1熱交換
部(151a)を流通してしまうことを防止できるの
で、第1熱交換部(151a)での冷却能力がモータ駆
動回路(Ic)の発熱量を上回ってしまうことを防止す
ることができる。延いては、モータ駆動回路(Ic)内
に結露が発生する等の不具合が発生することをできる。
【0010】なお、請求項4に記載の発明のごとく、第
1熱交換部(151a)及びバイパス冷媒通路(152
b)を1つのブロック(150)内に構成して一体化す
れば、モータ駆動回路一体型電動圧縮機の小型化を図る
ことができる。
【0011】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。
【0012】
【発明の実施の形態】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機(以下、圧縮機と略す。)10
0を用いた車両用の蒸気圧縮式冷凍機(車両用空調装
置)の冷凍サイクルの模式図である。
【0013】そして、200は電動圧縮機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。
【0014】400は、レシーバ300から流出した液
相冷媒を減圧するキャピラリーチューブ(減圧器)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。
【0015】次に、圧縮機100に構造について述べ
る。
【0016】図2、3は圧縮機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。
【0017】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111
は圧縮機構ケーシング110の一部を兼ねている。
【0018】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。
【0019】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。
【0020】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。
【0021】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、駆
動回路冷却器)150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14
1)側の面には、コンプレッサケーシング130側に陥
没した第1、2溝部151a、151bが形成されてお
り、両第1溝部151a、151bは、図4に示すよう
に、蒸発器500から流出して圧縮機構Cpに吸入され
る吸入冷媒の冷媒通路152a、152bを形成してい
る。
【0022】このとき、第1溝部151aは、略U字状
の第1溝部151a(流通路152a)のうち冷媒の流
通方向上流側端部が吸入口142に連通し、冷媒の流通
方向下流側端部が圧縮機構Cpの吸入ポート113(図
3参照)に連通するようにインバータケーシング140
側から見て略U字状となるように形成されている。
【0023】このため、駆動回路Icで発生した熱は、
ベース141を介して第1溝部151a(流通路152
a)を流通する吸入冷媒に吸熱されるので、第1溝部1
51a(流通路152a)は、吸入冷媒と駆動回路Ic
とを熱交換する第1熱交換部(駆動回路冷却器)として
機能する。そこで、以下、冷媒通路152aを冷却用冷
媒通路152aと呼ぶ。
【0024】一方、第2溝部151b(流通路152
b)は、インバータケーシング140部分を迂回して直
接に吸入口142側と吸入ポート113とを繋ぐように
形成されている。したがって、第2溝部151b(流通
路152b)は、蒸発器500から流出した冷媒を駆動
回路Icと熱交換させることなく吸入ポート113に導
くので、以下、流通路152bをバイパス冷媒通路15
2bと呼ぶ。
【0025】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。
【0026】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。
【0027】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。
【0028】次に、本実施形態の特徴を述べる。
【0029】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。
【0030】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。
【0031】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。
【0032】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。
【0033】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。
【0034】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。
【0035】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。
【0036】また、駆動回路Icを冷却する冷却用冷媒
通路152aと、蒸発器500から流出した冷媒を駆動
回路Icと熱交換させることなく吸入ポート113に導
くバイパス冷媒通路152bとを有しているので、蒸発
器500から流出した冷媒の全てが冷却用冷媒通路15
2aを流通してしまうことを防止できる。
【0037】したがって、第1熱交換部(冷却用冷媒通
路152a)での冷却能力が駆動回路Icの発熱量を上
回ってしまうことを防止することができるので、駆動回
路Ic内に結露が発生する等の不具合が発生することを
できる。
【0038】なお、上述の説明から明らかなように、両
冷媒通路152a、152bは、第1熱交換部(冷却用
冷媒通路152a)での冷却能力が駆動回路Icの発熱
量程度となるように、冷却用冷媒通路152aの流通抵
抗(圧力損失)とバイパス冷媒通路152bの流通抵抗
(圧力損失)との比を選定する必要がある。
【0039】(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5に示すよ
うに、支柱部材154をコンプレッサケーシング130
を一体に設けてもよい。
【0040】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。
【0041】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。
【0042】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。
【0043】また、上述の実施形態では、冷却用冷媒通
路152aの通路断面積(流通抵抗)とバイパス冷媒通
路152bの通路断面積(流通抵抗)との比は固定値で
あったが、両冷媒通路152a、152bの分岐部(吸
入口142側)に両冷媒通路152a、152bへの冷
媒分配量を調節するバルブを設置する、又は両冷媒通路
152a、152bのうち少なくとも一方に圧力損失を
可変制御する可変絞りを設ける等して、駆動回路Icの
作動状態(発熱量)に応じて冷却用冷媒通路152aを
流通する冷媒量(第1熱交換部での冷却能力)を可変制
御してもよい。
【0044】また、上述の実施形態では、圧縮機構C
p、モータMo、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機に本発明を適用したが、本発明
はこれに限定されるものではなく、圧縮機(圧縮機構C
p)、モータMo、駆動回路Icが別体となった蒸気圧
縮式冷凍機にも適用することができる。
【0045】また、上述の実施形態では、冷却用冷媒通
路152a及びバイパス冷媒通路152bが1つのプレ
ート150(ブロック)内に構成されていたが、両冷媒
通路152a、152bをそれそれ別に構成してもよ
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】本発明の実施形態に係る圧縮機のうち圧縮機構
側の断面を示す模式図である。
【図3】本発明の実施形態に係る圧縮機のうち駆動回路
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】本発明の変形例に係る圧縮機のうち駆動回路側
の断面を示す模式図である。
【符号の説明】
150…プレート、151a…第1溝部、151b…第
2溝部、152a…冷却用冷媒通路、152b…バイパ
ス冷媒通路。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 冷媒を吸入圧縮する圧縮機(Cp)と、 前記圧縮機(Cp)を駆動する電動式のモータ(Mo)
    と、 前記モータ(Mo)を駆動するモータ駆動回路(Ic)
    と、 前記圧縮機(Cp)から吐出する冷媒を冷却する放熱器
    (200)と、 前記放熱器(200)から流出する冷媒を減圧する減圧
    器(400)と、 前記減圧器(400)により減圧された冷媒を蒸発させ
    て吸熱する蒸発器(500)と、 前記蒸発器(500)から流出した冷媒により前記モー
    タ駆動回路(Ic)を冷却する駆動回路冷却器(15
    0)とを備え、 前記駆動回路冷却器(150)は、前記蒸発器(50
    0)から流出した冷媒を前記モータ駆動回路(Ic)と
    熱交換させて前記圧縮機(Cp)の吸入側に導く冷却用
    冷媒通路(152a)と、前記蒸発器(500)から流
    出した冷媒を前記モータ駆動回路(Ic)と熱交換させ
    ることなく前記圧縮機(Cp)の吸入側に導くバイパス
    冷媒通路(152b)とを有して構成されていることを
    特徴とする蒸気圧縮機式冷凍機。
  2. 【請求項2】 冷媒を吸入圧縮する圧縮機(Cp)と、 前記圧縮機(Cp)を駆動する電動式のモータ(Mo)
    と、 前記モータ(Mo)を駆動するモータ駆動回路(Ic)
    と、 前記圧縮機(Cp)から吐出する冷媒を冷却する放熱器
    (200)と、 前記放熱器(200)から流出する冷媒を減圧する減圧
    器(400)と、 前記減圧器(400)により減圧された冷媒を蒸発させ
    て吸熱する蒸発器(500)と、 前記蒸発器(500)から流出した冷媒により前記モー
    タ駆動回路(Ic)を冷却する冷却用冷媒通路(152
    a)と、 前記蒸発器(500)から流出した冷媒を前記モータ駆
    動回路(Ic)と熱交換させることなく前記圧縮機(C
    p)の吸入側に導くバイパス冷媒通路(152b)とを
    有して構成されていることを特徴とする蒸気圧縮機式冷
    凍機。
  3. 【請求項3】 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
    縮機であって、 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、 前記圧縮機構(Cp)に吸入される吸入冷媒を前記第1
    熱交換部(151a)を迂回させて前記圧縮機構(C
    p)に導くバイパス冷媒通路(152b)とを備えるモ
    ータ駆動回路一体型電動圧縮機。
  4. 【請求項4】 前記第1熱交換部(151a)及び前記
    バイパス冷媒通路(152b)は、1つのブロック(1
    50)内に構成されて一体化されていることを特徴とす
    る請求項3に記載のモータ駆動回路一体型電動圧縮機。
JP2001215651A 2001-07-16 2001-07-16 蒸気圧縮式冷凍機 Withdrawn JP2003028521A (ja)

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