(57)【要約】【課題】空調用の電動コンプレッサとインバータおよび電動機を冷却する冷却ポンプとを一体型とし、冷却ポンプを駆動する専用のモータを廃止して、コストの低減と重量の低減を図る。【解決手段】空調用の電動コンプレッサ４００の内部にインバータ３００を冷却する冷却ポンプ５００を設置し、電動コンプレッサ４００のモータ４１０の回転軸４２０の回転を用いて冷却ポンプ５００を駆動することで、冷却ポンプ５００内を流れる冷却オイルを、電動コンプレッサ４００の内部を流れる空調ガスを用いて冷却する。【選択図】図２
2008254516.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電機と、前記発電機の出力を周波数変換するインバータと、前記インバータの出力により駆動される電動機とを有する電動機装置と、
内燃機関と
を備え、前記電動機装置または前記内燃機関により駆動されるハイブリッド車両における電動機装置の冷却システムであって、
前記ハイブリッド車両が備える空調用の電動コンプレッサの内部に、前記電動コンプレッサの駆動軸によって駆動される冷却ポンプを備え、冷却媒体が前記冷却ポンプ内を通過する際に、前記電動コンプレッサ内を通過する前記空調用の空調ガスにより前記冷却媒体が冷却されることを特徴とするハイブリッド車両における電動機装置の冷却システム。
【請求項２】
前記電動コンプレッサ内を通過する前記空調用の前記空調ガスの経路と、前記冷却ポンプ内を通過する前記冷却媒体の経路とが前記電動コンプレッサ内で隣接して設けられていることを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車両における電動機装置の冷却システム。
【請求項３】
前記冷却ポンプは、前記電動コンプレッサの前記駆動軸に対し、前記冷却ポンプの回転時の振動の位相と、前記電動コンプレッサの回転時の振動の位相とに位相差が生じるように設けられることを特徴とする請求項１または２に記載のハイブリッド車両における電動機装置の冷却システム。
【請求項４】
前記位相差が１８０度であることを特徴とする請求項３に記載のハイブリッド車両における電動機装置の冷却システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ハイブリッド車の電動機装置用冷却システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、駆動装置として、内燃機関と、発電機、インバータ、電動機で構成される電動機装置とを備えたいわゆるハイブリッド車両では、内燃機関を冷却する通常の冷却システムのほかに、電動機装置のインバータおよび電動機を冷却する冷却システムが必要であり、それぞれが個別に設定されている。
【０００３】
内燃機関の冷却システムとしては、ウォーターポンプで冷却水を循環させ、内燃機関内で熱を奪った冷却水をラジエータにより冷却する一般的なものが用いられる。
【０００４】
一方、電動機装置のインバータおよび電動機を冷却する冷却システムとしては、低い水温での専用冷却経路が必要であり、専用冷却経路用の電動ポンプとラジエータが内燃機関冷却用のウォーターポンプとラジエータとは別に設定されている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平１０−２５２４６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このような、インバータと電動機とを冷却する冷却システムの専用冷却経路では、４０℃の外気において水温を７０℃に保つため冷却効率が悪く、すなわち冷却する水温と外気温との差が小さく両媒体間の熱交換量が少なく、大きい面積を備えた専用のラジエータと電動ポンプを必要とするため、コストの増加と重量の増加を招く、という問題点があった。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明は、空調用の電動コンプレッサの内部にインバータと電動機とを冷却する冷却ポンプを設置し、電動コンプレッサのモータの回転軸の回転により冷却ポンプを駆動することで冷却ポンプ内を流れる冷却媒体を、電動コンプレッサの内部を流れる空調ガスを用いて冷却する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、空調用の電動コンプレッサとインバータおよび電動機を冷却する冷却ポンプとを一体型とし、電動コンプレッサのモータで冷却ポンプを駆動するため、冷却ポンプを駆動する専用のモータが不要となり、コストの低減と重量の低減を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の具体的な実施の形態について、図面に基づき説明する。
【０００９】
図１は、この発明の一実施形態の構成図の平面図である。
【００１０】
電動機装置冷却システム１０は、電動機２００、インバータ３００、冷却ポンプ５００を備えた電動コンプレッサ４００、冷却ポンプ５００とインバータ３００とをつなぐ電動機装置冷却配管１１０１、電動機装置冷却配管１１０２を備えている。
【００１１】
インバータ３００は発電機（図示省略）の出力の周波数変換を行い電動機２００を駆動するもので、その動作に伴い発熱する。
【００１２】
冷却ポンプ５００（詳細は後述）は、電動コンプレッサ４００（詳細は後述）の内部で冷却された冷却オイルを、電動機装置冷却配管１１０１を通じてインバータ３００に供給し、インバータ３００を冷却する。また、インバータ３００から熱を奪った冷却オイルを、電動機装置冷却配管１１０２を通じて回収する。
【００１３】
車両の車室内の温度調整を行う空調システム２０は、電動コンプレッサ４００、コンデンサ６００、ラジエータ７００、エバポレータ８００、エキスパンションバルブ９００、リキッドタンク１０００、電動コンプレッサ４００とコンデンサ６００とをつなぐ空調配管１２０１、コンデンサ６００とリキッドタンク１０００とをつなぐ空調配管１２０２、リキッドタンク１０００とエキスパンションバルブ９００とをつなぐ空調配管１２０３、エバポレータ８００と電動コンプレッサとをつなぐ空調配管１２０４を備えている。
【００１４】
電動コンプレッサ４００は、エバポレータ８００で気化した低圧の空調ガスを空調配管１２０４を通じて取り込んで圧縮し、高圧の空調ガスとする。発生した高圧の空調ガスは、空調配管１２０１を通じてコンデンサ６００に送り込まれ、車両の走行に伴い発生する走行風により冷却されて液化される。液体となった空調ガスは、空調配管１２０２を通じてリキッドタンク１０００に余剰分が蓄えられるとともに、空調配管１２０３を通じてエキスパンションバルブ９００に送られる。エキスパンションバルブ９００に送られた液体の空調ガスは、エキスパンションバルブ９００から噴出され、エバポレータ８００において蒸発熱を奪いながら気化して、低圧の空調ガスとなる。
【００１５】
図２に、上述した電動機装置冷却システム１０における冷却オイルの流れと、空調システム２０における空調ガスの流れの説明図を示す。なお、図２は動作を説明する図であり、構成要素の配置を正しく表しているものではない。
【００１６】
図３に、電動コンプレッサ４００と冷却ポンプ５００の側方上部の断面図を示す。
【００１７】
電動コンプレッサ４００では、モータ４１０の回転軸４２０に取り付けられたスクロールコンプレッサ４０１の可動スクロール４０１Ｍが回転すると、可動スクロール４０１Ｍと固定スクロール４０１Ｆとが作る空間の容積変化に起因する圧力変化によって、空調配管１２０４を通じて空調ガス吸入口５５０から空調ガスが内部に吸入される。電動コンプレッサ４００の内部に吸入された空調ガスは、吸入口４０２からスクロールコンプレッサ４０１に取り入れられて圧縮され、吐出口４０３から高圧の空調ガスとして空調配管１２０１に吐出される。
【００１８】
冷却ポンプ５００は、冷却壁５２０Ｆに設けられた冷却オイル吸入口５４１と冷却壁５２０Ｂに設けられた冷却オイル吐出口５４２とが、電動コンプレッサ４００の筐体４１０を貫通して固定されている。筐体４１０を貫通した冷却オイル吸入口５４１は電動機装置冷却配管１１０２に接続されている。また、筐体４１０を貫通した冷却オイル吐出口５４２は電動機装置冷却配管１１０１に接続されている。
【００１９】
冷却ポンプ５００の冷却ポンプ本体５１０は、冷却壁５２０Ｆと冷却壁５２０Ｂとの間に位置し、冷却ポンプ本体５１０と冷却壁５２０Ｆとが冷却オイル経路管５３０Ｆでつながれている。また、冷却ポンプ本体５１０と冷却壁５２０Ｂとが冷却オイル経路管５３０Ｂでつながれている。冷却壁５２０Ｆ、冷却壁５２０Ｂの内部は空洞となっており、冷却壁５２０Ｆから冷却オイル経路管５３０Ｂを通って冷却ポンプ本体４１０へ冷却オイルが流れる構造となっている。また、冷却ポンプ本体４１０から冷却オイル経路管５３０Ｂを通って冷却壁５２０Ｂの内部へ冷却オイルが流れる構造となっている。
【００２０】
図４に、冷却ポンプ本体５１０の径方向の断面図を示す。冷却ポンプ本体５１０は、図４に示すように外周ローター５１２の中心ＣＯが内周ローター５１１の中心ＣＩに対して偏心しているいわゆるギアポンプであり、内周ローター５１１の回転により外周ローター５１２が回転し、内周ローター５１１と外周ローター５１２との間の空隙の位置が変化することで、冷却オイルの吸入と吐出を行う。内周ローター５１１と外周ローター５１２は、冷却ポンプ本体筐体５１０Ｗに収められている。
【００２１】
ここで、電動コンプレッサ４００の回転軸４２０が内周ローター５１１の中心を同軸状に貫通している。回転軸４２０と内周ローター５１１はそれぞれに設けられた嵌合部４２１Ｋ、５１１Ｋが噛み合っており、回転軸４２０の回転に伴って内周ローター５１１も回転する。
【００２２】
なお、電動コンプレッサ４００は、スクロールコンプレッサ４０１の非対称形状に起因して、回転の際に振動が発生するため、回転軸４２０に錘（図示省略）を取り付けて回転軸４２０のシャフトバランスをとっている。一方、冷却ポンプ本体５１０も、外周ギア５１２の偏心により、回転の際に振動が発生する。したがって、この冷却ポンプ本体５１０の振動を利用し、スクロールコンプレッサ４０１と冷却ポンプ本体５１０双方の振動のピークが位相差を持つように、スクロールコンプレッサ４０１に対して冷却ポンプ５００を取り付けることで、回転軸４２０に取り付ける錘の質量を低減することができる。この位相差が１８０度の場合に、回転軸４２０に取り付ける錘の質量を最も低減することができる。
【００２３】
図５に、冷却ポンプ５００における冷却オイルの流路と、冷却ポンプ５００の周囲を流れる空調ガスの流路を示す。
【００２４】
冷却オイルは、冷却オイル吸入口５４１から冷却壁５２０Ｆの内部に流れ込み、冷却オイル経路管５３０Ｆを通じて冷却ポンプ本体５１０へ流れ込む。冷却ポンプ本体５１０に流れ込んだ冷却オイルは、冷却オイル経路管５３０Ｂを通じて冷却壁５２０Ｂの内部に流れ込み、冷却オイル吐出口５４２から吐出される。
【００２５】
空調ガスは、空調ガス吸入口５５０から電動コンプレッサ４００の内部に取り入れられ、吸入口４０２（図３参照）からスクロールコンプレッサ４０１内部に取り込まれて圧縮され、吐出口４０３（図３参照）から吐出される。この際、電動コンプレッサ４００の内部に取り入れられた空調ガスの一部は、冷却壁５２０Ｂに設けられた空調ガス挿通孔５７０を通じて冷却ポンプ５００の外側に流出し、冷却ポンプ５００の外側に流出した空調ガスは冷却壁５２０Ｂと冷却壁５２０Ｆとの間に設けられた空調ガス経路管５６０を通じて吸入口４０２に至る。なお、空調ガス経路管５６０は、冷却壁５２０Ｂおよび冷却壁５２０Ｆのそれぞれの内部とは挿通していない。
【００２６】
このように、空調ガスの流路と冷却オイルの流路が隣接しているため、冷却壁５２０Ｆおよび５２０Ｂの内部を流れる冷却オイルが、空調ガスによって冷却される。
【００２７】
以上説明した本発明の実施の形態のハイブリッド車両における電動機装置の冷却システムによれば、以下のような作用効果を得ることができる。
【００２８】
本発明の実施の形態のハイブリッド車両における電動機装置の冷却システムにおいては、発電機と、前記発電機の出力を周波数変換するインバータと、前記インバータの出力により駆動される電動機とを有する電動機装置と、内燃機関と
を備え、前記電動機装置または前記内燃機関により駆動されるハイブリッド車両における電動機装置の冷却システムであって、前記ハイブリッド車両が備える空調用の電動コンプレッサの内部に、前記電動コンプレッサの駆動軸によって駆動される冷却ポンプを備え、冷却媒体が前記冷却ポンプ内を通過する際に、前記電動コンプレッサ内を通過する前記空調用の空調ガスにより前記冷却媒体が冷却されることとした。
【００２９】
この構成によれば、インバータを冷却する冷却ポンプを駆動する専用のモータが不要となり、コストの低減と重量の低減を図ることができる。
【００３０】
また、本発明の実施の形態のハイブリッド車両における電動機装置の冷却システムにおいては、前記電動コンプレッサ内を通過する前記空調用の前記低圧ガスの経路と、前記冷却ポンプ内を通過する前記冷却媒体の経路とが前記電動コンプレッサ内で隣接して設けられていることとした。
【００３１】
この構成によれば、インバータを冷却する冷却媒体（冷却オイル）を空調用の空調ガスで冷却することができ、インバータを冷却する冷却媒体用のラジエータを廃止することができる。
【００３２】
また、本発明の実施の形態のハイブリッド車両における電動機装置の冷却システムにおいては、前記冷却ポンプは、前記電動コンプレッサの前記駆動軸に対し、前記冷却ポンプの回転時の振動の位相と、前記電動コンプレッサの回転時の振動の位相とに位相差が生じるように設けられることとした。
【００３３】
この構成によれば、電動コンプレッサの駆動軸のバランスを保つための錘の質量を低減することができる。
【００３４】
さらに、本発明の実施の形態のハイブリッド車両における電動機装置の冷却システムにおいては、前記位相差が１８０度であることとした。
【００３５】
この構成によれば、電動コンプレッサの駆動軸のバランスを保つための錘の質量をさらに低減することができる。
【００３６】
以上、本発明の実施例を図面により詳述したが、実施例は本発明の例示にしか過ぎず、本発明は実施例の構成にのみ限定されるものではない。したがって本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれることはもちろんである。
【００３７】
例えば、冷却ポンプの形状、取り付け位置、空調ガスの経路、冷却媒体の経路は一例であり、本実施形態の効果が得られる冷却ポンプの形状、取り付け位置、空調ガスの経路、冷却媒体の経路を任意に設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の実施形態の構成図の平面図である。
【図２】本発明の実施形態において、電動機装置冷却システムにおける冷却オイルの流れと、空調システムにおける空調ガスの流れの説明図である。
【図３】本発明の実施形態における電動コンプレッサと冷却ポンプの側方上部の断面図である。
【図４】本発明の実施形態における冷却ポンプ本体の径方向の断面図である。
【図５】本発明の実施形態において、冷却ポンプ５００における冷却オイルの流路と、冷却ポンプ５００の周囲を流れる空調ガスの流路を示す図である。
【符号の説明】
【００３９】
１０  電動機装置冷却システム
２０  空調システム
１００  エンジン（内燃機関）
２００  電動機
３００  インバータ
４００  電動コンプレッサ
４０１  スクロールコンプレッサ
４０１Ｆ  固定スクロール
４０１Ｍ  可動スクロール
４１０  モータ
４２０  回転軸
５００  冷却ポンプ
５１０  冷却ポンプ本体
５１０Ｗ  冷却ポンプ本体筐体
５１１  内周ローター
５１２  外周ローター
５２０Ｆ、５２０Ｂ  冷却壁
５３０Ｆ、５３０Ｂ  冷却オイル経路管
５４１  冷却オイル吸入口
５４２  冷却オイル吐出口
５５０  空調ガス吸入口
５６０  空調ガス経路管
５７０  空調ガス挿通孔
６００  コンデンサ
７００  ラジエータ
８００  エバポレータ
９００  エキスパンションバルブ
１０００  リキッドタンク
１１０１、１１０２  電動機装置冷却配管
１２０１〜１２０４  空調配管
【図１】
2008254516.tif 000003
【図２】
2008254516.tif 000004
【図３】
2008254516.tif 000005
【図４】
2008254516.tif 000006
【図５】
2008254516.tif 000007