JP2012132435A

JP2012132435A - 空気調和機

Info

Publication number: JP2012132435A
Application number: JP2011256224A
Authority: JP
Inventors: Seiichiro Nakayama; 誠一郎仲山
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2010-12-02
Filing date: 2011-11-24
Publication date: 2012-07-12

Abstract

【課題】エンジン直付け等の高温下においても、信頼性、性能を損なわず運転できるインバータ内蔵の電動圧縮機を提供する。
【解決手段】冷媒の吸入口、吐出口を有する本体ケーシング３内に、圧縮機構部４と、前記圧縮機構部を駆動する電動機５と、電動機駆動回路部１０１とを配設し、前記圧縮機構部４と電動機駆動回路部１０１との間に仕切り壁部１１２を介して前記電動機駆動回路部を冷却する吸入通路６１を設け、前記吸入通路６１に前記吸入口から流入した冷媒を前記圧縮機構部側と前記仕切り壁部側とに分流させる仕切り板２００を設けた構成としてあり、冷媒は仕切り板２００によって強制的に仕切り壁部に沿うように流れ、電動機駆動回路部１０１を効率的に冷却することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、圧縮機構部と電動機と電動機駆動回路部を本体ケーシングに内蔵した電動圧縮機に関するものである。

この種の電動圧縮機は、電動機駆動回路部と、圧縮機構部および電動機とを互いに仕切って設けることが行なわれている（例えば、特許文献１参照）。

図４は、特許文献１に記載の電動圧縮機の断面図であり、本体ケーシング２０１をその軸線方向に圧縮室部２０２と電動機駆動回路部室２０３とに仕切る仕切り壁部２０４を設けて、その圧縮室部２０２に圧縮機構部２０５および電動機２０６を収容し、電動機駆動回路部室２０３に電動機駆動回路部２０７を収容している。電動機駆動回路部２０７は前記仕切り壁部２０４を介して電動機２０６のある吸入側に面し、吸入口２０８からの吸入冷媒よって電動機駆動回路部２０７および電動機２０６を冷却した後、圧縮機構部２０５へ流入する構成となっている。

特開２０００−２９１５５７号公報

しかし、特許文献１に記載の構造は、吸入口２０８からの吸入冷媒は電動機駆動回路部室２０３を仕切る仕切り壁部２０４の近傍に設けられているため当該吸入冷媒は吸入口２０８から本体ケーシング２０１に入ってすぐに仕切り壁部２０４から離反する方向、すなわち電動機２０６側に向かって流れることになり、仕切り壁部２０４、ひいては電動機駆動回路部２０７を十分に冷却することができないという課題があった。また、圧縮機構部２０２からの吐出冷媒は本体ケーシング２０１の圧縮機構部２０２側に設けた吐出口２０９から外部に直接吐出するので、圧縮機構部２０２に供給して吐出冷媒に随伴している潤滑油を冷凍サイクルの性能向上のために分離しようとすると、前記外部への吐出過程で分離装置が必要となり、本体ケーシングの大型化、重量化をきたすという課題もあった。

本発明は上記課題を解決するもので、電動機駆動回路部の冷却を効率的に図り、信頼性の高い電動圧縮機を提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明の電動圧縮機は、冷媒の吸入口、吐出口を有する本体ケーシング内に、圧縮機構部と、前記圧縮機構部を駆動する電動機と、電動機駆動回路部とを配設し、前記圧縮機構部と電動機駆動回路部との間に仕切り壁部を介して前記電動機駆動回路部の発熱体を冷却する吸入通路を設け、前記吸入通路に前記吸入口から流入した冷媒を前記圧縮機構部側と前記仕切り壁部側とに分流させる仕切り板を設けた構成としたものである。

これによって、吸入口から流入した冷媒は、仕切り板によって強制的に仕切り壁部に沿うように流れることになり、しかもこの部分を流れる冷媒は圧縮機構部からの熱が仕切り板によって遮断された低温冷媒のみとなり、電動機駆動回路を効率的に冷却することができる。

本発明の電動圧縮機は、ハイブリッド車等のエンジンに直接装着するなどして、エンジンから熱等を受ける過酷な環境下で使用されても、電動機駆動回路部を効率よく冷却することができて、電動圧縮機の信頼性の向上が図れる。

本発明の実施の形態１における電動圧縮機の断面図同実施の形態１における電動圧縮機のサブケーシングと固定スクロールとを分解して示す分解斜視図本発明の実施の形態２における電動圧縮機のサブケーシングと固定スクロールとを分解して示す分解斜視図従来の電動圧縮機の断面図

第１の発明は、冷媒の吸入口、吐出口を有する本体ケーシング内に、圧縮機構部と、前記圧縮機構部を駆動する電動機と、電動機駆動回路部とを配設し、前記圧縮機構部と電動機駆動回路部との間に仕切り壁部を介して前記電動機駆動回路部の発熱体を冷却する吸入通路を設け、前記吸入通路に前記吸入口から流入した冷媒を前記圧縮機構部側と前記仕切り壁部側とに分流させる仕切り板を設けた構成としてあり、この仕切り板によって強制的に冷媒を仕切り壁部に沿って流すようにしたので、電動機駆動回路部を効率よく冷却することができる。

第２の発明は、冷媒の吸入口、吐出口を有する本体ケーシング内に、圧縮機構部と、前記圧縮機構部を駆動する電動機と、電動機駆動回路部とを配設し、前記圧縮機構部と電動機駆動回路部との間に仕切り壁部を介して前記電動機駆動回路部の発熱体を冷却する吸入通路を設け、前記吸入口から流入した冷媒を前記仕切り壁部側に流し、次いで前記前記圧縮機構部側に流す仕切り板が設けられて、前記電動機駆動回路部を冷却することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１における電動圧縮機の断面図である。図１においては、電動圧縮機１の胴部の周りにある取付け脚２によって横向きに設置される横型電動圧縮機の場合の１つの例を示している。

電動圧縮機１はその本体ケーシング３内に電動機５を内蔵し、この本体ケーシング３に嵌入または圧入される圧縮機構部４を駆動する。電動機５はサブケーシング１０２に組み込まれた電動機駆動回路部１０１によって駆動される。すなわち、この電動圧縮機１では、サブケーシング１０２の壁部１１２が仕切り壁部となって圧縮機構部４、電動機５と電動機駆動回路部１０１とを仕切っている。

また、本体ケーシング３内に圧縮機構部４を含む各摺動部の潤滑に供する液を貯留する貯液部６を備えている。取り扱う冷媒はガス冷媒であり、各摺動部の潤滑や圧縮機構部４の摺動部のシールに供する液としては潤滑油７などの液を採用している。また、潤滑油７は冷媒に対して相溶性のあるものである。

本実施の形態の電動圧縮機１の圧縮機構部４はひとつの例としてスクロール圧縮機を示
している。本体ケーシング３内の軸線方向の一方の端部壁３ａ側（図中右側）からポンプ１３、副軸受４１、電動機５、主軸受４２を持った主軸受部材５１を配置してある。ポンプ１３は端壁部３ａの外面から収容してその後に嵌め付けた蓋体５２との間に保持し、蓋体５２の内側に貯液部６に通じるポンプ室５３を形成して吸上げ通路５４を介して貯液部６に通じるようにしてある。副軸受４１は端部壁３ａにて支持し、駆動軸１４のポンプ１３に連結している側を軸支するようにしてある。電動機５は固定子５ａを本体ケーシング３に焼き嵌め固定されるか、または環状部材１７によって固定され、駆動軸１４の途中まわりに固定した回転子５ｂとによって駆動軸１４を回転駆動できるようにしている。

主軸受部材５１は圧縮機構部４を構成する固定スクロール１１と図示しないボルトなどによって固定し、本体ケーシング３の開口側に嵌合されるサブケーシング１０２でもって挟持する状態で、駆動軸１４の圧縮機構部４側を主軸受４２により軸支している。さらに、主軸受部材５１と固定スクロール１１との間に旋回スクロール１２を挟み込んでスクロール圧縮機を構成している。主軸受部材５１と旋回スクロール１２との間にはオルダムリング５７などの旋回スクロール１２の自転を防止して円運動させるための自転拘束部５７が設けられ、偏心軸受４３を介して前記駆動軸１４を旋回スクロール１２に接続して、旋回スクロール１２を円軌道上で旋回させられるようにしている。

サブケーシング１０２においては、これに形成した吸入口８から通じる空間をシール部材１１ｂを用いて固定スクロール１１の固定鏡板１１ａと気密的に組み合せることにより吸入通路６１を形成している。すなわち、仕切り壁部１１２と圧縮機構部４との間に吸入通路６１を形成している。そして、この吸入通路６１の吸入通路出口孔（図２の７０）は、固定スクロール１１における吸入孔に相当する。また、固定スクロール１１には吐出孔３１及びリード弁３１ａが設けられ、固定鏡板１１ａと蓋体６２で構成されて吸入通路６１に突出した吐出室６３に開口される。吐出室６３は、固定スクロール１１および主軸受部材５１と本体ケーシング３との間に形成した連絡通路６４を通じて電動機５側に連通している。

電動機駆動回路部１０１は、サブケーシング１０２の仕切り壁部１１２において、吸入通路６１の反対側面に回路基板１０３と、図示しない電解コンデンサと設けて構成される。また、回路基板１０３には発熱度の高いスイッチング素子を含むＩＰＭ（インテリジェントパワーモジュール）の発熱体１０５が、仕切り壁部１１２に熱的に密着するように搭載されている。電動機駆動回路部１０１は、電動機５とハーネスコネクタ１０６によって接続される圧縮機ターミナル１０７を介して電気的な接続が行われ、電動機５を温度などの必要な情報をモニタしながら電動機駆動回路部１０１によって駆動するようにしてある。なお、電動機駆動回路部１０１を覆うようにカバー１１３が設けられている。

以上の構成において、まず電動圧縮機としての動作を説明しておくと、電動機５は電動機駆動回路部１０１によって駆動され、駆動軸１４を介して圧縮機構部４を円軌道運動させるとともに、ポンプ１３を駆動する。このとき圧縮機構部４はポンプ１３により貯液部６の潤滑油７を駆動軸１４の給油路１５を通じて供給されて潤滑およびシール作用を受けながら、冷凍サイクルからの帰還冷媒をサブケーシング１０２に設けた吸入口８と吸入通路６１と吸入孔（図示せず）を通じて吸入する。吸入された冷媒は、圧縮空間１０で圧縮して吐出孔３１から吐出室６３に吐出する。吐出室６３に吐出された冷媒は連絡通路６４を通じて電動機５側に入り、電動機５を冷却しながら本体ケーシング３の吐出口９から吐出される。そして、吐出口９までの過程で、冷媒３０は衝突、遠心、絞りなど各種の気液分離を図って潤滑油７の分離を受けながらも、随伴している一部潤滑油７によって副軸受４１の潤滑も行う。したがって本体ケーシング３を大きくしなくても潤滑油を効率よく分離することができる。

次に、サブケーシング１０２の吸入通路６１における、電動機駆動回路部１０１の発熱体１０５を効果的に冷却する構成について説明する。図２は、本発明の実施の形態１における電動圧縮機の吸入通路６１を示すための分解斜視図で、サブケーシング１０２と固定スクロール１１とを分解した状態を示す。付け加えると、固定スクロール１１に構成された吐出室６３が、サブケーシング１０２に嵌まり込むようにして組み立てられることにより吸入通路６１が形成される。

この吸入通路６１には吸入通路内を固定スクロール１１側と仕切り壁部１１２側に仕切る仕切り板２００を設け、吸入通路６１を圧縮機構部４側の吸入通路６１ａと電動機駆動回路部１０１側の吸入通路６１ｂとに区切っている。したがって、吸入口８から流入する冷媒はその一部（破線矢印で示す）が仕切り壁部１１２に沿って流れるとともに、残りの冷媒（実践矢印で示す）は固定スクロール１１に沿って流れる。すなわち、仕切り板２００は吸入口８から流入した流体を前記圧縮機構部４側と前記電動機駆動回路部１０１とに分流させるようになっており、なおかつ、高温になっている固定スクロール１１からの熱を遮断する形状となっている。その結果として吸入通路６１ｂ側を流れる冷媒は固定スクロール１１からの熱影響を受けない低温のままの冷媒が流れることになる。

上記構成において、吸入口８から流入した冷媒３０は、仕切り板２００で分かれた吸入通路６１ａと吸入通路６１ｂを流れる。電動機駆動回路部１０１の発熱体１０５には吸入通路６１ｂ側を流れる低温冷媒３０が、仕切り壁部１１２に沿って流れることになり、発熱体１０５と熱交換を効果的に行ってこれを冷却する。その後、他の制御部品に相対した部分にも流れて電動機駆動回路部１０１の全体を冷却し、固定鏡板１１ａの吸入通路出口孔７０から圧縮空間１０に流入する。

このように上記吸入通路６１は、吸入口８から流入した流体を固定スクロール１１側と仕切り壁部１１２側とに分流させ遮熱する仕切り板２００を有するので、吸入口８から流入して吸入通路６１ｂ側を流れる冷媒３０は低温に保たれたまま仕切り壁部１１２に沿って流れる。これによって、電動機駆動回路部１０１の発熱体１０５の冷却をより効率的に行うことができ、電動圧縮機の性能低下を抑制し信頼性を向上することができる。また、吸入通路６１の側壁面に断熱部材を設けるなどすれば、エンジン等の放射熱からの影響を防止することができ、よりその信頼性を向上することができる。

また、本発明による電動圧縮機において、サブケーシング１０２をアルミ材等の熱伝導性のよい材料を用いて構成すれば、冷媒３０からの熱交換の効率が向上してさらに高い冷却効果を得ることができ、好適である。さらに、近年環境保護の観点から推進されている二酸化炭素を主成分とする冷媒にも対応することが可能であり、電動圧縮機の効率や信頼性の向上、および小型軽量化において好適である。

（実施の形態２）
本発明の実施の形態２における電動圧縮機の断面図は、実施の形態１における電動圧縮機の断面図に比較し、仕切り板、吸入通路出口孔および固定スクロールが異なる。圧縮機の基本的作動は、実施の形態１と同様である。部分的変更なので、図面は割愛している。以下図３において、仕切り板、吸入通路出口孔および固定スクロールが異なる１つの例を示している。

吸入通路６１には吸入通路内を固定スクロール１１１側と仕切り壁部１１２側に仕切る仕切り板２１１を設け、吸入通路６１を圧縮機構部４側の吸入通路６１ａと電動機駆動回路部１０１側の吸入通路６１ｂとに区切っている。したがって、吸入口８から流入する冷媒はその一部（破線矢印で示す）が仕切り壁部１１２に沿って流れ、次に（実践矢印で示す）は固定スクロール１１１に沿って流れる。すなわち、仕切り板２１１は吸入口８から
流入した流体を前記電動機駆動回路部１０１から前記圧縮機構部４側に流れるようになっており、なおかつ、高温になっている固定スクロール１１１からの熱を遮断する形状となっている。その結果として吸入通路６１ｂ側を流れる冷媒は、固定スクロール１１１からの熱影響を受けない低温のままの冷媒が流れ、電動機駆動回路を効率良く冷却することになる。そして、吸入通路６１ｂ側の最も奥の壁に衝突した冷媒は、次に吸入通路６１ａ側を流れ、固定鏡板１１ａの吸入通路出口孔７１から圧縮空間１０に流入する。

このように上記吸入通路６１は、吸入口８から流入した流体を固定スクロール１１１側と仕切り壁部１１２側とに分流させ遮熱する仕切り板２１１を有するので、吸入口８から流入して吸入通路６１ｂ側を流れる冷媒３０は低温に保たれたまま仕切り壁部１１２に沿って流れる。これによって、電動機駆動回路部１０１の発熱体１０５の冷却をより効率的に行うことができ、電動圧縮機の性能低下を抑制し信頼性を向上することができる。また、吸入通路６１の側壁面に断熱部材を設けるなどすれば、エンジン等の放射熱からの影響を防止することができ、よりその信頼性を向上することができる。

以上のように、本発明にかかる電動圧縮機は、電動機駆動回路部を効率よく冷却することができて、電動圧縮機の信頼性の向上が図れ、エンジンへ装着されて使用されるハイブリッド車等の環境車両に幅広く適用できる。

１電動圧縮機
３本体ケーシング
４圧縮機構部
５電動機
８吸入口
１１固定スクロール（実施の形態１）
１２旋回スクロール
３０冷媒
６１吸入通路
６２蓋体
６３吐出室
６４連絡通路
７０吸入通路出口孔（実施の形態１）
７１吸入通路出口孔（実施の形態２）
１０１電動機駆動回路部
１０２サブケーシング
１０５発熱体
１１１固定スクロール（実施の形態２）
１１２仕切り壁部
２００仕切り板（実施の形態１）
２１１仕切り板（実施の形態２）

Claims

冷媒の吸入口、吐出口を有する本体ケーシング内に、圧縮機構部と、前記圧縮機構部を駆動する電動機と、電動機駆動回路部とを配設し、前記圧縮機構部と電動機駆動回路部との間に仕切り壁部を介して前記電動機駆動回路部の発熱体を冷却する吸入通路を設け、前記吸入通路に前記吸入口から流入した冷媒を前記圧縮機構部側と前記仕切り壁部側とに分流させる仕切り板を設けた電動圧縮機。
冷媒の吸入口、吐出口を有する本体ケーシング内に、圧縮機構部と、前記圧縮機構部を駆動する電動機と、電動機駆動回路部とを配設し、前記圧縮機構部と電動機駆動回路部との間に仕切り壁部を介して前記電動機駆動回路部の発熱体を冷却する吸入通路を設け、前記吸入口から流入した冷媒を前記仕切り壁部側に流し、次いで前記圧縮機構部側に流すような流路を形成する仕切り板が設けられ、前記電動機駆動回路部を冷却するようにしたことを特徴とする電動圧縮機。