JP2024061302A - 電動圧縮機 - Google Patents

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正人 小村
陽平 櫛田
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Abstract

【課題】振動および騒音を抑制可能な電動圧縮機を提供する。【解決手段】圧縮機ECPは、ハウジング10と、回転軸20と、圧縮部30と、電動モータ50と、回転軸20を支持する第1軸受部41を含む軸支持部材40と、第1軸受部411とは異なる位置で回転軸20を支持する第2軸受部17と、を備える。ハウジング10は、電動モータ50の少なくとも一部を収容するとともにステータ54が固定される内部ハウジング16と、内部ハウジング16を収容するモータハウジング12と、モータハウジング12に固定される吐出ハウジング14と、を含んでいる。内部ハウジング16および圧縮部30は、中間部位E3の一部が、モータハウジング12および吐出ハウジング14の少なくとも一方に設定された固定部位FPに固定されるとともに、回転軸20の径方向Drにおいて固定部位FPを除く他の部位から離間している。【選択図】図2

Description

本開示は、電動圧縮機に関する。
従来、電動モータのステータを、モータハウジングの内側に配置される内部ハウジングに対して固定した電動圧縮機が開示されている(例えば、特許文献1参照)。この特許文献1の電動圧縮機は、内部ハウジングおよび圧縮部が吐出ハウジングに対してボルトで固定されるとともに、モータハウジングの内周面と内部ハウジングの外周面とが離間した構造になっている。
特開2019-173658号公報
しかしながら、特許文献1に記載の電動圧縮機は、内部ハウジングおよび圧縮部が軸方向の端部にある吐出ハウジングに固定されており、重量部品であるステータおよび圧縮部を片持ち梁と同様の態様で支える構造となっている。このような構造では、内部ハウジングおよび圧縮部を支える位置と振動の発生位置との距離が大きく、電動モータや圧縮部の振動が吐出ハウジングに伝達され易くなり、騒音が生じ易い。このことは、本発明者らの鋭意検討の末に見い出された。
本開示は、振動および騒音を抑制可能な電動圧縮機を提供することを目的とする。
請求項1に記載の発明は、
電動圧縮機であって、
ハウジング(10)と、
ハウジングの内側に収容される回転軸(20)と、
回転軸が回転することにより流体を圧縮する圧縮部(30)と、
回転軸と一体的に回転するロータ(52)およびハウジングに固定されるステータ(54)を有するとともに圧縮部を駆動させる電動モータ(50)と、
回転軸を回転可能に支持する第1軸受部(411)を含む軸支持部材(40)と、
第1軸受部とは異なる位置で回転軸を前記ハウジングに対して回転可能に支持する第2軸受部(17)と、を備え、
ハウジングは、
電動モータの少なくとも一部を収容するとともにステータが固定される内部ハウジング(16)と、
内部ハウジングを収容する第1外部ハウジング(12)と、
第1外部ハウジングに固定される第2外部ハウジング(14)と、を含み、
内部ハウジングおよび圧縮部のうち、最も回転軸の軸方向の一方側に位置する部位を第1端部(E1)とし、最も軸方向の他方側に位置する部位を第2端部(E2)とし、第1端部と第2端部との間に位置する中間部位(E3)としたとき、
内部ハウジングおよび圧縮部は、中間部位の一部が、第1外部ハウジングおよび第2外部ハウジングの少なくとも一方に設定された固定部位(FP)に固定されるとともに、回転軸の径方向において固定部位を除く他の部位から離間している。
このように、内部ハウジングおよび圧縮部の中間部位の一部を固定すれば、内部ハウジングおよび圧縮部を片持ち梁のような態様で固定する場合に比べて、内部ハウジングおよび圧縮部を支える位置と振動の発生位置との距離が小さくすることができる。これによると、電動モータおよび圧縮部の振動が小さくなり、各外部ハウジングに伝達され難くなるので、騒音を抑えることができる。このようにして、本開示の電動圧縮機は、振動および騒音を抑えることができる。
加えて、回転軸が第1軸受部と第2軸受部とで支持される両持ち構造になっている。これによると、各軸受部それぞれの摺動面積を短く設定することができ、回転軸の低回転から高回転域の条件において、摺動面全域に潤滑油を安定供給し易くなるため、信頼性を確保することができる。
なお、各構成要素等に付された括弧付きの参照符号は、その構成要素等と後述する実施形態に記載の具体的な構成要素等との対応関係の一例を示すものである。
第1実施形態に係る電動圧縮機を含む冷凍サイクルの概略構成図である。 第1実施形態に係る電動圧縮機の模式的な断面図である。 図2のIII-III断面図である。 圧縮機の各構成部品の組付作業の流れを説明するための説明図である。 ステータが固定された内部ハウジングを軸支持部材に組み付ける工程を説明するための説明図である。 内部ハウジング、軸支持部材、圧縮部をモータハウジングに組み付ける工程を説明するための説明図である。 吐出ハウジングをモータハウジングに組み付ける工程を説明するための説明図である。 第2実施形態に係る電動圧縮機の模式的な断面図である。 軸支持部材における内部ハウジング側の端部を軸方向から見たものを示す模式図である。 図9のX-X断面図である。 第3実施形態に係る電動圧縮機の模式的な断面図である。 軸支持部材における内部ハウジング側の端部を軸方向から見たものを示す模式図である。 図12のXIII-XIII断面図である。 第4実施形態に係る電動圧縮機の模式的な断面図である。 第5実施形態に係る電動圧縮機の模式的な断面図である。 第6実施形態に係る電動圧縮機の模式的な断面図である。 第7実施形態に係る電動圧縮機の模式的な断面図である。 図17のXVIII-XVIII断面図である。 第8実施形態に係る電動圧縮機の模式的な断面図である。 第9実施形態に係る電動圧縮機の模式的な断面図である。
以下、本開示の実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の実施形態において、先行する実施形態で説明した事項と同一もしくは均等である部分には、同一の参照符号を付し、その説明を省略する場合がある。また、実施形態において、構成要素の一部だけを説明している場合、構成要素の他の部分に関しては、先行する実施形態において説明した構成要素を適用することができる。以下の実施形態は、特に組み合わせに支障が生じない範囲であれば、特に明示していない場合であっても、各実施形態同士を部分的に組み合わせることができる。
(第1実施形態)
本実施形態について、図1~図7を参照して説明する。本実施形態では、本開示の電動圧縮機(以下、圧縮機ECPとする)を、車両用空調装置を構成する冷凍サイクル装置1に適用した例を説明する。
冷凍サイクル装置1は、蒸気圧縮式の冷凍サイクルを構成する。図1に示すように、冷凍サイクル装置1は、圧縮機ECP、放熱器CD、減圧機器EXV、蒸発器EVを含んでいる。圧縮機ECPは、流体である冷媒を圧縮して吐出する機器である。放熱器CDは、圧縮機ECPから吐出された冷媒を第1送風機FAN1から送風される送風空気と熱交換させて放熱させる熱交換器である。減圧機器EXVは、放熱器CDを通過した冷媒を減圧して膨張させる機器である。蒸発器EVは、減圧機器EXVで減圧された冷媒を第2送風機FAN2から送風される送風空気と熱交換させて蒸発させる熱交換器である。なお、放熱器CDは、第1送風機FAN1から送風される送風空気とは異なる熱媒体に対して放熱するように構成されていてもよい。このことは、蒸発器EVについても同様である。
冷凍サイクル装置1には、冷媒としてフロン系冷媒が採用されている。冷媒には、圧縮機ECPの内部の各摺動部位を潤滑する潤滑油が混合されている。潤滑油の一部は、冷媒とともにサイクル内を循環する。なお、冷媒は、フロン系冷媒以外の冷媒(例えば、二酸化炭素、プロパン)であってもよい。
以下、図2を参照して圧縮機ECPの詳細について説明する。図2は、圧縮機ECPの回転軸20の軸心CLに沿って切断した断面を示す軸方向断面図である。なお、図2中の上下を示す矢印は、圧縮機ECPを車両に搭載した状態における鉛直方向Dgを示している。また、図2では、回転軸20の軸心CLに沿う方向を軸方向Daxとし、回転軸20の軸心CLに直交する方向を径方向Drとしている。これらは、図2以外の図面においても同様である。
図2に示すように、圧縮機ECPは、ハウジング10と、回転軸20と、圧縮部30と、電動モータ50とを備える。ハウジング10の内側には、回転軸20、圧縮部30、電動モータ50が収容されている。圧縮機ECPは、回転軸20の軸心CLが略水平方向に延びるとともに、圧縮部30と電動モータ50とが略水平方向に並ぶ姿勢で車両に設置される横置構造である。
ハウジング10は、モータハウジング12、吐出ハウジング14、および内部ハウジング16を備える。モータハウジング12、吐出ハウジング14、および内部ハウジング16は、金属材料で構成される。モータハウジング12および吐出ハウジング14は、圧縮機ECPの外殻を構成する外部ハウジングである。モータハウジング12および吐出ハウジング14は、例えば、アルミニウムやアルミニウム合金で構成される。
モータハウジング12は、内部ハウジング16を収容するものである。モータハウジング12は、回転軸20の軸方向Daxの一方側が開口する有底筒形状である。具体的には、モータハウジング12は、板状の第1底壁部121と、第1底壁部121の外周部分から筒状に延びる第1外周壁部122とを有する。モータハウジング12は、第1底壁部121と第1外周壁部122とが継ぎ目のない一体成形品として構成されている。本実施形態では、モータハウジング12が“第1外部ハウジング”を構成している。
モータハウジング12は、第1外周壁部122の内側部分に段差面123が形成された段付き形状になっている。段差面123は、軸方向Daxに交差する。本実施形態の段差面123は、回転軸20の径方向Drに沿って延びている。
段差面123は、モータハウジング12の内側部分において内径が小となる第1ハウジング部124と、第1ハウジング部124よりも内径が大となる第2ハウジング部125とを繋ぐ面である。第1ハウジング部124は、第1底壁部121に連なる部位である。第1ハウジング部124の内側に内部ハウジング16が収容される。第2ハウジング部125の内側には、軸支持部材40および圧縮部30の一部が収容される。
図示しないが、モータハウジング12の第1底壁部121には、電動モータ50の電気配線等が接続される気密端子が設けられている。電動モータ50は、気密端子を介して図示しないインバータに電気的に接続されている。
モータハウジング12には、冷媒の吸込口が形成されている。この吸込口には、蒸発器EVの冷媒出口側が接続されている。このため、ハウジング10における電動モータ50が配置される空間は、低圧、且つ、低温の雰囲気となっている。このようになっていることで、電動モータ50を冷却して、電動モータ50の効率向上および信頼性向上を図ることができる。
吐出ハウジング14は、圧縮部30で圧縮された冷媒が吐出される空間を形成するものである。吐出ハウジング14は、回転軸20の軸方向Daxの他方側が開口する有底筒形状である。具体的には、吐出ハウジング14は、板状の第2底壁部141と、第2底壁部141の外周部分から筒状に延びる第2外周壁部142とを有する。吐出ハウジング14は、第2底壁部141と第2外周壁部142とが継ぎ目のない一体成形品として構成されている。本実施形態では、吐出ハウジング14が“第2外部ハウジング”を構成している。
吐出ハウジング14は、吐出ハウジング14における軸方向Daxの他方側の開口縁がモータハウジング12における軸方向Daxの一方側の開口縁に突き合わされた状態で、モータハウジング12に締結ボルト15によって固定されている。モータハウジング12および吐出ハウジング14は圧力容器を構成している。なお、モータハウジング12の内側における低圧、低温の冷媒からなる雰囲気と圧縮部30から吐出される高圧、高温の冷媒からなる雰囲気とは、図示しないシール部材によって仕切られている。
図示しないが、吐出ハウジング14には、冷媒の吐出口が形成されている。この吐出口には、放熱器CDの冷媒入口側が接続されている。吐出口には、冷媒中の潤滑油を分離するオイルセパレータが設置されている。このため、圧縮部30から吐出された冷媒中の潤滑油が吐出ハウジング14の内側に貯留される。
回転軸20は、ハウジング10の内側に収容されている。具体的には、回転軸20は、軸心CLがモータハウジング12の第1外周壁部122の中心軸と一致するように、モータハウジング12の内側に配置されている。
回転軸20は、軸方向Daxの一方側の端部に、回転軸20の軸心CLから偏心した偏心軸部21が設けられている。偏心軸部21は、回転軸20の本体と一体に構成されている。偏心軸部21は、後述する旋回スクロール34の第1ボス部343に設けられた偏心軸受部344によって支持されている。
回転軸20は、偏心軸部21に隣接して外径が拡大された径拡大部22が設けられている。この径拡大部22には、回転軸20の偏心回転を抑えるためのバランスウェイト23が設けられている。
回転軸20の内部には、偏心軸受部344、後述する第1軸受部411、第2軸受部17等に潤滑油を供給するオイル供給路24が形成されている。オイル供給路24は、固定スクロール32および旋回スクロール34に形成された図示しない給油経路を介して、吐出ハウジング14の内側に通じている。吐出ハウジング14の内側に貯留された潤滑油は、給油経路およびオイル供給路24を介して、偏心軸受部344、後述する第1軸受部411、第2軸受部17等に供給される。
圧縮部30は、スクロール型の圧縮機構として構成されている。圧縮部30は、固定スクロール32、旋回スクロール34、および吐出プレート36を有する。旋回スクロール34、固定スクロール32、および吐出プレート36は、この順序で軸方向Daxに並んで配置されている。固定スクロール32、旋回スクロール34、吐出プレート36は、鉄鋼材料、アルミニウム合金等で構成されている。
固定スクロール32は、円板状に形成された固定基板部321と、固定基板部321から軸方向Daxの他方側の旋回スクロール34に向かって突き出る渦巻き状の固定歯部322と、を有する。
旋回スクロール34は、円板状に形成された旋回基板部341と、旋回基板部341から軸方向Daxの一方側の固定スクロール32に向かって突き出る渦巻き状の旋回歯部342と、を有する。
旋回スクロール34は、旋回基板部341における旋回歯部342とは反対側に円筒形状の第1ボス部343が設けられている。第1ボス部343の内側には、偏心軸受部344が設けられている。偏心軸受部344は、滑り軸受で構成されている。なお、偏心軸受部344は、滑り軸受以外の軸受で構成されていてもよい。
また、旋回スクロール34には、オルダムリング35が連結されている。オルダムリング35は、旋回スクロール34が自転することを防止する自転防止機構を構成する。旋回スクロール34は、回転軸20が回転すると、回転軸20の軸心CLを公転中心とする公転運動(すなわち、旋回運動)を行う。なお、自転防止機構は、オルダムリング35以外のもので構成されていてもよい。
固定スクロール32および旋回スクロール34との間には、固定歯部322と旋回歯部342とが噛み合って複数箇所で接触することによって、三日月状の作動室31が複数箇所形成される。作動室31は、旋回スクロール34が旋回することによって外周側から中心側へ容積を減少させながら移動する。図示しないが、作動室31には、固定スクロール32の外周側に形成された冷媒吸引口から吸引された冷媒が供給される。作動室31内の冷媒は、作動室31の容積が減少することによって圧縮される。なお、図2等では、都合上、複数個の作動室31のうち1つにだけ符号を付している。
固定基板部321の中心部には、作動室31で圧縮された冷媒を吐出する吐出孔323が形成されている。固定基板部321のうち軸方向Daxの一方側の端面には、作動室31への冷媒の逆流を防止する逆止弁をなす図示しないリード弁と、リード弁の最大開度を規制するストッパ324とが設けられている。なお、リード弁およびストッパ324は、固定基板部321に対してボルト325によって締結固定されている。
吐出プレート36は、固定スクロール32に隣接して配置されている。吐出プレート36は、固定スクロール32との間に、吐出孔323から吐出された冷媒の吐出脈動を軽減するためのマフラ室361を形成する。吐出プレート36は、カップ形状に形成されている。図示しないが、吐出プレート36の底には、マフラ室361の冷媒を導出する導出口が形成されている。なお、吐出プレート36は、圧縮部30において必須の構成ではない。
固定スクロール32および吐出プレート36は、外径が略同じ寸法に設定されている。固定スクロール32および吐出プレート36は、外径が、モータハウジング12の第1ハウジング部124の内径よりも大きく、且つ、第2ハウジング部125の内径よりも小さくなっている。
このように構成される圧縮部30は、軸支持部材40を介して、モータハウジング12の段差面123に対して取付ボルト37によって固定されている。モータハウジング12の段差面123は、圧縮部30を固定する固定部位FPを構成している。
軸支持部材40は、回転軸20を回転可能に支持する第1軸受部411を含んでいる。軸支持部材40は、圧縮部30と電動モータ50との間に配置されている。軸支持部材40は、固定スクロール32との間に、旋回スクロール34、オルダムリング35、回転軸20の一部等を収容する空間を形成している。軸支持部材40は、鉄鋼材料、アルミニウム合金等で構成されている。
軸支持部材40は、筒形状を有する。軸支持部材40は、軸方向Daxの一方側から他方側に向かって外径および内径が段階的に縮小されている。具体的には、軸支持部材40は、内径が最小となる小径部位41、外径が最大となる大径部位42、小径部位41と大径部位42を繋ぐ連結部位43を有する。小径部位41、大径部位42、および連結部位43は、一体に構成されている。
軸支持部材40は、小径部位41の内周側に第1軸受部411が形成されている。第1軸受部411は、滑り軸受で構成されている。第1軸受部411は、円筒形状の鉄鋼部材、および、その内周面にコーティングされた樹脂層等によって構成されている。なお、第1軸受部411は、軸支持部材40と同じ材料で構成され、軸支持部材40と一体に構成されていてもよい。第1軸受部411は、滑り軸受以外の軸受で構成されていてもよい。
軸支持部材40と旋回スクロール34との間には、円環形状に構成されたスラストプレート44が配置されている。スラストプレート44によって、軸支持部材40に対して旋回スクロール34が摺動可能になっている。
軸支持部材40は、大径部位42の外径が、固定スクロール32および吐出プレート36と略同じ寸法に設定されている。軸支持部材40は、大径部位42の外径が、モータハウジング12の第1ハウジング部124の内径よりも大きく、且つ、第2ハウジング部125の内径よりも小さくなっている。
図示しないが、軸支持部材40には、後述する内部ハウジング16の内側から圧縮部30へ冷媒を導く冷媒導入路が設けられている。この冷媒導入路は、少なくとも軸支持部材40における軸心CLよりも下方側に設けられている。
このように構成される軸支持部材40は、圧縮部30とともに、モータハウジング12に対して取付ボルト37によって固定されている。軸支持部材40におけるモータハウジング12における軸支持部材40を固定する固定部位FPについては後述する。
ここで、図示しないが、ハウジング10の内側には、モータハウジング12と内部ハウジング16との間に形成される隙間空間164と冷媒導入路とを連通させる連通流路が設けられている。これにより、隙間空間164に溜まった潤滑油が連通流路を介して、冷媒導入路に導かれる。
電動モータ50は、図示しないインバータからの給電により駆動されるインバータ駆動型のDCモータで構成されている。軸支持部材40に対して軸方向Daxの他方側に配置されている。電動モータ50は、圧縮部30を駆動するものであって、回転軸20と一体に回転するロータ52と、ハウジング10に固定されるステータ54を有する。電動モータ50は、ステータ54の内側にロータ52が配置されるインナーロータモータとして構成されている。
ロータ52は、内側に回転軸20が圧入等によって固定された円筒形状の部材である。ロータ52の内部には、図示しない永久磁石が配置されている。また、ロータ52の側面には、旋回スクロール34等の偏心回転のアンバランスを相殺するためのバランスウェイト521、522が取り付けられている。
ステータ54は、金属製の磁性材からなるステータコア541と、ステータコア541に巻き付けられたコイル542とを有する。ステータ54は、図示しないインバータから電力が供給されると、ロータ52を回転させる回転磁界を発生させる。ステータ54は、焼き嵌めまたは圧入によって内部ハウジング16の筒部161に固定されている。
内部ハウジング16は、モータハウジング12の内側に収容されている。内部ハウジング16には、ステータ54が固定されている。内部ハウジング16は、ステータ54と同種の金属材料で構成されている。ステータ54が鉄鋼材料で構成される場合、内部ハウジング16は、ステータ54と同種の鉄鋼材料(例えば、鉄)で構成される。
ここで、車載用の圧縮機ECPの使用環境範囲としては、低外気から主機モータやエンジンの発熱まで考慮すると-40~100℃が想定される。ステータコア541は一般的に電磁鋼板が採用される。これらを考慮すると、内部ハウジング16の構成材料は、線膨張係数が20×10-6[/℃]以下の材料が望ましい。
ステータ54と内部ハウジング16の線膨張係数差を小さくすれば、想定される温度領域において、締め代を適正に設定することができる。なお、例えば、アルミニウムなどの線膨張係数が大きい金属材料を内部ハウジング16の構成材料に用いる場合、ステータ54との線膨張係数差が大きくなるため、高温域での緊迫力を確保できる締め代を設定した状態で、低外気域を想定すると、締め代が増加する。このため、ステータコア541の歪が増加し、電動モータ50の効率が低下する。逆に、低外気で歪の影響が小さくなるように締め代を設定した場合、高外気で、緊迫力が低下してステータ54の固定が不安定となってしまう虞がある。
内部ハウジング16は、略カップ形状を有している。内部ハウジング16は、ステータ54が固定される円筒形状の筒部161と、筒部161における圧縮部30に近い側の一端部161aから回転軸20から離れる方向に突き出るフランジ部162を有する。また、内部ハウジング16は、一端部161aとは反対側に位置する他端部161bから回転軸20に近づくように延びて第2軸受部17を支持する支持部163を含んでいる。筒部161、フランジ部162、および支持部163は、一体成形品として構成されている。
支持部163は、筒部161の他端部161bに連なる円環形状の底部163aと、底部163aの中心部分に設けられた円筒状の第2ボス部163bとを有する。第2ボス部163bは、一部が径方向Drにおいてステータ54と重なり合うように、軸方向Daxの他方側から一方側に向かって突き出ている。第2ボス部163bの内周側には、第2軸受部17が形成されている。第2軸受部17は、滑り軸受で構成されている。第2軸受部17は、円筒形状の鉄鋼部材、および、その内周面にコーティングされた樹脂層等によって構成されている。なお、第2軸受部17は、内部ハウジング16と同じ材料で構成され、軸支持部材40と一体に構成されていてもよい。第2軸受部17は、滑り軸受以外の軸受で構成されていてもよい。
内部ハウジング16は、筒部161の外径が、モータハウジング12の第1ハウジング部124の内径よりも小さくなっている。内部ハウジング16は、フランジ部162の外径が、モータハウジング12の第1ハウジング部124の内径よりも大きく、且つ、第2ハウジング部125の内径よりも小さくなっている。
内部ハウジング16は、フランジ部162の全体が、軸方向Daxにおいて、軸支持部材40におけるステータ54に対向するステータ対向面421に対向している。フランジ部162は、固定ボルト18によってステータ対向面421に固定されている。
具体的には、ステータ対向面421には、固定ボルト18をねじ込むことが可能な雌ネジ穴が複数形成されている。フランジ部162には、固定ボルト18が挿通される挿通穴SHが雌ネジ穴に対応して複数形成されている。内部ハウジング16は、固定ボルト18がフランジ部162の挿通穴SHを通過してステータ対向面421の雌ネジ穴にねじ込まれることによって、軸支持部材40に固定される。
図示しないが、内部ハウジング16は、回転軸20の軸心CLよりも鉛直方向Dgの上方側に、内外を貫通する内外連通部が形成されている。内部ハウジング16の内側とモータハウジング12と内部ハウジング16との隙間空間164とは、鉛直方向Dgにおいて軸心CLよりも下方側において、内部ハウジング16の内外が連通しないように筒部161および底部163aによって区画されている。これにより、モータハウジング12の吸込口からモータハウジング12と内部ハウジング16との隙間空間164に吸い込まれた冷媒は、内外連通部を介して内部ハウジング16の内側に供給される。
内部ハウジング16、軸支持部材40、圧縮部30は、この順序で軸方向Daxに並んでいる。内部ハウジング16および圧縮部30のうち、最も軸方向Daxの一方側に位置する部位を第1端部E1とし、最も軸方向Daxの他方側に位置する部位を第2端部E2とし、第1端部E1と第2端部E2との間に位置する部位を中間部位E3としたとする。このとき、内部ハウジング16および圧縮部30は、中間部位E3の一部が、モータハウジング12に設定された固定部位FPに固定されるとともに、径方向Drにおいて固定部位FPを除く他の部位から離間している。なお、中間部位E3は、第1端部E1および第2端部E2を含んでいない。
内部ハウジング16および圧縮部30は、重量部品であるステータ54と圧縮部30との間の部位が固定部位FPに固定されている。ステータ54のうち、軸方向Daxにおいてステータ対向面421に対向する端面をコア端面543としたとする。このとき、内部ハウジング16および圧縮部30は、モータハウジング12のうち、ステータ対向面421からコア端面543までの範囲にある部位が、固定部位FPに固定されていることが望ましい。なお、コア端面543は、ステータコア541において軸方向Daxにおいてステータ対向面421に対向する端面である。
本実施形態では、モータハウジング12の段差面123が、内部ハウジング16および圧縮部30を固定する固定部位FPを構成している。内部ハウジング16、軸支持部材40、圧縮部30は、モータハウジング12に対して取付ボルト37によって固定されている。
具体的には、固定スクロール32および吐出プレート36は、軸方向Daxにおいて段差面123と重なり合う外周側の部位に、取付ボルト37が挿通される挿通穴SH1が形成されている。そして、固定スクロール32および吐出プレート36は、第2ハウジング部125から離間した状態で、軸支持部材40を介して、モータハウジング12の段差面123に固定されている。
また、軸支持部材40は、軸方向Daxにおいて段差面123と重なり合う大径部位42に、取付ボルト37が挿通される挿通穴SH2が形成されている。そして、軸支持部材40は、第2ハウジング部125から離間した状態で、内部ハウジング16のフランジ部162を介して、モータハウジング12の段差面123に固定されている。本実施形態のステータ対向面421およびフランジ部162は、軸方向Daxにおいて段差面123と重なり合う部位の略全体が互いに接している。
さらに、内部ハウジング16は、軸方向Daxにおいて段差面123と重なり合うフランジ部162に、取付ボルト37が挿通される挿通穴SH3が形成されている。そして、内部ハウジング16は、図3に示すように、フランジ部162を除く部位が第1ハウジング部124から離間した状態で、モータハウジング12の段差面123に固定されている。本実施形態のフランジ部162は、軸方向Daxにおいて段差面123と重なり合う部位の略全体が段差面123に接している。
ここで、内部ハウジング16は、軸方向Daxの長さが、モータハウジング12における段差面123から第1底壁部121までの軸方向Daxの長さよりも小さくなっている。これにより、内部ハウジング16は、支持部163とモータハウジング12との間に隙間が形成される。
次に、圧縮機ECPの各構成部品の組付作業の流れについて、図4~図7を参照しつつ説明する。なお、図5~図7では、図面の複雑化を避けるために、各構成要素に対応する符号の図示を一部省略している。
図4に示すように、圧縮機ECPの組付作業は、準備工程、第1組付工程、第2組付工程、第3組付工程等の組付工程を含んでいる。組付作業では、まず、ステップS10の準備工程で、圧縮機ECPの構成部品であるハウジング10、圧縮部30、軸支持部材40、電動モータ50を用意する。この準備工程では、例えば、ステータ54が固定された状態の内部ハウジング16を用意する。
続く、ステップS20の第1組付工程では、内部ハウジング16を軸支持部材40に固定する。具体的には、第1組付工程では、図5に示すように、固定ボルト18を軸方向Daxの他方側から一方側に向かってフランジ部162の挿通穴SHを通過させ、軸支持部材40の雌ネジ穴にねじ込む。この第1組付工程では、内部ハウジング16を軸支持部材40に固定する際に、第1軸受部411の軸線と第2軸受部17の軸線とを一致させる。なお、図5では、固定ボルト18を一本だけ示しているが、実際には複数本の固定ボルト18によって内部ハウジング16が軸支持部材40に固定される。
続く、ステップS30の第2組付工程では、内部ハウジング16、軸支持部材40、圧縮部30をモータハウジング12に固定する。具体的には、第2組付工程では、図6に示すように、取付ボルト37を軸方向Daxの一方側から他方側に向かって、内部ハウジング16、軸支持部材40、圧縮部30それぞれの挿通穴SH1、SH2、SH3を通過させ、段差面123の雌ネジ穴にねじ込む。この際、内部ハウジング16、軸支持部材40、圧縮部30それぞれが、モータハウジング12および吐出ハウジング14のうち、固定部位FPを除く他の部位から離間するように、内部ハウジング16、軸支持部材40、圧縮部30を段差面123に固定する。なお、図6では、取付ボルト37を一本だけ示しているが、実際には複数本の取付ボルト37によって内部ハウジング16、軸支持部材40、圧縮部30がモータハウジング12に固定される。
続く、ステップS40の第3組付工程では、吐出ハウジング14をモータハウジング12に固定する。具体的には、第3組付工程では、図7に示すように、締結ボルト15を軸方向Daxの一方側から他方側に向かって、吐出ハウジング14に形成された挿通穴SH4を通過させ、モータハウジング12の開口端面126に形成された雌ネジ穴にねじ込む。なお、図7では、締結ボルト15を一本だけ示しているが、実際には複数本の締結ボルト15によって吐出ハウジング14がモータハウジング12に固定される。
次に、圧縮機ECPの作動について説明する。圧縮機ECPは、図示しないインバータから電動モータ50のステータ54に電力が供給されると、ロータ52および回転軸20が回転するとともに、旋回スクロール34が回転軸20に対して公転運動する。これにより、圧縮部30が駆動されることで、蒸発器EVを通過した低温低圧の冷媒が吸込口からハウジング10の内側に吸い込まれる。
具体的には、冷媒は、モータハウジング12と内部ハウジング16と間に形成される隙間空間164に流れた後、内外連通部を介して内部ハウジング16の内側に導入される。内外連通部は、内部ハウジング16における回転軸20の軸心CLよりも上方側に形成されている。冷媒は、比重が小さいガス冷媒が内外連通部を介して内部ハウジング16の内側に導入される一方、比重が大きい液冷媒が隙間空間164に貯留される。
内部ハウジング16の内側に導入された冷媒は、電動モータ50の各種構成の隙間および軸支持部材40に設けられた冷媒吸入通路を通過した後、固定スクロール32の外周側に形成された冷媒吸引口を介して作動室31に吸入される。作動室31に供給された冷媒は、作動室31の容積の減少に伴って圧縮される。作動室31内の圧力がリード弁の開弁圧に達すると、作動室31で圧縮された冷媒が固定スクロール32の吐出孔323からマフラ室361に吐出される。マフラ室361に吐出された冷媒は、吐出プレート36に設けられた導出口から吐出ハウジング14の内側に流れた後、吐出ハウジング14に設けられた吐出口から圧縮機ECPの吐出冷媒として吐出される。この際、吐出冷媒に含まれる潤滑油は、吐出口に設けられたオイルセパレータによって分離されるとともに、自重によって落下して吐出ハウジング14の下方側に貯留される。そして、潤滑油は、ハウジング10の内部における冷媒の圧力差によってオイル供給路24等を介して、ハウジング12内部の各摺動部位に供給される。摺動部位に供給された潤滑油は、その一部が隙間空間164に流れ込むが、隙間空間164と冷媒導入路とを連通させる連通流路を介して、冷媒導入路に導かれる。
ここで、電動モータ50は、ロータ52に設けられた永久磁石の磁界と、ステータ54に設けられたコイル542に流れる電流との相互作用により発生する電磁力によってステータ54に振動が生じる。このステータ54の振動は、モータハウジング12に直接伝達せず、内部ハウジング16を介して固定部位FPからモータハウジング12に伝わる。
また、圧縮部30は低温低圧の冷媒を作動室31で圧縮し高温高圧の冷媒にして吐き出す。この圧縮部30は、回転軸20の軸心CLに対して、アンバランスが極力ゼロになるように仕様を決めるが、実際のモノのでき栄えでは、完全に重心を合わしてアンバランスをゼロにすることが難しく、バラツキをもつことがある。このようなバラツキに起因して、回転軸20の軸心CLに対してアンバランスが生ずることで振動が発生する。
また、圧縮部30は、作動室31の容積が減少する過程で、冷媒を圧縮する。その際、作動室31を形成する固定スクロール32と旋回スクロール34の歯側面の接触点が、各スクロール32、34の渦巻の精度もバラツキによって、滑らかに移動せず、微小に断続的な移動をするため、振動が生じる。
これらを考慮して、本実施形態の圧縮機ECPは、内部ハウジング16および圧縮部30における中間部位E3の一部を、モータハウジング12に設定された固定部位FPに固定している。
これによれば、内部ハウジング16および圧縮部30を片持ち梁のような態様で固定する場合に比べて、内部ハウジング16および圧縮部30を支える位置と振動の発生位置との距離が小さくすることができる。これによると、電動モータ50および圧縮部30の振動が小さくなり、モータハウジング12に伝達され難くなるので、騒音を抑えることができる。
また、圧縮機ECPは、内部ハウジング16および圧縮部30における中間部位E3の一部が、回転軸20の径方向Drにおいて固定部位FPを除く他の部位から離間している。このように、内部ハウジング16および圧縮部30とモータハウジング12および吐出ハウジング14との間に隙間が設けられていれば、ステータ54および圧縮部30の振動が直にモータハウジング12および吐出ハウジング14に伝達されることが抑制される。したがって、本実施形態の圧縮機ECPは、振動および騒音を抑えることができる。
加えて、回転軸20が第1軸受部411と第2軸受部17とで支持される両持ち構造になっている。これによると、各軸受部411、17それぞれの摺動面積を短く設定することができ、回転軸20の低回転から高回転域の条件において、摺動面全域に潤滑油を安定供給し易くなるため、信頼性を確保することができる。
また、本実施形態の圧縮機ECPは、以下の特徴を備える。
(1)内部ハウジング16および圧縮部30は、軸方向Daxにおいてステータ対向面421からコア端面543までの範囲にある部位が固定部位FPに固定されている。これによれば、重量部品であるステータ54の重心と圧縮部30の重心との間で、圧縮部30および内部ハウジング16を、モータハウジング12に固定することになる。これによると、内部ハウジング16および圧縮部30を支える位置と、ステータ54および圧縮部30それぞれの重心までの距離を小さくすることができるので、ステータ54および圧縮部30の振動を小さくすることができる。
ここで、図示しないが、モータハウジング12の第1底壁部121には、インバータから電力の電動モータ50のステータ54に供給されるための気密端子(すなわち、密封端子)が設けられている。また、吐出ハウジング14には、冷媒の吐出口にオイルセパレータが設けられている。このように、モータハウジング12および吐出ハウジング14には、一部において圧縮部30および電動モータ50のインターフェースを構成する部品が接続されるが、それ以外の領域では隙間が生じる。このため、ステータ54および圧縮部30からの振動の伝達が充分に抑制される。なお、気密端子は、モータハウジング12の第1底壁部121ではなく、例えば、第1外周壁部122の第1ハウジング部124に形成されていてもよい。
(2)内部ハウジング16は、ステータ54が固定される円筒形状の筒部161と、筒部161における圧縮部30に近い側の一端部161aから回転軸20から離れる方向に延びるフランジ部162と、を有する。内部ハウジング16は、筒部161の一端部161aとは反対側に位置する他端部161bから回転軸20に近づくように延びて第2軸受部17を支持する支持部163を含んでいる。モータハウジング12の内周側には、内部ハウジング16と対向する部位に軸方向Daxに交差する段差面123が形成され、段差面123に対して、フランジ部162、軸支持部材40、圧縮部30が取付ボルト37で固定されている。
内部ハウジング16が単に両端が開放された円筒形状になっている場合、ステータ54が振動した際に、当該振動に応じて内部ハウジング16も振動することで微小な変形が生じ得る。このような変形は、内部ハウジング16からモータハウジング12への伝達される振動が大きくなる要因となることから好ましくない。このことは、内部ハウジング16が板状の複数の支持片でステータ54を部分的に支持するように構成されている場合も同様である。
これに対して、本実施形態の圧縮機ECPは、内部ハウジング16が、筒部161、支持部163、フランジ部162を有する略カップ形状となっている。これによれば、単に円筒形状を有するものに比べて剛性を確保し易くなり、ステータ54の振動による内部ハウジング16の変形を抑制することができる。
また、内部ハウジング16の筒部161に対して支持部163を一体に構成しているので、支持部163の剛性を高くして、回転軸20から第2軸受部17が受ける荷重による変形をさらに抑えることができる。これによれば、回転軸20の軸心CLのアンバランス量を小さくすることができる。
加えて、内部ハウジング16、軸支持部材40、圧縮部30をモータハウジング12の段差面123に固定する構造になっている。これによれば、ステータ54および圧縮部30をモータハウジング12および吐出ハウジング14の内周面に固定する場合に比べて、内部ハウジング16および圧縮部30とモータハウジング12および吐出ハウジング14との接触面積を小さくすることができる。これにより、ステータ54および圧縮部30の振動がモータハウジング12および吐出ハウジング14に伝わり難くなるので、モータハウジング12および吐出ハウジング14の外部への放射される音および振動を抑制することができる。
(3)第2軸受部17は、内部ハウジング16に対して支持されている。内部ハウジング16は、フランジ部162が軸支持部材40に対して固定ボルト18で固定されている。
これによれば、軸支持部材40と内部ハウジング16とを固定する際に、第1軸受部411の軸線と第2軸受部17の軸線とが同軸となるよう調整することができる。例えば、内部ハウジング16にステータ54を焼き嵌めや圧入によって固定する際に、内部ハウジング16に微小な変形が生じたとしても、後から第1軸受部411の軸線と第2軸受部17の軸線が同軸となるよう調整することができる。このようになっていれば、ステータ54とロータ52とのギャップを均一化して磁束の偏りを低減させたり、回転軸20の振れ回りによるアンバランスを低減させたりできるので、振動を充分に抑制することができる。
また、各軸受部411、17と回転軸20との相対的な傾きも小さくすることが可能となるので、信頼性を確保することができる。さらに、各軸受部411、17の軸線を固定ボルト18といった簡易な構成および高剛性な構成により実現できるので、軽量化および形状の簡素化ができる。
また、本構成によれば、第2軸受部17を内部ハウジング16に固定するための雌ネジを設ける必要がない。このため、内部ハウジング16の軽量化および形状の簡素化を図ることができる。
(4)内部ハウジング16は、ステータ54と同種の金属材料で構成されている。これによれば、内部ハウジング16とステータ54との線膨張係数の差に起因して、内部ハウジング16とステータ54との間の固定状態が不安定になってしまうことを回避することができる。例えば、内部ハウジング16の内周面にステータ54が嵌め込んで固定する場合、締め代を適正に設定することができる。
ここで、“同種の金属材料”とは、化学組成において最も含有量の多い元素が同一である金属材料を意味する。なお、同一の金属材料には、化学組成が厳密に同一である金属材料のみならず、規格上の呼び名が同一となるものも含まれる。
(5)外部ハウジングを構成するモータハウジング12および吐出ハウジング14に対して、ステータ54を焼き嵌めによって固定する場合、ハウジング10内の圧力による変形を考慮して、焼き嵌めの締め代を大きく設定しておく必要がある。
これに対して、本実施形態の如く、ステータ54を内部ハウジング16に固定すれば、モータハウジング12および吐出ハウジング14を簡素にすることができる。また、ステータ54を内部ハウジング16に固定すれば、モータハウジング12および吐出ハウジング14の形状に対する制約を抑えられる。このため、例えば、圧力調整用の弁や冷媒経路、水経路、熱交換器等の複数の要素部品をモータハウジング12および吐出ハウジング14に対して接続することが可能となる。
ここで、内部ハウジング16は、筒部161の内周面および外周面に、モータハウジング12の内側の圧力が双方に作用するので、筒部161に作用する圧力が相殺される。このため、筒部161がモータハウジング12の内側の圧力よって変形し難くなっている。よって、内部ハウジング16の筒部161へのステータ54の焼き嵌めあるいは圧入等に伴う締め代を小さくすることができる。
(第1実施形態の変形例)
上述の第1実施形態では、ハウジング10における電動モータ50が配置される空間が、低圧、且つ、低温の雰囲気となっているものを例示したが、圧縮機ECPは、このようなものに限定されない。例えば、圧縮機ECPは、圧縮部30から吐出された冷媒がハウジング10における電動モータ50が配置される空間に導入され、当該空間が高圧、且つ、高温の雰囲気となっていてもよい。このことは、以降の実施形態においても同様である。
(第2実施形態)
次に、第2実施形態について、図8~図10を参照して説明する。本実施形態では、第1実施形態と異なる部分について主に説明する。
図8に示すように、本実施形態の軸支持部材40およびフランジ部162は、軸方向Daxにおいて段差面123と重なり合う部位において、互いに接する接触部CP1と、所定の間隔をあけて離れる非接触部NP1とを有する。
図9および図10に示すように、非接触部NP1は、軸支持部材40のステータ対向面421に設けられ、段差面123から離れる方向に窪んだ凹部422によって形成されている。なお、図9は、軸支持部材40における軸方向Daxの一方側の端面を示す図であるが、便宜上、固定ボルト18がねじ込まれる雌ネジ部の図示を省略している。
接触部CP1は、軸支持部材40のステータ対向面421に設けられ、段差面123に近づく方向に突き出た円筒形状の凸部423によって形成されている。接触部CP1を構成する凸部423は、取付ボルト37が挿通される挿通穴SH2の周囲に設定されている。すなわち、接触部CP1は、軸方向Daxにおいて取付ボルト37の頭部と重なり合う部位に設定されている。なお、凹部422の開口から底までの長さである溝深さT1は、凸部423の突出高さと略同じ大きさになっている。
その他については、第1実施形態と同様である。本実施形態の圧縮機ECPは、第1実施形態と共通の構成または均等な構成から奏される効果を第1実施形態と同様に得ることができる。
本実施形態の圧縮機ECPは、以下の特徴を備える。
(1)本実施形態の軸支持部材40およびフランジ部162は、互いに接する接触部CP1と非接触部NP1とを有する。そして、接触部CP1は、軸支持部材40およびフランジ部162における取付ボルト37が挿通される部位の周囲に設けられている。これによると、軸支持部材40におけるフランジ部162を介したモータハウジング12との接触面積が小さくなり、圧縮部30の振動がモータハウジング12に伝わり難くなる。この結果、モータハウジング12および吐出ハウジング14から外部へ放射される音および振動を抑制することができる。
(第2実施形態の変形例)
第2実施形態では、軸支持部材40のステータ対向面421に凹部422および凸部423が設けられたものを例示したが、これに限らず、それらは、フランジ部162における軸支持部材40に対向する部位に形成されていてもよい。また、接触部CP1は、例えば、軸支持部材40のステータ対向面421とフランジ部162との間に配置した金属製のワッシャ等によって実現されていてもよい。これらは、以降の実施形態においても同様である。
(第3実施形態)
次に、第3実施形態について、図11~図13を参照して説明する。本実施形態では、第2実施形態と異なる部分について主に説明する。
図11および図12に示すように、非接触部NP1には、弾性変形可能な弾性部材EM1が軸方向Daxに圧縮された状態で配置されている。弾性部材EM1は、例えば、ゴム材料で構成される。なお、図12では、弾性部材EM1の位置を明確にするために、弾性部材EM1に対してドット側のハッチングを付している。
図13に示すように、弾性部材EM1は、その厚みT2が非接触部NP1における溝深さT1よりも大きい。これにより、弾性部材EM1は、取付ボルト37の軸力を受けて圧縮される。
その他については、第2実施形態と同様である。本実施形態の圧縮機ECPは、第2実施形態と共通の構成または均等な構成から奏される効果を第2実施形態と同様に得ることができる。
本実施形態の圧縮機ECPは、以下の特徴を備える。
(1)非接触部NP1には、弾性変形可能な弾性部材EM1が軸方向Daxに圧縮された状態で配置されている。このように、フランジ部162と軸支持部材40の間に弾性部材EM1が配置されていれば、フランジ部162と軸支持部材40との間で振動が弾性部材EM1によって減衰される。
これによると、電動モータ50および圧縮部30の振動がモータハウジング12等に伝わり難くなるので、モータハウジング12等から外部へ放射される音および振動を抑制することができる。例えば、圧縮部30の表面にローカル振動等と呼ばれる高次の振動モードが生ずることがあるが、当該振動を弾性部材EM1によって低減させることができる。
また、本実施形態の圧縮機ECPでは、取付ボルト37が防振部材の一部を兼ねている。これによると、圧縮機ECPでは、全体におけるボルトの使用本数を抑えることが可能となる。このことは、圧縮機ECPの部品点数の削減およびコスト低減に寄与する。
(第3実施形態の変形例)
第3実施形態では、弾性部材EM1として、ゴム材料で構成されたものを例示したが、弾性部材EM1は、ゴム材料以外の材料で構成されていてもよい。また、第3実施形態では、非接触部NP1の全域に弾性部材EM1が配置されているが、これに限らず、弾性部材EM1は、非接触部NP1の一部に配置されていてもよい。
(第4実施形態)
次に、第4実施形態について、図14を参照して説明する。本実施形態では、第2、第3実施形態と異なる部分について主に説明する。
図14に示すように、本実施形態のモータハウジング12の段差面123およびフランジ部162は、軸方向Daxにおいて互いに接する接触部CP2と、所定の間隔をあけて離れる非接触部NP2とを有する。
接触部CP2を構成する凸部は、モータハウジング12の段差面123に設けられている。具体的には、接触部CP2は、段差面123における取付ボルト37が挿通される部位の周囲に設定されている。
また、非接触部NP2には、弾性変形可能な弾性部材EM2が軸方向Daxに圧縮された状態で配置されている。弾性部材EM1は、例えば、ゴム材料で構成される。図示しないが、弾性部材EM1は、その厚みが非接触部NP2における溝深さよりも大きい。これにより、弾性部材EM1は、取付ボルト37の軸力を受けて圧縮される。
その他については、第3実施形態と同様である。本実施形態の圧縮機ECPは、第2、第3実施形態と共通の構成または均等な構成から奏される効果を第2、第3実施形態と同様に得ることができる。
また、本実施形態の圧縮機ECPは、以下の特徴を備える。
(1)段差面123およびフランジ部162は、接触部CP2および非接触部NP2を有する。接触部CP2は、段差面123およびフランジ部162における取付ボルト37が挿通される部位の周囲に設けられている。これによると、モータハウジング12とフランジ部162の接触面積が小さくなり、ステータ54および圧縮部30の振動がモータハウジング12等に伝わり難くなるので、モータハウジング12等から外部へ放射される音および振動を抑制することができる。
(2)加えて、非接触部NP2に、弾性変形可能な弾性部材EM2配置されているので、モータハウジング12とフランジ部162との間で振動が弾性部材EM2によって減衰される。これによっても、電動モータ50および圧縮部30の振動がモータハウジング12等に伝わり難くなる。
(第4実施形態の変形例)
第4実施形態では、接触部CP2を構成する凸部が、モータハウジング12の段差面123に設けられたものを例示したが、これに限らず、フランジ部162における段差面123に対向する部位に形成されていてもよい。また、接触部CP2は、例えば、段差面123とフランジ部162との間に配置した金属製のワッシャ等によって実現されていてもよい。これらは、以降の実施形態においても同様である。
また、第4実施形態では、弾性部材EM2として、ゴム材料で構成されたものを例示したが、弾性部材EM2は、ゴム材料以外の材料で構成されていてもよい。また、弾性部材EM2は、非接触部NP1の全域に配置されていてもよいし、非接触部NP1の一部に配置されていてもよい。なお、第4実施形態において、弾性部材EM2は必須の構成ではなく、省略されていてもよい。
(第5実施形態)
次に、第5実施形態について、図15を参照して説明する。本実施形態では、第1実施形態と異なる部分について主に説明する。
図15に示すように、本実施形態のモータハウジング12は、第1実施形態で説明した段差面123がなく、第1外周壁部122の内径が略一定になっている。また、吐出ハウジング14は、その内側に固定スクロール32および吐出プレート36が収容されるように、第2外周壁部142が軸方向Daxの他方側に延びている。本実施形態のモータハウジング12および吐出ハウジング14は、それぞれの開口縁が軸支持部材40に突き合わされた状態で、締結ボルト15によって固定されている。
軸支持部材40は、大径部位42の外径が、モータハウジング12の外径および吐出ハウジング14の外径と略同じ大きさになっている。大径部位42には、軸方向Daxにおいて、モータハウジング12および吐出ハウジング14それぞれの開口縁に対向する部位に締結ボルト15が挿通される挿通穴SH4が設けられている。軸支持部材40は、モータハウジング12および吐出ハウジング14に挟み込まれた状態で、締結ボルト15によってモータハウジング12および吐出ハウジング14に固定されている。
内部ハウジング16は、第1実施形態で説明したフランジ部162が省略されている。内部ハウジング16は、その外径が、圧縮部30の外径を同等サイズになっている。内部ハウジング16は、径方向Drにおける筒部161の厚みが、第1実施形態で説明したものに比べて大きくなっている。内部ハウジング16は、筒部161の開口縁に、取付ボルト37をねじ込むことが可能な雌ネジ穴が複数形成されている。
内部ハウジング16は、取付ボルト37が筒部161に設けられた雌ネジ穴にねじ込まれることによって、固定スクロール32および吐出プレート36とともに軸支持部材40の大径部位42に固定されている。本実施形態の内部ハウジング16および圧縮部30は、軸支持部材40を介して、モータハウジング12および吐出ハウジング14に対して固定されている。本実施形態では、モータハウジング12および吐出ハウジング14それぞれの開口縁が固定部位FPを構成している。
その他については、第1実施形態と同様である。本実施形態の圧縮機ECPは、第1実施形態と共通の構成または均等な構成から奏される効果を第1実施形態と同様に得ることができる。
また、本実施形態の圧縮機ECPは、以下の特徴を備える。
(1)圧縮機ECPは、内部ハウジング16の外径および圧縮部30の外径を同等サイズにすることができるので、第1実施形態で説明したものに比べて小型化に構成することができる。
また、内部ハウジング16および圧縮部30を、軸支持部材40を介して、モータハウジング12および吐出ハウジング14それぞれの開口縁へ取り付けるので、内部ハウジング16および圧縮部30の振動の影響を小さくすることができる。この結果、圧縮機ECPの低振動、低騒音化を図ることができる。
(第6実施形態)
次に、第6実施形態について、図16を参照して説明する。本実施形態では、第5実施形態と異なる部分について主に説明する。
図16に示すように、本実施形態のモータハウジング12は、第5実施形態と同様に、段差面123がなく、第1外周壁部122の内径が略一定になっている。また、吐出ハウジング14は、その内側に固定スクロール32および吐出プレート36が収容されている。本実施形態のモータハウジング12および吐出ハウジング14は、それぞれの開口縁がフランジ部162および軸支持部材40に突き合わされた状態で、締結ボルト15によって固定されている。
軸支持部材40の大径部位42およびフランジ部162は、それぞれの外径が、モータハウジング12の外径および吐出ハウジング14の外径と略同じ大きさになっている。大径部位42には、軸方向Daxにおいて、フランジ部162および吐出ハウジング14の開口縁に対向する部位に締結ボルト15が挿通される挿通穴SH4が設けられている。
軸支持部材40および内部ハウジング16は、大径部位42およびフランジ部162がモータハウジング12および吐出ハウジング14に挟み込まれた状態で、締結ボルト15によってモータハウジング12および吐出ハウジング14に固定されている。なお、本実施形態では、モータハウジング12および吐出ハウジング14それぞれの開口縁が固定部位FPを構成している。
その他については、第5実施形態と同様である。本実施形態の圧縮機ECPは、第5実施形態と共通の構成または均等な構成から奏される効果を第5実施形態と同様に得ることができる。
(第7実施形態)
次に、第7実施形態について、図17、図18を参照して説明する。本実施形態では、第5実施形態と異なる部分について主に説明する。
図17に示すように、本実施形態のモータハウジング12は、第5実施形態と同様に、段差面123がなく、第1外周壁部122の内径が略一定になっている。また、吐出ハウジング14は、その内側に固定スクロール32および吐出プレート36が収容されている。本実施形態のモータハウジング12および吐出ハウジング14は、それぞれの開口縁が軸支持部材40に突き合わされた状態で、締結ボルト15によって固定されている。
内部ハウジング16は、第1筒部165、第2筒部166、支持部167を含んでいる。第1筒部165および第2筒部166は、別部材によって構成されている。第2筒部166および支持部167は、一体に構成されている。
第1筒部165および第2筒部166は、ステータ54が固定される円筒形状の部材である。第1筒部165および第2筒部166は、径方向Drの寸法が略同じサイズになっている。第1筒部165は、軸支持部材40における大径部位42に一体に構成されている。第1筒部165は、軸支持部材40のステータ対向面421からステータ54に向けて突き出ている。第2筒部166は、円筒形状のカラーで構成されている。
支持部167は、円環形状の底部167aと、底部167aの中心部分に設けられた円筒状の第2ボス部167bとを有する。底部167aおよび第2ボス部167bは、一体成形物として構成されている。
第2筒部166、支持部167、ステータ54には、内部ハウジング16およびステータ54を軸支持部材40に固定するためのボルトBT1が挿通される挿通穴SH5、SH6が形成されている。また、第1筒部165には、ボルトBT1をねじ込むことが可能な雌ネジ穴が複数形成されている。
具体的には、図18に示すように、ステータ54は、ステータコア541の外周部分に回転軸20から離れる方向に膨出する膨出部544が複数個所設けられている。そして、膨出部544に対してボルトBT1が挿通される挿通穴SH6が複数形成されている。
ステータ54は、ボルトBT1が、第2筒部166、支持部167、ステータ54の挿通穴SH5、SH6に挿通された状態で、第1筒部165に設けられた雌ネジ穴にねじ込まれることによって、内部ハウジング16に固定される。内部ハウジング16の第1筒部165は、軸支持部材40と一体に構成されている。このため、内部ハウジング16は、軸支持部材40に固定されることになる。
このように、本実施形態の内部ハウジング16および圧縮部30は、軸支持部材40を介して、モータハウジング12および吐出ハウジング14に対して固定されている。本実施形態では、モータハウジング12および吐出ハウジング14それぞれの開口縁が固定部位FPを構成している。
その他については、第5実施形態と同様である。本実施形態の圧縮機ECPは、第5実施形態と共通の構成または均等な構成から奏される効果を第5実施形態と同様に得ることができる。
また、本実施形態の圧縮機ECPは、以下の特徴を備える。
(1)本実施形態の圧縮機ECPは、内部ハウジング16にステータ54をボルトBT1によって固定するので、内部ハウジング16にステータ54を固定する際にステータ54に歪が生ずることを抑えることができる。
(2)また、ステータ54、軸支持部材40、および内部ハウジング16をボルトBT1によって固定する際に、第1軸受部411の軸線と第2軸受部17の軸線とが同軸となるよう調整することができる。
(第8実施形態)
次に、第8実施形態について、図19を参照して説明する。本実施形態では、第1実施形態と異なる部分について主に説明する。
図19に示すように、モータハウジング12および吐出ハウジング14は、それぞれの開口縁同士が突き合わされた状態で、締結ボルト15によって固定されている。本実施形態のモータハウジング12は、第1実施形態と同様に、段差面123が形成されており、当該段差面123に対して、固定スクロール32および吐出プレート36が、軸支持部材40を介して固定されている。
内部ハウジング16は、第7実施形態と同様に、軸支持部材40と一体に構成された第1筒部165、第2筒部166、支持部167を含んでいる。第1筒部165、第2筒部166、支持部167は、それぞれ別部材によって構成されている。
ステータ54は、第7実施形態と同様に、ボルトBT1によって、内部ハウジング16に固定されている。また、内部ハウジング16は、第7実施形態と同様に、軸支持部材40に固定されている。
軸支持部材40は、大径部位42の外径が、固定スクロール32および吐出プレート36と略同じ寸法に設定されている。軸支持部材40は、圧縮部30とともに、モータハウジング12に対して取付ボルト37によって固定されている。
本実施形態の内部ハウジング16および圧縮部30は、軸支持部材40を介して、モータハウジング12の段差面123に対して取付ボルト37によって固定されている。本実施形態では、モータハウジング12の段差面123が固定部位FPを構成している。
その他については、第1実施形態と同様である。本実施形態の圧縮機ECPは、第1実施形態と共通の構成または均等な構成から奏される効果を第1実施形態と同様に得ることができる。
また、本実施形態の圧縮機ECPは、以下の特徴を備える。
(1)圧縮機ECPは、内部ハウジング16にステータ54をボルトBT1によって固定するので、内部ハウジング16にステータ54を固定する際にステータ54に歪が生ずることを抑えることができる。
(2)また、ステータ54、軸支持部材40、および内部ハウジング16をボルトBT1によって固定する際に、第1軸受部411の軸線と第2軸受部17の軸線とが同軸となるよう調整することができる。
(第9実施形態)
次に、第9実施形態について、図20を参照して説明する。本実施形態では、第1実施形態と異なる部分について主に説明する。
図20に示すように、支持部163は、筒部161に連なる部位と第2軸受部17を支持する部位とが別体で構成されている。具体的には、支持部163は、筒部161の他端部161bに連なる円環形状の第1底部163aと、第1底部163aに対してボルトBT2で固定される第2底部163cと、第2底部163cと一体に構成された円筒状の第2ボス部163bとを有する。第2ボス部163bの内周側には、第2軸受部17が形成されている。
その他については、第1実施形態と同様である。本実施形態の圧縮機ECPは、第1実施形態と共通の構成または均等な構成から奏される効果を第1実施形態と同様に得ることができる。
また、本実施形態の圧縮機ECPは、以下の特徴を備える。
(1)内部ハウジング16は、筒部161とフランジ部162とが一体に構成されているので、単に円筒形状を有するものに比べて剛性を確保し易くなり、ステータ54の振動による内部ハウジング16の変形を抑制することができる。
(2)また、本実施形態の圧縮機ECPは、第1底部163aに第2底部163cをボルトBT2によって固定する際に、第1軸受部411の軸線と第2軸受部17の軸線とが同軸となるよう調整することができる。
(3)さらに、第2軸受部17を設ける第2ボス部163bについて、小型部品を用いた精密に加工することができる。このことは、第2軸受部17の精度確保に大きく寄与する。
(他の実施形態)
以上、本開示の代表的な実施形態について説明したが、本開示は、上述の実施形態に限定されることなく、例えば、以下のように種々変形可能である。
内部ハウジング16は、略カップ形状にものに限定されず、例えば、円筒形状のもので構成されていてもよい。また、内部ハウジング16は、ステータ54と同種の金属材料で構成されていることが望ましいが、これに限定されず、例えば、ステータ54とは異種の金属材料で構成されていてもよい。内部ハウジング16は、その一部が軸方向Daxにおいてモータハウジング12に接していてもよい。
圧縮機ECPを構成する各種機器は、ボルト以外の要素で固定されていてもよい。例えば、フランジ部162、軸支持部材40、圧縮部30は、取付ボルト37以外の要素でモータハウジング12の段差面123に固定されていてもよい。また、内部ハウジング16のフランジ部162は、軸支持部材40に対して固定ボルト18以外の要素で固定されている、
第1軸受部411および第2軸受部17は、滑り軸受ではなく、例えば、転がり軸受で構成されていてもよい。また、第2軸受部17は、内部ハウジング16以外の要素に設けられていてもよい。
圧縮機ECPの圧縮部30は、固定スクロール32および旋回スクロール34を有するスクロール型のものに限定されず、例えば、ピストン型、ベーン型のもので構成されていてもよい。圧縮部30は、その一部が軸方向Daxにおいて吐出ハウジング14に接していてもよい。
上述の実施形態では、車両用空調装置に適用される圧縮機ECPについて説明したが、これに限定されず、圧縮機ECPは、他の空調装置、各種機器の温調装置等にも適用可能である。また、圧縮機ECPは、圧縮部30と電動モータ50とが略水平方向に並ぶ姿勢で設置される横置構造になっているものに限定されない。
上述の実施形態において、実施形態を構成する要素は、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。
上述の実施形態において、実施形態の構成要素の個数、数値、量、範囲等の数値が言及されている場合、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されない。
上述の実施形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に特定の形状、位置関係等に限定される場合等を除き、その形状、位置関係等に限定されない。
(本開示の観点)
本開示の第1の観点によれば、
電動圧縮機は、
ハウジング(10)と、
前記ハウジングの内側に収容される回転軸(20)と、
前記回転軸が回転することにより流体を圧縮する圧縮部(30)と、
前記回転軸と一体的に回転するロータ(52)および前記ハウジングに固定されるステータ(54)を有するとともに前記圧縮部を駆動させる電動モータ(50)と、
前記回転軸を回転可能に支持する第1軸受部(411)を含む軸支持部材(40)と、
前記第1軸受部とは異なる位置で前記回転軸を前記ハウジングに対して回転可能に支持する第2軸受部(17)と、を備え、
前記ハウジングは、
前記電動モータの少なくとも一部を収容するとともに前記ステータが固定される内部ハウジング(16)と、
前記内部ハウジングを収容する第1外部ハウジング(12)と、
前記第1外部ハウジングに固定される第2外部ハウジング(14)と、を含み、
前記内部ハウジングおよび前記圧縮部のうち、最も前記回転軸の軸方向の一方側に位置する部位を第1端部(E1)とし、最も前記軸方向の他方側に位置する部位を第2端部(E2)とし、前記第1端部と前記第2端部との間に位置する中間部位(E3)としたとき、
前記内部ハウジングおよび前記圧縮部は、前記中間部位の一部が、前記第1外部ハウジングおよび前記第2外部ハウジングの少なくとも一方に設定された固定部位(FP)に固定されるとともに、前記回転軸の径方向において前記固定部位を除く他の部位から離間している。
[第2の観点]
前記軸支持部材は、前記軸方向において前記圧縮部および前記電動モータとの間に介在するように配置されるとともに、前記軸支持部材のうち前記軸方向において前記ステータに対向するステータ対向面(421)を有し、
前記ステータは、前記軸方向において前記ステータ対向面に対して所定の間隔をあけて対向するコア端面(543)を有し、
前記内部ハウジングおよび前記圧縮部は、前記軸方向において前記ステータ対向面から前記コア端面までの範囲にある部位が、前記固定部位に固定される、第1の観点に記載の電動圧縮機。
[第3の観点]
前記内部ハウジングは、前記ステータが固定される円筒形状の筒部(161)と、前記筒部における前記圧縮部に近い側の一端部(161a)から前記回転軸から離れる方向に延びるフランジ部(162)と、前記一端部とは反対側に位置する他端部(161b)から前記回転軸に近づくように延びて前記第2軸受部を支持する支持部(163)と、を含み、
前記第1外部ハウジングの内周側には、前記内部ハウジングと対向する部位に前記軸方向に交差する段差面(123)が形成され、前記段差面に対して、前記フランジ部、前記軸支持部材、前記圧縮部が取付ボルト(37)で固定されている、第1または第2の観点に記載の電動圧縮機。
[第4の観点]
前記軸支持部材および前記フランジ部は、前記軸方向において前記段差面と重なり合う部位において、互いに接する接触部(CP1)と、所定の間隔をあけて離れる非接触部(NP1)とを有し、
前記接触部は、前記軸支持部材および前記フランジ部における前記取付ボルトが挿通される部位の周囲に設けられている、第3の観点に記載の電動圧縮機。
[第5の観点]
前記段差面および前記フランジ部は、前記軸方向において互いに接する接触部(CP2)と、所定の間隔をあけて離れる非接触部(NP2)とを有し、
前記接触部は、前記段差面および前記フランジ部における前記取付ボルトが挿通される部位の周囲に設けられている、第3の観点に記載の電動圧縮機。
[第6の観点]
前記非接触部には、弾性変形可能な弾性部材(EM1、EM2)が前記軸方向に圧縮された状態で配置されている、第4または第5の観点に記載の電動圧縮機。
[第7の観点]
前記第2軸受部は、前記内部ハウジングに対して支持されており、
前記内部ハウジングは、前記フランジ部が前記軸支持部材に対して固定ボルト(18)で固定されている、第1ないし第6の観点のいずれか1つに記載の電動圧縮機。
[第8の観点]
前記内部ハウジングは、前記ステータと同種の金属材料で構成されている、第1ないし第7の観点のいずれか1つに記載の電動圧縮機。
10 ハウジング
12 モータハウジング(第1外部ハウジング)
14 吐出ハウジング(第2外部ハウジング)
16 内部ハウジング
17 第2軸受部
20 回転軸
30 圧縮部
37 第1軸受部
50 電動モータ
FP 固定部位

Claims (8)

  1. 電動圧縮機であって、
    ハウジング(10)と、
    前記ハウジングの内側に収容される回転軸(20)と、
    前記回転軸が回転することにより流体を圧縮する圧縮部(30)と、
    前記回転軸と一体的に回転するロータ(52)および前記ハウジングに固定されるステータ(54)を有するとともに前記圧縮部を駆動させる電動モータ(50)と、
    前記回転軸を回転可能に支持する第1軸受部(37)を含む軸支持部材(40)と、
    前記第1軸受部とは異なる位置で前記回転軸を前記ハウジングに対して回転可能に支持する第2軸受部(17)と、を備え、
    前記ハウジングは、
    前記電動モータの少なくとも一部を収容するとともに前記ステータが固定される内部ハウジング(16)と、
    前記内部ハウジングを収容する第1外部ハウジング(12)と、
    前記第1外部ハウジングに固定される第2外部ハウジング(14)と、を含み、
    前記内部ハウジングおよび前記圧縮部のうち、最も前記回転軸の軸方向の一方側に位置する部位を第1端部(E1)とし、最も前記軸方向の他方側に位置する部位を第2端部(E2)とし、前記第1端部と前記第2端部との間に位置する中間部位(E3)としたとき、
    前記内部ハウジングおよび前記圧縮部は、前記中間部位の一部が、前記第1外部ハウジングおよび前記第2外部ハウジングの少なくとも一方に設定された固定部位(FP)に固定されるとともに、前記回転軸の径方向において前記固定部位を除く他の部位から離間している、電動圧縮機。
  2. 前記軸支持部材は、前記軸方向において前記圧縮部および前記電動モータとの間に介在するように配置されるとともに、前記軸支持部材のうち前記軸方向において前記ステータに対向するステータ対向面(421)を有し、
    前記ステータは、前記軸方向において前記ステータ対向面に対して所定の間隔をあけて対向するコア端面(543)を有し、
    前記内部ハウジングおよび前記圧縮部は、前記軸方向において前記ステータ対向面から前記コア端面までの範囲にある部位が、前記固定部位に固定される、請求項1に記載の電動圧縮機。
  3. 前記内部ハウジングは、前記ステータが固定される円筒形状の筒部(161)と、前記筒部における前記圧縮部に近い側の一端部(161a)から前記回転軸から離れる方向に延びるフランジ部(162)と、前記一端部とは反対側に位置する他端部(161b)から前記回転軸に近づくように延びて前記第2軸受部を支持する支持部(163)と、を含み、
    前記第1外部ハウジングの内周側には、前記内部ハウジングと対向する部位に前記軸方向に交差する段差面(123)が形成され、前記段差面に対して、前記フランジ部、前記軸支持部材、前記圧縮部が取付ボルト(37)で固定されている、請求項1に記載の電動圧縮機。
  4. 前記軸支持部材および前記フランジ部は、前記軸方向において前記段差面と重なり合う部位において、互いに接する接触部(CP1)と、所定の間隔をあけて離れる非接触部(NP1)とを有し、
    前記接触部は、前記軸支持部材および前記フランジ部における前記取付ボルトが挿通される部位の周囲に設けられている、請求項3に記載の電動圧縮機。
  5. 前記段差面および前記フランジ部は、前記軸方向において互いに接する接触部(CP2)と、所定の間隔をあけて離れる非接触部(NP2)とを有し、
    前記接触部は、前記段差面および前記フランジ部における前記取付ボルトが挿通される部位の周囲に設けられている、請求項3に記載の電動圧縮機。
  6. 前記非接触部には、弾性変形可能な弾性部材(EM1、EM2)が前記軸方向に圧縮された状態で配置されている、請求項4または5に記載の電動圧縮機。
  7. 前記第2軸受部は、前記内部ハウジングに対して支持されており、
    前記内部ハウジングは、前記軸支持部材に対して固定ボルト(18)で固定されている、請求項1または2に記載の電動圧縮機。
  8. 前記内部ハウジングは、前記ステータと同種の金属材料で構成されている、請求項1または2に記載の電動圧縮機。
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