JP7153169B2 - 電動圧縮機 - Google Patents

Description

本発明は、ハウジング内に電動モータと圧縮機構とを収容してなる電動圧縮機に関し、特に、前記ハウジングが前記電動モータの軸方向に複数に分割され、ガスケットを介して接合されるタイプの電動圧縮機に関する。

電動圧縮機として、特許文献１に記載のインバータ一体型電動圧縮機が知られている。
この電動圧縮機は、電動モータ及び圧縮機構を収容するハウジング（本体ケース）と、電動モータ駆動用のインバータを収容する一端開口のインバータケースと、インバータケースの開口部を閉塞する蓋状のインバータカバーとを備えている。これらはいずれも金属製である。

ここで、インバータケースとインバータカバーとは、互いの環状の接合面の間に、シール材としてのガスケットを介在させて、接合される。しかし、ガスケットは表面のゴム層により絶縁性を有している。従って、インバータケースとインバータカバーとを電気的に接続する必要がある。このため、いずれか一方の環状の接合面上で、ガスケットより内側の位置に、電気的接続部としての凸部を設け、両者が直接接触するようにしている。

特開２０１５－０１７５７７号公報

ところで、電動圧縮機の筐体構造として、電動モータ及び圧縮機構を収容するハウジングが、電動モータを収容する第１のハウジングと、圧縮機構を収容する第２のハウジングとに分割され、これら第１及び第２のハウジングがガスケットを介して接合されるタイプのものがある。

かかるタイプの筐体構造を有する電動圧縮機の場合、第１のハウジングと第２のハウジングとの間で電位差を生じる恐れがあり、製品の納入先で、人がこれらに触れることで、電流が流れ、不快感を与えることがあり得る。
従って、第１のハウジングと第２のハウジングとの等電位化が求められる。

等電位化の対策として、特許文献１での対策と同様に、第１又は第２のハウジングの環状の接合面上で、ガスケットより内側の位置に、電気的接続部としての凸部を設けることが考えられる。
しかし、環状の接合面の幅（ハウジングの肉厚）を大きくとれない場合は、特許文献１のような対策は困難である。

また、インバータケースとインバータカバーの場合は、インバータケースの内底部から立上がる突出部を設け、この突出部の先端をインバータカバーの内面に当接させることで、電気的接続を行うことも考えられる（本出願人による特願２０１７－１０９１５８号参照）。
しかし、前記第１のハウジング内には電動モータがあり、前記第２のハウジング内には圧縮機構があるので、ハウジング内に電気的接続部を設けることは困難である。

本発明は、このような実状に鑑み、電動モータを収容する第１のハウジングと、圧縮機構を収容する第２のハウジングとの、等電位化を、比較的簡単な構造で実現することを課題とする。

本発明に係る電動圧縮機は、電動モータを収容する金属製の第１のハウジングと、前記電動モータにより駆動される圧縮機構を収容する金属製の第２のハウジングと、これら第１及び第２のハウジングの環状の接合面間に介装される環状のガスケットとを備える。そして、前記ガスケットが、前記第１及び第２のハウジングの電気的接続を可能にする電気的接続部を有することを特徴とする。

詳しくは、前記ガスケットは、金属基材と、その両面を覆うゴム層とを含んで構成される。
前記ガスケットは、その内縁側と外縁側とにそれぞれ環状のビードを有すると共に、内縁側のビードと外縁側のビードとの間に、前記第１及び第２のハウジングを締結するボルトの通し孔を有する。
前記ガスケットは、更に、前記ガスケットの両面にそれぞれ前記ビード間に位置させて形成され、前記ゴム層の一部を除去して前記金属基材を露出させてなる金属基材露出部を有する。
前記ガスケットは、その一方の面の内縁側のビードと外縁側のビードとの間が凸面、他方の面の内縁側のビードと外縁側のビードとの間が凹面となり、前記ガスケットの一方の面の前記金属基材露出部は、前記凸面における前記通し孔の縁部に形成される。
前記ガスケットは、前記凹面の周方向の一部から突出する凸部を有し、前記ガスケットの他方の面の前記金属基材露出部は、前記凸部に形成される。
前記ガスケットの一方の面の前記金属基材露出部と、他方の面の前記金属基材露出部とは、前記ガスケットの周方向にて近接する。
そして、前記金属基材露出部は、前記１及び第２のハウジングの電気的接続を可能にする電気的接続部をなす。

本発明によれば、ガスケット自体（周方向の一部で、かつ幅方向の一部）に電気的接続部を設けることで、接合面の幅を大きくすることなく実施でき、第１及び第２のハウジングの等電位化を図ることができる。
特に、ガスケットに金属基材露出部を設けることで、極めて簡単に実施できる。また、ビード間に設けることで、シール性への影響を回避できる。

本発明の一実施形態を示す電動圧縮機の縦断面図 図１のＡ－Ａ矢視図に相当するガスケットの正面図 同上のガスケットの背面図 図２のＢ部の拡大図 図４のＣ－Ｃ断面図 図４のＤ－Ｄ断面図

以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
図１は本発明の一実施形態を示す電動圧縮機の縦断面図である。本実施形態の電動圧縮機は、横置きタイプ（圧縮機中心軸が水平）であり、車両用空調装置の冷媒回路に組み込まれ、冷媒を吸入し、圧縮して吐出する。冷媒には潤滑油が混入されている。

電動圧縮機１のハウジングは、圧縮機中心軸方向に複数に分割されていて、フロントハウジング（第１のハウジング）２と、センターハウジング（第２のハウジング）３と、リアハウジング（第３のハウジング）４とから構成される。これらは後述のように一体的に締結される。

フロントハウジング２は、概ね円筒状で、軸方向中間に隔壁５を有する。フロントハウジング２の隔壁５の図で右方に、電動モータ収容空間が形成され、ここに電動モータ６が収容される。
電動モータ６は、フロントハウジング２内の中心部に回転自在に支持される回転軸６ａと、回転軸６ａ回りに取付けられた永久磁石付きのロータ６ｂと、フロントハウジング２の内壁に固定保持されてロータ６ｂを囲む電磁コイル付きのステータ６ｃと、を含んで構成される。

フロントハウジング２の隔壁５の図で左方には、インバータ収納空間が形成され、ここにインバータ（電動モータ用の駆動回路）７が収容される。
インバータ７は、外部の電源からの直流電流を交流電流に変換しつつ電動モータ６への給電を制御する。

インバータ７は、より詳しくは、外部の電源からの直流電圧を平滑化するコンデンサ、ＰＷＭ制御（擬似的に正弦波を得るために一定周期でパルス幅を変調した電圧を発生させる制御）により、前記コンデンサからの直流電圧を交流電圧に変換して、電動モータ６のステータ６ｃ側のコイルに供給するパワーモジュール、及び、外部の空調制御装置からの制御信号に基づいて電動モータ６を駆動すべく、前記パワーモジュールを制御するパワーモジュール制御回路を含んでいる。

フロントハウジング２のインバータ収容空間の開口部（言い換えればインバータケースの開口部）は、蓋状のインバータカバー８により密閉される。

センターハウジング３は、概ね円筒状で、内部に、電動モータ６により駆動される圧縮機構９を収容している。

本実施形態の圧縮機構９は、スクロール型の圧縮機構であり、固定スクロール部材１０、可動スクロール部材１１、及び、クランク機構部１２を含む。
固定スクロール部材１０及び可動スクロール部材１１は、それぞれ端板１０ａ、１１ａ上に渦巻きラップ１０ｂ、１１ｂが一体に形成されていて、互いに中心軸方向に対向配置される。

可動スクロール部材１１は、電動モータ６の回転軸６ａにより、クランク機構部１２を介して、圧縮機中心軸周りの円軌道上を公転運動し、自転は阻止される。
これにより、固定スクロール部材１０の渦巻きラップ１０ｂと可動スクロール部材１１の渦巻きラップ１１ｂとの間に形成される流体ポケットが外周側から内周側へ容積を減少させつつ移動し、外周側にて流体ポケットに取込まれた流体（すなわち冷媒ガス）が圧縮される。

フロントハウジング２又はセンターハウジング３の外壁には、冷媒の吸入ポート（図示せず）が設けられる。この吸入ポートから吸入される冷媒は、フロントハウジング２内を通流して、電動モータ６を潤滑及び冷却（及び隔壁５を介してインバータ７を冷却）した後、センターハウジング３内へ通流し、渦巻きラップ１０ｂ、１１ｂの外周側から流体ポケットに取込まれ、圧縮に供される。

圧縮された冷媒は、固定スクロール部材１０の端板１０ａの中央部に設けられた一方向弁付きの吐出孔１３から吐出される。

リアハウジング４は、センターハウジング３に対し蓋状に配置され、センターハウジング３に固定される固定スクロール部材１０の端板１０ａとの間に、冷媒の吐出室１４を形成する。
従って、圧縮機構９により圧縮された冷媒は、吐出孔１３から、リアハウジング４内の吐出室１４に吐出され、そこからリアハウジング４の外壁に設けた吐出ポート１５を介して外部に導出される。

次に、フロントハウジング２、センターハウジング３及びリアハウジング４の締結構造、及び、シール構造について、説明する。

フロントハウジング２とセンターハウジング３は、これらの外周側の接合面間に、環状のガスケット１６を介在させて、接合される。センターハウジング３（及び端板１０ａ）とリアハウジング４も、同様に、これらの外周側の接合面間に、環状のガスケット１７を介在させて、接合される。
ガスケット１６、１７は、後に詳述するように、金属基材の両面にゴム層を設けてなり、接合する部材に対して絶縁性を有している。

そして、フロントハウジング２、センターハウジング３及びリアハウジング４は、これらの周方向に適当な間隔で配置した複数本（例えば６本）のボルト１８により、締結される。

各ボルト１８は、圧縮機中心軸と平行に、リアハウジング４側から、リアハウジング４及びセンターハウジング３を貫通し、フロントハウジング２に螺合する。

従って、リアハウジング４及びセンターハウジング３にはボルト通し孔が形成されている。ガスケット１７、１６にもボルト通し孔が形成されている。そして、フロントハウジング２には、ボルト１８が螺合するねじ孔２ｓが形成されている。
ボルト１８は、頭部の座面がリアハウジング４に係止され、軸部がリアハウジング４、ガスケット１７、センターハウジング３及びガスケット１６のボルト通し孔を通り、先端のねじ部がフロントハウジング２のねじ孔２ｓに螺合している。

従って、フロントハウジング２とリアハウジング４とは、直接接触していないものの、ボルト１８を介して電気的に接続されている。ボルト１８の頭部がリアハウジング４に十分な接触圧で接触し、ボルト１８のねじ部がフロントハウジング２のねじ孔２ｓと十分な接触圧で接触しているからである。

これに対し、フロントハウジング２とセンターハウジング３とは、電気的に接続されていない。絶縁性のガスケット１６が介在することで、直接接触しておらず、また、ボルト１８はセンターハウジング３のボルト通し孔に遊嵌しているだけだからである。

そこで、本実施形態では、フロントハウジング２とセンターハウジング３との間のガスケット１６に対し、等電位化の対策を実施する。
ガスケット１６の詳細構造及び等電位化対策について、図２～図６により説明する。

図２は図１のＡ－Ａ矢視図に相当するガスケット１６の正面図、図３はガスケット１６の背面図、図４は図２のＢ部の拡大図、図５は図４のＣ－Ｃ断面図、図６は図４のＤ－Ｄ断面図である。

ガスケット１６は、ゴム層コートされた金属板を環状に打ち抜き、打ち抜きと同時、又は打ち抜き前あるいは後に、ビードを加工して、形成する。
従って、ガスケット１６は、図５（及び図６）に示されるように、金属基材１６ａと、その両面を覆うゴム層１６ｂとを含んで構成される。金属基材１６ａの厚さは０．２ｍｍ程度、両面のゴム層１６ｂの厚さはそれぞれ０．１ｍｍ程度である。

ガスケット１６は、その内縁側と外縁側とにそれぞれ環状のビード（ハーフビード）１０１、１０２を有する。
内縁側のビード１０１の内側、及び、外縁側のビード１０２の外側は、座面（基準面）１０３、１０４となる。
そして、内縁側のビード１０１と外縁側のビード１０２との間は、正面側から見ると凸面（凸の平面）１０５となり、背面側から見ると凹面（凹の平面）１０６となる。

尚、フロントハウジング２、センターハウジング３及びリアハウジング４の組立時は、一般に、治具に対し、フロントハウジング２をその接合面を上にしてセットし、その上に、ガスケット１６、センターハウジング３、ガスケット１７、リアハウジング４を順に載せてセットする。従って、ガスケット１６は座りが良いように、座面を下にする。
この場合、ガスケット１６の座面１０３、１０４（及び凹面１０６）がフロントハウジング２側、ガスケット１６の凸面１０５がセンターハウジング３側となる。

ガスケット１６は、また、内縁側のビード１０１と外縁側のビード１０２との間に、例えば６個のボルト通し孔１０７と、２個の位置決め孔１０８とを有する。
ボルト通し孔１０７は、既に述べたように、リアハウジング４、センターハウジング３及びフロントハウジング２を締結するボルト１８の通し孔である。
位置決め孔１０８は、前記組立時に、フロントハウジング２の上にガスケット１６をセットする際の位置決め用の孔である。かかる位置決めのため、フロントハウジング２側の接合面に位置決めピン１９（図１参照）が突設される。また、センターハウジング３側の接合面に前記位置決めピン１９が嵌入されるガイド孔２０（図１参照）が形成される。

以上説明したガスケット１６の形状及び構造は、ガスケット１７についても、同様である。
等電位化の対策のためのガスケット１６に特有の形状及び構造として、以下の形状及び構造が採用される。

ガスケット１６の内縁側のビード１０１と外縁側のビード１０２との間で、凸面１０５側に、いずれか１つのボルト通し孔１０７の縁部に位置させて、電気的接続部１０９が形成される（図２、図４及び図６参照）。
この電気的接続部１０９は、当該部位のゴム層を除去して（例えば削り取って）、金属基材を露出させてなる金属基材露出部である。

ガスケット１６の内縁側のビード１０１と外縁側のビード１０２との間で、凹面１０６側には、円形に突出する凸部１１０が形成される（図３及び図６参照）。凸部１１０は、背面側から見ると凸部で、正面側から見ると凹部１１０’となる。
そして、ガスケット１６の内縁側のビード１０１と外縁側のビード１０２との間で、凹面１０６側の円形の凸部１１０の縁部に、電気的接続部１１１が形成される（図３及び図６参照）。
この電気的接続部１１１は、当該部位のゴム層を除去して（例えば削り取って）、金属基材を露出させてなる金属基材露出部である。

前記凸部１１０は、電気的接続部１０９を形成したボルト通し孔１０７に近接させて設ける。例えば、電気的接続部１０９を形成したボルト通し孔１０７と前記凸部１１０との周方向の距離が、他のボルト通し孔１０７と前記凸部１１０との周方向の距離より、短くなるようにする。これにより、ガスケット１６の一方の面の電気的接続部（金属基材露出部）１０９と他方の面の電気的接続部（金属基材露出部）１１１とが、ガスケット１６の周方向に近接する。

かかる構造のガスケット１６を用いることで、次のような効果が得られる。
ガスケット１６は、フロントハウジング２とセンターハウジング３との間で、これらの締結により、ビード１０１、１０２の角部が押しつぶされる。これにより、フロントハウジング２とセンターハウジング３の接合面間を確実にシールする。

従って、フロントハウジング２とセンターハウジング３との接合面間のシールは、ガスケット１６のビード１０１、１０２の角部で面圧を発生させて行うため、内縁側のビード１０１と外縁側のビード１０２との間は、シールには影響を与えない。

このため、内縁側のビード１０１と外縁側のビード１０２との間の一方の面の一部（１０９）のゴム層を除去し、金属基材を露出させると共に、他方の面の一部（１１１）のゴム層を除去し、金属基材を露出させる。

このように両面に金属基材露出部１０９、１１１を設けることで、ガスケット１６は締結軸力により潰されるので、金属基材露出部１０９、１１１を介して、フロントハウジング２とセンターハウジング３とが金属接触し、等電位性を確保することができる。

ここにおいて、ガスケット１６のビード１０１、１０２間の凸面１０５側は、ボルト通し孔１０７の縁部に金属基材露出部１０９を設けている。この部分は、ボルト１８の軸力が確実に作用して、面圧が高くなるので、ガスケットが潰れやすく、接触圧が高い。よって、電気的接続を確実なものとすることができる。

また、ガスケット１６のビード１０１、１０２間の凹面１０６側は、凸部１１０を設けて、その縁部に金属基材露出部１１１を設けている。これにより、この部分の面圧を高めて、接触圧を確保し、電気的接続を確実なものとすることができる。

また、両面の金属基材露出部１０９、１１１は、周方向に多少離れているが、周方向に近接しているので、フロントハウジング２とセンターハウジング３とを、金属基材１６ａを介して、比較的短い距離で接続でき、これらの電気的接続を損なうことがない。

本実施形態によれば、ガスケット１６が、第１及び第２のハウジング（フロントハウジング２及びセンターハウジング３）の電気的接続を可能にする電気的接続部を有しているので、接合部の幅を大きくすることなく、第１及び第２のハウジングの等電位化を図ることができる。

また、本実施形態によれば、ガスケット１６が、金属基材１６ａと、その両面を覆うゴム層１６ｂとを含んで構成され、前記電気的接続部は、ガスケット１６の両面にそれぞれ形成され、ゴム層１６ｂの一部を除去して金属基材１６ａを露出させてなる金属基材露出部１０９、１１１である。従って、既存のガスケットを用いて、簡単に実施できる。

また、本実施形態によれば、ガスケット１６は、その内縁側と外縁側とにそれぞれ環状のビード１０１、１０２を有すると共に、前記ビード１０１、１０２間に、ボルト１８の通し孔１０７を有し、前記金属基材露出部１０９、１１１は、前記ビード１０１、１０２間に形成される。従って、シール性への影響を回避できる。

また、本実施形態によれば、ガスケット１６は、その一方の面の前記ビード１０１、１０２間が凸面１０５、他方の面の前記ビード１０１、１０２間が凹面１０６となり、ガスケット１６の一方の面の前記金属基材露出部１０９は、前記凸面１０５における前記通し孔１０７の縁部に形成される。前記通し孔１０７の近傍は締結軸力が高く、接触圧が高いので、電気的接続を確実なものとすることができる。

また、本実施形態によれば、ガスケット１６は、凹面１０６から突出する凸部１１０を有し、ガスケット１６の他方の面の前記金属基材露出部１１１は、前記凸部１１０に形成される。このようにすることで、凹面１０６側でも接触圧を高め、電気的接続を確実なものとすることができる。

また、本実施形態によれば、ガスケット１６の一方の面の前記金属基材露出部１０９と、他方の面の前記金属基材露出部１１１とは、ガスケット１６の周方向にて近接している。これにより、金属基材１６ａを介して電気的接続する際の接続距離を短くすることができる。

図１に戻って、フロントハウジング２のインバータケース部と、インバータカバー８との等電位化対策について説明する。
フロントハウジング２のインバータケース部と、インバータカバー８とは、絶縁性を有するガスケット２１を介して、接合され、固定される。
ここにおいて、フロントハウジング２のインバータケース内底部から立上がる突出部２２を設け、この突出部２２の先端をインバータカバー８の内面に当接させることで、電気的接続を行うことができる。この場合、インバータカバー８は多少変形することになる。

また、以上の説明では、第１のハウジング（フロントハウジング２）と第２のハウジング（センターハウジング３）との間のガスケット１６にのみ、電気的接続部を設けたが、第２のハウジング（センターハウジング３）と第３のハウジング（リアハウジング４）との間のガスケット１７にも、同様の電気的接続部を設けても構わない。

尚、図示の実施形態はあくまで本発明を例示するものであり、本発明は、説明した実施形態により直接的に示されるものに加え、特許請求の範囲内で当業者によりなされる各種の改良・変更を包含するものであることは言うまでもない。
例えば、以上の説明では、既存のガスケットを加工するものとしたが、電気的接続部を有するガスケットを新たに作成するようにしてもよい。

１ 電動圧縮機
２ フロントハウジング（第１のハウジング）
２ｓ ねじ孔
３ センターハウジング（第２のハウジング）
４ リアハウジング（第３のハウジング）
５ 隔壁
６ 電動モータ
６ａ 回転軸
６ｂ ロータ
６ｃ ステータ
７ インバータ
８ インバータカバー
９ 圧縮機構
１０ 固定スクロール部材
１０ａ 端板
１０ｂ 渦巻きラップ
１１ 可動スクロール部材
１１ａ 端板
１１ｂ 渦巻きラップ
１２ クランク機構部
１３ 吐出孔
１４ 吐出室
１５ 吐出ポート
１６ ガスケット
１６ａ 金属基材
１６ｂ ゴム層
１７ ガスケット
１８ ボルト
１９ 位置決めピン
２０ ガイド孔
２１ ガスケット
２２ インバータケース内底部からの突出部
１０１、１０２ ビード
１０３、１０４ 座面（基準面）
１０５ 凸面（凸の平面）
１０６ 凹面（凹の平面）
１０７ ボルト通し孔
１０８ 位置決め孔
１０９ 電気的接続部（金属基材露出部）
１１０ 凸部
１１１ 電気的接続部（金属基材露出部）

Claims (1)

1. 電動モータを収容する金属製の第１のハウジングと、前記電動モータにより駆動される圧縮機構を収容する金属製の第２のハウジングと、これら第１及び第２のハウジングの環状の接合面間に介装される環状のガスケットとを備える、電動圧縮機において、
   前記ガスケットは、金属基材と、その両面を覆うゴム層とを含んで構成され、
   前記ガスケットは、その内縁側と外縁側とにそれぞれ環状のビードを有すると共に、内縁側のビードと外縁側のビードとの間に、前記第１及び第２のハウジングを締結するボルトの通し孔を有し、
   前記ガスケットは、更に、前記ガスケットの両面にそれぞれ前記ビード間に位置させて形成され、前記ゴム層の一部を除去して前記金属基材を露出させてなる金属基材露出部を有し、
   前記ガスケットは、その一方の面の内縁側のビードと外縁側のビードとの間が凸面、他方の面の内縁側のビードと外縁側のビードとの間が凹面となり、前記ガスケットの一方の面の前記金属基材露出部は、前記凸面における前記通し孔の縁部に形成され、
   前記ガスケットは、前記凹面の周方向の一部から突出する凸部を有し、前記ガスケットの他方の面の前記金属基材露出部は、前記凸部に形成され、
   前記ガスケットの一方の面の前記金属基材露出部と、他方の面の前記金属基材露出部とは、前記ガスケットの周方向にて近接し、
   前記金属基材露出部は、前記１及び第２のハウジングの電気的接続を可能にする電気的接続部をなすことを特徴とする、電動圧縮機。

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