JP2014131445A - インバータ一体型電動圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】基板の１枚化と半導体スイッチング素子を設置する仕切壁を嵩上げした大きな設置面の不要化で、インバータ装置の部品数の削減と構成の簡素化、コンパクト化、低コスト化を図り、小型軽量化、低コスト化されたインバータ一体型電動圧縮機を提供する。
【解決手段】ハウジング内部の低圧冷媒流路と仕切壁３を介して仕切られたインバータ収容ケース２が設けられ、該インバータ収容ケース２内にインバータ装置１が組み込まれているインバータ一体型電動圧縮機において、インバータ装置１は、フィルタ回路を構成する複数の高電圧系電気部品５，６と、複数個の半導体スイッチング素子７と、インバータ回路および制御回路が実装されている制御基板８とを備え、複数個の半導体スイッチング素子７は、仕切壁３に対して鉛直方向に設けられた放熱ブロック１６の側面１７に固定設置されている。
【選択図】図４

Description

本発明は、電動圧縮機のハウジングに、インバータ装置が一体に組み込まれているインバータ一体型電動圧縮機に関するものである。

電気自動車やハイブリッド車等に搭載される空調装置の圧縮機には、インバータ装置が一体に組み込まれたインバータ一体型電動圧縮機が用いられている。このインバータ一体型電動圧縮機は、車両に搭載された電源ユニットから供給される高電圧の直流電力をインバータ装置で所要周波数の三相交流電力に変換し、それを電動モータに印加することにより駆動されるように構成されている。

インバータ装置は、高電圧ラインに接続され、ノイズ除去用のフィルタ回路を構成するインダクタコイルや平滑コンデンサ等の高電圧系電気部品と、直流電力を三相交流電力に変換するＩＧＢＴ等の複数の半導体スイッチング素子を含むインバータ回路と、上位制御装置からの指令でインバータ回路を制御するＣＰＵ等を含む制御回路と、これら構成機器間を接続するバスバー等から構成され、Ｐ−Ｎ端子を介して入力された高電圧の直流電力を三相交流電力に変換し、ＵＶＷ端子から出力する構成とされている。

このインバータ装置は、電動圧縮機のハウジングに設けられたインバータ収容ケース内に設置され、ＵＶＷ端子からハウジングを貫通する密封端子を介して電動モータに三相交流電力を印加する構成とされている。インバータ収容ケースは、ハウジング内を流通する低圧冷媒の流通路に面している仕切壁（ハウジング壁）を介して設けられており、該仕切壁をヒートシンクとして内部に組み込まれるインバータ装置の半導体スイッチング素子や高電圧系電気部品等が冷却される構成とされ、インバータ装置が組み込まれた後、密閉されるようになっている。

電動モータを内蔵した電動圧縮機では、一般に絶縁性能が高く高価なポリオールエステル（ＰＯＥ）系の冷凍機油が使用されているが、絶縁性能の低い安価なポリアルキルグリコール（ＰＡＧ）系の冷凍機油を望むユーザーもあり、この場合、密封端子とモータ巻線間で十分な絶縁性の確保が必要となる。これに対応するため、特許文献１には、仕切壁のインバータ収容ケース内側を嵩上げし、その部分に密封端子を設置することにより、端子のハウジング内側において、十分な絶縁距離を確保するとともに、絶縁部材の設置を可能としたものが開示されている。

また、特許文献１に示すものでは、半導体スイッチング素子を仕切壁に設置して冷却性能を確保しようとすると、密封端子を設置する嵩上げ部により半導体スイッチング素子を実装する基板の設置スペースが制約を受けることから、基板をパワー系基板と制御系基板とに２分割し、２層構造とする必要があるとともに、パワー系基板と密封端子とを繋ぐためのバスバーが必要となる。一方、特許文献２に示されるように、基板を１枚とし、それに半導体スイッチング素子や高電圧系電気部品を実装しようとすると、仕切壁の半導体スイッチング素子の設置部を基板に近づけるように嵩上げしなければならなかった。

特開２０１０−１８５９号公報 特開２００７−１９８３４１号公報

上記の如く、ＰＡＧ油を使用するため、絶縁性を確保しようとすると、仕切壁の密封端子設置部を嵩上げしなければならず、これにより、半導体スイッチング素子の冷却性能を確保しようとすると、基板を１枚化することが難しくなるとともに、バスバーが必要となる等、部品点数が多くなってインバータ装置の構成が複雑化、大型化し、その収容ケースが大きくなることから、インバータ一体型電動圧縮機の大型化、高コスト化は避けられなかった。

また、パワー系基板と制御系基板の１枚化を可能とするため、仕切壁に嵩上げ部を設けて半導体スイッチング素子を設置する構成とした場合、仕切壁の嵩上げによってハウジング側またはインバータ収容部側に駄肉部が発生し、それが重量の増加やコストアップを招く要因となる等の課題があった。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、基板の１枚化と、半導体スイッチング素子を設置する仕切壁を嵩上げした大きな設置面の不要化によって、インバータ装置の部品数の削減と構成の簡素化、コンパクト化、低コスト化等を図り、小型軽量化および低コスト化されたインバータ一体型電動圧縮機を提供することを目的とする。

上記した課題を解決するために、本発明のインバータ一体型電動圧縮機は、以下の手段を採用する。
すなわち、本発明にかかるインバータ一体型電動圧縮機は、圧縮機および電動モータが内蔵されたハウジングに、その内部の低圧冷媒流路と仕切壁を介して仕切られたインバータ収容ケースが設けられ、該インバータ収容ケース内にインバータ装置が組み込まれて一体化されているインバータ一体型電動圧縮機において、前記インバータ装置は、フィルタ回路を構成する複数の高電圧系電気部品と、複数個の半導体スイッチング素子と、インバータ回路および制御回路が実装されている制御基板とを備え、前記複数個の半導体スイッチング素子は、前記仕切壁に対して鉛直方向に設けられた放熱ブロックの側面に固定設置されていることを特徴とする。

本発明によれば、インバータ装置を構成する複数個の半導体スイッチング素子を、ハウジング内とインバータ収容ケースとを仕切る仕切壁に対して鉛直方向に設けられた放熱ブロックの側面に固定設置する構成としているため、複数個の半導体スイッチング素子を仕切壁に対して鉛直方向に設けた放熱ブロックの側面に固定設置することにより、仕切壁の壁面上に複数個の半導体スイッチング素子を設置する平らな面積の大きい設置面を確保する必要がなく、しかも半導体スイッチング素子を他の高電圧系電気部品や電動モータに電力を印加するために設置される密封端子等と略同一高さ位置に設置することができ、これによって、制御基板をインバータ回路および制御回路が実装されたインバータ収容ケース内と略同じ面積を持つ１枚の基板で構成し、それに半導体スイッチング素子や高電圧系電気部品を実装するとともに、該制御基板と密封端子とを直接接続した構成とすることができる。従って、インバータ装置およびインバータ収容ケースを小型化し、ひいてはインバータ一体型電動圧縮機を小型軽量化、低コスト化することができる。また、インバータ装置の構成部品間をバスバーやコネクタを介して接続する必要がなく、構成の簡素化、低コスト化を図ることができるとともに、仕切壁に半導体スイッチング素子を設置する嵩上げ部を設ける必要がなく、ハウジングまたはインバータ収容ケースの駄肉部を減少し、その軽量化、低コスト化を図ることができる。

さらに、本発明のインバータ一体型電動圧縮機は、上記のインバータ一体型電動圧縮機において、前記放熱ブロックは、前記仕切壁と別体とされ、該仕切壁上における任意の位置に固定設置可能とされていることを特徴とする。

本発明によれば、放熱ブロックが、仕切壁と別体とされ、該仕切壁上における任意の位置に固定設置可能とされているため、インバータ収容ケースに設置するインバータ装置の構成部品のレイアウトに対応させて、放熱ブロックを任意の位置に設置することができるとともに、半導体スイッチング素子を外部で放熱ブロックにネジ等で固定設置した後、放熱ブロックを仕切壁にネジ等で固定設置することができる。従って、インバータ装置を構成する部品のレイアウト上の自由度を高めることができるとともに、放熱ブロックに対する半導体スイッチング素子の組み付けを容易化することができる。

さらに、本発明のインバータ一体型電動圧縮機は、上記のインバータ一体型電動圧縮機において、前記放熱ブロックは、前記仕切壁の壁面から一体に立ち上げ成形されていることを特徴とする。

本発明によれば、放熱ブロックが、仕切壁の壁面から一体に立ち上げ成形されているため、放熱ブロックを別体にしたものに比べ、接合による接触熱伝達部がない分だけ、放熱ブロックから仕切壁への伝熱効率を高めることができる。従って、放熱ブロックに固定設置されている半導体スイッチング素子の放熱効果、冷却効果を高め、その過熱を防止してインバータ装置の耐熱性を向上することができる。

さらに、本発明のインバータ一体型電動圧縮機は、上述のいずれかのインバータ一体型電動圧縮機において、前記放熱ブロックは、前記仕切壁との結合部が末広がり状に傾斜された構成とされていることを特徴とする。

本発明によれば、放熱ブロックが、仕切壁との結合部が末広がり状に傾斜された構成とされているため、放熱ブロックから仕切壁への伝熱面積を十分に確保し、放熱効果を高めることができる。従って、放熱ブロックに固定設置されている半導体スイッチング素子の放熱効果、冷却効果を高め、その過熱を防止してインバータ装置の耐熱性を向上することができる。

さらに、本発明のインバータ一体型電動圧縮機は、上述のいずれかのインバータ一体型電動圧縮機において、前記放熱ブロックの前記半導体スイッチング素子が固定設置される側面は、前記仕切壁と直交または交差する鉛直面または傾斜面とされていることを特徴とする。

本発明によれば、放熱ブロックの半導体スイッチング素子が固定設置される側面が、仕切壁と直交または交差する鉛直面または傾斜面とされているため、複数個の半導体スイッチング素子をインバータ収容ケース内において立体的に設置し、半導体スイッチング素子の設置に必要な設置部の平面面積を最小化することができる。従って、インバータ装置およびインバータ収容ケースを小型コンパクト化し、ひいてはインバータ一体型電動圧縮機を小型軽量化、低コスト化することができる。また、放熱ブロックの側面を傾斜面とすることにより、半導体スイッチング素子を放熱ブロックに固定設置する際のネジ等の締め付け作業をし易くすることができる。

さらに、本発明のインバータ一体型電動圧縮機は、上述のいずれかのインバータ一体型電動圧縮機において、前記高電圧系電気部品および前記放熱ブロックは、前記仕切壁の壁面上に設けられ、その高電圧系電気部品および放熱ブロックを挟んで反対側に、該高電圧系電気部品および前記半導体スイッチング素子が実装された１枚の前記制御基板が配設されていることを特徴とする。

本発明によれば、複数の高電圧系電気部品および放熱ブロックが、仕切壁の壁面上に設けられ、その高電圧系電気部品および放熱ブロックを挟んで反対側に、該高電圧系電気部品および半導体スイッチング素子が実装された１枚の制御基板が配設されているため、仕切壁の壁面上に設置された複数の高電圧系電気部品および放熱ブロックを介して設置された半導体スイッチング素子を、低圧冷媒流路を流通する低圧冷媒により冷却される仕切壁をヒートシンクとして効率よく冷却することができるとともに、その反対側にインバータ回路および制御回路を実装した１枚の制御基板を配設し、その基板に高電圧系電気部品および半導体スイッチング素子をパターン接続して実装することにより、所要のフィルタ回路およびインバータ回路を構成することができる。従って、インバータ装置の構成部品間をバスバーやコネクタを不要とし、構成部品の削減、構成のシンプル化、組み立ての容易化等を図り、インバータ装置およびインバータ収容ケースを小型化し、ひいてはインバータ一体型電動圧縮機を小型軽量化、低コスト化することができる。

さらに、本発明のインバータ一体型電動圧縮機は、上述のいずれかのインバータ一体型電動圧縮機において、前記インバータ収容ケース内には、前記仕切壁を貫通し、前記インバータ装置で直流電力から所要周波数の三相交流電力に変換された電力を前記電動モータに印加するための密封端子が設置され、該密封端子と前記制御基板とが直接接続されていることを特徴とする。

本発明によれば、インバータ収容ケース内に、仕切壁を貫通し、インバータ装置で直流電力から所要周波数の三相交流電力に変換された電力を電動モータに印加するための密封端子が設置され、この密封端子と制御基板とが直接接続されているため、インバータ装置で変換された三相交流電力を密封端子（ガラス密封端子）に出力する三相のＵＶＷバスバー等をも不要とすることができる。従って、インバータ一体型電動圧縮機にあって、当該構成部品の削減、構成のシンプル化、組み立ての容易化等を図ることができる。

さらに、本発明のインバータ一体型電動圧縮機は、上記のインバータ一体型電動圧縮機において、前記密封端子は、前記高電圧系電気部品および前記放熱ブロックが設置された前記仕切壁の壁面に対して一段嵩上げされた端子設置部に設けられ、その端子の内端側においてモータ巻線との間に所要の絶縁距離が確保可能とされていることを特徴とする。

本発明によれば、密封端子が、高電圧系電気部品および放熱ブロックが設置された仕切壁の壁面に対して一段嵩上げされた端子設置部に設けられ、その端子の内端側においてモータ巻線との間に所要の絶縁距離が確保可能とされているため、電動モータが内蔵されたハウジング内側において、密封端子の内端側とモータ巻線との間を十分に絶縁し、その間の絶縁性能を確保することができる。従って、絶縁性能が低いとされているポリアルキルグリコール（ＰＡＧ）系の冷凍機油を使用したとしても、所要の絶縁性能を確保することができる。

本発明によると、複数個の半導体スイッチング素子を仕切壁に対して鉛直方向に設けた放熱ブロックの側面に固定設置することにより、仕切壁の壁面上に複数個の半導体スイッチング素子を設置する平らな面積の大きい設置面を確保する必要がなく、しかも半導体スイッチング素子を他の高電圧系電気部品や電動モータに電力を印加するために設置される密封端子等と略同一高さ位置に設置することができ、これによって、制御基板をインバータ回路および制御回路が実装されたインバータ収容ケース内と略同じ面積を持つ１枚の基板で構成し、それに半導体スイッチング素子や高電圧系電気部品を実装するとともに、該制御基板と密封端子とを直接接続した構成とすることができるため、インバータ装置およびインバータ収容ケースを小型化し、ひいてはインバータ一体型電動圧縮機を小型軽量化および低コスト化することができる。また、インバータ装置の構成部品間をバスバーやコネクタを介して接続する必要がなく、構成の簡素化、低コスト化を図ることができるとともに、仕切壁に半導体スイッチング素子を設置する嵩上げ部を設ける必要がなく、ハウジングまたはインバータ収容ケースの駄肉部を減少し、その軽量化、低コスト化を図ることができる。

本発明の第１実施形態に係るインバータ一体型電動圧縮機のインバータ収容ケースの蓋部材および制御基板を取り外して状態の平面図である。 図１中の制御基板を含むＡ−Ａ断面相当図である。 図１中の制御基板を含むＢ−Ｂ断面相当図である。 図３を模式化して表し、その一部を分解して示した構成図である。 半導体スイッチング素子からの熱の放熱状態を表した模式図である。 本発明の第２実施形態に係る図４相当の構成図である。 本発明の第３実施形態に係る図４相当の構成図である。

以下に、本発明にかかる実施形態について、図面を参照して説明する。
［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態について、図１ないし図５を用いて説明する。
インバータ一体型電動圧縮機は、圧縮機とそれを駆動する電動モータとを内蔵した電動圧縮機のハウジングに、インバータ装置１を一体に組み込み、そのインバータ装置１により電動モータを駆動する構成とされている。インバータ装置１は、電動圧縮機のアルミダイカスト製のハウジングに一体に組み付けられ、あるいは一体に成形されたアルミダイカスト製のインバータ収容ケース２内に収容設置され、電動圧縮機と一体化されている。

インバータ収容ケース２は、円筒状の一部が角形に半径方法に突出された形状とされており、その円筒形状部分が電動圧縮機の円筒状ハウジングに結合されることにより、一体化される構成とされている。インバータ収容ケース２は、底面が略フラットな面とされた仕切壁３とされ、この仕切壁３によって電動圧縮機のハウジングの一端を密閉し、ハウジング内とインバータ収容ケース２内とを仕切っている。

仕切壁３のハウジング側は、電動モータの収容設置部とされており、そのハウジング側に設けられている冷媒吸入ポートから吸入された低圧の冷媒ガスが流通する冷媒流通路とされている。また、この仕切壁３のハウジング側の端面には、電動モータの回転軸を支持する軸受の設置部４が設けられている。

インバータ装置１は、車両に搭載されている電源ユニットから給電される高電圧の直流電力を、所要周波数の三相交流電力に変換して電動モータに印加し、該モータを駆動するものであり、図１ないし図３に示されるように、インバータ収容ケース２内に一体に組み込まれている。インバータ収容ケース２は、インバータ装置１が収容設置された後、蓋体により密閉される構成とされている。

このインバータ装置１は、直流の高電圧ラインに接続されてノイズ除去用のフィルタ回路を構成するケース付きのインダクタコイル５および平滑コンデンサ６等の複数の高電圧系部品と、直流電力を所要周波数の三相交流電力に変換して電動モータに印加するインバータ回路を構成する、ＩＧＢＴ等の複数個（６個）の半導体スイッチング素子（パワー素子）７と、これらフィルタ回路およびインバータ回路が実装されるとともに、インバータ回路を制御するＣＰＵ等の低電圧で動作する制御回路が実装されている制御基板８等から構成されている。

インバータ装置１自体は、公知のものでよいが、ここでは、制御基板８として、上位制御装置からの指令によりインバータ回路を制御する制御回路の他、インダクタコイル５および平滑コンデンサ６を実装し、制御基板８上にパターン接続によりフィルタ回路を構成するとともに、複数の半導体スイッチング素子７を実装し、制御基板８上にインバータ回路を構成した１枚の制御基板８を用いたインバータ装置１とされている。

制御基板８は、仕切壁３のインバータ収容ケース２側に後述の如く設置されるインダクタコイル５、平滑コンデンサ６、複数の半導体スイッチング素子７、および後述の密封端子（ガラス密封端子）１３等の上部、すなわち反仕切壁３側において、インバータ収容ケース２内の略全面に亘る大きさＳ（図４参照）の基板として構成され、その内部に収容設置されるようになっている。

電源ユニットからの高電圧の直流電力は、ケーブルおよびコネクタ９を介してＰＮ端子１０より制御基板８上の高電圧ラインに入力されるようになっており、また、上位制御装置からの指令は、信号線およびコネクタ１１を介して端子１２から制御基板８上の制御回路に入力されるようになっている。更に、インバータ装置１で変換された所要周波数の三相交流電力は、制御基板８から直接インバータ収容ケース２内に仕切壁３を貫通するように設置されている密封端子（ガラス密封端子）１３に出力され、該密封端子１３を介してハウジング側の電動モータに給電されるようになっている。

密封端子（ガラス密封端子）１３は、ハウジング側において、電動モータのモータ巻線と十分な絶縁距離を確保するとともに、必要な絶縁部材等を設置可能とするため、仕切壁３の一部をインバータ収容ケース２側に嵩上げすることにより形成した端子設置部１４に設置されており、これによって、ハウジング側に所要の大きさの空間部１５を形成した構成とされている。

また、インバータ装置１を構成する高電圧系のインダクタコイル５および平滑コンデンサ６や半導体スイッチング素子（パワー素子）７等は、発熱部品であり、冷却する必要がある。このため、図２に示されるように、これらの部品を仕切壁３に接触させて設置している。仕切壁３は、上記のように、アルミダイカスト製であり、ハウジング側の面が低圧冷媒ガスの流通路に接し、低圧冷媒ガスにより冷却されることから、これをヒートシンクとして上記各発熱部品が冷却可能な構成とされている。

特に、複数の半導体スイッチング素子（パワー素子）７は、仕切壁３の表面上に直接設置すると、大きな面積を専有することになるとともに、制御基板８から離れて設置されることになるため、仕切壁３の表面上に、仕切壁３に対して鉛直方向に立ち上げられたアルミ合金製の放熱ブロック１６を設け、この放熱ブロック１６の鉛直面とされた両側面１７に半導体スイッチング素子（パワー素子）７を複数個（３個）ずつ固定設置するようにした構成としている。

放熱ブロック１６は、本実施形態においては、仕切壁３と別体で構成され、ネジ１８を介して仕切壁３に密着されるように締め付け固定されている。そして、この放熱ブロック１６の両側面に、図４に示されるように、インバータ回路（スイッチング回路）の上側アーム、下側アームを構成する各３個の半導体スイッチング素子（パワー素子）７が、絶縁シート１９を介してネジ２０によりネジ止め固定されるようになっている。半導体スイッチング素子（パワー素子）７の端子２１は、真っ直ぐ制御基板８側に延長され、制御基板８に半田付けされるようになっている。

なお、アルミ合金製の放熱ブロック１６は、仕切壁３との接触面接を大きくして放熱ブロック１６側から仕切壁３への伝熱面積を十分に確保し、半導体スイッチング素子７の放熱効果を高めるべく、鉛直面とされている両側面１７の仕切壁３への結合部のみを末広がり状に傾斜させた面としてもよい。

以上に説明の構成により、本実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
空調装置の運転時、車両に搭載の電源ユニットから高電圧の直流電力が電源ケーブルを介してインバータ一体型電動圧縮機のインバータ装置１に入力される。コネクタ９およびＰＮ端子１０を介して制御基板８上のフィルタ回路に入力された直流電力は、インダクタコイル５や平滑コンデンサ６を経て高周波ノイズや電流リップルが低減され、複数の半導体スイッチング素子７によって構成されているインバータ回路に入力される。

インバータ回路では、直流電力を制御回路からの指令で動作される半導体スイッチング素子７のスイッチング動作により所要周波数の三相交流電力に変換し、それを制御基板８側のＵＶＷ出力部から、制御基板８に直接接続されている密封端子１３に出力する。この密封端子１３は、ハウジングを貫通しており、その内部に設置されている電動モータに所要周波数の三相交流電力を印加し、電動モータを回転駆動して圧縮機を駆動する。

圧縮機の駆動により吸入ポートからハウジング内に吸入された低圧の冷媒ガスは、インバータ収容ケース２の仕切壁３に沿って流通後、電動モータの固定子とハウジング間の流路等を経て圧縮機に吸入され、高圧に圧縮された後、冷媒回路側へと吐出される。この低圧冷媒ガスの流れにより仕切壁３が冷却され、該仕切壁３をヒートシンクとして仕切壁３に接して設置されているインダクタコイル５や平滑コンデンサ６および放熱ブロック１６を介して設置されている半導体スイッチング素子（パワー素子）７等が冷却され、インバータ装置１の耐熱性が確保されることになる。

図５には、半導体スイッチング素子（パワー素子）７の放熱経路が図示されている。スイッチング動作によって発生した半導体スイッチング素子７の熱は、高熱伝導材であるアルミ合金製の放熱ブロック１６に伝熱され、実線矢印の如く、低圧冷媒によって冷却されている低温の仕切壁３に放熱され、更に仕切壁３から冷媒に放熱されることにより、強制的に冷却されることになる。これによって、冷却が必要なインバータ装置１の発熱部品は全て冷却され、その耐熱性が確保される。

一方、密封端子１３は、仕切壁３の一部を嵩上げした端子設置部１４に設置されているため、ハウジング側に所要の大きさの空間部１５を形成して密封端子１３を設置することができる。これにより、ハウジング内側において、電動モータのモータ巻線との間に十分な絶縁距離を確保することができるとともに、この空間部１５を利用して必要な絶縁部材を設置することができ、このため、絶縁性能の低い安価なポリアルキルグリコール（ＰＡＧ）系の冷凍機油を使用することが可能となり、ユーザーによる冷凍機油の選択肢を広げることができる。

また、インバータ装置１を構成する複数個の半導体スイッチング素子７を、ハウジング内とインバータ収容ケース２とを仕切る仕切壁３に対して鉛直方向に設けられた放熱ブロック１６の側面１７に固定設置する構成としているため、上記の如く、半導体スイッチング素子７の冷却性能を確保できるだけでなく、仕切壁３の壁面上に複数個の半導体スイッチング素子７を設置する平らな面積の大きい設置面を確保する必要がなく、しかも半導体スイッチング素子７を他のコインダクタイル５や平滑コンデンサ６等の高電圧系電気部品や電動モータに電力を印加するために設置される密封端子１３等と略同一高さ位置に設置することができる。

これにより、制御基板８をインバータ回路および制御回路が実装されたインバータ収容ケース２内と略同じ面積を持つ１枚の基板で構成し、それに半導体スイッチング素子７やインダクタコイル５や平滑コンデンサ６等の高電圧系電気部品を実装するとともに、該基板８と密封端子１３とを直接接続した構成とすることができる。

このため、インバータ装置１およびインバータ収容ケース２を小型化し、ひいてはインバータ一体型電動圧縮機を小型軽量化および低コスト化することができる。また、インバータ装置１の構成部品間をバスバーやコネクタ等を介して接続する必要がなく、構成の簡素化、低コスト化を図ることができるとともに、仕切壁３に半導体スイッチング素子７を設置する嵩上げ部を設ける必要がなく、ハウジングまたはインバータ収容ケース２の駄肉部を減少し、その軽量化、低コスト化を図ることができる。

また、本実施形態においては、放熱ブロック１６を仕切壁３と別体とし、該仕切壁３上における任意の位置に固定設置可能な構成としているため、インバータ収容ケース２に設置するインバータ装置１の構成部品のレイアウトに対応させて、放熱ブロック１６を任意の位置に設置することができるとともに、半導体スイッチング素子７を外部で放熱ブロック１６にネジ２０等で固定設置した後、放熱ブロック１６を仕切壁３にネジ１８等で固定設置することができ、これにより、インバータ装置１を構成する部品のレイアウト上の自由度を高めることができるとともに、放熱ブロック１６に対する半導体スイッチング素子７の組み付けを容易化することができる。

さらに、上記放熱ブロック１６の仕切壁３に対する結合部を、末広がり状の傾斜面とすることにより、放熱ブロック１６側から仕切壁３への伝熱面積を十分に確保し、放熱効果を高めることができる。このため、放熱ブロック１６に固定設置されている半導体スイッチング素子７の放熱効果、冷却効果を高め、その過熱を防止してインバータ装置の耐熱性を向上することができる。

また、本実施形態では、放熱ブロック１６の半導体スイッチング素子７が固定設置される両側面１７が、仕切壁３と直交する鉛直面とされている。このため、複数個の半導体スイッチング素子７をインバータ収容ケース２内において立体的に設置し、半導体スイッチング素子７の設置に必要な設置部の平面面積を最小化することができる。これにより、インバータ装置１およびインバータ収容ケース２を小型コンパクト化し、ひいてはインバータ一体型電動圧縮機を小型軽量化、低コスト化することができる。

また、複数の高電圧系電気部品（インダクタコイル５、平滑コンデンサ６等）および放熱ブロック１６が、仕切壁３の壁面上に設けられ、その高電圧系電気部品５，６および放熱ブロック１６を挟んで反対側に、該高電圧系電気部品５，６および半導体スイッチング素子７が実装された１枚の制御基板８が配設された構成とされている。このため、仕切壁３の壁面上に設置された複数の高電圧系電気部品５，６および放熱ブロック１６を介して設置された半導体スイッチング素子７を、低圧冷媒流路を流通する低圧冷媒により冷却される仕切壁３をヒートシンクとして効率よく冷却することができるとともに、その反対側にインバータ回路および制御回路を実装した１枚の制御基板８を配設し、その基板８に高電圧系電気部品５，６および半導体スイッチング素子７をパターン接続して実装することにより、所要のフィルタ回路およびインバータ回路を構成することができる。

これによって、インバータ装置１の構成部品間をバスバーやコネクタを不要とし、構成部品の削減、構成のシンプル化、組み立ての容易化等を図り、インバータ装置１およびインバータ収容ケース２を小型化し、ひいてはインバータ一体型電動圧縮機を小型軽量化および低コスト化することができる。

さらに、インバータ収容ケース２内に、仕切壁３を貫通し、インバータ装置１で直流電力から所要周波数の三相交流電力に変換された電力を電動モータに印加するための密封端子（ガラス密封端子）１３が設置され、この密封端子１３と制御基板８とが直接接続される構成とされているため、インバータ装置１で変換された三相交流電力を密封端子１３に出力するＵＶＷバスバー等をも不要とすることができる。これによって、インバータ一体型電動圧縮機にあって、当該構成部品の削減、構成のシンプル化、組み立ての容易化等を図ることができる。

［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について、図６を用いて説明する。
本実施形態は、上記した第１実施形態に対して、放熱ブロック１６Ａを仕切壁３と一体に成形している点が異なる。その他の点については、第１実施形態と同様であるので説明は省略する。
本実施形態においては、図６に示されるように、インバータ収容ケース２の仕切壁３から鉛直方向に立ち上げられる放熱ブロック１６Ａが、仕切壁３と一体に成形された構成とされている。

このように、放熱ブロック１６Ａが仕切壁３から一体に立ち上げ成形された構成とすることにより、放熱ブロック１６を別体とした第１実施形態のものに比べ、接合による接触熱伝達部がない分だけ、放熱ブロック１６Ａから仕切壁３への伝熱効率を高めることができる。このため、放熱ブロック１６Ａに固定設置されている半導体スイッチング素子７の放熱効果、冷却効果を高め、その過熱を防止してインバータ装置１の耐熱性を向上することができる。

［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態について、図７を用いて説明する。
本実施形態は、上記した第１および第２実施形態に対して、放熱ブロック１６Ｂの半導体スイッチング素子７を固定設置する両側面が傾斜面１７Ａとされている点が異なる。その他の点については、第１および第２実施形態と同様であるので説明は省略する。
本実施形態においては、図７に示されるように、インバータ収容ケース２の仕切壁３から鉛直方向に立ち上げられる放熱ブロック１６Ｂの半導体スイッチング素子７を固定設置する両側面１７が、末広がり状に傾斜された傾斜面１７Ａしている。

このように、放熱ブロック１６Ｂの半導体スイッチング素子７が固定設置する両側面１７を傾斜面１７Ａとすることにより、両側面１７を鉛直面としたものに比べ、半導体スイッチング素子７の設置に必要な設置部の平面面積が増えるものの、放熱ブロック１６Ｂから仕切壁３への伝熱面積を十分に確保し、放熱効果を高めることができるとともに、半導体スイッチング素子７を放熱ブロック１６Ｂに固定設置する際のネジ２０等の締め付け作業をし易くすることができる。なお、本実施形態の場合、放熱ブロック１６Ｂは、仕切壁３に対して一体または別体のいずれで構成してもよい。

なお、本発明は、上記実施形態にかかる発明に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、適宜変形が可能である。例えば、上記実施形態では、インバータ装置１として、ノイズ除去用のフィルタ回路にインダクタコイルを設けたものを例に説明したが、他にコモンモードのノイズを低減するために、コモンモードコイルを設けたものとしてもよく、この場合も、コモンモードコイルをコインダクタイル５と同じ様に設置すればよい。

さらに、上記実施形態では、仕切壁３をインバータ収容ケース２側に一体に設けた例について説明したが、仕切壁３は、電動モータを収容設置しているハウジング側に一体に設けた構成としてもよい。また、上記実施形態では、インバータ収容ケース２を円筒状のハウジングの一端に設けたものとしたが、本発明は、必ずしもこのような形態に限定されるものではなく、インバータ収容ケース２をハウジングの外周に設け、仕切壁をハウジングの外周壁により構成したものとしてもよい。

１ インバータ装置
２ インバータ収容ケース
３ 仕切壁
５ インダクタコイル（高電圧系電気部品）
６ 平滑コンデンサ（高電圧系電気部品）
７ 半導体スイッチング素子（パワー素子）
８ 制御基板
１３ 密封端子
１４ 端子設置部
１６，１６Ａ，１６Ｂ 放熱ブロック
１７ 放熱ブロックの側面（鉛直面）
１７Ａ 傾斜面

Claims (8)

1. 圧縮機および電動モータが内蔵されたハウジングに、その内部の低圧冷媒流路と仕切壁を介して仕切られたインバータ収容ケースが設けられ、該インバータ収容ケース内にインバータ装置が組み込まれて一体化されているインバータ一体型電動圧縮機において、
   前記インバータ装置は、フィルタ回路を構成する複数の高電圧系電気部品と、複数個の半導体スイッチング素子と、インバータ回路および制御回路が実装されている制御基板とを備え、
   前記複数個の半導体スイッチング素子は、前記仕切壁に対して鉛直方向に設けられた放熱ブロックの側面に固定設置されていることを特徴とするインバータ一体型電動圧縮機。
2. 前記放熱ブロックは、前記仕切壁と別体とされ、該仕切壁上における任意の位置に固定設置可能とされていることを特徴とする請求項１に記載のインバータ一体型電動圧縮機。
3. 前記放熱ブロックは、前記仕切壁の壁面から一体に立ち上げ成形されていることを特徴とする請求項１に記載のインバータ一体型電動圧縮機。
4. 前記放熱ブロックは、前記仕切壁との結合部が末広がり状に傾斜された構成とされていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のインバータ一体型電動圧縮機。
5. 前記放熱ブロックの前記半導体スイッチング素子が固定設置される側面は、前記仕切壁と直交または交差する鉛直面または傾斜面とされていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載のインバータ一体型電動圧縮機。
6. 前記高電圧系電気部品および前記放熱ブロックは、前記仕切壁の壁面上に設けられ、その高電圧系電気部品および放熱ブロックを挟んで反対側に、該高電圧系電気部品および前記半導体スイッチング素子が実装された１枚の前記制御基板が配設されていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載のインバータ一体型電動圧縮機。
7. 前記インバータ収容ケース内には、前記仕切壁を貫通し、前記インバータ装置で直流電力から所要周波数の三相交流電力に変換された電力を前記電動モータに印加するための密封端子が設置され、該密封端子と前記制御基板とが直接接続されていることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載のインバータ一体型電動圧縮機。
8. 前記密封端子は、前記高電圧系電気部品および前記放熱ブロックが設置された前記仕切壁の壁面に対して一段嵩上げされた端子設置部に設けられ、その端子の内端側においてモータ巻線との間に所要の絶縁距離が確保可能とされていることを特徴とする請求項７に記載のインバータ一体型電動圧縮機。
   

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