JP4440320B2 - 電動圧縮機 - Google Patents

Description

本発明は、電動圧縮機に関する。

特許文献１に「電動気体圧縮機」が記載されている。

この電動気体圧縮機（電動圧縮機）は、冷媒を圧縮する圧縮機とこれを駆動する電動モータからなり、圧縮機が吐出した冷媒によって電動モータの固定子を冷却するように構成されている。

図４〜図６は固定子を冷媒で冷却する電動圧縮機２０１を示しており、図４と図５のように、圧縮機２０３と電動モータ２０５との間に２本の冷媒導入路２０７，２０７が設けられており、各冷媒導入路２０７から電動モータ２０５の固定子２０９に、図６の矢印２１１，２１３のように冷媒を吹き付けて冷却している。

また、吹き付けられた冷媒は電動モータ２０５の潤滑オイルを巻き上げて循環を促進すると共に、電動モータ２０５の下部に停滞する潤滑オイル（デッドオイル）の量を低減させる効果がある。
特開２００５−３４４６５７号公報

ところが、圧縮機２０３の冷媒吐出量が少ないときは、下方側に吹き付けられる冷媒（矢印２１３）が特に少なくなり、潤滑オイルの巻き上げ機能が低下して潤滑オイルの循環量が減少するので、周辺部材（軸受けなど）が潤滑不良になる恐れがあると共に、電動モータの下部に潤滑オイルが停滞し易くなり、潤滑オイルの封入量をそれだけ増やさなければならない。

そこで、この発明は、冷媒吐出量が少ないときでも、潤滑オイルを充分に巻き上げることが可能であり、潤滑オイルの循環を促進して潤滑不良を防止すると共に、デッドオイル量を低減する電動圧縮機の提供を目的としている。

請求項１記載の電動圧縮機は、冷媒を圧縮する圧縮機と、圧縮機を駆動する電動モータと、冷媒を電動モータの固定子側に導入して冷却し、ハウジングに形成された仕切壁に設けられた冷媒導入路と、ボルトで互いに固定されたハウジングと、を備えた横型の電動圧縮機であって、冷媒導入路が、電動モータの水平方向最大幅断面を境にして、下方側に設けられた冷媒導入路と、上方側に設けられた冷媒導入路であり、下方側冷媒導入路の合計断面積を、上方側冷媒導入路の合計断面積より広くし、電動モータは、固定子と、磁性材料で作られたロータと、モータ軸とからなり、モータ軸の圧縮機と反対側の端部には、リアハウジングに設けられたベアリングが支持されていることを特徴とする。

請求項２記載の電動圧縮機は、請求項１記載の電動圧縮機であって、冷媒導入路からリアハウジングに流入した冷媒は、固定子を冷却し、オイルセパレータで潤滑オイルを分離し、リアハウジングの吐出口から吐出されることを特徴とする。

請求項３記載の電動圧縮機は、請求項１または２いずれか一項に記載の電動圧縮機であって、冷媒導入路を周方向に沿って連続する長孔で形成したことを特徴とする。

本発明では、電動モータの最大幅水平方向断面を境にして、下方側に設けられた冷媒導入路の合計断面積を上方側に設けられた冷媒導入路の合計断面積より広くしたので、圧縮機の冷媒吐出量が少ないときでも、潤滑オイルが停滞し易い電動モータの下部に充分な量の冷媒を吹き付ることが可能になり、潤滑オイルを巻き上げて循環を促進することができる。

従って、軸受けなどの潤滑不良が防止されると共に、電動モータの下部に停滞するデッドオイルが大幅に低減されるから、それだけ潤滑オイルの封入量を削減し、コストを低減することができる。加えて、冷媒導入路からリアハウジングに流入した冷媒は、固定子を冷却し、オイルセパレータでオイルを分離した後、リアハウジングの吐出口から吐出され、コンデンサ側に送られるので、オイルの循環不良を防止することができる。

なお、本発明において、下方側冷媒導入路と上方側冷媒導入路の合計断面積は、下方側と上方側のそれぞれに設けられた冷媒導入路の数と、各冷媒導入路の断面積の合計で比較する。また、上方側に冷媒導入路が全く設けられていない場合も含む。

＜第一実施形態＞
図１〜図３を参照しながら第一実施形態の電動圧縮機１を説明する。図１は電動圧縮機１の縦断面図、図２は圧縮機３の斜視図、図３は電動モータ５の斜視図である。

電動圧縮機１は、冷媒を圧縮する圧縮機３と、圧縮機３を駆動する電動モータ５と、冷媒を電動モータ５の固定子７側に導入して冷却する冷媒導入路とを備えた電動圧縮機１であって、前記冷媒導入路が、電動モータ５の水平方向最大幅断面を境にして、下方側に設けられた冷媒導入路９，１１と、上方側に設けられた冷媒導入路１３であり、下方側冷媒導入路９，１１の合計断面積を、上方側冷媒導入路１３の合計断面積より広くなっている。

次に、電動圧縮機１の構造を具体的に説明する。

電動圧縮機１は、車両用空調装置の冷却システムに用いられており、圧縮機３によって断熱圧縮された高温高圧の冷媒ガスは、コンデンサ（凝縮器）で液化し、膨張弁で絞り膨張し、エバポレータ（蒸発器）で熱交換し、冷風を作り出しながら加熱されて気化し、圧縮機３に戻って断熱圧縮される。

電動圧縮機１は、圧縮機３、電動モータ５、熱負荷変化に応じて電動モータ５の回転数を制御する駆動回路部１４などから構成されており、駆動回路部１４はフロントハウジング１５に収容され、圧縮機３はミドルハウジング１７に収容され、電動モータ５はリアハウジング１９に収容され、各ハウジング１５，１７，１９はボルトで互いに連結され固定されている。

圧縮機３は、フロントブロック２１、シリンダブロック２３、リアブロック２５、ロータ軸２７、ロータ２９、複数枚のベーン３１などから構成されている。各ブロック２１，２３，２５はボルトによってミドルハウジング１７に固定され、ロータ軸２７の左端部と中央部はフロントブロック２１とリアブロック２５によって回転自在に支持されている。シリンダブロック２３にはカム面３３が形成されており、ロータ２９はロータ軸２７にスプライン連結され、各ベーン３１はロータ２９の外周に周方向等間隔に設けられたベーン溝３５によって進退自在に支持されている。

図１のように、リアブロック２５には、吐出口３７が周方向等間隔に２箇設けられており、ミドルハウジング１７には仕切壁３９が形成されている。仕切壁３９には合計９箇（固定子７と同数）の冷媒導入路９，１１，１３が周方向等間隔に設けられており、これらの冷媒導入路９，１１，１３は各固定子７にそれぞれ対向して配置されている。また、リアブロック２５とミドルハウジング１７（仕切壁３９）との間には、吐出口３７から吐出された冷媒が流入する冷媒回流路４１が形成されており、この冷媒回流路４１は各吐出口３７と各冷媒回流路９，１１，１３とを連通させている。

ロータ２９の外周面と各ベーン３１とカム面３３との間には複数の圧縮室が形成されており、圧縮機３が駆動されロータ２９が回転すると、各ベーン３１は遠心力及びベーン溝３５の底部に供給されるベーン背圧を受けて頂部をカム面３３と摺動させながら進退する。各圧縮室の容積はロータ２９の回転とベーン３１の進退に伴って変化し、この容積変化によって冷媒の吸入行程と圧縮行程と吐出行程を繰り返し、吸入行程では冷媒を冷媒吸入経路４３から吸入し、吐出行程では圧縮行程で圧縮された冷媒を吐出口３７に吐出する。

電動モータ５は、固定子７、磁性材料で作られたロータ４５、モータ軸４７などから構成されている。固定子７は強磁性体のコアにコイル４９（図３）を巻線して作られており、図３のように、９箇の固定子７はリアハウジング１９の内周に周方向等間隔に固定されている。ロータ４５はモータ軸４７に圧入固定されており、モータ軸４７の左端部は、圧縮機３のロータ軸２７の右端部に圧入固定され、ロータ軸２７と共に、ボールベアリング５１によってミドルハウジング１７に支持され、右端部はボールベアリング５３によってリアハウジング１９に支持されている。

電動モータ５の回転はモータ軸４７からロータ軸２７（ロータ２９）に伝達されて圧縮機３を駆動し、圧縮機３は圧縮した冷媒を吐出口３７に吐出し、吐出された冷媒は冷媒回流路４１へ流入する。冷媒回流路４１へ流入した冷媒は、図２のように、合計９箇の冷媒導入路９，１１，１３に配分され、図３のように、各冷媒導入路９，１１，１３からそれぞれ対向する９箇の固定子７に向けて吹き付けられる。

図３のように、水平方向５５の最大幅断面を境にして、冷媒導入路９，１１は下方側に各２個設けられており、冷媒導入路１３は上方側に５個設けられている。冷媒導入路９の断面積は冷媒導入路１１の断面積より広くされており、狭い方の冷媒導入路１１の断面積は上方側冷媒導入路１３と同じである。このように、下方側の冷媒導入路９，１１は、上方側冷媒導入路１３より数が少ないが、断面積の広い冷媒導入路９を設けたことにより、下方側冷媒導入路９，１１の合計断面積は上方側冷媒導入路１３の合計断面積より広くなっている。

従って、矢印５７のように冷媒導入路９と冷媒導入路１１から下方側の固定子７に吹き付けられる冷媒の量は、矢印５９のように冷媒導入路１３から上方側の固定子７に吹き付けられる冷媒の量より多くなる。

ミドルハウジング１７とリアハウジング１９の下部には、ロータ軸２７の支持部やベアリング５１，５３などの潤滑が必要な箇所を潤滑・冷却する潤滑オイル溜り６１が設けられており、電動モータ５（リアハウジング１９）の下部にもこの潤滑オイルが溜まっている。冷媒導入路９，１１，１３からリアハウジング１９に流入した冷媒は、固定子７を冷却し、オイルセパレータでオイルを分離した後、リアハウジング１９の吐出口６３から吐出され、コンデンサ側に送られる。

上記のように、リアハウジング１９の下方側には上方側より多量の冷媒が吹き付けられるので、下方側に停滞しやすい潤滑オイルを充分に巻き上げて循環させることができる。

次に、電動圧縮機１の効果を説明する。

電動圧縮機１は、下方側冷媒導入路９，１１の合計断面積を上方側冷媒導入路１３の合計断面積より広くしたので、圧縮機３の冷媒吐出量が少ないときでも、潤滑オイルが停滞し易い電動モータ５の下部に充分な量の冷媒を吹き付けて潤滑オイルを巻き上げることが可能になり、潤滑オイルの循環と潤滑・冷却機能を促進することができる。

従って、ボールベアリング５１，５３などの潤滑不良が防止されると共に、下部に停滞する潤滑オイル（デッドオイル）の量が大幅に低減されるから、それだけオイル封入量を削減し、コストを低減することができる。

また、２箇の吐出口３７から吐出された冷媒を冷媒回流路４１を介し冷媒導入路９，１１，１３に分岐させて固定子７に配分し、各固定子７への冷媒量をほぼ均等にすると共に、９箇の固定子にそれぞれ専用の冷媒導入路９，１１，１３を配置し、さらに、冷媒導入路９，１１，１３を各固定子７と対向配置したことにより、９箇の固定子のそれぞれが充分に冷却される。

従って、電動圧縮機１に大きな負荷が掛かる条件下でも、固定子７の温度上昇と電動モータ５の性能低下が防止され、圧縮機３の性能が高く維持される。

［本発明の範囲に含まれる他の態様］
なお、本発明は上述した実施形態のみに限定解釈されるものではなく、本発明の技術的な範囲内で様々な変更が可能である。

例えば、下方側冷媒導入路の合計断面積が上方側冷媒導入路の合計断面積より広いという本発明の態様には、下方側冷媒導入路の数を上方側冷媒導入路の数より多くした態様、あるいは、下方側に断面積の広い冷媒導入路を設けた態様、あるいは、これらの両方を行った態様が含まれ、さらに、上方側に冷媒導入路が全く設けられていない態様も含まれる。

また、圧縮機はベーン形圧縮機に限らず、他の形式の圧縮機でもよく、いずれの場合も、下方側冷媒導入路の合計断面積を上方側冷媒導入路の合計断面積より広くすればよい。

＜第二実施形態＞
図７〜図１０を参照しながら第二実施形態の電動圧縮機１０１を説明する。図７は、電動圧縮機の縦断面図、図８は圧縮機１０２の斜視図、図９は圧縮機１０２の斜視図、図１０は電動モータ１０３の斜視図である。なお、上記第一実施形態と同構成部分については、同符号を付して重複した説明を省略する。

また、本実施形態では、冷媒導入路１０８を周方向に沿って連続する長孔１１６で形成し、水平方向最大幅断面１０５を境にして、下方側の冷媒導入路１０８ｂの断面積を上方側の冷媒導入路１０８ａよりも広くなっている。

また、本実施形態では、冷媒導入路１０８が、周方向に沿って上方側から下方側に連続して設けられた２つの弧状の長孔１１６からなり、長孔１１６の下方側の端部に、上方側冷媒導入路１０８ａの合計面積より下方側冷媒導入路１０８ｂの合計面積を大きくする拡径部１１７を設けている。

図７のように、リアブロック１０４には、吐出口１０５が設けられており、ミドルハウジング１０６には仕切壁１０７が形成されている。仕切壁１０７には冷媒導入路１０８が周方向に連続して設けられており、この冷媒導入路１０８は各固定子１０９に対向して配置されている。また、リアブロック１０４とミドルハウジング１０６（仕切壁１０７）との間には、吐出口１０５から吐出された冷媒が流入する冷媒回流路１１０が形成されており、この冷媒回流路１１０は各吐出口１０５と各冷媒回流路１１０とを連通させている。

電動モータ１０３の回転はモータ軸１１１からロータ軸１１２（ロータ１１３）に伝達されて圧縮機１０２を駆動し、圧縮機１０２は圧縮した冷媒を吐出口１０５に吐出し、吐出された冷媒は冷媒回流路１１０へ流入する。冷媒回流路１１０へ流入した冷媒は、図８のように、冷媒導入路１０８に配分され、図１０のように、冷媒導入路１０８から対向する９箇の固定子１０９に向けて吹き付けられる。

図８のように、水平方向１５０の最大幅断面を境にして、冷媒導入路１０８は長孔状で下方側に連続して設けられており、冷媒導入路１０８は長孔状で上方側にも連続して設けられている。冷媒導入路１０８の下方側の冷媒導入路１０８ｂの最下端部には拡径部１１７が設けられている。このように、下方側冷媒導入路１０８ｂに拡径部１０７を設けたことにより、下方側冷媒導入路１０８ｂの合計断面積は上方側冷媒導入路１０８ａの合計断面積よりも広くなっている。

また、図９では、図８と同様に、水平方向１５０の最大幅断面を境にして、冷媒導入路１０８は長孔状で下方側に連続して設けられており、冷媒導入路１０８は長孔状で上方側にも連続して設けられている。下方側の冷媒導入路１０８ｂの断面積は上方側の冷媒導入路１０８ａの断面積より広くされている。このように、下方側冷媒導入路１０８ｂは、上方側冷媒導入路１０８ａより断面積の広い冷媒導入路１０８を設けたことにより、下方側冷媒導入路１０８ｂの合計断面積は上方側冷媒導入路１０８ａの合計断面積より広くなっている。

従って、上方側冷媒導入路１０８ａと下方側冷媒導入路１０８ｂとから固定子１０９に吹き付けられる冷媒の量は、矢印１１４のように上方側冷媒導入路１０８ａから上方側の固定子１０９に吹き付けられる冷媒の量より矢印１１５のように下方側冷媒導入路１０８ｂから固定子１０９に吹き付けられる冷媒の量の方が多くなる。

上記のような構成とすることにより、第一実施形態と同様の効果を得ることができる。

電動圧縮機１の縦断面である。 圧縮機３の斜視図である。 電動モータ５の斜視図である。 従来例の縦断面図である。 従来例を構成する圧縮機２０３の斜視図である。 従来例を構成する電動モータ２０５の斜視図である。 他の実施形態の電動圧縮機１０１の縦断面図。 他の実施形態の圧縮機１０２の斜視図である。 他の実施形態の圧縮機１０２の斜視図である。 他の実施形態の電動モータ１０３の斜視図である。

符号の説明

１ 電動圧縮機
３ 圧縮機
５ 電動モータ
７ 固定子
９，１１ 下方側に設けられた冷媒導入路
１３ 上方側に設けられた冷媒導入路

Claims (3)

1. 冷媒を圧縮する圧縮機（３）と、前記圧縮機（３）を駆動する電動モータ（５）と、前記冷媒を前記電動モータ（５）の固定子（７）側に導入して冷却し、ハウジング（１７）に形成された仕切壁（３９）に設けられた冷媒導入路（９，１１，１３）と、ボルトで互いに固定されたハウジング（１５，１７，１９）と、を備えた横型の電動圧縮機（１）であって、
   前記冷媒導入路（９，１１，１３，１０８）が、前記電動モータ（５）の水平方向最大幅断面を境にして、下方側に設けられた冷媒導入路（９，１１，１０８ｂ）と、上方側に設けられた冷媒導入路（１３，１０８ａ）であり、
   前記下方側冷媒導入路（９，１１，１０８ｂ）の合計断面積を、前記上方側冷媒導入路（１３，１０８ａ）の合計断面積より広くし、
   前記電動モータ（５）は、前記固定子（７）と、磁性材料で作られたロータ（４５）と、モータ軸（４７）とからなり、
   前記モータ軸（４７）の圧縮機（３）と反対側の端部には、リアハウジング（１９）に設けられたベアリング（５３）が支持されていることを特徴とする電動圧縮機（１）、（１０１）。
2. 請求項１記載の電動圧縮機（１）であって、
   前記冷媒導入路（９，１１，１３，１０８）からリアハウジング（１９）に流入した冷媒は、前記固定子（７）を冷却し、オイルセパレータで潤滑オイルを分離し、リアハウジング（１９）の吐出口（６３）から吐出されることを特徴とする電動圧縮機（１）、（１０１）。
3. 請求項１または２のいずれか一項に記載の電動圧縮機（１）、（１０１）であって、
   前記冷媒導入路（１０８）を周方向に沿って連続する長孔（１１６）で形成したことを特徴とする電動圧縮機（１）、（１０１）。

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