(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸入冷媒を圧縮し、高圧の吐出冷媒として吐出する圧縮機構と、前記圧縮機構を駆動する電動モータとを備えた電動圧縮機であって、
吸入から吐出に至る冷媒の流通経路と、前記電動モータを収容する密閉されたモータ室とを、前記圧縮機構における吸入冷媒の入口に連通する連通路のみによって連通し、かつ前記モータ室を前記吸入冷媒の通路としていない構成になっていることを特徴とする電動圧縮機。
【請求項２】
請求項１に記載の電動圧縮機であって、前記流通経路は、前記圧縮機構側に設けられていることを特徴とする電動圧縮機。
【請求項３】
請求項１または２に記載の電動圧縮機であって、前記流通経路へ流入される冷媒は、前記電動モータを制御するインバータ内を流通することことを特徴とする電動圧縮機。
【請求項４】
吸入冷媒を圧縮し、高圧の吐出冷媒として吐出する圧縮機構と、前記圧縮機構を駆動する電動モータとを備えた電動圧縮機の冷却方法であって、
吸入から吐出に至る冷媒の流通経路と、前記電動モータを収容する密閉されたモータ室とを、前記圧縮機構における吸入冷媒の入口に連通する連絡路のみによって連通し、かつ前記モータ室を前記吸入冷媒の通路とせず、前記連絡路を介して前記流通経路側の冷媒と、前記モータ室側の冷媒との間で熱移動させることによって前記電動モータを冷却することを特徴とする電動圧縮機の冷却方法。
【請求項５】
請求項４に記載の電動圧縮機の冷却方法であって、前記流通経路を流通する吸入冷媒と、前記モータ室側の冷媒との間で熱移動させることによって前記電動モータを冷却することを特徴とする電動圧縮機の冷却方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、駆動源として電動モータを備える電動圧縮機に係り、詳しくは電動モータの冷却技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電動圧縮機の駆動源である電動モータを冷却する技術は、例えば特開平４−８０５５４号公報に記載されている。上記公報記載の電動圧縮機は、電動モータを吸入冷媒によって冷却する方式であり、外部回路から帰還する全ての吸入冷媒がモータ室内を経由して圧縮室へ導入される構成を採用している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記公報記載の冷却方式によると、モータ室内を経由した吸入冷媒は、電動モータを冷却することで昇温する。そのため、電動モータの発熱量が大きい場合には、吸入冷媒の比体積が増大して圧縮効率が低下するという点に問題がある。
【０００４】
本発明は、上述した従来の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、圧縮仕事に対する悪影響を回避した上で、冷媒によって電動モータを冷却することが可能な電動圧縮機及び電動圧縮機の冷却方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を達成するため、本発明に係る圧縮機は、特許請求の範囲の各請求項に記載の通りの構成を備えた。請求項１に記載の発明においては、電動モータを駆動源とする電動圧縮機において、電動モータが収容されるモータ室を密閉された空間とし、そのモータ室と吸入から吐出に至る冷媒の流通経路とを、圧縮機構における吸入冷媒の入口に連通する連通路のみによって連通している。そしてモータ室を吸入冷媒の通路としていない構成になっている。従って、圧縮機の運転時において、流通経路側の冷媒とモータ室側の冷媒との間で熱が移動する。すなわち、高熱側であるモータ室側の熱が流通経路側へ移動し、この熱移動によって電動モータが冷却される。また、流通経路側とモータ室側との間に圧力差が生じたときは、両者間で圧力が均等となるように連絡路を介して冷媒が流動することになるので、この冷媒の流動に伴う熱移動によって電動モータが冷却される。このように、請求項１に記載の発明は、モータ室内を冷媒の通路とするのではなく、モータ室内を、いわば冷媒の「よどみ」状態として電動モータを冷却するものである。従って、電動モータの冷却に関わる冷媒は、吸入から吐出へと流れる冷媒中の一部であり、このため、圧縮機の圧縮仕事に対する影響が少ない。
【０００６】
この場合において、請求項２に記載したように、冷媒の流通経路は、圧縮機構側に設けられていることが好ましい。また請求項１に記載したように、前記連絡路は、圧縮機構における吸入冷媒の入口に連通するために、流通経路のうちの吸入冷媒が流通する吸入領域と、前記モータ室とを連通する。そして吸入領域とモータ室とを連通する構成を採用したときは、吐出冷媒に比べて低温の吸入冷媒による冷却であるため、冷却効果を高めることができるし、また、前述の従来に比べて比体積の増大が抑えられ、圧縮効率が低下しない。
また、請求項３に記載したように、流通経路に流入する冷媒は、電動モータを制御するインバータ内を流通する構成とすることが好ましい。このような構成によれば、冷媒によって、電動モータを冷却できることに加え、電動モータの制御部品であるインバータをも冷却することができる。
【０００７】
また、請求項４に記載の電動圧縮機の冷却方法によれば、冷媒による電動モータの冷却方式を採用した場合の圧縮仕事に対する悪影響を回避した上で、電動モータを冷却することが可能な冷媒による冷却方法を提供できる。この場合において、請求項５に記載したように、モータ室の冷却に用いる冷媒は、吸入冷媒であることが好ましい。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態に係るスクロール型電動圧縮機及び該圧縮機の冷却方法を図１〜図３に基づいて説明する。図１はスクロール型圧縮機の全体を示す縦断面図、図２は図１のＩＩ−ＩＩ線断面図、図３はスイッチング素子の配置を示す図面である。
図示のように、固定スクロール２の一端面にはセンターハウジング４の一端面が接合されており、そのセンターハウジング４の他端面にはモータハウジング６が接合されている。上記の固定スクロール２及び２つのハウジング４，６によって圧縮機の機体７が構成されている。センターハウジング４とモータハウジング６とには、駆動軸８がラジアルベアリング１０，１２を介して回転可能に支持されており、その駆動軸８のセンターハウジング４側には、該駆動軸８に対して偏心した位置に偏心軸１４が一体に形成されている。
【０００９】
偏心軸１４にはブッシュ１６が一体回転するように嵌合されている。ブッシュ１６の一端部にはバランスウエイト１８が一体回転するように設けられ、また、ブッシュ１６の他端部側には可動スクロール２０が固定スクロール２と対向するようにニードルベアリング２２を介して相対回転可能に嵌合されている。なお、ニードルベアリング２２は、可動スクロール２０における可動スクロール基板２４の背面に突設された円筒状のボス部２４ａ内に収容されている。
【００１０】
固定スクロール２の固定スクロール基板２６及び固定渦巻壁２８、可動スクロール２０の可動スクロール基板２４及び可動渦巻壁３０は、固定渦巻壁２８と可動渦巻壁３０が複数の点で接触することで三日月状の圧縮室（密閉空間）３２を形成する。上記の固定スクロール２と可動スクロール２０とによって圧縮機構２１が構成される。可動スクロール２０は偏心軸１４の回転（旋回運動）に伴って公転（旋回運動）し、そのとき、バランスウエイト１８は可動スクロール２０の公転に伴う遠心力を相殺する。駆動軸８と一体に回転する偏心軸１４、ブッシュ１６、及び偏心軸１４と可動スクロール２０のボス部２４ａとの間に介在されたニードルベアリング２２によって、駆動軸８の回転力を可動スクロール２０に公転運動として伝える公転機構が構成されている。
【００１１】
センターハウジング４の端面には、同一円周線上に複数（例えば４個）の自転阻止用の凹部３４が等間隔角度位置に形成されている。センターハウジング４に固定された固定ピン３６と、可動スクロール基板２４に固定された可動ピン３８とは、凹部３４に挿入された状態で止着されている。可動スクロール２０は偏心軸１４の回転に伴って凹部３４及び固定ピン３６、可動ピン３８によって自転が阻止される。すなわち、凹部３４及び固定ピン３６、可動ピン３８によって可動スクロール２０の自転防止機構が構成されており、偏心軸１４の回転時に可動スクロール２０は公転される。
モータハウジング６の内周面にはステータ４４が固着されており、駆動軸８にはロータ４５が固着されている。ステータ４４及びロータ４５によって電動モータ４６を構成し、ステータ４４への通電によりロータ４５及び駆動軸８が一体となって回転する。すなわち、電動モータ４６はモータハウジング６とセンターハウジング４とによって形成される密閉されたモータ室４８に収容されている。
【００１２】
駆動軸８の偏心軸１４が回転することに伴い、可動スクロール２０が公転し、入口４２から導入された吸入冷媒が両スクロール２，２０の周縁側から固定スクロール基板２６と可動スクロール基板２４との間へ流入する。このとき、偏心軸１４の回転に伴い、可動スクロール２０はブッシュ１６の中心軸線回りに自転しようとするが、前述した自転防止機構によって自転を阻止される。
すなわち、偏心軸１４が回転するとき、該偏心軸１４にニードルベアリング２２を介して相対回転可能に取り付けられた可動スクロール２０は、自転することなく駆動軸８の中心軸線回りに公転する。
可動スクロール２０が公転することに伴い、入口４２から導入された吸入冷媒が圧縮室３２へ流入され、圧縮室３２は外周側から容積を減少しつつ内周側へ移動し、両スクロール２，２０の渦巻壁２８，３０の内周端部間に向かって収束していく。なお、吸入冷媒の入口４２は、固定スクロール２に形成されている。
【００１３】
固定スクロール基板２６の中心部には、吐出ポート５０が形成され、該吐出ポート５０は最終の圧縮室３２と連通されている。固定スクロール基板２６の背面側には、吐出チャンバ５２が形成されており、その吐出チャンバ５２内に吐出ポート５０を開閉する吐出弁５４が設けられている。吐出弁５４は、リード弁５６とリテーナ５８とから構成されている。なお、吐出チャンバ５２はリヤカバー５１によって覆われ、そのリヤカバー５１の流出口５１ａに外部回路の冷媒吐出管路（図示省略）が接続される。
【００１４】
圧縮機構２１側とモータ室４８とを仕切るセンターハウジング４には、圧縮機構２１側に形成された吸入から吐出に至る冷媒の流通経路中の吸入領域を、モータ室４８に連通させるための連絡路４９が設けられている。すなわち、吸入冷媒の入口４２は、可動スクロール基板２４の外周面と、該可動スクロール基板２４を収容するスクロール収容空間の内壁面との間に形成される空間４９ａに通じており、その空間４９ａがセンターハウジング４に設けた連通孔４９ｂによってモータ室４８に連通されている。上記の空間４９ａと連通孔４９ｂとによって連絡路４９が構成され、この連絡路４９は圧縮機の運転中、スクロール収容空間内を公転する可動スクロール基板２４の位置に関係なく、冷媒の流通経路に対して常に連通状態が維持される。
【００１５】
また、機体７の径方向の外側上面には、平坦な取付面７ａが形成され、その取付面７ａに前記電動モータを制御する制御ユニットを構成するインバータ６０が取り付けられている。インバータ６０を構成する部品は、発熱度の高い複数のスイッチング素子６２等の高発熱部品と、比較的発熱度の低い複数のコンデンサ６４等の低発熱部品とに区分してユニットハウジング７０内に収容されている。
【００１６】
スイッチング素子６２は、ユニットハウジング７０における筒部７０ａ内に配置されるとともに、その筒部７０ａ内に配置された筒体６３の外周面に貼り付くようにして支持されている。すなわち、筒体６３の外周面には、図３に示すように、スイッチング素子６２を取り付けるための平坦面状の複数の取付面６３ａが形成されている。本実施の形態では、３個の取付面６３ａを有する略三角形に形成されており、各取付面６３ａに３ブロックに分割されたスイッチング素子６２がそれぞれ直に接触状態（貼り付き状態）で支持される。一方、コンデンサ６４等は取付板６５によって支持されている。
【００１７】
ユニットハウジング７０内を貫通する筒体６３は、その一端が圧縮室３２の入口４２に接続され、他端が外部回路の冷媒吸入管路（図示省略）と接続される。一方、インバータ６０を収容するユニットハウジング７０は、断熱材料、好ましくは合成樹脂によって形成されており、その底板７０ｂが脚部７０ｃを介して機体７の取付面７ａに対して所定の隙間Ｃを隔てた状態で取り付けられる。この隙間Ｃによって断熱領域が形成されている。
【００１８】
また、ユニットハウジング７０内のスイッチング素子６２と、モータハウジング６内の電動モータ４６とは、モータハウジング６内とユニットハウジング７０内に貫通する３本の導通ピン６６及び導線６７，６８によって接続されており、電動モータ４６の駆動に必要な電力は、これらの導通ピン６６及び導線６７，６８を介して供給される。
【００１９】
上記のように構成されたスクロール型電動圧縮機において、電動モータ４６によって圧縮機構２１が駆動されると、入口４２から吸入された冷媒は、圧縮後、吐出ポート５０から高圧の冷媒として吐出チャンバ５２へ吐出されたのち、図１に矢印で示す如く、外部回路のコンデンサ（図示省略）へ送られる。一方、外部回路のエバポレータ（図示省略）から帰還する吸入冷媒は、図１に矢印で示すように、ユニットハウジング７０を貫通する筒体６３の筒孔６３ｂを通って圧縮機内に戻る際に、ユニットハウジング７０内のインバータ６０、とりわけ、筒体６３に支持されている高発熱部品であるスイッチング素子６２から熱を奪いこれを冷却する。
【００２０】
また、圧縮機の運転中は、冷媒の圧縮による発熱あるいは電動モータ４６の駆動による発熱によって機体７が高温化する。しかるに、本実施の形態では、インバータ６０が収容されたユニットハウジング７０を、発熱部品としての機体７、特にモータハウジング６に対して所定の隙間Ｃを隔てて配置することで、空気層からなる断熱領域を設定してあるため、この断熱領域によって熱的に絶縁し、電動モータ４６に発生した熱がユニットハウジング７０へ移動することを抑制する。そして、この断熱領域による熱移動の抑制効果は、圧縮機の運転停止においても継続的に発揮される。
【００２１】
圧縮機の運転中において、モータ室４８は、冷媒の流通経路における吸入領域と連絡路４９を介して常時連通されている。このため、流通経路側の吸入冷媒とモータ室４８側の冷媒との間で連絡路４９を介して熱移動が生ずる。すなわち、高熱側であるモータ室４８側の熱が流通経路側へ移動し、この熱移動によって電動モータ４６が冷却される。また、モータ室４８と冷媒の吸入領域との間に圧力差が生じたときは、モータ室４８と吸入領域との間には、連絡路４９を介して冷媒の流れが発生する。従って、その冷媒流れに伴い熱が移動され、電動モータ４６は冷却される。かくして、電動モータ４６のオーバーヒートが防止される。
【００２２】
上述した冷却は、従来の如きモータ室内を吸入冷媒の通路とする方式とは異なり、吸入冷媒の大きな流れを伴わない、いわゆる「よどみ冷却」である。そして、このような「よどみ冷却」に直接的に関わる吸入冷媒は、流通経路を流通する吸入冷媒中の一部であり、吸入冷媒全体の温度を大きく上昇させるには至らない。このため、吸入冷媒の比体積の増大が抑えられることになり、圧縮効率が低下するといった不具合を解消することができる。
なお、本実施の形態では、吸入冷媒によってインバータ６０を冷却する構成を採用しているが、インバータ６０の発熱量は電動モータ４６の発熱量に比べて極めて少ない。従って、モータ室４８内に全ての吸入冷媒を流通させて電動モータ４６を冷却する場合に比べると、吸入冷媒でインバータ６０を冷却したときの該吸入冷媒の温度上昇は僅かであり、圧縮効率を低下させるには至らない。
【００２３】
また、本実施の形態では、電動モータ４６の冷却に低温の吸入冷媒を用いるため、吐出冷媒に比べると、より高い冷却効果を得ることができる。更には、吸入冷媒をモータ室４８に導く構成によると、電動モータ４６の駆動力を圧縮機構２１に伝える駆動軸８の回りにシール材を設ける必要が無く、構造が簡単でコスト的に有利となる。
【００２４】
なお、本発明は図示の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更することが可能である。
例えば、実施の形態では、圧縮機にインバータ６０を一体化し、そのインバータ６０を吸入冷媒によって冷却する構成としたが、インバータ６０を圧縮機から独立して設ける形式のものに適用してもよい。
また、連絡路４９を介しての流通経路に対するモータ室４８の連通部位は、吸入領域に限るものではなく、吸入から吐出に至るまでの冷媒の流通経路であれば、どこであっても差し支えなく、例えば吐出チャンバ５２とモータ室４８とを連絡路によって連通させ、吐出冷媒によって電動モータ４６を冷却する構成に変更してもよい。
【００２５】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、冷媒による電動モータの冷却方式を採用した場合の圧縮仕事に対する悪影響を回避した上で、電動モータを冷却することが可能な電動圧縮機及び電動圧縮機の冷却方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】スクロール型圧縮機の全体を示す縦断面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。
【図３】スイッチング素子の配置を示す図面である。
【符号の説明】
２     固定スクロール
４     センターハウジング
６     モータハウジング
２０   可動スクロール
２１   圧縮機構
３２   圧縮室
４２   入口
４６   電動モータ
４８   モータ室
４９   連絡路
【図１】
0004000770.tif 000002
【図２】
0004000770.tif 000003
【図３】
0004000770.tif 000004