(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体の吸入、圧縮および吐出を行う圧縮機構部と、該圧縮機構部を駆動する電動機を内蔵した本体ケーシングと、前記電動機を駆動するインバータを内蔵したインバータケースと前記インバータケースを密閉するインバータカバーを備え、前記圧縮機構部を前記本体ケーシングに収容し、前記インバータケースの内周端面と前記本体ケーシングの内面段付き部によって挟持して固定すると共に前記本体ケーシングの端面と前記インバータケースの外周端面の間にシール材を用いて密閉した構造体であり、また前記インバータケースの内周端面と前記圧縮機構部の端面の間にシール材を設置して構成された密閉空間に冷媒の吸入通路を設けてインバータの設置壁の裏面を冷却するインバータ一体型電動圧縮機であって、
前記シール材は対峙する端面のいずれか一方にシール溝を設置して設けられ、インバータケースの内周端面と前記圧縮機構部端面間には最大一部分を残し、インバータケース端面と前記本体ケーシングの端面との間には最大全周に亘り前記シール材の弾性範囲内で隙間を設け、
前記インバータケースとインバータカバーはアルミニウム合金であり、少なくとも一方の表面にはアルマイト処理が施されているインバータ一体型電動圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は流体の吸入、圧縮および吐出を行う圧縮機構部と、この圧縮機構部を駆動する電動機とを機体容器に内蔵し、前記電動機をインバータにより駆動する電動圧縮機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種の電動圧縮機は、インバータと圧縮機構部および電動機とを互いに仕切って設けることが行なわれている（例えば、特許文献１参照。）。特許文献１に記載のものは、図５に示すように機体容器を軸線方向に圧縮室とインバータ室とに仕切る仕切り壁を設けて、その圧縮室に圧縮機構部および電動機を収容し、インバータ室にインバータを収容している。ここに、インバータは前記仕切り壁を介して電動機のある吸入側に面し、吸入冷媒よってインバータおよび電動機を冷却した後、圧縮機構部へ流入する、いわゆる低圧型圧縮機における代表的な構造である。また、特許文献２に記載のものは、図６に示すように電動機を収容した機体容器、圧縮機構部、および圧縮機構部を挟んで電動機と反対側にインバータを収容したインバータケースを軸線方向にボルト等で締結したものである。
【０００３】
圧縮機構部に設けられた吸入孔より流入された吸入冷媒は、一旦インバータケースに設けられた通路に導かれ、インバータとの熱交換を図った後、再度圧縮機構部に戻される。さらに圧縮機構部で圧縮された冷媒ガスは電動機を冷却した後、機体容器に設けられた吐出孔より吐出される。いわゆる高圧型圧縮機における代表的な構造である。
【特許文献１】特開２０００−２９１５５７号公報
【特許文献２】特開２００４−１８３６３１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、特許文献１に記載の構造は、吸入冷媒によって、インバータおよび電動機の高発熱部品と熱交換した後に圧縮部に吸入されるため、吸入冷媒温度の上昇によって体積効率が低下し、圧縮機の性能に大きな影響を及ぼす。さらに、圧縮機構部からの吐出冷媒は電動機側に至ることなく外部に直接吐出するので、圧縮機構部に供給して吐出冷媒に随伴している潤滑油を冷凍サイクルの性能向上のために分離しようとすると、前記外部への吐出過程で行うしかなく分離しにくい。このため、本格的かつ大型な分離装置が必要となり、機体容器の大型化、重量化の原因になる。
【０００５】
一方、特許文献２に記載の構造は、特許文献１に記載の構造に対して、吸入冷媒はインバータ冷却のみに利用され、また、潤滑油の分離装置は電動機が収容されている機体容器の空きスペースを利用して設けることが出来るため、性能面および機体容器のサイズ面でのメリットが大きい。
【０００６】
しかしながら、特許文献２に記載の構造は、インバータケースに設けられた吸入冷媒通路は隔壁でもって吐出冷媒通路と近接すると共にインバータケースは発熱体である圧縮部や電動機を収納した機体容器とシール部を介して連結されるので熱伝導によりインバータケースは加熱される為効率的な冷却手段と共にインバータケースへの熱進入がしにくい構造の工夫が必要であった。また、この圧縮機はエンジンの近傍に設置されることが多い為エンジンからインバータケースヤインバータカバーへの輻射熱の進入防止の課題も有している。また、圧縮部と電動機を内蔵した容器及びインバータケースは積層構造の為、組立調整や軸心だし更には締結のためのボルト、シール数において課題を有している。
【０００７】
本発明の目的は、大幅なコスト削減ができるインバータ一体型電動圧縮機構造を提供すると共にインバータの冷却を効率的に図るためにインバータケースやインバータカバーへの熱進入を防止するインバータ一体型電動圧縮機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
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、流体の吸入、圧縮および吐出を行う圧縮機構部と、該圧縮機構部を駆動する電動機を内蔵した本体ケーシングと、前記電動機を駆動するインバータを内蔵したインバータケースと前記インバータケースを密閉するインバータカバーを備え、前記圧縮機構部を前記本体ケーシングに収容し、前記インバータケースの内周端面と前記本体ケーシングの内面段付き部によって挟持して固定すると共に前記本体ケーシングの端面と前記インバータケースの外周端面の間にシール材を用いて密閉した構造体であり、また前記インバータケースの内周端面と前記圧縮機構部の端面の間にシール材を設置して構成された密閉空間に冷媒の吸入通路を設けてインバータの設置壁の裏面を冷却するインバータ一体型電動圧縮機である。つぎに前記シール材は対峙する端面のいずれか一方にシール溝を設置して設けられ、インバータケースの内周端面と前記圧縮機構部端面間には最大一部分を残し、インバータケース端面と前記機体容器の端面との間には最大全周に亘り前記シール材の弾性範囲内で隙間を設けることにより、インバータケースへの熱伝導を抑制している。
【０００９】
また、実施例２ではシール材は弾性変形を許容する突起部を持ち、前記インバータケースを形成する材料より低い熱伝導率を持つ板状シール材であり、前記インバータケースの内周端面と外周端面は同一平面で形成され、前記内周と外周の２箇所のシール材は一体で成型されたインバータ一体型電動圧縮機としている。
【００１０】
さらには、前記インバータケースとインバータカバーはアルミニウム合金とし、表面にはアルマイト処理を施して外部環境からの熱輻射などによる熱進入を抑制している。
【００１１】
これによって、電動機と圧縮機構部が同一機体容器内に収容されることにより、特別な軸芯調整を行うことなく、軸芯ずれを防止することができると共に、インバータケースと機体容器で圧縮機構部を挟持して密閉状態に固定することによって、最小限のシール面と締結ボルトで構成できるため、圧縮機の小型化および軽量化が図れる。
【００１２】
また、前記インバータケースのシール構造に工夫をし機体容器や圧縮部からの熱伝導やインバータカバー等のアルマイト処理により外部環境からの熱進入を抑制した為、インバータケースでのインバータ冷却を効率的に行うことができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のインバータ一体型電動圧縮機は、小型軽量化によって、ハイブリッド車等のエンジンに直接装着されることが可能となり、さらにエンジンからの加熱、振動等の過酷な環境下においても、性能および信頼性を損なうことなく運転することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
第１の発明は、流体の吸入、圧縮および吐出を行う圧縮機構部と、該圧縮機構部を駆動する電動機を内蔵した本体ケーシングと、前記電動機を駆動するインバータを内蔵したインバータケースと前記インバータケースを密閉するインバータカバーを備え、前記圧縮機構部を前記本体ケーシングに収容し、前記インバータケースの内周端面と前記本体ケーシングの内面段付き部によって挟持して固定すると共に前記本体ケーシングの端面と前記インバータケースの外周端面の間にシール材を用いて密閉した構造体であり、また前記インバータケースの内周端面と前記圧縮機構部の端面の間にシール材を設置して構成された密閉空間に冷媒の吸入通路を設けてインバータの設置壁の裏面を冷却するインバータ一体型電動圧縮機とすることにより、電動機と圧縮機構部が同一機体容器内に収容されることで、特別な軸芯調整を行うことなく軸芯ずれを防止することができると共にシール材や締結ボルトの部品点数削減を図ることができる。
【００１５】
第２の発明は、特に、第１の発明のシール材は対峙する端面のいずれか一方にシール溝を設置して設け、インバータケースの内周端面と前記圧縮機構部端面間には最大一部分を残し、インバータケース端面と前記本体ケーシングの端面との間には最大全周に亘り前記シール材の弾性範囲内で隙間を設けたことにより、インバータケースへの熱伝導が抑制される為、インバータの冷却効果が向上する。
【００１６】
第３の発明は、特に、第２の発明の板状シール材は弾性変形を許容する突起部を持ち、前記インバータケースを形成する材料より低い熱伝導率を持つ材料で構成し、前記インバータケースの内周端面と外周端面は同一平面で形成し、前記内周と外周の２箇所のシール材を一体で成型し、加工コストを下げることができると共に低熱伝導材料にすることによりインバータケースへの熱伝導を抑制することができる。
【００１７】
第４の発明は、前記インバータケースとインバータカバーをアルミニウム合金とし、表面にはアルマイト処理を施すことにより、外部環境からの熱輻射による熱進入を抑制できるため、インバータの冷却効率が大きく向上する。
【００１８】
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本発明が限定されるものではない。
【００１９】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１におけるインバータ一体型電動圧縮機の縦断面図である。図１においては、電動圧縮機１の胴部の周りにある取付け脚２によって横向きに設置される横型の電動圧縮機の場合の１つの例を示しており、電動圧縮機１はその本体ケーシング３内に電動機５を内蔵し、この本体ケーシング３に嵌入または圧入される圧縮機構部４を駆動する。電動機５はインバータケース１０２内に組み込まれたモータ駆動回路部１０１によって駆動される。また、本体ケーシング３内に圧縮機構部４を含む各摺動部の潤滑に供する液を貯留する貯液部６を備えている。取り扱う冷媒はガス冷媒であり、各摺動部の潤滑や圧縮機構部４の摺動部のシールに供する液としては潤滑油７などの液を採用している。また、潤滑油７は冷媒に対して相溶性のあるものである。しかし、本発明はこれらに限られることはない。基本的には、液体の吸入、圧縮および吐出を行う圧縮機構部４と、この圧縮機構部４を駆動する電動機５を内蔵する本体ケーシング３と、電動機５を駆動するモータ駆動回路部１０１を内蔵するインバータケース１０２とを有する電動圧縮機１であればよく、以下の説明は特許請求の範囲の記載を限定するものではない。
【００２０】
本実施の形態の電動圧縮機１の圧縮機構部４はひとつの例としてスクロール方式のものであって、図１に示すように固定鏡板１１ａ、旋回鏡板１２ａから羽根が立ち上がった固定渦巻部１１と旋回渦巻部１２とを噛合わせて形成した圧縮空間１０が、旋回渦巻部１２を電動機５により駆動軸１４を介して固定渦巻部１１に対し円軌道運動させたときに、移動を伴い容積を変化させることにより外部サイクルから帰還する冷媒３０の吸入、圧縮および外部サイクルへの吐出をインバータケース１０２に設けた吸入口８および本体ケーシング３に設けた吐出口９を通じて行う。
【００２１】
これに併せ、本体ケーシング３の貯液部６に貯留されている潤滑油７が容積型ポンプ１３などを駆動軸１４にて駆動するか本体ケーシング３内の差圧を利用するなどして、駆動軸１４の給油路１５を通じ旋回渦巻部１２の旋回駆動に伴い旋回渦巻部１２の背面の液溜り２１および液溜り２２、図に示す例では液溜り２１に供給し、この液溜り２１に供給した潤滑油７の一部は旋回渦巻部１２の外周部の背面側に旋回渦巻部１２を通じ絞り２３などによる所定の制限の基に供給して旋回渦巻部１２をバックアップしながら、前記潤滑油７を旋回渦巻部１２を通じ旋回渦巻部１２の羽根における先端の固定渦巻部１１との間のシール部材の一例であるチップシール２４を保持する保持溝２５に供給して固定、旋回各渦巻部１１、１２間のシールおよび潤滑を図る。また、液溜り２１に供給した潤滑油７の別の一部は、偏心軸受４３、液溜り２２、主軸受４２を経ながら、それら軸受４２、４３を潤滑した後、電動機５側に流出し、貯液部６へと回収される。
【００２２】
さらに、本体ケーシング３内の軸線方向の一方の端部壁３ａ側からポンプ１３、副軸受４１、電動機５、主軸受４２を持った主軸受部材５１を配置してある。ポンプ１３は端壁部３ａの外面から収容してその後に嵌め付けた蓋体５２との間に保持し、蓋体５２の内側に貯液部６に通じるポンプ室５３を形成して吸上げ通路５４を介して貯液部６に通じるようにしてある。副軸受４１は端部壁３ａにて支持し、駆動軸１４のポンプ１３に連結している側を軸受するようにしてある。電動機５は固定子５ａを本体ケーシング３に焼き嵌め固定されるか、または環状部材１７によって固定され、駆動軸１４の途中まわりに固定した回転子５ｂとによって駆動軸１４を回転駆動できるようにしている。主軸受部材５１は前記固定渦巻部１１と図示しないボルトなどによって固定し、本体ケーシング３の開口端に嵌合され、インバータケース１０２でもって挟持する状態で、駆動軸１４の圧縮機構部４側を主軸受４２により軸受している。さらに、これら主軸受部材５１と固定渦巻部１１との間に前記旋回渦巻部１２を挟み込んでスクロール圧縮機を構成している。主軸受部材５１と旋回渦巻部１２との間にはオルダムリング５７などの旋回渦巻部１２の自転を防止して円運動させるための自転拘束部５７が設けられ、駆動軸１４を偏心軸受４３を介して旋回渦巻部１２に接続して、旋回渦巻部１２を円軌道上で旋回させられるようにしている。
【００２３】
圧縮機構部４には吐出孔３１及びリード弁３１ａが設けられ、固定鏡板１１ａと蓋体６５で構成された吐出室６２に開口される。吐出室６２は固定渦巻部１１および主軸受部材５１ないしはこれらと本体ケーシング３との間に形成した連絡通路６３を通じて圧縮機構部４と端部壁３ａとの間の、吐出孔９を持った電動機５側に通じている。
【００２４】
モータ駆動回路部１０１は、インバータケース１０２内に端部壁１０２ａを隔てて吸入室６１及び吐出室６２の反対側に回路基板１０３と、図示しない電解コンデンサとを収容して構成され、回路基板１０３には発熱度の高いスイッチング素子を含むＩＰＭ（インテリジェントパワーモジュール）１０５が搭載される。モータ駆動回路部１０１は、電動機５などとハーネスコネクタ１０７によって接続される圧縮機ターミナル１０６を介して電気的な接続が行われ、電動機５を温度などの必要な情報をモニタしながらモータ駆動回路部１０１によって駆動するようにしてある。このためモータ駆動回路部１０１は外部との電気的な接続を行う図示しないハーネスコネクタが設けられている。
【００２５】
以上によって、電動機５はモータ駆動回路部１０１によって駆動され、駆動軸１４を介して圧縮機構部４を円軌道運動させるとともに、ポンプ１３を駆動する。このとき圧縮機構部４はポンプ１３により貯液部６の潤滑油７を供給されて潤滑およびシール作用を受けながら、インバータケース１０２に設けた吸入口８を通じ冷凍サイクルからの帰還冷媒を吸入して、圧縮し、吐出口３１から吐出室６２に吐出する。吐出室６２に吐出された冷媒は連絡通路６３を通じて電動機５側に入り、電動機５を冷却しながら本体ケーシング３の吐出口９から吐出されるまでの長い過程で、冷媒は衝突、遠心、絞りなど各種の気液分離を図って潤滑油７の分離を受けながらも、随伴している一部潤滑油７によって副軸受４１の潤滑も行う。
【００２６】
以上の構成の電動圧縮機１において、インバータケース１０２内の冷却通路構造について図２を用いて説明する。図２はインバータケース１０２と固定鏡板１１ａとで構成される冷却通路空間の分解構造図である。インバータケース１０２に設けた吸入口８から吸入された冷媒は、吸入通路空間７０に拡散され、端部壁１０２ａを冷却すると共に、背面に搭載されているＩＰＭ１０５等の発熱体と熱交換を行ったのち、固定鏡板１１ａの通路穴７１を介して圧縮空間１０に流入する。
【００２７】
また、インバータケース１０２には、圧縮機ターミナル１０６がトメワ８０等によって固定されている。電動機５からのリード線８１は固定鏡板１１ａの外周近傍に設けられた連絡通路８２を通してハーネスコネクタ１０７に接続され、圧縮機ターミナル１０６に差込固定される。
【００２８】
また、インバータケース１０２の端部壁１０２ａに冷媒の流れを制御するガイドフィン７５を、背面に搭載されている発熱体に相対する位置に設けることで、冷却効果をさらに上げることができる。
【００２９】
再度図１に戻り説明する。また、インバータケース１０２にインバータカバー１１３をネジ等で固定することで、モータ駆動回路部１０１を外的効力から保護することができる。さらに、インバータケース１０２とインバータカバー１１３の外壁にはエンジンの熱輻射やエンジンルームが高温になった場合にインバータケース１０２への熱進入を防ぐためにアルマイト表面処理層１１４が形成され、輻射熱を反射して熱伝導進入を抑制している。
【００３０】
次に、本体ケーシング３の端面３ａにはシール溝が設けられ，Ｏリング３ｂが配備されている。また、圧縮部を構成する固定渦巻き部１１のインバータケース１０２側の端面１１ａには前記吸入通路空間７０を形成するためにＯリング溝１１ｂが設けられＯリング１１ｃが配備されている。そして前者はインバータケース１０２の外周端面で、後者はインバータケース１０２の内周端面により閉塞される。ここでインバータケース１０２の内周端面には前記圧縮部４を押圧する為の面以外は固定渦巻き部１１からインバータケース１０２への熱伝導面積を極力縮小するためＯリング１１ｃの弾性範囲内の微少隙間１１ｄが設けられている。
【００３１】
一方、インバータケース１０２の外周端面と前記本体ケーシング３の端面との間にはインバータケース１０２を本体ケーシング３にボルト締結した際に全周に亘り前記Ｏリング３ｂの弾性範囲内で微少隙間３ｃが設けられ、本体ケーシング３からインバータケース１０２への熱伝導が抑制されるよう設定されている（図３参照）。
【００３２】
（実施の形態２）
インバータケース１０２と対峙構造体とのシール構造に関する実施の形態２について図４を用い説明する。板状シール材１２０は弾性変形を許容する突起部を持ち、前記インバータケース１０２を形成する材料より低い熱伝導率を持つ材料で形成され、具体的にはアルミニウム合金のインバータケース１０２に対して例えばステンレス系の金属シール材である。この構造ではインバータケース１０２の内周端面と外周端面は同一平面で形成され、前記内周と外周の２箇所は一体の板状シール材１２０として成型された形態である。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
以上のように、本発明にかかるインバータ一体型電動圧縮機は、従来のインバータ内蔵式の電動圧縮機と比較して小型・軽量・高効率化が図られ、さらにインバータ冷却効率の改善により電子部品の信頼性も向上する。これにより、エンジンへの装着も容易となり、ハイブリッド車等の環境車両に幅広く適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の実施の形態１における電動圧縮機の断面図
【図２】図１で示されるインバータケースの冷却通路空間の分解構造図
【図３】図１で示されるＯリングシール部の部分断面図
【図４】実施の形態２における金属シール部の部分断面図
【図５】特許文献１に記載の従来の電動圧縮機の断面図
【図６】特許文献２に記載の従来の電動圧縮機の断面図
【符号の説明】
【００３５】
１  電動圧縮機
２  取付け脚
３  本体ケーシング
３ａ  シール溝
３ｂ  Ｏリング
３ｃ  微少隙間
４  圧縮機構部
５  電動機
５ａ  固定子
６  貯液部
７  潤滑油
８  吸入口
９  吐出口
１０  圧縮空間
１１  固定渦巻部
１１ａ  固定鏡板
１１ｂ  シール溝
１１ｃ  Ｏリング
１１ｄ  微少隙間
１２  旋回渦巻部
１２ａ  旋回鏡板
１３  ポンプ
１４  駆動軸
１５  給油路
１７  環状部材
２１  液溜り
２２  液溜り
２３  絞り
２４  チップシール
２５  保持溝
３０  冷媒
３１  吐出孔
４１  副軸受
４２  主軸受
４３  偏心軸受
５１  主軸受部材
５２  蓋体
５３  ポンプ室
５４  吸上げ通路
５７  オルダムリング
６１  吸入室
６２  吐出室
６３  連絡通路
６５  蓋体
７０  吸入通路空間
７１  通路穴
７５  ガイドフィン
８０  トメワ
８１  リード線
８２  連絡通路
１０１  モータ駆動回路部
１０２  インバータケース
１０２ａ  端部壁
１０３  回路基板
１０５  ＩＰＭ
１０６  圧縮機ターミナル
１０７  ハーネスコネクタ
１１３  インバータカバー
１１４  アルマイト表面処理層
１２０  板状シール材
【図１】
0005194766.tif 000002
【図２】
0005194766.tif 000003
【図３】
0005194766.tif 000004
【図４】
0005194766.tif 000005
【図５】
0005194766.tif 000006
【図６】
0005194766.tif 000007