WO2016208283A1

WO2016208283A1 - 電動コンプレッサ

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Publication number: WO2016208283A1
Application number: PCT/JP2016/063802
Authority: WO
Inventors: 尾崎　達也; 光司山本
Original assignee: Calsonic Kansei Corp
Current assignee: Marelli Corp
Priority date: 2015-06-26
Filing date: 2016-05-10
Publication date: 2016-12-29
Anticipated expiration: 2017-12-26
Also published as: JP2017008910A; JP6514585B2

Abstract

電動コンプレッサ（１）は、冷媒を圧縮する圧縮機構（３）と、電動モータ（５）と、本体ハウジング（７）と、回路ハウジング（１２ａ）と、液溜まり部（１５ａ）と、駆動回路（９）の発熱部品（９ｂ）とを備える。電動モータ（５）は、圧縮機構（３）を駆動する。本体ハウジング（７）は、圧縮機構（３）及び電動モータ（５）を収容する。回路ハウジング（１２ａ）は、電動モータ（５）の駆動回路（９）を収容し、仕切壁（１２ｄ）によって本体ハウジング（７）と仕切られる。液溜まり部（１５ａ）は、本体ハウジング（７）に露出する仕切壁（１２ｄ）の一方の面（１２ｉ）側に設けられ、本体ハウジング（７）に吸入される冷媒の液相成分を貯留する。駆動回路（９）の発熱部品（９ｂ）は、回路ハウジング（１２ａ）に露出する仕切壁（１２ｄ）の他方の面（１２ｅ）のうち、液溜まり部（１５ａ）に対向する当接箇所（１２ｈ）に当接される。

Description

電動コンプレッサ

　本発明は、冷媒を圧縮する冷凍サイクル用のコンプレッサに係り、特に、電動モータを動力源とする電動コンプレッサに関する。

　冷凍サイクルに用いるコンプレッサは、低温低圧の冷媒を吸入し、圧縮により高温高圧とした冷媒を吐出する。コンプレッサの中には、冷媒の圧縮機構の動力源として電動モータを有する電動コンプレッサがあり、電動コンプレッサでは、インバータにより電源からの直流電力を交流に変換して電動モータに供給する駆動回路が設けられる。

　インバータは、ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ　Ｇａｔｅ　Ｂｉｐｏｌａｒ　Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）やＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ　Ｏｘｉｄｅ　Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ　Ｆｉｅｌｄ　Ｅｆｆｅｃｔ　Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ、電界効果トランジスタ）等の電力用スイッチング素子を有している。

　電力用スイッチング素子は、スイッチングの際の損失（スイッチング損失）によって発熱する。この発熱により電力用スイッチング素子の温度が耐熱温度を超えるまで上昇すると、電力用スイッチング素子が損傷してしまう。そこで、圧縮機構と駆動回路の各収容空間を仕切る壁の各面に沿って、低温低圧の吸入冷媒の流路と電力用スイッチング素子とをそれぞれ配置し、吸入冷媒によって仕切壁を介して電力用スイッチング素子を冷却することが従来から提案されている（特許文献１参照）。

特開２００７－２２４８０９号公報

　ところが、冷凍サイクルの冷凍負荷が少ない場合等、冷媒の吸入量が少ない状態では、吸入冷媒によって電力用スイッチング素子を十分に冷却できなくなる可能性がある。

　本発明は前記事情に鑑みなされたもので、本発明の目的は、冷媒の吸入量が少ない状態でも吸入冷媒によって発熱部品である電力用スイッチング素子を十分に冷却することができる電動コンプレッサを提供することにある。

　上記目的を達成するため、本発明の一態様にかかる電動コンプレッサは、冷媒を圧縮する圧縮機構と、圧縮機構を駆動する電動モータと、圧縮機構及び電動モータが収容された本体ハウジングと、電動モータの駆動回路が収容され、仕切壁によって本体ハウジングと仕切られた回路ハウジングと、本体ハウジングに露出する仕切壁の一方の面側に設けられ、本体ハウジングの外部から内部に吸入される冷媒の液相成分が貯留される液溜まり部と、回路ハウジングに露出する仕切壁の他方の面のうち、液溜まり部に対向する当接箇所に当接された駆動回路の発熱部品と、を備える。

　本発明によれば、冷媒の吸入量が少ない状態でも吸入冷媒によって駆動回路の発熱部品を十分に冷却することができる。

図１は、本発明の第１実施形態に係る電動コンプレッサの概略構成を示す正断面図である。図２（ａ）は図１のＩＩａ－ＩＩａ線断面図、図２（ｂ）は図１のＩＩｂ－ＩＩｂ線断面図である。図３は、図１の第２アキュームレータ室の要部を拡大して示す断面図である。図４は、図１の変形例に係る電動コンプレッサの概略構成を示す正断面図である。図５は、図１の他の変形例に係る電動コンプレッサの概略構成を示す正断面図である。図６は、本発明の第１実施形態のさらに他の変形例に係る電動コンプレッサの概略構成を示す正断面図である。図７は、図６のＶＩＩ－ＶＩＩ線断面図である。図８は、本発明の第２実施形態に係る電動コンプレッサの概略構成を示す正断面図である。図９は、図８のＩＸ－ＩＸ線断面図である。

　以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。

　図１は本発明の第１実施形態に係る電動コンプレッサの概略構成を示す正断面図、図２（ａ）は図１のＩＩａ－ＩＩａ線断面図、図２（ｂ）は図１のＩＩｂ－ＩＩｂ線断面図である。図１に示す本実施形態の電動コンプレッサ１は、圧縮機構３を電動モータ５で駆動して冷媒を圧縮するものである。

　そして、図１に示すように、本実施形態の電動コンプレッサ１は、圧縮機構３及び電動モータ５の他、これらが収容されるハウジング７（請求項中の本体ハウジングに相当）と、電動モータ５の駆動回路であるインバータ回路９（請求項中の駆動回路に相当）が収容されるインバータケース１１と、インバータケース１１に収容されるアキュームレータ１５とを有している。

　電動モータ５は、回転軸５ａに取り付けられたロータ５ｂと、ロータ５ｂの外側に配置されたステータ５ｃとを有している。ステータ５ｃは複数の極に対応したティース（図示せず）を有しており、各ティースにはコイル５ｄがそれぞれ巻回されている。電動モータ５は、各コイル５ｄに所定のパターンで電圧を印加することでステータ５ｃに回転磁界を発生させることで、ロータ５ｂを回転させる。

　圧縮機構３は、一対のサイドブロック３ａ，３ｂと、これらによって挟持されたシリンダブロック３ｃと、シリンダブロック３ｃの内部に形成された楕円形のシリンダ室３ｄに収容した円柱状のロータ３ｅとを有している。圧縮機構３のロータ３ｅは電動モータ５の回転軸５ａと一体に形成されており、ロータ３ｅの周面には、複数のベーン（図示せず）が出没可能に支持されている。

　圧縮機構３のロータ３ｅが電動モータ５によりシリンダ室３ｄ内で回転されると、ロータ３ｅの各ベーンがシリンダ室３ｄの内周面に倣って出没し、ロータ３ｅと隣り合う２つのベーンとシリンダ室３ｄとで構成される空間の容積が変化する。そして、空間の容積が増加する間に、サイドブロック３ａに形成した吸入口（図示せず）を通じて低圧の冷媒が吸入され、吸入された冷媒が、空間の容積の減少に伴い圧縮される。圧縮された高圧の冷媒は、サイドブロック３ｂに形成した吐出口（図示せず）から吐出される。

　ハウジング７は、一端が閉塞された円筒状を呈している。このハウジング７には圧縮機構３が収容されている。そしてハウジング７の内部は、収容された圧縮機構３によってサイドブロック３ｂが露出する閉塞側の密閉された吐出室７ａと、サイドブロック３ａが露出する開口側の吸入室７ｂとに仕切られている。吸入室７ｂには電動モータ５が収容されている。そして吸入室７ｂは、ハウジング７の開口７ｃに取り付けたインバータケース１１によって密閉されている。

　圧縮機構３が吐出する圧縮冷媒は、ミスト状の冷凍機油Ｏを含んでいる。この冷凍機油Ｏは、吐出室７ａの油分離器７ｄにおいて圧縮冷媒から分離され、吐出室７ａの底部の油溜まり部７ｅに溜まる。油溜まり部７ｅの冷凍機油Ｏは、吐出室７ａ内の冷媒の圧力を利用して、圧縮機構３のサイドブロック３ａ，３ｂに設けられた回転軸５ａの軸受部（図示せず）に、潤滑油として供給される。

　インバータケース１１は、第１ケース１２と第２ケース１３の２つのケース１２，１３をつなげて構成されている。

　インバータケース１１の第１ケース１２は、フロントアキュームレータ部１２ｃとインバータ回路９が収容される回路収容部１２ａ（請求項中の回路ハウジングに相当）とを、仕切壁１２ｄによって仕切って構成されている。フロントアキュームレータ部１２ｃには、電動コンプレッサ１の外部から吸入室７ｂに、圧縮機構３によって圧縮する低温低圧の冷媒を吸入する吸入ポート１２ｂが設けられている。

　回路収容部１２ａは、仕切壁１２ｄを底部とする有底の筒状を呈している。回路収容部１２ａに露出する仕切壁１２ｄの面１２ｅ（請求項中の他方の面に相当）には、インバータ回路９の回路基板９ａが固定される。回路収容部１２ａは、その開口１２ｆに取り付けたキャップ１２ｇによって密閉される。

　回路基板９ａには、インバータ回路９を構成するＩＧＢＴやＭＯＳＦＥＴ等の電力用スイッチング素子９ｂ（請求項中の発熱部品に相当）が実装されている。そして電力用スイッチング素子９ｂの筐体は、仕切壁１２ｄの面１２ｅの下部に位置する当接部１２ｈ（請求項中の当接箇所に相当）に面接触されている。

　仕切壁１２ｄの当接部１２ｈを設けた面１２ｅとは反対側の、仕切壁１２ｄのフロントアキュームレータ部１２ｃに露出する面１２ｉ（請求項中の一方の面に相当）には、吸入ポート１２ｂが一体に形成されている。

　フロントアキュームレータ部１２ｃは、吸入ポート１２ｂの下方に配置した気液分離器１２ｊを有している。気液分離器１２ｊは、吸入ポート１２ｂから吸入された冷媒が衝突する衝突壁１２ｋを有している。

　吸入ポート１２ｂから吸入された冷媒には、気相の冷媒と液相の冷媒とが混じっている。さらに、吸入ポート１２ｂから吸入された冷媒には圧縮機構３のサイドブロック３ａ，３ｂに設けられた回転軸５ａの軸受部（図示せず）に供給されたミスト状の冷凍機油Ｏが混じっている。

　吸入ポート１２ｂからの吸入冷媒が衝突壁１２ｋに衝突すると、液相の冷媒とミスト状の冷凍機油Ｏが表面に付着する。そして液相の冷媒とミスト状の冷凍機油Ｏとは、図１のＩ－Ｉ線断面図である図２（ａ）に示すように、衝突壁１２ｋの表面を伝ってフロントアキュームレータ部１２ｃの底部に流れ落ちて溜まる。

　なお、吸入ポート１２ｂとアキュームレータ部１５との連通構造をわかりやすくするために、図１は、第１ケース１２の上半部のみ、正断面図ではなく図２（ａ）のフロントアキュームレータ部１２ｃの中心と吸入ポート１２ｂとを結ぶ切断面における断面を示している。

　インバータケース１１の第２ケース１３は、図１に示すように、ハウジング７の開口７ｃを塞いで吸入室７ｂを密閉する蓋部１３ａと、フロントアキュームレータ部１２ｃの開口１２ｌを塞ぎフロントアキュームレータ部１２ｃと協働してアキュームレータ１５を構成するリアアキュームレータ部１３ｂとを、断熱壁１３ｃによって仕切って構成されている。断熱壁１３ｃの内部には断熱空間１３ｄ（請求項中の断熱部に相当）が設けられており、断熱空間１３ｄには空気や断熱材等の断熱効果を有する流体（図示せず）が充填されている。

　フロントアキュームレータ部１２ｃの開口１２ｌをリアアキュームレータ部１３ｂにより塞いで構成されるアキュームレータ１５は、液溜まり部１５ａと気相冷媒通路１５ｂ（請求項中の通路に相当）とを有している。液溜まり部１５ａは、フロントアキュームレータ部１２ｃとリアアキュームレータ部１３ｂとに跨がってインバータケース１１の底部側に設けられている。液溜まり部１５ａには、気液分離器１２ｊの衝突壁１２ｋに衝突して分離された液相成分（液相の冷媒とミスト状の冷凍機油Ｏ）が溜まる。

　液溜まり部１５ａは、区画壁１２ｍが気液分離器１２ｊよりも低い高さでフロントアキュームレータ部１２ｃの底部から立設されている。そして液溜まり部１５ａは、区画壁１２ｍによって仕切壁１２ｄの面１２ｉに隣接する第１アキュームレータ室１５ｃとハウジング７の吸入室７ｂに隣接する第２アキュームレータ室１５ｄとに区画されている。第１アキュームレータ室１５ｃは、気液分離器１２ｊの直下に配置されていて、気液分離器１２ｊで分離された液相成分（液相の冷媒とミスト状の冷凍機油Ｏ）が溜まる。

　また、第１アキュームレータ室１５ｃと第２アキュームレータ室１５ｄとは、区画壁１２ｍの下方に形成された貫通孔１２ｎにより連通している。このため、第１アキュームレータ室１５ｃの液面は第２アキュームレータ室１５ｄの液面よりも先に上がるが、第２アキュームレータ室１５ｄの液面もやがて第１アキュームレータ室１５ｃの液面と同じになる。

　なお、第１アキュームレータ室１５ｃは、ここに溜まった液相成分（液相の冷媒とミスト状の冷凍機油Ｏ）の液面が、仕切壁１２ｄの面１２ｅの当接部１２ｈに対向する仕切壁１２ｄの面１２ｉの部分を常時上回る高さとなるような容量で形成されている。

　リアアキュームレータ部１３ｂには、気相冷媒通路１５ｂが設けられている。気相冷媒通路１５ｂは、気液分離器１２ｊの衝突壁１２ｋにより液相成分（液相の冷媒とミスト状の冷凍機油Ｏ）が分離された後の冷媒の気相成分を吸入室７ｂに導入するためのものである。気相冷媒通路１５ｂは、両端が開放された中空管体１３ｅを有している。そして中空管体１３ｅは、図１のＩＩｂ－ＩＩｂ線断面図である図２（ｂ）に示すように、一端１３ｆが第２ケース１３の上端付近に配置され他端１３ｇが第２ケース１３の中央付近に配置された略逆Ｊ字状を呈している。

　中空管体１３ｅの一端１３ｆは、液溜まり部１５ａに溜まった液相成分（液相の冷媒とミスト状の冷凍機油Ｏ）が流入するのを防ぐために、フロントアキュームレータ部１２ｃの気液分離器１２ｊよりも高い位置に配置されている。また、中空管体１３ｅの他端１３ｇは、図１に示すように、この継手部１３ｈを介して断熱壁１３ｃの開口部１３ｉに接続され、吸入室７ｂと連通している。

　図２（ｂ）に示すように、中空管体１３ｅの両端１３ｆ，１３ｇ間には、リアアキュームレータ部１３ｂの底部付近で折り返された折り返し部１３ｊが設けられている。この折り返し部１３ｊは、図１に示すように、液溜まり部１５ａの第２アキュームレータ室１５ｄに溜まった冷凍機油Ｏの液面よりも十分低い位置に配置されている。

　図３の要部拡大断面図に示すように、折り返し部１３ｊには、第２アキュームレータ室１５ｄに溜まった冷凍機油Ｏを中空管体１３ｅ内との圧力差によりミスト状に吸い込むために、小径の戻し孔１３ｋが形成されている。戻し孔１３ｋの周りは、折り返し部１３ｊの外側に配置されたフィルタ１３ｌによって覆われている。このフィルタ１３ｌは、異物が戻し孔１３ｋに入り込むのを防ぐものである。

　このように構成された気相冷媒通路１５ｂを有する本実施形態の電動コンプレッサ１によれば、インバータケース１１の回路収容部１２ａに露出する仕切壁１２ｄの面１２ｅの当接部１２ｈに電力用スイッチング素子９ｂを当接させ、仕切壁１２ｄの面１２ｉにおける当接部１２ｈの裏側箇所に、吸入ポート１２ｂから吸入された冷媒から気液分離器１２ｊで分離された液相成分（液相の冷媒や冷凍機油Ｏ）が溜まる液溜まり部１５ａを設けた。

　このため、例えば、不図示の冷凍サイクルの冷凍負荷が少なく吸入ポート１２ｂからの冷媒の吸入量が少なくても、以前からアキュームレータ１５の第１アキュームレータ室１５ｃに貯留されている液相の冷媒や冷凍機油Ｏにより、当接部１２ｈに当接させた電力用スイッチング素子９ｂを、仕切壁１２ｄを介して十分に冷却することができる。

　また、本実施形態の電動コンプレッサ１はアキュームレータ１５を内蔵する。このため、電動コンプレッサ１の外部にアキュームレータを設ける場合に比べて、冷凍サイクル側の構成を簡略化することができる。さらに、電動コンプレッサとアキュームレータとの間で支持構造を設ける必要もなくすことができる。

　しかも、本実施形態の電動コンプレッサ１では、電動モータ５が収容されるハウジング７の吸入室７ｂとアキュームレータ１５の液溜まり部１５ａとの間に、インバータケース１１の第２ケース１３の断熱壁１３ｃが配置される。このことにより、電動モータ５で発生した熱が断熱壁１３ｃで遮断されて液溜まり部１５ａに伝わりにくくなっている。このため、液溜まり部１５ａに溜まった液相成分（液相の冷媒や冷凍機油Ｏ）の気化による減少で電力用スイッチング素子９ｂの冷却効率が下がるのを防止することができる。

　さらに、アキュームレータ１５の液溜まり部１５ａを区画壁１２ｍによって吸入ポート１２ｂの直下の第１アキュームレータ室１５ｃとその隣の第２アキュームレータ室１５ｄとに区画した。

　これによって、電力用スイッチング素子９ｂを冷却する液相成分（液相の冷媒や冷凍機油Ｏ）が溜まる液溜まり部１５ａの、仕切壁１２ｄの面１２ｉに面する部分の容積を低減されている。このため、反対側の面１２ｅの当接部１２ｈに対応する高さまで液相成分（液相の冷媒や冷凍機油Ｏ）の液面を早く届かせることができる。

　よって、当接部１２ｈに当接された電力用スイッチング素子９ｂの液溜まり部１５ａに溜まった液相成分（液相の冷媒や冷凍機油Ｏ）による冷却を効率よく行うことができる。

　なお、電動コンプレッサ１の停止中には、吐出室７ａと吸入室７ｂとの冷媒の圧力差により冷媒が圧縮機構３を経て吐出室７ａから吸入室７ｂに逆流する。この逆流により吸入室７ｂの圧力が上昇すると、気相冷媒通路１５ｂの中空管体１３ｅを介して高圧冷媒が吸入室７ｂから気液分離器１２ｊ側に流入する。

　すると、アキュームレータ１５から仕切壁１２ｄの面１２ｉにかかる圧力が上昇して仕切壁１２ｄが面１２ｅ側に変形し、回路基板９ａに対する電力用スイッチング素子９ｂの半田付け箇所に集中して応力がかかる。

　このような応力が半田付け箇所に集中すると、半田付け箇所にクラックが生じたり半田が回路基板９ａの導電パターンから剥がれて浮いたりして、電力用スイッチング素子９ｂと回路基板９ａの導電パターンとの間に接続不良が発生する可能性がある。

　そこで、吸入室７ｂから気液分離器１２ｊ側への冷媒の逆流を防止する逆止弁を設ける構成としてもよい。

　図４は本発明の第１実施形態の変形例に係る電動コンプレッサの概略構成を示す正断面図である。なお、図４においても図１と同様に、吸入ポート１２ｂとアキュームレータ部１５との連通構造をわかりやすくするために、第１ケース１２の上半部のみ、フロントアキュームレータ部１２ｃの中心と吸入ポート１２ｂとを結ぶ切断面における断面を示している。

　そして、図４に示す電動コンプレッサ１では、第２ケース１３の断熱壁１３ｃの開口部１３ｉに、吸入室７ｂから気相冷媒通路１５ｂの中空管体１３ｅ側への冷媒の侵入を阻止する逆止弁１３ｍを取り付けている。これにより、吐出室７ａから吸入室７ｂに逆流した高圧冷媒が気液分離器１２ｊ側に流入して仕切壁１２ｄが変形するのを防止することができる。

　また、吐出室７ａから吸入室７ｂに逆流した高温の高圧冷媒が吸入室７ｂから気相冷媒通路１５ｂの中空管体１３ｅに流入するのが逆止弁１３ｍによって防がれるので、中空管体１３ｅが高温の高圧冷媒の通過で加熱されてにくい。このため、高温の高圧冷媒の熱がアキュームレータ１５の液溜まり部１５ａに伝わりにくいようにすることができる。よって、液溜まり部１５ａに溜まった液相成分（液相の冷媒や冷凍機油Ｏ）の気化による減少で電力用スイッチング素子９ｂの冷却効率が下がるのを防止することができる。

　なお、電力用スイッチング素子９ｂの他にも、インバータ回路９中に発熱する素子が存在する場合は、回路収容部１２ａのできるだけ下方に配置することで、電力用スイッチング素子９ｂと同様に液溜まり部１５ａの液相成分（液相の冷媒や冷凍機油Ｏ）によって冷却することができる。

　図５は本発明の第１実施形態の他の変形例に係る電動コンプレッサの概略構成を示す正断面図である。なお、図５においても図１や図４と同様に、吸入ポート１２ｂとアキュームレータ部１５との連通構造をわかりやすくするために、第１ケース１２の上半部のみ、フロントアキュームレータ部１２ｃの中心と吸入ポート１２ｂとを結ぶ切断面における断面を示している。

　そして、図５に示す第１実施形態の変形例では、インバータ回路９が、電力用スイッチング素子９ｂに加えて電解コンデンサ９ｃ（請求項中の素子に相当）を発熱する素子として有している。

　第１実施形態の電動コンプレッサ１においては、アキュームレータ１５の液溜まり部１５ａ（第１アキュームレータ室１５ｃ）に、気液分離器１２ｊにおいて冷媒から分離された液相成分（液相の冷媒や冷凍機油Ｏ）が自重で落下して溜まる。このため、液溜まり部１５ａの液相成分（液相の冷媒や冷凍機油Ｏ）で冷却する対象は、回路収容部１２ａのできるだけ下方に配置することが好ましい。

　そこで、図５に示す変形例の電動コンプレッサ１では、回路収容部１２ａの電力用スイッチング素子９ｂよりもさらに下方に電解コンデンサ９ｃを配置して、仕切壁１２ｄの面１２ｅに接近させている。

　このようにしても、液溜まり部１５ａの液相成分（液相の冷媒や冷凍機油Ｏ）によって冷却された仕切壁１２ｄの面１２ｅとの熱交換により、電解コンデンサ９ｃを電力用スイッチング素子９ｂと同様に冷却することができる。

　また、インバータ回路９において、複数個の電解コンデンサ９ｃにおける発熱が専ら大きく、それに比べて他の素子における発熱はさほど大きくない場合は、液相成分（液相の冷媒や冷凍機油Ｏ）で冷却する対象を発熱が大きい複数個の電解コンデンサ９ｃに絞り込む構成としてもよい。

　図６は本発明の第１実施形態のさらに他の変形例に係る電動コンプレッサの概略構成を示す正断面図、図７は図６のＶＩＩ－ＶＩＩ線断面図である。なお、図６においても図１、図４及び図５と同様に、吸入ポート１２ｂとアキュームレータ部１５との連通構造をわかりやすくするために、アキュームレータ部１５の断面部分の上半部のみ、フロントアキュームレータ部１２ｃの中心と吸入ポート１２ｂとを結ぶ切断面における断面を示している。

　そして、図６に示す第１実施形態の変形例では、インバータ回路９が電解コンデンサ９ｃを複数有しており、それらから、電力用スイッチング素子９ｂが発する熱よりも高温の熱が発生する。

　そこで、図６に示す変形例の電動コンプレッサ１では、図７に示すように、インバータケース１１の第１ケース１２の回路収容部１２ａにおける開口１２ｆの円弧状を呈する底部寄りの箇所に、その形状に沿って複数の電解コンデンサ９ｃを円弧状に並べて配置している。

　また、本変形例の電動コンプレッサ１では、吸入した冷媒から分離した液相成分（液相の冷媒や冷凍機油Ｏ）によって冷却する複数の電解コンデンサ９ｃを、回路収容部１２ａの底部寄りの箇所に集中して配置した。このことから、この電動コンプレッサ１は、図６に示すように、気液分離器を電動コンプレッサ１に内蔵させない構成となっている。

　そのため、本変形例の電動コンプレッサ１では、図１、図４、図５を参照して説明した第１実施形態や他の変形例の電動コンプレッサ１でインバータケース１１の一部を構成した第２ケース１３を省略し、第１ケース１２のみでインバータケース１１を構成している。したがって、本変形例の電動コンプレッサ１では、ハウジング７の開口７ｃに、第１ケース１２のフロントアキュームレータ部１２ｃの開口１２ｌを取り付けて、吸入室７ｂを塞いでいる。

　そして、吸入ポート１２ｂから吸入された冷媒を吸入室７ｂ内における流動によって気液分離させ、冷媒から分離された液相成分（液相の冷媒や冷凍機油Ｏ）を自重により落下させて、吸入室７ｂの電動モータ５の収容部分の底部にできた液溜まり部１５ａを、アキュームレータ１５としている。

　なお、電力用スイッチング素子９ｂの冷却は、吸入室７ｂに露出する仕切壁１２ｄの面１２ｉにおける、電力用スイッチング素子９ｂを当接させた当接部１２ｈの裏側箇所に取り付けたガイド板１２ｐと面１２ｉとの隙間Ｓを、流速を上げて通過する冷媒によって行う。この隙間Ｓを冷媒が通過する際に、面１２ｉやガイド板１２ｐの表面と接触することで、冷媒からの液相成分（液相の冷媒や冷凍機油Ｏ）の分離も期待することができる。

　このように構成された本変形例の電動コンプレッサ１によれば、図１、図４、図５を参照して説明した第１実施形態や他の変形例の電動コンプレッサ１のようなアキュームレータ１５を用いて液溜まり部１５ａに高い液面の液相成分（液相の冷媒や冷凍機油Ｏ）を貯めなくても、インバータ回路９の冷却対象の素子を十分に冷却することができる。

　図８は本発明の第２実施形態に係る電動コンプレッサの概略構成を示す正断面図、図９は図８のＩＸ－ＩＸ線断面図である。図８に示すように、本実施形態の電動コンプレッサ１では、ハウジング７内の構成、即ち、圧縮機構３や電動モータ５、油分離器７ｄ及び油溜まり部７ｅの構成を、第１実施形態やその変形例の電動コンプレッサ１（図１、図４乃至図６参照）と同じ構成としている。

　そして、本実施形態の電動コンプレッサ１では、図８に示すように、インバータケース１１の第１ケース１２のフロントアキュームレータ部１２ｃではなく第２ケース１３のリアアキュームレータ部１３ｂに、吸入ポート１３ｎを設けている。

　また、本実施形態の電動コンプレッサ１では、第２ケース１３のリアアキュームレータ部１３ｂに気液分離器１３ｏを設けている。そしてこの電動コンプレッサ１では、気液分離器１３ｏを、断熱壁１３ｃから仕切壁１２ｄに向けて水平に突設した中空の円筒部材１３ｐ（請求項中の筒部に相当）及びその外側の円筒状の外周壁１３ｑと、上述した吸入ポート１３ｎとを用いて構成している。

　なお、図８においては、吸入ポート１３ｎと気液分離器１３ｏとの連通構造をわかりやすくするために、第２ケース１３の上半部のみ、リアアキュームレータ部１３ｂの中心と吸入ポート１３ｎとを結ぶ切断面における断面を示している。

　そして、円筒部材１３ｐの先端（図８中の左端）は、第１ケース１２の仕切壁１２ｄの面１２ｉに間隔をおいて対向している。円筒部材１３ｐの基端（図８中の右端）は、第２ケース１３の断熱壁１３ｃの上部に形成した開口部１３ｉ（請求項中の貫通孔に相当）に接続され、吸入室７ｂと連通している。

　図８のＩＸ－ＩＸ線断面図である図９に示すように、吸入ポート１３ｎは気液分離器１３ｏの円筒部材１３ｐと外周壁１３ｑとの間に形成される円筒状の分離室に接線方向から接続されている。そして、吸入ポート１３ｎから分離室内に吸入された冷媒は、図８に示すように、円筒部材１３ｐの基端側から先端側に向けて分離室内を螺旋状に旋回する旋回流となる。このとき、吸入ポート１３ｎから分離室内への吸入冷媒の流入方向は、円筒部材１３ｐの上方からでもよく、図９に示すように水平方向からでもよい。また、吸入ポート１３ｎから分離室内への吸入冷媒の流入経路は、アキュームレータ１５の液溜まり部１５ａに溜まった液相成分（液相の冷媒や冷凍機油Ｏ）の液面よりも上に配置する必要がある。

　この吸入冷媒の旋回流が円筒部材１３ｐの先端側に到達するまでの間に、吸入冷媒中の液相の冷媒や冷凍機油Ｏの液相成分は遠心分離されて外周壁１３ｑに付着する。付着した液相成分は、仕切壁１２ｄの面１２ｉと外周壁１３ｑの先端との隙間を通過し、自重によりアキュームレータ１５の液溜まり部１５ａに流れ落ちて溜まる。

　また、吸入冷媒は、その旋回流が分離室内において円筒部材１３ｐや外周壁１３ｑの先端に達し、液相成分が分離されて気相の冷媒となる。この気相の冷媒は、図８に示す円筒部材１３ｐの先端から内部に流入し、円筒部材１３ｐの基端から第２ケース１３の断熱壁１３ｃの開口部１３ｉを経てハウジング７の吸入室７ｂの上部に流入する。

　なお、本実施形態の電動コンプレッサ１の構成では、吸入室７ｂに流入する経路の途中で気相の冷媒に液溜まり部１５ａから冷凍機油Ｏを供給することができない。そこで、例えば、第２ケース１３の断熱壁１３ｃの下部に戻し孔１３ｋを形成し、吸入室７ｂに流入した気相の冷媒に液溜まり部１５ａから冷凍機油Ｏを供給すればよい。

　また、本実施形態では、第１実施形態やその変形例の電動コンプレッサ１における第１ケース１２のフロントアキュームレータ部１２ｃから立設した区画壁１２ｍを省略している。しかし、フロントアキュームレータ部１２ｃから区画壁１２ｍを立設してアキュームレータ１５の液溜まり部１５ａを第１アキュームレータ室１５ｃと第２アキュームレータ室１５ｄとに区画してもよい。

　このように構成された本実施形態の電動コンプレッサ１では、気液分離器１３ｏの円筒部材１３ｐと外周壁１３ｑとの間に形成される円筒状の分離室内に吸入冷媒の旋回流を発生させ、遠心力により気液分離するため、衝突壁１２ｋに吸入冷媒を単に衝突させて気液分離する先の実施形態と比べて、気液分離器１３ｏをコンパクトに構成しつつ気液分離効率を高めることができる。

　本出願は、２０１５年６月２６日に出願された日本国特許出願第２０１５－１２８５７７号に基づく優先権を主張しており、この出願の全内容が参照により本願明細書に組み込まれる。

　本発明は、冷媒の圧縮機構を電動モータで駆動する電動コンプレッサにおいて利用することができる。

　１　電動コンプレッサ　３　圧縮機構　３ａ，３ｂ　サイドブロック　３ｃ　シリンダブロック　３ｄ　シリンダ室　３ｅ　ロータ　５　電動モータ　５ａ　回転軸　５ｂ　ロータ　５ｃ　ステータ　５ｄ　コイル　７　ハウジング（本体ハウジング）　７ａ　吐出室　７ｂ　吸入室　７ｃ　ハウジング開口　７ｄ　油分離器　７ｅ　油溜まり部　９　インバータ回路（駆動回路）　９ａ　回路基板　９ｂ　電力用スイッチング素子（発熱部品）　９ｃ　電解コンデンサ（発熱部品、素子）　１１　インバータケース　１２　第１ケース　１２ａ　回路収容部（回路ハウジング）　１２ｂ，１３ｎ　吸入ポート　１２ｃ　フロントアキュームレータ部　１２ｄ　仕切壁　１２ｅ　仕切壁面（他方の面）　１２ｆ　回路収容部開口　１２ｇ　キャップ　１２ｈ　当接部（当接箇所）　１２ｉ　仕切壁面（一方の面）　１２ｊ，１３ｏ　気液分離器　１２ｋ　衝突壁　１２ｍ　区画壁　１２ｌ　フロントアキュームレータ部開口　１２ｎ　貫通孔　１２ｐ　ガイド板　１３　第２ケース　１３ａ　蓋部　１３ｂ　リアアキュームレータ部　１３ｃ　断熱壁（壁部）　１３ｄ　断熱空間（断熱部）　１３ｅ　中空管体　１３ｆ　中空管体一端　１３ｇ　中空管体他端　１３ｈ　継手部　１３ｉ　断熱壁開口部（貫通孔）　１３ｊ　折り返し部　１３ｋ　戻し孔　１３ｌ　フィルタ　１３ｍ　逆止弁　１３ｐ　円筒部材（筒部）　１３ｑ　外周壁　１５　アキュームレータ　１５ａ　液溜まり部　１５ｂ　気相冷媒通路（通路）　１５ｃ　第１アキュームレータ室　１５ｄ　第２アキュームレータ室　Ｏ　冷凍機油　Ｓ　隙間

Claims

　冷媒を圧縮する圧縮機構（３）と、
　前記圧縮機構（３）を駆動する電動モータ（５）と、
　前記圧縮機構（３）及び電動モータ（５）が収容された本体ハウジング（７）と、
　前記電動モータ（５）の駆動回路（９）が収容され、仕切壁（１２ｄ）によって前記本体ハウジング（７）と仕切られた回路ハウジング（１２ａ）と、
　前記本体ハウジング（７）に露出する前記仕切壁（１２ｄ）の一方の面（１２ｉ）側に設けられ、前記本体ハウジング（７）の外部から内部に吸入される冷媒の液相成分が貯留される液溜まり部（１５ａ）と、
　前記回路ハウジング（１２ａ）に露出する前記仕切壁（１２ｄ）の他方の面（１２ｅ）のうち、前記液溜まり部（１５ａ）に対向する当接箇所（１２ｈ）に当接された、前記駆動回路（９）の発熱部品（９ｂ）と、
　を備える電動コンプレッサ（１）。
　前記液溜まり部（１５ａ）は、前記一方の面（１２ｉ）側における前記回路ハウジング（１２ａ）の底部寄りに設けられており、前記発熱部品（９ｂ）は、前記他方の面（１２ｅ）における前記回路ハウジング（１２ａ）の底部寄りに設けられている請求項１記載の電動コンプレッサ（１）。
　前記発熱部品（９ｂ）は複数の素子（９ｃ）を含んでおり、これら複数の素子（９ｃ）は前記回路ハウジング（１２ａ）の底部の外形に沿った形状に並べて配置されている請求項２記載の電動コンプレッサ（１）。
　前記液溜まり部（１５ａ）は、前記本体ハウジング（７）の外部から内部に吸入される冷媒のアキュームレータ（１５）に設けられている請求項１～３のいずれか１項に記載の電動コンプレッサ（１）。
　前記アキュームレータ（１５）は、前記一方の面（１２ｉ）に隣接した第１アキュームレータ室（１５ｃ）と、該第１アキュームレータ室（１５ｃ）と区画壁（１２ｍ）により区画された第２アキュームレータ室（１５ｄ）とを有しており、前記回路ハウジング（１２ａ）に形成された吸入ポート（１２ｃ）を通過して前記本体ハウジング（７）の外部から内部に吸入された冷媒が貯留される前記第１アキュームレータ室（１５ｃ）によって前記液溜まり部（１５ａ）が構成されている請求項４記載の電動コンプレッサ（１）。
　前記第１アキュームレータ室（１５ｃ）は、前記吸入ポート（１２ｃ）の下方に配置されている請求項５記載の電動コンプレッサ（１）。
　前記液溜まり部（１５ａ）と、該液溜まり部（１５ａ）に隣り合う前記本体ハウジング（７）の前記電動モータ（５）の収容空間との間に、断熱部（１３ｄ）を有する断熱壁（１３ｃ）が介設されている請求項１～６のいずれか１項に記載の電動コンプレッサ（１）。
　前記本体ハウジング（７）の外部から内部に吸入される冷媒から液相成分を分離する遠心分離式の気液分離器（１３ｏ）をさらに備え、該気液分離器（１３ｏ）により分離された液相成分が前記液溜まり部（１５ａ）に貯留される請求項１～７のいずれか１項に記載の電動コンプレッサ（１）。
　前記液溜まり部（１５ａ）は、該液溜まり部（１５ａ）に隣り合う前記本体ハウジング（７）の前記電動モータ（５）の収容空間との間に介設された壁部（１３ｃ）により該収容空間と仕切られており、前記気液分離器（１３ｏ）は、前記壁部（１３ｃ）の貫通孔（１３ｉ）と連通し該壁部（１３ｃ）から前記液溜まり部（１５ａ）の上方に延出する筒部（１３ｐ）と、前記本体ハウジング（７）の外部から内部に吸入される冷媒を前記筒部（１３ｐ）の外周に導入し該筒部（１３ｐ）の外周に冷媒の旋回流を形成する吸入ポート（１３ｎ）とを有している請求項８記載の電動コンプレッサ（１）。
　前記本体ハウジング（７）の外部から内部に吸入されて前記液溜まり部（１５ａ）に貯留される液相成分が分離された冷媒を前記本体ハウジング（７）の前記電動モータ（５）の収容空間に導く通路（１５ｂ）に、該電動モータ（５）の収容空間からの冷媒の逆流を阻止する逆止弁（１３ｍ）が設けられている請求項１～９のいずれか１項に記載の電動コンプレッサ（１）。