JP2007315374A - 電動圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】機体容器を大型化することなくインバータの冷却を効率的に図ることができ、エンジン直付け等の高温、強振動下においても、信頼性、性能を損なわず運転できるインバータ内蔵の電動圧縮機を提供するものである。
【解決手段】圧縮機構部５と、圧縮機構部５を駆動する電動機４とを内蔵したケーシング本体３と、電動機４を駆動するインバータ７を内蔵したインバータケース６とを備え、インバータ７の発熱部品３３を冷却する主冷却手段として吸入冷媒を利用したシートシンク６ｂと、補助冷却手段としてサーモモジュール５０とを備え、運転状況に応じて効率的に組み合せて機能させることで、性能および信頼性の向上が図れる。
【選択図】図１

Description

本発明は、圧縮機構部と、この圧縮機構部を駆動する電動機を機体容器に内蔵し、さらに、前記電動機の駆動（回転）を制御するインバータ制御装置を前記機体容器に設けた電動圧縮機に関するものである。

この種の電動圧縮機として、圧縮機構部および電動機を具備する圧縮機部と、前記電動機の駆動を制御するインバータ装置の収納部を気密状態に仕切り、一つの機体容器として一体化した構成が知られている（例えば、特許文献１参照）。

図５は、上記特許文献１に示される電動圧縮機の縦断面図であり、電動機１１１を収容した機体容器１１２内に圧縮機構部１１３を組込み、さらに圧縮機構部１１３を挟む如く電動機１１１と反対側に位置してインバータ制御装置１１４を収容したインバータケース１１５が、機体容器１１２と気密状態に仕切られて設けられた構成となっている。そして、機体容器１１２とインバータケース１１５は、同軸上に配置され、ボルト等で締結されている。また、インバータ制御装置１１４は、その発熱部が圧縮機構部１１３に面して配置されている。

したがって、圧縮機構部１１３に設けられた吸入口１１６より流入された吸入冷媒は、一旦インバータケース１１５と圧縮機構部１１３の間に形成された通路１１７に導かれ、インバータ装置１１４の発熱部と熱交換を図った後、圧縮機構部１１３に吸入される。さらに圧縮機構部１１３で圧縮された冷媒ガスは電動機１１１を冷却した後、機体容器１１２に設けられた吐出口１１８より吐出される。
特開２００４−１８３６３１号公報

しかし、上記特許文献１に記載の構造は、吸入冷媒によってのみインバータ制御装置１１４の高発熱部品を冷却する構造であるため、圧縮機の低速運転時、即ち冷媒循環量が少ない場合では十分な熱交換が行えなくなり、インバータ制御装置１１４の発熱部品が冷却不足となって性能、信頼性に大きな影響を及ぼす可能性がある。

また、圧縮機が自動車用のエアコンとして用いられ、エンジンに直接装着される場合には、エンジンからの熱伝導あるいは輻射伝熱による加熱等によって圧縮機内部の温度が上昇し、圧縮機が停止中の場合でもインバータ部品が加熱され、部品劣化を加速する原因となるものであった。

本発明は上記従来の課題に着目し、主として、機体容器を大型化することなくインバータ制御装置の冷却が効率的に図れる電動圧縮機を提供することを目的とする。

上記従来の課題を解決するために本発明は、インバータ制御装置を、吸入冷媒が低温である特性を利用して冷却することに加え、サーモモジュール（ペルチェ素子あるいはペルチェモジュールとも称される）の冷却作用（熱移動作用）を利用して冷却するようにしたものである。

さらに詳述すると、冷媒の吸入、圧縮および吐出を行う圧縮機構部と、該圧縮機構部を駆動する電動機とを内蔵した機体容器に電動機を駆動制御するインバータ制御装置内蔵のインバータケースを組込んだ電動圧縮機において、インバータ制御装置の発熱部（発熱部品）を冷却する冷却手段として、吸入冷媒温度を発熱部に伝達する熱伝達手段と、発熱部の冷却を行うサーモモジュールをインバータケース内に配置したものである。これによって、電動圧縮機の運転状況に応じて、インバータ制御装置における発熱部を、吸入冷媒による冷却と、サーモモジュールによる冷却作用を利用した冷却の組合せにて冷却することができる。

本発明の電動圧縮機は、電動機の回転、駆動を制御するインバータ制御装置における発熱部を、吸入冷媒の低温である特性と、サーモモジュールの冷却作用（熱移動作用）を利用して冷却することができ、圧縮機の低回転時、あるいは空調負荷等の冷凍サイクル負荷が高い場合におけるインバータ制御装置の冷却効率を高めることが可能となり、インバータ部品の熱による劣化を抑制することができる。

また、ハイブリッド車等のエンジンに直接装着される電動圧縮機においては、エンジンからの加熱、振動等の過酷な環境下においても電動圧縮機としての性能および信頼性を損なわず、電動圧縮機を運転することが可能となる。

請求項１に記載の発明は、冷媒の吸入、圧縮および吐出を行う圧縮機構部と、該圧縮機構部を駆動する電動機を内蔵した機体容器と、前記電動機を駆動するインバータ制御装置を内蔵したインバータケースと、前記インバータケースを閉塞するケースカバーを具備し、さらに前記インバータ制御装置の発熱部を吸入冷媒によって冷却するようにした電動圧縮機において、放熱面と吸熱面を具備するサーモモジュールを備え、前記吸熱面を前記インバータ制御装置の発熱部と熱伝導可能に設けたものである。

かかる構成とすることにより、前記インバータ制御装置における発熱部の冷却を、圧縮機構部の吸入冷媒（戻り冷媒）の冷熱を利用しての冷却に加えて、前記サーモモジュールの吸熱作用にて行えるため、前記発熱部の冷却効果を高めることが可能となり、インバータ部品の劣化加速が抑制できる。また、前記インバータケースは、ケースカバーによって閉塞されているため、故障の要因となる雨水、塵埃等の侵入が抑制でき、信頼性を高めることができるものである。

請求項２に記載の発明は、インバータケースにより圧縮機構部に吸入される冷媒の吸入冷媒通路を形成し、サーモモジュールを前記吸入冷媒通路の近傍に配置し、前記サーモモジュールの放熱面を前記吸入冷媒通路壁面と熱交換可能に設け、さらにインバータ制御装置の発熱部を前記吸入冷媒通路壁面と熱伝導可能に設けたものである。

かかる構成とすることにより、サーモモジュールの吸熱作用を高温熱部と、また放熱作用を低温熱部とそれぞれ行うことになり、その結果、サーモモジュールの吸熱作用と放熱作用の均衡が図れ、サーモモジュールの動作効率を高めることができる。また、前記インバータ制御装置の発熱部は前記吸入冷媒通路壁面を介して吸入冷媒と熱交換するため、インバータ部品の熱による劣化加速が抑制できる。

請求項３に記載の発明は、前記吸入冷媒通路壁面にサーモモジュールを収納する凹部を設け、凹部の底面にサーモモジュールの放熱面を密着させたものであり、サーモモジュールの取付け時の位置決めが可能となり、また凹部形成によって吸入冷媒通路の壁厚が薄くなるため、その分サーモモジュールにおける放熱面と吸入冷媒との熱交換効率が向上する。

請求項４に記載の発明は、前記サーモモジュールと凹部の周壁との間に断熱層を設けたものであり、前記断熱層によってサーモモジュールにおける放熱面側から吸熱面側への熱のリークを抑制することができ、その結果、サーモモジュールにおける吸熱面、放熱面からの吸熱作用、放熱作用が正規の状態もしくはそれに近い状態で行え、冷却効率の維持が図れるものである。

請求項５に記載の発明は、前記サーモモジュールの制御部をインバータケース内に配置したものであり、インバータ制御装置とサーモモジュールの回路系統の組込みが一括して行え、組立て作業性の向上が可能となる。

請求項６に記載の発明は、インバータ制御装置の発熱部とサーモモジュールの吸熱面を当接し、さらに前記サーモモジュールの放熱面と吸入冷媒通路壁面を当接した構成において、前記インバータ制御装置とサーモモジュールの離反および前記サーモモジュールの前記吸入通路壁面からの離反を規制する離反規制手段を設けたものである。

かかる構成によれば、熱膨張・収縮等に起因して微妙にインバータケースに歪が生じても、離反規制手段によってインバータ制御装置とサーモモジュールと吸入冷媒通路のそれぞれの当接を維持することが可能となり、その結果、サーモモジュールの吸熱作用および放熱作用がインバータ制御装置および吸入通路壁面との間において安定して行え、インバータ制御装置の発熱部における冷却作用の信頼性を向上させることができる。

請求項７に記載の発明は、インバータ制御装置を構成する基板を、インバータケースに固定することにより、前記インバータ制御装置とサーモモジュールの離反および前記サーモモジュールの前記吸入通路壁面からの離反を規制するようにしたものであり、インバータ制御装置のインバータケースへの固定と、インバータ装置と吸入冷媒通路壁によるサーモモジュールの挟持固定および前述の離反規制が同時に行え、組立て作業性の向上が可能となる。

請求項８に記載の発明は、離反規制手段を、ケースカバーに設けられた押圧部材で形成し、この押圧部材により少なくともインバータ制御装置を構成する基板を介してサーモモジュールを吸入冷媒通路壁面へ押圧するようにしたものであり、押圧部材の押圧力にてインバータ制御装置とサーモモジュールと吸入冷媒通路のそれぞれの離反を規制しているため、熱膨張・収縮等に起因したインバータケースの微妙な歪に追従して前記インバータ制御装置とサーモモジュールと吸入冷媒通路のそれぞれの当接が維持でき、その結果、サーモモジュールによるインバータ制御装置の発熱部における冷却作用の信頼性を向上させることができる。

請求項９に記載の発明は、前記押圧部材を、バネ部材としたものであり、バネ係数の選択により最適な押圧力が得られ、インバータ制御装置の基板の損傷等が防止できる。

請求項１０に記載の発明は、ケースカバーの外殻を覆う断熱カバーを設けたもので、かかることにより、外部の熱のインバータケース内への侵入が抑制できるため、インバータ制御装置およびサーモモジュールは外部の熱の影響を直接受けることが抑制され、その結果、インバータ制御装置における温度上昇の助成要因の一つを排除し、前記サーモモジュールの熱負荷の増大およびこれに起因する入力の増加を抑制することができ、総合的な消費電力の増加抑制を図ることができる。

請求項１１に記載の発明は、機体容器とインバータケースの接合部に断熱手段を設けたもので、かかることにより、機体容器からインバータケースへの熱の侵入を抑制することができ、インバータ制御装置における温度上昇の助成要因の一つを排除し、サーモモジュールの消費電力の増加を抑制することができる。

請求項１２に記載の発明は、ケースカバー内の熱を外部へ排出する換気手段を設けたもので、かかることにより、ケースカバーとインバータケースで形成される空間内の熱のこもりが抑制でき、インバータ制御装置における温度上昇の助成要因の一つを排除してインバータ装置の冷却が効率よく行えるものである。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この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における電動圧縮機の縦断面図である。図１においては、電動圧縮機１の胴部の周りにある取付け脚２によって横向きに設置される横型の電動圧縮機の場合を一つの例として示している。図２は、同電動圧縮機１における要部の斜視断面図で、インバータ制御装置７とサーモモジュール５０の取付け部の断面を示す。

電動圧縮機１は、端部壁３ａを底壁とする有底円筒状に形成されたアルミダイキャスト等の金属製のケーシング本体３と、そのケーシング本体３内に組込まれた固定子４ａと回転子４ｂを具備する電動機（ＤＣブラシレスモータ）４と、ケーシング本体３内に嵌入または圧入された圧縮機構部５を主要構成とし、電動機４の回転軸は、圧縮機構部５の駆動軸１３を構成している。

そして、ケーシング本体３における圧縮機構部５側の開口端部は、一端（一面）が開口したアルミダイキャスト等の金属製のインバータケース６によって閉塞され、ケーシング本体３内を密封状態としている。前記インバータケース６とケーシング本体３は、本発明の機体容器を構成するものである。

電動機４は、インバータケース６内に組込まれたインバータ制御装置（以下、インバータと称す）７によって駆動およびその回転数が制御される。また、ケーシング本体３内には、圧縮機構部５を含む各摺動部の潤滑に供する液を貯留する貯液部８を備えている。この電動圧縮機１において、取り扱う冷媒はガス冷媒であり、圧縮機構部５における各摺動部の潤滑やシールに供する液としては潤滑油９を採用している。

本実施の形態１における電動圧縮機１の圧縮機構部５は、スクロール方式のものである。このスクロール方式の構成（スクロール機構）は、周知の如く、固定鏡板１１ａおよび旋回鏡板１２ａを具備し、各鏡板部１１ａ、１２ａからそれぞれ羽根が立ち上がった構成の固定スクロール１１と旋回スクロール１２とを噛合わせて圧縮空間１０を形成するもので、電動機４を駆動することにより、駆動軸１３を介して旋回スクロール１２を固定スクロール１１に対して円軌道運動させ、これによって圧縮空間１０に移動が伴う容積変化を生じさせる。

圧縮空間１０の容積変化により、外部サイクル（図示せず）から帰還する吸入冷媒１４を、インバータケース６に設けた吸入口１５より圧縮機構部５の吸入側へ吸入し、前述の如く圧縮空間１０で圧縮した後、圧縮空間１０の略中央に位置する吐出孔２９よりケーシング本体３内へ吐出し、ケーシング本体３に設けた吐出口１６より外部サイクルへ吐出する。外部サイクルは、一例として周知の冷凍サイクルが該当し、本発明の要旨と直接関係しないため、図示を省略する。

また、ケーシング本体３内には、軸線方向の一方の端部壁３ａ側からポンプ１７と、駆動軸１３の一方を支持する副軸受１８と、駆動軸１３の他方を支持する主軸受１９と、主軸受１９を固定した主軸受部材２０が配置されている。

ポンプ１７は駆動軸１３の回転に伴って回転駆動されるもので、端部壁３ａの外面から収容し、その後にＯリング等のシール部材２１ａを介して嵌め付けたポンプカバー２１にて保持される。その結果、ポンプカバー２１の内側に吸上げ通路２３を介して貯液部８に通じるポンプ室２２が形成されている。副軸受１８は端部壁３ａに形成した支持部１８ａに支持固定されおり、駆動軸１３のポンプ１７に連結している側を軸支する。

電動機４の固定子４ａは、金属製のあるいは適度な硬度である樹脂製の環状部材２４を介してケーシング本体３の内壁に嵌合固定され、駆動軸１３に嵌合等の適宜手段にて固定した回転子４ｂとによって駆動軸１３を回転駆動できるようにしている。なお、固定子４ａはケーシング本体３の内壁面に直接焼き嵌め固定してもよい。駆動軸１３の内部（中心軸部）には給油通路２５が形成されている。この給油通路２５は、ポンプ１７にて貯液部８より汲み上げた潤滑油９を圧縮機構部５の各摺動箇所へ供給する通路を構成している。

主軸受部材２０は、固定スクロール１１と旋回スクロール１２を噛合せた状態でボルト締め等の適宜手段（図示せず）によって固定スクロール１１に固定されている。そして、主軸受部材２０の周縁をケーシング本体３の内壁に形成した段部３ｂに当たるように位置させ、固定スクロール１１をケーシング本体３内に嵌入または圧入することにより圧縮機構５の固定が行われるものである。

一方、ケーシング本体３の開口側にＯリング等のシール部材１１ｃを介して密封性よく嵌合されたインバータケース６は、ボルト締め等の適宜手段（図示せず）にてケーシング本体３に固定され、また前記インバータケース６の内面側に設けられた隔壁６ｃが固定スクロール１１と当接している。したがって、固定スクロール１１および主軸受部材２０は、ケーシング本体３の段部３ｂとインバータケース６によって挟持された状態で固定されている。また、駆動軸１３の圧縮機構部５側は主軸受１９により軸支されている。

さらに、スクロール機構は、主軸受部材２０と旋回スクロール１２の間にオルダムリング２６等の自転拘束部が設けられており、旋回スクロール１２の自転を防止して円運動させる構成となっている。そして、駆動軸１３を、偏心軸受２７を介して旋回スクロール１２に連結することにより、駆動軸１３の回転によって旋回スクロール１２を円軌道上で旋回させる構成となっている。

また、インバータケース６においては、その内面に設けた隔壁６ｃとその先端に設けたＯリング等のシール部材１１ｂにより、固定スクロール１１の固定鏡板１１ａと気密的に組合せ、この組合せにより端部壁６ａ（本発明の吸入冷媒通路壁面に相当）とともに吸入口１５から圧縮機構部５の吸入側に通じる密閉空間を構成して吸入冷媒通路２８を形成している。吸入冷媒通路２８の空間の一部には、固定スクロール１１に設けられた吐出室壁３０ａと、この吐出室壁３０ａにボルト等の適宜手段によって固定された吐出室カバー３７によって吐出室３０が形成され、固定スクロール１１の吐出孔２９が吐出室３０内に開口している。そして、吐出室３０内には、吐出孔２９に設けられた所定圧力で開くリード弁２９ａと、このリード弁２９ａの開き度合いを規制するリード弁押え２９ｂが設けられている。吐出室３０は、固定スクロール１１および主軸受部材２０におけるそれぞれの外周の一部に設けられた溝部３１ａとケーシング本体３の内周面で形成される連絡通路３１を通じて電動機４側に連通している。

インバータ７は、インバータケース６の端部壁６ａを挟んで吸入冷媒通路２８の反対面に配置され、回路基板３２と電解コンデンサ（図示せず）等を備えて構成されている。インバータケース６の端部壁６ａには、インバータ７の発熱部３３が当接するヒートシンク部６ｂと、薄肉部として形成した凹部５２が設けられている。ここで、ヒートシンク部６ｂは端部壁６ａの肉厚で形成されており、インバータ７における発熱部３３との密着位置を定義するために称しているもので、特に熱容量を多くするために肉厚を厚くする等の加工は施していない。

そして、図２に示す如く回路基板３２には、発熱度の高いスイッチング素子を含むＩＰＭ（インテリジェントパワーモジュール）３２ａおよびマイクロコンピュータを主体とする制御回路部３２ｂ等が配置され、このＩＰＭ３２ａの発熱部３３が端部壁６ａのヒートシンク部６ｂで熱的に密着している。

また、回路基板３２は、インバータケース６の適宜箇所に形成したボス部６ｅにボルト３９によって固定されている。さらにサーモモジュール５０の通電を制御する回路３２ｄを具備したモジュール制御基板３２ｃも並設されており、このモジュール制御基板３２ｃも、前記回路基板３２と同様にインバータケース６の適宜箇所に形成したボス部６ｅにボルト締めされている。

さらに、インバータケース６の凹部５２には、サーモモジュール５０が前記凹部５２の側壁と断熱層５１を形成する如く、所定の間隔を形成して配置されている。サーモモジュール５０は、周知の如くペルチェ素子あるいはペルチェモジュールとも称され、熱伝導性を有する電気絶縁体の基板上に複数の熱電素子を電流が直列に流れるように配置したもので、通電によるペルチェ効果により一方の面で発熱し、他方の面で吸熱を行うものである。

サーモモジュール５０は、その吸熱面がインバータ７の発熱部３３と密着し、放熱面が端部壁６ａ（凹部５２の底面）と密着するように設けられており、さらに詳述すると発熱部３３と吸熱面、端部壁６ａ面と発熱面は、それぞれ熱良導性の熱伝導グリース等を介して密着している。そして、サーモモジュール５０と発熱部３３、端部壁６ａとの密着は、図２に示す如く、インバータケース６の適宜箇所に設けたボス部６ｅにインバータ７の回路基板３２をボルト３９にて締付け固定することにより保持されている。特に、回路基板３２は、ボス部６ｅの高さ設定あるいはボルト３９の締付け度合いにより微妙に撓んだ状態にあり、その撓みの反発力でサーモモジュール５０を端部壁６ａに押付けている。

また、断熱層５１は、ヒートシンク部６ｂからの直接の熱伝達（熱伝導）を阻止し、その熱のサーモモジュール５０への影響を抑制することに加え、サーモモジュール５０における放熱面側から吸熱面側への熱のリーク（熱伝導経路の短絡）を抑制するためのものである。したがって、サーモモジュール５０は、前述の熱のリークが抑制されているため、その吸熱面からの吸熱作用と、放熱面からの放熱作用が定格の状態もしくはそれに近い状態で行え、冷却効率の低下が抑制された構成で取付けられている。この断熱層５１は空気層でも良いが、耐熱性の断熱材を設けることにより一層高い断熱効果が期待でき、さらに冷却効率の低下抑制が期待できる。

さらに、インバータケース６には隔壁６ｃを挟み吸入冷媒通路２８と並んで位置する接続室６ｄが設けられており、この接続室６ｄには、電動機４に接続された雄型ハーネス部（圧縮機ターミナル）３４と、インバータ７に接続された雌型ハーネス部３５が設けられている。雄型ハーネス部３４と雌型ハーネス部３５の取付け位置は前述に限るものではないが、インバータ７と電動機４を電気的に接続するものである。

インバータ７による電動機４の駆動制御は、空調室温度、冷媒温度等の負荷を検出手段（図示せず）にてモニタし、その結果に基づく負荷信号、制御信号によって、所定の周波数で電動機４の回転を制御するものである。具体的な電動機４の制御内容は、本発明の要旨と直接関係しないため、ここでの説明は省略する。

また、インバータケース６の開口面は、アルミダイキャスト等の金属製のケースカバー３６によって閉塞され、防水、防塵構造が施されている。このケースカバー３６は、ボルト３６ａによってインバータケース６あるいはケーシング本体３に取付けられている。またケースカバー３６には、内部の熱（空気）のこもりを防止するための流入口３６ｂと流出口３６ｃが設けられている。したがって、ケースカバー３６内部の熱は、所定の条件（外部とケースカバー３６内部の温度差あるいは風等による外部とケースカバー３６内部の圧力差等）によって点線矢印で示す如く流入口３６ｂから流入し、流出口３６ｃから流出する気流によって排出される。この流れは、条件によっては逆の流れとなる場合もある。また、必要に応じてこの流入口３６ｂと流出口３６ｃに、空気の透過を許容し、水分の透過を拒否する周知の膜体を設けてもよい。

次に、上記構成からなる電動圧縮機１の動作について説明する。

インバータ７の起動制御によって電動機４が回転すると、これに伴って駆動軸１３が回転し、駆動軸１３を介して圧縮機構部５の旋回スクロール１２が円軌道運動するとともに、ポンプ１７を駆動する。ポンプ１７により貯液部８の潤滑油９が駆動軸１３の給油通路２５を通じて圧縮機構部５に供給され、旋回スクロール１２は供給された潤滑油９によって潤滑およびシール作用を受けながら回転し、インバータケース６に設けた吸入口１５を通じて冷凍サイクルから帰還した冷媒１４を吸入する。吸入された低温の冷媒１４は、吸入冷媒通路２８の空間において端部壁６ａを冷却し、固定鏡板１１ａの通路穴（図示せず）を介して圧縮空間１０に流入する。この端部壁６ａの冷却は、端部壁６ａに形成したヒートシンク部６ｂを含めて行われる。

圧縮空間１０に流入した冷媒は、圧縮機構５の円軌道運動に伴う圧縮空間１０の容積縮小運動によって圧縮され、最終の圧縮空間に連通する吐出孔２９から吐出室３０に吐出される。吐出孔２９から吐出室３０に吐出された冷媒は、固定スクロール１１の外周部に設けられた溝部３１ａ、およびケーシング本体３の内周面に形成された連絡通路３１を通って電動機４側に入り、電動機４を冷却しながらケーシング本体３の吐出口１６から吐出される。吐出口１６から吐出されるまでの過程にある冷媒は、所定箇所との衝突、回転子４ｂの回転に伴う遠心力、さらには細部空間の通過に伴う絞り作用等に起因して各種の気液分離が行われ、またこれによって分離された一部の潤滑油９は副軸受１８の潤滑も行う。

上記冷媒の流れを連続することにより、インバータ７は、連続した電動機４の回転制御に伴い発熱部３３から発熱するが、この発熱部３３はヒートシンク部６ｂを介して吸入冷媒１４と熱交換し、冷却されるため、その温度上昇は抑制される。

しかしながら、インバータ７の温度上昇の抑制は、電動圧縮機１の所定範囲の回転領域では一定の効果が期待できるものの、低回転領域において冷媒循環量が減少した場合や、車両停止直後のエンジンからの高輻射熱によって圧縮機が高温状態になった場合、さらには空調負荷等の増大により吸入冷媒温度が上昇した場合等では、前述のヒートシンク部６ｂでの冷却作用のみでは効果が期待できなくなり、インバータ７が想定以上に高温となる可能性がある。

本実施の形態１においては、サーモモジュール５０を通電制御することにより、その吸熱面でインバータ７における発熱部３３の発熱を吸収し、発熱面で端部壁６ａにおける凹部５２の底壁を介して戻り冷媒１４と熱交換を行うものであり、インバータ７の異常な温度上昇を抑止することが可能となる。

すなわち、サーモモジュール５０は通電量（電流量）に比例して吸熱量、発熱量が制御できるもので、通電量を最適値に制御することにより、ヒートシンク部６ｂを介しての吸入冷媒温度による冷却作用に加え、サーモモジュール５０の吸放熱作用を利用した冷却作用との組合せによってインバータ７の温度上昇を抑制でき、その結果、インバータ７を構成する各部品の熱劣化を抑制することができる。

ここで、サーモモジュール５０によるインバータ７の冷却は補助冷却の位置づけにあり、吸入冷媒熱を利用した冷却を主冷却とすることにより節電効果が図れる。また、サーモモジュール５０の制御部であるモジュール制御基板３２ｃは、インバータケース６内において、電動機４駆動用の回路基板３２に並設されており、制御に必要な通電用の電源等が回路基板３２と共用されている。

このように、本実施の形態１によれば、従来のインバータ内蔵式の電動圧縮機１において、サーモモジュール５０という小型軽量部品の追加によって電動圧縮機１のサイズ、重量を略維持したままでインバータ７の補助冷却が可能となり、車両への装着性を損なうこともない。そして、サーモモジュール５０の放熱面を圧縮機構部５の吸入冷媒通路２８上（端部壁６ａ）に装着したことにより、素子の吸熱作用が放熱作用とバランスよく行え、サーモモジュール５０を高い効率で運転することができる。その結果、インバータ７の発熱部３３を効率よく冷却することができ、インバータ部品の熱による劣化加速を抑制できる。

また、サーモモジュール５０は、吸入冷媒通路２８の壁面（端部壁６ａ）に設けた凹部５２に位置させ、その底壁に密着させているため、組立て時におけるサーモモジュール５０の取付け時の位置決めが容易となり、作業性の向上が図れ、さらに、凹部５２の形成によってその底壁部における端部壁６ａの壁厚が薄くなるため、その分サーモモジュール５０における放熱面と吸入冷媒との熱交換効率が向上し、サーモモジュール５０をより効率よく運転することができる。

さらに、サーモモジュール５０とインバータ７の当接するヒートシンク部６ｂの間には断熱層５１が設けられているため、サーモモジュール５０の放熱面からの熱が凹部５２周壁からサーモモジュール５０の吸熱面へ直接伝達されるといった熱のリークが抑制される。その結果、サーモモジュール５０における吸熱面、放熱面からの吸熱作用、放熱作用が正規の状態もしくはそれに近い状態で行え、冷却効率維持の阻害が低減でき、サーモモジュール５０を効率よく運転することができる。

また、サーモモジュール５０のモジュール制御基板３２ｃをインバータケース６内に配置しているため、インバータ７の回路基板３２とモジュール制御基板３２ｃの電源あるいは検出信号等の共有化が可能となり、回路構成の簡略化が図れ、さらに電気回路系統の組込みが同一方向から一括して行え、組立て作業性の向上が可能となる。つまり、冷凍サイクル負荷（空調負荷）の変動に伴い電動機４の回転数が制御されるものであるが、その冷凍サイクル負荷の変動信号によってサーモモジュール５０の通電を制御することにより、検出信号の共用化が可能となり、回路を簡略化することができる。

さらに、インバータ７とサーモモジュール５０の密着、およびサーモモジュール５０と吸入冷媒通路２８（端壁部６ａ）の密着をボルト３９による回路基板３２、制御基板３２ｃのボルト締めによって維持しているため、熱膨張・収縮等に起因して微妙にインバータケース６に歪みが生じても、インバータ７とサーモモジュール５０と吸入冷媒通路２８のそれぞれの当接を維持することが可能となり、その結果、サーモモジュール５０の吸熱作用および放熱作用の維持を可能とし、インバータ７の発熱部３３における冷却作用の信頼性を向上させることができる。

なお、前記回路基板３２、制御基板３２ｃのボス部６ｅへのボルト締めに際し、回路基板３２、制御基板３２ｃとボス部６ｅの間に、弾性体（図示せず）を介在することにより、インバータケース６の歪みに伴う応力の回路基板３２、制御基板３２ｃへの影響を緩和することができる。

加えて、サーモモジュール５０は凹部５２によって位置決めと保持が行われているため、車両あるいはエンジンの振動等に起因して位置ずれあるいは脱落を生じてインバータ７の発熱部３３から外れてしまう不具合も解消し、インバータ７の発熱部３３における冷却作用の信頼性を向上させることができる。特に、断熱層５１を単なる空気層ではなく、その空気層に断熱材を充填した構成とすることにより、上記信頼性を一層高めることができる。

また、回路基板３２、制御基板３２ｃのボルト締めは、インバータ７のインバータケース６への固定と、インバータ７と端部壁６ａによるサーモモジュール５０の挟持固定を同時に行うもので、組立て作業性の向上がはかれるものである。

（実施の形態２）
図３は本発明の実施の形態２における電動圧縮機の縦断面図で、インバータ７とサーモモジュール５０の異なる固定構造を具備した電動圧縮機１の断面図である。ここでは先の実施の形態１と異なる部分についてのみ説明し、実施の形態１と同一の構成要件については同一の符号を付し、また、同一の作用等については説明を省略する。

同図において、インバータ７の回路基板３２をボス部６ｅとボルト３９によってボルト締めすることにより、サーモモジュール５０が、吸入冷媒通路２８を形成する端部壁６ａの凹部５２とインバータ７によって挟持固定されているのは、実施の形態１と同様である。しかしながら、実施の形態１においても説明したように、このボルト締めをインバータ７の発熱部３３とサーモモジュール５０の吸熱面との密着、および吸入冷媒通路２８（端部壁６ａ）とサーモモジュール５０の放熱面との密着を良好ならしめる締結としているため、インバータケース６の熱膨張等に起因して回路基板３２に曲げ応力が作用する。

本実施の形態２においてはこの点を考慮し、ボルト締めはサーモモジュール５０の定位置固定を維持し、各部との密着はインバータケース６と対を成すケースカバー３６の内面に設けたバネ部材５３の押圧力で行う構成としたものである。

かかる構成とすることにより、バネ部材５３の押圧力にてインバータ７とサーモモジュール５０と吸入冷媒通路２８のそれぞれの当接を維持するため、熱膨張・収縮等に起因したインバータケース６の微妙な歪みに追従して当接が維持でき、その結果、サーモモジュール５０によるインバータ７の発熱部３３における冷却作用の信頼性を向上させることができる。

また、バネ部材５３の位置を、インバータ７、サーモモジュール５０の押圧およびバネ部材５３の組込みに最適な位置に設定することができ、サーモモジュール５０の吸熱作用、放熱作用を効率よくインバータ７における発熱部３３の冷却に供することができる。さらに、バネ部材５３におけるバネ係数の選択により最適な押圧力が得られ、インバータ７の回路基板３２の損傷等が防止できる。

（実施の形態３）
図４は本発明の実施の形態３における電動圧縮機の縦断面図で、ケースカバー３６に断熱構造を具備した電動圧縮機１の断面図である。

ここでは先の実施の形態１、２と異なる部分についてのみ説明し、実施の形態１と同一の構成要件については同一の符号を付し、また、同一の作用等については説明を省略する。

同図において、ケースカバー３６の外表面には、本発明の断熱手段に相当する耐熱性と断熱性を有する断熱カバー５４が設けられており、エンジンルーム等の外部からの熱のケースカバー３６内への侵入を防止し、ケースカバー３６内の温度上昇の要因を極力排除するようにしている。

これにより、ケースカバー３６の内部は、外部からの熱移動を受けることが少ない状態となり、その結果、インバータ７の冷却の阻害要因を排除し、前記サーモモジュール５０による冷却作用と吸入冷媒の冷却作用によってインバータ７を冷却することができ、インバータ７の熱による劣化を抑制することができる。

前記断熱カバー５４は、有底筒状に形成され、ケースカバー３６に設けた流入口３６ｂと流出口３６ｃにそれぞれ対応した通気穴５５を具備し、ケースカバー３６内における空間の換気が行えるように構成している。

また、インバータケース６とケーシング本体３との嵌合部には、断熱材５６が設けられ、ケーシング本体３側とインバータケース６間における熱の移動を防止している。この断熱材５６は、アクリル系樹脂、フッ素ゴム、フッ素系樹脂等のいずれかを成分とするシール材あるいはプラスチックゴム等の如くシール性の他に耐熱機能を備えているものが好ましい。具体的な材料は、周知の範囲で選択することができる。

したがって、本実施の形態３においては、外部の熱がインバータケース６とケースカバー３６で形成される空間へ侵入することを抑制し、侵入熱によるインバータ７の温度上昇の助成を抑制して熱負荷の増加抑止を図り、熱によるインバータ７の劣化加速を抑制することができる。

なお、ケースカバー３６と断熱カバー５４の組合せに限らず、金属製のケースカバー３６を、比較的硬度が高く、耐熱性、断熱性を有する合成樹脂製の材料で形成することにより、同様の作用効果が期待できることに加えて、部品数の削減および電動圧縮機１全体の小型化が図れるもので、かかる構成においても本発明を逸脱するものではない。

以上のように、本発明にかかる電動圧縮機は、従来のインバータ装置内蔵の電動圧縮機と比較してインバータ装置の補助冷却手段を設けたことにより、電子部品の信頼性を向上でき、さらに、補助冷却手段の組立て作業性も良好であり、ハイブリッド車等の環境車両に限らず、幅広く車両に適用でき、また居室用の冷凍空調システム用として、さらには、物品貯蔵用の冷凍システムとして幅広く適用できる。

本発明の実施の形態１における電動圧縮機の縦断面図 同実施の形態１における電動圧縮機の要部を拡大した斜視断面図 本発明の実施の形態２における電動圧縮機の縦断面図 本発明の実施の形態３における電動圧縮機の縦断面図 従来例を示す電動圧縮機の縦断面図

符号の説明

１ 電動圧縮機
３ ケーシング本体（機体容器）
４ 電動機
５ 圧縮機構部
６ インバータケース
６ａ 端部壁
６ｂ ヒートシンク部
７ インバータ
１４ 冷媒
２８ 吸入冷媒通路
３０ 吐出室
３１ 連絡通路
３２ 回路基板
３２ｃ 制御基板
３３ 発熱部
３６ ケースカバー
５０ サーモモジュール
５１ 断熱層
５２ 凹部
５３ バネ部材（押圧部材）
５４ 断熱カバー（断熱手段）

Claims (12)

1. 冷媒の吸入、圧縮および吐出を行う圧縮機構部と、該圧縮機構部を駆動する電動機を内蔵した機体容器と、前記電動機を駆動するインバータ制御装置を内蔵したインバータケースと、前記インバータケースを閉塞するケースカバーを具備し、さらに前記インバータ制御装置の発熱部を吸入冷媒によって冷却するようにした電動圧縮機において、放熱面と吸熱面を具備するサーモモジュールを備え、前記吸熱面を前記インバータ制御装置の発熱部と熱伝導可能に設けたことを特徴とする電動圧縮機。
2. インバータケースにより圧縮機構部に吸入される冷媒の吸入冷媒通路を形成し、サーモモジュールを前記吸入冷媒通路の近傍に配置し、前記サーモモジュールの放熱面を前記吸入冷媒通路壁面と熱交換可能に設け、さらにインバータ制御装置の発熱部を前記吸入冷媒通路壁面と熱伝導可能に設けたことを特徴とする請求項１に記載の電動圧縮機。
3. 吸入冷媒通路壁面にサーモモジュールを収納する凹部を設け、前記凹部の底面に前記サーモモジュールの放熱面を密着させたことを特徴とする請求項２に記載の電動圧縮機。
4. サーモモジュールと凹部の周壁との間に断熱層を設けたことを特徴とする請求項３に記載の電動圧縮機。
5. サーモモジュールの制御部をインバータケース内に配置したことを特徴とする請求項１から４のうちいずれか一項に記載の電動圧縮機。
6. インバータ制御装置の発熱部とサーモモジュールの吸熱面を当接し、さらに前記サーモモジュールの放熱面と吸入冷媒通路壁面を当接した構成において、前記インバータ制御装置とサーモモジュールの離反および前記サーモモジュールの前記吸入通路壁面からの離反を規制する離反規制手段を設けたことを特徴とする請求項１から５のうちいずれか一項に記載の電動圧縮機。
7. インバータ制御装置を構成する基板を、インバータケースに固定することにより、前記インバータ制御装置とサーモモジュールの離反および前記サーモモジュールの前記吸入通路壁面からの離反を規制するようにしたことを特徴とする請求項６に記載の電動圧縮機。
8. 離反規制手段を、ケースカバーに設けられた押圧部材で形成し、この押圧部材により少なくともインバータ制御装置を構成する基板を介してサーモモジュールを吸入冷媒通路壁面へ押圧するようにしたことを特徴とする請求項７に記載の電動圧縮機。
9. 前記押圧部材を、バネ部材としたことを特徴とする請求項８に記載の電動圧縮機。
10. ケースカバーの外殻を覆う断熱カバーを設けたことを特徴とする請求項１から９のいずれか一項に記載の電動圧縮機。
11. 機体容器とインバータケースの接合部に断熱手段を設けたことを特徴とする請求項１から１０のいずれか一項に記載の電動圧縮機。
12. ケースカバー内の熱を外部へ排出する換気手段を設けたことを特徴とする請求項１から１１のいずれか一項に記載する電動圧縮機。

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