(57)【要約】【課題】吸入室の電動モータの収容部分の底部に溜まった冷凍機油を圧縮機構に効率よく吸入させる。【解決手段】胴部の半径が異なる圧縮機構３とモータ部４とを、互いの底部の高さを一致させてモータ室８に収容し、これにより、圧縮機構３の収容部分とモータ部４の収容部分との間でモータ室８の底部の高さを一致させて段差をなくす。そして、圧縮機構３のロータ１７にロータ軸１８を一体に設け、互いの回転中心の高さが一致しないモータ部４の駆動軸２１とロータ軸１８とを、動力伝達機構としての減速歯車列２０によって接続する。これにより、圧縮機構３とモータ部４とが収容されるリアケース７のモータ室８の底部に、圧縮機構３とモータ部４との胴部の半径の差による段差が形成されないようにして、モータ室８に溜まってモータ室８の冷媒の流れにより噴き上げられた冷凍機油Ｏが、圧縮機構３の吸入口４９に届き易いようにする。【選択図】図２
2017008740.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転体（１７）の回転により冷媒を圧縮する圧縮機構（３）と、
前記圧縮機構（３）とは胴部の半径が異なり前記回転体（１７）を回転させる電動モータ（４）と、
前記圧縮機構（３）と前記電動モータ（４）とを、互いの底部の高さの差が互いの胴部の半径の差よりも小さくなるように、互いの回転中心をずらして吸入室（８）に収容するハウジング（２）と、
を備える電動コンプレッサ（１０）。
【請求項２】
前記電動モータ（４）の出力軸（２１）を前記圧縮機構（３）の筐体（１２）の軸受部（１６）で軸受し、前記回転体（１７）の回転軸（１８）と前記出力軸（２１）とを動力伝達機構（２０）により接続した請求項１記載の電動コンプレッサ（１０）。
【請求項３】
前記動力伝達機構（２０）を減速歯車列で構成した請求項２記載の電動コンプレッサ（１０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷媒を圧縮する冷凍サイクル用のコンプレッサに係り、特に、電動モータを動力源とする電動コンプレッサに関する。
【背景技術】
【０００２】
冷凍サイクルに用いるコンプレッサは、低温低圧の冷媒を吸入し、圧縮により高温高圧とした冷媒を吐出する。コンプレッサの中には、冷媒の圧縮機構の動力源として電動モータを有する電動コンプレッサがある。電動コンプレッサでは、圧縮機構の吸入室側に電動モータを配置して、加熱する電動モータを吸入冷媒で冷却することが行われる。
【０００３】
ところで、冷凍サイクルから電動コンプレッサに吸入される冷媒には、ミスト状となった冷凍機油が含まれている。この冷凍機油は、主に、潤滑用として電動コンプレッサの各部に供給される。
【０００４】
また、圧縮機構がベーンロータリー式である場合には、シリンダ室内で回転するロータからベーンをシリンダ室の内周面側に突出させるのをアシストする圧力源として、ベーンの背圧空間にも冷凍機油が供給される。
【０００５】
この種の電動コンプレッサにおいては、圧縮機構が冷凍サイクルの冷凍負荷に応じた冷媒圧縮を行うことが求められる。したがって、電動モータにはそれに見合ったトルクを発生する能力が求められる。このような事情から、電動モータの胴径は圧縮機構の胴径よりも大きいのが一般的である（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１４−１０９２５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、電動コンプレッサの吸入室に吸入された冷媒に含まれるミスト状の冷凍機油は、電動モータや圧縮機構の電動モータ側の表面等に衝突することで冷媒から分離される。分離された冷凍機油は、衝突した物体の表面を伝って吸入室の底部に流入する。このとき、圧縮機構と電動モータとの胴径差に応じた内径差が吸入室に存在すると、吸入室の底部に流入した冷凍機油は、圧縮機構の収容部分よりも低い電動モータの収容部分に溜まる。
【０００８】
このようにして吸入室の電動モータの収容部分に溜まった冷凍機油の液面が圧縮機構の冷媒吸入口に届かないと、圧縮機構に吸い込まれないので、吐出室側に冷凍機油がなかなか送り込まれず潤滑用の冷凍機油が供給不足になってしまう。それを防ぐためには、冷凍機油を必要な供給量よりも多めに封入しておかなければならなくなる。
【０００９】
本発明は前記事情に鑑みなされたもので、本発明の目的は、吸入室の電動モータの収容部分の底部に溜まった冷凍機油を圧縮機構に効率よく吸入させることができる電動コンプレッサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明の電動コンプレッサは、
回転体の回転により冷媒を圧縮する圧縮機構と、
前記圧縮機構とは胴部の半径が異なり前記回転体を回転させる電動モータと、
前記圧縮機構と前記電動モータとを、互いの底部の高さの差が互いの胴部の半径の差よりも小さくなるように、互いの回転中心をずらして吸入室に収容するハウジングと、
を備える。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、吸入室の電動モータの収容部分の底部に溜まった冷凍機油を圧縮機構に効率よく吸入させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】一般的な電動コンプレッサの正断面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る電動コンプレッサの要部の構造を模式的に示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。図１は本発明が適用される一般的な構成の電動コンプレッサを示す正断面図である。
【００１４】
図１に示す電動コンプレッサ１は、略円筒状のハウジング２と、冷媒を圧縮する圧縮機構３と、駆動力を生じるモータ部４（請求項中の電動モータに相当）と、モータ部４を制御するインバータ部５とを備えている。
【００１５】
略円筒状のハウジング２は、圧縮機構３とモータ部４とを内部に収容するリアケース７と、リアケース７の開口端を覆うように配置されるフロントケース９と、リアケース７と他側のフロントケース９に連結されるインバータケース１１とを有している。
【００１６】
有底筒状に形成されたリアケース７内に収容される圧縮機構３は、内周に楕円形状を有するシリンダブロック１３と、シリンダブロック１３の両端部を狭持するように配置されるサイドブロック１５とで、筐体１２を構成している。また、圧縮機構３は、シリンダブロック１３の内周に回転自在に収容されるロータ１７（請求項中の回転体に相当）と、ロータ１７に形成されるベーン溝に収容されるベーン１９とを有している。
【００１７】
なお、圧縮機構３がリアケース７に圧入して固定されることで、リアケース７の底面側に冷媒を吐出する吐出室４３が形成される。この吐出室４３には、気体状の冷媒と、吐出された冷媒に含まれる液体であるオイル等とを分離する気液分離器４７が配置されている。
【００１８】
また、サイドブロック１５のリアサイドブロック１５ａとフロントサイドブロック１５ｂとによってシリンダブロック１３の両端部を狭持することにより、シリンダブロック１３の内周にシリンダ室３５が形成される。ロータ１７が回転することにより、ロータ１７に形成されたベーン溝からベーン１９が飛び出し、ベーン１９の先端がシリンダブロック１３の内壁と当接し、さらにロータ１７が回転することによって、冷媒を圧縮している。圧縮した冷媒は上述した吐出室４３へ吐出される。
【００１９】
ロータ１７を回転させる駆動源となるモータ部４は、リアケース７の内周に沿って均等に配置される固定子２３と、固定子２３の内方側に配置された駆動軸２１と、駆動軸２１を圧入して固定しているモータロータ部２５とを有している。なお、駆動軸２１は圧縮機構３のロータ１７と一体に形成されている。
【００２０】
固定子２３は、図示しないティース部にコイル３７を巻回することによって形成されており、このコイル３７に電流が流れることにより磁界を発生させ、固定子２３の内方に配置されるモータロータ部２５を回転させている。
【００２１】
また、複数のティースに巻回されたコイル３７を引き出して１箇所に集中させて結線するモータ中性点４５は、車両搭載時の車両上下方向Ｘの上方側に形成されている。このモータ中性点４５は、後述するハーメチックターミナル３０を介してインバータ部５に接続されている。
【００２２】
モータ部４を制御するインバータ部５は、フロントケース９のリアケース７と他端側に形成され、インバータケース１１によって密閉されて形成されたインバータ室２６内に配置されている。
【００２３】
インバータ部５は、電子部品２７と基板２９とを有しており、電子部品２７は、発熱するスイッチング素子３９（インテンリジェントパワーモジュール等）と、スイッチング素子３９よりも突出高さの大きい背高部品４１（コモンモードコイル、ノーマルモードコイル、インバータ入力用コンデンサ、トランス、内部電源用コンデンサ等）とを有している。
【００２４】
インバータ室２６内に配置される電子部品２７は、電子部品２７の中でも駆動軸２１方向に突出高さの低いスイッチング素子３９をインバータ室２６の車両上下方向Ｘの下方側に配置し、スイッチング素子３９よりも駆動軸２１方向の突出高さの高い背高部品４１をインバータ室２６の車両上下方向Ｘの上方側に配置している。
【００２５】
リアケース７とインバータケース１１との間には、フロントケース９が配置されている。リアケース７の開口端を覆うようにフロントケース９が配置されることにより、モータ室８（請求項中の吸入室に相当）が形成される。モータ室８には、上述した圧縮機構３とモータ部４が収容されており、モータ室８内の潤滑を保つためにオイルが封入されている。また、モータ室８の外周には、図示しない冷媒吸入口が設けられており、モータ室８内に冷媒を注入している。
【００２６】
フロントケース９内は、仕切壁２８によってモータ室８とインバータ室２６とに仕切られている。仕切壁２８には、上述したモータ部４とインバータ部５を電気的に接続するハーメチックターミナル３０が貫通して設けられている。ハーメチックターミナル３０は、フロントケース９の車両上下方向Ｘの上方側に配置されている。
【００２７】
このように構成された電動コンプレッサ１では、モータ部４が駆動されると駆動軸２１が回転し、駆動軸２１と一体に形成されたロータ１７が回転される。ロータ１７が回転されると、ロータ１７内のベーン溝に収容されたベーン１９が遠心力等によってベーン溝から飛び出して、シリンダブロック１３の内壁と摺接する。
【００２８】
これにより、不図示の吸入口から隣り合う２つのベーン１９間の圧縮室に吸入された冷媒が封入され、ロータ１７の回転に伴いベーン１９のロータ１７からの突出量が減って圧縮機構３の圧縮室の容積が減ることで、圧縮室の冷媒が圧縮される。圧縮された冷媒は、図示しない吐出孔から吐出室４３へ吐出され、気液分離器４７を介して図示しない吐出口から冷凍サイクルへ冷媒に吐出され、冷凍サイクルを通過した後、モータ室８に吸入される。
【００２９】
モータ室８に吸入された冷媒には、気液分離器４７で冷媒から分離されて潤滑用や圧力源として各部に供給された冷凍機油Ｏが、ミスト状となって混入している。この冷媒が冷却のためにモータ部４に衝突した際に、冷媒中の冷凍機油Ｏのミストがモータ部４の表面に付着し、付着した冷凍機油Ｏのミストが凝集して液滴となり、モータ部４の表面を伝って落下し、ハウジング２のモータ室８の底部に溜まる。
【００３０】
なお、モータ部４が停止して電動コンプレッサ１による冷媒の圧縮動作が停止している間にも、吐出室４３とモータ室８（吸入室）との圧力差により吐出室４３の冷媒がモータ室８に逆流すると、逆流する冷媒と共に、吐出室４３に貯留された冷凍機油Ｏがモータ室８に流入し、ハウジング２のモータ室８の底部に溜まる。
【００３１】
ここで、圧縮機構３に冷凍サイクルの冷凍負荷に応じた冷媒圧縮を行うのに十分なトルクをモータ部４から供給するために、モータ部４の胴部の半径が圧縮機構３の胴部の半径よりも大きい場合、モータ室８の圧縮機構３の収容部分とモータ部４の収容部分との間には段差が生じる。
【００３２】
このような段差が生じると、先に説明したようにモータ室８の底部に溜まる冷凍機油Ｏは専ら、胴部の半径が大きいモータ部４の収容部分に溜まる。すると、圧縮機構３の吸入口４９が最下部に配置されているとしても、モータ部４の収容部分に溜まった冷凍機油Ｏの液面が吸入口４９に届かないと、圧縮機構３に冷凍機油Ｏを吸い込ませて吐出室４３側に送り込ませることができない。
【００３３】
そこで、本発明では、フロントケース９のモータ室８に冷媒を吸入する経路の構造として、以下に説明する構成を採用した。
【００３４】
図２は、本発明の一実施形態に係る電動コンプレッサ１０で用いるフロントケース９のモータ室８内の構成を模式的に示す説明図である。
【００３５】
図２に示す本実施形態の電動コンプレッサ１０では、胴部の半径が異なる圧縮機構３とモータ部４とを、互いの底部の高さを一致させてモータ室８に収容し、これにより、圧縮機構３の収容部分とモータ部４の収容部分との間でモータ室８の底部の高さを一致させて段差をなくしている。
【００３６】
そのため、本実施形態の電動コンプレッサ１０では、圧縮機構３のロータ１７の回転中心とモータ部４のモータロータ部２５の回転中心との高さが一致せず、図１に示す一般的な電動コンプレッサ１のように、圧縮機構３のロータ１７にモータ部４の駆動軸２１を一体に形成することができない。
【００３７】
そこで、圧縮機構３のロータ１７にロータ軸１８を一体に設け、互いの回転中心の高さが一致しないモータ部４の駆動軸２１とロータ軸１８とを、動力伝達機構としての減速歯車列２０によって接続するようにした。
【００３８】
なお、本実施形態では、ロータ軸１８に取り付けられたギア６１と、駆動軸２１に取り付けられてロータ軸１８のギア６１と噛合するギア６３とで、減速歯車列２０を構成している。この減速歯車列２０により、駆動軸２１の回転が減速されてロータ軸１８に伝達される。
【００３９】
また、圧縮機構３のロータ軸１８とモータ部４の駆動軸２１とを接続する動力伝達機構は、減速歯車列２０以外のもので構成してもよい（例えば、等速歯車列、増速歯車列、ベルトプーリ機構、チェーンスプロケット機構等）。しかし、本実施形態のように減速歯車列２０でロータ軸１８と駆動軸２１とを接続することで、モータ部４に発生するトルクが小さくても圧縮機構３のロータ１７を回転させることができる。
【００４０】
さらに、本実施形態では、モータロータ部２５に圧入した駆動軸２１の先端を、圧縮機構３の筐体１２のフロントサイドブロック１５ｂに形成した軸受部１６で軸受している。これにより、駆動軸２１の先端が自由端となって駆動軸２１のギア６３とロータ軸１８のギア６１との噛合が不十分になるのを防ぐことができる。
【００４１】
ちなみに、胴部の半径が異なる圧縮機構３の底部の高さとモータ部４の底部の高さとが一致するように、ロータ軸１８と駆動軸２１とを互いの回転中心の高さをずらして配置するのに当たり、両回転中心を、高さ方向（上下方向Ｘ）だけでなくそれ以外の方向（但し、ロータ軸１８や駆動軸２１の軸方向を除く）にもずらして配置するようにしてもよい。
【００４２】
このように構成された本実施形態の電動コンプレッサ１では、互いの胴部の半径が異なる圧縮機構３とモータ部４とをそれぞれの底部の高さが一致するようにハウジング２のリアケース７内に収容し、圧縮機構３のロータ軸１８とモータ部４の駆動軸２１とを減速歯車列２０により動力伝達可能に接続した。
【００４３】
このため、圧縮機構３とモータ部４とが収容されるリアケース７のモータ室８の底部に、圧縮機構３とモータ部４との胴部の半径の差による段差が形成されないようにして、モータ室８に溜まってモータ室８の冷媒の流れにより噴き上げられた冷凍機油Ｏが、圧縮機構３の吸入口４９に届き易いようにすることができる。これにより、モータ室８の冷凍機油Ｏを圧縮機構３に効率よく吸い込ませて、圧縮後の冷媒と共に吐出室４３側に冷凍機油Ｏを送り込ませ、潤滑用の冷凍機油Ｏが吐出室４３において供給不足となるのを防ぐことができる。
【００４４】
なお、本実施形態では、互いの胴部の半径が異なる圧縮機構３とモータ部４とをそれぞれの底部の高さが一致するようにハウジング２のリアケース７内に収容したが、両者の底部の高さは必ずしも一致していなくてもよい。即ち、圧縮機構３の底部とモータ部４の底部との高さの差が、圧縮機構３の胴部の半径とモータ部４の胴部の半径との差よりも小さくなるように、互いの回転中心をずらして圧縮機構３とモータ部４とをハウジング２のリアケース７内に収容しても、モータ室８の冷凍機油Ｏを圧縮機構３に効率よく吸い込ませることができる。
【００４５】
また、本実施形態では、シリンダ室３５内でロータ１７を回転させるベーンロータリー式の圧縮機構３を有する電動コンプレッサ１に本発明を適用した場合を例に取って説明した。しかし、本発明は、例えば、可動スクロールを固定スクロールに対して回転させて気体を圧縮するスクロール方式のコンプレッサ等、回転体を回転させることで気体を吸入して圧縮する回転式の圧縮機構を有するコンプレッサをモータで回転させる場合に広く適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明は、冷媒を圧縮する圧縮機構の回転体を電動モータで回転させる電動コンプレッサにおいて利用することができる。
【符号の説明】
【００４７】
１，１０  電動コンプレッサ
２  ハウジング
３  圧縮機構
４  モータ部（電動モータ）
５  インバータ部（駆動回路）
７  リアケース
８  モータ室（吸入室）
９  フロントケース
１１  インバータケース
１２  筐体
１３  シリンダブロック
１５  サイドブロック
１５ａ  リアサイドブロック
１５ｂ  フロントサイドブロック
１６  軸受部
１７  ロータ（回転体）
１８  ロータ軸（回転軸）
１９  ベーン
２０  減速歯車列（動力伝達機構）
２１  駆動軸（出力軸）
２３  固定子
２５  モータロータ部
２６  インバータ室
２７  電子部品
２８  仕切壁
２９  基板
３０  ハーメチックターミナル
３５  シリンダ室
３７  コイル
３９  スイッチング素子
４１  背高部品
４３  吐出室
４５  モータ中性点
４７  気液分離器
４９  吸入口
５３  吸入冷媒通路
５５  吸入ポート
５７  冷媒出口
５９  液面
Ｏ  冷凍機油
Ｘ  車両上下方向
【図１】
2017008740.tif 000003
【図２】
2017008740.tif 000004