JP2013068188A - 電動圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】コストアップや本体ケーシングの大型化を招くことなく起動時の液圧縮後も摺動部を効率よく潤滑できる電動圧縮機の提供。
【解決手段】固定スクロール４に対し旋回スクロール５を旋回駆動する駆動軸８と、駆動軸を軸受け支持する主軸受部材２１と、旋回スクロールの自転防止用オルダムリング７とを備え、前記圧縮機構部の起動時に液圧縮が発生した場合、高圧な液冷媒を本体ケーシング内の高圧空間１１に排除する１個または複数個の細孔１６を圧縮機構部に備えた構成としてあり、起動時の液圧縮発生時にオルダムリング７の摺動部に浸入した液冷媒を効率的に排除することで潤滑性が確保でき、潤滑性能の低い安価な部品でも摺動部を構成することができるとともに、小型で安価な電動圧縮機とすることができる。
【選択図】図１

Description

本発明はハウジング内に、冷媒の吸入、圧縮および吐出を行う圧縮機構部と、この圧縮機構部を駆動するモータとを収容した電動圧縮機に関するものである。

従来この種の電動圧縮機の一つとしてスクロール圧縮機があり、以下、図５に示す電動スクロール圧縮機を例にとり、図面とともに説明する。

この電動スクロール圧縮機は、本体ケーシング１内に、圧縮機構部２と電動機３を配置し、電動機３を配した部分は高圧空間１１となっている。前記圧縮機構部２は、固定渦巻羽根４ａを有する固定スクロール４と、この固定スクロール４の固定渦巻羽根４ａと噛み合わせて複数個の圧縮空間１０を形成する旋回渦巻羽根５ａを旋回鏡板５ｂ上に形成した旋回スクロール５とを主要要素として構成されている。

そして、この旋回スクロール５を前記固定スクロール４とにより挟む位置に設けられた主軸受部材６と、前記旋回スクロール４の自転を防止するためのオルダムリング７と、前記旋回スクロール５の旋回鏡板５ｂに設けられた旋回軸受部２０に嵌合し、旋回スクロール５を旋回運動させる偏心軸部８ａを有する駆動軸８と、前記主軸受部材６に設けられ前記駆動軸８を支持する主軸受部２１と、同じく前記主軸受部材６に、前記旋回スクロール５の旋回鏡板５ｂの旋回軸受側空間を吐出圧力にほぼ近い中圧空間１２と、吸入圧力に対して少し高い低圧空間１３とに仕切るシール部材９とを配置して構成してある。

また、本体ケーシング１底部にはオイル溜め２３があり、このオイル溜め２３のオイルは、駆動軸８の副軸受部２２側に設置されたポンプ２４により、前記駆動軸８を縦貫する給油路８ｂを通して、偏心軸部８ａ端部に供給され、前記旋回軸受部２０を潤滑した後、前記旋回スクロール５の旋回鏡板５ｂに設けられた細孔５ｃを通して前記低圧空間１３に配された前記オルダムリング７を潤滑し、さらに細孔５ｄを通して前記圧縮空間１０を潤滑している（例えば、特許文献１参照）。

このような電動スクロール圧縮機は、電動機３の回転力が前記駆動軸８を介して伝達されると、前記圧縮機構部２の吸入通路１４から吸入された低温低圧の流体が、複数個の圧縮空間１０で外周側から中央部に移動しながら順次圧縮され、吐出孔１５から高温高圧の流体となって吐出され、これを繰り返す。

そして、オルダムリング７にオイルを供給することにより、前記主軸受部材６と前記旋回スクロール５の旋回鏡板５ｂに設けられたキー溝部６ａとの摺動損失を低減させるとともに、オイルの粘性による緩衝効果により振動の低減を図っていた。

特開平９−２１７６８９号公報

しかしながら、上記従来の構成では、液冷媒を圧縮する、いわゆる液圧縮現象が生じた場合には、過大圧力により圧縮空間１０より細孔５ｄを逆流した液冷媒が低圧空間１３に浸入、滞留することにより、高圧化した低圧空間１３へのオイル供給が阻害され、オルダ
ムリング７の摺動損失が増加することにより一時的に性能を低下させる可能性があった。

本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、液圧縮時に低圧空間に滞留した液冷媒を効率的に排出することにより、例え液圧縮が起きた場合でもオルダムリングの摺動損失を低く抑えることができ、高効率および高信頼性の電動圧縮機を提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために本発明は、圧縮機構部に当該圧縮機構部の起動時に液圧縮が発生した場合、高圧な液冷媒を前記本体ケーシング内の高圧空間に排除する１個または複数個の細孔を設けた構成としてある。

これによって、液圧縮後に低圧空間が高圧な液冷媒で満たされていることがなく、通常圧縮開始直後から低圧空間へオイルが供給され、オルダムリングの摺動損失を低く抑えることができる。

本発明による電動圧縮機は、起動時に液圧縮が発生したような場合でも、オルダムリングの摺動損失を低く抑えることができ、高効率および高信頼性を実現することができる。

本発明の実施の形態１における電動圧縮機の断面図 同実施の形態１における電動圧縮機の要部の拡大断面図 同実施の形態１におけるキー溝部の斜視図 （ａ）同実施の形態１の要部における弁の起動時の動作説明図、（ｂ）同通常運転時の動作説明図 従来の電動圧縮機の断面図

第１の発明は、固定スクロールと旋回スクロールとを備えた圧縮機構部及びこれを駆動する電動機を内蔵した本体ケーシングと、前記旋回スクロールを前記電動機の駆動力によって旋回駆動する駆動軸と、前記駆動軸を軸受け支持する主軸受部材と、前記旋回スクロールの自転を防止するためのオルダムリングとを備え、前記圧縮機構部の起動時に液圧縮が発生した場合、当該液圧縮によって生じた高圧な液冷媒を前記本体ケーシング内の高圧空間に排除する１個または複数個の細孔を前記圧縮機構部に備えた構成としてある。

第２の発明は、固定スクロールと旋回スクロールとを備えた圧縮機構部及びこれを駆動する電動機を内蔵した本体ケーシングと、前記旋回スクロールを前記電動機の駆動力によって旋回駆動する駆動軸と、前記駆動軸を軸受け支持する主軸受部材と、前記固定、旋回スクロールで形成される圧縮空間と連通する如く前記主軸受部材に設けたキー溝部と、前記キー溝部を摺動して前記旋回スクロールの自転を防止するオルダムリングとを備え、かつ前記主軸受部材に前記キー溝部と前記本体ケーシング内の高圧空間とを連通する細孔を設け、前記圧縮機構部の起動時に液圧縮が発生した場合、当該液圧縮で生じ前記キー溝部に滞留する高圧な液冷媒を本体ケーシング内の高圧空間へ排除する構成としてある。
これら第１、第２の発明により、起動時に液圧縮が発生し、低圧空間内のキー溝部に液冷媒が浸入しても、高圧な液冷媒と起動直後は低圧である高圧空間との差圧により、細孔から高圧空間へ液冷媒が排出され、低圧空間への高圧な液冷媒の滞留を防ぐことでオイル供給が行われやすくなり、オルダムリングの摺動損失を低く抑えることができる。

第３の発明は、第２の発明において、細孔の高圧空間側の開口部に、差圧により開閉す
る弁を設けた構成としてある。これにより、通常運転時には吐出ガスにより高圧となる高圧空間と吸入圧力に近い低圧空間との差圧により弁が閉じ、吐出ガスが低圧空間に逆流することを防ぐことができる。
その際、上記細孔の高圧空間側の開口部に設けた弁を鋼球等の安価な材料を用いて構成すれば、安価な方法で吐出圧力の逆流を防ぐことができる。

第４の発明は、第２または３の発明において、細孔のキー溝側の開口部が、オルダムリングによって遮蔽されないように配置してあり、液冷媒の排出経路を確保することにより効率的に液冷媒を排出することができる。

第５の発明は、第１〜４の発明において、流体として二酸化炭素を主成分とする冷媒を用いた構成としたものであり、近年環境保護の観点から推進されていて高圧で使用される二酸化炭素を主成分とする冷媒にも対応することが可能である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。また、便宜上従来例と同様の部分には同一番号を付記して説明する。

（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態における電動圧縮機の断面図である。この図１は、電動圧縮機の胴部の周りにある取付け脚３０によって横向きに設置される横型電動圧縮機の場合の１つの例を示している。
図１に示すようにこの電動圧縮機はその本体ケーシング１内に電動機３を内蔵し、この本体ケーシング１に嵌入または圧入された圧縮機構部２を駆動する。電動機３はサブケーシング３１に組み込まれた電動機駆動回路部３２によって駆動される。また、本体ケーシング１内に圧縮機構部２を含む各摺動部の潤滑に供する液を貯留するオイル溜め２３を備えている。通常運転時に取り扱う冷媒はガス冷媒であり、各摺動部の潤滑や圧縮機構部２の摺動部のシールに供する液としてはオイルなどの液を採用している。また、オイルは冷媒に対して相溶性のあるものである。

上記本体ケーシング１内にはその一端吐出口２５側からポンプ２４、副軸受部２２、電動機３、主軸受部２１を持った主軸受部材６が軸線方向に配置してある。ポンプ２４は蓋体２６との間に保持し、蓋体２６の内側にオイル溜め２３に通じるポンプ室２７を形成して吸上げ通路２８を介しオイル溜め２３に通じるようにしてある。副軸受部２２は本体ケーシング１にて支持し、駆動軸８のポンプ２４に連結している側を軸支するようにしてある。また、電動機３は固定子３ａを本体ケーシング１に焼き嵌め固定するか、または環状部材によって固定され、駆動軸８の途中まわりに固定した回転子３ｂとによって駆動軸８を回転駆動できるようにしている。
主軸受部材６は固定スクロール４と図示しないボルトなどによって固定し、本体ケーシング１の他端開口側に位置するサブケーシング３１でもって挟持する状態で、駆動軸８の圧縮機構部２側を主軸受部２１により軸支している。さらに、主軸受部材６と固定スクロール４との間に旋回スクロール５を挟み込んでスクロール圧縮機を構成している。主軸受部材６と旋回スクロール５との間には旋回スクロール５の自転を防止して円運動させるためのオルダムリング７が設けられ、駆動軸８は偏心軸受部２０を介して旋回スクロール５に接続して、旋回スクロール５を円軌道上で旋回させられるようにしている。

ポンプ２４から供給されるオイルは、駆動軸８を縦貫する給油路８ｂを通して、偏心軸部８ａ端部に供給され、旋回軸受部２０を潤滑した後、旋回スクロール５の旋回鏡板５ｂに設けられた細孔５ｃを通して低圧空間１３に配されたオルダムリング７を潤滑し、さらに細孔５ｄを通して圧縮空間１０を潤滑している。

オルダムリング７が摺動するキー溝部６ａには、主軸受部材６を縦貫して電動機３を配する高圧空間１１に連通する細孔１６が設けられており、起動時に液圧縮が発生し、高圧な液冷媒が浸入した場合にも、起動時のため高圧な吐出ガスがなく低圧状態である前記高圧空間１１との差圧により、液冷媒を前記高圧空間１１側に排出することができる。

以上の構成によって、起動時に液圧縮が発生し、高圧な液冷媒が本来低圧空間であるキー溝部６ａに浸入しても、高圧空間１１に連通した細孔１６があるため液冷媒が前記細孔１６により前記高圧空間１１に排除され、低圧空間１３への高圧な液冷媒の滞留を防ぐことができる。このため、ポンプ２４から供給されるオイルが高圧な液冷媒に妨げられることなく低圧空間１３に供給され、オルダムリング７とキー溝部６ａ、さらには圧縮空間１０の良好な潤滑が実現できる。

また、上記細孔１６には差圧により開閉する弁が設けてある。以下、この構成について説明する。図２は、本発明の実施の形態における主軸受部材６の細孔１６の断面図、図３はキー溝部６ａの斜視、図４（ａ）、図４（ｂ）は弁１７が差圧により開閉した状態を示す。
各図において、弁１７は、主軸受部材６に構成された細孔１６の段付部に鋼球１７ａを挿入し、プッシュナット１７ｂを嵌め込むようにして組み立てて構成してある。すなわち、弁１７は、細孔１６の中間にキー溝部６ａ側から高圧空間１１側に広がる段部１７ｃを設けて鋼球１７ａとの接地によりシール部を構成する形状としてある。

上記に示す構成における弁の開閉作用について以下説明していくと、起動時に液圧縮が発生し、高圧な液冷媒が本来低圧空間であるキー溝部６ａに浸入すると、起動時のため高圧な吐出ガスがなく低圧状態である高圧空間１１との差圧により、鋼球１７ａがプッシュナット１７ｂに押付けられる形で弁１７が開放され（図示はしていないものの鋼球１７ａがプッシュナット１７ｂの右側に押しつけられても孔１７ｄは開口状態になるように構成してある）、前記高圧空間１１に連通した細孔１６により液冷媒が前記高圧空間１１に排除される。一方、通常運転時には高圧な吐出ガスが前記高圧空間１１に充満し、低圧空間である前記キー溝部６ａ側より高圧となるため、前記鋼球１７ａが段部１７ｃに押付けられる形で前記弁１７が閉鎖され、吐出ガスの前記低圧空間１３への逆流を防ぐことが出来る。

このようにして、起動時に液圧縮が発生し、本来低圧空間であるキー溝部６ａに高圧な液冷媒が浸入しても効果的に排除できる。したがって、簡易な構成で高圧な液冷媒の滞留による前記キー溝部の潤滑不足を防止することができるとともに、小型で安価な弁構造により通常運転時の機能を保持することができる。そしてこの潤滑不足防止効果は従来からある圧縮機構部の一部に細孔１６と弁１７を設けるというだけの構成で達成することができ、潤滑効果を上げるための特別な構成を新たに追加する必要もなく、小型で安価な電動圧縮機とすることができる。

また、上記細孔１６はキー溝部６ａに配設されるオルダムリング７により遮蔽されない位置に構成してあり、前記オルダムリング７の作動にかかわらず高圧な液冷媒の排除に好適である。

さらに、近年環境保護の観点から推進されている二酸化炭素を主成分とする冷媒を用いた電動圧縮機にも対応することが可能であり、従来の冷媒より高圧となる二酸化炭素を主成分とする冷媒を用いた電動圧縮機の効率や信頼性の向上、および小型軽量化において好適である。

以上のように、本発明にかかる電動圧縮機は、起動時に液圧縮が発生しても、オルダムリングの摺動損失を低く抑えることができ、高効率および高信頼性を実現することができる。特に請求項２のような構成にすれば、簡易な構成でオルダムリングのキー溝部はもちろん圧縮空間をも効率よく潤滑でき、安価な部品が採用できて低コスト化が図れるとともに圧縮機構部の信頼性も向上させることができ、加えて小型軽量化も実現できる。これにより、エンジンへの装着も可能となり、ハイブリッド車等の環境車両に幅広く適用できる。

１ 本体ケーシング
２ 圧縮機構部
３ 電動機
４ 固定スクロール
５ 旋回スクロール
６ 主軸受部材
６ａ キー溝部
７ オルダムリング
８ 駆動軸
１０ 圧縮空間
１１ 高圧空間
１３ 低圧空間
１７ 弁

Claims (5)

1. 固定スクロールと旋回スクロールとを備えた圧縮機構部及びこれを駆動する電動機を内蔵した本体ケーシングと、前記旋回スクロールを前記電動機の駆動力によって旋回駆動する駆動軸と、前記駆動軸を軸受け支持する主軸受部材と、前記旋回スクロールの自転を防止するためのオルダムリングとを備え、前記圧縮機構部の起動時に液圧縮が発生した場合、当該液圧縮で生じた高圧な液冷媒を前記本体ケーシング内の高圧空間に排除する１個または複数個の細孔を前記圧縮機構部に備えた電動圧縮機。
2. 固定スクロールと旋回スクロールとを備えた圧縮機構部及びこれを駆動する電動機を内蔵した本体ケーシングと、前記旋回スクロールを旋回駆動する駆動軸と、前記駆動軸を軸受け支持する主軸受部材と、前記固定、旋回スクロールで形成される圧縮空間と連通する如く前記主軸受部材に設けたキー溝部と、前記キー溝部を摺動して前記旋回スクロールの自転を防止するオルダムリングとを備え、かつ前記主軸受部材に前記キー溝部と前記本体ケーシング内の高圧空間とを連通する１個または複数個の細孔を設け、前記圧縮機構部の起動時に液圧縮が発生した場合、当該液圧縮で生じ前記キー溝部に滞留する高圧な液冷媒を本体ケーシング内の高圧空間へ排除する構成としたことを特徴とする電動圧縮機。
3. 細孔の中間に差圧にて開閉する弁を構成し、通常運転時には閉鎖して吐出ガスの逆流を防止することを特徴とする請求項２に記載の電動圧縮機。
4. 細孔は、キー溝部に配設されるオルダムリングに遮蔽されない位置に構成したことを特徴とする請求項２または３に記載の電動圧縮機。
5. 二酸化炭素を主成分とする冷媒を用いることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の電動圧縮機。