(57)【要約】【課題】  容易な分解が可能であり、回転軸の強度低下を招くことなく該回転軸に電動モータの回転作動部が取り外し可能にかつ強固に結合された電動気体圧縮機を提供する。【解決手段】  ハウジング１２に回転可能に支持された回転軸２１を介してそれぞれの回転作動部１４ｂ、１５ａが相互に作動的に結合された気体圧縮機構１４及び電動モータ１５を備える電動気体圧縮機１０。回転軸２１は大径部２１ａ及び該大径部に段部２１ｂを経て連続する小径部２１ｃを有する。気体圧縮機構１４の回転作動部１４ｂは大径部１４ａに設けられている。電動モータ１５の回転作動部１５ａは、小径部１４ｃの貫通を許す挿通孔２２ａを有し、該挿通孔に小径部２１ｃを受け入れた状態で段部２１ｂと小径部２１ｃに螺合されるねじ部材２５との間での締め付けにより小径部２１ｃに固定される。段部２１ｂと電動モータ１５の回転作動部１５ａとの間には、大径部２１ａよりも大きな外径を有する環状の板部材２４が小径部２１ｃに嵌合して配置されている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジング内に気密的に収容され、該ハウジングに回転可能に支持された回転軸を介してそれぞれの回転作動部が相互に作動的に結合された気体圧縮機構及び電動モータを備える電動気体圧縮機であって、
前記回転軸は大径部及び該大径部に段部を経て連続する小径部を有し、前記気体圧縮機構の前記回転作動部は前記大径部に設けられ、前記電動モータの前記回転作動部は前記小径部の貫通を許す挿通孔を有し、該挿通孔に前記小径部を受け入れた状態で前記段部と前記小径部に螺合されるねじ部材との間での締め付けにより前記小径部に固定され、
前記段部と前記電動モータの前記回転作動部との間には、前記大径部よりも大きな外径を有する環状の板部材が前記小径部に嵌合して配置されていることを特徴とする電動気体圧縮機。
【請求項２】
前記電動モータは、前記回転作動部から成るロータと、該ロータに回転のための電磁力を付与するステータとを有し、前記ロータは、それぞれの中央部に前記挿通孔を規定する穴が形成された複数の環状のケイ素鋼鈑を積層して形成された積層構造体と、該積層構造体に埋設され前記ステータの電磁力との相互作用により回転力を得るための複数の永久磁石とを有し、前記板部材は、前記積層構造体の前記挿通孔の縁部を補強すべく前記板部材に対向する前記ケイ素鋼板の前記穴の縁部を覆って配置されている請求項１に記載の電動気体圧縮機。
【請求項３】
前記板部材は前記ケイ素鋼板よりも高剛性を有する金属材料からなる請求項２に記載の電動気体圧縮機。
【請求項４】
前記回転作動部と前記小径部との間には相互の回転を阻止するためのキーが設けられている請求項１乃至３のいずれか一項に記載の電動気体圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷凍機や空気調和装置に冷媒圧縮機として組み込むのに好適な気体圧縮機に関し、特に、圧縮機構の駆動源として電動モータが組み込まれた電動気体圧縮機に関する。
【背景技術】
【０００２】
電動気体圧縮機では、気体圧縮機構および該気体圧縮機構の駆動源となる電動モータはハウジング内に収容されており、該電気モータの回転作動部であるロータおよび気体圧縮機構の回転作動部であるロータは、ハウジング内に回転可能に支持された単一の回転軸を介して一体的に結合されている。この回転軸は、その大径部および該大径部に連続する小径部を有し、その大径部に気体圧縮機のロータが固定され、その小径部に電動モータのロータが固定されている（例えば、特許文献１および２参照。）。
【０００３】
各ロータは、一般的に、回転軸に焼き嵌めや圧入のようなしまり嵌め、かしめあるいは接着剤等で固定されており、前記電動モータのロータの回転に伴って気体圧縮機のロータが回転することにより、気体圧縮機構が気体を圧縮すべく動作する。
【特許文献１】特開平６−２３５３８８号公報（図１）
【特許文献２】特開２０００−３１０１８７号公報（図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
回転軸に組み付けられた気体圧縮機構を分解するには、電動モータのロータを回転軸から取り外す必要があるが、この電動モータのロータは、前記したように回転軸にしまり嵌めやかしめあるいは接着剤等で固定されていることから、このロータを回転軸から取り外すのは容易ではない。そのため、従来の電動気体圧縮機では、故障による部品の取り替えや資源のリサイクルを目的とする分別処理のための分解に不利であった。
【０００５】
電動モータのロータを回転軸から取り外し可能に該回転軸に結合するために、この回転軸の大径部と電動モータのロータが挿入される小径部との間に形成された段部に該ロータの一端を当接させ、小径部に螺合するねじ部材の締め付けによって該ねじ部材と前記段部との間で電動モータのロータを挟持することが考えられる。
【０００６】
しかしながら、ロータの確実な挟持を可能とするには、段部の段差を大きく設定する必要がある。回転軸の大径部の増径は圧縮機の全体的な大型化および重量化を招くことから、大径部の外径を増大させることなくこの大きな段差を確保するために小径部の外径を小さくすると、小径部の強度が低下する。そのため、この小径部の強度低下による撓みが回転軸に生じ易くなり、小径部で電動モータのロータを適正に保持することに困難が生じる。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、容易な分解が可能であり、回転軸の強度低下を招くことなく該回転軸に電動モータの回転作動部が取り外し可能にかつ強固に結合された電動気体圧縮機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、ハウジング内に気密的に収容され、該ハウジングに回転可能に支持された回転軸を介してそれぞれの回転作動部が相互に作動的に結合された気体圧縮機構及び電動モータを備える電動気体圧縮機であって、前記回転軸は大径部及び該大径部に段部を経て連続する小径部を有し、前記気体圧縮機構の前記回転作動部は前記大径部に設けられ、前記電動モータの前記回転作動部は前記小径部の貫通を許す挿通孔を有し、該挿通孔に前記小径部を受け入れた状態で前記段部と前記小径部に螺合されるねじ部材との間での締め付けにより前記小径部に固定され、前記段部と前記電動モータの前記回転作動部との間には、前記大径部よりも大きな外径を有する環状の板部材が前記小径部に嵌合して配置されていることを特徴とする。
【０００９】
本発明に係る前記電動気体圧縮機では、回転軸に設けられた段部と該回転軸の小径部に挿入される電動モータの回転作動部との間に配置された環状の板部材は前記段部で確実に係止され、この板部材は回転軸の大径部よりも大きな外径を有することから、気体圧縮機構の回転作動部の挿通孔の縁部を覆うことにより該縁部を補強し該回転作動部の一端を確実に受け止める。
【００１０】
従って、回転軸の大径部の増径あるいは小径部の減径を図ることなく、小径部に螺合されるねじ部材の締め付けにより、該ねじ部材と段部との間で前記板部材を介して電動モータの回転作動部を確実に固定することができる。また、前記ねじ部材を弛め、このねじ部材を回転軸から取り外すことにより、電動モータのロータを回転軸から容易に引き抜くことができ、これにより電動モータの回転作動部を回転軸から容易に取り外すことができる。
【００１１】
電動モータの回転作動部が、それぞれの中央部に回転軸の小径部を受け入れる穴が形成された複数の環状のケイ素鋼鈑を積層して形成された積層構造体と、該積層構造体に埋設された複数の永久磁石とを有するロータである場合、前記板部材は、該板部材に対向するケイ素鋼板の前記穴の縁部を覆って配置されることにより、積層構造体の挿通孔の縁部を補強する作用をなし、これにより前記ねじ部材による強い締め付けによっても各ケイ素鋼板の前記穴の縁部が段部によって部分的な反り返りや剥離を生じることはなく、前記ねじ部材による強い締め付けによってロータと回転軸との強固な結合が可能となる。
【００１２】
前記板部材はロータのケイ素鋼板よりも高剛性を有する金属材料で形成することが望ましい。
【００１３】
また、前記回転作動部と前記小径部との間に相互の回転を阻止するためのキーを設けることができ、これにより回転作動部の回転軸に対する回転をより確実に阻止することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、前記したように、回転軸の大径部の増径あるいは小径部の減径を図ることなく、電動モータの回転作動部を容易な取り外しが可能なように強固に回転軸に固定することができるので、大型化および重量の増大を招くことなく、電動モータの回転作動部を強固にかつ容易に分解可能に回転軸に結合することができ、また、故障による気体圧縮機の各部品の取り替えや資源のリサイクルを目的とする分別処理のための分解を容易に行なうことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明を図示の実施例に沿って以下に詳細に説明する。
【実施例】
【００１６】
本発明に係る気体圧縮機は、例えば自動車に搭載される空気調和装置に適用され、空気調和装置の構成要素である従来よく知られた凝縮器、膨張弁及び蒸発器等と共に、冷却サイクルのための冷媒循環経路を構成する。
【００１７】
本発明に係る電動気体圧縮機１０は、図１に示す例では、前記蒸発器（図示せず）に接続される吸入ポート１１が形成された一端開放の筒状のフロントハウジング部材１２ａと、前記凝縮器（図示せず）に接続される吐出ポート１３が形成され、ハウジング本体であるフロントハウジング部材１２ａの開放端を閉鎖するリアハウジング部材１２ｂとから成るハウジング１２を備える。両ハウジング部材１２ａ、１２ｂは環状シール部材１２ｃを介して気密的に接合され、図示しない締結ボルトにより相互に結合されることにより、全体に円筒状に組み付けられて２分割式ハウジング１２が構成されている。このハウジング１２の内部に気体圧縮機構１４および該気体圧縮機構を駆動するための電動モータ１５が気密的に収容されている。
【００１８】
電動モータ１５は、フロントハウジング部材１２ａの筒状部１６ａに収容されており、該筒状部には、径方向外方へ立ち上がり、先端が開放する筒状の電気コネクタ部分１７が形成されている。電気コネクタ部分１７の開放端には、電動モータ１５への給電のための接続端子１８を有する電気プラグ１９が気密的に嵌合する。
【００１９】
電動モータ１５は、図示の例では、従来よく知られた多相ブラシレス直流モータである。フロントハウジング部材１２ａの閉鎖端部１６ｂには軸受２０が設けられており、電動モータ１５は、この軸受２０に一端を支持された回転軸２１に設けられるロータ１５ａと、該ロータを取り巻いて配置され、筒状部１６ａに収容された筒状のステータ１５ｂとを備える。
【００２０】
電動モータ１５のロータ１５ａは、図１および図２に示すように、それぞれに回転軸２１を受け入れる中央口を有する環状ケイ素鋼板のような多数の磁性板が各中央口を互いに整合させて積層されて構成された積層体であって、それぞれの中央口によって回転軸２１を受け入れる挿通孔２２ａが中央部に形成された円柱状の積層体２２と、該積層体に埋設された複数の永久磁石２３（図２参照）とからなる従来よく知られた回転子であり、永久磁石２３の磁気により、積層体２２の外周面には、その周方向に異磁極面が交互に配列して形成されている。
【００２１】
再び図１を参照するに、回転軸２１は気体圧縮機構１４が設けられる大径部２１ａと、該大径部に段部２１ｂを経て連なり、電動モータ１５が設けられる小径部２１ｃとを有する。この小径部２１ｃの外径は、段部２１ｂの段差（δ）に応じた差分（２δ）、大径部２１ａのそれよりも小さく、またロータ１５ａの積層体２２に形成された挿通孔２２ａへの挿通が可能となるように、該挿通孔の内径にほぼ等しい値に設定されている。
【００２２】
回転軸２１の小径部２１ｃには、大径部２１ａの外径よりも大きな外径を有する環状の板部材２４がその一側面を段部２１ｂに当接させて嵌合されている。板部材２４は、積層体２２を構成する前記磁性板よりも高硬度の例えば鋼板のような金属材料で形成されている。ロータ１５ａは、その積層体２２の一端が板部材２４の他側面に当接するように、小径部２１ｃに嵌合されている。この小径部２１ｃの端部にはねじ溝２１ｄが形成されており、ロータ１５ａは、このねじ溝２１ｄに螺合するナット部材２５の締め付けにより、ナット部材２５と板部材２４が適用された段部２１ｂとの間で挟持され、これにより回転軸２１に取り外し可能に結合されている。
【００２３】
また、図示の例では、回転軸２１とロータ１５ａとの相対回転を確実に防止するために、図２に示すように、小径部２１ｃおよび積層体２２の挿通孔２２ａの周面には、互いに対応するキー溝２６ａ、２６ｂが形成されており、該キー溝にはキー２７が挿入されている。
【００２４】
板部材２４は、ロータ１５ａの端面を保護するあて板として機能し、またナット部材２５の締め付けによってロータ１５ａが段部２１ｂから局部的な集中荷重を受けることを防止する。従って、板部材２４を用いることにより、強い締め付け力によっても積層体２２が段部２１ｂによって損傷を受けることはなく、ロータ１５ａを回転軸２１に確実に固定することができる。
【００２５】
ステータ１５ｂは、図１に示すように、例えばケイ素鋼板の積層体からなる全体に筒状のヨーク２８と、該ヨークに巻かれた界磁コイル２９とからなり、ステータ１５ｂは、位置決め機構３０により、筒状部１６ａに取り外し可能に固定される。
【００２６】
位置決め機構３０は、電気コネクタ部分１７の内周壁１７ａから筒状部１６ａの内周壁１６ｃに向けて該筒状部を貫通するねじ穴３１ａと、該ねじ穴に螺合する例えば六角穴付き止めねじあるいはすり割り付き止めねじのような止めねじ３１ｂとを有し、ねじ穴３１ａから筒状部１６ａ内に突出する止めねじ３１ｂの先端がステータ１５ｂのヨーク２８の外周面に形成された凹溝２８ａに係合する。ねじ穴３１ａは回転軸２１に関して角度的に形成されていることから、止めねじ３１ｂはヨーク２８の軸線方向に形成された凹溝２８ａにその斜め方向から角度的に係合する。この止めねじ３１ｂの締め付けにより、ステータ１５ｂは、回転および軸線方向の移動を阻止された状態で、そのヨーク２８の一端が筒状部１６ａに形成された段部１６ｄに当接する所定位置に取り外し可能に固定されている。
【００２７】
ステータ１５ｂの界磁コイル２９は、電気プラグ１９の接続端子１８を経て多相パルス電流の供給を受けることにより、界磁を生じ、この界磁とロータ１５ａの磁極との間の磁気作用によりロータ１５ａが回転すると、ロータ１５ａの回転と一体で回転軸２１が回転する。従って、ロータ１５ａは電動モータ１５の回転作動部として機能し、回転軸２１は電動モータ１５の出力軸として機能する。
【００２８】
電動モータ１５の出力軸すなわち回転軸２１はフロントハウジング部材１２ａの開放端に向けて伸長し、回転軸２１の大径部２１ａはフロントハウジング部材１２ａの開放端を横切って配置された支持部材３２を貫通する。回転軸２１の支持部材３２を貫通する先端部には、気体圧縮機構１４が設けられている。
【００２９】
気体圧縮機構１４は、図示の例では、従来よく知られたベーンロータリ式気体圧縮機構である。ベーンロータリ式気体圧縮機構１４は、シリンダ室を規定するシリンダ１４ａと、回転軸２１の大径部２１ａに例えば圧入により固定され、前記シリンダ室内に回転可能に配置された回転作動部であるロータ１４ｂとを備える。回転軸２１ｂが鉄製であるとき、ロータ１４ｂを回転軸２１ｂの大径部２１ａと一体に形成することができる。シリンダ１４ａは、図示の例では、横断面が楕円形の中空部を規定する円筒状のシリンダ部材３３ａと、該シリンダ部材の両端を閉鎖する一対のサイドブロックであるフロントサイドブロック３３ｂおよびリアサイドブロック３３ｃとから成り、シリンダ１４ａは、図示しないが従来よく知られた横断面が楕円状のシリンダ室を規定する。
【００３０】
シリンダ１４ａは支持部材３２の一側に形成された凹所３２ａ内に受け入れられており、これにより、気体圧縮機構１４は、フロントハウジング部材１２ａの開放端の側で保持されている。支持部材３２の他側には吸入ポート１１に連通する吸入室３４が形成されており、支持部材３２には吸入室３４と前記シリンダ室とを連通する吸入路３５が形成されている。
【００３１】
気体圧縮機構１４のロータ１４ｂには、従来よく知られているように、前記シリンダ室の周壁を摺動可能のベーン１４ｃが進退可能に保持されている。各ベーン１４ｃは、前記シリンダ室を周方向に区画することにより該シリンダ室に圧縮室（図示せず）を規定する。電動モータ１５の出力軸である回転軸２１の駆動回転によって気体圧縮機構１４のロータ１４ｂが回転すると、該ロータの回転に伴って各ベーン１４ｃが前記シリンダ周壁を摺動する。この各ベーン１４ｃの摺動に伴って、従来よく知られているように、各ベーン１４ｃで区画された前記圧縮室の容積がそれぞれ増減する。
【００３２】
前記圧縮室の容積が増大する吸入行程では、前記蒸発器から該蒸発器に接続された吸入ポート１１、吸入室３４および吸入路３５を経て、例えばＨＦＣ１３４ａのような冷媒が前記シリンダ室に吸入される。また前記圧縮室の容積が減少する吐出行程では、前記シリンダ室からリアハウジング部材１２ｂの内方に形成された高圧室３６、吐出ポート１３を経て該吐出ポートに接続された前記凝縮器へ圧縮を受けた冷媒ガスが送出される。
【００３３】
高圧室３６には、気体圧縮機構１４から高圧室３６に吐出される冷媒ガス中に含まれる潤滑油を冷媒ガスから分離するための油分離器３７が設けられ、高圧室３６の下部には油分離器３７により分離された潤滑油を保留するための油貯め３８が設けられている。また、リアハウジング部材１２ｂの内壁には、油貯め３８の潤滑油が吐出ポート１３へ向かう冷媒ガス流に連行されることを抑制するための庇部３９が形成されている。油貯め３８内の潤滑油は、図面の簡素化のために省略されている潤滑油案内路を経て、従来よく知られているように、気体圧縮機構１４の回転軸２１を受ける各軸受部１４ｄ、１４ｅに摩擦低減のために供給され、あるいはベーン１４ｃの背圧として利用するためロータ１４ｂに供給される。
【００３４】
本発明に係る電動気体圧縮機１０の気体圧縮機構１４および電動モータ１５のハウジング１２への組み付けでは、回転軸２１の大径部２１ａに気体圧縮機構１４が支持部材３２と共に組み付けられ、他方、電動モータ１５のステータ１５ｂが位置決め機構３０により、フロントハウジング部材１２ａの筒状部１６ａに固定される。
【００３５】
気体圧縮機構１４および支持部材３２が組み付けられた回転軸２１の小径部２１ｃには、電動モータ１５のロータ１５ａが小径部２１ｃのねじ溝２１ｄに螺合するナット部材２５の締め付けによって該ナット部材と段部２１ｂとの間で挟持される。このナット部材２５と段部２１ｂとの間で挟持されるロータ１５ａの積層体２２と、段部２１ｂとの間には、前記したように、回転軸２１の外径よりも大きな外径を有する板部材２４が適用されており、該板部材によって段部２１ｂから積層体２２の挿通孔２２ａの縁部に集中的に強い押圧力が作用することが防止されることから、積層体２２を構成するケイ素鋼板の中央口における縁部への押圧力の集中によって該縁部が剥離を生じることはなく、ナット部材２５の締め付けによってロータ１５ａを確実に回転軸２１に固定することができる。また、キー２７を用いることにより、ロータ１５ａと回転軸２１との相対回転を一層確実に防止することができる。
【００３６】
気体圧縮機構１４、支持部材３２および電動モータ１５のロータ１５ａが組み付けられた回転軸２１は、小径部２１ｃの先端が軸受２０に支持されるように、電動モータ１５のステータ１５ｂが組み付けられたフロントハウジング部材１２ａ内に挿入される。これにより気体圧縮機構１４および電動モータ１５のフロントハウジング部材１２ａへの組み込みが完了し、その後リアハウジング部材１２ｂが前記した締結ボルトによりフロントハウジング部材１２ａに結合される。
【００３７】
油分離器３７は必要に応じて予め気体圧縮機構１４に組み付けておくことができ、また回転軸２１の組み付け後、リアハウジング部材１２ｂの結合前に、気体圧縮機構１４に組み付けることができる。
【００３８】
本発明に係る電動気体圧縮機１０の分解作業では、前記した組み付け工程と逆の順序で電動モータ１５のロータ１５ａを比較的容易にフロントハウジング部材１２ａから取り出すことができる。
【００３９】
すなわち、分解作業では、ハウジング１２のリアハウジング部材１２ｂがフロントハウジング部材１２ａから取り外され、回転軸２１が、これに気体圧縮機構１４、支持部材３２および電動モータ１５のロータ１５ａが組み付けられた状態で、フロントハウジング部材１２ａの軸受２０から引き出される。
【００４０】
回転軸２１から気体圧縮機構１４を分解するに先立って、回転軸２１の小径部２１ｃに形成されたねじ溝２１ｄからナット部材２５が取り外される。このナット部材２５の取り外しによって、回転軸２１の小径部２１ｃからロータ１５ａおよび板部材２４を引き抜くことができ、このロータ１５ａの引き抜きによって支持部材３２を小径部２１ｃの側から引き抜くことができるので、支持部材３２の除去後、気体圧縮機構１４を容易に分解することができる。
【００４１】
本発明に係る気体圧縮機１０によれば、前記したように、回転軸２１に設けられた段部２１ｂと該回転軸の小径部２１ｃに挿入される電動モータの回転作動部であるロータ１５ａとの間に配置された環状の板部材２４は、段部２１ｂで確実に係止され、この板部材２４は回転軸２１の大径部２１ａよりも大きな外径を有することから、気体圧縮機構１４の回転作動部であるロータ１４ｂの挿通孔２２ａの縁部を覆うことにより該縁部を補強し、この回転作動部１４ｂの一端を確実に受け止める。
【００４２】
従って、回転軸２１の大径部２１ａの増径あるいは小径部２１ｃの減径を図ることなく、小径部２１ｃに螺合されるねじ部材２５の締め付けにより、該ねじ部材と段部２１ｂとの間で板部材２４を介して電動モータ１５の回転作動部１５ａを確実に固定することができる。また、ねじ部材２５を弛め、このねじ部材２５を回転軸２１から取り外すことにより、電動モータ１５のロータ１５ａを回転軸２１から容易に引き抜くことができることから電動モータ１５の回転作動部１５ａを回転軸２１から容易に取り外すことができる。
これにより、電動気体圧縮機の大型化および重量の増大を招くことなく、電動モータの回転作動部を強固にかつ容易に分解可能に回転軸に結合することが可能となり、また、故障による気体圧縮機の各部品の取り替えや資源のリサイクルを目的とする分別処理のための分解を容易に行うことが可能となる。
【００４３】
前記したところでは、気体圧縮機構１４としてベーンロータリ式気体圧縮機構の例を示したが、気体圧縮機構としてスクロール式及びその他の圧縮機構を採用することができる。また、電動モータ１５についても、前記した多相ブラシレス直流モータの他、種々の電動モータを採用することができる。さらに、冷媒として炭酸ガスを用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明に係る電動気体圧縮機を示す縦断面図である。
【図２】図１に示した線II−IIに沿って得られた断面を拡大してその一部を示す横断面図である。
【符号の説明】
【００４５】
１０  電動気体圧縮機
１２  ハウジング
１４  気体圧縮機構
１４ｂ  気体圧縮機構のロータ（回転作動部）
１５  電動モータ
１５ａ  電動モータのロータ（回転作動部）
２１  回転軸
２１ａ  大径部
２１ｂ  段部
２１ｃ  小径部
２２  積層体
２２ａ  挿通孔
２３  永久磁石
２４  板部材
２５  ナット部材（ねじ部材）
２７  キー
【図１】
2006118356.tif 000003
【図２】
2006118356.tif 000004