JP4225101B2 - 電動圧縮機 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電動圧縮機に係り、より特別には圧縮機と駆動電気回路部等の電気回路を一体に構成した電動圧縮機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
空調装置等において使用される電動圧縮機には、モータと圧縮機がハウジング内に一体で収容されて、コンパクト化が図られたものがある。この様なタイプの電動圧縮機においては、圧縮機、モータを共に冷却する必要があるが、圧縮用冷媒によりモータを冷却するものがある。また、モータをインバータにより駆動するタイプにおいて、インバータ等のモータ駆動回路も圧縮機のハウジング内に共に収容することにより、更にコンパクト化を図った電動圧縮機がある。
【０００３】
この様な電動圧縮機の従来例として、インバータなどモータ駆動回路部を電動コンプレッサの吸入冷却式モータのハウジングの軸方向側面に一体に構成し、吸入配管をモータハウジングの側面に設置したものがある（例えば、特許文献１参照）。
しかし、前記構成ではモータ駆動回路部が吸入冷却式モータのハウジングの軸方向側面でのみ冷却されることになるため、モータ駆動回路の冷却が不十分となり、モータ駆動回路の小型化も十分実現できないという問題がある。
【特許文献１】
特開第２００２−７０７４３号（第３頁）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上述した事情に鑑みなされたもので、電動圧縮機とインバータなど駆動回路部を一体に構成したものにおいて、モータ駆動回路の冷却を十分に行ない、モータ駆動回路の小型化も実現することにより、インバータ一体電動圧縮機の全体の体格を小型にし、搭載性の向上、軽量化を図った電動圧縮機を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１の形態では、上述した目的を達成するために電動圧縮機は、吸入口より流体を吸引して圧縮し更に吐出口より前記流体を吐出する圧縮部と、前記圧縮部に連結されていて前記圧縮部を駆動するモータを含むモータ部と、前記圧縮部と前記モータとを少なくとも収容するハウジングと、前記モータに関連する電気回路部と、圧縮される前記流体が外部から導かれて通過する吸入流体通路であって、その後前記流体が前記圧縮部の前記吸入口に到達する吸入流体通路とを具備する。前記電気回路部は、前記圧縮部の前記吸入口より上流側において、前記ハウジング内に収容されており、前記吸入流体通路は、前記ハウジング内において前記電気回路部の存在する部分を通過する。少なくとも吸入流体通路を囲む壁に伝熱的に接続される、冷却壁が電気回路部内に更に具備される。
【０００６】
この様に構成することにより、吸入冷媒通路が電気回路部の中を通っているため電気回路部の冷却性能が良くなり、電気回路部に含まれる電気回路素子等の信頼性が向上すると共に、電気回路部の小型化が可能になる。
更に、電動圧縮機のハウジングから電気回路部が円周方向において張り出すことがなく、特に電動圧縮機を横置き搭載する場合において、重心や重力方向のバランスにおいてより優れているので、高重心やアンバランスに伴う振動や騒音を抑制できる。更に、電気回路部内に冷却壁を設けることにより、冷却面積を増大すると共に、冷却の必要な部品を冷却壁に設置することにより、これらの部品を集中的に冷却して冷却効率を向上し、且つ一層の小型化を図ることが出来る。
【０００７】
本発明の請求項２の形態では、上述した目的を達成するために電動圧縮機は、吸入口より流体を吸引して圧縮し更に吐出口より前記流体を吐出する圧縮部と、前記圧縮部に連結されていて前記圧縮部を駆動するモータを含むモータ部と、前記圧縮部と前記モータとを少なくとも収容するハウジングと、前記モータに関連する電気回路部と、圧縮される前記流体が外部から導かれて通過する吸入流体通路であって、その後前記流体が前記圧縮部の前記吸入口に到達する吸入流体通路とを具備する。前記電気回路部は、前記圧縮部の前記吸入口より上流側において、前記ハウジング内に収容されており、前記吸入流体通路は、前記ハウジング内において前記電気回路部の存在する部分を通過する。ハウジング内において、電気回路部とモータ部とは、隔壁により仕切られる。吸入流体通路を囲む壁又は隔壁の少なくともいずれかに伝熱的に接続される、冷却壁が電気回路部内に更に具備される。
【０００８】
この様に構成することにより、請求項１の形態と同様な小型化や振動・騒音の抑制の効果を有しており、更に隔壁により電気回路部がハウジング内のモータ部等のその他の区画と仕切られると共に、隔壁に電気回路部品を搭載して冷却することも可能である。
更に、冷却壁が冷却流体の存在する区画の壁に伝熱的に接続することにより、冷却熱の伝達が向上され、冷却効率を向上出来る。
【０００９】
本発明の請求項３の形態では、上記請求項１又は２の形態において、前記ハウジングは略円筒形状であることを特徴とする。
本形態によれば、電気回路部が円周方向において張り出さない形態により、特に電動圧縮機を横置き搭載する場合において、重心や重力方向のバランスにおいて一層優れているので、高重心やアンバランスに伴う振動や騒音を抑制できる。
【００１０】
本発明の請求項４の形態では、上記請求項１から３の形態のいずれか一項において、前記ハウジング内において、前記圧縮部と、前記モータ部と、前記電気回路部とが長手方向に整列されており、前記電気回路部は、長手方向において吸入側の最も上流の端部に配置されることを特徴とする。
本形態によれば、吸入される流体が電気回路部、モータ部、圧縮部の順に円滑且つ単純に流れ、更により低温の流体により電気回路部を冷却するので、冷却効率を向上可能である。
【００１２】
本発明の請求項５の形態では、上記請求項２の形態において、前記隔壁は気密であることを特徴とする。
本形態によれば、隔壁により電気回路部がハウジング内のその他の区画と気密状態で仕切られるので、他の区画からの湿気等の影響を受けない。
【００１３】
また、本発明の請求項６の形態では、上記請求項１から５の形態いずれか一項において、前記ハウジングにおいて、前記吸入流体通路は略軸中心に配置されることを特徴とする。
本形態によれば、冷却部である吸入流体通路が電気回路部のほぼ中心に配置されるので、電気回路部を均一に効率良く冷却可能であり、それにより一層の信頼性の向上及び小型化を図ることが出来る。
【００１４】
本発明の請求項７の形態では、上記請求項６の形態において、前記モータが、それ自身の回転運動を前記圧縮部に伝えるための回転軸を具備しており、前記吸入流体通路は、前記回転軸内に設けられた、流体通路に連絡しており、前記流体は前記流体通路を通り前記モータ部に流入することを特徴とする。
本形態によれば、回転軸を流体通路として有効に利用するので、一層の小型化及び軽量化を図ることが出来る。
【００１９】
本発明の請求項８の形態では、上記請求項２又は５の形態において、前記ハウジングと、前記隔壁と、前記吸入流体通路と、前記冷却壁との内少なくとも２つが一体で形成されることを特徴とする。
【００２０】
上記の請求項８の形態では、圧縮機の２つ以上の構成部分が一体で形成されることにより、製造及び組み立てが単純化されてコストダウンを図ることが出来る。
【００２１】
本発明の請求項９の形態では、上記請求項１から８の形態いずれか一項において、前記電動圧縮機は空調装置用であり、前記流体は冷媒であることを特徴とする。
本形態によれば、本発明の用途等をより具体化する形態を開示する。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の電動圧縮機の実施の形態を詳細に説明する。
図１は、本発明の第一の実施の形態に係る電動圧縮機１（以下圧縮機１と呼ぶ）の図解的な部分断面側面図を示す。本実施の形態の圧縮機１は、例えば車両用等の空調装置の圧縮機である。該圧縮機１は、圧縮機全体を囲む筒状のハウジング１１と、前端の蓋状の前部ハウジング１２（図１において左側）とを具備しており、前部ハウジング１２は、ボルトにより密閉するようにハウジング１１に締結されるので、耐圧容器を形成する。ただし、別の方法により密閉するように締結されても良い。ハウジング１１内において、長手方向の略中央には駆動部であるモータ部３と、前部（図１において左側）には冷媒ガスを圧縮する圧縮部２と、後部（図１において右側）には、モータ駆動回路部６とが具備される。
【００２３】
モータ部３は、ハウジング１１に固定されたステータと、その内部に複数個の永久磁石により構成されたロータとにより構成されるモータ５を具備する。ロータは、その内側で中心を通る回転軸４に固定支持されており、回転軸４は軸受けを介してハウジング１１により回転可能に支持される。回転軸４の端部は、圧縮部２に接続され、モータ部３の駆動力を圧縮部２に伝達している。本発明においては、圧縮部２の詳細は本発明に影響を与えないので、詳しい構造等の説明は省略する。
【００２４】
ハウジング１１の後部には、図１に示すように吸入冷媒通路２２が設けられており、吸入冷媒通路２２は吸入ポート１６を介して外部冷媒回路（図示しない）に連絡しており、圧縮機１により圧縮された冷媒ガスは外部冷媒回路を経由し吸入ポート１６及び吸入冷媒通路２２を介して圧縮機１に環流する。冷媒ガスの流れは、吸入ポート１６から吸入冷媒通路２２を通り、ハウジング１１内に流れ込み、低温の吸入冷媒ガスによりモータ部３を冷却している。その後モータ部３の冷媒通路（図示せず）を通り圧縮部２へ流れる。冷媒は、圧縮部２において圧縮され、前部ハウジング１２に設けられた吐出ポート１７を介して外部冷媒回路へ吐出される。冷媒の流れは上記のようなものであり、圧縮機１の耐圧容器であるハウジング１１内のモータ部は低圧の冷媒ガスで充満される。
【００２５】
本実施の形態において、ハウジング１１の後部（図１において右側）には前述したように、モータ駆動回路部６が具備される。モータ部３とモータ駆動回路部６との間には隔壁２１が設けられており、モータ部３とモータ駆動回路部６間の気密性を保っている。本実施の形態においてモータ駆動回路部６には、インバータ等のモータの駆動に係わる電気部品等の電気回路部品３３が具備される。モータ部３へ供給される電気は、外部よりハウジング１１に設置された電源端子３１を経由してモータ駆動回路を通り、気密構造のハーメチック端子３２を介してモータ５に供給される。
【００２６】
本実施の形態において、ハウジング１１は熱伝導性の良いアルミ合金で形成されているが、これ以外の材質であっても良い。この様に、本電動圧縮機１はアルミ合金製などのハウジング１１に圧縮部３、モータ５、モータ駆動回路部６が内蔵固定されている。モータ駆動回路部６において、吸入ポート１６に繋がる吸入冷媒通路２２が軸方向にハウジング１１と一体に形成されており、この吸入冷媒通路２２はモータ部３とつながっている。モータ駆動回路部６において、モータ部との隔壁２１と吸入冷媒通路２２とハウジング１１とを繋ぐ冷却壁２３が一体に形成されている。
【００２７】
本実施の形態においては、吸入冷媒通路２２を形成する壁とハウジング１１を連結するように、且つハウジング１１の略中央を横切るように平板状の冷却壁２３が設けられている。更にモータ駆動回路部６には、各種の電気回路部品３３、ハーメチック端子３２等が適宜配置されている。モータ部３とモータ駆動回路部６の間の隔壁２１や吸入冷媒通路２２などと一体に構成された冷却壁２３には、モータ駆動回路部６の中で特に冷却の必要な電気回路部品３３や冷却することにより小型化が可能な電気回路部品３３（パワー素子やコンデンサなど）がネジなどで固定されている。さらにモータ駆動回路部６はカバー２４により、図１に示すように、外部と隔離されており、防水機能を有している。前述の如く、モータ部３内は機密性が保たれており、モータ部３は吸入冷媒で冷やされる構造となっている。
【００２８】
低圧低温の吸入冷媒によるモータ駆動回路の冷却について説明する。
前述したように、吸入ポート１６から導入された低圧、低温の吸入冷媒は吸入冷媒通路２２を通り、モータ部３に入り、モータ５を冷却した後、圧縮部２で圧縮されて、吐出ポート１７から吐出される。この構成により、モータ駆動回路は吸入冷媒による熱伝導により冷却される。冷媒による冷却熱は、吸入冷媒通路２２の壁、隔壁２１、冷却壁２３を介してモータ駆動回路部６に具備される電気回路部品３３等に伝えられ、これらの電気回路部品３３を冷却する。特には、前述のごとく、隔壁２１や冷却壁２３に設置された電気回路部品３３は効果的に冷却可能である。
【００２９】
次に本発明の第２の実施の形態について図２を参照して説明する。図２は、本発明の第２の実施の形態の電動圧縮機５０の図１と同様な図解的な部分断面側面図である。ここでは図２を参照すると、前述した図１に開示される第１の実施の形態の要素部分と同じ又は同様である、図２の要素部分は、同じ参照符号により指定されている。
【００３０】
本実施の形態においては、モータ駆動回路部６のほぼ軸中心において吸入ポート１６に繋がる吸入冷媒通路２２がハウジング１１と一体に形成されており、この吸入冷媒通路２２は回転軸４の端部に形成された冷媒通路５１と連通され、モータ部３と繋がっている。冷媒は、吸入冷媒通路２２から冷媒通路５１を介してモータ部３に流入する。
【００３１】
図３には、図２の第２の実施の形態の圧縮機５０を後方から見た、Ａ−Ａ断面図が示されている。図３によれば、円筒形のハウジング１１の略中心を吸入冷媒通路２２が通っており、吸入冷媒通路２２を形成する壁とハウジング１１を連結するように平板状の冷却壁２３が設けられている。更にモータ駆動回路部６には、各種の電気回路部品３３、ハーメチック端子３２等が適宜配置されている。本実施の形態によれば、吸入冷媒通路２２が実質的に、ハウジング１１の軸中心にあるので、第１の実施の形態に比べて、冷却効率、モータ駆動回路部６の全体的なバランスがより優れている可能性がある。
【００３２】
次に上記実施の形態の効果及び作用について説明する。
本発明の第１の実施の形態の圧縮機１により以下の効果が期待できる。
・吸入冷媒通路２２がモータ駆動回路部６の中を通っているため、モータ駆動回路部６の内部の冷却性能が良くなるため、モータ部３との隔壁２１面に設置した電気回路部品３３だけでなく、モータ駆動回路部６の内部全体の電気回路素子の信頼性が向上すると共に、モータ駆動回路部６の小型化が図られる。
・さらに、電動圧縮機の軸方向の外側の面に駆動回路部を一体に構成することで、電動圧縮機の略円筒形状を保ったままの外形形状にすることができるので、特に、横置きに搭載した場合に円周方向の張り出しがなく、重心が高くなる、あるいは、重力方向のバランスが悪いなどの問題がなく、また、高重心やアンバランスに伴う振動や騒音の発生を押さえることができる。
【００３３】
本発明の第２の実施の形態の圧縮機５０により、第１の実施の形態の効果に加えて以下の効果が期待できる。
・モータ駆動回路部のほぼ軸中心にも冷却部があるため第１の実施例より、モータ駆動回路部内部を均一に効率よく冷却でき、モータ駆動回路部全体の信頼性向上、一層の小型化を図ることが出来る。
【００３４】
以上述べた実施例は電気モータのみで駆動される電動圧縮機を示したが、電気モータとベルトとのどちらでも駆動されるハイブリッド・コンプレッサにおいても適用できる。
【００３５】
また、以上の実施例ではエンジン搭載用の車両用電動圧縮機を示したが、エンジン搭載用や車両用に限定するものでは無い。
【００３６】
上記の実施の形態は本発明の例であり、本発明は、該実施の形態により制限されるものではなく、請求項に記載される事項によってのみ規定されており、上記以外の実施の形態も実施可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の第１の実施の形態に係る電動圧縮機１の図解的な部分断面側面図を示す。
【図２】図２は、本発明の第２の実施の形態の電動圧縮機５０の図１と同様な図解的な部分断面側面図である。
【図３】図３は、図２の第２の実施の形態の圧縮機５０を後方から見た、Ａ−Ａ断面図を示す。
【符号の説明】
１，５０…電動圧縮機
２…圧縮部
３…モータ部
４…回転軸
５…モータ
６…モータ駆動回路部
１１…ハウジング
１２…前部ハウジング
１６…吸入ポート
２１…隔壁
２２…吸入冷媒通路
２３…冷却壁
２４…カバー
３１…電源端子
３２…ハーメチック端子
３３…電気回路部品

Claims (9)

1. 電動圧縮機において、この電動圧縮機は、
   吸入口より流体を吸引して圧縮し更に吐出口より前記流体を吐出する、圧縮部と、
   前記圧縮部に連結されていて前記圧縮部を駆動する、モータを含むモータ部と、
   前記圧縮部と前記モータとを少なくとも収容する、ハウジングと、
   前記モータに関連する電気回路部と、
   圧縮される前記流体が外部から導かれて通過する吸入流体通路であって、その後前記流体が前記圧縮部の前記吸入口に到達する吸入流体通路と、
   を具備しており、
   前記電気回路部は、前記圧縮部の前記吸入口より上流側において、前記ハウジング内に収容されており、
   前記吸入流体通路は、前記ハウジング内において前記電気回路部の存在する部分を通過しており、
   少なくとも前記吸入流体通路を囲む壁に伝熱的に接続される、冷却壁が前記電気回路部内に更に具備される
   ことを特徴とする電動圧縮機。
2. 電動圧縮機において、この電動圧縮機は、
   吸入口より流体を吸引して圧縮し更に吐出口より前記流体を吐出する、圧縮部と、
   前記圧縮部に連結されていて前記圧縮部を駆動する、モータを含むモータ部と、
   前記圧縮部と前記モータとを少なくとも収容する、ハウジングと、
   前記モータに関連する電気回路部と、
   圧縮される前記流体が外部から導かれて通過する吸入流体通路であって、その後前記流体が前記圧縮部の前記吸入口に到達する吸入流体通路と、
   を具備しており、
   前記電気回路部は、前記圧縮部の前記吸入口より上流側において、前記ハウジング内に収容されており、
   前記吸入流体通路は、前記ハウジング内において前記電気回路部の存在する部分を通過しており、
   前記ハウジング内において、前記電気回路部と前記モータ部とは、隔壁により仕切られており、
   前記吸入流体通路を囲む壁又は前記隔壁の少なくともいずれかに伝熱的に接続される、冷却壁が前記電気回路部内に更に具備される
   ことを特徴とする電動圧縮機。
3. 前記ハウジングは略円筒形状であることを特徴とする請求項１又は２に記載の電動圧縮機。
4. 前記ハウジング内において、前記圧縮部と、前記モータ部と、前記電気回路部とが長手方向に整列されており、前記電気回路部は、長手方向において吸入側の最も上流の端部に配置されることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の電動圧縮機。
5. 前記隔壁は気密であることを特徴とする請求項２に記載の電動圧縮機。
6. 前記ハウジングにおいて、前記吸入流体通路は略軸中心に配置されることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の電動圧縮機。
7. 前記モータが、それ自身の回転運動を前記圧縮部に伝えるための回転軸を具備しており、
   前記吸入流体通路は、前記回転軸内に設けられた、流体通路に連絡しており、前記流体は前記流体通路を通り前記モータ部に流入することを特徴とする請求項６に記載の電動圧縮機。
8. 前記ハウジングと、前記隔壁と、前記吸入流体通路と、前記冷却壁との内少なくとも２つが一体で形成されることを特徴とする請求項２又は５に記載の電動圧 縮機。
9. 前記電動圧縮機は空調装置用であり、前記流体は冷媒であることを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載の電動圧縮機。

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