(57)【要約】【課題】コストアップや本体ケーシングの大型化を招くことなく電動機駆動回路部を効率よく冷却できる電動圧縮機の提供。【解決手段】電動機駆動回路部１０１と対応する部分に当該電動機駆動回路部を冷却する冷媒が流れる吸入通路６１を備えた電動圧縮機であって、前記吸入通路６１への入口となる部分に１個または複数個の段差部１１４を設け、この段差部１１４は前記電動機駆動回路部１０１の一部と対向する位置に設けた構成としてあり、電動機駆動回路部１０１はもちろん当該回路に搭載された発熱体をも効率的に冷却することができ、安価な電子部品で電動駆動回路部を構成することができるとともに、小型で安価な電動圧縮機とすることができる。【選択図】図１
2012057504.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機構部及びこれを駆動する電動機を内蔵した本体ケーシングと、前記本体ケーシングに取り付けられるとともに電動機駆動回路部を取り付けたサブケーシングとを備え、前記電動機駆動回路部と対応する部分に当該電動機駆動回路部を冷却する冷媒が流れる吸入通路を備えた電動圧縮機であって、前記吸入通路への入口となる吸入口と当該吸入通路との間に冷媒が衝突する１個または複数個の段差部を設けた電動圧縮機。
【請求項２】
圧縮機構部は固定スクロールと旋回スクロールとを備えた構成とするとともに、前記圧縮機構部を設けた本体ケーシングの端部側にサブケーシングを取付け、このサブケーシングは仕切り部と吸入管とを有していて前記本体ケーシングへの取り付けにより前記固定スクロールと前記仕切り部との間に吸入通路を形成し、前記仕切り部の前記吸入通路とは反対面に発熱体を有する電動機駆動回路部を設け、この電動駆動回路の一部が段差部と対向する位置とした請求項１記載の電動圧縮機。
【請求項３】
吸入通路に冷却フィンを設け、吸入口から流入した冷媒が、吸入口と吸入通路との間の段差部分に衝突したあと前記冷却フィンにも衝突するように構成したことを特徴とする請求項１又は２に記載の電動圧縮機。
【請求項４】
仕切り部は、アルミ材等の熱伝導性のよい材料を用いて構成したことを特徴とする請求項１〜３のうちいずれか一項に記載の電動圧縮機。
【請求項５】
冷媒として低ＧＷＰ冷媒を用いることを特徴とする請求項１〜４のうちいずれか一項に記載の電動圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は圧縮機構部と電動機に加え電動機駆動回路部を本体ケーシングに有した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、電動機駆動回路部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又は特許文献２参照）。特許文献１に記載の電動圧縮機は、本体ケーシングを軸線方向に圧縮室と電動機駆動回路部室とに仕切る仕切り部を設けて、その圧縮室に圧縮機構部および電動機を収容し、電動機駆動回路部室に電動機駆動回路部を収容している。電動機駆動回路部は前記仕切り部を介して電動機のある吸入側に面し、吸入冷媒によって電動機駆動回路部および電動機を冷却した後、圧縮部へ流入する構成としてあり、いわゆる低圧型圧縮機における代表的な構造となっている。
【０００３】
また、特許文献２に記載のものは、電動機および圧縮機を内蔵した本体ケーシングの軸線方向端部に、前記圧縮部を挟んで電動機駆動回路部を収容した回路ケースをボルト等で締結して構成してある。このタイプの電動圧縮機も回路ケースに設けられた吸入孔より流入する吸入冷媒で電動機駆動回路部を冷却した後、本体ケーシング内の圧縮部に吸入され、電動機を冷却した後、本体ケーシングに設けられた吐出孔より吐出される構成としてあり、いわゆる高圧型圧縮機における代表的な構造となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−２９１５５７号公報
【特許文献２】特開２００４−１８３６３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記いずれの電動圧縮機も吸入冷媒によって電動機駆動回路部を冷却しているため、その冷却効果を上げるべく電動機駆動回路を冷却する面にフィンを設けるなどの工夫がされていた。しかしながら、このようなフィンを設けてもいまだ十分な冷却性能は得られず、電動機駆動回路の耐熱性を上げる必要があり、高い電子部品を使用する必要があって高価なものとなる課題があった。特に電気駆動回路部にはＩＰＭ（インテリジェント・パワー・モジュール）のように高い熱を発生する発熱部品が搭載されており、効果的な冷却が必要となる。これは特許文献２に記載されているような高圧型圧縮機においては本体ケーシングの中に圧縮後の高温高圧ガスが流れていて高温となっているため、この本体ケーシングから回路ケースへの熱伝導が前記吸入冷媒による冷却効果を相殺するようになり、電動機駆動回路の冷却性能向上が大きな課題となっていた。
【０００６】
本発明は上記従来の課題を解決し、コストアップや本体ケーシングの大型化を招くことなく電動機駆動回路部の冷却を効率的に図れる電動圧縮機の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
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、圧縮機構部及びこれを駆動する電動機を内蔵した本体ケーシングと、前記本体ケーシングに取り付けられるとともに電動機駆動回路部を取り付けたサブケーシングとを備え、前記電動機駆動回路部と対応する部分に当該電動機駆動回路部を冷却する冷媒が流れる吸入通路を備えた電動圧縮機であ
って、前記吸入通路への入口となる吸入口と吸入通路との間に冷媒が衝突する１個または複数個の段差部を設け、この段差部は前記電動機駆動回路部の一部と対向する位置に設けた構成としてある。
【０００８】
上記構成によって、外部（冷凍サイクル）からの冷媒は吸入口から段差部を経由して吸入通路を流れ、吸入通路を流れている冷媒で電動機駆動回路部を冷却するが、その際、上記冷媒と相溶した潤滑油は慣性力が大きいため段差部に衝突する。そのとき潤滑油に溶け込んだ冷媒が蒸発し、その蒸発潜熱で効率的に段差部を冷却する。この段差部には電動機駆動回路部の一部が対向位置しているので、この電動機駆動回路部は冷媒自身の低温度と蒸発潜熱の両方の冷却作用によって効率的に冷却することができる。これにより本体ケーシングの形状を大きく変更して大型化を招来することなく電動機駆動回路部の信頼性を向上させることができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の電動圧縮機は、電動機駆動回路部の冷却性能を向上させることができるので、安価な電子部品で電動駆動回路部を構成することができ、小型で安価な電動圧縮機を提供できてハイブリッド車等のエンジンに直接装着することが可能となる。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。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【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】同実施の形態１における電動圧縮機のサブケーシングの分解斜視図
【図３】同実施の形態１における電動圧縮機の仕切り部の断面図（図２のＢ−Ｂ矢視図）
【発明を実施するための形態】
【００１１】
第１の発明は、圧縮機構部及びこれを駆動する電動機を内蔵した本体ケーシングと、前記本体ケーシングに取り付けられるとともに電動機駆動回路部を取り付けたサブケーシングとを備え、前記電動機駆動回路部と対応する部分に当該電動機駆動回路部を冷却する冷媒が流れる吸入通路を備えた電動圧縮機であって、前記吸入通路に前記吸入通路への入口となる吸入口と当該吸入通路との間に冷媒が衝突する１個または複数個の段差部を設け、この段差部は前記電動機駆動回路部の一部と対向する位置に設けた構成としてあり、電動機駆動回路部を効率的に冷却することができ、安価な電子部品で電動駆動回路部を構成することができるとともに、小型で安価な電動圧縮機とすることができる。
【００１２】
第２の発明は、特に第１の発明において、圧縮機構部は固定スクロールと旋回スクロールとを備えた構成とするとともに、前記圧縮機構部を設けた本体ケーシングの端部側にサブケーシングを取付け、このサブケーシングは仕切り部と吸入口とを有していて前記本体ケーシングへの取り付けにより前記固定スクロールと前記仕切り部との間に吸入通路を形成し、前記仕切り部の前記吸入通路とは反対面に発熱体を有する電動機駆動回路部を設け、この電動駆動回路の一部が段差部と対向する位置とした構成としてある。これにより、第１の発明と同様電動機駆動回路部及び当該回路に搭載された発熱体を効率的に冷却することができる。
【００１３】
第３の発明は、特に第１または２において、吸入通路に冷却フィンを設け、吸入口から流入した冷媒が、吸入口と吸入通路との間の段差部分に衝突したあと前記冷却フィンにも衝突するように構成してあり、この冷却ファンでも蒸発潜熱による冷却作用が加わって電動機駆動回路部を効率的に冷却することができる。
【００１４】
第４の発明は、特に第１〜第３の発明において仕切り部をアルミ材等の熱伝導性のよい材料を用いて構成したものであり、吸入通路を流れる冷媒との熱交換効率が向上して高い冷却効果を得ることができる。
【００１５】
第５の発明は、特に第１〜４の発明において、冷媒として低ＧＷＤ冷媒を用いた構成としたものであり、近年環境保護の観点から推進されている二酸化炭素を主成分とする冷媒にも対応することが可能である。
【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本発明が限定されるものではない。
【００１７】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態における電動圧縮機の断面図である。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電動圧縮機の場合の１つの例を示している。
【００１８】
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はサブケーシング１０２に組み込まれた電動機駆動回路部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。
【００１９】
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る。図１において、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支するようにしてある。
【００２０】
電動機５は固定子５ａを本体ケーシング３に焼き嵌め固定するか、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は固定スクロール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の開口側に位置するサブケーシング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により軸支している。さらに、主軸受部材５１と固定スクロール１１との間に旋回スクロール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と旋回スクロール１２との間には旋回スクロール１２の自転を防止して円運動させるためのオルダムリングなどの自転拘束部５７が設けられ、駆動軸１４は偏心軸受４３を介して旋回スクロール１２に接続し、旋回スクロール１２を円軌道上で旋回させられるようにしている。
【００２１】
サブケーシング１０２は本体ケーシング３の開口側に嵌合固定され、吸入口８から通じる空間にシール部材１１ｂを用いて固定スクロール１１の固定鏡板１１ａと気密的に組み合せることにより吸入通路６１を形成している。吸入通路６１の吸入通路出口孔（図２の７０）は、固定スクロール１１における吸入孔に相当する。また、固定スクロール１１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６２で構成されて吸入通路６１に突出した吐出室６３に開口される。吐出室６３は、固定スクロール１１および主軸受部材５１と本体ケーシング３との間に形成した連絡通路６４を通じて電動機５側
に連通している。ここで、上記吐出室６３は吸入通路６１内に突出、すなわちオーバーラップするように形成しているので、吐出室６３と吸入通路６１とを別々に形成して重合させる場合に比べ吐出室６３が突出している分だけ軸方向寸法を小型化できる。
【００２２】
電動機駆動回路部１０１は、サブケーシング１０２の仕切り部１１２に取り付けられ、吸入通路６１の反対面に回路基板１０３と、図示しない電解コンデンサとを備えて構成される。また、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）の発熱体１０５が、仕切り部１１２に熱的に密着するように搭載されている。電動機駆動回路部１０１は、電動機５とハーネスコネクタ１０６によって接続される圧縮機ターミナル１０７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電動機駆動回路部１０１によって駆動するようにしている。なお、電動機駆動回路部１０１を覆うようにカバー１１３が設けられている。
【００２３】
以上の構成によって、電動機５は電動機駆動回路部１０１によって駆動され、駆動軸１４を介して圧縮機構部４とポンプ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を駆動軸１４の給油路１５を通じて供給されて潤滑およびシール作用を受けながら、冷凍サイクルからの帰還冷媒をサブケーシング１０２に設けた吸入口８と吸入通路６１と吸入孔（図示せず）を通じて吸入し、圧縮空間１０で圧縮して吐出孔３１から吐出室６３に吐出する。吐出室６３に吐出された冷媒は連絡通路６４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。なお、吐出口９までの過程で、冷媒３０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。
【００２４】
次に、サブケーシング１０２の吸入通路６１における、電動機駆動回路部１０１及びその発熱体１０５を効果的に冷却する構成について説明する。図２は、本発明の実施の形態における電動圧縮機の吸入通路の分解斜視図で、サブケーシング１０２と固定スクロール１１を分解した状態を示す。付け加えると、固定スクロール１１に構成された吐出室６３が、サブケーシング１０２の凹部６３ａに嵌まり込むようにして組み立てられて吸入通路６１が形成される。
【００２５】
吸入通路６１は、中央壁７１を設けて吸入口８から吸入通路出口孔７０にかけて矢印Ａのように冷媒が流れる形状としてある。図において吸入通路６１の底面となる部分が裏面に電動機駆動回路部１０１を有する仕切り部１１２であり、特に、吸入口８から流入した直後の冷媒が仕切り部１１２を挟んで電動機駆動回路部１０１及び発熱体１０５に沿って流れるように構成するとともに、前記吸入口８と吸入通路６１との間に図３に召すように段差部１１４を形成し、この段差部１１４を経由して吸入通路６１へと流れるように構成してある。また電動機駆動回路部１０１及び発熱体１０５に対向する吸入通路部分には複数の冷却フィン７２を仕切り部１１２から一体形成するとともに、特に前記冷却フィン７２の発熱体１０５と対向する部分には屈曲部７２ａを設けてある。
【００２６】
上記構成における冷却作用について以下説明していくと、吸入口８から流入した低温の冷媒３０を含む潤滑油は吸入口８の段差部１１４を経由して吸入通路６１を流れる。この段差部１１４および吸入通路６１を流れる冷媒３０を含む潤滑油は従来同様仕切り部１１２を冷却するが、更に以下のような冷却作用を発揮する。すなわち、冷媒３０を含む潤滑油はまず最初に段差部１１４に衝突し、潤滑油中の冷媒が蒸発し、その蒸発潜熱によって仕切り部１１２を更に冷却するとともに、仕切り部１１２に取り付けた電動機駆動回路部１０１を協力に冷却する。更にこの段差部１１４を経由して吸入通路６１に流入した冷媒は冷却フィン７２の屈曲部７２ａに衝突し、同様に潤滑油中の冷媒が蒸発して、特に電動機駆動回路部１０１に搭載されている発熱体１０５を協力に冷却する。そしてこの冷媒３
０を含む潤滑油は固定鏡板１１ａの吸入通路出口孔７０から圧縮空間１０に流入する。
【００２７】
このようにして電動機駆動回路部１０１はもちろんこれに搭載した発熱体１０５を効果的に冷却する。したがって、安価な電子部品で電動駆動回路部を構成することができるとともに、小型で安価な電動圧縮機とすることができる。そしてこの高い冷却効果は従来からある電動機駆動回路部１０１の一部と対向する部分に段差部１１４や屈曲部７２ａを設けるというだけの構成で達成することができ、冷却効果を上げるための特別な構成を新たに追加する必要もなくて、小型で安価な電動圧縮機とすることができる。
【００２８】
また、この電動圧縮機はサブケーシング１０２をアルミ材等の熱伝導性のよい材料を用いて構成しているから、冷媒３０との熱交換の効率が向上して高い冷却効果を得ることができ、好適である。さらに、近年環境保護の観点から推進されている二酸化炭素を主成分とする冷媒等の低ＧＷＰ冷媒にも対応することが可能であり、本発明の効率や信頼性の向上、および小型軽量化において好適である。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
以上のように、本発明にかかる電動圧縮機は、簡単な構成で電動機駆動回路部を効率よく冷却でき、安価な電子部品を採用できて低コスト化が図れるとともに電気駆動回路部の信頼性も向上させることができ、加えて小型軽量化も実現できる。これにより、エンジンへの装着も可能となり、ハイブリッド車等の環境車両に幅広く適用できる。
【符号の説明】
【００３０】
１  電動圧縮機
３  本体ケーシング
４  圧縮機構部
５  電動機
８  吸入口
１１  固定スクロール
１１ａ  固定鏡板
１２  旋回スクロール
３０  冷媒
６１  吸入通路
６２  蓋体
６３  吐出室
６４  連絡通路
７０  吸入通路出口孔
７１  中央壁
７２  冷却フィン
７２ａ  屈曲部
１０１  電動機駆動回路部
１０２  サブケーシング
１０５  発熱体
１１２  仕切り部
１１４  段差部
【図１】
2012057504.tif 000003
【図３】
2012057504.tif 000004
【図２】
2012057504.tif 000005