JP2009144603A - 電動コンプレッサ - Google Patents

Abstract

【課題】インバータ回路２００を冷却する。
【解決手段】インバータ装置２０は、インバータケーシング２３を備え、この
インバータケーシング２３のインバータケーシング本体２２には、各冷媒流路２９が設けられている。各冷媒流路２９に冷媒が流れる際に、インバータ回路２００と冷媒との間で熱交換してインバータ回路２００が冷却される。これに加えて、コンプレッサハウジング１０のモータ収納部１０ｃに冷媒が流れることにより、電動モータ部４０Ａが冷却される。
【選択図】図３

Description

本発明は、電動コンプレッサに関する。

従来、電動コンプレッサでは、コンプレッサハウジング内に収納される電動モータ部および圧縮部と、電動モータ部を駆動する駆動回路と、コンプレッサハウジングの外壁に装着され、かつ駆動回路を収納する駆動回路用ケーシングとを備えるものがある（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には冷媒流路が形成されており、冷媒が圧縮部の作動に伴って冷媒流路を流れ、駆動回路は、冷媒流路内の冷媒との間で熱交換して冷却されるようになっている。
特開２００３−２２６２１８７号公報

上述の電動コンプレッサでは、冷媒流路はコンプレッサハウジングに設けられているので、冷媒流路内の冷媒は、電動モータ部の発熱の影響を受けやすい。したがって、冷媒流路内の冷媒は、電動モータ部により加熱されるので、駆動回路に対する冷却性能が悪化する。

本発明は、上記点に鑑み、駆動回路の冷却性能を向上させることができる電動コンプレッサを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、
コンプレッサハウジング（１０）と、
前記コンプレッサハウジングに収納される電動モータ部（４０Ａ）と、
前記コンプレッサハウジングに収納され、前記電動モータ部により駆動されて冷媒を吸入、圧縮、吐出する圧縮部（３０）と、
前記電動モータ部を駆動する駆動回路（２００）と、
前記コンプレッサハウジングの外壁に装着され、前記駆動回路を収納する駆動回路用ケーシング（２３）と、を備える電動コンプレッサであって、
前記駆動回路用ケーシングには、冷媒を流す冷媒流路（２９）が設けられており、
前記駆動回路は、前記冷媒流路に流れる冷媒との間で熱交換して冷却されるようになっていることを特徴とする。

したがって、駆動回路用ケーシングに冷媒流路が設けられているので、冷媒流路内の冷媒が電動モータ部により加熱され難い。よって、この冷媒により駆動回路が冷却されることにより、駆動回路の冷却性能を向上させることができる。

請求項２に記載の発明では、請求項１記載の電動コンプレッサにおいて、前記駆動回路用ケーシングは、前記コンプレッサハウジングの外壁に装着され、かつ前記駆動回路が配設される底面部（２２ａ）と、前記底面部に対して前記コンプレッサハウジングの反対側に突出し、かつ前記駆動回路を挟むように配置される第１、第２の側壁部（２２ｂ、２２ｃ）とを有しており、
前記第１、第２の側壁部のうち少なくとも一方には、前記冷媒流路が形成されていることを特徴とする。

これにより、第１、第２の側壁部は、底面部に対してコンプレッサハウジングの反対側に突出するように形成されているので、第１、第２の側壁部内の冷媒流路は、電動モータ部の発熱の影響を受け難くなる。このため、第１、第２の側壁部のうち一方の側壁部に冷媒流路を設ければ、この冷媒流路を流れる冷媒により駆動回路をより良好に冷却することができる。

請求項３に記載の発明では、請求項１または２に記載の電動コンプレッサにおいて、
前記駆動回路用ケーシングは、前記駆動回路が配設され、かつ前記コンプレッサハウジングの外壁に装着される底面部（２２ａ）を有しており、
前記底面部には、前記冷媒流路が形成されていることを特徴とする。

これにより、駆動回路の冷却性能をより良好一層向上させることができる。

具体的には、請求項４に記載の発明のように、請求項１ないし３のいずれか１つに記載の電動コンプレッサにおいて、
前記駆動回路用ケーシングは、
前記冷媒が外部から流入する流入部（２４ｂ）を有する第１のケーシングエンドキャップ（２１ａ）と、
前記冷媒を前記コンプレッサハウジング内に導入する導入部（２６）を有する第２のケーシングエンドキャップ（２１ｂ）と、
前記第１、第２のケーシングエンドキャップの間に配設され、前記流入部からの冷媒を前記導入部に向けて流す流路としての前記冷媒流路が形成されている駆動回路用ケーシング本体（２２）と、を備えるように構成してもよい。

この場合、請求項５に記載の発明では、請求項４に記載の電動コンプレッサにおいて、 前記駆動回路用ケーシング本体は、前記冷媒流路が直線状に延びるように形成されているものであり、
前記駆動回路用ケーシング本体は、押出成形により成形されているものを用いることができる。

請求項６に記載の発明では、請求項４または５に記載の電動コンプレッサにおいて、前記第１のケーシングエンドキャップには、前記コンプレッサハウジングに対して反対側に開口して前記外部の冷媒配管が挿入される挿入部（２４ａ）が設けられており、
前記冷媒配管が前記挿入部に挿入された状態で、前記冷媒配管からの冷媒が前記流入部に流入するようになっていることを特徴とする。

請求項７に記載の発明では、請求項１ないし６のいずれか１つに記載の電動コンプレッサにおいて、前記駆動回路用ケーシング本体の内側には、前記駆動回路と前記冷媒流路内の冷媒との間の前記熱交換を促進する凹凸部（４１０）が設けられていることを特徴とする。

これにより、駆動回路の冷却性能をより向上させることができる。

請求項８に記載の発明では、請求項１ないし７のいずれか１つに記載の電動コンプレッサにおいて、
前記冷媒流路の内壁には、前記駆動回路と前記冷媒流路内の冷媒との間の前記熱交換を促進する凹凸部が設けられていることを特徴とする。

これにより、駆動回路の冷却性能をより向上させることができる。

請求項９に記載の発明では、請求項１ないし８のいずれか１つに記載の電動コンプレッサにおいて、
前記コンプレッサハウジングには、前記第２のケーシングエンドキャップの導入部（２６）に連通して、かつ前記電動モータ部を収納するモータ収納部（１０ｃ）が設けられており、
前記圧縮部は、前記電動モータ部により駆動されて、前記冷媒を吸入することにより、前記第２のケーシングエンドキャップの導入部からの冷媒を前記モータ収納部内を通して前記圧縮部側に流すようになっていることを特徴とする。

請求項１０に記載の発明では、請求項９に記載の電動コンプレッサにおいて、
前記第２のケーシングエンドキャップには、前記コンプレッサハウジング側に突出するように形成される突出部（２５）が設けられており、
前記コンプレッサハウジングには、前記第２のケーシングエンドキャップの前記突出部が挿入される挿入部（１７）が設けられており、
前記導入部は、前記突出部内部を通して前記冷媒流路と前記モータ収納部との間を連通するように形成され、前記冷媒流路から冷媒を前記モータ収納部に導くようになっていることを特徴とする。

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３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正面図を示し、図２は車両用コンプレッサの上面図（図１中矢印Ｘ方向から視た図）を示し、図３は車両用コンプレッサの内部構造を示す。

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、コンプレッサハウジング１０を備えており、コンプレッサハウジング１０の外壁の取付面１６には、インバータ装置２０が装着されている。

コンプレッサハウジング１０は、伝熱性の高い鉄等の金属からなるもので、図３に示すように、回転軸４２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１０の軸線方向の一端側には、冷媒吐出口１１ｂが設けられている。

コンプレッサハウジング１０内部には、モータ収納部１０ｃが設けられており、モータ収納部１０ｃ内部には電動モータ部４０Ａが配置されている。電動モータ部４０Ａは、回転軸４２を介してコンプレッサ本体３０を回転駆動する。具体的には、電動モータ部４０Ａは、ステータコア４０、ロータ４１、回転軸４２、およびステータコイル４３から構成されている。

回転軸４２は、軸受け４４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４２は、ロータ４１から受ける回転駆動力をコンプレッサ本体３０に伝える。軸受け４４および他の軸受けは、コンプレッサハウジング１０により支持されている。

ロータ４１は、永久磁石からなるもので、中空部を有する筒状に形成されているものであり、ロータ４１の中空部内には、回転軸４２が圧入されている。これにより、ロータ４１に対して回転軸４２が固定されることになる。ロータ４１は、ステータコア４０から発生される回転磁界に基づいて、回転軸４２とともに回転する。

ステータコア４０は、ロータ４１（回転軸４２）に対して径外方向に配置されており、ステータコア４０は、コンプレッサハウジング１０内において略環状に形成されている。ステータコア４０は、磁性体からなるもので、コンプレッサハウジング１０の内周面から支持されている。ステータコイル４３は、ステータコア４０に対して回巻きされている。

コンプレッサ本体３０は、スクロール型コンプレッサであり、コンプレッサ本体３０は、電動モータ部４０Ａの回転軸４２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。

インバータ装置２０（モータ駆動装置）は、図１に示すように、インバータケーシング（駆動回路用ケーシング）２３を備えており、インバータケーシング２３は、ケーシングエンドキャップ２１ａ、２１ｂおよびインバータケーシング本体２２から構成されている。

ケーシングエンドキャップ２１ａは、蒸発器側からの外部冷媒配管（図示省略）が挿入される挿入部２４ａと、外部冷媒配管からの冷媒が流入する流入部２４ｂを備える第１のケーシングエンドキャップを構成する。挿入部２４ａは、コンプレッサハウジング１０に対して反対側（図３中上側）に開口している。これにより、外部冷媒配管が挿入部２４ａに挿入された状態で、外部冷媒配管からの冷媒が流入部２４ｂに流入することになる。

インバータケーシング本体２２（駆動回路用ケーシング本体）は、ケーシングエンドキャップ２１ａに隣接して配置されており、インバータケーシング本体２２は、図４に示す図１中のＡ−Ａ断面図（インバータケーシング本体２２だけを示す）の如く、断面コ字状に形成されている。

具体的には、インバータケーシング本体２２は、底面部２２ａ、および第１、第２の側壁部２２ｂ、２２ｃを備えており、第１、第２の側壁部２２ｂ、２２ｃは、底面部２２ａを挟むように配置されている。

ここで、底面部２２ａは、コンプレッサハウジング１０の外壁の取付面１６に装着される。底面部２２ａには、インバータ装置２０が配設される。第１、第２の側壁部２２ｂ、２２ｃは、底面部２２ａに対してコンプレッサハウジング１０の反対側に突出し、かつインバータ装置２０を挟むように配置されている。

第１、第２の側壁部２２ｂ、２２ｃ、および底面部２２ａには、断面長円形状の冷媒流路２９がそれぞれ設けられており、冷媒流路２９は直線状に延びるように形成されている。複数の冷媒流路２９のそれぞれには、ケーシングエンドキャップ２１ａの流入部２４ｂからの冷媒が流れる。

また、インバータケーシング本体２２内部には、図５に示すように、インバータ回路２００が設けられており、インバータ回路２００は、回路基板２１０ａおよび半導体、抵抗素子等の電子部品２１０ｂとから構成されるモータ駆動電気回路である。インバータ回路２００は、電動モータ部４０Ａのステータコイル４３に電力供給して電動モータ部４０Ａを駆動する。

ケーシングエンドキャップ２１ｂは、突出部２５および導入部２６を備える第２のケーシングエンドキャップを構成している。突出部２５は、コンプレッサハウジング１０側に突出するように形成されており、突出部２５は、コンプレッサハウジング１０の挿入部１７に挿入される。

突出部２５には、Ｏリング２５ａが装着されており、このＯリング２５ａにより突出部２５の外壁および挿入部１７の内壁の間が密閉されている。挿入部１７は、突出部２５内部を通してモータ収納部１０ｃに連通する中空部を構成している。これにより、インバータケーシング本体２２内の各冷媒流路２９からの冷媒をモータ収納部１０ｃ内に導くことになる。

ここで、ケーシングエンドキャップ２１ａ、２１ｂおよびインバータケーシング本体２２は、アルミニウム等から形成されており、インバータケーシング本体２２としては各冷媒流路２９が押出成形により成形されているものが用いられている。

ケーシングエンドキャップ２１ａ、２１ｂは、図２に示すように、ネジ等の締結部材Ｎｂによりコンプレッサハウジング１０の取付面１６（図１参照）に締結されている。

インバータケーシング本体２２とケーシングエンドキャップ２１ａとはろう付け等により接合されており、インバータケーシング本体２２とケーシングエンドキャップ２１ｂとはろう付け等により接合されている。

なお、図３中符号ａは、インバータケーシング本体２２とケーシングエンドキャップ２１ａとの間の接合面を示し、図３中符号ｂは、インバータケーシング本体２２とケーシングエンドキャップ２１ｂとの間の接合面を示す。

インバータケーシング２３は、蓋部２４を備えており、蓋部２４はインバータ回路２００を覆うように形成されている。蓋部２４は、ネジ等の締結部材Ｎａによりケーシングエンドキャップ２１ａ、２１ｂに対して締結されている。蓋部２４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。

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、インバータ装置２０が電源投入されて、電動モータ部４０Ａのステータコイル４３に対して駆動電流を流す。これに伴って、ステータコア４０から回転磁界が発生するため、ロータ４１に対して回転力が発生する。すると、ロータ４１が回転軸４２とともに回転する。したがって、コンプレッサ３０は、回転軸４２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、ケーシングエンドキャップ２１ａの流入部２４ｂから流入され、その後、インバータケーシング本体２２の各冷媒流路２９内を流れ、この冷媒がケーシングエンドキャップ２１ｂの導入部２６に到達すると、冷媒は、導入部２６からコンプレッサハウジング１０内に入る。

次に、冷媒がモータ収納部１０ｃを通過してコンプレッサ本体３０側に流れ、この冷媒がコンプレッサ本体３０により圧縮されると、この冷媒が冷媒吐出口１１ｂから凝縮器側に吐出される。

以上説明した本実施形態によれば、インバータケーシング本体２２の各冷媒流路２９内に冷媒が流れる際に、インバータ回路２００と冷媒との間で熱交換してインバータ回路２００が冷却される。これに加えて、コンプレッサハウジング１０のモータ収納部１０ｃに冷媒が流れることにより、電動モータ部４０Ａが冷却される。

本実施形態では、インバータケーシング本体２２の第１、第２の側壁部のうちには、冷媒流路２９が形成されている。これにより、第１、第２の側壁部２２ｂ、２２ｃは、底面部２２ａに対してコンプレッサハウジング１０の反対側に突出するように形成されているので、第１、第２の側壁部２２ｂ、２２ｃの冷媒流路２９は、電動モータ部４０Ａの発熱の影響を受け難くなる。このため、第１、第２の側壁部２２ｂ、２２ｃに冷媒流路２９を設ければ、この冷媒流路２９を流れる冷媒によりインバータ装置２０をより良好に冷却することができる。

さらに、インバータケーシング本体２２の底面部２２ａには、冷媒流路２９が設けられているので、底面部２２ａ内の冷媒流路２９を流れる冷媒によりインバータ装置２０をより一層良好に冷却することができる。

また、インバータケーシング２３は、インバータケーシング本体２２とケーシングエンドキャップ２１ａとがろう付け等により接合され、かつインバータケーシング本体２２とケーシングエンドキャップ２１ｂとがろう付けにより接合されたものである。このため、インバータケーシング本体２２として押出成形により成形されているものを容易に用いることができる。

なお、上述の実施形態では、第１、第２の側壁部２２ｂ、２２ｃのうち一方に冷媒流路２９を設けた例について説明したが、これに限らず、第１、第２の側壁部２２ｂ、２２ｃの両方に冷媒流路２９を設けるようにしてもよい。

（第２実施形態）
本第２実施形態では、車両用コンプレッサ以外の他の部位に装着されるインバータ装置２０に本発明のモータ駆動装置を適用した例について図６を参照して説明する。図６において、図３と同一符号のものは同一のものを示してその説明を省略する。

本実施形態のインバータ装置２０は、上述の第１実施形態のインバータ装置２０と実質的に同一の構成であり、ケーシングエンドキャップ２１ａの挿入部２４ａには蒸発器側の冷媒配管３３０がコネクタ３２０を介して結合されている。一方、インバータ装置２０のケーシングエンドキャップ２１ｂの突出部２５は、凝縮器側の冷媒配管３１０がコネクタ３００を介して結合されている。

（第３実施形態）
本第３実施形態では、上述の第１実施形態のインバータケーシング本体の内壁に熱交換フィンを設ける例について説明する。図７に本実施形態のインバータケーシング本体２２の断面図を示す。

本実施形態のインバータケーシング本体２２の第１、第２の側壁部２２ｂ、２２ｃの内壁面４０１、４０２には、複数の放熱フィン（凹凸部）４１０が設けられている。
複数の熱交換フィン４１０は、内壁面４０１、４０２からそれぞれ突出する突出部から構成されている。

ここで内壁面４０１、４０２はそれぞれインバータ回路２００に向けて形成されている。このため、熱交換フィン４１０は、内壁面４０１、４０２をそれぞれ凹凸状に形成して、内壁面４０１、４０２の表面積を上述の第１実施形態に比べて拡げることができる。したがって、インバータ回路２００の冷却性能を向上させることができる。
（第４実施形態）
上述の第３実施形態では、インバータケーシング本体２２の第１、第２の側壁部２２ｂ、２２ｃの内壁面４０１、４０２を凹凸状に形成した例について説明したが、これに代えて、本第４実施形態では、冷媒流路２９の内壁面を凹凸状に形成してもよい。これにより、冷媒流路２９の内壁面を上述の第１実施形態に比べて拡げることができるので、インバータ回路２００の冷却性能を向上させることができる。

（他の実施形態）
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。

本発明の第１実施形態の車両用コンプレッサの正面図である。 図１の車両用コンプレッサの上面図である。 図１の車両用コンプレッサの内部構成を示す図である。 図１中のＡ−Ａ断面図である。 図１のコンプレッサハウジング内部を示す図である。 本発明の第２実施形態のインバータ装置の正面図である。 本発明の第３実施形態のインバータケーシングの断面図である。 本発明の第４実施形態のインバータケーシングの断面図である。

符号の説明

２０…インバータ装置、
２３…インバータケーシング、
２１ａ、２１ｂ…ケーシングエンドキャップ
２２…インバータケーシング本体
４０Ａ…電動モータ部、４０…ステータコア、
４１…ロータ、４２…回転軸、 ４３…ステータコイル。

Claims (10)

1. コンプレッサハウジング（１０）と、
   前記コンプレッサハウジングに収納される電動モータ部（４０Ａ）と、
   前記コンプレッサハウジングに収納され、前記電動モータ部により駆動されて冷媒を吸入、圧縮、吐出する圧縮部（３０）と
   前記電動モータ部を駆動する駆動回路（２００）と、
   前記コンプレッサハウジングの外壁に装着され、前記駆動回路を収納する駆動回路用ケーシング（２３）と、を備える電動コンプレッサであって、
   前記駆動回路用ケーシングには、冷媒を流す冷媒流路（２９）が設けられており、
   前記駆動回路は、前記冷媒流路に流れる冷媒との間で熱交換して冷却されるようになっていることを特徴とする電動コンプレッサ。
2. 前記駆動回路用ケーシングは、前記コンプレッサハウジングの外壁に装着され、かつ前記駆動回路が配設される底面部（２２ａ）と、前記底面部に対して前記コンプレッサハウジングの反対側に突出し、かつ前記駆動回路を挟むように配置される第１、第２の側壁部（２２ｂ、２２ｃ）とを有しており、
   前記第１、第２の側壁部のうち少なくとも一方には、前記冷媒流路が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の電動コンプレッサ。
3. 前記駆動回路用ケーシングは、前記駆動回路が配設され、かつ前記コンプレッサハウジングの外壁に装着される底面部（２２ａ）を有しており、
   前記底面部には、前記冷媒流路が形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の電動コンプレッサ。
4. 前記駆動回路用ケーシングは、
   前記冷媒が外部から流入する流入部（２４ｂ）を有する第１のケーシングエンドキャップ（２１ａ）と、
   前記冷媒を前記コンプレッサハウジング内に導入する導入部（２６）を有する第２のケーシングエンドキャップ（２１ｂ）と、
   前記第１、第２のケーシングエンドキャップの間に配設され、前記流入部からの冷媒を前記導入部に向けて流す流路としての前記冷媒流路が形成されている駆動回路用ケーシング本体（２２）と、
   を備えることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の電動コンプレッサ。
5. 前記駆動回路用ケーシング本体は、前記冷媒流路が直線状に延びるように形成されているものであり、
   前記駆動回路用ケーシング本体は、押出成形により成形されているものであることを特徴とする請求項４に記載の電動コンプレッサ。
6. 前記第１のケーシングエンドキャップには、前記コンプレッサハウジングに対して反対側に開口して前記外部の冷媒配管が挿入される挿入部（２４ａ）が設けられており、
   前記冷媒配管が前記挿入部に挿入された状態で、前記冷媒配管からの冷媒が前記流入部に流入するようになっていることを特徴とする請求項４または５に記載の電動コンプレッサ。
7. 前記駆動回路用ケーシング本体の内側には、前記駆動回路と前記冷媒流路内の冷媒との間の前記熱交換を促進する凹凸部（４１０）が設けられていることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１つに記載の電動コンプレッサ。
8. 前記冷媒流路の内壁には、前記駆動回路と前記冷媒流路内の冷媒との間の前記熱交換を促進する凹凸部が設けられていることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１つに記載の電動コンプレッサ。
9. 前記コンプレッサハウジングには、前記第２のケーシングエンドキャップの導入部（２６）に連通して、かつ前記電動モータ部を収納するモータ収納部（１０ｃ）が設けられており、
   前記圧縮部は、前記電動モータ部により駆動されて、前記冷媒を吸入することにより、前記第２のケーシングエンドキャップの導入部からの冷媒を前記モータ収納部内を通して前記圧縮部側に流すようになっていることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１つに記載の電動コンプレッサ。
10. 前記第２のケーシングエンドキャップには、前記コンプレッサハウジング側に突出するように形成される突出部（２５）が設けられており、
    前記コンプレッサハウジングには、前記第２のケーシングエンドキャップの前記突出部が挿入される挿入部（１７）が設けられており、
    前記導入部は、前記突出部内部を通して前記冷媒流路と前記モータ収納部との間を連通するように形成され、前記冷媒流路から冷媒を前記モータ収納部に導くようになっていることを特徴とする請求項９に記載の電動コンプレッサ。

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