JP5195612B2 - インバータ装置一体型電動圧縮機 - Google Patents

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Description

本発明は冷媒の吸入、圧縮および吐出を行う電動圧縮機部と、この電動機を駆動するインバータ装置とを一体化した、インバータ装置一体型電動圧縮機に関するものである。
インバータ装置一体型電動圧縮機として、インバータ装置を電動圧縮機の中心軸方向に搭載した形態がある(例えば、特許文献1参照)。図8図6において、機体容器3に圧縮機構部4と電動機5などが収容されて電動圧縮機を構成し、インバータケース102に圧縮機ターミナル106、回路基板103などが収容されてインバータ装置を構成する。また、蓋102bにハーネスコネクタ107を設けてある。圧縮機ターミナル106は電動機5などと、ハーネスコネクタ107は、外部との電気的な接続を行なうために設けられている。インバータ装置は、吸入冷媒30により冷却される(符号は特許文献1に記載の符号をそのまま用いている)。
圧縮機ターミナルを電動圧縮機側に備え、インバータ装置を電動圧縮機の中心軸方向に搭載した形態がある(例えば、特許文献2参照)。図9図7において、電動圧縮機340にインバータ装置320が密着して搭載される。これにより、インバータ装置320は、電動圧縮機340の冷媒により冷却される。電気接続は、圧縮機ターミナル308の端子がプリント基板311に直接はんだ接続されている。外部との電気的な接続を行なうためのリード線(ハーネス)336は、インバータ装置320から上方に向けられている。
特開2004−183631号公報(図1) 特開2006−2755号公報(図1)
背景技術に例示した前者においては、インバータ装置を電動圧縮機の中心軸方向に搭載しているため、中心軸方向の寸法が長くなるが、ハーネスコネクタ107により更に長くなってしまう。また、圧縮機ターミナル106とハーネスコネクタ107とは、逆方向に向けて設けられている。そのため、インバータ装置の組立・検査などにおいて、作業効率が低下する。
一方、後者においては、リード線(ハーネス)336が、インバータ装置320から上方に向けられているために、中心軸方向の寸法が長くなることはない。然しながら、インバータ装置320と電動圧縮機340との電気接続は、はんだ接続であるため、インバータ装置320の組立・検査場所に電動圧縮機340を持ち込む必要がある。そのため、電子機器であるインバータ装置320は電子機器工場、機械器具である電動圧縮機340は機械器具工場というように適切に分担することができない。組立・検査などにおいて、インバータ装置320と電動圧縮機340は常に一体であり、作業効率が低下する。
インバータ装置一体型電動圧縮機では、動かないなどの故障の場合、その原因がインバータ装置にあるのか、電動圧縮機にあるのかが、一体であるがために掴みにくいという課題がある。
本発明の目的は、中心軸方向の寸法を抑制できるとともに、組立・検査等の作業効率も
向上できるインバータ装置一体型電動圧縮機を提供するものである。
前記従来の課題を解決するために、本発明のインバータ装置一体型電動圧縮機は、圧縮機構部と当該圧縮機構部を駆動する電動機とを備える電動圧縮機と電動圧縮機の中心軸方向に搭載され電動機を作動させるインバータ装置とから構成され横向きに設置される横型であり、インバータ装置が電動機との電気的な接続を行うための圧縮機ターミナル及びインバータ装置が外部との電気的な接続を行うための直付けコネクタとがインバータ装置の電動圧縮機側に備えられ、当該直付けコネクタは電動圧縮機の中心軸と略平行に電動圧縮機側に向けて設けられるとともに、電動機からのハーネスコネクタが圧縮機ターミナルに着脱自在に電気接続され、電動圧縮機とインバータ装置とは着脱自在に機械接続されるものである。
これにより、インバータ装置が外部との電気的な接続を行うための直付けコネクタが電動圧縮機側に向けて設けられるため、中心軸方向の寸法を抑制できる。圧縮機ターミナルと直付けコネクタとは、インバータ装置の電動圧縮機側に即ち同一側に備えられるので、組立・検査等の作業効率が向上する。また、電動圧縮機とインバータ装置とは、機械(構造)的にも、電気的にも、着脱自在となる。即ち、インバータ装置と電動圧縮機とを分離できる。そのため、組立・検査等の作業場所の自由度、作業効率が向上する。
そして、当該インバータ装置一体型電動圧縮機は横向きに設置される横型であるため、直付けコネクタは電動圧縮機の中心軸と平行即ち水平になる。これにより、直付けコネクタの相手側コネクタの着脱時に、直付けコネクタの中へ上から異物(水、ほこりなど)が入り込むことを容易に防止できる。そのため、電気接続などの信頼性を向上できる。
本発明のインバータ装置一体型電動圧縮機は、中心軸方向の寸法を抑制できるとともに、組立・検査などの作業効率が向上し、インバータ装置の信頼性向上も図ることができる。
本発明の実施の形態1における横型インバータ装置一体型電動圧縮機を示す図 同インバータ装置の冷却通路空間の分解構造図 同インバータ装置のスイッチング素子モジュール側の分解構造図 本発明の実施の形態2における横型インバータ装置一体型電動圧縮機を示す図 同インバータ装置の冷却通路空間の分解構造図 本発明の実施の形態3におけるインバータ装置の組立・検査等の設置例を示す図 本発明の実施の形態4における縦型インバータ装置一体型電動圧縮機を示す図 従来のインバータ装置一体型電動圧縮機の第1例を示す図 従来のインバータ装置一体型電動圧縮機の第2例を示す図
第1の発明は、圧縮機構部と当該圧縮機構部を駆動する電動機とを備える電動圧縮機と電動圧縮機の中心軸方向に搭載され電動機を作動させるインバータ装置とから構成され横向きに設置される横型のインバータ装置一体型電動圧縮機であり、インバータ装置が電動機との電気的な接続を行うための圧縮機ターミナル及びインバータ装置が外部との電気的
な接続を行うための直付けコネクタとがインバータ装置の電動圧縮機側に備えられ、当該直付けコネクタは電動圧縮機の中心軸と略平行に電動圧縮機側に向けて設けられるとともに電動機からのハーネスコネクタが圧縮機ターミナルに着脱自在に電気接続され、電動圧縮機とインバータ装置とは着脱自在に機械接続されるものである。
これにより、インバータ装置が外部との電気的な接続を行うための直付けコネクタが電動圧縮機側に向けて設けられるため、中心軸方向の寸法を抑制できる。圧縮機ターミナルと直付けコネクタとは、インバータ装置の電動圧縮機側に即ち同一側に備えられるので、組立・検査等の作業効率が向上する。また、電動圧縮機とインバータ装置とは、機械(構造)的にも、電気的にも、着脱自在となる。即ち、インバータ装置と電動圧縮機とを分離できる。そのため、組立・検査等の作業場所の自由度、作業効率が向上する。
そして、当該インバータ装置一体型電動圧縮機は横向きに設置される横型であるため、直付けコネクタは電動圧縮機の中心軸と平行即ち水平になる。これにより、直付けコネクタの相手側コネクタの着脱時に、直付けコネクタの中へ上から異物(水、ほこりなど)が入り込むことを防止できるため、電気接続などの信頼性を向上できる。
第2の発明は、第1の発明において、直付けコネクタの端子は、圧縮機ターミナルの端子と平行とするものである。これにより、インバータ装置の組立・検査等において、直付けコネクタの端子、圧縮機ターミナルの端子ともに同じ向き即ち上向き平行にできるため、組立・検査時の電気接続が容易・迅速に行え、作業効率が向上する。特に、自動検査装置を用いる場合、直付けコネクタ、圧縮機ターミナルへの電気接続が、一方向から平行して行えるため、電気接続治具を簡素化できる。
第3の発明は、第1または第2の発明において、直付けコネクタと圧縮機ターミナルとを近傍に配置するものである。これにより、高電圧大電流の流れる入力部である直付けコネクタ及び同出力部である圧縮機ターミナルとの間の経路が短くなるため、発熱、電磁波障害が減少する。また、インバータ装置の組立・検査等において、直付けコネクタと圧縮機ターミナルの近傍配置により、電気接続が容易・迅速に行え、作業効率向上ともなる。
第4の発明は、第1乃至第3の発明において、直付けコネクタの中心軸を電動圧縮機の中心軸より下にするものである。これにより、直付コネクタが電動圧縮機の下になる部分が多くなり、更に上からの異物を防止できる。そして、インバータ装置一体型電動圧縮機としての横幅が小さくなり、エアコン装置等への搭載において有利となる。
第5の発明は、第1乃至第4の発明において、直付けコネクタをインバータ装置の回路基板に直付けするものである。直付けコネクタの端子は、電動圧縮機1の中心軸と平行であるため、電動圧縮機の中心軸と垂直に配置されている回路基板の端子取付穴に直接はんだ接続できる。これにより、作業性が向上する。
第6の発明は、第1乃至第5の発明において、インバータ装置のインバータカバー表面を平面とするものである。これにより、インバータ装置の組立・検査等における設置が安定し、作業性が向上する。
第7の発明は、第1乃至第6の発明において、横向きに設置される横型のインバータ装置一体型電動圧縮機を、インバータ装置が上側となる縦向きに設置される縦型のインバータ装置一体型電動圧縮機とするものである。これにより、直付けコネクタは下向きとなり、直付けコネクタの相手側コネクタの着脱時に、直付けコネクタの中へ上から異物(水、ほこりなど)が入り込むことを確実に防止できる。
第8の発明は、第1乃至第7の発明において、車両に搭載されるものである。車両においては、小型軽量が求められるため、中心軸方向の寸法を抑制できる本発明は有用である。
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におけるインバータ装置一体型電動圧縮機の図である。図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(図示せず)によって横向きに搭載される横型のインバータ装置一体型電動圧縮機の一例を示す。電動圧縮機1はその本体ケーシング3内に電動機5及び圧縮機構部4を内蔵する。電動機5はインバータ装置101によって駆動され、当該電動機5により駆動される圧縮機構部4は、インバータケース102に設けた吸入口8を通じ冷凍サイクルからの低圧冷媒を吸入して、圧縮し、吐出する。吐出された冷媒は電動機5側に入り、電動機5を冷却しながら本体ケーシング3の吐出口9から冷凍サイクルへ吐出される。即ち、電動圧縮機1は、高圧型圧縮機となる。
インバータケース102は、ボルト56により本体ケーシング3に締結される。インバータケース102には、インバータカバー113がネジ55で固定される。インバータ装置101が外部との電気的な接続を行うための直付けコネクタ117がインバータ装置101に備えられる。
エアコン装置等へ搭載されている状態では、図1に示す如く、直付けコネクタ117の向きは水平になる。電動圧縮機1側に向けて電動圧縮機1の表面に沿うように(直付けコネクタ117の中心軸と電動圧縮機1の中心軸とが平行)配置される。そして、外部からの電気接続用コネクタ119が接続される。これにより、直付けコネクタ117は電動圧縮機1側に向けて配置されるため、インバータ装置一体型電動圧縮機の中心軸方向の寸法を抑制できる。直付けコネクタ117を、電動圧縮機1の反対側に向けて配置すると、インバータ装置一体型電動圧縮機としての長手方向の寸法が長くなり、エアコン装置等への搭載上不利になる。
また、コネクタ119の着脱時に、直付けコネクタ117の中へ上から異物(水、ほこりなど)の入り込む可能性は小さい。そのため、電気接続などの信頼性を向上できる。一方、直付けコネクタ117の向きが上向きの場合においては、コネクタ119の着脱時に、直付けコネクタ117の中へ上から異物の入り込む可能性がある。インバータ装置101の内部には発熱部品があるため、内部温度低下進行時に呼吸作用によりコネクタなどの隙間から水分が吸水される可能性がある。直付けコネクタ117の向きを垂直下向きにする場合、直付けコネクタ117への異物侵入は防止できるが、圧縮機は一般的に低い場所に搭載されるため、横型のインバータ装置一体型電動圧縮機の場合、作業スペースの確保が難しく、コネクタ119着脱作業性が低下する。
横型のインバータ装置一体型電動圧縮機の場合、直付けコネクタ117の中心軸を電動圧縮機1の中心軸より下にすることで、図1に示す如く、直付けコネクタ117が電動圧縮機1の下になる部分が多くなり、更に上からの異物を防止できる。そして、インバータ装置一体型電動圧縮機としての上から見た横幅が小さくなり、エアコン装置等への搭載において有利となる。
図2はインバータケース102と圧縮機構部4とで構成される冷却通路空間の分解構造図である。インバータケース102と圧縮機構部4とを、Oリング92を用いて気密的に組み合せることにより吸入口8から通じる吸入通路が形成される。インバータケース10
2に設けた吸入口8から吸入された冷媒は、冷却通路空間70に拡散され、端部壁102aを冷却することで、背面に搭載されているスイッチング素子モジュール105等の発熱体を冷却したのち、圧縮機構部4の通路穴71より圧縮空間に流入する。
インバータケース102には、圧縮機ターミナル106がトメワ80等によって固定されている。また、直付けコネクタ117がインバータケース102の端部に直付け設置されている。直付けコネクタ117の端子118としては、電源用2本、通信用2本の例を示す。圧縮機ターミナル106と直付けコネクタ117とは、インバータ装置101の電動圧縮機1側に即ち同一側に備えられるので、電気接続などを同一方向からのみ行えば良いので、組立・検査等の作業効率が向上する。
電動機5からのリード線81は圧縮機構部4の外周近傍に設けられた連絡通路82を通してハーネスコネクタ121に接続され、圧縮機ターミナル106に電気接続される。インバータケース102は、ボルト通し穴116を通るボルト56により、Oリング91をはさみ気密的に本体ケーシング3に機械接続される。前記Oリング92内は低圧に、Oリング91からOリング92までは高圧になる。上記電気接続にはハーネスコネクタ121を用い、上記機械接続にはボルト56を用いているので、着脱自在に行うことができる。これにより、インバータ装置101と電動圧縮機1とを分離できる。そのため、組立・検査等の作業場所の自由度、作業効率を向上できる。
電子機器であるインバータ装置101は電子機器工場、機械器具である電動圧縮機1は機械器具工場というように適切に分担することができる。インバータ装置101を電子機器工場にて完成(組立・検査)させた後、機械器具工場へ搬入すれば良い。そして、ハーネスコネクタ121により電気的に、ボルト56により機械(構造)的に接続される。電動圧縮機1の組立・検査工程に、電子部品組立・検査工程並みのクリーンルームは必要なくなる。検査時などは、ボルト56により機械的に、ハーネスコネクタ121により電気的に分離すれば良い。インバータ装置101の検査時の通電においては、インバータケース102が本体ケーシング3に連なる厚手の金属ハウジングであるため、短時間作動のヒートシンクとして機能できる。そして、必要に応じ、それぞれ相手方のダミーを着脱して、組立・検査、点検・修理などを行えば良い。
図3は、インバータ装置101のスイッチング素子モジュール105側の分解構造図である。インバータケース102の端部壁102cには、スイッチング素子モジュール105、電流平滑コンデンサ108が配置され、圧縮機ターミナル106も含めこれらの部品を回路基板103が覆うかたちでインバータ装置101を構成している。直付けコネクタ117の端子118は、電動圧縮機1の中心軸と平行であるため、電動圧縮機1の中心軸と垂直に配置されている回路基板103の端子取付穴104に直接はんだ接続できる。即ち、コネクタ117をインバータケース102の端部に直付け設置することに代わり、コネクタ117(の端子118)を回路基板103に直付けしても良い。また、これら両方を実施しても良い。
インバータケース102にインバータカバー113がネジ55で固定される。ネジ55は、インバータカバー113のネジ通し穴114を通し、インバータケース102のネジ穴115に締結される。 さらに、インバータカバー113に遮音および制振効果のあるシート材120を貼り付けることで、電動機5あるいは圧縮機構部4から発生する騒音が、インバータカバー113を透過して外部に放射されるのを防ぐことができる。シート材120に代わり樹脂でも良い。また、電気絶縁効果のある材料、を用いることにより、電気絶縁の確保を図ることができる。
尚、図1と図2、図3の比較において、説明の便宜上、吸入口8、圧縮機ターミナル1
06などの相対的位置関係が異なっているが、作用効果には関係しない。直付けコネクタ117の向きは水平の場合を示したが、コネクタ119着脱作業性が低下しない程度の範囲で、上から異物を防止できる範囲で、水平より若干下方向き、若干上方向きでも良い。インバータ装置101の冷却方法としては、上述のインバータケース102と圧縮機構部4との間に吸入冷媒通路を形成する方法に限らず、本体ケーシング3内の圧縮機構部4と電動機5の配置を入替えて低圧型圧縮機とする等いずれの方法でも良い。また、圧縮機構部4としては、スクロール方式、ロータリ方式などいずれでも良い。インバータケース102を本体ケーシング3に、着脱自在に固定する方法は、上記ボルトによる方法に限るものではなく、インバータケース102をオスネジ、本体ケーシング3をメスネジとして、ネジ止めするなど、各種の方法が考えられる。電動圧縮機1の中心軸方向とは、回転式の場合は回転軸方向、リニア式の場合は往復方向となる。
インバータケース102と本体ケーシング3とが勘合する箇所で、インバータケース102と本体ケーシング3との間に、勘合箇所の形状に合わせたステンレス板などの断熱材を挟みこむことで、本体ケーシング3からインバータケース102への熱伝達を抑制でき、吸入冷媒によるインバータの冷却効果を高めることができる。上記実施例においては、インバータ装置101側、電動圧縮機1とは完全分離ではなく、組み付けることにより、吸入冷媒通路が形成され、インバータ装置101の冷却機能が実現される。そのため、別途吸入冷媒通路を構成する場合に比べ、小型軽量化を図ることができる。
(実施の形態2)
インバータ装置101の冷却方法としては、上述のインバータケース102と圧縮機構部4との間に吸入冷媒通路を形成する方法に限らず、本体ケーシング3内の圧縮機構部4と電動機5の配置を入替えて低圧型圧縮機とする方法でも良い。これについて、図4、図5により説明する。
図4は本発明の実施の形態2におけるインバータ装置一体型電動圧縮機の図である。図4においては、図1に比較し、電動機と圧縮機構部が入れ替わり、電動圧縮機1Aを構成している。電動機5Aはインバータ装置101Aによって駆動され、当該電動機5Aにより駆動される圧縮機構部4Aは、インバータケース102Aに設けた吸入口8、電動機5Aを通じ冷凍サイクルからの低圧冷媒を吸入して、圧縮し、本体ケーシング3Aの吐出口9から冷凍サイクルへ吐出する。電動機5Aは吸入冷媒により冷却される。
図5はインバータケース102Aと電動機5A側とで構成される冷却通路空間の分解構造図である。インバータケース102Aは、ボルト通し穴116を通るボルト56により、Oリング91をはさみ気密的に本体ケーシング3に機械接続される。これにより吸入口8から通じる吸入通路が形成される。インバータケース102に設けた吸入口8から吸入された冷媒は、冷却通路空間70Aに拡散され、端部壁102Aaを冷却することで、背面に搭載されているスイッチング素子モジュール105等の発熱体を冷却したのち、と電動機5A側の通路穴72より電動機5Aに流入する。
電動機5Aからのリード線81は電動機5A側の外周近傍に設けられた連絡通路83を通してハーネスコネクタ121に接続され、圧縮機ターミナル106に電気接続される。その他の構成、作用、効果は、実施の形態1と同じである。電動機5Aの周辺は低圧のみであるため、高圧と低圧を分離するインバータケース102の隔壁、Oリング92は必要ない。但し、インバータケース102Aに代わり、インバータケース102を用いても差し支えない。即ち、インバータケース102Aならば、低圧型圧縮機1A、高圧型圧縮機1の双方に共用できる。通路穴72、連絡通路83の形状は一例であり、これに限らず、通路穴72と連絡通路83とがつながったオープンな形状も考えられる。
(実施の形態3)
図6に、インバータ装置101の組立・検査等における設置例を示す。直付けコネクタ117即ち端子118、圧縮機ターミナル106の端子109ともに同じ向き即ち上向きに平行となり、組立・検査等の電気接続が迅速に行え、作業効率が向上する。特に、自動検査装置を用いる場合、直付けコネクタ117、圧縮機ターミナル106への電気接続が、一方向から平行にして行えるため、電気接続治具を簡素化できる。検査装置へのセッティングを容易にするため、インバータカバー113の表面は曲面であると端子の向きが安定しないため、平面であることが望ましい。ネジ55の頭などがインバータカバー113の表面から出ないような構造が良い。
直付けコネクタ117、圧縮機ターミナル106は、それぞれ高電圧大電流の入力部と出力部であるため、高電圧大電流の流れる経路を短くするため、両者を近傍に配置するのが望ましい。これにより、発熱、電磁波障害が減少し、近傍配置により作業効率向上ともなる。尚、インバータ装置101Aに関しても同様である。
(実施の形態4)
上記実施の形態1、2においては、横向きに設置される横型のインバータ装置一体型電動圧縮機の場合を例にあげたが、図7に示す如くインバータ装置101側を上にする縦型でも良い。この場合、インバータ装置101の構造は同じであるため、インバータ装置101に係わる組立・検査等の作用効果は同じである。一方、直付けコネクタ117は下向きとなるため、コネクタ119の着脱作業時における直付けコネクタ117への異物侵入は確実に防止できる。また、直付けコネクタ117は、縦型インバータ装置一体型電動圧縮機の上側に配置されるため、コネクタ119の着脱作業スペースを確保できる。これにより、コネクタ119の着脱作業性が低下することはない。尚、インバータ装置101Aを上にする縦型でも同様である。
本発明にかかるインバータ装置一体型電動圧縮機は、中心軸方向の寸法を抑制できるとともに、組立・検査などの作業効率が向上し、インバータ装置の信頼性向上も図ることができる。そのため、民生用、産業用など幅広く適用できる。
1、1A 電動圧縮機
3、3A 本体ケーシング
4、4A 圧縮機構部
5、5A 電動機
8 吸入口
9 吐出口
56 ボルト(本体ケーシングとインバータケース間用)
80 トメワ
81 リード線
91 Oリング(本体ケーシングとインバータケース間用)
92 Oリング(圧縮機構部とインバータケース間用)
101,101A インバータ装置
102,102A インバータケース
103 回路基板
104 端子取付穴(回路基板)
105 スイッチング素子モジュール
106 圧縮機ターミナル
109 端子(圧縮機ターミナル)
116 ボルト通し穴
117 直付けコネクタ
118 端子(直付けコネクタ)
119 外部からの電気接続用コネクタ
121 ハーネスコネクタ(圧縮機ターミナル接続用)

Claims (5)

  1. 圧縮機構部と当該圧縮機構部を駆動する電動機とを備える電動圧縮機と前記電動圧縮機の中心軸方向に搭載され前記電動機を作動させるインバータ装置とから構成され横向きに設置される横型のインバータ装置一体型電動圧縮機において、前記インバータ装置が前記電動機との電気的な接続を行うための圧縮機ターミナル及び前記インバータ装置が外部との電気的な接続を行うための直付けコネクタとが前記インバータ装置の前記電動圧縮機側に備えられ、当該直付けコネクタは前記電動圧縮機の中心軸と略平行に前記電動圧縮機側に向けて設けられるとともに、前記電動機からのハーネスコネクタが前記圧縮機ターミナルに着脱自在に電気接続され、前記電動圧縮機と前記インバータ装置とは着脱自在に機械接続され、
    前記直付けコネクタの端子は、前記圧縮機ターミナルの端子と平行であり、
    前記直付けコネクタの中心軸を前記電動圧縮機の中心軸より下にすることを特徴とするインバータ装置一体型電動圧縮機。
  2. 前記直付けコネクタと前記圧縮機ターミナルとを近傍に配置することを特徴とする請求項1に記載のインバータ装置一体型電動圧縮機。
  3. 前記インバータ装置のインバータカバー表面は平面であることを特徴とする請求項1または2に記載のインバータ装置一体型電動圧縮機。
  4. 前記横向きに設置される横型のインバータ装置一体型電動圧縮機を、前記インバータ装置が上側となる縦向きに設置される縦型のインバータ装置一体型電動圧縮機とすることを特徴とする請求項1からのうちいずれか1項に記載のインバータ装置一体型電動圧縮機。
  5. 車両に搭載される請求項1からのうちいずれか1項に記載のインバータ装置一体型電動圧縮機。
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