(57)【要約】【課題】制御基板をハウジング内に収容する電動圧縮機において、制御基板とハウジングとの絶縁距離を確保しつつ制御基板の面積を大きく確保して電気部品のレイアウトの自由度を高める。【解決手段】本発明に係る電動圧縮機の基板保持構造は、電動圧縮機のハウジング２の内周面に径方向内側へ突出する軸方向に延設された張り出し部５６が設けられている構成において、このハウジング２内に電気部品を配設した制御基板５３をハウジング２の内周面との間に絶縁距離を保ちつつ保持するに当たり、張り出し部５６に、制御基板５３の周縁と対峙する部分を径方向外側へ退避させる切削部６０を設ける。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動圧縮機のハウジングの内周面に径方向内側へ張り出すと共に軸方向に延設された張り出し部が設けられ、電気部品を配設した制御基板を前記ハウジングの内周面との間に絶縁距離を保ちつつ前記ハウジング内に保持する電動圧縮機の基板保持構造において、
前記張り出し部の前記制御基板の周縁と対峙する部分に径方向外側へ退避する切削部を設けた
ことを特徴とする電動圧縮機の基板保持構造。
【請求項２】
前記張り出し部は、周方向に複数設けられ、それぞれの前記切削部は、前記ハウジングの軸心を中心とする仮想円上に形成されていることを特徴とする請求項１記載の電動圧縮機の基板保持構造。
【請求項３】
前記制御基板は、これと間隔を空けて積層された保持基板と一体をなし、前記切削部の底面は、前記保持基板の取り付け面と同一面上に形成されていることを特徴とする請求項１又は２記載の電動圧縮機の基板保持構造。
【請求項４】
前記切削部の内周面は、前記ハウジングの内周面と同一面上となるように形成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の電動圧縮機の基板保持構造。
【請求項５】
前記張り出し部の前記切削部に移行する部分にテーパ面が形成されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の基板保持構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動機とこの電動機に給電するインバータ回路部の制御回路が実装された制御基板とをハウジング内に収容するインバータ一体型の電動圧縮機に関し、特に、ハウジング内に取り付けられる制御基板の保持構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
インバータ一体型の電動圧縮機においては、ハウジング内に、作動流体を圧縮する圧縮機構と、この圧縮機構を駆動させる電動機と、この電動機に給電するインバータ回路部とが収容されている。通常、インバータ回路部は、電動機を収容するハウジング内の空間とは隔てられたインバータ回路部収容空間に配設され、電力スイッチング素子を制御する制御回路が実装された制御基板を備えている。【０００３】
インバータ回路部収容空間は、ハウジングの外形の制約上の理由から、また、圧縮機の小型化の要請から、締結ボルトを挿入するボス部や、位置決めピン等を取り付けるボス部がハウジングの外周面から径方向外側へ突出しないように形成されることが好ましい。このため、インバータ回路部収容空間においては、その内周面に、径方向内側へ張り出すように前記ボス部等の張り出し部が周方向に複数形成され、それぞれの張り出し部は、軸方向に延設されるように形成される（例えば、特許文献１参照）。
その結果、インバータ回路部収容空間に収容される制御基板は、張り出し部との干渉を避けるように、外周縁に切り欠き（径方向内側へ窪む凹部）を形成するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−１４９５７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、制御基板には各種電気部品が実装されているため、ハウジングとの間に絶縁距離を確保する必要があり、インバータ回路部収容空間の内周面に張り出し部が設けられている場合には、制御基板を張り出し部からも離すように保持しなければならない。【０００６】
例えば、図４に示すように、インバータ回路部収容空間１０に収容されるインバータ回路部８が、電力スイッチング素子を実装した保持基板５１と、これに間隔を空けて積層されると共に制御回路を構成する電気部品５２が実装された制御基板５３と、を一体化したアセンブリとして構成される場合においては、ハウジング２の電動機収容空間とインバータ回路部収容空間１０とを隔てる隔壁７に保持基板５１を螺子止めする等して、制御基板５３を隔壁７から離すと共に、図５にも示されるように、ハウジング２の内周面との間（張り出し部５６が設けられている部分においては、この張り出し部５６との間）に所定の絶縁距離：αが確保されるように離して保持するようしている。【０００７】
ハウジング２の内周面に形成される張出部５６は、図６にも示すように、軸方向に延設されており、この張出部５６の部分においては、制御基板５３の周縁を、所定の絶縁距離：αが確保されるように、張出部５６の周面形状に合わせて大きく切り欠く必要がある。
このため、電気部品を実装する制御基板５３の面積が小さくなり、電子部品のレイアウトに制約を受けることになるため、圧縮機の小型化が図りにくくなるという不都合が生じる。【０００８】
本発明は、係る事情に鑑みてなされたものであり、制御基板をハウジング内に収容する電動圧縮機において、制御基板とハウジングとの絶縁距離を確保しつつ制御基板の面積を大きく確保して電気部品のレイアウトの自由度を高めることが可能な電動圧縮機の基板保持構造を提供することを主たる課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を達成するために、本発明に係る電動圧縮機の基板保持構造は、電動圧縮機のハウジングの内周面に径方向内側へ張り出すと共に軸方向に延設された張り出し部が設けられ、電気部品を配設した制御基板を前記ハウジングの内周面との間に絶縁距離を保ちつつ前記ハウジング内に保持する構造であって、前記張り出し部の前記制御基板の周縁と対峙する部分に径方向外側へ退避する切削部を設けたことを特徴としている。【００１０】
したがって、制御基板をハウジング内に保持した状態において、ハウジングの内周面に設けられた張り出し部の制御基板の周縁と対峙する部分には、切削部が設けられているので、張り出し部を軸方向から見た場合に（張り出し部と制御基板とを軸方向に投影した場合に）、制御基板を張り出し部に近接させるように径方向に大きくしても絶縁距離を確保することが可能となり、張り出し部を避けるように制御基板に大きく切り欠きを形成する必要がなくなる。このため、制御基板の電子部品を実装する面積を狭める不都合がなくなる。【００１１】
ここで、前記張り出し部は、周方向に複数設けられ、それぞれの前記切削部は、前記ハウジングの軸心を中心とする仮想円上に形成されるようにするとよい。
張り出し部に形成される切削部を旋盤加工で形成する場合には、それぞれの切削部をハウジングの軸心を中心とする仮想円上に形成することで、それぞれの切削部を旋盤加工によって同時に形成することが可能となる。【００１２】
また、制御基板を、これと間隔を空けて積層された保持基板と一体をなす場合には、前記切削部の底面を、前記保持基板の取り付け面と同一面上に形成するとよい。
このような構成においては、切削部の形成と、保持基板の取り付け面の形成を、旋盤加工により同時に形成することが可能となり、作業効率を高めることが可能となる。【００１３】
さらに、切削部の内周面をハウジングの内周面と同一面上となるように形成するとよい。
このような構成においては、切削部の形成と、ハウジングの内周面の形成を旋盤加工により同時に形成することが可能となり、作業効率を高めることが可能となる。【００１４】
また、前記張り出し部の前記切削部に移行する部分にテーパ面を形成するようにするとよい。
このような構成においては、制御基板をハウジング内に深く配置させなくても絶縁距離を確保しやすいものとなる。
【発明の効果】
【００１５】
以上述べたように、本発明によれば、内周面から径方向内側へ突出する張り出し部が設けられたハウジング内に制御基板を保持するにあたり、張り出し部の制御基板の周縁と対峙する部分に、径方向外側へ退避する切削部を設けたので、制御基板とハウジングとの絶縁距離を確保しつつ、電子部品の実装面積を大きく確保することが可能となる。このため、電気部品のレイアウトの自由度を高めることが可能となり、引いては制御基板を格納するハウジングの最外径を小さくすることが可能となり、圧縮機の小型化、軽量化に寄与することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、本発明に係る電動圧縮機の全体構成例を示す断面図である。
【図２】図２は、インバータ回路部収容空間を蓋部材を外して軸方向から見た図である。
【図３】図３は、図２の一転鎖線で囲んだ部分を示す図であり、図３（a）は、制御基板を取り付ける前の状態を示す斜視図であり、図３（ｂ）は、制御基板を取り付けた状態を示す斜視図であり、図３（ｃ）は、（ｂ）を軸方向から投影して見た図であり、図３（ｄ）は、制御基板を取り付けた状態を示す断面図である。
【図４】図４は、従来の電動圧縮機のインバータ回路部収容空間が見えるように部分的に切り欠いた全体構成図である。
【図５】図５は、従来の電動圧縮機において、インバータ回路部収容空間を蓋部材を外して軸方向から見た図である。
【図６】図６は、図５の一転鎖線で囲んだ部分を示す図であり、図６（a）は、制御基板を取り付ける前の状態を示す斜視図であり、図６（ｂ）は、制御基板を取り付けた状態を示す斜視図であり、図６（ｃ）は、（ｂ）を軸方向から投影して見た図であり、図６（ｄ）は、制御基板を取り付けた状態を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明に係る電動圧縮機として、スクロール型の圧縮機構と電動機とを一体化した電動圧縮機の実施形態を添付図面を参照しながら説明する。
【００１８】
図１において、冷媒を作動流体とする冷凍サイクルに適した電動圧縮機１が示されている。この電動圧縮機１は、アルミ合金で構成されたハウジング２内に、図中右側において圧縮機構３を配設し、また、図中左側において圧縮機構を駆動する電動機４を配設している。尚、図１において、図中左側を圧縮機の前方、図中右側を圧縮機の後方としている。
【００１９】
ハウジング２は、圧縮機構３と、電動機４と、これら圧縮機構３及び電動機４をハウジング内で隔てるブロック部材５とを収容する可動機構収容空間６を備えると共に、この可動機構収容空間６とは隔壁７を隔てて軸方向の反対側に設けられ、電動機４に給電するインバータ回路部８を収容するインバータ回路部収容空間１０を備えたシェル部材２１と、このシェル部材２１の可動機構収容空間６の開口側を図示しないガスケットを介して閉塞するように組み付けられたヘッド部材２２と、前記シェル部材２１のインバータ回路部収容空間１０の開口側を閉塞する蓋部材２３とを有して構成されている。
【００２０】
可動機構収容空間６には、隔壁７寄りの部分に電動機４のステータ１１が固定されている。また、ブロック部材５は、ステータ１１に向かって膨出する中間膨出部５ａと、その軸方向後端部から径方向外側へ延設されたフランジ部５ｂとを備えている。
【００２１】
そして、このブロック部材５の中間膨出部５ａと隔壁７の中央部には、ベアリング１２，１３を介して駆動軸１４が回転可能に支持されており、この駆動軸１４には、ステータ１１の内側で回転するロータ１５が固装されている。
【００２２】
圧縮機構３は、固定スクロール３１とこれに対向配置された旋回スクロール３２とを有するスクロールタイプのもので、固定スクロール３１は、円板状の端板３１ａと、この端板３１ａの外縁に沿って全周に亘って設けられると共に前方に向かって立設された円筒状の外周壁３１ｂと、その外周壁の内側において前記端板３１ａから前方に向かって延設された渦巻状の渦巻壁３１ｃとから構成されている。
【００２３】
また、旋回スクロール３２は、円板状の端板３２ａと、この端板３２ａから後方に向かって立設された渦巻状の渦巻壁３２ｃとから構成され、端板３２ａの背面に形成されたボス部３２ｂに、駆動軸１４の後端部に設けられると共に駆動軸１４の軸心に対して偏心した偏心軸１４ａがブッシュ１６及びベアリング１７を介して連結され、駆動軸１４の軸心を中心として旋回運動可能に支持されている。
【００２４】
固定スクロール３１と旋回スクロール３２とは、それぞれの渦巻壁３１ｃ、３２ｃをもって互いに噛み合わされ、それぞれの渦巻壁３１ｃ、３２ｃの先端が相手部材の端板３１ａ，３２ａに近接するようになっており、したがって、固定スクロール３１の端板３１ａ及び渦巻壁３１ｃと、旋回スクロール３２の端板３２ａ及び渦巻壁３２ｃとによって囲まれた空間に圧縮室３４が画成されている。
【００２５】
また、固定スクロール３１の外周壁３１ｂとブロック部材５の端面５ｄとの間には、薄板状の環状のスラストレース１８が挟持され、固定スクロール３１とブロック部材５とは、このスラストレース１８を介して突き合わされている。
【００２６】
このスラストレース１８は、耐摩耗性に優れる素材で形成されているもので、その中央部には、旋回スクロール３２のボス部３２ｂが貫挿する中央孔１８ａが形成されている。また、固定スクロール３１、スラストレース１８、及びブロック部材５は、図示しない位置決めピンにより、互いに位置決めされている。
【００２７】
前記旋回スクロール３２の端板３２ａの背面には、凹み部３２ｄを形成するように端板３２ａの周縁に所定巾の環状の摺動面３２ｆが突出形成されている。したがって、旋回スクロール３２は、そのボス部３２ｂをスラストレース１８の中央孔１８ａに挿通させた状態で摺動面３２ｆが全周に亘ってスラストレース１８に摺動可能に密接されるようになっている。
【００２８】
この旋回スクロール３２の摺動面３２ｆは、旋回スクロール３２の公転運動によりスラストレース１８の中央孔１８ａを過ぎることがないように（中央孔１８ａが常に内側となるように）形成されており、また、スラストレース１８からはみ出さないように摺接されている。
【００２９】
ブロック部材５は、中央に段階的に径が大きくなる貫通孔５ｃを有するもので、その内周面には、スラストレース１８から最も離れた前方側から、前記ベアリング１２を収容するベアリング部収容部２４、前記ブッシュ１６と一体をなして駆動軸１４の回転に伴って回転するバランスウエイト２５を収容するウエイト収容部２６、が少なくとも形成されている。
なお、旋回スクロール３２の自転防止機構として、図示しないリングとこれに遊嵌されるピンとが、ブロック部５及び旋回スクロール３２に設けられている。
【００３０】
ところで、前述した固定スクロール３１の外周壁３１ｂと旋回スクロール３２の渦巻壁３２ｃの最外周部との間には、図示しない吸入口から導入された冷媒を後述する吸入経路を介して吸入する吸入室２７が形成され、また、ハウジング内の固定スクロール３１の背後には、圧縮室３４で圧縮された冷媒ガスが固定スクロール３１の略中央に形成された吐出孔３５を介して吐出される吐出室３６がハウジング２のヘッド部材２２との間に画成されている。吐出室３６に吐出された冷媒ガスは、この圧縮室内に設けられた図示いしないオイル分離器に導入され、ここでガス中のオイルが分離され、図示しない吐出口を介して冷凍サイクルへ送出される。
【００３１】
これに対して、ハウジング２内のブロック部材５より前方の部分には、電動機４を収容する電動機収容空間４１が形成され、ここに電動機４を構成するステータ１１が固定されている。このステータ１１は、円筒状をなす鉄心１１ｂとこれに巻回されたコイル１１ｃとを有して構成され、ハウジング２の内面に固定されている。また、前記駆動軸１４には、前述した如くステータ１１の内側において回転可能にロータ１５が固装され、このロータ１５が、ステータ１１によって形成される回転磁力により回転できるようになっている。これらステータ１１やロータ１５によって、ブラシレスＤＣモータからなる電動機４が構成されている。
【００３２】
そして、電動機収容空間４１に臨むハウジング２の側面には、冷媒ガスを吸入する図示しない吸入口が形成され、ステータ１１とハウジング２との間の隙間や、ブロック部材５とハウジング２との間、及び固定スクロール３１とハウジング２との間に形成される隙間を介して、吸入口から電動機収容空間４１に流入した冷媒を前記吸入室２７に導く吸入経路が構成されている。
【００３３】
前記インバータ回路部収容空間１０は、前記電動機収容空間４１が形成されたシェル部材２１に一体に形成されている。このインバータ回路部収容空間１０は、シェル部材２１に一体に形成された隔壁７によって電動機収容空間４１と隔てて設けられ、この隔壁７と、シェル部材２１の隔壁７より前方側へ延設された周壁部４４と、周壁部４４の開放端を閉塞する前述した蓋部材２３とによって構成されている。
【００３４】
インバータ回路部収容空間１０に収容されるインバータ回路部８は、電力スイッチング素子を実装した放熱機能を有する保持基板５１と、この保持基板５１に間隔を空けて積層されると共に前記電力スイッチング素子を制御する制御回路を構成する電気部品５２が実装された制御基板５３と、を一体化したアセンブリとして構成されている。
【００３５】
保持基板５１は、その周縁がハウジングの内周面に形成された段部５４に係止すると共に、中央部が隔壁７に形成された設置面５０に密着できるように凸形状に形成され、中央部の制御基板５３からの離間距離を周縁部よりも大きくしている。そして、保持基板５１は、段部５４に係止されている部分で、ハウジング２にネジ留めされている。
【００３６】
また、インバータ回路部収容空間１０を形成するハウジング２の内周面には、ハウジング２に蓋部材２３をねじ留めするためにネジ穴５５が形成された径方向内側へ突出する張り出し部５６が周方向に間隔を空けて複数形成されている。この張り出し部５６は、ハウジング２と一体に形成されているもので、ハウジング２の内周面に軸方向に延設されたボス状に形成されている。
【００３７】
前記保持基板５１は、ハウジング２の段部５４に係止するにあたり、張り出し部５６との干渉を避けるために、張り出し部５６の外形に合わせて切り欠いた切欠部５７が形成されている。
【００３８】
これに対して制御基板５３は、前記保持基板５１に一体に形成されたボス部５１ａにネジ５９等により固定されているもので、保持基板５１とは離間された状態で保持されている。また、ハウジング２に蓋部材２３を取り付けた状態において、制御基板５３と蓋部材２３との間に略均一な深さの間隙が形成されるようになっている。
この制御基板５３の周縁にも、図２にも示されるように、アセンブリをインバータ回路部収容空間１０に収容する際に前記張り出し部５６との干渉を避けるための切欠部５８が形成されている。
この制御基板５３は、保持基板５１をハウジング２に固定した状態において、インバータ回路部収容空間１０の隔壁７と蓋部材２３との間のほぼ中間に位置するように、保持されるようになっている。
【００３９】
そして、図３に示されるように、このような構成において、張り出し部５６には、ネジ穴５５が形成された部分よりも下方となる位置に（張り出し部５６の中程から段部にかけて）、径方向外側へ退避するように抉り取られた切削部６０が形成されている。
【００４０】
この切削部６０は、旋盤加工にて形成されるもので、制御基板５３の周縁と径方向で対峙する部分を含むように形成されている。すなわち、切削部６０は、制御基板５３の周縁と径方向で対峙する部位よりも蓋部材２３に近接する部位から隔壁７に近接する部位にかけて形成されている。
【００４１】
したがって、ハウジング２の内周面に形成される張り出し部５６は、制御基板５３の周縁と径方向で対峙する部分を避けるように形成されており、この例では、インバータ回路部収容空間１０の開放端からハウジング２の制御基板５３の周縁と径方向で対峙する部分よりも手前の部分にかけて形成されている。
また、この例では、張り出し部５６の切削部６０への移行部分に徐々に径方向外側へ向かうテーパ面６１が形成されている。
【００４２】
さらに、この例では、各切削部６０の底面が、前記保持基板５１の取り付け面（段部５４）と同一面となるように形成されている。また、それぞれの切削部６０は、ハウジングの軸心を中心とする仮想円上に形成され、また、切削部６０の内周面は、ハウジングの内周面と同一面上となるように形成されている。
【００４３】
以上の構成において、インバータ回路部収容空間１０に制御基板５３と保持基板５１とが一体化したアセンブリを収容する場合には、インバータ回路部収容空間１０の開口端に保持基板５１を向かい合わせ、この保持基板５１の切欠部５７と張り出し部５６との位置を整合させた状態で、アセンブリを軸方向に移動させ、インバータ回路部収容空間１０へ挿入する。
すると、制御基板５３の切欠部５８にも張り出し部５６が挿入され、この張り出し部５６にガイドされてアセンブリの保持基板５１が段部５４や隔壁７に当接するまで押し込まれる。そして、その状態で保持基板５１をねじ留めすれば、制御基板５３は、インバータ回路部収容空間１０の中程に保持された状態となる。
【００４４】
この際、制御基板５３の周囲にある張り出し部５６は、制御基板５３の周縁と対峙する部分に切削部６０が形成されているので、制御基板５３の周縁とハウジング２との間に所定の絶縁距離：αを確保しやすいものとなる。
このため、制御基板５３の周縁に形成される張り出し部５６との干渉を避ける切欠部５８は、ハウジング２に対して軸方向に投影した際に張り出し部５６に限りなく近接させたものであってもよく（切欠部５８の窪み量を極力小さくすることが可能となり）、従来のように、絶縁距離を確保するために、張り出し部５６の外周形状に合わせて制御基板を径方向内側に大きく窪ませる必要がなくなる。
したがって、本構成例によれば、制御基板５３の絶縁距離を確保しつつ、制御基板５３の電気部品を実装する面積を大きく確保することが可能となり、電子部品のレイアウトの自由度を大きくすることが可能となる。
【００４５】
また、上述の構成によれば、張り出し部５６の切削部６０に移行する部分にテーパ面６１が形成されているので、制御基板５３をインバータ回路部収容空間に深く配置させなくても絶縁距離を確保しやすいものとなる。また、テーパ面６１を形成することで、ネジ穴５５の深さ寸法が確保しやすくなる（切削部６０によって張り出し部５６の軸方向寸法が小さくなるが、テーパ面６１とすることで、ネジ穴５５の充分な深さ寸法を確保することが可能となる）。
【００４６】
さらに、それぞれの切削部６０は、ハウジング２の軸心を中心とする仮想円上に形成されているので、旋盤加工により、各張り出し部５６を同時に形成することが可能となるので、作業性がよくなる。特に、切削部６０の底面を保持基板５１の取り付け面（段部５４）と同一面上に形成しているので、切削部６０と保持基板５１の取り付け面とを同時に加工することが可能となり、また、切削部６０の内周面も、ハウジング２の内周面と同一面上となるように形成されているので、切削部６０とハウジング２の内周面とを同時に加工することも可能となり、一回の旋盤加工で、ハウジング２の内周面、切削部６０、保持基板５１の取り付け面（段部５４）を同時に形成することが可能となる。
【００４７】
なお、上述の実施形態においては、ハウジング２のインバータ回路部収容空間１０を、電動機収納空間４１をも形成するシェル部材２１に蓋部材２３を取り付けた例を示したが、インバータ回路部収容空間１０を独立したハウジング部材を組み付けて構成するようにしてもよい。また、ブロック部材５はハウジング２と別部材とした例について説明したが、ブロック部材５はハウジング２と一体に形成されるものであってもよい。
【符号の説明】
【００４８】
１  電動圧縮機
２  ハウジング
４  電動機
５１  保持基板
５３  制御基板
５４  段部
５６  張り出し部
６０  切削部
６１  テーパ面
【図１】
2019117227.tif 000003
【図２】
2019117227.tif 000004
【図３】
2019117227.tif 000005
【図４】
2019117227.tif 000006
【図５】
2019117227.tif 000007
【図６】
2019117227.tif 000008
【国際調査報告】
2019117227.tif 000009
2019117227.tif 000010