JP4144112B2

JP4144112B2 - 密閉型電動圧縮機

Info

Publication number: JP4144112B2
Application number: JP13189999A
Authority: JP
Inventors: 健治入山; 義明原川
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1999-05-12
Filing date: 1999-05-12
Publication date: 2008-09-03
Anticipated expiration: 2019-05-12
Also published as: JP2000320462A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ポンプ機構と電動モータとが一体となった密閉型電動圧縮機に関するもので、冷凍サイクル用の圧縮機に適用して有効である。
【０００２】
【従来の技術】
冷凍サイクル用の密閉型電動圧縮機として、例えば特開平７−３５０８０号公報に記載の発明では、電動モータを収納するハウジング（密閉容器）のうちステータコアに対応する部位に温度センサを配設して電動モータの温度を検出するとともに、この温度センサの検出温度が所定温度（電動モータの耐熱温度に相当する温度）に到達したときに、電動モータを停止させる等して電動モータを保護している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、発明者等は、電動モータの温度を検出する温度センサをハウジングに配設するにあたって、どの部位に配設することが妥当であるかについて種々の試験検討をおこなったところ、以下のような結果を得た。
すなわち、３つの温度センサＳｐ、Ｓｍ、Ｓｐｒそれぞれを、図５に示すように異なるハウジングの部位（領域Ａｐ、Ａｍ、Ａｐｒ）に配設するとともに、各温度センサＳｐ、Ｓｍ、Ｓｐｒの検出温度Ｔｐ、Ｔｍ、Ｔｐｒを測定した。
【０００４】
なお、検出温度Ｔｐは温度センサＳｐの検出温度であり、検出温度Ｔｍは温度センサＳｍの検出温度であり、検出温度Ｔｐｒは温度センサＳｐｒの検出温度である。
図６は蒸発器での熱負荷に対して十分な量の冷媒が確保されている場合の各温度センサＳｐ、Ｓｍ、Ｓｐｒの検出温度を示すグラフであり、図７は蒸発器での熱負荷に対して冷媒が不足している場合の各温度センサＳｐ、Ｓｍ、Ｓｐｒの検出温度を示すグラフである。
【０００５】
そして、図６、７から明らかなように、熱負荷に対して十分な量の冷媒が確保されている場合には、各温度センサＳｐ、Ｓｍ、Ｓｐｒの検出温度Ｔｐ、Ｔｍ、Ｔｐｒ間には大きな温度差がないのに対して（この例では、約５ｄｅｇ）、熱負荷に対して冷媒が不足している場合には、各温度センサＳｐ、Ｓｍ、Ｓｐｒの検出温度Ｔｐ、Ｔｍ、Ｔｐｒ間には大きな温度差（この例では、約１０〜３０ｄｅｇ）が発生してしまう。
【０００６】
つまり、熱負荷に対して十分な量の冷媒が確保されている場合には、電動モータの温度分布が約均一となるのに対して、冷媒が不足している場合には、電動モータの温度分布は、ポンプ機構側に向かうほど温度が高くなるような温度分布となる。
このため、例えば温度センサＳｐｒが配設された部位のみに温度センサを設けると、冷媒不足時において、電動モータの温度を的確に検出することが困難であるので、電動モータが焼き付いてしまう（熱損傷してしまう）おそれが高い。
【０００７】
本発明は、上記点に鑑み、温度センサを適正な部位に配設することにより、電動モータの熱損傷を防止することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために、請求項１、４に記載の発明では、温度センサ（Ｓｐ）は、吐出ポート（１４３）近傍に対応するハウジング（１２０）に配設されていることを特徴とする。
これにより、流体が不足した場合においても電動モータ（１３０）の温度を的確に検出することができるので、電動モータ（１３０）の熱損傷を確実に防止することができる。
【０００９】
請求項２、４に記載の発明では、流体をロータ（１３２）の軸方向に流通させる密閉型電動圧縮機において、温度センサ（Ｓｐ）は、吐出ポート（１４３）近傍に対応するハウジング（１２０）に配設されていることを特徴とする。
これにより、流体が不足した場合においても電動モータ（１３０）の温度を的確に検出することができるので、電動モータ（１３０）の熱損傷を確実に防止することができる。
【００１０】
請求項３、４に記載の発明では、温度センサ（Ｓｐ）は、ハウジング（１２０）のうちロータ（１３２）よりも吐出ポート（１４３）側に対応する部位に配設されていることを特徴とする。
これにより、温度センサ（Ｓｐ）は、吐出ポート（１４３）近傍に配設されることとなるので、請求項１に記載の発明と同様に、流体が不足した場合においても電動モータ（１３０）の温度を的確に検出することができ、電動モータ（１３０）の熱損傷を確実に防止することができる。
【００１１】
因みに、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【００１２】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
本実施形態は、本発明に係る密閉型電動圧縮機（以下、電動圧縮機と略す。）を冷凍サイクル用の圧縮機に適用したものであり、図１は冷凍サイクルの模式図である。
【００１３】
図１中、１００は冷媒（流体）を吸入圧縮する電動圧縮機であり、２００は電動圧縮機１００から吐出する冷媒を冷却する放熱器（凝縮器）である。３００は放熱器２００から流出する冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離して冷凍サイクル中の余剰冷媒を蓄えるとともに、液相冷媒を流出するレシーバ（気液分離手段）であり、４００はレシーバ３００から流出する冷媒を減圧する減圧器である。
【００１４】
なお、減圧器４００は、電動圧縮機１００に吸入される冷媒の加熱度が所定値となるように、その開度（減圧度）を調節する温度式膨張弁である。
５００は、減圧器４００にて減圧されて気液二相状態となった冷媒を蒸発させて冷凍能力を発揮する蒸発器である。
次に、電動圧縮機１００について述べる。
【００１５】
１１０は冷媒を吸入圧縮するポンプ機構であり、このポンプ機構１１０は、ハウジング１２０に対して固定された（可動しない）固定スクロール１１１及び固定スクロール１１１に対して旋回する旋回スクロール１１２からなる周知のスクロール型ポンプ機構である。
１３０はポンプ機構１１０を駆動する電動モータ（以下、モータと略す。）であり、このモータ１３０は、略円筒状のハウジング１２０内に固定されたステータ１３１、及びステータ１３１内で回転するマグネットロータ（以下、ロータと略す。）１３２から構成されている。
【００１６】
ここで、ステータ１３１は、ハウジング１２０内に焼きばめ（しまりばめ）等の圧入手段によりハウジング１２０に対して堅牢に固定された磁性材料からなるステータコア１３１ａ、及びステータコア１３１ａに巻かれたコイル（巻き線）１３１ｂから構成されている。
一方、ロータ１３２は、永久磁石（マグネット）１３２ａが埋設された磁性材料からなるロータコア１３２ｂ、及びロータコア１３２ｂと一体的に回転するとともにロータコア１３２ｂを支持するシャフト１３２ｃから構成されている。
【００１７】
そして、コイル１３１ｂへの通電は、インバータ制御されており、この通電制御により、ステータ１３１に回転磁界を発生させてロータ１３２を回転させることにより、シャフト１３２ｃ（ロータ１３２）に固定された旋回スクロール１１２（ポンプ機構１１０）を稼働させる。
因みに、ロータ１３２（シャフト１３２ｃ）は、ハウジング１２０に固定された軸受１３２ｄにより、ハウジング１２０内に回転可能に支持されている。
【００１８】
ところで、ハウジング１２０の長手方向一端側には、蒸発器５００の冷媒出口側に接続される吸入口１４１が形成され、ハウジング１２０の長手方向他端側には、放熱器２００の冷媒入口側に接続される吐出口１４２が形成されている。
そして、吸入口１４１からポンプ機構１１０に吸入された冷媒は、ハウジング１２０内のうちモータ１３０が収納された空間（以下、この空間をモータ室と呼ぶ。）１３３内をロータ１３２の軸方向（シャフト１３２ｃと平行な方向）に流通して吐出口１４２からハウジング１２０外（放熱器２００）に向けて吐出される。
【００１９】
そして、１４３は、ポンプ機構１１０から吐出した冷媒をモータ室１３３内に導く吐出ポートであり、この吐出ポート１４３近傍のハウジング１２０の外壁、つまり、ハウジング１２０の外壁のうちロータ１３２よりも吐出ポート１４３側に対応する部位には、モータ１３０の温度を検出する温度センサＳｐが配設されている。
【００２０】
なお、この温度センサＳｐは、「従来の技術」の欄で述べたように、温度センサＳｐの検出温度が所定温度（モータ１３０の耐熱温度に相当する温度）に到達したときに、モータ１３０を停止させる等してモータ１３０を保護するためのものである。
次に、本実施形態の特徴を述べる。
【００２１】
ところで、電動圧縮機１００の各部の温度が室温と等しい状態から電動圧縮機１００を起動させると、初期段階においては、ポンプ機構１１０から吐出される吐出冷媒の温度がモータ１３０の温度より高いので、図６に示すように、モータ１３０のうち吐出ポート１４３近傍ほどその温度が高い。
そして、モータ１３０を運転し続けると、モータ１３０の発熱によるモータ温度が吐出冷媒の温度を上回り、吐出冷媒によりモータ１３０が冷却されるので、モータ１３０のうち吐出ポート１４３近傍ほどその温度が低くなる。
【００２２】
なお、熱負荷に対して十分な量の冷媒が確保されている場合には、モータ１３０の温度分布は、モータ１３０のうち吐出ポート１４３から近い部位ほどその温度が低下するような分布となるが、前述のごとく、その温度差は小さく、温度センサＳｐをいずれの部位に配設しても実用上問題がない。
一方、冷媒不足時には、蒸発器５００及びポンプ機構１１０の圧縮仕事による冷媒の加熱度が大きく、冷媒温度上昇が十分な量の冷媒が確保されている場合に比べて大きくなり、モータ１３０の温度上昇も大きくなる。このため、図７に示すように、検出温度Ｔｐと検出温度Ｔｐｒとが逆転する前に検出温度Ｔｐがモータ１３０の耐熱温度に相当する温度（許容温度）に到達してしまう。
【００２３】
したがって、冷媒不足時において、最も温度が高くなる吐出ポート１４３近傍（図２のＡｐの領域）に温度センサＳｐを配設すれば、図６、７からも明らかなように、蒸発器５００での熱負荷に対して十分な量の冷媒が確保されている場合は勿論、冷媒不足時においても、モータ１３０の温度を的確に検出することができ、モータ１３０の熱損傷を確実に防止することができる。
【００２４】
因みに、図３は図５〜７に示す試験結果をまとめた表であり、この表からも明らかなように、吐出ポート１４３近傍に温度センサＳｐを配設すればよいことが判る。ここで、◎はモータ１３０の温度と温度センサの検出温度と差（以下、この差を温度誤差と呼ぶ。）が１〜５ｄｅｇ未満を意味し、○は温度誤差が１０ｄｅｇ未満を意味し、×は温度誤差が１０ｄｅｇ以上を意味するものである。
【００２５】
（第２実施形態）
第１実施形態で述べたように、吐出ポート１４３近傍に温度センサＳｐを配設すれば、モータ１３０の温度を的確に検出することができるので、本実施形態では、図４に示すように、温度センサＳｐをハウジング１２０のうちコイル１３１ｂのコイルエンド１３１ｄより吐出ポート１４３側に対応する部位Ａｐｅに配設したものである。
【００２６】
ところで、上述の実施形態では、ハウジング１２０の長手方向一端側に吸入口１４１を設け、他端側に吐出口１４２を設けて吐出冷媒をロータ１３２の軸方向に流通させていたが、吐出口１４２を領域Ａｐ又はＡｐｅに設けて、吐出冷媒をロータ１３２の軸方向に流通させないような構成としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】冷凍サイクルの模式図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る電動圧縮機の模式図である。
【図３】温度センサの位置と検出モードとをまとめた図表である。
【図４】本発明の第２実施形態に係る電動圧縮機の模式図である。
【図５】試験用の電動圧縮機の模式図である。
【図６】十分な冷媒量が確保されている場合における、時間と温度センサの検出温度と関係を示すグラフである。
【図７】冷媒不足時における、時間と温度センサの検出温度と関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１１０…ポンプ機構、１２０…ハウジング、１３０…電動モータ、
１３１…ステータ、１３２…ロータ、１３３…モータ室、１４１…吸入口、
１４２…吐出口、１４３…吐出ポート。

Claims

流体を吸入圧縮するポンプ機構（１１０）と、
ステータ（１３１）及びロータ（１３２）を有して前記ポンプ機構（１１０）を駆動する電動モータ（１３０）と、
前記電動モータ（１３０）の温度を検出する温度センサ（Ｓｐ）、並びに前記電動モータ（１３０）を収納するモータ室（１３３）を形成するハウジング（１２０）とを備え、
前記ポンプ機構（１１０）から吐出する流体を前記モータ室（１３３）内を流通させて前記ハウジング（１２０）外に吐出する密閉型電動圧縮機において、
前記ハウジング（１２０）内には、前記ポンプ機構（１１０）から吐出する流体を前記モータ室（１３３）内に流入させる吐出ポート（１４３）が設けられており、
前記温度センサ（Ｓｐ）は、前記吐出ポート（１４３）近傍に対応する前記ハウジング（１２０）に配設されていることを特徴とする密閉型電動圧縮機。
流体を吸入圧縮するポンプ機構（１１０）と、
ステータ（１３１）及びロータ（１３２）を有して前記ポンプ機構（１１０）を駆動する電動モータ（１３０）と、
前記電動モータ（１３０）の温度を検出する温度センサ（Ｓｐ）、並びに前記電動モータ（１３０）を収納するモータ室（１３３）を形成するハウジング（１２０）とを備え、
前記ポンプ機構（１１０）から吐出する流体が、前記モータ室（１３３）内を前記ロータ（１３２）の軸方向に流通して前記ハウジング（１２０）外に吐出されるように構成された密閉型電動圧縮機において、
前記ハウジング（１２０）内には、前記ポンプ機構（１１０）から吐出する流体を前記モータ室（１３３）内に流入させる吐出ポート（１４３）が設けられており、
前記温度センサ（Ｓｐ）は、前記吐出ポート（１４３）近傍に対応する前記ハウジング（１２０）に配設されていることを特徴とする密閉型電動圧縮機。
流体を吸入圧縮するポンプ機構（１１０）と、
ステータ（１３１）及びロータ（１３２）を有して前記ポンプ機構（１１０）を駆動する電動モータ（１３０）と、
前記電動モータ（１３０）の温度を検出する温度センサ（Ｓｐ）、並びに前記電動モータ（１３０）を収納するモータ室（１３３）を形成するハウジング（１２０）とを備え、
前記ポンプ機構（１１０）から吐出する流体を前記モータ室（１３３）内を流通させて前記ハウジング（１２０）外に吐出する密閉型電動圧縮機において、
前記ハウジング（１２０）内には、前記ポンプ機構（１１０）から吐出する流体を前記モータ室（１３３）内に流入させる吐出ポート（１４３）が設けられており、
前記温度センサ（Ｓｐ）は、前記ハウジング（１２０）のうち前記ロータ（１３２）よりも前記吐出ポート（１４３）側に対応する部位に配設されていることを特徴とする密閉型電動圧縮機。
前記ステータ（１３１）は、磁性材料製のステータコア（１３１ａ）及び前記ステータコア（１３１ａ）に巻かれたコイル（１３１ｂ）から構成されており、
前記温度センサ（Ｓｐ）は、前記ハウジング（１２０）のうち前記コイル（１３１ｂ）のコイルエンド（１３１ｄ）より前記吐出ポート（１４３）側に対応する部位に配設されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の密閉型電動圧縮機。