DE602004001007T2

DE602004001007T2 - Elektrischer Verdichter

Info

Publication number: DE602004001007T2
Application number: DE602004001007T
Authority: DE
Inventors: Hiroyuki Gennami; Yoshikazu Fukutani; Satoru Egawa; Shinji Tsubai; Kazuya Kimura
Original assignee: Toyota Industries Corp
Current assignee: Toyota Industries Corp
Priority date: 2003-03-31
Filing date: 2004-03-30
Publication date: 2007-04-19
Anticipated expiration: 2024-03-31
Also published as: EP1471258B1; JP2004301091A; JP4273807B2; US20040191082A1; US7264453B2; EP1471258A1; DE602004001007D1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen Verdichter, der in einer Fahrzeugklimaanlage verwendet wird.
Ein typischer elektrischer Spiralverdichter, der in einer Fahrzeugklimaanlage verwendet wird, hat eine feststehende Spirale und eine bewegliche Spirale. Die feststehende Spirale ist an einem Gehäuse befestigt und hat eine Grundplatte und einen Spiralabschnitt. Die bewegliche Spirale hat eine Grundplatte und einen Spiralabschnitt. Die Spiralabschnitte greifen ineinander. Wenn ein in dem Gehäuse untergebrachter Elektromotor angetrieben wird und sich die bewegliche Spirale auf einer Kreisbahn bewegt, bewegt sich jede der zwischen den Spiralabschnitten definierten Verdichtungskammern zur Mitte der Spiralabschnitte, während das Volumen der Verdichtungskammer stetig abnimmt. Dementsprechend wird Kühlmittelgas verdichtet.
Die japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 2002-295369 offenbart einen elektrischen Spiralverdichter, der einen Kreisbahnmechanismus schmiert, der es einer beweglichen Spirale erlaubt, sich relativ zu einer feststehenden Spirale auf einer Kreisbahn zu bewegen. Der Spiralverdichter dieser Veröffentlichung verbessert auch die Abdichtung der Verdichtungskammern gegenüber einer auf die bewegliche Spirale aufgebrachten Verdichtungsgegenkraft in Schubrichtung. Und zwar hat der Spiralkompressor auf der Rückseite der Grundplatte der beweglichen Spirale eine Gegendruckkammer. Die Gegendruckkammer umgibt den Kreisbahnmechanismus. In einem Bodenabschnitt einer Auslasskammer wird Schmieröl zurückgehalten, dessen Druck mit dem Auslassdruck übereinstimmt. Das Schmieröl wird zur Gegendruckkammer geführt, so dass die bewegliche Spirale gegen die feststehende Spirale gedrängt wird. Dementsprechend verbessert sich die Abdichtung der Verdichtungskammern.
In dem elektrischen Spiralverdichter der Veröffentlichung fällt das Schmieröl, das den Kreisbahnmechanismus schmiert und den Gegenddruck erhöht, durch sein Eigengewicht durch einen eine Verengung aufweisenden Ölabflussweg in eine Motoraufnahmekammer hinab. Das Schmieröl wird dann vorübergehend in einem im Boden der Motoraufnahmekammer ausgebildeten Stauraum zurückgehalten. Danach wird das Schmieröl durch einen Transportweg zur Ansaugseite des Verdichtungsmechanismus gesandt, der die Spiralabschnitte der feststehenden Spirale und der beweglichen Spirale umfasst.
Wenn der oben beschriebene elektrische Spiralverdichter in einer Fahrzeugklimaanlage verwendet wird, hat er die folgenden Nachteile. Im Boden der Motoraufnahmekammer ist der Schmierölstauraum ausgebildet. Wenn nun von einem Kühlkreislauf eine maßgebliche Menge flüssigen Kühlmittels zum Verdichter zurückkehrt, bleibt daher im Schmierölstauraum ein Gemisch aus dem Schmieröl und dem flüssigen Kühlmittel zurück. Mit dem Gemisch können die Wicklungen des Motors und andere Bestandteile getränkt werden. In einem typischen elektrischen Verdichter wird als Schmieröl Polyolester (POE) verwendet, damit das Schmieröl auch dann ein ausreichendes Isoliervermögen ausübt, wenn es mit flüssigem Kühlmittel gemischt ist. Ein elektrischer Verdichter, der ein solches Schmieröl verwendet, hat keine Nachteile, wenn er bei einer gewöhnlichen Klimaanlage Anwendung findet.
In Fahrzeugklimaanlagen wird jedoch bei riemengetriebenen Verdichtern überwiegend Polyalkylglykol (PAG) als Schmieröl verwendet. Wenn sich PAG mit flüssigem Kühlmittel mischt, verschlechtert sich das Isoliervermögen des Flüssigkeitsgemischs deutlich. Bei der Wartung einer solchen Fahrzeugklimaanlage kann sich das PAG mit flüssigem Kühlmittel mischen. Falls Drahtverbindungen und Statorwicklungen mit einem solchen Gemisch geringeren Isoliervermögens getränkt werden, kann Kriechen auftreten.
Ein solches Kriechen kann nicht nur in elektrischen Spiralverdichtern, sondern auch in elektrischen Taumelscheibenverdichtern und elektrischen Flügelradverdichtern auftreten.
Darüber hinaus offenbart die japanische Patentveröffentlichung Nr. 61-53488 einen elektrischen Spiralverdichter, der einen Füllstand an Öl hält, das sich innerhalb einer Motorkammer sammelt, und verhindert, dass das Öl aufgerührt wird, indem das untere Ende eines Motorrotors auf ungefähr der gleichen Höhe wie der Einlass eines Gasdurchlasswegs angeordnet wird, der die Motorkammer mit einer Einlasskammer eines Verdichtungsmechanismus verbindet.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Ziel der Erfindung ist es, einen elektrischen Verdichter zur Verfügung zu stellen, der verhindert, dass ein Flüssigkeitsgemisch mit geringerem Isoliervermögen in einer Motoraufnahmekammer verbleibt.
Um das oben genannte Ziel zu erfüllen, sieht die Erfindung einen elektrischen Verdichter vor, wie er in Anspruch 1 definiert ist.
Weitere Aspekte und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung, die das Erfindungsprinzip zusammen mit den beigefügten Zeichnungen beispielhaft verdeutlicht.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHUNGEN
Die Erfindung lässt sich zusammen mit ihren Aufgaben und Vorteilen am besten unter Bezugnahme auf die folgende Beschreibung der derzeit bevorzugten Ausführungsbeispiele und die beigefügten Zeichnungen verstehen, die Folgendes zeigen:
1 im Längsschnitt einen erfindungsgemäßen elektrischen Spiralverdichter;
2 im Querschnitt einen Verdichtungsmechanismus des in 1 gezeigten Verdichters;
3 im Querschnitt eine Auslasskammer des in 1 gezeigten Verdichters;
4 vergrößert im Längsschnitt einen Abschnitt mit einem elastischen Körper des in 1 gezeigten Verdichters; und
5 als auseinandergezogene Perspektivansicht das Wellentragebauteil, den elastischen Körper und die feststehende Spirale des in 1 gezeigten Verdichters.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUGNSBEISPIELE
In den Zeichnungen werden für gleiche Elemente durchweg gleiche Zahlen verwendet.
Es wird nun unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben.
Wie in 1 gezeigt ist, hat ein elektrischer Spiralverdichter, der in einer Fahrzeugklimaanlage verwendet wird, ein Verdichtergehäuse 11. Das Verdichtergehäuse 11 wird von einem ersten Gehäusebauteil 12 und einem zweiten Gehäusebauteil 13 gebildet, die Aluminiumlegierungsgussteile darstellen, die miteinander durch Schrauben verbunden sind. Das erste Gehäusebauteil 12 ist wie ein waagerecht orientierter Zylinder geformt und hat einen Abschnitt großen Durchmessers 12a, einen Abschnitt kleinen Durchmessers 12b und eine Endwand 12c. Der Abschnitt kleinen Durchmessers 12b bildet mit dem Abschnitt großen Durchmessers 12a am linken Ende des Abschnitts großen Durchmessers 12a eine Einheit. Die Endwand 12c bildet mit dem linken Ende des Abschnitts kleinen Durchmessers 12b eine Einheit, wodurch das linke Ende des Abschnitts 12b geschlossen wird. Das zweite Gehäusebauteil 13 ist wie ein waagerecht orientierter Zylinder geformt, von dem ein Ende geschlossen ist. In dem Gehäuse 11 ist ein abgedichteter Raum 14 definiert. Der abgedichtete Raum 14 ist von den Gehäusebauteilen 12, 13 umgeben.
Von einem Mittelabschnitt der Innenwand der Endwand 12c, die ein Teil des ersten Gehäusebauteils 12 ist, geht ein zylinderförmiger Wellentrageabschnitt 12d aus. An einem offenen Ende des Abschnitts großen Durchmessers 12a des ersten Gehäusebauteils 12 ist ein Wellentragebauteil 15 eingepasst und befestigt. Das Wellentragebauteil 15 fungiert als ein Trennbauteil oder eine feststehende Wand und hat in der Mitte ein Durchgangsloch 15a. In dem ersten Gehäusebauteil 12 ist eine Drehwelle 16 untergebracht. Das linke Ende der Drehwelle 16 wird mit einem Lager 17 dazwischen drehbar von dem Wellentrageabschnitt 12d getragen. Das rechte Ende der Drehwelle 16 wird mit einem Lager 18 dazwischen drehbar von dem Durchgangsloch 15a des Wellentragebauteils 15 getragen. Zwischen dem Wellentragebauteil 15 und der Drehwelle 16 befindet sich ein Dichtungsbauteil 19, um die Drehwelle 16 abzudichten. Dementsprechend ist in dem in 1 linken Teil des abgedichteten Raums 14 eine Motoraufnahmekammer 20 definiert. Das Wellentragebauteil 15 stellt eine Wand der Motoraufnahmekammer 20 dar.
In der Motoraufnahmekammer 20 befindet sich auf der Innenfläche des Abschnitts kleinen Durchmessers 12b des ersten Gehäusebauteils 12 ein Stator 21 mit einer Wicklung 21a. In der Motoraufnahmekammer 20 ist ein Rotor 22 an der Drehwelle 16 befestigt. Der Rotor 22 befindet sich radial innen vom Stator 21. Der Abschnitt kleinen Durchmessers 12b, das Wellentragebauteil 15, die Drehwelle 16, der Stator 21 und der Rotor 22 bilden einen Elektromotor 23. Die Drehachse des Motors 23 verläuft waagerecht. Die Drehachse fällt mit der Achse L der Drehwelle 16 zusammen. Wenn der Wicklung 21a des Stators 21 Strom zugeführt wird, drehen sich die Drehwelle 16 und der Rotor 22 als eine Einheit.
In dem ersten Gehäusebauteil 12 befindet sich an dem offenen Ende des Abschnitts großen Durchmessers 12a eine feststehende Spirale 24. Die feststehende Spirale 24 hat eine scheibenförmige Grundplatte 24a, eine Umfangswand 24b und einen Spiralabschnitt 24c. Die Umfangswand 24b bildet mit der Grundplatte 24a eine Einheit und ist seitlich von dieser angeordnet. Der Spiralabschnitt 24 bildet mit der Grundplatte 24a ebenfalls eine Einheit. Der Spiralabschnitt 24c befindet sich auf der Vorderseite (linke Seite in 1) der Grundplatte 24a und innerhalb der Umfangswand 24b (siehe 2). Der Außenumfangsabschnitt des Wellentragebauteils 15 bildet eine Einheit mit einem Flanschabschnitt 15b. Die feststehende Spirale 24 berührt den Flanschabschnitt 15b an der fernen Endfläche der Umfangswand 24b (siehe 4). Daher definieren die Grundplatte 24a und die Umfangswand 24b der feststehenden Spirale 24, das Wellentragebauteil 15 und das die Drehwelle 16 abdichtende Dichtungsbauteil 19 zwischen dem Wellentragebauteil 15 und der feststehenden Spirale 24 eine Spiralaufnahmekammer 25.
An der fernen Endfläche der Drehwelle 16 befindet sich eine Exzenterwelle 26. Die Exzenterwelle 26 ist gegenüber der Achse L der Drehwelle 16 versetzt und befindet sich in der Spiralaufnahmekammer 25. An der Exzenterwelle 26 ist eine Lagerbuchse angepasst und befestigt. In der Spiralaufnahmekammer 25 ist eine bewegliche Spirale 28 untergebracht. Die bewegliche Spirale 28 wird mit einem Lager 29 dazwischen drehbar von der Lagerbuchse 27 getragen, so dass die bewegliche Spirale 28 der feststehenden Spirale 24 zugewandt ist. Die bewegliche Spirale 28 hat eine scheibenförmige Grundplatte 28a und einen beweglichen Spiralabschnitt 28b. Die Grundplatte 28a hat eine erste Fläche oder vordere Fläche (rechte Endfläche in 1) und eine zweite Fläche oder hintere Fläche (linke Endfläche in 1). Der bewegliche Spiralabschnitt 28b geht von der ersten Fläche aus, wobei die zweite Fläche zur ersten Fläche entgegengesetzt ist. Der bewegliche Spiralabschnitt 28b bildet mit der vorderen Fläche der Grundplatte 28a eine Einheit. Wie in 4 gezeigt ist, bildet ein Ringvorsprung 28c, der in Schubrichtung gesehen ringförmig ist, mit der Grundplatte 28a auf dem Randabschnitt eine Einheit. Der Ringvorsprung 28c ist dem Flanschabschnitt 15b zugewandt. Die Oberfläche der beweglichen Spirale 28 ist mit Nickel-Phosphor (Ni-P) überzogen.
Die feststehende Spirale 24 und die bewegliche Spirale 28 greifen an den Spiralabschnitten 24c, 28b in der Spiralaufnahmekammer 25 ineinander. Die ferne Endfläche jedes Spiralabschnitts 24c, 28b berührt die Grundplatte 28a, 24a der anderen Spirale 28, 24. Die Grundplatte 24a mit dem feststehenden Spiralabschnitt 24c der feststehenden Spirale 24 und die Grundplatte 28a mit dem beweglichen Spiralabschnitt 28b der beweglichen Spirale 28 definieren in der Spiralaufnahmekammer 25 eine Verdichtungskammer 30.
Zwischen der Grundplatte 28a der beweglichen Spirale 28 und dem Wellentragebauteil 15 ist ein Gegendrehungsmechanismus 31 vorgesehen, der der Grundplatte 28a zugewandt ist. Der Gegendrehungsmechanismus 31 umfasst Kreislöcher 28d, die in dem Randabschnitt der Rückseite der Grundplatte 28a der beweglichen Spirale 28 ausgebildet sind, und Stifte 32 (von denen in der Zeichnung nur einer gezeigt ist), die vom Flansch abschnitt 15b des Wellentragebauteils 15 vorragen. Die Stifte 32 sind lose in die Kreislöcher 28d eingepasst.
In der Spiralaufnahmekammer 25 ist zwischen der Umfangswand 24b der feststehenden Spirale 24 und dem äußersten Abschnitt des beweglichen Spiralabschnitts 28b der beweglichen Spirale 28 eine Ansaugkammer 33 definiert. In einem unteren Abschnitt der Umfangswand 24b der feststehenden Spirale 24 sind, wie in den 2, 3 und 5 gezeigt ist, symmetrisch zwei Vertiefungen 24d ausgebildet. In einer unteren Innenfläche des Abschnitts großen Durchmessers 12a des ersten Gehäusebauteils 12 sind symmetrisch zwei Vertiefungen 12e ausgebildet, die mit den Vertiefungen 24d übereinstimmen. Der Raum zwischen den Innenflächen der Vertiefungen 12e und den Außenflächen des Flanschabschnitts 15b des Wellentragebauteils 15 und die Vertiefungen 24d der Umfangswand 24b definieren einen Verbindungsweg 34, der einen Bodenabschnitt, der den untersten Abschnitt der Motoraufnahmekammer 20 darstellt, mit der Ansaugkammer 33 verbindet. Und zwar wird der Verbindungsweg 34 ausgebildet, indem ein Abschnitt der Innenfläche des ersten Gehäusebauteils 12, der der Außenfläche der feststehenden Spirale 24 zugewandt ist, eingebuchtet wird. Der Verbindungsweg 34 verläuft zwischen der Innenfläche des ersten Gehäusebauteils 12 und der Außenfläche der feststehenden Spirale 24. Der Verbindungsweg 34 verläuft vom untersten Abschnitt der Motoraufnahmekammer 20 aus über eine bestimmte Länge waagerecht zu einem unteren Abschnitt der Ansaugkammer 33 und erstreckt sich dann nach oben zur Ansaugkammer 33. Der unterste Abschnitt der Innenfläche der Vertiefung 12e, d.h. der unterste Teilabschnitt einer den Verbindungsweg 34 definierenden Fläche ist tiefer gelegen als der tiefste Teil des Motors 23.
Wie in 1 gezeigt ist, ist in einem in 1 linken Außenabschnitt des Abschnitts kleinen Durchmessers 12b des ersten Gehäusebauteils 12 eine Ansaugöffnung 12f ausgebildet, die es der Motoraufnahmekammer 20 erlaubt, mit der Außenseite in Verbindung zu treten. Mit der Ansaugöffnung 12f wird ein externes Rohr verbunden. Das externe Rohr wird mit einem Verdampfer eines (nicht gezeigten) externen Kühlmittelkreislaufs verbunden. Daher wird vom externen Kühlmittelkreislauf aus durch die Ansaugöffnung 12f, die Motoraufnahmekammer 20 und den Verbindungsweg 34 unter niedrigem Druck stehendes Kühlmittelgas in die Ansaugkammer 33 gesaugt. Die Ansaugöffnung 12f, die Motoraufnahmekammer 20 und der Verbindungsweg 34 bilden einen Ansaugweg. Zwar ist dies nicht dargestellt, doch sind in der Außenumfangsfläche des Stators 21 Nute ausgebildet, die in Schubrichtung verlaufen. Die Nute fungieren als Durchlässe für das Kühlmittelgas.
Zwischen dem zweiten Gehäusebauteil 13 und der feststehenden Spirale 24 ist eine Auslasskammer 35 definiert. In einem Mittelabschnitt der Grundplatte 24a der feststehenden Spirale 24 ist ein Auslassloch 24e ausgebildet. Das Auslassloch 24e verbindet die Verdichtungskammer 30 mit der Auslasskammer 35, wenn sich die Verdichtungskammer 30 in der Mitte der Spiralen 24, 28 befindet. In der Auslasskammer 35 ist auf der feststehenden Spirale 24 ein Auslassventil 37, und zwar ein Reed-Ventil vorgesehen, um das Auslassloch 24e zu öffnen und zu schließen. Der Öffnungsgrad des Auslassventils 34 wird durch einen Halter 38 begrenzt, der an der feststehenden Spirale 24 befestigt ist. In dem zweiten Gehäusebauteil 13 ist eine Auslassöffnung 13a ausgebildet. Die Auslassöffnung 13a steht mit der Auslasskammer 35 in Verbindung. Mit der Auslassöffnung 13a ist ein externes Rohr verbunden. Das externe Rohr ist mit einem Kühler des (nicht gezeigten) externen Kühlmittelkreislaufs verbunden. An der Auslassöffnung 13a ist ein Ölabscheider 36 angebracht, um Schmieröl von dem unter hohem Druck stehenden Kühlmittelgas zu trennen. Es wird daher unter hohen Druck stehendes Kühlmittelgas in der Auslasskammer 35 durch die Auslassöffnung 13a zum externen Kühlmittelkreislauf abgegeben, nachdem der Ölabscheider Schmieröl vom Kühlmittelgas getrennt hat. In einem Bodenabschnitt der Auslasskammer 35 ist eine erste Stauraumkammer 39 ausgebildet, um Schieröl zurückzuhalten, das durch den Ölabscheider 36 vom Kühlmittel getrennt worden ist.
Wenn die Drehwelle 16 durch den Elektromotor 23 gedreht wird, wird die bewegliche Spirale 28 durch die Exzenterwelle 26 dazu gebracht, sich auf einer Kreisbahn um die Achse (die Achse L der Drehwelle 16) zu bewegen. Die Achse der feststehenden Spirale 24 stimmt mit der Achse L der Drehwelle L überein. Die bewegliche Spirale 23 wird durch den Gegendrehungsmechanismus 31 an einer Drehung gehindert und kann sich nur auf einer Kreisbahn bewegen. Die Kreisbahnbewegung der beweglichen Spirale 28 bewegt die Verdichtungskammer 30 vom Außenabschnitt der Spiralabschnitte 24c, 28b der Spiralen 24, 28 zur Mitte, während das Volumen der Verdichtungskammer 30 abnimmt. Dementsprechend wird das unter geringem Druck stehende Kühlmittel, das von der Ansaugkammer 33 in die Verdichtungskammer 30 gesaugt worden ist, verdichtet. Das verdichtete, unter hohem Druck stehende Kühlmittelgas wird über das Auslassloch 24a zur Auslasskammer 35 abgegeben, während das Auslassventil 37 geöffnet ist.
Wie in den 1 und 4 gezeigt ist, ist in der Spiralaufnahmekammer 25 am Rücken der Grundplatte 28a der beweglichen Spirale 28 eine Gegendruckkammer 41 definiert. Die Gegendruckkammer 41 und die erste Stauraumkammer 39, die sich in einem unteren Abschnitt der Auslasskammer 35 oder einer Auslassdruckzone befindet, sind miteinander durch einen Zufuhrweg für druckbeaufschlagtes Öl 42 verbunden. Der Zufuhrweg für druckbeaufschlagtes Öl 42 hat eine Verengung 42a (siehe 5). Das unter hohem Druck stehende Schmieröl, das eine geringe Menge Kühlmittelgas enthält, wird der Gegendruckkammer 41 von der ersten Stauraumkammer 39 am Bodenabschnitt der Auslasskammer 35 zugeführt und drängt die bewegliche Spirale 28 zur feststehenden Spirale 24 hin.
Wie in den 1, 4 und 5 gezeigt ist, befindet sich in der Spiralaufnahmekammer 25 zwischen dem Flanschabschnitt 15b des Wellentragebauteils 15 und der Umfangswand 24b der feststehenden Spirale 24 ein elastischer Körper 51, der eine ringförmige Platte darstellt. Der elastische Körper 51 besteht beispielsweise aus einem Metall wie Kohlenstoffstahl. Ein Randabschnitt des elastischen Körpers 51 wird zwischen dem Flanschabschnitt 15b des Wellentragebauteils 15 und der Umfangswand 24b der feststehenden Spirale 24 gehalten, so dass der elastische Körper 51 in der Spiralaufnahmekammer 25 befestigt ist.
Wie in 5 gezeigt ist, ist in einem Randabschnitt des elastischen Körpers 51 ein bogenförmiges Langloch 51a ausgebildet. Das Langloch 51a und ein von einer Verbindungsfläche 15c des Flanschabschnitts 15b des Wellentragebauteils 15 und einer fernen Endfläche der Umfangswand 24b der feststehenden Spirale 24 umgebener Raum bilden einen Teilbereich (Einschnürung 42a) des Zufuhrwegs für druckbeaufschlagtes Öl 42, der die erste Stauraumkammer 39 mit der Gegendruckkammer 41 verbindet. Das untere Ende des Langlochs 51a ist mit der ersten Stauraumkammer 39 über einen Ölweg 24f verbunden, der in der Umfangswand 24b der feststehenden Spirale 24 ausgebildet ist. Das obere Ende des Langlochs 51a ist mit der Gegendruckkammer 41 durch eine breite Ringnut 15d und eine Linearnut 15e verbunden, die in der Verbindungsfläche 15c des Wellentragebauteils 15 ausgebildet sind. Der Ölweg 24f, das Langloch 51a und die Nuten 15d, 15e bilden den Zufuhrweg für druckbeaufschlagtes Öl 42.
Wie in 4 gezeigt ist, ist der elastische Körper 51 so eingebaut, dass er vom Ringvorsprung 28c der beweglichen Spirale 28 elastisch verformt wird. Die Elastizität des elastischen Körpers 51 hält die Abdichtung zwischen dem elastischen Körper 51 und der Verbindungsfläche des Ringvorsprungs 28c aufrecht und drängt die bewegliche Spirale 28 zur feststehenden Spirale 24 hin. Der elastische Körper 51 und der Ringvorsprung 28c dichten daher die Gegendruckkammer 41 und die Ansaugkammer 33 voneinander ab.
3 stellt einen Zustand dar, in dem das zweite Gehäusebauteil 13 von dem offenen Ende des Abschnitts großen Durchmessers 12a des ersten Gehäusebauteils 12 entfernt ist. Wie in den 1 und 3 gezeigt ist, bildet eine Trennwand 24g, die wie ein geschlossener Ring geformt ist, mit der Grundplatte 24a der feststehenden Spirale 24 eine Einheit. Die Trennwand 24g ragt vom Rücken der Grundplatte 24a vor. Eine der Trennwand 24g entsprechende Trennwand 13b bildet mit dem zweiten Gehäusebauteil 13 auf einer Innenfläche eine Einheit. Wie in 3 gezeigt ist, ist in der fernen Endfläche der Trennwand 24g eine Aufnahmenut m ausgebildet. In die Nut m ist ein Dichtungsring 52 eingepasst, um die ferne Endfläche der Trennwand 13b abzudichten. Wie in den 1 und 3 gezeigt ist, ist die Auslasskammer 35 einwärts von den Trennwänden 24g, 13b definiert. Zwischen den Umfangsflächen der Trennwände 24g, 13b und der Innenfläche des zweiten Gehäusebauteils 13 ist eine zweite Stauraumkammer 53 definiert. Die zweite Stauraumkammer 53 und die Gegendruckkammer 43 sind miteinander durch einen Ölabflussweg 54 verbunden, der im Flanschabschnitt 15b des Wellentragebauteils 15 und der Umfangswand 24b der feststehenden Spirale 24 ausgebildet ist. Wie in 5 gezeigt ist, umfasst der Ölabflussweg 54 eine Vertiefung 15f, ein Loch 51b und einen Durchfluss 24h. Die Vertiefung 15f ist in der Verbindungsfläche 15c des Wellentragebauteils 15 ausgebildet und steht mit der Nut 15d in Verbindung. Das Loch 51b verläuft durch einen Randabschnitt des elastischen Körpers 51 und stimmt mit der Vertiefung 15f überein. Der Durchlass 24h ist so in der Umfangswand 24b der feststehenden Spirale 24 ausgebildet, dass er mit dem Loch 51b übereinstimmt. In einem Innenabschnitt des elastischen Körpers 51 sind Stiftlöcher 51c ausgebildet. Die Stifte 32 des Gegendrehungsmechanismus 31 sind in die Stiftlöcher 51c eingeführt.
Wie in 1 gezeigt ist, befindet sich in einem Teilabschnitt des Ölabflusswegs 54 oder einem Teilabschnitt des Durchlasses 24a in der Umfangswand 24b der feststehenden Spirale 24 ein Einstellventil 55. Das Einstellventil 55 stellt den Öffnungsgrad des Ölabflusswegs 54 entsprechend der Druckdifferenz zwischen der Gegendruckkammer 41 und der zweiten Stauraumkammer 53 ein. Das Einstellventil 55 enthält ein Kugelventil 56 und eine Spiralfeder 57 und arbeitet so, dass die Druckdifferenz zwischen der Gegendruckkammer 41 und der zweiten Stauraumkammer 53 auf einem konstanten Wert gehalten wird. Wenn der elektrische Spiralverdichter normal arbeitet, hält das Einstellventil 55 daher den Druck in der Gegen druckkammer 41 oder eine auf dem Druck in der Gegendruckkammer 41 basierende Drängkraft der beweglichen Spirale 28 auf einem konstanten Wert. Des Weiteren wird Schmieröl in der Gegendruckkammer 41 durch den Ölabflussweg 54 und das Einstellventil 55 zur zweiten Stauraumkammer 53 gesandt und in der zweiten Stauraumkammer 53 zurückgehalten.
Wie in 3 gezeigt ist, ist in der Grundplatte 24a der feststehenden Spirale 24 ein Ölrückführweg 24i ausgebildet. Der Ölrückführweg 24i verbindet den Boden der zweiten Stauraumkammer 53 mit der Ansaugkammer 33. In der Grundplatte 24a ist ein Gasrückführweg 24j ausgebildet, um einen oberen Abschnitt der zweiten Stauraumkammer 53 mit einem oberen Abschnitt der Ansaugkammer 33 zu verbinden. Der Gasrückführweg 24j führt Gas, das von dem in der zweiten Stauraumkammer 53 zurückgehaltenen Schmieröl getrennt wurde, zur Ansaugkammer 33 zurück. Das in der zweiten Stauraumkammer 53 zurückgehaltene Schmieröl wird daher durch einen auf der Kreisbahnbewegung der beweglichen Spirale 28 beruhenden Saugeffekt durch den Ölrückführweg 24i hindurch zur Ansaugkammer 33 gesaugt. Das Schmieröl wird dann mit Kühlmittelgas in die Verdichtungskammer 33 gezogen, um Gleitflächen des Dichtungsmechanismus zu schmieren. Des Weiteren bleibt das vom Schmieröl getrennte Kühlmittelgas in einem oberen Abschnitt der zweiten Stauraumkammer 53 und wird durch den Gasrückführweg 24j hindurch zur Ansaugkammer 33 zurückgeführt.
Da in der Grundplatte 24a, wie in 3 gezeigt ist, die den Verbindungsweg 34 bildenden Vertiefungen 24d ausgebildet sind, ist die Form der äußeren Verbindungsfläche des zweiten Gehäusebauteils 13 so festgelegt, dass die Vertiefungen 24d und die zweite Stauraumkammer 53 definiert werden. Wie die Linie in 3 zeigt, die abwechselnd einen langen und zwei kurze Striche hat, befindet sich zwischen der äußeren Verbindungsfläche und der oberen Endfläche des Abschnitt großen Durchmessers 12a des ersten Gehäusebauteils 12 ein Zwischendichtring 58.
Wie in 1 gezeigt ist, wird durch eine Einbeulung eines Bodenabschnitts des Abschnitts großen Durchmessers 12a des ersten Gehäusebauteils 12 nach unten eine Aufnahmevertiefung 61 gebildet. Die Aufnahmevertiefung 61 ist dazu in der Lage, unterhalb der Wicklung 21a eine vorbestimmte Menge Schmieröl und flüssigen Kühlmittels zurückzuhalten.
Das dargestellte Ausführungsbeispiel ergibt die folgenden Vorteile.

(1) In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Elektromotor 23 waagerecht in der im ersten Gehäusebauteil 12 definierten Motoraufnahmekammer 20 eingebaut. Die Motoraufnahmekammer 20 fungiert als ein Teil des Ansaugwegs für das Kühlmittelgas. Das Kühlmittelgas wird vom Bodenabschnitt der Motoraufnahmekammer 20 durch den Verbindungsweg 34 in die Ansaugkammer 33 gesaugt. Während eines normalen Betriebs des Verdichters werden daher Schmieröl und flüssiges Kühlmittel in einem Bodenabschnitt der Motoraufnahmekammer 20 gemeinsam mit Ansaugkühlmittelgas in die Ansaugkammer 33 gesaugt und daran gehindert, in der Motoraufnahmekammer 20 zu bleiben. Falls POE-Schmieröl und PAG-Schmieröl zusammen verwendet werden und das Schmierölgemisch mit flüssigem Kühlmittel gemischt ist, hat das Flüssigkeitsgemisch ein geringeres Isoliervermögen. Das dargestellte Ausführungsbeispiel verhindert, dass die Wicklung 21a des Elektromotors 23 mit einem solchen Flüssigkeitsgemisch getränkt wird. Dadurch kann ein Kriechen verhindert werden.
(2) In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist in einem unteren Teil des Abschnitts großen Durchmessers 12a des ersten Gehäusebauteils 12, der sich unterhalb des Stators 21 befindet, die Aufnahmevertiefung 61 ausgebildet. Mit anderen Worten liegt die Aufnahmevertiefung 61 tiefer als der Motor 23. Wenn der Verdichter vorübergehend angehalten wird, kann im Inneren der Motoraufnahmekammer 20 das im Kühlmittelgas enthaltende Schmieröl aufgrund der physikalischen Eigenschaften der Klimaanlage in einem Bodenabschnitt der Motoraufnahmekammer 20 zurückgehalten werden. Ist dies der Fall, verhindert das dargestellte Ausführungsbeispiel, dass die Wicklung 21a des Stators 21 mit dem Flüssigkeitsgemisch geringeren Isoliervermögens getränkt wird. Wenn der Verdichter wieder startet, wird daher ein Kriechen verhindert.
(3) In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Auslasskammer 35 zwischen dem zweiten Gehäusebauteil 13 und der Grundplatte 24a der feststehenden Spirale 24 definiert. Die zweite Stauraumkammer 53 ist außerhalb der Aufnahmekammer 35 definiert. Schmieröl wird der zweiten Stauraumkammer 53 von der Gegendruckkammer 51 aus durch den Ölabflussweg 54 und das Einstellventil 55 hindurch zugeführt und vorübergehend in der zweiten Stauraumkammer 53 zurückgehalten.

Des Weiteren wird der Ansaugkammer 33 Schmieröl von der zweiten Stauraumkammer 53 aus durch den Ölrückführweg 24i hindurch zugeführt. Daher wird der Ansaugkammer 33 zuverlässig Schmieröl von der zweiten Stauraumkammer 53 zugeführt. Dies schmiert die Gleitflächen des Verdichtungsmechanismus zuverlässig.
In dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird ein Teil der Ansaugkammer (Niedrigdruckzone), der herkömmlicherweise keine zusätzliche Funktion zugewiesen wird, als zweite Stauraumkammer 53 verwendet. Es besteht daher kein Bedarf, für die zweite Stauraumkammer 53 bestimmte Bauelemente vorzusehen. Dies verringert die Herstellungskosten.

(4) Die bewegliche Spirale 28 wird durch das unter hohem Druck stehende Kühlmittelgas, das der Gegendruckkammer 41 zugeführt wird, gegen die feststehende Spirale 24 gedrängt. Das heißt, die bewegliche Spirale 28 wird nicht nur durch die Drängkraft gegen die feststehende Spirale 24 gedrängt, die durch die elastische Verformung des elastischen Körpers 51 erzeugt wird, sondern auch durch die Drängkraft, die durch den Druck der Gegendruckkammer 41 erzeugt wird. Diese Drängkräfte wirken zuverlässig der Verdichtungsgegenkraft in der Schubrichtung entgegen, die während des normalen Betriebs des elektrischen Verdichters auf die bewegliche Spirale 28 wirkt. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel, in dem Dichtungsbauteile (z.B. Chip-Dichtungen) auf den Endflächen der Spiralabschnitte 24c, 28b fehlen, wird die Verdichtungskammer 30 daher zuverlässig abgedichtet.
(5) Die Oberfläche der beweglichen Spirale 28 ist mit Nickel-Phosphor (Ni-P) überzogen. Wenn ein Hochgeschwindigkeitsbetrieb des Verdichters andauert, ist die Schmierung in dem Verdichter unzureichend. Selbst in diesem Fall erhöht die überzogene Oberfläche der beweglichen Spirale 28 die Haltbarkeit der Gleitflächen der feststehenden Spirale 24 und der beweglichen Spirale 28.

Die Erfindung kann auch auf die folgende Weise ausgeführt werden.
Die Ansaugöffnung 12f des ersten Gehäusebauteils 12 kann wegfallen, so dass die Motorausnahmekammer 20 nicht als Teil des Ansaugwegs fungiert, wobei die Ansaugöffnung 12f im Boden des Abschnitts großen Durchmessers 12a ausgebildet wird. Auch in diesem Fall fungiert die Vertiefung 12e als Verbindungsweg, der den Bodenabschnitt der Motoraufnahmekammer 20 mit der Ansaugkammer 33 des Verdichtungsmechanismus verbindet.
In diesem abgewandelten Ausführungsbeispiel kehrt kein flüssiges Kühlmittel vom Kühlkreislauf zur Motoraufnahmekammer 20 zurück. Daher entsteht in der Motoraufnahmekammer 20 kein Gemisch aus flüssigem Kühlmittel und anderen Arten von Schmierölen. Ein Kriechen an den Drahtverbindungen und der Wicklung 21a des Elektromotors 23 kann daher verhindert werden.
In dem dargestellten Ausführungsbeispiel kann die Vertiefung 12e entfallen, wobei der Verbindungsweg im Flanschabschnitt 15b des Wellentragebauteils 15 und einem unteren Abschnitt des Umfangsabschnitts des elastischen Körpers 51 ausgebildet werden kann. Dieser Verbindungsweg kann als eine Nut oder ein Durchgangsloch ausgebildet werden.
In dem dargestellten Ausführungsbeispiel kann das Einstellventil 55 im Ölabflussweg 54 durch eine Einschnürung mit einer kleineren Querschnittsfläche als die Einschnürung 42a ersetzt werden.
In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Drehachse L des Elektromotors waagerecht angeordnet. Solange die Drehachse L jedoch im Großen und Ganzen waagerecht ist, kann die Achse L zum Beispiel auch um 10° bezüglich einer waagerechten Linie nach oben oder unten geneigt sein.
In dem dargestellten Ausführungsbeispiel findet die Erfindung bei einem elektrischen Spiralverdichter Anwendung. Die Erfindung kann jedoch auch bei jeder anderen Art von elektrischen Verdichtern Anwendung finden, etwa bei einem elektrischen Taumelscheibenverdichter, einem elektrischen Flügelradverdichter und einem elektrischen Kolbenverdichter. Wahlweise kann die Erfindung auch bei jeder Art von Hybridverdichtern Anwendung finden, die als Antriebsquellen einen Elektromotor und eine Maschine verwenden.
Die vorliegenden Beispiele und Ausführungsbeispiele werden als Veranschaulichung, nicht als Einschränkung angesehen, wobei die Erfindung nicht auf die hier angegebenen Einzelheiten beschränkt ist, sondern innerhalb des Schutzumfangs der beigefügten Ansprüche abgewandelt werden kann.

Claims

Elektrischer Verdichter, mit: einem Elektromotor (23), der eine Drehachse (L) hat; einem Verdichtungsmechanismus (24–28), der von dem Elektromotor (23) angetrieben wird, um Gas zu verdichten, wobei der Verdichtungsmechanismus eine Ansaugkammer (33) enthält; und einem Gehäuse (11) zur Aufnahme des Verdichtungsmechanismus (28), wobei das Gehäuse eine Motoraufnahmekammer (20) definiert, die den Elektromotor (23) derart aufnimmt, dass die Drehachse (L) des Motors (23) im Großen und Ganzen waagerecht ist, und der Druck in der Motoraufnahmekammer (20) gleich dem Druck in der Ansaugkammer (33) ist, gekennzeichnet durch einen Verbindungsweg (34) zum Verbinden des untersten Abschnitts der Motoraufnahmekammer (20) mit der Ansaugkammer (33).
Verdichter nach Anspruch 1, bei dem die Motoraufnahmekammer (20) und der Verbindungsweg (34) einen Ansaugweg bilden, um Gas von außerhalb des Gehäuses (11) in die Ansaugkammer (33) einzubringen.
Verdichter nach Anspruch 1 oder 2, bei dem der Verdichtungsmechanismus (24–28) einer Spiralbauart entspricht und Folgendes enthält: eine feststehende Spirale (24) mit einer Grundplatte (24a) und einem Spiralabschnitt (24c), wobei die Grundplatte (24a) an dem Gehäuse (11) befestigt ist; und einer beweglichen Spirale (28) mit einer Grundplatte (28a) und einem Spiralabschnitt (28b), wobei die bewegliche Spirale (28) zusammen mit der feststehenden Spirale (24) zwischen den Spiralabschnitten (24c, 28b) eine Verdichtungskammer (30) definiert, wobei der Motor (23) die bewegliche Spirale (28) veranlasst, sich auf einer Kreisbahn zu bewegen, so dass sich die Verdichtungskammer (30) unter Verringerung des Volumens zur Mitte der Spiralabschnitte (24c, 28b) bewegt, wodurch Gas verdichtet wird.
Verdichter nach Anspruch 3, bei dem die Oberfläche der beweglichen Spirale (28) mit Nickel-Phosphor überzogen ist.
Verdichter nach Anspruch 3 oder 4, bei dem die Grundplatte (28b) der beweglichen Spirale (28) eine erste Fläche und eine zweite Fläche hat, wobei der Spiralabschnitt (28b) von der ersten Fläche ausgeht und die zweite Fläche zur ersten Fläche entgegengesetzt ist, bei dem sich in dem Gehäuse (11) ein Trennbauteil (15) befindet, das der zweiten Fläche zugewandt ist, bei dem die zweite Fläche und das Trennbauteil (15) eine Gegendruckkammer (41) definieren, bei dem sich zwischen der zweiten Fläche und dem Trennbauteil ein elastischer Körper (51) befindet, der die bewegliche Spirale (28) zur feststehenden Spirale (24) drängt, und bei dem der elastische Körper (51) die Gegendruckkammer (41) und die Ansaugkammer (33) gegeneinander abdichtet.
Verdichter nach Anspruch 5, bei dem der elastische Körper (51) eine ringförmige Platte ist.
Verdichter nach Anspruch 5 oder 6, bei dem von der zweiten Fläche ein ringförmiger Vorsprung (28c) ausgeht und bei dem der ringförmige Vorsprung (28c) gegen den elastischen Körper (51) gepresst wird, wodurch die Gegendruckkammer (41) abgedichtet wird.
Verdichter nach einem der Ansprüche 3 bis 7, bei dem der Verbindungsweg (24) zwischen einer Innenfläche des Gehäuses (11) und einer Außenfläche der feststehenden Spirale (24) verläuft.
Verdichter nach einem der Ansprüche 3 bis 8, bei dem der Verbindungsweg (24) durch Einbuchten eines Abschnitts einer Innenfläche des Gehäuses (11) gebildet ist, die einer Außenfläche der feststehenden Spirale (24) zugewandt ist.
Verdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei dem der unterste Teilabschnitt einer den Verbindungsweg (34) definierenden Fläche tiefer als der -tiefste Teil des Motors (23) gelegen ist.
Verdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei dem der Verbindungsweg (34) vom untersten Abschnitt der Motoraufnahmekammer (20) aus über eine bestimmte Länge im Großen und Ganzen waagerecht verläuft und sich dann nach oben zur Ansaugkammer (33) erstreckt.
Verdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 11, bei dem in der Motoraufnahmekammer (20) in einem unteren Teil des Gehäuses (11), der sich unterhalb des Motors (23) befindet, eine Vertiefung (61) ausgebildet ist.
Verwendung des Verdichters gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12 in einer Fahrzeugklimaanlage.