JP2013164048A

JP2013164048A - 電動コンプレッサ

Info

Publication number: JP2013164048A
Application number: JP2012028538A
Authority: JP
Inventors: Yutaka Watanabe; 豊渡辺
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2012-02-13
Filing date: 2012-02-13
Publication date: 2013-08-22

Abstract

【課題】吸入冷媒の温度上昇を抑えることができ、体積効率を改善することができる電動コンプレッサを提供すること。
【解決手段】電動コンプレッサ１００は、電動モータ１９の駆動力を用いて、吸入した冷媒の圧縮を行うコンプレッサ１１と、電動モータ１９への電力の供給を制御するインバータ１０とを備える。インバータ１０は、インバータ１０の筐体外部側において、一面にコンプレッサ１１を備えるとともに、コンプレッサ１１を備えた面以外の面に冷却フィン１３を備える。また、インバータ１０は、インバータ１０の筐体内部側において、冷却フィン１３を備えた面の裏面に、Ｓｉ製のパワー素子に比べて電力損失が低い次世代パワー素子１６を備える。次世代パワー素子１６の放熱は、冷却フィン１３により行われる。
【選択図】図２

Description

本発明は、車両の空調設備に採用される電動コンプレッサに関する。

車両の空調設備にとって必須の構成であり、車内の空調を快適に保つことに寄与する装置としてコンプレッサがあるが、近年の車両の電動化に伴い、車両のエンジンの回転力で駆動する代わりに、コンプレッサに内蔵されたモータで駆動する電動コンプレッサが知られている。

電動コンプレッサの例は、特許文献１に開示されている。特許文献１に開示の電動コンプレッサは、インバータの内部に、パワー半導体素子（以下「パワー素子」という）を備えている。このパワー素子は、低温低圧の冷媒ガスを用いて冷却する必要がある。そのため、特許文献１に開示の電動コンプレッサは、パワー素子がモータハウジングを介して冷媒ガスと熱交換を行うことで冷却される構成を採っている。なお、パワー素子としては、一般的にＳｉ（シリコン）製のパワー素子が用いられる。

特開２００３−３２４９０３号公報

しかしながら、特許文献１に開示の電動コンプレッサでは、パワー素子との熱交換により、吸入冷媒ガスの温度が上昇し、比重が低下する。これによって吐出容量が低下するため、コンプレッサのピストン押しのけ量に対する吐出容量の比である体積効率が悪化し、結果として車両の燃費や電費の低下を招く、という問題がある。

本発明の目的は、吸入冷媒の温度上昇を抑えることができ、体積効率を改善することができる電動コンプレッサを提供することである。

本発明の電動コンプレッサは、電動モータの駆動力を用いて、吸入した冷媒の圧縮を行うコンプレッサと、前記電動モータへの電力の供給を制御するインバータとを備えた電動コンプレッサであって、前記インバータは、前記インバータの筐体外部側において、一面に前記コンプレッサを備えるとともに、当該コンプレッサを備えた面以外の面に冷却フィンを備え、前記インバータの筐体内部側において、前記冷却フィンを備えた面の裏面に、Ｓｉ製のパワー素子に比べてオン抵抗が小さいパワー素子を備える構成を採る。

本発明によれば、吸入冷媒の温度上昇を抑えることができ、体積効率を改善することができる。

本発明の実施の形態に係る電動コンプレッサの外観を示す斜視図本発明の実施の形態に係る電動コンプレッサの内部の構成を示す側断面図

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

（一実施の形態）
図１は、本発明の実施の形態における電動コンプレッサ１００の外観を示す斜視図である。

電動コンプレッサ１００は、インバータ１０及びコンプレッサ１１を有し、例えば車両の空調設備に採用される。

図１に示すように、インバータ１０の筐体外部側の一面には、コンプレッサ１１が備えられている。また、同じ面には、コンプレッサ１１の上方にコネクタ１２が備えられている。なお、コネクタ１２の設置位置は、図１に示す位置に限定されない。

コネクタ１２は、図示しない車両の高圧バッテリ等の電源と接続される。これにより、コネクタ１２を介してインバータ１０へ電力が供給される。

コンプレッサ１１は、吸入ポート１４および吐出ポート１５を備えている。吸入ポート１４は、冷媒ガスをコンプレッサ１１内へ吸入するための開口部である。一方、吐出ポート１５は、吸入ポート１４から吸入されて、後述する圧縮メカ１８にて圧縮された冷媒ガスを吐出するための開口部である。

また、図１に示すように、インバータ１０の筐体外部側の一面には、冷却フィン１３が備えられている。冷却フィン１３は、後述するパワー素子１６の放熱を行うためのものである。

なお、インバータ１０の筐体外部側において、冷却フィン１３が備えられている面と、コンプレッサ１０およびコネクタ１２が備えられている面とは、相対する（互いに向き合う）関係にある。

図２は、本発明の実施の形態における電動コンプレッサ１００の内部の構成を示す側断面図である。

インバータ１０の内部には、パワー素子１６および基板１７が備えられている。

図２に示すように、パワー素子１６は、冷却フィン１３が備えられている面の裏面（インバータ１０の筐体内部側の一面）に接して備えられている。また、パワー素子１６は、基板１７に接続されている。

なお、図示を省略しているが、基板１７は、インバータ１０の筐体に支持されている。また、図示を省略しているが、パワー素子１６は、基板上のパターン配線やバスバーなどの電力供給ラインによりコネクタ１２と接続されている。

パワー素子１６は、基板１７上に実装された図示しない制御部の制御に従って、図示しない電源からコネクタ１２を介して供給される直流電力の通電または遮断を行う。これにより、パワー素子１６は、直流電力を交流電力に変換して、後述する電動モータ１９に供給する。すなわち、パワー素子１６は、電力供給のためのスイッチングデバイスとして機能する。

冷却フィン１３は、パワー素子１６の電力損失として発生する熱を、インバータ１０の筐体外部へ放出するにあたり、外部の空気との熱交換を促進させるものである。なお、例えば、エンジンルームに既設されたコンデンサファンやラジエータファンの通風部分に冷却フィン１３を設置することにより、冷却フィン１３からの放熱を促進させてもよい。

コンプレッサ１１には、圧縮メカ１８および電動モータ１９が備えられている。図示を省略しているが、電動モータ１９は、パワー素子１６と電気的に接続されている。

電動モータ１９は、パワー素子１６から供給された交流電力によって駆動し、その駆動力を圧縮メカ１８に伝達する。

圧縮メカ１８は、電動モータ１９から伝達された駆動力により動作し、吸入ポート１４から吸入された冷媒ガスを圧縮する。

冷媒ガスは、コンプレッサ１１内において、図中の矢印に示すように、吸入ポート１４から吸入された後、圧縮メカ１８によって圧縮されて高温高圧の冷媒ガスとなり、電動モータ１９を冷却しつつ通過し、吐出ポート１５から吐出される。

ここで、上述したパワー素子１６について説明する。本実施の形態では、パワー素子１６として、Ｓｉ製のパワー素子ではなく、Ｓｉ製のパワー素子の次世代パワー素子として、例えばＳｉＣ（炭化ケイ素）製またはＧａＮ（窒化ガリウム）製のパワー素子を用いる。

次世代パワー素子は、Ｓｉ製のパワー素子に比べてオン抵抗が小さいため、電力損失を大幅に低減でき、高温環境下でも動作できるといった特徴がある。特に、電力損失の大幅な低減により発熱量が少ないため、次世代パワー素子では放熱が容易となる。よって、次世代パワー素子は、冷媒ガスに依存せずに冷却を実現できる。本実施の形態では、パワー素子１６を、冷媒ガスが流れるコンプレッサ１１側ではなく、図２に示すように冷却フィン１３側に備えることにより、電動コンプレッサの運転によってパワー素子１６に発生した熱を、冷却フィン１３を介して外部の空気に放出させることができる。

従って、コンプレッサ１１内の吸入冷媒ガスは、パワー素子１６と熱交換を行わないので、温度が上昇しない。

以上のように本実施の形態によれば、パワー素子との熱交換による吸入冷媒ガスの温度上昇を抑えることができ、電動コンプレッサの体積効率を改善することができる。その結果、車両の燃費や電費を向上させることができる。

以上、本実施の形態について説明を行ったが、本発明は上記説明に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の変形を行うことが可能である。

例えば、上記実施の形態では、インバータ１０の筐体外部側において、冷却フィン１３が備えられる面を、コンプレッサ１１が備えられる面に相対する面としたが、これに限定されない。すなわち本発明は、パワー素子１６がコンプレッサ１１内を流れる吸入冷媒ガスと熱交換を行わないようにするため、インバータ１０の筐体内部側において、インバータ１０とコンプレッサ１１とが接している面の裏面以外の面（位置）にパワー素子１６を備えるようにすればよい。それに伴って、冷却フィン１３も、パワー素子１６が備えられる面の裏面（インバータ１０の筐体外部側の一面）に備えられればよい。

本発明にかかる電動コンプレッサは、車両に設けられた空調設備に用いられるのに好適である。

１０インバータ
１１コンプレッサ
１２コネクタ
１３冷却フィン
１４吸入ポート
１５吐出ポート
１６パワー素子
１７基板
１８圧縮メカ
１９電動モータ
１００電動コンプレッサ

Claims

電動モータの駆動力を用いて、吸入した冷媒の圧縮を行うコンプレッサと、前記電動モータへの電力の供給を制御するインバータとを備えた電動コンプレッサであって、
前記インバータは、
前記インバータの筐体外部側において、一面に前記コンプレッサを備えるとともに、当該コンプレッサを備えた面以外の面に冷却フィンを備え、
前記インバータの筐体内部側において、前記冷却フィンを備えた面の裏面に、Ｓｉ製のパワー素子に比べてオン抵抗が小さいパワー素子を備える、
電動コンプレッサ。
前記パワー素子は、ＳｉＣ製またはＧａＮ製である、
請求項１記載の電動コンプレッサ。
前記インバータの筐体外部側において、前記冷却フィンを備えた面は、前記コンプレッサを備えた面に相対する、
請求項１または２記載の電動コンプレッサ。