JP2007285158A - 電動コンプレッサ - Google Patents

Abstract

【課題】電動モータのインバータの配置レイアウトの自由度が高い電動コンプレッサの提供を図る。
【解決手段】電動モータ３０を駆動するインバータ１００と、ハウジング１１の吸入室１４側の低温部位Ｐとなる第１ハウジング１２の端壁１２ａの外面と、が熱輸送手段としてのヒートパイプ１１０で連結されている。これより、ヒートパイプ１１０を介してインバータ１００で発生した熱と低温部位Ｐとの間で熱交換され、インバータ１００が冷却される。そのため、インバータ１００の取り付け位置は吸入室１４近傍に限ること無く高温となる吐出室１５側でもよく、レイアウトの自由度が広がる。
【選択図】図１

Description

本発明は、電動コンプレッサに関する。

ハウジング内に圧縮機とこの圧縮機を駆動する電動モータとを収納した電動コンプレッサでは、電動モータを制御するためにインバータを設けてあり、このインバータのインバータ回路が電動モータの駆動中に発熱する。

このため、前記インバータの発熱を除去する必要があるが、インバータ冷却用のファンを設けると、その冷却ファンを駆動するための動力が必要になるとともに、電動コンプレッサが大型化してしまう。

これに対し、インバータ回路を収納したインバータケースを電動コンプレッサのハウジング外側に取り付け、そのインバータケースに電動コンプレッサに吸入される低温流体の一部を導入して、その導入した低温流体によってインバータを冷却するようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。
特開２００５−５４７１６号公報

しかしながら、特許文献１に示す従来の電動コンプレッサでは、導入される低温流体によってインバータを冷却できるため冷却ファンを設ける必要が無くなるのであるが、電動コンプレッサに導入される低温流体の一部をインバータケースに導入する必要があるため、インバータは前記低温流体を導入するに適した部位に配置する必要があり、そのインバータのレイアウトに大きな制約を受けてしまう。

そこで、本発明は、インバータの取り付け部位に関わりなく、電動コンプレッサの低温部位とインバータとの間で効率良く熱交換できるようにして、インバータのレイアウトの制約を無くすようにした電動コンプレッサを提供するものである。

請求項１の発明は、内部に吸入室と吐出室とを備えるハウジングと、前記ハウジング内に収容され前記吸入室から冷媒を吸入して圧縮し前記吐出室へ吐出する圧縮機と、前記ハウジング内または外に設けられて前記圧縮機を駆動する電動モータと、前記ハウジングの外側面に取り付けられて前記電動モータを駆動制御するインバータと、を備えた電動コンプレッサであって、前記インバータと前記ハウジングの吸入室側の低温部位とが熱輸送手段で連結されていることを特徴とする。

請求項１の発明によれば、インバータで発生する熱は熱輸送手段を介してハウジングの低温部位との間で熱交換することができるので、インバータの取り付け位置は低温流体が吸入される吸入室近傍に限ることが無くなり、インバータのレイアウトの自由度が広がる。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。

（第１実施形態）
図１は本発明にかかる電動コンプレッサの一実施形態を示し、図１は電動コンプレッサの断面図、図２は同電動コンプレッサの圧縮機の一部破断部を含む側面図である。

本実施形態の電動コンプレッサは、自動車の空調装置の冷凍サイクルに適用される場合を例に取って説明し、この場合、電動コンプレッサで圧縮する流体は冷凍サイクルの冷媒となる。

電動コンプレッサ１０は、図１に示すように導入される冷媒を圧縮する圧縮機２０と、円筒状のステータ３１およびこのステータ３１内に回転自在に収納されるロータ３２を備えた電動モータ３０と、を備えて構成され、電動モータ３０のロータ３２の中心部から突出する駆動軸３３によって、圧縮機２０が駆動される。

電動コンプレッサ１０のハウジング１１は、容器状の第１ハウジング１２と第２ハウジング１３とを備えて、それぞれの開口端周縁に設けられたフランジ１２Ｆ，１３Ｆが互いに結合されることで、密閉した箱状に形成されている。

ハウジング１１内の空間は、圧縮機２０により区画されて、圧縮機２０を挟んで図中右側に吸入室１４が設けられるとともに、図中左側に吐出室１５が設けられ、その吐出室１５に電動モータ３０が配置されている。

第１ハウジング１２の端壁１２ａ近傍には、外部（冷媒導入管）から吸入室１４に低圧冷媒を吸入するための吸入ポート１４ａが形成されおり、一方、第２ハウジング１３の端壁１３ａ近傍には、圧縮機２０で圧縮した加圧冷媒を吐出室１５から外部（冷媒導出管）に吐出する吐出ポート１５ａが形成されている。これにより、吸入ポート１４ａから吸入室１４に導入された冷媒が、圧縮機２０のシリンダ室２１に取り込まれて圧縮され、この圧縮された高圧冷媒が吐出室１５を経由して吐出ポート１５ａから排出されるようになっている。

本実施形態では、圧縮機２０はベーンを有するロータリー式として構成され、内周が滑らかな非円形状に形成されたシリンダ室２１を有するシリンダブロック２２と、このシリンダ室２１内に回転自在に収納されたコンプロータ２３と、このコンプロータ２３の外周から所定間隔をもって出没自在に配置されて先端がシリンダ室２１の内周に摺接するベーン２４（図２参照）と、シリンダブロック２２の軸方向両側に接合されて前記シリンダ室２１の軸方向両側を閉塞するとともにコンプロータ２３が摺動接触する吸入側および吐出側のサイドブロック２５，２６と、を備えて概略形成される。

吸入側サイドブロック２５には、吸入室１４とシリンダ室２１とを連通する吸入孔２５ａが設けられ、シリンダブロック２２の外周または吐出側サイドブロック２６には、シリンダ室２１と吐出室１５とを連通する吐出孔２６ａ（図２参照）が設けられている。

そして、コンプロータ２３が電動モータ３０の駆動軸３３によって回転されると、ベーン２４の出没に伴いつつシリンダ室２１の周方向の容積が変化して、これにより吸入室１４から吸入孔２５ａを通じてシリンダ室２１に吸入された低圧冷媒が圧縮され、この圧縮された高圧冷媒が吐出孔２６ａを通じて吐出室１５に吐出されるようになっている。吐出室１５に吐出された高圧冷媒は吐出ポート１５ａから外部（導出配管）へ吐出される。

電動モータ３０のステータ３１は、第１ハウジング１２の内周に固定され、そのステータ３１には周方向に等間隔をもって複数のコイル巻回部３１ａが設けられ、それらコイル巻回部３１ａに通電されると励磁してロータ３２を回転させる。

駆動軸３３は、ロータ３２の中心部に挿通して回転方向に係止され、その駆動軸３３の一端部（図中左側）３３ａに圧縮機２０のコンプロータ２３が一体に形出されるとともに、その駆動軸３３の一端部３３ａはサイドブロック２５，２６の軸受部としての軸受孔２７，２７ａに軸支され、駆動軸３３の他端部３３ｂは第２ハウジング１３の端壁１３ａ内側から突設された軸受部としてのボス部１３ｂ内周にベアリング２８を介して軸支される。なお、軸受部２７，２７ａには、ハウジング１１内の潤滑油溜部から油路２９，２９ａを介して潤滑油が供給される。

また、前記電動モータ３０を制御するインバータ１００はモータ３０を駆動するインバータ回路（図示せぬ）とこのインバータ回路を収容するインバータケース１０１とを備えて構成されている。インバータケース１０１はハウジング１１の下側に断熱材１０２を介して結合されている。このとき、インバータケース１０１は第１ハウジング１２と第２ハウジング１３とに跨って取り付けられる。

インバータケース１０１内のインバータ回路は、ステータ３１のコイル巻回部３１ａにハーネス１０３を介して接続され、インバータ回路からコイル巻回部３１ａを励磁する制御信号が出力される。

ここで、本実施形態ではインバータ１００とハウジング１１の吸入室１４側の低温部位Ｐとが熱輸送手段としてのヒートパイプ１１０で連結されている。

ヒートパイプ１１０は、一般に知られるようにパイプ若しくは平板状の密閉された空間に、水やフロンなどの冷媒を注入して負圧状態に保たれた構造となっており、そのヒートパイプ１１０の一端部が受熱部となり他端部が放熱部となって、高温側に配置した受熱部では液相の冷媒が熱を奪いつつ蒸発して、その熱を含んだ蒸気は低温側に配置した放熱部に至って放熱しつつ凝縮して液相に還元され、このときに高温側の熱を低温側に効率良く熱輸送できるようになっている。放熱部で液化した冷媒は、重力若しくはヒートパイプ内面に彫り込まれた微少な溝や繊維状のウイックの毛細管現象により受熱部に運ばれて、その液状冷媒が再度蒸発するというサイクルを繰り返し、小さな温度差によっても効率良く熱輸送を行うことができる。

本実施形態ではヒートパイプ１１０の一端部１１０ａが、インバータケース１０１の上面の全長に亘って密接状態で接続され、かつ、そのヒートパイプ１１０の他端部１１０ｂが前記低温部位Ｐとなる第１ハウジング１２の端壁１２ａの外面に所定長さに亘って密接状態で接続されている。即ち、第１ハウジング１２の端壁１２ａは、吸入ポート１４ａから低温冷媒が導入される吸入室１４に面して常時低温状態に保たれており、この場合、前記ヒートパイプ１１０の一端部１１０ａが受熱部となり、前記ヒートパイプ１１０の他端部１１０ｂが放熱部となる。

以上の構成により本実施形態の電動コンプレッサ１０によれば、インバータ１００で熱が発生すると、これに伴ってインバータケース１０１が発熱し、このインバータケース１０１の熱はヒートパイプ１１０を介して第１ハウジング１２の端壁１２ａ（低温部位Ｐ）に輸送され、この熱輸送によりインバータケース１０１を効率良く冷却し、ひいては、インバータ１００を冷却することができる。

従って、インバータ１００で発生する熱はヒートパイプ１１０を介してハウジング１１の低温部位Ｐとの間で熱交換することができるので、インバータ１００の取り付け位置は従来のように低温流体が吸入される吸入室１４近傍に限ること無く、本実施形態のようにインバータケース１０１を第１ハウジング１２と、冷媒の圧縮により高温側となる第２ハウジング１３と、に跨ってハウジング１１の下側に取り付けることが可能となり、インバータ１００のレイアウトの自由度を広げることができる。

また、本実施形態では電動モータ３０が吐出室１５内に配置されているので、その電動モータ３０で発生する熱が前記吸入室１４に影響することが無いので、その吸入室１４の温度が低く保たれる。このため、電動モータ３０を吸入室１４に配置した場合よりもコンプレッサ１の圧縮性能が高くなる。また吸入室１４の温度が低く保たれるため、ヒートパイプ１１０が連結される低温部位Ｐの温度が低く保もたれることとなり、インバータ１００の冷却効率が更に向上する。

更に、本実施形態のように電動モータ３０が吐出室１５内に配置された構造では、圧縮機２０が全体的に吸入室１４側に移動して、吐出室１５が広くなる一方で吸入室１４が狭くなるため、吸入室１４の外壁面にインバータ１００を取り付けるスペースが確保し辛くなる。このような吸入室１４が小さい構造では、本実施形態のようにヒートパイプ１１０を用いることにより、インバータケース１０１を吸入室１４の外壁面と吐出室１５の外壁面に跨って取り付けたり吐出室１５の外壁面に取り付けたりすることができるため、インバータ１００の取付レイアウトの自由度を増すという効果が特に有効となる。

ところで、本発明の電動コンプレッサは前記実施形態に例をとって説明したが、この実施形態に限ることなく本発明の要旨を逸脱しない範囲で他の実施形態を各種採用することができ、例えば、ハウジング１１の吸入室１４側の低温部位Ｐを、吸入室１４の内部として設定することができ、その吸入室１４内にヒートパイプ１１０の放熱部となる他端部１１０ｂを配置しても同様の作用効果を奏することができる。

また、電動コンプレッサは空調装置の冷凍サイクルに用いる場合に限ることはなく、更には、圧縮機はベーンタイプのロータリー式に限ることはなく、偏心ローラタイプのロータリー式でもよく、更には、ロータリー式以外の圧縮機であってもよい。

本発明の一実施形態における電動コンプレッサの断面図。 同電動コンプレッサの圧縮機の一部破断部を含む側面図。

符号の説明

１０ 電動コンプレッサ
１１ ハウジング
１４ 吸入室
１５ 吐出室
２０ 圧縮機
３０ 電動モータ
１００ インバータ
１１０ ヒートパイプ（熱輸送手段）
Ｐ 低温部位

Claims (1)

1. 内部に吸入室（１４）と吐出室（１５）とを備えるハウジング（１１）と、
   前記ハウジング（１１）内に収容され前記吸入室（１４）から冷媒を吸入して圧縮し前記吐出室（１５）へ吐出する圧縮機（２０）と、
   前記ハウジング（１１）内または外に設けられて前記圧縮機（２０）を駆動する電動モータ（３０）と、
   前記ハウジング（１１）の外面に取り付けられ前記電動モータ（３０）を制御するインバータ（１００）と、
   を備えた電動コンプレッサ（１０）であって、
   前記インバータ（１００）と前記ハウジング（１１）の吸入室（１４）側の低温部位（Ｐ）とが熱輸送手段（１１０）で連結されていることを特徴とする電動コンプレッサ。
   

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