JP2005201108A - 電動圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】電動モータからの吸熱量を少なくして能力低下を防止することできる電動圧縮機を提供する。
【解決手段】電動モータ２と、電動モータ２の駆動力により流体を圧縮するスクロール圧縮機構３とをハウジング１内に有し、流体により電動モータ２を冷却する電動圧縮機において、電動モータ２の外面とハウジング１の内面との間に第１流体通路１１３を形成するとともに、ハウジング１内に電動モータ２から仕切って第１流体通路１１３内に流体を導く仕切り部材６を設けた構造となっている。これにより、電動モータ２側に吸入された流体が仕切り部材６を通じて第１流体通路内１１３に導かれるため、モータ熱の吸熱部位が第１流体通路１１３内に限定され、これにより、流体の比体積の増大を防止することができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は電動モータにより圧縮機構を駆動する電動圧縮機に関するものである。

この種の電動圧縮機、例えばスクロール式の電動圧縮機として、特許文献１に記載されたものが知られている。

この電動圧縮機はハウジング内に電動モータとスクロール圧縮機構を備えたもので、電動モータの駆動力をスクロール公転機構で公転力に変換してスクロール圧縮機構に伝達している。電動モータを駆動するときは、スクロール圧縮機構の冷媒圧縮作用により、電動モータ側から冷媒が吸入され、これが電動モータを通過してスクロール公転機構に向かって流れ、更にスクロール圧縮機構の渦巻吸込口に吸い込まれる。

ここで、電動モータのステータやロータには複数の冷媒通路が形成されており、また、ステータの巻線の間には隙間があり、更にステータとロータとの間にはエアギャップがある。従って、電動モータを通過する冷媒はこれらの通路等を通じて通過しており、これにより、電動モータを冷却するようになっている。
特開平９−３２７２９号公報

しかしながら、従来の電動圧縮機では冷媒が電動圧縮機全体に通過するため、吸入冷媒の吸熱量が多くなり、これに伴い、冷媒の比体積が大きくなる。この結果、冷媒流量の低下、ひいては電動圧縮機の能力が低下するという問題点を有していた。

本発明の目的は前記従来の課題に鑑み、電動モータからの吸熱量を少なくして能力低下を防止することできる電動圧縮機を提供することにある。

本発明は前記課題を解決するため、請求項１の発明は、電動モータと、電動モータの駆動力により流体を圧縮する圧縮機構とをハウジング内に有し、流体により電動モータを冷却する電動圧縮機において、電動モータの外面とハウジングの内面との間に第１流体通路を形成するとともに、ハウジング内に電動モータから仕切って第１流体通路内に流体を導く仕切り部材を設けた構造となっている。

請求項１の発明によれば、電動モータ側に吸入された流体は仕切り部材を通じて第１流体通路内に導かれる。ここで、仕切り部材が電動モータから仕切るようハウジング内に設けられているため、モータ熱を吸収する箇所が第１流体通路に限定される。これにより、流体の比体積の増大を防止することができる。

請求項２の発明は、請求項１の電動圧縮機において、仕切り部材は電動モータ用の制御素子等が設置された制御部と電動モータとの間に配置され、仕切り部材と制御部との間に第２流体通路を形成した構造となっている。これにより、流体が第２流体通路を通過する際、制御部で発生した熱を吸収し、制御部を冷却することができる。

請求項３の発明は、請求項１又は請求項２に係る電動圧縮機において、圧縮機構はスクロール圧縮機構で構成され、第１流体通路の出口がスクロール圧縮機構の渦巻吸込口と軸方向に対向するよう配置された構造となっている。これにより、第１流体通路の出口と渦巻吸込口との距離が近くなっており、第１流体通路から渦巻吸込口に至る道程が短くなるため、流体流通時の圧損を小さくすることができる。

請求項４の発明は、請求項１乃至請求項３に係る電動圧縮機において、仕切り部材は電動モータのシャフトの一端を受けるボス部を有する構造となっている。これにより、仕切り部材が電動モータの受け部としても利用される。

なお、仕切り部材として熱伝導率を５Ｗ／ｍＫ以下のものを使用して断熱機能を発揮させるようにしてもよい（請求項５の発明）。また、仕切り部材として体積抵抗率を１０¹⁰Ω−ｍ以上のものを使用して絶縁抵抗の低下を防止するようにしてもよい（請求項６の発明）。

本発明によれば、仕切り部材が電動モータから仕切るようハウジング内に設けられているため、モータ熱を吸収する箇所が第１流体通路に限定される。従って、流体の比体積の増大が防止され、電動圧縮機の能力の低下を防止することができる。

図１及び図２は本発明に係る電動圧縮機の一実施形態を示すもので、図１はスクロール式の電動圧縮機の断面図、図２は図１のＡーＡ線矢視方向の断面図である。

まず、電動圧縮機の概略構造を図１を参照して説明する。電動圧縮機は金属製のハウジング１で覆われており、一方（図１に向かって右側）には電動モータ２（本実施形態では三相同期モータ）を収容するモータハウジング１１を有し、他方（図１に向かって左側）にはスクロール圧縮機構３を収容する圧縮機構ハウジング１２を有する。また、モータハウジング１１と圧縮機構ハウジング１２との間にはスクロール公転機構４が設置されている。

モータハウジング１１の内部には左右に仕切る隔壁１１１を有し、隔壁１１１を介して左側には電動モータ２を配置する一方、右側には電動モータ２を制御する制御部５を設置している。電動モータ２はその中央にシャフト２１を有し、シャフト２１の外面には環状のロータ２２が固着されている。また、ロータ２２の周囲にはエアギャップをおいてステータ２３が設置されている。一方、制御部５にはインバータ回路等を構成する各種の電子部品５１が設置されている。また、インバータ回路等はモータ入力ターミナル端子５２及びリード線５３を通じてステータ２３に電気接続しており、インバータ制御された駆動電力が電動モータ２へ供給されるようになっている。なお、モータハウジング１１には後述する第２流体通路６４に連通するの吸入口１１２が形成されている。

圧縮機構ハウジング１２に配置されたスクロール圧縮機構３は固定スクロール３１と可動スクロール３２とから構成されている。固定スクロール３１は、円盤状の固定側板３１１と、固定側板３１１の一側面から立設された渦巻き状の固定壁体３１２とを有している。ここで、固定側板３１１の他側面と圧縮機構ハウジング１２の底部との間には、流体例えば冷媒の吐出室１２１を有している。また、固定側板３１１には吐出孔３１３が貫通する一方、吐出孔３１３を開閉する図示しない吐出弁を有し、固定壁体３１２の中央側で圧縮された冷媒が吐出孔３１３を通じて吐出室１２１に吐出されるようになっている。また、圧縮機構ハウジング１２には吐出室１２１に連通する吐出口１２２が形成されている。

可動スクロール３２は、円盤状の可動側板３２１と、可動側板３２１の一側面から立設された渦巻き状の可動壁体３２２とを有している。この可動壁体３２２は、固定スクロール３１の固定壁体３１２にかみ合わせるよう配置され、固定壁体３１２と可動壁体３２２との間に圧縮空間が形成されるようになっている。また、可動壁体３２２の外側には冷媒が吸入される渦巻吸入口３２３を有し、各壁体３１２，３２２の外側周縁から各壁体３１２，３２２の内側に冷媒を導くようになっている。

スクロール公転機構４は環状の公転機構ハウジング４１を有している。公転機構ハウジング４１の内側にはシャフト２１の一端を軸支する軸受け４２が設置されている。また、シャフト２１の一端には駆動ブッシュ４３に貫通した偏心ピン４４が固着されている。また、駆動ブッシュ４３は可動側板３２１の他側面に軸受け４５を介して填り込んでいる。ここで、シャフト２１が回転するとき、この回転力が偏心ピン４４を通じて駆動ブッシュ４３に伝達され、可動スクロール３２が公転運動を行なう。なお、４６は可動スクロール３２の自転を規制する自転規制部材である。

以上のような構成は前記従来の電動圧縮機においても同様であり、本発明に係る電動圧縮機１の特徴点は、モータハウジング１１内に流入する冷媒と電動モータ２との熱交換を抑制するための構造を採用した点にある。

即ち、図１及び図２に示すように、モータハウジング１１の内面と電動モータ２の外面（ステータ２３の外周面）とは互いに対向しており、このモータハウジング１１の内周面中、その一部には略三日月状に掘り下げ軸方向（図１では左右方向）に延在した第１流体通路１１３が形成されている。また、第１流体通路１１３の出口１１３ａは渦巻吸入口３２３と軸方向（図１に向かって左右方向）に対向している。

また、電動モータ２と隔壁１１１との間には、仕切り部材６が設置されている。この仕切り部材６は、リード線５３寄りの空間を除きモータハウジング１１を左右に仕切る基板６１と、基板６１の上端から延在され隔壁１１１の側面に密着する上板６２と、基板６１の下端から延在されステータ２３の端面に密着する下板６３とから構成されている。基板６１で電動モータ２側の側面にはボス部６１１が形成され、このボス部６１１にはシャフト２１の他端が軸受け６１２を介して軸支されている。また、基板６１及び上板６２と隔壁１１１との間には第２流体通路６４が形成されている。第２流体通路６４はその上部が図２に示すように吸入口１１２に連通し、下部が図１及び図２に示すように第１流体通路１１３に連通している。なお、仕切り部材６の材質として金属製又は樹脂製の何れであってもよいが、断熱作用を向上させるため、熱伝導率が５Ｗ／ｍＫ以下のものを使用するのが好ましい。また、絶縁抵抗の低下を防止するため、体積抵抗率が１０¹⁰Ω−ｍ以上のものを使用するのが好ましい。

この仕切り部材６はボルト７１によりステータ２３とともに公転機構ハウジング４１に共締めされている。また、ステータ２３は図１に示すようにボルト７２によっても公転機構ハウジング４１に締結されている。更に、公転機構ハウジング４１は図１に示すようにモータハウジング１１と圧縮機構ハウジング１２との間に挟み込まれ、ボルト７３により締結されている。これらの各締結構造により、仕切り部材６がハウジング１に固定される。

本実施形態に係る電動圧縮機において、電動モータ２に電力を供給するとき、ロータ２２が回転し、シャフト２１が回転する。シャフト２１の回転力が偏心ピン４４を通じて駆動ブッシュ４３に伝達され、この駆動ブッシュ４３の回転力が可動スクロール３２の公転運動に変換される。可動スクロール３２の公転運動により固定スクロール３１との間に冷媒が吸入され、更に圧縮空間で圧縮される。

このようなスクロール公転機構４の吸入・圧縮作用により、図１の一点鎖線矢印に示すように、冷媒が流通する。即ち、冷媒が吸入口１１２→第２流体通路６４→第１流体通路１１３→公転機構ハウジング４１内→渦巻吸入口３２３→スクロール圧縮機構３の圧縮空間→吐出孔３１３→吐出室１２１→吐出口１２２と順次流通する。

本実施形態によれば、前述の如く、吸入口１１２から流入した冷媒が電動モータ２から仕切られた仕切り部材６の第２流体通路６４に流れ、また、冷媒と電動モータ２との熱交換部位が第１流体通路１１３に限定されている。これにより、吸入冷媒と電動モータ２との熱交換が制限され、吸入冷媒の過剰な熱膨張が防止される。なお、第２流体通路６４を通過する際、隔壁１１１を通じて制御部５を冷却するが、ここでの吸熱量はさほど大きなものではない。

従って、吸入冷媒の比体積の増大に伴う冷媒流量の低下を防止することができ、これにより、電動圧縮機の能力低下を防止することができる。

なお、仕切り部材６として熱伝導率を５Ｗ／ｍＫ以下のものを使用するときは、その断熱性により冷媒の熱吸収がより抑制されることは言うまでもない。また、仕切り部材６として体積抵抗率を１０¹⁰Ω−ｍ以上のものを使用するときは、吸入冷媒が液体状となっていたとしても、仕切り部材６自体が絶縁抵抗体となるため、モータハウジング１１内の絶縁抵抗が低下することがない。

また、図１に示すように、第１流体通路１１３の出口１１３ａが渦巻吸入口３２３と軸方向に対向し、これにより、出口１１３ａから渦巻吸込口３２３に至る道程が短くなっているため、冷媒流通時の圧損を小さくすることができる。

スクロール式の電動圧縮機の断面図 図１のＡ−Ａ線矢視方向の断面図

符号の説明

１…ハウジング、２…電動モータ、３…スクロール圧縮機構、４…スクロール公転機構、５…制御部、６…仕切り部材、２１…シャフト、６４…第２流体通路、１１３…第１流体通路、１１３ａ…第１流体通路の出口、３２３…渦巻吸入口、６１１…ボス部。

Claims (6)

1. 電動モータと、該電動モータの駆動力により流体を圧縮する圧縮機構とをハウジング内に有し、該流体により該電動モータを冷却する電動圧縮機において、
   前記電動モータの外面と前記ハウジングの内面との間に第１流体通路を形成するとともに、
   前記ハウジング内に前記電動モータから仕切って前記第１流体通路内に前記流体を導く仕切り部材を設けた
   ことを特徴とする電動圧縮機。
2. 前記仕切り部材は前記電動モータ用の制御素子等が設置された制御部と前記電動モータとの間に配置され、該仕切り部材と該制御部との間に第２流体通路を形成した
   ことを特徴とする請求項１記載の電動圧縮機。
3. 前記圧縮機構はスクロール圧縮機構で構成され、前記第１流体通路の出口が該スクロール圧縮機構の渦巻吸込口と軸方向に対向するよう配置された
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２記載に電動圧縮機。
4. 前記仕切り部材は前記電動モータのシャフトの一端を受けるボス部を有する
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか一項記載の電動圧縮機。
5. 前記仕切り部材の熱伝導率が５Ｗ／ｍＫ以下となっている
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか一項記載の電動圧縮機。
6. 前記仕切り部材の体積抵抗率が１０¹⁰Ω−ｍ以上となっている
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか一項記載の電動圧縮機。
   

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