JP2006112276A

JP2006112276A - 電動気体圧縮機

Info

Publication number: JP2006112276A
Application number: JP2004298973A
Authority: JP
Inventors: Hiromasa Shimaguchi; 博匡島口
Original assignee: Calsonic Compressor Inc
Current assignee: Marelli Corp
Priority date: 2004-10-13
Filing date: 2004-10-13
Publication date: 2006-04-27

Abstract

【課題】大型化を招くことなくかつ構成の複雑化を招くことなく、しかも分解を容易とする電動気体圧縮機を提供する。
【解決手段】気体圧縮機構１４および該気体圧縮機構を駆動する電動モータ１５を気密的に収容する分割可能のハウジング１２が設けられた気体圧縮機１０。ハウジング１２には電動モータ１５の筒状ステータ１５ｂを覆って配置される筒状部１６ａが設けられ、該筒状部には電動モータ１５の電力を取り入れるべく筒状部１６ａの径方向外方へ立ち上がり先端が気密的に封止された筒状の電気コネクタ部分１７が形成される。ハウジング１２には、コネクタ部分１７の内周壁１７ａから電動モータ１５のステータ１５ｂの外周へ向けて筒状部１６ａの内周壁を貫通すべく傾斜して配置されかつ先端がステータ１５ｂの周面に係合する位置決め用の係止ピン３４が取り外し可能に設けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、冷凍機や空気調和装置に冷媒圧縮機として組み込むのに好適な気体圧縮機に関し、特に圧縮機構の駆動源として電動モータが組み込まれた電動気体圧縮機に関する。

電動気体圧縮機では、駆動源となる電動モータが気体圧縮機構と共にハウジング内に収容されている。その電動モータは、ロータと、該ロータを電磁作用力により回転させるためにこれを取り巻いて配置される筒状のステータとを備え、ステータはハウジングに固定されている。このステータの固定手段には、一般的に、ハウジングへの焼き嵌めや圧入のようなしまり嵌め、かしめあるいは接着剤等が用いられている（例えば、特許文献１および２参照。）。

しかしながら、このような固定手段を用いて、一旦、電動モータのステータをハウジングに固定すると、このステータをハウジングから容易に取り出すことはできない。そのため、このような固定手段を用いて電動モータのステータをハウジングに固定することは、故障による部品の取り替えや資源のリサイクルを目的とする分別処理のための分解に不利である。

容易な分解を可能とするために、参考例として図２に示すようなボルト１ａおよび係止部材１ｂからなる取り外し可能な固定手段１を用いることが考えられる。図２に示す構成では、気体圧縮機構２および該気体圧縮機構に同軸３で結合された電動モータ４を収容するハウジング５には、電動モータ４のための筒状部５ａが形成される。電動モータ４のロータ４ａを取り巻くステータ４ｂは、筒状のヨーク４ａ−１および該ヨークに巻かれた界磁コイル４ａ−２を有し、ステータ４ｂは、そのヨーク４ａ−１の一端が筒状部５ａの一端に形成された段差部５ｂに当接するように、筒状部５ａに挿入される。筒状部５ａの他端に形成された増径部５ｃで規定される段部５ｄには、ボルト１ａで係止部材１ｂが取り外し可能に固定されており、ヨーク４ａ−１の他端が係止部材１ｂに係合することにより、該係止部材と段差部５ｂとの間でヨーク４ａ−１が挟持され、これにより、ヨーク４ａ−１の筒状部５ａからの抜け出しが防止され、また、ヨーク４ａ−１と筒状部５ａとの間に配置された回り止めキー６によりヨーク４ａ−１の回転が阻止される。

前記した固定手段１によれば、ボルト１ａの回転操作によって係止部材１ｂを取り外すことができ、この係止部材１ｂの取り外しによって、ヨーク４ａ−１をハウジング５の筒状部５ａから引き出すことが可能となり、これにより容易な分解が可能となる。

また、この固定手段１に代えて、図示しないが、ハウジング５の外部からその筒状部５ａを貫通してこれに螺合するねじ部材を用い、該ねじ部材により、ヨーク４ａ−１を周方向外方から締め付けることが考えられる。
特開２００１−２６８８２４号公報（段落番号０００７、図１）特開２００３−２５４２４４号公報（段落番号００２３、図３）

しかしながら、図２に示す参考例の構成では、ハウジング５に形成された増径部５ｃの空間にボルト１ａおよび係止部材１ｂを配置する必要が生じることから、ハウジング５内にこれら両部材１ａ、１ｂを配置するための空間を確保する必要がある。そのために、ハウジング５の径方向の寸法の増大およびその軸線方向の寸法の増大を招き、ハウジング５の大型化を招く結果となる。

また、固定手段１に代えて、前記したようにハウジング５の外部からその筒状部５ａを貫通するねじ部材を用いて、ヨーク４ａ−１を周方向外方から締め付ける場合、ハウジング５と、該ハウジングを貫通する前記ねじ部材との間の気密性を維持するためのシール機構が不可欠となり、構成の複雑化を招く。

そこで、本発明の目的は、大型化を招くことなくかつ構成の複雑化を招くことなく、しかも分解を容易とする電動気体圧縮機を提供することにある。

本発明は、電動気体圧縮機では、その電動モータのステータへの給電のための電気コネクタ部がハウジングのステータを受け入れる筒状部の近傍に設けられることに着目し、この電気コネクタ部に関連して、ハウジング内をステータへ向けて該ステータの周面に係合可能に伸長する係止ピンを取り外し可能に設け、該係止ピンによりステータをハウジングの所定箇所に位置決めると言う基本構想に立脚する。

ために、本発明に係る電動気体圧縮機は、気体を圧縮する気体圧縮機構および該気体圧縮機構を駆動する電動モータを気密的に収容する分割可能のハウジングが設けられた気体圧縮機であって、前記ハウジングには前記電動モータの筒状ステータを覆って配置される筒状部が設けられ、該筒状部には前記電動モータの電力を取り入れるべく前記筒状部の径方向外方へ立ち上がり先端が気密的に封止された筒状の電気コネクタ部分が形成され、また、前記ハウジングには、前記コネクタ部分の内周壁から電動モータのステータの外周へ向けて前記筒状部の内周壁を貫通すべく傾斜して配置されかつ先端がステータの周面に係合する位置決め用の係止ピンが取り外し可能に設けられていることを特徴とする。

本発明に係る前記電動気体圧縮機では、前記係止ピンが、気密的に封止された電気コネクタ部分からハウジングの内部であるその肉厚部をステータに向けて伸長し、該ステータの周面に先端部を係合させることにより、前記ステータをハウジング内の所定箇所に固定する。この係止ピンは取り外し可能であることから、例えば電気コネクタ部分からの工具の操作によって係止ピンとステータとの係合を解除することができるので、部品の損傷を招くことなくハウジングからステータを抜き出すことが可能となる。

しかも、係止ピンはその傾斜配置により、ハウジング内、すなわち、ハウジングの厚肉部に配置することができ、また図２に示したような係止部材が不要となることから、図２に示した固定手段１によるハウジング内の空所の増大を招くことなく、従って、ハウジングの大型化を招くことはない。また、係止ピンは、その傾斜配置により、気密的な電気コネクタ部分からハウジングの円筒部に収容されたステータの周面に伸び、ハウジングの外部に伸長しないので、係止ピンのための格別な封止機構が不要となり、このような封止機構による構成の複雑化を招くことはない。

前記ハウジングの電気コネクタ部分に、前記電動モータの回転軸に関して角度的に伸び前記筒状部の内周壁に開放するねじ穴を形成し、前記係止ピンをこのねじ穴に螺合する雄ねじ部材で構成することができる。

このような雄ねじ部材には、従来よく知られた穴付き止めねじまたはすり割り付き止めねじを用いることができる。これら止めねじは、頭付きボルトのような雄ねじ部材に比較して小型であり、その配置スペースの削減を図ることができるので、ハウジング内での傾斜配置に有利である。しかも、小型ドライバや六角レンチのような回転操作工具により、取付けおよび取り外し作業を容易に行うことができる。

前記ステータに、前記モータの前記回転軸に平行に伸びる凹溝を形成し、前記雄ねじ部材の先端を前記凹溝に係合させることができ、この凹溝に係合する雄ねじ部材により、格別な回り止めのキーを組み込むことなく、ステータの軸線に沿った移動に加えて、該軸線の回りの回転移動をも規制することができる。

本発明によれば、前記したように、電動気体圧縮機のハウジングに形成された電気コネクタ部に関連して、ハウジングの筒状部に収容されたステータへ向けて該ステータの周面に係合可能に伸長する取り外し可能の係止ピンを設け、該係止ピンによりステータをハウジングの所定箇所に固定することにより、大型化を招くことなくかつ構成の複雑化を招くことなく、しかも分解を容易とする電動気体圧縮機を提供することができる。

本発明を図示の実施例に沿って以下に詳細に説明する。

本発明に係る電動気体圧縮機は、例えば自動車に搭載される空気調和装置に適用され、空気調和装置の構成要素である従来よく知られた凝縮器、膨張弁及び蒸発器等と共に、冷却サイクルのための冷媒循環経路を構成する。

本発明に係る電動気体圧縮機１０は、図１に示す例では、前記蒸発器（図示せず）に接続される吸入ポート１１が形成された一端開放の筒状のフロントハウジング部材１２ａと、前記凝縮器（図示せず）に接続される吐出ポート１３が形成され、ハウジング本体であるフロントハウジング部材１２ａの開放端を閉鎖するリアハウジング部材１２ｂとから成るハウジング１２を備える。両ハウジング部材１２ａ、１２ｂは環状シール部材１２ｃを介して気密的に接合され、図示しない締結ボルトにより相互に結合されることにより、全体に円筒状に組み付けられて２分割式ハウジング１２が構成されている。このハウジング１２の内部に気体圧縮機構１４および該気体圧縮機構を駆動するための電動モータ１５が気密的に収容されている。

電動モータ１５は、フロントハウジング部材１２ａの筒状部１６ａに収容されており、該筒状部には、径方向外方へ立ち上がり、先端が開放する筒状の電気コネクタ部分１７が形成されている。電気コネクタ部分１７の開放端には、電動モータ１５への給電のための接続端子１８を有する電気プラグ１９が気密的に嵌合する。

電動モータ１５は、フロントハウジング部材１２ａの閉鎖端部１６ｂに設けられた軸受２０に一端を支持された回転軸２１に設けられるロータ１５ａと、該ロータを取り巻いて配置され、筒状部１６ａに収容された筒状のステータ１５ｂとを備える。電動モータ１５は、図示の例では、従来よく知られた多相ブラシレス直流モータであり、そのロータ１５ａは、図示しないが例えば周方向に異磁極面が交互に配列された従来よく知られた回転子からなり、回転軸２１と一体的に回転可能である。ステータ１５ｂは、例えば珪素鋼板の積層体からなる全体に筒状のヨーク２２と、該ヨークに巻かれた界磁コイル２３とからなり、ステータ１５ｂは、後述する位置決め機構２４により、筒状部１６ａに取り外し可能に固定される。

ステータ１５ｂの界磁コイル２３は、電気プラグ１９の接続端子１８を経て多相パルス電流の供給を受けることにより、界磁を生じ、この界磁とロータ１５ａの磁極との間の磁気作用によりロータ１５ａが回転すると、ロータ１５ａの回転と一体で回転軸２１が回転する。従って、回転軸２１は、電動モータ１５の出力軸として機能する。

電動モータ１５の出力軸すなわち回転軸２１は、フロントハウジング部材１２ａの開放端に向けて伸長し、このフロントハウジング部材１２ａの開放端を横切って配置された支持部材２５を貫通する。回転軸２１の支持部材２５を貫通する先端部には、気体圧縮機構１４が設けられている。

気体圧縮機構１４は、図示の例では、従来よく知られたベーンロータリ式気体圧縮機構である。ベーンロータリ式気体圧縮機構１４は、シリンダ室を規定するシリンダ１４ａと、回転軸２１に固定され、前記シリンダ室内に回転可能に配置されたロータ１４ｂとを備える。シリンダ１４ａは、図示の例では、横断面が楕円形の中空部を規定する円筒状のシリンダ部材２６ａと、該シリンダ部材の両端を閉鎖する一対のサイドブロックであるフロントサイドブロック２６ｂおよびリアサイドブロック２６ｃとから成り、シリンダ１４ａは、図示しないが従来よく知られた横断面が楕円状のシリンダ室を規定する。

シリンダ１４ａは支持部材２５の一側に形成された凹所２５ａ内に受け入れられており、これにより、気体圧縮機構１４は、フロントハウジング部材１２ａの開放端の側で保持されている。支持部材２５の他側には吸入ポート１１に連通する吸入室２７が形成されていおり、支持部材２５には吸入室２７と前記シリンダ室とを連通する吸入路２８が形成されている。

気体圧縮機構１４のロータ１４ｂには、従来よく知られているように、前記シリンダ室の周壁を摺動可能のベーン１４ｃが進退可能に保持されている。各ベーン１４ｃは、前記シリンダ室を周方向に区画することにより該シリンダ室に圧縮室（図示せず）を規定する。電動モータ１５の出力軸である回転軸２１の駆動回転によって気体圧縮機構１４のロータ１４ｂが回転すると、該ロータの回転に伴って各ベーン１４ｃが前記シリンダ周壁を摺動する。この各ベーン１４ｃの摺動に伴って、従来よく知られているように、各ベーン１４ｃで区画された前記圧縮室の容積がそれぞれ増減する。

前記圧縮室の容積が増大する吸入行程では、前記蒸発器から該蒸発器に接続された吸入ポート１１、吸入室２７および吸入路２８を経て、例えば炭酸ガスのような冷媒が前記シリンダ室に吸入される。また前記圧縮室の容積が減少する吐出行程では、前記シリンダ室からリアハウジング部材１２ｂの内方に形成された高圧室２９、吐出ポート１３を経て該吐出ポートに接続された前記凝縮器に圧縮を受けた冷媒ガスが送出される。

高圧室２９には、気体圧縮機構１４から高圧室２９に吐出される冷媒ガス中に含まれる潤滑油を冷媒ガスから分離するための油分離器３０が設けられ、高圧室２９の下部には油分離器３０により分離された潤滑油を保留するための油貯め３１が設けられている。また、リアハウジング部材１２ｂの内壁には、油貯め３１の潤滑油が吐出ポート１３へ向かう冷媒ガス流に連行されることを抑制するための庇部３２が形成されている。油貯め３１内の潤滑油は、図面の簡素化のために省略されている潤滑油案内路を経て、従来よく知られているように、気体圧縮機構１４の回転軸２１を受ける各軸受部１４ｄ、１４ｅに摩擦低減のために供給され、あるいはベーン１４ｃの背圧として利用するためロータ１４ｂに供給される。

本発明に係る電動気体圧縮機１０の気体圧縮機構１４および電動モータ１５のハウジング１２への組み付けでは、ハウジング本体であるフロントハウジング部材１２ａへのリアハウジング部材１２ｂの結合に先立って、電動モータ１５のステータ１５ｂがフロントハウジング部材１２ａの筒状部１６ａ内に挿入される。この挿入で従来のような圧入を用いることなく人手による円滑な挿入を許すために、ステータ１５ｂの外径すなわちヨーク２２の外径は、筒状部１６ａのヨーク２２を受け入れる所定箇所での内径よりも僅かに小さく設定されており、このステータ１５ｂの挿入により、ヨーク２２の一端が筒状部１６ａの内壁に形成された段部１６ｃに当接する。

ヨーク２２が段部１６ｃに当接する所定位置でステータ１５ｂをフロントハウジング部材１２ａに固定するために、筒状部１６ａの電気コネクタ部分１７とステータ１５ｂとの間に、本発明に係る位置決め機構２４が設けられている。

位置決め機構２４は、電気コネクタ部分１７の内周壁１７ａから筒状部１６ａの内周壁１６ｄに向けて該筒状部を貫通する貫通孔３３と、該貫通孔に取り外し可能に結合される係止ピン３４とを備える。

貫通孔３３は、内周にねじ溝が形成されたねじ穴からなり、係止ピン３４は穴付き止めねじあるいはすり割り付き止めねじのような雄ねじ部材からなる。ねじ穴３３は、回転軸２１に関して鋭角的に内周壁１６ｄに向けて伸長し、該ねじ穴３３に螺合する雄ねじ部材３４のねじ穴３３から突出する先端とステータ１５ｂのヨーク２２の外周面との係合を許す。図示の例では、ヨーク２２の外周面には、雄ねじ部材３４の先端を受ける凹溝２２ａが回転軸２１と平行に形成されており、この凹溝２２ａで雄ねじ部材３４の先端がステータ１５ｂに係合する。凹溝２２ａはヨーク２２の両端に達する。

雄ねじ部材３４は、電気プラグ１９の装着前に、例えば六角レンチあるいはマイナスドライバのような回転工具を用いて、電気コネクタ部分１７の内方より雄ねじ部材３４の先端が凹溝２２ａの溝面を押圧するように、ステータ１５ｂの外周面に締め付けることができる。この雄ねじ部材３４の締め付けにより、ヨーク２２すなわちステータ１５ｂはフロントハウジング部材１２ａに対する回転軸２１の軸線方向に沿った移動および回転軸２１の回りの移動が阻止されることから、ステータ１５ｂがフロントハウジング部材１２ａの所定箇所に固定される。

ステータ１５ｂの固定後、電気プラグ１９が電気コネクタ部分１７に装着され、また回転軸２１に気体圧縮機構１４、支持部材２５および電動モータ１５のロータ１５ａが組み付けられた状態で、回転軸２１の先端がフロントハウジング部材１２ａの軸受２０に支持されるように該軸受に組み付けられる。この回転軸２１の組み付けにより、電動モータ１５のロータ１５ａがそのステータ１５ｂの内方に位置するように配置され、これにより気体圧縮機構１４および電動モータ１５のフロントハウジング部材１２ａへの組み込みが完了し、その後リアハウジング部材１２ｂが前記した締結ボルトによりフロントハウジング部材１２ａに結合される。

油分離器３０は必要に応じて予め気体圧縮機構１４に組み付けておくことができ、また回転軸２１の組み付け後、気体圧縮機構１４に組み付けることができる。

本発明に係る電動気体圧縮機１０の分解作業では、前記した組み付け工程と逆の順序で電動モータ１５のロータ１５ａを比較的容易にフロントハウジング部材１２ａから取り出すことができる。

すなわち、分解作業では、ハウジング１２のリアハウジング部材１２ｂがフロントハウジング部材１２ａから取り外され、回転軸２１が該回転軸に組み付けられた気体圧縮機構１４、支持部材２５および電動モータ１５のロータ１５ａと共に、フロントハウジング部材１２ａから引き出される。その後、電気プラグ１９をフロントハウジング部材１２ａの電気コネクタ部分１７から取り外した状態で、前記回転工具の先端を電気コネクタ部分１７を経て雄ねじ部材３４に係合させ、この回転工具の回転操作によって雄ねじ部材３４の先端とヨーク２２に設けられた凹溝２２ａとの係合が解除される。

ロータ１５ａのヨーク２２は、従来のような圧入、かしめ、あるいは接着手段によって筒状部１６ａに固定されていないことから、前記した雄ねじ部材３４の回転操作によって雄ねじ部材３４とロータ１５ａとの係合を解除することにより、ヨーク２２および界磁コイル２３からなるロータ１５ａをフロントハウジング部材１２ａから容易に引き出すことができる。

また、雄ねじ部材３４を受け入れるねじ穴３３の開放端は、ハウジング１２の径方向外方に開放することなく、電気プラグ１９によって封止される電気コネクタ部分１７の内方に開放することから、このねじ穴３３と雄ねじ部材３４との間に格別な封止機構を用いることなく吸入室２７の気密性を保持することができる。

また、雄ねじ部材３４の先端をステータ１５ｂのヨーク２２に形成された凹溝２２ａに係合させることにより、図２に示したような係止部材１ｂを用いる必要はなく、吸入室２７および該吸入室２７に連通する電気コネクタ部分１７の内方の空間の係止部材１ｂによる容量の増大を招くことはない。

雄ねじ部材３４として、頭付きのボルトを用いることができるが、スペースの増大を防止する点で、図示のとおり長手方向の軸径が一様な止めねじのような雄ねじ部材３４を用いることが望ましい。また、雄ねじ部材３４に代えて、ねじ部を有しない係止ピンと、該係止ピンを取り外し可能に凹溝２２ａに押圧するクランプ機構のような係止機構とで位置決め機構２４を構成することができる。しかしながら、構成の簡素化および製造コストの増大を防止する上で、図示のような止めねじの構成を採用することが望ましい。

雄ねじ部材３４の先端を受けるステータ１５ｂのヨーク２２に形成された凹溝２２ａを不要とすることができるが、ステータ１５ｂの回転を一層確実に防止する上で、凹溝２２ａを設け、該凹溝に雄ねじ部材３４の先端を係合させることが望ましい。

本発明に係る気体圧縮機１０によれば、前記したように、格別なシール機構を用いることなく、また単一の雄ねじ部材３４とステータ１５ｂの係合によって該ステータ１５ｂの軸線方向の移動および回転移動を防止することができることから、大型化を招くことなく、また構成の複雑化を招くことなく電動モータ１５のステータ１５ｂをハウジング１２から取り外し可能に固定することができる。

前記したところでは、気体圧縮機構１４としてベーンロータリ式気体圧縮機構の例を示したが、気体圧縮機構としてスクロール式及びその他の圧縮機構を採用することができる。また、電動モータ１５についても、前記した多相ブラシレス直流モータの他、種々の電動モータを採用することができる。さらに、冷媒としてＲ１３４ａのような非炭酸ガス系の冷媒を用いることができる。

本発明に係る電動気体圧縮機の縦断面図である。電動気体圧縮機の参考例を示す図１と同様な図面である。

符号の説明

１０電動気体圧縮機
１２ハウジング
１４気体圧縮機構
１５電動モータ
１５ａ電動モータのロータ
１５ｂ電動モータのステータ
１６ａハウジングの筒状部
１６ｄ筒状部の内周壁
１７電気コネクタ部分
１７ａ電気コネクタ部分の内周壁
２１回転軸
２２ａ凹溝
３３（貫通孔）ねじ穴
３４（係止ピン、雄ねじ部材）止めねじ

Claims

気体を圧縮する気体圧縮機構および該気体圧縮機構を駆動する電動モータを気密的に収容する分割可能のハウジングが設けられた気体圧縮機であって、前記ハウジングには前記電動モータの筒状ステータを覆って配置される筒状部が設けられ、該筒状部には前記電動モータの電力を取り入れるべく前記筒状部の径方向外方へ立ち上がり先端が気密的に封止された筒状の電気コネクタ部分が形成され、また、前記ハウジングには、前記コネクタ部分の内周壁から電動モータのステータの外周へ向けて前記筒状部の内周壁を貫通すべく傾斜して配置されかつ先端がステータの周面に係合する位置決め用の係止ピンが取り外し可能に設けられていることを特徴とする電動気体圧縮機。
前記ハウジングの電気コネクタ部分には、前記電動モータの回転軸に関して角度的に伸び前記筒状部の内周壁に開放するねじ穴が形成され、前記係止ピンは前記ねじ穴に螺合する雄ねじ部材から成る請求項１に記載の電動気体圧縮機。
前記雄ねじ部材は、穴付き止めねじまたはすり割り付き止めねじである請求項２に記載の電動気体圧縮機。
前記ステータには、前記モータの前記回転軸に平行に伸びる凹溝が形成され、前記雄ねじ部材の先端が前記凹溝に係合する請求項２に記載の電動気体圧縮機。