JP7216515B2 - 電動圧縮機 - Google Patents
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Description
このような構成とされた電動圧縮機は、電動モータと圧縮機(例えば、スクロール圧縮機)とが内蔵されるハウジングの外周に配置された金属製の収容ケース(インバータボックス)を有する。
収容ケースの内部には、高電圧電源ユニットから供給される直流電力を三相交流電力に変換し、電動モータに給電するインバータ装置が組込まれている。
収容ケースは、インバータ装置を挿入する開口部を有する収容部本体と、収容部本体の開口部を塞ぐように固定されたカバー部材と、を有する。
カバー部材は、収容部本体の開口部を塞ぐように、収容部本体にボルト等で固定されている。
このような収容部本体とカバー部材とがメタルタッチする構造の場合、圧縮機等で振動が発生した際に、収容部本体を介して、カバー部材に振動が伝達されて、カバー部材が振動して騒音を発生させてしまうという問題があった。
特許文献1には、開口部を有し、内部にインバータ装置が収容設置される収容部本体と、開口部を覆うカバー部材と、収容部本体とカバー部材との間に介在して、収容部本体とカバー部材との隙間をシールするガスケットと、を備え、ガスケットが、平たい金属製の芯材と、芯材の両面を覆うように設けられた発泡弾性体と、を備え、かつエンボス加工によって付与された所定形状の凹凸を有しており、収容部本体とカバー部材とがボルトで締結され、ガスケットに付与された凹凸が、ボルトよりも収容部本体内側に配置された電動圧縮機が開示されている。
これにより、カバー部材の振動を抑制する効果を高めることが可能となるので、カバー部材の振動に起因する騒音を低減する効果を高めることができる。
また、ガスケットがゴム製の場合には、防振部材とガスケットとを用いて、カバー部材の振動を抑制することが可能となるので、カバー部材の振動に起因する騒音を低減する効果をさらに高めることができる。
また、回路基板とカバー部材との間のみでなく、カバー部材の外側にもグロメットの一部が配置されているため、カバー部材の振動に起因する騒音を低減する効果をさらに高めることができる。
これにより、カバー部材の変位方向(この場合、カバー部材がボルトの頭部から離間する方向、及びカバー部材がボルトの頭部に近づく方向)に依存することなく、防振部材が頭部及びカバー部材と接続された状態を維持することが可能となる。よって、カバー部材の振動した際、防振部材によりカバー部材の振動を抑制することが可能となるので、カバー部材の振動に起因する騒音を低減することができる。
E≧V/SAV ・・・(1)
但し、上記(1)式において、V(m/s)は前記冷媒の音速である。
E≧V/SAV ・・・(2)
但し、上記(2)式において、V(m/s)は前記冷媒の音速である。
上記(2)式を満たすように、カバー部材の固有値を設定することで、簡便な構成で、防振部材を用いてカバー部材の振動を抑制することが可能となる。これにより、カバー部材の振動に起因する騒音を低減することができる。
なお、固定スクロールの内側曲線は、腹側曲線という場合がある。また、可動スクロールの外側曲線は、背側曲線という場合がある。
図1は、本発明の第1の実施形態に係る電動圧縮機の概略構成を示す側面図である。図1では、電動圧縮機10の一例として、カーエアコンに使用されるインバータ一体型電動圧縮機を例に挙げて図示する。
図2は、図1に示す電動圧縮機をA視した側面図である。図2において、図1に示す構造体と同一構成部分には、同一符号を付す。
図3は、図1に示すインバータ装置を収容した図2に示す収容ケースをB1-B2線で切断した断面図である。図3において、図1及び図2に示す構造体と同一構成部分には、同一符号を付す。
冷媒吸入ポート25は、ハウジング11の外部から低温低圧とされた冷媒ガス(冷媒)をハウジング本体24内に導入させる。ハウジング本体24内に導入された低温低圧の冷媒ガスは、電動モータ12の周囲を流通後、第2のハウジング部22内に流れ、圧縮機13に吸い込まれて圧縮される。
ハウジング11は、第1のハウジング部21内の冷媒が第2のハウジング部22内に移動可能な構成とされている。吐出ポート28は、圧縮機13の中央部まで延在し、圧縮された冷媒ガスが吐出される吐出口28Aを有する。吐出口28Aは、圧縮機13の一部を構成している。
上記構成とされた吐出ポート28は、圧縮機13により圧縮されることで生成される高温高圧の冷媒をハウジング11の外部に吐出する。
また、図4では、固定スクロール41の位置を基準としたときの可動スクロール42の位置角θが230°の状態を図示している。なお、位置角θは、固定スクロール41の背側巻終わりを基準とした際の可動スクロール42の位置を示す角度である。
さらに、図4では、冷媒ガスを吐出する段階において、複数の圧縮室44のうち、吐出口28Aに最も近い位置に形成された圧縮室を圧縮室44Aとして図示する。図4において、図1~図3に示す構造体と同一構成部分には同一符号を付す。
圧縮機13は、渦巻き形状とされた固定スクロール41と、渦巻き形状とされた可動スクロール42と、固定スクロール41と可動スクロール42との間に形成され、可動スクロール42の可動により冷媒ガスを圧縮する複数の圧縮室44(圧縮室44Aを含む)と、固定スクロール41の中央部と対向し、圧縮された冷媒ガスを吐出する吐出口28Aと、を有する。
そして、高温高圧とされた冷媒ガスは、圧縮機13の中央(固定スクロール41の中央)に配置された吐出口28Aに案内され、吐出口28Aを介して、電動圧縮機10の外部に供給される。
収容部本体31は、第1のハウジング部21の側面(ハウジング11の側面)に設けられている。収容部本体31は、開口部31Aを有する。収容部本体31は、インバータ装置19を収容している。
基板支持部32は、ボルト16が締結されるねじ穴32Aを有する。ねじ穴32Aは、先端面32aから露出されており、底面31aに対して直交する方向に延在して設けられている。
複数のねじ35は、軸部がカバー部材34に形成されたねじ穴、及び該ねじ穴と対向する収容部本体31の縁部に螺合されている。これにより、カバー部材34は、収容部本体31に固定されている。
ボルト16の軸部52は、回路基板55に形成された貫通穴55Aに挿入された状態で、基板支持部32に設けられたねじ穴32Aに締結されている。これにより、回路基板55は、ボルト16により、基板支持部32に固定されている。
防振部材17として防振ゴムを用いる場合、防振部材17の厚さは、例えば、2mm~20mmの範囲内で設定することが可能である。
第1及び第2の接着層18A,18Bとしては、例えば、加硫接着剤や水分硬化型の接着剤等を用いることが可能である。
よって、カバー部材34の振動した際、防振部材17によりカバー部材34の振動を抑制することが可能となるので、カバー部材34の振動に起因する騒音を低減することができる。
高電圧系部品(図示せず)としては、例えば、高電圧電源ライン(図示せず)に設けられた平滑コンデンサ、ノーマルモードコイル、及びコモンモードコイル等の部品を用いることが可能である。
回路基板55は、基板支持部32の先端面32aと接触する一面55aと、カバー部材34の内面34aと対向する他面55bと、ボルト16の軸部52を挿入するための貫通穴55Aと、を有する。
電子部品57は、回路基板55の他面55bに実装されている。電子部品57としては、例えば、CPU等の低電圧で動作する素子を用いることができる。
図5を参照するに、圧縮機13が冷媒ガス(冷媒)を吐出口28Aから吐出する段階(図4に示す状態)において、複数の圧縮室44のうち、最も内側に形成された圧縮室44Aを区画する固定スクロール41の内側曲線CL1の長さS1(mm)と、最も内側に形成された圧縮室44Aを区画する可動スクロール42の外側曲線CL2の長さS2(mm)と、の平均値SAV(mm)は、下記(3)式により算出される。なお、平均値SAV(代表長さ)は、図5に示す中心曲線CL3の長さに相当する値である。
SAV=(S1+S2)/2 ・・・(3)
E≧V/SAV ・・・(4)
但し、上記(4)式において、V(m/s)は冷媒ガス(冷媒)の音速である。
また、上記(4)式を満たす固有値Eを有するカバー部材34と、頭部51の一面51a及びカバー部材34の内面34aと接着された防振部材17と、を有することで、カバー部材34の振動を抑制する効果を高めることが可能となるので、カバー部材34の振動に起因する騒音をさらに低減できる。
冷媒ガス(冷媒)として、フッ素系冷媒であるR-134aを用いる場合、冷媒の音速Vは、150m/s~180m/s程度である。
カーエアコン用の圧縮機13として、33ccのスクロール圧縮機を用いる場合において、長さS1が79.97mm、長さS2が103.09mmの場合、これら2つの平均値SAVは、91.53mmとなる。
V=180m/sとし、SAV=91.53mmと、V=180m/sと、を上記(4)式に代入すると、E≧1.97(kHz)となる。
したがって、上述した条件の場合、カバー部材34の固有値Eは、1.97kHz以上にすると、カバー部材34の振動が抑制され、カバー部材34の振動に起因する騒音を低減することができる。
図6は、本発明の第2の実施形態に係る電動圧縮機の概略構成を示す側面図である。図6において、図1に示す構造体と同一構成部分には同一符号を付す。
図7は、図6に示す収容ケースをC1-C2線で切断した断面図である。図7において、第1の実施形態で説明した図3に示す構造体と同一構成部分には同一符号を付す。
ねじ穴51Aは、頭部51の一面51aから露出されており、一面51aから軸部52に向かう方向に延在している。ねじ穴51Aの深さは、頭部51の厚さよりも小さい。
ねじ68は、頭部69と、頭部69と一体とされた軸部71と、を有する。ねじ68は、カバー部材34の外側から軸部71が貫通穴34Aに挿入された状態で、頭部51に設けられたねじ穴51Aに螺合されている。この状態において、ねじ68の軸部71は、第1の接着層18A、防振部材17、及び第2の接着層18Bを貫通している。
これにより、カバー部材34の振動を抑制する効果を高めることが可能となるので、カバー部材34の振動に起因する騒音を低減する効果を高めることができる。
図8は、本発明の第3の実施形態に係る電動圧縮機の概略構成を示す側面図である。図8において、図6に示す構造体と同一構成部分には同一符号を付す。
図9は、図8に示す収容ケースをD1-D2線で切断した断面図である。図9において、第2の実施形態で説明した図7に示す構造体と同一構成部分には同一符号を付す。
ガスケット78としては、例えば、表面にゴムがコーティングされたガスケット等を用いることが可能である。
また、ガスケット78がゴム製の場合には、防振部材17とガスケット78とを用いて、カバー部材34の振動を抑制することが可能となるので、カバー部材34の振動に起因する騒音を低減する効果をさらに高めることができる。
したがって、カバー部材34が振動して、カバー部材34が静止した位置からカバー部材34が頭部69に近づく方向に変位すると、カバー部材34の内面34aから防振部材17が離間しても、頭部69及びカバー部材34の外面34bにガスケット78が当接されるため、ガスケット78によりカバー部材34の振動を抑制することが可能となる。
図11は、本発明の第4の実施形態に係る電動圧縮機の概略構成を示す側面図である。図11において、図3に示す構造体と同一構成部分には同一符号を付す。
図12は、図11に示す収容ケースをF1-F2線で切断した断面図である。図12において、第1の実施形態で説明した図3に示す構造体と同一構成部分には同一符号を付す。
カバー部材34のうち、リング状の溝91Bに挿入された部分は、第1の接着層18Aにより、リング状の溝91Bを区画するグロメット91に接着されている。
また、グロメット91の2つの端面のうち、回路基板55の他面55bと対向する端面は、第2の接着層18Bにより回路基板55の他面55bに接着されている。
グロメット91としては、例えば、ゴム製のグロメットを用いることが可能である。
上記構成とされたねじ92は、カバー部材34の外側から軸部95が貫通穴34Bに挿入された状態で、ねじ穴32Aに螺合されている。これにより、軸部95は、グロメット91及び第2の接着層18Bを貫通している。
また、回路基板55とカバー部材34との間のみでなく、カバー部材34の外側(外面34b)にもグロメット91の一部が配置されているため、カバー部材34の振動に起因する騒音を低減する効果をさらに高めることができる。
電動圧縮機100では、カバー部材34が振動して、カバー部材34が静止した位置から回路基板55から離間する方向に変位すると、カバー部材34の内面34aからグロメット91が離間しても、カバー部材34の外側に配置されたグロメット91の一部がカバー部材34の外面34b及びねじ92の頭部69に当接されるため、カバー部材34の外側に配置されたグロメット91によりカバー部材34の振動を抑制することが可能となる。
図14は、本発明の第5の実施形態の電動圧縮機の主要部の断面図である。図14において、第1の実施形態で説明した図3に示す構造体と同一構成部分には同一符号を付す。
11…ハウジング
12…電動モータ
13…圧縮機
14…モータ軸
15…収容ケース
16,66…ボルト
17…防振部材
17a,51a,55a…一面
17b,51b,55b…他面
18A…第1の接着層
18B…第2の接着層
19…インバータ装置
21…第1のハウジング部
22…第2のハウジング部
24,27…ハウジング本体
25…冷媒吸入ポート
28…吐出ポート
28A…吐出口
31…収容部本体
31a…底面
31A…開口部
32…基板支持部
32a…先端面
32A,51A…ねじ穴
34…カバー部材
34a…内面
34b…外面
34A,34B,55A…貫通穴
35,68,92…ねじ
41…固定スクロール
42…可動スクロール
44,44A…圧縮室
51,69…頭部
52,71,95…軸部
55…回路基板
57…電子部品
58…CPU基板
78…ガスケット
91…グロメット
91A…ねじ用貫通穴
91B…リング状の溝
CL1…内側曲線
CL2…外側曲線
CL3…中心曲線
θ…位置角
Claims (13)
- 圧縮機、及び前記圧縮機を駆動させる電動モータを収容するハウジングと、
電子部品が実装された回路基板を含むインバータ装置と、
前記ハウジングの側面に設けられ、前記インバータ装置を収容する収容部本体、前記収容部本体の内側に突出して設けられ、前記回路基板の一面を支持する基板支持部、及び前記収容部本体に固定され、前記収容部本体の開口部を塞ぐカバー部材を含む収容ケースと、
前記基板支持部に対する前記回路基板の位置を規制するように、前記基板支持部に締結され、前記カバー部材の内面と対向する頭部の一面が平面とされたボルトと、
前記頭部の一面と前記カバー部材の内面との間に配置されており、前記頭部の一面及び前記カバー部材の内面と接着された防振部材と、
を有し、
前記頭部には、ねじ穴が設けられており、
前記カバー部材の外側から前記カバー部材及び前記防振部材を貫通して、前記ねじ穴に対して螺合されたねじを有する電動圧縮機。 - 圧縮機、及び前記圧縮機を駆動させる電動モータを収容するハウジングと、
電子部品が実装された回路基板を含むインバータ装置と、
前記ハウジングの側面に設けられ、前記インバータ装置を収容する収容部本体、前記収容部本体の内側に突出して設けられ、前記回路基板の一面を支持する基板支持部、及び前記収容部本体に固定され、前記収容部本体の開口部を塞ぐカバー部材を含む収容ケースと、
前記基板支持部に対する前記回路基板の位置を規制するように、前記基板支持部に締結され、前記カバー部材の内面と対向する頭部の一面が平面とされたボルトと、
前記頭部の一面と前記カバー部材の内面との間に配置されており、前記カバー部材の1次固有値の周波数以上とされたサージング周波数を有する防振部材と、
を有し、
前記頭部には、ねじ穴が設けられており、
前記カバー部材の外側から前記カバー部材及び前記防振部材を貫通して、前記ねじ穴に対して螺合されたねじを有する電動圧縮機。 - 前記カバー部材の外面に配置されたガスケットを有しており、
前記ねじは、前記ガスケットを介して、前記ねじ穴に螺合されている請求項1又は2記載の電動圧縮機。 - 前記ガスケットは、ゴム製である請求項3記載の電動圧縮機。
- 圧縮機、及び前記圧縮機を駆動させる電動モータを収容するハウジングと、
電子部品が実装された回路基板を含むインバータ装置と、
前記ハウジングの側面に設けられ、前記インバータ装置を収容する収容部本体、前記収容部本体の内側に突出して設けられ、前記回路基板の一面を支持する基板支持部、及び前記収容部本体に固定され、前記収容部本体の開口部を塞ぐカバー部材を含む収容ケースと、
を備え、
前記カバー部材は、前記基板支持部と対向する部分に貫通穴を備えており、
前記貫通穴の周囲に位置する前記カバー部材を収容するリング状の溝を含み、前記貫通穴に装着され、かつ防振性を備えたグロメットと、
前記カバー部材の外側から前記グロメットを貫通して、前記基板支持部に螺合されたねじと、
を有しており、
前記グロメットは、前記回路基板の他面、及び前記カバー部材に接着されている電動圧縮機。 - 圧縮機、及び前記圧縮機を駆動させる電動モータを収容するハウジングと、
電子部品が実装された回路基板を含むインバータ装置と、
前記ハウジングの側面に設けられ、前記インバータ装置を収容する収容部本体、前記収容部本体の内側に突出して設けられ、前記回路基板の一面を支持する基板支持部、及び前記収容部本体に固定され、前記収容部本体の開口部を塞ぐカバー部材を含む収容ケースと、
を備え、
前記カバー部材は、前記基板支持部と対向する部分に貫通穴を備えており、
前記貫通穴の周囲に位置する前記カバー部材を収容するリング状の溝を含み、前記貫通穴に装着され、かつ防振性を備えたグロメットと、
前記カバー部材の外側から前記グロメットを貫通して、前記基板支持部に螺合されたねじと、
を有しており、
前記グロメットは、前記カバー部材の1次固有値の周波数以上とされたサージング周波数を有する電動圧縮機。 - 圧縮機、及び前記圧縮機を駆動させる電動モータを収容するハウジングと、
電子部品が実装された回路基板を含むインバータ装置と、
前記ハウジングの側面に設けられ、前記インバータ装置を収容する収容部本体、前記収容部本体の内側に突出して設けられ、前記回路基板の一面を支持する基板支持部、及び前記収容部本体に固定され、前記収容部本体の開口部を塞ぐカバー部材を含む収容ケースと、
前記基板支持部に対する前記回路基板の位置を規制するように、前記基板支持部に締結され、前記カバー部材の内面と対向する頭部の一面が平面とされ、かつ前記頭部にねじ穴が設けられたボルトと、
前記頭部の一面と前記カバー部材の内面との間に配置されており、前記頭部の一面及び前記カバー部材の内面と接着された防振部材と、
前記カバー部材の外面に配置され、防振機能を有するガスケットと、
前記ガスケットを介して、前記ねじ穴に螺合されたねじと、
を有する電動圧縮機。 - 前記ガスケットは、ゴム製である請求項7記載の電動圧縮機。
- 前記ガスケットは、前記カバー部材の1次固有値の周波数以上とされたサージング周波数を有する請求項7または8記載の電動圧縮機。
- 圧縮機、及び前記圧縮機を駆動させる電動モータを収容するハウジングと、
電子部品が実装された回路基板を含むインバータ装置と、
前記ハウジングの側面に設けられ、前記インバータ装置を収容する収容部本体、前記収容部本体の内側に突出して設けられ、前記回路基板の一面を支持する基板支持部、及び前記収容部本体に固定され、前記収容部本体の開口部を塞ぐカバー部材を含む収容ケースと、
を備え、
前記カバー部材は、前記基板支持部と対向する部分に貫通穴を備えており、
前記貫通穴の周囲に位置する前記カバー部材を収容するリング状の溝を含み、前記貫通穴に装着され、かつ防振性を備えたグロメットと、
前記カバー部材の外側から前記グロメットを貫通して、前記基板支持部に螺合されたねじと、
を有する電動圧縮機。 - 前記グロメットは、前記カバー部材の1次固有値の周波数以上とされたサージング周波数を有する請求項10記載の電動圧縮機。
- 前記圧縮機は、渦巻き形状とされた固定スクロール及び可動スクロールと、前記固定スクロールと前記可動スクロールとの間に形成され、前記可動スクロールの可動により冷媒を圧縮する複数の圧縮室と、圧縮された前記冷媒を吐出する吐出口と、を備えており、
前記圧縮機が前記冷媒を前記吐出口から吐出する段階において、前記複数の圧縮室のうち、最も内側に形成された圧縮室を区画する前記固定スクロールの内側曲線の長さをS1(mm)と、前記最も内側に形成された圧縮室を区画する前記可動スクロールの外側曲線の長さをS2(mm)と、の平均の値を平均値SAV(mm)したときに、前記カバー部材の固有値E(kHz)が下記(1)式を満たす請求項1ないし11のうち、いずれか1項記載の電動圧縮機。
E≧V/SAV ・・・(1)
但し、上記(1)式において、V(m/s)は前記冷媒の音速である。 - 圧縮機、及び前記圧縮機を駆動させる電動モータを収容するハウジングと、
電子部品が実装された回路基板を含むインバータ装置と、
前記ハウジングの側面に設けられ、前記インバータ装置を収容する収容部本体、前記収容部本体の内側に突出して設けられ、前記回路基板の一面を支持する基板支持部、及び前記収容部本体に固定され、前記収容部本体の開口部を塞ぐカバー部材を含む収容ケースと、
前記カバー部材の内面と接触する防振部材と、
を備え、
前記圧縮機は、渦巻き形状とされた固定スクロール及び可動スクロールと、前記固定スクロールと前記可動スクロールとの間に形成され、前記可動スクロールの可動により冷媒を圧縮する複数の圧縮室と、圧縮された前記冷媒を吐出する吐出口と、を備えており、
前記圧縮機が前記冷媒を前記吐出口から吐出する段階において、前記複数の圧縮室のうち、最も内側に形成された圧縮室を区画する前記固定スクロールの内側曲線の長さS1(mm)と、前記最も内側に形成された圧縮室を区画する前記可動スクロールの外側曲線の長さS2(mm)と、の値の平均を平均値SAV(mm)したときに、前記カバー部材の固有値E(kHz)が下記(2)式を満たす電動圧縮機。
E≧V/SAV ・・・(2)
但し、上記(2)式において、V(m/s)は前記冷媒の音速である。
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