JP2022065996A - スクロール圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】より効率的にモータを冷却可能なスクロール圧縮機を提供する。【解決手段】スクロール圧縮機は、軸線回りに回転可能なシャフトと、シャフトを回転駆動するモータと、モータの軸線方向他方側に配置され、シャフトの回転によって駆動される圧縮機本体と、モータ、及び圧縮機本体を覆うとともに、軸線方向からモータに対向する底面を有するハウジングと、底面に向かうように、ハウジング内に冷媒を導く吸入ポートと、を備える。【選択図】図１

Description

本開示は、スクロール圧縮機に関する。

例えば車両用空調装置に用いられる圧縮機として、スクロール圧縮機が知られている（下記特許文献１参照）。スクロール圧縮機は、モータと、モータによって駆動される圧縮機本体と、これらモータ、及び圧縮機本体を収容するハウジングと、を備えている。ハウジングには、冷媒を外部から導くための吸入ポートが設けられている。さらに、特許文献１に係る装置では、この吸入ポートの内部に、冷媒の向きを変える屈曲部と、放熱フィンとが設けられている。屈曲部、及び放熱フィンの裏面側に例えば電源回路等の発熱部品を配置することで、冷媒の蒸発潜熱によって当該部品が冷却できるとされている。

特開２０１２－０４７１４０号公報

しかしながら、上記のように蒸発潜熱のみを用いる構成では、十分な冷却効果を得ることができない虞がある。その結果、発熱部品の安定的な動作が阻害されてしまう。

本開示は上記課題を解決するためになされたものであって、より効率的に発熱部品を冷却可能なスクロール圧縮機を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本開示に係るスクロール圧縮機は、軸線回りに回転可能なシャフトと、前記シャフトを回転駆動するモータと、前記モータの前記軸線方向一方側に配置され、前記シャフトの回転によって駆動される圧縮機本体と、前記モータ、及び前記圧縮機本体を覆うとともに、前記モータに対向する底面を有するハウジングと、前記底面に向かうように、前記ハウジング内に冷媒を導く吸入ポートと、を備える。

本開示に係るスクロール圧縮機は、軸線回りに回転可能なシャフトと、前記シャフトを回転駆動するモータと、前記モータの前記軸線方向一方側に配置され、前記シャフトの回転によって駆動される圧縮機本体と、前記モータ、及び前記圧縮機本体を覆うとともに、前記モータに対向する底面を有するハウジングと、前記軸線に対して傾斜する方向に延びることで、前記ハウジング内に冷媒を導く吸入ポートと、を備える。

本開示によれば、より効率的に発熱部品を冷却可能なスクロール圧縮機を提供することができる。

本開示の第一実施形態に係るスクロール圧縮機の縦断面図である。 本開示の第一実施形態に係るハウジングの底面の構成を示す図である。 本開示の第二実施形態に係るスクロール圧縮機の要部拡大断面図である。

（スクロール圧縮機の構成）
以下、本開示の実施形態に係るスクロール圧縮機１００について、図１から図２を参照して説明する。スクロール圧縮機１００は、例えば車両用の空調装置の冷媒を圧縮するために用いられる。図１に示すように、スクロール圧縮機１００は、シャフト１と、モータ２と、圧縮機本体３と、ハウジング４と、カバー５と、上部軸受６と、下部軸受７と、ドライブブッシュ８と、吸入ポート９と、を備えている。

（シャフトの構成）
シャフト１は、軸線Ｏに沿って延びるとともに、当該軸線Ｏ回りに回転可能とされている。シャフト１は、シャフト本体１０と、小径部１１と、大径部１２と、偏芯軸部１３と、を有している。シャフト本体１０は、軸線Ｏを中心とする円柱状をなしている。シャフト本体１０は、軸線Ｏ方向の全域にわたって一様な径寸法を有している。シャフト本体１０の外周面には、モータ２のロータ２１（後述）が取り付けられている。

軸線Ｏ方向におけるシャフト本体１０の一方側（下側）には、小径部１１が設けられている。小径部１１は、軸線Ｏを中心とする円柱状をなすとともに、シャフト本体１０よりも小さな径寸法を有している。小径部１１は、ハウジング４に取り付けられた下部軸受７によって軸線Ｏ方向一方側（下側）から支持されている。

シャフト本体１０の軸線Ｏ方向他方側（上側）には、大径部１２が設けられている。大径部１２は、軸線Ｏを中心とする円柱状をなすとともに、シャフト本体１０よりも大きな径寸法を有している。大径部１２は、ハウジング４に固定された上部軸受６によって径方向から支持されている。

大径部１２のさらに上側（軸線Ｏ方向他方側）には、偏芯軸部１３が設けられている。偏芯軸部１３は、大径部１２から軸線Ｏ方向他方側に向かって突出している。偏芯軸部１３は、軸線Ｏと平行をなすとともに、当該軸線Ｏから径方向にずれた位置に延びる偏芯軸Ａを中心とする円柱状をなしている。したがって、シャフト１が回転するとき、偏芯軸部１３は軸線Ｏ回りに公転（旋回）する。

（モータの構成）
モータ２は、シャフト１に回転駆動力を与える。モータ２は、ロータ２１と、ステータ２２と、を有している。ロータ２１は、シャフト本体１０に固定されている。ロータ２１は、軸線Ｏを中心とする円筒状をなしている。詳しくは図示しないが、ロータ２１は、複数の磁石を有している。ステータ２２は、このロータ２１を外周側から覆っている。ステータ２２は、複数の鋼板を軸線Ｏ方向に積層して形成されている。

ステータ２２に通電することで、ステータ２２とロータ２１との間に電磁力が発生し、ロータ２１に軸線Ｏ回りの回転力が与えられる。これにより、シャフト１が軸線Ｏ回りに回転する。

（圧縮機本体の構成）
圧縮機本体３は、モータ２によるシャフト１の回転によって駆動する。再び図１に示すように、圧縮機本体３は、固定スクロール３１と、可動スクロール３２と、を有している。固定スクロール３１は、軸線Ｏを中心とする円盤状の第一端板３１Ａと、この第一端板３１Ａの軸線Ｏ方向一方側（下側）に設けられた第一渦巻板３１Ｂと、を有している。第一渦巻板３１Ｂは、軸線Ｏを中心として渦巻状に延びている。固定スクロール３１は、ハウジング４に固定されている。

可動スクロール３２は、円盤状の第二端板３２Ａと、この第二端板３２Ａの軸線Ｏ方向他方側（上側）に設けられた第二渦巻板３２Ｂと、ボス部３２Ｃと、を有している。第二渦巻板３２Ｂは、軸線Ｏを中心として渦巻状に延びている。第二渦巻板３２Ｂの軸線Ｏ方向の寸法は、上述した第一渦巻板３１Ｂの軸線Ｏ方向の寸法と同等である。このように第一渦巻板３１Ｂと第二渦巻板３２Ｂとが軸線Ｏ方向から噛み合うことで、両者の間に圧縮室が形成されている。

ボス部３２Ｃは、第二端板３２Ａから軸線Ｏ方向一方側（下側）に向かって突出する円筒状の部分である。ボス部３２Ｃは、ドライブブッシュ８を介してシャフト１の偏芯軸部１３に取り付けられている。偏芯軸部１３が軸線Ｏ回りに旋回することで、ドライブブッシュ８を通じて旋回力が可動スクロール３２に伝達される。これにより、可動スクロール３２は軸線Ｏ回りに旋回する。なお、詳しくは図示しないが、可動スクロール３２自身の回転（自転）は、オルダムリングによって規制されている。

可動スクロール３２が旋回することによって、上述の圧縮室の容積が時間変化し、当該圧縮室内を径方向外側から内側に冷媒が送られる中途で圧縮され、圧力が上がる。高圧状態となった冷媒は、固定スクロール３１の第一端板３１Ａに形成された開口部Ｈを通じてハウジング４内に導かれる。

（ハウジング・カバーの構成）
ハウジング４は、シャフト１、モータ２、及び圧縮機本体３を収容する有底円筒状の容器である。具体的には、ハウジング４は、軸線Ｏを中心とする円筒状のハウジング本体４１と、ハウジング本体４１の軸線Ｏ方向一方側の開口を塞ぐ底部４２と、軸線Ｏ方向他方側の開口を塞ぐ蓋部４３と、カバー５と、を有している。

底部４２の厚さ方向両面のうち、軸線Ｏ方向他方側（つまり、モータ２側）を向く面は底面４２Ａとされている。図２に示すように、底面４２Ａ上には、複数の放熱フィンＦが形成されている。放熱フィンＦは、軸線Ｏを中心とする円弧状をなすとともに、径方向、及び周方向に間隔をあけて配列されている。径方向の最も外側に位置する放熱フィンＦは、外周放熱フィンＦ１とされている。径方向の最も内側に位置する放熱フィンＦは、内周放熱フィンＦ３とされている。これら外周放熱フィンＦ１と内周放熱フィンＦ３の中間に配置されている放熱フィンＦは中間放熱フィンＦ２とされている。

本実施形態では、一例として、外周放熱フィンＦ１から内周放熱フィンＦ３に向かうに従って、放熱フィンＦの数が増加している。また、外周放熱フィンＦ１は、軸線Ｏ方向から見て、後述する吸入ポート９の端部から、軸線Ｏを中心として１８０°程度の領域にわたって延びている。一方で、中間放熱フィンＦ２及び内周放熱フィンＦ３は、外周放熱フィンＦ１よりも吸入ポート９から離間した周方向位置から、軸線Ｏを中心として１８０°程度の領域にわたって延びている。

図１に示すように、底部４２における底面４２Ａと反対側の面（つまり、外側を向く面）は裏面４２Ｂとされている。カバー５は裏面４２Ｂに取り付けられている。裏面４２Ｂにおける吸入ポート９から供給された冷媒が衝突する箇所の反対側には、ＩＰＭ（インテリジェントパワーモジュール）等を含む電装品Ｅが配置され、カバー５によって外側から覆われている。

（吸入ポートの構成）
ハウジング本体４１には、外部からハウジング４内に冷媒を導くための吸入ポート９が取り付けられている。吸入ポート９は、ハウジング本体４１の内外を連通するとともに、上述した底面４２Ａに向かって冷媒を導く。つまり、本実施形態では、吸入ポート９は、軸線Ｏに対して傾斜する方向に延びている。より具体的には、吸入ポート９の内部には、軸線Ｏ方向他方側から一方側に向かうに従って、径方向内側に向かって延びる吸入流路Ｐが形成されている。さらに、図２に示すように、吸入ポート９は、軸線Ｏ方向から見て、底面４２Ａが形成する円形の接線方向成分を含む方向に延びている。

（作用効果）
上記構成によれば、吸入ポート９によってハウジング４の底面４２Ａに向かうように冷媒が導かれる。これにより、例えば底面４２Ａの裏側に電源回路等の発熱部品を配置した場合に、底面４２Ａを介して当該発熱部品を冷却することができる。特に、冷媒は底面４２Ａに向かって噴流として衝突するため、例えば冷媒の蒸発潜熱を用いた場合に比べて熱伝達率が上がり、より多くの熱量をハウジング４（底面４２Ａ）から奪うことができる。その結果、冷却効率をさらに向上させることができる。

上記構成によれば、吸入流路Ｐが軸線Ｏ方向他方側に向かうに従って径方向内側に向かって延びている。これにより、吸入流路Ｐ自体によって、冷媒をハウジング４の底面４２Ａに向かって、安定的かつ円滑に導くことができる。

上記構成によれば、放熱フィンＦが底面４２Ａに形成されていることから、ハウジング４の表面積が増加し、冷媒による冷却効果をさらに高めることができる。特に、放熱フィンＦは円弧状をなしていることから、底面４２Ａに衝突した冷媒を周方向に円滑に案内することができる。これにより、放熱フィンＦを設置したことによる冷媒の圧力損失の増加を抑制することができる。

上記構成によれば、底面４２Ａにおける吸入ポートから供給された冷媒が衝突する箇所の反対側に配置された電装部品Ｅを、底面４２Ａに衝突する冷媒によって効果的に冷却することができる。言い換えれば、電装部品Ｅとして例えばインテリジェントパワーモジュールのような発熱部品を配置することができる。

以上、本開示の第一実施形態について説明した。なお、本開示の要旨を逸脱しない限りにおいて、上記の構成に種々の変更や改修を施すことが可能である。

＜第二実施形態＞
次に、本開示の第二実施形態について、図３を参照して説明する。なお、上記第一実施形態と同様の構成には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。

図３に示すように、本実施形態では、吸入ポート９´は、軸線Ｏに対する径方向に延びる径方向流路Ｐｒと、この径方向流路Ｐｒの径方向内側の端部に設けられたガイド部Ｇと、を有している。ガイド部Ｇは、一例として板状部材に折り曲げ加工を施すことで形成されている。ガイド部Ｇの軸線Ｏ方向一方側（下側）を向く面は、ガイド面Ｇａとされている。ガイド面Ｇａは、軸線Ｏ方向他方側から一方側に向かうに従って径方向内側に向かって延びている。つまり、径方向流路Ｐｒを通じて外部から導かれた冷媒は、ガイド面Ｇａに沿って偏向されて、ハウジング４の底面４２Ａに向かう方向に流れる。

上記構成によれば、径方向から導かれた冷媒を、ガイド部Ｇによってハウジング４の底面４２Ａに向かうように偏向することができる。これにより、底面４２Ａをより効率的に冷却することができる。また、ガイド部Ｇを設けることのみによって容易かつ安価に発熱部品に対する冷却性能を向上させることができる。これにより、スクロール圧縮機１００の信頼性をさらに高めることができる。

以上、本開示の第二実施形態について説明した。なお、本開示の要旨を逸脱しない限りにおいて、上記の構成に種々の変更や改修を施すことが可能である。

＜付記＞
各実施形態に記載の装置Ｘは、例えば以下のように把握される。

（１）第１の態様に係るスクロール圧縮機１００は、軸線Ｏ回りに回転可能なシャフト１と、前記シャフト１を回転駆動するモータ２と、前記モータ２の前記軸線Ｏ方向他方側に配置され、前記シャフト１の回転によって駆動される圧縮機本体３と、前記モータ２、及び前記圧縮機本体３を覆うとともに、前記軸線Ｏ方向から前記モータ２に対向する底面４２Ａを有するハウジング４と、前記底面４２Ａに向かうように、前記ハウジング４内に冷媒を導く吸入ポート９と、を備える。

上記構成によれば、吸入ポート９によってハウジング４の底面４２Ａに向かうように冷媒が導かれる。これにより、例えば底面４２Ａの裏側に電源回路等の発熱部品を配置した場合に、底面４２Ａを介して当該発熱部品を冷却することができる。特に、冷媒は底面４２Ａに向かって噴流として衝突するため、例えば冷媒の蒸発潜熱を用いた場合に比べて熱伝達率が上がり、より多くの熱量をハウジング４（底面４２Ａ）から奪うことができる。その結果、冷却効率をさらに向上させることができる。

（２）第２の態様に係るスクロール圧縮機１００では、前記吸入ポート９は、前記軸線Ｏ方向他方側に向かうに従って径方向内側に向かって延びる吸入流路Ｐを有する。

上記構成によれば、吸入流路Ｐが軸線Ｏ方向他方側に向かうに従って径方向内側に向かって延びている。これにより、吸入流路Ｐ自体によって、冷媒をハウジング４の底面４２Ａに向かって、安定的かつ円滑に導くことができる。

（３）第３の態様に係るスクロール圧縮機１００では、前記吸入ポート９は、径方向に延びる径方向流路Ｐｒと、前記径方向流路Ｐｒの径方向内側の端部に設けられ、前記冷媒の流れ方向を前記底面４２Ａに向かう方向に偏向するガイド部Ｇと、を有する。

上記構成によれば、径方向から導かれた冷媒を、ガイド部Ｇによってハウジング４の底面４２Ａに向かうように偏向することができる。これにより、底面４２Ａをより効率的に冷却することができる。また、ガイド部Ｇを設けることのみによって容易かつ安価にスクロール圧縮機１００の性能を向上させることができる。

（４）第４の態様に係るスクロール圧縮機１００は、前記底面４２Ａに形成され、前記軸線Ｏを中心とする円弧状に延びる複数の放熱フィンＦをさらに有する。

上記構成によれば、放熱フィンＦが底面４２Ａに形成されていることから、ハウジング４の表面積が増加し、冷媒による冷却効果をさらに高めることができる。特に、放熱フィンＦは円弧状をなしていることから、底面４２Ａに衝突した冷媒を周方向に円滑に案内することができる。これにより、放熱フィンＦを設置したことによる冷媒の圧力損失の増加を抑制することができる。

（５）第５の態様に係るスクロール圧縮機１００は、前記ハウジング４の前記底面４２Ａにおける前記吸入ポート９から供給された前記冷媒が衝突する箇所の反対側に配置された電装部品Ｅをさらに有する。

上記構成によれば、底面４２Ａの反対側に配置された電装部品Ｅを、底面４２Ａに衝突する冷媒によって効果的に冷却することができる。言い換えれば、電装部品Ｅとして例えばインテリジェントパワーモジュールのような発熱部品を配置することができる。

（６）第６の態様に係るスクロール圧縮機１００は、軸線Ｏ回りに回転可能なシャフト１と、前記シャフト１を回転駆動するモータ２と、前記モータ２の前記軸線Ｏ方向一方側に配置され、前記シャフト１の回転によって駆動される圧縮機本体３と、前記モータ２、及び前記圧縮機本体３を覆うとともに、前記モータ２に対向する底面４２Ａを有するハウジング４と、前記軸線Ｏに対して傾斜する方向に延びることで、前記ハウジング４内に冷媒を導く吸入ポート９と、を備える。

上記構成によれば、吸入ポート９によって軸線Ｏに対して傾斜する方向に冷媒が導かれる。これにより、冷媒はハウジング４の底面４２Ａに向かって流れる。例えばハウジング４の底面４２Ａの裏側に電源回路等の発熱部品を配置した場合に、底面４２Ａを介して当該発熱部品を冷却することができる。特に、冷媒は底面４２Ａに向かって噴流として衝突するため、例えば冷媒の蒸発潜熱を用いた場合に比べて熱伝達率が上がり、より多くの熱量をハウジング４（底面４２Ａ）から奪うことができる。その結果、冷却効率をさらに向上させることができる。

１００ スクロール圧縮機
１ シャフト
２ モータ
３ 圧縮機本体
４ ハウジング
４Ｓ 内周面
５ カバー
６ 上部軸受
７ 下部軸受
８ ドライブブッシュ
９，９´ 吸入ポート
１０ シャフト本体
１１ 小径部
１２ 大径部
１３ 偏芯軸部
２１ ロータ
２２ ステータ
３１ 固定スクロール
３１Ａ 第一端板
３１Ｂ 第一渦巻板
３２ 可動スクロール
３２Ａ 第二端板
３２Ｂ 第二渦巻板
３２Ｃ ボス部
４１ ハウジング本体
４２ 底部
４２Ａ 底面
４２Ｂ 裏面
４３ 蓋部
Ａ 偏芯軸
Ｆ 放熱フィン
Ｆ１ 外周放熱フィン
Ｆ２ 中間放熱フィン
Ｆ３ 内周放熱フィン
Ｇ ガイド部
Ｇａ ガイド面
Ｈ 開口部
Ｏ 軸線
Ｐ 吸入流路
Ｐｒ 径方向流路

Claims (6)

1. 軸線回りに回転可能なシャフトと、
   前記シャフトを回転駆動するモータと、
   前記モータの前記軸線方向他方側に配置され、前記シャフトの回転によって駆動される圧縮機本体と、
   前記モータ、及び前記圧縮機本体を覆うとともに、前記軸線方向から前記モータに対向する底面を有するハウジングと、
   前記底面に向かうように、前記ハウジング内に冷媒を導く吸入ポートと、
   を備えるスクロール圧縮機。
2. 前記吸入ポートは、前記軸線方向一方側に向かうに従って径方向内側に向かって延びる吸入流路を有する請求項１に記載のスクロール圧縮機。
3. 前記吸入ポートは、
   径方向に延びる径方向流路と、
   前記径方向流路の径方向内側の端部に設けられ、前記冷媒の流れ方向を前記底面に向かう方向に偏向するガイド部と、
   を有する請求項１に記載のスクロール圧縮機。
4. 前記底面に形成され、前記軸線を中心とする円弧状に延びる複数の放熱フィンをさらに有する請求項１から３のいずれか一項に記載のスクロール圧縮機。
5. 前記ハウジングの前記底面における前記吸入ポートから供給された前記冷媒が衝突する箇所の反対側に配置された電装部品をさらに有する請求項１から４のいずれか一項に記載のスクロール圧縮機。
6. 軸線回りに回転可能なシャフトと、
   前記シャフトを回転駆動するモータと、
   前記モータの前記軸線方向他方側に配置され、前記シャフトの回転によって駆動される圧縮機本体と、
   前記モータ、及び前記圧縮機本体を覆うとともに、前記モータに対向する底面を有するハウジングと、
   前記軸線に対して傾斜する方向に延びることで、前記ハウジング内に冷媒を導く吸入ポートと、
   を備えるスクロール圧縮機。

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