JP2006226252A - 電動圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】圧縮機構駆動用の電動モータを効率よく冷却することにより該電動モータの過熱を防止し、電動モータおよび電動圧縮機の運転効率、耐久性、信頼性を向上できる電動圧縮機を提供する。
【解決手段】圧縮機構と、該圧縮機構を駆動する電動モータが圧縮機ハウジングに内蔵された電動圧縮機において、前記圧縮機ハウジング内に、該圧縮機ハウジング内に吸入された吸入流体を拡散する拡散手段を設けたことを特徴とする電動圧縮機。
【選択図】図１

Description

本発明は、圧縮機構駆動用の電動モータを内蔵した電動圧縮機に関し、とくに車両用冷凍システム等に好適なハイブリッド圧縮機における、電動モータの冷却機構に関する。

圧縮機構駆動用の電動モータを内蔵した電動圧縮機、とくに車両用冷凍システム等に用いられる電動圧縮機はよく知られている。このような電動圧縮機においては、電動モータは専用の駆動制御回路からの指令により、電動モータに高電圧部からのパルス電圧をｄｕｔｙ制御印加し、ロータの回転数を制御しながら運転されるようになっている。しかし、電動モータのコイル部は抵抗を持っている。このためコイル部に電流が流れる際にはコイル部（とくに、ステータのコイル部）は発熱する。一方、このような圧縮機においては、圧縮機ハウジング内に取り込まれた吸入流体の一部は前記圧縮機構に取り込まれ圧縮されるが、前記圧縮機構に取り込まれなかった残りの吸入流体によりステータ等が冷却され、ステータひいては電動モータ全体の過熱が防止されるようになっている。

しかし、ステータの温度は、上記発熱量と圧縮機ハウジング等からの放熱量、および上記吸入流体による冷却効果等のバランスにより決定されるが、発熱量が放熱量を大きく上回った場合にはステータは過熱される。ステータが過熱されると、電動モータの起動性低下等の不具合が生じるおそれがある。

このような電動モータの過熱の問題は、圧縮機構駆動用の電動モータを内蔵した単純な電動圧縮機のみならず、内蔵電動モータと、それとは別の外部駆動源（たとえば、車両走行用エンジン）とを圧縮機構の駆動源としたハイブリッド圧縮機においても、同様に存在する。

たとえば、車両用冷凍システム等に利用するハイブリッド圧縮機として車両用原動機のみにより駆動されるスクロール型の第１圧縮機構と、内蔵電動モータのみにより駆動されるスクロール型の第２圧縮機構とを、両圧縮機構の固定スクロールを背中合わせにして一体的に組み込んだハイブリッド圧縮機が提案されている（特許文献１）。このようなハイブリッド圧縮機においては、それぞれの圧縮機構を単独で、あるいは同時に駆動することが可能となり、そのときの要求に応じた最適な吐出性能を得ることが可能となる。たとえば、低負荷時（駐車中のアイドリング状態等）においては、電動モータにより第２圧縮機構のみを運転、または電動モータにより第２圧縮機構を運転しつつ低速回転される車両用原動機で第１圧縮機構を運転する。また、高負荷時（走行時）においては電動モーターと車両用駆動源により両圧縮機構を同時に運転するような切換えが可能になる。

しかし、電動モータの単独運転モードから、電動モータにより第２圧縮機構を運転しつつ低速回転される車両用原動機で第１圧縮機構を運転するような同時運転モード（たとえば夏季等において高速走行状態からアイドル停車状態等に移行するような場合）においては、電動モータの発熱量が放熱量を大きく上回り電動モータが過熱されるおそれがある。電動モータが過熱された場合には、一時的に電動モータの運転を停止する必要があるため冷房能力が低下するおそれがある。また、電動モータの抵抗増加に伴いモータ効率が低下するおそれがある。
特開２００３−１６１２５７号公報

そこで本発明の課題は、圧縮機構駆動用の電動モータを効率よく冷却することにより該電動モータの過熱を防止し、電動モータおよび電動圧縮機の運転効率、耐久性、信頼性を向上できる電動圧縮機を提供する。

上記課題を解決するために、本発明に係る電動圧縮機は、圧縮機構と、該圧縮機構を駆動する電動モータが圧縮機ハウジングに内蔵された電動圧縮機において、前記圧縮機ハウジング内に、該圧縮機ハウジング内に吸入された吸入流体を拡散する拡散手段を設けたことを特徴とするものからなる。このような構成においては、圧縮機ハウジング内に吸入された吸入流体は、該圧縮機ハウジング内に広く拡散されるので、電動モータが効果的に冷却され、電動モータの過熱を防止できる。

上記拡散手段を、少なくともステータ側に吸入流体を送る指向性を有するものから構成すれば、とくに過熱されやすいステータを効果的に冷却できる。

また、上記拡散手段は、圧縮機構の駆動軸に一体駆動可能に設けられることが好ましい。このような構成においては、電動モータの運転時においては、駆動軸に設けられた拡散手段が必ず駆動されるので、電動モータの過熱を確実に防止できる。

また、上記拡散手段には、たとえば回転円板、回転翼等を用いることができるが、吸入流体を拡散できる機能を有するものであればとくに限定されるものではない。

本発明は、電動モータを内蔵する電動圧縮機であればいかなるタイプの電動圧縮機にも適用可能であり、いわゆるハイブリッド圧縮機にも適用可能である。たとえば、電動圧縮機が、前記内蔵電動モータとは別の第１駆動源のみにより駆動される第１圧縮機構と、第２駆動源としての前記内蔵電動モータのみにより駆動される第２圧縮機構とが並設され一体的に組み付けられたハイブリッド圧縮機からなる場合も適用可能である。

このようなハイブリッド圧縮機においては、たとえば、上記第１圧縮機構および第２圧縮機構がスクロール型圧縮機構からなり、両圧縮機構の固定スクロールが背中合わせに配置されている構成を採用できる。この背中合わせに配置された両固定スクロールは一体形成された固定スクロール部材からなる構造とすることもできる。また、第１圧縮機構の吸入側と第２圧縮機構の吸入側とを連通孔を介して連通すれば、電動圧縮機の外部から一方の圧縮機構の吸入側に吸入された吸入流体を、他方の圧縮機構の吸入側に供給することができるので、各圧縮機構に対し、別々に吸入ポートを設ける必要はない。

上記第１駆動源としては、車両用原動機、たとえば、車両走行用のエンジンや、上記内蔵電動モータとは別の電動モータを使用することができる。

このような本発明に係る電動圧縮機によれば、圧縮機ハウジング内に吸入された吸入流体により電動モータが効率よく冷却され過熱が確実に防止されるので、電動モータおよび電動圧縮機の運転効率、耐久性、信頼性を向上できる。

以下に本発明に係る電動圧縮機の望ましい実施の形態を、図面を参照して説明する。
図１は、本発明の一実施態様に係る電動圧縮機を示しており、とくに、本発明をハイブリッド圧縮機に適用した場合を示している。ただし、本発明は、ハイブリッド圧縮機に限らず、単に内蔵電動モータのみを駆動源として有する電動圧縮機にも適用できる。

ハイブリッド圧縮機１はスクロール型の圧縮機からなり、第１圧縮機構２と第２圧縮機構３とを備えている。第１圧縮機構２は、固定スクロール４と、固定スクロール４とかみ合って複数対の作動空間（流体ポケット）５を形成する可動スクロール６と、可動スクロール６に係合して可動スクロール６を旋回運動させる駆動軸７と、第１駆動源としての車両走行用の原動機（図示略）からの駆動力が伝達されるプーリ８と駆動軸７との間の駆動力伝達をオン、オフする電磁クラッチ９と、可動スクロール６の自転を阻止するボールカップリング１０と、圧縮機ハウジング１１に形成された吸入ポート１２とを備えている。吸入ポート１２から圧縮機ハウジング１１内に吸入された吸入流体（たとえば、冷媒ガス）は、作動空間５内に取り込まれ、作動空間５が体積を減少させつつ固定スクロール４の中心へ向けて移動されることにより、作動空間５内の冷媒ガスが圧縮される。固定スクロール４の中央部には吐出穴１３が形成されており、圧縮された冷媒ガスは吐出穴１３、吐出通路１４、吐出ポート１５を介して外部冷媒回路の高圧側へ流出される。

一方、第２圧縮機構３は、固定スクロール１６と、固定スクロール１６とかみ合って複数対の作動空間（流体ポケット）１７を形成する可動スクロール１８と、可動スクロール１８に係合して可動スクロール１８を旋回運動させる駆動軸１９と、可動スクロール１８の自転を阻止するボールカップリング２０とを備えている。この第２圧縮機構３の駆動軸１９を駆動するために、電動モータ２１が内蔵されている。電動モータ２１は、駆動軸１９に固定されたロータ２２と、ステータ２３とを有しており、ステータ２３は、圧縮機ハウジング１１の一部として形成されたステータハウジング２４に固定されるとともに、電動モータ２１全体がステータハウジング２４内に収納されている。この第２圧縮機構３においては、吸入ポート１２から第１圧縮機構２の吸入側３０へと吸入された吸入流体（たとえば、冷媒ガス）が、連通孔２５を通して第２圧縮機構３の吸入側３１に吸入され、作動空間１７内に取り込まれ、作動空間１７が体積を減少させつつ固定スクロール１６の中心へ向けて移動されることにより、作動空間１７内の冷媒ガスが圧縮される。固定スクロール１６の中央部には吐出穴２６が形成されており、圧縮された冷媒ガスは吐出穴２６、吐出通路２７を介して外部冷媒回路の高圧側へ流出される。

本実施態様では、第１圧縮機構２の固定スクロール４と第２圧縮機構３の固定スクロール１６とは背中合わせに配設されており、かつ、両固定スクロール４、１６は一体化された固定スクロール部材２８として形成されている。

ハイブリッド圧縮機１の第１圧縮機構２のみが稼働される場合には、第２圧縮機構３を駆動する電動モータ２１には電力は供給されず、電動モータ２１は回転しない。従って第２圧縮機構３は作動しない。ハイブリッド圧縮機１が電動モータ２１のみにより駆動される場合には、電動モータ２１がオンされて回転し、電動モータ２１の回転が第２圧縮機構３の駆動軸１９へ伝達され、駆動軸１９により可動スクロール１８が旋回駆動される。このとき、第１圧縮機構２の電磁クラッチ９には通電されず、第１駆動源としての車両用原動機の回転は第１圧縮機構２へは伝達されない。従って第１圧縮機構２は作動しない。両圧縮機構２、３が同時駆動される場合には、車両用原動機からの駆動力が第１圧縮機構２の可動スクロール４に伝達されるとともに、電動モータ２１がオンされてその駆動力が第２圧縮機構３の可動スクロール１６に伝達される。

上記駆動軸１９には、拡散手段としての回転翼２９が一体駆動可能に設けられている。また、回転翼２９は電動モータ２１のステータ２３側に吸入流体を送る指向性を発揮するように構成されている。

本実施態様においては、拡散手段としての回転翼２９が設けられているので、連通孔２５を介して第２圧縮機構３の吸入側３１に吸入された吸入流体はステータハウジング２３内に広く拡散される。したがって、電動モータ２１が効果的に冷却され、電動モータ２１の過熱を防止できる。

上記拡散手段としての回転翼２９は、少なくともステータ２３側に吸入流体を送る指向性を有するものから構成されているので、とくに過熱されやすいステータ２３を効果的に冷却できる。また、回転翼２９は、第２圧縮機構３の駆動軸１９に一体駆動可能に設けられているので、電動モータ２１の運転時においては、駆動軸１９に設けられた回転翼２９は必ず駆動されるので、電動モータ２１の過熱を確実に防止できる。

本発明は、圧縮機構駆動用の電動モータを内蔵したあらゆる電動圧縮機に適用可能であり、とくに内蔵電動モータとそれとは別の駆動源により各圧縮機構を駆動できるようにしたハイブリッド圧縮機からなる電動圧縮機にも適用できる。

本発明の一実施態様に係る電動圧縮機としてのハイブリッド圧縮機の縦断面図である。

符号の説明

１ 電動圧縮機としてのハイブリッド圧縮機
２ 第１圧縮機構
３ 第２圧縮機構
４、１６ 固定スクロール
５、１７ 作動空間（流体ポケット）
６、１８ 可動スクロール
７ 駆動軸
８ プーリ
９ 電磁クラッチ
１０、２０ ボールカップリング
１１ 圧縮機ハウジング
１２ 吸入ポート
１３、２６ 吐出穴
１４、２７ 吐出通路
１５ 吐出ポート
１９ 駆動軸
２１ 電動モータ
２２ ロータ
２３ ステータ
２４ ステータハウジング
２５ 連通孔
２８ 固定スクロール部材
２９ 拡散手段としての回転翼
３０、３１ 吸入側

Claims (8)

1. 圧縮機構と、該圧縮機構を駆動する電動モータが圧縮機ハウジングに内蔵された電動圧縮機において、前記圧縮機ハウジング内に、該圧縮機ハウジング内に吸入された吸入流体を拡散する拡散手段を設けたことを特徴とする電動圧縮機。
2. 前記拡散手段が、少なくとも電動モータのステータ側に吸入流体を送る指向性を有するものからなる、請求項１の電動圧縮機。
3. 前記拡散手段が圧縮機構の駆動軸と一体駆動可能に設けられている、請求項１または２の電動圧縮機。
4. 前記電動圧縮機が、前記内蔵電動モータとは別の第１駆動源のみにより駆動される第１圧縮機構と、第２駆動源としての前記内蔵電動モータのみにより駆動される第２圧縮機構が並設され一体的に組み付けられたハイブリッド圧縮機からなる、請求項１ないし３のいずれかに記載の電動圧縮機。
5. 前記第１圧縮機構および第２圧縮機構がスクロール型圧縮機構からなり、両圧縮機構の固定スクロールが背中合わせに配置されている、請求項４の電動圧縮機。
6. 前記背中合わせに配置された固定スクロールが一体形成された固定スクロール部材からなる、請求項５の電動圧縮機。
7. 前記第１圧縮機構の吸入部側と、第２圧縮機構の吸入部側とが連通孔を介して連通されている、請求項４ないし６のいずれかに記載の電動圧縮機。
8. 前記第１駆動源が車両用原動機からなる、請求項４ないし７のいずれかに記載の電動圧縮機。
   
   

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