JP3906428B2 - 電動圧縮機 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は電動圧縮機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の電動圧縮機としては、例えば、実開昭６１−１１６１９２号公報等に開示されている。
このような電動圧縮機では、電動駆動部（モータ部）と圧縮機構部（ポンプ部）とが別々に構成され直列に配置されているため、電動圧縮機の全長が長くなるという不具合があった。
このため、電動圧縮機の小型化を図るため、モータのロータにシリンダボアを形成し、そのシリンダボアにピストンを組み付けた、例えば、特開平２−３０５３８０号公報に開示された構造のものが知られている。
これにおいては、図３に示すように、ハウジング２０１内には、円筒状のステータ２１１と、そのステータ２１１内に嵌挿されたロータ２１２とを備えたモータ２１０が内設されている。ロータ２１２の中心部には主軸２１３が嵌合され、その主軸２１３の両端部は軸受２１４、２１５によってハウジング２０１の両端板部に回転可能に支持されている。
ロータ２１２にはシリンダボア２２０が形成され、そのシリンダボア２２０内には圧縮室を区画形成するピストン２３０が往復動可能に嵌挿されると共に、バネ２３５によって後退に弾発されている。
前記ハウジング２０１の一端部内壁面には、ロータ２１２の回転運動を往復直線運動に変換してピストン２３０に伝達するための斜板２４０が固定されている。この斜板２４０にはピストン２３０の一端が当接する傾斜状の案内面２４１が形成されている。
また、吸入孔と吐出孔とを有する弁板２５０は、ロータ２１２の端面に密接した状態で、ハウジング２０１の他端部内壁面に取り付けられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このような図３に示す圧縮機においては、ロータ２１２内にシリンダボア２２０が形成される。このため、シリンダボア２２０は、ロータ２１２の回転に伴い回転しながら、冷媒の吸排気を行わなければならず、シリンダボア２２０の気密性を保つことは困難であった。
このように、図３に示すような電動駆動部と圧縮機構部を一体として構成した圧縮機では、ロータ２１２に形成したシリンダボア２２０の気密性を保つことが困難であるという問題があった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、請求項１の発明に係る電動圧縮機は、回転子を有する電動モータと、その電動モータを収納するハウジングを有し、
前記回転子の両端面に形成されたカムフォロワと、そのカムフォロワが当接する前記ハウジングの両端部内壁面に形成された傾斜面とにより構成され、前記回転子の回転運動を前記回転子の軸方向への往復直線運動に変換する運動変換機構が前記ハウジングと前記回転子の間に形成され、
前記ハウジングに形成されたシリンダボアには、前記回転子と作動連結されたピストンが往復動可能に嵌挿され、
前記回転子は回転運動を行うとともに、前記運動変換機構により往復直線運動を同時に行い、
前記回転子の往復直線運動により前記ピストンが往復動される。
上記圧縮機では、ピストンと回転子とを作動連結し、このピストンが嵌挿され往復動するシリンダボアを、ハウジングの内壁面に形成した。したがって、圧縮機構部と電動駆動部を一体として構成でき、同時に、シリンダボアがハウジング（固定部材）内に形成されるので、圧縮機の作動時においても、シリンダボアは回転せず、シリンダボアの気密性を保つことが容易となる。
【０００５】
また、ハウジングの両端部内壁面に傾斜面を形成し、回転子の両端面にカムフォロワを形成することで、回転子の回転をピストン（回転子）の往復運動に変換している。したがって、傾斜面を一つとした場合に必要となるカムフォロワ（回転子）を傾斜面（カム面）に弾発するためのバネが不要となる。
【０００６】
請求項２の発明に係る電動圧縮機は、請求項１に記載の電動圧縮機において、前記回転子は、その回転軸の両端にピストンが形成され、この両ピストンが前記ハウジングの両端部内壁面に形成されたシリンダボア内に往復動自在に嵌挿されている。
上記圧縮機では、回転子の両端にピストンが形成されているため、いわゆる２気筒に相当する機能を果たすことができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
この発明の実施の形態を図１にしたがって説明する。
図１は、本発明に係わる電動圧縮機の縦断面図を示す。図１において、ハウジング１は、胴部ハウジング２と蓋体４と弁板９を介して取り付けられた蓋体３とから構成されている。
【０００８】
ハウジング１内には、円筒状のステータ（固定子）７と、ステータ（固定子）７内に嵌挿されたロータ８とを備えた電動モータ６が内設されている。
ロータ８は、その中心部に主軸２１が焼ばめや圧入嵌合により嵌合され、主軸２１とロータ８が一体となって運動するようになしている。主軸２１の端部２４は、蓋体４の内壁面に形成された凹部３４に挿入され、軸受け２６により回転可能で、かつ、軸方向に相対移動可能に支持されている。
一方、主軸２１の他端には、主軸２１に対して径の大きいピストン２２がロータ８の端面２９から外側に突出するように形成されている。このピストン２２は、胴部ハウジング２に形成されたシリンダボア２０内に往復動可能に嵌挿されている。したがって、胴部ハウジング２に形成したシリンダボア２０と、弁板９及び主軸２１の一端に形成したピストン２２により囲まれた空間が、圧縮室１０を区画形成する。
また、ロータ８の両端面２８、２９には、それぞれ半球状のカムフォロワ３０、３１が形成されている。
なお、本実施の形態では、請求項でいう回転子には、ロータ８と主軸２１とで構成されたものが相当する。
【０００９】
蓋体４の内壁面には、主軸２１に斜交する傾斜面３２が形成され、ロータ８の端面２９と対向する胴部ハウジング２の内壁面には、傾斜面３２と平行な傾斜面３３が形成されている。この両傾斜面３２，３３には、それぞれロータ８の両端面２８，２９に形成されたカムフォロワ３０、３１が当接している。
ここで、両端面２８，２９に形成される両カムフォロワ３０，３１は、ロータ８の回転中、常に傾斜面３２，３３に当接しなければならない。このため、カムフォロワ３０が傾斜面３２のロータ8 の端面２８から最も遠い位置で当接している場合（図１の場合（ロータ８が最も蓋体4 に近い場合））には、カムフォロワ３１は、傾斜面３３のロータ８の端面２９から最も近い位置で当接している。本実施形態の場合、傾斜面３２，３３が平行であるので、カムフォロワ３０，３１の位置は、主軸２１の中心線の延長上からロータ８を見た場合、同一位置に配置されたように見える。
【００１０】
また、蓋体３には、吸入室１２及び吐出室１４が形成されており、それぞれ弁板９に設けられた吸入弁機構１６及び吐出弁機構１５を介して圧縮室１０に連通している。また、吸入室１２および吐出室１４は、それぞれ図外の冷媒通路に接続されている。
【００１１】
次に、上述した圧縮機の動作について説明する。
モータ６に、通電すると、ロータ８が回転する。このとき、ロータ８の端面２８，２９に形成したカムフォロワ３０，３１は、ロータ８の回転中、ハウジング１の内壁面に形成した傾斜面３２，３３と接触を保つ。このため、ロータ８は軸方向に往復直線運動し、また、ロータ８と主軸２１は嵌合固定されているため、主軸２１も回転しながら軸方向に往復直線運動する。したがって、主軸２１に形成したピストン２２も、回転しながらシリンダボア２０内を往復直線運動する。このように、本実施形態では、ロータ８に形成されたカムフォロワ３０，３１とハウジング１の内壁面に形成された傾斜面３２，３３が、ロータ８の回転をロータ8 （ピストン２２）の往復直線運動に変換する運動変換機構となる。
【００１２】
ピストン２２が、上死点から下死点迄動くと、圧縮室１０内の圧力が吸入室１２内の圧力より低くなるため、吸入室１２内の冷媒が、吸入弁機構１６を通って圧縮室１０内に吸入される。
次に、ピストン２２が下死点から上死点迄動くと、圧縮室１０内に吸引された冷媒は圧縮され、圧縮室１０内の冷媒の圧力が所定の圧力値を超えると、吐出弁機構１５を通って吐出室１４に吐出される。
吐出室１４に吐き出された冷媒は、図外の凝縮機、膨張弁、蒸発器の順に流れて、圧縮機の吸入室３２に還流される。
【００１３】
上述したように、この電動圧縮機では、ロータ８に嵌合固定した主軸２１の一端にピストン２２を形成し、このピストン２２を胴部ハウジング２に形成したシリンダボア２０内で往復動させている。このため、電動駆動部と圧縮機構部を一体として構成できるため、圧縮機を小型化することができる。また、ハウジング1 （固定部材）内にシリンダボア２０を形成したので、圧縮機の作動時においても、シリンダボア２０は回転せず、シリンダボア２０の気密性を保つことが容易となり、電動圧縮機の耐久性、信頼性を向上することができる。
また、この電動圧縮機では、ロータ８の両端面にカムフォロワ３０，３１とハウジング１の両端部内壁面に形成された傾斜面３２，３３により、ロータ８の回転をピストン２２の往復直線運動に変換している。したがって、ロータ８に確実に往復直線運動を行わせることが可能となるとともに、図３に示す圧縮機と異なりバネを使用しないので、圧縮機を高速運転できる。バネを使用した圧縮機を高速回転させると、バネに共振（サージング）が発生し耐久性が問題となるからである。
【００１４】
次に、上述した図１の電動圧縮機の変更例について説明する。
図１の電動圧縮機では、ハウジング１の両端部内壁面に傾斜面を形成したが、これに限られるものではなく、例えば、ハウジング１の内壁面に斜板を取り付けるような構成としてもよい。このようにすれば、ハウジング１と斜板を別々に形成すればよく、ハウジングの形成が容易となる。
【００１５】
また、図１に示す電動圧縮機では、ロータ８の回転運動をロータ８の軸方向の往復直線運動とするために、傾斜面３２，３３と、ロータの両端面に形成したカムフォロワ３０，３１により運動変換を行ったが、これに限られるものではない。
例えば、図２は、この運動変換機構を他の機構で置き換えた電動圧縮機の縦断面図である。この電動圧縮機では、主軸２１の端部２４の周面に溝２５を形成し、蓋体４にはこの溝２５と係合する係合部５を設ける。
このように構成された電動圧縮機で、ロータ８の回転により主軸２１が回転すると、主軸２１の周面に形成した溝２５の形状にしたがってピストン２２（ロータ８）は軸方向に往復動することになる。このような運動変換機構を使用すれば、ロータ８の一端面側のみを使って運動変換を行うことができ、設計の自由度が増える。
また、図２の圧縮機では、主軸２１に溝２５を形成したがこれに限られるものではなく、例えば、ロータ８をステータ（固定子）７よりも外側に張り出させ、この周面に溝を形成してもよい。このようにすれば径の大きいところに溝を形成することができ、主軸２１が細くて強度的に溝が形成できない場合に有効である。
なお、図２に示す電動圧縮機の他の構成は、図1 の電動圧縮機と略同様にして構成されるため同一構成部分に対し同一符号を付記してその説明は省略する。
【００１６】
また、図１及び図２の電動圧縮機では、ロータ８の片側の端面にのみピストン２２を形成したが、両端にピストンを形成してもよい。この場合は、ハウジングの両端部の内壁面にシリンダボアを形成する。このように、ロータの両端面にピストンを形成することにより、２気筒に相当する機能を持たせることができる。なお、図１及び図２の電動圧縮機では、ロータと主軸を別々に作成し、嵌合固定したが、機械加工により一体として作成してもよい。また、逆に、ロータ及び主軸を、さらに適宜分割して組み立てるようにしてもよい。
さらに、図1 及び図2 の電動圧縮機では、主軸２１に単一のピストン２２を形成したが、これに限られるものではない。例えば、ハウジングの端部内壁面に複数のシリンダボアを形成し、各シリンダボアにピストンを嵌挿する。そして、各ピストンの一端が回転子の端面に常に接するように、シリンダボア内に配設したバネによりピストンを回転子端面に弾発するようにする。したがって、前述同様に往復動する回転子によって、各ピストンがシリンダボア内を往復動することとなる。このような構成により、シリンダボアの気密性を保ちつつ、多気筒の機能を持たせることができる。
【００１７】
【発明の効果】
以上述べたように、この発明によれば、電動駆動部と圧縮機構部が一体として構成されるため、圧縮機を小型化することができると同時に、シリンダボアがハウジング内に形成されるため、シリンダボアの気密性を保つことが容易となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態に係わる電動圧縮機を示す縦断面図である。
【図２】この発明の実施の形態に係わる電動圧縮機の変形例を示す縦断面図である。
【図３】従来の電動圧縮機を示す縦断面図である。
【符号の説明】
１ ハウジング
６ モータ
７ ステータ（固定子）
８ ロータ
１０ 圧縮室
２０ シリンダボア
２１ 主軸
２２ ピストン
３０，３１ カムフォロワ
３２，３３ 傾斜面

Claims (2)

1. 回転子を有する電動モータと、その電動モータを収納するハウジングを有し、
   前記回転子の両端面に形成されたカムフォロワと、そのカムフォロワが当接する前記ハウジングの両端部内壁面に形成された傾斜面とにより構成され、前記回転子の回転運動を前記回転子の軸方向への往復直線運動に変換する運動変換機構が前記ハウジングと前記回転子の間に形成され、
   前記ハウジングに形成されたシリンダボアには、前記回転子と作動連結されたピストンが往復動可能に嵌挿され、
   前記回転子は回転運動を行うとともに、前記運動変換機構により、往復直線運動を同時に行い、
   前記回転子の往復直線運動により、前記ピストンが往復動される電動圧縮機。
2. 請求項１に記載の電動圧縮機において、
   前記回転子は、その回転軸の両端にピストンが形成され、この両ピストンが前記ハウジングの両端部内壁面に形成されたシリンダボア内に往復動自在に嵌挿されている電動圧縮機。

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