JP4997873B2 - 車両用電動コンプレッサ - Google Patents

Description

本発明は、コンプレッサハウジングの外側に制御用電気回路が装着されて成る車載用電動コンプレッサに関する。

従来、車載用電動コンプレッサでは、車両のエンジンルーム内に配置され、インバータ装置が一体化されたものがある（例えば、特許文献１参照）。

このものにおいては、コンプレッサハウジング外壁面にインバータ装置を配置して、コンプレッサハウジング内に冷媒を通過させて、この通過冷媒によりコンプレッサハウジングを介してインバータ装置を冷却するように構成されている。
特開２００２−３６４５３６号公報

しかし、上述の車載用電動コンプレッサは、車両のエンジンルーム内に配置されているので、インバータ装置がエンジン等から熱（熱風、放射熱）を受ける。特に、インバータ装置がコンプレッサハウジングからはみ出ていると、エンジン等から熱を受ける面積を増すため、エンジン等から大量の熱を受け易い。したがって、コンプレッサハウジング内を流れる冷媒によってインバータ装置（すなわち、制御用電気回路）を冷却しても、その冷却能力が不足する場合がある。

本発明は、上記点に鑑み、制御用電気回路の冷却能力を向上するようにした車載用電動コンプレッサを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明では、コンプレッサハウジング内に収納され、冷媒を圧縮するコンプレッサと、コンプレッサハウジング内に収納され、コンプレッサを駆動する電動機と、コンプレッサハウジングの外表面上に形成された平面部に装着され、電動機を制御する制御用電気回路とを備え、コンプレッサハウジング内には冷媒が流れ、この流れる冷媒がコンプレッサハウジングを介して制御用電気回路を冷却するように構成される車載用電動コンプレッサであって、コンプレッサハウジングには、車体側に固定するための２つ以上の脚部が設けられており、２つの脚部の間に制御用電気回路が配置されていることを第１の特徴とする。

したがって、２つの脚部が、制御用電気回路に対して車体側から受ける熱の影響を遮蔽することができる。これに加えて、制御用電気回路が車体側から熱を受けても、２つの脚部から放熱することができる。以上により、制御用電気回路の冷却能力を向上することができる。

ここで、図５に示すように、コンプレッサハウジング１０うち冷媒の流れＲの上流側から下流側に亘り、徐々に温度が高くなる温度勾配が生じることになる。このとき、温度が高い部位ほど大きく膨張するため、コンプレッサハウジング１０の取付け平面部１１において、温度差に応じて熱変形によるゆがみが生じる。このため、取付け平面部１１および下部平面２１０の間に隙間が生じる。したがって、隙間からインバータハウジング２００ａ内に水分等が侵入して腐食等の問題が生じる場合がある。なお、インバータハウジング２００ａのうちコンプレッサハウジング１０側には、内外に貫通する貫通部が設けられている。

また図１においてはインバータハウジング内に電機回路を収納する例が示されているが、コンプレッサハウジングの取付け平面部１１に直接電気回路を設置し上部をカバーで保護する場合も同様である。

これに対して、本発明では、２つの脚部の間に制御用電気回路（すなわち、当該接触面）が配置されているので、当該接触面に生じるゆがみを矯正し水分侵入を防ぐことが出来る。

本発明では、制御用電気回路は、２つの脚部に近接して配置されていることを第２の特徴とする。したがって、吸入冷媒により２つの脚部も熱伝導により温度が低下するため、制御用電気回路が２つの脚部から放熱し易くすることができる。

本発明は、コンプレッサハウジングには、前記２つの脚部以外に、他の２つの脚部が設けられていることを第３の特徴とする。したがって、車体側に対してコンプレッサハウジング（すなわち、電動コンプレッサ）を４カ所で固定することができるので、剛性が増すことができる。

本発明は、４つの脚部は略長方形に配置されていることを第４の特徴とする。したがって、電動コンプレッサの重心を４つの脚部の中央部に配置することができるので、振動を４つの脚部で分担できるので、振動に伴う過大な応力の発生を抑制することができる。

本発明は、制御用電気回路は、電気回路用ハウジング内に収納されているものであることを第５の特徴とする。

電機回路を専用ハウジング内に収納することで、制御用電機回路とコンプレッサをそれぞれ別に組付けが出来るため、インバータ一体型コンプレッサの組付け性が著しく向上する。

本発明は、コンプレッサハウジングおよび電気回路用ハウジングには、それぞれ互いに接触する接触平面部が設けられており、互いの接触平面部の表面加工の表面粗さは、１２．５ｚ（十点平均値）以下になっていることを第６の特徴とする。

例えば、コンプレッサハウジングおよび電気回路用ハウジングには、それぞれ互いに接触する接触平面部が設けられており、互いの接触平面部の表面加工の表面粗さは、１２．５ｚ（十点平均値）以下になっていれば、コンプレッサハウジングと電気回路用ハウジングとを接触平面部で互いに良好に接触することができ、コンプレッサハウジングと電気回路用ハウジングとの間の熱伝導性を向上することができるので、電気回路用ハウジングの冷却能力をより向上することができる。

本発明は、コンプレッサハウジングおよび電気回路用ハウジングは、それぞれの接触平面部の表面加工痕の長手方向が一致するように接触していることを第7の特徴とする。

これによって、コンプレッサハウジングと電気回路用ハウジングとを接触平面部で互いに良好に接触することができるので、コンプレッサハウジングと電気回路用ハウジングとの間の熱伝導性を向上することができるので、電気回路用ハウジングの冷却能力をより向上することができる。

なお、特許請求の範囲およびこの欄で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

図１〜図４に本発明の車両用電動コンプレッサの一実施形態を示す。図１は電動コンプレッサ１００の内部構成を示し、図２は電動コンプレッサ１００を水平方向から視た外観図、図３は図２中矢印Ａ方向から視た図、図４は図２中矢印Ｂ方向から視た図である。

本実施形態の電動コンプレッサ１００は、凝縮器、減圧器、および蒸発器とともに、車両空調装置用の冷凍サイクル装置を構成している。電動コンプレッサ１００は、インバータ装置２００が一体化されたもので、自動車のエンジンルーム内において、エンジンの側壁に固定されている。

具体的には、電動コンプレッサ１００は、図１に示すように、コンプレッサハウジング１０、ステータ２０、ロータ３０、回転軸４０、軸受け５０、およびコンプレッサ部６０を備えている。

コンプレッサハウジング１０は、図１に示すように、鉄、アルミニウム等の金属材料から略筒状に成形されたものであり、コンプレッサハウジング１０の外表面の上側には、取付け平面部１１が設けられている。取付け平面部１１には、インバータ装置２００のインバータハウジング２００ａの下部平面２１０が装着されている。

インバータハウジング２００ａは、扁平形状に形成されており、インバータハウジング２００ａの下部平面２１０およびコンプレッサハウジング１０の取付け平面部１１は互いに密着するように配置され、ネジ等の締結部材により固定されている。インバータハウジング２００ａ内には、制御回路基板２２０が配置されており、制御回路基板２２０には、ステータ２０を構成するステータコイルに対して制御電流を流す制御用電気回路が搭載されている。

また図１においてはインバータハウジング内に電機回路を収納する例が示されているが、コンプレッサハウジングの取付け平面部１１に直接電気回路を設置し上部をカバーで保護する場合も同様である。

コンプレッサハウジング１０は、図２に示すように、冷媒吸入孔１２、冷媒吐出孔１３、および取付脚部１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄを備えている。冷媒吸入孔１２は、蒸発器側からの冷媒を吸入する孔部であり、冷媒吐出孔１３は、凝縮器に向けて冷媒を吐出する孔部である。

取付脚部１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄは、特許請求の範囲に記載の脚部に相当するもので、略長方形に配置されている。すなわち、取付脚部１４ａ〜１４ｄは、長方形の角部に対応して位置しており、取付脚部１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄは、それぞれ、ボルト孔を有する略角筒状に形成されている。取付脚部１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄにはボルトＢが貫通され、このボルトＢにより走行用のエンジンの垂壁（すなわち、車体側）に対してコンプレッサハウジング１０が締結・固定される。

取付脚部１４ａ、１４ｂは、それぞれ上側に膨らむように形成されている。取付脚部１４ｃ、１４ｄは、それぞれ下側に膨らむように形成されている。

取付脚部１４ａは、インバータハウジング２００ａ（すなわち、電気回路用ハウジング）の図１中左端に近接して配置されており、取付脚部１４ｂは、インバータハウジング２００ａの図１中右端に近接して配置されている。すなわち、取付脚部１４ａ、１４ｂは、インバータハウジング２００ａを水平方向から挟むように配置されていることになる。取付脚部１４ａ、１４ｂの上側端部とインバータハウジング２００ａの上側端部とが水平方向で同一になっている。

ステータ２０は、コンプレッサハウジング１０内に収納され、コンプレッサハウジング１０に対して支持されている。ステータ２０は、ステータコア、ステータコイル等から構成され、インバータハウジング２００ａの制御回路基板２２０から流れる制御電流により回転磁界を発生させる。ロータ３０は、永久磁石から構成され、回転軸４０に対して支持されており、ロータ３０は、ステータ２０からの回転磁界により回転力を発生する。軸受け５０は、図示しない他の軸受けとともに、コンプレッサハウジング１０に対して支持され、回転軸４０を回転自在に支持する。なお、ステータ２０、回転軸４０、およびロータ３０は、特許請求の範囲に記載の電動機を構成している。

コンプレッサ部６０は、ロータリー型コンプレッサであって、回転軸４０からの回転力により冷媒を吸入、圧縮、吐出する。

次に、本実施形態の作動について説明する。

まず、インバータ装置２００が電源投入され、インバータ装置２００がステータ２０に対して制御電流を流すと、ステータ２０からの回転磁界を発生する。これに伴い、ロータ３０が回転軸４０とともに回転するため、コンプレッサ部６０が公転することになる。これにより、コンプレッサ部６０が冷媒吸入孔１２から流入した冷媒を吸入、圧縮する。これに伴い、冷媒吐出孔１３から冷媒が吐出される。

このとき、コンプレッサハウジング１０内には冷媒吸入孔１２から流入した冷媒が流れる。このため、インバータ装置２００が発熱しても、冷媒がコンプレッサハウジング１０の上壁を介して冷却することができる。

また、エンジン等からは、多くの熱が発生しているが、水平方向からインバータ装置２００に向けて伝えられる熱は、取付脚部１４ａ、１４ｂが遮蔽することができる。これに加えて、インバータ装置２００から発生する熱を取付脚部１４ａ、１４ｂから大気中に放熱することができる。特に、インバータ装置２００は取付脚部１４ａ、１４ｂに対して近接して配置されているので、取付脚部１４ａ、１４ｂから良好に放熱することができる。

ここで、本実施形態との比較のために、図５に従来技術を示す。この従来技術では、インバータ装置２００がコンプレッサハウジング１０から、水平方向にはみ出すように配置されているので、インバータ装置２００がエンジン等から熱を受け易くなる。

この場合、インバータ装置２００がエンジン等からの熱がコンプレッサハウジング１０側に伝わる一方、コンプレッサハウジング１０内の冷媒によりコンプレッサハウジング１０が冷却される。

したがって、コンプレッサハウジング１０うち冷媒の流れＲの上流側から下流側に亘り、徐々に温度が高くなる温度勾配が生じることになる。このとき、温度が高い部位ほど大きく膨張するため、コンプレッサハウジング１０の取付け平面部１１において、温度差に応じて熱変形によるゆがみが生じる。このため、取付け平面部１１および下部平面２１０の間に隙間が生じる。したがって、隙間からインバータハウジング２００ａ内に水分等が侵入して腐食等の問題が生じる。なお、インバータハウジング２００ａのうちコンプレッサハウジング１０側には、内外に貫通する貫通部が設けられている。

また図１においてはインバータハウジング内に電機回路を収納する例が示されているが、コンプレッサハウジングの取付け平面部１１に直接電気回路を設置し上部をカバーで保護する場合も同様である。

これに対して、本実施形態においては、上述の如く、水平方向からインバータ装置２００に向けて伝えられる熱は、取付脚部１４ａ、１４ｂが遮蔽することができる。さらに、取付脚部１４ａ、１４ｂが、インバータ装置２００から発生する熱を取付脚部１４ａ、１４ｂから大気中に放熱することができる。したがって、インバータ装置２００の冷却能力を向上することができる。

これに伴い、インバータ装置２００側からコンプレッサハウジング１０側に伝達される熱量が少なくなるので、コンプレッサハウジング１０の温度勾配も小さくなり、コンプレッサハウジング１０に生じる熱変形によるゆがみも小さくすることができる。

また、本実施形態では、取付脚部１４ａ、１４ｂがコンプレッサハウジング１０の取付け平面部１１の左右に配置されているので、取付脚部１４ａ、１４ｂをエンジンに対して固定することにより、取付け平面部１１の熱変形によるゆがみを矯正することができる。

また、本実施形態では、エンジンの垂壁に対して、コンプレッサハウジング１０を４カ所（すなわち、取付脚部１４ａ〜１４ｄ）で固定している。したがって、エンジンの垂壁に対するコンプレッサハウジング１０の剛性を増すことができる。これに伴って、コンプレッサハウジング１０の振動を小さく抑えることができるので、電動コンプレッサ１００およびインバータ装置２００の信頼性を高めることができる。

さらに、本実施形態では、取付脚部１４ａ〜１４ｄは、長方形の角部に対応するように位置しているので、電動コンプレッサ１００の重心を４つの取付脚部（１４ａ〜１４ｄ）の中央部に配置することができるので、電動コンプレッサ１００からの振動を４つの取付脚部（１４ａ〜１４ｄ）で分担できるので、振動に伴う過大な応力の発生を抑制することができる。

また、本実施形態において、インバータハウジング２００ａ側からコンプレッサハウジング１０側への放熱を良好にするために次の（１）、（２）のうちいずれかを実施してもよい。

（１） 下部平面２１０と取付け平面部１１との表面加工の表面粗さを、一定値｛具体的には、１２．５ｚ（十点平均値）｝以下にする。これにより、インバータハウジング２００ａの下部平面２１０と、コンプレッサハウジング１０の取付け平面部１１とをより良好に密着させることができる。したがって、インバータハウジング２００ａおよびコンプレッサハウジング１０の間の熱伝導性を向上することができる。

（２） 下部平面２１０と取付け平面部１１とをそれぞれエンドミル等の工具で表面加工する際に、図６に示すように、それぞれの平面部２１０、１１の表面加工痕の長手方向（図６中矢印方向）が同一になるように接触させる。図６は平面部の拡大図である。

ここで、表面加工痕とは、表面加工のために工具を移動させる移動軌跡であり、長手方向は、表面加工のために工具を移動させる方向のことである。

本発明の車両用電動コンプレッサの一実施形態の内部構成を示す図である。 図１の車両用電動コンプレッサの外観を示す図である。 図２の車両用電動コンプレッサの側面図である。 図２の車両用電動コンプレッサの上面図である。 従来技術の車両用電動コンプレッサの外観図である。 取付け平面部の拡大図である。

符号の説明

１００…電動コンプレッサ、１０…コンプレッサハウジング、
１４ａ、１４ｂ…取付脚部、２０…ステータ、３０…ロータ、
４０…回転軸、５０…軸受け、６０…コンプレッサ部。

Claims (6)

1. コンプレッサハウジングと、
   前記コンプレッサハウジング内に収納され、冷媒を圧縮するコンプレッサと、
   前記コンプレッサハウジング内に収納され、前記コンプレッサを駆動する電動機と、
   前記コンプレッサハウジングの外表面上に形成された平面部に装着され、前記電動機を制御する制御用電気回路とを備え、
   前記コンプレッサハウジング内には冷媒が流れ、この流れる冷媒が前記コンプレッサハウジングを介して前記制御用電気回路を冷却するように構成される車載用電動コンプレッサであって、
   前記コンプレッサハウジングには、車体側に固定するための２つ以上の脚部が設けられており、
   前記２つの脚部の間に前記制御用電気回路が配置されており、
   前記制御用電気回路は、前記２つの脚部に近接して配置されており、
   前記２つの脚部は、前記２つの脚部が並ぶ方向から前記制御用電気回路に向かって伝わる熱を遮蔽するようになっていることを特徴とする車載用電動コンプレッサ。
2. 前記コンプレッサハウジングには、前記２つの脚部以外に、他の２つの脚部が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の車載用電動コンプレッサ。
3. 前記４つの脚部は、略長方形に配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の車載用電動コンプレッサ。
4. 前記制御用電気回路は、電気回路用ハウジング内に収納されているものであることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の車載用電動コンプレッサ。
5. 前記コンプレッサハウジングおよび前記電気回路用ハウジングには、それぞれ互いに接触する接触平面部が設けられており、
   前記互いの接触平面部の表面加工の表面粗さは、１２．５ｚ以下になっていることを特徴とする請求項４に記載の車載用電動コンプレッサ。
6. 前記コンプレッサハウジングおよび前記電気回路用ハウジングは、それぞれの接触平面部の表面加工痕の長手方向が一致するように接触していることを特徴とする請求項５に記載の車載用電動コンプレッサ。

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