JP3870642B2

JP3870642B2 - 電動圧縮機

Info

Publication number: JP3870642B2
Application number: JP36314399A
Authority: JP
Inventors: 義明原川; 政美佐貫; 訓孝秋山
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1999-12-21
Filing date: 1999-12-21
Publication date: 2007-01-24
Anticipated expiration: 2019-12-21
Also published as: US20010012489A1; US6461120B2; JP2001173567A; DE10063603A1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、冷凍サイクルに使用する電動圧縮機に係り、特に電動圧縮機における冷媒通路に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
冷凍サイクル用の電動圧縮機として、例えば特公平５−３２５９６号公報に記載の電動スクロール型圧縮機では、ハウジング内に主軸を回転自在に支持し、該主軸にこれを駆動する電動機の回転子と主軸により駆動される圧縮機とを設けおり、吸入冷媒が主軸端面から軸心に対して平行方向に伸びる第１流路に流れるように配置されている。また該第１流路に連通し主軸中心より外周面に伸び円周方向に貫通している第２流路が該圧縮機と該回転子との間に形成されており、吸入された冷媒は第１流路及び第２流路を経て、ハウジング内に導入されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上述の従来構造の電動スクロール圧縮機においては、吸入冷媒が主軸端面から軸心に対して水平方向に伸びる流路に流れた後、該主軸より排出されるが、排出される冷媒が圧縮機と電動機回転子の間に位置しているために、電動機の冷却を十分に行う事ができない構造になっている。
【０００４】
本発明は、吸入冷媒を利用して電動機を効率よく冷却し、冷媒流路の位置を最適化する事により、高効率な電動圧縮機を提供する事にある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ハウジング内に主軸を回転自在に支持し、該主軸にこれを駆動する電動機の回転子と、渦巻き状の歯部が形成された固定スクロールと、主軸により駆動され、この固定スクロールに形成された渦巻き状の歯部に接触して作動室を構成する渦巻き状の歯部が形成された旋回スクロールが配設された圧縮機構とを設けたスクロール型電動圧縮機において、
該電動機室と該圧縮機室との間に該主軸の軸受を支持するための軸受支持部材を設け、該軸受支持部材に前記電動機側に設けられた吸入ポートからの吸入冷媒を前記圧縮機部へ導くための冷媒流路を２個以上設け、該冷媒流路のうち、少なくても主たる流路を、圧縮機の前記固定スクロールに形成された渦巻き状の歯部の外周側の巻き終わり部と、前記旋回スクロールに形成され、前記固定スクロールに形成された渦巻き状の歯部に接触して作動室を構成する渦巻き状の歯部の外周側の巻き終わり部に形成された吸入口近辺に配置し、
前記旋回スクロールに形成された渦巻き状の歯部の外周側の巻き終わり部近傍に設けられた旋回スクロール巻き終わり側の冷媒流路は、前記ハウジングの内周面が前記旋回スクロールの旋回範囲よりも径外方向に窪んで形成されている事を特徴とする。
【０００６】
また、主軸端面から軸心に対して平行方向に伸びる第１流路と、該第１流路に連通し主軸中心より外周面に伸び円周方向に貫通している第２流路を形成し、吸入ポートより、吸入された冷媒が第１流路を経て第２流路から排出されるが、この第２流路の排出口が該主軸端面と該回転子の間にある事を特徴とする。
【０００７】
本発明によれば、上述の構造により、吸入ポートより吸入された冷媒は主軸の第１流路を通り、第２流路から排出される時に電動機の巻線部に直接噴出する形となり、なおかつ主軸は回転しているため、巻線部全体をむらなく冷却する事ができる。また、冷媒の流れは圧縮機の吸入口にむかうことにより、電動機全体を通ることになり、効率よく電動機を冷却する事ができる構造となっている。
【０００８】
また、電動機室から、圧縮機室に連通させる流路においても、圧縮機の吸入口に直接導入しやすい位置にあることにより、圧損の小さくすることができ、高効率な圧縮機を提供できる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１は本実施形態に係る圧縮機の軸方向の断面を示しており、冷媒を吸入圧縮するスクロール型圧縮機構Ｃｐと、このスクロール型圧縮機構を駆動する電動機（本実施形態では、ＤＣブラシレスモータ）Ｍｏが一体となった密閉型電動圧縮機である。
【００１０】
ここで、電動機Ｍｏの概略について述べる。１０１はフロントハウジング（モータハウジング）１０１であり、１０２はフロントハウジング１０１に対して固定された、けい素鋼板等の磁性材料製の固定子鉄心１０２である。１０３は固定子鉄心１０２に巻き付けられた巻線１０３であり、この巻線１０３及び固定子鉄心１０２等から電動機固定子１０４が構成されている。
【００１１】
また、１０５は電動機固定子１０４内で回転する電動機回転子１０５であり、この電動機回転子１０５は複数個の永久磁石（図示せず）と回転子鉄心（図示せず）から構成されており、フロントハウジング１０１及びミドルハウジング１０７に軸受１０８を介して回転支持された主軸（シャフト）１０９に固定されている。なお、１１０は電動機固定子１０４に電力を供給する端子である。これらの端子１１０は、絶縁樹脂１０６により絶縁・防水可能な構造となっており、図示しないモータ駆動回路に接続されている。
【００１２】
また、主軸（シャフト）１０９には、主軸（シャフト）１０９の一端側（図左側）から、水平方向に伸びる第１流路１０９ｂと、この第１流路１０９ｂに連通し主軸（シャフト）１０９中心より外周面に伸びる第２流路１０９ｃが構成されている。吸入ポート１５１より吸入された冷媒（流体）はこの第１流路１０９ｂ及び第２流路１０９ｃを通じて、フロントハウジング１０１内に導入される。
【００１３】
次にスクロール型圧縮機構Ｃｐについて述べる。
【００１４】
１１１は、ミドルハウジング１０７と共にボルト（図示せず）にてフロントハウジング１０１に固定されているシェル一体型固定スクロールであり、ミドルハウジング１０７と共に圧縮機構空間を構成している。なお、この固定スクロール（シェル）１１１のうち、ミドルハウジング１０７側には、作動室Ｖを構成する渦巻状の歯部１１２が形成されている。
【００１５】
また、ミドルハウジング１０７と固定スクロール（シェル）１１１との間には、固定スクロール（シェル）１１１の歯部１１２に接触して作動室Ｖを構成する渦巻状の歯部１１３が形成された旋回スクロール１１４が配設されており、この旋回スクロール１１４が、固定スクロール（シェル）１１１に対して旋回することにより、フロントハウジング１０１内に導入された冷媒（流体）はミドルハウジングに構成されている第３流路１０７ａを通じて作動室Ｖに入り、作動室Ｖの体積を拡大縮小させて冷媒（流体）を吸入圧縮する。
【００１６】
なお、この第３流路１０７ａは図２に示すように作動室Ｖの吸入口Ｖａの近辺に配置されている。（本実施形態のスクロール圧縮機においては吸入口Ｖａは２箇所存在し、それに対応するように、第３流路１０７ａは２箇所形成されている。）
また、旋回スクロール１１４は、その略中央に形成されたボス部１１４ａにて主軸（シャフト）１０９の一端側（図右側）に形成されたクランク部１０９ａに、コロ軸受（ニードルベアリング）１１５を介して連結されている。
【００１７】
そして、クランク部１０９ａは、主軸（シャフト）１０９の回転中心から径外方側に偏心した位置に形成されているため、主軸（シャフト）１０９が回転すると、旋回スクロール１１４は、シャフト１０９周りに旋回（公転）運動する。
【００１８】
因みに、１１６は、旋回スクロール１１４をクランク部１０９ａに対して摺動可能に連結し、両歯部１１２、１１３間の接触面圧を増大させる従動クランク機構を構成するブッシングであり、このブッシング１１６は、旋回スクロール１１４に作用する圧縮反力のうち旋回方向の力によって旋回スクロール１１４をクランク部１０９ａに対して微小変位させて両歯部１１２、１１３間の接触面圧を増大させている。
【００１９】
ところで、１２０は、旋回スクロール１１４に作用する圧縮反力のうち旋回スクロール１１４の旋回方向と直交する方向（シャフト１０９の長手方向と平行な方向）の力（スラスト力）を受けるとともに、旋回スクロール１１４を旋回可能に支持するスラスト受け機構（スラストベアリング）である。
【００２０】
このスラスト受け機構１２０は、一方向に回転可能に保持された略円柱状の第１転動体１２１と、スラストプレート１２２をはさみ、その一方向と直交する方向に回転可能に保持された第２転動体１２３とを有して構成されている。
【００２１】
このスラスト受け機構１２０により、旋回スクロール１１４は、ミドルハウジング１０７及び固定スクロール（シェル）１１１に対して自在に平行移動することができる。
【００２２】
ところで１３２は、旋回スクロール１１４が旋回する際に、旋回スクロール１１４がクランク部１０９ａ周りに回転（自転）することを防止する自転防止用ピンであり、この自転防止用ピン１３２は、旋回スクロール１１４の径外方に形成された４個のリング部１１４ｂの内壁に対して摺動可能に接触している。このため、主軸（シャフト）１０９が回転すると、旋回スクロール１１４は、クランク部１０９ａ周りに回転（自転）することなく、主軸（シャフト）１０９の回転中心に対して旋回（公転）する。
【００２３】
また、１３３は、固定スクロール（シェル）１１１と共に作動室Ｖから吐出する冷媒（流体）を平滑化する吐出室１３４を構成するリアハウジングであり、このリアハウジング１３３は、ボルト１４０にて、固定スクロール（シェル）１１１に固定されている。
【００２４】
また、１３５は固定スクロール（シェル）１１１の略中心部に位置する作動室Ｖと吐出室１３４とを連通させる吐出ポートであり、この吐出ポート１３５のうち吐出室１３４側には、吐出室１３４に吐出した冷媒（流体）が作動室Ｖに逆流することを防止するリード弁状の吐出弁（図示せず）及び吐出弁の最大開度を規制するストッパ（図示せず）が設けられている。
【００２５】
次に、本実施形態に係る圧縮機の特徴的作動を述べる。
【００２６】
吸入ポート１５１から吸入した冷媒（流体）は主軸（シャフト）１０９に構成されている第１流路１０９ｂを通り、第１流路１０９ｂに連通している第２流路１０９ｃを経て、フロントハウジング１０１内に排出されるが、この時に主軸（シャフト）１０９は回転しているため、電動機固定子１０４の巻線１０３全周にむらなく噴出する形となる。また、第２流路１０９ｃが電動機Ｍｏの上流側（図左側）に配置されていることにより、冷媒の流れはミドルハウジング１０７に構成されている第３流路１０７ａにむかうため、電動機Ｍｏ全体を冷媒が通ることとなり、効率よく電動機を冷却する事ができる。この結果、電動機効率を上げることができ、圧縮機全体の効率を向上することができる。さらにミドルハウジング１０７に配置している第３流路１０７ａは、圧縮機構作動室Ｖの吸入口近辺に配置しているため、吸入圧力損失を低減することができるので、この点からも圧縮機の効率を向上をすることができる。
【００２７】
ところで、上述の実施形態では、横置型電動圧縮機を例に本発明に係る電動圧縮機を説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、縦置型電動圧縮機にも適用することができる。
【００２８】
また、上述の実施形態では、二酸化炭素を冷媒とする超臨界冷凍サイクルに本発明に係る圧縮機を適用したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、エチレン、エタン、酸化窒素等の超臨界域で使用する冷媒を用いる冷凍サイクルはもちろん、ＨＦＣ１３４ａ（フロン）を冷媒とするサイクルにも適用することができる。
【００２９】
また、上述の実施形態では、自転防止用ピン１３２とリング部１１４ｂとからなるピン−リング式の自転防止機構であったが、その他の自転防止機構であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態に係る圧縮機の断面図である。
【図２】実施形態に係る圧縮機のスクロール作動室部の断面図である。
（図１におけるＡ−Ａ断面図）
【符号の説明】
１０１・・・フロントハウジング
１０４・・・電動機固定子
１０５・・・電動機回転子
１０７・・・ミドルハウジング
１０９・・・主軸
１０９ｂ・・・第１流路
１０９ｃ・・・第２流路
１１１・・・固定スクロール
１１４・・・旋回スクロール
１５１・・・吸入ポート

Claims

ハウジング内に主軸を回転自在に支持し、該主軸にこれを駆動する電動機の回転子と、渦巻き状の歯部が形成された固定スクロールと、前記主軸により駆動され、前記固定スクロールに形成された渦巻き状の歯部に接触して作動室を構成する渦巻き状の歯部が形成された旋回スクロールが配設された圧縮機構を設けたスクロール型電動圧縮機において、
該電動機室と該圧縮機室との間に該主軸の軸受を支持するための軸受支持部材を設け、該軸受支持部材に前記電動機側に設けられた吸入ポートからの吸入冷媒を前記圧縮機部へ導くための冷媒流路を２個以上設け、
該冷媒流路は、前記主軸の軸方向に沿って設けられ、
該冷媒流路のうち、少なくても主たる２つの流路を、圧縮機の前記固定スクロールに形成された渦巻き状の歯部の外周側の巻き終わり部と、前記旋回スクロールに形成され、前記固定スクロールに形成された渦巻き状の歯部に接触して作動室を構成する渦巻き状の歯部の外周側の巻き終わり部に形成された吸入口近辺にそれぞれ配置し、
前記旋回スクロールの渦巻き状歯部の外周側の巻き終わり部近傍に設けられた旋回スクロール巻き終わり側の冷媒流路は、前記ハウジングの内周面が前記旋回スクロールの旋回範囲よりも径外方向に窪んで形成されている事を特徴とするスクロール型電動圧縮機。
前記主軸端面から軸心に対して平行方向に伸びる第１流路と、該第１流路に連通し主軸中心より外周面に伸び円周方向に貫通している第２流路を形成し、第２流路を該主軸端面と該回転子の間に配置し、しかも該ハウジングには該第１流路の該主軸端面側に向かって開口した吸入ポートを設け、該吸入ポートから該第１流路と該第２流路を経て、該圧縮機構へ至る通路を吸入冷媒通路とした事を特徴とする請求項１に記載のスクロール型電動圧縮機。