(57)【要約】【課題】車両の急発進・急加速等で駆動モータの回転数が急上昇し、該駆動モータの温度が瞬間的に急上昇するような場合、この急上昇した熱が旋回スクロールに伝達すると、変形に対する熱影響が大きくなり、スクロール型圧縮機の信頼性の低下を招く虞がある。又、圧縮室内の吸入気体温度も上昇するため、圧縮機の体積効率が低下するという問題も発生する【解決手段】支持フレームのクランク室側の面、及び該支持フレームのモータ室側の面の少なくとも一つの面に、被膜層を形成することにより、瞬間的に急上昇する駆動モータの発熱が、旋回スクロールに伝達することを遅延することができ、スクロール型圧縮機の信頼性向上及び体積効率向上を達成できる。【選択図】  図１
2004340067.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定スクロールに噛合うことで圧縮室を形成する旋回スクロールと、
該旋回スクロールを旋回させる駆動軸と、
該旋回スクロールの自転を防止する複数の従動軸と、
前記駆動軸を支承する主軸受及び前記従動軸を支承する従軸受と、
前記旋回スクロールの背面に形成され、前記主軸受を保持する主保持部及び前記従軸受を保持する従保持部と、
前記駆動軸及び前記従動軸を収容するクランク室と、
前記駆動軸を駆動する駆動モータを収容するモータ室と、
前記クランク室と前記モータ室との間に配設される支持フレームと
を備えたスクロール型圧縮機において、
前記支持フレームの前記クランク室側の面、及び前記支持フレームの前記モータ室側の面の少なくとも一つの面に、被膜層が形成されていることを特徴とするスクロール型圧縮機。
【請求項２】
前記支持フレームは前記クランク室と前記モータ室とを隔絶していることを特徴とする請求項１に記載のスクロール型圧縮機。
【請求項３】
前記被膜層は、前記支持フレームよりも熱伝導率の低い樹脂をコーティングすることで形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のスクロール型圧縮機。
【請求項４】
前記スクロール型圧縮機は、車両用燃料電池の電極に圧縮気体を供給するものであることを特徴とする請求項１から３に記載のスクロール型圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は圧縮機内に駆動モータを備えるスクロール型圧縮機であって、例えば車両用燃料電池の電極に圧縮気体を供給するためのスクロール型圧縮機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種のスクロール型圧縮機としては、例えば特開２００１−２２７４６２号公報に示すような構成のものが知られている。
【０００３】
即ち図３に示すように、密閉容器１０１内一側に配置される吐出室１０２に吐出口１０２ａを臨ませた圧縮機構部１０３と、該圧縮機構部１０３に隣接配置され該圧縮機構部１０３を駆動する電動機部１０４と、同電動機部１０４の回転力を圧縮機構部１０３に伝達するためのクランク軸１０５とを収容配置し、外部から導入され吸入口１０６から吸入されるガスを圧縮機構部１０３にて圧縮して吐出口１０２ａより吐出室１０２に吐出し、同吐出ガスを吐出室１０２に連通し、電動機部１０４を収容する電動機室１０７、密閉容器１０１の他側に備える油分離室１０８等の吐出ガス通路１０９を介して油分離室１０８に連通する吐出管１１０から外部へ導出する高圧タイプの密閉型圧縮機において、吐出ガスが吐出ガス通路１０９を通過する時に熱を奪われ、吐出管１１０から外部に吐出される時には冷やされてしまうことを防止するために、吐出ガス通路１０９となる部品の表面に熱伝導率の低い材料１１１が貼着して、暖房運転時の立ち上がりが悪い、という問題を解決することを目的としている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−２２７４６２号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
一方、前記従来技術に対し本発明では、車両の急発進・急加速等により駆動軸の回転数が急上昇した時、それに伴い瞬間的に急上昇する駆動モータの発熱が、クランク室内の気体及び旋回スクロールに伝達することによるスクロール型圧縮機の信頼性及び体積効率の低下が課題となっている。
【０００６】
スクロール型圧縮機において、旋回スクロールは、吸入口近傍では吸入気体によって直接冷却されるため局部的に低温に保たれている一方、吸入口より遠い位置では、圧縮熱や摺動発熱等の熱影響を受けて高温になっている。つまり、旋回スクロール上における温度分布が異なり、吸入口近傍では旋回スクロールの変形が小さく、それに対し吸入口より遠い位置では、旋回スクロールの変形が大きくなっている。
【０００７】
旋回スクロール背面に軸受を保持する複数の保持部が形成され、前記軸受により従動軸が支承されているようなスクロール型圧縮機においては、前記のような旋回スクロール上での温度分布の差異により、該旋回スクロールは部位によって変形量が異なるため、従動軸間のピッチがずれて軸受の偏摩耗を起こし、前記スクロール型圧縮機の信頼性を低下させる虞がある。特に、例えば車両用燃料電池の電極に圧縮気体を供給するようなスクロール型圧縮機では、大径円盤状の旋回スクロールが使われているため、前記温度分布の差異がより大きく、前記旋回スクロール上での変形量の違いが大きい。
【０００８】
しかし定常運転時には、前記不具合を考慮した上で信頼性が確保されるよう設計されており、又、スクロール型圧縮機内部に該圧縮機外部より冷却水を導入し、該冷却水を循環させることで変形に対する熱影響を小さくする方法が取られているスクロール型圧縮機もあり、前記旋回スクロールの変形による信頼性の低下により前記スクロール型圧縮機が十分な機能を発揮できなくなる虞はない。
【０００９】
これに対し、車両の急発進・急加速等で駆動モータの回転数が急上昇し、該駆動モータの温度が瞬間的に急上昇するような場合、この急上昇した熱が旋回スクロールに伝達すると、変形に対する熱影響が大きくなり、スクロール型圧縮機の信頼性の低下を招く虞がある。
【００１０】
又、駆動モータの発熱が旋回スクロールに伝達すると、圧縮室内の吸入気体温度が上昇するため、スクロール型圧縮機の体積効率が低下するという問題が発生する。
【００１１】
本発明の目的は、支持フレームのクランク室側の面、及び該支持フレームのモータ室側の面の少なくとも一つの面に、被膜層を形成することにより、瞬間的に急上昇する駆動モータの発熱が旋回スクロールに伝達することを遅延させて熱影響を小さくし、スクロール型圧縮機の信頼性向上及び体積効率向上を達成することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、固定スクロールに噛合うことで圧縮室を形成する旋回スクロールと、
該旋回スクロールを旋回させる駆動軸と、
該旋回スクロールの自転を防止する複数の従動軸と、
前記駆動軸を支承する主軸受及び前記従動軸を支承する従軸受と、
前記旋回スクロール背面に形成され、前記主軸受を保持する主保持部及び前記従軸受を保持する従保持部と、
前記駆動軸及び前記従動軸を収容するクランク室と、
前記駆動軸を駆動する駆動モータを収容するモータ室と、
前記クランク室と前記モータ室との間に配設される支持フレームと
を備えたスクロール型圧縮機において、
前記支持フレームの前記クランク室側の面、及び前記支持フレームの前記モータ室側の面の少なくとも一つの面に、被膜層が形成されていることを特徴としている。
【００１３】
本発明により、車両の急発進・急加速等で駆動モータの温度が急上昇した際に、駆動モータの発熱が支持フレームを介してクランク室内の気体及び旋回スクロールに伝達することを遅延させることができる。車両の急発進・急加速等によって駆動モータの温度が急上昇する時間は短く、その後定常運転に入るため、該駆動モータの熱が旋回スクロールに伝達することを遅延することにより、急上昇した駆動モータの熱が旋回スクロールに与える影響を低減することができ、圧縮機の信頼性及び体積効率の向上を達成することができる。
【００１４】
請求項２に記載の発明は請求項１において、前記支持フレームは前記クランク室と前記モータ室とを隔絶していることを特徴としている。
【００１５】
クランク室とモータ室とを隔絶することで、駆動モータの発熱が駆動モータ室内の気体を介して、直接クランク室内の気体及び旋回スクロールに伝達することを防止することができるため、請求項１の発明とあわせることで、駆動モータから旋回スクロールに伝達する熱量を更に低減することができる。
【００１６】
請求項３に記載の発明は請求項１又は２において、前記被膜層は、前記支持フレームよりも熱伝導率の低い樹脂をコーティングすることで形成されていることを特徴としている。
【００１７】
本発明により、製造コスト及びスクロール型圧縮機の重量の増加を最低限に抑えて、請求項１又は２の発明による効果を達成することができる。
【００１８】
請求項４に記載の発明は請求項１から３において、前記スクロール型圧縮機は、車両用燃料電池の電極に圧縮気体を供給するものであることを特徴としている。
【００１９】
車両用燃料電池の電極に圧縮気体（水素、酸素又は空気等）を供給するようなスクロール型圧縮機の場合、大径円盤状の旋回スクロールが使われている。従って、熱がスクロール型圧縮機の信頼性及び体積効率の低下に及ぼす影響が大きく、このような大型のスクロール型圧縮機に、請求項１から３に記載の発明を採用することは、より好適である。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態をあげ、図１及び図２に基づいて具体的に説明する。
【００２１】
（構成・作用）  図１に本発明の一実施形態である燃料電池用スクロール型圧縮機（以下、単に圧縮機という）の断面図を示す。この図１に示すように該圧縮機は、圧縮機構部、クランク機構部、駆動モータ部とからなり、燃料電池の酸素極に空気を圧送するものである。
【００２２】
前記圧縮機構部は、固定スクロール１１と、旋回スクロール１２と、該固定スクロール１１と旋回スクロール１２とにより形成された圧縮室１３とからなる。固定スクロール１１は、円盤状の固定基盤１１ａと、該固定基盤１１ａから立設した渦巻状の固定ラップ１１ｂと、固定ラップ最外壁１１ｃとからなる。そして、固定基盤１１ａと固定ラップ最外壁１１ｃとによりフロントハウジングが形成される。該フロントハウジング側面には圧縮室１３内に空気を吸入するための吸入口１３ａが設けられており、固定基盤１１ａの中央には、燃料電池の酸素極に配管等で結合される吐出口１３ｂが設けられている。
【００２３】
旋回スクロール１２は、円盤状の旋回基盤１２ａと、該旋回基盤１２ａから立設した渦巻状の旋回ラップ１２ｂとからなり、旋回基盤１２ａの背面側中央には、主軸受としてのころ軸受１４を保持する有底円筒状の主保持部１２ｃが設けられ、その外周側には３箇所（図面では１箇所のみを示す）に均等に配設され、従軸受としてのラジアルボールベアリング１５を支承する有底円筒状の従保持部１２ｄが設けられている。
【００２４】
クランク機構部は、旋回スクロール１２に旋回運動（公転運動）を行わせる駆動クランク機構１６と、旋回スクロール１２の自転を防止する従動クランク機構１７と、それらを収納するクランク室１８とからなる。駆動クランク機構１６は、主保持部１２ｃと、駆動軸１９のクランクピン１９ａと、該クランクピン１９ａを支承するころ軸受１４とで構成される。従動クランク機構１７は、従保持部１２ｄと、従動軸２０のクランクピン２０ａと、クランクピン２０ａを支承するラジアルボールベアリング１５とで構成され、従動軸２０のリア側は、複列のボールベアリング２０ｃにより支承されている。
【００２５】
又、旋回スクロール１２の旋回時に生じる慣性モーメントを打ち消すために、駆動軸１９にはバランスウエイト１９ｂ、１９ｃ、１９ｄが、従動軸２０にはバランスウエイト２０ｂが設けられており、振動の低減化が図られている。
【００２６】
駆動モータ部は、センターハウジング２１と、該センターハウジング２１にボルト固定されたリアハウジング２２と、それらの間で駆動モータ２３を収納するモータ室２４とにより構成される。まず、駆動モータ２３は、該駆動モータ２３の中央を貫通する駆動軸１９と、該駆動軸１９に嵌入されたロータ２５と、更にその外周側に設けられ、コイル２６が巻回されたステータ２７とからなるインダクションモータである。従って、駆動モータ２３は、図示しないインバータにより回転数等が制御され得る。駆動軸１９は、ボールベアリング１９ｅによりフロント側が支承されており、リアハウジング２２の中央にて、ボールベアリング１９ｆにより支承されると共にシール１９ｇにより密閉されている。
【００２７】
更に、この駆動モータ２３を覆うセンターハウジング２１には、ステータの位置に合わせてウォータジャケット２８が設けられており、駆動モータ２３が冷却水により冷却されるようになっている。
【００２８】
駆動モータ２３に電力が供給されると、駆動軸１９が回転し、駆動クランク機構１６を介して旋回スクロール１２が固定スクロール１１と噛み合いつつ旋回する。そして、吸入口１３ａから圧縮室１３に空気が吸入され、旋回スクロールの旋回と共にこの吸入空気が圧縮され、吐出口１３ｂから吐出されて、燃料電池の酸素極に圧縮空気が供給される。
【００２９】
この駆動モータ部は前記クランク機構部と共にセンターハウジング２１内に収納され、該クランク機構部と該駆動モータ部とはセンターハウジング２１の略中央に一体成形されて配設された支持フレーム２９により仕切られている。なお、前記ボールベアリング１９ｅとボールベアリング２０ｃとは、該支持フレーム２９に嵌入されている。又、該支持フレーム２９は、駆動軸１９の周面とボールベアリング１９ｅとの間隙、及び従動軸２０の周面とボールベアリング２０ｃとの間隙を除いて、前記クランク機構部と前記駆動モータ部とを互いに隔絶している。更に、該支持フレーム２９のクランク室１８側の面には、支持フレーム２９の材質であるアルミ合金よりも熱伝導率の低い樹脂をスプレーコーティングした被膜層３０が形成されている。
【００３０】
（効果）  車両の急発進・急加速時、燃料電池に圧縮空気を多量に送り込むため、駆動軸１９の回転数を急激に上げる必要がある。このため、駆動モータ２３の回転数を急上昇させなければならず、それに伴い数秒〜数十秒、該駆動モータ２３の温度が急激に上昇する。その後、車両が定常運転に入るため、前記圧縮機も定常運転に入り、駆動モータ２３の温度は低下する。
【００３１】
支持フレーム２９のクランク室１８側の面に被膜層３０を形成することにより、数秒〜数十秒間急激に上昇した駆動モータ２３の熱が支持フレーム２９を介して旋回スクロール１２に伝達する熱量を低減することができる。更に、クランク室１８とモータ室２４とが隔絶されていると、クランク室１８内の空気とモータ室２４内の空気とが直接熱交換を行い、旋回スクロール１２に熱を伝達することを防止することができる。従って、旋回スクロール１２に与える熱影響を減らし、該旋回スクロール１２の変形量を低減でき、前記圧縮機の信頼性の向上を達成することができる。
【００３２】
又、旋回スクロール１２に与える熱影響を低減することにより、圧縮室１３内に与える熱影響も当然低減できるため、吸入空気の余分な加熱を防止することができ、前記圧縮機の体積効率も向上させることができる。
【００３３】
なお、本発明の前記実施形態は、例えば以下のような各別形態にして変更実施することも可能である。
【００３４】
・図２に示すように、樹脂コーティングによる被膜層３０を支持フレーム２９のモータ室２４側の面に形成してもよい。もしくは、被膜層３０を支持フレーム２９のクランク室１８側の面及びモータ室２４側の面の両面に形成してもよい。この形態でも、瞬間的に急上昇した駆動モータ２３の発熱が、旋回スクロール１２に伝達するのを防止し、圧縮機の信頼性及び体積効率を向上させることができる。
【００３５】
・本実施形態において、被膜層３０は樹脂をスプレーコーティングすることにより形成されているが、これに限らず支持フレーム２９に塗布して焼成する方法で被膜層３０を形成してもよいし、又、樹脂に限らず、シリコンゴムやセラミック等の低熱伝導率の材質により形成された膜を、支持フレーム２９に接着する方法で被膜層３０を形成してもよい。
【００３６】
・本実施形態において、支持フレーム２９はセンターハウジング２１と一体に形成されているが、別体で形成されていてもよい。
【００３７】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、駆動モータの温度が瞬間的に急上昇した時、該駆動モータの発熱が旋回スクロールに伝達することを遅延させ、これにより旋回スクロールに及ぼす熱影響を低減し、該旋回スクロールの変形を抑制することで、スクロール型圧縮機の信頼性を向上させることができる。
【００３８】
又、旋回スクロールに及ぼす熱影響を低減することで、圧縮室内の吸入空気に及ぼす熱影響も低減できるため、吸入加熱を抑制し、スクロール型圧縮機の体積効率の向上も達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態であるスクロール型圧縮機の断面図
【図２】別例のスクロール型圧縮機の断面図
【図３】従来技術における密閉型圧縮機の断面図
【符号の説明】
１１…固定スクロール、１２…旋回スクロール、１２ｃ…主保持部、１２ｄ…従保持部、１４…ころ軸受、１５…ラジアルボールベアリング、１８…クランク室、１９…駆動軸、２０…従動軸、２３…駆動モータ、２４…モータ室、２９…支持フレーム、３０…被膜層
【図１】
2004340067.tif 000003
【図２】
2004340067.tif 000004
【図３】
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