JP2012117408A - インバータ装置一体型電動圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】開発工数を低減できるとともにインバータ装置の冷却を向上させることができるインバータ装置一体型電動圧縮機の提供を目的とする。
【解決手段】インバータ装置にはインバータカバー２１３と、インバータカバーとともに電気部品を収納するインバータケース２０２とが備えられ、インバータカバーには低圧冷媒の吸入口３８と低圧冷媒の通路である低圧冷媒通路３３とが備えられ、インバータケースには電気部品を冷却するための冷却通路空間７０が備えられて、低圧冷媒通路の出口は冷却通路空間の入口に接続される。これによって、吸入口３８の位置が、配管レイアウトなどの事情により変更されたとしても、インバータケースの形状などの変更は必要なく、インバータカバーの変更のみを行えば良いので、開発工数を低減できるとともにインバータ装置の冷却を向上させることができる。
【選択図】図３

Description

本発明は冷媒の吸入、圧縮および吐出を行う電動圧縮機部と、この電動圧縮機部の電動機を駆動するインバータ装置とを一体化した、インバータ装置一体型電動圧縮機に関するものである。

今日、吸入冷媒で冷却されるインバータ装置を搭載するインバータ装置一体型電動圧縮機が各種提案されている（例えば、特許文献１参照）。この１例を図４〜図６により説明する。

図４においては、電動圧縮機１の胴部の周りにある取付け脚（図示せず）によって横向きに搭載される横型のインバータ装置一体型電動圧縮機の一例を示す。電動圧縮機１はその本体ケーシング３内に電動機５及び圧縮機構部４を内蔵する。電動機５はインバータ装置１０１によって駆動され、当該電動機５により駆動される圧縮機構部４は、インバータケース１０２に設けた吸入口８を通じ冷凍サイクルからの低圧冷媒を吸入して、圧縮し、吐出する。吐出された冷媒は電動機５側に入り、電動機５を冷却しながら本体ケーシング３の吐出口９から冷凍サイクルへ吐出される。

インバータケース１０２は、ボルト５６により本体ケーシング３に締結される。インバータケース１０２には、インバータカバー１１３がネジ５５で固定される。インバータ装置１０１が外部コネクタ１１９との電気的な接続を行うための直付けコネクタ１１７がインバータ装置１０１に備えられる。

図５はインバータケース１０２と圧縮機構部４とで構成される冷却通路空間の分解構造図である。インバータケース１０２と圧縮機構部４とを、Ｏリング９２を用いて気密的に組み合せることにより吸入口８から通じる吸入通路が形成される。インバータケース１０２に設けた吸入口８から吸入された冷媒は、冷却通路空間７０に拡散され、端部壁１０２ａを冷却することで、背面に搭載されているスイッチング素子モジュール１０５等の発熱体を冷却したのち、圧縮機構部４の通路穴７１より圧縮空間に流入する。

インバータケース１０２には、圧縮機ターミナル１０６がトメワ８０によって固定されている。また、直付けコネクタ１１７がインバータケース１０２の端部に直付け設置されている。直付けコネクタ１１７の端子１１８としては、電源用２本、通信用２本の例を示す。

電動機５からのリード線８１は圧縮機構部４の外周近傍に設けられた連絡通路８２を通してハーネスコネクタ１２１に接続され、圧縮機ターミナル１０６に電気接続される。インバータケース１０２は、ボルト通し穴１１６を通るボルト５６により、Ｏリング９１をはさみ気密的に本体ケーシング３に機械接続される。前記Ｏリング９２内は低圧に、Ｏリング９１からＯリング９２までは高圧になる。

図６は、インバータ装置１０１のインバータカバー１１３側の分解構造図である。インバータケース１０２の端部壁１０２ｃには、スイッチング素子モジュール１０５、電流平滑コンデンサ１０８が配置され、圧縮機ターミナル１０６も含めこれらの部品を回路基板１０３が覆うかたちでインバータ装置１０１を構成している。圧縮機ターミナル１０６と回路基板１０３とはピン端子、リード線などにより電気接続される。直付けコネクタ１１７の端子１１８は、電動圧縮機１の中心軸と垂直に配置されている回路基板１０３の端子
取付穴１０４に直接はんだ接続している。ネジ５５は、インバータカバー１１３のネジ通し穴１１４を通し、インバータケース１０２のネジ穴１１５に締結される。

特開２０１０−１０１３０７号公報（第１０頁、第１図〜第３図）

上記のようなインバータ装置一体型電動圧縮機におけるインバータ装置に関しては、次のような課題がある。インバータ装置のインバータケース１０２には、吸入口８が設けられている。この吸入口８の位置は、配管レイアウトなどの事情により、開発段階などにおいて変更されることが多い。吸入口８の位置が変更されると、インバータケース１０２の形状、冷却通路空間の形状、インバータケース内の部品配置などの変更が必要となる。そのため、開発に多大の工数時間が必要となる。

また、冷却通路空間での冷却能力を向上させたい場合には、冷凍サイクルの膨張弁、熱交換器の風量、電動圧縮機の回転数などの調節が必要になり、運転が複雑になる。

本発明はこのような従来の課題を解決するものであり、開発工数を低減できるとともにインバータ装置の冷却を向上させることができるインバータ装置一体型電動圧縮機の提供を目的とする。

上記課題を解決するために、本発明のインバータ装置一体型電動圧縮機は、インバータ装置にはインバータカバーと、インバータカバーとともに電気部品を収納するインバータケースとが備えられ、インバータカバーには低圧冷媒の吸入口と低圧冷媒の通路である低圧冷媒通路とが備えられ、インバータケースには電気部品を冷却するための冷却通路空間が備えられて、低圧冷媒通路の出口は冷却通路空間の入口に接続されるものである。

これにより、吸入口の位置が、配管レイアウトなどの事情により変更されたとしても、インバータケースの形状、冷却通路空間の形状、インバータケース内の部品配置などの変更は必要なく、インバータカバーの変更のみを行えば良い。

また、インバータカバーも低圧冷媒通路により冷却されるため、インバータ装置の冷却が向上する。そのため、冷凍サイクルの膨張弁、熱交換器の風量、電動圧縮機の回転数などの調節は不要となる。

従って、開発工数を低減できるとともにインバータ装置の冷却を向上させることができる。

本発明のインバータ装置一体型電動圧縮機は、開発工数を低減できるとともにインバータ装置の冷却を向上させることができる。

（ａ）本発明の実施の形態１におけるインバータ装置一体型電動圧縮機の正面図、（ｂ）同側面図 同インバータ装置の冷却通路空間の分解構造図 同インバータ装置のインバータカバー側の分解構造図 （ａ）従来のインバータ装置一体型電動圧縮機を示す正面図、（ｂ）同側面図 同インバータ装置の冷却通路空間の分解構造図 同インバータ装置のインバータカバー側の分解構造図

第１の発明は、インバータ装置にはインバータカバーと、インバータカバーとともに電気部品を収納するインバータケースとが備えられ、インバータカバーには低圧冷媒の吸入口と低圧冷媒の通路である低圧冷媒通路とが備えられ、インバータケースには電気部品を冷却するための冷却通路空間が備えられて、低圧冷媒通路の出口は冷却通路空間の入口に接続されるものである。

これにより、吸入口の位置が、配管レイアウトの事情などにより、変更されたとしても、インバータケースの形状、冷却通路空間の形状、インバータケース内の部品配置などの変更は必要なく、インバータカバーの変更のみを行えば良い。

また、インバータカバーも低圧冷媒通路により冷却されるため、インバータ装置の冷却が向上する。そのため、冷凍サイクルの膨張弁、熱交換器の風量、電動圧縮機の回転数などの調節は不要となる。

従って、開発工数を低減できるとともにインバータ装置の冷却を向上させることができる。

第２の発明は、第１の発明のインバータ装置一体型電動圧縮機において、低圧冷媒通路は、インバータカバーに一体として構成されるものである。これにより、低圧冷媒通路からインバータカバーが効果的に冷却できる。そのため、インバータケースの冷却通路空間による冷却を補強し、インバータ装置置の冷却を向上させることができる。

第３の発明は、第１または第２の発明のインバータ装置一体型電動圧縮機において、インバータカバーの材質をアルミとするものである。これにより、熱伝導の良いアルミにより、低圧冷媒通路からインバータ装置を効果的に冷却できる。また、低圧冷媒通路と、インバータカバーとの一体化を容易に実現できる。

第４の発明は、第１乃至第３の発明のインバータ装置一体型電動圧縮機において、車両に搭載されるものである。車両においては、搭載スペースが狭く、配管レイアウトの見直しが多いため、吸入口の位置変更が容易な本インバータ装置一体型電動圧縮機は有用である。また、室外炎天下放置、エンジンからの熱など温度環境が厳しいため、インバータ装置の冷却を向上させることができる本インバータ装置一体型電動圧縮機は有用である。

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に係るインバータ装置一体型電動圧縮機である。従来のインバータ装置一体型電動圧縮機の図４との主な相違点は、インバータカバー１１３がインバータカバー２１３、インバータケース１０２がインバータケース２０２となっている点である。これにより、インバータ装置１０１がインバータ装置２０１となっている。同一箇所の符号は、そのまま適用する。

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（図示せず）によって横向
きに搭載される横型のインバータ装置一体型電動圧縮機の一例を示す。電動圧縮機１はその本体ケーシング３内に電動機５及び圧縮機構部４を内蔵する。電動機５はインバータ装置２０１によって駆動され、当該電動機５により駆動される圧縮機構部４は、インバータ装置２０１に設けた吸入口３８を通じ冷凍サイクルからの低圧冷媒を吸入して、圧縮し、吐出する。吐出された冷媒は電動機５側に入り、電動機５を冷却しながら本体ケーシング３の吐出口９から冷凍サイクルへ吐出される。

インバータケース２０２は、ボルト５６により本体ケーシング３に締結される。インバータケース２０２には、インバータカバー２１３がネジ５５で固定される。インバータ装置２０１が外部コネクタ１１９との電気的な接続を行うための直付けコネクタ１１７がインバータ装置２０１に備えられる。

インバータカバー２１３には、その外面側に吸入口３８のある低圧冷媒通路３３（図１（ａ）参照）が備えられており、この低圧冷媒通路３３の中を低圧冷媒が通過することにより、インバータカバー２１３が冷却される。これにより、インバータカバー２１３とインバータケース２０２により収納される電気部品の収納空間が冷却され、以って電気部品が冷却される。また、インバータカバー２１３とインバータケース２０２とは接しているため、インバータケース２０２もインバータカバー２１３により冷却される。

図２はインバータケース２０２と圧縮機構部４とで構成される冷却通路空間の分解構造図である。インバータケース２０２と圧縮機構部４とを、Ｏリング９２を用いて気密的に組み合せることにより、冷却通路空間入口３５から通じる吸入通路が形成される。インバータケース２０２に設けた冷却通路空間入口３５から吸入された冷媒は、冷却通路空間７０に拡散され、端部壁２０２ａを冷却することで、その背面に搭載されているスイッチング素子モジュール１０５等の発熱体を冷却したのち、圧縮機構部４の通路穴７１より圧縮空間に流入する。

インバータケース２０２には、圧縮機ターミナル１０６がトメワ８０によって固定されている。また、直付けコネクタ１１７がインバータケース２０２の端部に直付け設置されている。直付けコネクタ１１７の端子１１８としては、電源用２本、通信用２本の例を示す。

電動機５からのリード線８１は圧縮機構部４の外周近傍に設けられた連絡通路８２を通してハーネスコネクタ１２１に接続され、圧縮機ターミナル１０６に電気接続される。インバータケース２０２は、ボルト通し穴１１６を通るボルト５６により、Ｏリング９１をはさみ気密的に本体ケーシング３に機械接続される。前記Ｏリング９２内は低圧に、Ｏリング９１からＯリング９２までは高圧になる。

図３は、インバータ装置２０１のインバータカバー２１３側の分解構造図である。インバータケース２０２の端部壁２０２ｃ（端部壁２０２ａの背面）には、スイッチング素子モジュール１０５、電流平滑コンデンサ１０８などが配置され、圧縮機ターミナル１０６も含めこれらの部品を回路基板１０３が覆うかたちでインバータ装置２０１を構成している。回路基板１０３の周辺端部はネジにより、インバータケース２０２に固定されている。

スイッチング素子モジュール１０５には、インバータ回路を構成するスイッチング素子が備えられている。このスイッチング素子モジュール１０５の両サイドに設けられている接続端子ピンは回路基板１０３にはんだ接続される。直付けコネクタ１１７の端子１１８は、電動圧縮機１の中心軸と垂直に配置されている回路基板１０３の端子取付穴１０４に直接はんだ接続している。

上記構成において、インバータカバー２１３には、すでに記述した通り吸入口３８のある低圧冷媒通路３３が備えられており、この低圧冷媒通路３３の中を低圧冷媒が通過することにより、インバータカバー２１３が冷却される。これにより、インバータカバー２１３とインバータケース２０２により収納されるスイッチング素子モジュール１０５、電流平滑コンデンサ１０８などなどの電気部品の収納空間が冷却され、以って電気部品が冷却される。また、インバータカバー２１３とインバータケース２０２とは接しているため、インバータケース２０２もインバータカバー２１３により冷却される。

吸入口３８から吸入された低圧冷媒は、低圧冷媒通路３３を通過し低圧冷媒通路出口３４に至る。そして、低圧冷媒通路出口３４は、インバータケース２０２に設けられた冷却通路空間入口３５に接続される。そのため、低圧冷媒は、冷却通路空間７０に拡散され、端部壁２０２ａを冷却することで、背面に搭載されているスイッチング素子モジュール１０５等の発熱体を冷却する。これにより、インバータケース２０２の冷却通路空間７０に加え、インバータカバー２１３も低圧冷媒通路３３により冷却されるため、インバータ装置２０１の冷却が向上する。そのため、冷凍サイクルの膨張弁、熱交換器の風量、電動圧縮機の回転数などの調節は不要となる。

ここで、吸入口３８の位置が、配管レイアウトなどの事情により変更された場合、低圧冷媒通路出口３４の位置は変更せず、吸入口３８の位置のみを変更するようにインバータカバー２１３を修正する。これにより、インバータケース２０２の形状、冷却通路空間７０の形状、インバータケース２０２内のスイッチング素子モジュール１０５、電流平滑コンデンサ１０８、回路基板１０３など部品配置の変更は必要なく、インバータカバー２１３の変更のみを行えば良い。

従って、本発明のインバータ装置一体型電動圧縮機は、開発工数を低減できるとともにインバータ装置の冷却を向上させることができる。

尚、横向きに搭載される横型のインバータ装置一体型電動圧縮機の例を示したが、縦型でも良い。電動圧縮機の形態、インバータ装置冷却の形態なども、実施例に限るものではない。例えば、インバータケースと圧縮機構部とで構成される冷却通路空間の例を示したが、インバータケースのみで構成しても良い。

以上のように、本発明にかかるインバータ装置一体型電動圧縮機は、開発工数を低減できるとともにインバータ装置の冷却を向上させることができるので、民生用、産業用、各種インバータ装置一体型電動圧縮機に適用できる。

１ 電動圧縮機
３ 本体ケーシング
４ 圧縮機構部
５ 電動機
３３ 低圧冷媒通路
３４ 低圧冷媒通路出口
３５ 冷却通路空間入口
３８ 吸入口
７０ 冷却通路空間
１０３ 回路基板
１０５ スイッチング素子モジュール
２０１ インバータ装置
２０２ インバータケース
２０２ａ 端部壁
２０２ｃ 端部壁（インバータカバー側）
２１３ インバータカバー

Claims (4)

1. 電動圧縮機にインバータ装置が搭載されるインバータ装置一体型電動圧縮機において、前記インバータ装置にはインバータカバーと当該インバータカバーとともに電気部品を収納するインバータケースとが備えられ、前記インバータカバーには低圧冷媒の吸入口と当該低圧冷媒の通路である低圧冷媒通路とが備えられ、前記インバータケースには前記電気部品を冷却するための冷却通路空間が備えられて、前記低圧冷媒通路の出口は前記冷却通路空間の入口に接続されることを特徴とするインバータ装置一体型電動圧縮機。
2. 前記低圧冷媒通路は、前記インバータカバーに一体として構成されることを特徴とする請求項１に記載のインバータ装置一体型電動圧縮機。
3. 前記インバータカバーの材質はアルミであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のインバータ装置一体型電動圧縮機。
4. 前記インバータ装置一体型電動圧縮機は、車両に搭載されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のインバータ装置一体型電動圧縮機。