JP2008151434A - 冷却装置 - Google Patents

Abstract

【課題】冷却効率を悪化することなく冷媒中の異物を回収して、コイルエンドの被膜が損傷するのを防止することができる冷却装置を提供する。
【解決手段】エアコン回路１はハウジング３を有する電動コンプレッサ２を備えている。ハウジング３内にモータ部４が収容されており、ハウジング３の吸入ポート３ｂとモータ部４のコイルエンド７ｄとが対向している。電動コンプレッサ２の外部には、冷媒がハウジング３の吐出ポート３ａから冷媒パイプ１１〜１５を介して吸入ポート３ｂに戻る循環経路が形成されている。冷媒パイプ１１〜１５には屈曲部１１ａ〜１５ａがそれぞれ複数形成されており、その内部の外側にはシリコーン樹脂またはフッ素樹脂によって形成された捕集部材１６がそれぞれ設けられている。
【選択図】図１

Description

この発明は冷却装置に係り、特に電動コンプレッサのモータにおいて、コイルエンドの被膜が損傷するのを防止する構造に関する。

電動コンプレッサを含む冷却装置において、冷媒を電動コンプレッサ内に吸入する吸入口の近傍にはモータのコイルエンドが位置しており、外部の冷却装置を循環してきた冷媒は、電動コンプレッサ内に戻るときにコイルエンドに向かって流入する。一方、冷却装置には機械加工によって製造された金属部品があるため、冷媒には製造時に生じたバリ等の異物が含まれている。また、電動コンプレッサには金属部品同士の摺動部分があるため、摺動部分から生じた磨耗粉も冷媒に含まれている。したがって、外部の冷却装置を循環してきた冷媒が電動コンプレッサ内に流入する際に、異物がコイルエンドに衝突してコイルエンドの被膜が破壊され、絶縁抵抗の低下や漏電を招いて電動コンプレッサが停止するという問題がある。
この問題を解決するため、例えば特許文献１には、冷媒中の異物を捕集するためのフィルターを有する冷却装置内に組み込まれた電動コンプレッサが開示されている。これによれば、冷却装置内の電動コンプレッサの下流側に、フィルターであるスラッジキャッチャーが設けられる。スラッジキャッチャーは活性アルミナの粒が粘結されて形成されており、コンプレッサから吐出される冷媒中に含まれる異物が、スラッジキャッチャーによって捕集される。

特開２００３−６５２３３号公報

しかしながら、特許文献１に記載の冷却装置に設けられるスラッジキャッチャーは冷媒が流通する際の抵抗が大きく、冷媒が冷却装置内を流通しにくくなって冷却効率が悪化するという問題点を有していた。

この発明は、このような問題点を解決するためになされたもので、冷却効率を悪化することなく冷媒中の異物を回収して、コイルエンドの被膜が損傷するのを防止することができる冷却装置を提供することを目的とする。

この発明に係る冷却装置は、電動コンプレッサ、凝縮器、減圧手段及び蒸発器が冷媒通路を介して接続され、冷媒が循環して冷凍サイクルを構成する冷却装置において、電動コンプレッサは、冷媒を圧縮して吐出する圧縮部と、ステータにコイルが巻回され、圧縮部を駆動するモータ部とを有し、冷媒通路は、冷媒の流通方向を屈曲させる、少なくとも１つの屈曲部を有し、屈曲部の内部には、外側に、シリコーン樹脂またはフッ素樹脂によって形成され、冷媒中の異物を捕獲する捕集部材が設けられることを特徴とするものである。

冷却装置を構成する冷媒通路の屈曲部の内部において、外側に捕集部材を設けたので、屈曲部を通過する際に、冷媒中の異物が慣性によって外側へ向かってそのまま進み、捕集部材に衝突する。捕集部材はシリコーン樹脂またはフッ素樹脂によって形成されているため、捕集部材に衝突した異物は捕集部材に突き刺さって捕獲される。また、捕集部材は屈曲部内の外側のみに設けられており、冷媒通路の断面全体を塞がないため、冷媒が流通する際の抵抗を増加させることがない。したがって、冷却装置において、冷却効率を悪化することなく冷媒中の異物を回収して、コイルエンドの被膜が損傷するのを防止することが可能となる。

この発明に係る冷却装置によれば、冷却効率を悪化することなく冷媒中の異物を回収して、モータのコイルエンドの被膜が損傷するのを防止することができる。

以下に、この発明の実施の形態について、添付図に基づいて説明する。
実施の形態１．
図１に、この発明の実施の形態１に係る冷却装置であるエアコン回路１を示す。
エアコン回路１は、電動コンプレッサ２を備えている。電動コンプレッサ２はハウジング３を備えており、ハウジング３の内部には、図示しない外部電源によって駆動されるモータ部４と、モータ部４によって駆動され、冷媒であるフロンやＣＯ２等を圧縮して吐出する圧縮部５とが収容されている。また、ハウジング３の側部には、圧縮した冷媒を外部に吐出する吐出ポート３ａと、エアコン回路１内を循環してきた冷媒を吸入する吸入ポート３ｂとが設けられている。

図２に示すように、モータ部４は、ハウジング３の内部に回転可能に設けられるロータ６と、ロータ６を駆動するステータ７とを有している。ロータ６には、ロータ６と一体として回転する回転軸８が固定されており、回転軸８を介してロータ６と圧縮部５とが接続されている。ステータ７は、ハウジング３に対して固定されるステータコア７ａと、ステータコア７ａに巻回されるコイル７ｂとによって構成されている。また、コイル７ｂの一部はステータコア７ａの軸方向において両側部より突出しており、一方にコイルエンド７ｃ、他方にコイルエンド７ｄを形成している。モータ部４は、ハウジング３内において吸入ポート３ｂとコイルエンド７ｄとが対向するように配置されている。

図１に戻って、吐出ポート３ａには冷媒パイプ１１の一端が接続されており、冷媒パイプ１１の他端には、凝縮器であるコンデンサ２１が接続されている。コンデンサ２１の近傍には冷却ファン２１ａが設けられており、電動コンプレッサ２から吐出されてコンデンサ２１内を流通する冷媒を冷却する。ここで、電動コンプレッサ２の吐出ポート３ａ側を上流側、電動コンプレッサ２の吐出ポート３ａに対してコンデンサ２１側を下流側として、以後説明する。

コンデンサ２１の下流側には、冷媒パイプ１２を介して、冷媒中の水分を取り除くためのドライヤ２２が接続されている。ドライヤ２２の下流側には、減圧手段であるエキスパンションバルブ２３が冷媒パイプ１３を介して接続されており、流通する冷媒の圧力を減圧する。また、エキスパンションバルブ２３には、冷媒パイプ１４を介して、冷媒に熱を吸収させるための蒸発器であるエバポレータ２４が接続されている。さらに、エバポレータ２４と電動コンプレッサ２の吸入ポート３ｂとが冷媒パイプ１５によって接続されて、エアコン回路１における冷媒の循環経路が形成され、冷凍サイクルが構成される。ここで、冷媒パイプ１１〜１５が冷媒通路を構成している。

ところで、エアコン回路１において、電動コンプレッサ２の吐出ポート３ａとコンデンサ２１とを接続する冷媒パイプ１１の途中には、複数の屈曲部１１ａが形成されている。同様に、コンデンサ２１とドライヤ２２との間の冷媒パイプ１２、ドライヤ２２とエキスパンションバルブ２３との間の冷媒パイプ１３にも、屈曲部１２ａ、１３ａが、それぞれ複数形成されている。エキスパンションバルブ２３とエバポレータ２４との間の冷媒パイプ１４、エバポレータ２４と電動コンプレッサ２の吸入ポート３ｂとの間の冷媒パイプ１５にも、屈曲部１４ａ、１５ａが、それぞれ複数形成された状態となっている。

ここで、屈曲部１１ａ〜１５ａの構造について、図１のＡで示される冷媒パイプ１１の屈曲部１１ａを例として図３を用いて説明する。
図３に示すように、冷媒パイプ１１は管状部材であり、屈曲部１１ａは冷媒パイプ１１が弧を描いて屈曲して形成されている。よって、冷媒の流通方向は、図３の矢印Ｂ１で示される方向から屈曲部１１ａの形状に従って、矢印Ｂ２で示される方向に屈曲する。屈曲部１１ａの内周面外側１１ｂ、すなわち屈曲部１１ａの内部における外側には、捕集部材１６が固着されている。ここで外側とは、冷媒パイプ１１の中心線が通る曲率半径ρ１に対して、大きい曲率半径ρ２を有する側である。

捕集部材１６は、屈曲部１１ａの内周面外側１１ｂの形状に沿って湾曲した板状の部材であり、したがって、矢印Ｂ１で示される方向で流通してきた冷媒が、捕集部材１６の一部に衝突するようになっている。また、捕集部材１６はシリコーン樹脂またはフッ素樹脂によって形成されており、その硬度は冷媒中の異物である鉄及びアルミよりも軟らかくなっている。以上のように屈曲部１１ａに設けられる捕集部材１６が、エアコン回路１内の他の屈曲部１１ａ〜１５ａ（図１参照）にもそれぞれ設けられており、それぞれの捕集部材１６の一部は、上流側から流通してくる冷媒が衝突するように配置されている。

次に、この発明の実施の形態１に係るエアコン回路１の動作について説明する。
図２に示すモータ部４において、図示しない外部電源より給電されてコイル７ｂに電流が流れると、ロータ６及び回転軸８が回転して圧縮部５を駆動する。モータ部４によって圧縮部５が駆動されると、電動コンプレッサ２内の冷媒が圧縮されて、圧縮された冷媒は吐出ポート３ａから冷媒パイプ１１に吐出される。

図１に示すように、冷媒パイプ１１に吐出された冷媒は、複数の屈曲部１１ａを通過しながら冷媒パイプ１１内を流通し、コンデンサ２１に供給される。コンデンサ２１を通過した冷媒は、屈曲部１２ａを通過しながら冷媒パイプ１２内をドライヤ２２に向かって流通し、以後、下流側である冷媒パイプ１３及び屈曲部１３ａ、エキスパンションバルブ２３、冷媒パイプ１４及び屈曲部１４ａを順次通ってエバポレータ２４内に供給される。エバポレータ２４内に供給された冷媒は、冷媒パイプ１５及び屈曲部１５ａを通過した後、吸入ポート３ｂを介して電動コンプレッサ２内に戻り、再び圧縮されてエアコン回路１内を循環する。

ここで、冷媒が屈曲部１１ａ〜１５ａを通過する際の様子について、図１のＡで示される屈曲部１１ａを例として図３を用いて説明する。
図３に示すように、冷媒パイプ１１内を矢印Ｂ１の方向に流通してきた冷媒は、屈曲部１１ａによってその流通方向を変えられて、矢印Ｂ２の方向に流通する。この際、冷媒中に含まれる異物は冷媒よりも比重が重い鉄やアルミであるため、慣性によって捕集部材１６に向かって進んで衝突する。捕集部材１６は鉄及びアルミよりも軟らかいシリコーン樹脂またはフッ素樹脂によって形成されているため、衝突した異物は捕集部材１６に突き刺さって捕獲される。

また、屈曲部１１ａを通過した冷媒中には、屈曲部１１ａの捕集部材１６に衝突せず、捕獲されなった異物が残留しているが、下流側に形成されている屈曲部１１ａ〜１５ａにも捕集部材１６が設けられているため、残留した異物は下流側の捕集部材１６に捕獲され、その数を徐々に減じながら電動コンプレッサ２内に戻る。

このように、電動コンプレッサ２の吐出ポート３ａと吸入ポート３ｂとの間に設けられる冷媒パイプ１１〜１５の屈曲部１１ａ〜１５ａの内部において、外側に捕集部材１６を設けたので、冷媒中の異物が慣性によって屈曲せずにそのまま進み、捕集部材１６に衝突する。捕集部材１６は、シリコーン樹脂またはフッ素樹脂によって形成されているため、異物が捕集部材１６に衝突すると、突き刺さって捕獲される。エアコン回路１内を循環して電動コンプレッサ２内に戻る冷媒は、コイルエンド７ｄに向かって流入するが、吸入ポート３ｂの上流側に設けられた捕集部材１６によって異物が取り除かれているため、コイルエンド７ｄの被膜が損傷することがない。また、捕集部材１６は、屈曲部１１ａ〜１５ａのそれぞれの外側に設けられているため、屈曲部１１ａ〜１５ａの断面全体を塞ぐことがなく、冷媒が流通する際の抵抗が少ない。したがって、電動コンプレッサ２を含むエアコン回路１において、冷却効率を悪化することなく冷媒中の異物を回収して、コイルエンド７ｄの被膜が損傷するのを防止することが可能となる。

実施の形態１において、冷媒通路を管状の冷媒パイプを例として説明したが、冷媒通路の断面形状を限定するものではなく、例えば中空の矩形部材によって冷媒通路を形成することもできる。また、屈曲部の形状について円弧を描きながら屈曲するとして説明したが、その形状を限定するものではなく、例えば直線状に延びる冷媒パイプ同士が角度を変えて接合されたものとすることもできる。さらに、屈曲部は冷媒通路に設けられたが、冷媒通路と屈曲部とが一体であることに限定されるものではなく、コネクタの内部に屈曲した通路を設け、コネクタの両端部に直線状の冷媒パイプをそれぞれ接続して形成することもできる。

この発明の実施の形態１に係るエアコン回路の構成を示す概略図である。 実施の形態１に係るエアコン回路におけるモータ部の構造を示す概略図である。 実施の形態１に係るエアコン回路における冷媒パイプ内の構造を示す部分断面概略図である。

符号の説明

１ エアコン回路（冷却装置）、２ 電動コンプレッサ、４ モータ部、５ 圧縮部、７ ステータ、７ｂ コイル、１１，１２，１３，１４，１５ 冷媒パイプ（冷媒通路）、１１ａ，１２ａ，１３ａ，１４ａ，１５ａ 屈曲部、１１ｂ 内周面外側（外側）、１６ 捕集部材、２１ コンデンサ（凝縮器）、２３ エキスパンションバルブ（減圧手段）、２４ エバポレータ（蒸発器）。

Claims (1)

1. 電動コンプレッサ、凝縮器、減圧手段及び蒸発器が冷媒通路を介して接続され、冷媒が循環して冷凍サイクルを構成する冷却装置において、
   前記電動コンプレッサは、
   前記冷媒を圧縮して吐出する圧縮部と、
   ステータにコイルが巻回され、前記圧縮部を駆動するモータ部と
   を有し、
   前記冷媒通路は、
   前記冷媒の流通方向を屈曲させる、少なくとも１つの屈曲部を有し、
   前記屈曲部の内部には、
   外側に、シリコーン樹脂またはフッ素樹脂によって形成され、前記冷媒中の異物を捕獲する捕集部材が設けられることを特徴とする冷却装置。

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