JP2006064357A

JP2006064357A - 空調装置

Info

Publication number: JP2006064357A
Application number: JP2004345375A
Authority: JP
Inventors: Naomi Goto; 尚美後藤
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2004-07-27
Filing date: 2004-11-30
Publication date: 2006-03-09

Abstract

【課題】小型軽量の電動圧縮機、モータ接続線の配置と軽量化及びもれ電流防止を容易に達成できる空調装置の提供を目的としたものである。
【解決手段】インバータ装置２０は、電動圧縮機４０に吸入される低圧冷媒により吸入管３８を介して冷却され、インバータ装置２０から電動圧縮機４０への接続線２６は、吸入管３８内に配置される。これにより、電動圧縮機４０にはターミナルが不要となり、もれ電流が防止できる。また、部品点数が減少して小型軽量化され、接続線の配置も容易となる。
【選択図】図２

Description

本発明は、電動圧縮機駆動用のインバータ装置を低圧冷媒で冷却する車両用空調装置に関するものである。

電動圧縮機を搭載した車両用空調装置について図面を参照して説明する。図３において、送風ダクト１０１は、室内送風ファン１０２の作用により空気導入口１０３から空気を吸い込み、室内熱交換器１０４で熱交換した空気を空気吹き出し口１０５から車室内に吹き出す。送風ダクト１０１内にある室内熱交換器１０４は、センサレスＤＣブラシレスモータを駆動源とする電動圧縮機１０６、冷媒の流れを切替えて冷房と暖房を選択するための四方切替弁１０７、絞り装置１０８および室外ファン１０９の作用で車室外空気と熱交換する室外熱交換器１１０とともに冷凍サイクルを構成している。

そして、電動圧縮機１０６の駆動源であるセンサレスＤＣブラシレスモータ（図示せず）を運転するインバータ装置１１１は、室内送風ファン１０２、四方切替弁１０７、および室外送風ファン１０９とともに、エアコンコントローラ１１２により動作が制御されている。また、エアコンコントローラ１１２には、室内送風ファン１０２のＯＮ／ＯＦＦ・強弱を設定する室内送風ファンスイッチ１１３、冷房・暖房・運転ＯＦＦを選択するエアコンスイッチ１１４、温度調節スイッチ１１５等のスイッチ類および車両コントローラ（図示せず）との通信を行うための通信装置１１６が接続されている。

次に、インバータ装置１１１の冷却について説明する。これについては、冷凍サイクルを構成する低圧側配管にインバータ装置を取付け、冷媒により冷却する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

インバータ装置１１１には、直流電圧をスイッチングすることにより、交流電流をモータ３１へ出力するインバータ回路が備えられており、主としてこのインバータ回路から発生する熱を放熱する手段が、電子部品の保護のため、また、制御回路、電流センサなどの誤作動防止のために必要になる。そのため、空冷、水冷の放熱手段が用いられる。然しながら、空冷においては、大きな空冷ヒートシンクが必要となり、サイズ、重量ともに大幅アップしてしまう。また、水冷においては、水を循環させる装置、放熱させる熱交換器などが必要となり、空調装置全体として、サイズ、重量ともに大幅アップしてしまう。

図４に、一例を示す。同図において、電動圧縮機１０６の金属製筐体３２の中に圧縮機構部２８（この例ではスクロール機構）、モータ３１等が設置されている。冷媒は、圧縮機構部２８がモータ３１で駆動されることにより、吸入部２２から、吸入管３８、吸入口３３を介して吸入され、金属製筐体３２内においてモータ３１を通過し、その際にモータ３１の冷却を行い、圧縮機構部２８で圧縮される。この圧縮された冷媒は、吐出口３４より吐出される。

インバータ装置１１１は、吸入管３８に取り付けられるように、ケース３０を使用している。インバータ装置１１１は、吸入管３８の下側に接して固定され、インバータ装置１１１の主たる発熱源となるインバータ回路部３７が、吸入管３８を介して低圧冷媒により冷却される。

インバータ装置１１１の回路は、ハーネス固定部３５に保持されたハーネス３６により、エアコンコントローラ１１２、直流電源へ接続される。また、インバータ装置１１１の
出力部は、ハーネス２９により、電動圧縮機１０６の金属製筐体３２に固定されたターミナル３９に接続される。ターミナル３９は、ターミナルカバー２７により保護され、金属製筐体３２の内部でモータ３１の固定子巻線４に接続されている。

ターミナル３９の側面図を図５に、正面図を図６に示す。金属ベース１２に電気絶縁性のあるピン端子保持部１３が取り付けられ、ピン端子保持部１３は、電気接続のための金属製ピン端子４１を固定保持している。ピン端子４１には、タブ４２、タブ１４が溶接にて取り付けられている。タブ４２、タブ１４へは、接続線４３、２９がかしめで固定された図７に示すファストン端子４４が接続される。よって、タブ４２はファストン端子４４を介し、ハーネス２９に接続される。タブ１４はファストン端子４４を介し、接続線４３により、モータ３１の巻き線４に接続される。

更に、このタブ１４とファストン端子４４との接続部においては、ターミナル３９周辺が液冷媒に浸漬された時にもれ電流が大きくなるため、ファストン端子４４、接続線４３の金属露出部と、金属ベース１２、金属製筐体３２間とのもれ電流を防止するためにもれ電流防止カバー１１７を設ける技術が開示されている（例えば、特許文献２参照）。
特開２０００−１６１７９４号公報（第６頁、第１図）特開２００１−１８２６５５号公報（第５頁、第１図）

インバータ装置を冷却する手段として、上記低圧冷媒により冷却する方法においては、冷却手段の小型軽量化を図ることはできるが、しかしながら従来の構成では、未だ次の課題がある。

インバータ装置を電動圧縮機へ接続するためのモータ接続線の配置に留意が必要であり、モータ接続線の損傷を防ぐため、エンジンなどの高温部、振動しているエンジン、鋭利なエッジ部などを避ける必要がある。よって、モータ接続線を保持また保護する部品、配置工数が必要となる。これらは、車両ごとに、検討し対応する必要がある。また、モータ接続線からの電磁波放射を防止するために、モータ接続線をシールド線とする必要がある。そのため、太い３本のモータ接続線の配置にスペースを要し、また、シールド部の接続工数も必要となる。

電動圧縮機内部の接続においては、ターミナルにもれ電流防止カバーが必要であり、部品及び工数が必要となる。

また、近年の車両においては、搭載機器が増加しており、ハイブリッド車両等においてはエンジンに加えモータも搭載されるため、電動圧縮機、インバータ装置、配線等は、搭載場所、スペース、重量の制約をうける。特に、電動圧縮機がエンジンに搭載される場合においては、耐振信頼性確保等のために、電動圧縮機に、更に部品点数が少なく小型軽量な構造が望まれる。

また、インバータ装置を電動圧縮機に搭載し一体とすれば、上記インバータ装置を電動圧縮機へ接続するためモータ接続線の課題解決は容易になるが、電動圧縮機が大型重量化してしまうという課題を有していた。

本発明はこのような従来の課題を解決するものであり、小型軽量の電動圧縮機、モータ接続線の配置と軽量化及びもれ電流防止を容易に達成できる空調装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために本発明は、電動圧縮機とインバータ装置とを備え、インバータ装置は、圧縮機に吸入される低圧冷媒により吸入通路を介してを冷却される空調装置において、インバータ装置から電動圧縮機への接続線は、吸入通路内に配置される。

上記構成によって、電動圧縮機にはターミナルが不要となり、もれ電流が防止できる。また、ターミナルカバー、接続線の保持保護部品、接続線のシールド部なども削減され、小型軽量化される。また、接続線の配置も容易となる。

本発明の空調装置は、小型軽量の電動圧縮機、モータ接続線の配置と軽量化及びもれ電流防止が可能という効果を奏する。

第１の発明は、電動圧縮機とインバータ装置とを備え、インバータ装置は、圧縮機に吸入される低圧冷媒により吸入通路を介して冷却される空調装置において、インバータ装置から電動圧縮機への接続線は、吸入通路内に配置され保護されるものである。これにより、電動圧縮機にはターミナルが不要となり、もれ電流が防止できる。また、ターミナルカバー、接続線の保持保護部品なども削減され、小型軽量化される。また、接続線の配置も容易となる。

第２の発明は、第１の発明において、接続線がモータの固定子巻線を延長して構成される。よって、接続線を別途準備する必要がなく、部品点数を削減できる。また、続線箇所が減少し、もれ電流の原因となる金属露出部が減少して、更にもれ電流を低減できる。接続線の信頼性も向上する。

第３の発明は、第１又は第２の発明において、吸入通路を金属製とするもので、接続線をシールド線にせずとも、電磁波放射を防止できる。よって、接続線を小型軽量にでき、電気接続もシールド部の接続は不要であり電気接続部品、工数を低減できる。

第４の発明は、第１から第３のうちいずれかの発明において、車両用に適用するものである。車両においては、走行性能確保のため省エネが求められる。よって、本発明の空調装置は、小型軽量であり車両用として好適である。

以下本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、本実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る空調装置のインバータ駆動電動圧縮機の電気回路図である。

図１において、圧縮機のモータ３１は、直流電源１によりインバータ装置２０を通して駆動される。インバータ装置２０は、インバータ回路３７、電流センサ６、制御回路７等から構成される。

制御回路７は、電流センサ６からの電流を演算してモータ３１の磁石回転子５の位置検出を行い、エアコンコントローラ（図示せず）からの回転数指令信号等に基づいてインバータ回路３７のスイッチング素子２を制御する。そして、直流電源１からの直流電流を正弦波状の交流電流に変換し、インバータ回路３７より、固定子巻線４と磁石回転子５から成る（センサレスＤＣブラシレス）モータ３１へ出力する。インバータ回路３７から、モ
ータ３１への接続は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の３本使用される。ダイオード３は、固定子巻線４からの電流の還流ルートとなる。ここで、インバータ装置２０の主たる発熱源は、直流電流を正弦波状の交流電流に変換し、モータ３１へ出力するスイッチング素子２及びダイオード３から構成されるインバータ回路３７である。

冷凍サイクルの構成に関しては、前述した図３におけるインバータ装置１１１、電動圧縮機１０６が、上記のインバータ装置２０、次に説明する電動圧縮機４０に置きかわるのみで基本的に同じである。

図２は、本実施の形態に係る空調装置の要部正面図であり、インバータ装置、電動圧縮機、低圧冷媒配管の設置例を示す。

電動圧縮機４０の金属製筐体３２の中に圧縮機構部２８、モータ３１等が設置され、銅管からなる吸入管３８が金属筐体３２に接続されて吸入口３３を形成している。冷媒は、圧縮機構部２８（この例ではスクロール機構）がモータ３１で駆動されることにより、吸入部２２から、吸入管３８、吸入口３３を介して吸入され、金属製筐体３２内においてモータ３１を通過し、その際にモータ３１の冷却を行い、圧縮機構部２８で圧縮される。この圧縮された冷媒は、吐出口３４より吐出される。

インバータ装置２０は、吸入管３８に取り付けられるように、ケース３０を使用している。インバータ装置２０は、吸入管３８の下側に接して固定され、インバータ装置２０の主たる発熱源となるインバータ回路部３７が、吸入管３８を介して低圧冷媒により冷却される。空調装置の運転条件にもよるが、低圧冷媒の密度が高い部分が吸入管３８内の下部を流れるため、インバータ回路部３７は下側に配設する方がより効率が高い。

金属製筐体３２の内部でモータ３１の固定子巻線４に接続されているモータ接続線２６は、吸入口３３、吸入管３８の内部を通り、接続端子２５に気密性を保って接続される。接続端子２５は、インバータ装置２０のケース３０の内部で、インバータ回路部３７に接続される。モータ接続線２６と接続端子２５との接続はタブとファストン端子など各種考えられる。吸入管３８は、低圧冷媒の吸入効率、オイル戻りなどのために、電動圧縮機４０の上方に配置される。そのため、接続端子２５が液冷媒に浸漬されることはない。よって、接続端子２５には、もれ電流を防止するためのもれ電流防止カバーは不要となる。電動圧縮機４０にはターミナルが存在せず、もれ電流は発生しない。

ハーネス固定部３５に保持されたハーネス３６により、インバータ装置２０の回路は、エアコンコントローラ１１２、直流電源１などへも接続される。

インバータ装置２０と電動圧縮機４０とを接続するモータ接続線２６は、低温となる吸入管３８の内部を通り、吸入管３８によって保護されるため、車両における高音部、振動部、エッジ部などを避けるべくレイアウト検討する必要がなく、設置工数、モータ接続線を保持また保護する部品などを削減でき、信頼性も向上できる。

固定子巻線４を延長して、接続端子２５へ接続しても良い。この場合、接続線２６を別途準備する必要がなく、部品点数を削減できる。また、続線箇所が減少するので、工数が減少し、接続線信頼性も向上できる。もれ電流の原因となる金属露出部が減少して、更にもれ電流を低減できる。

吸入管３８が金属の場合においては、モータ接続線２６からの電磁波放射を防止できるので、モータ接続線２６をシールド線とする必要がない。よって、モータ接続線２６は、配置にスペースを要すことなく、配線を小型軽量にできる。電気接続もシールド部の接続
は不要であり電気接続部品、工数を低減できる。

また、電動圧縮機４０には、ターミナル３９、ターミナルカバー２７は不要となり、部品点数が減少して小型軽量化を図ることができ、耐振性が向上する。電動圧縮機４０の配置自由度も向上する。

インバータ回路部３７は、吸入配管３８の下方に配置されるので、インバータ回路部３７の周囲温度も下がり温度差が小さくなる。よって、インバータ回路部３７等には結露が生じにくい。吸入管３８による冷気が、ケース３０内で下降対流するのでケース３０内を効率的に冷却できる。よって、インバータ回路部３７以外の電流センサ６、制御部７なども冷却され、インバータ装置２０の信頼性を確保できる。

尚、上記実施の形態において、吸入管は金属製であれば銅管に限らず黄銅製や鉄製やアルミニウム合金製などでも良く、また、形状も管状や扁平など形は問わない。モータが吸入冷媒により冷却される電動圧縮機を例に示したが、圧縮後の高圧冷媒でモータが冷却される電動圧縮機にも適用できる。

以上のように、本発明にかかる空調装置は、インバータ装置用の冷却装置を別途準備する必要はないので、船舶、航空機等の用途にも適用できる。

本発明の第１の実施形態に係る空調装置のインバータ駆動電動圧縮機の電気回路図同空調装置の要部正面図従来の車両用空調装置の構成図従来の空調装置の要部正面図従来の空調装置のターミナルの正面図同ターミナルの平面図従来の空調装置のファストン端子の斜視図

符号の説明

２０インバータ装置
２５接続端子
２６モータ接続線
２８圧縮機構部
３１モータ
３２金属製筐体
３３吸入口
３７インバータ回路
３８吸入管
４０電動圧縮機

Claims

圧縮機構部と、前記圧縮機構部の動力源となるモータと、前記圧縮機構部と前記モータとの収容部を構成する金属製筐体と、前記モータへ交流電流を出力するインバータ装置と、前記圧縮機構部に吸入される低圧冷媒の前記金属製筐体に接続される吸入通路とを備える空調装置において、前記インバータ装置は、前記金属製筐体から離れた位置で、前記吸入通路に搭載されて冷却され、前記インバータ装置から前記モータへ交流電流を出力するための接続線は、前記吸入通路内に配置されることを特徴とする空調装置。
接続線は、モータの固定子巻線を延長して構成されることを特徴とする請求項１に記載の空調装置。
前記吸入通路は金属製であることを特徴とする請求項１又は２に記載の空調装置。
車両に適用されることを特徴とする請求項１から３のうちいずれか一項に記載の空調装置。