JP2009174519A - 電動圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、電動モータの固定子を均一に充分に冷却し、高負荷時でも性能の低下を防止する電動圧縮機の提供を目的としている。
【解決手段】圧縮機３は、冷媒を圧縮する圧縮機３と、この圧縮機３を駆動する電動モータ５とを備え、圧縮機３の流通口７を流通した冷媒が流入又は流出する冷媒回流路１１を設け、電動モータ５の収容室１３と冷媒回流路１１との仕切壁１５に、冷媒が電動モータ５の固定子１７側に導入又は固定子１７から排出される冷媒導入排出路１９を、該冷媒導入排出路１９の開口が収容室１３の周方向に沿って位置して形成したことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、電動圧縮機に関する。

特許文献１に「電動気体圧縮機」が記載されている。

この電動気体圧縮機（電動圧縮機）は車両用空調装置の冷却システムに用いられており、冷媒を圧縮する圧縮機とこれを駆動する電動モータから構成されている。電動圧縮機は、一般に、電動モータの固定子側に冷媒を流して冷却するように構成されている。

図６〜図８は固定子を冷媒で冷却する電動圧縮機２０１を示しており、図６と図７のように、電動圧縮機２０１では圧縮機２０３とこれを駆動する電動モータ２０５との間に２本の冷媒導入路２０７，２０７が設けられ、各冷媒導入路２０７から電動モータ２０５の固定子２０９に、図８のように、冷媒２１１を吹き付けて冷却している。
特開２００５−３４４６５７号公報

ところが、電動圧縮機２０１では９箇の固定子２０９に対して冷媒導入路２０７が２箇所にしか設けられていないので、図８のように、固定子２０９に対する冷媒２１１の流れに偏りが生じ、全部の固定子２０９に冷媒２１１を均一に吹き付けて冷却することができない。

その結果、電動圧縮機２０１に大きな負荷が掛かる条件下では、冷却不足の固定子２０９の温度が上昇し、電動モータ２０５と圧縮機２０３の性能が低下するという問題がある。

そこで、この発明は、電動モータの固定子を均一に充分に冷却し、高負荷時でも性能の低下を防止する電動圧縮機の提供を目的としている。

請求項１に記載の圧縮機３は、冷媒を圧縮する圧縮機３と、この圧縮機３を駆動する電動モータ５とを備え、圧縮機３の流通口７を流通した冷媒が流入又は流出する冷媒回流路１１を設け、電動モータ５の収容室１３と冷媒回流路１１との仕切壁１５に、冷媒が電動モータ５の固定子１７側に導入又は固定子１７から排出される冷媒導入排出路１９を、該冷媒導入排出路１９の開口が収容室１３の周方向に沿って位置して形成したことを特徴とする。

請求項２に記載の電動圧縮機１は、請求項１記載の電動圧縮機１であって、冷媒導入排出路１９が複数の円孔１０５からなり、該円孔１０５は流通口７の数より多く設けられていることを特徴とする。

請求項３に記載の電動圧縮機１は、請求項２記載の電動圧縮機１であって、冷媒導入排出路１９を、固定子１７と同数設けたことを特徴とする。

請求項４に記載の電動圧縮機１は、請求項２又は請求項３記載の電動圧縮機１であって、冷媒導入排出路１９を、固定子１７にそれぞれ対向して配置したことを特徴とする。

請求項５に記載の電動圧縮機１は、請求項１記載の電動圧縮機１であって、冷媒導入排出路１９が周方向に沿って連続する長孔１０６で形成されていることを特徴とする。

請求項６に記載の電動圧縮機１は、請求項５記載の電動圧縮機１であって、冷媒導入排出路１９が、周方向に沿って設けられた２つの弧状の長孔１０６からなることを特徴とする。

請求項７に記載の電動圧縮機１は、請求項５又は請求項６記載の電動圧縮機１であって、冷媒導入排出路１９の幅寸法は、圧縮機３の流通口７の径より小さく、流通口７の径内に一部が位置していることを特徴とする。

本発明は、冷媒回流路を設けて冷媒を流通口より数の多い冷媒導入排出路に分岐し電動モータの固定子側に配分する（固定子を冷却する冷媒導入排出路を流通口の数より多く設けた）ことにより、固定子に与えられる冷媒の偏りが軽減され、従って、圧縮機からの吐出冷媒をそのまま固定子側に流すより冷却効率が向上し、各固定子をそれだけ均一に、また、充分に冷却することができる。

その結果、電動圧縮機に大きな負荷が掛かる条件下でも、固定子の温度上昇と電動モータの性能低下が防止され、圧縮機の性能が高く維持される。

また、固定子と同数の冷媒導入排出路（例えば、電動モータの固定子が９箇であれば９箇の冷媒導入排出路）を設けたことにより、各固定子がそれぞれ専用の冷媒導入排出路によって充分に冷却されるから、大きな負荷が掛かっても、固定子の温度上昇と電動モータの性能低下が防止され、圧縮機の性能が高く維持される。

さらに、各冷媒導入排出路を各固定子に対向して配置したことにより、専用の冷媒導入排出路から直接吹き付けられる冷媒によって各固定子が均一で充分に冷却され、電動圧縮機に大きな負荷が掛かっても、固定子の温度上昇と電動モータの性能低下が防止され、圧縮機の性能が高く維持される。

＜第一実施形態＞
図１〜図５を参照しながら第一実施形態の電動圧縮機１を説明する。図１は電動圧縮機１の縦断面図であり、図２は圧縮機３のリアブロック３３の斜視図であり、図３は図１のＡ−Ａ断面図であり、図４は圧縮機３の斜視図であり、図５は電動モータ５の斜視図である。

電動圧縮機１は、冷媒を圧縮する圧縮機３（ベーン式圧縮機）と、圧縮機３を駆動する電動モータ５とを備え、圧縮機３の吐出口（流通口）７から吐出された冷媒９（図５）が流入する冷媒回流路１１を設け、電動モータ５の収容室１３と冷媒回流路１１との仕切壁１５に、冷媒９を電動モータ５の固定子１７側に導入して冷却する冷媒導入路（冷媒導入排出路）１９を、吐出口７の数より多く設け、冷媒導入排出路１９を、固定子１７と同数設け、冷媒導入排出路１９を、固定子１７にそれぞれ対向して配置したことを特徴とする。

次に、電動圧縮機１の構造を説明する。

電動圧縮機１は、車両用空調装置の冷却システムに用いられており、電動圧縮機１によって断熱圧縮された高温高圧の冷媒ガスは、コンデンサ（凝縮器）で液化し、膨張弁で絞り膨張し、エバポレータ（蒸発器）で熱交換し、冷風を作り出しながら加熱されて気化し、電動圧縮機１に戻って断熱圧縮される。電動圧縮機１の吐出量調整は冷却システムの熱負荷変化に応じて行われる。また、冷媒には適量の潤滑オイルが混入されている。

電動圧縮機１は、圧縮機３、電動モータ５、熱負荷変化に応じて電動モータ５の回転数を制御する駆動回路部２１などから構成されており、駆動回路部２１はフロントハウジング２３に収容され、圧縮機３はミドルハウジング２５に収容され、電動モータ５はリヤハウジング２７に収容され、各ハウジング２３，２５，２７はボルトで互いに固定されている。

圧縮機３は、フロントブロック２９、シリンダブロック３１、リアブロック３３、ロータ軸３５、ロータ３７、複数枚のベーン３９などから構成されている。各ブロック２９，３１，３３はボルトによってミドルハウジング２５に固定され、ロータ軸３５の左端部と中央部はフロントブロック２９とリアブロック３３によって回転自在に支持されている。シリンダブロック３１には内周が略楕円形断面のシリンダ室４１が形成されており、ロータ軸３５はこの楕円に対して同心にて配置されている。ロータ３７はロータ軸３５に固定され、各ベーン３９はロータ３７に周方向等間隔に設けられた径方向のベーン溝で移動自在に支持されている。

シリンダ室４１とロータ３７の外周面と各ベーン３９との間に複数のポンプ室が形成され、圧縮機３が駆動されロータ３７が回転すると、各ベーン３９は遠心力及びベーン溝の底部に供給される背圧を受けて頂部をシリンダ室４１に摺動させながら径方向に移動する。各ポンプ室の容積はロータ３７の回転とベーン３９の径方向移動に伴って変化し、この容積変化によって冷媒の吸入行程と圧縮行程と吐出行程を繰り返し、吸入行程では冷媒を冷媒吸入経路４３から吸入し、吐出行程では圧縮行程で圧縮された冷媒を吐出口７に吐出する。

電動モータ５は、固定子１７、磁性材料で作られたロータ４５、モータ軸４７などから構成されている。固定子１７は強磁性体のコアにコイル４９（図５）を巻線して作られており、図１と図５のように、リヤハウジング２７の内周に９箇の固定子１７が周方向に固定されている。ロータ４５はモータ軸４７上に圧入固定されており、モータ軸４７の左端部は、圧縮機３のロータ軸３５の右端部に連結され、ロータ軸３５と共に、ボールベアリング５１によってミドルハウジング２５に支持され、右端部はボールベアリング５３によってリヤハウジング２７に支持されている。

吐出口７はリアブロック３３に周方向等間隔に２箇設けられており、図３と図４のように、仕切壁１５はミドルハウジング２５に形成され、仕切壁１５には９箇（固定子１７と同数）の冷媒導入路１９が周方向等間隔に設けられ、各冷媒導入路１９は各固定子１７に対してそれぞれ対向して配置されている。また、冷媒回流路１１は、図１〜図３のように、リアブロック３３とミドルハウジング２５（仕切壁１５）との間に形成されており、２箇の吐出口７と９箇の冷媒導入路１９とを互いに連通させている。

電動モータ５の回転はモータ軸４７からロータ軸３５（ロータ３７）に伝達されて圧縮機３を駆動し、圧縮機３は圧縮した冷媒を吐出口７に吐出し、吐出された冷媒は冷媒回流路１１へ流入する。冷媒回流路１１へ流入した冷媒は、図３と図４のように、９箇の冷媒導入路１９に配分され、図５のように、各冷媒導入路１９からそれぞれに対向した９箇の固定子１７に向けて吹き付けられこれらを冷却する。

ミドルハウジング２５とリヤハウジング２７の下部には、ロータ軸３５の支持部やベアリング５１，５３などの潤滑が必要な箇所にオイルを供給し、潤滑・冷却するオイル溜り５５が設けられている。電動モータ５の収容室１３下部にはこのオイルが溜まっており、各冷媒導入路１９から収容室１３へ流入した冷媒は、固定子１７を冷却し、その後、オイルセパレータでオイルを分離した後、リヤハウジング２７の吐出口５７から吐出され、コンデンサ側に送られる。

次に、電動圧縮機１の効果を説明する。

電動圧縮機１では、２箇の吐出口７から吐出された冷媒を冷媒回流路１１で９箇の冷媒導入路１９に分岐させ同数の固定子１７に配分して各固定子１７に与えられる冷媒の偏りを防止すると共に、９箇の固定子にそれぞれ専用の冷媒導入路１９を配置し、さらに、各冷媒導入路１９を各固定子１７に対向して配置したことにより、９箇の固定子のそれぞれが均一で充分に冷却される。

従って、電動圧縮機１に大きな負荷が掛かる条件下でも、固定子１７の温度上昇と電動モータ５の性能低下が防止され、圧縮機３の性能が高く維持される。

また、冷媒導入路を吐出口の数より多く設けた本発明の構成によれば、電動モータの重力方向下方に配置される冷媒導入路が必然的に増加するから、電動モータの下部に滞留したオイル（デッドオイル）が冷媒の流れによって効果的に巻き上げられて再び循環するようになるから、潤滑・冷却効果が増加すると共に、電動圧縮機内部へのオイル封入量を削減し、コストを低減することができる。

［本発明の範囲に含まれる他の態様］
なお、本発明は上述した実施形態のみに限定解釈されるものではなく、本発明の技術的な範囲内で様々な変更が可能である。

圧縮機はベーン形圧縮機に限らず、他の形式の圧縮機でもよく、いずれの場合も、吐出口より多い冷媒導入路を設ければよい。

例えば、上記実施形態は２箇の吐出口７を有するベーン形圧縮機３に９箇（３箇以上）の冷媒導入路１９を設けた例であるが、ベーン形圧縮機には３箇の吐出口を有するものがあり、この場合、冷媒導入路は４箇以上設ける。また、１箇の吐出口を持ったスクロール式圧縮機では冷媒導入路を２箇以上設ける。

また、上記実施形態では、冷媒吸入経路４３から吐出口７を通って収容室１３内に冷媒が導入され吐出口５７から吐出される電動圧縮機について、流通口として吐出口７、冷媒導入排出路として冷媒導入路１９としたが、吐出口５７から冷媒が電動モータ５の収容室１３内に導入され、吐出口７から排出されて冷媒吸入経路４３から吐出される電動圧縮機においても本願発明を適用することができる。

＜第二実施形態＞
図９〜図１３を参照しながら第二実施形態の電動圧縮機１０１を説明する。図９は電動圧縮機１０１の縦断面図であり、図１０は圧縮機１０２のリアブロック１０３の斜視図であり、図１１は図９のＢ−Ｂ断面図であり、図１２は圧縮機１０２の斜視図であり、図１３は電動モータ１０４の斜視図である。なお、上記第一実施形態と同構成部分については、同符号を付して重複した説明を省略する。

また、本実施形態では、冷媒導入排出路１９が周方向に沿って連続する長孔１０６で形成され、冷媒導入排出路１９が、周方向に沿って設けられた２つの弧状の長孔１０６からなり、冷媒導入排出路１９の幅寸法は、圧縮機３の流通口７の径より小さく、流通口７の径内に一部が位置している。

電動圧縮機１０１は、冷媒を圧縮する圧縮機１０２と、この圧縮機１０２を駆動する電動モータ１０４とを備え、圧縮機１０２の流通口７を流通した冷媒が流入又は流出する冷媒回流路１０７を設け、電動モータ１０４の収容室１０８と冷媒回流路１０７との仕切壁１０９に、冷媒が電動モータ１０４の固定子１１０側に導入又は固定子１１０から排出される冷媒導入排出路１９を、該冷媒導入排出路１９の開口が電動モータ１０４の収容室１０８の周方向に沿って連続する長孔１０６からなることを特徴とする。

流通口７はリアブロック１０３に周方向等間隔に２箇設けられており、図１１と図１２のように、仕切壁１０９はミドルハウジング１１１に形成され、仕切壁１０９には冷媒導入排出路１９が周方向に連続する長孔１０６が設けられ、冷媒導入排出路１９は各固定子１１０に対してそれぞれ対向して配置されている。また、冷媒回流路１０７は、図９〜図１１のように、リアブロック１０３とミドルハウジング１１１（仕切壁１０９）との間に形成されており、２箇の流通口７と冷媒導入排出路１９とを互いに連通させている。

電動モータ１０４の回転はモータ軸１１２からロータ軸１１３（ロータ１１４）に伝達されて圧縮機１０２を駆動し、圧縮機１０２は圧縮した冷媒を流通口７に吐出し、吐出された冷媒は冷媒回流路１０７へ流入する。冷媒回流路１０７へ流入した冷媒は、図１１と図１２のように、長孔１０６の冷媒導入排出路１９に配分され、図１３のように、冷媒導入排出路１９からそれぞれに対向した９箇の固定子１１０に向けて吹き付けられこれらを冷却する。

ミドルハウジング１１１とリヤハウジング１１５の下部には、ロータ軸１１３の支持部やベアリング１１６，１１７などの潤滑が必要な箇所にオイルを供給し、潤滑・冷却するオイル溜り１１８が設けられている。電動モータ１０４の収容室１０８下部にはこのオイルが溜まっており、冷媒導入排出路１９から収容室１０８へ流入した冷媒は、固定子１１０を冷却し、その後、オイルセパレータでオイルを分離した後、リヤハウジング１１５の流通口７から吐出され、コンデンサ側に送られる。

なお、本実施形態では、仕切壁１０９に形成される冷媒導入排出路１９は連続した長孔１０６としているが、固定子１１０に向けて吹き付けられていればよく、例えば、水平方向下側のみ長孔１０６をもうけ、上側は孔という構成でも良い。

上記のような構成とすることにより、第一実施形態と同様の効果を得ることができる。

電動圧縮機１の縦断面図である。 圧縮機３を構成するリアブロック３３の斜視図である。 図１のＡ−Ａ断面図である。 圧縮機３の斜視図である。 電動モータ５の斜視図である。 従来例の縦断面図である。 従来例を構成する圧縮機２０３の斜視図である。 従来例を構成する電動モータ２０５の斜視図である。 他の実施形態の電動圧縮機１０１の縦断面図である。 他の実施形態の圧縮機１０２を構成するリアブロック１０３の斜視図である。 図９のＢ−Ｂ断面図である。 圧縮機１０２の斜視図である。 電動モータ１０４の斜視図である。

符号の説明

１ 電動圧縮機
３ 圧縮機
５ 電動モータ
７ 吐出口（流通口）
９ 冷媒
１１ 冷媒回流路
１３ 電動モータ５の収容室
１５ 仕切壁
１７ 電動モータ５の固定子
１９ 冷媒導入路（冷媒排出路）

Claims (7)

1. 冷媒を圧縮する圧縮機（３）と、この圧縮機（３）を駆動する電動モータ（５）とを備え、
   前記圧縮機（３）の流通口（７）を流通した冷媒が流入又は流出する冷媒回流路（１１）を設け、
   前記電動モータ（５）の収容室（１３）と前記冷媒回流路（１１）との仕切壁（１５）に、
   前記冷媒が前記電動モータ（５）の固定子（１７）側に導入又は固定子（１７）から排出される冷媒導入排出路（１９）を、該冷媒導入排出路（１９）の開口が収容室（１３）の周方向に沿って位置して形成したことを特徴とする電動圧縮機（１）。
2. 請求項１記載の電動圧縮機（１）であって、
   前記冷媒導入排出路（１９）が複数の円孔（１０５）からなり、該円孔（１０５）は前記流通口（７）の数より多く設けられていることを特徴とする電動圧縮機（１）。
3. 請求項２記載の電動圧縮機（１）であって、
   前記冷媒導入排出路（１９）を、前記固定子（１７）と同数設けたことを特徴とする電動圧縮機（１）。
4. 請求項２又は請求項３記載の電動圧縮機（１）であって、
   前記冷媒導入排出路（１９）を、前記固定子（１７）にそれぞれ対向して配置したことを特徴とする電動圧縮機（１）。
5. 請求項１記載の電動圧縮機（１）であって、
   前記冷媒導入排出路（１９）が周方向に沿って連続する長孔（１０６）で形成されていることを特徴とする電動圧縮機（１）。
6. 請求項５記載の電動圧縮機（１）であって、
   前記冷媒導入排出路（１９）が、周方向に沿って設けられた２つの弧状の長孔（１０６）からなることを特徴とする電動圧縮機（１）。
7. 請求項５又は請求項６記載の電動圧縮機（１）であって、
   前記冷媒導入排出路（１９）の幅寸法は、前記圧縮機（３）の流通口（７）の径より小さく、前記流通口（７）の径内に一部が位置していることを特徴とする電動圧縮機（１）。

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