JP2010038014A - 電動コンプレッサ - Google Patents

Abstract

【課題】製造コストが安く、しかも、漏電や感電を確実に防止することができる電動コンプレッサを提供する。
【解決手段】電動モータ２２と、電動モータ２２で駆動され、冷媒を圧縮する圧縮機構部１０と、外部吸入ポートより吸入した冷媒を圧縮機構部１０に導く冷媒吸入通路２０と、圧縮機構部１０より吐出される冷媒を外部吐出ポート２１ａに導く冷媒吐出通路２１とがハウジング２内に設けられた電動コンプレッサであって、冷媒吐出通路２１は、圧縮機構部１０より吐出された冷媒が流れ込むモータ収容室５ａと、モータ収容室５ａとは上方位置で開口する連通孔７により連通し、外部吐出ポート２１ａが開口するタンク室８とを有する。
【選択図】図２

Description

本発明は、冷媒を圧縮する圧縮機構部と圧縮機構部を駆動する電動モータとが内蔵された電動コンプレッサに関する。

従来の電動コンプレッサは、ハウジングを有する。このハウジング内には、電動モータと、この電動モータで駆動され、冷媒を圧縮する圧縮機構部と、外部吸入ポートより吸入した冷媒を圧縮機構部に導く冷媒吸入通路と、圧縮機構部より吐出される冷媒を外部吐出ポートに導く冷媒吐出通路とが設けられている。そして、外部吸入ポートには、冷凍サイクルのエバポレータの出口側配管が接続され、外部吐出ポートには冷凍サイクルのコンデンサの入口側配管が接続されている。電動コンプレッサは冷凍サイクルを循環する冷媒を圧縮し、圧縮によって高温高圧とされた冷媒はコンデンサで放熱し、コンデンサの通過後に減圧された冷媒はエバポレータで吸熱する。冷媒のコンデンサでの放熱やエバポレータでの吸熱を送風温度の調整に利用する。

ところで、電動コンプレッサの運転が長時間停止すると、冷凍サイクルの最も低温箇所に冷媒が集まる液冷媒寝込み現象が発生する傾向がある。例えば、外気温度が低い冬期にあって、コンデンサが暖められた状態でデフロスト及び加熱運転を停止したとき電動コンプレッサに比べてコンデンサ側の方が温度が高いため、コンデンサ側から低温の電動コンプレッサに冷媒が移動して凝縮し、電動コンプレッサ内で液寝込み現象が発生する。電動コンプレッサ内には潤滑用のオイルが冷媒と共に循環するようになっており、液冷媒中にオイルが混入する。そして、液冷媒は、オイルの種類によっては絶縁性が大きく低下するものとなる。電動コンプレッサのハウジング内は電動モータを配置する関係で電気配線が通っているため、液冷媒が溜まると漏電や感電の恐れが発生する。特に、電動モータが収容されている箇所に液冷媒が溜まると漏電や感電の恐れが高まる。

そこで、このような液冷媒による漏電や感電を防止するため、ハウジングの内面に絶縁皮膜を形成するものが従来より提案されている（特許文献１参照）。ハウジング内に液冷媒が溜まっても絶縁皮膜によってハウジングの内部と外部が電気的に絶縁状態であるため、液冷媒による漏電や感電を防止できる。
特開２００２−２１３３６２号公報

しかしながら、ハウジングの内面に隙間なく絶縁皮膜を形成する工程は、非常に面倒であり、製造コストが高くなる。又、絶縁皮膜の一部でも欠損すれば漏電や感電を有効に防止することができない。

そこで、本発明は、製造コストが安く、しかも、漏電や感電を確実に防止することができる電動コンプレッサを提供することを目的とする。

上記目的を達成する請求項１の発明は、電動モータと、電動モータで駆動され、冷媒を圧縮する圧縮機構部と、外部吸入ポートより吸入した冷媒を圧縮機構部に導く冷媒吸入通路と、圧縮機構部より吐出される冷媒を外部吐出ポートに導く冷媒吐出通路とがハウジング内に設けられた電動コンプレッサであって、冷媒吐出通路は、圧縮機構部より吐出された冷媒が流れ込む吐出室と、吐出室とは上方位置で開口する連通孔により連通し、外部吐出ポートが開口するタンク室とを有することを特徴とする。

請求項２の発明は、請求項１記載の電動コンプレッサであって、外部吐出ポートは、タンク室の下方位置で前記タンク室に開口していることを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項１又は請求項２記載の電動コンプレッサであって、タンク室の内壁には、放熱フィンが設けられていることを特徴とする。

請求項４の発明は、請求項１〜請求項３のいずれかに記載の電動コンプレッサであって、タンク室には、冷媒の流路長を長くする流路形成壁が設けられていることを特徴とする。

請求項５の発明は、請求項１〜請求項４のいずれかに記載の電動コンプレッサであって、タンク室は、ジグザグ状に湾曲する流路形成通路として構成されたことを特徴とする。

請求項６の発明は、請求項１〜請求項４のいずれかに記載の電動コンプレッサであって、吐出室は、電動モータが収容されるモータ収容室であることを特徴とする。

請求項１の発明によれば、電動コンプレッサの運転停止時にあって、冷凍サイクルの冷媒が外部吐出ポートより電動コンプレッサに流入すると、外部吐出ポートより流入した冷媒はタンク室に入り込み、タンク室はその上方位置でしか吐出室と連通していないため、タンク室に液冷媒が溜まる。従って、タンク室に電気配線を通さないようにすれば、漏電や感電の恐れがない。そして、ハウジングの外部吐出ポートの手前位置にタンク室を形成すれば良いため、ハウジングの内面に絶縁皮膜を形成する場合に較べて製造コストが安くて済む。以上より、製造コストが安く、しかも、漏電や感電を確実に防止することができる。

請求項２の発明によれば、請求項１の発明の効果に加え、外部吐出ポートがタンク室の上方位置に開口されていると、吐出室との連通孔も上方位置に位置するため、外部吐出ポートより流入する冷媒がタンク室の上方スペースのみを通って吐出室に入り込む恐れがあるが、外部吐出ポートより流入する冷媒はタンク室の下方に排出されるため、上記のような恐れがない。又、電動コンプレッサの運転開始時に、タンク室に溜まった液冷媒を外部吐出ポートより迅速に電動コンプレッサ外に排出することができる。

請求項３の発明によれば、請求項１又は請求項２の発明の効果に加え、タンク室に流入した冷媒は、放熱フィンによって効率的に冷却されるため、タンク室内で確実に液冷媒となって溜められる。従って、外部吐出ポートよりタンク室に入り込んだ冷媒がタンク室を流れ、連通孔より吐出室に流入することを確実に阻止できるため、漏電や感電を更に確実に防止できる。

請求項４の発明によれば、請求項１〜請求項３の発明の効果に加え、タンク室に流入した冷媒は、長い流路を流れなければ吐出室に入り込むことができない。従って、外部吐出ポートよりタンク室に入り込んだ冷媒がタンク室を流れ、連通孔より吐出室に流入することを確実に阻止できるため、漏電や感電を更に確実に防止できる。

請求項５の発明によれば、請求項１〜請求項４の発明の効果に加え、タンク室に流入した冷媒は、長い流路を流れなければ吐出室に入り込むことができない。従って、外部吐出ポートよりタンク室に入り込んだ冷媒がタンク室を流れ、連通孔より吐出室に流入することを確実に阻止できるため、漏電や感電を更に確実に防止できる。

請求項６の発明によれば、請求項１〜請求項５の発明の効果に加え、電気配線が配策されるモータ収容室に液冷媒が溜まると、漏電や感電の恐れが高まるが、上記したようにモータ収容室には液冷媒が溜まらないため、冷媒吐出通路の一部をモータ収容室とした構造でも漏電や感電を確実に防止できる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

（第１実施形態）
図１〜図３は本発明の第１実施形態を示し、図１は電動コンプレッサをサイクル部品とする冷凍サイクルの構成図、図２は電動コンプレッサの断面図、図３は主としてハウジングの概略構成図である。

図１に示すように、冷凍サイクルは、冷媒を圧縮する電動コンプレッサＡと、電動コンプレッサＡによって圧縮された高温高圧の冷媒と送風との間で熱交換させ、冷媒を冷却するコンデンサＢと、コンデンサＢより排出された冷媒中より液冷媒のみを送出するリキッドタンクＣと、リキッドタンクＣより送出された液冷媒を減圧する膨張弁Ｄと、膨張弁Ｄで減圧された冷媒と送風との間で熱交換させ、送風より吸熱するエバポレータＥとをサイクル部品とし、これらサイクル部品がこの順に各配管Ｆ１〜Ｆ５によって接続されている。

図２に示すように、電動コンプレッサＡは、ハウジング２を有する。このハウジング２は、コンプレッサハウジング部材３と、このコンプレッサハウジング部材３の一方の開口側面に配置されたフロントハウジング部材４と、コンプレッサハウジング部材３の他方の側面に配置されたモータハウジング部材５と、このモータハウジング部材５の側面に配置されたタンクハウジング部材６とから構成されている。フロントハウジング部材４は、金属ハウジング部４Ａとこれに組み付けされた樹脂ハウジング部４Ｂとから構成されている。コンプレッサハウジング部材３、フロントハウジング部材４の金属ハウジング部４Ａ、モータハウジング部材５及びタンクハウジング部材６は、共にアルミ合金製である。

コンプレッサハウジング部材３の内部には圧縮部収容室３ａが、フロントハウジング部材４の内部には制御用収容室４ａが、モータハウジング部材５にはモータ収容室５ａが、タンクハウジング部材６にはタンク室８がそれぞれ構成されている。

圧縮機構部１０は、コンプレッサハウジング部材３の圧縮部収容室３ａに収容されている。圧縮機構部１０は、シリンダブロック１１と、このシリンダブロック１１の一側面に配置されたフロントサイドブロック１２と、シリンダブロック１１の他側面に配置され、コンプレッサハウジング部材３に一体形成されたリアサイドブロック１３とを備えている。これらブロック１１，１２，１３間は、ボルト（図示せず）によって固定されていると共に、これらブロック１１，１２，１３内にシリンダ室１４が形成されている。シリンダブロック１１及びフロントサイドブロック１２は、アルミ合金製である。

シリンダ室１４内にはロータ１５が収容されている。このロータ１５の中心には回転軸１６が貫通され、ロータ１５と回転軸１６は固定されている。この回転軸１６は、フロントサイドブロック１２とリアサイドブロック１３に回転自在に支持されている。回転軸１６のリア側は、リアサイドブロック１３よりモータ収容室５ａに突出されている。

ロータ１５の外周側の等間隔位置には、外周面に開口するベーン溝（図示せず）が形成されている。この各ベーン溝に突出自在にベーン１８がそれぞれ配置されている。ベーン溝の底部には、高圧冷媒供給路（図示せず）が開口されている。各ベーン１８は、高圧冷媒の背圧によって突出方向に付勢されるよう構成されている。各ベーン１８は、回転軸１６の回転時には、上記した突出方向の付勢力によってシリンダ室１４の内壁に当接しつつ移動する。この隣り合うベーン１８間によって、シリンダ室１４内には複数の圧縮室が形成される。各圧縮室は、ロータ１５の回転に応じてその容積を拡大し、冷媒を吸入する吸入行程と、容積を縮小し、吸入した冷媒を圧縮し、且つ、吐出する圧縮行程を繰り返す。

冷媒吸入通路２０は、外部吸入ポート２０ａ（図１に示す）とシリンダ室１４に開口するシリンダ吸入口（図示せず）の間を連通する。外部吸入ポート２０ａには、エバポレータＥの出口側の配管Ｆ５（図１に示す）が接続されている。

冷媒吐出通路２１は、シリンダ室１４に開口するシリンダ吐出口（図示せず）と外部吐出ポート２１ａの間を連通する。外部吐出ポート２１ａには、コンデンサＢの入口側の配管Ｆ１（図１に示す）が接続されている。

冷媒吐出通路２１は、シリンダ吐出口（図示せず）に開口し、冷媒の吐出室であるモータ収容室５ａと、モータ収容室５ａに連通孔７を介して連通するタンク室８とから構成されている。モータ収容室５ａとタンク室８は、仕切壁９によって仕切られ、仕切壁９に形成された連通孔７によってのみ連通されている。連通孔７は、タンク室８の上方位置に開口されている。又、連通孔７には、オイル分離器１９が配置されており、モータ収容室５ａより流入する冷媒に混入されたオイルは、オイル分離器１９によって分離される。オイル分離器１９によって分離されたオイルは、その下方のオイル戻り通路１９ａよりオイル溜まり室１９ｂに戻される。タンク室８には、冷媒のみが極力流入されることになる。又、タンク室８には、電気配線が配策されていない。

外部吐出ポート２１ａは、タンクハウジング部材６の孔６ａに嵌合されたパイプ６ｂによって構成されている。パイプ６ｂの下端部はタンク室８の下方位置まで達している。これにより、外部吐出ポート２１ａはタンク室８の下方位置に開口されている。

電動モータ２２は、モータ収容室５ａに収容されている。電動モータ２２は、回転軸１６に固定されたモータロータ２３と、モータハウジング部材５の内周面に固定されたステータ２４とを備えている。回転軸１６のモータ側端部は、ボールベアリング部材２５を介してモータハウジング部材５に回転自在に支持されている。モータロータ２３の外周にはＳ極とＮ極が円周方向に交互に着磁されている。ステータ２４は、コア（図示せず）とこれに巻装されたコイル（図示せず）とから成る。モータ収容室５ａには、コイルを含めて電気配線が配策されている。

モータ制御回路部３０は、モータ制御室４ａに収容され、三相交流電流を電動モータ２２に出力する。

上記構成において、モータ制御回路部３０により電動モータ２２に通電されると、電動モータ２２が駆動して圧縮機構部１０のロータ１５が回転される。すると、冷凍サイクルのエバポレータ出口側の冷媒が外部吸入ポート２０ａより電動コンプレッサＡに吸入される。吸入された冷媒は冷媒吸入通路２０を通ってシリンダ室１４に吸入される。シリンダ室１４に吸入された冷媒は、ロータ１５の回転によって圧縮される。圧縮された冷媒は、シリンダ室１４から吐出される。吐出された冷媒は、冷媒吐出通路２１を通って外部吐出ポート２１ａより冷凍サイクルのコンデンサＢの入口側に排出される。

電動コンプレッサＡが停止されると、冷凍サイクル内の圧力分布が徐々に均一になる。そして、例えば、外気温度が低い冬期にあって、コンデンサＢが暖められた状態でデフロスト及び加熱運転を停止したとき電動コンプレッサＡに比べてコンデンサＢ側の方が温度が高いため、コンデンサＢ側から低温の電動コンプレッサＡに冷媒が移動する。すると、冷凍サイクルの冷媒は外部吐出ポート２１ａより先ずタンク室８に入り込む。タンク室８はその上方位置でのみモータ収容室５ａと連通しているため、タンク室８に液冷媒が溜まることになる。そして、この実施形態では、タンク室８に電気配線が配策されていないため、漏電や感電の恐れがない。又、タンク室８は、ハウジング２の外部吐出ポート２１ａの手前位置に形成すれば良いため、従来例のようにハウジング２の内面に絶縁皮膜を形成する場合に較べて製造コストが安くて済む。以上より、製造コストが安く、しかも、漏電や感電を確実に防止することができる。

この第１実施形態では、外部吐出ポート２１ａは、タンク室８の下方位置でタンク室８に開口している。ここで、外部吐出ポート２１ａがタンク室８の上方位置に開口されていると、吐出室であるモータ収容室５ａとの連通孔７も上方位置に位置するため、外部吐出ポート２１ａより流入する冷媒がタンク室８の上方スペースのみを通って（ショートカットして）モータ収容室５ａに入り込む恐れがある。しかし、外部吐出ポート２１ａより流入する冷媒はタンク室８の下方に排出されるため、上記のような恐れがない。又、電動コンプレッサＡの運転開始時に、タンク室８に溜まった液冷媒を外部吐出ポート２１ａより迅速に電動コンプレッサＡ外に排出することができる。

（第２実施形態）
図４は第２実施形態に係る、主としてハウジングの概略構成図である。図４において、この第２実施形態は、前記第１実施形態と比較するに、モータ収容室５ａとタンク室８を連通する連通孔７の構成が相違する。つまり、ハウジング２にはモータ収容室５ａとタンク室８にそれぞれ開口する孔４０，４１が形成されている。この双方の孔４０，４１にパイプ４２の両端部が嵌合されており、パイプ４２によって連通孔７が構成されている。

他の構成は、前記第１実施形態と同様であるため、重複説明を省略し、図面の同一構成箇所には同一符号を付して明確化を図る。

（第３実施形態）
図５は第３実施形態に係る、主としてハウジングの概略構成図である。図５において、この第３実施形態は、前記第１実施形態と比較するに、外部吐出ポート２１ａの構成が相違する。つまり、外部吐出ポート２１ａは、ハウジング２に形成された孔であり、タンク室８の下方位置に設けられている。

他の構成は、前記第１実施形態と同様であるため、重複説明を省略し、図面の同一構成箇所には同一符号を付して明確化を図る。

（第４実施形態）
図６は第４実施形態に係る、主としてハウジングの概略構成図である。図６において、この第４実施形態は、前記第１実施形態と比較するに、外部吐出ポートの構成が相違する。つまり、外部吐出ポート２１ａは、ハウジング２に形成され、ハウジング２より一体に形成されたポート用仕切壁４３によってタンク室８の下方位置に開口されている。

他の構成は、前記第１実施形態と同様であるため、重複説明を省略し、図面の同一構成箇所には同一符号を付して明確化を図る。

（第５実施形態）
図７は第５実施形態に係る、主としてハウジングの概略構成図である。図７において、この第５実施形態は、前記第４実施形態と比較するに、タンク室８の内壁に多数の放熱フィン４４が設けられている。

他の構成は、前記第４実施形態と同様であるため、重複説明を省略し、図面の同一構成箇所には同一符号を付して明確化を図る。

この第５実施形態では、電動コンプレッサの運転停止後、外部吐出ポート２１ａよりタンク室８に流入した冷媒は、放熱フィン４４によって効率的に冷却されるため、タンク室８内で確実に液冷媒となって溜められる。従って、外部吐出ポート２１ａよりタンク室８に入り込んだ冷媒がタンク室８を流れ、連通孔７より吐出室であるモータ収容室５ａに流入することを確実に阻止できるため、漏電や感電を更に確実に防止できる。

（第６実施形態）
図８は第６実施形態に係る、主としてハウジングの概略構成図である。図８において、この第６実施形態は、前記第４実施形態と比較するに、タンク室８の内壁とポート用仕切壁４３には、冷媒が流れる流路を長くする流路形成壁４５が交互に設けられている。

他の構成は、前記第４実施形態と同様であるため、重複説明を省略し、図面の同一構成箇所には同一符号を付して明確化を図る。

この第６実施形態では、電動コンプレッサの運転停止後、外部吐出ポート２１ａよりタンク室８に流入した冷媒は、流路形成壁４５によって長い経路を通らなければモータ収容室５ａに入り込むことができず、且つ、流路形成壁４５は、放熱フィンとしても機能するため、冷媒は更に確実にタンク室８内で液冷媒となって溜められる。従って、外部吐出ポート２１ａよりタンク室８に入り込んだ冷媒がタンク室８を流れ、連通孔７よりモータ収容室５ａに流入することを確実に阻止できるため、漏電や感電を更に確実に防止できる。

（第７実施形態）
図９は第７実施形態に係る、主としてハウジングの概略構成図である。図９において、この第７実施形態は、前記第１実施形態と比較するに、タンク室８Ａの構成が相違する。つまり、タンク室８Ａは、ジグザグ状に湾曲する流路形成通路として構成され、冷媒の流路長が長く形成されている。この流路形成通路の他端が外部吐出ポート２１ａとされている。

他の構成は、前記第１実施形態と同様であるため、重複説明を省略し、図面の同一構成箇所には同一符号を付して明確化を図る。

この第７実施形態では、電動コンプレッサの運転停止後、外部吐出ポート２１ａよりタンク室８Ａに流入した冷媒は、長い経路を通らなければモータ収容室５ａに入り込むことができないため、タンク室８Ａ内で確実に液冷媒となって溜められる。従って、外部吐出ポート２１ａよりタンク室８Ａに入り込んだ冷媒がタンク室８Ａを流れ、連通孔７よりモータ収容室５ａに流入することを確実に阻止できるため、漏電や感電を更に確実に防止できる。

本発明の第１実施形態を示し、電動コンプレッサをサイクル部品とする冷凍サイクルの構成図である。 本発明の第１実施形態を示し、電動コンプレッサの断面図である。 本発明の第１実施形態に係る、主としてハウジングの概略構成図である。 本発明の第２実施形態係る、主としてハウジングの概略構成図である。 本発明の第３実施形態係る、主としてハウジングの概略構成図である。 本発明の第４実施形態係る、主としてハウジングの概略構成図である。 本発明の第５実施形態係る、主としてハウジングの概略構成図である。 本発明の第６実施形態係る、主としてハウジングの概略構成図である。 本発明の第７実施形態係る、主としてハウジングの概略構成図である。

符号の説明

Ａ 電動コンプレッサ
２ ハウジング
５ａ モータ収容室（吐出室）
７ 連通孔
８，８Ａ タンク室
１０ 圧縮機構部
２０ 冷媒吸入通路
２０ａ 外部吸入ポート
２１ 冷媒吐出通路
２１ａ 外部吐出ポート
２２ 電動モータ
４４ 放熱フィン
４５ 流路形成壁

Claims (6)

1. 電動モータ（２２）と、前記電動モータ（２２）で駆動され、冷媒を圧縮する圧縮機構部（１０）と、外部吸入ポート（２０ａ）より吸入した冷媒を前記圧縮機構部（１０）に導く冷媒吸入通路（２０）と、前記圧縮機構部（１０）より吐出される冷媒を外部吐出ポート（２１ａ）に導く冷媒吐出通路（２１）とがハウジング（２）内に設けられた電動コンプレッサであって、
   前記冷媒吐出通路（２１）は、前記圧縮機構部（１０）より吐出された冷媒が流れ込む吐出室（５ａ）と、前記吐出室（５ａ）とは上方位置で開口する連通孔（７）により連通し、前記外部吐出ポート（２１ａ）が開口するタンク室（８），（８Ａ）とを有することを特徴とする電動コンプレッサ（Ａ）。
2. 請求項１記載の電動コンプレッサ（Ａ）であって、
   前記外部吐出ポート（２１ａ）は、前記タンク室（８）の下方位置で前記タンク室（８）に開口していることを特徴とする電動コンプレッサ（Ａ）。
3. 請求項１又は請求項２記載の電動コンプレッサ（Ａ）であって、
   前記タンク室（８）の内壁には、放熱フィン（４４）が設けられていることを特徴とする電動コンプレッサ（Ａ）。
4. 請求項１〜請求項３のいずれかに記載の電動コンプレッサ（Ａ）であって、
   前記タンク室（８）には、冷媒の流路長を長くする流路形成壁（４５）が設けられていることを特徴とする電動コンプレッサ（Ａ）。
5. 請求項１〜請求項４のいずれかに記載の電動コンプレッサ（Ａ）であって、
   タンク室（８Ａ）は、ジグザグ状に湾曲する流路形成通路として構成されたことを特徴とする電動コンプレッサ（Ａ）。
6. 請求項１〜請求項５のいずれかに記載の電動コンプレッサ（Ａ）であって、
   前記吐出室（５ａ）は、前記電動モータ（２２）が収容されるモータ収容室（５ａ）であることを特徴とする電動コンプレッサ（Ａ）。

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