JP2012163000A - 電動圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】過酷な使用環境に対し十分な耐久性、信頼性が得られるよう、モータハウジングの開口部と圧縮機ハウジングの開口部との合わせ面におけるシール性を高めることのできる電動圧縮機を提供することを目的とする。
【解決手段】圧縮機ハウジング３のフランジ部３Ａと、モータハウジング４のフランジ部４Ａとの突き合わせ面には、Ｏリング６を収容する円環溝４０が形成されている。そして、円環溝４０の底面４０ａ、内周側の側壁面４０ｂ、外周側の側壁面４０ｃ、および圧縮機ハウジング３において円環溝４０に対向する領域のフランジ面４１に、アルマイト処理によるアルマイト膜４２が形成されている。このアルマイト膜４２は、円環溝４０の底面４０ａ、側壁面４０ｂ、４０ｃ、フランジ面４１を、予め定められた表面粗度に機械加工した後、アルマイト処理を施すことで形成される。
【選択図】図３

Description

本発明は、車両用空調装置に適用して好適な電動モータを内蔵した電動圧縮機に関する。

近年、車両用空調装置に用いられる圧縮機として、インバータを一体に組み込んだモータ内蔵の電動圧縮機が生産されている。この電動圧縮機は、圧縮機ハウジングとモータハウジングとが一体に結合されたハウジングを備え、該ハウジングの圧縮機ハウジング側に設けられる圧縮機構と、モータハウジング側に設けられる電動モータとを回転軸によって連結し、ハウジング内に内蔵された電動モータにより圧縮機構を駆動する、いわゆる半密閉構造の電動圧縮機とされている。

上記の半密閉型電動圧縮機では、モータハウジングの開口部と圧縮機ハウジングの開口部とを突き合わせ、これらをボルト等によって締結することで、半密閉構造を実現している（例えば、特許文献１参照）。

特開２００９−２９３５２３号公報

ところで、車両は様々な環境下で使用されるため、車両用空調装置に用いられる圧縮機においても、水分、塩分等に対して十分な防御性を備えている必要がある。
圧縮機においては、モータハウジングと圧縮機ハウジングとの接続部分において、外部からハウジング内に水分、塩分等が侵入しないよう、Ｏリング等を用いてシール性を確保している。しかし、例えば塩水が掛った場合等、図８に示すように、モータハウジング１０１と圧縮機ハウジング１０２との合わせ面に塩水が侵入し、Ｏリング１０３によりシールしている部分Ａが腐食し、シール性が損なわれてしまうこともある。このように、車両の過酷な使用環境に対しても十分な耐久性、信頼性が得られるよう、さらなる改善が望まれている。
本発明は、このような技術的課題に基づいてなされたもので、過酷な使用環境に対し十分な耐久性、信頼性が得られるよう、モータハウジングの開口部と圧縮機ハウジングの開口部との合わせ面におけるシール性を高めることのできる電動圧縮機を提供することを目的とする。

かかる目的のもとになされた本発明は、圧縮機ハウジングおよびモータハウジングから構成されるハウジングと、ハウジングの圧縮機ハウジング側に設けられる圧縮機構と、ハウジングのモータハウジング側に設けられる電動モータと、電動モータにより回転され、圧縮機構を駆動する回転軸と、を備え、圧縮機ハウジングとモータハウジングが一体に連結されて構成される電動圧縮機であって、圧縮機ハウジングとモータハウジングとが突き合わせられる領域にアルマイト処理が施されていることを特徴とする。
特に、圧縮機ハウジングとモータハウジングの突き合わせられる領域において、圧縮機ハウジングおよびモータハウジングの一方に形成された溝に環状のシール部材が配置され、圧縮機ハウジングおよびモータハウジングの他方において、シール部材が押し付けられる領域にアルマイト処理が施されているのが好ましい。
このように、アルマイト処理を施すことで、圧縮機ハウジング、モータハウジングの腐食を防ぐことができる。

ここで、溝の内周面にアルマイト処理を施しても良い。アルマイト処理は、溝の内周面全体に施しても良いし、溝において、溝の底面と、ハウジング内側に近接する溝側面とに施しても良い。

圧縮機ハウジングおよびモータハウジングの他方においてシール部材が押し付けられる領域と、溝の内周面とで、表面粗さが異なるようにしても良い。
その場合、溝の内周面の表面粗さが、圧縮機ハウジングおよびモータハウジングの他方においてシール部材が押し付けられる領域よりも粗くするのが好ましい。

また、アルマイト処理が施されている部分の母材が、事前に表面研磨処理が施されるのが好ましい。つまり、事前に母材に表面研磨処理を施したのち、アルマイト処理を施す。これにより、硬いアルマイト皮膜を研磨する必要がないため、加工性が向上する。

本発明によれば、アルマイト処理を施すことで、圧縮機ハウジング、モータハウジングの腐食を防ぐことができる。これにより、過酷な使用環境に対し十分な耐久性、信頼性が得られるよう、モータハウジングの開口部と圧縮機ハウジングの開口部との合わせ面におけるシール性を高めることが可能となる。また、アルマイト処理を施す部分を少なくすることで、コストを抑えつつ有効な効果を得ることができる。

本実施の形態における圧縮機のモータハウジングを、圧縮機ハウジングとの合わせ面側から見た図である。 図１のＢ−Ｂ断面図である。 アルマイト処理を施す領域の一例を示す断面図である。 アルマイト処理を施す領域の他の一例を示す断面図である。 アルマイト処理を施す領域のさらに他の一例を示す断面図である。 アルマイト処理を施す領域のさらに他の一例を示す断面図である。 アルマイト処理を施す領域のさらに他の一例を示す断面図である。 従来の圧縮機のハウジング合わせ面に腐食が生じた状態を示す図である。

以下に、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
図１に示すように、電動圧縮機１は、外殻を構成する円筒状のハウジング２を備えている。このハウジング２は、それぞれお椀状に成形されたアルミダイカスト製の圧縮機ハウジング３とモータハウジング４とから構成され、そのフランジ部３Ａ，４Ａ同士を、Ｏリング（シール部材）６を介してボルト５で一体に結合することにより構成されている。

モータハウジング４の外周上面には、インバータ収容部７が一体に設けられ、高電圧電源から供給される直流電力を三相交流電力に変換し、モータハウジング４内に設けられている電動モータ１０にガラス密封端子８を介して給電する図示省略のインバータ装置が収容設置されている。なお、インバータ装置は、公知のものでよく、ここでは詳細な説明を省略する。

モータハウジング４内に設けられる電動モータ１０は、ステータ１１とロータ１２とから構成され、ステータ１１は、モータハウジング４の内周面に圧入等により固定されている。ステータ１１とモータハウジング４との間には、円周方向の複数箇所に軸方向に貫通する冷媒流路１３が設けられており、この冷媒流路１３を介してモータハウジング４の後端部（図２，３の右端部）に設けられている冷媒吸入ポート（図示省略）からモータハウジング４の底面と電動モータ１０の端面との間の空間１４に吸入された冷媒を軸方向に沿って前方側（図２，３の左側）へと流通させることができるようになっている。

ロータ１２には、回転軸１５が一体に結合されており、この回転軸１５の後端がモータハウジング４の底面部に設けられている軸受１６により回転自在に支持されるとともに、前端部が軸受支持部材１７に設けられている主軸受１８により回転自在に支持されている。回転軸１５の前端には、回転軸中心から所定寸法ρだけ偏心した位置にクランクピン１５Ａが設けられている。なお、軸受支持部材１７は、後述のようにモータハウジング４に固定支持されている。

一方、圧縮機ハウジング３内には、スクロール圧縮機構（圧縮機構）２０が設けられている。このスクロール圧縮機構２０は、一対の固定スクロール２１と旋回スクロール２２とを噛み合わせて構成される公知の圧縮機構であり、固定スクロール２１と旋回スクロール２２との間に形成される圧縮室２３が旋回スクロール２２の公転旋回運動により外周側から中心側へと容積を減少しながら移動されることで冷媒ガスを圧縮するものである。

固定スクロール２１は、圧縮機ハウジング３の底面側にボルト２４により固定設置されており、その端板背面と圧縮機ハウジング３の底面との間に吐出チャンバ２５が形成されている。この吐出チャンバ２５には、圧縮室２３から吐出孔２６、吐出弁２７を介して高温高圧に圧縮された冷媒ガスが吐出され、この冷媒ガスは、吐出チャンバ２５から吐出ポート２８を経て外部へと吐き出されるように構成されている。

旋回スクロール２２は、その端板背面が上記軸受支持部材１７のスラスト面により支持されるとともに、端板背面に設けられているボス部２９にニードルベアリング３０、ドライブブッシュ３１を介して回転軸１５のクランクピン１５Ａが連結され、回転軸１５の回転により旋回半径ρで固定スクロール２１に対して公転旋回駆動されるように構成されている。旋回スクロール２２は、端板背面と上記軸受支持部材１７との間に介装されたオルダムリング３２により自転が阻止されるようになっている。なお、ドライブブッシュ３１には、旋回スクロール２２の旋回駆動に伴うアンバランス荷重を相殺するためのバランスウェイト３３が一体に設けられている。

上記電動圧縮機１において、インバータ装置を介して電動モータ１０が回転駆動されると、冷凍サイクル側から冷媒吸入ポートを経て空間１４内に低圧冷媒ガスが吸入される。この冷媒は、ステータ１１とモータハウジング４間の冷媒流路１３を通り、モータハウジング４の壁面を介してインバータ装置を冷却した後、電動モータ１０と軸受支持部材１７との間の空間に流通し、さらには軸受支持部材１７の冷媒流通孔１９および軸受支持部材１７とモータハウジング４および圧縮機ハウジング３との間の隙間を通ってスクロール圧縮機構２０の圧縮室２３へと吸入される。

この間、冷媒ガス中に含まれているミスト状の潤滑油は、冷媒ガスと共に主軸受１８の軸受隙間やオルダムリング３２のリング溝等から軸受支持部材１７と旋回スクロール２２の背面との間の空間内へと侵入し、主軸受１８や旋回スクロール２２のスラスト面、更にはニードルベアリング３０、ドライブブッシュ３１等の摺動箇所を潤滑する。

圧縮室２３に吸入された低圧冷媒ガスは、旋回スクロール２２の公転旋回運動に伴い圧縮室２３が容積を減少しながら中心側へと移動することにより圧縮される。そして、圧縮室２３が固定スクロール２１の中心部に設けられている吐出孔２６に連通されると、吐出孔２６から吐出弁２７を押し開いて吐出チャンバ２５内に吐き出される。この高温高圧冷媒ガスは、吐出ポート２８を経て冷凍サイクル側へと送出され、冷凍サイクル内を循環した後、再び冷媒吸入ポートから電動圧縮機１内に吸い込まれる。

上記のような電動圧縮機１において、圧縮機ハウジング３のフランジ部３Ａと、モータハウジング４のフランジ部４Ａとの突き合わせ面には、Ｏリング６を収容する円環溝（溝）４０が形成されている。本実施形態では、モータハウジング４のフランジ部４Ａ側に円環溝４０が形成されている。

そして、図３に示すように、円環溝４０の底面４０ａ、内周側の側壁面４０ｂ、外周側の側壁面４０ｃ、および圧縮機ハウジング３において円環溝４０に対向する領域のフランジ面４１に、アルマイト処理によるアルマイト膜４２が形成されている。

このアルマイト膜４２は、円環溝４０の底面４０ａ、側壁面４０ｂ、４０ｃ、フランジ面４１を、予め定められた表面粗度に機械加工した後、アルマイト処理を施すことで形成される。

このようなアルマイト膜４２を形成することにより、Ｏリング６が接する部分が腐食するのを防ぐことができ、過酷な使用環境に対し十分な耐久性、信頼性が得られるよう、モータハウジング４と圧縮機ハウジング３との合わせ面におけるシール性を高めることが可能となる。
この場合、アルマイト膜４２は、モータハウジング４や圧縮機ハウジング３の全体に形成する必要がなく、低コスト化を図ることができる。
さらに、アルマイト膜４２は、機械加工により表面粗度を整えた後に形成するので、硬いアルマイト膜４２を切削する必要がなく、加工を効率よくかつ容易に行うことができる。

［応用例］
次に、上記実施形態をベースとした応用例を示す。
図４に示すように、アルマイト膜４２は、円環溝４０の底面４０ａ、内周側の側壁面４０ｂ、および圧縮機ハウジング３において円環溝４０に対向する領域のフランジ面４１にのみ形成することもできる。
Ｏリング６によるシールは、特に外部からハウジング２内部への水等の侵入を防ぐことを目的としている。したがって、Ｏリング６は、円環溝４０の底面４０ａ、内周側の側壁面４０ｂ、フランジ面４１に確実に押し付けられてシール性を確保する必要がある。
そこで、Ｏリング６が押し付けられる円環溝４０の底面４０ａ、内周側の側壁面４０ｂ、フランジ面４１のみにアルマイト膜４２を形成するのが有効であり、これにより外周側の側壁面４０ｃには機械加工およびアルマイト膜４２の形成が不要であるため、コスト低減を図ることができる。

さらに、図５に示すように、アルマイト膜４２は、円環溝４０の底面４０ａ、内周側の側壁面４０ｂ、および圧縮機ハウジング３において円環溝４０に対向する領域のフランジ面４１にのみ形成するようにし、さらに、円環溝４０の底面４０ａおよび内周側の側壁面４０ｂの表面粗度を、圧縮機ハウジング３において円環溝４０に対向する領域のフランジ面４１の表面粗度よりも粗くしたものである。
圧縮機ハウジング３とモータハウジング４との合わせ面の外周側から水等が侵入したとしても、ハウジング２内にこれが到達するには、Ｏリング６に対し、フランジ面４１側、あるいは円環溝４０の底面４０ａ側を通ることになる。このとき、円環溝４０の底面４０ａ側を通るには、円環溝４０の側壁面４０ｂ、底面４０ａ、側壁面４０ｃを経なければならず、経路長が長い。しかも、Ｏリング６は、円環溝４０の側壁面４０ｂ、底面４０ａ、側壁面４０ｃとに接しており、この点においても水はＯリング６に対し、円環溝４０の底面４０ａ側を通りにくい。そこで、円環溝４０の底面４０ａおよび内周側の側壁面４０ｂの表面粗度を、圧縮機ハウジング３において円環溝４０に対向する領域のフランジ面４１の表面粗度よりも粗くしても支障は生じず、円環溝４０の底面４０ａおよび内周側の側壁面４０ｂの機械加工を少なくまたは省略することができる。これにより加工コストを抑えることができる。

さらに言えば、図６に示すように、アルマイト膜４２を、圧縮機ハウジング３において円環溝４０に対向する領域のみに形成しても良い。この場合も、圧縮機ハウジング３とモータハウジング４との合わせ面の外周側から水等が侵入したとしても、この水等は、円環溝４０の底面４０ａ側を通りにくいため、この部分のシール性を抑えても支障は生じない。したがって、圧縮機ハウジング３において円環溝４０に対向する領域のみに、機械加工を施したのちにアルマイト膜４２を形成するのである。

さらなる応用例として、図７に示すように、アルマイト膜４２を、圧縮機ハウジング３において円環溝４０に対向する領域のみだけでなく、圧縮機ハウジング３のフランジ面４１全体に形成しても良い。

図６、図７に示したような構成では、円環溝４０内が腐食した場合に、腐食（錆）等により円環溝４０内のＯリング６が押圧されることになる。これにより、圧縮機ハウジング３に対するＯリング６の押し付け力が高まり、Ｏリング６によるシール性を高めることができる。

なお、上記実施の形態では、上記実施形態にかかる発明に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、適宜変形が可能である。例えば、上記実施形態では、圧縮機構としてスクロール圧縮機構２０を用いた例について説明したが、圧縮機構は、他形式のロータリ圧縮機構等であってもよく、特に形式について制限されるものではない。また、インバータ装置を一体に組み込んだ電動圧縮機１について説明したが、インバータ装置を別置きとした電動圧縮機にも適用できることはもちろんである。
これ以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施の形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更することが可能である。

１…電動圧縮機、２…ハウジング、３…圧縮機ハウジング、３Ａ…フランジ部、４…モータハウジング、４Ａ…フランジ部、６…Ｏリング（シール部材）、７…インバータ収容部、１０…電動モータ、１５…回転軸、２０…スクロール圧縮機構（圧縮機構）、４０…円環溝（溝）、４０ａ…底面、４０ｂ…側壁面、４０ｃ…側壁面、４１…フランジ面、４２…アルマイト膜

Claims (7)

1. 圧縮機ハウジングおよびモータハウジングから構成されるハウジングと、
   前記ハウジングの前記圧縮機ハウジング側に設けられる圧縮機構と、
   前記ハウジングの前記モータハウジング側に設けられる電動モータと、
   前記電動モータにより回転され、前記圧縮機構を駆動する回転軸と、を備え、
   前記圧縮機ハウジングと前記モータハウジングが一体に連結されて構成される電動圧縮機であって、
   前記圧縮機ハウジングと前記モータハウジングとが突き合わせられる領域にアルマイト処理が施されていることを特徴とする電動圧縮機。
2. 前記圧縮機ハウジングと前記モータハウジングの突き合わせられる領域において、前記圧縮機ハウジングおよび前記モータハウジングの一方に形成された溝に環状のシール部材が配置され、
   前記圧縮機ハウジングおよび前記モータハウジングの他方において、前記シール部材が押し付けられる領域にアルマイト処理が施されていることを特徴とする請求項１に記載の電動圧縮機。
3. 前記溝の内周面にアルマイト処理が施されていることを特徴とする請求項２に記載の電動圧縮機。
4. 前記溝において、前記溝の底面と、前記ハウジング内側に近接する溝側面とにアルマイト処理が施されていることを特徴とする請求項３に記載の電動圧縮機。
5. 前記圧縮機ハウジングおよび前記モータハウジングの他方において前記シール部材が押し付けられる領域と、前記溝の内周面とで、表面粗さが異なることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の電動圧縮機。
6. 前記溝の内周面の表面粗さが、前記圧縮機ハウジングおよび前記モータハウジングの他方において前記シール部材が押し付けられる領域よりも粗いことを特徴とする請求項５に記載の電動圧縮機。
7. 前記アルマイト処理が施されている部分の母材が、事前に表面研磨処理が施されていることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の電動圧縮機。

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