JP2011214549A - 電動気体圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】 横型電動気体圧縮機１において、低速運転状態においても、吸入室１１底部空
間に潤滑油や液化した冷媒が溜まって滞ることによる、潤滑油不足による気体圧縮機構部
３０の動作不良を回避する。
【解決手段】 ハウジング２の吸入室１１内に配置された電動モータ２０と、ハウジング
２内に配置され電動モータ２０により作動される気体圧縮機構部３０と、吸入室１１内の
冷媒を気体圧縮機構部３０に案内する吸入冷媒案内通路６０と、吸入室１１底部空間に溜
まって滞っている潤滑油を吸入冷媒案内通路６０内に供給するべく、吸入室１１底部にて
吸入室１１と吸入冷媒案内通路６０を連通する潤滑油供給通路６５を備える。吸入室１１
底部空間に溜まった潤滑油はその自重にて吸入冷媒案内通路６０内に供給されるので、回
転数によらず供給可能となる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、特に車両用の空気調和装置に組み込まれる、圧縮機構部とこれを駆動する電
動モータとをハウジング内に収容して構成された横型電動気体圧縮機に関する。

特許文献１には、ハウジング内を流れる吸入冷媒流を利用して気体圧縮機構の駆動源で
ある電動モータを冷却するため、ハウジングの吸入ポートに連通する吸入室内に電動モー
タを配置したものがある。
電動モータにより気体圧縮機構が駆動されると、ハウジングの吸入ポートから吸入室を
経て冷媒が気体圧縮機構に吸入され、該気体圧縮機構によって圧縮された冷媒は、ハウジ
ングに形成された吐出ポートから外部に供給される。
ハウジングから吸入される冷媒には気体圧縮機構潤滑用の潤滑油が含まれているが、吸
入室内で潤滑油が冷媒から分離され、吸入室の底部に潤滑油が溜まることがある。
吸入室内に潤滑油が溜まり滞ると気体圧縮機構に供給される潤滑油量が減少し、気体圧
縮機構の円滑な動作が困難になる虞がある。
そこで、特許文献１では、吸入室内に流入した冷媒を気体圧縮機構に案内する冷媒案内
路と、一端が吸入室の底部に開放し他端が前記冷媒案内路に開放した潤滑油案内通路を設
け、冷媒案内路内の冷媒流により吸入室底部の潤滑油を潤滑油案内通路を経て気体圧縮機
構へ連行する構造としている。
これにより、気体圧縮機構の再起動時における液圧縮を防止し、かつ吸入室内に潤滑油
が溜まり滞ることを防止している。

特開２００５−３４４６５８号公報

しかしながら、上記従来技術にあっては、冷媒案内路を流れる冷媒流の増大による冷媒
案内路内の圧力低下により潤滑油案内通路を経て潤滑油を吸引する、いわゆるベンチュリ
ー効果を利用した構造であるため、冷媒案内路を流れる冷媒流が少ない気体圧縮機の低速
運転状態においては、潤滑油を十分に吸引できない虞がある。

従って本発明は、上記の虞に鑑み、低速運転状態においても潤滑油がハウジングの底部
に溜まり続けることがないようにした電動気体圧縮機を提供することを目的とする。

本発明による電動気体圧縮機は、ハウジング内で該ハウジングの吸入ポートに連通して
形成された吸入室内に配置された電動モータと、前記ハウジング内に配置され前記電動モ
ータにより駆動される気体圧縮機構部と、前記吸入室に流入した潤滑油分を含む冷媒を前
記圧縮機構部に案内するため、一端部にて設置状態における前記吸入室内の上部空間に開
口し、その後設置状態における前記吸入室内の底部空間を経由して、前記気体圧縮機構部
の吸入口に他端部にて接続される吸入冷媒案内通路と、前記吸入室の底部位置にて前記吸
入冷媒案内通路と前記吸入室の底部空間と連通し前記吸入室の底部に溜まる潤滑油を前記
吸入冷媒案内通路内に供給する潤滑油供給通路とを備えたことを特徴とする

本発明による電動気体圧縮機では、吸入室の底部空間に溜まる潤滑油のような液体は、
吸入室の底部位置にて吸入室の底部空間と吸入冷媒案内通路とを連通する潤滑油供給通路
を経て吸入冷媒案内通路に供給される。
液体は吸入冷媒案内通路内に、吸入冷媒案内通路内の冷媒流による圧力低下による吸入
室内と吸入冷媒案内通路内の差圧による力と、液体の自重による力の両方により供給され
る。

その結果、吸入室の底部空間に潤滑油や液化した冷媒が溜まっても、これら液体のみが
気体圧縮機構部に供給されることが無く、さらに低速運転状態においても吸入室の底部空
間に潤滑油や液化した冷媒が溜まって滞ることが無くなる。

また、本発明による電動気体圧縮機は、前記吸入冷媒案内通路の一端部は、前記電動モ
ータの回転方向前側を向いて前記吸入室に開口している構成とすることができる。

このような構成によれば、吸入冷媒案内通路の一端開口部より潤滑油を含まない冷媒の
みを吸入しやすくなり、気体圧縮機構部へ供給される冷媒内の潤滑油量を安定させること
が可能となる。

本発明によれば、電動気体圧縮機の回転数によらず潤滑油の吸入室への滞りを防止し、
さらに電動気体圧縮機の再起動時における液圧縮を防止できることから、気体圧縮機構部
に供給される潤滑油量不足による気体圧縮機構部の動作不良が回避され、液圧縮による異
音や振動の発生を回避することができる。

本発明の第１実施形態に係る横型電動気体圧縮機の縦断面図である。 図１に示す線Ａ−Ａ断面図である。 図１に示す線Ｂ−Ｂ断面図である。 図１に示す線Ｃ−Ｃ断面図である。 図１に示すＤ部拡大図である。 本発明の第２実施形態に係る図４に相当する断面図である。

以下、本発明に係る横型電動気体圧縮機の実施例について、図面を参照して説明する
。

図１は第１実施形態を示す車両用の空気調和装置に組み込まれる横型電動気体圧縮機の
縦断面図である。図２は図１における線Ａ−Ａ断面図である。図３は図１における線Ｂ−
Ｂ断面図である。図４は図１における線Ｃ−Ｃ断面図である。図５は図１におけるＤ部拡
大図である。

第１実施形態に係る横型電動気体圧縮機１は、車両用の空気調和装置に組み込まれ、空
気調和装置の構成要素である凝縮器、リキッドタンク、膨張弁、及び蒸発器とともに、冷
凍サイクルのための冷媒循環経路を構成する。

横型電動気体圧縮機１は、図１に示すようにハウジング２を備えており、該ハウジング
２は前記蒸発器に接続される吸入ポート６が形成された一端開放の有底筒状のフロントハ
ウジング３と、両端開放の筒状で軸方向中央部に気体圧縮機構部３０を取付ける隔壁８が
形成されたセンターハウジング４と、前記凝縮器に接続される吐出ポート９が形成された
一端開放の有底筒状のリアハウジング５の３部材から構成されている。
なお、図１中の右側の矢印方向は設置状態における上下方向を示している。

ハウジング２内の、センターハウジング４の隔壁８に取付けられた気体圧縮機構部３０
よりもフロントハウジング３側には吸入ポート６に連通する吸入室１１が区画形成されて
いる。また、ハウジング２内のセンターハウジング４の隔壁８に取付けられた気体圧縮機
構部３０よりもリアハウジング５側には吐出ポート６に連通する吐出室１２が区画形成さ
れている。

電動モータ２０は、ブラシレス直流モータであり、フロントハウジング３の端壁７に形
成された軸受２５でハウジング２の軸線と一致して回転可能に支持されたモータシャフト
２１と、該モータシャフト２１に固定されたモータロータ２２と、該モータロータ２２を
取り巻いてフロントハウジング３に固定されたステータ２３とを備える。ステータ２３は
コイル２４を備え、フロントハウジング３には該コイル２４へ外部から電力が供給される
ように、コネクタ２６が気密に取り付けられている。

気体圧縮機構部３０は、図１及び図２に示すように、内周面が略楕円形状のシリンダ３
１内に複数のベーン３５を備えるロータ３４が回転可能に設けられ、シリンダ３１の両端
をフロントサイドブロック３２とリアサイドブロック３３で閉鎖することにより、略楕円
形状のシリンダ室３６を備えたベーンロータリー型圧縮機を形成している。
ロータ３４はそのシャフト３５を後側ではリアサイドブロック３３の支持部３９に、前
側ではフロントサイドブロック３２の支持部３８に回転可能に支持されている。シャフト
３５の前側はフロントサイドブロック３２の支持部３８を貫通してフロントハウジング３
内まで延び、モータシャフト２１へと繋がっている。
フロントサイドブロック３２、シリンダ３１、およびリアサイドブロック３３は複数の
ボルト（図示せず）にて一体に結合されセンターハウジング４の隔壁８に固定されている
。隔壁８は内径方向にフロントサイドブロック３２の支持部３８近傍まで伸びている。
リアサイドブロック３３には気体圧縮機構部３０から吐出される冷媒内の潤滑油を分離
するための油分離器３８が取付けられている。

ロータ３４がシャフト３５の回転に伴ってシャフト３５と一体的に回転すると、ロータ
３４内のベーン３５がシリンダ室３６の周壁３６ａを摺動する。これにより、シリンダ室
周壁３６ａ、ロータ外周面３４ａ、フロントサイドブロック３２の圧縮室側面、リアサイ
ドブロック３３の圧縮室側面、及び各ベーン３５により区画された複数の圧縮室３７の容
積が増減する。圧縮室３７の容積の増減に伴い、気体圧縮機構部３０は吸入ポート６、吸
入室１１、後述する吸入冷媒案内通路６０及び吸入口３９を経て冷媒を吸入し、圧縮室３
７にて圧縮された冷媒を吐出口４５及び油分離器３８を経て吐出室１２に吐出する。
吐出口４５から吐出される冷媒は油分離器３８により潤滑油が分離される。潤滑油が分
離された冷媒は吐出ポート９より冷凍サイクル側へ吐出され、油分離器により冷媒から分
離された潤滑油は、その自重により吐出室底部の油溜部１４に貯留され、ハウジング２内
の圧力差により気体圧縮機構部３０の各部に送られ各摺動部の潤滑及び各ベーン３５がシ
リンダ周壁３６ａを摺動するための背圧として寄与する。

気体圧縮機構部３０はフロントサイドブロック３２でセンターハウジング４の隔壁８の
後側に支持されている。隔壁８の前側には通路部材５０が取付けられている。そしてフロ
ントサイドブロック３２と隔壁８と通路部材５０により、吸入冷媒案内通路６０と潤滑油
供給通路６５とが形成されている。

フロントサイドブロック３２には図３〜図５に示すように、板厚方向に貫通した２つの
吸入口３９、３９がシャフト３５をはさんだ両側に略水平位置に形成されている。吸入口
３９，３９の一端側は圧縮室３７に開口し、その他端側は隔壁８により塞がれており、吸
入冷媒案内通路６０にて吸入室１１に連通している。
フロントサイドブロック３２の吸入室側の面には各吸入口３９，３９から下部方向に伸
び、最下部近傍で合流しフロントサイドブロックの周面に抜ける溝４０、４０が形成され
ている。
フロントサイドブロック３２の各溝４０，４０は隔壁により塞がれることにより通路と
なり、吸入冷媒案内通路の一部である第４の連結路部分６０ｄを形成している。

センターハウジング４は隔壁８部分から吸入室１１側において、その底部を外周方向に
拡大した液溜空間１３を有している。また隔壁８には底部においてその板厚方向に貫通し
た貫通穴４２が設けられている。貫通穴４２の吸入室１１側は、液溜空間１３内において
開口し、通路部材５０により塞がれている。また貫通穴４２のフロントサイドブロック３
２側は溝４０，４０の合流位置４１で連通するように開口する。これにより、吸入冷媒案
内通路６０の一部である第３の連結路部分６０ｃを形成している。

センターハウジング４の隔壁８の吸入室１１側には吸入冷媒案内通路６０の一部を形成
する通路部材５０が貫通穴４２を塞ぐように取付けられている。通路部材５０は吸入室１
１の下部からシャフト３５を迂回するように吸入室１１の上部方向に伸びている。通路部
材５０は中空の部材であり、隔壁８の貫通穴４２に連通する凹部５１と、凹部５１に連通
する孔部５２が設けられており、孔部５２は吸入室１１上部にて上方を向いて吸入室１１
に開口している。通路部材の凹部５１と孔部５２は、隔壁８の貫通孔４２と吸入室１１と
にそれぞれ連通することで、吸入冷媒案内通路６０の第２の連結路部分６０ｂと第１の連
結路部分６０ａとを形成している。
本実施形態では第１、第２、第３、第４の連結部分６０ａ〜６０ｄにて吸入冷媒案内通
路６０を構成している。

連通部材５０の凹部５１の隔壁８と反対側の端壁部には、凹部５１と吸入室底部の液溜
空間１３とを連通し、液溜空間１３内に溜まる潤滑油を吸入冷媒案内通路６０に供給する
潤滑油供給通路６５が設けられている。潤滑油供給通路６５の通路断面積は、吸入冷媒案
内通路６０のそれよりも小さく設定されている。

このように構成された横型電動気体圧縮機１では、電動モータ２０の起動により気体圧
縮機構部３０が作動されると、吸入ポート６から吸入室内１１に潤滑油を含む冷媒が吸引
され、この冷媒は吸入室１１の端壁７側空間から気体圧縮機構部３０側に電動モータ２０
を冷却しながら流れる。さらに冷媒は、吸入冷媒案内通路６０の吸入室内上部開口から、
吸入冷媒案内通路６０、フロントサイドブロック３２の吸入口３９を経て圧縮室７に案内
され、圧縮室７内で圧縮された後、吐出ポート９から吐出される。
吸入室１１内を流れる冷媒中の潤滑油の一部は、吸入室１１内で冷媒から分離され吸入
室底部の液溜空間内１３に溜まる。
しかしながら、吸入室１１底部の液溜空間１３内に溜まった潤滑油は、潤滑油の自重によ
る力により、さらには吸入冷媒案内通路６０内の冷媒流による圧力低下による吸入室１１
内と吸入冷媒案内通路６０内の差圧による力により、潤滑油供給通路６５を経て吸入冷媒
案内通路内６０に案内される。

その結果、吸入室１１底部の液溜空間１３内の潤滑油は、吸入冷媒案内通路６０内を流
れる冷媒と混合された状態で、フロントサイドブロック３２の各吸入口３９，３９から圧
縮室３７内に連行されることから、吸入室１１底部の液溜空間１３内に滞ることが無い。
また、圧縮室３７内に連行された潤滑油は冷媒と適正に混合されていることから、圧縮室
３７内に液体のみが供給される液圧縮を引き起こす事が無く、気体圧縮機構部３０の各摺
動部を適正に潤滑する。

本実施形態による横型電動気体圧縮機１では、吸入冷媒案内通路６０の吸入室内上部開
口より冷媒が圧縮機構に案内され、さらに吸入室１１底部の液溜空間１３内に溜まる潤滑
油は、潤滑油の自重による力により、さらには吸入冷媒案内通路６０内の冷媒流による圧
力低下による吸入室１１内と吸入冷媒案内通路６０内の差圧による力により、潤滑油供給
通路６５を経て吸入冷媒案内通路６０内に供給されるので、圧縮室３７内に液体のみが供
給される液圧縮を引き起こす事が無く、低速運転状態においても吸入室１１底部の液溜空
間１３内に潤滑油や液化した冷媒が溜まって滞ることが無くなる。
その結果、液圧縮による気体圧縮機構部３０や電動モータ２０への負荷の増大による信頼
性の低下を回避でき、気体圧縮機構部３０に供給される潤滑油量の減少による気体圧縮機
構３０の動作不良を回避できる。
また、本実施形態による横型電動気体圧縮機１では、吸入室１１内にて冷媒中の気液分
離が可能であり、分離された液体を潤滑油供給通路６５を経て吸入冷媒案内通路内６０に
供給可能であるので、蒸発器と圧縮機の間に気液分離器を設置している冷凍サイクルにお
いて、気液分離器を廃止することも可能となる。

次に第２実施形態について説明する。
図６は第２実施形態における図１に示す線Ｃ−Ｃ断面図である。
本実施形態では、吸入冷媒案内通路６０を構成する通路部材５０の孔部５２が吸入室１１
上部にて電動モータ１２の回転方向前側を向いて吸入室１１に開口している構成となって
いる。
その他の構成は、第１実施形態と同じである。

吸入室１１内の冷媒は吸入室１１内をフロントハウジング３の端壁７側から気体圧縮機
構部３０側へ流れるとき、電動モータ２０の回転の影響を受け、電動モータ２０の回転方
向と同じ方向に回転しながら流れている。冷媒中に含まれている潤滑油も冷媒と同様に電
動モータ２０の回転方向と同じ方向に回転しながら流れている。
吸入冷媒案内通路６０の開口が電動モータ１２の回転方向前側を向いている場合、冷媒
又は潤滑油が吸入冷媒案内通路６０内に流れ込むためには流れの向きを反転させる必要が
ある。従って、冷媒より比重の重い潤滑油の場合、その慣性力の大きさにより冷媒に比べ
流れ込みにくくなっている。

その結果、吸入冷媒案内通路６０には冷媒が主に流れることになり、吸入冷媒案内通路
６０内の冷媒に含まれる潤滑油量は、潤滑油供給通路６５から案内される潤滑油量となり
、吸入冷媒中の潤滑油量を安定させやすくなる効果を有する。

なお、上記実施形態では、吸入室１１底部を外周方向に拡大した液溜空間１３を設け
、潤滑油供給通路６５を液溜空間１３と繋げるようにしたが、液溜空間１３を設けずに、
潤滑油供給通路６５を吸入室１１底部と繋げるようにすることもできる。

また、上記実施形態では、気体圧縮機構として同心ベーンロータリー型圧縮機を構成す
るものを示したが、気体圧縮機構として偏心ベーンロータリー型、スクロール式、ローリ
ングピストン式等の圧縮機構を採用することができる。

1 横型電動気体圧縮機
2 ハウジング
3 フロントハウジング
4 センターハウジング
5 リアハウジング
8 隔壁
11 吸入室
12 吐出室
20 電動モータ
30 気体圧縮機構部
31 シリンダ
32 フロントサイドブロック
33 リアサイドブロック
34 ロータ
35 ベーン
36 シリンダ室
37 圧縮室
40 溝
42 貫通孔
50 通路部材
51 凹部
52 孔部
60 吸入冷媒案内通路
65 潤滑油供給通路

Claims (2)

1. ハウジング内で該ハウジングの吸入ポートに連通して形成された吸入室内に配置された
   電動モータと、前記ハウジング内に配置され前記電動モータにより駆動される気体圧縮機
   構部と、前記吸入室に流入した潤滑油分を含む冷媒を前記圧縮機構部に案内するため、一
   端部にて設置状態における前記吸入室内の上部空間に開口し、その後設置状態における前
   記吸入室内の底部空間を経由して、前記気体圧縮機構部の吸入口に他端部にて接続される
   吸入冷媒案内通路と、前記吸入室の底部位置にて前記吸入冷媒案内通路と前記吸入室の底
   部空間と連通し前記吸入室の底部に溜まる潤滑油を前記吸入冷媒案内通路内に供給する潤
   滑油供給通路とを備えたことを特徴とする横型電動気体圧縮機。
2. 前記吸入冷媒案内通路の一端部は、前記電動モータの回転方向前側を向いて前記吸入室
   に開口している事を特徴とする請求項１記載の横型電動気体圧縮機。

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