JP2013194673A - 電動圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】占用するスペースが小さくても防音効果の高い防音構造を備える電動圧縮機を提供することができる。
【解決手段】車載用空気調和機を構成する電動圧縮機１であって、圧縮機構１１と、圧縮機構１１を駆動する電動機１２と、圧縮機構１１と電動機１２を収容するハウジング１３と、ハウジング１３の外周形状に倣った形状を有し、ハウジング１３を囲う柔軟な防音シェル２０と、を備える。防音シェル２０は、上部セグメント２１と下部セグメント２２を接合して構成されるとともに、外側に位置する遮音層２３と、内側に位置する吸音層２４とからなる積層構造をなしていることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、防音構造を備える電動圧縮機に関する。

近年、車両用の空気調和機において、電気自動車やハイブリッド自動車ではモータにより駆動する方式の電動圧縮機が用いられつつある。このような電動圧縮機においては、バッテリから供給される直流電流をインバータ回路において交流電流に変換し、この交流電流をモータに供給することでモータを回転駆動させて圧縮機を駆動する。
電動圧縮機から発生する振動騒音、流体騒音を軽減するために電動圧縮機の周囲を覆うよう防音箱を設けることが知られている。この防音箱の内面に防音材、例えばウレタンを貼着することで、防音箱で遮音して防音効果を高めている。防音箱内の圧縮機から発生する熱を、防音箱に通気孔を設けることで、外気に放熱することが特許文献１に開示されている。また、特許文献２には、防音箱の内部に雨水が侵入するのを確実に防ぐために、圧縮機配管と防音箱壁面との間にＯリングを介在させたシール構造を設けることを提案している。

特開平１０−１５９７３５号公報 特開平１０−１５９７２６号公報

以上のように、防音箱の内部に電動圧縮機を収容することで、電動圧縮機からの振動騒音及び流体騒音を軽減することが知られている。
ところが、電装、その他の部品・機器が数多く設けられる電気自動車において、相当のスペースを占める防音箱を採用することは困難である。また、防音箱自体が振動の発生源となり得るので、防音箱は必ずしも防音効果が高いとは言えない。
本発明は、このような技術的課題に基づいてなされたもので、占用するスペースが小さくても防音効果の高い防音構造を備える電動圧縮機を提供することを目的とする。

かかる目的のもと、本発明の電動圧縮機は、車載用空気調和機を構成する電動圧縮機であって、内部に圧縮機構と、圧縮機構を駆動する電動機と、圧縮機構と電動機を収容するハウジングと、ハウジングの外周形状に倣った形状を有し、ハウジングを囲う柔軟な防音シェルと、を備える。
本発明における防音シェルは、複数のシェルセグメントを接合して構成されるとともに、外側に位置する遮音層と、内側に位置する吸音層とからなる積層構造をなしている。

本発明の電動圧縮機は、ハウジングを囲う防音シェルがハウジングの外周形状に倣った形状を有しているので、ハウジングに装着されたとしても防音シェルが占有するスペースは小さい。また、防音シェルは、柔軟性を備えているので、ハウジングに装着するのが容易であるとともに、ハウジングを介して電動機及び圧縮機構の動作による振動を受けたとしても、振動が生じにくい。さらに、防音シェルは、遮音層と吸音層からなるため、電動機及び圧縮機構で生じた振動、騒音を外部に伝搬するのを低減できる。

本発明の電動圧縮機において、複数のシェルセグメントの接合境界から、ハウジングに接続される配管が引き出されることが好ましい。
そうすれば、防音シェルに配管を貫通させるための孔や切り込みを設ける必要がないか、設けるとしてもその数を減らすことができる。

本発明の電動圧縮機において、防音シェルの表裏を貫通する通気窓を設けることが好ましい。この通気窓は、放熱又は排水のために設けられる。電動圧縮機が正置された状態で、鉛直方向の下向きに通気窓が開口していることが、排水性の点で好ましい。

本発明によれば、占用するスペースが小さくても防音効果の高い防音構造を備える電動圧縮機を提供することができる。

本実施形態における電動圧縮機を示す縦断面図である。 本実施形態における電動圧縮機を示す平面図である。 本実施形態における電動圧縮機の変形例を示す縦断面図である。 本実施形態における電動圧縮機の変形例を示す縦断面図である。

以下、添付する図１及び図２に示す実施の形態に基づいてこの発明を詳細に説明する。
本実施形態における電動圧縮機１は、圧縮機本体１０と、防音シェル２０と、からなる。この電動圧縮機１は、電気自動車に搭載される空気調和機の一要素を構成する。
圧縮機本体１０は、圧縮機構１１と、圧縮機構１１を駆動する電動機１２と、を備えており、圧縮機構１１と電動機１２は、圧縮機本体１０の外郭をなすハウジング１３の内部の所定位置に収容、固定される。
圧縮機構１１は、例えばスクロール型圧縮機から構成される。スクロール型圧縮機は、渦巻状のスクロール壁をそれぞれ有する固定スクロールと旋回スクロールとを備え、固定スクロールに対して旋回スクロールを公転旋回運動させ、双方のスクロール壁の間に形成される圧縮室の容積を減少させることで、圧縮室内の冷媒の圧縮を行う。
電動機１２は、通常、ロータと、ロータの周囲に配置されるステータと、から構成されている。ロータは、永久磁石を収容するスリットを備える電磁鋼板を積層した積層体からなる。ステータは、コイルが巻き回され、内部にロータが配置される円筒状の外観をなしている。
圧縮機構１１の旋回スクロールと電動機１２のロータはクランクシャフトで接続されており、インバータ回路（図示省略）により制御されながら電力がステータに供給されると、ロータが回転駆動される。そうすると、ロータに接続されたクランクシャフトが、ロータと一体的に回転駆動されることで、旋回スクロールが旋回運動する。

圧縮機本体１０（ハウジング１３）は、電気自動車の車体に固定される車体ベース１４にブラケット１５を介して固定されている。ブラケット１５は、車体から圧縮機本体１０へ、また、圧縮機本体１０から車体への双方向への振動の伝播を防ぐために、弾性を備えていることが好ましい。

さて、本実施形態による電動圧縮機１は、圧縮機本体１０が防音シェル２０に囲まれている。
防音シェル２０は、正置された圧縮機本体１０の上側の半分を囲う上部セグメント（シェルセグメント）２１と、下側の半分を囲う下部セグメント（シェルセグメント）２２と、に分割されている。両者が組み合わされることで、防音シェル２０は、圧縮機本体１０の周囲を囲っている。なお、「正置」とは、車体に実際に電動圧縮機１が配置された状態にあることを意味している。
上部セグメント２１及び下部セグメント２２は、圧縮機本体１０の外周の形状に倣った形状に成形されている。つまり、圧縮機本体１０が、図１に示すように、概ね円柱状の外形を有しているところ、上部セグメント２１及び下部セグメント２２は、各々圧縮機本体１０を収容する半円柱状の空隙を備えている。

上部セグメント２１及び下部セグメント２２は、各々、外側に配置され遮音材からなる遮音層２３と、内側に配置され吸音材からなる吸音層２４と、が積層された構造を有している。遮音層２３と吸音層２４は、積層界面で接着により接合して一体化してもよいし、接触する程度に積層してもよい。前者の場合、遮音層２３と吸音層２４の各々を圧縮機本体１０の外周の形状に倣った形状に成形しておいてから接合することができるし、遮音層２３と吸音層２４を接合してから圧縮機本体１０の外周の形状に倣った形状に成形することもできる。

遮音層２３は、遮音性を備える柔軟な素材、例えば塩化ビニル系樹脂、ポリオレフィン系樹脂からなる遮音シート、あるいはこれら樹脂の中に金属充填材を含有する遮音シートを用いることができる。もちろん、これらはあくまで一例であり、公知の遮音性を備える柔軟な素材を本発明に適用できることは言うまでもない。なお、通常、遮音性能は透過損失で評価されるので、透過損失が大きく、かつ柔軟性を備える素材から遮音層２３を構成する。これらの遮音シートは概ね厚さが１〜５ｍｍ程度であるから、防音シェル２０として圧縮機本体１０を囲ったとしても、占有するスペースは極めて小さい。
なお、本発明において「柔軟」とは、電動圧縮機１を製造する作業員の手作業により、変形、加工できる程度の可撓性を備えていることを意味する。

吸音層２４は、遮音性を備える柔軟な素材、例えばグラスウール、ロックウールに代表される繊維状素材、あるいはウレタンフォームに代表される連続気泡性の発泡樹脂を用いることができる。もちろん、これらはあくまで一例であり、公知の吸音性を備える柔軟な素材を本発明に適用できることは言うまでもない。なお、通常、吸音性能は残響室法吸音率で評価されるので、残響室法吸音率が大きく、かつ柔軟性を備える素材から吸音層２４を構成する。これらの吸音材もまた、概ね厚さを５〜１０ｍｍ程度にできるので、防音シェル２０として圧縮機本体１０を囲ったとしても、占有するスペースは極めて小さい。

遮音層２３及び吸音層２４は、各々、厚さを均一にすればよいが、本発明はそれに限定されず、必要に応じて厚さを変動させることができる。例えば、ハウジング１３の中で騒音放射が大きい部分がある場合には、当該領域に対しては遮音層２３及び吸音層２４厚くすることで、より効果的に電動圧縮機１からの騒音低減が可能となる。また、ハウジング１３の中で剛性が低く振動しやすい部分がある場合には、当該領域に対しては吸音層２４を当該領域にて排除し、遮音層２３を当該領域に接着剤で直接接合することで、遮音層２３を制振材として機能させて当該領域の振動を低減することで、騒音低減させることもできる。

上部セグメント２１と下部セグメント２２は、互いの突合せ端の周縁にリブＲが設けられている。互いのリブＲを、適宜の手段により接合することで、圧縮機本体１０を囲う防音シェル２０が形成される。接合には、接着剤、あるいはステープラ（Stapler）のように、簡易な接合手段を用いることができる。特に、本実施形態によると、リブＲを含め、上部セグメント２１と下部セグメント２２は柔軟な素材で形成されているので、ステープラの針が容易に貫通できる。

電動圧縮機１は、圧縮機本体１０が外部と接続される配管Ｐを備えている。電動圧縮機１は、空気調和機を構成するものであるから、例えば、冷媒を循環させるための配管Ｐであり、これら配管Ｐはハウジング１３から引き出される。したがって、防音シェル２０（上部セグメント２１及び下部セグメント２２）には、配管Ｐを貫通させる引出し孔Ｈを設ける。この引出し孔Ｈは、配管Ｐを貫通させる所定の位置に、配管Ｐの形状に併せて予め形成しておくことになるが、遮音層２３及び吸音層２４が柔軟な樹脂であるから、例えば十字形の切込みをいれておくだけでも十分である。そうすれば、そこを貫通して引き出される配管Ｐが防音シェル２０に接触するので、配管Ｐの制振効果も期待できるため、配管からの振動伝播による車内騒音の低減にも有効である。
以上では配管Ｐのための引出し孔Ｈについて説明したが、これら以外にも必要な箇所に引出し孔Ｈを設けることができる。例えば、電動機１２に電力を供給するための電線、あるいは車体ベース１４に固定するブラケット１５を貫通させる引出し孔Ｈが例である。

電動圧縮機１は、引出し孔Ｈを除く圧縮機本体１０（ハウジング１３）の周囲全体を防音シェル２０で覆うことができるが、防音シェル２０の表裏を貫通する通気窓２５を設けることができる。通気窓２５は、圧縮機構１１及び電動機１２の動作により生じた熱を外部に排出するため、及び、ハウジング１３の周囲に大気中の水分が凝縮して発生した水を外部に排出するために設けられる。

通気窓２５を設ける位置は任意であるが、例えば図１に示すように、電動圧縮機１を正置した状態で、防音シェル２０の上面に設けることができる。電動圧縮機１の下方には車体ベース１４が設けられているので、上方にスペースがあるのであれば、通気窓２５を防音シェル２０の上面に設けることが熱の排出にとっては効果的である。一方、外部への排水を主目的とすれば、電動圧縮機１を正置した状態で、図３に示すように、防音シェル２０の下面に通気窓２５を設けることが好ましい。
通気窓２５の開口面積は、通気窓２５により得られる排熱及び排水の効果と、防音シェル２０による防音効果とを比較して定める必要があるが、一つの基準として、防音シェル２０の外表面に対して１０％以下に抑えることが好ましい。開口面積が１０％程度であれば、防音効果の低下も許容できる範囲である。

通気窓２５が形成された部分は、遮音層２３及び吸音層２４ともに除去されるのが、上記効果を最大限得る上では好ましい。しかし、通常、吸音層２４は多孔質材で構成されるので、遮音層２３には貫通孔を形成するが、吸音層２４には遮音層２３に対応する貫通孔を形成することなくそのまま残しておいてもよい。
通気窓２５の開口形態は任意であり、図１〜図３に示すように、開口面積の小さい複数の貫通孔の集合により通気窓２５を構成してもよいし、開口面積の大きい一つの貫通孔で通気窓２５を構成してもよい。

以上説明したように、防音シェル２０により圧縮機本体１０を囲う電動圧縮機１によると、防音シェル２０が厚さの薄い遮音層２３及び吸音層２４からなるとともに、圧縮機本体１０の外周形状に倣った形状を有しているので、スペースに余裕のない車両内部においても装着、設置ができる防音構造を提供できる。
ここで、鋼板のように剛性の高い材料で作成される従来の遮音箱では、不必要にスペースを占有してしまうので、スペースに余裕のない車両には設けることは困難である。仮に電動圧縮機に接触するように遮音箱を作製すると、電動圧縮機の振動が伝播し、遮音箱より騒音が放射して、かえって騒音が大きくなる懸念がある。これに対して防音シェル２０は、柔軟な材料で構成できるので制振性が大きく、圧縮機本体１０と接触したとしても、振動伝播による騒音放射は小さい。

また、防音シェル２０は、上部セグメント２１と下部セグメント２２に分割されているので、圧縮機本体１０に装着するのが容易である。
本実施形態では防音シェル２０を上下方向に分割した例を示したが、分割の形態は任意であり、圧縮機本体１０の外形形状を考慮して、例えば圧縮機本体１０の軸方向に分割してもよい。また、上下方向に分割する際に、図４に示すように、配管Ｐが引き出される位置で分割することができる。そうすれば、引出し孔Ｈを設ける手間を省くことができる。

また、防音シェル２０は、通気窓２５を備えているので、防音効果を発揮しながら、排熱及び排水を実現できるので、圧縮機本体１０の正常な運転を担保できる。

以上、本発明を実施形態に基づいて説明したが、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更することが可能である。
例えば、圧縮機本体１０（ハウジング１３）の外形は一例であり、他の形状についても本発明を適用できることは言うまでもない。例えば、インバータ回路をハウジングに一体的に組み込まれるインバータ一体型の電動圧縮機について本発明を適用できる。

１ 電動圧縮機
１０ 圧縮機本体
１１ 圧縮機構
１２ 電動機
１３ ハウジング
１４ 車体ベース
１５ ブラケット
２０ 防音シェル
２１ 上部セグメント
２２ 下部セグメント
２３ 遮音層
２４ 吸音層
２５ 通気窓
Ｈ 引出し孔
Ｐ 配管
Ｒ リブ

Claims (4)

1. 車載用空気調和機を構成する電動圧縮機であって、
   圧縮機構と、
   前記圧縮機構を駆動する電動機と、
   前記圧縮機構と前記電動機を収容するハウジングと、
   前記ハウジングの外周形状に倣った形状を有し、前記ハウジングを囲う柔軟な防音シェルと、を備え、
   前記防音シェルは、
   複数のセグメントを接合して構成されるとともに、
   外側に位置する遮音層と、内側に位置する吸音層とからなる積層構造をなしている、
   ことを特徴とする電動圧縮機。
2. 複数の前記シェルセグメントの接合境界から、前記ハウジングに接続される配管が引き出される、
   請求項１に記載の電動圧縮機。
3. 前記防音シェルは、
   表裏を貫通する通気窓を備える、
   請求項１又は２に記載の電動圧縮機。
4. 前記通気窓は、下向きに開口している、
   請求項３に記載の電動圧縮機。

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