JP5716686B2 - 電動圧縮機 - Google Patents

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Description

本発明は、スクロール型圧縮機の可動スクロールが電動モータによって駆動される電動圧縮機に関する。
スクロール型圧縮機の可動スクロールを電動モータによって駆動する電動圧縮機は、例えば特許文献1に開示されている。可動スクロールは、電動モータによって回転される回転軸を介して電動モータから駆動力を得るようになっている。回転軸を回転可能に支持する軸受装置の潤滑油は重要であり、特許文献1における回転軸を支持する背圧室(特許文献1では吸入圧領域)内の軸受装置は、圧縮室から可動スクロールに設けられた通路を介して背圧室に供給される潤滑油によって潤滑される。
特開2000−220585号公報
しかし、可動スクロールを支持する背圧室内の軸受装置も背圧室内の潤滑油によって潤滑されるようになっており、回転軸を支持する軸受装置と可動スクロールを支持する軸受装置とは、圧縮室から前記通路を介して背圧室に供給される潤滑油のみによって潤滑されるようになっている。そのため、圧縮室から可動スクロールに設けられた通路を介して供給される潤滑油のみでは、回転軸を支持する軸受装置の潤滑が不足する可能性がある。
本発明は、スクロール型の電動圧縮機における軸受の良好な潤滑性を確保できるようにすることを目的とする。
本発明は、可動スクロールと固定スクロールとの間に前記可動スクロールの公転に基づいて容積減少する圧縮室を備えた圧縮機構部と、回転軸を介して前記可動スクロールを駆動する電動モータとを備え、前記可動スクロールは、モータ室を区画する固定ブロックと前記固定スクロールとの間に配設されており、前記可動スクロールに背圧を付与する背圧室及び前記圧縮機構部側で前記回転軸を支持する軸受を収容する収容室が前記可動スクロールと前記固定ブロックとの間に設けられており、前記モータ室は、吸入圧領域にされている電動圧縮機を対象とし、請求項1の発明では、前記可動スクロールと前記固定ブロックとの間に、前記背圧室と前記収容室とを区画して互いに遮断する遮断手段と、前記モータ室に開口する出口を有するように前記回転軸内に形成された軸内通路と、吐出圧領域に通じる第1油通路と、前記圧縮室に通じる第2油通路とを備え、前記背圧室は、前記第2油通路に連通しており、前記収容室は、前記第1油通路に連通しており、前記軸内通路は、前記第1油通路又は前記第2油通路に連通している。
第2油通路を介して背圧室に供給された潤滑油と、第1油通路を介して収容室に供給された潤滑油とを使い分けることができ、この使い分けによってスクロール型の電動圧縮機における軸受の良好な潤滑性を確保することができる。
好適な例では、前記第1油通路は、前記収容室に開口する出口を有している。
吐出圧領域の潤滑油の一部は、第1油通路を介して収容室に供給される。
好適な例では、前記軸内通路は、前記収容室に開口する入口を有している。
収容室から軸内通路に供給された潤滑油は、副軸受の潤滑に供される。
好適な例では、前記第1油通路の出口は、前記収容室に関して前記軸受の上流にあり、前記軸内通路の入口は、前記収容室に関して前記軸受の下流にある。
好適な例では、前記区画壁は、前記回転軸の周面と前記固定ブロックとの間をシールするシール部材である。
シール部材を区画壁とする構成は、背圧室と収容室とを互いに区画する上で簡便である。
好適な例では、前記区画壁は、前記固定ブロックとは別体の部材である。
従来より採用されている形状の固定ブロックをそのまま用いることができる。
好適な例では、前記第1油通路は、前記吐出圧領域から前記固定スクロール及び前記固定ブロックを貫通して前記収容室に達している。
好適な例では、前記第2油通路は、前記圧縮室から前記可動スクロールを貫通して前記背圧室に達している。
請求項8の発明では、前記モータ室に開口する出口を有するように前記回転軸内に形成された軸内通路と、吐出圧領域に通じる第1油通路と、前記圧縮室に通じる第2油通路とを備え、前記背圧室及び前記収容室は、前記第2油通路に連通しており、前記軸内通路は、前記第1油通路に連通している。
好適な例では、前記軸受は、滑り軸受である。
滑り軸受は、軸受の径方向への専有スペースの低減化に有利である。
本発明のスクロール型の電動圧縮機は、スクロール型の電動圧縮機における軸受の良好な潤滑性を確保できるという優れた効果を奏する。
第1の実施形態を示す電動圧縮機全体の側断面図。 図1のA−A線拡大断面図。 主軸受側の部分拡大側断面図。 副軸受側の部分拡大側断面図。 図1のB−B線拡大断面図。 第2の実施形態を示す部分拡大側断面図。 第3の実施形態を示す部分拡大側断面図。 第4の実施形態を示す部分拡大側断面図。 第5の実施形態を示す部分拡大側断面図。 別の実施形態を示す電動圧縮機全体の側断面図。
以下、本発明を具体化した第1の実施形態を図1〜図5に基づいて説明する。
図1に示すように、スクロール型の電動圧縮機10の外殻11は、モータハウジング12と、モータハウジング12の前端に連結されたフロントハウジング13とから構成されている。
モータハウジング12のモータ室120に収容されている電動モータMを構成する回転子14は、回転軸33に止着されており、電動モータMを構成する固定子15は、モータハウジング12の内周面に嵌合して固定されている。
モータハウジング12の前部には固定ブロック34と固定スクロール17とが互いに対向するように嵌入して固定されており、固定スクロール17と固定ブロック34との間には可動スクロール16が旋回可能に収容されている。可動スクロール16は、基板161と、基板161に立設された渦巻壁162とから構成されており、固定スクロール17は、基板171と、基板171に立設された渦巻壁172とから構成されている。
電動モータMを構成する回転軸33は、主軸受35を介して固定ブロック34に回転可能に支持されていると共に、副軸受36を介してモータハウジング12の後端壁37に回転可能に支持されている。主軸受35及び副軸受36は、いずれも滑り軸受である。
図4に示すように、後端壁37には凹部371が形成されており、副軸受36が凹部371に嵌入して固定されている。回転軸33の後端面332と凹部371の底との間には空隙42が設けられている。
図1に示すように、回転軸33の前端には偏心軸38が突設されており、偏心軸38にはブッシュ39が嵌合して固定されている。可動スクロール16の基板161の背面には筒部163が一体形成されており、筒部163内には軸受40及びブッシュ39が嵌入されている。軸受40は、滑り軸受である。ブッシュ39は、筒部163に対して相対回転可能である。基板161の背面とブッシュ39の端面との間には空隙41が設けられている。ブッシュ39にはバランスウェイト391が一体形成されている。
図3に示すように、固定ブロック34の前面343には凹部340が凹み形成されている。凹部340は、回転軸33の周面に摺接するリング形状のシール部材52によって、背圧室341と収容室342とに区画されている。シール部材52は、背圧室341と収容室342とを区画して互いに遮断する遮断手段を構成する。背圧室341側の固定ブロック34にはサークリップ55が取り付けられている。サークリップ55は、シール部材52の脱落を防止する。
筒部163は、背圧室341に入り込んでおり、主軸受35は、収容室342内に配設されている。背圧室341は、固定ブロック34に貫設された絞り通路54を介してモータ室120に連通している。
回転軸33が回転すると、ブッシュ39が回転軸33の軸線331の周りに自転する。これにより、可動スクロール16が軸線331の周りに公転し、可動スクロール16と固定スクロール17との間の圧縮室18の容積が減少する。可動スクロール16及び固定スクロール17は、冷媒を吸入して吐出する圧縮機構部Pを構成する。回転軸33は、圧縮機構部P側で回転軸33を支持する軸受である主軸受35から見て圧縮機構部Pとは反対側で副軸受36によって回転可能に支持されている。
図1に示すように、モータハウジング12には導入ポート121が設けられている。導入ポート121は、外部冷媒回路19に接続されており、外部冷媒回路19から冷媒(ガス)が導入ポート121を介してモータ室120へ導入される。モータ室120へ導入された冷媒は、可動スクロール16の旋回(吸入動作)によって、モータハウジング12の内周面と固定子15の外周面との間及び吸入ポート〔図示略〕を経由して圧縮室18へ吸入される。圧縮室18内の冷媒は、可動スクロール16の旋回(吐出動作)によって、圧縮されながら吐出ポート173から吐出弁21を押し退けて、フロントハウジング13内の吐出圧領域である吐出室22へ吐出される。
フロントハウジング13には室形成壁49が一体形成されており、フロントハウジング13と室形成壁49との間には油分離室50が形成されている。油分離室50は、フロントハウジング13に形成された排出ポート131を介して吐出室22に連通しており、吐出室22内の冷媒は、排出ポート131を経由して油分離室50へ流出する。
油分離室50には筒形状の油分離筒51が設けられている。油分離筒51は、油分離室50に嵌合される大径部511と、大径部511より下側にあって油分離室50の径よりも小径の小径部512とを備えている。排出ポート131から油分離室50へ流出した冷媒は、小径部512の周囲を旋回した後、小径部512の下部開口から油分離筒51の筒内に流入する。油分離筒51の筒内に流入した冷媒は、外部冷媒回路19へ流出してモータ室120へ還流する。
小径部512の周囲を旋回した冷媒からは潤滑油が分離される。冷媒から分離された潤滑油は、油分離室50の下部に落下する。
図2に示すように、電動モータMを構成する固定子15は、環状のステータコア23と、ステータコア23に施されたU相コイル24Uと、V相コイル24VとW相コイル24Wとからなる。U相コイル24U、V相コイル24V及びW相コイル24Wの引き出し線240U,240V,240Wは、フロント側のコイルエンド241から引き出されている。
図1に示すように、電動モータMを構成する回転子14は、ロータコア25と、ロータコア25内に埋設された複数の永久磁石26とからなる。ロータコア25の中心部には軸孔251が貫設されており、軸孔251には回転軸33が通されて固定されている。
モータハウジング12の後端面にはカバー27が止着されている。カバー27内にはインバータ28が取り付けられている。カバー27によって被覆されるモータハウジング12の被覆端面には挿入孔29が貫設されている。挿入孔29には保持具30が嵌合して固定されている。保持具30には複数本(3本)の導電ピン31(図では1本のみ示す)が挿通して保持されている。外殻11(モータハウジング12)の外部における導電ピン31の外部端部は、図示しない導電線を介してインバータ28に電気的に接続されている。
図2に示すように、ステータコア23の外周面230上には絶縁樹脂製のクラスタブロック32が止着されている。クラスタブロック32内には複数(3つ)のコネクタ321U,321V,321Wが収容されている。U相コイル24U、V相コイル24V及びW相コイル24Wは、コネクタ321U,321V,321Wを介して複数の導電ピン31〔図1参照〕と1対1に電気的に接続されている。インバータ28から複数の導電ピン31、コネクタ321U,321V,321W及び引き出し線240U,240V,240Wを介してコイル24U,24V,24Wへ電力供給が行なわれると、回転子14及び回転軸33が一体的に回転する。
図3に示すように、可動スクロール16には中心側の渦巻壁162及び基板161を貫通する通路44が形成されている。通路44の入口441は、渦巻壁162の先端面に開口しており、通路44は、圧縮室18に繋がっている。通路44の出口442は、筒部163内における基板161の背面に開口しており、通路44は、空隙41に連通している。
図1に示すように、回転軸33内には軸内通路43が形成されている。軸内通路43は、回転軸33の後端面332に出口431を有しており、空隙42は、軸内通路43に連通している。
主軸受35を収容する環状の収容室342と軸内通路43とは、半径方向に延びる通路46を介して連通している。通路46は、収容室342に開口する軸内通路43の入口である。収容室342の後部にはシール部材47が配設されている。シール部材47は、収容室342からモータ室120への回転軸33の周面に沿った冷媒洩れを防止する。
図3に示すように、軸内通路43は、通路46及び収容室342を介して第1油通路45に連通しており、収容室342は、第1油通路45を介して油分離室50に連通している。第1油通路45は、油分離室50の下部からフロントハウジング13及び固定スクロール17を貫通する通路451と、収容室342から固定ブロック34を貫通して前面343に達する通路452とを備えている。固定スクロール17と固定ブロック34との間には薄いプレート53が介在されている。
図5に示すように、プレート53には円弧形状のスリット531が形成されている。スリット531は、通路451,452を接続して第1油通路45の絞り部となっている。
第1油通路45の出口453は、収容室342に関して主軸受35の上流にあり、軸内通路43の入口である通路46は、収容室342に関して主軸受35の下流にある。
次に、第1の実施形態の作用を説明する。
可動スクロール16の中心側の圧縮室18内の圧力は、通路44及び空隙41を介して背圧室341に波及する。背圧室341内の背圧不足によって可動スクロール16の渦巻壁162の先端と固定スクロール17の渦巻壁172とが離れた場合、圧縮室18内の圧縮された冷媒の一部が通路44、空隙41及び軸受40を通過してゆく。軸受40は、軸受40を通過してゆく冷媒に含まれる潤滑油によって潤滑される。軸受40を通過した冷媒は、背圧室341及び絞り通路54を経由して吸入圧領域であるモータ室120へ流出する。通路44及び空隙41は、圧縮室18から背圧室341に至る第2油通路48を構成し、背圧室341は、第2油通路48に連通している。
油分離室50内の冷媒の一部及び油分離室50内で分離された潤滑油は、第1油通路45を経由して収容室342へ流入する。収容室342へ流入した潤滑油は、冷媒と共に主軸受35を通過しながら主軸受35を潤滑する。
主軸受35を通過した冷媒は、収容室342及び通路46を経由して軸内通路43に流入し、軸内通路43に流入した冷媒は、空隙42を経由して副軸受36を通過してゆく。副軸受36は、副軸受36を通過してゆく冷媒に含まれる潤滑油によって潤滑される。副軸受36を通過した冷媒は、モータ室120へ流出する。
第1の実施形態では以下の効果が得られる。
(1)油分離室50から第1油通路45を経由して収容室342へ供給された潤滑油が主軸受35を潤滑する。モータ室120が油分離室50内の圧力より低い吸入圧領域であるため、油分離室50内の潤滑油は、第1油通路45、収容室342、通路46及び軸内通路43を円滑に流れて主軸受35及び副軸受36を良好に潤滑する。
(2)圧縮室18から第2油通路48を経由して背圧室341へ供給された潤滑油が軸受40を潤滑する。モータ室120が油分離室50内の圧力より低い吸入圧領域であるため、圧縮室18内の潤滑油は、第2油通路48、背圧室341及び絞り通路54を円滑に流れて軸受40を良好に潤滑する。
(3)シール部材52によって背圧室341と収容室342とを区画する構成は、互いに遮断する背圧室341と収容室342とを形成する上で簡便である。
(4)外部冷媒回路19からモータ室120へ還流する冷媒の温度は低い。そのため、モータ室120内に収容されている電動モータMの温度の高温化が抑制される。
(5)主軸受35を滑り軸受とした構成は、主軸受35の径方向の専有スペースの低減化、ひいては固定ブロック34の小型化に寄与する。これは、固定ブロック34の軽量化という利点をもたらす。
(6)第2油通路48を介して背圧室341に供給された潤滑油と、第1油通路45を介して収容室342に供給された潤滑油とを使い分けることができ、この使い分けによってスクロール型の電動圧縮機10における軸受(軸受40及び主軸受35)の良好な潤滑性を確保することができる。
次に、図6の第2の実施形態を説明する。第1の実施形態と同じ構成部には同じ符合を用い、その詳細説明は省略する。
固定ブロック34の凹部340にはリング形状の区画部材56が嵌め込まれている。回転軸33は、リング形状の区画部材56のリング内を通されている。区画部材56にはサークリップ57が取り付けられており、サークリップ57と区画部材56との間には回転軸33の周面に摺接するリング形状のシール部材58が設けられている。固定ブロック34とは別体の区画部材56及びシール部材58は、背圧室341と収容室342とを区画して互いに遮断する遮断手段を構成する。
第2の実施形態では、第1の実施形態における(1),(2),(4)〜(6)と同様の効果が得られる。
次に、図7の第3の実施形態を説明する。第2の実施形態と同じ構成部には同じ符合を用い、その詳細説明は省略する。
固定ブロック34には収容室342から主軸受35を迂回する補助通路59が設けられている。補助通路59は、主軸受35よりも上側にある。収容室342へ流入した冷媒に含まれる潤滑油は、分離して下方へ落下し易い。そのため、補助通路59に入る冷媒に含まれる潤滑油は少なく、収容室342内の冷媒に含まれる潤滑油は、専ら主軸受35を通過する。つまり、補助通路59は、収容室342から軸内通路43に至る冷媒の流れの円滑化に寄与し、且つ主軸受35を潤滑する潤滑油の流れを緩慢にして主軸受35の良好な潤滑に寄与する。
次に、図8の第4の実施形態を説明する。第1の実施形態と同じ構成部には同じ符合を用い、その詳細説明は省略する。
軸内通路43と背圧室341とは、通路60を介して連通しており、収容室342は、通路61を介してモータ室120に連通している。通路61は、収容室342に関して主軸受35よりも下流にある。背圧室341は、第2油通路48に連通しており、収容室342は、第1油通路45に連通しており、軸内通路43は、背圧室341及び通路60を介して第2油通路48に連通している。
背圧室341内の冷媒は、通路60及び軸内通路43を経由してモータ室120へ流出し、収容室342内の冷媒は、通路61を経由してモータ室120へ流出する。主軸受35は、第1油通路45から供給される潤滑油によって潤滑され、軸受40及び副軸受36は、第2油通路48から供給される潤滑油によって潤滑される。
次に、図9の第5の実施形態を説明する。第4の実施形態と同じ構成部には同じ符合を用い、その詳細説明は省略する。
第5の実施形態では、第4の実施形態におけるシール部材52が無く、収容室342と背圧室341とが直接連通している。軸内通路43は、通路62及び回転軸33を包囲する環状通路63を介して第1油通路45に連通している。主軸受35によって包囲される回転軸33の外周面には1周する環状溝64が形成されている。環状溝64は、通路65を介して軸内通路43に連通している。背圧室341及び収容室342は、第2油通路48に連通しており、軸内通路43は、第1油通路45に連通している。
背圧室341内の冷媒は、収容室342及び通路61を経由してモータ室120へ流出し、第1油通路45内の冷媒の一部は、環状通路63、通路62、軸内通路43、通路65及び環状溝64、収容室342及び通路61を経由してモータ室120へ流出する。主軸受35は、第1油通路45及び第2油通路48から供給される潤滑油によって潤滑され、副軸受36は、第1油通路45から供給される潤滑油によって潤滑される。軸受40は、第2油通路48から供給される潤滑油によって潤滑される。
本発明では以下のような実施形態も可能である。
○図10に示すように、主軸受35Bとしてボールベアリングを用いてもよい。
○図10に示すように、副軸受36Bとしてボールベアリングを用いてもよい。
○図10に示すように、軸受40Bとしてボールベアリングを用いてもよい。
○図10に示すように、回転軸33の後端面332から前端面333にかけて軸内通路43Cを貫通させ、バランスウェイト391付きのブッシュ39によって前端面333側の軸内通路43Cの開口を閉鎖するようにしてもよい。
○吐出室22(吐出圧領域)に連通する第1油通路を形成し、該第1油通路を介して吐出室22に軸内通路を連通させてもよい。
○第5の実施形態において、通路65及び環状溝64を省略してもよい。
○主軸受のみを滑り軸受とし、他の軸受をボールベアリングとしてもよい。
10…電動圧縮機。120…吸入圧領域であるモータ室。16…可動スクロール。17…固定スクロール。18…圧縮室。22…吐出圧領域である吐出室。33…回転軸。34…固定ブロック。341…背圧室。342…収容室。35,35B…主軸受。36,36B…副軸受。43,43C…軸内通路。44…通路。431…出口。45…第1油通路。46…入口としての通路。48…第2油通路。52…遮断手段であるシール部材。56…区画部材。P…圧縮機構部。M…電動モータ。

Claims (10)

  1. 可動スクロールと固定スクロールとの間に前記可動スクロールの公転に基づいて容積減少する圧縮室を備えた圧縮機構部と、回転軸を介して前記可動スクロールを駆動する電動モータとを備え、前記可動スクロールは、モータ室を区画する固定ブロックと前記固定スクロールとの間に配設されており、前記可動スクロールに背圧を付与する背圧室及び前記圧縮機構部側で前記回転軸を支持する軸受を収容する収容室が前記可動スクロールと前記固定ブロックとの間に設けられており、前記モータ室は、吸入圧領域にされている電動圧縮機において、
    前記可動スクロールと前記固定ブロックとの間に、前記背圧室と前記収容室とを区画して互いに遮断する遮断手段と、
    前記モータ室に開口する出口を有するように前記回転軸内に形成された軸内通路と、
    吐出圧領域に通じる第1油通路と、
    前記圧縮室に通じる第2油通路とを備え、
    前記背圧室は、前記第2油通路に連通しており、前記収容室は、前記第1油通路に連通しており、前記軸内通路は、前記第1油通路又は前記第2油通路に連通している電動圧縮機。
  2. 前記第1油通路は、前記収容室に開口する出口を有している請求項1に記載の電動圧縮機。
  3. 前記軸内通路は、前記収容室に開口する入口を有している請求項2に記載の電動圧縮機。
  4. 前記第1油通路の出口は、前記収容室に関して前記軸受の上流にあり、前記軸内通路の入口は、前記収容室に関して前記軸受の下流にある請求項3に記載の電動圧縮機。
  5. 前記遮断手段は、前記回転軸の周面と前記固定ブロックとの間をシールするシール部材である請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載の電動圧縮機。
  6. 前記遮断手段は、前記固定ブロックとは別体の区画部材を備えている請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載の電動圧縮機。
  7. 前記第1油通路は、前記吐出圧領域から前記固定スクロール及び前記固定ブロックを貫通して前記収容室に達している請求項1乃至請求項6のいずれか1項に記載の電動圧縮機。
  8. 可動スクロールと固定スクロールとの間に前記可動スクロールの公転に基づいて容積減少する圧縮室を備えた圧縮機構部と、回転軸を介して前記可動スクロールを駆動する電動モータとを備え、前記可動スクロールは、モータ室を区画する固定ブロックと前記固定スクロールとの間に配設されており、前記可動スクロールに背圧を付与する背圧室及び前記圧縮機構部側で前記回転軸を支持する軸受を収容する収容室が前記可動スクロールと前記固定ブロックとの間に設けられており、前記モータ室は、吸入圧領域にされている電動圧縮機において、
    前記モータ室に開口する出口を有するように前記回転軸内に形成された軸内通路と、
    吐出圧領域に通じる第1油通路と、
    前記圧縮室に通じる第2油通路とを備え、
    前記背圧室及び前記収容室は、前記第2油通路に連通しており、前記軸内通路は、前記第1油通路に連通している電動圧縮機。
  9. 前記第2油通路は、前記圧縮室から前記可動スクロールを貫通して前記背圧室に達している請求項1乃至請求項8のいずれか1項に記載の電動圧縮機。
  10. 前記軸受は、滑り軸受である請求項1乃至請求項9のいずれか1項に記載の電動圧縮機。
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