JP5271395B2 - 電動式圧縮機 - Google Patents

Description

本発明は、バッテリー等からの電源供給を受けて駆動されるモータを有する電動式圧縮機に関する。この種の電動式圧縮機は、車載用エアコンディショナーにおいて冷媒を圧縮するための圧縮機として使用可能である。

例えば特許文献１には、圧縮部とモータとを一体化して構成した冷媒圧縮用の電動式圧縮機が開示されている。その電動式圧縮機においては、モータを駆動する駆動回路を圧縮機の冷媒ガス吸入側に取り付けている。駆動回路には、インバータの構成要素の一つとして電源平滑用コンデンサを用いている。その構造によると、空冷式の放熱器やファン、水冷式の水冷放熱器や水配管がなくなるため、小型、低コスト、組み立て時間の短縮が図れる。また、長いリード線が不要である。さらに、電磁ノイズの放射が減少し、ラジオや他の車載装置への悪影響を与えないという利点もある。

しかしながら、電源平滑用コンデンサには大きなリップル電流が流れるため、発熱が大きくなる。しかも大型のコンデンサを使用することが必要になりコストアップの要因になる。また、駆動回路は別に完成されたものを電動式圧縮機に組込む構造であるため、大きな電源平滑用コンデンサが電動圧縮機のハウジングに飛び出した形で取付けられ、インバータ組込型の電動コンプレッサを大型化する。

特開２０００−２９１５５７

それ故に本発明の課題は、電源平滑用コンデンサの放熱が促進される安価で小型の電動式圧縮機を提供することにある。

本発明によれば、冷媒を圧縮するための圧縮部と、前記圧縮部を駆動するための電動モータと、インバータと制御回路とからなる前記電動モータを駆動するための駆動回路と、前記圧縮部及び前記電動モータを収容し冷媒を吸入するための吸入ハウジングを有する共通ハウジングとを備えた、車載用エアコンディショナーに使用される電動式圧縮機において、吸入冷媒によって冷却されるコンデンサ専用のコンデンサ収容室が前記吸入ハウジングに設けられ、外部直流電源と前記駆動回路との間に接続される電源平滑用コンデンサが前記コンデンサ収容室に収容され、前記駆動回路は前記吸入ハウジングの開口の内部における前記吸入ハウジングの壁の外面に取り付けられ、前記開口は前記駆動回路からの電磁ノイズの外部への放出を防ぐ材質の蓋部材によって封じられ、前記コンデンサ収容室と前記駆動回路は互いに隣接して配置されたことを特徴とする電動式圧縮機が得られる。

本発明において、コンデンサ収容室は吸入ハウジングの下部外壁の内側に設けることができる。その場合、吸入ハウジングの吸入ポートを吸入ハウジングの上部外壁に設けることができる。また、コンデンサ収容室は共通ハウジングの軸方向又は軸方向に交差する方向に開口させて設けることができる。

本発明によれば、電源平滑用コンデンサの放熱が促進される安価で小型の電動式圧縮機を提供することができる。

本発明の第１の実施の形態に係る電動式圧縮機を示す断面図である。 本発明の第２の実施の形態に係る電動式圧縮機の断面図である。 本発明の第３の実施の形態に係る電動式圧縮機を示す断面図である。 図１−図３の電動圧縮機の各々において使用可能なモータ駆動回路の構成を主に示す回路図である。

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。

図１は本発明の第１の実施の形態に係る電動式圧縮機を示す断面図である。図１の電動式圧縮機は、夫々アルミニウムを含む金属材料からなる吐出ハウジング１１と、中間ハウジング１２と、吸入ハウジング１３とを備えている。これら吐出ハウジング１１と、中間ハウジング１２と、吸入ハウジング１３とは、ボルト１４ａ，１４ｂによって連結されて共通ハウジング１５を構成している。

吐出ハウジング１１は、端面に吐出ポート１６を備えている。吐出ハウジング１１内には、この吐出ハウジング１１に固定された固定スクロール部材１７と、これに対向した可動スクロール部材１８とが配置され、これらの固定及び可動スクロール部材１７，１８によって、冷媒を圧縮する圧縮部１９が構成されている。

固定スクロール部材１７は、底板２１と、この底板２１の一面に設けられた渦巻体２２と、この底板２１の他面に設けられた固定部２３とを備えている。固定部２３は、ネジ２４によって、吐出ハウジング１１の端壁に固定されている。

可動スクロール部材１８は、底板２６と、この底板２６の一面に設けられた渦巻体２７と、この底板２７の他面側から円筒状に突出したボス部２８とを備えている。ボス部２８の周囲の底板２６面と中間ハウジング１２の一端との間には、可動スクロール部材１８の自転を阻止して旋回運動を可能にするオルダムカップリングからなる回転阻止機構２９が設けられている。

中間ハウジング１２内から吸入ハウジング１３内にかけてのびた回転軸３１が設けられている。回転軸３１の一端３１ａは、吸入ハウジング１３内を横断するように設けられた仕切壁３２から圧縮部１９側に向かって円筒状に突出した突出部３３内に、軸受３４を介して支持されている。

モータ（電動部）３５は、中間ハウジング１２及び吸入ハウジング１３の内壁部に設けられたステータ３６と、その周囲に設けられたコイル３７と、ステータ３６内に設けられ、回転軸３１の周囲に、この回転軸３１に固定して設けられたロータ３８とを備えている。

回転軸３１の他端には大径部３１ｂが設けられ、軸受３９を介して中間ハウジング１２内に支持されている。この大径部３１ｂの端部から突出して偏心ピン３１ｃが設けられている。偏心ピン３１ｃは、ボス部２８にベアリング４１を介して支持された偏心ブッシュ４２内に挿通されている。

以上の構成は、従来技術による電動式圧縮機とほぼ同じである。

図１の電動圧縮機においては、さらに、吸入ハウジング１３内の仕切壁３２の上側には、密封端子４３が設けられており、仕切壁３２の右側と左側とは、隔離されている。また、吸入ハウジング１３の端壁には、吸入ポート４４が設けられている。また、吸入ハウジング１３の外端の開口は蓋部材４５によって封じられている。この蓋部材４５は、ハウジングの材質と同じ材質のアルミニウム又はアルミ合金等からなるもので有っても良く、また鉄やその他の磁性材等を含む板状のシール材からなる物であっても良い。蓋部材４５は、電動式圧縮機の内部に設けられた各電気回路を水や異物から保護するとともに、駆動回路４６等からの電磁ノイズの外部への放出を防いでいる。

仕切壁３２の外部側には、制御回路４７及びインバータ４８が一体となり駆動回路４６として、吸入ハウジング１３の仕切壁３２面に密着して取り付けられている。インバータ４８は密封端子４３と接続されている。

また、吸入ハウジング１３の上部外壁の外側にコンデンサ収容室４９を設け、ここにコンデンサ５１を取り付けている。こうして、コンデンサ５１を吸入ハウジング１３に密着させている。吸入ハウジング１３の側壁にはコネクタ５２が設けられている。コネクタ５２は、コンデンサ５１を介して、外部電源に接続されている。このコネクタ５２を介して、駆動回路４等に電力が供給される。なお、後文にて詳述するように、コンデンサ５１はモータの駆動に供する電源平滑用コンデンサである。

このような構成の電動式圧縮機によれば、運転中に冷媒ガスにより冷却されている吸入ハウジング１３にコンデンサ５１が密着しているので、コンデンサ５１の放熱が効果的に促進される。したがってコンデンサ５１の小型化が可能であり、安価で小型の電動式圧縮機を提供できる。

図２は本発明の第２の実施の形態に係る電動式圧縮機を示す断面図である。図１と同様な部分については同じ符号を付して説明を省略する。

図２の電動式圧縮機においては、吸入ハウジング１３の下部外壁の内側に、軸方向に開口したコンデンサ収容室５３を設け、軸方向端面からコンデンサ収容室５３にコンデンサ５１を挿入して取り付けている。こうして、コンデンサ５１を吸入ハウジング１３に密着させている。

この電動式圧縮機によると、同等な作用効果が得られる上に、さらなる小型化が可能になる。

図３は本発明の第３の実施の形態に係る電動式圧縮機を示す断面図である。図１と同様な部分については同じ符号を付して説明を省略する。

図３の電動式圧縮機においても、吸入ハウジング１３の下部外壁の内側に、軸方向に交差する方向に開口したコンデンサ収容室５４を設け、このコンデンサ収容室５４にコンデンサ５１を挿入して取り付けている。こうして、コンデンサ５１を吸入ハウジング１３に密着させている。なお、図２の電動式圧縮機とはコンデンサ５１の向きが異なっている。

この電動式圧縮機によっても同等な作用効果が得られる。

図４は駆動回路４６の構成を主に示す回路図である。この駆動回路４６は特開平９−１６３７９１号公報に開示された駆動装置と同様な構成を有している。この駆動回路４６において、３つの励磁用のコイル６４ａ，６４ｂ，６４ｃを結合してなる三相直流モータが上述したモータ３５として働く。

駆動回路４６は、三相直流モータへ相電流を供給するための所定数（ここでは６個）のトランジスタ６１ａ，６１ｂ，６１ｃ，６３ａ，６３ｂ，６３ｃを有するインバータ４８と、各トランジスタ６１ａ，６１ｂ，６１ｃ，６３ａ，６３ｂ，６３ｃのスイッチング動作を制御するための駆動制御信号を発生する制御回路４７とから成る。ここで、三相直流モータとしては、ロータが永久磁石より成り、ステータが上述した３つの励磁用のコイル６４ａ，６４ｂ，６４ｃを有する直流（ＤＣ）ブラシレスモータが用いられている。

インバータ４８における各トランジスタ６１ａ，６１ｂ，６１ｃ，６３ａ，６３ｂ，６３ｃはプラス側とマイナス側とに区別されてそれぞれ三相直流モータ１２用のバッテリーからなる直流電源６５と制御回路４７とに接続され、プラス側の各トランジスタ６１ａ，６１ｂ，６１ｃで上アームを成し、マイナス側の各トランジスタ６３ａ，６３ｂ，６３ｃで下アームを成している。

更に、各トランジスタ６１ａ，６１ｂ，６１ｃ，６３ａ，６３ｂ，６３ｃのエミッタ及びコレクタの間には、それぞれ三相直流モータから発生する逆起電流を直流電源に還流させるための還流ダイオード６６ａ，６６ｂ，６６ｃ，６７ａ，６７ｂ，６７ｃが接続されている。これらの各ダイオード６６ａ，６６ｂ，６６ｃ，６７ａ，６７ｂ，６７ｃは、三相直流モータの停止時，或いはパルス幅変調（ＰＷＭ）駆動でのチョッピング（波形の最低部，最高部のうちの一方又は両方を除去すること）オフ時に三相直流モータの各励磁コイル６４ａ，６４ｂ，６４ｃから発生する逆起電力を直流電源６５に戻すためのものであり、通常のトランジスタ（各トランジスタ６１ａ，６１ｂ，６１ｃ，６３ａ，６３ｂ，６３ｃ）と同じ電流容量のものが使用されている。即ち、ダイオード６６ａ，６６ｂ，６６ｃ，６７ａ，６７ｂ，６７ｃは、各トランジスタ６１ａ，６１ｂ，６１ｃ，６３ａ，６３ｂ，６３ｃを逆起電圧による破壊から保護する役目を担っている。

加えて、各トランジスタ６１ａ，６１ｂ，６１ｃ，６３ａ，６３ｂ，６３ｃのペース側は制御回路３に接続され、上アーム（６１ａ，６１ｂ，６１ｃ）のコレクタ側と下アーム（６３ａ，６３ｂ，６３ｃ）のエミッタ側とは各トランジスタ６１ａ，６１ｂ，６１ｃ，６３ａ，６３ｂ，６３ｃに電源供給を行うための直流電源６５に接続され、この直流電源６５の両極間にはコンデンサ５１が電源平滑用コンデンサとして介挿されている。

制御回路４７は、三相直流モータを介して電動式圧縮機を停止する際、駆動制御信号により各トランジスタ６１ａ，６１ｂ，６１ｃ，６３ａ，６３ｂ，６３ｃのスイッチング動作として全部を短時間オフしてから上アーム（６１ａ，６１ｂ，６１ｃ）をオフにしたまま下アーム（６３ａ，６３ｂ，６３ｃ）を所定時間以上オンにする。これにより、電動式圧縮機が停止する。

インバータ４８では、電動式圧縮機が通常運転（動作）状態にある場合、各トランジスタが制御回路４７からの駆動制御信号を受けて、直流電源（バッテリー）６５から印加される直流電圧を三相の交流に変換して電動式圧縮機に備えられる三相直流モータへ駆動電流として供給する。

１１
吐出ハウジング
１２
中間ハウジング
１３
吸入ハウジング
１５
共通ハウジング
１６
吐出ポート
１７
固定スクロール部材
１８
可動スクロール部材
１９
圧縮部
２９
回転阻止機構
３１
回転軸
３２
仕切壁
３５
モータ（電動部）
３６
ステータ
３７
コイル
３８
ロータ
４３
密封端子
４４
吸入ポート
４５
蓋部材
４６
駆動回路
４７
制御回路
４８
インバータ
４９
コンデンサ収容室
５１
コンデンサ
５２
コネクタ
５３
コンデンサ収容室
５４
コンデンサ収容室
６５
直流電源

Claims (5)

1. 冷媒を圧縮するための圧縮部と、前記圧縮部を駆動するための電動モータと、インバータと制御回路とからなる前記電動モータを駆動するための駆動回路と、前記圧縮部及び前記電動モータを収容し冷媒を吸入するための吸入ハウジングを有する共通ハウジングとを備えた、車載用エアコンディショナーに使用される電動式圧縮機において、吸入冷媒によって冷却されるコンデンサ専用のコンデンサ収容室が前記吸入ハウジングに設けられ、外部直流電源と前記駆動回路との間に接続される電源平滑用コンデンサが前記コンデンサ収容室に収容され、前記駆動回路は前記吸入ハウジングの開口の内部における前記吸入ハウジングの壁の外面に取り付けられ、前記開口は前記駆動回路からの電磁ノイズの外部への放出を防ぐ材質の蓋部材によって封じられ、前記コンデンサ収容室と前記駆動回路は互いに隣接して配置されたことを特徴とする電動式圧縮機。
2. 前記コンデンサ収容室は前記吸入ハウジングの下部外壁の内側に設けられたことを特徴とする請求項１に記載の電動式圧縮機。
3. 前記コンデンサ収容室は前記吸入ハウジングの下部外壁の内側に設けられ、前記吸入ハウジングの吸入ポートが前記吸入ハウジングの上部外壁に設けられたことを特徴とする請求項１に記載の電動式圧縮機。
4. 前記コンデンサ収容室は前記共通ハウジングの軸方向に開口していることを特徴とする請求項１に記載の電動式圧縮機。
5. 前記コンデンサ収容室は前記共通ハウジングの軸方向と交差する方向に開口していることを特徴とする請求項１に記載の電動式圧縮機。

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