KR20020089133A - 차량공조용 압축기 및 이 차량공조용 압축기를 구비한공조장치 - Google Patents

Abstract

(과제) 차량의 공조회로에서의 전기절연성의 저하를 극력 억제하기에 유효한 차량공조기술을 제공한다.

(해결수단) 자동차의 공조장치 (100) 에서, 스크롤형 압축기 (1) 는 엔진 (E) 에 직접 장착되어 있다. 또, 토출배관 (105), 흡입배관 (107) 에는 고무재를 사용하여 형성된 고압호스 (106), 저압호스 (108) 가 설치되어 있다. 또, 스크롤형 압축기 (1) 는 HFC 계 냉매에 PVE 계 냉동기유를 혼합한 유체를 압축하게 되어 있다. PVE 계 냉동기유는 냉매의 윤활성을 유지하는 기능을 갖고, 또한 절연저항이 저하되는 것을 극력 억제하는 기능도 갖는다. 따라서, 이들 고무재제의 고압호스 (106) 나 저압호스 (108) 를 통하여 공조회로 내로 들어온 수분이 전동모터 (49) 의 전기결선부에 접촉해도 절연저항이 저하되는 것을 극력 억제할 수 있어 전기결선부에서의 누전발생을 회피할 수 있다.

Description

차량공조용 압축기 및 이 차량공조용 압축기를 구비한 공조장치 {COMPRESSOR FOR VEHICLE AIR-CONDITIONING AND AIR-CONDITIONING APPARATUS WITH THE COMPRESSOR FOR VEHICLE AIR-CONDITIONING}

본 발명은 차량에서 냉매에 냉동기유를 혼합한 유체를 공조용 압축기에 의해 압축하여 고압화하고, 공조회로로 토출시킴으로써 공조를 실시하는 차량공조기술에 관한 것이다.

일본 공개특허공보 평10-338891 호에는 룸 에어콘 등에 이용되는 일반적인 공조기가 개시되어 있다. 이 공조기는 냉매를 압축하여 고압화하고, 공조회로로 토출시킴으로써 공조회로에 냉매를 순환시켜 공조를 실시하는 것으로, 냉매의 윤활성을 유지하기 위하여 냉매에 냉동기유로서 폴리비닐에테르 (이하,「PVE」라 함) 가 혼합되어 있다.

그런데, 상기 공보에 기재된 공조기에서는 냉매의 윤활성을 유지하기 위한 냉동기유 (PVE) 가 공조회로에 들어온 수분을 흡습하는 역할을 겸하고 있다. 즉, 이 냉동기유 (PVE) 는 윤활기능 및 건조기능을 갖기 때문에, 냉매의 윤활성 유지 및 수분흡습 양쪽의 용도로 사용되고 있다. 이에 의해, 냉매의 윤활성을 유지할 수 있는 한편, 전용 건조제를 사용하지 않고 시스템 내의 수분을 제거할 수있어 이 건조제가 미립화되어 시스템 내에서 폐색되는 등의 문제를 해결하기에 유효하다.

그러나, 상기 공보에는 공조회로에 들어온 수분을 냉동기유에 의해 흡수시킨다는 기술이 제안되어 있는 것에 그쳐, 공조회로 내의 수분이 영향을 미치는 전기절연성에 대한 깊이 있는 기술의 제창은 이루어져 있지 않다. 공조회로에 수분이 혼입되면 일반적으로 전기절연성이 저하되기 때문에, 도전부 (導電部) 예를 들어 전동모터의 전기결선부 등에서 누전이 발생되기 쉬워진다는 문제를 내포하고 있다. 그리고, 이같은 문제는 옥외에서 사용하기 때문에 비교적 공조회로에 수분이 들어오기 쉬운 차량의 공조회로에서 특히 염려되는 것이다.

따라서, 본 발명자들은 차량의 공조장치에서, 본래 냉매의 윤활성을 유지하기 위하여 냉매에 혼합되는 냉동기유가 전기절연성의 확보에도 유효하다는 것에 착안하여 냉매에 각종 냉동기유를 혼합하였을 때의 전기절연성 (절연저항) 의 변화에 대하여 예의검토하였다. 그 결과, 본 발명자들은 차량의 공조장치에서, PVE 를 주성분으로 하는 PVE 계 냉동기유를 사용함으로써, 본래 필요하다고 여겨지는 냉매의 윤활성을 유지하면서, 또한 공조회로에서의 전기절연성의 문제도 해결할 수 있는 것을 발견하는 것에 성공하였다.

본 발명에서는 차량의 공조회로에서의 전기절연성의 저하를 극력 억제하기에 유효한 차량공조기술을 제공하는 것을 과제로 한다.

도 1 은 자동차의 차체에 본 실시형태의 공조장치 (100) 가 장착된 상태를 나타내는 도면이다.

도 2 는 본 실시형태의 스크롤형 압축기 (1) 의 전체를 나타내는 종단면도이다.

도 3 은 PVE 중의 수분농도와 절연저항의 상관관계를 나타내는 도면이다.

※도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명※

1 : 스크롤형 압축기 (차량공조용 압축기) 2 : 고정스크롤

6 : 모터하우징 20 : 가동스크롤

21 : 압축기구 32 : 압축실

45 : 모터실 46 : 스테이터

46a : 스테이터 코일 47 : 연락로

47a : 공간 47b : 연통구멍

49 : 전동모터 66 : 도통 핀

67, 68 : 도선 100 : 공조장치

102 : 콘덴서 103 : 리시버

104 : 냉각유닛 106 : 고압호스

108 : 저압호스 E : 엔진 (차량엔진)

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 차량공조용 압축기는 청구항 1 ∼4 에 기재된 바와 같이 구성된다. 또, 본 발명의 공조장치는 청구항 5 에 기재된 바와 같이 구성된다. 또한, 본 발명은 차량의 공조회로에서, 냉매에 폴리비닐에테르유 (PVE) 를 주성분으로 하는 냉동기유를 혼합한 유체를 사용함으로써, 공조회로에 들어온 수분 등에 의해 전기절연성이 저하되는 것을 극력 억제할 수 있도록 한 기술이다. 따라서, 본 발명에 기재된 기술은 냉매에 혼합되는 냉동기유에 단순히 폴리비닐에테르유 (PVE) 를 적용하는 것에 그치는 것이 아니라, 폴리비닐에테르유 (PVE) 를 주성분으로 하는 냉동기유가 전기절연성의 저하를 억제하기에 유효하다는 것을 발견하고, 특히 차량의 공조회로에서의 전동모터의 도전부 등에서 염려되는 누전을 회피할 수 있도록 한 것이다.

청구항 1 에 기재된 차량공조용 압축기에서는 냉매에 폴리비닐에테르유 (이하,「PVE」라 함) 를 주성분으로 하는 냉동기유를 혼합한 유체를 압축하도록 되어 있다. 여기에서 말하는「냉매」로서는 하이드로플루오로카본, 예를 들어 R-134a 를 주성분으로 하는 것 (이하,「HFC 계 냉매」라 함) 을 바람직하게 사용할 수 있다. 그리고, 이 압축기로 압축되어 고압화된 유체는 차량의 공조회로로 토출되게 된다.

또, 냉매에 냉동기유를 혼합한 유체의 흡입에서 토출에 이르는 유통경로에 도전부가 연통 (連通) 되어 있다. 즉, 이 유체는 도전부와 접촉하도록 되어 있다. 이「도전부」란 전기적으로 접속된 배선, 예를 들어 전동모터나 다른 전동기기의 전기결선부 등을 넓게 포함하는 것으로 한다. 따라서, 유통경로 내에 수분이 혼입되어 이 도전부의 전기절연성이 저하되면 누전이 발생하기 쉬워진다.또한, 도전부는 유통경로에 연통되어 있으면 되고, 유통경로에서 분기한 위치에 도전부를 배치하는 경우 뿐만 아니라, 연통경로 자체에 도전부를 배치하는 경우라도 된다.

본 발명자들은 차량의 공조장치에서, 냉동기유 중에서도 특히 전기절연성의 확보에 유효한 PVE 에 착안하고, 이 PVE 중의 수분농도가 전기절연성 (절연저항) 에 주는 영향을 예의검토하였다. 그 결과, 본 발명자들은 차량의 공조장치에서 PVE 계 냉동기유는 냉매의 윤활성 유지에 기여할 뿐만 아니라, 전기절연성 (절연저항) 이 높은 것을 확인할 수 있었다. 예를 들어, PVE 의 절연저항은 냉매의 윤활성을 유지하는 냉동기유로서 일반적으로 사용되는 에스테르계의 냉동기유의 절연저항보다도 높아진다는 결과가 얻어졌다. 이에 의해, PVE 자체의 전기절연성이 유지되기 때문에, 도전부가 PVE 계 냉동기유의 분위기 하에 있는 한 도전부를 포함하는 유통경로 내에 수분이 혼입되어도 누전이 발생하는 것을 극력 회피할 수 있다.

이상과 같이 청구항 1 에 기재된 차량공조용 압축기에 의하면, 차량의 공조회로에서의 전기절연성의 저하를 극력 억제하고, 공조회로에 들어온 수분에 의해 도전부에 누전이 발생하는 것을 회피할 수 있다.

또한, 본 발명에서 말하는「차량」에는 자동차 이외에 전차, 기차 등 각종 차량을 널리 포함하는 것으로 한다.

청구항 2 에 기재된 차량공조용 압축기에서는 냉매에 냉동기유를 혼합한 유체의 압축을 실시하는 압축기구가 전동모터에 접속되어 있다. 즉, 이 차량공조용 압축기는 전동식으로 되어 있다. 따라서, 압축기구의 구동원인 전동모터를 기동시킴으로써, 흡입된 냉매는 냉동기유와 함께 압축기구를 통하여 압축되고 고압화되어 공조회로로 토출된다. 이 압축기구로서는 예를 들어 고정스크롤에 대하여 가동스크롤을 선회시켜 압축동작을 실시하는 스크롤형의 압축기구나 실린더보어 내에서 피스톤을 왕복구동시킴으로써 압축동작을 실시하는 왕복구동식의 압축기구 등이 있다.

또, 전동모터의 전기결선부 (도전부) 가 유통경로와 연통하도록 되어 있다. 즉, 냉매에 냉동기유를 혼합한 유체가 전동모터의 전기결선부와 접촉하게 된다. 이「전기결선부」는 전동모터를 외부전원과 전기적으로 접속하는 것으로, 예를 들어 도선, 접속핀 등을 말한다. 이 경우, PVE 자체의 전기절연성이 유지되기 때문에, 전기결선부가 PVE 분위기 하에 있는 한 전기결선부를 포함하는 유통경로 내에 수분이 혼입되어도 누전이 발생하는 것을 극력 회피할 수 있다.

따라서, 청구항 2 에 기재된 차량공조용 압축기에 의하면, 차량의 공조회로에 들어온 수분에 의해 전동모터의 전기결선부에 누전이 발생하는 것을 회피할 수 있다.

여기에서 청구항 2 에 기재된 전동모터는 청구항 3 에 기재된 바와 같이 밀폐된 모터실에 수용되고, 이 모터실이 연락로를 통하여 유통경로와 연통되는 구성인 것이 바람직하다. 이같이 구성함으로써 유통경로를 이동하는 냉매 및 냉동기유의 일부가 모터실 내에서 소위「정체」상태가 된다. 또, 유통경로측과 모터실측 사이에 압력차가 있으면, 양자 사이의 압력이 균등해지도록 냉매가 유동한다.따라서, 유통경로측의 냉매와 모터실내측의 냉매 사이에서 열이동이 생겨 모터실 내의 전동모터가 냉매에 의해 냉각되게 된다. 이 때, 전동모터의 냉각에 관여하는 냉매는 유통경로를 이동하는 냉매의 일부로서, 흡입냉매 전체의 온도를 크게 상승시키기에는 이르지 못한다. 이 때문에, 흡입냉매의 비체적의 증대가 억제되게 되어 공조용 압축기의 압축작업에 대한 영향이 적다.

이같이 청구항 3 에 기재된 차량공조용 압축기에 의하면, 청구항 2 에 기재된 차량공조용 압축기와 동일한 효과를 나타내고, 또한 냉매를 사용한 전동모터의 냉각을 합리적으로 실시할 수 있다.

청구항 4 에 기재된 차량공조용 압축기에서는 이 압축기 자체가 차량의 구동원인 차량엔진에 장착되어 있다. 또, 냉매에 폴리비닐에테르유를 주성분으로 하는 냉동기유를 혼합한 유체가 유통하는 유통경로가 고무재를 사용하여 형성되는 배관에 접속되어 있다. 즉, 그 일부 또는 전부에 고무재가 사용되어 있는 배관에 유통경로가 접속되어 있다. 고무재가 사용되는 배관은 유통경로의 흡입측에 접속되는 저압배관, 또는 유통경로의 토출측에 접속되는 고압배관, 또 이들의 양방이라도 된다. 또, 고무재가 사용되는 배관은 공조회로측의 배관이라도 되고, 또는 압축기측의 배관이라도 된다.

진동이나 소음 등의 발생원인 차량엔진에 차량공조용 압축기를 직접 장착하는 경우, 이 진동이나 소음 등이 압축기에 전달되어 다른 부재에 영향을 미치는 것이 문제가 되기 때문에, 차량공조용 압축기 주위의 배관에는 고무재가 사용되는 것이 일반적이다. 이 경우, 고무재를 사용한 배관을 사용하기 때문에, 외기 중의수분의 일부가 고무재의 배관 중을 투과하여 공조회로 내로 들어오게 된다. 또한, 배관에 고무재를 사용하는 한 이 배관에서의 수분의 투과를 완전히 억제하기에는 한계가 있다.

본 발명에서는 전동모터의 전기결선부와 같은 도전부가 PVE 분위기가 되도록 구성하기 때문에, 고무재의 배관을 통하여 외기 중의 수분이 공조회로 내로 들어왔다고 해도 이 도전부에서 누전이 발생하는 것을 극력 회피할 수 있다.

이상과 같이, 청구항 4 에 기재된 차량공조용 압축기에 의하면, 특히 외기 중의 수분이 공조회로에 들어오기 쉬운 차량엔진에 직접 장착한 타입의 차량공조용 압축기에 유효하다.

청구항 5 에 기재된 공조장치에서는 냉매에 폴리비닐에테르유를 주성분으로 하는 냉동기유를 혼합한 유체가 차량공조용 압축기를 통하여 차량의 공조회로에 보내지고, 이 공조회로를 순환함으로써 공조를 실시하게 되어 있다.

따라서, 청구항 5 에 기재된 공조장치에 의하면, 차량공조용 압축기의 유통경로에 도전부를 갖는 경우는 물론, 이 압축기 이외의 다른 기기에 도전부를 갖는 경우라도 공조회로에서의 전기절연성의 저하를 극력 억제하고, 예를 들어 공조회로에 들어온 수분에 의해 도전부에서 누전이 발생하는 것을 회피할 수 있다.

발명의 실시형태

이하에 본 발명의 1 실시형태를 도면에 근거하여 설명한다. 또한, 본 실시형태는 본 발명을 고정스크롤과 가동스크롤 사이의 압축실에서 유체를 압축하고 고압화하여 토출하는 스크롤형 압축기에 적용한 것이다. 여기에서, 도 1 은자동차의 차체에 본 실시형태의 공조장치 (100) 가 장착된 상태를 나타내는 도면이다. 도 2 는 본 실시형태의 스크롤형 압축기 (1) 의 전체를 나타내는 종단면도이다. 도 3 은 PVE 중의 수분농도와 절연저항의 상관관계를 나타내는 도면이다.

도 1 에 나타내는 바와 같이, 자동차의 공조를 실시하는 공조장치 (100) 는 차체의 엔진 룸에 배치되어 있다. 공조장치 (100) 에는 본 발명에서의 차량공조용 압축기로서의 스크롤형 압축기 (1), 응축기로서의 콘덴서 (102), 리시버 (103), 팽창밸브 및 증발기를 구비한 냉각유닛 (104), 이들을 서로 접속하는 배관 등이 설치되어 있다. 즉, 이 스크롤형 압축기 (1) 로 단열압축되어 고압화된 고온고압의 냉매는 토출배관 (105) 을 통하여 콘덴서 (102), 이어서 리시버 (103) 로 보내진다. 콘덴서 (102) 및 리시버 (103) 에서 액화된 액냉매는 냉각유닛 (104) 의 팽창밸브에 의해 교축팽창되어 교축증기냉매가 되고, 그 후 증발기에서 공조공기와의 사이에서 열교환을 실시하여 공조공기를 냉각한다. 교축증기냉매 자체는 공조공기로부터 열을 빼앗아 등압 하에서 기화된 포화증기냉매가 되고, 흡입배관 (107) 을 통하여 스크롤형 압축기 (1) 로 보내지고, 이 스크롤형 압축기 (1) 에서 다시 압축되게 된다. 이같이 스크롤형 압축기 (1) 주위에서 냉매가 순환하는 회로, 그 회로에 접속되는 각 기기 등에 의해 공조회로가 형성되어 있다.

또한, 본 실시형태에서는 R-134a (하이드로플루오로카본) 를 주성분으로 하는 HFC 계 냉매, 폴리비닐에테르유 (PVE) 를 주성분으로 하는 냉동기유를 혼합한 것을 사용하고 있다. 따라서, 스크롤형 압축기 (1) 는 HFC 계 냉매에 PVE 계 냉동기유를 혼합한 유체 (이하,「유체」라 함) 를 압축하고 고압화하여 공조회로로토출시키도록 되어 있다. 이 PVE 계 냉동기유는 HFC 계 냉매와의 상용성이 좋고, HFC 계 냉매에 대하여 본래의 냉동기유의 기능, 즉 HFC 계 냉매의 윤활성을 유지하는 기능을 갖는다.

스크롤형 압축기 (1) 는 압축기 자체가 자동차의 구동원으로서의 엔진 (E) (본 발명에서의 차량엔진에 대응하고 있음) 에 직접 장착되어 있다. 엔진 (E) 은 교류발전기 (도시생략) 와 기계적으로 접속되어 있고, 이 교류발전기로 발전된 전력은 후술하는 인버터 (60) 를 통하여 스크롤형 압축기 (1) 의 전동모터 (49) 로 송전되도록 되어 있다.

또한, 토출배관 (105) 에는 금속재료로 형성된 고압파이프 이외에 고무재를 사용하여 형성된 고압호스 (106) 가 설치되어 있다. 또, 흡입배관 (107) 에는 금속재료로 형성된 저압파이프 이외에 고무재를 사용하여 형성된 저압호스 (108) 가 설치되어 있다. 이는 엔진 (E) 에서 발생하는 진동이나 소음 등이 이 엔진 (E) 에 직접 장착된 스크롤형 압축기 (1) 를 통하여 다른 부재에 영향을 미치는 것을 극력 회피하기 위해서이다. 이같이 진동이나 소음 등이 문제가 되는 부분의 배관에는 금속제 배관 대신에 고무재를 사용한 배관을 사용하는 것이 일반적이다. 그러나, 고무재를 사용한 배관을 사용하면, 외기 중의 수분의 일부가 고무재의 배관 중을 투과하여 공조회로 내로 들어오는 것이 알려져 있다. 그리고, 특히 옥외에서 사용되는 자동차의 공조장치 (100) 에서는 배관에 고무재를 사용하는 한 이 배관에서의 수분의 투과를 완전히 억제하기에는 한계가 있다.

도 2 에 나타내는 바와 같이, 스크롤형 압축기 (1) 에서 고정스크롤 (2) 의일단면에는 센터하우징 (4) 의 일단면이 접합되어 있고, 그 센터하우징 (4) 의 타단면에는 모터하우징 (6) 이 접합되어 있다. 따라서, 이들 하우징 (4, 6) 과 고정스크롤 (2) 에 의해 압축기 본체가 구성되어 있다. 센터하우징 (4) 과 모터하우징 (6) 에는 구동축 (8) 이 레이디얼 베어링 (10, 12) 을 통하여 회전가능하게 지지되어 있고, 그 구동축 (8) 의 센터하우징 (4) 측에는 구동축 (8) 에 대하여 편심된 편심축 (14) 이 일체로 형성되어 있다.

편심축 (14) 에는 부시 (16) 가 일체회전하도록 끼워 맞추어져 있다. 부시 (16) 의 일단부에는 균형추 (18) 가 일체회전하도록 장착되고, 또 부시 (16) 의 타단부측에는 가동스크롤 (20) 이 고정스크롤 (2) 과 대향하도록 니들 베어링 (22) 을 통하여 상대회전 가능하게 장착되어 있다. 이 고정스크롤 (2) 및 가동스크롤 (20) 등에 의해 흡입된 유체의 압축을 실시하는 압축기구 (21) 가 구성되어 있다. 또한, 니들 베어링 (22) 은 가동스크롤 (20) 에서의 가동스크롤 기판 (24) 의 배면 (도 1 중의 우측) 에 돌출 설치된 통상의 보스부 (24a) 에 수용되어 있다. 이 니들 베어링 (22) 및 레이디얼 베어링 (10) 등에 의해 가동스크롤 (20) 의 베어링기구 (23) 가 구성되어 있다.

고정스크롤 (2) 은 원판상의 고정스크롤 기판 (26) 의 편면에 세워 설치된 소용돌이 형상, 소위 나선형상의 고정 소용돌이 벽 (랩) (28) 을 갖고 있다. 마찬가지로 가동스크롤 (20) 은 원판상의 가동스크롤 기판 (24) 의 편면에 세워 설치된 상 (나선형상) 의 가동 소용돌이 벽 (랩) (30) 을 갖고 있다. 그리고, 각 스크롤은 소용돌이 벽 (28, 30) 이 서로 맞물리도록 배치되어 있다.

고정스크롤 (2) 의 고정스크롤 기판 (26) 및 고정 소용돌이 벽 (28), 가동스크롤 (20) 의 가동스크롤 기판 (24) 및 가동 소용돌이 벽 (30) 은 고정 소용돌이 벽 (28) 과 가동 소용돌이 벽 (30) 이 슬라이딩 접촉부 (복수의 점) 에서 슬라이딩 접촉함으로써, 초승달형상의 압축실 (밀폐공간) (32) 을 형성한다. 가동스크롤 (20) 은 편심축 (14) 의 회전 (선회운동) 에 따라 공전 (선회운동) 하고, 그 때 균형추 (18) 는 가동스크롤 (20) 의 공전에 따른 원심력을 상쇄한다. 구동축 (8) 과 일체로 회전하는 편심축 (14), 부시 (16) 및 편심축 (14) 과 가동스크롤 (20) 의 보스부 (24a) 사이에 끼워진 니들 베어링 (22) 에 의해 구동축 (8) 의 회전력을 가동스크롤 (20) 에 공전운동으로서 전달하도록 되어 있다.

센터하우징 (4) 의 단면에는 동일 원주선상에 복수 (예를 들어 4 개) 의 자전저지용 오목부 (34) 가 등간격 각도위치에 형성되어 있다. 센터하우징 (4) 에 고정된 고정핀 (36) 과 가동스크롤 기판 (24) 고정된 가동핀 (38) 은 오목부 (34) 에 삽입된 상태에서 고정장착되어 있다. 가동스크롤 (20) 은 편심축 (14) 의 회전에 따라 오목부 (34) 및 고정핀 (36), 가동핀 (38) 에 의해 자전이 저지된다. 즉, 오목부 (34) 및 고정핀 (36), 가동핀 (38) 에 의해 가동스크롤 (20) 의 자전방지기구가 형성되어 있다.

고정스크롤 기판 (26) 에는 토출구멍 (50) 을 개폐하는 리드밸브식 토출밸브 (52) 가 설치되어 있다. 이 토출밸브 (52) 는 토출구멍 (50) 에 대응한 형상의 리드밸브 (54), 이 리드밸브 (54) 를 지지하는 밸브누름 (56), 리드밸브 (54) 및 밸브누름 (56) 을 고정스크롤 기판 (26) 에 고정하는 고정볼트 (58) 를 갖고, 고정스크롤 기판 (26) 에 형성된 토출챔버 (25) 에 수납되어 있다. 또한, 리드밸브 (54) 의 개폐동작은 토출구멍 (50) 에 연통하는 압축실 (32) 과 토출챔버 (25) 의 압축차로 실시된다. 즉, 압축실 (32) 측의 압력이 토출챔버 (25) 측의 압력보다도 높은 경우에는 리드밸브 (54) 는 개방되고, 압축실 (32) 측의 압력이 토출챔버 (25) 측의 압력보다도 낮은 경우에는 리드밸브 (54) 는 폐쇄된다. 또, 밸브누름 (56) 은 리드밸브 (54) 를 지지함과 동시에, 리드밸브 (54) 의 최대 개도 (開度) 를 규제하도록 구성되어 있다. 토출챔버 (25) 는 리어커버 (51) 에 의해 덮히고, 그 리어커버 (51) 의 유출구 (51a) 에 공조회로의 토출배관 (105) 이 접속된다.

고정스크롤 (2), 센터하우징 (4) 및 모터하우징 (6) 으로 이루어지는 케이싱의 외주부에는 전동모터 (49) 를 제어하는 인버터 (60) 가 장착되어 있다. 이 인버터 (60) 는 비교적 발열도가 높은 스위칭소자 (62), 비교적 발열도가 낮은 콘덴서 (64) 등을 갖고, 이들 구성부품은 고발열부품과 저발열부품으로 구분되어 인버터케이스 (70) 내에 수용되어 있다. 스위칭소자 (62) 는 인버터케이스 (70) 의 통부 (70a) 외주에 배치되고, 콘덴서 (64) 는 장착기판 (65) 에 배치되어 있다. 인버터케이스 (70) 의 통부 (70a) 는 그 일단이 흡입포트 (44) 에 접속되고, 타단이 공조회로의 흡입배관 (107) 에 접속되어 있다.

또, 유닛하우징 (70) 내의 스위칭소자 (62) 와 모터하우징 (6) 내의 전동모터 (49) 는, 모터하우징 (6) 내와 유닛하우징 (70) 내에 관통하는 3 개의 도통 핀 (66) 및 도선 (67, 68) 에 의해 접속되어 있고, 전동모터 (49) 의 구동에 필요한전력은 이들 도통 핀 (66) 및 도선 (67, 68) 을 통하여 공급된다. 이 도통 핀 (66) 이나 도선 (68), 또는 그 근방부분이 본 발명에서의 전기결선부에 대응하고 있다.

또한, 도선 (68) 과 전동모터 (49) 의 스테이터 코일 (46a) 의 접속부분은 전동모터 (49) 의 압축기구부측에 설치되어 있다. 또, 인버터 (60) 는 하우징에 대하여 일체화되어 있고, 전동모터 (49) 와 인버터 (60) 의 접속부분은 하우징의 직경방향의 외주부에 설치되어 있다. 즉, 횡방향의 외주부에 인버터 등을 설치하는 경우에 비하여 축길이를 극력 억제한 작은 크기로 되어 있다.

또, 전동모터 (49) 와 인버터 (60) 의 접속부분은 각각이 서로 근접하는 위치에 설치되어 있다. 이에 의해, 전동모터 (49) 와 인버터 (60) 를 극력 최단거리로 접속할 수 있다. 따라서, 접속부재의 길이를 짧게 할 수 있고, 재료비용 및 중량저감이나 전압강하를 억제함에 의한 성능상승이 가능해진다.

모터하우징 (6) 의 내주면에는 스테이터 (46) 가 고정장착되어 있고, 구동축 (8) 에는 로터 (48) 가 고정장착되어 있다. 구동축 (8), 스테이터 (46) 및 로터 (48) 등에 의해 전동모터 (49) 가 구성되고, 스테이터 (46) 의 스테이터 코일 (46a) 로의 통전에 의해 로터 (48) 및 구동축 (8) 이 일체가 되어 회전한다. 전동모터 (49) 는 모터하우징 (6) 과 센터하우징 (4) 에 의해 형성되는 밀폐된 모터실 (45) 에 수용되어 있다.

구동축 (8) 의 편심축 (14) 이 회전함에 따라 가동스크롤 (20) 이 공전 (선회) 하고, 고정스크롤에 형성된 흡입포트 (44) 로부터 도입된 유체는 양 스크롤(2, 20) 의 둘레가장자리측으로부터 고정스크롤 기판 (26) 과 가동스크롤 기판 (24) 사이로 유입된다. 또, 가동스크롤 (20) 의 공전에 따라 가동핀 (38) 이 고정핀 (36) 의 둘레면에 따라 슬라이딩 이동한다. 그리고, 편심축 (14) 이 회전할 때, 이 편심축 (14) 에 니들 베어링 (22) 을 통하여 상대회전 가능하게 장착된 가동스크롤 (20) 은 자전하지 않고 구동축 (8) 의 중심축선 주위로 공전한다. 가동스크롤 (20) 이 공전함에 따라 흡입포트 (44) 로부터 도입된 유체는 압축실 (32) 로 유입되고, 압축도를 강하게 하면서 고정스크롤 (2) 의 중심방향으로 유도되어 고압화된다. 그리고, 고압화된 유체는 고정스크롤 기판 (26) 의 중심위치에 형성되어 가장 고압으로 되는 압축실 (32) 와 연통하는 토출구멍 (50) 으로 유입되어 간다. 그리고, 이 고압화된 유체는 유출구 (51a) 를 통하여 공조회로의 토출배관 (105) 으로 이송된다.

압축기구 (21) 측과 모터실 (45) 을 구획하는 센터하우징 (4) 에는 압축기구 (21) 측에 형성된 흡입에서 토출에 이르는 유체의 유통경로 중의 흡입영역을 모터실 (45) 에 연통시키기 위한 연락로 (47) 가 설치되어 있다. 즉, 흡입된 유체는 가동스크롤 기판 (24) 의 외주면과, 이 가동스크롤 기판 (24) 을 수용하는 스크롤 수용공간의 내벽면 사이에 형성되는 공간 (47a) 에 통하고 있고, 이 공간 (47a) 이 센터하우징 (4) 에 설치된 연통구멍 (47b) 에 의해 모터실 (45) 에 연통되고 있다. 상기 공간 (47a) 과 연통구멍 (47b) 에 의해 연락로 (47) 가 구성되고, 이 연락로 (47) 는 압축기의 운전 중, 스크롤 수용공간 내를 공전하는 가동스크롤 기판 (24) 의 위치에 관계없이 유체의 유통경로에 대하여 항상 연통상태가 유지된다. 이때문에, 유통경로측의 유체와 모터실 (45) 측의 유체 사이에서 연락로 (47) 를 통하여 열이동이 생긴다. 즉, 고열측인 모터실 (45) 측의 열이 유통경로측으로 이동하고, 이 열이동에 의해 전동모터 (49) 가 냉각된다. 또, 모터실 (45) 과 흡입영역 사이에 압력차가 생겼을 때에는 모터실 (45) 과 흡입영역 사이에는 연락로 (47) 를 통하여 유체의 흐름이 발생한다. 따라서, 그 유체 흐름에 따라 열이 이동되고, 전동모터 (49) 는 냉각된다. 이렇게 하여 전동모터 (49) 의 과열이 방지된다.

상술한 냉각은 종래와 같은 모터실 내를 유체의 통로로 하는 방식과는 달리, 유체의 큰 흐름을 수반하지 않는, 소위「정체냉각」이다. 그리고, 이같은「정체냉각」에 직접적으로 관여하는 유체는 유통경로를 유통하는 유체 중의 일부이고, 유체 전체의 온도를 크게 상승시키기에는 이르지 않는다. 이 때문에, 유체의 비체적의 증대가 억제됨으로써 압축효율이 저하된다는 문제점을 해소할 수 있다.

또한, 본 실시형태에서는 흡입되는 유체에 의해 인버터 (60) 를 냉각하는 구성을 채택하고 있지만, 인버터 (60) 의 발열량은 전동모터 (49) 의 발열량에 비하여 매우 적다. 따라서, 모터실 (45) 내에 모든 흡입유체를 유통시켜 전동모터 (49) 를 냉각하는 경우에 비하면, 흡입유체로 인버터 (60) 를 냉각하였을 때의 이 흡입유체의 온도상승은 미미하여 압축효율을 저하시키기에는 이르지 않는다.

또, 본 실시형태에서는 전동모터 (49) 의 냉각에 저온의 흡입유체를 사용하기 때문에, 토출유체에 비하면 보다 높은 냉각효과를 얻을 수 있다. 또한, 흡입유체를 모터실 (45) 로 유도하는 구성에 의하면, 전동모터 (49) 의 구동력을 압축기구 (21) 에 전달하는 구동축 (8) 의 주위에 실 (seal) 재를 설치할 필요가 없어 구조가 간단하며 비용적으로 유리해진다.

또한, 본 실시형태에서는 토출배관 (105) 의 고압호스 (106) 및 흡입배관 (107) 의 저압호스 (108) 를 고무재를 사용하여 형성하고 있다. 이 때문에, 상술한 바와 같이, 특히 옥외에서 사용되는 공조장치 (100) 에서는 고압호스 (106), 저압호스 (108) 등을 통하여 공조회로로 미소한 수분이 들어오게 된다. 그리고, 이 수분은 HFC 계 냉매 및 PVE 계 냉동기유와 함께 공조회로 내를 순환한다. 이 때, 스크롤형 압축기 (1) 에서 연락로 (47) 에서 모터실 (45) 내로 수분이 들어와 절연저항이 저하되면, 예를 들어 도선 (68) 자체 또는 그 근방에서 누전이 발생하기 쉬워진다. 그런데, 본 실시형태에서는 PVE 를 주성분으로 한 PVE 계 냉동기유를 사용하고 있기 때문에, 공조회로에 수분이 혼입되어도 절연저항이 저하되는 것을 극력 억제할 수 있다.

즉, 본 발명자들은 공조회로에 수분이 혼입되어도 전기절연성이 저하되는 것을 방지함에 있어, 각종 냉동기유가 전기절연성에 주는 영향에 대하여 예의검토하였다. 그 결과, 본 발명자들은 HFC 계 냉매에 대한 냉동기유로서 PVE 를 주성분으로 하는 PVE 계 냉동기유를 사용함으로써, 냉매의 윤활성을 유지하면서 유체의 전기절연성의 문제를 해결할 수 있는 것을 발견하는 것에 성공하였다.

도 3 에 나타내는 바와 같이, PVE 중의 수분농도와 절연저항의 상관관계를 나타내는 그래프에서, PVE 계 냉동기유는 에스테르계 냉동기유에 비하여 절연저항이 높고, 또한 수분농도가 상승해도 전기저항이 저하되기 어렵다는 것을 알 수 있다. 그리고, 절연저항은 수분이 포화상태가 될 때까지 비교적 높은 레벨로 유지되게 된다. 이에 의해, 공조회로의 배관에 고무재를 사용하여 공조회로에 수분이 들오오기 쉬운 경우라도 절연저항이 저하되는 것을 극력 억제하기에 유효하다는 것을 확인할 수 있었다. 따라서, 전동모터 (49) 의 전기결선부, 예를 들어 도통 핀 (66) 이나 도선 (68) 이 직접 유체에 접촉해도 PVE 에 의해 유체의 절연저항이 높게 유지되고 있기 때문에, 이같은 전기결선부에서의 누전의 발생을 회피할 수 있다.

또한, PVE 계 냉동기유를 사용한 전기절연성능은 본 실시형태의 스크롤형 압축기 (1) 에서 상정하는 사용조건, 예를 들어 온도 : -30 ∼ 150 [℃], 압력 : 0.2 ∼ 2.5 [MPaG], 점도 : 5 ∼ 20 [cSt] (@100 ℃) 에서 문제없는 것이었다.

이상과 같이, 본 실시형태에 의하면, 자동차의 공조장치 (100) 에서, 공조회로의 전기절연성이 저하되는 것을 극력 억제하고, 공조회로에 들어온 수분에 의해 예를 들어 도통 핀 (66) 이나 도선 (68) 의 근방에서 누전이 발생하는 것을 회피할 수 있다. 특히, 외기 중의 수분이 공조회로에 들어오기 쉬운 구성, 즉 엔진 (E) 에 스크롤형 압축기 (1) 가 직접 장착되고, 그 근방의 배관이 고무재를 사용한 구성으로 되어 있는 공조장치에 특히 유효하다.

또한, 본 발명은 상기 실시형태만에 한정되는 것이 아니라, 각종 응용이나 변형을 생각할 수 있다. 예를 들어 상기 실시형태를 응용한 다음의 각 형태를 실시할 수도 있다.

(A) 상기 실시형태에서는 HFC 계 냉매에 PVE 를 주성분으로 하는 냉동기유를혼합한 유체를 공조회로에 순환시키는 경우에 대하여 기재하였지만, 이 유체에 추가로 다른 유체를 혼합하여 사용할 수도 있다. 예를 들어, 압축기의 시저 (seizure) 방지를 위하여 극압첨가제로서의 트리크레딜포스페이트 (TCP) 를 혼합하거나, 냉동기유의 산화안정성을 위하여 산화방지제 (예를 들어, DBPC) 를 혼합할 수도 있다.

(B) 또, 상기 실시형태에서는 스크롤형 압축기에 대하여 기재하였지만, 다른 종류의 압축기, 예를 들어 실린더보어 내에서 피스톤을 왕복구동시킴으로써 냉매의 압축동작을 실시하는 왕복구동식 압축기에 본 발명을 적용할 수도 있다.

(C) 또, 상기 실시형태에서는 자동차의 공조장치 (100) 에 대하여 기재하였지만, 자동차 이외의 차량의 공조장치에 본 발명을 적용할 수도 있다.

이상 상술한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 차량의 공조장치에서의 전기절연성의 저하를 극력 억제하기에 유효한 차량공조기술을 실현할 수 있다.

Claims (5)

1. 유체의 흡입에서 토출에 이르는 유통경로와 연통하는 도전부를 갖고, 상기 유통경로에서의 유체를 압축하여 고압화하고, 차량의 공조회로로 토출시키는 차량공조용 압축기로서,

   상기 유체에는 냉매에 폴리비닐에테르유를 주성분으로 하는 냉동기유가 혼합되어 있는 것을 특징으로 하는 차량공조용 압축기.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 유체를 압축하는 압축기구와, 이 압축기구를 구동시키는 전동모터와, 이 전동모터의 전기결선부를 갖고,

   상기 전기결선부가 상기 도전부이고, 이 전기결선부가 상기 유통경로와 연통하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 차량공조용 압축기.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 전동모터를 수용하는 밀폐된 모터실과, 이 모터실을 상기 유통경로와 연통하는 연락로를 갖고,

   상기 전동모터의 전기결선부는 상기 연락로를 통하여 상기 유통경로와 연통하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 차량공조용 압축기.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 압축기 자체가 차량의 구동원인 차량엔진에 장착되는 구성이고, 상기 유통경로는 고무재를 사용하여 형성되는배관에 접속되는 것을 특징으로 하는 차량공조용 압축기.
5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 기재된 차량공조용 압축기를 구비하고, 이 차량공조용 압축기를 통하여 상기 공조회로에 상기 유체를 순환시켜 공조를 실시하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 공조장치.