JP5318098B2 - 電動圧縮機 - Google Patents

Description

本発明は、モータの駆動回路をハウジング内に備えた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としては、ハウジング内に吸入した冷媒を圧縮するための圧縮部と、圧縮部を駆動するためのモータと、複数の発熱性部品を有し、モータを駆動するためのモータ駆動回路と、ハウジング内の冷媒流入側に設けられた冷媒吸入チャンバとモータ駆動回路が収納される駆動回路収納室とを仕切るように設けられ、冷媒吸入チャンバ内の冷媒と駆動回路収納室内のモータ駆動回路とを熱交換可能な仕切壁とを備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

前記電動圧縮機では、モータ駆動回路の発熱性部品の熱による故障及び破損を防止するために、モータ駆動回路が仕切壁を介して冷媒によって冷却されるようになっている。また、前記電動圧縮機は、モータ駆動回路の温度を検出するためのサーミスタ等の温度センサを備え、温度センサによって検出した温度に基づいてモータの回転数を制御することにより、モータ駆動回路の故障及び破損を防止するようになっている。

特開２００３−１３９０６９号公報

前記電動圧縮機では、モータ駆動回路の設置スペースに制約が有り仕切壁の範囲内にモータ駆動回路を設置することができない場合や、仕切壁の温度が均一でない場合がある。この場合、モータ駆動回路を保護するためには、各発熱性部品にそれぞれ温度センサを用いてモータの回転数制御を行う必要があり、製造コストが高くなる。

本発明の目的とするところは、製造コストの低減を図るとともに、モータ駆動回路を確実に保護することのできる電動圧縮機を提供することにある。

本発明は前記目的を達成するため、電動圧縮機は、ハウジング内に吸入した冷媒を圧縮するための圧縮部と、圧縮部を駆動するためのモータと、複数の発熱性部品としてのパワー半導体素子を有するインバータ回路、マイクロコンピュータ構成の制御部及び平滑コンデンサやノイズフィルタ等のパワー回路部品を有し、モータを駆動するためのモータ駆動回路と、ハウジング内の冷媒流入側に設けられた冷媒吸入チャンバと、モータ駆動回路を収納するための駆動回路収納室と、冷媒吸入チャンバと駆動回路収納室とを仕切るように設けられ、冷媒吸入チャンバ内の冷媒と駆動回路収納室内のモータ駆動回路とを熱交換可能な仕切壁と、複数のパワー半導体素子のうち最も温度が高くなるパワー半導体素子の近傍に設けられた温度センサとを備え、前記制御部は温度センサの検出温度に基づいてモータの回転数制御を行うもので、前記インバータ回路は仕切壁に接触するとともに少なくとも一部は冷媒吸入チャンバに対向してなり、前記制御部は仕切壁から離隔するとともに冷媒吸入チャンバに少なくとも一部は対向してなり、前記パワー回路部品は冷媒吸入チャンバと対向しない位置で仕切壁に近接してなる。

これにより、複数の発熱性部品のうち最も温度が高くなる発熱性部品近傍の温度が検出されることから、最も温度条件の悪い位置の発熱性部品近傍の温度を基準としてモータの回転数制御が行われる。

また、前記目的を達成するため、電動圧縮機は、ハウジング内に吸入した冷媒を圧縮するための圧縮部と、圧縮部を駆動するためのモータと、複数の発熱性部品としてのパワー半導体素子を有するインバータ回路、マイクロコンピュータ構成の制御部及び平滑コンデンサやノイズフィルタ等のパワー回路部品を有し、モータを駆動するためのモータ駆動回路と、ハウジング内の冷媒流入側に設けられた冷媒吸入チャンバと、モータ駆動回路を収納するための駆動回路収納室と、冷媒吸入チャンバと駆動回路収納室とを仕切るように設けられ、冷媒吸入チャンバ内の冷媒と駆動回路収納室内のモータ駆動回路とを熱交換可能な仕切壁と、複数のパワー半導体素子のうち仕切壁からの距離が最も大きいパワー半導体素子の近傍に設けられた温度センサとを備え、前記制御部は温度センサの検出温度に基づいてモータの回転数制御を行うもので、前記インバータ回路は仕切壁に接触するとともに少なくとも一部は冷媒吸入チャンバに対向してなり、前記制御部は仕切壁から離隔するとともに冷媒吸入チャンバに少なくとも一部は対向してなり、前記パワー回路部品は冷媒吸入チャンバと対向しない位置で仕切壁に近接してなる。

これにより、複数の発熱性部品のうち仕切壁からの距離が最も大きい発熱性部品近傍の温度が検出されることから、最も温度条件の悪い位置の発熱性部品近傍の温度を基準としてモータの回転数制御が行われる。

本発明によれば、最も温度条件の悪い位置の発熱性部品近傍の温度のみを基準としてモータの回転数制御を行うことができるので、複数の温度センサを必要とすることなく、モータ駆動回路を確実に保護することが可能となる。

本発明の一実施形態を示す電動圧縮機の側面断面図 駆動回路収納室を示す図 制御系を示すブロック図

図１乃至図３は本発明の一実施形態を示すものである。

本発明の電動圧縮機は、円筒状に形成されたハウジング１０と、冷媒を圧縮するための圧縮部２０と、圧縮部２０を駆動させるためのモータ３０と、モータ３０の運転制御を行うためのモータ駆動回路としての駆動回路部４０とを備えたスクロール型の電動圧縮機である。また、この電動圧縮機は、冷媒として例えばＨＦＣ−１３４ａや二酸化炭素等が用いられる。

ハウジング１０は、圧縮部２０が収納される第１ハウジング１１と、モータ３０が収納される第２ハウジング１２と、駆動回路部４０が収納される第３ハウジング１３とからなる。

第１ハウジング１１は、一端面が閉鎖され、他端面が第２ハウジング１２の一端面に結合されている。また、第１ハウジング１１の一端面側の周面には図示しない冷媒吐出口が設けられている。

第２ハウジング１２は、一端面が第１ハウジング１１に結合され、他端面が第３ハウジング１３の一端面に結合されている。

第１ハウジング１１及び第２ハウジング１２は、圧縮部２０駆動用の後述する駆動シャフトの一端側を回転自在に支持するための後述するセンタープレートを介してボルト１４によって結合されている。

第３ハウジング１３は、一端面側が第２ハウジング１２に結合され、他端面側が開放可能なように閉鎖板１５によって閉鎖されている。また、第３ハウジング１３の一端面側の周面には冷媒吸入口１３ａが設けられている。更に、第３ハウジング１３は、内部が仕切壁１３ｂによって冷媒吸入口１３ａを含む一端面側と他端面側とに仕切られており、駆動回路部４０を収納するための駆動回路収納室１３ｃとモータ３０側に連通する冷媒吸入チャンバ１３ｄが設けられている。尚、駆動回路収納室１３ｃを示す図２において、仕切壁１３ｂの範囲を一点鎖線によって示している。

圧縮部２０は、第１ハウジング１１の一端側に固定された固定スクロール部材２１と、第１ハウジング１１の他端側に設けられ、固定スクロール部材２１に対して旋回可能に設けられた旋回スクロール部材２２とを有している。

固定スクロール部材２１は、第１ハウジング１１内を仕切るように設けられた円板状の部材からなり、旋回スクロール部材２２側の面に渦巻体２１ａが設けられている。また、固定スクロール部材２１の径方向中央部には、圧縮部２０において圧縮した冷媒を吐出するための冷媒吐出孔２１ｂが設けられている。第１ハウジング１１内の一端面と固定スクロール部材２１との間には、冷媒吐出室１１ａが形成され、冷媒吐出室１１ａに冷媒吐出口から吐出される冷媒が流入するようになっている。

旋回スクロール部材２２は、固定スクロール部材２１側の面に渦巻体２２ａが設けられ、その反対側の面にモータ３０の回転力を伝達するための駆動シャフト２３の一端側が駆動ブッシュ２４を介して連結されている。

駆動シャフト２３は、第２ハウジング１２の中心軸に沿って延びるように設けられている。駆動シャフト２３は、駆動ブッシュ２４との連結部２３ａが駆動シャフト２３の回転中心から偏心するように設けられている。また、駆動シャフト２３は、一端側が圧縮部２０とモータ３０の間に設けられたセンタープレート２５にボールベアリング２６を介して回転自在に支持され、他端側が第２ハウジング１２の他端面側に設けられた軸受け１２ａにボールベアリング２７を介して回転自在に支持されている。即ち、駆動シャフト２３は、モータ３０によって回転し、旋回スクロール部材２２を所定の円軌道上を旋回させるようになっている。

センタープレート２５は、ハウジング１０内の圧縮部２０側の空間とモータ３０側の空間を仕切るように設けられ、圧縮部２０側の空間とモータ３０側の空間を連通するための連通孔が設けられている。また、センタープレート２５には、外周面の周方向に亘ってフランジ部２５ａが設けられ、フランジ部２５ａが第１ハウジング１１と第２ハウジング１２との間に狭持されるようになっている。

モータ３０は、駆動シャフト２３に固定された永久磁石からなるロータ３１と、ロータ３１を囲むように設けられ、第２ハウジング１２内に固定されたステータ３２とを有している。

駆動回路部４０は、基板上に複数の発熱性部品としてのパワー半導体素子４１ａを有するインバータ回路４１、平滑コンデンサやノイズフィルタ等のパワー回路部品４２、マイクロコンピュータ構成の制御部４３等からなり、駆動回路収納室１３ｃに収納され、モールド樹脂４４によって駆動回路収納室１３ｃ内に固定されている。

インバータ回路４１は、駆動回路収納室１３ｃの仕切壁１３ｂ側の壁面に接するように取り付けられ、図２に示すように、一部が仕切壁１３ｂの範囲内に位置し、その他の部分が仕切壁１３ｂの範囲外に位置している。これにより、インバータ回路４１上の複数のパワー半導体素子４１ａは、一部のパワー半導体素子４１ａが仕切壁１３ｂ上に位置し、その他のパワー半導体素子４１ａが仕切壁１３ｂの範囲外に位置している。また、インバータ回路４１には、複数のパワー半導体素子４１ａのうち、仕切壁１３ｂから最も離れた所に位置するパワー半導体素子４１ａ、即ち、冷媒吸入チャンバ１３ｄに流入する冷媒と熱交換し難く、最も温度が高くなるパワー半導体素子４１ａの近傍にサーミスタ等の温度検出センサ４１ｂが設けられている。

また、この電動圧縮機は、旋回スクロール部材２２の旋回位置を規制するために設けられ、旋回スクロール部材２２及びセンタープレート２５にそれぞれ設けられたピンと、ピン同士を連結するための連結部材からなる旋回位置規制機構５０を備えている。

以上のように構成された電動圧縮機において、モータ３０に通電して駆動シャフト２３を回転させると、圧縮部２０において固定スクロール部材２１に対して旋回スクロール部材２２が旋回運動する。これにより、冷媒吸入口１３ａからハウジング２０内に流入する冷媒は、冷媒吸入チャンバ１３ｄの仕切壁１３ｂを介して駆動回路部４０のインバータ回路４１の各パワー半導体素子４１ａを冷却し、第２ハウジング１２内を流通してモータ３０を冷却する。第２ハウジング１２内を流通した冷媒は、センタープレート２５の連通孔を介して旋回スクロール部材２２とセンタープレート２５との間を流通し、旋回位置規制機構５０を冷却した後、圧縮部２０に流入する。圧縮部２０において圧縮された冷媒は、冷媒吐出孔２１ｂから冷媒吐出室１１ａに流入し、冷媒吐出口から吐出される。

電動圧縮機の運転中において、制御部４３は、温度センサ４１ｂによって所定のパワー半導体素子４１ａ近傍の温度を検出し、温度センサ４１ｂの検出温度が所定温度以上になると、モータの回転数を上昇させたり減少させたり、モータを停止したりモータの回転数を変更する。

このように、本実施形態の電動圧縮機によれば、複数のパワー半導体素子４１ａのうち最も温度が高くなるパワー半導体素子４１ａの近傍に、温度センサ４１ｄを設け、温度センサ４１ｄの検出温度に基づいてモータ３０の回転数制御を行うようにしたので、最も温度条件の悪い位置のパワー半導体素子４１ａ近傍の温度を基準としてモータ３０の回転数を変更することができ、複数の温度センサ４１ｂを必要とすることなく、インバータ回路４１を確実に保護することが可能となる。

尚、前記実施形態では、最も温度条件の悪い位置のパワー半導体素子４１ａとして、駆動回路収納室１３ｃの仕切壁１３ｂの壁面に対して平行方向でかつ壁面から距離が最も大きい位置のパワー半導体素子４１ａを示したが、仕切壁１３ｂの壁面に対して垂直方向でかつ壁面から最も距離が大きい位置のパワー半導体素子４１ａを最も温度条件の悪い位置のパワー半導体素子４１ａとしてもよい。

また、前記実施形態では、最も温度条件の悪い位置のパワー半導体素子４１ａとして、仕切壁１３ｂの範囲外に位置するパワー半導体素子４１ａを示したが、仕切壁１３ｃの範囲内で温度が異なる場合、その範囲内で最も温度の高くなる箇所（例えば冷媒吸入チャンバ１３ｄの冷媒流通方向下流側など）側に位置するパワー半導体素子４１ａを最も温度条件の悪い位置のパワー半導体素子４１ａとしてもよい。

１０…ハウジング、１１…第１ハウジング、１２…第２ハウジング、１３…第３ハウジング、１３ｂ…仕切壁、１３ｃ…駆動回路収納室、１３ｄ…冷媒吸入チャンバ、２０…圧縮部、３０…モータ、４０…駆動回路部、４１…インバータ回路、４１ａ…パワー半導体素子、４１ｂ…温度センサ、４３…制御部。

Claims (3)

1. ハウジング（１０）内に吸入した冷媒を圧縮するための圧縮部（２０）と、
   圧縮部（２０）を駆動するためのモータ（３０）と、
   複数の発熱性部品としてのパワー半導体素子（４１ａ）を有するインバータ回路（４１）、マイクロコンピュータ構成の制御部（４３）及び平滑コンデンサやノイズフィルタ等のパワー回路部品（４２）を有し、モータ（３０）を駆動するためのモータ駆動回路（４０）と、
   ハウジング（１０）内の冷媒流入側に設けられた冷媒吸入チャンバ（１３ｄ）と、
   モータ駆動回路（４０）を収納するための駆動回路収納室（１３ｃ）と、
   冷媒吸入チャンバ（１３ｄ）と駆動回路収納室（１３ｃ）とを仕切るように設けられ、冷媒吸入チャンバ（１３ｄ）内の冷媒と駆動回路収納室（１３ｃ）内のモータ駆動回路（４０）とを熱交換可能な仕切壁（１３ｂ）と、
   複数のパワー半導体素子（４１ａ）のうち最も温度が高くなるパワー半導体素子（４１ａ）の近傍に設けられた温度センサ（４１ｂ）とを備え、
   前記制御部（４３）は温度センサ（４１ｂ）の検出温度に基づいてモータ（３０）の回転数制御を行うもので、
   前記インバータ回路（４１）は仕切壁（１３ｂ）に接触するとともに少なくとも一部は冷媒吸入チャンバ（１３ｄ）に対向してなり、前記制御部（４３）は仕切壁（１３ｂ）から離隔するとともに冷媒吸入チャンバ（１３ｄ）に少なくとも一部は対向してなり、前記パワー回路部品（４２）は冷媒吸入チャンバ（１３ｄ）と対向しない位置で仕切壁（１３ｂ）に近接してなる
   電動圧縮機。
2. ハウジング（１０）内に吸入した冷媒を圧縮するための圧縮部（２０）と、
   圧縮部（２０）を駆動するためのモータ（３０）と、
   複数の発熱性部品としてのパワー半導体素子（４１ａ）を有するインバータ回路（４１）、マイクロコンピュータ構成の制御部（４３）及び平滑コンデンサやノイズフィルタ等のパワー回路部品（４２）を有し、モータ（３０）を駆動するためのモータ駆動回路（４０）と、
   ハウジング（１０）内の冷媒流入側に設けられた冷媒吸入チャンバ（１３ｄ）と、
   モータ駆動回路（４０）を収納するための駆動回路収納室（１３ｃ）と、
   冷媒吸入チャンバ（１３ｄ）と駆動回路収納室（１３ｃ）とを仕切るように設けられ、冷媒吸入チャンバ（１３ｄ）内の冷媒と駆動回路収納室（１３ｃ）内のモータ駆動回路（４０）とを熱交換可能な仕切壁（１３ｂ）と、
   複数のパワー半導体素子（４１ａ）のうち仕切壁（１３ｂ）からの距離が最も大きいパワー半導体素子（４１ａ）の近傍に設けられた温度センサ（４１ｂ）とを備え、
   前記制御部（４３）は温度センサ（４１ｂ）の検出温度に基づいてモータ（３０）の回転数制御を行うもので、
   前記インバータ回路（４１）は仕切壁（１３ｂ）に接触するとともに少なくとも一部は冷媒吸入チャンバ（１３ｄ）に対向してなり、前記制御部（４３）は仕切壁（１３ｂ）から離隔するとともに冷媒吸入チャンバ（１３ｄ）に少なくとも一部は対向してなり、前記パワー回路部品（４２）は冷媒吸入チャンバ（１３ｄ）と対向しない位置で仕切壁（１３ｂ）に近接してなる
   電動圧縮機。
3. 前記インバータ回路（４１）、前記制御部（４３）及びパワー回路部品（４２）をモールド樹脂（４４）によって一体にして駆動回路収納室（１３ｃ）内に収納した
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の電動圧縮機。

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