JP5173344B2 - 車載空調装置用電動圧縮機 - Google Patents

Description

本発明は、電動モータと圧縮機構とが内蔵されるハウジングにインバータ装置が一体に組み込まれて構成される、車載空調装置用の圧縮機に適用して好適な車載空調装置用電動圧縮機に関するものである。

昨今、車両に搭載される空調装置用の圧縮機として、インバータ装置を一体に組み込んで構成されるインバータ一体型の電動圧縮機が種々提案されている。このようなインバータ一体型の車載空調装置用電動圧縮機は、電動モータと圧縮機構とが内蔵されるハウジングの外周にインバータ収容部（インバータボックス）を一体的に設け、その内部に高電圧電源から供給される直流電力を三相交流電力に変換して電動モータに給電するインバータ装置を組み込むことにより、空調負荷に応じて電動圧縮機の回転数を可変できるように構成されている（例えば、特許文献１ないし３参照）。

これらのインバータ装置では、電動モータ駆動用の高電圧電源に繋がる高電圧ケーブルが接続されるとともに、その電源ラインに設けられるキャパシタやインダクタ等の高電圧系部品が設けられる一方で、インバータ装置を制御するための制御および通信用の低電圧系回路および部品が設けられている。これらのインバータ装置と、制御および通信用の電装系統とは、フォトカプラ等を介して絶縁しつつ通信が行えるように構成されている。

特開２００６−２３３８２０号公報 特開２００７−１１３４８６号公報 特許第３７６０８８７号公報

ところで、上記した従来のインバータ装置においては、電動モータを駆動するための高電圧系と制御および通信用の低電圧系とで接地（グランドまたはＧＮＤ）が共有されていたため、高電圧系回路の短絡がインバータ装置の故障の原因となることから、制御および通信用の低電圧系に高電圧電源とは別の低電圧電源から低電圧を供給する構成とするとともに、互いのグランドを絶縁したものが提案されている。
しかしながら、いずれの場合にあっても、高電圧系の部品と低電圧系の部品および回路とが接近していると、高電圧系から低電圧系に電磁ノイズが伝わり、その電磁ノイズ干渉によってインバータ装置で誤動作が発生する原因となり兼ねないという問題がある。

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、電磁ノイズ干渉による誤動作等を排除し、信頼性を向上できるインバータ一体型の車載空調装置用電動圧縮機を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の車載空調装置用電動圧縮機は、以下の手段を採用する。
すなわち、本発明にかかる車載空調装置用電動圧縮機は、電動モータと圧縮機構とが内蔵される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とともに、該インバータ装置は前記電動モータを駆動する高電圧系グランドの回路領域と、制御および通信用の低電圧系グランドの回路領域とが互いに絶縁されて構成されている車載空調装置用電動圧縮機において、前記インバータ装置は、前記ハウジングの前記電動モータ収容部側に一体に設けられている略方形形状のインバータボックス内に収容設置され、該インバータ装置にあって、前記高電圧系グランドの回路領域および前記低電圧系グランドの回路領域は、それぞれ前記インバータボックスの少なくとも隣接する２側面以上の側面に面して設定されており、その側面において、前記低電圧系グランドの回路に低電圧電源から低電圧を供給する低電圧ケーブルおよびコネクタの取り出し位置を、前記高電圧系グランドのパワー系回路に高電圧電源から高電圧を供給する高電圧ケーブルおよび高電圧部品の設置位置に対して、正対する側面位置、もしくは隣接側面または同一側面の前記高電圧ケーブルおよび高電圧部品の設置位置から最も離れた端部位置に設けたことを特徴とする。

本発明によれば、インバータ装置の高電圧系グランドの回路領域および前記低電圧系グランドの回路領域が、それぞれインバータ装置が収容設置される略方形形状のインバータボックスの少なくとも隣接２側面以上の側面に面して設定されているため、高電圧ケーブルの取り出し位置と低電圧ケーブルおよびコネクタの取り出し位置を、それぞれ２側面以上の側面の中から選択した任意の位置に設定することができる。従って、車両への搭載に当たり、搭載状態の変更にも柔軟に対応することができるとともに、設計の自由度を高めることができる。しかも、低電圧ケーブルおよびコネクタの取り出し位置を、高電圧を供給する高電圧ケーブルおよび高電圧部品の設置位置に対して、正対する側面位置、もしくは隣接側面または同一側面の前記高電圧ケーブルおよび高電圧部品の設置位置から最も離れた端部位置に設けているため、高電圧ケーブルおよび高電圧部品と、低電圧ケーブルおよびコネクタとを互いに十分距離を離して配置することができる。これにより、高電圧系から低電圧系への電磁ノイズの伝達を抑制し、インバータ装置での電磁ノイズ干渉による誤動作等の発生を排除することができる。従って、車載空調装置用電動圧縮機の信頼性を向上することができる。
なお、車載空調装置用電動圧縮機のインバータ装置において、互いに絶縁されている低電圧系グランドの回路に低電圧電源から低電圧を供給し、高電圧系グランドのパワー系回路に高電圧電源から高電圧を供給する構成は、本出願人の出願に係る特願２００７−０５５２１１号に示されている。

さらに、本発明の車載空調装置用電動圧縮機は、上記の車載空調装置用電動圧縮機において、前記ハウジング内には、前記電動モータ収容側の端部に設けられた冷媒吸入ポートから該ハウジング内に低圧の冷媒ガスを吸入し、そこから前記電動モータの周囲を経てモータ軸線方向に沿って他端部側へと流通させ、前記圧縮機構に吸入させて圧縮後、前記圧縮機構側の端部から外部へと送出する冷媒流通経路が形成されるとともに、前記冷媒流通経路に対して、前記高電圧系グランドの回路領域を、前記冷媒吸入ポート側に配置したことを特徴とする。

本発明によれば、ハウジング内を流通する冷媒の流通経路に対して、高電圧系グランドの回路領域を、冷媒流通経路の冷媒吸入ポート側に配置しているため、発熱量が多い高電圧部品やＩＧＢＴ等のスイッチィング素子を備えたパワー基板が配置されている高電圧系グランドの回路領域を、冷媒吸入ポートからハウジング内に吸入された直後の最も低温の冷媒により効率的に冷却することができる。従って、インバータ装置の耐熱信頼性を向上することができる。

さらに、本発明の車載空調装置用電動圧縮機は、上記の車載空調装置用電動圧縮機において、前記冷媒流通経路を流通する冷媒の流れ方向に対して、前記高電圧系グランドの回路領域を上流側に、その下流側に前記低電圧系グランドの回路領域を配置し、これら両回路領域の下流側に前記圧縮機構を設けたことを特徴とする。

本発明によれば、冷媒流通経路を流通する冷媒の流れ方向に対して、高電圧系グランドの回路領域を上流側に、その下流側に低電圧系グランドの回路領域を配置し、これら両回路領域の下流側に圧縮機構を設けているため、発熱量の多い部品が配置されている高電圧系グランドの回路領域を、冷媒吸入ポートから吸入される最も低温の冷媒ガスにより、低電圧系グランドの回路領域に優先して冷却することができる。従って、インバータ装置の耐熱信頼性をより向上することができる。

さらに、本発明の車載空調装置用電動圧縮機は、上記の車載空調装置用電動圧縮機において、前記冷媒流通経路を流通する冷媒の流れ方向に対して、前記高電圧系グランドの回路領域と、前記低電圧系グランドの回路領域とを互いに並行に配置し、これら両回路領域の下流側に前記圧縮機構を設けたことを特徴とする。

本発明によれば、冷媒流通経路を流通する冷媒の流れ方向に対して、高電圧系グランドの回路領域と、低電圧系グランドの回路領域とを互いに並行に配置し、これら両回路領域の下流側に圧縮機構を設けているため、高電圧系グランドの回路領域と、低電圧系グランドの回路領域とを共に冷媒吸入ポートから吸入される低温の冷媒ガスにより冷却することができる。従って、インバータ装置の耐熱信頼性をより向上することができる。

さらに、本発明の車載空調装置用電動圧縮機は、上述のいずれかの車載空調装置用電動圧縮機において、前記高電圧ケーブルと前記低電圧ケーブルおよびコネクタとは、それぞれ前記電動モータのモータ軸線方向に対して、平行方向または直交方向のいずれの方向からも取り出し可能とされていることを特徴とする。

本発明によれば、高電圧ケーブルと低電圧ケーブルおよびコネクタとを、それぞれ電動モータのモータ軸線方向に対して、平行方向または直交方向のいずれの方向からも取り出し可能とされているため、車両への搭載状態に応じて高電圧ケーブルと低電圧ケーブルおよびコネクタとの取り出し方向を、それぞれモータ軸線方向に対して平行方向または直交方向のいずれかを任意に選択することができる。従って、車両への搭載に当たり、搭載状態の変更にも柔軟に対応することができるとともに、設計自由度を高めることができる。

本発明によると、高電圧ケーブルの取り出し位置と低電圧ケーブルおよびコネクタの取り出し位置を、それぞれ略方形形状のインバータボックスの少なくとも２側面以上の側面の中から選択した任意の位置に設定することができるため、車両への搭載に当たり、搭載状態の変更にも柔軟に対応することができるとともに、設計の自由度を高めることができる。しかも、高電圧ケーブルおよび高電圧部品と、低電圧ケーブルおよびコネクタとを互いに十分距離を離して配置することができるため、高電圧系から低電圧系への電磁ノイズの伝達を抑制し、インバータ装置での電磁ノイズ干渉による誤動作等の発生を確実に防止することができる。よって、インバータ一体型の車載空調装置用電動圧縮機の信頼性を向上さすることができる。

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。
図１には、本実施形態にかかる車載空調装置用電動圧縮機のインバータボックス部を破断して示す部分縦断面図が示されている。車載空調装置用電動圧縮機１は、その外殻を構成するハウジング２を備えている。ハウジング２は、電動モータ９が収容されるモータハウジング３と、図示省略の圧縮機構が収容される圧縮機ハウジング４とをボルト５で一体に締め付け固定することによって構成されている。このモータハウジング３および圧縮機ハウジング４は、アルミダイカスト製とされている。

上記ハウジング２の内部に内蔵される電動モータ９および図示省略の圧縮機構は、モータ軸１０を介して連結され、電動モータ９の回転によって圧縮機構が駆動されるように構成されている。モータハウジング３の一端側（図１の右側）には、冷媒吸入ポート６が設けられており、この冷媒吸入ポート６からモータハウジング３内に吸入された低温の低圧冷媒ガスは、電動モータ９のステータ９Ａ外周にモータ軸線Ｌ方向に沿って円周上適宜の間隔で複数個形成されている冷媒流通路９Ｂを流通後、圧縮機構に吸い込まれて圧縮される。圧縮機構により圧縮された高温高圧の冷媒ガスは、圧縮機ハウジング４内に吐き出された後、圧縮機ハウジング４の一端側（図１の左側）に設けられている吐出ポート７から外部へと送出されるように構成されている。

ハウジング２には、モータハウジング３の一端側（図１の右側）の下部および圧縮機ハウジング４の一端側（図１の左側）の下部の２箇所と、圧縮機ハウジング４の上部側１箇所との計３箇所に、取り付け脚８Ａ，８Ｂ，８Ｃが設けられている。この車載空調装置用電動圧縮機１は、取り付け脚８Ａ，８Ｂ，８Ｃが車両のエンジンルーム内に設置されている走行用原動機の側壁等にブラケットおよびボルトを介して固定されることにより搭載されることになる。一般にインバータ一体型電動圧縮機１は、固定ブラケットを介してそのモータ軸線Ｌ方向を車両の前後方向または左右方向に向け、上下３点で片持ち支持されるのが通常である。

また、モータハウジング３の外周部には、その上方部に略方形形状をなすインバータボックス１１が一体に成形されている。図１には、このインバータボックス１１を破断した部分縦断面図が示されている。インバータボックス１１は、図１ないし図３に示されるように、上面が開放された所定高さの周囲壁により囲われたボックス構造を有し、その上面開口部は、図示省略のシール材を介してビス１９等でネジ止め固定されたカバー部材１８により密閉された構成とされている。このインバータボックス１１内には、高圧電源からの直流電力を三相交流電力に変換し、ガラス密封端子１２を介して電動モータ９に給電するインバータ装置２０が収容設置される。

インバータボックス１１内に設置されるインバータ装置２０は、高電圧電源に繋がる２本の高電圧ケーブル１３，１４（図２，３参照）が接続されるＰ−Ｎ端子２１，２２（図５参照）と、高電圧ラインに接続されるキャパシタ２３、インダクタ２４等の高電圧部品と、インバータ装置２０の中核をなすインバータモジュール２５と、インバータ装置２０内の電気的配線をなす複数のバスバーを絶縁用樹脂材でインサート成形して一体化したバスバーアセンブリ２６等々を備えている。このインバータ装置２０には、本出願人の出願に係る特願２００７−０５５２１１号が好適に適用される。

上記インバータ装置２０の概略構成を図５に基づいて説明する。
インバータモジュール２５は、Ｐ−Ｎ端子２１，２２に繋がる高電圧ラインの上アームと下アーム間に設けられる複数個（６個）の電力用半導体スイッチング素子（ＩＧＢＴ等のパワー素子）およびそれを動作させるゲートドライブ回路等々が実装されたパワー基板２７と、絶縁型ＤＣＤＣコンバータ２９、通信回路３０、モータ制御マイコン３１、その他制御回路３２等々が実装されたＣＰＵ基板（マイコン基板）２８とがモジュール化されたものである。

上記ＣＰＵ基板２８は、モータ制御マイコン３１やその他制御回路３２等々が実装された高電圧グランドの回路領域ＨＶと、通信回路３０等が実装された低電圧グランドの回路領域ＬＶとに区分されており、この高電圧グランドの回路領域ＨＶと低電圧グランドの回路領域ＬＶとは、絶縁距離Ｉを保って画定されている。また、両回路領域ＨＶ，ＬＶの制御系統等は、絶縁型通信コネクタであるフォトカプラ３３や絶縁型トランス３４等を介して接続されている。なお、パワー基板２７は、全領域が高電圧グランドの回路領域ＨＶとされている。

また、上記パワー基板２７のスイッチング素子には、Ｐ−Ｎ端子２１，２２を介して高電圧電源に繋がる高電圧ケーブル１３，１４（図２，３参照）が接続される。一方、ＣＰＵ基板２８の低電圧グランドの回路領域ＬＶに設けられている通信回路３０には、車載バッテリー電源等の低電圧電源に繋がる低電圧ケーブルおよびコネクタ１５，１６（図２，３および図５参照）を介して低電圧が供給されるとともに、通信ケーブルおよびコネクタ１７（図５参照）を介して上位の制御装置から制御信号が伝送されるように構成されている。なお、ＣＰＵ基板２８上に実装されている通信回路３０やモータ制御マイコン３１およびその他制御回路３２等は、すべて低電圧ケーブルおよびコネクタ１５，１６から絶縁型ＤＣＤＣコンバータ２９を介して供給される低電圧によって動作されるように構成されている。

ここで、上記高電圧ケーブル１３，１４および高電圧部品のキャパシタ２３、インダクタ２４と、低電圧ケーブルおよびコネクタ１５，１６との配置構成について図２および図３に基づいて説明する。
インバータボックス１１は、上記のように略方形形状を有している。図２は、上記インバータモジュール２３の回路領域ＨＶと回路領域ＬＶとをＸ軸方向の正側と負側とに区分して構成したインバータ装置２０を、上記のインバータボックス１１に収容設置した場合の配置例である。この場合、高電圧部品のキャパシタ２３およびインダクタ２４は、インバータボックス１１のＸ軸方向の正側側面に沿って設置される。また、高電圧ケーブル１３，１４は、インバータボックス１１におけるＺ軸方向の正側側面の一端部Ａ１、Ｘ軸方向の正側側面のＡ２からＡ３までの範囲、Ｚ軸方向の負側側面の一端部Ａ４等の範囲のいずれかの位置に設置することができ、そこから取り出すことができる。

上記の場合において、低電圧ケーブルおよびコネクタ１５，１６は、インバータボックス１１におけるＺ軸方向の正側側面の他端部Ｂ１、Ｘ軸方向の負側側面のＢ２からＢ３までの範囲、Ｚ軸方向の負側側面の他端部Ｂ４等の範囲のいずれかの位置に設置することができ、そこから取り出すことができる。このような位置に、高電圧系の高電圧ケーブル１３，１４およびキャパシタ２３、インダクタ２４と、低電圧系の低電圧ケーブルおよびコネクタ１５，１６とを設置することによって、両ケーブルおよび部品を互いに十分距離を離して配置することができる。

また、図３は、上記インバータモジュール２３の回路領域ＨＶと回路領域ＬＶとをＺ軸方向の正側と負側とに区分して構成したインバータ装置２０を、インバータボックス１１内に収容設置した場合の配置例である。この場合において、高電圧部品のキャパシタ２３およびインダクタ２４は、インバータボックス１１のＺ軸方向の負側側面に沿って設置される。また、高電圧ケーブル１３，１４は、インバータボックス１１におけるＸ軸方向の正側側面の一端部Ａ５、Ｚ軸方向の負側側面のＡ６からＡ７までの範囲、Ｘ軸方向の負側側面の一端部Ａ８等の範囲のいずれかの位置に設置することができ、そこから取り出すことができる。

さらに、本例の場合において、低電圧ケーブルおよびコネクタ１５，１６は、インバータボックス１１におけるＸ軸方向の正側側面の他端部Ｂ５、Ｚ軸方向の正側側面のＢ６からＢ７までの範囲、Ｘ軸方向の負側側面の他端部Ｂ８等の範囲のいずれかの位置に設置することができ、そこから取り出すことができる。このような位置に、高電圧系の高電圧ケーブル１３，１４およびキャパシタ２３、インダクタ２４と、低電圧系の低電圧ケーブルおよびコネクタ１５，１６とを設置することによっても、両ケーブルおよび部品を互いに十分距離を離して配置することができる。

つまり、図２，図３に示されているように、インバータ装置２０を収容するインバータボックス１１において、低電圧グランドの回路領域ＬＶに設けられている絶縁型ＤＣＤＣコンバータ２９や通信回路３０に低電圧電源から低電圧を供給するための低電圧ケーブルおよびコネクタ１５，１６の取り出し位置は、高電圧グランドの回路領域ＨＶの設けられるパワー系回路（スイッチング素子等）に高電圧電源から高電圧を供給するための高電圧ケーブル１３，１４および高電圧部品（キャパシタ２３、インダクタ２４）の設置位置に対して、正対する側面位置、もしくは隣接側面または同一側面の高電圧ケーブル１３，１４および高電圧部品２３，２４の設置位置から最も離れた端部位置に設けられた構成とされている。

図４には、車両３５のエンジンルーム３６内に設けられているエンジン等の構造体３７に対する車載空調装置用電動圧縮機１の搭載例の一例が示されている。この例は、車載空調装置用電動圧縮機１のモータ軸線Ｌ方向（Ｚ軸方向）を車両３５の左右方向に向けて搭載したものである。一般にこのような搭載例か、もしくはモータ軸線Ｌ方向（Ｚ軸方向）を車両３５の前後方向に向けて搭載した例が多い。本例の搭載姿勢では、ケーブルおよびコネクタは車両進行方向側側面のＸ軸方向（正方向）またはＺ軸方向（正または負方向）から取り出すのが通常である。構造体３７側の側面からケーブルおよびコネクタを取り出すときは、図２および図３におけるＺ軸方向の正または負方向から取り出すことになる。特に、高電圧ケーブル１３，１４は、ケーブル径が太く、折り曲げができないため、Ｘ軸方向の負方向に取り出すことは実質的に困難である。従って、上記のように、回路領域ＨＶと回路領域ＬＶの配置構成を種々工夫し、ケーブルおよびコネクタの取り出し方向を多様に選択できるような構成とすることは、車両への搭載に際して有効であり、設計自由度を高めることができる。

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。
インバータボックス１１の内部に収容設置されているインバータ装置２０には、高電圧電源に繋がる高電圧ケーブル１３，１４からＰ−Ｎ端子２１，２２、高電圧部品であるキャパシタ２３，インダクタ２４等を介してパワー基板２７上のＩＧＢＴ等のパワー素子に高電圧の直流電力が供給される。この直流電力は、ゲートドライブ回路により制御されるパワー素子のスイッチング動作により所定周波数の三相交流電力に変換され、ガラス密封端子１２を介して電動モータ９に供給されることにより電動圧縮機１を空調負荷に応じた回転数で駆動する。

一方、インバータ装置２０のＣＰＵ基板（マイコン基板）２８上の低電圧グランドの回路領域ＬＶに設けられている絶縁型ＤＣＤＣコンバータ２９や通信回路３０、あるいは高電圧グランドの回路領域ＨＶに設けられているモータ制御マイコン３１やその他制御回路３２には、別途低電圧電源から低電圧ケーブル１５，１６を介して低電圧が供給され、これらの回路等は低電圧で動作され、上位制御装置から通信ケーブル１７を介して通信回路３０に伝送される制御信号に基づいてインバータ装置２０を制御する。

ここで、上記インバータ装置２０は、電動モータ９を駆動する高電圧系グランドの回路領域ＨＶと、制御および通信用の低電圧系グランドの回路領域ＬＶとが互いに絶縁されて構成されている。また、この低電圧系グランドＬＶの回路および部品等に低電圧電源から低電圧を供給する低電圧ケーブルおよびコネクタ１５，１６の取り出し位置は、高電圧系グランドのパワー系回路に高電圧電源から高電圧を供給する高電圧ケーブル１３，１４および高電圧部品２３，２４の設置位置に対して、正対する側面位置、もしくは隣接側面または同一側面の高電圧ケーブル１３，１４および高電圧部品２３，２４の設置位置から最も離れた端部位置に設けられている。

つまり、低電圧ケーブルおよびコネクタ１５，１６の取り出し位置（図２，図３のＢ１ないしＢ４、Ｂ５ないしＢ８）を、高電圧を供給する高電圧ケーブル１３，１４および高電圧部品２３，２４の設置位置（図２，図３のＡ１ないしＡ４、Ａ５ないしＡ８）に対して、正対する側面位置（Ｂ２〜Ｂ３の範囲、Ｂ６〜Ｂ７の範囲）、もしくは隣接側面または同一側面の高電圧ケーブル１３，１４および高電圧部品２３，２４の設置位置から最も離れた端部位置（Ｂ１，Ｂ４，Ｂ５，Ｂ８）に設けているため、高電圧ケーブル１３，１４および高電圧部品２３，２４と、低電圧ケーブルおよびコネクタ１５，１６とを互いに十分間隔を置いて配置することができる。これによって、高電圧系から低電圧系への電磁ノイズの伝達を抑制し、インバータ装置２０での電磁ノイズ干渉による誤動作等の発生を排除することができる。よって、車載空調装置用電動圧縮機１の信頼性を向上することができる。

また、高電圧ケーブル１３，１４および高電圧部品２３，２４と、低電圧ケーブルおよびコネクタ１５，１６の取り出し位置とを上記位置に設けるには、これらをインバータ装置２０が収容されるインバータボックス１１の２以上の側面に面して設置とする必要があるが、高電圧系グランドの回路領域ＨＶおよび低電圧系グランドの回路領域ＬＶを、それぞれインバータ装置２０が収容設置される略方形形状のインバータボックス１１の少なくとも隣接２側面以上の側面に面して設けているため、高電圧ケーブル１３，１４の取り出し位置と、低電圧ケーブルおよびコネクタ１５，１６の取り出し位置とを、それぞれ２側面以上の側面の中から選択した任意の位置に設定することが可能となる。従って、車両への搭載に当たり、搭載状態の変更にも柔軟に対応することができる。

また、高電圧ケーブル１３，１４と低電圧ケーブルおよびコネクタ１５，１６は、それぞれ電動モータ９のモータ軸線Ｌ方向（Ｚ軸方向）に対して、平行方向または直交方向のいずれの方向からも取り出すことができるため、車両３５への搭載状態に応じて高電圧ケーブル１３，１４と低電圧ケーブルおよびコネクタ１５，１６の取り出し方向を、それぞれモータ軸線Ｌ方向（Ｚ軸方向）に対して平行方向または直交方向のいずれかを任意に選択することができる。よって、車両３５への搭載に当たり、搭載状態の変更にも柔軟に対応することができるとともに、設計自由度を高めることができる。

［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、インバータ装置２０の基板配置パターンと、それを冷却する冷媒流通経路の配置構成を特定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。
インバータ装置２０には、キャパシタ２３やインダクタ２４、および電力用半導体スイッチング素子（ＩＧＢＴ等のパワー素子）等のような発熱部品が設けられており、これらを効率よく冷却する必要がある。図６には、インバータ装置２０の基板配置パターンとハウジング２（モータハウジング３）に設けられている冷媒吸入ポート６および冷媒流通路９Ｂとの配置関係が示されている。

モータハウジング３の一端部（図６の右側端部）には、冷媒吸入ポート６が設けられており、そこからモータハウジング３内に吸入された低温低圧の冷媒ガスは、電動モータ９のステータ９Ａ外周にモータ軸線Ｌ方向に沿って形成されている冷媒流通路９Ｂ内を圧縮機ハウジング４側へと流通される。この間にモータハウジング３の外周に一体成形されているインバータボックス１１内に設置されているインバータ装置２０の発熱部品を、ハウジング壁を介して低温冷媒ガスにより効率よく冷却できるように、パワー基板２７およびＣＰＵ基板２８の配置パターンを以下の通り設定している。

本実施形態では、図６に示されるように、パワー基板２７およびＣＰＵ基板（マイコン基板）２８の高電圧系グランドの回路領域ＨＶが、冷媒流通路９Ｂに対する冷媒流れ方向の上流側に配置され、その下流側であって、ＣＰＵ基板２８の１コーナー部に低電圧系グランドの回路領域ＬＶが配置された構成とされている。これにより、冷媒流通路９Ｂに対して、高電圧系グランドの回路領域ＨＶを、冷媒吸入ポート６により近づけてその近傍に配置することができる。このため、発熱量が多いキャパシタ２３、インダクタ２４等の高電圧部品やＩＧＢＴ等のパワー素子を備えたパワー基板２７が配置されている高電圧系グランドの回路領域ＨＶを、冷媒吸入ポート６から吸入された電動モータ９を通過前の最も温度の低い冷媒によって冷却することができる。これによって、インバータ装置２０全体を効率的に冷却し、その耐熱信頼性を向上することができる。

また、パワー基板２７およびＣＰＵ基板（マイコン基板）２８の高電圧系グランドの回路領域ＨＶが、インバータボックス１１の互いに隣接する３側面に面して設けられ、低電圧系グランドの回路領域ＬＶがインバータボックス１１の互いに隣接する２側面に面して設けられるため、これらの側面の中から選択された任意の側面に対応して、それぞれ上記高電圧ケーブル１３，１４および高電圧部品２３，２４と低電圧ケーブルおよびコネクタ１５，１６とを互いに距離を十分に離して設置することができる。これにより、インバータ装置２０での電磁ノイズ干渉による誤動作等の発生を排除することができる。また、車両３５への搭載状態に応じて高電圧ケーブル１３，１４と低電圧ケーブルおよびコネクタ１５，１６の取り出し方向を、それぞれモータ軸線Ｌ方向（Ｚ軸方向）に対して平行方向または直交方向のいずれかを任意に選択することができる。これにより、車両３５への搭載に当たり、搭載状態の変更にも柔軟に対応することができる。

［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、インバータ装置２０の基板配置パターンが異なっている。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。
本実施形態では、図７に示されるように、冷媒流通路９Ｂを流通する冷媒の流れ方向に対して、インバータ装置２０のパワー基板２７およびＣＰＵ基板２８に設けられる高電圧系グランドの回路領域ＨＶと、低電圧系グランドの回路領域ＬＶとが互いに並行に配置され、これら両回路領域ＨＶ，ＬＶの下流側に圧縮機構を内蔵した圧縮機ハウジング４を配置した構成としている。

上記のように、冷媒流通路９Ｂを流通する冷媒の流れ方向に対して、高電圧系グランドの回路領域ＨＶと、低電圧系グランドの回路領域ＬＶとを互いに並行して配置し、これら両回路領域ＨＶ，ＬＶの下流側に圧縮機構を配置した構成とすることにより、発熱部品やパワー基板が配置されている高電圧系グランドの回路領域ＨＶと、低電圧系グランドの回路領域ＬＶとを共に冷媒吸入ポート６から吸入される低温の冷媒ガスにより冷却することができる。よって、インバータ装置２０を効率的に冷却し、その耐熱信頼性をより向上することができる。

また、パワー基板２７およびＣＰＵ基板（マイコン基板）２８の高電圧系グランドの回路領域ＨＶが、インバータボックス１１の互いに隣接する３側面に面して設けられ、低電圧系グランドの回路領域ＬＶがインバータボックス１１の互いに隣接する３側面に面して設けられるため、これらの側面の中から選択された任意の側面に対応して、それぞれ上記高電圧ケーブル１３，１４および高電圧部品２３，２４と低電圧ケーブルおよびコネクタ１５，１６とを互いに距離を十分に離して設置することが可能となる。従って、インバータ装置２０での電磁ノイズ干渉による誤動作等の発生を排除することができる。また、車両３５への搭載状態に応じて高電圧ケーブル１３，１４と低電圧ケーブルおよびコネクタ１５，１６の取り出し方向を、それぞれモータ軸線Ｌ方向（Ｚ軸方向）に対して平行方向または直交方向のいずれかを任意に選択することができる。従って、車両３５への搭載に当たり、搭載状態の変更にも柔軟に対応することができる。

［第４実施形態］
次に、本発明の第４実施形態について、図８を用いて説明する。
本実施形態は、上記した第１ないし第３実施形態に対して、インバータ装置２０の基板配置パターンが異なっている。その他の点については、第１ないし第３実施形態と同様であるので説明は省略する。
本実施形態では、図８に示されるように、冷媒流通路９Ｂを流通する冷媒の流れ方向に対して、高電圧系グランドの回路領域ＨＶを上流側に、その下流側に低電圧系グランドの回路領域ＬＶを配置し、これら両回路領域ＨＶ，ＬＶの下流側に圧縮機構を内蔵した圧縮機ハウジング４を配置した構成としている。

上記のように、冷媒流通路９Ｂを流通する冷媒の流れ方向に対して、高電圧系グランドの回路領域ＨＶを上流側に、その下流側に低電圧系グランドの回路領域ＬＶを配置し、これら両回路領域ＨＶ，ＬＶの下流側に圧縮機構を配置した構成とすることにより、発熱量の多い部品が配置されている高電圧系グランドの回路領域ＨＶを、冷媒吸入ポート６から吸入される最も低温の冷媒ガスにより、低電圧系グランドの回路領域ＬＶに優先して冷却することができる。これによって、インバータ装置２０を効率的に冷却し、その耐熱信頼性をより向上することができる。

また、本実施形態によっても、パワー基板２７およびＣＰＵ基板（マイコン基板）２８の高電圧系グランドの回路領域ＨＶと、低電圧系グランドの回路領域ＬＶとがそれぞれインバータボックス１１の互いに隣接する３側面に面して設けられるため、上記第３実施形態と同様、高電圧ケーブル１３，１４および高電圧部品２３，２４と低電圧ケーブルおよびコネクタ１５，１６とを互いに距離を十分に離して設置することができるとともに、車両３５への搭載状態に応じて高電圧ケーブル１３，１４と低電圧ケーブルおよびコネクタ１５，１６の取り出し方向を、それぞれモータ軸線Ｌ方向（Ｚ軸方向）に対して平行方向または直交方向のいずれかを任意に選択することができる。従って、インバータ装置２０での電磁ノイズ干渉による誤動作等の発生を排除することができるとともに、車両３５への搭載に当たり、搭載状態の変更にも柔軟に対応することができる。

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、圧縮機ハウジング４内に設けられる圧縮機構は、ロータリ式、スクロール式、斜板式等、如何なる形式の圧縮機構であってもよく、特に制限されるものではない。また、インバータボックス１１は、必ずしもモータハウジング３と一体に成形する必要はなく、別体で成形したものを一体に組み付けた構成としてもよいことはもちろんである。

また、インバータ装置２０は、必ずしもパワー基板２７とＣＰＵ基板（マイコン基板）２８とをインバータモジュール２５としたものである必要はなく、パワー基板２７とＣＰＵ基板（マイコン基板）２８とが別々に構成されたものであってもよい。この場合、インバータボックス１１の底面にパワー基板２７側の発熱部品を接触させて設置し、その上段にＣＰＵ基板２８を配置した構成とすることができる。このような構成でも、発熱量が多いキャパシタ２３、インダクタ２４等の高電圧部品やＩＧＢＴ等のパワー素子を備えたパワー基板２７が配置されている高電圧系グランドの回路領域ＨＶを、冷媒吸入ポート６近傍に配置することによって低温の冷媒ガスで効率よく冷却することができる。また、これにより発熱の少ない上段側のＣＰＵ基板２８に対する熱的影響を軽減することができるため、耐熱信頼性をより向上させることができる。本発明はこのような実施形態をも包含するものである。

本発明の第１実施形態に係る車載空調装置用電動圧縮機のインバータボックス部を破断して示す部分縦断面図である。 図１に示す車載空調装置用電動圧縮機におけるインバータ装置の高電圧ケーブルおよび高電圧部品と低電圧ケーブルとの配置関係を示す斜視図である。 図１に示す車載空調装置用電動圧縮機におけるインバータ装置の高電圧ケーブルおよび高電圧部品と低電圧ケーブルとの配置関係を示す変形例の斜視図である。 図１に示す車載空調装置用電動圧縮機の車載した状態を示す概略平面図である。 図１に示す車載空調装置用電動圧縮機におけるインバータ装置の基板配置パターンを示す平面図である。 本発明の第２実施形態に係る車載空調装置用電動圧縮機におけるインバータ装置の基板配置パターンと冷媒流通径路との配置関係を示す平面図である。 本発明の第３実施形態に係る車載空調装置用電動圧縮機におけるインバータ装置の基板配置パターンと冷媒流通径路との配置関係を示す平面図である。 本発明の第４実施形態に係る車載空調装置用電動圧縮機におけるインバータ装置の基板配置パターンと冷媒流通径路との配置関係を示す平面図である。

１ 車載空調装置用電動圧縮機
２ ハウジング
３ モータハウジング
４ 圧縮機ハウジング
６ 冷媒吸入ポート
７ 吐出ポート
９ 電動モータ
９Ｂ 冷媒流通路
１０ モータ軸
１１ インバータボックス
１３，１４ 高電圧ケーブル
１５，１６ 低電圧ケーブルおよびコネクタ
２０ インバータ装置
２３ キャパシタ
２４ インダクタ
２７ パワー基板
２８ ＣＰＵ基板（マイコン基板）
２９ ＤＣＤＣコンバータ
３０ 通信回路
３１ モータ制御マイコン
３２ その他制御回路
ＨＶ 高電圧グランドの回路領域
ＬＶ 低電圧グランドの回路領域
Ｌ モータ軸線方向

Claims (5)

1. 電動モータと圧縮機構とが内蔵される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とともに、該インバータ装置は前記電動モータを駆動する高電圧系グランドの回路領域と、制御および通信用の低電圧系グランドの回路領域とが互いに絶縁されて構成されている車載空調装置用電動圧縮機において、
   前記インバータ装置は、前記ハウジングの前記電動モータ収容部側に一体に設けられている略方形形状のインバータボックス内に収容設置され、
   該インバータ装置にあって、前記高電圧系グランドの回路領域および前記低電圧系グランドの回路領域は、それぞれ前記インバータボックスの少なくとも隣接する２側面以上の側面に面して設定されており、
   その側面において、前記低電圧系グランドの回路に低電圧電源から低電圧を供給する低電圧ケーブルおよびコネクタの取り出し位置を、前記高電圧系グランドのパワー系回路に高電圧電源から高電圧を供給する高電圧ケーブルおよび高電圧部品の設置位置に対して、正対する側面位置、もしくは隣接側面または同一側面の前記高電圧ケーブルおよび高電圧部品の設置位置から最も離れた端部位置に設けたことを特徴とする車載空調装置用電動圧縮機。
2. 前記ハウジング内には、前記電動モータ収容側の端部に設けられた冷媒吸入ポートから該ハウジング内に低圧の冷媒ガスを吸入し、そこから前記電動モータの周囲を経てモータ軸線方向に沿って他端部側へと流通させ、前記圧縮機構に吸入させて圧縮後、前記圧縮機構側の端部から外部へと送出する冷媒流通経路が形成されるとともに、
   前記冷媒流通経路に対して、前記高電圧系グランドの回路領域を、前記冷媒吸入ポート側に配置したことを特徴とする請求項１に記載の車載空調装置用電動圧縮機。
3. 前記冷媒流通経路を流通する冷媒の流れ方向に対して、前記高電圧系グランドの回路領域を上流側に、その下流側に前記低電圧系グランドの回路領域を配置し、これら両回路領域の下流側に前記圧縮機構を設けたことを特徴とする請求項２に記載の車載空調装置用電動圧縮機。
4. 前記冷媒流通経路を流通する冷媒の流れ方向に対して、前記高電圧系グランドの回路領域と、前記低電圧系グランドの回路領域とを互いに並行に配置し、これら両回路領域の下流側に前記圧縮機構を設けたことを特徴とする請求項２に記載の車載空調装置用電動圧縮機。
5. 前記高電圧ケーブルと前記低電圧ケーブルおよびコネクタとは、それぞれ前記電動モータのモータ軸線方向に対して、平行方向または直交方向のいずれの方向からも取り出し可能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車載空調装置用電動圧縮機。

Images