JP2008175069A - 電動圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】機体容器を大型化することなくインバータの冷却を効率的に図ることができ、エンジン直付け等の高温、強振動下においても、信頼性、性能を損なわず運転できるインバータ内蔵の電動圧縮機を提供するものである。
【解決手段】圧縮機構部５と、圧縮機構部５を駆動する電動機４とを内蔵したケーシング本体３と、電動機４を駆動するインバータ８を内蔵した断熱性材料からなるインバータケース２２とを備え、インバータ８の発熱部１９を冷却する主冷却手段として吸入冷媒を利用した電動圧縮機において、前記インバータケース２２内の空間をサーモモジュール２０で冷却し、インバータ８を構成する部品、回路の熱による劣化促進を抑制することで、性能および信頼性の向上をはかるものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、圧縮機構部と、この圧縮機構部を駆動する電動機を機体容器に内蔵し、さらに、前記電動機の駆動（回転）を制御するインバータ制御装置を前記機体容器に設けた電動圧縮機に関するものである。

この種の電動圧縮機として、圧縮機構部および電動機を具備する圧縮機部と、前記電動機の駆動を制御するインバータ装置の収納部を気密状態に仕切り、一つの機体容器として一体化した構成が知られている（例えば、特許文献１参照）。

図４は、上記特許文献１に示される電動圧縮機の縦断面図であり、電動機１１１を収容した機体容器１１２内に圧縮機構部１１３を組込み、さらに前記圧縮機構部１１３を挟む如く前記電動機１１１と反対側に位置してインバータ制御装置１１４を収容した蓋体１１５が、前記機体容器１１２と気密状態に仕切られて設けられた構成となっている。

そして、前記機体容器１１２と蓋体１１５は、同軸上に配置され、ボルト等で締結されている。また、前記インバータ制御装置１１４は、その発熱部が前記圧縮機構部１１３に面して配置されている。

したがって、前記圧縮機構部１１３に設けられた吸入口１１６より流入された吸入冷媒は、一旦前記蓋体１１５と前記圧縮機構部１１３の間に形成された通路１１７に導かれ、前記インバータ装置１１４の発熱部と熱交換を図った後、圧縮機構部１１３に吸入される。

さらに圧縮機構部１１３で圧縮された冷媒ガスは電動機１１１を冷却した後、機体容器１１２に設けられた吐出口１１８より吐出される。
特開２００４−１８３６３１号公報

しかし、上記特許文献１に記載の構造は、吸入冷媒によってのみ、インバータ制御装置１１４の高発熱部品を冷却する構造であるため、圧縮機の低速運転時、即ち冷媒循環量が少ない場合、あるいは負荷変動等によって吸入冷媒温度が高くなった場合では十分な熱交換が行えなくなり、前記インバータ制御装置１１４の発熱部品が冷却不足となって性能、信頼性に大きな影響を及ぼす可能性がある。

また、前記圧縮機が自動車用のエアコンとして用いられ、エンジンに直接装着される場合には、エンジンからの熱伝導加熱によって圧縮機内部の温度が異常に上昇し、さらには圧縮機が停止中の場合でも前記エンジンからの熱伝導によってインバータ部品が加熱され、その加熱によって部品劣化を加速する要因を含む構成であった。

上述の如く、圧縮機がエンジンに装着された環境は、１００℃を超える場合もあり、また炎天下での駐車状態においても相当の高温に晒される状態にある。

また、電気自動車あるいは、ルームエアコンの如く居室用の空気調和機においても、インバータ制御装置１１４は同様の環境下に晒され、同様に熱による部品劣化を加速する要因を含む構成である。

したがって、インバータ部品に求められる信頼条件は、相当過酷なもので、上記特許文献１に示される冷却技術では、前記インバータ部品劣化抑制に限界があり、また、特に車両に搭載される圧縮機の場合は、インバータ部品の冷却の関係から圧縮機の取付け位置、方向性等において制約されることが多く、設計の自由度を増す等の何らかの改善策が求められるものであった。

さらに、前記インバータ制御装置１１４の冷却は、動作時に発熱する特性を有しているため、エンジン搭載の有無に係わらず必要とされている。

本発明は、上記従来の課題に着目し、主として、機体容器を大型化することなくインバータ制御装置の冷却が効率的に図れる電動圧縮機を提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために本発明は、インバータ制御装置を、サーモモジュール（ペルチェ素子あるいはペルチェモジュールとも称される）の冷却効果を利用して冷却するようにしたものである。

さらに詳述すると、冷媒の吸入、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とを内蔵した機体容器に、前記電動機を駆動制御するインバータ制御装置内蔵のインバータケースを組込んだ電動圧縮機において、前記インバータ制御装置の発熱部（発熱部品）を冷却する冷却手段として、吸入冷媒温度を前記発熱部に伝達する熱伝達手段と、前記インバータケース内部空間を冷却するサーモモジュールを、前記インバータケース内に配置したものである。

これによって、前記インバータ制御装置における発熱部を、吸入冷媒温度を利用した冷却と、前記サーモモジュールによる冷却作用を利用した冷却の組合せにて冷却することができる。

また、前記インバータケースを、断熱性材料にて構成することにより、インバータケース内の温度が外部熱の影響を受けることも抑止でき、前記サーモモジュールの熱負荷の増加を抑制できるものである。

本発明の電動圧縮機は、電動機の回転、駆動を制御するインバータ制御装置を、戻り冷媒の温度と、サーモモジュールによるインバータケース内部空間の冷却作用によって冷却（温度上昇の抑制を含む）することができる。

したがって、圧縮機の停止時、あるいは圧縮機の低回転時におけるインバータ制御装置の冷却効率を高めることが可能となり、インバータ部品の劣化を抑制することができる。また、前記電動圧縮機がハイブリッド車等のエンジンに直接装着される場合は、エンジンからの加熱、振動等の過酷な環境下に晒されることになるが、前述の如く冷却作用によって、電動圧縮機としての性能および信頼性を損なわず、電動圧縮機を運転することが可能となる。

特に、前記インバータケースを断熱性材料にて構成することにより、該インバータケース内外の熱移動が抑制でき、その結果、前記インバータケースの内部空間の冷却作用において、外部の熱の影響を受けることが少なくなり、前記サーモモジュールを効率よく運転することができるものである。

請求項１に記載の発明は、冷媒の吸入、圧縮および吐出を行う圧縮機構部と、前記圧縮機構部および前記圧縮機構部を駆動する電動機を内蔵したケーシングと、断熱材料で形成され、前記電動機を駆動するインバータ制御装置を内蔵したインバータケースと、前記インバータ制御装置の発熱部の冷却手段として吸入冷媒温度を利用した電動圧縮機において、放熱面と吸熱面を具備し、前記インバータケース内部を冷却するサーモモジュールを設けたものである。

かかる構成とすることにより、前記インバータ制御装置における発熱部を、圧縮機構部の吸入冷媒（戻り冷媒）の冷熱を利用して冷却し、加えて、前記サーモモジュールの吸熱作用にて前記インバータケース内を冷却（温度上昇の抑制を含む）するため、前記インバータ制御装置の冷却が行え、インバータ部品の劣化加速を抑制することができる。

また、前記インバータケースを、断熱性の材料にて構成しているため、インバータケースを挟む内外の熱移動が抑止でき、その結果、電動圧縮機周囲の熱あるいは前記サーモモジュールの放熱面からの熱伝導を受けた熱が、前記インバータケースから該インバータケース内空間へ作用し、前記サーモモジュールの冷却作用を阻害するといったことが抑制でき、不要な熱交換損失を抑止してインバータケース内部の冷却の効率を高めることができるものである。

請求項２に記載の発明は、前記ケーシングを、一面が開口し、内部に前記圧縮機構部および前記電動機を収納したケーシング本体と、前記一面を閉塞し、閉塞時に前記圧縮機構部における吸入冷媒の通路を形成する熱伝導性材料からなる蓋体を具備する構成とし、前記インバータ制御装置の発熱部を、前記蓋体における前記吸入冷媒で冷却される面に熱伝達可能に取付け、前記インバータケースを、前記ケーシング本体もしくは前記蓋体の少なくとも一方に取付けたものである。

かかる構成とすることにより、前記インバータケース内への防塵・防水を行うことができ、また、前記インバータ制御装置の発熱部は、前記蓋体における壁面を介して吸入冷媒と熱交換するため、その熱交換（冷却作用）によってインバータ部品の劣化加速を抑制することができる。

請求項３に記載の発明は、前記サーモモジュールの放熱面を前記インバータケースの外部に面し、前記サーモモジュールの吸熱面を前記インバータケースの内部に面して設けたものである。

かかる構成とすることにより、前記サーモモジュールの吸熱作用をインバータケース内空間で行い、また放熱作用を前記インバータケースの外部空間で行うため、サーモモジュールの吸熱作用と放熱作用の均衡が図れ、サーモモジュールの動作効率を高めることができる。

さらに、前記サーモモジュールの吸熱作用による輻射冷熱によって前記インバータ制御装置を冷却することができ、インバータ部品の劣化加速を抑制することができる。

請求項４に記載の発明は、前記サーモモジュールの放熱面および吸熱面の少なくとも一方に、前記放熱面あるいは吸熱面の伝熱面積を拡大する拡大伝熱面形成手段を密着して設けたものである。

かかる構成とすることにより、前記サーモモジュールによる吸熱作用あるいは放熱作用を増幅することができ、前記サーモモジュールの熱変換効率を高めることができる。

請求項５に記載の発明は、前記インバータケースに、弾性力により前記拡大伝熱面形成手段を前記サーモモジュールと密着する方向に付勢する弾性体を設けたものである。

かかる構成とすることにより、前記弾性体の付勢力によって前記サーモモジュールを固定することができ、その結果、前記インバータケースあるいはサーモモジュール自身に圧縮機の振動等に伴う応力あるいは熱応力が作用しても、前記弾性体の弾性力によってその応力を吸収することができ、サーモモジュールの破損を防止することができるものである。

また、熱膨張・収縮等に起因して微妙にインバータケースに歪が生じても、前記サーモモジュールとの当接を維持することが可能となり、その結果、前記サーモモジュールの吸熱作用および放熱作用の継続を可能とすることができる。

請求項６に記載の発明は、前記サーモモジュールを、インバータ装置よりも上方に位置させたものである。

かかる構成とすることにより、前記サーモモジュールによる冷却熱が下方へ対流し、その冷却熱でインバータ制御装置を冷却することができる。また、前記サーモモジュールとインバータ制御装置が、一部投影面において重合する位置関係とすることにより、前記サーモモジュール（拡大伝熱面形成手段）からの輻射冷熱によっても冷却することができる。

請求項７に記載の発明は、前記インバータケースに、該インバータ内外を連通する換気手段を設けたものである。

かかる構成とすることにより、前記インバータケース内における熱のこもりが防止でき、インバータ制御装置を効率よく冷却することができる。

請求項８に記載の発明は、前記換気手段を、少なくとも前記インバータケースに設けた吸気口と排気口および前記インバータケース内空間より構成したものである。

かかる構成とすることにより、インバータケース内空気の流れが形成でき、インバータケース内における熱のこもりが抑制できるものである。

請求項９に記載の発明は、前記吸気口と排気口の少なくとも一方を、前記サーモモジュールよりも高い位置に設けたものである。

かかる構成とすることにより、温度が高い暖気の排気が高所から行え、インバータケース内における高温の空気の逃げが円滑となり、また比較的低温の冷却空気は下方に対流し易く、インバータケース内の冷却作用を効率よく行うことができる。

請求項１０に記載の発明は、前記インバータケースの壁面に貫通穴を設け、前記貫通穴に前記サーモモジュールを配置し、前記サーモモジュールを前記インバータケースに固定する固定具を設けたものである。

かかる構成とすることにより、前記サーモモジュールの側面周囲を断熱材で囲む構造となり、その結果、前記サーモモジュールの吸熱側と放熱側間における熱移動の短絡が阻止でき、前記サーモモジュールを正規の状態で動作させ、効率よく運転することができる。

請求項１１に記載の発明は、前記ヒートシンクと前記固定具の間に、前記弾性体を介在したものである。

かかる構成とすることにより、固定具と弾性体によるサーモモジュールの固定と前述の応力保護が行え、冷却作用の信頼性を高めることができるものである。

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。

（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１における電動圧縮機の一部を切り欠いた正面図である。本実施の形態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を一つの例として示している。図２は、同電動圧縮機１におけるインバータ制御装置８の取付け部断面斜視図である。

図１において、電動圧縮機１は、一端が開口する有底円筒状に形成され、外周の適宜箇所に取付け脚２を複数設けた金属製のケーシング本体３と、そのケーシング本体３内に組込まれた固定子と回転子を具備する電動機（ＤＣブラシレスモータ）４と、ケーシング本体３内に嵌入または圧入された圧縮機構部５を主要構成とし、電動機４の回転軸６は、圧縮機構部５の駆動軸を構成している。

そして、ケーシング本体３における圧縮機構部５側の開口端部は、金属（アルミダイキャスト等）製の蓋体７によって閉塞され、ケーシング本体３内を密封状態としている。

電動機４は、蓋体７に組込まれたインバータ制御装置（以下、インバータと称す）８によって駆動およびその回転数が制御される。この電動圧縮機１において、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５における摺動部のシール、潤滑に供する液としては潤滑油を採用している。

本実施の形態１における電動圧縮機１の圧縮機構部５は、スクロール方式のもので、周知の構成であり、圧縮機構部５に形成された圧縮空間９の容積変化により、外部サイクルから帰還する戻り冷媒１０を、蓋体７に設けた吸入口１１より圧縮機構部５の吸入側へ吸入し、前述の如く圧縮空間９で圧縮した後、圧縮空間９の略中央に位置する吐出孔１２より通路１２ａを介してケーシング本体３内へ吐出し、ケーシング本体３に設けた吐出口１３より外部サイクル（図示せず）へ吐出する。

上記圧縮機構部５および電動機４のケーシング本体３内への組み込み構成は、周知の構成でよいため、その詳細な説明は省略する。

一方、ケーシング本体３の開口側にＯリング等のシール部材１４を介して密封性よく嵌合された蓋体７は、ボルト締め等の適宜手段（図示せず）にてケーシング本体３に固定され、圧縮機構部５（固定スクロール）と当接している。

また、蓋体７においては、その内面に設けた隔壁７ａとその先端に設けたＯリング等のシール部材１５により、圧縮機構５（固定スクロールの固定鏡板）と気密的に組合せ、吸入口１１から圧縮機構部５の吸入側に通じる密閉空間を構成して吸入通路１６を形成している。

また、吸入通路１６空間の一部には、隔壁１７を介して圧縮機構５の吐出孔１２の空間が位置している。

インバータ８は、蓋体７の端部壁７ｂにおいて、吸入通路１６の反対面（外側）に配置され、回路基板１８と電解コンデンサ（図示せず）等の電子部品を備えて構成される。

蓋体７の端部壁７ｂには、インバータ８の発熱部１９が当接しており、インバータ８のヒートシンク部を兼ねている。ここで、前記ヒートシンク部は、端部壁７ｂの肉厚で形成されており、インバータ８における発熱部１９との密着位置を定義するために称しているもので、特に熱容量を大きくするために肉厚を厚くする等の加工は施していない。

さらに、蓋体７には、インバータ８および回路基板１８等を閉塞するインバータケース２２が、ボルト２３によって取付けられている。このインバータケース２２は、セラミック樹脂あるいはスチロール樹脂、ポリイミド樹脂の如く断熱性および耐熱性、好ましくは耐水性を有する周知の材料から形成され、インバータ８および回路基板１８等への防塵・防水構造を形成するものである。

インバータケース２２は、皿状に形成されており、底面に相当する面には貫通穴（図示せず）が設けられ、その貫通穴に、蓋体７とともに形成された内部空間２４を冷却するサーモモジュール２０が取付けられている。なお、ここでの「冷却」は、内部空間２４の温度を低下することの他に、内部空間２４の温度上昇を抑制することも意味するものとして説明する。

サーモモジュール２０は、周知の如く、ペルチェ素子あるいはペルチェモジュールとも称され、例えば、セラミック材に熱伝導材料を混入した基板の如く、熱伝導性を有する電気絶縁体の基板上に、複数の熱電素子を電流が直列に流れるように配置したもので、通電によるペルチェ効果により、一方の面で発熱し、他方の面で吸熱を行うものである。

サーモモジュール２０は、放熱面が前記インバータケース２２の外面に対面し、吸熱面が内部空間２４に面する如く配置されている。

そして、前記吸熱面と放熱面には、周知の如くアルミ金属等からなり、吸熱作用を増幅する拡大伝熱面形成手段（以下、ヒートシンクと称す）２５、２８がそれぞれ密着して設けられている。また、各ヒートシンク２５、２８には、表面積を増大するフィン２５ａ、２８ａが設けられている。

そして、サーモモジュール２０およびヒートシンク２５、２８は、インバータケース２２の内面および外面に適宜手段にて取付けられた固定具２６により、弾性体２７、２９を介して固定されている。

したがって、サーモモジュール２０およびヒートシンク２５は、弾性体２７、２９の付勢力により、相対する固定具２６の間において挟持された状態で固定されている。かかる構成において、必要であれば、サーモモジュール２０とヒートシンク２５の各密着面を、熱良導性の熱伝導グリース等を介して密着させることもできる。

上述の如く、サーモモジュール２０の押付け固定を勘案すれば、弾性体２７は、点で押付けるものではなく、面で押付ける形状、例えば、ヒートシンク２５の周縁形状に沿った形状でヒートシンク２５の周縁を押え付けるコイル状のばね材、あるいはヒートシンク２５の周縁を押え付ける如く波板状に形成された環状のバネ材等が好ましい。さらに、雨水等によるサーモモジュール２０への影響（漏電等）を考慮するならば、少なくとも放熱面側の弾性体２９を、耐熱ゴム材等の如く所定の吸振機能を有し、防水構造がとり易い材料とすることが好ましい。

かかる弾性体２７によるサーモモジュール２０の押付けされた挟持固定は、例えば車両用エアコンとして搭載される電動圧縮機の場合、車両からの振動、あるいはエンジンからの振動等を弾性体２７によって吸収することができ、その結果、サーモモジュール２０において、特にセラミック材主体の熱伝導性を有する電気絶縁体基板の振動衝撃による破損を防止する振動衝撃対策としては有用な取付け構造である。

さらに、サーモモジュール２０における側面（吸熱面と放熱面の間の面）は、インバータケース２２における前記貫通穴の板圧面が面しているため、サーモモジュール２０の吸熱面と放熱面において直接熱移動することが規制され、サーモモジュール２０を、定格通りあるいはそれに近づくように運転することができる。

また、サーモモジュール２０は、サーモモジュール２０（ヒートシンク２５）からの冷却熱（冷却空気）が下降してインバータ８を効率よく冷却するようにインバータ８よりも高所に配置している。

さらに、図１に示す如く、サーモモジュール２０とインバータ８が、投影方向（圧縮機の軸方向）で一部重なる配置関係とすることにより、サーモモジュール２０（ヒートシンク２５）からの輻射冷熱によってもインバータ８を冷却することができる。

また、各ヒートシンク２５、２８には、多数の放熱フィン２５ａ、２８ａが突出して設けられ、その表面積を増加している。これにより、サーモモジュール２０における吸熱、放熱それぞれの熱交換作用を増幅し、サーモモジュール２０の吸熱と放熱の均衡が可能な限り保てるようにしている。

さらに、インバータケース２２には、内部空間２４と外部を連通する吸気口３０と排気口３１がそれぞれ異なる位置に設けられ、内部空間２４を含めてインバータケース２２内の換気通路を形成している。ここで、吸気口３０と、該吸気口３０よりも高位に位置する排気口３１は、温度が低い冷気は下降し、温度が高い熱気は上昇する特性から一義的に定義しているもので、例えば、強風が電動圧縮機１に吹き付ける等の如く電動圧縮機１における周囲の環境の変化等によっては、吸気と排気が逆に行われる場合もある。また、必要に応じて吸気口３０と排気口３１に、空気の透過を許容し、水分の透過を拒否する周知の膜体を設けてもよい。

そして、図２に示す如く回路基板１８には、発熱度の高いスイッチング素子を含む周知のＩＰＭ（インテリジェントパワーモジュール）１８ａおよびマイクロコンピュータを主体とする制御回路部１８ｂ等が配置され、これらによってインバータ８を構成している。さらに、回路基板１８を、蓋体７の適宜箇所に設けたボス部７ｃにボルト２１で固定することにより、ＩＰＭ１８ａの発熱部（ヒートシンク）１９が、端部壁７ｂに熱的に密着している。必要であれば、発熱部１９の端部壁７ｂとの密着面を、サーモモジュール２０と同様に熱良導性の熱伝導グリース等を介して密着させることもできる。

また、回路基板１８には、電動機４の制御回路に加えてサーモモジュール２０の通電を制御する回路２０ａを具備したモジュール制御基板２０ｂも並設されている。このモジュール制御基板２０ｂは、回路基板１８と同様に、蓋体７の適宜箇所に形成したボス部（図示せず）にボルト締めされている。

回路基板１８に搭載されている制御回路部１８ｂおよびモジュール制御基板２０ｂ等は、電動圧縮機１の設置される環境に合わせて、耐熱仕様とされる場合もある。

さらに、蓋体７には、隔壁７ａを挟み吸入通路１６と並んで位置する接続室３２が設けられており、この接続室３２には、電動機４に接続されたハーネスコネクタと、インバータ８に接続された圧縮機ターミナルの接続部３３が設けられている。前記ハーネスコネクタと圧縮機ターミナルは、電気的に接続されているため、インバータ８と電動機４は、これらを介して電気的な接続が行われている。

インバータ８による電動機４の駆動（回転）制御は、周知の如く空調室温度、冷媒温度等の負荷を検出手段（図示せず）にてモニタし、その結果に基づく負荷信号、制御信号によって、所定の周波数で電動機４の回転を制御するものである。具体的な電動機４の制御内容は、本発明の要旨と直接関係しないため、ここでの説明は省略する。

次に、上記構成からなる電動圧縮機１の動作について説明する。

インバータ８の起動制御によって電動機４が回転すると、これに伴って回転軸（駆動軸）６も回転し、回転軸６を介して圧縮機構部５が駆動される。

したがって、圧縮機構部５は、蓋体７に設けた吸入口１１を通じて周知の構成からなる冷凍サイクル（図示せず）からの帰還冷媒を吸入する。

吸入された低温の戻り冷媒１０は、吸入冷媒通路１６の空間において端部壁７ｂを冷却し、さらには端部壁７ｂに密着したインバータ８の発熱部１９とも熱交換し、この発熱部１９を冷却すると共に、圧縮機構５の通路穴（図示せず）を介して圧縮空間９に流入する。

圧縮空間９に流入した冷媒は、圧縮機構５の円軌道運動に伴う圧縮空間９の容積縮小運動によって圧縮され、最終の圧縮空間に連通する吐出孔１２から吐出される。

吐出孔１２から吐出された冷媒は、圧縮機構５の外周部に設けられた通路１２ａを通って電動機４側に入り、電動機４を冷却しながらケーシング本体３の吐出口１３から吐出され、冷凍サイクルへと流れる。

上記冷媒の流れを連続することにより、インバータ８は、連続した電動機４の回転制御に伴い発熱部１９から発熱するが、前述の如く前記戻り冷媒１０による端部壁７ｂでの熱交換によって発熱部１９が冷却されるため、その温度上昇は抑制される。

さらに、インバータ８の発熱によるインバータケース２２の内部空間２４の空気は、排気口３１が上方に設けられているため、矢印で示す如くその自然対流によって排気口３１から排出され、また、外部の空気が、吸気口３０から内部空間２４内へ流入し、これらの流れによって内部空間２４内での熱気のこもりが抑制される。

インバータ８の温度上昇の抑制は、電動圧縮機１の所定範囲の回転領域では一定の効果が期待できるものの、低回転領域において冷媒循環量が減少した場合、あるいは冷凍サイクル負荷の変動で戻り冷媒１０の温度が上昇した場合には、前述の端部壁７ｂでの冷却作用のみでは効果が期待できなくなり、インバータ８が必要以上に高温となる場合がある。

特に、電動圧縮機１が車両用として用いられた場合であれば、車両停止直後のエンジンからの高輻射熱によって圧縮機が１００℃以上の温度に晒される場合もある。

かかる高温によるインバータ８の加熱は、関係部品の劣化を加速するため、本実施の形態１においては、インバータケース２２における内部空間２４の温度を速やかに低下させ
る必要があり、また、内部空間２４の温度がかかる高温に至らないように制御することも必要である。

本実施の形態１においては、サーモモジュール２０を通電制御することにより、その吸熱面およびヒートシンク２５でインバータケース２２の内部空間２４の温度を吸収し、放熱面でヒートシンク２８を介して電動圧縮機１の外部へ放熱を行い、インバータケース２２の内部空間２４の温度上昇を抑制するものである。

すなわち、周知の如くサーモモジュール２０は、通電量（電流量）に比例して吸熱量、発熱量が制御できるもので、前記通電量を最適値に制御することにより、インバータ８の温度上昇を、端部壁７ｂを介しての戻り冷媒温度による冷却に加え、サーモモジュール２０による内部空間２４の冷却作用との組合せによって抑制できるものである。

換言すると、本実施の形態１によるインバータ８の冷却は、インバータケース２２を断熱性材料で構成し、インバータ８を設置している環境（内部空間２４）の温度を制御しているため、電動圧縮機１の外部からの熱の侵入作用が抑制でき、インバータ８を直接冷却する構成と比較して、インバータ８の制御回路を構成する回路基板１８の回路部品も冷却してインバータ部品の劣化の加速を抑制することができるものである。

さらに、インバータケース２２によってサーモモジュール２０、インバータ８および回路基板１８等の防塵・防水構造が得られ、また、サーモモジュール２０の放熱面を、インバータケース２２の外面に、吸熱面を内部空間２４にそれぞれ面して取付け、前記各面にヒートシンク２５、２８を取付けたことにより、インバータケース２２を挟んで吸熱作用と放熱作用がバランスよく行え、サーモモジュール２０を高い効率で運転することができる。その結果、インバータ８を効率よく冷却することができ、インバータ部品の劣化加速が抑制できるものである。

特に、サーモモジュール２０に設けたヒートシンク２５、２８は、その外表面に放熱フィン２５ａ、２８ａを複数設け、放熱能力を向上させているため、サーモモジュール２０における吸放熱作用の均衡化がはかれ、サーモモジュール２０の熱変換効率動作を高め、安定させることができる。

また、サーモモジュール２０は、インバータ８と投影面上において重なっているため、ヒートシンク２５からの輻射冷熱もインバータ８に作用し、効果的にインバータ８を冷却することができる。

さらに、インバータケース２２に吸気口３０と排気口３１を設けているため、冷気と暖気の自然対流を利用してインバータケース２２内での熱のこもりが抑制でき、しかも、排気口３１を吸気口３０よりも高い位置に設けているため、冷気と暖気の自然対流による給排気が行い易く、吸気口３０も最下部ではなく中間位置に設けたことによって冷気の逃げが抑制でき、かつ換気作用が期待できる。

また、サーモモジュール２０あるいはヒートシンク２５による冷気は、インバータ８を包むように下降して冷却するため、一層の冷却効果が期待できるものである。

また、サーモモジュール２０は、弾性体２７、２９の付勢力によって挟持状態で固定具２６の間に固定される構成であるため、インバータケース２２の熱膨張、熱収縮に追従してヒートシンク２５、２８との密着が維持され、その結果、サーモモジュール２０の熱移動作用が継続して行え、安定したインバータケース２２の内部空間２４の冷却が行えるものである。

特に、弾性体２７、２９の付勢力によるサーモモジュール２０の固定は、熱応力等の衝撃に限らず、振動等の衝撃に対しても有効であり、したがって、電動圧縮機１が車両に搭載される場合であっても適用できるもので、振動によってサーモモジュール２０が脱落あるいは破損することもない。

さらに、サーモモジュール２０の側面周囲は、断熱性材料からなるインバータケース２２によって該サーモモジュール２０の吸熱面と放熱面における熱伝導の短絡がないように断熱されているため、サーモモジュール２０を正規のもしくはそれに近い動作状態による熱移動とすることができ、冷却効率維持の阻害を低減することができるものである。

また、サーモモジュール２０の制御コントロール部であるモジュール制御基板２０ｂは、インバータケース２２内において、電動機４駆動用の回路基板１８に並設されており、制御に必要な電動機４の回転信号や通電用の電源等が回路基板１８と共用されている。そのため、回路構成の簡略化が図れ、さらに電気回路系統の組込みが同一方向から一括して行え、組立て作業性の向上をはかることができるものである。

このように、本実施の形態１によれば、従来のインバータ内蔵式の電動圧縮機１において、サーモモジュール２０という小型軽量部品の追加によって、前記電動圧縮機１のサイズ、重量を略維持したままでインバータ８の補助冷却が可能となり、また、電動圧縮機１を車載用とした場合であっても、車両への装着性を損なうこともない。

（実施の形態２）
図３は、インバータケースとサーモモジュールの異なる固定構造を具備した電動圧縮機の縦断面図である。

したがって、ここでは先の実施の形態１と異なる部分についてのみ説明し、実施の形態１と同一の構成要件については同一の符号を付し、また、同一の作用等については説明を省略する。

同図において、先の実施の形態１と大きく相違する点は、インバータケース３４の貫通穴周縁にフランジを設けて凹部３５を形成し、この凹部３５に、サーモモジュール２０を挟んで積層状態にあるヒートシンク２５、２８および弾性体２７、２９を収納し、インバータケース３４の反凹部側に固定具２６を設け、凹部３５のフランジと固定具２６の間においてサーモモジュール２２とヒートシンク２５、２８を、弾性体２７、２９を介して取付けた点である。

そして、サーモモジュール２０とヒートシンク２５の固定は、先の実施の形態１と同様に弾性体２７、２９の付勢力によって押付けられ、密着固定されている。

かかる構成の場合は、固定具２６が削減でき、しかも蓋体７、インバータ８、回路基板１８、インバータケース３４、サーモモジュール２０の取付けが、同じ方向から行うことができ、組立作業性の向上が期待できるものである。

なお、上記実施の形態１、２において、サーモモジュールの取付け、（例えば、凹部の深さ、あるいは凹部を用いない取付け等）、インバータケースの形状、構造等の細部において種々の変更が可能であるが、かかる構造においても本発明を逸脱するものではない。

以上のように、本発明にかかる電動圧縮機は、従来のインバータ装置内蔵の電動圧縮機
と比較してインバータ装置を収納する空間の冷却手段を設けたことにより、電子部品の信頼性を向上でき、また、前記冷却手段の組立て作業性も容易であり、居室用の冷凍空調システム用に限らず、ハイブリッド車等の環境車両等の車両に幅広く適用でき、さらには、物品貯蔵用の冷凍システムとして幅広く適用できる。

本発明の実施の形態１における電動圧縮機の縦断面図 同実施の形態１における電動圧縮機のインバータ制御装置の取付け部断面斜視図 本発明の実施の形態２における電動圧縮機の縦断面図 従来例を示す電動圧縮機の縦断面図

符号の説明

１ 電動圧縮機
３ ケーシング本体
４ 電動機
５ 圧縮機構部
７ 蓋体
７ｂ 端部壁
８ インバータ（インバータ制御装置）
１６ 吸入通路
１８ 回路基板
１９ 発熱部
２０ サーモモジュール
２２ インバータケース
２４ 内部空間
２５ ヒートシンク（拡大伝熱面形成手段）
２６ 固定具
２７ 弾性体
２８ ヒートシンク（拡大伝熱面形成手段）
２９ 弾性体
３０ 吸気口
３１ 排気口
３４ インバータケース
３５ 凹部

Claims (11)

1. 冷媒の吸入、圧縮および吐出を行う圧縮機構部および前記圧縮機構部を駆動する電動機を内蔵したケーシングと、断熱材料で形成され、前記電動機を駆動するインバータ制御装置を内蔵したインバータケースと、前記インバータ制御装置の発熱部の冷却手段として吸入冷媒温度を利用した電動圧縮機において、放熱面と吸熱面を具備し、前記インバータケース内部を冷却するサーモモジュールを設けた電動圧縮機。
2. 前記ケーシングを、一面が開口し、内部に前記圧縮機構部および前記電動機を収納したケーシング本体と、前記一面を閉塞し、閉塞時に前記圧縮機構部における吸入冷媒の通路を形成する熱伝導性材料からなる蓋体を具備する構成とし、前記インバータ制御装置の発熱部を、前記蓋体における前記吸入冷媒で冷却される面に熱伝達可能に取付け、前記インバータケースを、前記ケーシング本体もしくは前記蓋体の少なくとも一方に取付けた請求項１に記載の電動圧縮機。
3. 前記サーモモジュールの放熱面を前記インバータケースの外部に面し、前記サーモモジュールの吸熱面を前記インバータケースの内部に面して設けた請求項１または２に記載の電動圧縮機。
4. 前記サーモモジュールの放熱面および吸熱面の少なくとも一方に、前記放熱面あるいは吸熱面の伝熱面積を拡大する拡大伝熱面形成手段を密着して設けた請求項１から３のいずれか一項に記載の電動圧縮機。
5. 前記インバータケースに、弾性力により前記拡大伝熱面形成手段を前記サーモモジュールと密着する方向に付勢する弾性体を設けた請求項４に記載の電動圧縮機。
6. 前記サーモモジュールを、インバータ装置よりも上方に位置させた請求項１から５のいずれか一項に記載の電動圧縮機。
7. 前記インバータケースに、該インバータ内外を連通する換気手段を設けた請求項１から６のいずれか一項に記載の電動圧縮機。
8. 前記換気手段を、少なくとも前記インバータケースに設けた吸気口と排気口および前記インバータケース内空間より構成した請求項７に記載の電動圧縮機。
9. 前記吸気口と排気口の少なくとも一方を、前記サーモモジュールよりも高い位置に設けた請求項８に記載の電動圧縮機。
10. 前記インバータケースの壁面に貫通穴を設け、前記貫通穴に前記サーモモジュールを配置し、前記サーモモジュールを前記インバータケースに固定する固定具を設けた請求項１から９のいずれか一項に記載の電動圧縮機。
11. 前記ヒートシンクと前記固定具の間に、前記弾性体を介在した請求項１０に記載の電動圧縮機。

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