JP2018150836A - 車両用電動圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】小型化された車両用電動圧縮機において、エンジンの共振周波数と車両用電動圧縮機の共振周波数とをずらす。
【解決手段】圧縮部１６０は、回転軸１５０の回転により冷媒を圧縮する。電動モータ部１７０は、回転軸１５０に連結され、回転軸１５０を通じて圧縮部１６０を駆動する。モータ駆動回路部１４１は、電動モータ部１７０を駆動する。ハウジング１００ｈは、圧縮部１６０、電動モータ部１７０およびモータ駆動回路部１４１を、この順で回転軸１５０の軸方向に並んだ状態で収容する。ハウジング１００ｈ内には、圧縮部１６０で圧縮された冷媒ガスを吐出する吐出室３０が設けられている。電動圧縮機１００が取り付けられるエンジンの共振周波数に対して電動圧縮機１００の共振周波数をずらすように、ハウジング１００ｈの構成材料より比重の大きい材料で構成されている錘１９０が、ハウジング１００ｈに取り付けられ、吐出室３０内に配置されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両用電動圧縮機に関する。

騒音および振動の低減を図った電動圧縮機を開示した先行文献として、特開２００９−２９３５２３号公報(特許文献１)がある。特許文献１に記載された電動圧縮機は、ハウジングと、圧縮機構と、電動モータと、回転軸と、軸受支持部材とを備える。ハウジングと軸受支持部材との間に、薄板状防振材が設けられている。

特開２００９−２９３５２３号公報

車両用電動圧縮機は、主にエンジンに取り付けられる。エンジンの共振周波数と電動圧縮機の共振周波数とが一致している場合、この共振周波数においてエンジンおよび電動圧縮機の騒音および振動が大きくなる。また、車両用電動圧縮機には、搭載性向上のため、小型化が求められている。そのため、エンジンの共振周波数と電動圧縮機の共振周波数とをずらして振動を抑制するために、電動圧縮機のハウジングの壁を厚くしたり、補強用のリブを追加したりすることは電動圧縮機の大型化に繋がり、望ましくない。

本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであって、小型化しつつ振動を抑制された車両用電動圧縮機を提供することを目的とする。

本発明に基づく車両用電動圧縮機は、エンジンに取り付けられる車両用電動圧縮機である。車両用電動圧縮機は、圧縮部と、電動モータ部と、モータ駆動回路部と、ハウジングとを備える。圧縮部は、回転軸の回転により冷媒を圧縮する。電動モータ部は、回転軸に連結され、回転軸を通じて圧縮部を駆動する。モータ駆動回路部は、電動モータ部を駆動する。ハウジングは、圧縮部、電動モータ部およびモータ駆動回路部を、この順で回転軸の軸方向に並んだ状態で収容する。ハウジング内には、圧縮部で圧縮された冷媒ガスを吐出する吐出室が設けられている。車両用電動圧縮機が取り付けられるエンジンの共振周波数に対して車両用電動圧縮機の共振周波数をずらすように、ハウジングの構成材料より比重の大きい材料で構成されている錘が、ハウジングに取り付けられ、吐出室内に配置されている。

本発明の一形態においては、ハウジングは、吐出室を区画する、内周壁、および、内周壁に接続している端壁を含む。錘は、端壁に取り付けられている。

本発明の一形態においては、錘は、ねじによって、端壁に締結されている。
本発明の一形態においては、錘は、各々扇形状をなす第１錘部および第２錘部と、第１錘部と第２錘部とを連結するとともに上記ねじが挿通される貫通孔が設けられている連結部と、を含む。

本発明の一形態においては、ハウジング内には、吐出室と連通し、内部に油分離筒が配置された油分離室が設けられている。端壁には、上記ねじと螺合する雌ねじが設けられている。上記雌ねじは、上記端壁における吐出室と油分離室との間に位置する仕切部と重なる位置に設けられている。

本発明の一形態においては、ハウジング内には、圧縮部で圧縮される冷媒を外部から吸入する吸入室が設けられている。吐出室と吸入室とは、上記内周壁によって仕切られている。錘の外周面の一部は、上記内周壁の内周面に沿って位置している。

本発明の一形態においては、ハウジングは、アルミ合金で構成されている。錘は、鉄で構成されている。

本発明によれば、車両用電動圧縮機において、小型化しつつ振動を抑制すことができる。

本発明の一実施形態に係る車両用電動圧縮機の構成を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る車両用電動圧縮機が備えるハウジングに錘が固定されている状態を示す正面図である。 図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線矢印方向から見た断面図である。 本発明の一実施形態に係る車両用電動圧縮機が備えるハウジングの構造を示す正面図である。 本発明の一実施形態に係る車両用電動圧縮機が備える錘の構造を示す正面図である。 本発明の一実施形態に係る車両用電動圧縮機がエンジンに取り付けられた状態を示す正面図である。

以下、本発明の一実施形態に係る車両用電動圧縮機について図を参照して説明する。以下の説明においては、図中の同一または相当部分には同一符号を付して、その説明は繰り返さない。以下の実施形態の説明においては、スクロール型の電動圧縮機について説明するが、電動圧縮機の型式は、スクロール型に限られず、たとえば、ベーン型または斜板型などの電動圧縮機でもよい。

図１は、本発明の一実施形態に係る車両用電動圧縮機の構成を示す断面図である。図２は、本発明の一実施形態に係る車両用電動圧縮機が備えるハウジングに錘が固定されている状態を示す正面図である。図３は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線矢印方向から見た断面図である。図４は、本発明の一実施形態に係る車両用電動圧縮機が備えるハウジングの構造を示す正面図である。図５は、本発明の一実施形態に係る車両用電動圧縮機が備える錘の構造を示す正面図である。図６は、本発明の一実施形態に係る車両用電動圧縮機がエンジンに取り付けられた状態を示す正面図である。

図１〜図６に示すように、本発明の一実施形態に係る車両用電動圧縮機である電動圧縮機１００は、エンジン１に取り付けられる電動圧縮機１００である。電動圧縮機１００は、圧縮部１６０と、電動モータ部１７０と、モータ駆動回路部１４１と、ハウジング１００ｈとを備える。圧縮部１６０は、回転軸１５０の回転により冷媒を圧縮する。電動モータ部１７０は、回転軸１５０に連結され、回転軸１５０を通じて圧縮部１６０を駆動する。モータ駆動回路部１４１は、電動モータ部１７０を駆動する。

ハウジング１００ｈは、モータハウジング１１０、フロントハウジング１２０、および、リアハウジング１３０を含む。モータハウジング１１０、フロントハウジング１２０、および、リアハウジング１３０の各々は、有底筒状の形状を有している。モータハウジング１１０、フロントハウジング１２０、および、リアハウジング１３０の各々は、アルミ合金で構成されている。ただし、モータハウジング１１０、フロントハウジング１２０、および、リアハウジング１３０の各々の材料は、アルミ合金に限られず、他の金属または合金でもよい。

モータハウジング１１０の一端側にフロントハウジング１２０が連結され、モータハウジング１１０の他端側にリアハウジング１３０が連結されている。モータハウジング１１０の底壁は、フロントハウジング１２０の開口を塞ぐように配置されている。モータハウジング１１０の開口端と、リアハウジング１３０の開口端とが、互いに連結されている。

図１に示すように、モータハウジング１１０とリアハウジング１３０とは、ボルトで互いに締結されている。図１、図２および図４に示すように、リアハウジング１３０の外周部には、ボルトを挿通するための複数の貫通孔１３８が設けられている。

図１および図６に示すように、モータハウジング１１０の鉛直方向の上部および下部の各々に、電動圧縮機１００をエンジン１に取り付けるための複数の取付足１１１が設けられている。複数の取付足１１１の各々には、電動圧縮機１００をエンジン１に取り付けるためのボルト２が挿通される貫通孔１１２が設けられている。

図１に示すように、ハウジング１００ｈは、圧縮部１６０、電動モータ部１７０およびモータ駆動回路部１４１を、この順で回転軸１５０の軸方向に並んだ状態で収容している。モータハウジング１１０は、圧縮部１６０、電動モータ部１７０、および、圧縮部１６０と電動モータ部１７０との間に配置された固定ブロック１４０を収容している。

モータハウジング１１０とフロントハウジング１２０とによって形成される空間内に、モータ駆動回路部１４１が配置されている。モータ駆動回路部１４１は、電動モータ部１７０に電気的に接続されている。

電動モータ部１７０は、ロータ１７１およびステータ１７２を含む。ロータ１７１は、回転軸１５０と連結されている。回転軸１５０は、モータハウジング１１０の底壁および固定ブロック１４０に軸支されている。回転軸１５０における固定ブロック１４０の内側に位置する端部側に偏心ピンが設けられている。偏心ピンは、バランサ一体型ブッシュ１５１と嵌合している。

圧縮部１６０は、旋回スクロール１６１および固定スクロール１６２を含む。旋回スクロール１６１と固定スクロール１６２との間に、圧縮室２０が区画されている。旋回スクロール１６１は、バランサ一体型ブッシュ１５１と連結されている。固定スクロール１６２には、吐出口１６２ｈが設けられている。固定スクロール１６２には、吐出口１６２ｈを開閉する弁ユニット３１が取り付けられている。

図１、図２および図４に示すように、リアハウジング１３０は、外周壁１３１、端壁１３２および内周壁１３３を含む。外周壁１３１、端壁１３２および内周壁１３３は、一体に構成されている。外周壁１３１は、円筒状の形状を有し、一端側が開放されており、他端側が端壁１３２によって閉塞されている。内周壁１３３は、外周壁１３１の内側に設けられており、円筒状の形状を有し、一端側が開放されており、他端側が端壁１３２によって閉塞されている。端壁１３２は、外周壁１３１および内周壁１３３の各々の他端側の端部に接続している。

図１に示すように、端壁１３２の鉛直方向上方には、外部に開放された吐出口１３４が設けられている。吐出口１３４は、端壁１３２の外周面にて開放され、電動圧縮機１００の図示しない外部冷媒回路と連通している。

モータハウジング１１０には図示しない吸入口が開口しており、モータハウジング１１０内は吸入空間である。リアハウジング１３０内において、外周壁１３１の内周面と、内周壁１３３の外周面と、端壁１３２とによって区画される空間は、モータハウジング１１０内の吸入空間と接続されて、吸入室１０を形成する。吸入室１０は、圧縮部１６０で圧縮される冷媒を外部から吸入する。

環状の内周壁１３３の内周面と、端壁１３２と、固定スクロール１６２とによって、吐出室３０が区画されている。吐出室３０と吸入室１０とは、内周壁１３３によって仕切られており、リアハウジング１３０の内周側に吐出室３０、外周側に環状の吸入室１０が配置されている。リアハウジング１３０内には、吐出室３０と連通し、内部に油分離筒１８０が配置された油分離室４０が設けられている。吐出室３０は、圧縮部１６０で圧縮された冷媒ガスを油分離室４０に吐出する。油分離室４０は、吐出室３０から吐出された冷媒ガスから潤滑油を分離する。

具体的には、吐出室３０と油分離室４０との間に端壁１３２の一部として仕切部１３５が位置している。仕切部１３５は、円筒形状の油分離室４０の周壁の一部を構成する。そのため、仕切部１３５は、油分離室４０の形状に従って円弧状に湾曲した断面形状を有しており、回転軸１５０の軸方向に膨出している。油分離室４０は、回転軸１５０の軸方向と交差する方向に延在しており、仕切部１３５も油分離室４０に沿って、回転軸１５０の軸方向と交差する方向に延在している。吐出室３０から吐出された冷媒ガスは、仕切部１３５に設けられている連通孔１３６を通じて油分離室４０に流入する。

油分離室４０内において油分離筒１８０の外周面を冷媒ガスが旋回する際に、潤滑油が遠心分離される。油分離室４０で潤滑油を分離された冷媒ガスは、油分離筒１８０の内部を通過して吐出口１３４から外部に吐出される。

油分離室４０内に溜まった潤滑油は、リアハウジング１３０、固定スクロール１６２および固定ブロック１４０内を通過する通油路１３７によって、吸入室１０内に還流する。

図１〜図３に示すように、吐出室３０内に、ハウジング１００ｈの構成材料より比重の大きい材料で構成されている錘１９０が設けられている。錘１９０は、鉄で構成されている。なお、鉄は、種々の元素が添加された鉄系材料であってよい。なお、錘１９０の材料は、鉄に限られず、ハウジング１００ｈの構成材料より比重の大きい材料であればよい。

錘１９０は、リアハウジング１３０の端壁１３２に取り付けられている。錘１９０は、締結部材としてのねじ１９９によって、端壁１３２に締結されている。本実施形態においては、２つのねじ１９９によって、錘１９０を固定しているが、ねじ１９９の数は、２つに限られず、１つ以上であればよい。

図２および図５に示すように、錘１９０は、各々扇形状をなす第１錘部１９１および第２錘部１９２と、第１錘部１９１と第２錘部１９２とを連結する連結部１９３とを含む。錘１９０は、略半円柱状の外形を有している。端壁１３２と対向する第１錘部１９１および第２錘部１９２の各々の端面と、端壁１３２との間には、隙間が設けられている。錘１９０の外周面の一部は、リアハウジング１３０の内周壁１３３の内周面に沿って位置している。内周壁１３３の内周面と対向する第１錘部１９１および第２錘部１９２の各々の外周面と、内周壁１３３の内周面との間には、隙間が設けられている。連結部１９３には、ねじ１９９が挿通される、貫通孔１９４および貫通孔１９５が設けられている。

リアハウジング１３０の端壁１３２には、ねじ１９９と螺合する締結孔としての雌ねじが設けられている。具体的には、錘１９０の貫通孔１９４に対応する雌ねじ１３９ａと、錘１９０の貫通孔１９５に対応する雌ねじ１３９ｂとが設けられている。なお、雌ねじ１３９ａおよび雌ねじ１３９ｂの各々は、端壁１３２の一部が圧縮部１６０側に突出した突出部１３２ｐに設けられている。雌ねじ１３９ａは、仕切部１３５と重なる位置に設けられている。

図６に示すように、電動圧縮機１００は、複数の取付足１１１の各々の貫通孔１１２を挿通したボルト２と、エンジン１の壁部に設けられた雌ねじ１ａとが螺合することにより、エンジン１に取り付けられている。

図１に示すように、電動圧縮機１００において、モータ駆動回路部１４１によって電動モータ部１７０が駆動されると、電動モータ部１７０が生成した回転力は、回転軸１５０およびバランサ一体型ブッシュ１５１を通じて旋回スクロール１６１に伝達される。旋回スクロール１６１が固定スクロール１６２に対して公転することで、圧縮部１６０が作動する。圧縮室２０内で圧縮された冷媒は、弁ユニット３１を押し開いて吐出室３０内に流入する。吐出室３０内に流入した冷媒ガスは、連通孔１３６を通過して油分離室４０内に流入する。油分離室４０で潤滑油を分離された冷媒ガスは、油分離筒１８０内を通過して吐出口１３４から外部に吐出される。

電動圧縮機１００は、リアハウジング１３０に錘１９０が取り付けられていることにより、電動圧縮機１００が取り付けられるエンジン１の共振周波数に対して電動圧縮機１００の共振周波数がずらされている。その結果、エンジン１および電動圧縮機１００の騒音および振動が大きくなることを抑制できる。

吐出室３０内に錘１９０を配置しているため、既存のスペースを利用することができ、ハウジング１００ｈが大型化することを抑制できる。また、吐出室３０は、電動圧縮機１００における回転軸１５０の軸方向の一端側にあり、電動圧縮機１００の重心位置となる電動モータ部１７０から遠い位置にあるため、電動圧縮機１００の共振周波数を、エンジン１の共振周波数に対して効果的にずらすことができる。

さらに、吐出室３０が形成されるリアハウジング１３０は、ボルト１３８を外すことにより容易にモータハウジング１１０から解体することができるため、吐出室３０に配置された錘１９０は、容易に取り外すことができる。そのため、電動圧縮機１００を取り付けるエンジンの変更などによって、錘１９０を変更する必要が生じた場合でも、簡単に錘１９０を取り替えることができる。

電動圧縮機１００においては、圧縮部１６０、電動モータ部１７０およびモータ駆動回路部１４１が、この順で回転軸１５０の軸方向に並んだ状態でハウジング１００ｈ内に収容されているため、電動圧縮機１００内の各構成を集約して小型化することができる。一方で、ハウジング１００ｈ内における各構成の配置の制約が大きい。そこで、本実施形態に係る電動圧縮機１００においては、吐出室３０内の空間を有効利用して、吐出室３０内に錘１９０を配置することにより、小型化された電動圧縮機１００の外形の大型化を抑止しつつ、錘１９０を最適配置することができる。

錘１９０をハウジング１００ｈの構成材料より比重の大きい材料で構成していることにより、錘１９０をハウジング１００ｈの構成材料と同じ比重の材料で構成した場合に比較して、錘１９０が占める体積を小さくすることができる。これによっても、ハウジング１００ｈが大型化することを抑制できる。

錘１９０を端壁１３２に固定していることにより、電動圧縮機１００の重心位置があり、ロータ１７１の回転による振動源ともなっている電動モータ部１７０から錘１９０の固定点までの距離を最も長くすることができる。その結果、電動圧縮機１００の共振周波数を、エンジン１の共振周波数に対してより効果的にずらし、振動および騒音を抑制することができる。

錘１９０をねじ１９９によって端壁１３２に締結していることにより、錘１９０を溶接によって端壁１３２に固定した場合に比較して、ハウジング１００ｈに熱影響が及ぶことを防止でき、また、ハウジング１００ｈ内に溶接作業用のスペースを確保する必要がなくなる。これによって、ハウジング１００ｈが熱影響によって変形することを抑制しつつ、ハウジング１００ｈが大型化することを抑制できる。

錘１９０において第１錘部１９１と第２錘部１９２との間に、ねじ１９９で締め付けられる連結部１９３が設けられていることにより、ねじ１９９の軸力によって、第１錘部１９１と第２錘部１９２とを安定して保持することができる。

雌ねじ１３９ａが、仕切部１３５と重なる位置に設けられていることにより、吐出室３０内において、仕切部１３５に対して窪んだ凹状部分のスペースに錘１９０を配置することができ、仕切部１３５の湾曲形状を有効に利用することができる。その結果、吐出室３０内のスペースを有効に利用して、ハウジング１００ｈが大型化することを抑制できる。

また、錘１９０の外周面の一部が、リアハウジング１３０の内周壁１３３の内周面に沿って位置していることによって、吐出室３０内に錘１９０を効率よく配置することができ、ハウジング１００ｈが大型化することを抑制できる。

上記のように、本発明の一実施形態に係る電動圧縮機１００は、小型化を図りつつ、エンジン１の共振周波数と電動圧縮機１００の共振周波数とをずらし、振動および騒音を抑制することができる。

また、電動圧縮機１００は、錘１９０を備えることにより、重量が増加している。電動圧縮機１００の駆動時に冷媒ガスが圧縮されて発生する圧縮荷重は、電動圧縮機１００の重量と加速度との積で表される。そのため、電動圧縮機１００の重量が増加することにより、電動圧縮機１００の加速度は低下する。その結果、電動圧縮機１００から発生した圧縮荷重が、エンジン１に伝達されにくくすることができる。

本実施形態に係る電動圧縮機１００においては、錘１９０をねじ１９９によって端壁１３２に固定しているが、これに限られず、錘１９０がリアハウジング１３０内にインサート成形されて一体に構成されていてもよい。また、リアハウジング１３０内において、吸入室１０の内周側に吐出室３０が位置していたが、吐出室３０の内周側に吸入室１０が位置していてもよい。

今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ エンジン、１ａ，１３９ａ，１３９ｂ 雌ねじ、２，１３８ ボルト、１０ 吸入室、２０ 圧縮室、３０ 吐出室、３１ 弁ユニット、４０ 油分離室、１００ 車両用電動圧縮機、１００ｈ ハウジング、１１０ モータハウジング、１１１ 取付足、１１２，１９４，１９５ 貫通孔、１２０ フロントハウジング、１３０ リアハウジング、１３１ 外周壁、１３２ 端壁、１３２ｐ 突出部、１３３ 内周壁、１３４，１６２ｈ 吐出口、１３５ 仕切部、１３６ 連通孔、１３７ 通油路、１４０ 固定ブロック、１４１ モータ駆動回路部、１５０ 回転軸、１５１ バランサ一体型ブッシュ、１６０ 圧縮部、１６１ 旋回スクロール、１６２ 固定スクロール、１７０ 電動モータ部、１７１ ロータ、１７２ ステータ、１８０ 油分離筒、１９０ 錘、１９１ 第１錘部、１９２ 第２錘部、１９３ 連結部、１９９ ねじ。

Claims (7)

1. エンジンに取り付けられる車両用電動圧縮機であって、
   回転軸の回転により冷媒を圧縮する圧縮部と、
   前記回転軸に連結され、前記回転軸を通じて前記圧縮部を駆動する電動モータ部と、
   前記電動モータ部を駆動するモータ駆動回路部と、
   前記圧縮部、前記電動モータ部および前記モータ駆動回路部を、この順で前記回転軸の軸方向に並んだ状態で収容するハウジングとを備え、
   前記ハウジング内には、前記圧縮部で圧縮された冷媒ガスを吐出する吐出室が設けられており、
   前記車両用電動圧縮機が取り付けられるエンジンの共振周波数に対して前記車両用電動圧縮機の共振周波数をずらすように、前記ハウジングの構成材料より比重の大きい材料で構成されている錘が、前記ハウジングに取り付けられ、前記吐出室内に配置されている、車両用電動圧縮機。
2. 前記ハウジングは、前記吐出室を区画する、内周壁、および、該内周壁に接続している端壁を含み、
   前記錘は、前記端壁に取り付けられている、請求項１に記載の車両用電動圧縮機。
3. 前記錘は、ねじによって、前記端壁に締結されている、請求項２に記載の車両用電動圧縮機。
4. 前記錘は、各々扇形状をなす第１錘部および第２錘部と、前記第１錘部と前記第２錘部とを連結するとともに前記ねじが挿通される貫通孔が設けられている連結部と、を含む、請求項３記載の車両用電動圧縮機。
5. 前記ハウジング内には、前記吐出室と連通し、内部に油分離筒が配置された油分離室が設けられており、
   前記端壁には、前記ねじと螺合する雌ねじが設けられており、
   前記雌ねじは、前記端壁における前記吐出室と前記油分離室との間に位置する仕切部と重なる位置に設けられている、請求項４記載の車両用電動圧縮機。
6. 前記ハウジング内には、前記圧縮部で圧縮される冷媒を外部から吸入する吸入室が設けられており、
   前記吐出室と前記吸入室とは、前記内周壁によって仕切られており、
   前記錘の外周面の一部は、前記内周壁の内周面に沿って位置している、請求項２から請求項５のいずれか１項に記載の車両用電動圧縮機。
7. 前記ハウジングは、アルミ合金で構成されており、
   前記錘は、鉄で構成されている、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の車両用電動圧縮機。

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