JP4718862B2 - 電動圧縮機 - Google Patents
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Description
例えば図13に示すように、電動圧縮機14とは別体とされた制御装置1においては、熱伝導性の良い金属基板2の一方の面に、セラミック系等の基板3を介してパワートランジスタ4を実装したインバータ部5、このインバータ部5の動作制御を行う制御部6、及び平滑コンデンサ7等が実装されている。
図13および図14に示すように、金属基板2の他方の面に接触して、冷却用外気を流通させる冷却風通路8を有した冷却手段9が装着されている。冷却手段9の冷却風通路8の一端には、冷却用外気の流入口10が、そして他端には吐出口11が形成されている。そして、流入口10には接続チューブ12を介して冷却ファン13が接続されている。このような冷却手段9において、冷却ファン13により導入された外気は流入口10から冷却風通路8を通過し、その過程で金属基板2からの熱を吸収して吐出口11から排出する。
しかしながら、上記の従来技術では、冷凍サイクル運転時における電気部品の温度上昇を抑えることができるが、冷凍サイクル運転の停止時における電気部品の温度上昇を抑えることはできず、したがって、この電気部品を周囲環境から保護し、動作の保証を得ることが要求されている。
図13、図14に示したような技術では、冷却手段9および冷却ファン13等が必要になるため、部品点数および組立工数の増加、メンテナンス性の低下等の欠点がある。
さらに、特許文献2に記載された技術では、インバータが絶縁部材を介して電動圧縮機のハウジングに保持されているため、インバータが冷却されにくいという問題もある。
このように、パワートランジスタ及びコンデンサをハウジングに密着固定させたことにより、低圧・低温冷媒ガスによる冷却効果を高めて温度上昇を抑えることができるので、パワートランジスタ、コンデンサのコンパクト化を図ることができる。また、パワートランジスタ及びコンデンサをハウジングに密着固定させたことにより、耐振性を向上させることもできる。
ここで、温度センサは、少なくともパワートランジスタとコンデンサの周辺に配置する。
このように、基板を有するインバータ部及びコンデンサを、ハウジングの周面に別個に取り付けたことにより、基板内のレイアウトの自由度を広げることができる。また、周囲の設置スペースの制約に応じてインバータ部及びコンデンサのハウジングへの取り付け位置を決めることができる。しかも、ハウジングへの直取り付け部分が増えるため、耐振動性の向上も図ることができる。
このように、電動圧縮機を駆動させるインバータ部及びコンデンサからなる電装品を一つにまとめ、しかも、基板とコンデンサとを積層させたので、装置のコンパクト化を図ることができる。
これにより、パワートランジスタのハウジングへの密着性がより高められ、振動に対する信頼性を向上させることができるとともに、パワートランジスタのさらなる冷却効果を得ることができる。
図1は、本実施の形態における車両用空調装置の冷凍サイクルについて説明するための図である。
この図1に示すように、車両用空調装置は、電動圧縮機40、凝縮器201、受液器202、膨張弁203、蒸発器204が冷媒配管で接続されることで閉回路が構成され、その系内を冷媒が循環することで冷凍サイクルを構成する。この冷凍サイクルにおいては、冷媒が電動圧縮機40で圧縮され、高温・高圧ガスとなる。高温・高圧化された冷媒は、凝縮器201で外気と熱交換して凝縮・液化し、受液器202を通り、膨張弁203で断熱膨張して低圧・低温・気液混合状態となる。その後、蒸発器204で車内空気と熱交換して蒸発・ガス化し、低温・低圧状態で電動圧縮機40に再度吸入されるようになっている。
図2に示すように、電動圧縮機40は、筒形状を成す電動機ハウジング(ハウジング)41、中間ハウジング(ハウジング)42および圧縮機ハウジング(ハウジング)43により、密閉ハウジングが構成され、この密閉ハウジング内に、圧縮機部44、電動機部45、これらを連結する駆動シャフト46等が収納設置されている。
3本の端子48の一端は、コネクタ53を介して3本の電線54に接続され、図2に示したように、3本の電線54の他端は電動機巻き線55に接続されている。
プリント基板57にはパワートランジスタ58および制御用素子が半田付けされている。このパワートランジスタ58の下面はグリース59を介して電動機ハウジング41に密着されている。
このようなプリント基板57には2個の入力信号接続端子69が設置され、グロメット70を貫通して図示省略の車両用空調装置の制御装置からの入力信号線が接続可能な構造になっている。電動圧縮機40は、その入力信号線が接続されて使用される。
平滑コンデンサ64に設けられた2個の端子64aは、図示省略の電源からの動力線が接続可能な構造になっており、電動圧縮機40は、バッテリなどの電源から2個の端子64aに動力線が接続されて使用される。
電動圧縮機40が運転されると、冷媒吸入口41aから入った低圧・低温冷媒ガスは電動機ハウジング41と電動機部45の間の空間71a、筒内側上下に設けられた冷媒通路41b、空間71b、中間ハウジング42に設けられた複数の冷媒通路42aを通り、圧縮機部44で圧縮されて高圧・高温となり、圧縮機ハウジング43に設けられた冷媒吐出口43aから吐出される。
このため、上記実施形態に係る電動圧縮機40では、図示しない車両用空調装置の制御装置が、例えば、周辺温度を検出する図示略の温度センサからの検出信号に基づき、周辺温度が所定温度となった時点にて、冷却運転をさせるべく、インバータ制御箱56へ回転数指示信号を出力する。
これにより、冷媒吸入口41aから入った低圧・低温冷媒ガスが電動機ハウジング41と電動機部45の間の空間71a、筒内側上下に設けられた冷媒通路41b、空間71b、中間ハウジング42に設けられた複数の冷媒通路42aおよび圧縮機部44を通り、冷媒吐出口43aから吐出される。
しかも、パワートランジスタ58、平滑コンデンサ64を電動機ハウジング41に密着固定させたことにより、電動機ハウジング41への直取り付け部分が増えるため、耐振性を向上させる効果がある。
さらに、平滑コンデンサ64をプリント基板57内に配置しないことにより、プリント基板57内のレイアウトは自由度が広がる効果がある。
また、平滑コンデンサ64とインバータ制御箱56とを、電動機ハウジング41の外側で接続することで、この接続部分の防水機構を不要とすることができる。また、この接続配線の長さを最小限に抑えることができ、ノイズ対策として効果的である。
また、上記実施の形態において、インバータ制御箱56を、電動機ハウジング41、中間ハウジング42および圧縮機ハウジング43の上面に設置する構成としたが、構造的には側面にも設置可能であるため、インバータ制御箱56を、電動機ハウジング41、中間ハウジング42および圧縮機ハウジング43の側面に設置しても良い。また、平滑コンデンサ64とインバータ制御箱56は、形状を変えれば位置を入替えることも可能であるため、この場合も本発明に含まれるものとする。
なお、上記と同一構造部分は、同一符号を付して説明を省略する。
図6および図7に示すように、この電動圧縮機100は、電動機ハウジング41の上部に、インバータ制御箱(インバータ部)151が配設されている。
図8〜図10に示すように、電動機ハウジング41の上部にはガラス端子147が配置され、ガラス端子147の3本の端子の一端はコネクタ148を介して3本の電線149に接続され、3本の電線149は電動機巻き線150に接続されている。
図11および図12にも示すように、平滑コンデンサ153は、子ねじ155により電動機ハウジング41の上面と構造体41cの側面にグリース156を介して密着固定されている。
また、平滑コンデンサ153の上部には基板取付板153aが溶接されており、基板取付板153aにプリント基板152が6個の子ねじ157により固定されている。
また、前記ガラス端子147の3本の端子の他端はコネクタ163を介して3本の電線164に接続され、3本の電線164の他端はプリント基板152に半田付けされた3個の端子165に接続されている。
更に、パワートランジスタ158の入力端子は、平滑コンデンサ153に設けられた2個の端子153bに、プリント基板152を貫通する穴部と図示省略のプリント配線により接続されており、この図示省略のプリント配線は2個の端子153bに2本の動力配線166の接続端子167をナット168で固定することによりこれらと接続され、電源から平滑コンデンサ153とパワートランジスタ158へ電力が供給可能なよう構成されている。
また、前記プリント基板152には2個の信号線接続端子169が設置されおり、図示省略の車両用空調装置の制御装置からの信号線170が接続されて使用される。
また、図示省略の車両用空調装置の制御装置からの回転指示信号が信号線170により電動圧縮機100へ供給されると、回転指示信号に対応した周波数の三相電力がパワートランジスタ158からガラス端子147を経由して電動機巻き線150に供給され、電動機部45で回転力が発生し、駆動シャフト46および圧縮機部44が回転して電動圧縮機100が運転される。
このとき、この低圧・低温冷媒ガスにより、電動機ハウジング41と電動機部45および中間ハウジング42などが冷却され、電動機ハウジング41にグリース156を介して密着固定されている平滑コンデンサ153とグリース160を介して密着固定されている6個のパワートランジスタ158も冷却される。
そして、この回転数指示信号が、インバータ制御箱151に入力されると、電動機巻き線150に三相電力が供給され、電動機部45の駆動シャフト46および圧縮機部44が低回転にて回転して電動圧縮機100が運転される。
これにより、冷媒吸入口41aから入った低圧・低温冷媒ガスが電動機ハウジング41と電動機部45の間の空間71a、筒内側上下に設けられた冷媒通路41b、空間71b、中間ハウジング42に設けられた複数の冷媒通路42aおよび圧縮機部44を通り、冷媒吐出口43aから吐出される。
これに加えて平滑コンデンサ153は、子ねじ155により電動機ハウジング41の上面に密着固定されていることにより、振動に対する信頼性が向上できる。
さらに加えて多数の制御用素子159を装着したプリント基板152は、平滑コンデンサ153上面に溶接された基板取付板153aに6個の子ねじ157により固定されていることにより、振動に対する信頼性が向上できる。
なお、本発明は、その主旨を逸脱しない限り、上記実施の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。
Claims (3)
- 冷凍サイクルを構成する電動圧縮機であって、
冷媒を吸い込んで圧縮する圧縮機部を備えた圧縮機本体と、
該圧縮機本体の外殻を形成するハウジングと、
該ハウジングに固定された電気部品と、
前記電気部品の周辺温度を測定する温度センサと、を有し、
冷凍サイクルの運転停止時に、前記電気部品の周辺温度が所定温度となった時点にて、前記圧縮機部を作動させて冷却運転が行われ、
前記電気部品は、前記圧縮機部への駆動電力を三相電力として供給するパワートランジスタと、該パワートランジスタを制御する制御用素子が実装された基板と、前記圧縮機部への駆動電力を安定化させるコンデンサとを有し、前記パワートランジスタ及び前記コンデンサが、前記ハウジングに密着固定されるとともに、前記パワートランジスタは、前記基板と前記ハウジングとの間に設けられ、
前記温度センサは、少なくとも前記パワートランジスタと前記コンデンサの周辺に配置され、
前記パワートランジスタを覆う蓋と、該蓋と前記パワートランジスタとの間に設けられた弾性部材と、をさらに備え、前記パワートランジスタが前記弾性部材の弾性力により前記ハウジングに押圧されていることを特徴とする電動圧縮機。 - 前記パワートランジスタと前記基板とからなるインバータ部及び前記コンデンサを、前記ハウジングの周面に別個に取り付けたことを特徴とする請求項1に記載の電動圧縮機。
- 前記パワートランジスタと前記基板とからなるインバータ部及び前記コンデンサが一つの制御箱内に配設されるとともに、前記基板が、前記コンデンサに対して積層されて配置されていることを特徴とする請求項1に記載の電動圧縮機。
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