JP2009222009A - 電動コンプレッサ - Google Patents

Abstract

【課題】電動コンプレッサ１において駆動回路３５の冷却性能を向上する。
【解決手段】電動コンプレッサ１において、ハウジング本体５ａの底部５ｄと冷却プレート３７との間に設けられ、かつ冷媒入口１ａから吸入されて圧縮機構２０側に向けて流れる冷媒を通過させる冷媒流路１２０を備えている。したがって、インバータ回路２０の駆動回路３５のスイッチング素子３５ｂは、熱を発生するものの、冷媒流路１２０内を流れる冷媒が冷却プレート３７を通してスイッチング素子３５ｂを冷却する。ここで、冷媒流路１２０を設けることにより冷媒の流速を向上できるので、冷媒と駆動回路３５との間の熱交換を十分に行うことができるので、駆動回路３５の冷却性能を向上できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、ハウジング内に圧縮機構と電動モータとを収納してなる電動コンプレッサに関するものである。

従来、特許文献１に示すように、筒状のハウジング内に圧縮機構と電動モータとを収納して、電動モータを駆動する駆動回路をハウジングの軸線方向端部に配置したインバータ一体型の電動コンプレッサが知られている。

このものにおいて、ハウジングのうち駆動回路側に設けられている冷媒吸入口と、冷媒吸入口から冷媒が流入する吸入室と、ハウジングのうち駆動回路の反対側に設けられた冷媒吐出口とを備える。

圧縮機構の圧縮稼働に伴って、冷媒吸入口を通して吸入室内に冷媒が流入され、この流入した冷媒が電動モータの周辺を通過して圧縮機構側に流れる。このとき、吸入室内の冷媒によりハウジングの肉部を介して駆動回路を介して冷却する。
特開２００７−１９８２３０号公報

上述の電動コンプレッサでは、冷媒が冷媒吸入口から吸入室内に流入すると、吸入室内で冷媒の淀みが生じて、冷媒の流速が低下する。このため、冷媒と駆動回路との間の熱交換が不十分になる。

本発明は、上記点に鑑みて、駆動回路の冷却性能を向上するようにした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、冷媒入口および冷媒吐出口を有する筒状のハウジング（５）と、
前記ハウジング内部に収納され、前記冷媒入口から冷媒を吸入して圧縮して前記冷媒吐出口から吐出する圧縮機構（２０）と、
前記ハウジング内部に収納され、前記ハウジングの軸線方向に延出して前記圧縮機構を駆動する回転軸を有する電動モータ（１０）と、
前記ハウジング（５）における軸線方向端部側に装着され、前記電動モータに電圧を与えて前記電動モータ（１０）を駆動する駆動回路（３０）と、を備える電動コンプレッサであって、
前記ハウジングの軸線方向端部と前記駆動回路との間に配置され、板状に形成されている冷却プレート（３７）と、
前記ハウジングの軸線方向端部と前記冷却プレートとの間に設けられ、前記冷媒入口から吸入されて前記圧縮機構（２０）側に向けて流れる冷媒を通過させる冷媒流路（１２０）と、
前記駆動回路（３０）は、前記冷媒流路（１２０）内の冷媒により前記冷却プレート（３７）を介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、冷媒流路を設けることにより冷媒の流速を向上できるので、冷媒と駆動回路との間の熱交換を十分に行うことができるので、駆動回路の冷却性能を向上できる。

請求項２に係る発明では、前記ハウジング（５）の軸線方向端部には、前記冷却プレート（３７）に対向する端面（５ｃ）が形成されており、
前記ハウジング（５）の端面には、溝部（１２７）が形成されており、
前記冷媒流路（１２０）は、前記ハウジング（５）の溝部と前記冷却プレート（３７）との間に構成されていることを特徴とする。

請求項３に係る発明では、前記冷却プレート（３７）には、前記ハウジング（５）の軸線方向端部に対向する対向面（３７ａ）が形成されており、
前記冷却プレート（３７）の対向面には、溝部（１２７）が形成されており、
前記冷媒流路（１２０）は、前記ハウジング（５）の軸線方向端部と前記冷却プレート（３７）の溝部との間に構成されていることを特徴とする。

請求項４に係る発明では、冷媒入口および冷媒吐出口を有する筒状のハウジング（５）と、
前記ハウジング内部に収納され、前記冷媒入口から冷媒を吸入して圧縮して前記冷媒吐出口から吐出する圧縮機構（２０）と、
前記ハウジング内部に収納され、前記ハウジング（５）の軸線方向に延出して前記圧縮機構を駆動する回転軸を有する電動モータ（１０）と、
前記ハウジングにおける軸線方向端部側に装着され、前記電動モータ（１０）に電圧を与えて前記電動モータ（１０）を駆動する駆動回路（３０）と、を備える電動コンプレッサであって、
前記ハウジング内部における軸線方向端部側に設けられ、前記冷媒入口から吸入されて前記圧縮機構側に向けて流れる冷媒を通過させる冷媒流路（１２０）と、
前記ハウジング内部に設けられ、前記電動モータと前記圧縮機構とを収納する収納室（１３０）と、前記冷媒流路との間を仕切る仕切り部（１３５）と、
を備えることを特徴とする。

請求項５に係る発明では、前記冷媒流路（１２０）は、略Ｓ字状に前記冷媒を流すように形成されていることを特徴とする。

請求項６に係る発明では、前記冷媒流路（１２０）は、略Ｃ字状に前記冷媒を流すように形成されていることを特徴とする。

なお、この欄および特許請求の範囲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。

図１、図２に本発明の一実施形態の電動コンプレッサを示す。図１は本実施形態の電動コンプレッサの内部構成を示す図、図２は図１中Ａ−Ａ断面図である。図３（ａ）は電動コンプレッサの一部を正面から正面図であり、図３（ｂ）は電動コンプレッサの一部を上側から視た上面図であり、図３（ｃ）は電動コンプレッサの一部を左側から視た左側面である。

電動コンプレッサ１は、凝縮器、減圧器、および蒸発器とともに、車載空調装置用の冷凍サイクル装置を構成している。

電動コンプレッサ１は、自動車のエンジンルーム内に配置されている。電動コンプレッサ１は、図１に示すように、ハウジング５、電動モータ１０、圧縮機構２０、およびインバータ装置３０を備えている。

ハウジング５は、ハウジング本体５ａと蓋部５ｂとから略円筒状に形成されている。ハウジング本体５ａと蓋部５ｂとは、それぞれ、伝熱性の高いアルミニウム等の金属からなるもので、ボルト（図示省略）により締結されて、密閉空間を構成している。

ハウジング本体５ａは、略円筒状に形成されて、その軸線方向一端側に設けられた底部５ｄを有する。ハウジング本体５ａの軸線方向の一端側には、図３（ａ）に示すように、突出部１１が設けられている。突出部１１は、冷媒吸入口１ａを構成している。

蓋部５ｂは、ハウジング本体５ａの軸線方向の他端側に配置されて、ハウジング本体５ａの軸線方向他端側開口部を閉塞する。蓋部５ｂには、冷媒吐出口１ｂが設けられている。

ハウジング本体５ａの底部５ｄ側には、インバータ装置３０が装着される装着面５ｃが設けられている。装着面５ｃは、ハウジング本体５ａの軸線方向一端側端面を構成する。底部５ｄには、後述するように、インバータ装置３０を冷却するための冷媒流路が設けられている。

ハウジング５の上側には脚部５０、５１が設けられており、ハウジング５の下側には脚部５２、５３が設けられている。脚部５０、５１、５２、５３はそれぞれ、軸線方向に対して直交する方向に延出する。

脚部５０、５１、５２、５３には、ネジ部が貫通する貫通穴５４がそれぞれ設けられている。ハウジング５は、脚部５０〜５３の貫通穴５４を貫通したボルト（図示省略）により走行用エンジンの側壁に固定されている。

電動モータ１０は、ハウジング５内に収納されている。電動モータ１０は、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。

回転軸１２は、ハウジング５の軸線方向に延びるように配置されている。回転軸１２は、軸受け１２ａ、１２ｂにより回転自在に支持されている。回転軸１２は、ロータ１３から受ける回転力を圧縮機構２０に伝える。軸受け１２ａ、１２ｂは、ハウジング５により支持されている。

ロータ１３は、永久磁石が埋め込まれて構成され、回転軸１２に固定されている。ロータ１３は、ステータコイル１５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に対して回転軸１２の径方向外周側に配置されている。ステータコア１４は、回転軸１２を中心とする略環状に形成されている。

ステータコア１４は、フェライト等の磁性体からなるもので、ハウジング５の内周壁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。

圧縮機構２０は、スクロール型コンプレッサである。圧縮機構２０は、電動モータ１０の回転軸１２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３０は、ハウジング本体５ａの装着面５ｃに装着されている。
インバータ装置３０は、インバータカバー３２、駆動回路３５、および冷却プレート３７から構成されている。

冷却プレート３７は、その表面３７ａがハウジング本体５ａの装着面５ｃに対向するように配置されている。駆動回路３５は、回路基板３５ａに実装された絶縁ゲートバイポーラトランジスタ等のスイッチング素子３５ｂを備えている。スイッチング素子３５ｂは冷却プレート３７に接触している。

インバータカバー３２は、図１に示すように断面コ字状に形成されている。インバータカバー３２は、駆動回路３５および冷却プレート３７を覆っている。インバータカバー３２は、４つのネジ３２ａ（図３（ｃ）参照）によりハウジング本体５ａの底部５ｄに締結されている。インバータカバー３２には、図３（ａ）〜（ｃ）に示すように、突出部３８が設けられている。

次に、インバータ装置３０を冷却するための冷媒流路の構成の詳細について説明する。

まず、ハウジング本体５ａの突出部１１には、図３（ａ）中鎖線で示すように、
中空部１００が設けられている。中空部１００は、インバータカバー３２の突出部３８により塞がれている。

中空部１００は、冷媒吸入口１ａから流入した冷媒を底部５ｄの冷媒流路１２０（図２参照）に案内する。

冷媒流路１２０は、ハウジング本体５ａの溝部１２７と冷却プレート３７との間に構成されている。溝部１２７は底部５ｄの装着面５ｃから軸線方向他方側に凹んで、かつ略Ｓ字状に延びるように形成されている。

ハウジング本体５ａの底部５ｄには、流路出口１２５が設けられている。流路出口１２５は冷媒流路１２０とハウジング５の収納室１３０との間を連通している。収納室１３０は、電動モータ１０および圧縮機構２０を収納している。

以上のように構成される本実施形態の電動コンプレッサ１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。

このとき、蒸発器側からの冷媒は、ハウジング５の冷媒入口１ａ内に流入する。すると、ハウジング本体５ａの突出部１１の中空部１００を経て冷媒流路１２０内に流れる。冷媒は冷媒流路１２０に沿って略Ｓ字状に流れる。その後、流路出口１２５を通してハウジング５の中空部１３０内に流れる。

ハウジング５の中空部１３０内では、冷媒がロータ１３とステータコア１４との間の隙間を経て圧縮機構２０側に流れ、圧縮機構２０が冷媒を圧縮する。すると、その圧縮された冷媒が冷媒吐出口１ｂから吐出される。

ここで、インバータ回路２０の駆動回路３５のスイッチング素子３５ｂは、熱を発生するものの、冷媒流路１２０内を流れる冷媒が冷却プレート３７を通してスイッチング素子３５ｂを冷却する。

以上説明した本実施形態によれば、ハウジング本体５ａの底部５ｄと冷却プレート３７との間に設けられ、かつ冷媒入口１ａから吸入されて圧縮機構２０側に向けて流れる冷媒を通過させる冷媒流路１２０を備えている。

したがって、インバータ回路２０の駆動回路３５のスイッチング素子３５ｂは、熱を発生するものの、冷媒流路１２０内を流れる冷媒が冷却プレート３７を通してスイッチング素子３５ｂを冷却する。

ここで、冷媒流路１２０を設けることにより冷媒の流速を向上できるので、冷媒と駆動回路３５との間の熱交換を十分に行うことができるので、駆動回路３５の冷却性能を向上できる。
（他の実施形態）
上述の実施形態では、ハウジング本体５ａの溝部１２７と冷却プレート３７との間に冷媒流路１２０を設けた例を示したが、これに代えて、図４に示すように、冷却プレート３７の表面３７ａに溝部１２７を設け、この溝部１２７とハウジング本体５ａの装着面５ｃとの間に冷媒流路１２０を構成してもよい。

上述の実施形態では、底部５ｄの装着面５ｃに対して軸線方向他方側に凹むように溝部１２７を形成した例を示したが、これに代えて、図５に示すように、ハウジング５ａ内部に冷媒流路１２０を設けてもよい。

ハウジング５ａ内部には、冷媒流路１２０と収納室１３０とを仕切る仕切り板１３５が設けられている。収納室１３０は、電動モータ１０および圧縮機構２０を収納する空間である。

上述の実施形態では、冷媒流路１２０を略Ｓ字状に延びるように形成した例を示したが、これに代えて、冷媒流路１２０を略Ｃ字状に延びるように形成してもよい。

上述の実施形態では、冷媒流路１２０として１つの流路を設けた例を示したが、これに代えて、冷媒流路１２０として、複数本の流路が並列に配置されているものを用いてもよい。

上述の実施形態では、電動コンプレッサ１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。

本発明の一実施形態における電動コンプレッサの断面構成を示す図である。 図１中Ａ−Ａ断面図である。 図１中の電動コンプレッサの外観の一部を示す図である。 本発明の一実施形態の変形例における電動コンプレッサの断面構成を示す図である。 本発明の一実施形態の変形例における電動コンプレッサの断面構成を示す図である。 本発明の一実施形態の変形例における電動コンプレッサの断面構成を示す図である。

符号の説明

１ 電動コンプレッサ
５ ハウジング
５ａ ハウジング本体
５ｂ 蓋部
５ｃ 装着面
５ｄ 底部
１０ 電動モータ
１２ 回転軸
１３ ロータ
１４ ステータコア
１５ ステータコイル
２０ 圧縮機構
３０ インバータ装置
３２ インバータカバー
３５ 駆動回路
３７ 冷却プレート
１２０ 冷媒流路
１２７ 溝部

Claims (6)

1. 冷媒入口および冷媒吐出口を有する筒状のハウジング（５）と、
   前記ハウジング内部に収納され、前記冷媒入口から冷媒を吸入して圧縮して前記冷媒吐出口から吐出する圧縮機構（２０）と、
   前記ハウジング内部に収納され、前記ハウジングの軸線方向に延出して前記圧縮機構を駆動する回転軸を有する電動モータ（１０）と、
   前記ハウジング（５）における軸線方向端部側に装着され、前記電動モータに電圧を与えて前記電動モータ（１０）を駆動する駆動回路（３０）と、を備える電動コンプレッサであって、
   前記ハウジングの軸線方向端部と前記駆動回路との間に配置され、板状に形成されている冷却プレート（３７）と、
   前記ハウジングの軸線方向端部と前記冷却プレートとの間に設けられ、前記冷媒入口から吸入されて前記圧縮機構（２０）側に向けて流れる冷媒を通過させる冷媒流路（１２０）と、
   前記駆動回路（３０）は、前記冷媒流路（１２０）内の冷媒により前記冷却プレート（３７）を介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. 前記ハウジング（５）の軸線方向端部には、前記冷却プレート（３７）に対向する端面（５ｃ）が形成されており、
   前記ハウジング（５）の端面には、溝部（１２７）が形成されており、
   前記冷媒流路（１２０）は、前記ハウジング（５）の溝部と前記冷却プレート（３７）との間に構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. 前記冷却プレート（３７）には、前記ハウジング（５）の軸線方向端部に対向する対向面（３７ａ）が形成されており、
   前記冷却プレート（３７）の対向面には、溝部（１２７）が形成されており、
   前記冷媒流路（１２０）は、前記ハウジング（５）の軸線方向端部と前記冷却プレート（３７）の溝部との間に構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。
4. 冷媒入口および冷媒吐出口を有する筒状のハウジング（５）と、
   前記ハウジング内部に収納され、前記冷媒入口から冷媒を吸入して圧縮して前記冷媒吐出口から吐出する圧縮機構（２０）と、
   前記ハウジング内部に収納され、前記ハウジング（５）の軸線方向に延出して前記圧縮機構を駆動する回転軸を有する電動モータ（１０）と、
   前記ハウジングにおける軸線方向端部側に装着され、前記電動モータ（１０）に電圧を与えて前記電動モータ（１０）を駆動する駆動回路（３０）と、を備える電動コンプレッサであって、
   前記ハウジング内部における軸線方向端部側に設けられ、前記冷媒入口から吸入されて前記圧縮機構側に向けて流れる冷媒を通過させる冷媒流路（１２０）と、
   前記ハウジング内部に設けられ、前記電動モータと前記圧縮機構とを収納する収納室（１３０）と、前記冷媒流路との間を仕切る仕切り部（１３５）と、
   を備えることを特徴とする電動コンプレッサ。
5. 前記冷媒流路（１２０）は、略Ｓ字状に前記冷媒を流すように形成されていることを特徴とする請求項１ないし４のうちいずれか１つに記載の電動コンプレッサ。
6. 前記冷媒流路（１２０）は、略Ｃ字状に前記冷媒を流すように形成されていることを特徴とする請求項１ないし４のうちいずれか１つに記載の電動コンプレッサ。

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