WO2012169329A1

WO2012169329A1 - 電動圧縮機

Info

Publication number: WO2012169329A1
Application number: PCT/JP2012/062591
Authority: WO
Inventors: 渡辺　貴之
Original assignee: 三菱重工業株式会社
Priority date: 2011-06-09
Filing date: 2012-05-17
Publication date: 2012-12-13
Also published as: CN103282660B; US20130272907A1; CN103282660A; EP2719897B1; JP2012255381A; US10151306B2; EP2719897A4; EP2719897A1

Abstract

　電動機と、電動機に駆動される圧縮機構と、電動機および圧縮機構を内部に収容しているハウジング２と、ハウジング２の側壁に設けられて、電動機を駆動する駆動回路が収容される収容部６と、収容部６に当接して、締結手段１１によって収容部６に締結される蓋部９と、収容部６と蓋部９との間に挟持されて、それらの間を密閉する密閉部材８と、を備え、収容部６は、ハウジング２の側壁から立設する壁７を有し、壁７の立設方向に直交する壁７の立設端面１０は、収容部６の内側から外側に向かう途中位置に段差１２を有しており、段差１２よりも外側の立設端面１０ａには、締結手段１１が貫通しており、段差１２よりも内側の立設端面１０ｂには、蓋部９との間に密閉部材８が挟持されることを特徴とする。

Description

電動圧縮機

　本発明は、電動圧縮機に関し、特に、液密性の維持に関するものである。

　一般に、電動圧縮機は、ハウジングの内部に、電動機と、電動機に駆動される圧縮機と、電動機を制御するインバータ装置とが内蔵されている。このハウジングは、電動機を収容する電動機側ハウジングと、この電動機側ハウジングの前端開口部を閉塞する形で装着され、内部に圧縮機を収容する圧縮機側ハウジングと、電動機側ハウジングの上部に一体に形成されたインバータボックスとを備えて構成されている。インバータボックスは、電動機側ハウジングの上部に開口しているインバータ収容部にガスケットを介して液密に被装される蓋部材とから構成されている。

　このガスケットには、特許文献１から特許文献３に記載されているような芯材入りのゴムパッキンや、液状ガスケットなどが用いられており、特許文献１には、芯材の両面に発泡性のゴム層を重ねた芯材入りのガスケットをフランジ間に取り付けて、これらのフランジをボルトで圧着することによりガスケットのゴム層を圧してシールすることが開示されている。

特開平１１－１４１６８４号公報特開２００７－２２４９０２号公報特開２０１０－１５６４４２号公報

　特許文献１に開示されている発明は、ガスケットのゴム層にへたり（すなわち、ゴム層の応力緩和）が生じた際には、フランジ間を締め付けているボルトの軸力が損なわれるという問題があった。
　また、ガスケットとして液状ガスケットを用いた場合には、液状ガスケットの塗布量の管理や作業性が難しいという問題があった。

　特許文献２には、電動機側ハウジングのインバータ収容部と蓋部材との間に挟むように芯材入りのゴムパッキンを設け、このようにゴムパッキンが設けられたシール面よりも内周側に、蓋部材およびインバータ収容部を貫通するようにボルトを貫通させて、このボルトによって蓋部材をインバータ収容部に取り付けることが開示されているが、この場合には、インバータボックスの内容積が減少するという問題があった。

　特許文献３に記載の発明は、配管装置に配設されたガスケットの締込動作において、ノックピンを用いてメタルタッチさせることによって、締込動作位置を一定の位置に停止させてガスケットに作用する押し付け面圧を一定にすることが開示されているが、ボルト近傍ではメタルタッチとならず、ガスケットのへたりを避けることが困難となり、インバータボックスの液密性に問題があった。

　本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、ガスケットに作用する押し付け面圧を一定にして、容易に液密性を維持することが可能な電動圧縮機を提供することを目的とする。

　上記目的を達成するために、本発明は、以下の手段を提供する。
　即ち、本発明に係る電動圧縮機は、電動機と、該電動機に駆動される圧縮機構と、前記電動機および前記圧縮機構を内部に収容しているハウジングと、該ハウジングの側壁に設けられて、前記電動機を制御する駆動回路が収容される収容部と、該収容部に当接して、締結手段によって前記収容部に締結される蓋部と、前記収容部と前記蓋部との間に挟持されて、それらの間を密閉する密閉部材と、を備え、前記収容部は、前記ハウジングの側壁から立設する壁を有し、該壁の立設方向と直交する該壁の立設端面には、前記収容部の内側から外側に向かう途中位置に段差を設け、該段差よりも前記外側の前記立設端面には、前記締結手段が貫通しており、前記段差よりも前記内側の前記立設端面には、前記蓋部との間に前記密閉部材が挟持されることを特徴とする。

　蓋部と電動機を制御する駆動回路が収容される収容部を形成している壁の立設端面との間に密閉部材を挟持して、密閉部材を貫通した締結部材によって収容部と蓋部を締結した場合には、密閉部材に応力緩和（いわゆる、へたり）が生じる等して密閉部材に作用する面圧が変化する。これにより、締結部材の軸力が変化して、蓋部と収容部との間の液密性が損なわれる恐れがある。

　そこで、ハウジングの側壁に形成されて電動機を制御する駆動回路が収容される収容部を形成している壁の立設端面に段差を設けて、段差よりも内側の立設端面と蓋部との間に密閉部材を挟持することとした。さらに、段差よりも外側の立設端面には締結手段が貫通して収容部と蓋部とが締結されることとした。これらにより、締結手段により収容部と蓋部とを締結した際に、段差よりも外側の立設端面において収容部と蓋部とが直接当接することにより、締結手段による荷重を直接収容部を形成する壁の立設端面で受けることができる。そのため、密閉部材の面圧が変化した場合であっても、締結手段に作用する軸力が変化しない。したがって、電動圧縮機の液密性を維持することが可能となる。

　本発明に係る前記電動圧縮機は、前記密閉部材は、金属性の芯材と、該芯材の両面に設けられる弾性材とによって形成されるガスケットであることを特徴とする。

　金属性の芯材の両面に弾性材を有するガスケットを密閉部材として用いることによって、同じ厚みの金属性の芯材がない密閉部材を用いた場合に比べて、ガスケットに所望の面圧を作用させるために必要な変形量を小さくすることができる。そのため、収容部の立設端面に設けられる段差の大きさを適度な大きさにすることができる。段差は、大きさが小さすぎる場合には形成が困難であるが、このように段差の大きさを形成が容易な適度な大きさにすることにより、電動圧縮機の液密性の維持が容易となる。

　金属性の芯材の両面に弾性材を有するガスケットを用いることによって、液状ガスケットを用いた場合に比べて電動圧縮機の組立作業性を容易にすることができる。

　金属性の芯材がない密閉部材を用いた場合に比べて、蓋部と収容部とを締結する締結手段間の間隔（ピッチ）を長くすることができる。そのため、締結手段の本数を少なくすることができる。したがって、電動圧縮機の組立作業性を容易にすることができる。

　本発明に係る前記電動圧縮機は、前記段差よりも前記外側の前記立設端面には、前記密閉部材に貫通して前記蓋部に嵌合する嵌合手段を有することを特徴とする。

　密閉部材に貫通して蓋部に嵌合することが可能な嵌合手段を、段差よりも内側の立設端面に設けることとした。そのため、電動圧縮機を組立てる際に、嵌合手段に密閉部材を貫通させることによって、密閉部材の位置を仮決めすることができる。したがって、電動圧縮機の組立作業性を容易にすることができる。

　以上のように、本発明に係る電動圧縮機は、ハウジングの側壁に形成されて電動機を制御する駆動回路が収容される収容部を形成している壁の立設端面に段差を設けて、段差よりも内側の立設端面と蓋部との間に密閉部材を挟持することとした。さらに、段差よりも外側の立設端面には締結手段が貫通して収容部と蓋部とが締結されることとした。これらにより、締結手段により収容部と蓋部とを締結した際に、段差よりも外側の立設端面において収容部と蓋部とが直接当接することにより、締結手段による荷重を直接収容部を形成する壁の立設端面で受けることができる。そのため、密閉部材の面圧が変化した場合であっても、締結手段に作用する軸力が変化しない。したがって、電動圧縮機の液密性を維持することが可能となる。

本発明の実施形態に係るインバータ一体型電動圧縮機の分解斜視図である。図１に示すインバータ一体型電動圧縮機のハウジングの平面図である。図１に示すインバータ一体型電動圧縮機のガスケットの平面図である。図２Ａに示すインバータ収容部の端面の部分拡大図である。図２Ｂに示すガスケットの断面概略構成図である。

　以下に、本発明の一実施形態について、図１～図４を参照しながら説明する。
　図１は、本発明の実施形態に係るインバータ一体型電動圧縮機の一例を示す分解斜視図である。このインバータ一体型電動圧縮機１は、例えば自動車の空気調和機に用いられるものであり、アルミニウム合金製のハウジング２の内部には、モータ（電動機）と、モータ（図示せず）に駆動される圧縮機（圧縮機構）とが収容されており、ハウジング２の側壁には、モータを制御するインバータ装置（駆動回路）が収容されるインバータ収容部（収容部）６と、インバータ収容部６に当接して、ボルト（締結手段）１１によってインバータ収容部６に締結される蓋部材（蓋部）９と、インバータ収容部６と蓋部材９との間に挟持されて、それらの間を密閉するガスケット（密閉部材）８とを備えている。

　ハウジング２は、モータを収容しているモータ側ハウジング２ａと、モータ側ハウジング２ａの前端開口部を閉塞する形で装着され、内部に圧縮機（図示せず）を収容する圧縮機側ハウジング２ｂ（図２Ａ参照）と、モータ側ハウジング２ａの側壁から立設している周壁部（壁）７によって取り囲むように設けられているインバータ収容部（収容部）６とにより構成されている。

　インバータ収容部６は、モータ側ハウジング２ａの側壁から立設してインバータ収容部６を形成している周壁部７と、インバータ収容部６の周壁部７の延材端に設けられて、ガスケット８を介して液密的に被装される蓋部材９とによってインバータボックス（図示せず）を形成している。

　蓋部材９は、周壁部７の立設方向と直交している端面（立設端面）１０に当接して、ボルト１１によってインバータ収容部６の周壁部７に締結される。ボルト１１は、例えば、４本設けられている。蓋部材９がインバータ収容部６の周壁部７に締結される際には、それらの間に、ガスケット８が挟持される。

　ガスケット８は、周壁部７の端面１０と略同形状とされており、図２Ｂに示すように、上面視した際に、例えば略長方形状とされている。ガスケット８は、ガスケット８を周壁部７の端面１０と蓋部材９との間に挟持した際に、周壁部７のボルト座面１０ａと蓋部材９との間にガスケット８の各角部が挟持されないような形状とされている。また、略長方形状のガスケット８には、直交する２辺の角部近傍に、後述するガスケット用位置決めピン挿入孔８ｃが２箇所に設けられている。

　このような、ガスケット８は、図４に示すように、その断面の略中央部に金属性の芯材８ａと、芯材８ａの上下両面に設けられている発泡ゴム層（弾性材）８ｂとによって形成されている。
　ここで、ガスケット８としては、ニチアス株式会社のメタフォーム等が用いられ、その芯材８ａには、アルミニウム材が用いられ、また、発泡ゴム層８ｂとしては、ＮＢＲゴムが好適である。

　図２Ａに示すように、モータ側ハウジング２ａの上方の側壁に搭載されるように形成されているインバータ収容部６は、その周縁を周壁部７によって囲まれており、周壁部７は、モータ側ハウジング２ａの側壁から立設して上方に延在して開口している。周壁部７は、モータ側ハウジング２ａの側壁から立設して上方に延在している。周壁部７の端面１０であってボルト１１が貫通する周壁部７の各隅部には、段差１２が形成されている。

　段差１２は、図３に示すように、インバータ収容部６の周壁部７の外側（紙面左側）から内側（紙面右側）に向かう途中位置に形成されている。段差１２よりも外側の端面（以下、「ボルト座面」という。）１０ａは、段差１２よりも内側の端面（以下、「シール座面」という。）１０ｂよりも、モータ側ハウジング２ａ（図２Ａ参照）の側壁から遠い位置、すなわち高さＨが高いものとされている。

　ボルト座面１０ａは、図２Ａに示すように、略長方形状を形成しているインバータ収容部６の周壁部７の端面１０の各隅部に設けられている。ボルト座面１０ａには、ボルト１１（図１参照）が貫通するボルト穴１３が形成されている。このボルト座面１０ａは、蓋部材９（図１参照）がインバータ収容部６の周壁部７にボルト１１によって締結された際に、蓋部材９の下面側とメタルタッチする接触面となっている。

　シール座面１０ｂは、インバータ収容部６に蓋部材９を締結した際に蓋部材９との間にガスケット８を挟持して、インバータ収容部６と蓋部材９との間を液密にするシール面となっている。

　シール座面１０ｂとボルト座面１０ａとの差（段差１２の大きさまたは高さ）Ｈは、インバータ収容部６と蓋部材９との間に挟持されるガスケット８との関係から、以下の式（１）によって算出される。
　　（Ｈ－ｔ）／（Ｔ－ｔ）＝０．２～０．３２　（１）
　式（１）において、Ｈは、段差１２の高さであり、Ｔは、図４に示すように、ガスケット８の総厚みであり、ｔは、ガスケット８の芯材８ａの厚みである。
　例えば、ガスケット８としては、芯材８ａの厚みｔが０．２５ｍｍ、ガスケット８の総厚みＴが１．５ｍｍ、発泡ゴム層８ｂの厚みが０．６２５ｍｍのものが用いられる。

　ここで式（１）から算出される段差１２の高さＨは、ガスケット８に作用する面圧が小さすぎる場合には、周壁部７と蓋部材９との間の液密性が損なわれ、面圧が大きすぎる場合には、段差１２の高さＨが小さくなりすぎて段差１２の加工管理が困難となることから、シール座面１０ｂと蓋部材９との間にガスケット８を挟持する際に必要な面圧と、段差１２の加工性とを考慮して決められる。

　シール座面１０ｂには、図１に示すように、上方に向かって延在する位置決めピン（嵌合手段）１４が挿入される位置決めピン挿入孔１５が２箇所に設けられている。各位置決めピン挿入孔１５は、互いに直交する周壁部７の２辺のシール座面１０ｂであって周壁部７の端面１０の隅部近傍に１箇所ずつ設けられている。

　この位置決めピン挿入孔１５には、インバータ一体型電動圧縮機１を組立てる際に、位置決めピン１４が挿入される。位置決めピン挿入孔１５に挿入された位置決めピン１４は、シール座面１０ｂにガスケット８を仮止めするために用いられる。位置決めピン１４は、ガスケット８に設けられているガスケット用位置決めピン挿入孔８ｃを貫通して、ガスケット８をシール座面１０ｂに仮止め可能とされている。ガスケット８をシール座面１０ｂに仮止めした位置決めピン１４は、インバータ収容部６の周壁部７に蓋部材９を締結した際に蓋部材９に形成されている係合穴（図示せず）に嵌合するものとされている。

　以上の通り、本実施形態に係るインバータ一体型電動圧縮機１によれば、以下の作用効果を奏する。
　モータ側ハウジング（ハウジング）２ａの側壁に形成されて、モータ（電動機）を制御するインバータ装置（駆動回路）が収容されるインバータ収容部（収容部）６を形成している周壁部（壁）７の端面（立設端面）１０に段差１２を設けて、段差１２よりも内側のシール座面（立設端面）１０ｂと蓋部材（蓋部）９との間にガスケット（密閉部材）８を挟持することとした。さらに、段差１２よりも外側のボルト座面（立設端面）１０ｂにはボルト（締結手段）１１が貫通してインバータ収容部６の周壁部７と蓋部材９とを締結することとした。これらにより、ボルト１１によりインバータ収容部６の周壁部７と蓋部材９とを締結した際に、ボルト座面１０ｂにおいて周壁部７と蓋部材９とが直接当接（メタルタッチ）することにより、ボルト１１による荷重を周壁部７のボルト座面１０ｂで直接受けることができる。そのため、ガスケット８の面圧が変化した場合であっても、ボルト１１に作用する軸力が変化しない。したがって、インバータ一体型電動圧縮機（電動圧縮機）１の液密性を維持することが可能となる。

　アルミニウム材（金属性）の芯材８ａの両面に発砲ゴム層（弾性材）８ｂを有しているガスケット８を用いることによって、アルミニウム材などの金属性の芯材８ａがない同じ厚みのガスケットを用いた場合に比べて、ガスケット８に所望の面圧を作用させるために必要な変形量を小さくすることができる。そのため、周壁部７の端面１０に形成されている段差１２の高さ（大きさ）Ｈを適度な高さにすることができる。段差１２は、高さＨが低すぎる（小さすぎる）場合には形成が困難であるため、段差１２の高さＨを適度なものにすることによって、インバータ一体型電動圧縮機１の液密性の維持が容易となる。

　また、アルミニウム材の芯材８ａの両面に発砲ゴム層８ｂを有しているガスケット８を用いることによって、液状ガスケット（図示せず）を用いた場合に比べてインバータ一体型電動圧縮機１の組立作業性を容易にすることができる。

　さらに、アルミニウム材などの金属性の芯材８ａがないガスケットを用いた場合に比べて、蓋部材９と周壁部７とを締結するボルト１１の締結間隔を長くすることができる。そのため、ボルト１１の本数を少なくすることができる。したがって、インバータ一体型電動圧縮機１の組立作業性を容易にすることができる。

　ガスケット８に貫通して蓋部材９に嵌合することが可能な位置決めピン（嵌合手段）１４を、シール座面１０ｂに設けることとした。そのため、インバータ一体型電動圧縮機１を組立てる際に、位置決めピン１４にガスケット８を貫通させることによって、ガスケット８の位置を仮決めすることができる。したがって、インバータ一体型電動圧縮機１の組立作業性を容易にすることができる。

１　電動圧縮機（インバータ一体型電動圧縮機）
２、２ａ　ハウジング（ハウジング、電動機側ハウジング）
６　収容部（インバータ収容部）
７　壁（周壁部）
８　密閉部材（ガスケット）
９　蓋部（蓋部材）
１０、１０ａ、１０ｂ　立設端面（端面、ボルト座面、シール座面）
１１　締結手段（ボルト）
１２　段差

Claims

　電動機と、
　該電動機に駆動される圧縮機構と、
　前記電動機および前記圧縮機構を内部に収容しているハウジングと、
　該ハウジングの側壁に設けられて、前記電動機を制御する駆動回路が収容される収容部と、
　該収容部に当接して、締結手段によって前記収容部に締結される蓋部と、
　前記収容部と前記蓋部との間に挟持されて、それらの間を密閉する密閉部材と、を備え、
　前記収容部は、前記ハウジングの側壁から立設する壁を有し、該壁の立設方向と直交する該壁の立設端面には、前記収容部の内側から外側に向かう途中位置に段差を設け、
　該段差よりも前記外側の前記立設端面には、前記締結手段が貫通しており、前記段差よりも前記内側の前記立設端面には、前記蓋部との間に前記密閉部材が挟持される電動圧縮機。
　前記密閉部材は、金属性の芯材と、該芯材の両面に設けられる弾性材とによって形成されるガスケットである請求項１に記載の電動圧縮機。
　前記段差よりも前記外側の前記立設端面には、前記密閉部材に貫通して前記蓋部に嵌合する嵌合手段を有する請求項１または請求項２に記載の電動圧縮機。