JP3744522B2 - 電動圧縮機 - Google Patents

Description

本発明は、モータ駆動回路部が一体となった電動圧縮機に関し、特に車両に搭載する電動圧縮機に関するものである。

従来この種の電動圧縮機は、モータ駆動回路部が、圧縮機構部及びモータを収納する本体ケーシングの上に位置するように配置されている（例えば、特許文献１参照）。

図３は、特許文献１に記載された従来のスクロール型圧縮機の断面図である。図３において、機体７の径方向の外側上面には電動モータを制御するインバータ６０が取り付けられている。また、インバータ６０を構成する部品で発熱度の高いスイッチング素子６２は、インバータ６０を収容するユニットハウジング７０における筒体６３の外周面に貼り付くように支持されている。筒体６３は吸入冷媒通路に対応するものであり、吸入冷媒が筒体６３に支持されているスイッチング素子６２から熱を奪いこれを冷却することができ、従来の如き放熱部材が不要となる、というものである。
特開２００２−１６１８５９号公報

しかしながら、前記従来の構成では、電動モータを駆動するインバータを一体とした電動圧縮機の外形状は、略円筒状の機体の外周面においてユニットハウジングが径方向に突出したような歪な形状となり、車両への搭載性が低いという問題を有している。

そこで、インバータを軸方向に配置することが考えられるが、圧縮機構部側の軸端には吐出室が形成されているため、インバータの発熱部品を冷却するためにはインバータと吐出室との間に発熱部品を冷却する吸入室を介在させたり、何らかの放熱部材を設ける必要があり、圧縮機の大型化、重量化の原因になる。

本発明はこのような従来の課題を解決するものであり、圧縮機を大型化させることなく、モータを駆動する回路部を一体としても車両への搭載性が低下しない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、請求項１に記載の発明は、圧縮室内に吸入された冷媒を圧縮して、固定鏡板部吐出口より吐出する圧縮機構部と、圧縮機構部を駆動するモータ、及びモータを駆動するモータ駆動回路部が一体となった電動圧縮機において、分離壁を有するケーシングを圧縮機構部の固定鏡板部側に密接して配設し、分離壁は、吸入口から圧縮室内に吸入冷媒を導くための吸入室と、圧縮機構部で圧縮されて吐出された圧縮冷媒をモータ部を通して吐出口に導く吐出室とをケーシングの径方向同一面内に形成するように設けられており、モータ駆動回路部をモータの軸方向に一体に構成するとともに、モータ駆動回路部の発熱部品を吸入室に熱的に接触させて吸入室内の吸入冷媒で冷却するようにしたことを特徴とするものである。

これにより、モータ駆動回路部と吐出室の間に吸入室を介在させることなく、モータ駆動回路部を軸方向に配置できるので、圧縮機が大型化することなく、車両への搭載性を向上させることができる。

また、モータ駆動回路部をモータの軸方向に一体に構成するとともに、モータ駆動回路部の発熱部品を吸入室に熱的に接触させることにより、電動圧縮機の形状は軸方向にわずかに延長するものの車両への搭載性の低下は小さく、また、モータ駆動回路部の発熱部品を吸入室の近傍に配設することが容易で、熱的にも効率良く接触させることができる。

さらに、吸入室と吐出室がケーシングに分離壁を設けて一体で形成されていることにより、吸入室及び吐出室を個別に設ける必要がなく、構造が簡略化し小型化できる。また、製造も容易であるとともにコストも抑制できる。

請求項２に記載の発明は、請求項１の発明において、ケーシングの分離壁に熱の移動を抑制する断熱部が設けられていることを特徴としている。従って、冷媒の圧縮作用による発熱で圧縮機構部や吐出室が高温化しても、断熱部の断熱作用によって吐出室側から吸入室側への伝熱を抑制することができる。このため、モータ駆動回路部の発熱部品への熱的影響が軽減され、結果としてモータ駆動回路部の冷却が促進される。

請求項３に記載の発明は、請求項２の発明において、断熱部は空気層によって形成されていることを特徴としている。従って構造の簡略化が図れて製造も容易であるとともに、コストも抑制できる。

請求項４に記載の発明は、請求項１から３のいずれかの発明において、分離壁は、電動
圧縮機を車両の内燃機関に取り付けるにあたり、吸入室を内燃機関とは反対側に位置するように形成したことを特徴としている。従って、吸入室やモータ駆動回路部の発熱部品への内燃機関からの非常に大きい輻射熱の影響が防止でき、結果としてモータ駆動回路部の冷却が促進される。

請求項５に記載の発明は、請求項１から４のいずれかの発明において、吸入室のモータ駆動回路部側の壁面に突出部を設けたことを特徴としている。これにより吸入室と冷媒との熱交換が促進され、結果としてモータ駆動回路部発熱部品の冷却をより促進することができる。

本発明の電動圧縮機は、吸入室と吐出室を径方向同一面内に設け、軸方向にモータ駆動回路部を配置したもので、この構成によれば、軸方向に吸入室、吐出室およびモータ駆動回路部を順次設ける必要がないので、圧縮機が大型化し、重量化するようなことがほぼ解消でき、車両への搭載性が向上するという効果を奏する。また、本発明は、吸入室と吐出室とを分離壁を隔てて、ケーシングに一体で形成したもので、この構成によれば、構造が簡略化できるので、さらに小型化でき、コストも低減できるという効果を奏する。

また、本発明は、分離壁に断熱部を設けたもので、この構成によれば、断熱部の断熱作用によって吐出室側から吸入室側への伝熱を抑制することができるので、モータ駆動回路部の発熱部品への熱的影響が軽減され、冷却が促進されるという効果を奏する。

さらに、本発明は、吸入室と吐出室を概ね左右に形成し、吸入室を内燃機関と反対側に配置したもので、この構成によれば、モータ駆動回路部の発熱部品への内燃機関からの熱的影響が防止できるという効果を奏する。

以下本発明の実施の形態について図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。

図１は、本発明の実施の形態を示す電動圧縮機の断面図であり、図２は図１のＡ−Ａ断面図である。

図１と図２において、ここでは電動圧縮機１が自動車の内燃機関２００の側面に取付け脚２によって横向きに設置される横型の電動圧縮機の一例を示している。電動圧縮機１は本体ケーシング３内に圧縮機構部４およびこれを駆動するモータ５を内蔵し、圧縮機構部４を含む各摺動部の潤滑に供する液体を貯留する貯液部６を備え、モータ５をモータ駆動回路部１０１によって駆動するようにしている。取り扱う冷媒はガス冷媒であり、各摺動部の潤滑や圧縮機構部４の摺動部のシールには潤滑油７などの液体を採用している。

本実施の形態では、電動圧縮機１の圧縮機構部４はスクロール方式のものである。圧縮機後部４は、固定渦巻部１１と旋回渦巻部１２とを噛み合わせて形成した圧縮空間１０が、旋回渦巻部１２をモータ５により駆動軸１４を介して固定渦巻部１１に対し円軌道運動させたときに、移動を伴い容積を変化させることにより、固定鏡板部吸入口１６より吸入して固定鏡板部吐出口３１より吐出する。なお、熱交換器等からなる外部サイクルから帰還する冷媒の吸入はサブケーシング１０２に設けた吸入口８から行い、圧縮した冷媒を外部サイクルへ吐出するのは本体ケーシング３に設けた吐出口９を通じて行う。

本体ケーシング３内には、端部壁３ａ側から、潤滑油７を供給するポンプ１３、副軸受４１、モータ５、主軸受４２、および主軸受４２を保持する主軸受部材５１を配置してある。ポンプ１３は端部壁３ａの外面から収容してその後に嵌め付けた蓋体５２との間に保持し、蓋体５２の内側に貯液部６に通じるポンプ室５３を形成して吸上げ通路５４を介して貯液部６に通じるようにしてある。副軸受４１は端部壁３ａにて保持され、駆動軸１４のポンプ１３に連結している側を軸支するようにしてある。

モータ５は、固定子５ａを本体ケーシング３の内周に焼き嵌めなどして固定し、駆動軸１４の途中まわりに固定した回転子５ｂとによって駆動軸１４を回転駆動できるようにしている。

主軸受部材５１は本体ケーシング３の内周に焼き嵌めなどして固定し、駆動軸１４の圧縮機構部４側を主軸受４２により軸支している。

主軸受部材５１の外面には固定渦巻部１１を図示しないボルトなどによって取付け、主軸受部材５１と固定渦巻部１１との間に旋回渦巻部１２を挟み込んでスクロール圧縮機を構成している。主軸受部材５１と旋回渦巻部１２との間にはオルダムリングなどの旋回渦巻部１２の自転を防止して円運動させるための自転拘束部５７が設けられ、駆動軸１４を旋回渦巻部１２に偏心軸受４３を介して接続し、旋回渦巻部１２を円軌道上で旋回させられるようにしている。

圧縮機構部４の本体ケーシング３からの露出部分は、本体ケーシング３と開口どうしを突き合わせて、図示しないボルトなどにて固定したサブケーシング１０２により覆う。サブケーシング１０２は、軸方向中央付近に径方向にわたって端部壁１０２ａ，１０２ｂを形成している。端部壁１０２ａ，１０２ｂは、断面が略Ｕ字形状の分離壁１０２ｃによりほぼ左右に分割されたもので、分離壁１０２ｃは組み立てたときには固定渦巻部１１の固定鏡板部１１ａ側に密接するように形成している。これにより、端部壁１０２ａ側には吸入室６１が形成され、端部壁１０２ｂ側には吐出室６２が形成される。なお、分離壁１０２ｃは断面を略Ｕ字形状として断熱部１０２ｄを形成し、吸入室６１と吐出室６２との熱の移動を抑制している。

圧縮機構部４は、サブケーシング１０２に設けた吸入口８と、本体ケーシング３の吐出口９との間に位置し、固定鏡板部吸入口１６がサブケーシング１０２の吸入口８と吸入室６１を介して接続され、固定鏡板部吐出口３１がリード弁３１ａを介して吐出室６２に開口している。吐出室６２は、固定渦巻部１１および主軸受部材５１、ないしはこれらと本
体ケーシング３との間に形成した連絡通路６３を通じて本体ケーシング３の吐出口９を有するモータ５側の空間に通じている。

モータ駆動回路部１０１は、サブケーシング１０２内に端部壁１０２ａ，１０２ｂを隔てて、吸入室６１及び吐出室６２の反対側に回路基板１０３と、図示しない電解コンデンサ等とを収容して軸方向に構成される。

回路基板１０３には発熱度の高いスイッチング素子を含むインテリジェントパワーモジュール（以降、ＩＰＭと称する）１０５が搭載され、モータ駆動回路部１０１の高発熱部となっている。ＩＰＭ１０５は、吸入室６１を形成する端部壁１０２ａに接触させ、熱的に密接するようにしている。特に、端部壁１０２ａの冷媒側にはフィン１０２ｅを形成して熱交換を促進している。

また、モータ駆動回路部１０１は、モータ５の巻線５ｃと圧縮機ターミナル１０６を介して電気的な接続が行われ、温度などの必要な情報をモニタしながらモータ５を駆動するようになっている。なお、モータ駆動回路部１０１には、外部との電気的な接続を行うための図示しないハーネスコネクタが設けられている。

以上に示す構成によって、モータ５はモータ駆動回路部１０１によって駆動され、駆動軸１４を介して圧縮機構部４を円軌道運動させることによって、サブケーシング１０２の吸入口８および吸入室６１、さらに固定渦巻部１１に設けた固定鏡板部吸入口１６を通じ冷凍サイクルからの低温の冷媒を吸入する。この時、低温の冷媒は吸入室６１のフィン１０２ｅ及び端部壁１０２ａを冷却し、さらに端部壁１０２ａはＩＰＭ１０５を冷却する。

ここで、本実施の形態では、特に、サブケーシング１０２に設けた吸入口８から自身の固定渦巻部１１に設けた固定鏡板部吸入口１６に通じる吸入室６１と、自身の固定渦巻部１１に設けた固定鏡板部吐出口３１から連絡通路６３に通じる吐出室６２を、径方向同一面内に配置したことを基本構成としている。

上記のような構成によると、軸方向に吐出室６２とモータ駆動回路部１０１の間にモータ駆動回路部１０１を冷却するための吸入室６１や、何らかの放熱部材などを設ける必要がないので、圧縮機が軸方向に大型化することなく、車両への搭載性を向上させることができる。また、モータ駆動回路部１０１のＩＰＭ１０５などの高発熱部品は、吸入室６１側に配置するとともに熱的に密接させることで低温の吸入冷媒で効率よく冷却できる。

また、吸入室６１と吐出室６２は、サブケーシング１０２の固定渦巻部１１側に分離壁１０２ｃを設けて一体で形成されているので、吸入室６１及び吐出室６２を個別に設ける必要がなく、構造が簡略化し小型化できる。また、製造も容易であり、コストも抑制できる。

さらに、サブケーシング１０２の分離壁１０２ｃには、熱の移動を抑制する断熱部１０２ｄが設けられているので、冷媒の圧縮作用による発熱で圧縮機構部４や吐出室６２が高温化しても、断熱部の断熱作用によって吐出室６２側から吸入室６１側への伝熱を抑制することができる。このため、モータ駆動回路部１０１の発熱部品への熱的影響が軽減され、結果としてモータ駆動回路部１０１の冷却が促進される。

また、断熱部１０２ｄを空気層によって形成することで、さらに構造の簡略化が図れるとともに、コストも低減する。

なお、図２に示すように、分離壁１０２ｃを吸入室６１と吐出室６２が概ね左右に分離
するように形成し、電動圧縮機１を内燃機関２００に取り付けるにおいて、吸入室６１を内燃機関２００と反対側に位置するようにすることで、吸入室６１やモータ駆動回路部１０１の発熱部品への内燃機関２００からの非常に大きい輻射熱の影響が防止でき、結果としてモータ駆動回路部１０１の冷却がさらに効率的におこなわれる。

本発明の実施形態を示す電動圧縮機の断面図 図１のＡ−Ａ断面図 従来のスクロール型圧縮機の断面図

符号の説明

１ 電動圧縮機
３ 本体ケーシング
４ 圧縮機構部
５ モータ
８ 吸入口
９ 吐出口
１０ 圧縮空間
１４ 駆動軸
６１ 吸入室
６２ 吐出室
１０１ モータ駆動回路部
１０２ サブケーシング
１０２ａ，１０２ｂ 端部壁
１０２ｃ 分離壁
１０２ｄ 断熱部
１０２ｅ フィン
１０５ インテリジェントパワーモジュール（ＩＰＭ）
２００ 内燃機関

Claims (5)

1. 圧縮室内に吸入された冷媒を圧縮して、固定鏡板部吐出口より吐出する圧縮機構部と、前記圧縮機構部を駆動するモータ、及び前記モータを駆動するモータ駆動回路部が一体となった電動圧縮機において、分離壁を有するケーシングを前記圧縮機構部の固定鏡板部側に密接して配設し、前記分離壁は、吸入口から前記圧縮室内に冷媒を導くための吸入室と、前記圧縮室から吐出された冷媒を吐出口に導く吐出室とを前記ケーシングの径方向同一面内に形成するように設けられており、前記モータ駆動回路部をモータの軸方向に一体に構成するとともに、前記モータ駆動回路部の発熱部品を前記吸入室に熱的に接触させて前記吸入室内の吸入冷媒で冷却するようにしたことを特徴とする電動圧縮機。
2. 分離壁には、熱の移動を抑制する断熱部を設けたことを特徴とする請求項１に記載の電動圧縮機。
3. 断熱部は、空気層によって形成したことを特徴とする請求項２に記載の電動圧縮機。
4. 分離壁は、電動圧縮機を車両の内燃機関に取り付けるにあたり、吸入室が前記内燃機関とは反対側に位置するように形成したことを特徴とする請求項１から３のうちいずれか一項に記載の電動圧縮機。
5. 吸入室のモータ駆動回路部側の壁面に突出部を形成したことを特徴とする請求項１から４のうちいずれか一項に記載の電動圧縮機。

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