JP2015178790A - 電動ターボ式圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】耐久性が高く、かつ、冷凍回路の効率を確実に向上させることが可能な電動ターボ式圧縮機を提供する。【解決手段】本発明の圧縮機では、第１吐出室２５と第１室２９ａとを連通する中間圧ポート３１がフロントハウジング１１に形成されている。また、フロントハウジング１１には、レシーバ１０３と第２室２９ｂとを連通するインジェクションポート４３が形成されている。第１室２９ａには、第１吐出室２５に吐出された中間圧冷媒が中間圧ポート３１を経て流入する。第２室２９ｂには、レシーバ１０３で分離されたインジェクション冷媒が流入する。この圧縮機では、中間圧冷媒とインジェクション冷媒とによって電動モータ５を冷却可能である。また、中間圧冷媒とインジェクション冷媒とは混合冷媒として第２吸入ポート３７を流通するため、この圧縮機では、第２インペラ室１９へ流入する際の混合冷媒の温度上昇を好適に抑制できる。【選択図】図１

Description

本発明は電動ターボ式圧縮機に関する。

特許文献１に従来の電動ターボ式圧縮機（以下、圧縮機という。）が開示されている。この圧縮機は空調装置の冷凍回路に採用されている。圧縮機は、ハウジングと、回転軸と、電動モータと、第１インペラと、第２インペラとを備えている。

ハウジングには、一端側から他端側に向かって、第１インペラ室、第２インペラ室及びモータ室がこの順序で軸方向に形成されている。また、ハウジングには、第１、２ディフューザと、第１、２吐出室とが形成されている。第１吐出室は第１ディフューザを介して第１インペラ室と連通している。第２吐出室は第２ディフューザを介して第２インペラ室と連通している。さらに、ハウジングには、第１、２吸入ポートと、ガス注入部とが形成されている。第１吸入ポートは、ハウジングの一端側で軸方向に延びており、第１インペラ室に連通している。第２吸入ポートは、一端側で第１吐出室と連通しており、他端側で第２インペラ室と連通している。この第２吸入ポートは、モータ室とは非連通である。ガス注入部は、第２吸入ポートに連通している。

冷凍回路は、圧縮機の他に、凝縮器、第１、２膨張弁、エコノマイザ及び蒸発器を有しており、これらは配管によって冷媒が循環可能に接続されている。エコノマイザは、第１膨張弁と第２膨張弁との間に配置されており、第１膨張弁によって減圧された冷媒を一時的に貯留しつつ、貯留した冷媒の冷却を行う。このエコノマイザは、配管によって圧縮機のガス注入部と接続されている。

回転軸は、ハウジングに回転可能に支持されている。電動モータは、モータ室内に設けられており、回転軸を回転駆動する。第１インペラは回転軸の一端に連結されている。第１インペラは、第１インペラ室内で回転することにより、第１インペラ室内の冷媒の運動エネルギーを高めた後、第１ディフューザでその冷媒の運動エネルギーを圧力エネルギーに変換して圧縮し、その圧縮した冷媒を第１吐出室へ吐出する。第２インペラは回転軸の他端に連結されている。第２インペラは、第２インペラ室内で回転することにより、第２インペラ室内の冷媒の運動エネルギーを高めた後、第２ディフューザでその冷媒の運動エネルギーを圧力エネルギーに変換して圧縮し、その圧縮した冷媒を第２吐出室へ吐出する。

この圧縮機では冷媒を２段で圧縮する。具体的には、第１吸入ポートから冷媒が吸入される。そして、この冷媒は、第１インペラ室及び第１ディフューザを経て第１吐出室に吐出され、第２吸入ポートを流通する。また、この圧縮機では、エコノマイザ内の気相の冷媒がガス注入部から第２吸入ポートへ供給される。こうして、この圧縮機では、第１吐出室に吐出された冷媒と、エコノマイザ内の気相の冷媒とが第２吸入ポート内で混合されて、第２インペラ室及び第２ディフューザを経て第２吐出室に吐出される。

特許第４９４７４０５号公報

しかし、上記従来のような圧縮機では、電動モータが高速で回転軸を回転駆動させ得る。このため、発熱による電動モータの耐久性の低下が懸念される。また、上記従来の圧縮機では、第２吸入ポートを流通する冷媒が高温となった電動モータからハウジングを経て不必要に加熱されてしまう。このため、第２吸入ポートから第２インペラ室へ流入する際の冷媒が高温となり、結果として、この圧縮機を採用する冷凍回路の効率が低下する。

本発明は、上記従来の実情に鑑みてなされたものであって、耐久性が高く、かつ、冷凍回路の効率を確実に向上させることが可能な電動ターボ式圧縮機を提供することを解決すべき課題としている。

本発明の電動ターボ式圧縮機は、ハウジング内に設けられた電動モータによって回転駆動される回転軸と、
前記回転軸に軸方向に間隔を置いて配置される第１インペラ及び第２インペラとを備え、
第１吸入ポートから吸入した冷媒を前記第１インペラの回転により圧縮して、前記第１インペラの径方向外周に設けられた第１吐出室に吐出し、
前記第１吐出室を経て第２吸入ポートから吸入した前記冷媒を前記第２インペラの回転により圧縮して、前記第２インペラの径方向外周に設けられた第２吐出室に吐出する冷凍サイクルに使用される電動ターボ式圧縮機であって、
前記第１インペラ、前記第２インペラ及び前記電動モータの順で前記回転軸の軸方向に配置され、
前記ハウジングには、前記電動モータの軸方向両端に位置し、前記電動モータが有する間隙を介して互いに連通する第１室及び第２室が形成され、
前記第１室は、前記電動モータの軸方向両端のうち、前記第２インペラ側に位置し、
前記ハウジングには、前記第１室と前記第１吐出室とを連通する中間圧ポートと、前記冷凍サイクルの気液分離器に接続されて前記第２室に連通するインジェクションポートとが形成されていることを特徴とする。

本発明の圧縮機では、ハウジングに第１室と第２室と中間圧ポートとインジェクションポートとが形成されている。そして、第１室には、第１吐出室内に吐出された冷媒（以下、中間圧冷媒という。）が中間圧ポートを経て流入する。また、第２室には、気液分離器内の冷媒（以下、インジェクション冷媒という）がインジェクションポートを経て流入する。このため、この圧縮機では、中間圧冷媒とインジェクション冷媒とによって、電動モータを好適に冷却することが可能である。

この圧縮機では、第１室と第２室とが電動モータが有する間隙を介して互いに連通している。このため、中間圧冷媒は第２室側へ至ることができるとともに、インジェクション冷媒は第１室側へ至ることができる。そして、中間圧冷媒及びインジェクション冷媒は、第２吸入ポートに吸入される。このため、この圧縮機では、中間圧冷媒とインジェクション冷媒とが共に、第２インペラの回転によって圧縮され、第２吐出室に吐出される。このように、この圧縮機では、中間圧冷媒とインジェクション冷媒とによって電動モータが冷却されるとともに、中間圧冷媒とインジェクション冷媒とが第２吸入ポートを流通する。このため、この圧縮機では、第２吸入ポートから第２インペラ室へ流入する際の冷媒の温度上昇を好適に抑制可能である。

ここで、インジェクション冷媒は、第１吸入ポートから第１インペラ室に流入する冷媒と比較して高圧である。このため、この圧縮機では、第２吸入ポートへ流入する冷媒の圧力を高くすることが可能である。

したがって、本発明の圧縮機は、耐久性が高く、かつ、冷凍回路の効率を確実に向上させることが可能である。

本発明の圧縮機において、第１インペラと第２インペラとは同径であっても良く、第２インペラを第１インペラよりも小径に形成しても良い。

電動モータは、回転軸に固定されるロータと、ハウジングに固定されるステータとを有し得る。また、ハウジングとステータとの間には、第１室と第２室とを軸方向で連通する連通路が形成され得る。そして、ハウジングには、中間圧ポートを経た冷媒を連通路に案内する案内壁が形成されていることが好ましい。

この場合には、中間圧ポートを経た中間圧冷媒を第２室へ好適に導くことが可能となり、電動モータをより好適に冷却することが可能となる。そして、この連通路はハウジングの軸方向に形成されているため、圧縮機を小径化することが可能である。また、この圧縮機では、ハウジングに案内壁が形成されるため、中間圧冷媒が第１室及び第２室へ至らず第２吸入ポートへ短絡することを好適に防止することができる。

本発明の圧縮機において、インジェクションポートは連通路に対向していないことが好ましい。この場合には、連通路を流通する中間圧冷媒と、インジェクションポートから第２室内へ流入するインジェクション冷媒とで衝突が生じ難くなる。このため、この圧縮機では、第１室内の中間圧冷媒が連通路を好適に流通することが可能となるとともに、インジェクション冷媒がインジェクションポートから第２室内へ好適に流入することが可能となる。これにより、この圧縮機では、電動モータをより好適に冷却することが可能となる。

インジェクションポートは、ハウジングに対して径方向に延びていることが好ましい。この場合には、インジェクション冷媒がハウジングの径方向でインジェクションポートから第２室内へ流入する。このため、この圧縮機では、連通路を流通する中間圧冷媒と、インジェクションポートから第２室内へ流入するインジェクション冷媒とにおける衝突を好適に抑制することが可能となる。

また、インジェクションポートは、中間圧ポート及び連通路に対して軸心周りでずれていることが好ましい。この場合には、連通路を流通する中間圧冷媒と、インジェクションポートから第２室内へ流入するインジェクション冷媒とにおける衝突を確実に回避することが可能となる。

第２吸入ポートは回転軸に冷媒を接触させるように形成されていることが好ましい。この場合には、回転軸を好適に冷却することができる。

本発明の圧縮機は、耐久性が高く、かつ、冷凍回路の効率を確実に向上させることが可能である。

図１は、実施例の圧縮機を示す断面図である。 図２は、実施例の圧縮機に係り、図１におけるＩＩ−ＩＩ方向からの矢視断面図である。 図３は、実施例の圧縮機に係り、図１におけるＩＩＩ−ＩＩＩ方向からの矢視断面図である。 図４は、実施例の圧縮機に係り、図２と同方向からの断面図である。 図５は、実施例の圧縮機に係り、図１におけるＶ−Ｖ方向からの矢視断面図である。

以下、本発明を具体化した実施例について、図面を参照しつつ説明する。実施例の圧縮機は車両用の電動ターボ式圧縮機である。この圧縮機は、車両に搭載されており、車両用空調装置の冷凍サイクルに使用されている。

図１に示すように、実施例の圧縮機は、ハウジング１と、回転軸３と、電動モータ５と、第１インペラ７と、第２インペラ９とを備えている。

ハウジング１は、フロントハウジング１１と、エンドプレート１３と、リヤハウジング１５とを有している。

フロントハウジング１１は、第１フロントハウジング１１ａと、第２フロントハウジング１１ｂと、第３フロントハウジング１１ｃと、第４フロントハウジング１１ｄとからなる。フロントハウジング１１は、前端側から後端側に向かって、第１フロントハウジング１１ａ、第２フロントハウジング１１ｂ、第３フロントハウジング１１ｃ及び第４フロントハウジング１１ｄがこの順序で接合されており、全体として略円筒状を呈している。

このフロントハウジング１１には、第１、２インペラ室１７、１９、第１、２ディフューザ２１、２３、第１、２吐出室２５、２７、モータ室２９、中間圧ポート３１、第１ボス３３、第１、２吸入ポート３５、３７、第１、２連通路３９ａ、３９ｂ、案内壁４１、インジェクションポート４３及び吐出ポート４５が形成されている。

第１インペラ室１７は、フロントハウジング１１の前端側に形成されている。より詳細には、第１インペラ室１７の前端側は第１フロントハウジング１１ａに形成されており、第１インペラ室１７の後端側は第２フロントハウジング１１ｂに形成されている。この第１インペラ室１７は、前端側から後端側に向かって次第に拡径する形状に形成されている。

第２インペラ室１９は、フロントハウジング１１において、第１インペラ室１７よりも後方に形成されている。より詳細には、第２インペラ室１７の前端側は第２フロントハウジング１１ｂに形成されており、第２インペラ室１７の後端側は第３フロントハウジング１１ｃに形成されている。この第２インペラ室１９は、第１インペラ室１７と対称の形状であり、前端側から後端側に向かって次第に縮径する形状に形成されている。第２フロントハウジング１１ｂには、ハウジング１の軸方向に延びる第１軸孔４７ａが形成されている。

第１ディフューザ２１は、第２フロントハウジング１１ｂの前端側に形成されており、第１インペラ室１７の外周側に位置している。この第１ディフューザ２１は、第１インペラ室１７において最大径となる箇所で第１インペラ室１７と連通している。第２ディフューザ２３は、第３フロントハウジング１１ｃの前端側に形成されており、第２インペラ室１９の外周側に位置している。この第２ディフューザ２３は、第２インペラ室１９において最大径となる箇所で第２インペラ室１９と連通している。第２ディフューザ２３は第１ディフューザ２１よりも小径に形成されている。

第１吐出室２５は、前端側が第１フロントハウジング１１ａに形成されており、後端側が第２フロントハウジング１１ｂに形成されている。図２に示すように、第１吐出室２５は第１ディフューザ２１の外周側に位置しており、第１ディフューザ２１と連通している。これにより、第１ディフューザ２１を通じて、第１インペラ室１７と第１吐出室２５とが連通している。この第１吐出室２５は渦巻き状を呈している。第１吐出室２５は次第に通路断面積が大きくなるように形成されている。

図１に示すように、第２吐出室２７は、前端側が第２フロントハウジング１１ｂに形成されており、後端側が第３フロントハウジング１１ｃに形成されている。図３に示すように、第２吐出室２７は第２ディフューザ２３の外周側に位置しており、第２ディフューザ２３と連通している。これにより、第２ディフューザ２３を通じて、第２インペラ室１９と第２吐出室２７とが連通している。この第２吐出室２７も第１吐出室２５と同様に渦巻き状を呈している。第２吐出室２７は次第に通路断面積が大きくなるように形成されている。

ここで、上記のように、第２ディフューザ２３が第１ディフューザ２１よりも小径であることから、図４に示すように、第２吐出室２７は、第１吐出室２５よりもフロントハウジング１１の内周側に位置している。また、図３に示すように、第２吐出室２７は外周側で吐出ポート４５と連通している。吐出ポート４５は、ハウジング１の径方向に延びている。

図１に示すように、モータ室２９は、第４フロントハウジング１１ｄに形成されている。これにより、フロントハウジング１１では、前端側から後端側に向かって、第１インペラ室１７、第２インペラ室１９及びモータ室２９がこの順で形成されている。モータ室２９は、ハウジング１の軸方向に延びており、第４フロントハウジング１１ｄの後端側でエンドプレート１３により区画されている。

中間圧ポート３１は、ハウジング１の軸方向で、第２〜４フロントハウジング１１ｂ〜１１ｄに跨って形成されている。そして、図２に示すように、第２フロントハウジング１１ｂにおいて、中間圧ポート３１の前端側は第１吐出室２５の外周側に連通している。一方、図１に示すように、第４フロントハウジング１１ｄにおいて、中間圧ポート３１の後端側はモータ室２９に連通している。また、図４に示すように、フロントハウジング１１において、中間圧ポート３１と吐出ポート４５とは、径方向でずれた位置に形成されている。

図１に示すように、第１ボス３３は、第４フロントハウジング１１ｄにおいて、モータ室２９の前端側に形成されており、ハウジング１の軸方向でモータ室２９の後端側に向かって延びている。第１ボス３３には、ハウジング１の軸方向に延びる第２軸孔４７ｂが形成されている。この第２軸孔４７ｂ内には、第１ラジアルフォイル軸受４９ａが設けられている。

第１吸入ポート３５は、第１フロントハウジング１１ａの前端側に形成されている。これにより、第１吸入ポート３５はハウジング１の前端側に位置している。第１吸入ポート３５は、ハウジング１の軸方向に延びており、前端側が第１フロントハウジング１１ａの前端面に開口しており、後端側が第１インペラ室１７と連通している。

第２吸入ポート３７は、第３フロントハウジング１１ｃの後端側と、第４フロントハウジング１１ｄの前端側とに跨って形成されている。第２吸入ポート３７の後端側は第１ボス３３の前端側において、モータ室２９に連通している。一方、第２吸入ポート３７の前端側は第２インペラ室１９に連通している。また、第２吸入ポート３７は第２軸孔４７ｂと連通している。

第１連通路３９ａ及び第２連通路３９ｂは、共に第４フロントハウジング１１ｄに形成されており、ハウジング１の軸方向でモータ室２９の前端側から後端側に向かって延びている。より詳細には、第１連通路３９ａ及び第２連通路３９ｂは、それぞれモータ室２９の内壁と、後述するステータ５ａとの間に位置している。図５に示すように、これらの第１連通路３９ａ及び第２連通路３９ｂは、モータ室２９内において、電動モータ５を挟んで対向して配置されている。なお、第１連通路３９ａ又は第２連通路３９ｂのいずれか一方のみを第４フロントハウジング１１ｄに形成しても良い。また、第４フロントハウジング１１ｄに対して三以上の連通路を形成しても良い。

図１に示すように、案内壁４１は、第４フロントハウジング１１ｄにおいて、モータ室２９の前端側に形成されている。この案内壁４１は、第４フロントハウジング１１ｄにおいて、第１ボス３３よりも外周側に形成されている。案内壁４１は、ハウジング１の軸方向でモータ室２９の後端側に向かって延びている。

インジェクションポート４３は、第４フロントハウジング１１ｄの後端側に形成されている。図５に示すように、このインジェクションポート４３は、第４フロントハウジング１１ｄに対してハウジング１の径方向に延びている。つまり、この圧縮機では、ハウジング１の軸方向に延びる第１、２連通路３９ａ、３９ｂと、ハウジング１の径方向に延びるインジェクションポート３７とが対向しない関係となっている。また、このインジェクションポート４３は、中間圧ポート３１及び第１、２連通路３９ａ、３９ｂに対してハウジング１の軸心周りでずれて位置している。

エンドプレート１３は、第４フロントハウジング１１ｄの後端、すなわち、フロントハウジング１１の後端に接合されている。このエンドプレート１３により、モータ室２９の後端が区画されている。エンドプレート１３には、ハウジング１の軸方向でモータ室２９側に向かって延びる第２ボス５１が形成されている。この第２ボス５１には、ハウジング１の軸方向に延びる第３軸孔４７ｃが形成されている。この第３軸孔４７ｃ内には、第２ラジアルフォイル軸受４９ｂが設けられている。

リヤハウジング１５は、ハウジング１の後方に位置しており、エンドプレート１３と接合されている。つまり、リヤハウジング１５はフロントハウジング１１と共にエンドプレート１３を挟持する。リヤハウジング１５内には、第１、２スラストフォイル軸受５３ａ、５３ｂと支持プレート５５とが設けられている。第１スラストフォイル軸受５３ａは、支持プレート５５の前端側に位置しており、エンドプレート１３と支持プレート５５とに挟持されている。第２スラストフォイル軸受５３ｂは、支持プレート５５の後端側に位置しており、支持プレート５５とリヤハウジング１５とに挟持されている。

回転軸３は、回転軸本体３０ａと、回転軸本体３０ａの前端側に位置する第１小径部３０ｂと、回転軸本体３０の後端側に位置する第２小径部３０ｃとを有している。回転軸本体３０ａは、回転軸３において最も大径に形成されている。一方、第１、２小径部３０ｂ、３０ｃは共に回転軸本体３０ａよりも小径に形成されている。第１小径部３０ｂは第２小径部３０ｃよりも小径に形成されている。

回転軸３は、ハウジング１内に挿通されおり、ハウジング１内で回転可能となっている。具体的には、回転軸本体３０ａの前端側は、第２軸孔４７ｂ内に挿通されており、第１ラジアルフォイル軸受４９ａに回転可能に支持されている。一方、回転軸本体３０ａの後端側は、第３軸孔４７ｃ内に挿通されており、第２ラジアルフォイル軸受４９ｂに回転可能に支持されている。また、第１小径部３０ｂは第１軸孔４７ａ内に挿通されている。第１小径部３０ｂの後端側は第２吸入ポート３７内に位置している。そして、第２小径部３０ｃはリヤハウジング１５内において支持プレート５５に挿通されている。これにより、第２小径部３０ｃ、ひいては回転軸３が支持プレート５５を介して第１、２スラストフォイル軸受５３ａ、５３ｂに支持されている。

電動モータ５は、モータ室２９内に設けられている。電動モータ２５は、ステータ５ａとロータ５ｂとからなる。このように、電動モータ５が設けられることにより、モータ室２９は、電動モータ５の軸方向両端にそれぞれ位置する第１室２９ａと第２室２９ｂとに区画されている。第１室２９ａは、電動モータ５の軸方向の前端側に位置しており、ステータ５ａ及びロータ５ｂよりも第２インペラ室１９側に位置している。第２室２９ｂは、電動モータ５の軸方向の後端側に位置しており、ステータ５ａ及びロータ５ｂよりも第２インペラ室１９とは反対側、すなわち、ステータ５ａ及びロータ５ｂよりもエンドプレート１３側に位置している。第１室２９ａは、中間圧ポート３１を通じて第１吐出室２５と軸方向で連通している。また、第１室２９ａは、第２吸入ポート３７を通じて、第２軸孔４７ｂ及び第２インペラ室１９と連通している。一方、第２室２９ｂは、インジェクションポート４３と連通している。

ステータ５ａはモータ室２９の内壁に固定されている。このステータ５ａは、図示しないバッテリに電気的に接続されている。ロータ５ｂは、ステータ５ａの内周側に位置しており、モータ室２９内において、第１ボス３３と第２ボス５１との間に配置されている。ロータ５ｂは回転軸本体３０ａに固定されている。これにより、ロータ５ｂはステータ５ａ内で回転軸３と一体的に回転可能になっている。ここで、ステータ５ａとロータ５ｂとの間には、間隙５ｃが設けられている。この間隙５ｃを通じて第１室２９ａと第２室２９ｂとが連通している。なお、図１及び図５では、説明を容易にするためステータ５ａ及びロータ５ｂの形状を簡略化して図示している。

第１インペラ７は、第１小径部３０ｂの前端側に圧入されており、第１インペラ室１７内に設けられている。これにより、第１インペラ７は、回転軸３の回転に伴って第１インペラ室１７内で回転可能となっている。第１インペラ７はモータ室２９の内径よりも小径に形成されている。この第１インペラ７は前端側から後端側に向かって次第に拡径する形状をなしており、後端側が大径部７ａとされている。また、第１インペラ７の表面には複数枚のブレード７０が所定の間隔で設けられている。

第２インペラ９は、第１小径部３０ｂの後端側に圧入されており、第２インペラ室１９内に設けられている。これにより、第２インペラ９は、回転軸３の回転に伴って第２インペラ室１９内で回転可能となっている。こうして、この圧縮機では、前端側から後端側に向かって、第１インペラ７、第２インペラ９及び電動モータ９の順で回転軸３の軸方向に配置されている。

第２インペラ９についてもモータ室２９の内径よりも小径に形成されている。また、第２インペラ９は、第１インペラ７と同一の大きさに形成されている。この第２インペラ９は、自身の大径部９ａがフロントハウジング１１の前端側に位置するように、第１小径部３０ｂに設けられている。これにより、この圧縮機では、フロントハウジング１１において、第１インペラ７と第２インペラ９とは、大径部７ａと大径部９ａとを対面させて配置されている。また、第２インペラ９の表面には、複数枚のブレード９０が所定の間隔で設けられている。なお、第２インペラ９について、第１インペラ７よりも小径に形成しても良い。

冷凍サイクル１０は、圧縮機の他に、凝縮器１０１、膨張弁１０２、レシーバ１０３、蒸発器１０４及び配管２０１〜２０６によって構成されている。このレシーバ１０３が本発明における気液分離器に相当する。レシーバ１０３は気液分離室１０３ａを有している。このレシーバ１０３には、流入口１０３ｂと、流出口１０３ｃと、ガス流出口１０３ｄとが形成されている。気液分離室１０３ａでは、流入口１０３ｂから流入した冷媒を気相の冷媒と液相の冷媒とに分離するとともに、液相の冷媒を一時的に貯留する。気液分離室１０３ａ内の液相の冷媒は、流出口１０３ｃを通じて気液分離室１０３ａ内から流出する。一方、気液分離室１０３ａ内の気相の冷媒、つまり、インジェクション冷媒は、ガス流出口１０３ｄを通じて気液分離室１０３ａ内から流出する。

ここで、この冷凍サイクル１０は車両に搭載されることから、小型化の要求がより大きい。このため、この冷凍サイクル１０では、エコノマイザのような装置を採用して冷媒を気液分離させるのではなく、レシーバ１０３を採用して気液分離を行う。

圧縮機の吐出ポート４５と凝縮器１０１とは、配管２０１によって接続されている。凝縮器１０１は配管２０２によって膨張弁１０２に接続されている。膨張弁１０２は配管２０３によってレシーバ１０３の流入口１０３ｂに接続されている。レシーバ１０３の流出口１０３ｃは配管２０４によって蒸発器１０４と接続されている。蒸発器１０４は配管２０５によって圧縮機の第１吸入ポート３５と接続されている。さらに、レシーバ１０３のガス流出口１０３ｄは、配管２０６によって圧縮機のインジェクションポート４３に接続されている。こうして、気液分離室１０３ａと第２室２９ｂとが連通している。

以上のように構成された圧縮機では、電動モータ５に通電されることにより、ステータ５ａはロータ５ｂを回転させる。これにより、回転軸３がハウジング１内において回転軸心Ｏ周りに回転駆動する。このため、第１インペラ７が第１インペラ室１７内で回転するとともに、第２インペラ９が第２インペラ室１９内で回転する。

また、蒸発器１０４を経た低圧の冷媒が配管２０５を通じて第１吸入ポート３５に吸入され、第１インペラ室１７内に至る。第１インペラ室１７内で回転する第１インペラ７は、第１インペラ室１７内の冷媒の運動エネルギーを高めた後、第１ディフューザ２１でその冷媒の運動エネルギーを圧力エネルギーに変換して冷媒を圧縮し、その圧縮された冷媒を第１吐出室２５に吐出する。これにより、第１吐出室２５内の冷媒の圧力は中間圧となる。この中間圧となった冷媒、すなわち、中間圧冷媒は、同図の実線矢印で示すように、中間圧ポート３１を流通して、第１吐出室２５から第１室２９ａ内に流入する。ここで、この圧縮機では、フロントハウジング１１において、中間圧ポート３１がハウジング１の軸方向に延びている。このため、この圧縮機では、中間圧ポート３１を設けて、第１吐出室２５と第１室２９ａとを連通しても胴径を小型化することが可能となっている。

第１室２９ａ内に流入した中間圧冷媒は、案内壁４１によって第１連通路３９ａ及び第２連通路３９ｂへ案内される。そして、中間圧冷媒は、第２室２９ｂ側に向かって第１連通路３９ａ及び第２連通路３９ｂを流通する。この際、第１、２連通路３９ａ、３９ｂを流通する中間圧冷媒は、ステータ５ａを冷却しつつ、第１室２９ａ側から第２室側２９ｂへハウジング１の軸方向で流通する。

また、この圧縮機では、レシーバ１０３の気液分離室１０３ａで分離されたインジェクション冷媒が配管２０６を流通し、同図の白色矢印で示すように、インジェクションポート４３を経て第２室２９ｂ内に流入する。この際、インジェクションポート４３がハウジング１の径方向に延びているため、インジェクション冷媒はハウジング１の径方向、すなわち、第１、２連通路３９ａ、３９ｂを流通する中間圧冷媒と直交する方向で第２室２９ｂ内に流入する。このため、この圧縮機では、第１、２連通路３９ａ、３９ｂを流通して第２室２９ｂ内に流入する中間圧冷媒と、インジェクションポート４３から第２室内２９ｂ内に流入するインジェクション冷媒とにおける衝突を好適に抑制することが可能となっている。これにより、この圧縮機では、第２室２９ｂ内に対して、中間圧冷媒及びインジェクション冷媒が好適に流入する。

中間圧冷媒及びインジェクション冷媒は、第２室２９ｂ内において混合し、混合冷媒となる。そして、この混合冷媒は、ステータ５ａとロータ５ｂとの間隙５ｃを流通して、第１室２９ａ側に向かって流通する。この際、間隙５ｃを流通する混合冷媒によっても、ステータ５ａ及びロータ５ｂが冷却される。第１室２９ａに至った混合冷媒は、第２吸入ポート３７へ流入する。

第２吸入ポート３７内を流通する混合冷媒は、回転軸３の第１小径部３０ｂに接触しつつ、第２インペラ室１９内へ吸入される。この際、この圧縮機では、第２吸入ポート３７を流通する混合冷媒によって、回転軸３を冷却することが可能となっている。

第２インペラ室１９内で回転する第２インペラ９は、第２インペラ室１９内の混合冷媒の運動エネルギーを高めた後、第２ディフューザ２３でその冷媒の運動エネルギーを圧力エネルギーに変換して圧縮し、その圧縮された冷媒を第２吐出室２７に吐出する。このように、この圧縮機では、第１吸入ポート３３から吸入された冷媒を２段階で圧縮するとともに、混合冷媒として、インジェクション冷媒の圧縮も行う。

このように、この圧縮機では、中間圧冷媒とインジェクション冷媒とによって電動モータ５が冷却されるとともに、中間圧冷媒とインジェクション冷媒とが混合冷媒として第２吸入ポート３７を流通する。ここで、インジェクション冷媒は低温であるため、この圧縮機では、第２吸入ポート３７から第２インペラ室１９へ流入する際の混合冷媒の温度上昇を好適に抑制することができる。

インジェクション冷媒は、蒸発器１０４を経て第１吸入ポート３５から第１インペラ室１７に流入する冷媒と比較して高圧である。このため、この圧縮機では、第１室２９ａから第２吸入ポート３７へ流入する混合冷媒の圧力を高くすることが可能となっている。

したがって、実施例の圧縮機は、耐久性が高く、かつ、冷凍回路の効率を確実に向上させることが可能である。

特に、この圧縮機では、第１、２連通路３９ａ、３９ｂが第４フロントハウジング１１ｄにおいて、ハウジング１の軸方向に形成されている。このため、この圧縮機では、第１、２連通路３９ａ、３９ｂを設けて、第１室２９ａと第２室２９ｂとを連通させても、胴径を小型化することが可能となっている。また、この圧縮機では、第４フロントハウジング１１ｄに案内壁４１が形成されている。このため、この圧縮機では、中間圧冷媒が中間圧ポート３１から第１室２９ａに流入したあと、直接第２吸入ポート３７へ流入することを好適に防止しつつ、中間圧冷媒を第１、２案内路３９ａ、３９ｂへ好適に導くことが可能となっている。

また、この圧縮機では、第１インペラ７と第２インペラ９とが共にモータ室２９の内径よりも小径であるため、これによっても胴径の小型化が可能となっている。さらに、この圧縮機では、第１インペラ７と第２インペラ９とがそれぞれの大径部７ａ、９ａを対面させて配置されている。このため、この圧縮機では、第１インペラ７側で生じる第１スラスト力と、第２インペラ９側で生じる第２スラスト力とが互いに相殺するように作用するとともに、第１、２スラスト力の合力が小さくなる。このため、この圧縮機では、小型の第１、２スラストフォイル軸受４７ａ、４７ｂを採用できるとともに、耐久性を高くすることができる。

以上において、本発明を実施例に即して説明したが、本発明は上記実施例に制限されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更して適用できることはいうまでもない。

本発明は車両用の空調装置の他、建物等の空調装置に利用可能である。

１…ハウジング
３…回転軸
５…電動モータ
５ａ…ステータ
５ｂ…ロータ
７…第１インペラ
９…第２インペラ
１０…冷凍サイクル
２５…第１吐出室
２７…第２吐出室
２９ａ…第１室
２９ｂ…第２室
３１…中間圧ポート
３５…第１吸入ポート
３７…第２吸入ポート
３９ａ…第１連通路（連通路）
３９ｂ…第２連通路（連通路）
４１…案内壁
４３…インジェクションポート
１０３…レシーバ（気液分離器）

Claims (6)

1. ハウジング内に設けられた電動モータによって回転駆動される回転軸と、
   前記回転軸に軸方向に間隔を置いて配置される第１インペラ及び第２インペラとを備え、
   第１吸入ポートから吸入した冷媒を前記第１インペラの回転により圧縮して、前記第１インペラの径方向外周に設けられた第１吐出室に吐出し、
   前記第１吐出室を経て第２吸入ポートから吸入した前記冷媒を前記第２インペラの回転により圧縮して、前記第２インペラの径方向外周に設けられた第２吐出室に吐出する冷凍サイクルに使用される電動ターボ式圧縮機であって、
   前記第１インペラ、前記第２インペラ及び前記電動モータの順で前記回転軸の軸方向に配置され、
   前記ハウジングには、前記電動モータの軸方向両端に位置し、前記電動モータが有する間隙を介して互いに連通する第１室及び第２室が形成され、
   前記第１室は、前記電動モータの軸方向両端のうち、前記第２インペラ側に位置し、
   前記ハウジングには、前記第１室と前記第１吐出室とを連通する中間圧ポートと、前記冷凍サイクルの気液分離器に接続されて前記第２室に連通するインジェクションポートとが形成されていることを特徴とする電動ターボ式圧縮機。
2. 前記電動モータは、前記回転軸に固定されるロータと、前記ハウジングに固定されるステータとを有し、
   前記ハウジングと前記ステータとの間には、前記第１室と前記第２室とを前記軸方向で連通する連通路が形成され、
   前記ハウジングには、前記中間圧ポートを経た前記冷媒を前記連通路に案内する案内壁が形成されている請求項１記載の電動ターボ式圧縮機。
3. 前記インジェクションポートは前記連通路に対向していない請求項２記載の電動ターボ式圧縮機。
4. 前記インジェクションポートは、前記ハウジングに対して径方向に延びている請求項３記載の電動ターボ式圧縮機。
5. 前記インジェクションポートは、前記中間圧ポート及び前記連通路に対して軸心周りでずれている請求項３又は４記載の電動ターボ式圧縮機。
6. 前記第２吸入ポートは前記回転軸に前記冷媒を接触させるように形成されている請求項１乃至５のいずれか１項記載の電動ターボ式圧縮機。

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