(57)【要約】【課題】本発明は、インバータ装置の冷却のために、冷媒通路構成部品を別個に設けることを必要とせず、圧縮機のインバータを圧縮機と一体化し、これを冷媒によって冷却するものである。その結果、部品点数を増加させることなく、圧縮機を小型化し、インバータを冷却することが可能な構成を提供することを目的とする。【解決手段】スクロール型圧縮機の固定スクロール部に対向した位置に、インバータケース内の冷却空間を配置し、この冷却空間と固定スクロール間でシールを介して低温冷媒を流入、流出させることによって、インバータ部を冷却するものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体の吸入、圧縮及び吐出を行うスクロール型圧縮機機構部と、前記スクロール型圧縮機機構部を駆動する電動モータと、前記電動モータを駆動するインバータと、前記インバータを収納するインバータケースと、前記インバータケース内に前記インバータを冷却するための冷却空間と、前記冷却空間に吸入冷媒を流入させる流入孔と、前記冷却空間から吸入冷媒を流出させる流出孔を備え、前期流入孔は前記スクロール型圧縮機構部の固定スクロールの外周面に設けられた流出ポートにシール手段を介して接続し、前記流出孔は前記スクロール型圧縮機構部の固定スクロールの外周面に設けられた流入ポートにシール手段を介して接続した電動圧縮機。
【請求項２】
前記固定スクロールの外周面に設けられた流出ポートは、前記固定スクロール内の設けられた流出通路を介して吸入冷媒配管取り付け口に連通している請求項１に記載の電動圧縮機。
【請求項３】
前記固定スクロールの外周面に設けられた流入ポートは、前記固定スクロール内に設けられた流入通路を介して前記圧縮機構部に連通している請求項１または２に記載の電動圧縮機。
【請求項４】
前記流出通路と前記流入通路は前記固定スクロール内に設けられたバイパス通路で連通している請求項１乃至３に記載の電動圧縮機。
【請求項５】
前記冷却空間内に、冷媒を整流させるフィンを設けた請求項１乃至４に記載の電動圧縮機。
【請求項６】
前記インバータケースと前記固定スクロールは、前記冷却空間に面する領域の一部でわずかな隙間を有する請求項１乃至５に記載の電動圧縮機。
【請求項７】
前記インバータケースと前記固定スクロールは、同一のアルミニウム製とした請求項１乃至６に記載の電動圧縮機。
【請求項８】
前記シール手段は、前記固定スクロールの外周面の平坦部に設けた請求項１乃至７に記載の電動圧縮機。
【請求項９】
前記シール手段は、ゴム材料を用いた請求項１乃至８に記載の電動圧縮機。          
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧縮機に係り、機体容器に備えられる、電動モータ等の電装品を駆動するインバータを冷媒によって冷却する電動圧縮機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のこの種電動圧縮機の冷却技術は、電動モータを駆動源とする電動圧縮機において、電動モータを制御するインバータを圧縮機の低温冷媒を利用して冷却するように構成されている。
【０００３】
この構成は、インバータ部を機体容器の低圧部と対向させ、低圧部の吸入冷媒でインバータ部を冷却した後、低圧部と機体容器を連絡する通路を介して圧縮部に導く方法をとっていた（例えば特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００２−３６４５３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来の構成では、低圧部や通路を構成するために冷媒通路構成部品を別個に設ける必要があり、圧縮機の大型化及び部品点数の増加、さらにはコストが高くつくという課題を有していた。
【０００５】
本発明はこのような従来の課題を解決するものであり、圧縮機のインバータを圧縮機に一体化し、これを冷媒によって冷却する場合において、部品点数を増加させることなく、圧縮機を小型化し、インバータを冷却することが可能な電動圧縮機及び電動圧縮機制御用ユニットの冷却方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記従来の課題を解決するために、本発明の電動圧縮機は、スクロール型圧縮機の固定スクロール部に対向した位置に、インバータケース内の冷却空間を配置し、この冷却空間と固定スクロール間でシールを介して低温冷媒を流入、流出させることによって、インバータ部を冷却するものである。
【０００７】
これにより、圧縮機機構部とインバータケースの間に、あらたな冷媒通路構成部品を設置する必要がなく部品点数を削減することができる。しかも、固定スクロールのデッドスペース部分に吸入冷媒通路を構成することで、小型化、軽量化を図ることが出来る。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の電動圧縮機は、部品点数を増やすことなくインバータ部の冷却構造を小型化、軽量化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
第１の発明は、流体の吸入、圧縮及び吐出を行うスクロール型圧縮機機構部と、前記スクロール型圧縮機機構部を駆動する電動モータと、前記電動モータを駆動するインバータと、前記インバータを収納するケースと、前記ケース内に前記インバータを冷却するための冷却空間と、前記冷却空間に吸入冷媒を流入させる流入孔と、前記冷却空間から吸入冷媒を流出させる流出孔を備え、前期流入孔は前記スクロール型圧縮機構部の固定スクロールの外周面に設けられた流出ポートにシール手段を介して接続し、前期流出孔は前記スクロール型圧縮機構部の固定スクロールの外周面に設けられた流入ポートにシール手段を介
して接続することにより、圧縮機機構部とインバータケースの間に、あらたな冷媒通路構成部品を設置する必要がなく部品点数を削減することができ、小型化、軽量化を図ることが出来る。
【００１０】
第２の発明は、特に、第１の発明の前記固定スクロールの外周面に設けられた流出ポートと前記固定スクロールに設けられた吸入冷媒配管取り付け口との間の流出通路を前記固定スクロール内のデッドスペースを利用して設けることにより、小型化、軽量化を図ることが出来る。
【００１１】
第３の発明は、特に、第１の発明の前記固定スクロールの外周面に設けられた流入ポートと前記圧縮機構部のスクロール吸込み室との間の流入通路を前記固定スクロール内のデッドスペースを利用して設けることにより、小型化、軽量化を図ることが出来る。
【００１２】
第４の発明は、特に、第２の発明の前記流出通路と第３の発明の前記流入通路を前記バイパス通路で連通させることによって、前記冷却空間に流入する吸入冷媒の一部を前記圧縮機構部のスクロール吸込み室に分流させ、必要最小限にインバータ部を冷却することで、吸入加熱による圧縮損失の低減が図れ、性能を向上させることができる。
【００１３】
第５の発明は、特に、第１の発明の前記冷却空間内に整流フィンを設けることによって、冷却空間内に流入した冷媒をスムーズに流出孔に導くことで、流路抵抗の低減と冷却効率の向上が図れ、性能を向上させることができる。
【００１４】
第６の発明は、特に、第１の発明の前記冷却空間と対向する前記固定スクロール間にわずかな隙間を設けることによって、冷媒の圧縮作用による発熱あるいは電動モータの駆動による発熱で圧縮機が高温化しても、隙間による断熱作用によって機体容器側からインバータケース側への伝熱等を遮断することができ、さらにインバータの冷却が促進されることになり、耐久性を向上させることができる。
【００１５】
第７の発明は、特に、第１の発明の前記インバータケースと前記固定スクロールを同一のアルミニウム製にすることによって、熱膨張によるひずみから生じる接続部の洩れを防ぐことができ、信頼性を向上させることができる。
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によってこの発明が限定されるものでない。
【００１７】
（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態における電動圧縮機の断面図を示すものである。図示のようにカバー4端面に固定スクロール２を接合し、前記固定スクロール２の他端面には軸受け５の一端面が接合されており、前記軸受け５の他端面には機体容器６が接合されている。上記の固定スクロール２、カバー４、軸受け５、機体容器６によって圧縮機１が構成されている。
【００１８】
前記軸受け５と機体容器６とには、駆動シャフト７がボールベアリング８、スベリブッシュ９を介して回転可能に支持されており、その駆動シャフト７に対して偏心した位置に偏心軸１０が一体に形成されている。前記偏心軸１０には、ブッシュ11が一体回転するように設置されている。このブッシュ11には、可動スクロール１２が前記固定スクロール２と対向するようにスベリブッシュ１３を介して相対回転可能に嵌合されている。
【００１９】
なお、前記スベリブッシュ１３は、前記可動スクロール１２における可動スクロール基板１４の背面に突設された円筒状のボス部１５内に収容されている。また、前記固定スク
ロール２における固定スクロール基板１６及び固定渦巻き壁１７、前記可動スクロール１２の可動スクロール基板１４及び可動渦巻き壁１８は、前記固定渦巻き１７と可動渦巻き１８が複数の点で接触することで、三日月状の圧縮室（密閉空間）１９を形成する。
【００２０】
前記可動スクロール１２は、偏心軸１０の回転（旋回運動）に伴って公転（旋回運動）する。そして、駆動シャフト７と一体に回転する偏心軸１０、ブッシュ１１、及び偏心軸１０と可動スクロール１２のボス部１５との間に介在されたスベリブッシュ１３によって、前記駆動シャフト７の回転力を、可動スクロール１２に公転運動として伝えている。
【００２１】
前記軸受け５と可動スクロール１２の間には、オルダムリングなどの可動スクロール１２の自転を防止して円運動をさせるための自転防止機構（図示せず）が設けられ、駆動シャフト７をスベリブッシュ１３を介して可動スクロール１２に接続して、可動スクロール１２を円軌道上で旋回させられるようにしている。
【００２２】
また、機体容器６の内周面にはステータ２１が固着されており、駆動シャフト７にはロータ２２が固着されている。前記ステータ２１及びロータ２２によって電動モータ２１ａを構成し、ステータ２１への通電によりロータ２２及び駆動シャフト７が一体となって回転する。
【００２３】
前記駆動シャフト７の偏心軸１０が回転することに伴い、可動スクロール１２が公転し、吸入口２０から導入された吸入冷媒が両スクロール２、１２の周縁側から固定スクロール基板１６と可動スクロール基板１４との間へ流入する。このとき、偏心軸１０の回転に伴い、可動スクロール１２はブッシュ１１の中心軸線回りに自転しようとするが、前述した自転防止機構によって自転を阻止される。
【００２４】
すなわち、偏心軸１０が回転するとき、該偏心軸１０にスベリブッシュ１３を介して相対回転可能に取り付けられた可動スクロール１２は自転することなく、駆動シャフト７の中心軸線回りに公転する。
【００２５】
そして、前記可動スクロール１２が公転することに伴い、吸入口２０から導入された吸入冷媒が圧縮室１９へ流入され、圧縮室１９は外周側から容積を減少しつつ内周側へ移動し、両スクロール２、１２の渦巻き壁１７、１８の内周端部に向かって収束していく。そして、固定スクロール基板１６の中心部には、吐出ポート２３が形成され、該吐出ポート２３は最終の圧縮室１９と連通されている。
【００２６】
また、前記固定スクロール基板１６の背面側には、吐出チャンバ２４が形成されており、その吐出チャンバ２４内に吐出ポート２３を開閉する吐出弁２５が設けられている。吐出弁２５は、リード弁２６とリテーナ２７とから構成されている。
【００２７】
上記のように構成されるスクロール型電動圧縮機において、固定スクロール２の径方向の外周上面には、平坦な取付面３が形成され、その取付面３に前記電動モータ２１ａを制御するインバータ（インバータ制御回路）２８が取り付けられている。
【００２８】
このインバータ２８を構成する部品は、発熱度の高い複数のスイッチング素子２９等の高発熱部品と、取り付け板３２によって支持されている比較的発熱度の低い複数のコンデンサ３１等の低発熱部品とに区分した状態で，インバータケース３６内に収容されている。
【００２９】
また、前記スイッチング素子２９と機体容器６内の電動モータ２１ａとは、圧縮機ターミナル３３及び導線３４、３５を介して電気的接続が行われ、電動モータ２１ａを温度な
どの必要な情報をモニタしながらインバータ２８によって駆動する。このためインバータ２８は外部との電気的な接続を行うハーネスコネクタ（図示せず）が設けられている。
【００３０】
一方、スイッチング素子２９は、図２に示すように、インバータケース３６内に区画された冷却空間３８の上方に配置されている。該冷却空間３８は固定スクロール２における取付面３に接面し、該取付面３に設けられた流出ポート３９及び流入ポート４０とインバータケース３６に設けられた流入孔４１及び流出孔４２とがそれぞれシールリング４３、４４を介して接続されている。
【００３１】
上記のように構成された本実施の形態に係るスクロール型電動圧縮機では、電動モータ２１ａが駆動されると、可動スクロール１２の公転に伴って冷媒は、圧縮室１９で圧縮されたのち、吐出ポート２３から高圧の冷媒として吐出され、吐出口（図示せず）から吐出された後、外部回路のコンデンサ（図示せず）へ送られる。
【００３２】
一方、外部回路のエバポレータ（図示せず）から帰還する吸入冷媒は、図２に示すように、吸入配管取付け口２０から流出通路３０を通り冷却空間３８に導かれた後、流入通路４５を通って圧縮室１９に入る。この際、インバータケース３６内のインバータ２８、とりわけスイッチング素子２９から熱を奪い、これを冷却することができる。
【００３３】
この場合において、本実施の形態では、流入通路３０および流出通路４５は、固定スクロール２のデッドスペース部分を利用することにより構成され、小型化が図られている。また、前記インバータ２８の構成部品中、比較的発熱度の高いスイッチング素子２９を発熱度の低いコンデンサ３１と区分した上で、冷却空間３８の上部にスイッチング素子２９を配置したことによって高発熱品を集中かつ効率的に冷却することができる。
【００３４】
また、圧縮機１の運転中は、冷媒の圧縮により発熱あるいは電動モータ２１ａの駆動による発熱によって圧縮機１が高温化する。しかるに、本実施の形態では、インバータ２８が収容されたインバータケース３６を、発熱部品としての圧縮機１に対して所定の隙間３７を隔てて配置することによって、その隙間３７が空気層からなる断熱領域を形成し、この断熱領域によって熱的に絶縁され、圧縮機１側からの輻射熱に対して効果的に対応することができることになり、冷媒による冷却効果がより向上される。
【００３５】
一方、圧縮機１の運転が停止された場合、同時に冷媒によるインバータ２８の冷却作用も停止される。停止直後の圧縮機１には相当量の熱が蓄熱されることになり、従って、その熱がインバータケース３６に伝熱されたときは、インバータ２８が急激に高温化する可能性があるが、本実施の形態によれば、上記のような圧縮機１側からの伝熱及び輻射熱に対する断熱効果が継続されることによって、結果としてインバータ２８の冷却効果を促進できる。
【００３６】
さらに、前記断熱領域は、隙間３７の設定による空気層によって形成されているため、構造が簡単であり、コスト的にも有利となる。かくして、本実施の形態によれば、圧縮機１の運転中のみならず運転後の冷却を合理的に行うことが可能な圧縮機１及び制御用インバータ２８の冷却方法が提供される。
【００３７】
なお、本発明は、本実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更することが可能である。例えばインバータケース３６内に収容されるインバータ２８を高発熱部品であるスイッチング素子２９と低発熱部品であるコンデンサ３１とに区分して配置する構成をしたが、このことに限定されるものではない。要するに、冷却空間３８がインバータ２８の発熱部品の近傍に構成されればよい。
【００３８】
また、図２に示すように、本実施の形態において、固定スクロール２の流出通路３０と流入通路４５を連絡するバイパス通路４６を設けることによって、吸入冷媒の一部を直接圧縮室１９に取込み、吸入加熱ロスを抑えることができる。当然、バイパス作用で冷却空間への冷媒流入量が減少して冷却効率が下がるが、圧縮機全体の効率を考慮して、バイパス通路径を最適化することで、トータル的に効率を上昇させることは可能である。さらに、冷却空間３８内にフィン４７を設けることで、流入孔４１から流入した冷媒がスムーズに流出孔４２から流出され、流路抵抗の低減と冷却効率の向上が同時に図れる。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明にかかる電動圧縮機は、圧縮機構部の一部を利用して、効率的にインバータを冷却することが可能となるのでＨＥＶ車等の小型エンジン搭載車両にも直付けして使用することができ、空調用に限らず、冷凍用としてもその利用範囲は広い。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の実施の形態１を示す電動圧縮機の断面図
【図２】同図１に示すＡ−Ａ線による可動スクロールを除く断面図
【符号の説明】
【００４１】
１  圧縮機
２  固定スクロール
３  取付面
４  カバー
５  軸受け
６  機体容器
７  駆動シャフト
１２  可動スクロール
１９  圧縮室
２０  吸入口
２１ａ  電動モータ
２３  吐出ポート
２８  インバータ
２９  スイッチング素子
３０  流出通路
３６  インバータケース
３７  隙間
３８  冷却空間
３９  流出ポート
４０  流入ポート
４３  シールリング
４４  シールリング
４５  流入通路
４６  バイパス通路
４７  フィン
【図１】
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【図２】
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