JP2005146862A

JP2005146862A - 電動圧縮機

Info

Publication number: JP2005146862A
Application number: JP2003380906A
Authority: JP
Inventors: Yukihiro Fujiwara; 幸弘藤原
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2003-11-11
Filing date: 2003-11-11
Publication date: 2005-06-09

Abstract

【課題】電動圧縮機の電動式モータを駆動するモータ駆動回路部を圧縮機に一体化し、これを冷媒によって冷却する場合において、圧縮部の能力を低下させることなく、冷却することが可能な電動圧縮機を提供するものである。
【解決手段】外部サイクルからの帰還冷媒３０を導入する冷媒通路８を分岐して分岐通路８ａ、８ｂを形成し、分岐通路８ｂから吸入口８ｃへ導く渦巻き状の導入路１１１をモータ駆動回路部１０１と熱結合させることにより、上記目的を達成するものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、圧縮室内に吸入された冷媒を圧縮、吐出する圧縮機構部と、圧縮機構部を駆動する電動式モータ、及び電動式モータを駆動するモータ駆動回路部が一体となった電動圧縮機に関するものである。

従来この種の電動圧縮機は、モータ駆動回路部が多量の熱を発生するので、外部サイクルからの帰還冷媒で冷却する構成とし、吸入冷媒通路はモータ駆動回路部の放熱性を考え、渦巻壁で構成され、外壁吸入ポートから中心部の開口部へ連通している（例えば特許文献１参照）。

また、吸入冷媒通路が、圧縮機構部と圧縮機構部を駆動する電動式モータで構成される電動圧縮機の一端側から他端側に亘って配置されているものもある（例えば特許文献２参照）。
特開２００２−１７４１７８号公報（第２図）特開２０００−２５５２５２号公報（第４図）

しかしながら、特許文献１の図２に記載の構成では、モータ駆動回路部の冷却には有効であるが、モータ駆動回路部を冷却し、圧縮室内に導くまでの吸入冷媒通路が長く複雑であり、冷媒ガス流量が多い圧縮機の高速運転時に、冷媒通路の通過に伴う圧力損失によって圧縮部の吸入圧力が低下し、圧縮部の能力低下を招く可能性がある。

また、特許文献２の図４に記載の構成では、車両に搭載した場合には、エンジンルーム内の熱をこの吸入冷媒通路で吸熱するため、圧縮部の吸入ガス温度が上昇し、圧縮部の能力低下を招く可能性がある。しかも、圧縮機の大型化、重量化の原因になる。

このように、従来の構成は、冷却効率、車輌搭載面などにおいて課題があり、改善が求められるものであった。

本発明はこのような従来の課題を解決するものであり、圧縮部の能力を大きく低下させることや大型化させることがなく、モータ駆動回路部が一体となった電動圧縮機を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は、圧縮室内に吸入された冷媒を圧縮、吐出する圧縮機構部と、前記圧縮機構部を駆動する電動式モータ、及び前記電動式モータを駆動するモータ駆動回路部を具備した電動圧縮機において、前記圧縮機構部の圧縮室内に吸入冷媒を導くための吸入冷媒通路に分岐通路を設け、前記モータ駆動回路部に、前記圧縮機構の吸入冷媒が前記分岐通路より流れる熱交換空間を設け、前記モータ駆動回路を吸入冷媒で冷却するようにし、さらに、前記熱交換空間内に、前記吸入冷媒が蛇行してもしくは渦巻きに流れる曲通路を設けたものである。

これにより、圧縮機の運転時において、発熱するモータ駆動回路部は、分岐通路内に導入される吸入冷媒の蛇行流もしくは渦巻き流によって効率的に冷却することができる。また一方の通路内の吸入冷媒は直接圧縮室内に導入されるので、冷媒通路の通過に伴う圧力
損失は最小限に抑えられ、圧縮部の能力低下を抑制することができる。

また、本発明は、前記電動圧縮機を、少なくとも前記圧縮機構部と前記モータ駆動装置が一体となるよう連結された構成とし、前記連結面を挟んで前記分岐通路と熱交換空間を対面させたものである。

かかる構成とすることにより、モータ駆動回路部を冷却するための導入路の引き回しに無駄が少なく、冷媒通路の通過に伴う圧力損失を抑えることができるとともに、周辺の熱影響も最小限に抑えることが可能となり、さらに圧縮部の能力低下を抑制することができる。

さらに、本発明は、前記熱交換空間を、前記連結面積内に収まる面積としたものである。

かかる構成とすることにより、分岐通路はモータ駆動回路部内にほぼ納まるので圧縮機が大型化、重量化することも解消できる。

さらに、本発明は、外郭ケース内に設けられ、流体を吸入、圧縮、吐出する圧縮機構部と、前記圧縮機構部を駆動する電動式モータと、前記外郭ケースに連結して固定され、前記電動式モータの運転を制御するモータ駆動装置を収納した回路ケースを具備し、前記圧縮機構部に、前記低温流体が流れる吸入通路を設け、さらに前記モータ駆動装置の発熱部に、前記吸入通路から分岐した低温冷媒が蛇行してもしくは渦巻きに流れる曲通路を具備する熱交換空間部を熱伝達可能に設けたものである。

かかる構成とすることにより、前記外郭ケースと回路ケースの連結にて圧縮機構部とモータ駆動装置を一体化するため、組み立ても容易となるものである。

本発明は、帰還冷媒通路を分岐し、分流した低温の吸入冷媒でモータ駆動回路部を冷却するもので、この構成によれば、冷媒通路の通過に伴う圧力損失は小さくなり、圧縮部の能力低下を抑制することができるという効果を奏する。

本発明は、圧縮機構部の圧縮室内に吸入冷媒を導くための吸入冷媒通路に分岐通路を設け、前記モータ駆動回路部に、前記圧縮機構の吸入冷媒が前記分岐通路より流れる熱交換空間を設け、前記モータ駆動回路を吸入冷媒で冷却するようにし、さらに、前記熱交換空間内に、前記吸入冷媒が蛇行してもしくは渦巻きに流れる曲通路を設けたものである。

これにより、圧縮機の運転時において、発熱するモータ駆動回路部は、分岐通路内に導入される吸入冷媒の蛇行流もしくは渦巻き流によって効率的に冷却することができる。また一方の通路内の吸入冷媒は直接圧縮室内に導入されるので、冷媒通路の通過に伴う圧力損失は最小限に抑えられ、圧縮部の能力低下を抑制することができる。

以下本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

図１は、電動圧縮機１の胴部の周りにある取付け脚２によって、例えば車輌のエンジンルーム等において、横向きに設置される横型の電動圧縮機の場合の一つの例を示している。

電動圧縮機１は、その機体容器３内に圧縮機構部４およびこれを駆動する電動式モータ５を内臓し、前記圧縮機構部４を含む各摺動部の潤滑に供する液（潤滑油）を貯留する貯液部６を備え、電動式モータ５をモータ駆動回路部１０１によって駆動するようにしている。

取り扱う流体は、ガス冷媒であり、各摺動部の潤滑や圧縮機構部４の摺動部のシールに供する液としては潤滑油７などの液を採用している。また、潤滑油７は冷媒に対して相溶性のあるものを使用する。しかし、本発明はこれらに限られるものではない。

基本的には、流体（ガス冷媒）の吸入、圧縮および吐出を行う圧縮機構部４と、この圧縮機構部４を駆動する電動式モータ５とを機体容器３に内臓し、前記電動式モータをモータ駆動回路部１０１により駆動する電動圧縮機１であればよい。

本実施の形態の電動圧縮機１の圧縮機構部４は、一つの例としてスクロール方式のものであって、図１に示すように固定鏡板１１ａ、旋回鏡板１２ａから羽根が立ち上がった固定渦巻部１１と旋回渦巻部１２とを噛み合わせて形成した圧縮空間１０が、旋回渦巻部１２を電動式モータ５により駆動軸１４を介して固定渦巻部１１に対し円軌道運動させたときに、移動を伴い容積を変化させることにより、外部サイクルから帰還する冷媒３０の吸入、圧縮および外部サイクルへの吐出を、機体容器３に設けた吸入口８および吐出口９を通じて行う。

これに併せ、機体容器３の貯液部６に貯留されている潤滑油７が、容積型ポンプ１３などを駆動軸１４にて駆動するか機体容器３内の差圧を利用するなどして、駆動軸１４の給油路１５を通じ、旋回渦巻部１２の旋回駆動に伴い旋回渦巻部１２の背面の液溜り２１および液溜り２２（図に示す例では液溜り２１）に供給する。

この液溜り２１に供給した潤滑油７の一部は、旋回渦巻部１２の外周部の背面側に、旋回渦巻部１２を通じて絞り２３などによる所定の制限の基に供給される。これにより、前記潤滑油７は、前記旋回渦巻部１２をバックアップ（軸方向へ押圧）しながら、旋回渦巻部１２を通じ、旋回渦巻部１２の羽根における先端の固定渦巻部１１との間のシール部材の一例であるチップシール２４を保持する保持溝２５に供給され、固定、旋回各渦巻部１１、１２間のシールおよび潤滑を図る。

また、液溜り２１に供給した潤滑油７の別の一部は、偏心軸受４３、液溜り２２、主軸受４２を経ながら、それら軸受４２、４３を潤滑した後、電動式モータ５側に流出し、貯液部６へと回収される。

さらに、軸線方向の一方の端部壁３ａを持った主シェル３ｂ内には、その端部壁３ａ側からポンプ１３、副軸受４１、電動式モータ５、前記主軸受４２を持った主軸受部材５１を配置してある。

前記ポンプ１３は、前記端部壁３ａの外面から収容してその後に嵌め付けた蓋体５２との間に保持され、前記蓋体５２の内側に貯液部６に通じるポンプ室５３をおよび吸上げ通路５４を介して貯液部６に通じる。前記副軸受４１は、端部壁３ａにて支持し、駆動軸１４のポンプ１３に連結している側を軸受するようにしてある。

前記電動式モータ５は、固定子５ａを主シェル３ｂの内周に焼き嵌めなどして固定し、駆動軸１４の途中まわりに固定した回転子５ｂとによって駆動軸１４を回転駆動できるようにしている。

また、主軸受部材５１は、前記主シェル３ｂの内周に焼き嵌めなどして固定し、駆動軸１４の圧縮機構部４側を主軸受４２により軸受している。前記主軸受部材５１の外面には、前記固定渦巻部１１を図示しないボルトなどによって取付け、これら主軸受部材５１と固定渦巻部１１との間に前記旋回渦巻部１２を挟み込んでスクロール圧縮機を構成している。

前記主軸受部材５１と旋回渦巻部１２との間には、オルダムリングなどの旋回渦巻部１２の自転を防止して円運動させるための自転拘束部５７が設けられ、駆動軸１４を前記偏心軸受４３を介して旋回渦巻部１２に接続して、旋回渦巻部１２を円軌道上で旋回させられるようにしている。

前記圧縮機構部４の主シェル３ｂからの露出部分は、相互の開口を突き合わせ、ボルト（図示せず）などにて固定した副シェル３ｃにより覆い、前記端部壁３ａと軸線方向に反対側の端部壁３ｄを形成している。

前記圧縮機構部４は機体容器３の吸入口８と吐出口９との間に位置し、自身の吸入口１６が機体容器３の吸入口８と接続され、自身の吐出口３１がリード弁３１ａを介して前記端部壁３ｄの側に開口して相互間を吐出室６２としている。前記吐出室６２は、固定渦巻部１１および主軸受部材５１ないしはこれらと機体容器３との間に形成した連絡通路６３を通じて、圧縮機構部４と端部壁３ａとの間における吐出口９を持った電動式モータ５側に通じている。

モータ駆動回路部１０１は、着脱可能な蓋１０２ａを具備したケース１０２内に回路基板１０３と電解コンデンサ（図示せず）とを収容して構成され、回路基板１０３には発熱度の高いスイッチング素子を含むＩＰＭ（インテリジェントパワーモジュール）１０５が搭載され、モータ駆動回路部１０１の高発熱部となっている。前記モータ駆動回路部１０１は機体容器３に外付けし、電動式モータ５等と圧縮機ターミナル１０６を介して電気的な接続が行われ、電動式モータ５を温度等の必要な情報をモニタしながらモータ駆動回路部１０１によって駆動する。このためモータ駆動回路部１０１は外部との電気的な接続を行うハーネスコネクタ（図示せず）が設けられている。

上記構成において、電動式モータ５はモータ駆動回路部１０１によって駆動され、駆動軸１４を介して圧縮機構部４を円軌道運動させるとともに、ポンプ１３を駆動する。このとき圧縮機構部４はポンプ１３により貯液部６の潤滑油７を供給されて潤滑およびシール作用を受けながら、機体容器３の吸入口８および自身の固定渦巻部１１に設けた吸入口１６を通じ、冷凍サイクルからの帰還冷媒を吸入して圧縮し、自身の吐出口３１から吐出室６２に吐出する。

ここで、吐出室６２等である端部壁３ｄと圧縮機構部４との間は吐出直後の冷媒による高温、高圧部となる。吐出室６２に吐出された冷媒は連絡通路６３を通じて電動式モータ５側に入り、電動式モータ５を冷却しながら機体容器３の吐出口９から吐出されるまでの長い過程で、冷媒は衝突、遠心、絞りなど各種の気液分離を図って潤滑油７の分離を受けながらも、随伴している一部潤滑油７によって副軸受４１の潤滑も行う。

また、本実施の形態では、特に、前記機体容器３における圧縮機構部４への吸入口８を設けた側の軸線Ｘ方向の端部、図示する例では前記機体容器３の端部壁３ｄ側に、前記モータ駆動回路部１０１のケース１０２を直接接触させてボルト１１８などによって外付けし、前記吸入口８は、自身の固定渦巻部１１に設けた吸入口１６に接続する吸入口８ｃに通じる二つの分岐通路８ａ、８ｂを形成した構成としている。そして、前記ケース１０２側で、外部サイクルからの帰還低温冷媒３０が、前記吸入口８から前記分岐通路８ｂを経
て導入路１１１へ流れ、そして前記吸入口８ｃを流れて前記吸入口１６へ流れる冷媒流経路を設けた構成を基本とし、前記導入路１１１と前記モータ駆動回路部１０１との熱結合部１１２（導入路１１１の空間壁）を形成している。

前記熱結合部１１２は、図２に示すように、渦巻き流路１１１ａが形成されており、低温冷媒が熱結合部１１２を広範囲に流れるように形成され、熱交換面積を大きくしている。したがって、熱交換効率も向上する。

上記のような構成によると、外部サイクルからの低温の帰還冷媒３０は、吸入口８から一度二つに分かれて、その後吸入口８ｃで合流することになり、分岐通路８ｂからケース１０２側で形成する導入路１１１が帰還冷媒３０を吸入口８ｃに導く吸入過程で、モータ駆動回路部１０１との熱結合部１１２にてモータ駆動回路部１０１をその吸入冷媒３０により効率よく冷却できる。

一方、分岐通路８ａからは、帰還冷媒３０を直接吸入口８ｃに導くことにより、冷媒通路の通過に伴う圧力損失は小さくなり、圧縮部の能力低下を抑制することができる。また、機体容器３とケース１０２が接触固定するように前記モータ駆動回路部１０１を圧縮機構部４側に隣接して設けることで、前記吸入口８がモータ駆動回路部１０１に近くなり、その結果、前記導入路１１１の引き回しに無駄が少なく構成できるので、冷媒通路の通過に伴う圧力損失を抑えることができる。

また、かかる構成によれば、電動圧縮機１を車両のエンジンルーム内に設置する場合には、エンジンなどからの熱による吸入冷媒の過熱を最小限に抑えることが可能となり、さらに圧縮部の能力低下を抑制することができ、また、前記導入路１１１はモータ駆動回路部１０１内にほぼ納まるので電動圧縮機１が大型化し、重量化するようなことがほぼ解消できる。

本発明の実施の形態を示す電動圧縮機の断面図同電動圧縮機の熱結合部に形成された流路を示す図１のＡ−Ａ線による平面断面図

符号の説明

１電動圧縮機
２取付け脚
３機体容器
３ａ、３ｄ端部壁
３ｂ主シェル
３ｃ副シェル
４圧縮機構部
５電動式モータ
５ａ固定子
５ｂ回転子
６貯液部
７潤滑油
８、８ｃ吸入口
８ａ、８ｂ分岐通路
９吐出口
１０圧縮空間
１１固定渦巻部
１１ａ固定鏡板
１２旋回渦巻部
１２ａ旋回鏡板
１３容積型ポンプ
１４駆動軸
１５給油路
１６固定鏡板部吸入口
２１、２２液溜り
２３絞り
２４チップシール
２５保持溝
３０冷媒
３１固定鏡板部吐出口
３１ａリード弁
４１副軸受
４２主軸受
４３偏心軸受
５１主軸受部材
５２蓋体
５３ポンプ室
５４吸上げ通路
５７自転拘束部
６２吐出室
６３連絡通路
１０１モータ駆動回路部
１０２ケース
１０３回路基板
１０５ＩＰＭ
１０６圧縮機ターミナル
１１１導入路
１１２熱結合部
１１８ボルト

Claims

圧縮室内に吸入された冷媒を圧縮、吐出する圧縮機構部と、前記圧縮機構部を駆動する電動式モータ、及び前記電動式モータを駆動するモータ駆動回路部を具備した電動圧縮機において、前記圧縮機構部の圧縮室内に吸入冷媒を導くための吸入冷媒通路に前記圧縮機構部へ流れる冷媒通路と分岐した分岐通路を設け、前記モータ駆動回路部に、前記圧縮機構の吸入冷媒が前記分岐通路より流れる熱交換空間を設け、前記モータ駆動回路を吸入冷媒で冷却するようにした電動圧縮機であって、前記熱交換空間内に、前記吸入冷媒が蛇行してもしくは渦巻きに流れる曲通路を設けた電動圧縮機。
前記電動圧縮機を、少なくとも前記圧縮機構部と前記モータ駆動装置が一体となるよう連結された構成とし、前記連結面を挟んで前記分岐通路と熱交換空間を対面させた請求項１記載の電動圧縮機。
前記熱交換空間を、前記連結面積内に収まる面積とした請求項２記載の電動圧縮機。
外郭ケース内に設けられ、流体を吸入、圧縮、吐出する圧縮機構部と、前記圧縮機構部を駆動する電動式モータと、前記外郭ケースに連結して固定され、前記電動式モータの運転を制御するモータ駆動装置を収納した回路ケースを具備し、前記圧縮機構部に、前記低温流体が流れる吸入通路を設け、さらに前記モータ駆動装置の発熱部に、前記吸入通路から分岐した低温冷媒が蛇行してもしくは渦巻きに流れる曲通路を具備する熱交換空間部を熱伝達可能に設けた電動圧縮機。