JP2002364536A - 電動機内蔵の圧縮機と、これを搭載した移動車 - Google Patents
電動機内蔵の圧縮機と、これを搭載した移動車Info
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Abstract
縮して配線による重量化、コスト上昇、ノイズの問題の
ない移動車に好適なものとする。 【解決手段】 容器12の圧縮機構10および電動機1
3が軸線方向に並んで収容されている胴部12aに、電
動機13をインバータ制御するインバータ制御装置10
1を一体に設けて、電動機13と接続することにより、
上記の目的を達成する。
Description
車に搭載されるのに好適な電動機内蔵の圧縮機と、これ
を搭載した移動車に関するものである。
元来、エンジンにより駆動する圧縮機を用いて車室内の
空調を行っており、圧縮機はエンジンに横付けして搭載
されてきた。
行するハイブリッド自動車が最近実用されるようになっ
ている。このハイブリッド自動車でも従来型の自動車で
の空調方式がそのまま踏襲されて、従来同様にエンジン
で駆動される圧縮機をエンジンに横付けして車室内の空
調を行っている。
ド自動車では、エンジンによる環境への影響を軽減する
という本来の目的から、自動車が信号などで一時停止す
る場合にはエンジンを止めることが提案されている。こ
のような場合、エンジンで駆動する圧縮機を用いている
と、自動車が停止する都度乗車中にもかかわらず空調が
止まることになり、夏季や冬季、極寒や極暑の地では特
に問題になる。
内の空調用に用いている図2に示すような圧縮機構aを
電動機bとともに鉄製の容器cに内蔵した電動機内蔵の
圧縮機mを採用することが考えられる。しかし、ハイブ
リッド自動車であっても、エンジンルームでの機器の配
置は従来型自動車を原型としながらバッテリの配置スペ
ースをさらに工夫するなどしていて、従来の屋内空調用
の電動機内蔵の圧縮機を屋外に据え付けていた状態に設
置するスペースや位置がエンジンルームに存在しないの
で設置し難い。
圧縮機は、吐出口f、吸入口g、内外の電気接続部h、
前記取り付け脚部dが容器cの両端部から長手方向に突
出しているなど、軸線方向寸法が徒に大きく、まだ小型
車しか実用されていない電気自動車などには特に組み込
みにくい。
縮機は、鉄製で大きなものであることによって全体の重
量も9kg程度以上と重く、移動車、特に自動車に搭載
するには移動負荷が増大して高速化や省エネルギーを図
るのに問題となる。
気自動車の別を問わず使用電圧を42V化することによ
って、各種負荷の電動化を図る多目的電動化傾向にある
今、小型かつ軽量な電動機内蔵の圧縮機の提供が急務に
なってきている。このため、図3に示すようなアルミニ
ウム製の容器cを持った電動機内蔵の圧縮機mを用いる
ことが考えられている。
る種々な条件での空調状態に対応するようにインバータ
制御によって駆動される。このインバータ制御を司るイ
ンバータ制御装置kは圧縮機mとともにまわりの適宜な
固定部材に取付けられる。図2、図3に示すように圧縮
機mがエンジンjに取り付けられる場合、インバータ制
御装置kは高温のエンジンjを避けて回りの別の固定部
材nに取り付け支持される。
Vに昇圧されるにしても、家庭用の空調用に利用する場
合のような100V〜200V程度に比べるとまだ低圧
である。このため、100V〜200V程度の場合と同
じ出力を得ようとすると、大きな電流を流す必要があ
る。これに対応するのに、インバータ制御装置kと容器
cに設けられたターミナルhとの間の給電用の複数本の
配線p、およびターミナルhと電動機bとの間の給電用
の複数の配線r、および電極h1のサイズが勢い大きく
なり、重量化するし、ノイズの発生が増大して周辺電子
機器に影響することが考えられるので、自動車に搭載す
るにはいずれも問題になる。また、前記サイズが大きく
なることはコスト上昇の原因にもなり、自動車の用途に
限らず問題である。
機への配線距離を短縮して配線による重量化、コスト上
昇、ノイズの問題のない移動車に好適な電動機内蔵の圧
縮機とそれを搭載した移動車を提供することにある。
縮機は、圧縮機構およびこれを駆動する電動機を容器に
収容したことを基本構成とし、上記のような目的を達成
するため、容器の一部に、電動機をインバータ制御する
インバータ制御装置を一体に設けて、電動機と接続した
ことを第1の特徴とするものである。
もに内蔵した電動機をインバータ制御装置によりインバ
ータ制御して駆動し圧縮機構を種々な状態で働かせるよ
うにするのに、インバータ制御装置が容器の一部に設け
られていることによって、インバータ制御装置と容器と
の間を従来繋いでいた比較的長い複数の外部配線がなく
なるとともに、インバータ制御装置と電動機とを接続す
るにも互いに1つのターミナルを共用して達成できるの
で、1つのターミナルが削減できる。従って、自動車に
搭載して12Vや42Vの低電圧で使用して配線や電極
のサイズが大きくなっても、外部配線が不要な分だけ配
線距離が大幅に短くなる上、ターミナルが1つ少なくな
るので、従来よりも軽量化するし、インバータ制御装置
を含めた設置スペースも小さくなり自動車などに搭載し
やすく、かつ走行負荷の面で有利になる。また、コスト
も低減する。
器の圧縮機構および電動機が軸線方向に並んで収容され
ている胴部に、電動機をインバータ制御するインバータ
制御装置を一体に設けて、電動機と接続したことを第2
の特徴としている。
加え、さらに、インバータ制御装置を容器の一部に設け
るにも、インバータ制御装置と容器の胴部に収容される
電動機との電気接続部がより近くなるので、容器内での
配線長さも短縮することができ、配線による重量化およ
びコスト上昇を低減することができる。しかも、容器に
設けるインバータ制御装置が容器の軸線方向寸法を増大
しないので、自動車などの狭いスペースに搭載しやすく
なる。
れた電極部とインバータ部とを備え、電極部が容器の高
圧部と対向し、インバータ部が容器の低圧部と対向して
いる構成では、電極部とインバータ部との住み分けによ
って、電極部とインバータ部とを容器内にできる低圧部
と高圧部との区画スペースに振り分けることによって容
器からはみ出て嵩ばるのを防止しながら、昇温するイン
バータ部が対向する容器の低圧部に在る低温冷媒との温
度差によって冷却され、高圧部にある高温冷媒によって
昇温される電極部とは個別に位置して熱影響を受けない
ようにするので、インバータ制御部におけるインバータ
チップなど発熱部の温度保証をし、インバータ制御機能
が長期に安定して達成されるようにする。同時に、高圧
部に対向する電極部はそこに位置させる電動機との接続
が容易になる。
側、低圧部が吸入経路側である構成では、圧縮機構が冷
媒を容器外から容器内に吸入して圧縮した後、容器内に
一旦吐出して電動機を冷却した後容器外に吐出させるの
に容器内に自然にできる低圧部および高圧部をそのまま
利用することができ、特別な経路設計は要らないし、電
極部と電動機が高圧部にて自然に対向し合って互いが短
い内部配線にて接続されやすい。
部分に形成されている構成では、高圧部と低圧部との圧
力差が容器の同一部材にて安定に受けられるので、容器
内に高圧部と低圧部とが設定されても連結された2部材
間に跨っている場合にその連結部に必要な差圧に対応す
るための特別な対策を施さなくても、インバータ制御装
置を安定に保持することができる。
に設けられている構成では、電極部およびインバータ部
を区分して持ったインバータ制御装置でも、1枚の基板
の取り付けによって簡単に容器に設けその高圧部および
低圧部に対向させることができる。
部との容器の高圧側および低圧側に面した部分が互いに
シール部材を介して区画されている構成では、電極部お
よびインバータ部と高圧部および低圧部がそれぞれ互い
に隣接して対向し合って余りスペースを採らない構造を
満足して、しかも、高圧部および低圧部の近接によって
も互いに冷媒が漏れて所定の機能を発揮するための高圧
状態および低圧状態が損なわれないようにすることがで
きる。
圧部とが並んで開口している容器壁に外部から当てがい
取り付けられている構成では、インバータ制御装置を外
部から簡単に取り付けて電極部およびインバータ部の双
方を容器の高圧部および低圧部に対向させられる。
用して行われている構成では、区画のために余分な壁を
設けて重量化するようなことを回避することができる。
る構成では、容器との間だけ容器内が所定の高圧部およ
び低圧部を確保しておき、反容器側は圧力的に大気に開
放できるようになるので、圧力を配慮した特別なシール
構造をなくした簡単な取り付け構造になる。
って接続されている構成では、接続構造が簡略化してコ
ストが低減するのに併せ、振動などに対する耐久性が向
上する。
バーで覆われている構成では、圧力的に大気に開放して
もカバーを設けておくことによって、ごみや水の影響か
ら保護しやすい。この意味で防塵や防水のシール構造を
採用するのが好適である。
は、重量を軽減できるので自動車などに搭載するのに好
適である上、インバータ制御装置を取り付ける種々な形
態を型成形により容易に得て大量生産できる利点があ
る。
機は、移動されるバッテリーとともに用いられて好適で
あるし、それら電動機内蔵の圧縮機をバッテリーととも
に搭載した移動車として好適である。
の詳細な説明及び図面の記載によって明らかになる。本
発明の各特徴は、可能な限りにおいて、それ単独で、あ
るいは種々な組み合わせで複合して用いることができ
る。
内蔵の圧縮機と、これを搭載した移動車について図を参
照しながら詳細に説明し、本発明の理解に供する。
に搭載される横型でスクロール式の電動機内蔵の圧縮機
の場合の一例である。しかし、本発明はこれに限られる
ことはなく、エンジンを搭載し圧縮機を必要とする移動
車一般のほか、自動車や移動車以外の室内の空調用など
にも適用して、軽量化、小型化の利点を発揮することが
でき、いずれも本発明の範疇に属する。従って、圧縮機
構も基本的には、ロータリ式やレシプロ式など各種の圧
縮機構を用いてもよい。また、縦型のものでもよい。
27は、通常、ガソリンなどを燃料とするエンジン2の
他に、走行用のモータ3を持ち、バッテリー1によって
給電し駆動するようにしてある。ここにバッテリー1は
移動するバッテリー1であり2次電池である。エンジン
2による走行中はバッテリー1を充電し、バッテリー1
の充電容量が十分な間はモータ3に給電してモータ3に
より走行し、排気ガスの排出を極力抑えるように制御さ
れる。また、エンジン2により走行している場合、信号
などでの一時停止時にエンジン2を停止する制御も行わ
れる。
において電動機13で駆動される図1に示すような電動
機13内蔵の圧縮機11を車内の空調に供し、エンジン
2により走行していて信号などで一旦停止するといった
乗車中の停止時にエンジン2を止めるような制御が行わ
れても、バッテリー1からの給電によって圧縮機11を
働かせ車内の空調が停止しないようにする。
にスクロール式の圧縮機構10とそれを駆動軸14によ
り駆動する電動機13が収容されている。電動機13は
インバータ制御装置101の制御のもとに、容器12の
内外の電気接続部であるターミナル15を経て給電を受
けて動作し、圧縮機構10を駆動する。圧縮機構10は
容器12の吸入口16を通じて冷凍サイクルを経た冷媒
を吸入して圧縮し、圧縮した冷媒を容器12内に吐出し
て電動機13を冷却した後、容器12の吐出口17を通
じて容器12外の外部配管に吐出し、空調用の冷凍サイ
クルに供給する。以下これを繰り返す。ターミナル15
は互いに繋がった内側端子15bおよび外側端子15c
が本体部15aを貫通している部分を封着材、例えばガ
ラス封着材によって封着した封着構造をを有している。
り、これが駆動軸14により駆動されるポンプ19によ
り吸入されて駆動軸14の圧縮機構10側の主軸部14
bの主軸受21や主軸部14bと圧縮機構10との連結
部の軸受22、圧縮機構10の摺動部に供給され潤滑が
図られるとともに、潤滑後のオイル18は供給圧により
各潤滑対象部から染み出すように出て容器12内に戻る
ことを繰り返す。前記容器12内に吐出される冷媒の一
部は容器12のオイル溜まり24内のオイル18を相溶
作用により持ち運んで、前記ポンプ19によってはオイ
ル18が供給されない副軸受23などの部分を潤滑す
る。副軸受23は駆動軸14の反圧縮機構10側の副軸
部14aを軸受する。以上によって、本実施例の電動機
内蔵の圧縮機11はメンテナンスフリーな条件を満足し
ている。
器12の一部に前記インバータ制御装置101を一体に
設けて、電動機13との間を、内部配線102によって
前記ターミナル15と電動機13のステータ13aにお
けるコイルエンド13bにある接続端子104とで接続
してある。容器12に圧縮機構10とともに内蔵した電
動機13をインバータ制御装置101によりインバータ
制御して駆動し圧縮機構10を種々な状態で働かせるよ
うにするのに、前記のようにインバータ制御装置101
が容器12の一部に設けられていることによって、イン
バータ制御装置101と容器12との間を従来繋いでい
た図2、図3に示すような比較的長い複数の外部配線p
がなくなる。また、インバータ制御装置101と電動機
13とを接続するにも互いに1つのターミナル15を共
用して達成できるので、圧縮機11およびインバータ制
御装置101の双方に必要であった1つのターミナルが
削減できる。従って、自動車27に搭載して12Vや4
2Vの低電圧で使用して配線や電極のサイズが大きくな
っても、外部配線が不要な分だけ配線距離が大幅に短く
なる上、ターミナル1つがなくなるので、従来よりも軽
量化するし、インバータ制御装置101を含めた設置ス
ペースも小さくなり自動車27などに搭載しやすく、か
つ走行負荷の面で有利になる。また、コストも低減す
る。
12の圧縮機構10および電動機13が軸線方向に並ん
で収容されている胴部12aに一体に設けている。これ
により、インバータ制御装置101を容器12の一部に
設けるにも、インバータ制御装置101と容器12の胴
部12aに収容される電動機13との電気接続部、つま
り図示する例ではターミナル15と接続端子104との
間、がより近くなるので、容器12内での内部配線10
2による配線長さも短縮することができる。従って、配
線による重量化およびコスト上昇を低減することができ
る。しかも、容器12に設けるインバータ制御装置10
1が容器12の軸線方向寸法を増大しないので、自動車
27などの狭いスペースに搭載しやすくなる。
うに、互いに電気接続された電極部105とインバータ
部106とを備えている。インバータ部106は例えば
積層回路としてのインバータチップよりなるが、具体的
な回路構成は特に問わない。電極部105は容器12の
高圧部107と対向し、インバータ部106は容器12
の低圧部108と対向している。このような電極部10
5とインバータ部106との住み分けによって、電極部
105とインバータ部106とを容器12内にできる低
圧部108と高圧部107との区画スペースに振り分け
ることによって容器12からはみ出て嵩ばるのを防止す
ることができる。同時に、昇温するインバータ部106
は対向する容器12の低圧部108に在る低温冷媒との
温度差によって冷却され、高圧部107にある高温冷媒
によって昇温される電極部105とは個別に位置して熱
影響を受けないか、受け難くなるので、インバータ制御
部におけるインバータチップなど発熱部の温度保証を
し、インバータ制御機能が長期に安定して達成されるよ
うにする。また、高圧部107に対向する電極部105
は冷却のためにそこに位置させる電動機13との接続が
特に容易になる。
構10の吐出口31に繋がる吐出経路側、低圧部108
は吸入口32に繋がる吸入経路側である。これにより、
圧縮機構10が、冷媒を容器12の吸入口16外から容
器12内を経て圧縮機構10内に吸入して圧縮した後、
容器12内に一旦吐出して電動機13を冷却した後容器
12の吐出口17から容器12外に吐出させるのに、容
器12内に自然にできる低圧部108および高圧部10
7をそのまま利用することができる。従って、特別な経
路設計は要らないし、電極部105と電動機13が高圧
部107にて自然に対向し合って互いが短い内部配線1
02にて接続されやすい。特に、低圧部108は吸入口
16の直ぐ上にあり、通路132によって互いに繋がっ
ている。
が容器12の同一部材部分である容器本体部111に形
成されている。容器本体部111は容器12の一方の端
部壁12bと前記胴部12aとを一体に形成したもの
で、他方の開口12cに他方の端部壁112を当てがっ
てボルト113により連結して容器12を構成してい
る。このような構成では、高圧部107と低圧部108
との圧力差が容器12の同一部材である容器本体部11
1によって安定に受けられるので、容器12内に高圧部
107と低圧部108とが設定されても連結された2部
材間に跨っている場合にその連結部に必要な差圧に対応
するための特別な対策を施さなくても、インバータ制御
装置101を安定に保持することができる。また、容器
12が上記のように2部材で構成されていると、従来の
ように3つの部材で構成して2ヶ所で連結している場合
に比し、連結のための圧肉なフランジ部33および締結
のためのボルト113の数が半減し、これによっても軽
量化ができ自動車27などに搭載するのに好適である。
105およびインバータ部106が同一の基板114上
に設けられている。これにより、電極部105およびイ
ンバータ部106を区分して持ったインバータ制御装置
101であっても、1枚の基板114の取り付けによっ
て簡単に容器12に設けその高圧部107および低圧部
108に対向させることができる。電極部105とイン
バータ部106との容器12の高圧側および低圧側に面
した部分が互いにシール部材115を介して区画されて
いる。これによって、電極部105およびインバータ部
106と高圧部107および低圧部108がそれぞれ互
いに隣接して対向し合って、余りスペースを採らない構
造を満足しながら、高圧部107および低圧部108の
近接によっても互いに冷媒が漏れて所定の機能を発揮す
るための高圧状態および低圧状態が損なわれないように
することができる。前記高圧部107および低圧部10
8の間の区画は、容器12に一体成形した脚部34のう
ちの1つを共用して行っている。これにより、区画のた
めに余分な壁を設けて重量化するようなことを回避する
ことができる。
は図1に示すように容器12の軸線方向に並んで開口し
ており、そのような開口121、122を持った容器1
2の胴部12aにおけるやや外方へ突出した筒壁37に
外部からインバータ制御装置101が当てがい取り付け
られている。これにより、インバータ制御装置101を
外部から簡単に取り付けて電極部105およびインバー
タ部106の双方を容器12の高圧部107および低圧
部108に対向させられる。ここに、電極部105はタ
ーミナル15の本体部15aをなすように形成してい
る。しかし、これに限られることはなく本体部15aと
電極部105とを別体にして接合するようにもできる。
インバータ制御装置101、より具体的には前記基板1
14をシール部材123を介し当てがいボルト124に
よってボルト止めしてある。この場合のシール部材12
3は容器12内の圧力条件を確保するための耐圧シール
構造となる。ここで、電極部105およびインバータ部
106は容器12と反対の側、つまり大気圧域にある。
これにより、容器12との間だけ容器12内でのみ所定
の高圧部107および低圧部108を確保しておき、反
容器12側では圧力的に大気に開放できるようになるの
で、圧力を配慮した特別なシール構造をなくした簡単な
取り付け構造になる。
大気圧域にあって圧力的に開放できても、図1に示すよ
うにカバー126で覆っておくことによって、ごみや水
の影響から保護しやすい。この意味でシール部材127
などによる防塵や防水のシール構造を採用するのが好適
である。図示する例ではカバー126は前記基板114
とともにボルト124によりボルト止めしてある。ここ
にシール部材127には耐圧機能は要らない。また、カ
バー126は樹脂製やゴム製であってもよく、基板11
4や筒壁37の一部にフックや各種係合部、嵌まり合い
部が弾性的に係合したり嵌まり合って仮止め状態になる
ような取り付け構造とすることもできる。
図1に示すようにブスバー131によって接続されてい
る。このようにすると、接続構造が簡略化してコストが
低減するのに併せ、振動などに対する耐久性が向上す
る。
なり、重量を軽減できるので自動車27などに搭載する
のに好適である上、インバータ制御装置101を取り付
ける種々な形態を型成形により容易に得て大量生産でき
る利点がある。
圧縮機11は、移動されるバッテリー1とともに用いら
れる移動車用に好適であり、電動機13内蔵の圧縮機1
1をバッテリー1とともに搭載した自動車27などの移
動車を構成して好適である。
ド自動車、電気自動車の別を問わないし、他の自動車、
あるいは作業用や特殊用途の各種移動車全般に本発明を
適用することができる。また、ノイズ対策の点で自動車
などの移動車以外の例えば家庭用の空調用に用いても有
効である。
縮機構とともに内蔵した電動機をインバータ制御装置に
よりインバータ制御して駆動し圧縮機構を種々な状態で
働かせるようにするのに、インバータ制御装置が容器の
一部に設けられていることによって、インバータ制御装
置と容器との間を従来繋いでいた比較的長い複数の外部
配線がなくなるとともに、インバータ制御装置と電動機
とを接続するにも互いに1つのターミナルを共用して達
成できるので、1つのターミナルが削減できる。従っ
て、自動車に搭載して12Vや42Vの低電圧で使用し
て配線や電極のサイズが大きくなっても、外部配線が不
要な分だけ配線距離が大幅に短くなる上、ターミナルが
1つ少なくなるので、従来よりも軽量化するし、インバ
ータ制御装置を含めた設置スペースも小さくなり自動車
などに搭載しやすく、かつ走行負荷の面で有利になる。
また、コストも低減する。
の場合に加え、さらに、インバータ制御装置を容器の一
部に設けるにも、インバータ制御装置と容器の胴部に収
容される電動機との電気接続部がより近くなるので、容
器内での配線長さも短縮することができ、配線による重
量化およびコスト上昇を低減することができる。しか
も、容器に設けるインバータ制御装置が容器の軸線方向
寸法を増大しないので、自動車などの狭いスペースに搭
載しやすくなる。
機は、移動されるバッテリーとともに用いられて好適で
あるし、それら電動機内蔵の圧縮機をバッテリーととも
に搭載した移動車として好適である。
電動機内蔵の圧縮機のエンジンへの取り付け状態を示す
断面図である。
す側面図である。
圧縮機を示す断面図である。
Claims (15)
- 【請求項1】 圧縮機構およびこれを駆動する電動機を
容器に収容した電動機内蔵の圧縮機において、 容器の一部に、電動機をインバータ制御するインバータ
制御装置を一体に設けて、電動機と接続したことを特徴
とする電動機内蔵の圧縮機。 - 【請求項2】 圧縮機構およびこれを駆動する電動機を
容器に収容した電動機内蔵の圧縮機において、 容器の圧縮機構および電動機が軸線方向に並んで収容さ
れている胴部に、電動機をインバータ制御するインバー
タ制御装置を一体に設けて、電動機と接続したことを特
徴とする電動機内蔵の圧縮機。 - 【請求項3】 インバータ制御装置は、互いに電気接続
された電極部とインバータ部とを備え、電極部は容器の
高圧部と対向し、インバータ部は容器の低圧部と対向し
ている請求項1、2のいずれか1項に記載の電動機内蔵
の圧縮機。 - 【請求項4】 容器の高圧部は圧縮機構からの吐出経路
側、低圧部は吸入経路側である請求項3に記載の電動機
内蔵の圧縮機。 - 【請求項5】 容器の高圧部と低圧部とは容器の同一部
材部分に形成されている請求項3、4のいずれか1項に
記載の電動機内蔵の圧縮機。 - 【請求項6】 電極部およびインバータ部は同一の基板
上に設けられている請求項3〜5のいずれか1項に記載
の電動機内蔵の圧縮機。 - 【請求項7】 インバータ制御装置の電極部とインバー
タ部との容器の高圧側および低圧側に面した部分が互い
にシール部材を介して区画されている請求項3〜6のい
ずれか1項に記載の電動機内蔵の圧縮機。 - 【請求項8】 インバータ制御装置は、容器の高圧部と
低圧部とが並んで開口している容器壁に外部から当てが
い取り付けられている請求項1〜7のいずれか1項に記
載の電動機内蔵の圧縮機。 - 【請求項9】 区画は容器に一体成形された脚部を共用
して行われている請求項8に記載の電動機内蔵の圧縮
機。 - 【請求項10】 電極部およびインバータ部は大気圧域
にある請求項3〜9のいずれか1項に記載の電動機内蔵
の圧縮機。 - 【請求項11】 電極部およびインバータ部はブスバー
によって接続されている請求項10に記載の電動機内蔵
の圧縮機。 - 【請求項12】 インバータ制御装置は大気圧域にあっ
てカバーで覆われている請求項1〜11のいずれか1項
に記載の電動機内蔵の圧縮機。 - 【請求項13】 容器はアルミニウム系材料よりなる請
求項1〜12のいずれか1項に記載の電動機内蔵の圧縮
機。 - 【請求項14】 移動されるバッテリーとともに用いら
れる請求項1〜13のいずれか1項に記載の電動機内蔵
の圧縮機。 - 【請求項15】 請求項1〜13のいずれか1項に記載
の電動機内蔵の圧縮機をバッテリーとともに搭載した移
動車。
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