JP2010059941A - インバータ一体型電動圧縮機 - Google Patents

インバータ一体型電動圧縮機 Download PDF

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Abstract

【課題】シール性にバラツキが生じ難くし、インバータ収容部の防水性を確実に高めることができるインバータ一体型電動圧縮機を提供することを目的とする。
【解決手段】ハウジングの外周にインバータ収容部9を設け、該インバータ収容部9に電動モータに駆動電力を供給するインバータ装置を組み込み、その開口部10を蓋体13により密閉シールしているインバータ一体型電動圧縮機において、インバータ収容部9の開口部10周りのフランジ部11に液状シール剤20を充填する溝16を設け、該溝16に充填された液状シール剤20を硬化させて蓋体13との間の接合面を密閉シールするとともに、フランジ部11の溝16の内周側に形成される接合面17の幅寸法をL1、溝16の外周側に形成される接合面18の幅寸法をL2としたとき、L1<L2とされている。
【選択図】図2

Description

本発明は、車両用空調装置の圧縮機に適用される、インバータ装置が一体に組み込まれているインバータ一体型電動圧縮機に関するものである。
近年、ハイブリッド車、電気自動車、燃料電池車等の普及ないし開発が活発化されつつある。これらの自動車に搭載される車両用空調装置には、エンジンから動力を得て駆動される開放型圧縮機に替え、電動モータを内蔵したインバータ一体型電動圧縮機が適用されることになる。インバータ一体型電動圧縮機は、電動モータおよび圧縮機構を内蔵したハウジングの外周にインバータ収容部を設け、その内部に高電圧電源から供給される直流電力を三相交流電力に変換し、ガラス密封端子を介して電動モータに供給するインバータ装置を組み込んだ構成とされる(例えば、特許文献1参照)。
インバータ収容部は、特許文献1に示されるように、通常、インバータ装置が組み込まれた後、開口部が蓋体により密閉シールされるようになっている。この際、シール性を確保するため、インバータ収容部と蓋体との間の接合面に液状ガスケットと称されているシール剤を塗布してシールしていた。一方、フランジ等の接合面同士をシール剤により接合してシールする技術として、接合面に設けられた溝に液状ガスケットと称されているシール剤を充填し、これを硬化させることにより接合面の空隙にシール剤による厚膜を形成するようにしたシール技術が提案されている(例えば、特許文献2参照)。
特許第3827158号公報 特許第3828683号公報
車両用空調装置に適用されるインバータ一体型電動圧縮機は、エンジンルーム内等の厳しい環境下に設置されるため、インバータ収容部に対して十分な防水性を確保する必要がある。そこで、上記の如く、インバータ収容部のフランジ部と蓋体との接合面に成り行きで形成される隙間に液状ガスケット等のシール剤を塗布して密閉シールするようにしているが、このようなシール構造を採用したとしても、シール剤を均一に塗布することが困難なため、そのバラツキ等により高精度で一様なシール性を確保することは難しく、インバータ収容部に浸水のおそれがあった。
また、特許文献2に示されるようなシール技術を採用しても、溝に充填された液状ガスケット等のシール剤が接合面同士の圧接により押し出されたときに、シール剤が溝に対してどちら側に押し出されるかが不特定であり、そのバラツキがシール膜の形成に影響を及ぼし、シール性に対するバラツキの要因となる。このため、特許文献2のシール技術をそのまま適用しても、必ずしも信頼性の高いインバータ収容部の防水構造は得られない。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、シール性にバラツキが生じ難くし、インバータ収容部の防水性を確実に高めることができるインバータ一体型電動圧縮機を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明のインバータ一体型電動圧縮機は、以下の手段を採用する。
すなわち、本発明にかかるインバータ一体型電動圧縮機は、電動モータおよび圧縮機構が内蔵されているハウジングの外周にインバータ収容部を設け、該インバータ収容部に前記電動モータに駆動電力を供給するインバータ装置を組み込み、その開口部を蓋体により密閉シールしているインバータ一体型電動圧縮機において、前記インバータ収容部の前記開口部周りのフランジ部に液状のシール剤を充填する溝を設け、該溝に充填された液状シール剤を硬化させて前記蓋体との間の接合面を密閉シールするとともに、前記フランジ部の前記溝の内周側に形成される接合面の幅寸法をL1、前記溝の外周側に形成される接合面の幅寸法をL2としたとき、L1<L2とされていることを特徴とする。
本発明によれば、インバータ収容部の開口部周りのフランジ部に設けられた溝に液状のシール剤を充填し、この液状シール剤を硬化させることにより蓋体との間の接合面を密閉シールすることができる。この際、フランジ部に設けられた溝の内周側に形成される接合面の幅寸法L1が溝の外周側に形成される接合面の幅寸法L2に対して、L1<L2とされているため、蓋体を締め付け固定した時の面圧によって溝から押し出された液状のシール剤は両接合面の幅寸法L1,L2の違いによる抵抗差により主に内周側の接合面へと押し出され、その内周縁部に表面張力により留まってそのまま硬化される。これにより、フランジ部の溝と内周縁部の2箇所でシール剤を硬化させ、シール膜を二重に形成しその幅を十分に確保してインバータ収容部を蓋体により密閉シールすることができ、従って、インバータ収容部の防水性を確実に高めることができる。また、圧縮機の外周面側へのシール剤のはみ出しを防止することができるため、外観の見栄えを向上することができる。
さらに、本発明のインバータ一体型電動圧縮機は、上記のインバータ一体型電動圧縮機において、前記溝は、前記インバータ収容部の前記フランジ部に、ダイカスト成型時に鋳抜きにより一体成形されていることを特徴とする。
本発明によれば、溝が、インバータ収容部のフランジ部に、ダイカスト成型時に鋳抜きにより一体成形されているため、溝をフランジ部に切削加工により加工する必要がなく、ハウジングもしくはインバータ収容部のダイカスト成型時に鋳抜きによって一体成形することができる。従って、溝を切削加工により形成する場合に比べ生産性を大幅に向上させることができ、生産コストを低減することができる。また、溝を鋳抜きで一体成形することによって、成形型の構成上、溝の内周側の接合面の幅寸法L1と、外周側の接合面の幅寸法L2との関係を必然的にL1<L2とすることができる。
さらに、本発明のインバータ一体型電動圧縮機は、上述のいずれかのインバータ一体型電動圧縮機において、前記溝は、前記フランジ部に設けられる前記蓋体取り付け用のネジ孔の内周側に設けられていることを特徴とする。
本発明によれば、溝が、フランジ部に設けられる蓋体取り付け用のネジ孔の内周側に設けられているため、蓋体取り付け用のネジ孔に邪魔されることなく、フランジ部の略全周に対して連続した溝を容易に形成することができる。これによって、シール性を向上することができるとともに、溝の長さを可及的に短くし、シールに必要な液状シール剤の使用量を最小限化することができる。また、蓋体が溝の外周側に設けられるネジ孔を介して締め付け固定されることになるため、シール剤の圧縮機外周面側へのはみ出しを確実に防止することができる。
さらに、本発明のインバータ一体型電動圧縮機は、上述のいずれかのインバータ一体型電動圧縮機において、前記フランジ部において、前記溝の内周側に形成される前記接合面の高さが前記溝の外周側に形成される前記接合面の高さよりも低くされていることを特徴とする。
本発明によれば、フランジ部において、溝の内周側に形成される接合面の高さが溝の外周側に形成される接合面の高さよりも低くされているため、蓋体を締め付け固定した時の面圧により溝から押し出された液状シール剤を、高さが低くされている内周側の接合面と蓋体との間に形成される微小隙間を介して確実に内周側の接合面へと導くことができる。これにより、フランジ部の溝と内周縁部との2箇所で液状シール剤を硬化させ、二重にシール膜を形成してインバータ収容部を蓋体により密閉シールすることができ、従って、インバータ収容部の防水性を一段と高めることができる。なお、内周側の接合面と蓋体との間に形成される微小隙間は、0.1mm程度あれば十分である。
さらに、本発明のインバータ一体型電動圧縮機は、上述のいずれかのインバータ一体型電動圧縮機において、前記フランジ部において、前記溝の内周側に形成される前記接合面に前記溝より小さい第2溝が設けられていることを特徴とする。
本発明によれば、フランジ部において、液状シール剤を充填する溝の内周側に形成される接合面に該溝より小さい第2溝が設けられているため、蓋体を締め付け固定した時の面圧により溝から押し出された液状シール剤を、内周側の接合面に設けられている第2溝内に溜め込み、内外2箇所の溝で液状シール剤を硬化させることにより、二重にシール膜を形成してインバータ収容部を蓋体により密閉シールすることができる。従って、インバータ収容部の防水性を一段と高めることができる。なお、第2溝は、液状シール剤を充填する溝に比べ深さ、幅を十分小さくした溝により構成すればよい。
さらに、本発明のインバータ一体型電動圧縮機は、上述のいずれかのインバータ一体型電動圧縮機において、前記蓋体は、制振鋼板により構成されていることを特徴とする。
本発明によれば、蓋体が、制振鋼板により構成されているため、インバータ収容部の防水性の向上に止まらず、インバータ収容部を介して外部に放散される振動、騒音を制振鋼板製とした蓋体によって低減することができる。従って、制振鋼板製とすることにより蓋体側に防水性を高めるための加工を施すことが実質的に困難となるにもかかわらず、防水性の向上を図ることができ、併せ振動、騒音の低減を図ることが可能となる。
本発明によると、蓋体の締め付け固定時にその面圧により溝から押し出される液状のシール剤は内周側と外周側の接合面の幅寸法の違いによる抵抗差により主に内周側の接合面へと押し出され、その内周縁部に表面張力により留まってそのまま硬化されるため、フランジ部の溝と内周縁部の2箇所でシール剤を硬化させ、シール膜を二重に形成しその幅を十分に確保してインバータ収容部を蓋体により密閉シールすることができ、従って、インバータ収容部の防水性を確実に高めることができる。また、圧縮機の外周面側へのシール剤のはみ出しを防止することができるため、外観の見栄えを向上することができる。
以下に、本発明にかかる実施形態について、図面を参照して説明する。
[第1実施形態]
以下、本発明の第1実施形態について、図1ないし図4を用いて説明する。
図1には、本発明の第1実施形態にかかるインバータ一体型電動圧縮機の外観側面図が示され、図2には、そのa−a断面相当図が示され、図3には、インバータ収容部の開口部側の端面図が示されている。インバータ一体型電動圧縮機1は、その外殻を構成するハウジング2を備えている。ハウジング2は、図示省略の電動モータが収容されるモータハウジング3と、図示省略の圧縮機構が収容される圧縮機ハウジング4とをボルト5で一体に締め付け固定することによって構成されている。このモータハウジング3および圧縮機ハウジング4は、それぞれアルミダイカスト製とされている。
ハウジング2の内部に内蔵される電動モータおよび圧縮機構は、モータ軸を介して連結され、電動モータの回転によって圧縮機構が駆動されるように構成されている。モータハウジング3の一端側(図1の左側)には、冷媒吸入ポート6が設けられており、この冷媒吸入ポート6からモータハウジング3内に吸入された低温低圧の冷媒ガスは、電動モータの周囲をモータ軸線L方向に沿って流通後、圧縮機構に吸い込まれて圧縮される。圧縮機構により圧縮された高温高圧の冷媒ガスは、圧縮機ハウジング4内に吐き出された後、圧縮機ハウジング4の一端側(図1の右側)に設けられている吐出ポート7から外部へと送出されるように構成されている。
ハウジング2には、モータハウジング3の一端側の下部および圧縮機ハウジング4の一端側の下部の2箇所と、圧縮機ハウジング4の上部側1箇所との計3箇所に、取り付け脚8A,8B,8Cが設けられている。インバータ一体型電動圧縮機1は、この取り付け脚8A,8B,8Cが車両のエンジンルーム内に設置されている機器の側壁等にブラケットおよびボルトを介して固定設置されることにより搭載されるように構成されている。
モータハウジング3の外周部には、その上方部にボックス形状をなすインバータ収容部9が一体に成形されている。インバータ収容部9は、上面が開放された所定高さの周囲壁により囲われたボックス構造とされており、その上面の開口部10は、開口部10周りに設けられているフランジ部11にビス12を介してビス止め固定される制振鋼板製の蓋体13により密閉シールされるようになっている。
インバータ収容部9内には、インバータ装置14が収容設置され、これにより電動圧縮機1のハウジング2にインバータ装置14が一体に組み込まれた構成とされている。インバータ装置14は、公知の如く、高電圧電源から電源ケーブルを介して供給される直流電力をスイッチング回路により三相交流電力に変換し、それをガラス密封端子15を介して電動モータに駆動電力として給電する機能を担っている。
インバータ収容部9の開口部10周りに設けられているフランジ部11には、インバータ収容部9の密閉シールに供される溝16が設けられている。この溝16は、耐熱性に優れ高温に晒される接合部のシールに適した液状ガスケットと称されている硬化性の液状シール剤20(例えば、株式会社スリーボンド製のシリコーンを主成分とした製品番号1207dのシリコーン系液状ガスケット)を充填するためのもので、幅が2〜4mm、深さが1〜2mm程度の溝とされており、図3に示されるように、フランジ部11にその略全周にわたって連続的に設けられている。
また、溝16は、図2に示されるように、フランジ部11において、溝16の内周側に形成される接合面(内周側の接合面)17の幅寸法L1が、溝16の外周側に形成される接合面(外周側の接合面)18の幅寸法L2に対して、L1<L2の関係を満たすように設けられている。さらに、溝16は、アルミダイカスト製とされたモータハウジング3のダイカスト成型時に鋳抜きにより一体成形されるようになっている。
つまり、モータハウジング3の外周に一体成形されるインバータ収容部9は、図4に示されるように、モータハウジング3の外形を成形する左右一対の外型M1,M2と、インバータ収容空間を成形する中型M3とによってダイカスト成型される。中型M3は、矢印Y方向に分離されることとなるが、この際、モータハウジング3は矢印X1,X2方向に分離される外型M1,M2によってフランジ部11が押えられるようになっている。このため、外型M1,M2と、中型M3とのパーティングラインP/Lは、図3に2点鎖線で示されるように、フランジ部11の接合面上に形成され、上記溝16は、該パーティングラインP/Lの内周側に中型M3によって成形されるようになっている。
従って、溝16をダイカスト成型時に鋳抜きにより一体成形した場合、溝16の内周側に形成される接合面17と外周側に形成される接合面18の幅寸法L1,L2は、必然的にL1<L2を満たすようになる。また、フランジ部11には、蓋体13をビス12によりビス止め固定するためのネジ孔19が所定ピッチで複数個設けられる。このネジ孔19は、図3に示されるように、上記溝16の外周側に設けられ、液状のシール剤20が充填される溝16の外周側において蓋体13をビス12により締め付け固定できるように構成されている。また、ネジ孔19をタップ加工するためには、フランジ部11に下孔用の凹面を設ける必要があるが、この下孔用凹面も中型M3によりパーティングラインP/Lの内周側に溝16と同時に成形されるようになっている。
以上に説明の構成により、本実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
インバータ収容部9内にインバータ装置14を組み込み後、残余の空間に防湿、防振用のジェル材を充填し、その後、制振鋼板製の蓋体13をビス12によりフランジ部11に対して締め付け固定することによって、インバータ収容部9の開口部10を密閉シールしている。この際、まずフランジ部11に設けられている溝16に液状ガスケットと称されている硬化性の液状シール剤20を充填する。次いで、蓋体13をフランジ部11の接合面17,18に圧接し、ビス12およびネジ孔19を介して締め付け固定する。この状態で液状シール剤20を硬化させることにより、蓋体13がフランジ部11に対して密閉シールされることとなる。
ここで、溝16内に充満されていた液状シール剤20は、蓋体13の圧接により一部が溝16から押し出される。この押し出された液状シール剤20は、溝16の内周側に形成される接合面17と、溝16の外周側に形成される接合面18との幅寸法L1,L2の関係が、L1<L2とされていることから、幅寸法L1,L2の違いによる抵抗差により主に内周側の接合面17へと押し出され、その内周縁部に表面張力により留まってそのまま硬化されることとなる(図2参照)。
このため、本実施形態によれば、フランジ部11の溝16とその内周縁部の2箇所(図2参照)においてシール剤20を硬化させ、シール膜を二重に形成しその幅を十分に確保してインバータ収容部9を蓋体13によって密閉シールすることができる。従って、インバータ収容部9の防水性を確実に高めることができるとともに、電動圧縮機1の外周面側へのシール剤20のはみ出しを防止することができるため、外観の見栄えを向上することができる。
また、溝16をインバータ収容部9のフランジ部11にモータハウジング3をダイカスト成型する際に鋳抜きにより一体成形するようにしている。このため、溝16をフランジ部11に切削加工により加工する必要がなく、モータハウジング3と共にインバータ収容部9をダイカスト成型する際に鋳抜きによって一体成形することができる。従って、溝16を切削加工により形成する場合に比べ生産性を大幅に向上させることができ、生産コストを低減することができる。また、溝16を鋳抜きで一体成形することによって、成形型の構成上、溝16の外周側の接合面18の幅寸法L2を内周側の接合面17の幅寸法L1に比べ必然的に広く(L1<L2)することができる。
さらに、溝16をフランジ部11に設けられている蓋体取り付け用の複数のネジ孔19の内周側に設けている。このため、ネジ孔19に邪魔されることなく、フランジ部11の略全周に対して連続した溝16を容易に形成することができる。従って、シール性を向上することができるとともに、溝16の長さを可及的に短くし、シールに必要な液状シール剤20の使用量を最小限化することができる。また、蓋体13が溝16の外周側に設けられるネジ孔19を介して締め付け固定されることになるため、シール剤20の圧縮機外周面側へのはみ出しを確実に防止することができる。更にはダイカスト成型の際、フランジ部11における外型M1,M2によって押えられる部分の面積を多く取ることができるため、離型時のワーク姿勢を安定化することができる。
また、蓋体13を制振鋼板により構成している。このため、インバータ収容部9の防水性の向上のみならず、インバータ収容部9を介して外部に放散される振動、騒音を制振鋼板製とした蓋体13によって低減することができる。従って、制振鋼板製とすることによって蓋体13側に防水性を高めるための加工を施すことが実質的に困難となるにもかかわらず、防水性の向上を図ることができ、併せ振動、騒音の低減を図ることができる。
[第2実施形態]
次に、本発明の第2実施形態について、図5を用いて説明する。
本実施形態は、上記した第1実施形態に対して、フランジ部11の接合面17と蓋体13との間に微小隙間D1を形成するようにしている点が異なる。その他の点については第1実施形態と同様であるので説明は省略する。
本実施形態では、図5に示されるように、インバータ収容部9のフランジ部11において、溝16の内周側に形成される接合面17の高さを、溝16の外周側に形成される接合面18の高さよりも低くすることにより、接合面17と蓋体13との間に微小隙間D1を設けた構成としている。なお、微小隙間D1は、0.1mm程度あれば十分である。図5では、隙間D1の大きさが誇張されて記載されている。
上記のように、フランジ部11において、溝16の内周側に形成される接合面17の高さを溝16の外周側に形成される接合面18の高さよりも低くし、接合面17と蓋体13との間に微小隙間D1を形成した構成とすることにより、蓋体13を締め付け固定した時の面圧により溝16から押し出された液状シール剤20を、内周側の接合面17と蓋体13との間に形成される微小隙間D1を介して確実に内周側の接合面17へと導くことができる。このため、フランジ部11の溝16とその内周縁部との2箇所で液状シール剤20を硬化させ、二重にシール膜を形成してインバータ収容部9を蓋体13により密閉シールすることができる。従って、インバータ収容部9の防水性を一段と高めることができる。
[第3実施形態]
次に、本発明の第3実施形態について、図6を用いて説明する。
本実施形態は、上記した第1および第2実施形態に対して、フランジ部11の接合面17に第2溝21を設けた構成としている点が異なる。その他の点については第1および第2実施形態と同様であるので説明は省略する。
本実施形態では、図6に示されるように、インバータ収容部9のフランジ部11において、溝16の内周側に形成される接合面17に、溝16よりも十分に小さい第2溝21を設けた構成としている。
なお、上記第2溝21は、幅が2〜4mm、深さが1〜2mm程度とされた溝16に対して、概ね1/2ないし1/3程度の幅および深さを有する溝によって構成することができる。また、この第2溝21は、上記した第1および第2実施形態のいずれの実施形態と組み合わせて適用してもよい。
上記のように、フランジ部11において、液状シール剤20を充填する溝16の内周側の接合面17に、溝16より小さい第2溝21を設けた構成とすることにより、蓋体13を締め付け固定した時の面圧により溝16から押し出される液状シール剤20を、内周側の接合面17に設けられている第2溝22内に溜め込み、内外2箇所の溝16,21で液状シール剤20を硬化させることができる。このため、二重にシール膜を形成してインバータ収容部9を蓋体13により密閉シールすることができる。従って、インバータ収容部9の防水性を一段と高めることができる。
なお、本発明は、上記実施形態にかかる発明に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、適宜変形が可能である。例えば、上記実施形態では、蓋体13を制振鋼板製としているが、必ずしも制振鋼板とする必要はない。制振鋼板は、鋼板自体に溝等を加工することは難しいが、蓋体13を鋼板あるいはアルミ板等で構成することにより溝等を容易に加工することが可能となる。従って、蓋体13を鋼板あるいはアルミ板等で構成し、該蓋体側に液状シール剤20によるシール膜を形成するための溝を設けるようにしてもよい。
また、上記した実施形態では、溝16を鋳抜きにより一体成形するようにした例について説明したが、本発明は、溝16を機械加工により形成したものを含むことは云うまでもない。さらに、上記実施形態では、インバータ収容部9をモータハウジング3と一体成形した例について説明したが、インバータ収容部9を別体で構成し、モータハウジング3に一体的に組み付けるようにした構成としてもよい。
本発明の第1実施形態に係るインバータ一体型電動圧縮機の外観側面図である。 図1に示すインバータ一体型電動圧縮機のa−a断面相当図である。 図1に示すインバータ一体型電動圧縮機のインバータ収容部の開口部側の端面である。 図1に示すインバータ一体型電動圧縮機のモータハウジングのダイキャスト成型時の状態を示す概念図である。 本発明の第2実施形態に係るインバータ一体型電動圧縮機の図2に対応する部位の断面相当図である。 本発明の第3実施形態に係るインバータ一体型電動圧縮機の図2に対応する部位の断面相当図である。
符号の説明
1 インバータ一体型電動圧縮機
2 ハウジング
3 モータハウジング
9 インバータ収容部
10 開口部
11 フランジ部
13 蓋体
14 インバータ装置
16 溝
17 内周側の接合面
18 外周側の接合面
19 ネジ孔
20 液状シール剤
21 第2溝
L1 接合面17の幅寸法
L2 接合面18の幅寸法

Claims (6)

  1. 電動モータおよび圧縮機構が内蔵されているハウジングの外周にインバータ収容部を設け、該インバータ収容部に前記電動モータに駆動電力を供給するインバータ装置を組み込み、その開口部を蓋体により密閉シールしているインバータ一体型電動圧縮機において、
    前記インバータ収容部の前記開口部周りのフランジ部に液状のシール剤を充填する溝を設け、該溝に充填された液状シール剤を硬化させて前記蓋体との間の接合面を密閉シールするとともに、前記フランジ部の前記溝の内周側に形成される接合面の幅寸法をL1、前記溝の外周側に形成される接合面の幅寸法をL2としたとき、L1<L2とされていることを特徴とするインバータ一体型電動圧縮機。
  2. 前記溝は、前記インバータ収容部の前記フランジ部に、ダイカスト成型時に鋳抜きにより一体成形されていることを特徴とする請求項1に記載のインバータ一体型電動圧縮機。
  3. 前記溝は、前記フランジ部に設けられる前記蓋体取り付け用のネジ孔の内周側に設けられていることを特徴とする請求項1または2に記載のインバータ一体型電動圧縮機。
  4. 前記フランジ部において、前記溝の内周側に形成される前記接合面の高さが前記溝の外周側に形成される前記接合面の高さよりも低くされていることを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載のインバータ一体型電動圧縮機。
  5. 前記フランジ部において、前記溝の内周側に形成される前記接合面に前記溝より小さい第2溝が設けられていることを特徴とする請求項1ないし4のいずれかに記載のインバータ一体型電動圧縮機。
  6. 前記蓋体は、制振鋼板により構成されていることを特徴とする請求項1ないし5のいずれかに記載のインバータ一体型電動圧縮機。
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