JP2009138697A - 車両用コンプレッサ - Google Patents

Abstract

【課題】 車両用コンプレッサのインバータケーシング２１およびコンプレッサハウジング１１に対して外部熱源からの熱が伝わり難くする。
【解決手段】 車両用コンプレッサにおいて、外部熱源（エンジンブロックおよびエキゾーストマニホールド）からの輻射熱がインバータケーシング２１およびコンプレッサハウジング１１のそれぞれに向けて輻射されるが、インバータケーシング２１およびコンプレッサハウジング１１のそれぞれの外側には断熱層４０が設けられているので、断熱層４０により熱がインバータケーシング２１およびコンプレッサハウジング１１に伝わり難くなっている。
【選択図】図１

Description

本発明は、電動モータにより駆動されて冷媒を圧縮する車両用コンプレッサに関する。

従来、車両用コンプレッサでは、車両のエンジンルーム内に配置され、インバータ装置が一体化されたものがある（例えば、特許文献１参照）。

このものにおいては、コンプレッサハウジング外壁面にインバータ装置を配置して、コンプレッサハウジング内に冷媒を通過させて、この通過冷媒によりコンプレッサハウジングを介してインバータ装置を冷却するように構成されている。
特開２００２−３６４５３６号公報

しかし、上述の車両用コンプレッサは、車両のエンジンルーム内に配置されているので、エンジンブロック、エキゾーストマニホールド等の外部熱源からの熱で加熱される。

したがって、コンプレッサハウジング内を通過する冷媒の温度は上昇して、サイクル効率の低下を招くだけでなく、インバータ装置（車両用モータ駆動装置）の冷却の妨げを招く。また、インバータ装置も外部熱源からの熱で加熱されるので、インバータ装置の正常な作動の妨げになる。

本発明は、上記点に鑑み、外部熱源からの熱の影響を受け難くした車両用コンプレッサおよび車両用モータ駆動装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明では、冷媒吸入口および冷媒吐出口を有するコンプレッサハウジングと、コンプレッサハウジング内に収納され、冷媒吸入口から冷媒を吸入し、圧縮し、冷媒吐出口から吐出するコンプレッサ本体と、コンプレッサハウジング内に収納され、コンプレッサ本体を駆動する電動モータと、コンプレッサハウジングの外壁面に装着され、電動モータに電力供給するモータ駆動回路と、モータ駆動回路を収納するように形成され、コンプレッサハウジングに対して取り付けられる電気回路用ハウジングと、を備え、コンプレッサ本体が前記冷媒を吸入するに伴ってコンプレッサハウジング内に冷媒が流れるようになっており、モータ駆動回路がコンプレッサハウジングを介してコンプレッサハウジング内を流れる冷媒によって冷却されるようになっている車両用コンプレッサであって、コンプレッサハウジングおよび電気回路用ハウジングのうち少なくとも一方の外表面を覆う断熱手段を備えることを第１の特徴とする。

したがって、コンプレッサハウジングおよび電気回路用ハウジングのうちいずれか一方のハウジング内部に対して外部熱源から熱が伝わり難くなるので、外部熱源からの熱の影響を受け難くすることができる。

本発明は、冷媒吸入口および冷媒吐出口を有するコンプレッサハウジングと、コンプレッサハウジング内に収納され、冷媒吸入口から冷媒を吸入し、圧縮し、冷媒吐出口から吐出するコンプレッサ本体と、を備える車両用コンプレッサであって、コンプレッサハウジング内部に対して外部熱源から熱が伝わるのを抑制する断熱手段を備えることを第２の特徴とする。

したがって、コンプレッサハウジング内部に対して外部熱源から熱が伝わり難くなるので、外部熱源からの熱の影響を受け難くすることができる。

本発明は、車両用コンプレッサの電動モータを駆動するモータ駆動回路と、モータ駆動回路を収納するように形成される電気回路用ハウジングと、を備え、車両用モータ駆動装置であって、電気回路用ハウジング内部に対して外部熱源から熱が伝わるのを抑制する断熱手段を備えることを第３の特徴とする。

したがって、電気回路用ハウジング内部に対して外部熱源から熱が伝わり難くなるので、外部熱源からの熱の影響を受け難くすることができる。

なお、特許請求の範囲およびこの欄で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

（第１実施形態）
図１、図２に本発明の第１実施形態の車両用コンプレッサを示す。図１は本実施形態の車両用コンプレッサの内部構成を示し、図２は図１中Ａ−Ａ断面図である。

車両用コンプレッサは、凝縮器、減圧器、および蒸発器とともに、自動車用の空調装置用の冷凍サイクル装置を構成している。

車両用コンプレッサは、図１に示すように、電動モータ部１０、コンプレッサ本体２０、およびインバータ回路３０を備えている。電動モータ部１０は、回転軸１２を介してコンプレッサ本体２０を回転駆動する。具体的には、電動モータ部１０は、コンプレッサハウジング１１、回転軸１２、ロータ１３、ステータコア１４、およびステータコイル１５から構成されている。

コンプレッサハウジング１１は、伝熱性の高い鉄等の金属からなるもので、回転軸１２を中心とする略円筒状に形成されており、コンプレッサハウジング１１の軸線方向の一端側には、冷媒吸入口（流体吸入口）１１ａが設けられている。

ここで、コンプレッサハウジング１１の軸線方向の他端側には、冷媒吐出口（流体吐出口）１１ｂが設けられている。また、コンプレッサハウジング１１の外壁のうち、軸直交方向には、インバータ回路３０が装着される取付面１６が形成されている。なお、軸直交方向とは、回転軸１２に対して直交する方向のことである。

回転軸１２は、コンプレッサハウジング１１内に配置され、軸受け１２ａと図示しない他の軸受けにより回転自在に支持されている。回転軸１２は、ロータ１３から受ける回転駆動力をコンプレッサ本体２０に伝える。軸受け１２ａおよび他の軸受けは、コンプレッサハウジング１１により支持されている。

ロータ１３は、永久磁石からなり、中空部を有する筒状に形成されているものであって、中空部内には回転軸１２が圧入されてロータ１３および回転軸１２が固定されている。ロータ１３は、ステータコア１４から発生される回転磁界に基づいて、回転軸１２とともに回転する。

ステータコア１４は、ロータ１３（回転軸１２）に対して径外方向に配置されており、ステータコア１４は、コンプレッサハウジング１１内において略環状に形成されている。ステータコア１４は、磁性体からなるもので、コンプレッサハウジング１１の内周面から支持されている。ステータコイル１５は、ステータコア１４に対して回巻きされている。

ここで、コンプレッサハウジング１１の取付面１６側とステータコア１４との間には、冷媒流路１１ｄが形成されており、冷媒流路１１ｄは、後述するようにインバータ回路３０を冷却するために冷媒（流体）を流す。

コンプレッサ本体２０は、ロータリ型コンプレッサであり、コンプレッサ本体２０は、電動モータ部１０の回転軸１２からの回転駆動力によって旋回して冷媒を吸入、圧縮、吐出する。

インバータ回路３０は、コンプレッサハウジング１１の取付面（外壁面）１６に装着されている。インバータ回路３０は、半導体素子等からなり、電動モータ部１０のステータコイル１５に電力供給して電動モータ部１０を駆動する駆動電気回路を構成している。

ここで、インバータ回路３０にコンプレッサハウジング１１を固定するために、インバータケーシング２１が設けられており、インバータケーシング２１は、インバータ回路３０を収納するように形成される電気回路用ハウジングである。インバータケーシング２１としては、アルミニウム、鉄等の金属等の熱伝導性能の高い材料からなる。インバータケーシング２１は、インバータ回路３０を取付面１６との間に挟んだ状態でネジ等により締着されている。

インバータケーシング２１の外側には断熱層（断熱手段）４０が設けられており、この断熱層４０は外部熱源（エンジンブロックおよびエキゾーストマニホールド）からの熱がインバータケーシング２１に伝わり難くする断熱材である。この断熱層４０としては、断熱性の塗料剤（具体的にはガイナ：株式会社 日進産業）が塗布されて形成されたものである。ここで、インバータケーシング２１のうち外部熱源側にだけ断熱層４０を設けるようにしてもよい。

また、コンプレッサハウジング１１の外側のうち軸線方向の他端側には、断熱層（断熱手段）４０が設けられており、断熱層４０は、インバータケーシング２１を覆うように形成されており、断熱層４０は、外部熱源からの熱がインバータケーシング２１に伝わり難くする断熱材である。コンプレッサハウジング１１の外側のうち軸線方向の他端側は、エンジンルーム内で外部熱源側の位置に相当する。

以上のように構成される本実施形態の車両用コンプレッサの作動について説明する。

まず、インバータ回路２０が電源投入されて、電動モータ部１０のステータコイル１５に対して駆動電流を流す。これに伴って、ステータコア１４から回転磁界が発生するため、ロータ１３に対して回転力が発生する。すると、ロータ１３が回転軸１２とともに回転する。したがって、コンプレッサ３０は、回転軸１２からの回転駆動力によって旋回して冷媒を吸入、圧縮、吐出する。

ここで、蒸発器側からの冷媒は、コンプレッサハウジング１１の冷媒吸入口１１ａ側内に流入して、冷媒流路１１ｄ内を軸線方向に冷媒が流れ、コンプレッサ３０側に流れる。その後、冷媒は、コンプレッサ３０で圧縮され、冷媒吐出口１１ｂから凝縮器側に吐出される。

一方、インバータ回路２０は作動に伴って熱を発生するものの、インバータ回路２０は、取付面１６を介して冷媒流路１１ｄ内の冷媒により冷却される。

ここで、外部熱源（エンジンブロックおよびエキゾーストマニホールド）からの輻射熱がインバータケーシング２１およびコンプレッサハウジング１１のそれぞれに向けて輻射されるが、この輻射熱が、断熱層４０によりインバータケーシング２１およびコンプレッサハウジング１１に伝わり難くなっている。

以上説明した本実施形態によれば、外部熱源（エンジンブロックおよびエキゾーストマニホールド）からの輻射熱がインバータケーシング２１およびコンプレッサハウジング１１のそれぞれに向けて輻射されるが、インバータケーシング２１およびコンプレッサハウジング１１のそれぞれの外側には断熱層４０が設けられているので、断熱層４０により熱がインバータケーシング２１内部およびコンプレッサハウジング１１内部に伝わり難くなっている。したがって、車両用コンプレッサおよびインバータ回路２０において外部熱源からの熱の影響を受け難くすることができる。

（第２実施形態）
上述の第１実施形態では、車両用コンプレッサにおいて、インバータケーシング２１およびコンプレッサハウジング１１のそれぞれの外側には断熱層４０を設けた例について説明したが、これに代えて、本第２実施形態では、図３に示すように、外部熱源（エンジンブロックおよびエキゾーストマニホールド）からの輻射熱を反射する遮蔽板５０を設けた例について説明する。

本実施形態では、遮蔽板５０はインバータケーシング２１を覆うように配置されており、遮蔽板５０は、アルミニウム、鉄等の金属板材からなる。遮蔽板５０は、インバータケーシング２１の４つの突起状支持部２１ａ（図中２つの突起状支持部２１ａを示す）対して支持された状態でネジ等により締結されている。これにより、遮蔽板５０とインバータケーシング２１の外表面との間に断熱空間５０ａを形成することになる。

以上のように構成される車両用コンプレッサでは、外部熱源からの輻射熱がインバータケーシング２１に向けて輻射されても、輻射熱が遮蔽板５０により反射される。

これに加えて、外部熱源から輻射される輻射熱の一部により遮蔽板５０が加熱されても、断熱空間５０ａにより遮蔽板５０から熱がインバータケーシング２１内部に伝わり難くすることができる。

以上により、本第２実施形態において、インバータケーシング２１内部に熱が伝わり難くなり、インバータ回路２０において外部熱源からの熱の影響を受け難くすることができる。

（他の実施形態）
上述の第１、第２実施形態では、本発明のコンプレッサを電動モータにより駆動されるコンプレッサに適用した例について説明したが、これに代えて、エンジンにより駆動されるコンプレッサに適用してもよい。

上述の第１実施形態では、インバータケーシング２１およびコンプレッサハウジング１１のそれぞれに断熱層４０を設けた例について説明したが、これに限らず、インバータケーシング２１およびコンプレッサハウジング１１の一方に断熱層４０を設けるようにしてもよい。

上述の第１、第２実施形態では、本発明のコンプレッサを、コンプレッサハウジング１１に対してインバータ回路３０が装着される車両用コンプレッサに適用した例について説明したが、これに限らず、コンプレッサハウジング１１とは異なる部位に装着されるインバータ回路３０に対して断熱層４０、或いは遮蔽板５０を設けるようにしてもよい。

ここで、インバータケーシング２１に対して断熱層４０、或いは遮蔽板５０を設ける際に、外部熱源側にだけ断熱層４０、或いは遮蔽板５０を設けるようにしてもよい。

上述の第２実施形態では、インバータ回路３０に対して遮蔽板５０を設けるようにした例について説明したが、これに限らず、コンプレッサハウジング１１に対して遮蔽板５０を設けるようにしてもよい。ここで、コンプレッサハウジング１１を覆う遮蔽板（断熱手段）５０を設けるようにしてもよい。これに加えて、コンプレッサハウジング１１の外表面と遮蔽板５０との間に断熱空間を設ける。

ここで、コンプレッサハウジング１１のうち外部熱源側にだけ遮蔽板５０を設けるようにしてもよい。

上述の第２実施形態では、車両用コンプレッサにおいて、遮蔽板５０および断熱空間５０ａを設けるようにした例について説明したが、これに限らず、断熱空間だけを設けるようにしてもよい。

具体的には、インバータケーシング２１およびコンプレッサハウジング１１のいずれか一方に断熱空間としての中空部を設ける。

本発明のコンプレッサを電動モータにより駆動されるコンプレッサに適用した例について説明したが、これに代えて、エンジンにより駆動されるコンプレッサに適用してもよい。

上述の第１、第２の実施形態では、コンプレッサハウジング１１としては、金属製の部材を用いた例について説明したが、これに限らず、コンプレッサハウジング１１としては、熱伝達率の高いものであるならば、樹脂等の材料を用いてもよい。

上述の第１、第２の実施形態では、インバータケーシング２１としては、金属製の部材を用いた例について説明したが、これに限らず、インバータケーシング２１としては、熱伝達率の高いものであるならば、樹脂等の材料を用いてもよい。

上述の第１、第２の実施形態では、車両用コンプレッサとして自動車に搭載した例について説明したが、これに限らず、建機用車輌、輸送用車輌に適用して良い。

上述の第１、第２の実施形態では、外部熱源から熱がコンプレッサ（すなわち、コンプレッサハウジング１１）内部に伝わることを抑制することを主な効果として説明したが、上述の実施形態の構成によれば、コンプレッサ内部の熱が外部に逃げることも同時に抑制でき、冬期においてはインバータケーシング（電気回路用ハウジング）２１内部が結露する等の不具合を防止する。

本発明の第１実施形態の車両用コンプレッサの内部構成を示す図である。 図１中Ａ−Ａ断面図である。 本発明の第２実施形態の車両用コンプレッサの内部構成を示す図である。

符号の説明

１０…電動モータ部、１１…コンプレッサハウジング、１２…回転軸、
１３…ロータ、１４…ステータコア、１５…ステータコイル、
２０…コンプレッサ、３０…インバータ回路。

Claims (16)

1. 冷媒吸入口および冷媒吐出口を有するコンプレッサハウジングと、
   前記コンプレッサハウジング内に収納され、前記冷媒吸入口から冷媒を吸入し、圧縮し、前記冷媒吐出口から吐出するコンプレッサ本体と、
   前記コンプレッサハウジング内に収納され、前記コンプレッサ本体を駆動する電動モータと、
   前記コンプレッサハウジングの外壁面に装着され、前記電動モータに電力供給するモータ駆動回路と、
   前記モータ駆動回路を収納するように形成され、前記コンプレッサハウジングに対して取り付けられる電気回路用ハウジングと、を備え、
   前記コンプレッサ本体が前記冷媒を吸入するに伴って前記コンプレッサハウジング内に前記冷媒が流れるようになっており、
   前記モータ駆動回路が前記コンプレッサハウジングを介して前記コンプレッサハウジング内を流れる冷媒によって冷却されるようになっている車両用コンプレッサであって、
   前記コンプレッサハウジングおよび前記電気回路用ハウジングのうち少なくとも一方の外表面を覆う断熱手段を備えることを特徴とする車両用コンプレッサ。
2. 前記断熱手段は、前記コンプレッサハウジングおよび前記電気回路用ハウジングのうち少なくとも一方に塗布されて形成された断熱層であることを特徴とする請求項１に記載の車両用コンプレッサ。
3. 前記断熱手段は、前記外部熱源から前記一方のハウジングに対して輻射される熱を遮蔽する遮蔽板であることを特徴とする請求項１に記載の車両用コンプレッサ。
4. 前記遮蔽板と前記一方の外表面との間に断熱空間が設けられていることを特徴とする請求項３に記載の車両用コンプレッサ。
5. 前記断熱手段は、前記一方のハウジングのうち前記外部熱源側に配置されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の車両用コンプレッサ。
6. 前記断熱手段は、前記コンプレッサハウジングおよび前記電気回路用ハウジングのうちいずれか一方側だけに設けられていることを特徴とする請求項５に記載の車両用コンプレッサ。
7. 冷媒吸入口および冷媒吐出口を有するコンプレッサハウジングと、
   前記コンプレッサハウジング内に収納され、前記冷媒吸入口から冷媒を吸入し、圧縮し、前記冷媒吐出口から吐出するコンプレッサ本体と、を備える車両用コンプレッサであって、
   前記コンプレッサハウジング内部に対して外部熱源から熱が伝わるのを抑制する断熱手段を備えることを特徴とする車両用コンプレッサ。
8. 前記断熱手段は、前記コンプレッサハウジングに塗布されて形成された断熱層であることを特徴とする請求項７に記載の車両用コンプレッサ。
9. 前記断熱手段は、前記外部熱源から前記コンプレッサハウジング内部に対して熱が伝達することを抑制するための断熱空間であることを特徴とする請求項７に記載の車両用コンプレッサ。
10. 前記断熱手段は、前記外部熱源から前記コンプレッサハウジングに対して輻射される熱を遮蔽する遮蔽板であることを特徴とする請求項７に記載の車両用コンプレッサ。
11. 前記断熱手段は、前記コンプレッサハウジングのうち前記外部熱源側に配置されていることを特徴とする請求項７ないし１０のいずれか１つに記載の車両用コンプレッサ。
12. 車両用コンプレッサの電動モータを駆動するモータ駆動回路と、
    前記モータ駆動回路を収納するように形成される電気回路用ハウジングと、を備え、車両用モータ駆動装置であって、
    前記電気回路用ハウジング内部に対して外部熱源から熱が伝わるのを抑制する断熱手段を備えることを特徴とする車両用モータ駆動装置。
13. 前記断熱手段は、前記電気回路用ハウジングに塗布されて形成された断熱層であることを特徴とする請求項１２に記載の車両用モータ駆動装置。
14. 前記断熱手段は、前記外部熱源から前記電気回路用ハウジング内部に対して熱が伝達することを抑制するための断熱空間であることを特徴とする請求項１２に記載の車両用モータ駆動装置。
15. 前記断熱手段は、前記外部熱源から前記電気回路用ハウジングに対して輻射される熱を遮蔽する遮蔽板であることを特徴とする請求項１２に記載の車両用モータ駆動装置。
16. 前記断熱手段は、前記電気回路用ハウジングのうち前記外部熱源側に配置されていることを特徴とする請求項１２ないし１５のいずれか１つに記載の車両用モータ駆動装置。

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