(57)【要約】【課題】無駄な摺動動力を減らした電動圧縮機を提供する。【解決手段】圧縮機２０とこれを駆動するモータ１０が密閉されたケーシング２内に収納される。モータの回転子１６と圧縮機２０のロータ２５は、回転軸２７で一体に結合されて駆動を行う。ケーシング２において圧縮機の上流側は、低圧の吸入室５０で、下流側は高圧の吐出室となる。このため回転軸は、端部２７ｂが吸入室５０側で低圧を受け、端部２７ａが密閉空間Ｒ側で中圧を受けて、ロータ２５をフロントサイドブロック３０へ押し付ける付勢力を受ける。モータ１０においては、回転子１６の軸方向位置をステータ１１に対して整合位置からずらしてある。これにより、ステータ１１から回転子１６を整合位置に引き戻そうとする力が回転軸２７に発生し、この力と圧力差に基づく付勢力が釣り合って相殺するから、ロータ２５がフロントサイドブロック３０へ押し付けられることなく回転することができ、無駄な摺動動力を生じることがない。【選択図】        図１
2004360529.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロータを備えて冷媒を圧縮する圧縮機と、ステータおよび回転子を備えるモータと、圧縮機およびモータを収納するケーシングとを備え、回転子とロータが共通の回転軸を有してモータが圧縮機を駆動するよう構成され、前記回転軸の両端がケーシング内の異なる圧力空間に臨む電動圧縮機であって、前記モータのステータと回転子の軸方向の相対位置を、当該ステータと回転子間の吸引力が前記回転軸にかかる圧力差による付勢力を相殺するように、ステータとの整合位置からずらしてあることを特徴とする電動圧縮機。
【請求項２】
前記圧縮機がベーンロータリ式であって、前記ロータはフロントサイドブロックとリヤサイドブロックの間に挟まれたシリンダ内に複数のベーンを備えて配置され、
前記ケーシングが前記圧縮機を挟んでフロントサイドブロック側が冷媒の吸入室、リヤサイドブロック側が吐出室に区画され、
前記回転軸は、一端が前記ロータから前記吸入室に延びて前記回転子が固定され、他端が前記リヤサイドブロックの前記吐出室側に形成され、前記吸入室よりも高圧の中圧空間に臨み、
前記回転子は前記ステータとの整合位置に対して前記ロータから遠ざかる方向にずらしてあることを特徴とする請求項１記載の電動圧縮機。
【請求項３】
前記モータは、回転子に永久磁石を埋め込んであり、前記ステータとの間に発生する磁力の吸引で、前記圧縮機を駆動する直流ブラシレスモータであることを特徴とする請求項１または２記載の電動圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、モータと圧縮機が同じケーシング内に配置された電動圧縮機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の電動圧縮機として例えば図２に示すものが提供されている。この電動圧縮機１’は、密閉されたケーシング２内で圧縮機２０とモータ１０’が互いに共通の回転軸で連結されて構成される。
圧縮機２０は、シリンダ２１をフロントサイドブロック３０とリヤサイドブロック４０の間に挟み、シリンダ２１内に複数のベーン２３を備えるロータ２５を設けたベーンロータリ式コンプレッサで、ロータ２５の回転軸２７’が、フロントサイドブロック３０とリヤサイドブロック４０内のそれぞれの支持穴４１、３１に支持され、ロータ２５が回転可能になっている。
【０００３】
モータ１０’は、ケーシング２に固定されたステータ１１’とこれに整合させた回転子１６’を有し、回転子１６’は、回転軸２７’の延長部分に固定されている。
モータ１０’の駆動でロータ２５が回転され冷媒に対する圧縮が行われる。ケーシング２においてモータ１０’が位置する圧縮機２０の上流側は冷媒吸入ポート１５を備える低圧の吸入室５０で、下流側は冷媒吐出ポート９を備える高圧の吐出室５３となる。
【０００４】
圧縮機２０においては、ロータ２５内のベーン２３を付勢するため、吐出室５３から潤滑油が所定の油路を経て支持穴４１の穴面に至り、さらに支持穴４１と回転軸２７’間の隙間を通って、リヤサイドブロック４０のロータ２５に対向する面に形成された凹部４４およびリヤサイドブロック４０とサイクロンブロック４８の間に形成された密閉空間Ｒへ流れる。密閉空間Ｒの潤滑油は支持穴４１と回転軸２７’間の減圧作用で中圧となる。密閉空間Ｒは連通路４３を通って凹部４４へ通じている。
【０００５】
【特許文献１】
特開平８−３５４９６号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
圧縮機２０を駆動するときに、回転軸２７’は、吸入室５０側の端部２７ｂで低圧、密閉空間Ｒ側の端部２７ａでは中圧と異なる圧力を受ける。したがって回転軸２７’にはその圧力差と回転軸２７’の断面積に基づく力が作用し、ロータ２５が隣接面であるフロントサイドブロック３０に押し付けられることになる。この結果、摩擦力が増え無駄な摺動動力が増加することによって、吐出冷媒の温度が上昇しシステム冷房としての性能が劣化するとともに、押し付け面での磨耗が促進される問題があった。
本発明は、上記従来の問題点に鑑み、圧力差に基づくロータと隣接面の摩擦を低減するようにした電動圧縮機を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
このため本発明は、ロータを備えて冷媒を圧縮する圧縮機と、ステータおよび回転子を備えるモータと、圧縮機およびモータを収納するケーシングとを備え、回転子とロータが共通の回転軸を有してモータが圧縮機を駆動するよう構成され、前記回転軸の両端がケーシング内の異なる圧力空間に臨む電動圧縮機であって、前記モータのステータと回転子の軸方向の相対位置を、当該ステータと回転子間の吸引力が前記回転軸にかかる圧力差による付勢力を相殺するように、ステータとの整合位置からずらしてあるものとした。
【０００８】
【発明の効果】
本発明によれば、モータのステータと回転子の軸方向の相対位置をずらすことによって、駆動するときにステータから、回転子を整合位置へ引き戻そうとする力が回転軸に発生し、この力と回転軸内の圧力差に基づく力が釣り合い、付勢力が相殺される。この結果、圧縮機内は無用な付勢力を受けずに動作することができ、無駄な摺動動力を発生しなくて済む。モータの加熱による吐出冷媒の温度上昇を抑えシステム冷房としての性能を維持するとともに、部品の磨耗を減らすことができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
次に、発明の実施の形態について説明する。
図１は本発明を適用した電動圧縮機の縦断面図である。
電動圧縮機１はそのケーシング２がフロントケース５、センタケース３およびリヤケース４の３部材から構成されている。
センタケース３は筒状で、その一方の開口側にコイル１２を備えたステータ１１が焼きばめによって固定されている。
【００１０】
なお、センタケース３の内周壁には段差部６が形成され、ステータ１１の後端はこの段差部６に当接して位置決めされ、ステータ１１の前端はフロントケース５内に張り出している。フロントケース５のセンタケース３と対向する端面の開口形状は、センタケース３の開口形状と略整合しており、センタケース３とフロントケース５とは図示しないボルトで結合されている。
【００１１】
フロントケース５の底壁には、コネクタ１４が気密に取り付けられて、ケーブルによってコイル１２と接続され、コイル１２に対して外部から電力が供給されるようになっている。底部側の外周壁には、冷媒吸入ポート１５が設けられ、外部から冷媒が吸入されるようになっている。
【００１２】
センタケース３の他方の端部には、隔壁８が形成され、この隔壁８には、ロータの回転軸２７を通すための貫通穴３５が設けられている。
リヤケース４の開口側には圧縮機２０が配置されている。圧縮機２０は、内周面が楕円形状のシリンダ２１内に複数のベーン２３を備えるロータ２５が回転可能に設けられ、シリンダ２１をフロントサイドブロック３０とリヤサイドブロック４０の間に挟んで、ベーンロータリ式コンプレッサを形成している。
ロータ２５はその回転軸２７を後側ではリヤサイドブロック４０の支持穴４１に支持され、前側ではフロントサイドブロック３０の支持穴３１に支持されている。
【００１３】
シリンダ２１とフロントサイドブロック３０は、相互の位置関係が規定され、シリンダ２１の中心に対してロータ２５の回転軸２７を整合させた状態で図示しないボルトによって結合されている。そして圧縮機２０は、シリンダ２１とフロントサイドブロック３０およびリヤサイドブロック４０を貫通するボルト４７によって、センタケース３の隔壁８に固定されている。
フロントサイドブロック３０には吸入口３６が開口し、リヤサイドブロック４０には、オイルセパレータ４９を備えるサイクロンブロック４８が取り付けられている。
【００１４】
ロータ２５の回転軸２７は、支持穴３１および隔壁８を貫通してセンタケース３内に伸びている。
この延長部分には、回転子１６が固定されている。これにより、ステータ１１と回転子１６とでモータ１０が形成される。
なお、回転軸２７における回転子１６の取り付け位置は、回転子１６の中央位置がステータ１１の中央位置に対して、距離Ｚだけフロント側にずれるように設定されている。このずれについては後述する。
フロントケース５の冷媒吸入ポート１５が設けられた空間５１と、センタケース３の隔壁８に取り付けられたフロントサイドブロック３０より前側の空間５２とは、モータ１０を挟んで冷媒の吸入室５０を形成している。
【００１５】
センタケース３とフロントケース５の内側壁において、ステータ１１と対応する部分に、円周方向で複数の窪み２６が形成され、この窪み２６と、ステータ１１の外周面で空間５１と空間５２をつなぐ冷媒通路を形成している。
隔壁８には、吸入室５０とフロントサイドブロック３０の吸入口３６を連通させる貫通穴３８が設けられている。これによって、冷媒吸入ポート１５から、複数のベーン２３を備えた圧縮室につながる冷媒の通路が形成される。
【００１６】
リヤケース４のサイクロンブロック４８が臨む空間は、吐出室５３を形成している。リヤケース４の外周壁には冷媒吐出ポート９が設けられて、圧縮機２０からオイルセパレータ４９を経て吐出された冷媒を冷媒吐出ポート９から外部へ供給するようになっている。
【００１７】
吐出室５３には所定量の潤滑油が貯留されている。
この潤滑油は、吐出室５３の吐出圧に押されて、図示しない油路を経て支持穴４１、３１の穴面に至り、さらに支持穴４１と回転軸２７間の隙間を通って、リヤサイドブロック４０のロータ２５に対向する面に形成された凹部（さらい）４４およびリヤサイドブロック４０とサイクロンブロック４８の間に形成された密閉空間Ｒへ流れる。
【００１８】
密閉空間Ｒに流れる潤滑油は貫通穴４３によって凹部４４に導かれ、この潤滑油の圧力で、ロータ２５に備えているベーン２３をシリンダ２１の円周面に押し付けている。これによって、ベーン２３で区画されたシリンダ内の空間はロータ２５の回転に従って冷媒を圧縮する圧縮室となる。
なお、センタケース３とリヤケース４間、およびセンタケース３とフロントケース５間の接続には、それぞれパッキンが用いられ気密を確保するようにしている。
【００１９】
次に、電動圧縮機の動作について説明する。
モータ１０は、回転子１６に永久磁石を埋め込んである直流ブラシレスモータである。コネクタ１４を介して外部からステータ１１に給電を行って、ステータ１１に回転磁場を生じさせ、回転子１６を吸引することで、回転軸２７に回転力が発生する。圧縮機２０はその回転力で、ロータ２５が回転され冷媒を圧縮する。
圧縮機２０とモータ１０全体はケーシング２で密閉されており、モータ１０側の冷媒吸入ポート１５より、ロータ２５の回転にともなって、吸入室５０内に冷媒が吸引される。
【００２０】
吸引された低温低圧の冷媒は、窪み２６などモータ１０の周囲を通ってモータを冷却しつつ、フロントサイドブロック３０に設けられた吸入口３６から圧縮機２０内部に吸入される。圧縮機内部に入った冷媒は、ベーン２３によって仕切られた圧縮室の容量変化により高圧となり、吐出室５３に吐出され、吐出室上部に設けられた冷媒吐出ポート９から図示しない冷媒サイクルの凝縮機へと送り出される。これと同時に、吐出室５３からは潤滑油が減圧されながら密閉空間Ｒなどを経てロータ２５内に流れる。密閉空間Ｒの圧力は、吐出室５３の高圧より低く、吸入室５０より高い中圧状態となる。
【００２１】
回転軸２７においては、吸入室５０に位置する端部２７ｂが低圧を受ける一方、端部２７ａが密閉空間Ｒで中圧を受け、その圧力差に基づく力が付勢力として作用し、ロータ２５をフロントサイドブロック３０に押し付けようとする。
一方、モータ１０においては、ステータ１１に対して回転子１６の軸方向位置をフロント側に距離Ｚだけずらしてあるので、モータの駆動にともなって、回転子１６を整合位置に引き戻そうとする力が回転軸２７に発生する。この力が上記圧力差に基づく付勢力に釣り合って相殺するから、ロータ２５がフロントサイドブロック３０にもリヤサイドブロック４０にも押し付けられない。
その距離Ｚの値に関しては、例えば吸入室５０、吐出室５３の圧力と、回転軸２７の断面積によって算出することができる。
【００２２】
以上のように、モータ１０のステータ１１と回転子１６の軸方向の相対位置を整合位置からずらすことによって、回転軸２７にかかる圧力差に基づく付勢力を相殺するようにしたから、圧縮機２０のロータ２５がフロントサイドブロック３０に押し付けられずに回転することができる。この結果、無駄な摺動動力がなくなり、モータ１０の消費電力が少なくなる。また、無駄な動力損失がなくなるので、冷媒の吐出温度が低下し、冷凍システムの冷房性能が向上する。圧縮機内部の摺動による磨耗もなくなる効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】発明の実施の形態を示す電動圧縮機の縦断面図である。
【図２】従来例を示す図である。
【符号の説明】
１、１’    電動圧縮機
２        ケーシング
３        センタケース
４        リヤケース
５        フロントケース
６        段差部
８        隔壁
９        冷媒吐出ポート
１０、１０’    モータ
１１、１１’    ステータ
１２      コイル
１４      コネクタ
１５      冷媒吸入ポート
１６、１６’    回転子
２０      圧縮機
２１      シリンダ
２３      ベーン
２５      ロータ
２６      窪み
２７、２７’    回転軸
２７ａ、２７ｂ    端部
３０      フロントサイドブロック
３１、４１    支持穴
３５      貫通穴
３６      吸入口
４０      リヤサイドブロック
４３      連通路
４４      凹部
４８      サイクロンブロック
４９      オイルセパレータ
５０      吸入室
５１、５２    空間
５３      吐出室
【図１】
2004360529.tif 000003
【図２】
2004360529.tif 000004