CN1653266A - 电动压缩机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种可通过廉价的结构实现高耐久性和高效率，作为用于使用二氧化碳冷媒的结构非常有利的电动压缩机。本发明的电动压缩机将具有规定的固定倾斜角度的倾斜板(23)的旋转运动转换成一边限制其自转一边摆动的摆动板(24)的摆动运动，通过摆动板(24)的摆动驱动各活塞(21)，从而能够制成不具有倾斜板(23)的旋转形成的滑动部分的结构，实现耐久性的提高。

Description

电动压缩机

技术领域

本发明涉及一种使用二氧化碳冷媒、用于车用空调装置中的电动压缩机。

背景技术

通常，作为这种电动压缩机，除了例如日本国特许公开公报2000-291557中记载的那样，通过使一对涡旋状部件的一方与另一方的涡旋状部件对向地进行规定的旋转运动而对冷媒进行压缩、即所谓涡旋式压缩机之外，公知的还有例如日本国特许公开公报2000-130870中记载的那样，通过使外径比缸体的内径小的活塞沿着缸体的内周面进行旋转运动而对冷媒进行压缩、即所谓旋转活塞式压缩机。

但是，在采用二氧化碳冷媒的情况下，由于压力比以往的CFC气体或HFC气体高，所以在上述这种旋转式压缩机中存在不能够充分保持压缩室的密封性的问题。

因此，作为在高压条件下也能够确保压缩室的密封性的活塞式压缩机，公知的有例如日本国特许公开公报2001-304127号公报中记载的那样，马达的旋转通过倾斜板转换成活塞的往返运动的压缩机。但是，为了获得高的压力，要使倾斜板高速旋转，但在采用倾斜板的结构中，由于倾斜板一边与活塞一侧的滑履接触一边旋转，所以存在滑履和倾斜板的滑动部分的高负荷状态或严格的润滑条件下的耐久性问题。因此，在采用了二氧化碳冷媒的冷冻回路的实用化时，为了提高压缩机的耐久性，存在例如主要部件采用强度高的高价部件，导致成本增加的问题。

本发明是鉴于上述问题而提出的，其目的在于提供一种电动压缩机，能够以廉价的结构实现高耐久性和高效率，作为使用二氧化碳冷媒的结构是有利的。

发明内容

本发明的电动压缩机包括在压缩机主体的一端相互沿着圆周方向配置的多个缸体，分别在各缸体内往返运动的多个活塞，驱动各活塞的驱动轴，以及使驱动轴旋转的马达，通过使各活塞在各自的驱动轴的轴向上往返运动，吸入和排出冷媒，其中具备：倾斜部件和摆动部件，所述倾斜部件在其一端上具有相对于上述驱动轴成规定的固定倾斜角度的倾斜面，与驱动轴一体地旋转，在所述摆动部件的圆周方向规定位置上分别经由具有万向联轴节的连结部件连接有各活塞，沿着旋转的倾斜部件的倾斜面，上述摆动部件的自转受到限制地摆动，从而使各活塞往返运动，采用二氧化碳冷媒作为上述冷媒。

因此，当驱动轴在马达的作用下旋转时，倾斜部件旋转，同时沿着倾斜部件的倾斜面，摆动部件的自转受到限制地摆动，连结在摆动部件上的各活塞的连结部件在驱动轴的轴向上依次位移，各活塞往返运动，因而成为不具有倾斜部件的旋转形成的滑动部分，即使在采用了二氧化碳冷媒的高负荷、且润滑条件恶劣、严格的使用条件下耐久性也高的结构。

而且，本发明在上述结构的基础之上，在上述压缩机主体的一端上设置收放由各缸体吸入的冷媒的冷媒吸入室，和从各缸体排出冷媒的冷媒排出室，冷媒吸入室形成在压缩机主体的一端侧中央部，冷媒排出室环状地形成在冷媒吸入室的周围。

因此，由于冷媒排出室环状地形成在冷媒吸入室的周围，所以与冷媒排出室形成在压缩机主体的一端侧中央部上的情况相比，冷媒排出室的表面积减小，施加在压缩机主体的壁面上的冷媒压力的总和减小。

而且，本发明在上述结构的基础之上，在上述压缩机主体的另一端上设置冷媒吸入口，从冷媒吸入口吸入的冷媒流过压缩机主体内后吸入各缸体内。

因此，由于吸入压缩机主体的另一端的冷媒在压缩机主体内的可动部或滑动部等流通后被吸入缸体内，所以由混合了润滑油的冷媒进行上述可动部或滑动部的润滑。而且，通过冷媒在上述可动部或滑动部流通时的缓冲作用，吸入侧冷媒的脉动衰减。

而且，本发明在上述结构的基础之上，上述倾斜部件设置在驱动轴的一端上，在驱动轴的另一端上配置上述马达，驱动轴仅由配置在倾斜部件的另一端上的至少一个轴承支承。

因此，由于驱动轴仅由配置在倾斜部件的另一端上的轴承支承，所以无需用于将驱动轴支承在驱动轴的一端、即倾斜板的倾斜面一侧上的部件。

而且，本发明在上述结构的基础之上，具备配置在上述活塞、摆动部件以及倾斜部件一侧上的第1壳体和配置在上述马达一侧上的第2壳体，在各壳体之间设置具有上述驱动轴的轴承的中间板。

因此，通过设置在各壳体之间的中间板，能够以高强度支承倾斜部件的轴向力和驱动轴的径向力。

而且，本发明在上述结构的基础之上，上述倾斜部件设置成驱动轴的一端贯穿其中，在驱动轴的另一端上配置上述马达，驱动轴的另一端由轴承支承，在驱动轴的一端上设置支承机构，转动自如地支承驱动轴的一端，并且摆动自如地支承摆动部件。

因此，由于通过支承机构转动自如地支承驱动轴的一端，并且通过支承机构摆动自如地支承摆动部件，所以不必设置支承驱动轴的一端的专用的轴承。

而且，本发明在上述结构的基础之上，上述支承机构由球体和球体支承部件构成，所述球体上连结有驱动轴的一端，并滑动自如地卡合在摆动部件的中央部，所述球体支承部件滑动自如地支承球体。

因此，由于通过球体支承部件转动自如地支承驱动轴的球体，并且通过该球体摆动自如地支承摆动部件，所以由相互共同的球体完成驱动轴的转动和摆动部件的摆动。

附图说明

图1为表示本发明一实施方式的电动压缩机的侧面剖视图。

图2为图1中A-A向剖视图。

图3为图1中B-B向剖视图。

图4为表示本发明其他实施方式的电动压缩机的侧面剖视图。

具体实施方式

图1至图3表示本发明的一实施方式。

这种电动压缩机具备吸入和排出冷媒的压缩机主体10，压缩吸入到压缩机主体10内的冷媒的压缩部20，以及驱动压缩部20的马达30。

压缩机主体10形成为圆筒状，由形成在压缩部20一侧上的第1壳体11，形成在马达30一侧上的第2壳体12，配置在第1壳体11的一端上的缸盖13，配置在第1壳体11和缸盖13之间的阀板14，以及配置在各壳体11之间的中间板15构成。

第1壳体11在一端上具有沿着圆周方向等间隔地排列的多个缸体11a，各缸体11a的一端在第1壳体11的一端面上开口。第1壳体11具有贯穿其一端的多个冷媒通路11b，各冷媒通路11b分别配置在各缸体11a之间。而且，第1壳体11的另一端是开口的，并且经由中间板15通过螺栓11c连结在第2壳体12的一端上。

第2壳体12的一端是开口的，在另一端上设置有冷媒吸入口12a。

缸盖13经由阀板14安装在第1壳体11的一端上，在其中央部上设置有在阀板14一侧开口的冷媒吸入室13a。在冷媒吸入室13a的周围设置有在阀板14一侧开口的环状的冷媒排出室13b，冷媒排出室13b与设置在缸盖13的侧面上的冷媒排出口13c连通。

在阀板14上分别各设置分别与各缸体11a连通的冷媒吸入口14a和排出口14b，各冷媒吸入口14a分别与缸盖13的冷媒吸入室13a连通，各冷媒排出口14b与冷媒排出室13b连通。在阀板14上安装分别开闭各冷媒吸入口14a和排出口14b的板状的吸入阀14c以及排出阀14d，通过各阀14c、14d的弹性变形开闭各冷媒吸入口14a和排出口14b。而且，在阀板14的中央上设置通孔14e，在其周围设置有分别与第1壳体11的各冷媒通路11b连通的多个连通孔14f。

中间板15形成为覆盖各壳体11、12的开口部的大小，安装成使其周端部由各壳体11、12的端面夹持。中间板15具有与各壳体11、12连通的多个连通孔15a，并且在其中央上设置有由滚柱轴承构成的轴承15b。

压缩部20由分别设置在各缸体11a内的多个活塞21，由马达30旋转的驱动轴22，由驱动轴22旋转的倾斜板23，以及由倾斜板的旋转而摆动的摆动板24构成，各活塞21经由构成各自的连结部件的多个活塞杆25连接在摆动板24上。

各活塞21在一端的周面上设置活塞环21a，在另一端上设置连结活塞杆25的球面状的连结部21b。

驱动轴22在第1和第2壳体11、12内延伸，其一端配置在第1壳体11内，通过由设置在第2壳体12的另一端上的滚柱轴承构成的轴承22a和中间板15的轴承15b可自由旋转地支承其轴向的两处。

倾斜板23安装在驱动轴22的一端上，与驱动轴22一体地旋转。在倾斜板23的一端上形成有倾斜面23a，相对于驱动轴22的旋转轴成规定的倾斜角度，其倾斜角度例如固定在15 °。而且，在倾斜板23的另一端面和中间板15之间设置有滚柱轴承23b。

摆动板24配置在倾斜板23的倾斜面23a一侧，沿着倾斜面23a倾斜。在这种情况下，摆动板24构成为容许倾斜板23通过配置在其与倾斜面23a之间的滚柱轴承24a相对于摆动板24转动。而且，在摆动板24的一端上设置有摆动自如地支承摆动板24的球体26。即，在摆动板24的中央安装与球体26卡合的卡合部件27，卡合部件27接受球体26，使其可在大致半球状的球面部上自由滑动。而且，在第1壳体11上设置与球体26卡合的球体支承部件28，球体支承部件28接受球体26，使其可在大致半球状的球面部上自由滑动。即，摆动板24经由球体26支承在支承部件28上，一边沿着球体26的球面旋转一边摆动。而且，在球体支承部件28上设置有连通支承球体26的球面部和阀板14的通孔14e的连通孔28b。在摆动板24的卡合部件27以及球体支承部件28上设置相互啮合的齿轮27a、28a，通过各齿轮27a、28a的啮合限制摆动板24的自转。另外，在摆动板24上设置分别连结各活塞杆25的多个球面状的连结部24d，各连结部24d在圆周方向上相互以等间隔配置。

各活塞杆25在两端上分别具有球状的连结部25a，一端的连结部25a滑动自如地连结在活塞21的连结部21b上，另一端的连结部25a滑动自如地连结在摆动板24的连结部24d上。即，各连结部21b、24d、25a构成万向联轴节。

马达30由固定在第2壳体12的内周面上的定子31，由在定子31内旋转的永久磁铁构成的转子32，以及卷绕在定子31的圆周方向上多处的励磁线圈33构成，转子32一体旋转地安装在驱动轴22的另一端。即，马达30由三相交流的无刷马达构成。

在上述结构的电动压缩机中，当在马达30的作用下驱动轴22旋转时，倾斜板23旋转，摆动板24沿着倾斜板23的倾斜面23a摆动。此时，摆动板24由各齿轮27a、28a限制其自转，并且以球体26为中心摆动。因此，连结在摆动板24上的各活塞25在驱动轴22的轴向上依次位移，各活塞21以相互为规定的相位差分别在各缸体11a内往返运动。而且，通过各活塞21的往返运动，冷媒吸入室13a的冷媒被吸入各缸体11a内，并向冷媒排出室13b排出。此时，从第2壳体12的冷媒吸入口12a吸入到压缩机主体10内的冷媒通过马达30的间隙，并且经由中间板15的各连通孔15a和轴承15b流入第1壳体11内，经由第1壳体11的各冷媒通路11b和球体支承部件28的连通孔28b被吸入冷媒吸入室13a中。在这种情况下，由于冷媒中混合有润滑油，所以除了马达30或轴承15b等各可动部之外，也进行球体26的滑动部等的润滑。而且，虽然很少，但冷媒也在各缸体11a和活塞21之间流通，也进行这些部位的润滑。

上述电动压缩机用于车用空调装置中采用了二氧化碳冷媒的冷冻回路中。在这种情况下，与氟利昂冷媒(R134a)相比，用二氧化碳冷媒，冷冻循环中压力约为其10倍。

这样一来，根据本实施方式的电动压缩机，由于将具有规定的固定倾斜角度的倾斜板23的旋转运动转换成一边限制其自转一边摆动的摆动板24的摆动运动，通过摆动板24的摆动来驱动各活塞21，所以能够制成不具有倾斜部23的旋转形成的滑动部分的结构，即使在采用了二氧化碳冷媒的高负荷、且润滑条件恶劣、严格的使用条件下也能够实现耐久性的提高。因此，能够获得活塞式压缩机的高效率的压缩性能，同时能够以廉价的结构实现高耐久性和高效率，作为用于使用二氧化碳冷媒的结构非常有利。

而且，由于除了使吸入压缩机主体10内的冷媒在马达30或轴承15a等可动部连通之外，还使其在球体26的滑动部等连通，并吸入缸盖13的冷媒吸入室13a中，所以可通过混合了润滑油的冷媒可靠地进行各可动部或滑动部的润滑，即使在使用了二氧化碳冷媒情况下的严格的润滑条件下也能够实现高耐久性。在这种情况下，由于通过冷媒在上述各可动部或滑动部流通时的缓冲作用使吸入侧冷媒的脉动衰减，所以能够大幅度降低本实施方式那样的往复型压缩机中容易产生的吸入压力脉动，能够实现噪音非常小的冷冻循环。

另外，由于冷媒吸入室13a形成在缸盖13a的中央部，成为高压的冷媒排出室13b环状地形成在冷媒吸入室13a的周围，所以与冷媒排出室13b形成在缸盖13a的中央部的情况相比，可减小冷媒排出室13b的表面积，能够减小施加在压缩机主体10的壁面上的冷媒压力的总和。因此，即使是低强度的结构也能够使用，可实现轻量化和低成本化。

而且，由于将上述倾斜板23安装在驱动轴22的一端上，同时在驱动轴22的另一端上配置马达30，仅由配置在倾斜板23的另一端上的轴承15b、22a支承驱动轴22，所以在驱动轴22的一端、即倾斜板23的一端上无需支承驱动轴22的部件，能够实现组装性的提高和结构的简单化。例如，若在第1壳体11一侧组装各活塞21以及摆动板24等，在第2壳体12一侧组装安装了马达30、倾斜板23的驱动轴22以及中间板15后，用螺栓11c将这些组装体连结，则能够非常容易地进行组装作业。

在这种情况下，由于在各壳体11、12之间设置了具有驱动轴22的轴承15b的中间板15，所以倾斜板23的轴向力以及驱动轴22的径向力由可靠地固定在各壳体11、12之间的中间板15承受，能够实现耐久性的提高。另外，由于可通过中间板15以高强度支承驱动轴22，所以还可以省略驱动轴22的另一端的轴承22a。

图4为表示本发明其他实施方式的电动压缩机的侧面剖视图，在本实施方式中，驱动轴、倾斜板以及球体的结构与上述实施方式不同。另外，对与上述实施方式相同的构成部分赋予相同的附图标记进行说明。

即，在本实施方式中，将倾斜板40设置成驱动轴41的一端贯穿在其中，由轴承41a支承驱动轴41的另一端，由设置在驱动轴41的一端上的球体42转动自如地支承驱动轴41的一端，并且摆动自如地支承倾斜板40。而且，在本实施方式中，未设计成相当于上述实施方式的中间板15的结构，各壳体11、12相互直接连结。

倾斜板40与上述实施方式相同，在一端上具有成规定的固定倾斜角度的倾斜面40a。而且，在倾斜板40的中央部贯穿有驱动轴41的一端，倾斜板40与驱动轴41一体地旋转。

支承驱动轴41的另一端的轴承41a采用同时限制驱动轴41的轴向和径向的移动的角形滚珠轴承，但也可以由推力轴承和轴颈轴承构成。

球体42与上述实施方式相同，由球体支承部件28滑动自如地支承。在这种情况下，球体42具有驱动轴41的一端插入其中的孔，连结在驱动轴41的一端上。

根据本实施方式，由于驱动轴41的一端通过球体41以及球体支承部件28的支承而能够自由转动，同时摆动板24由球体42支承而能够自由摆动，所以不必设置支承驱动轴41的一端的专用的轴承或中间板，能够减少部件数量。

在这种情况下，由于支承驱动轴41的一端的支承部件由滑动自如地卡合在摆动板40的中央部上的球体42和滑动自如地支承球体42的球体支承部件28构成，将驱动轴41的一端连结在球体42上，所以可由相互共同的球体42完成驱动轴41的转动和摆动板40的摆动，能够实现支承驱动轴41的一端的结构的简化以及小型化。

工业上的可利用性

如上所述，根据本发明，由于可制成不具有倾斜部件的旋转形成的滑动部分的结构，所以即使在采用了二氧化碳冷媒的高负荷、且润滑条件恶劣、严格的使用条件下也能够实现耐久性的提高。因此，可获得活塞式压缩机的高效率的压缩性能，同时能够以廉价的结构实现高耐久性和高效率，作为用于使用二氧化碳冷媒的结构是非常有利的。

而且，根据本发明，由于可减小施加在压缩机主体的壁面上的冷媒压力的总和，所以即使是低强度的结构也可以使用，能够实现轻量化和低成本化，同时能够进一步实现耐久性的提高。

而且，根据本发明，由于能够可靠地进行压缩机主体内的可动部或滑动部的润滑，所以即使在使用了二氧化碳冷媒的严格的润滑条件下也能够实现高耐久性。而且，由于可使吸入侧冷媒的脉动衰减，所以能够大幅度降低往返式压缩机中容易产生的吸入压力脉动，能够实现噪音极小的冷冻循环。

而且，根据本发明，由于无需用于将驱动轴支承在倾斜部件的一端上的部件，所以能够实现组装性的提高和结构简单化。

而且，根据本发明，由于倾斜部件的轴向力和驱动轴的径向力由可靠地固定在各壳体之间的中间板承受，所以能够实现耐久性的提高。在这种情况下，由于能够由中间板以高强度支承驱动轴，所以可仅由中间板支承驱动轴，能够省略其他的轴承，使结构进一步简单化。

而且，根据本发明，由于不必设置支承驱动轴的一端的专用的轴承，所以可减少部件数量。

而且，根据本发明，由于可采用相互共同的支承机构的球体完成驱动轴的转动和摆动部件的摆动，所以能够实现支承驱动轴的机构的简单化以及小型化。

Claims (7)

1.一种电动压缩机，包括在压缩机主体的一端相互沿着圆周方向配置的多个缸体，分别在各缸体内往返运动的多个活塞，驱动各活塞的驱动轴，以及使驱动轴旋转的马达，通过使各活塞在各自的驱动轴的轴向上往返运动，吸入和排出冷媒，其特征是，

具备：倾斜部件和摆动部件，所述倾斜部件在其一端上具有相对于上述驱动轴成规定的固定倾斜角度的倾斜面，与驱动轴一体地旋转，在所述摆动部件的圆周方向规定位置上分别经由具有万向联轴节的连结部件连接有各活塞，沿着旋转的倾斜部件的倾斜面，上述摆动部件的自转受到限制地摆动，从而使各活塞往返运动，

采用二氧化碳冷媒作为上述冷媒。

2.如权利要求1所述的电动压缩机，其特征是，

在上述压缩机主体的一端上设置收放由各缸体吸入的冷媒的冷媒吸入室，和从各缸体排出冷媒的冷媒排出室，

冷媒吸入室形成在压缩机主体的一端侧中央部，冷媒排出室环状地形成在冷媒吸入室的周围。

3.如权利要求1或2所述的电动压缩机，其特征是，在上述压缩机主体的另一端上设置冷媒吸入口，从冷媒吸入口吸入的冷媒流过压缩机主体内后吸入各缸体内。

4.如权利要求1、2或3所述的电动压缩机，其特征是，

上述倾斜部件设置在驱动轴的一端上，在驱动轴的另一端上配置上述马达，

驱动轴仅由配置在倾斜部件的另一端上的至少一个轴承支承。

5.如权利要求4所述的电动压缩机，其特征是，

具备配置在上述活塞、摆动部件以及倾斜部件一侧上的第1壳体和配置在上述马达一侧上的第2壳体，

在各壳体之间设置具有上述驱动轴的轴承的中间板。

6.如权利要求1、2或3所述的电动压缩机，其特征是，

上述倾斜部件设置成驱动轴的一端贯穿其中，在驱动轴的另一端上配置上述马达，

驱动轴的另一端由轴承支承，

在驱动轴的一端上设置支承机构，转动自如地支承驱动轴的一端，并且摆动自如地支承摆动部件。

7.如权利要求6所述的电动压缩机，其特征是，上述支承机构由球体和球体支承部件构成，所述球体上连结有驱动轴的一端，并滑动自如地卡合在摆动部件的中央部，所述球体支承部件滑动自如地支承球体。

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