(57)【要約】【課題】電動コンプレッサのハウジングにおける圧縮機構や電動モータを収容する空間に内圧上昇等が生じても、この空間とインバータ回路の回路基板を収容する空間とを仕切る仕切壁が変形するのを抑制する。【解決手段】圧縮機構やそのロータを回転させる電動モータを収容したハウジング７と，電動モータを駆動させるインバータ回路９を収容する回路収容部１１ｂとを仕切る仕切壁１１ｃの中央付近から、回路収容部１１ｂ側に向けてボス１１ｉを突設し、このボス１１ｉに対向して、キャップ１１ｇから回路収容部１１ｂ側にボス１１ｉを突設し、両ボス１１ｉ，１１ｊの先端を当接させる。そして、ボス１１ｉ，１１ｊと、回路収容部１１ｂの開口１１ｆの周縁の複数箇所とにおいて、ボルト１３によりキャップ１１ｇを回路収容部１１ｂに締結固定する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒の圧縮機構（３）を電動モータ（５）で駆動する電動コンプレッサ（１）において、
前記圧縮機構（３）及び電動モータ（５）が収容された本体ハウジング（７）と、
前記電動モータ（５）の駆動回路（９）が収容され、仕切壁（１１ｃ）によって前記本体ハウジング（７）と仕切られた回路ハウジング（１１ｂ）と、
前記駆動回路（９）の電力用スイッチング素子（９ｂ）が端子（９ｃ）を半田付けすることで実装され、該電力用スイッチング素子（９ｂ）を前記仕切壁（１１ｃ）に当接させて該仕切壁（１１ｃ）に固定された前記駆動回路（９）の回路基板（９ａ）と、
前記回路ハウジング（１１ｂ）の開口（１１ｆ）を閉塞するキャップ（１１ｇ）と、
前記仕切壁（１１ｃ）の中央付近において該仕切壁（１１ｃ）と前記キャップ（１１ｇ）との間に介設された支柱（１１ｉ、１１ｊ）と
を備えることを特徴とする電動コンプレッサ（１）。
【請求項２】
前記支柱（１１ｉ、１１ｊ）は、前記仕切壁（１１ｃ）に立設された壁側ボス（１１ｉ）と、該壁側ボス（１１ｉ）に対向して前記キャップ（１１ｇ）から立設されたキャップ側ボス（１１ｊ）とで構成されており、前記壁側ボス（１１ｉ）及び前記キャップ側ボス（１１ｊ）の先端面（１１ｋ、１１ｌ）は、前記回路ハウジング（１１ｂ）と前記キャップ（１１ｇ）との当接面（１１ｈ）上で当接することを特徴とする請求項１記載の電動コンプレッサ（１）。
【請求項３】
前記壁側ボス（１１ｉ）及び前記キャップ側ボス（１１ｊ）のうち少なくとも一方の先端に小径部（１１ｍ）が形成されており、該小径部（１１ｍ）は、前記仕切壁（１１ｃ）に固定された前記回路基板（９ａ）の位置決め孔（９ｄ）に挿入されることを特徴とする請求項２記載の電動コンプレッサ（１）。
【請求項４】
前記位置決め孔（９ｄ）に対する挿入方向において前記小径部（１１ｍ）は、前記回路基板（９ａ）の板厚よりも小さい寸法で形成されていることを特徴とする請求項３記載の電動コンプレッサ（１）。
【請求項５】
前記小径部（１１ｍ）は前記壁側ボス（１１ｉ）の先端に形成されていることを特徴とする請求項３又は４記載の電動コンプレッサ（１）。
【請求項６】
前記回路ハウジング（１１ｂ）と前記キャップ（１１ｇ）とは、前記開口（１１ｆ）の外側と前記支柱（１１ｉ、１１ｊ）とにおいてボルト締結により固定されていることを特徴とする請求項１、２、３、４又は５記載の電動コンプレッサ（１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷媒を圧縮する冷凍サイクル用のコンプレッサに係り、特に、電動モータを動力源とする電動コンプレッサに関する。
【背景技術】
【０００２】
冷凍サイクルに用いるコンプレッサは、低温低圧の冷媒を吸入し、圧縮により高温高圧とした冷媒を吐出する。コンプレッサの中には、冷媒の圧縮機構の動力源として電動モータを有する電動コンプレッサがあり、電動コンプレッサでは、インバータにより電源からの直流電力を交流に変換して電動モータに供給する駆動回路が設けられる。
【０００３】
インバータは、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor 、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）やＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor 、電界効果トランジスタ）等の電力用スイッチング素子を有しており、回路基板に端子を半田付けして実装されている。
【０００４】
電力用スイッチング素子を実装した回路基板は、電動コンプレッサのハウジング内の圧縮機構や電動モータを収容する空間とは仕切壁によって仕切られた別空間に収容され、隅部において、仕切壁から立設された支柱に固定される（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１４−５８９６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述した電動コンプレッサでは、回路基板の電力用スイッチング素子が、スイッチングの際の損失（スイッチング損失）によって発熱する。そこで、圧縮機構や電動モータの収容空間に露出する仕切壁に電力用スイッチング素子を当接させて、圧縮機構や電動モータの収容空間を流れる冷媒によって電力用スイッチング素子を冷却することがよく行われる。
【０００７】
そのため、ハウジング内の圧縮機構や電動モータの収容空間で内圧上昇等が発生して仕切壁が回路基板の収容空間側に変形すると、仕切壁に当接させた電力用スイッチング素子の位置が回路基板に対して変化し、回路基板に対する電力用スイッチング素子の半田付け箇所に応力が集中して加わる。
【０００８】
このような応力が半田付け箇所に集中すると、半田付け箇所にクラックが生じたり半田が回路基板の導電パターンから剥がれて浮く等して、電力用スイッチング素子と回路基板の導電パターンとの間に接続不良が発生する可能性がある。
【０００９】
本発明は前記事情に鑑みなされたもので、本発明の目的は、電動コンプレッサのハウジングにおける圧縮機構や電動モータを収容する空間に内圧上昇等が生じても、この空間とインバータ回路の回路基板を収容する空間とを仕切る仕切壁が変形するのを抑制することができる電動コンプレッサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明の第１の態様による本発明の電動コンプレッサは、
冷媒の圧縮機構を電動モータで駆動する電動コンプレッサにおいて、
前記圧縮機構及び電動モータが収容された本体ハウジングと、
前記電動モータの駆動回路が収容され、仕切壁によって前記本体ハウジングと仕切られた回路ハウジングと、
前記駆動回路の電力用スイッチング素子が端子を半田付けすることで実装され、該電力用スイッチング素子を前記仕切壁に当接させて該仕切壁に固定された前記駆動回路の回路基板と、
前記回路ハウジングの開口を閉塞するキャップと、
前記仕切壁の中央付近において該仕切壁と前記キャップとの間に介設された支柱と、
を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、電動コンプレッサの本体ハウジングとの間が仕切壁によって仕切られた回路ハウジングとその開口を閉塞するキャップとは、回路ハウジングの開口の外側において物理的に直接結合される。これに加えて、回路ハウジングとキャップとは、仕切壁の中央付近においても支柱を介して物理的に結合される。
【００１２】
このため、本体ハウジングと回路ハウジングとを仕切る仕切壁の周縁部の強度が、回路ハウジングとキャップとの物理的な結合により増すのに加えて、回路ハウジングとキャップとの支柱を介した物理的な結合により、仕切壁の周縁部から最も離れていて本来は強度が低い中央付近の強度が増す。
【００１３】
したがって、電動コンプレッサのハウジングにおける圧縮機構や電動モータを収容する空間とインバータ回路の回路基板を収容する空間とを仕切る仕切壁の、本来は強度が低い中央付近の強度を補強して、圧縮機構や電動モータの収容空間に内圧上昇等が生じても仕切壁が変形するのを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】一般的な電動コンプレッサの一部切欠正面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る電動コンプレッサで用いる回路収容部とキャップとの取付構造を要部を切り欠いて模式的に示す説明図である。
【図３】図２の回路収容部のボスとキャップのボスとの当接部分を示す要部拡大断面図である。
【図４】（ａ）、（ｂ）は図２の回路収容部のボスとキャップのボスとの当接部分の別例による構成を示す要部拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。図１は本発明が適用される一般的な構成の電動コンプレッサを示す正断面図である。
【００１６】
図１に示す電動コンプレッサ１は、圧縮機構３及び電動モータ５の他、これらが収容されるハウジング７（請求項中の本体ハウジングに相当）と、電動モータ５の駆動回路であるインバータ回路９（請求項中の駆動回路に相当）が収容されるインバータケース１１とを有している。
【００１７】
圧縮機構３は、一対のサイドブロック３ａ，３ｂと、これらによって挟持されたシリンダブロック３ｃと、シリンダブロック３ｃの内部に形成された楕円形のシリンダ室３ｄに収容した円柱状のロータ３ｅとを有している。ロータ３ｅの周面には、複数のベーン（図示せず）が出没可能に支持されている。
【００１８】
ロータ３ｅが電動モータ５によりシリンダ室３ｄ内で回転されると、ロータ３ｅの各ベーンがシリンダ室３ｄの内周面に倣って出没し、ロータ３ｅと隣り合う２つのベーンとシリンダ室３ｄとで構成される空間の容積が変化する。そして、空間の容積が増加する間に、サイドブロック３ａに形成した吸入口（図示せず）を通じて低圧の冷媒が吸入され、吸入された冷媒が、空間の容積の減少に伴い圧縮される。圧縮された高圧の冷媒は、サイドブロック３ｂに形成した吐出口（図示せず）から吐出される。
【００１９】
ハウジング７は、一端が閉塞された円筒状を呈している。このハウジング７には圧縮機構３が収容されており、収容された圧縮機構３によりハウジング７の内部は、サイドブロック３ｂが露出する閉塞側の密閉された吐出室７ａと、サイドブロック３ａが露出する開口側の吸入室７ｂとに仕切られている。吸入室７ｂには電動モータ５が収容されており、吸入室７ｂは、ハウジング７の開口７ｃに取り付けたインバータケース１１によって密閉されている。
【００２０】
インバータケース１１は、ハウジング７の開口７ｃを塞いで吸入室７ｂを密閉する蓋部１１ａと、蓋部１１ａが密閉した吸入室７ｂ（ハウジング７）の外側に配置されてインバータ回路９が収容される回路収容部１１ｂ（請求項中の回路ハウジングに相当）とを、仕切壁１１ｃによって仕切って構成されている。
【００２１】
回路収容部１１ｂは、仕切壁１１ｃを底部とする有底の円筒状を呈している。仕切壁１１ｃの周縁部には回路収容部１１ｂに向けて複数の取付ボス１１ｄが立設されており、各取付ボス１１ｄの先端に、インバータ回路９の回路基板９ａがねじ止め固定される。
【００２２】
回路基板９ａには、インバータ回路９を構成するＩＧＢＴやＭＯＳＦＥＴ等の電力用スイッチング素子９ｂが、端子９ｃを半田付けすることで実装されており、その筐体は、放熱効率を向上させるために、仕切壁１１ｃの回路収容部１１ｂ側の面に形成した厚肉の当接部１１ｅに面接触されている。回路収容部１１ｂは、その開口１１ｆに取り付けたキャップ１１ｇによって密閉される。
【００２３】
このような一般的な電動コンプレッサ１において、圧縮機構３や電動モータ５を収容したハウジング７内で内圧上昇等が発生すると、仕切壁１１ｃが回路収容部１１ｂ側に変形し、仕切壁１１ｃに当接させた電力用スイッチング素子９ｂの位置が回路基板９ａに対して変化する。すると、回路基板９ａに対して電力用スイッチング素子９ｂの端子９ｃを半田付けした箇所に応力が集中して加わる。
【００２４】
このような応力が端子９ｃの半田付け箇所に集中すると、半田付け箇所にクラックが生じたり半田が回路基板９ａの導電パターン（図示せず）から剥がれて浮く等して、電力用スイッチング素子９ｂと回路基板９ａの不図示の導電パターンとの間に接続不良が発生する可能性がある。
【００２５】
そこで、本発明では、インバータケース１１の回路収容部１１ｂとキャップ１１ｇとの固定構造として、以下に説明する構成を採用した。
【００２６】
図２は、本発明の一実施形態に係る電動コンプレッサ１で用いる回路収容部１１ｂとキャップ１１ｇとの取付構造を要部を切り欠いて模式的に示す説明図である。
【００２７】
図２に示す本実施形態の電動コンプレッサ１では、仕切壁１１ｃの中央付近から回路収容部１１ｂ側に突設したボス１１ｉ（請求項中の仕切壁の支柱に相当）に、これに対向してキャップ１１ｇの中央付近から回路収容部１１ｂ側に突設したボス１１ｊ（請求項中のキャップの支柱に相当）を当接させている。そして、このボス１１ｉ，１１ｊと、回路収容部１１ｂの開口１１ｆの周縁の複数箇所とにおいて、ボルト１３によりキャップ１１ｇを回路収容部１１ｂに締結固定している。
【００２８】
また、回路収容部１１ｂのボス１１ｉの先端には、図３に示すように、回路基板９ａの板厚と同じ高さの小径部１１ｍを形成している。この小径部１１ｍは、仕切壁１１ｃの取付ボス１１ｄ（図２参照）に回路基板９ａをねじ止め固定した状態で、回路基板９ａに形成した位置決め孔９ｄに挿入される。この位置決め孔９ａに対する小径部１１ｍの挿入により、回路基板９ａの実装面方向における回路基板９ａの回路収容部１１ｂに対する位置決めが行われる。
【００２９】
また、仕切壁１１ｃのボス１１ｉの先端面１１ｋとキャップ１１ｇのボス１１ｊの先端面１１ｌとが、図２に示す回路収容部１１ｂとキャップ１１ｇとの当接面１１ｈと同一平面上で当接するように構成している。したがって、位置決め孔９ａに対する小径部１１ｍの挿入により、回路基板９ａの板厚方向における回路基板９ａの回路収容部１１ｂに対する位置決めが行われる。
【００３０】
なお、図３では、電力用スイッチング素子９ｂの筐体を仕切壁１１ｃの当接部１１ｅに面接触させる部分等を簡略化して示している。
【００３１】
このように構成された本実施形態の電動コンプレッサ１では、仕切壁１１ｃとキャップ１１ｇのボス１１ｉ，１１ｊの先端面１１ｋ，１１ｌが、回路収容部１１ｂとキャップ１１ｇとの当接面１１ｈ上に位置することから、仕切壁１１ｃやキャップ１１ｇを製造する際のボス１１ｉ，１１ｊの寸法管理が容易になる。
【００３２】
また、仕切壁１１ｃのボス１１ｉの先端に小径部１１ｍを形成することから、キャップ１１ｇにより開口１１ｆを閉塞する工程ではなく、それより前の、回路収容部１１ｂの取付ボス１１ｄに回路基板９ａをねじ止め固定する工程で、小径部１１ｍを位置決め孔９ｄに挿入することになる。このため、回路基板９ａの回路収容部１１ｂに対する位置決めを、キャップ１１ｇによって隠された状態ではなく視覚上に見える状態で、容易に行うことができる。
【００３３】
そして、本実施形態の電動コンプレッサ１によれば、仕切壁１１ｃによってハウジング７と仕切られた回路収容部１１ｂとその開口１１ｆを閉塞するキャップ１１ｇとが、開口１１ｆの外側においてボルト１３により物理的に直接結合される。これに加えて、回路収容部１１ｂとキャップ１１ｇとが、仕切壁１１ｃの中央付近においてもそれぞれから突設されたボス１１ｉ，１１ｊを介して、ボルト１３により物理的に結合される。
【００３４】
このため、ハウジング７と回路収容部１１ｂとを仕切る仕切壁１１ｃの周縁部が、回路収容部１１ｂとキャップ１１ｇとの物理的な結合により補強されて、それ以外の部分よりも強度が増す。これ加えて、仕切壁１１ｃの中央付近が回路収容部１１ｂとキャップ１１ｇとのボス１１ｉ，１１ｊを介した物理的な結合により補強されて、本来ならば周縁部から離れているため強度が低いはずの仕切壁１１ｃの中央付近の強度が、周縁部と同様に増す。
【００３５】
したがって、電動コンプレッサ１の圧縮機構３や電動モータ５が収容されるハウジング７とインバータ回路９の回路基板９ａが収容される回路収容部１１ｂとを仕切る仕切壁１１ｃの、本来は強度が低い中央付近の強度を補強して、ハウジング７に内圧上昇等が生じても仕切壁１１ｃが回路収容部１１ｂ側に膨出するように変形するのを抑制することができる。
【００３６】
これにより、変形した仕切壁１１ｃに接触させた電力用スイッチング素子９ｂが回路基板９ａに対して移動して、回路基板９ａの不図示の導電パターンに対する端子９ｃの半田付け箇所（図示せず）に応力が集中して係るのを抑制することができる。よって、応力が集中してかかることで、半田付け箇所にクラックが生じたり半田が回路基板９ａの不図示の導電パターンから剥がれて浮く等して、電力用スイッチング素子９ｂと回路基板９ａとの間に接続不良が発生するのを抑制することができる。
【００３７】
なお、本実施形態では、仕切壁１１ｃのボス１１ｉの先端に小径部１１ｍを形成したが、図４（ａ）に示すように、仕切壁１１ｃのボス１１ｉの先端とキャップ１１ｇのボス１１ｊの先端とに、回路基板９ａの板厚の半分の高さで小径部１１ｍ，１１ｎをそれぞれ形成し、各小径部１１ｍ，１１ｎを回路基板９ａの位置決め孔９ｄに両側から挿入する構成としてもよい。
【００３８】
また、図４（ｂ）に示すように、キャップ１１ｇのボス１１ｊの先端のみに、回路基板９ａの板厚の高さで小径部１１ｎを形成して、キャップ１１ｇにより回路収容部１１ｂの開口１１ｆを閉塞する際に、回路基板９ａの位置決め孔９ｄに小径部１１ｎを挿入する構成としてもよい。
【００３９】
この場合は、仕切壁１１ｃの取付ボス１１ｄと回路基板９ａとの間に隙間が空かないように、取付ボス１１ｄの先端をボス１１ｉの先端面１１ｋと同じく、図２に示す回路収容部１１ｂとキャップ１１ｇとの当接面１１ｈと同一平面上に位置させる。
【００４０】
なお、図２、図３の実施形態や図４（ｂ）の別例では、仕切壁１１ｃのボス１１ｉの小径部１１ｍやキャップ１１ｇのボス１１ｊの小径部１１ｎの高さを回路基板９ａの板厚としたが、回路基板９ａの板厚よりも若干短い高さとしてもよい。どうように、図４（ａ）の例における仕切壁１１ｃやキャップ１１ｇのボス１１ｉ，１１ｊの小径部１１ｍ，１１ｎの高さを、回路基板９ａの板厚の半分でなくそれよりも若干短い高さとしてもよい。
【００４１】
そのようにすれば、仕切壁１１ｃとキャップ１１ｇのボス１１ｉ，１１ｊを締結する際のボルト１３に締め代を持たせ、回路基板９ａをボス１１ｉ，１１ｊにより強固に挟持させて、回路基板９ａを板厚方向に回路収容部１１ｂに対して強固に位置決めすることができる。
【００４２】
また、以上の実施形態では、シリンダ室３ｄ内でロータ３ｅを回転させるベーンロータリー式の圧縮機構３を有する電動コンプレッサ１に本発明を適用した場合を例に取って説明した。しかし、本発明は、例えば、可動スクロールを固定スクロールに対して回転させて気体を圧縮するスクロール方式のコンプレッサ等、圧縮機構や圧縮機構の回転体を回転させる電動モータと電動モータの駆動回路とを、仕切板によって仕切られた隣接空間にそれぞれ収容する電動コンプレッサに広く適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明は、冷媒の圧縮機構を電動モータで駆動する電動コンプレッサにおいて利用することができる。
【符号の説明】
【００４４】
１  電動コンプレッサ
３  圧縮機構
３ａ，３ｂ  サイドブロック
３ｃ  シリンダブロック
３ｄ  シリンダ室
３ｅ  ロータ
５  電動モータ
７  ハウジング（本体ハウジング）
７ａ  吐出室
７ｂ  吸入室
７ｃ  開口
９  インバータ回路（駆動回路）
９ａ  回路基板
９ｂ  電力用スイッチング素子
９ｃ  端子
９ｄ  位置決め孔
１１  インバータケース
１１ａ  蓋部
１１ｂ  回路収容部（回路ハウジング）
１１ｃ  仕切壁
１１ｄ  取付ボス
１１ｅ  当接部
１１ｆ  回路収容部開口
１１ｇ  キャップ
１１ｈ  当接面
１１ｉ  仕切壁ボス（壁側支柱）
１１ｊ  キャップボス（キャップ側ボス）
１１ｋ  仕切壁ボス先端面
１１ｌ  キャップボス先端面
１１ｍ，１１ｎ  小径部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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