(57)【要約】【課題】電動圧縮機の冷却される駆動回路の結露を防止する。【解決手段】ケーシング１内に圧縮機２０とこれを駆動するモータ１０が収納され、モータ１０に対応する位置のフロントケース５の外周壁に取り付け部１０１を有する駆動回路収納部１００が設けられる。カバー１０３にはゴム栓１０５が設けられ、これに連通針を貫通させて駆動回路収納部１００のエア抜きを行い、窒素ガスが充填される。取り付け部１０１に取り付けられた駆動回路１１１は、フロントケース内周壁の窪み２６ａ、２６ｂを流れる冷媒によって冷却される。冷媒の冷却能力が大きい場合でもエアが抜かれているので、駆動回路収納部１００内に結露が発生せず、駆動回路１１１の不具合が生じない。【選択図】        図１
2004316615.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒を圧縮する圧縮機と、ステータ及び回転子を有し前記圧縮機を駆動するモータと、前記圧縮機および前記モータを収納するケーシングとを備え、
該ケーシングの低圧側の冷媒が接する部位の外側壁に形成された取り付け部を有する駆動回路収納部を設けるとともに、該駆動回路収納部内の前記取り付け部に前記モータを駆動する駆動回路を取り付け、前記駆動回路収納部内をエア抜きしてあることを特徴とする電動圧縮機。
【請求項２】
前記駆動回路収納部は、前記取り付け部を囲む壁と該壁の開口を覆うカバーとを有し、前記壁またはカバーには弾性材からなる栓が取り付けられた穴を設けて、
前記栓に連通針を貫通させて前記駆動回路収納部を真空引き可能としたことを特徴とする請求項１記載の電動圧縮機。
【請求項３】
前記駆動回路収納部には不活性ガスが充填されていることを特徴とする請求項１または２記載の電動圧縮機。
【請求項４】
前記モータは、前記圧縮機と直列に前記ケーシング内に収納されるとともに、前記モータのステータは前記ケーシングに固定され、前記モータの回転子は前記圧縮機の回転軸に連結され、前記ステータ内で回転可能に支持され、前記ケーシングには、前記モータのステータを挟んで前記圧縮機と反対側に冷媒吸入ポートが設けられており、
前記取り付け部は前記モータに対応する位置に設けられ、前記ケーシングにおける前記取り付け部と内周壁の間には、前記冷媒吸入ポートと前記圧縮機をつなぐ冷媒の連通路を形成したことを特徴とする請求項１から３のいずれか１に記載の電動圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧縮機とこれを駆動するモータとをケーシング内に収容して構成した電動圧縮機に関し、特にモータを駆動するための駆動回路を冷却可能な電動圧縮機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
【特許文献１】特開２００２−７０７４３号公報
一般に、電動圧縮機のモータは、インバータなどのパワー半導体モジュールからなる駆動回路により駆動される。駆動回路がモータを駆動する際には、エネルギーロスで相当の熱を発生するから、冷却する必要がある。その冷却方法としては、特開２００２−７０７４３号公報において、圧縮機構とモータを収容するケーシングの低圧側となる吸入室の端壁に駆動回路を取り付け、当該端壁を介して吸入室の冷媒により駆動回路を冷却する技術が開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、冷媒を冷却源とする場合、従来、冷却能力が駆動回路の発熱量を上回る運転状態のときには、冷却された駆動回路に結露が発生するという問題がある。結露が発生すると、結露した水滴により回路の絶縁破壊や誤作動などの不具合が発生することになる。
そこで、特開２００２−７０７４３号公報のものでは、結露した水滴が直接駆動回路の素子や配線に接触しないようにするため、駆動回路を絶縁樹脂モールドで被覆して、当該モールド材に埋没させるようにしている。
【０００４】
しかしながら、結露対策として駆動回路を絶縁樹脂モールドで被覆するものとしているので、駆動回路のコストが高くなるとともに、サイズも大きくなってしまうという不利を招く。
したがって本発明は、上記従来の問題点に鑑み、駆動回路に特殊な構成を付加することなく、低コストで駆動回路を冷却するとともに、駆動回路の結露を防止できるようにした電動圧縮機を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
このため本発明の電動圧縮機は、冷媒を圧縮する圧縮機と、ステータ及び回転子を有し前記圧縮機を駆動するモータと、前記圧縮機および前記モータを収納するケーシングとを備え、該ケーシングの低圧側の冷媒が接する部位の外側壁に形成された取り付け部を有する駆動回路収納部を設けるとともに、該駆動回路収納部内の前記取り付け部に前記モータを駆動する駆動回路を取り付け、前記駆動回路収納部内をエア抜きしてあるものとした。
【０００６】
【発明の効果】
本発明によれば、駆動回路を取り付けた取り付け部が低圧側の冷媒が接する部位の外側壁に形成されているので、駆動回路が効率よく冷却されるとともに、駆動回路収納部はエア抜きしてあるから、露結することがなく、水滴による駆動回路の絶縁破壊や誤作動などの不具合発生が防止される。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
図１は本発明を適用した電動圧縮機の縦断面図である。図２は、そのＡ−Ａ断面図である。
電動圧縮機１はそのケーシング２がフロントケース５、センタケース３およびリヤケース４の３部材から構成されている。
フロントケース５は有底筒状で、その開口側にコイル１２を備えたステータ１１が焼きばめによって固定されている。
なお、フロントケース５の内周壁には段差部６が形成され、ステータ１１の前端はこの段差部６に当接して位置決めされている。
また、後述するように、底壁（端壁）５ｂの上部に冷媒吸入ポート１５を有している。
【０００８】
センタケース３には、隔壁８が形成され、この隔壁８には、後述するロータの回転軸２７を通すための貫通穴３５が設けられている。
センタケース３とフロントケース５とは図示しないボルトで結合されている。リヤケース４の開口側には圧縮機２０が配置されている。圧縮機２０は、内周面が楕円形状のシリンダ２１内に複数のベーン２３を備えるロータ２５が回転可能に設けられ、シリンダ２１をフロントサイドブロック３０とリヤサイドブロック４０の間に挟んで、ベーンロータリ式コンプレッサを形成している。
ロータ２５はその回転軸２７を後側ではリヤサイドブロック４０の支持穴４１に支持され、前側ではフロントサイドブロック３０の支持穴３１に支持されている。
【０００９】
シリンダ２１とフロントサイドブロック３０は、相互の位置関係が規定され、シリンダ２１の中心に対してロータ２５の回転軸２７を整合させた状態で図示しないボルトによって結合されている。そして圧縮機２０は、シリンダ２１とフロントサイドブロック３０およびリヤサイドブロック４０を貫通するボルト４７によって、センタケース３に固定されている。
フロントサイドブロック３０には吸入口３６が開口し、リヤサイドブロック４０には、オイルセパレータ４９を備えるサイクロンブロック４８が取り付けられている。
【００１０】
ロータ２５の回転軸２７は、支持穴３１および隔壁８の貫通穴３５を貫通してフロントケース５内に伸びる延長部２８を有し、この延長部２８には、軸方向においてステータ１１に整合させた回転子１６が固定されている。これにより、ステータ１１と回転子１６とでモータ１０が形成される。
【００１１】
フロントケース５内では、モータ１０によって２つの空間５１、５２が形成されている。モータ１０より前側の空間５１と、モータ１０とセンタケース３の隔壁８に取り付けられたフロントサイドブロック３０の間の空間５２とは、モータ１０を収容した冷媒の吸入室５０を形成している。
隔壁８には、吸入室５０とフロントサイドブロック３０の吸入口３６を連通させる貫通穴３８が設けられている。これによって、冷媒吸入ポート１５から、低圧側である吸入室５０を経て複数のベーン２３を備えた圧縮室につながる冷媒の通路が形成される。
【００１２】
電動圧縮機１の設置状態においてフロントケース５上部の外周壁５ａには、モータ１０と対応する位置に駆動回路収納部１００が設けられている。駆動回路収納部１００は４周を壁１０２で囲んで底面を平面の取り付け部１０１とし、上部開口にはカバー１０３が取り付けられている。壁１０２の端縁とカバー１０３の当接部にはガスケット１０６が配されて、内部を密封状態とする。カバー１０３には穴１０４が設けられ、この穴１０４にはゴム栓１０５が取り付けられている。
取り付け部１０１にはモータ１０を駆動するためのパワー半導体モジュールからなる駆動回路１１１が取り付けられている。駆動回路１１１は、パワー半導体素子１１３等を取り付けた基板を取り付け部１０１に密着させてある。
【００１３】
フロントケース５の内周壁においては、図２に示すように円周方向で、取り付け部１０１に対応する位置に窪み２６ａ、そして、取り付け部１０１から離れた位置に左右対称に窪み２９が形成されている。また、取り付け部１０１と内周壁の間の肉厚部に窪み２６ａを挟んで左右対称に窪み２６ｂが形成される。
窪み２６ａ、２６ｂ、２９は、軸方向にステータ１１の両端部より外方両方向に伸びており、ステータ１１の外周面とで、空間５１と空間５２をつなぐ冷媒通路を形成している。
【００１４】
とくに窪み２６ａと窪み２６ｂで形成した冷媒通路は、取り付け部１０１と内周壁の間に存在するから、駆動回路１１１とモータ１０とを冷却する冷媒通路５４となる。
窪み２９で形成した冷媒通路は、モータ１０のみを冷却する冷媒通路になる。
【００１５】
フロントケース５の取り付け部１０１の底壁５ｂ寄りで、コイル１２から延びるケーブル１３が駆動回路収納部１００へ引き出されている。ケーブル１３を取り出すための穴にはハーメチックターミタル１７が設けられ、ケーシング２を気密させている。引き出されたケーブル１３の端部のコネクタ１４には駆動回路１１１のパワー半導体素子が接続される。また、駆動回路１１１から駆動回路収納部１００外部へのケーブルは、同様に、駆動回路収納部の壁１０２の穴に設けた図示しないハーメチックターミタルを経て引き出される。
したがって、駆動回路１１１によって、内部のモータ１０を駆動することができる。
【００１６】
フロントケース５の底壁５ｂには、取り付け部１０１に隣接し、窪み２６ａの付近で、冷媒吸入ポート１５が設けられ、外部から冷媒が吸入されるようになっている。
リヤケース４のサイクロンブロック４８が臨む空間は、吐出室５３を形成している。リヤケース４の外周壁上部には冷媒吐出ポート９が設けられて、圧縮機２０からオイルセパレータ４９を経て吐出された冷媒を冷媒吐出ポート９から外部へ供給するようになっている。
【００１７】
吐出室５３には所定量の潤滑油が貯留されている。
この潤滑油は、吐出室５３の吐出圧に押されて、図示しない油路を経て支持穴４１、３１の穴面に至り、さらに支持穴４１と回転軸２７間の隙間を通って、リヤサイドブロック４０のロータ２５に対向する面に形成された凹部（さらい）４４およびリヤサイドブロック４０とサイクロンブロック４８の間に形成された密閉空間Ｒへ流れる。
【００１８】
密閉空間Ｒに流れる潤滑油は貫通穴４３によって凹部４４に導かれ、この潤滑油の圧力で、ロータ２５に備えているベーン２３をシリンダ２１の円周面に押し付けている。これによって、ベーン２３で区画されたシリンダ内の空間はロータ２５の回転に従って冷媒を圧縮する圧縮室となる。
なお、センタケース３とリヤケース４間、およびセンタケース３とフロントケース５間の接続には、それぞれパッキンが用いられ気密を確保するようにしている。
【００１９】
このように構成された電動圧縮機１は、例えば車両に搭載設置されるまでの輸送あるいは保管の間の内部錆発生防止のため、冷媒吸入ポート１５と冷媒吐出ポート９に図示しないゴム栓を取り付けて、製造ラインにおいてケーシング２内部のエアを抜き、窒素ガスを充填して出荷される。
そして本実施の形態では、駆動回路収納部１００も、内部に駆動回路１１１を取り付け、カバー１０３で気密とされたあと、カバー１０３に取り付けられているゴム栓１０５に注射針状の図示しない連通針を刺して、真空引きにより内部のエアを抜き、かわりに窒素ガスが充填される。このエア抜きと窒素ガス充填は、製造ラインに設置されている上記ケーシングのエア抜きおよび窒素ガス充填装置を用いて行うことができる。
窒素ガスの充填圧を大気圧よりわずかに大きくしておくと、外部から水分を含んだ空気が侵入することがない。
【００２０】
このように構成された電動圧縮機１は、駆動回路１１１の駆動によって、ステータ１１が励磁され、回転子１６が回転すると、回転子１６と共通の回転軸２７を備える圧縮機２０のロータ２５が回転する。これにより、冷媒吸入ポート１５から空間５１に吸入された冷媒は、図２に示す窪み２６ａ、２６ｂおよび２９で形成された冷媒通路を通って空間５２に流れる。空間５２に流れた冷媒は、吸入口３６から圧縮機２０のシリンダ２１に吸入され、圧縮されて吐出室５２へ吐出された後、冷媒吐出ポート９から外部へ供給される。
冷媒が、窪み２６ａ、２６ｂおよび２９を通過する際に、モータ１０を冷却するとともに、とくに、窪み２６ａ、２６ｂの冷媒通路５４を通過する冷媒が、取り付け部１０１に取り付けられている駆動回路１１１をも冷却する。
【００２１】
実施の形態は以上のように構成され、モータ１０を駆動するための駆動回路１１１の取り付け部１０１が低圧側の冷媒が接する部位のケーシング外側壁に形成されているので、駆動回路１１１が効率よく冷却される一方、駆動回路収納部１００がエア抜きしてあるから、運転状態によって冷媒による冷却能力が駆動回路１１１の発熱量を上回っても、空気に含まれる水分がないので駆動回路収納部１００内が露結することがなく、駆動回路１１１の絶縁破壊や誤作動などの不具合発生が防止される。
さらに、駆動回路収納部１００内に不活性ガスである窒素ガスを充填することにより、電動圧縮機１の運転中も駆動回路収納部１００に水分を含んだ空気が侵入することもなく、結露防止効果が長く保持される。
【００２２】
とくに駆動回路収納部１００は、取り付け部１０１を囲む壁１０２と該壁の開口を覆うカバー１０３とを有し、カバー１０３にはゴム栓１０５が取り付けられた穴１０４を設けて、ゴム栓１０５に連通針を貫通させて駆動回路収納部１００を真空引き可能としているので、製造ラインに設置されている装置を用いて簡単に駆動回路収納部１００のエア抜きや窒素ガスの充填を行うことができる。
なお、ゴム栓１０５はカバー１０３の代わりに駆動回路収納部の壁１０２に設けることもできる。
【００２３】
さらに、モータ１０は、圧縮機２０と直列にケーシング２内に収納されるとともに、ケーシング２にはモータのステータ１１を挟んで圧縮機２０と反対側に冷媒吸入ポート１５が設けられており、取り付け部１０１はモータに対応する位置のフロントケース５のとくに外周壁５ａに設けられ、ケーシング２における取り付け部１０１と内周壁の間には、冷媒吸入ポート１５と圧縮機２０をつなぐ窪み２６ａ、２６ｂからなる連通路を形成してある。これにより、取り付け部１０１の場所を大きくとれ、面積の大きい駆動回路１１１を取り付けることが可能となり、また、冷媒がモータ１０と駆動回路１１１を同時に、かつ確実に冷却することができる。
【００２４】
さらに、冷媒吸入ポート１５の設置位置は、取り付け部１０１に隣接し、駆動回路１１１を冷却する冷媒通路の付近にしたから、取り付け部１０１付近の冷媒の流れがよく、高い冷却力を発揮することができる。
したがって、大出力の電動圧縮機にも対応できるようになる。
また、取り付け部１０１から離れた部位にも、窪み２９による冷媒通路を形成したから、モータ１０としては、全体が均等に冷却され、安定した駆動ができる。
【００２５】
また、冷媒通路をフロントケース５に設けてあるから、モータのステータ１１に切り欠きや貫通穴を設ける必要がなく、モータに対して高い冷却効果を得ると同時に、モータの鉄損の増加や磁気飽和をもたらさない効果も同時に得られる。
【００２６】
窪み２６ａを設ける代わりに、例えば、取り付け部１０１と内周壁の間の肉厚に応じて、左右対称に連通穴を設けて、冷却することも可能である。こうすることによって、駆動回路１１１を冷却しつつ、モータ１０に対しては、均等に冷却できる効果が得られる。
【００２７】
なお、実施の形態では、駆動回路収納部１００のエア抜きおよび窒素ガス充填用に、カバー１０３に独立のゴム栓１０５を設けたが、これに限定されず、駆動回路から外部へ引き出されるケーブルの通過穴のシール栓と共用することもできる。
また不活性ガスとして窒素ガスを駆動回路収納部１００に充填するものとしたが、他の不活性ガスも利用できる。
さらに、実施の形態では、駆動回路収納部の取り付け部１０１をフロントケース５の外周壁に形成したが、これに限定されず、例えば特開２００２−７０７４３号公報に記載のように、吸入室の端壁の外側壁に形成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】発明の実施の形態を示す電動圧縮機の縦断面図である。
【図２】冷媒通路の構成を示す横断面図である。
【符号の説明】
１        電動圧縮機
２        ケーシング
３        センタケース
４        リヤケース
５        フロントケース
５ａ      外周壁
６        段差部
８        隔壁
９        冷媒吐出ポート
１０      モータ
１１      ステータ
１２      コイル
１３      ケーブル
１４      コネクタ
１５      冷媒吸入ポート
１６      回転子
１７      ハーメチックターミタル
２０      圧縮機
２１      シリンダ
２３      ベーン
２５      ロータ
２６ａ、２６ｂ、２９    窪み
２７      回転軸
２８      延長部
３０      フロントサイドブロック
３１、４１    支持穴
３３      フィン
３５      貫通穴
３６      吸入口
３８      貫通穴
４０      リヤサイドブロック
４３      連通路
４４      凹部
４８      サイクロンブロック
４９      オイルセパレータ
５０      吸入室
５１、５２    空間
５３      吐出室
５４      冷媒通路
１００    駆動回路収納部
１０１    取り付け部
１０２    壁
１０３    カバー
１０４    穴
１０５    ゴム栓（弾性材からなる栓）
１１１    駆動回路
１１３    パワー半導体素子
【図１】
2004316615.tif 000003
【図２】
2004316615.tif 000004