JP2007113486A - インバータ回路を有する車両補機 - Google Patents

Abstract

【課題】インバータ回路を有する車両補機において、作業者がインバータ回路のメンテナンス作業を開始する際に、安全な環境で作業を行うことができる車両補機を提供することを課題とする。
【解決手段】電動コンプレッサに一体に設けられたインバータ回路部４は、インバータカバー５で覆われている。インバータカバー５の上面５ａの凹部５ｂには、インバータカバー取付ボルト７が配置されている。その上に、インバータカバー取付ボルト７のすべてを覆うようにインターロックプレート８が配置され、インターロックプレート取付ボルト９を用いてインバータカバー５に締結されている。インターロックプレート８は、インバータカバー５に対向する面の一部が窪んで、凹部８ｂが形成され、そこにはマグネット１１が固定されている。インバータカバー５を挟んで、インバータ回路部４側には、リードスイッチ１３が設けられている。
【選択図】図４

Description

この発明は、インバータ回路を有する車両補機に関する。

特許文献１には、車両補機のひとつである、インバータ一体型の電動コンプレッサの発明が開示されている。この発明において、電動コンプレッサのハウジングに設けられたインバータ回路がインバータカバー（蓋板）で覆われている。
また、電動コンプレッサが車両に搭載された場合、電動コンプレッサが車両搭載状態のまま、インバータ回路の点検、交換等のメンテナンス作業が行われている。インバータ回路は、回路内に高電圧が発生している部分があるため、インバータ回路作動時に、作業者がインバータ回路に触れる事態を発生させてはならない。
一方、特許文献２には、発電機に設けられた配線ターミナルを覆う開閉自在な保護カバーが設けられ、このカバーの開閉を検知して、発電機の駆動源となるエンジンの運転、停止を切り換える発明が開示されている。この発明によれば、保護カバーの取付ボルトをはずして、所定の位置に閉じられていた保護カバーが少し開き始めると、検出スイッチが保護カバーの正規の閉じ位置からの離脱を検知しエンジンを運転停止状態にする。
ここで、インバータ回路のメンテナンス作業を安全におこなうために、特許文献１に記載の電動コンプレッサにおけるインバータカバーの着脱の検知に特許文献２に記載の発明を適用し、インバータカバーがはずされたらインバータ回路に高電圧を発生させないようにすることが考えられる。

特開２００４−１９０５４７号公報 実開昭５９−９９６６０号公報

しかしながら、インバータカバーが所定の位置からはずされた時点でインバータ回路に高電圧を発生させないようにしたとしても、インバータカバーをはずす前は、インバータ回路には高電圧が発生したままである。例えば、作業者がインバータカバーに手を触れ、インバータカバーの取付ボルトを緩める作業をしている時点では、インバータ回路は高電圧を発生し続けている。
また、取付ボルトを取りはずしたもののインバータカバーが台座に載っている状態では、インバータカバーを台座から持ち上げて取りはずす瞬間に、作業者の指先がインバータカバーと台座の隙間に入り、高電圧を発生しているインバータ回路に触れてしまうおそれがある。
したがって、インバータ回路の点検、交換作業等のメンテナンス作業を開始する際は、インバータカバー取付ボルトを緩め始める時点から、インバータ回路には高電圧が発生していないことが望ましい。

この発明は、このような課題を解決するためになされたもので、作業者がインバータ回路のメンテナンス作業を開始する際に、より安全な環境で作業を行うことができる、インバータ回路を有する車両補機を提供することを目的とする。

この発明に係る、インバータ回路を有する車両補機は、インバータ回路を外部から覆うインバータカバーと、インバータカバーを車両補機に締結するインバータカバー締結部材と、インバータカバー締結部材を覆うとともに、インバータカバーに脱着可能に締結されるインターロックプレートと、インターロックプレートがインバータカバーの所定の位置に係合、離脱するかに応じて作動するインターロックスイッチ機構とを備えたことを特徴とするものである。
インターロックスイッチ機構は、インバータカバー締結部材を覆うインターロックプレートがインバータカバーからはずされたことを検知する。この信号を利用して、インバータ回路は動作を停止することができる。このため、インバータカバーを取り付けているインバータカバー締結部材を緩め始める時点では、インバータ回路に高電圧が発生していないので、作業者はメンテナンス作業を安全に行える。

インバータカバー締結部材は、複数設けられ、インターロックプレートは、これら複数のインバータカバー締結部材のすべてを覆うようにしてもよい。
インターロックプレートを取りはずさない限り、作業者は、いずれのインバータカバー締結部材の緩め作業を行うことができない。

インバータカバーのインターロックプレートとの対向面の形状は、インバータカバー締結部材の取付部において、締結部材の頭部が、インターロックプレートとの接触面から突出しないように窪ませるように構成することができる。インバータカバーの一部を窪ませて、インバータカバー締結部材を配置するようにして、インバータ回路の高さ方向スペースを低減し、インバータ回路を小型化する。

インターロックプレートは、インバータカバー締結部材と異なる形状のボルトによりインバータカバーに締結されるようにしてもよい。異なる締結工具を使わない限り、双方の締結部材を締結することができない。このため、同じ締結工具を用いて、双方の締結部材を交互に連続して締結することはできないので、インバータカバー締結部材の一部を締結し忘れる事態が発生しにくい。また、インバータカバー締結部材を締結した後、作業を中断し締結工具を交換してから、インターロックプレートを締結することになるので、すべてのインバータカバー締結部材の締結についての確認作業を確実に行える。

インターロックプレートには、インターロックスイッチ機構を作動させるためのマグネットが設けられ、インバータカバーを挟んでインバータ回路側には、磁気反応スイッチが設けられるように構成してもよい。
マグネットの磁界を検知して磁気反応スイッチが動作するので、スイッチ自体、非接触であり、耐久性に優れたインターロックスイッチ機構とすることができる。また、非接触ゆえに、磁気反応スイッチをインバータカバーの内側に設けることができ、検出動作の信頼性が向上する。さらに、既存のインバータ回路の基板上に磁気反応スイッチを配置することも可能である。

インターロックプレートのインバータカバーとの対向面の形状は、マグネットの取付部において、窪んでいるようにすることもできる。インターロックプレートの一部を窪ませて、そこにマグネットを配置するようにして、インバータ回路の高さ方向スペースを低減し、インバータ回路を小型化する。

この発明によれば、作業者が車両補機に取り付けられているインバータ回路のメンテナンス作業を開始する際に、より安全な環境で作業を行うことができる。

以下に、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
実施の形態１．
ここでは、この発明に係る、インバータ回路を有する車両補機として、インバータ回路を一体化して組み込んだインバータ一体型電動コンプレッサを例に、図１〜４に基づいて説明する。
図１に示されるように、インバータ回路を一体化した電動コンプレッサ１０は、車両空調用の冷凍サイクル装置の一部をなすコンプレッサ部１、コンプレッサ部１を駆動する三相同期モータからなるモータ部２、コンプレッサ部１及びモータ部２を収容するハウジング３、モータ部２を駆動制御するインバータ回路を構成するインバータ回路部４を備えている。
ハウジング３の上部の周壁外周面には、上方に向いた台座面３ｂを有する台座部３ａが設けられている。台座部３ａ内にはインバータ回路部４が配置されている。インバータカバー５は台座面３ｂと図示しないシールガスケットを介して整合し、インバータカバー締結部材であるインバータカバー取付ボルト７により台座部３ａに締結される。
インバータカバー５の上面５ａには、４本のインバータカバー取付ボルト７のすべてを覆うように、平板状のインターロックプレート８が配置されている。インターロックプレート８は、インターロックプレート締結部材であるインターロックプレート取付ボルト９を用いてインバータカバー５に締結されている。

図４に詳細に示されるように、インバータカバー５の、インターロックプレート８と対向する上面５ａは、その一部が窪んで、インバータカバー取付ボルト取付部としての凹部５ｂが形成されている。ここで、インバータカバー５の上面５ａはインターロックプレート８と対向する対向面を構成し、インバータカバー５の上面５ａのうち、組み付け状態でインターロックプレート８と接触する面を接触面５ｃと称する。
凹部５ｂに収容されたインバータカバー取付ボルト７の頭部７ａについては、台座部３ａと完全に締結した状態において、接触面５ｃから突出しないように構成されている。

インターロックプレート８は、インターロックプレート８の下面８ａの一部が窪んで、凹部８ｂが形成されている。ここで、インターロックプレート８の下面８ａは、インバータカバー５との対向面を構成し、凹部８ｂはマグネット取付部を構成する。凹部８ｂにはマグネット１１が埋設されて固定されている。インターロックプレート取付ボルト９は、一般に用いられる六角ボルトである。一方、インバータカバー５を締結するのに用いられるインバータカバー取付ボルト７は、インターロックプレート取付ボルト９とは異なる形状を有し、特殊な締結工具を用いて締結される。したがって、インターロックプレート取付ボルト９とインバータカバー取付ボルト７とは、同一の締結工具を用いて双方を締結することができない構造となっている。

インバータ回路部４は、直流電力を交流電力に変換してモータ部２を駆動制御するものであり、図示しないが、三相インバータ回路の各相の上アーム側スイッチング素子と下アーム側スイッチング素子とを構成する６つの、パワー半導体モジュール（電力スイッチング素子）、三相インバータ回路の電源端子、接地端子、その間に接続されて三相インバータ回路のスイッチング電流の高周波成分を吸収する平滑コンデンサ等のインバータ回路部構成素子がプリント基板１２を介して電気的に接続されている。
また、プリント基板１２には、制御回路が実装されている。この制御回路は、外部からの指令に基づいて各パワー半導体モジュールを断続制御する機能やモータ部２の駆動状態を外部に送信する機能を有しており、ＣＰＵ、ＩＣなどの種々の素子をプリント配線で接続して構成されている。

さらに、プリント基板１２には、磁石が近接することにより反応して作動するリードスイッチ１３が配置されている。ここで、リードスイッチ１３は磁気反応スイッチを構成する。リードスイッチ１３は、インバータ回路部４に供給する入力電源の断接に用いられる。インバータ回路部４は、リードスイッチ１３のオン、オフ動作に応じてインバータ回路部４に供給する入力電源の断接を行うとともに、入力電源を遮断した場合、インバータ回路部４に高電圧が発生しないように構成されている。
リードスイッチ１３に磁石が近接すると、リードスイッチ１３はオンしてスイッチの接点を閉じ、インバータ回路部４への電力供給は可能な状態になる。一方、磁石が離れると、リードスイッチ１３はオフしてスイッチの接点を開き、インバータ回路部４への電力供給が遮断される。ここで、リードスイッチ１３及びマグネット１１は、インターロックプレート８がインバータカバー５の所定の位置に係合、離脱するかに応じて作動するインターロックスイッチ機構を構成する。

次に、電動コンプレッサ１０のインバータ回路部４の構成部品の点検や交換する場合など、インバータカバー５を開ける場合の作業手順を説明する。
電動コンプレッサ１０のインバータ回路部４を覆うインバータカバー５をはずすには、インバータカバー取付ボルト７を緩める必要がある。しかしながら、インバータカバー取付ボルト７は、インターロックプレート８で覆われているため、インターロックプレート８をはずさなければならない。したがって、最初に、インターロックプレート取付ボルト９を緩める。
一般に用いられる締結工具を用いてインターロックプレート取付ボルト９を緩め、インターロックプレート８が正規の取付位置から離脱すると、リードスイッチ１３がオフして、インバータ回路部４への供給電力が遮断される。
このように、インターロックプレート８をはずし、次にインバータカバー５をはずすので、インバータカバー取付ボルト７を緩める段階では、インバータ回路部４には電力が供給されていない。このため、インバータ回路部４内に高電圧が発生していない状態で、インバータカバー取付ボルト７を緩める作業を開始することができる。次に、すべてのインバータカバー取付ボルト７をはずして、インバータカバー５を開け、インバータ回路部４のメンテナンス作業を行う。

次に、インバータ回路部４のメンテナンス作業を行った後、取りはずされたインターロックプレート８、インバータカバー５を組み付ける手順を説明する。
まず、インバータカバー５を台座面３ｂに載せる。特殊な締結工具を用いてインバータカバー取付ボルト７を締め付け、インバータカバー５を台座面３ｂに固定する。
次に、作業者はインターロックプレート８をインバータカバー５上に配置する。この際、インターロックプレート８により覆うことになる、すべてのインバータカバー取付ボルト７が締結していることを確認する。ここで、インターロックプレート８を取り付けるインターロックプレート取付ボルト９は、インバータカバー取付ボルト７とは異なる締結工具でないと締め付けできないため、締結工具を交換してからインターロックプレート８をインバータカバー５に締結することになる。このため、インバータカバー取付ボルト７とインターロックプレート取付ボルト９とを連続して同一工具を用いて締め付けるような作業工順となることがない。したがって、一部のインバータカバー取付ボルト７を締結しないまま、インターロックプレート取付ボルト９を取り付けるような事態が発生しにくい。
次に、インターロックプレート８にインターロックプレート取付ボルト９を締め付け、インターロックプレート８をインバータカバー５に固定する。インターロックプレート８がインバータカバー５に正規な取付位置に係合されると、リードスイッチ１３はオンしてスイッチの接点を閉じ、インバータ回路部４への電力供給は可能な状態になる。

以上説明したように、インバータカバー取付ボルト７を覆うインターロックプレート８をはずさない限り、インバータカバー取付ボルト７を緩めることはできない。インターロックプレート８がはずされると、インターロックスイッチが作動してインバータ回路部４には高電圧が発生しないようになる。このため、インターロックプレート８をはずした後、インバータカバー５を取り付けているインバータカバー取付ボルト７を緩め始める時点では、既にインバータ回路部４に高電圧が発生していない状態になり、作業者はより安全にインバータ回路のメンテナンス作業を行うことができる。

また、インバータカバー取付ボルト７のすべては、インターロックプレート８により覆われており、たとえ、締結の解除されたインターロックプレート８の一部が上方に持ち上げられ、インターロックプレート８がインバータカバー取付ボルト７のいずれかを覆わない状態になっても、リードスイッチ１３はオフする。したがって、作業者がいずれかのインバータカバー取付ボルト７の緩め作業をおこなう時点では、インバータ回路部４には高電圧が発生していないので、インバータ回路のメンテナンス作業がより安全に行なわれる。
インバータカバー５には、凹部５ｂが形成されているので、インバータカバー取付ボルト７の頭部７ａがインターロックプレート８との接触面５ｃから突出しない。このため、インバータ回路部４の高さ方向スペースを低減し、インバータ回路部４を小型化することができる。

インターロックプレート８は、インバータカバー取付ボルト７と異なる形状のインターロックプレート取付ボルト９によりインバータカバー５に締結される。異なる締結工具を使わない限り、双方の取付ボルトを締結することができない。したがって、インバータカバー取付ボルト７を締結した後、作業が一度中断するので、インバータカバー取付ボルト７の締結について、ボルトのつけ忘れや締結忘れの確認作業を確実に行うこができる。

インターロックプレート８には、マグネット１１が設けられ、インバータカバー５を挟んで、インバータ回路部４側には、リードスイッチ１３が設けられている。リードスイッチ１３は磁界を検知して動作するので、スイッチ自体、非接触であり、耐久性に優れたインターロックスイッチ機構を提供することができる。また、リードスイッチ１３が、インバータ回路部４内に配置されるので、電動コンプレッサ１０の周囲の環境に比べ、熱の影響を受けにくく、検出動作の信頼性が向上する。さらに、リードスイッチ１３は、既存のインバータ回路の基板上に追加して配置しているので、リードスイッチ１３を支持する部材を新たに設ける必要もなく、インターロックスイッチ機構を低コストで設置できる。
また、マグネット１１は、インターロックプレート８の凹部８ｂに配置されているので、インターロックプレート８を追加してもインバータ回路部４の高さ方向スペースの増大を抑えることができる。

上述した実施の形態においては、インバータ回路を一体に有する電動コンプレッサに、この発明を適用した場合について説明したが、インバータ回路を有する車両補機であれば、電動コンプレッサに限定されるものではない。オルタネータ、スタータ、ハイブリッド車に用いられるフロントモーター、リヤモータ等、インバータ回路を一体として組み込むことが可能な車両補機であればよい。
インターロックプレートは、インバータカバー締結部材を覆い、インバータカバーに脱着可能に締結されるものであれば、平板状のものに限定されるものではない。また、インバータカバー締結部材及びインターロックプレート締結部材として、ねじ部品のひとつであるボルトを用いたが、締結部材であれば、ねじ部品に限定されるものではない。

この発明の実施の形態１に係る、インバータ回路を有する電動コンプレッサの側面図である。 この発明の実施の形態１に係る、インバータ回路を有する電動コンプレッサの平面図である。 この発明の実施の形態１に係る、インバータ回路を有する電動コンプレッサの正面図である。 図１の電動コンプレッサに用いられる、インターロックスイッチ機構の周辺を示す側面断面図である。

符号の説明

４ インバータ回路部（インバータ回路）、５ インバータカバー、５ａ インバータカバーの上面（インターロックプレートとの対向面）、５ｂ 凹部（インバータカバー締結部材取付部）、５ｃ 接触面、７ インバータカバー取付ボルト（インバータカバー締結部材）、７ａ 頭部、８ インターロックプレート、８ａ インターロックプレートの下面（インバータカバーとの対向面）、８ｂ 凹部（マグネット取付部）、９ インターロックプレート取付ボルト（インターロックプレート締結部材）、１０ 電動コンプレッサ（車両補機）、１１ マグネット（インターロックスイッチ機構）、１３ リードスイッチ（インターロックスイッチ機構、磁気反応スイッチ）。

Claims (6)

1. インバータ回路を有する車両補機において、
   インバータ回路を外部から覆うインバータカバーと、
   前記インバータカバーを前記車両補機に締結するインバータカバー締結部材と、
   前記インバータカバー締結部材を覆うとともに、前記インバータカバーに脱着可能に締結されるインターロックプレートと、
   前記インターロックプレートが前記インバータカバーの所定の位置に係合、離脱するかに応じて作動するインターロックスイッチ機構と
   を備えたことを特徴とする車両補機。
2. 前記インバータカバー締結部材は、複数設けられ、
   前記インターロックプレートは、前記複数のインバータカバー締結部材のすべてを覆う請求項１に記載の車両補機。
3. 前記インバータカバーの前記インターロックプレートとの対向面の形状は、インバータカバー締結部材取付部において、前記前記インバータカバー締結部材の頭部が、前記インターロックプレートとの接触面から突出しないように窪んでいる請求項１または２に記載の車両補機。
4. 前記インターロックプレートは、前記インバータカバー締結部材と異なる形状のインターロックプレート締結部材により前記インバータカバーに締結される請求項１〜３のいずれか一項に記載の車両補機。
5. 前記インターロックプレートには、前記インターロックスイッチ機構を作動させるためのマグネットが設けられ、
   前記インバータカバーを挟んで、前記インバータ回路側には、磁気反応スイッチが設けられる請求項１〜４のいずれか一項に記載の車両補機。
6. 前記インターロックプレートの前記インバータカバーとの対向面の形状は、マグネット取付部において、窪んでいる請求項５に記載の車両補機。

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