DE102015100112B4

DE102015100112B4 - Elektromotorisch angetriebener Kompressor

Info

Publication number: DE102015100112B4
Application number: DE102015100112.8A
Authority: DE
Inventors: c/o KABUSHIKI KAISHA TOYOTA JIDOSHO Suitou Ken; Kazuo c/o Kabushiki Kaisha Toyota Jidosh Murakami; c/o KABUSHIKI KAISHA TOYOTA J Fukutani Yoshikazu; Shinji c/o Kabushiki Kaisha Toyota Jidos Tsubai
Original assignee: Toyota Industries Corp
Current assignee: Toyota Industries Corp
Priority date: 2014-01-08
Filing date: 2015-01-07
Publication date: 2018-11-29
Anticipated expiration: 2035-01-08
Also published as: JP6187266B2; CN104763610B; KR101673739B1; KR20150083036A; CN104763610A; DE102015100112A1; US9651044B2; JP2015129467A; US20150192124A1

Abstract

Kompressor (10), angetrieben durch einen Elektromotor (12), mit:
einem eine Kompressionskammer (20) aufweisenden Kompressionsmechanismus (11);
dem Elektromotor (12), welcher den Kompressionsmechanismus (11) dazu antreibt, ein Kältemittel in die Kompressionskammer (20) einzusaugen und das Kältemittel in der Kompressionskammer (20) zu komprimieren;
einem Motorgehäuse (14, 35), in welchem der Elektromotor (12) und der Kompressionsmechanismus (11) untergebracht sind, wobei das Motorgehäuse (14) eine Injektionsöffnung (39) hat, welche mit der Kompressionskammer (20) kommuniziert, während sich die Kompressionskammer (20) in einem Kompressionsvorgang befindet;
einem Abgabegehäuse (16), welches eine Abgabekammer (58) hat, in welche komprimiertes Kältemittel abgegeben wird; und
einer Einführungsöffnung (51) für die Einführung von Zwischendruckkältemittel von einem externen Kältemittelkreislauf, wobei der Druck des Zwischendruckkältemittels höher ist als der Druck des eingesogenen Kältemittels und geringer ist als der Druck des abgegebenen Kältemittels nach der Kompression,
dadurch gekennzeichnet, dass
ein Zwischendruckgehäuse (15) vorgesehen ist, welches die Einführungsöffnung (51) aufweist, wobei das Zwischendruckgehäuse (15) eine eine Kommunikation zwischen der Einführungsöffnung (51) und der Injektionsöffnung (39) des Motorgehäuses (14) bereitstellende Kommunikationspassage (71) aufweist, und die Einführungsöffnung (51) und die Kommunikationspassage (71) mit der Injektionsöffnung (39) zusammenwirken, um es zu ermöglichen, dass Zwischendruckkältemittel in die Kompressionskammer (20) injiziert wird, und
wobei das Motorgehäuse (14), das Abgabegehäuse (16) und das Zwischendruckgehäuse (15) Seite an Seite angeordnet sind, wobei ein jedes des Motorgehäuses (14), des Abgabegehäuses (16) und des Zwischendruckgehäuses (15) ein Bolzenbefestigungsloch (53, 57, 61) hat, wobei ein Bolzen (17, 72) in die Bolzenbefestigungslöcher (53, 57, 61) des Motorgehäuses (14) eingeführt ist, und wobei das Abgabegehäuse (16) und das Zwischendruckgehäuse (15) integral durch den Bolzen (17, 72) fixiert sind.

Description

Hintergrund der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf einen elektrischen Kompressor und spezieller auf einen elektromotorisch angetriebenen Kompressor, welcher mit einem Injektionsmechanismus ausgestattet ist. Als herkömmlicher elektromotorisch angetriebener Kompressor ist ein Scroll-Kompressor bekannt, wie er in der japanischen Patentanmeldungsveröffentlichung Nummer JP H08-303361 A offenbart ist. Der elektromotorisch angetriebene Scroll-Kompressor hat einen Energiesparmechanismus, welcher die Kompressionskapazität steuert, indem er ermöglicht, dass Kältemittel, welches komprimiert wird, durch eine Bypass-Passage hin zu einer Niedrigdruckregion des Kompressors fließt. Der Energiesparmechanismus ist mit einer Bedeckungsplatte bzw. Abdeckungsplatte ausgestattet, welche auf der oberen Oberfläche einer Grundplatte eines ortsfesten Scroll-Teils des Kompressors angeordnet ist. Die Abdeckungsplatte hat in sich eine rückwärtige Druckpassage, in welcher selektiv Hochdruckkältemittel oder Niedrigdruckkältemittel von einem Einheitskreislauf durch ein Hochdruckführungsrohr und eine Bypasspassage, welche mit der rückwärtigen Druckpassage kommuniziert, geleitet wird. Die Bypasspassage hat ein erstes Rückhalteloch, ein zweites Rückhalteloch und ein Rückführloch. Das erste Rückhalteloch und das zweite Rückhalteloch sind durch die Grundplatte des ortsfesten Scroll-Teils ausgeformt und befinden sich in Kommunikation mit einer Kompressionskammer, und das Rückführloch ist auch durch die Grundplatte ausgeformt und befindet sich in Kommunikation mit einer Niedrigdruckkammer. Das erste Rückhalteloch, das zweite Rückhalteloch und das Rückführloch sind hin zu der Bypasspassage geöffnet und ein erstes Rückhalteventil, ein zweites Rückhalteventil und ein Ventilelement sind jeweils an den Öffnungen des ersten Rückhalteloches, des zweiten Rückhalteloches und des Rückführloches angeordnet. Das erste Rückhalteventil, das zweite Rückhalteventil und das Ventilelement sind in Antwort auf den Druck des in die Bypasspassage eingespeisten Kältemittels öffenbar / schließbar.
Es wird zugrunde gelegt, dass das Zusammenfügen des Scroll-Kompressors, wie er in der japanischen Patentanmeldungsveröffentlichung Nummer JP H08-303361 A offenbart ist, auf die unten beschriebene Weise erfolgt. Zuerst wird die Abdeckungsplatte an der oberen Oberfläche der Grundplatte des ortsfesten Scroll-Teils mit einem Bolzen fixiert. Als Nächstes wird eine Endkappe derart montiert, dass die Abdeckungsplatte und die Grundplatte des ersten Scroll-Teiles teilweise von der Endkappe bedeckt sind. Dann wird das Hochdruckführungsrohr, welches mit einem Einheitskreislauf verbunden ist, in ein durch die Endkappe ausgeformtes Durchgangsloch eingeführt und das Hochdruckführungsrohr wird mit der rückwärtigen Druckpassage verbunden.
Jedoch ist es, um einen Energiesparmechanismus zu dem in der japanischen Patentanmeldung Nummer JP H08-303361 A offenbarten Scroll-Kompressor hinzufügen, erforderlich, eine Abdeckungsplatte bereitzustellen, in welcher die Bypasspassage und die rückwärtige Druckpassage ausgeformt sind, und des Weiteren das erste Rückhalteventil, das zweite Rückhalteventil und das Ventilelement an den Öffnungen vorhanden sein und das erste Rückhalteloch, das zweite Rückhalteloch und das Rückführloch müssen in der Grundplatte des ortsfesten Scroll-Teiles ausgebildet sein. Zusätzlich muss ein Loch durch die Endkappe ausgeformt sein, in welcher das Hochdruckrohr einzuführen ist. Wenn die Öffnung in der Bypasspassage angemessen mit dem ersten Rückhalteloch, dem zweiten Rückhalteloch und dem Rückführloch fluchtet, wird die Abdeckungsplatte an der oberen Oberfläche der Grundplatte des ortsfesten Scroll-Teils mit einem Bolzen fixiert und die Endkappe wird auf der Abdeckungsplatte montiert. Weiterhin muss das Hochdruckführungsrohr in das Loch eingeführt werden, welches durch die Endkappe für die Kommunikation mit der rückwärtigen Druckpassage ausgeformt ist. Wie aus der oben genannten Beschreibung offenbart wird, erfordert das Hinzufügen des Energiesparmechanismus zu dem elektromotorisch angetriebenen Scroll-Kompressor eine hohe Anzahl von Abwandlungen der Bauteile und erhöht die Montagekosten.
Die vorliegende Erfindung, welche im Lichte dieser Probleme konzeptioniert worden ist, richtet sich darauf, einen elektromotorisch angetriebenen Kompressor bereitzustellen, welcher die Bauteilabwandlungen und die Montagekosten bei der Hinzufügung eines Injektionsmechanismus zu dem elektrischen Kompressor reduziert.
Zusammenfassung der Erfindung
In Übereinstimmung mit einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein elektromotorisch angetriebener Kompressor bereitgestellt, welcher einen Kompressionsmechanismus, einen elektrischen Motor, ein Motorgehäuse, ein Abgabegehäuse und ein Zwischendruckgehäuse aufweist. Der Kompressionsmechanismus weist eine Kompressionskammer auf und wird durch einen Elektromotor angetrieben. In dem Motorgehäuse sind der elektrische Motor und der Kompressionsmechanismus untergebracht und es ist darin ein Injektionszugang ausgeformt. Das Abgabegehäuse weist eine Abgabekammer auf, in welche komprimiertes Kältemittel abgegeben wird. Das Zwischendruckgehäuse weist einen Einführungszugang für das Einführen von Kältemittel mit mittlerem Druck von einem externen Kältemittelkreislauf und eine Kommunikationspassage auf, welche eine Kommunikation zwischen dem Einführungszugang und dem Injektionszugang des Motorgehäuses bereitstellt. Das Motorgehäuse, das Abgabegehäuse und das Zwischendruckgehäuse haben ein Bolzenfixierungsloch und ein Bolzen wird in das Bolzenfixierungsloch eingeführt, um das Motorgehäuse, das Abgabegehäuse und das Zwischendruckgehäuse integral zu fixieren. Andere Aspekte und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung in Zusammenschau mit den zugehörigen Zeichnungen, welche die Prinzipien der Erfindung beispielhaft illustrieren.
Figurenliste
Die Erfindung zusammen mit ihren Zielsetzungen und Vorteilen kann am Besten unter Bezugnahme auf die folgende Beschreibung der momentan bevorzugten Ausführungsformen in Zusammenschau mit mit den zugehörigen Figuren verstanden werden. Hierbei ist

1 eine Längsschnittansicht eines elektromotorisch angetriebenen Kompressors gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
2 eine Querschnittsansicht des elektromotorisch angetriebenen Kompressors entlang der Linie A-A der 1;
3 eine vergrößerte Querschnittsansicht eines Ventilblocks, welcher in 1 gezeigt ist;
4 eine Querschnittsansicht des elektromotorisch angetriebenen Kompressors entlang der Linie B-B der 1;
5 eine Planansicht einer Dichtung;
6A eine Längsschnittansicht, welche einen elektromotorisch angetriebenen Kompressor ohne Injektionsmechanismus zeigt;
6B ein Längsschnitt, welcher einen Ventilblock zeigt, in welchem ein Injektionsmechanismus enthalten ist; und
7 eine Längsschnittansicht eines elektromotorisch angetriebenen Kompressors gemäß einer anderen Ausführungsform.

Ausführliche Beschreibung der Ausführungsformen
Im Folgenden wird ein elektromotorisch angetriebener Kompressor gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezugnahme auf die 1 bis 5 beschrieben. Der elektromotorisch angetriebene Kompressor gemäß dieser Ausführungsform, welcher in 1 mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnet ist, ist ein elektrischer Scroll-Kompressor für ein Fahrzeug, welcher in einem Elektrofahrzeug montiert wird (weiterhin als Kompressor bezeichnet). Der Kompressor 10 ist Teil eines Kältemittelkreislaufs einer Fahrzeugklimaanlage.
Mit Bezugnahme auf 1 weist der Kompressor 10 einen Kompressionsmechanismus 11, welcher ein Kältemittel komprimiert, und einen Elektromotor 12 auf, welcher den Kompressionsmechanismus 11 antreibt. Der Kompressor 10 weist weiterhin ein Gehäuse 13 auf, in welchem der Kompressionsmechanismus 11 und der Elektromotor 12 untergebracht sind. Das Gehäuse 13 ist aus einem Metallmaterial hergestellt und ist in dieser Ausführungsform aus einer Aluminiumlegierung ausgeformt. Das Gehäuse 13 beinhaltet ein Motorgehäuse 14, einen Ventilblock (Zwischendruckgehäuse) 15 und ein Abgabegehäuse 16. Der Ventilblock 15 bildet einen Teil der äußeren Schale des Gehäuses 13 und entspricht dem Zwischendruckgehäuse der vorliegenden Erfindung. Das Motorgehäuse 14, der Ventilblock 15 und das Abgabegehäuse 16 sind Seite an Seite platziert und miteinander durch Bolzen 16 fixiert.
Eine Mehrzahl an Schraubenlöchern 53 ist an einer dem Ventilblock 15 zugewandten Seite in dem Motorgehäuse 14 in Axialrichtung des Kompressors 10 ausgebildet. Die Schraubenlöcher sind in regelmäßigen Intervallen in Umfangsrichtung des Gehäuses 13 ausgebildet. Die Bolzen 17 sind in die Schraubenlöcher 53 zu schrauben, um dadurch das Motorgehäuse 14, den Ventilblock 15 und das Abgabegehäuse 16 aneinander zu fixieren. Die Schraubenlöcher 53 dienen als Bolzenbefestigungslöcher.
In dem Motorgehäuse 14 des Kompressors 10 sind der Kompressionsmechanismus 11 und der Elektromotor 12 untergebracht. Der Kompressionsmechanismus 11 beinhaltet ein ortsfestes Scroll-Teil 18 und ein sich bewegendes Scroll-Teil 19, welche zusammenwirken, um zwischen sich eine Kompressionskammer 20 zu bilden. Eine Einlassöffnung 21 ist durch das Motorgehäuse 14 ausgeformt. Die Einlassöffnung 21 befindet sich in Kommunikation mit einem externen Kältemittelkreislauf (nicht gezeigt) und während des Betriebs des Kompressors 10 wird von dem externen Kältemittelkreislauf Niedrigdruckkältemittel in das Motorgehäuse 14 durch die Einlassöffnung 21 gesaugt.
Ein Wellenlagerungsteil 22 ist in dem Motorgehäuse 14 zwischen dem ortsfesten Scroll-Teil 18 und dem Elektromotor 12 ausgebildet. Der Elektromotor 12 hat eine Rotationswelle 23. Das Wellenlagerungsteil 22 bildet einen Teil des Kompressionsmechanismus 11 und ist mit einem Lager 24 ausgestattet, welches ein Ende der Rotationswelle 23 lagert. Das andere Ende der Rotationswelle 23 ist von dem Motorgehäuse 14 durch ein Lager 25 gelagert. Eine Saugöffnung 26 ist durch das Wellenlagerungsteil 22 ausgeformt und befindet sich in Kommunikation mit der Kompressionskammer 20 und das in das Gehäuse 14 durch die Einlassöffnung 21 gesaugte Kältemittel wird durch die Saugöffnung 26 in die Kompressionskammer 20 eingeführt. Ein ortsfester Seitenstift 27, welcher später beschrieben wird, ist an einem Ende des Wellenlagerungsteils 22 in das Wellenlagerungsteil 22 pressgepasst und das andere Ende des ortsfesten Seitenstifts 27 erstreckt sich hin zu dem sich bewegenden Scroll-Teil 19.
Ein exzentrischer Stift 28 erstreckt sich von einem Ende der Rotationswelle 23 hin zu dem ortsfesten Scroll-Teil 18. Die Achse Q des exzentrischen Stifts 28 ist exzentrisch zu der Achse P der Rotationswelle 23 derart positioniert, dass der exzentrische Stift 28 mit Bezug auf die Achse P der Rotationswelle 23 exzentrisch mit der Rotation der Rotationswelle 23 rotiert. Eine Antriebsbuchse 29 ist auf den exzentrischen Stift 28 derart gepasst, so dass sie relativ zu dem exzentrischen Stift 28 rotierbar ist. Die Antriebsbuchse 29 hat einen ausgleichenden Gewichtsanteil, welcher ein Ungleichgewicht korrigiert, welches durch die exzentrische Rotation des exzentrischen Stifts 28 und der Antriebsbuchse 29 entsteht.
Das sich bewegende Scroll-Teil 19 ist rotierbar mit der Antriebsbuchse 29 durch ein Lager 30 für das sich bewegende Scroll-Teil 19 verbunden, um eine Umlauf- bzw. Orbitalbewegung durchzuführen. Das sich bewegende Scroll-Teil 19 weist eine scheibenförmige Grundplatte 31 und eine spiralförmige sich bewegende Scroll-Wand 32 auf. Die Grundplatte 31 des sich bewegenden Scroll-Teils 19 ist rechtwinkelig zu der Achse P angeordnet und die sich bewegende Scroll-Wand 32 ist derart ausgeformt, dass sie sich von der Grundplatte 31 in Richtung hin zu dem ortsfesten Scroll-Teil 18 erstreckt.
Eine Mehrzahl von kreisförmigen Sacklochbohrungen 33 ist in der Grundplatte 31 in Positionen ausgebildet, welche neben der Peripherie der Grundplatte 31 liegen und in ein jedes der Löcher 33 ist ein Rotationsverhinderungsring 34 eingeführt. Die ortsfesten Seitenstifte 27 sind in Positionen angeordnet, welche den Positionen der jeweiligen Löcher 33 entsprechen. Die ortsfesten Seitenstifte 27 stehen von dem Wellenlagerungsteil 22 hervor und erstrecken sich hin zu den kreisförmigen Sacklochbohrungen 33 und sind jeweils in einen Rotationsverhinderungsring 34 eingeführt. In der vorliegenden Ausführungsform wirken die Rotationsverhinderungsringe 34 und die ortsfesten Seitenstifte 27 zusammen, um einen Rotationsverhinderungsmechanismus zu schaffen, welcher die Rotation des sich bewegenden Scroll-Teils 19 verhindert. Demgemäß umkreist das sich bewegende Scroll-Teil 19 mit der Rotation der Rotationswelle 23 die Achse P, ohne um seine eigene Achse zu rotieren
Das ortsfeste Scroll-Teil 18 ist ortsfest in dem Motorgehäuse 14 montiert in Eingriff mit dem sich bewegenden Scroll-Teil 19, so dass beide einander zugewandt sind. Das ortsfeste Scroll-Teil 18 weist eine scheibenförmige Grundplatte 35 und eine spiralförmige Scroll-Wand 36 auf, welche integral ausgeformt ist mit Grundplatte 35 und sich von dieser aus hin zu dem sich bewegenden Scroll-Teil 19 erstreckt. Die Grundplatte 35 ist derart angeordnet, dass sie das Ende des Motorgehäuses 14 verschließt. Die Grundplatte 35 des ortsfesten Scroll-Teils 18 formt einen Teil des Motorgehäuses 14.
Die Kompressionskammer 20 ist zwischen der Scroll-Wand 36 des ortsfesten Scroll-Teils 18 und der Scroll-Wand 32 des sich bewegenden Scroll-Teils 19, welche sich in Kontakt miteinander befinden, ausgeformt. Wie in 2 gezeigt, werden zwei Kompressionskammern 20 gleichzeitig ausgeformt, welche den gleichen Innendruck und das gleiche Volumen aufweisen. Kältemittel wird durch die Saugöffnung 26 in zwei Kompressionskammern eingeführt, welche in dem äußeren Peripheriebereich ausgeformt sind. Wenn sich die beiden Kompressionskammern 20 nach innen bewegen in Übereinstimmung mit der Umlaufbewegung des sich bewegenden Scroll-Teils 19, wird Kältemittel in der Kompressionskammer 20 mit einer Abnahme des Volumens der Kompressionskammern 20 komprimiert. Eine Abgabeöffnung 37 ist in der Grundplatte 35 des ortsfesten Scroll-Teils 18 in deren Zentrum ausgebildet und befindet sich in Kommunikation mit einer Abgabekammer 58. Die Abgabeöffnung 37 ist mit einem Abgabeventil 38, welches die Abgabeöffnung 37 öffnet und schließt und einem Halter 56 ausgestattet, welcher das Öffnen des Abgabeventils 38 einstellt. Das Abgabeventil 38 öffnet sich, wenn der Druck des Kältemittels in der Kompressionskammer 20 über ein vorherbestimmtes Niveau hinausgeht.
Wie in den 1 und 2 gezeigt, sind zwei Injektionsöffnungen 39 in der Grundplatte 35 des ortsfesten Scroll-Teils 18 in Positionen ausgeformt, welche radial außenseitig von der Abgabeöffnung 37 liegen. Jede Injektionsöffnung 39 befindet sich in Kommunikation mit der Kompressionskammer 20 auf dem Kompressionsweg bzw. während der Kompression und ist dem Ventilblock 15 zugewandt geöffnet. Die Injektionsöffnungen 39 dienen als Passagen, um Zwischendruckkältemittel in die Kompressionskammer 20 einzuführen. Die Injektionsöffnung 39 ist an ihrem neben dem sich bewegenden Scroll-Teil 19 liegenden Ende mit einem kleineren Durchmesser ausgeformt, als an ihrem gegenüberliegenden Ende neben dem Ventilblock 15, so dass das Ende der Injektionsöffnung 39 mit dem kleinen Durchmesser als eine Düse dient, um Kältemittel mit Zwischendruck in die Kompressionskammer 20 zu injizieren bzw. einzuspritzen.
Der Elektromotor 20 weist einen Stator 40, welcher auf der inneren Peripherie des Motorgehäuses 14 fixiert ist, und einen Rotor 41 auf, welcher in den Stator 40 eingeführt ist und auf der Rotationswelle 23 fixiert ist. Der Kompressor 10 ist mit einem Antriebsschaltkreisgehäuse 65 ausgestattet, welches an dem Motorgehäuse 14 angebracht ist. Das Antriebsschaltkreisgehäuse 65 beinhaltet einen Antriebsschaltkreis 64 für das Antreiben des Elektromotors 12. Der Antriebsschaltkreis 64 liefert drei Phasen AC-Energie bzw. Wechselstrom an eine Spule 40a des Stators 40 und der Rotor 41 wird demgemäß dazu angetrieben, in dem Stator 40 zu rotieren. Mit der Rotation des Rotors 41 wird der Kompressionsmechanismus 11, welcher mit der Rotationswelle 23 verbunden ist, für die Kompression von Kältemittel betrieben.
Wie in den 1 und 3 gezeigt, hat der Ventilblock 15 eine zylindrische Form und eine vorherbestimmte Dicke in der Axialrichtung. Der Ventilblock 15 ist aus einem Aluminium-basierten Metallmaterial gefertigt. Wie in 3 gezeigt, hat der Ventilblock 15 eine dem Motorgehäuse 14 zugewandte Frontoberfläche 67, eine dem Abgabegehäuse 16 zugewandte rückwärtige Oberfläche 68, und eine zwischen der Frontoberfläche 67 und der hinteren Oberfläche 68 ausgebildete periphere Wand 69. Wie in den 3 und 4 gezeigt, ist eine rechteckige Aussparung 42 in dem Ventilblock 15 an dem radialen Zentrum des Ventilblocks 15 ausgeformt und in Richtung hin zu dem Abgabegehäuse 16 geöffnet. Die Aussparung 42 ist mit einer Stufe 43 in einer Position ausgestattet, welche neben dem Grund bzw. Boden der Aussparung 42 liegt, welche einen Teil mit einem großen Durchmesser und einen Teil mit einem kleinen Durchmesser hat. Die Aussparung 42 ist von einer Abdeckungsplatte 44 geschlossen, welche als Abdeckungsteil in der vorliegenden Erfindung dient, so dass eine Injektionskammer 45 durch die Aussparung 42 und die Abdeckungsplatte 44 definiert wird. Die Abdeckungsplatte 44 ist an dem Ventilblock 15 mit einer Mehrzahl von Bolzen 54 fixiert.
Die Injektionskammer 45 ist mit einem Rückschlagventil 46 ausgestattet. Das Rückschlagventil 46 weist eine Ventilplatte 47, durch welche ein Loch 47a ausgeformt ist, ein Membranventil (Zungenventil) 48, welches derart angeordnet ist, dass es das Loch 47a schließt, und einen Halter 49 auf, welcher die Bewegung des Membranventils 48 beschränkt. Das Rückschlagventil 46 ist an der Stufe 43 der Injektionskammer 45 mit Bolzen 50 in einem Zustand fixiert, in welchem die Ventilplatte 47, das Membranventil 48 und der Halter 49 gestapelt sind. Die Injektionskammer 45 ist durch das Rückschlagventil 46 in zwei Räume aufgeteilt. Der auf der Seite des Abgabegehäuses 16 ausgeformte Raum ist mit S1 bezeichnet und der auf der Seite des Motorgehäuses 14 ausgeformte Raum ist durch S2 bezeichnet.
Eine Einführungsöffnung 51 ist in dem Ventilblock 15 ausgeformt und an der äußeren peripheren Oberfläche der peripheren Wand 69 davon geöffnet. Die Einführungsöffnung 51 kommuniziert mit dem Raum S1 der Injektionskammer 45. Die Einführungsöffnung 51 ist eine Einführungspassage, in welcher Zwischendruckkältemittel von dem externen Kältemittelkreislauf (nicht gezeigt) geleitet wird und in die Injektionskammer 45 eingeführt wird. Das Zwischendruckkältemittel bezeichnet Kältemittel, welches einen Druck hat, welcher höher ist als der Saugdruck, mit welchem durch die Einlassöffnung 21 eingeführt wird und welcher geringer ist als der Abgabedruck, mit welchem durch die Abgabeöffnung 37 abgegeben wird. Der Saugdruck entspricht dem Druck des gesaugten bzw. angesaugten Kältemittels und der Abgabedruck entspricht dem Druck des komprimierten Kältemittels, welches in die Abgabekammer bei der vorliegenden Erfindung abgegeben wird.
Zwei Versorgungs- bzw. Lieferungsöffnungen 52 sind in dem Ventilblock 15 in der Peripherie des Grundabschnitts der Aussparung 42 ausgebildet, um eine Fluidkommunikation zwischen den Injektionskammern 45 und den in dem ortsfesten Scroll-Teil 18 ausgeformten Injektionsöffnungen 39 bereitzustellen. Die Lieferungsöffnungen 52 befinden sich in Kommunikation mit dem Raum S2 der Injektionskammer 45. Wenn Zwischendruckkältemittel in den Raum S1 der Injektionskammer 45 über die Einführungsöffnung 41 eingeführt wird, wird das Membranventil 48 durch den Druck des Kältemittels in die Richtung gebogen, welche das Loch 47a öffnet. Mit dem derart geöffneten Rückschlagventil 46 wird das Zwischendruckkältemittel in der Injektionskammer 45 (S1) in die Kompressionskammer 20 durch den Raum S2 der Injektionskammer 45, die Lieferungsöffnung 42 und die Injektionsöffnung 39 geliefert. Die Injektionskammer 45 (S1), die Injektionskammer 45 (S2) und die Lieferungsöffnung 52 wirken zusammen, um eine Kommunikationspassage zwischen der Einführungsöffnung 51 und der Injektionsöffnung 39 der vorliegenden Erfindung zu formen. Die Einführungsöffnung 51 und die Kommunikationspassage wirken mit den Injektionsöffnungen 39 zusammen, um es zu ermöglichen, dass Zwischendruckkältemittel in die Kompressionskammer 20 injiziert wird. In der Mitte der Kommunikationspassage ist eine Injektionskammer 45 bereitgestellt, wo das Volumen vergrößert ist. In anderen Worten ist das Volumen der Injektionskammer 45 größer als das Volumen der Kommunikationspassage in Abschnitten, welche nicht die Injektionskammer 45 sind. Oder der Durchmesser der Injektionskammer 45 ist größer als der Durchmesser der Kommunikationspassage in Abschnitten, welche nicht die Injektionskammer 45 sind.
Eine Aussparung 66 ist an dem Ventilblock 15 auf einer Seite ausgeformt, welche der Injektionskammer 45 gegenüberliegt und ist hin zu der Abgabeöffnung 37 geöffnet. Eine Abgabeventilkammer 55 ist durch Verschließen der Aussparung 66 durch das ortsfeste Scroll-Teil 18 ausgeformt. In der Abgabeventilkammer 55 ist ein Abgabeventil 38, welches die Abgabeöffnung 37 öffnet, und ein Halter 56 untergebracht. Zusätzlich ist eine Passage 9 (siehe 1) in dem Ventilblock 15 ausgeformt, welche eine Fluidkommunikation zwischen der Abgabeventilkammer 55 und einer Abgabekammer 58 bereitstellt, welche in dem Abgabegehäuse 15 ausgeformt ist. Eine Mehrzahl von Durchgangslöchern 57, in welche die Bolzen einzuführen sind, sind auf der äußeren Peripherie des Ventilblocks 15 in der Axialrichtung des Kompressors 10 ausgeformt. Die Durchgangslöcher 57 sind in regelmäßigen Intervallen in dem Umfang ausgebildet, welche den Positionen der Schraubenlöcher 53 des Motorgehäuses 14 entsprechen. Die Durchgangslöcher 57 dienen als Bolzenbefestigungslöcher. Wie oben beschrieben, wird der Injektionsmechanismus, welcher die Einführungsöffnung 51, die Injektionskammer 45, das Rückschlagventil 46 und die Lieferungsöffnung 52 aufweist, auf dem Ventilblock 15 zusammengesetzt. Der Injektionsmechanismus bezeichnet einen Mechanismus, welcher Zwischendruckkältemittel, das heißt Kältemittel, welches einen Druck hat, welcher höher ist als der Druck des angesaugten Kältemittels und geringer ist als der Druck des komprimierten Kältemittels, in die Kompressionskammer 20 in der Mitte der Kompression einführt.
Die Abgabekammer 58, welche sich in Kommunikation mit der Abgabeventilkammer 55 befindet, ist in dem Abgabegehäuse 16 ausgebildet. Auch eine Abgabeöffnung 60 ist in dem Abgabegehäuse 16 ausgebildet und ein Abgabeauslass 59 ist derart ausgeformt, dass er bei der äußeren Peripherie der Abgabeöffnung 60 geöffnet ist. Der Abgabeauslass 59 ist mit einem externen Kältemittelkreislauf (nicht gezeigt) verbunden. Das Abgabegehäuse 16 weist in sich eine Passage für die Kommunikation zwischen der Abgabekammer 58 und der Abgabeöffnung 60 auf.
Die Abgabekammer 58 und die Injektionskammer 45 sind auf den entgegengesetzten Seiten der Abdeckungsplatte 44 ausgeformt. In anderen Worten ist die Injektionskammer 45 auf der gegenüberliegenden Seite bzw. gegenübergesetzt auf der Abdeckungsplatte 44 von der Abgabekammer 58 ausgebildet. Daher dient die Abdeckungsplatte 44 als Trennwand zwischen der Abgabekammer 58 und der Injektionskammer 45. Die Abgabekammer 58 kommuniziert mit der Abgabeventilkammer 55 durch die Passage 9, welche auf dem Ventilblock 15 bereitgestellt ist. Mit Bezugnahme auf die 1 und 5 ist eine Dichtung 8 für das Abdichten zwischen dem Ventilblock 15 und dem Abgabegehäuse 16 bereitgestellt, wodurch eine Dichtung zwischen der Injektionskammer 45 und der Abgabekammer 58 geschaffen wird. Eine Mehrzahl von Durchgangslöchern 61, in welche die Bolzen 17 einzuführen sind, sind auf der äußeren Peripherie des Abgabegehäuses 16 in der Axialrichtung des Kompressors 10 ausgebildet. Die Löcher 61 sind in regelmäßigen Intervallen in dem Umfang ausgebildet, welche den Positionen der Schraubenlöcher 53 des Motorgehäuses 14 entsprechen. Die Durchgangslöcher 61 dienen als Bolzenbefestigungslöcher.
Im Folgenden wird der Betrieb des Kompressors 10 mit der oben beschriebenen Konfiguration beschrieben. Die Rotationswelle 23 wird zum Rotieren angetrieben, wenn elektrische Energie von dem Antriebsschaltkreis 64 bereitgestellt wird und die Rotation wird auf das sich bewegende Scroll-Teil 19 des Kompressionsmechanismus 11 durch den exzentrischen Stift 28 und die Antriebsbuchse 29 übertragen. Das sich bewegende Scroll-Teil 19 führt einen Umlauf durch, während durch den Rotationsverhinderungsmechanismus, welcher den Rotationsverhinderungsring 34 und den ortsfesten Seitenstift 27 beinhaltet, verhindert wird, dass es um seine eigene Achse rotiert. Mit einer derartigen Umlaufbewegung des sich bewegenden Scroll-Teils 19 bewegen sich die Kompressionskammern 20, welche zwischen dem sich bewegenden Scroll-Teil 19 und dem ortsfesten Scroll-Teil 18 ausgebildet sind in Richtung hin zu dem Zentrum der Scroll-Teile 18, 19, wodurch das Volumen verringert wird.
Das Kältemittel, welches in das Motorgehäuse 14 durch die Einlassöffnung 21 hineingesaugt worden ist und dann in die Kompressionskammer 20 durch die Saugöffnung 26 eingeführt worden ist, wird mit der Reduktion des Volumens der Kompressionskammer 20 komprimiert. Das in der Kompressionskammer 20 komprimierte Kältemittel drückt das Abgabeventil 38 in einen Öffnungszustand und das Kältemittel wird durch die Abgabeöffnung 37 und das Abgabeventil 38 in die Abgabeventilkammer 55 und dann in die Abgabekammer 58 abgegeben. Das Hochdruckkältemittel, welches derart in die Abgabekammer 58 abgegeben worden ist, wird durch den Abgabeausgang 59 an den externen Kältemittelkreislauf geliefert.
Zwischendruckkältemittel, welches in den Raum S1 der Injektionskammer 45 über die Einführungsöffnung 51 eingeführt worden ist, drückt das Membranventil 48 des Rückschlagventils 46 offen. Dies führt dazu, dass Zwischendruckkältemittel durch den Raum S2 der Injektionskammer 45, die Lieferungsöffnung 52 und die Injektionsöffnung 39 geleitet wird und in die Kompressionskammer 20, welche sich gerade in einem Kompressionsvorgang befindet, geliefert wird. Zu dieser Zeit ist der Druck des Kältemittels, welches in der Kompressionskammer 20 komprimiert wird, geringer als der des Zwischendruckkältemittels. Das Zwischendruckkältemittel wird in die Kompressionskammer 20 geliefert, nachdem die Druckpulsation (Druckfluktuation) des Kältemittels in der Injektionskammer 45 reduziert worden ist. Die Kompressionseffizienz des Kompressors 11 wird durch Liefern des Zwischendruckkältemittels in die Kompressionskammer 20 erhöht. Wenn der Druck des Kältemittels in den Kompressionskammern 20 höher wird als der des Zwischendruckkältemittels in der Injektionskammer 45, wird das Rückschlagventil 46 geschlossen und die Lieferung des Zwischendruckkältemittels wird gestoppt. Das Rückschlagventil 46 verhindert daher den Rückfluss von Kältemittel von der Kompressionskammer 20.
Im Folgenden wird ein Verfahren für das Montieren eines Injektionsmechanismus an einem Kompressor ohne Injektionsmechanismus beschrieben. Ein Kompressor 62, wie er in der 6A gezeigt ist, ist ein Scroll-Kompressor ohne Injektionsmechanismus. Der Kompressor 62 hat ein Motorgehäuse 14, in welchem ein Kompressionsmechanismus 11 und ein Elektromotor 12 untergebracht sind und ein Abgabegehäuse 16. Das Motorgehäuse 14 und das Abgabegehäuse 16 sind an einander durch Bolzen 63 fixiert. In anderen Worten hat der Kompressor 62 die Struktur des Kompressors 10 der 1 ohne den Ventilblock 15. Dieselben Bezugszeichen werden in der Beschreibung des Kompressors 62 benutzt, um die Teile oder Elemente zu bezeichnen, welche die Kompressoren 10 und 62 gemeinsam haben und daher wird die Beschreibung dieser gemeinsamen Teile oder Elemente weggelassen. Die Grundplatte 35 des ortsfesten Scroll-Teils 18 des Kompressors 62 hat keine Injektionsöffnung 39.
Für das Hinzufügen eines Injektionsmechanismus zu dem Kompressor 62 werden die folgenden Schritte unternommen. Zuerst werden die Bolzen 63 von dem Kompressor 62 entfernt und das Abgabegehäuse 16 wird herausgenommen. Dann werden zwei Injektionsöffnungen 39, welche mit den Kompressionskammern 20 kommunizieren und welche hin zu der Abgabekammer 58 geöffnet sind, in der Grundplatte 35 des ortsfesten Scroll-Teils 18 in Positionen ausgeformt, welche radial außenseitig von der Abgabeöffnung 37 liegen. Die Orte, in welchen Injektionsöffnungen 39 ausgeformt werden, sind durch die gestrichelten Linien in 6A gezeigt. Als Nächstes wird der Ventilblock 15, in welchem, wie in 6B gezeigt, der Injektionsmechanismus enthalten ist, bereitgestellt.
Dann wird der Ventilblock 15 zwischen dem Motorgehäuse 14 und dem Abgabegehäuse 16 angeordnet. Nach der korrekten Positionierung des Ventilblocks 15 werden das Motorgehäuse 14, der Ventilblock 15 und das Abgabegehäuse 16 mit den Bolzen 17 auf dieselbe Weise, wie in dem Fall des Kompressors 10 in 1, zusammengeheftet.
Im Folgenden werden die Effekte des Kompressors 10 gemäß den oben beschriebenen Ausführungsformen beschrieben. Bei dem Hinzufügen des Injektionsmechanismus zu dem Kompressor 62, welcher keinen Injektionsmechanismus hat, werden Injektionsöffnungen 39 durch Maschinenbearbeitung in der Grundplatte 35 des ortsfesten Scroll-Teils 18 gebohrt und der Ventilblock 15, welcher in sich den eingearbeiteten Injektionsmechanismus enthält, wird bereitgestellt. Dann wird der Ventilblock 15 zwischen dem Motorgehäuse 14 und dem Abgabegehäuse 15 angeordnet und das Motorgehäuse 14, der Ventilblock 15 und das Abgabegehäuse 16 werden derart zusammengeheftet, dass der Ventilblock 15 einen Teil des Gehäuses 13 des Kompressors 10 bildet. Eine derartige Hinzufügung des Injektionsmechanismus zu dem Kompressor 62 ermöglicht es, die Abwandlung von Teilen und die Montagekosten, welche mit der Zufügung des Injektionsmechanismus zu dem Kompressor einhergehen, im Vergleich zu dem Stand der Technik zu reduzieren.
Der mit einem Injektionsmechanismus ausgestattete Kompressor 10 kann durch Hinzufügen des Injektionsmechanismus zu dem bereits existierenden Kompressor 62, welcher keinen Injektionsmechanismus hat, hergestellt werden. Dies ist vorteilhaft bei den Herstellungskosten, da es nicht erforderlich ist, den Kompressor 10, welcher mit einem Injektionsmechanismus ausgestattet ist, neu zu produzieren.
Die Bereitstellung der Injektionskammer 45 in dem Kompressor 10 dient dazu, die Druckpulsation (Druckfluktuation) des in die Injektionskammer 45 durch die Einführungsöffnung 51 eingeführten Zwischendruckkältemittels zu reduzieren. Da Zwischendruckkältemittel, dessen Druckpulsation reduziert worden ist, in die Kompressionskammer 20 geliefert wird, kann eine Fluktuation des Volumens der Kältemittellieferung aufgrund der Druckpulsation verhindert werden, was dazu beiträgt, die Kompressionseffizienz des Kompressors weiter zu verbessern.
Da die Injektionskammer 45 und die Abgabekammer 58 auf den einander entgegengesetzten bzw. gegenüberliegenden Seiten der Abdeckungsplatte 44 ausgeformt sind, wird ein angemessener Raum in der Abgabekammer 58 gewährleistet. Dies ermöglicht es, die Druckpulsation des in die Abgabekammer 58 abgegebenen Kältemittels zu reduzieren.
Die Einführungsöffnung 51, welche in dem Ventilblock 15 ausgeformt ist, kann an einer jeden Position auf der peripheren Wand 59 des Ventilblocks 15 geöffnet sein. Beispielsweise kann die Position der Öffnung der Einführungsöffnung 51 einfach verändert werden in Abhängigkeit von dem Fahrzeug, in welchem der Kompressor 10 montiert werden soll.
Die Dichtung 8, welche eine Dichtung zwischen dem Ventilblock 15 und dem Abgabegehäuse 16 bereitstellt, stellt auch eine Dichtung zwischen der Injektionskammer 45 und der Abgabekammer 58 dar. Da es nicht notwendig ist, eine separate Dichtung zwischen der Injektionskammer 45 und der Abgabekammer 58 bereitzustellen, kann die Anzahl der Teile für den Kompressor reduziert werden.
Die vorliegende Erfindung beschränkt sich nicht auf die oben beschriebene Ausführungsform, und es können verschiedene Abwandlungen innerhalb des Umfangs der Erfindung, wie unten beispielhaft beschrieben, durchgeführt werden.
Obwohl der Ventilblock 15 in dieser Ausführungsform zwischen dem Motorgehäuse 14 und dem Abgabegehäuse 16 angeordnet ist, können die Positionen des Ventilblocks 15 und des Abgabegehäuses 16 miteinander vertauscht werden. Unter Bezugnahme auf 7, welche einen Kompressor 70 zeigt, ist das Abgabegehäuse 16 zwischen dem Motorgehäuse 14 und dem Ventilblock 15 angeordnet und diese drei Teile sind miteinander durch die Bolzen 72 an einander fixiert. In einem solchen Fall muss eine Passage 71 in dem Abgabegehäuse 16 ausgeformt werden für die Kommunikation zwischen der Lieferungsöffnung 52 und den Injektionsöffnungen 39.
Obwohl es beschrieben worden ist, dass der Ventilblock 15 an dem Kompressor 62 montiert wird, nachdem die Injektionsöffnungen 39 in der Grundplatte 35 des ortsfesten Scroll-Teils 18 ausgeformt worden sind, können die Injektionsöffnungen 39 in der Grundplatte 35 während der Produktion des Kompressors 62 ausgeformt werden. Wenn der Kompressor 62 als ein Kompressor ohne Injektionsmechanismus verwendet wird, können die Injektionsöffnungen 39 blockiert werden, beispielsweise durch Einführung eines Stöpsels. Wenn der Kompressor als ein Kompressor mit Injektionsmechanismus verwendet wird, wird der Stöpsel entfernt. In diesem Fall wird kein Verfahren erfordert, um die Injektionsöffnungen 39 (nachträglich) hinzuzufügen, so dass die Montage des Kompressors noch mehr vereinfacht werden kann.
Obwohl das Rückschlagventil 46 in der Injektionskammer 45 bereitgestellt wird, kann das Rückschlagventil in einer jedem der Lieferungsöffnungen 52 ausgeformt sein.
Das Rückschlagventil 46 muss nicht ausgebildet sein, wenn der Druck des Zwischendruckkältemittels in der Injektionskammer 45 immer höher ist als der Druck des Kältemittels in der Kompressionskammer 20 zu dem Zeitpunkt der Injektion.
Ein elektrischer Kompressor ist mit einem Kompressionsmechanismus, einem Elektromotor, einem Motorgehäuse, einem Abgabegehäuse und einem Zwischendruckgehäuse ausgestattet. Der Kompressionsmechanismus hat eine Kompressionskammer und wird von dem Elektromotor angetrieben. In dem Motorgehäuse sind der elektrische Motor und der Kompressionsmechanismus untergebracht und es ist daran eine Injektionsöffnung ausgeformt. Das Abgabegehäuse weist in sich eine Abgabekammer auf, in welche komprimiertes Kältemittel abgegeben wird. Das Zwischendruckgehäuse weist in sich eine Einführungsöffnung für die Einführung von Zwischendruckkältemittel von einem externen Kältemittelkreislauf und eine Kommunikationspassage auf, welche eine Kommunikation zwischen der Einführungsöffnung und der Injektionsöffnung des Motorgehäuses bereitgestellt. Das Motorgehäuse, das Abgabegehäuse und das Zwischengehäuse haben jeweils ein Bolzenbefestigungsloch und ein Bolzen wird in die Bolzenbefestigungslöcher eingeführt, um das Motorgehäuse, das Abgabegehäuse und das Zwischendruckgehäuse integral zu fixieren.

Claims

Kompressor (10), angetrieben durch einen Elektromotor (12), mit: einem eine Kompressionskammer (20) aufweisenden Kompressionsmechanismus (11); dem Elektromotor (12), welcher den Kompressionsmechanismus (11) dazu antreibt, ein Kältemittel in die Kompressionskammer (20) einzusaugen und das Kältemittel in der Kompressionskammer (20) zu komprimieren; einem Motorgehäuse (14, 35), in welchem der Elektromotor (12) und der Kompressionsmechanismus (11) untergebracht sind, wobei das Motorgehäuse (14) eine Injektionsöffnung (39) hat, welche mit der Kompressionskammer (20) kommuniziert, während sich die Kompressionskammer (20) in einem Kompressionsvorgang befindet; einem Abgabegehäuse (16), welches eine Abgabekammer (58) hat, in welche komprimiertes Kältemittel abgegeben wird; und einer Einführungsöffnung (51) für die Einführung von Zwischendruckkältemittel von einem externen Kältemittelkreislauf, wobei der Druck des Zwischendruckkältemittels höher ist als der Druck des eingesogenen Kältemittels und geringer ist als der Druck des abgegebenen Kältemittels nach der Kompression, dadurch gekennzeichnet, dass ein Zwischendruckgehäuse (15) vorgesehen ist, welches die Einführungsöffnung (51) aufweist, wobei das Zwischendruckgehäuse (15) eine eine Kommunikation zwischen der Einführungsöffnung (51) und der Injektionsöffnung (39) des Motorgehäuses (14) bereitstellende Kommunikationspassage (71) aufweist, und die Einführungsöffnung (51) und die Kommunikationspassage (71) mit der Injektionsöffnung (39) zusammenwirken, um es zu ermöglichen, dass Zwischendruckkältemittel in die Kompressionskammer (20) injiziert wird, und wobei das Motorgehäuse (14), das Abgabegehäuse (16) und das Zwischendruckgehäuse (15) Seite an Seite angeordnet sind, wobei ein jedes des Motorgehäuses (14), des Abgabegehäuses (16) und des Zwischendruckgehäuses (15) ein Bolzenbefestigungsloch (53, 57, 61) hat, wobei ein Bolzen (17, 72) in die Bolzenbefestigungslöcher (53, 57, 61) des Motorgehäuses (14) eingeführt ist, und wobei das Abgabegehäuse (16) und das Zwischendruckgehäuse (15) integral durch den Bolzen (17, 72) fixiert sind.
Kompressor (10) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Zwischendruckgehäuse (15) zwischen dem Motorgehäuse (14) und dem Abgabegehäuse (16) angeordnet ist.
Kompressor (10) gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Zwischendruckgehäuse (15) eine dem Motorgehäuse (14) zugewandte Frontoberfläche (67), eine dem Abgabegehäuse (16) zugewandte rückwärtige Oberfläche (68) und eine periphere Wand (69) hat, welche zwischen der Frontoberfläche (67) und der rückwärtigen Oberfläche (68) ausgeformt ist, wobei die Einführungsöffnung (51) in dem Zwischendruckgehäuse (15) ausgeformt ist und bei der peripheren Wand (69) geöffnet ist.
Kompressor (10) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kommunikationspassage (71) eine Injektionskammer (45) für die Reduktion der Druckpulsation von Kältemittel aufweist, wobei die Injektionskammer (45) neben der Abgabekammer (58) ausgeformt ist.
Kompressor (10) gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Dichtung (8), welche eine Dichtung zwischen dem Zwischendruckgehäuse (15) und dem Abgabegehäuse (16) bereitgestellt, auch eine Dichtung zwischen der Injektionskammer (45) und der Abgabekammer (58) bereitstellt.