JP2007224849A

JP2007224849A - 電動コンプレッサ

Info

Publication number: JP2007224849A
Application number: JP2006048949A
Authority: JP
Inventors: Yoshitake Ueshima; 義武上嶋
Original assignee: Calsonic Kansei Corp
Current assignee: Marelli Corp
Priority date: 2006-02-24
Filing date: 2006-02-24
Publication date: 2007-09-06

Abstract

【課題】コンプロータに偏摩耗が生ずるのを効果的に抑制できる電動コンプレッサの提供を図る。
【解決手段】電動コンプレッサ１０は、内部に吸入室１２とシリンダ室２２と吐出室１３とを形成するハウジング１１と、シリンダ室２２と吐出室１３とに亘って延在する駆動軸３１と、シリンダ室２２内で駆動軸３１と一体に回転するコンプロータ２３と、吐出室１３内に配置され駆動軸３１を駆動する電動モータ３０と、を備える。駆動軸３１の吐出室側の端面３１ｄは、吐出室１３または吐出室１３に通じる高圧空間４５に晒され、駆動軸３１の吸入室側の端面３１ｃまたはコンプロータ２３の吸入室側の面２３ｂの一部は、吐出室１３と連通する加圧室１０４に晒されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、電動コンプレッサに関する。

コンプレッサは、吸入管から吸入室に導入した冷媒を圧縮して加圧し、その加圧冷媒を吐出室を経由して吐出管から排出するようになっている（例えば特許文献１、２等）。
特開２００２−１７４１９０号公報特開２００１−２０７９８３号公報

前記従来のコンプレッサにおいて、仮に、圧縮機（圧縮メカ部）の駆動部を電動モータとしてハウジング内の吐出室内に収納した構造とすると、圧縮機の駆動部（プーリ）をハウジング外に配置した構造に比べて、圧縮機を小型化できる利点がある。しかしながら、このように電動モータを吐出室に収納した構造では、電動モータと圧縮機とを連結する駆動軸の一端が吐出室または吐出室に通じる高圧に晒される一方で、他端が吸入室に通じる低圧またはシリンダ室に通じる中圧に晒されることとなるため、駆動軸には軸方向に差圧が作用して、高圧側から低圧側に押しつけられることとなる。

これにより駆動軸と一体の圧縮機のコンプロータが低圧側に押しつけられることとなるため、コンプロータに偏摩耗が発生し、耐久性が劣ってしまう。

そこで、本発明は、吐出室に電動モータを配置した構造としつつコンプロータに偏摩耗が生ずるのを効果的に抑制できる電動コンプレッサを提供するものである。

本発明は、内部に吸入室とシリンダ室と吐出室とを形成するハウジングと、前記シリンダ室と前記吐出室とに亘って延在する駆動軸と、前記シリンダ室内で前記駆動軸と一体に回転するコンプロータと、前記吐出室内に配置され前記駆動軸を駆動する電動モータと、を備えた電動コンプレッサであって、前記駆動軸の吐出室側の端面が、前記吐出室または前記吐出室に通じる高圧空間に晒され、前記駆動軸の吸入室側の端面または前記コンプロータの吸入室側の面の一部が、前記吐出室と連通する加圧室に晒されていることを特徴とする。

本発明の電動コンプレッサによれば、駆動軸の両端面にはそれぞれ吐出室の圧力が作用することになり、駆動軸の両端面に作用する圧力が相互に相殺される。これにより、駆動軸が軸方向一方側へ押しつけられることでコンプロータが偏摩耗してしまうことを防止でき、電動コンプレッサの耐久性を向上できる。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。

図１、２は本発明にかかる電動コンプレッサの一実施形態を示し、図１は電動コンプレッサの断面図であり、図２は同電動コンプレッサの圧縮機の図１中の矢示ＩＩ方向から見た正面図である。

本実施形態の電動コンプレッサは、自動車の空調装置の冷凍サイクルに適用される場合を例に取って説明するものとし、冷凍サイクルを循環する冷媒を、電動コンプレッサで圧縮して吐出するようになっている。

電動コンプレッサ１０は、図１に示すように、共通のハウジング１１内に圧縮機２０と、この圧縮機２０の駆動部としての電動モータ３０と、が配置されて構成されている。

この電動コンプレッサのハウジング１１は、容器状の第１ハウジング１１Ａと第２ハウジング１１Ｂとを、それぞれのフランジ部１１Ａｆ，１１Ｂｆにおいてボルト等で結合することにより形成され、密閉された箱形状となっている。

ハウジング１１内の空間は、圧縮機２０により区画されて、圧縮機２０を挟んで図１中右側に吸入室１２が設けられる一方、図１中左側に吐出室１３が設けられていている。

第１ハウジング１１Ａの端壁１１Ａｅ近傍には、外部（冷媒導入管）から吸入室１２に低圧冷媒を吸入するための吸入ポート１４が形成されおり、一方、第２ハウジング１１Ｂの端壁１１Ｂｅ近傍には、圧縮機２０で圧縮した加圧流体を吐出室１３から外部（冷媒導出管）に吐出する吐出ポート１５が形成されている。これにより、吸入ポート１４から吸入室１２に導入した冷媒を、圧縮機２０のシリンダ室２２に取り込んで圧縮して、その圧縮冷媒を吐出室１３を経由して吐出ポート１５から排出できるようになっている。

ハウジング１１内に収容された圧縮機２０は、本実施形態ではベーンを有するロータリー式として構成され、内周が滑らかな非円形状に形成されたシリンダ室２２を有するシリンダブロック２１と、このシリンダ室２２内に回転自在に収納されたコンプロータ２３と、このコンプロータ２３の外周から所定間隔をもって出没自在に配置されて先端がシリンダ室２２の内周に摺接するベーン２４（図２参照）と、シリンダブロック２１の軸方向両側に接合されて前記シリンダ室２２の軸方向両側を閉塞するとともにコンプロータ２３が摺動接触するサイドブロック２５，２６と、を備えて構成されている。

吸入側のサイドブロック２６には、吸入室１２とシリンダ室２２とを連通する吸入孔４１（図２参照）が設けられ、シリンダブロック２１の外周または吐出側サイドブロック２５には、シリンダ室２２と吐出室１３とを連通する吐出孔４３（図２参照）が設けられている。

コンプロータ２３が回転すると、ベーン２４の出没に伴いつつシリンダ室２２の周方向の容積が変化して、これにより吸入孔４１からシリンダ室２２に吸入される低圧冷媒がシリンダ室２２で圧縮され、この圧縮された高圧冷媒がシリンダ室２２から吐出孔（図示せぬ）を通じて吐出室１３に吐出されるようになっている。吐出室１３に吐出された高圧冷媒は吐出ポート１５から外部（導出配管）へ吐出される。

このとき、吐出室１３には電動モータ３０が配置されており、この吐出室１３の底部は潤滑油Ｌを溜めておく潤滑油貯留部１６となっている。

ここで吐出室１３の冷媒入口である上述の吐出孔４３と、吐出室１３の冷媒出口である吐出ポート１５と、が、電動モータ３０を挟んで軸方向逆側に配置されているため、吐出室１３内で吐出孔４３から吐出ポート１５へ向けて流れる高圧冷媒が、電動モータ３０の筒状のステータ３２の中空部を流通することとなり、これにより電動モータ３０の発生熱が効果的に冷却されるようになっている。

電動モータ３０は、円筒状に形成されてハウジング１１の内周に固定されたステータ３２と、このステータ３２の内部に回転自在に収納された略円柱状のロータ３３と、このロータ３３の中央部から突出してロータ３３と一体に回転する電動モータ３０の出力軸としての駆動軸３１と、を備えている。ステータ３２のコイルに通電すると、ステータ３２が励磁して、ロータ３３とともに駆動軸３１が回転する。

この電動モータの駆動軸３１は、その一端側（図中右側）がサイドブロック２５およびシリンダ室２２を貫通して、その一端部３１ａが前記サイドブロック２５に形成された油動圧軸受１７に回転支持されている一方で、その駆動軸３１の他端部３１ｂがラジアルベアリング１８を介して第２ハウジング１１Ｂの端壁１１Ｂｅに回転支持される。

この駆動軸３１の一端側には、シリンダ室２２内に回転自在に収容されたコンプロータ２３が一体に設けられており、駆動軸３１が回転することで前記圧縮機２０が作動するようになっている。

ここで、駆動軸３１の吐出室側の端面３１ｄ（言い換えると駆動軸の他端面）は、ラジアルベアリング１８の隙間を介して吐出室１３と連通する高圧空間４５に晒されている。一方、駆動軸３１の吸入室側の端面３１ｃ（言い換えると駆動軸の一端面）は、高圧導入通路１００を介して吐出室１３と連通する加圧室１０４に晒されている。

より具体的には、高圧導入通路１００は、吐出室側のサイドブロック２５の下部を貫通する第１通路１０１と、この第１通路１０１に連通してシリンダブロック２１を貫通する第２通路１０２と、この第２通路１０２に連通して圧縮機２０の他方のサイドブロック２６に形成される第３通路１０３と、によって構成され、この高圧導入通路１００の吐出室１３側の開口１００ａが、吐出室１３の底部の潤滑油貯留部１６の潤滑油Ｌ内に配置される一方、第３通路１０３が、駆動軸３１の端面３１ｃに臨む加圧室１０４に連通している。なお、加圧室１０４は、サイドブロック２６の側面のうち前記駆動軸３１の一端面３１ｃに対応する部分に、駆動軸３１と略同径の円形状凹部として形成されている。

従って、潤滑油貯留部１６の潤滑油Ｌは、吐出室１３内の高圧圧力によって高圧導入通路１００を介して加圧室１０４に押し出され、これにより、加圧室１０４内は吐出室１３内と等しい圧力が作用することになっている。そのため、高圧空間４５の圧力によって吐出室１３側から吸入室１２側に向けて押しつけられる駆動軸３１を、加圧室１０４の圧力によって逆に吸入室１２側から吐出室１３側へ押し返すようになっている。

より具体的には、駆動軸３１の吐出室側の端面３１ｄには、駆動軸３１の断面積をもって吐出室１３内の圧力Ｐが作用し、この圧力Ｐによって駆動軸３１が吸入室１２方向に押圧される。一方、駆動軸３１の吸入室側の端面３１ｃには、駆動軸３１の断面積をもって吐出室１３内の圧力Ｐが作用し、この圧力Ｐによって駆動軸３１が吐出室１３方向に押圧される。これにより、駆動軸３１の両端面３１ｃ，３１ｄに作用する圧力Ｐが相殺され、駆動軸３１が軸方向一方側へ偏って押しつけられることが防止されている。

従って、圧縮機２０のコンプロータ２３が駆動軸３１と一体に結合されている場合にも、そのコンプロータ２３に軸方向の押圧力が作用するのを無くすことができ、コンプロータ２３が片方のサイドブロック２６に強く押しつけられて偏摩耗するのを防止できる。

以下、本実施形態の効果を列挙する。

第１に、本実施形態の電動コンプレッサ１０は、吸入室１２とシリンダ室２２と吐出室１３とを有するハウジング１１と、シリンダ室２２と吐出室１３とに亘って延在する駆動軸３１と、シリンダ室２２内で駆動軸３１と一体に回転するコンプロータ２３と、吐出室１３内に配置され駆動軸３１を駆動する電動モータ３０と、を備えた電動コンプレッサ１０であって、駆動軸３１の吐出室側の端面３１ｄが、吐出室１３または吐出室１３に通じる高圧空間４５に晒され、駆動軸３１の吸入室側の端面３１ｃが、吐出室１３と連通する加圧室１０４に晒されていることを特徴とするものである。

また別に言い換えをすれば、本実施形態の電動コンプレッサ１０は、吸入室１２と吐出室１３との間に挟まれる位置において吸入室１２からの流体を圧縮して吐出室１３へ吐出する圧縮機２０と、吐出室１３に配置され圧縮機２０を駆動する電動モータ３０と、を備えた電動コンプレッサ１０であって、前記圧縮機２０は、内部にシリンダ室２２を形成するシリンダブロック２１と、シリンダブロック２１の吸入室側の面に接合された吸入側サイドブロック２６と、シリンダブロック２１の吐出室側の面に接合された吐出側サイドブロック２５と、吐出側サイドブロック２５を貫通した状態で吐出側サイドブロック２５に軸支され少なくとも吐出室１３およびシリンダ室２２に亘って設けられて電動モータ３０により駆動される駆動軸３１と、駆動軸３１と一体に設けられ且つシリンダ室２２内で回転自在に設けられたコンプロータ２３と、を備えるものであり、そして、前記駆動軸３１の吐出室側の端面３１ｄが吐出室１３または吐出室１３に通じる高圧空間４５に晒される一方、駆動軸３１の吸入室側の端面３１ｃが、吐出室１３と連通する加圧室１０４に晒されていることを特徴とするものである。

そのため、本実施形態によれば、駆動軸３１の両端面３１ｃ，３１ｄにはそれぞれ吐出室１３と同じ高圧が作用することになり、駆動軸３１の両端面３１ｃ，３１ｄに作用する圧力が相殺されるため、駆動軸３１が一方側へ強く押しつけられるがことを防止できる。従って、コンプロータ２３が一方向に押しつけられて偏摩耗してしまうことを防止でき、電動コンプレッサ１０の耐久性を向上できる。

なお、上述のような駆動軸３１の吸入室側の端面３１ｃが加圧室１０４に晒されている構造に限られず、コンプロータ２３の吸入室側の面２３ｂの一部が加圧室１０４に晒されている構造であってもよい。

第２に、本実施形態の電動コンプレッサ１０は、吐出室１３と加圧室１０４を連通する高圧導入通路１００は、吐出室１３の底部の潤滑油貯留部１６に開口していることを特徴とする。

そのため、高圧導入通路１００および加圧室１０４を介して潤滑油Ｌが、コンプロータ２３とサイドブロック２６との摺動接触面間に供給されるので、コンプロータ２３の回転摺動抵抗が低減して、圧縮機２０の圧縮性能が向上することとなる。

なお、本発明の電動コンプレッサは前記実施形態に例をとって説明したが、この実施形態に限ることなく本発明の要旨を逸脱しない範囲で他の実施形態を各種採用できる。

本発明の一実施形態における電動コンプレッサの断面図である。同電動コンプレッサの圧縮機を図１中の矢示ＩＩ方向から見た一部破断部を含む図である。

符号の説明

１０…電動コンプレッサ
１１…ハウジング
１２…吸入室
１３…吐出室
１６…潤滑油貯留部
２０…圧縮機
２１…シリンダブロック
２２…シリンダ室
２３…コンプロータ
２３ｂ…ロータの吸入室側の面
２５…吐出側サイドブロック
２６…吸入側サイドブロック
３０…電動モータ
３１…駆動軸
３１ｃ…駆動軸の吸入室側の端面
３１ｄ…駆動軸の吐出室側の端面
４５…高圧空間
１００…高圧導入通路
１０４…加圧室

Claims

内部に吸入室（１２）とシリンダ室（２２）と吐出室（１３）とを形成するハウジング（１１）と、
前記シリンダ室（２２）と前記吐出室（１３）とに亘って延在する駆動軸（３１）と、
前記シリンダ室（２２）内で前記駆動軸（３１）と一体に回転するコンプロータ（２３）と、
前記吐出室（１３）内に配置され前記駆動軸（３１）を駆動する電動モータ（３０）と、を備え、
前記駆動軸（３１）の吐出室側の端面（３１ｄ）が、前記吐出室（１３）または前記吐出室（１３）に通じる高圧空間（４５）に晒され、
前記駆動軸（３１）の吸入室側の端面（３１ｃ）または前記コンプロータ（２３）の吸入室側の面（２３ｂ）の一部が、前記吐出室（１３）と連通する加圧室（１０４）に晒されていることを特徴とする電動コンプレッサ（１０）。
吸入室（１２）と吐出室（１３）との間に挟まれる位置において前記吸入室（１２）からの流体を圧縮して前記吐出室（１３）へ吐出する圧縮機（２０）と、
前記吐出室（１３）に配置され前記圧縮機（２０）を駆動する電動モータ（３０）と、
を備えた電動コンプレッサ（１０）であって、
前記圧縮機（２０）は、
シリンダ室（２２）を形成するシリンダブロック（２１）と、
前記シリンダブロック（２１）の吸入室側の面に接合された吸入側サイドブロック（２６）と、
前記シリンダブロック（２１）の吐出室側の面に接合された吐出側サイドブロック（２５）と、
前記吐出側サイドブロック（２５）を貫通した状態で前記吐出側サイドブロックに軸支され少なくとも前記吐出室（１３）および前記シリンダ室（２２）に亘って設けられて前記電動モータ（３０）により駆動される駆動軸（３１）と、
前記駆動軸（３１）と一体に設けられ、前記シリンダ室（２２）内で回転自在に設けられたコンプロータ（２３）と、
を備えるものであり、
前記駆動軸（３１）の吐出室側の端面（３１ｄ）は、前記吐出室（１３）または前記吐出室（１３）に通じる高圧空間（４５）に晒され、
前記駆動軸（３１）の吸入室側の端面（３１ｃ）または前記コンプロータ（２３）の吸入室側の面（２３ｂ）の一部は、前記吐出室（１３）と連通する加圧室（１０４）に晒されていることを特徴とする電動コンプレッサ（１０）。
請求項１または２に記載の電動コンプレッサ（１０）であって、
前記加圧室（１０４）と前記吐出室（１３）とを連通する高圧導入通路（１００）が、前記吐出室（１３）側において前記吐出室（１３）の底部の潤滑油貯留部（１６）に開口していることを特徴とする電動コンプレッサ（１０）。