JP2006177214A - 電動圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】 部品点数および組立工数の削減、メンテナンス性の向上に加え、耐振動性の向上を図ることのできる電動圧縮機を提供することを目的とする。
【解決手段】 電動機ハウジング４１から伸びる構造体４１ｃの中程に段を設けてプリント基板５７を設置し、上蓋４７をその上から被せて、プリント基板５７を上蓋４７と構造体４１ｃに挟み込むようにし、プリント基板５７を強固に固定して耐振性を向上させる。また、ガラス材４９の上端がプリント基板５７に当接してプリント基板５７を支え、３本の端子４８がプリント基板５７に設けられた穴を貫通し、プリント基板５７に半田付けされた３個の導電板６２が端子４８に小ねじ６３で固定されるようにし、プリント基板５７の耐振性をさらに向上させる。また、パワートランジスタ５８、平滑コンデンサを、電動機ハウジング４１に密着固定させて、低圧・低温冷媒ガスによる冷却効果を高めて温度上昇を抑える。
【選択図】図２

Description

本発明は、車両用空調装置の冷凍サイクル等に用いられる電動圧縮機に関する。

従来、車両用空調装置の冷凍サイクルを構成するシステムにおいて、電動圧縮機と、この電動圧縮機をインバータ駆動制御する制御装置は、個別に配置されている。制御装置は、内設されたインバータを構成するパワートランジスタや平滑コンデンサ等の発熱する素子（以下、これを発熱素子と適宜称する）を内蔵しており、これらの過熱による誤動作等を防止するため、発熱素子を冷却する必要がある。

このため、パワートランジスタや平滑コンデンサ等の近傍に外気を強制導入することにより、これらパワートランジスタや平滑コンデンサ等を冷却する構成のものがあった。
例えば図９に示すように、電動圧縮機１４とは別体とされた制御装置１においては、熱伝導性の良い金属基板２の一方の面に、セラミック系等の基板３を介してパワートランジスタ４を実装したインバータ部５、このインバータ部５の動作制御を行う制御部６、及び平滑コンデンサ７等が実装されている。
図９および図１０に示すように、金属基板２の他方の面に接触して、冷却用外気を流通させる冷却風通路８を有した冷却手段９が装着されている。冷却手段９の冷却風通路８の一端には、冷却用外気の流入口１０が、そして他端には吐出口１１が形成されている。そして、流入口１０には接続チューブ１２を介して冷却ファン１３が接続されている。このような冷却手段９において、冷却ファン１３により導入された外気は流入口１０から冷却風通路８を通過し、その過程で金属基板２からの熱を吸収して吐出口１１から排出する。

このようにして、電動圧縮機１４の駆動制御中に制御装置１のインバータ部５等から発生される熱は、制御装置１の金属基板２に伝導し、この金属基板２に密着装着された冷却手段９の冷却風通路８を通過する冷却用外気により吸熱される。これによって、制御装置１の温度上昇が抑えられ、銅損低減による効率アップを図ることができるようになっている。

また、パワートランジスタや平滑コンデンサ等の発熱素子を、電動圧縮機のハウジングの外側に実装し、ハウジング内を流れる冷却サイクル用の冷媒により、ハウジングを介して発熱素子の冷却を行おうというものも提案されている（例えば、特許文献１、２参照。）。

特開２００３−２６２１８７号公報 特開２００４−１９５８６号公報

しかしながら、上記したような従来の技術においては、以下に示すような問題が存在する。
図９、図１０に示したような技術では、冷却手段９および冷却ファン１３等が必要になるため、部品点数および組立工数の増加、メンテナンス性の低下等の欠点がある。

また、特許文献１、２に記載された技術では、発熱素子を実装したプリント基板を、電動圧縮機のハウジングに取り付ける場合、電動圧縮機の振動によりプリント基板が振動し、プリント配線が破損する等の欠点があった。
さらに、特許文献２に記載された技術では、インバータが絶縁部材を介して電動圧縮機のハウジングに保持されているため、インバータが冷却されにくいという問題もある。

本発明は、このような技術的課題に基づいてなされたもので、部品点数および組立工数の削減、メンテナンス性の向上に加え、耐振動性の向上を図ることのできる電動圧縮機を提供することを目的とする。

かかる目的のもとになされた本発明は、冷凍サイクルを構成する電動圧縮機であって、電動圧縮機の外殻を形成するハウジングと、電動圧縮機を制御するための電気素子が実装された基板と、を備えており、基板の外周部が、ハウジングに固定された基板支持部によってハウジングの外側で支持され、さらに、この基板を、基板を覆うカバーと基板支持部とで挟み込む、というものである。このように、基板の外周部をカバーと基板支持部とで挟み込んで保持することで、基板に発生する振動を抑制することができる。
また、電動圧縮機を駆動させるための巻き線と基板とを電気的に接続し、電源から入力された電力を、基板を介して巻き線に供給するための中継端子をさらに備える場合、中継端子を、その一端をハウジングに固定し、この中継端子によって基板を支持するのが好ましい。このように基板を中継端子で補助的に支持することで、基板の振動抑制効果を一層高めることができる。
この場合、中継端子自体が十分に高い剛性を有しているのであれば、一端をハウジングに固定し、他端を基板に固定するのみでよいが、中継端子の外周面をガラス材によって覆い、このガラス材によって基板をハウジングで支持するようにするのが有効である。
このような電動圧縮機において、発熱素子である電気素子は、支持のための部材や基板等を介してハウジングに固定するのではなく、ハウジングの外周面に密着して設けるのが好ましい。これによって、ハウジング内を通る冷媒による冷却効果を、より効果的なものとすることができる。

本発明は、冷凍サイクルを構成する電動圧縮機であって、電動圧縮機の外殻を形成するハウジングと、電動圧縮機を制御するための電気素子が実装された基板と、電動圧縮機を駆動させるための巻き線と、巻き線と基板とを電気的に接続し、電源から入力された電力を、基板を介して巻き線に供給するとともに、一端がハウジングに固定されて基板を支持する中継端子と、を備えることを特徴とすることもできる。

本発明によれば、部品点数および組立工数の削減、メンテナンス性の向上に加え、耐振動性の向上を図ることが可能となる。

以下、添付図面に示す実施の形態に基づいてこの発明を詳細に説明する。
図１は、本実施の形態における車両用空調装置の冷凍サイクルについて説明するための図である。
この図１に示すように、車両用空調装置は、電動圧縮機４０、凝縮器２０１、受液器２０２、膨張弁２０３、蒸発器２０４が冷媒配管で接続されることで閉回路が構成され、その系内を冷媒が循環することで冷凍サイクルを構成する。この冷凍サイクルにおいては、冷媒が電動圧縮機４０で圧縮され、高温・高圧ガスとなる。高温・高圧化された冷媒は、凝縮器２０１で外気と熱交換して凝縮・液化し、受液器２０２を通り、膨張弁２０３で断熱膨張して低圧・低温・気液混合状態となる。その後、蒸発器２０４で車内空気と熱交換して蒸発・ガス化し、低温・低圧状態で電動圧縮機４０に再度吸入されるようになっている。

このような車両用空調装置を構成する電動圧縮機４０について、以下説明する。
図２に示すように、電動圧縮機４０は、筒形状を成す電動機ハウジング（ハウジング）４１、中間ハウジング（ハウジング）４２および圧縮機ハウジング（ハウジング）４３により、密閉ハウジングが構成され、この密閉ハウジング内に、圧縮機部４４、電動機部４５、これらを連結する駆動シャフト４６等が収納設置されている。

電動機ハウジング４１の側面には、冷媒吸入口４１ａと筒内側上下に冷媒通路４１ｂが設けられ、中間ハウジング４２には、複数の冷媒通路４２ａが設けられ、圧縮機ハウジング４３には冷媒吐出口４３ａが設けられ、冷媒吸入口４１ａ〜冷媒通路４１ｂ〜冷媒通路４２ａ〜冷媒吐出口４３ａは、密閉ハウジング内で連通している。

さらに、電動機ハウジング４１の上面にインバータ制御箱５６が配設されている。このインバータ制御箱５６は、電動機ハウジング４１から伸びる構造体４１ｃと、プリント基板（基板）５７、上蓋（カバー）４７等から構成されている。
図２および図３に示すように、構造体４１ｃの中程には段部が形成され、プリント基板５７はこの段部に設置され、上蓋４７がその上から被せられている。この状態で、上蓋４７の下端がプリント基板５７の縁に当接するようになっており、この上蓋４７は、構造体４１ｃに小ねじ６０で固定され、これによって上蓋４７と構造体４１ｃに挟まれたプリント基板５７も固定されるようになっている。

プリント基板５７には、パワートランジスタ（電気素子）５８および多数の制御素子（電気素子）６１が実装されている。そして、パワートランジスタ５８は、その下面が、グリース５９を介して電動機ハウジング４１に密着するよう設けられている。

図４および図５に示すように、電動機ハウジング４１の上部には、３本の端子（中継端子）４８が、ガラス材４９によって取付板５０に溶着されている。この取付板５０は、電動機ハウジング４１にボルト５１で固定され、パッキン５２により密封されている。
３本の端子４８の一端は、コネクタ５３を介して３本の電線５４に接続され、３本の電線５４の他端は電動機巻き線５５に接続されている。このとき、図５に示したように、３本の端子４８は、プリント基板５７に設けられた穴を貫通し、前記ガラス材４９の上端がプリント基板５７に当接してプリント基板５７を支えるようになっている。また、図５および図６に示すように、プリント基板５７には、３個の導電板６２が半田付けされ、端子４８に小ねじ６３で固定されている。３個の導電板６２はパワートランジスタ５８の図示省略の出力端子に図示省略のプリント配線により接続されている。

図４および図７に示すように、電動機ハウジング４１の側面には、平滑コンデンサ（電気素子）６４がグリース６５を介して電動機ハウジング４１に密着設置されている。平滑コンデンサ６４に設けられた２個の端子６４ａには、コネクタ６６を介して２本の電線６７の一端が接続され、２本の電線６７の他端はインバータ制御箱５６内の入力端子６８に接続されている。
平滑コンデンサ６４に設けられた２個の端子６４ａは、図示省略の電源からの動力線が接続可能な構造になっており、電動圧縮機４０は、バッテリ等の電源から電動圧縮機４０の平滑コンデンサ６４に設けられた２個の端子６４ａに動力線が接続されて使用される。

また、図６および図７に示すように、前記のプリント基板５７には２個の入力信号接続端子６９が設置され、グロメット７０を貫通して図示省略の車両用空調装置の制御装置からの入力信号線が接続可能な構造になっており、電動圧縮機４０は、その入力信号線が接続されて使用される。

このような構成により、電動圧縮機４０では、バッテリ等の電源から平滑コンデンサ６４に設けられた２個の端子６４ａに電力が供給されると、平滑コンデンサ６４は電源電圧の変動を吸収し、安定化された電力を２本の電線６７を通してインバータ制御箱５６内の入力端子６８を経由し、パワートランジスタ５８へ供給する。また、図示省略の車両用空調装置の制御装置からの回転数指示信号が、プリント基板５７に設置された２個の入力信号接続端子６９に供給されると、回転数指示信号に対応した周波数の三相電力が、パワートランジスタ５８から３本の端子４８を経由して電動機巻き線５５に供給される。これによって電動機部４５で回転力が発生し、駆動シャフト４６および圧縮機部４４が回転して電動圧縮機４０が運転される。
電動圧縮機４０が運転されると、冷媒吸入口４１ａから入った低圧・低温冷媒ガスは、電動機ハウジング４１と電動機部４５の間の空間７１ａ、筒内側上下に設けられた冷媒通路４１ｂ、空間７１ｂ、中間ハウジング４２に設けられた複数の冷媒通路４２ａを順次通り、圧縮機部４４で圧縮されて高圧・高温となり、圧縮機ハウジング４３に設けられた冷媒吐出口４３ａから吐出される。

このとき、低圧・低温冷媒ガスにより、電動機ハウジング４１と電動機部４５および中間ハウジング４２等が冷却される。これにより、電動機ハウジング４１に、グリース５９を介して密着固定されているパワートランジスタ５８、グリース６５を介して密着固定されている平滑コンデンサ６４も冷却される。

以上の作用により、電動機ハウジング４１から伸びる構造体４１ｃの中程に段を設けてプリント基板５７を設置し、上蓋４７をその上から被せて、プリント基板５７を上蓋４７と構造体４１ｃに挟み込むようにしたので、プリント基板５７が強固に固定され、プリント基板５７の耐振性が向上する効果がある。

加えて、ガラス材４９の上端がプリント基板５７に当接してプリント基板５７を支え、前記３本の端子４８がプリント基板５７に設けられた穴を貫通し、プリント基板５７に半田付けされた３個の導電板６２が端子４８に小ねじ６３で固定されることにより、プリント基板５７の耐振性はさらに向上する効果がある。また３本の端子４８が３個の導電板６２に小ねじ６３で固定される構成は、３本の端子４８とプリント基板５７の間の電線を不必要にしており、コスト低減の効果がある。

さらに、電動圧縮機４０が運転されることにより発熱するパワートランジスタ５８、平滑コンデンサ６４を、電動機ハウジング４１に密着固定させたことによって、低圧・低温冷媒ガスによる冷却効果を高めて温度上昇を抑えることができる。これによって、パワートランジスタ５８、平滑コンデンサ６４をコンパクト化できる効果がある。
また、平滑コンデンサ６４をプリント基板５７内に配置しないことにより、プリント基板５７内のレイアウトは自由度が広がる効果がある。

なお、上記実施の形態では、電動圧縮機４０の側面に平滑コンデンサ６４を配設し、インバータ制御箱５６、端子４８等を上面に配設するようにしたが、これに限るものではなく、図８に示すように、電動圧縮機４０の上面に平滑コンデンサ６４を配設し、インバータ制御箱５６、端子４８等を側面に配設することも可能である。
これ以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施の形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更することが可能である。

本実施の形態における車両用空調装置の冷凍サイクルを示す図である。 図１の車両用空調装置を構成する車両用電動圧縮機の断面図である。 図２のＤ部拡大図である。 図２のＡ−Ａ断面図である。 （ａ）は図２のＥ部拡大図、（ｂ）は図４のＦ部拡大図である。 図２のＣ矢視図である。 図２のＢ矢視図である。 本発明の応用実施例を示す断面図である。 従来の車両用電動圧縮機の冷却方法の一例を示す図である。 図９のＧ矢視図である。

符号の説明

４０…電動圧縮機、４１ｃ…構造体、４１…電動機ハウジング（ハウジング）、４２…中間ハウジング（ハウジング）、４３…圧縮機ハウジング（ハウジング）、４７…上蓋（カバー）、４８…端子（中継端子）、４９…ガラス材、５０…取付板、５５…電動機巻き線、５７…プリント基板（基板）、５８…パワートランジスタ（電気素子）、６１…制御素子（電気素子）、６４…平滑コンデンサ（電気素子）

Claims (5)

1. 冷凍サイクルを構成する電動圧縮機であって、
   前記電動圧縮機の外殻を形成するハウジングと、
   前記電動圧縮機を制御するための電気素子が実装された基板と、
   前記基板の外周部を前記ハウジングの外側で支持するため、前記ハウジングに固定された基板支持部と、
   前記基板支持部に外周部を支持された前記基板を、前記基板支持部とで挟み込み、前記基板を覆うカバーと、
   を備えることを特徴とする電動圧縮機。
2. 前記電動圧縮機を駆動させるための巻き線と前記基板とを電気的に接続し、電源から入力された電力を、前記基板を介して前記巻き線に供給するための中継端子をさらに備え、
   前記中継端子は、その一端が前記ハウジングに固定されて、前記基板を支持していることを特徴とする請求項１に記載の電動圧縮機。
3. 前記中継端子は、その外周面がガラス材によって覆われ、前記ガラス材によって前記基板を前記ハウジングで支持することを特徴とする請求項２に記載の電動圧縮機。
4. 前記電気素子は、前記ハウジングの外周面に密着して設けられ、前記ハウジング内を通る冷媒によって冷却されることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の電動圧縮機。
5. 冷凍サイクルを構成する電動圧縮機であって、
   前記電動圧縮機の外殻を形成するハウジングと、
   前記電動圧縮機を制御するための電気素子が実装された基板と、
   前記電動圧縮機を駆動させるための巻き線と
   前記巻き線と前記基板とを電気的に接続し、電源から入力された電力を、前記基板を介して前記巻き線に供給するとともに、一端が前記ハウジングに固定されて前記基板を支持する中継端子と、
   を備えることを特徴とする電動圧縮機。

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