JP5183996B2 - 電動コンプレッサ - Google Patents

Description

本発明は、スイッチング素子等の発熱素子の冷却を吸入冷媒を用いて行う電動コンプレッサに関する。

この種の従来の電動コンプレッサとしては、特許文献１に開示されたものがある。この電動コンプレッサ１００は、図５に示すように、圧縮機構部及びこれを駆動するモータを収容するハウジング１０１と、このハウジング１０１の外面に配置されたモータ制御部１０２とを備えている。吸入冷媒が近くを通るハウジング１０１の外面には、ベースプレート１０３がねじ１０４で固定されている。このベースプレート１０３上にモータ制御部１０２が配置されている。モータ制御部１０２は、複数の発熱素子である電力スイッチング素子１０５を有する。この各電力スイッチング素子１０５は、ねじ１０６によってベースプレート１０３に密着状態で固定されている。つまり、電力スイッチング素子１０５は、ねじ１０６でベースプレート１０３を介してハウジング１０１に固定されている。

上記構成において、モータ制御部１０２によってモータ（図示せず）が駆動される。モータが駆動されると圧縮機構部（図示せず）が駆動し、冷媒が圧縮される。すると、ハウジング１０１内を流通する吸入冷媒によってハウジング１０１、ベースプレート１０２が冷却される。冷却されたベースプレート１０２と電力スイッチング素子１０５間で熱交換が行われ、電力スイッチング素子１０５が冷却される。以上より、専用の冷却手段を設けることなく電力スイッチング素子１０５を冷却できる。
特開２００４−１９０５４７号公報

しかしながら、従来の電動コンプレッサ１００では、電力スイッチング素子１０５がねじ１０６の締結力でベースプレート１０３に固定されている。そのため、ハウジング１０１及びこれに固定されたベースプレート１０３が内部の圧力上昇等によって外側に向かって膨張するような変形をすると、この変形に倣うように電力スイッチング素子１０５自体が変形する。電力スイッチング素子１０５自体が撓み等の変形をすると、電力スイッチング素子１０５がダメージを受ける。電力スイッチング素子１０５自体の変形が大きくなると、電力スイッチング素子１０５の破損等に至る可能性もある。

そこで、本発明は、ハウジングの変形に起因する発熱素子の変形、破損等を防止できる電動コンプレッサを提供することを目的とする。

上記目的を達成する請求項１の発明は、圧縮機構部を収容するハウジングと、内部に冷媒吸入経路が形成され内部の圧力上昇によって外側に向かって膨張する前記ハウジングの外面に配置された発熱素子と、前記発熱素子を前記ハウジングの外面にバネ力によって固定するバネ性固定部材とを備え、前記バネ性固定部材は、前記発熱素子の中心領域を付勢することを特徴とする。

請求項２の発明は、請求項１記載の電動コンプレッサであって、前記バネ性固定部材は、導電性材にて形成され、前記バネ性固定部材を介してアース経路が構成されたことを特徴とする。

請求項１の発明によれば、冷媒吸入経路を通ってハウジング内に吸入される冷媒は低温であるため、ハウジングは低温とされ、ハウジングの外面に配置された発熱素子との間で熱交換が行われる。この熱交換によって、発熱素子が冷却することができる。また、ハウジングの外面が内部の圧力上昇等によって外側に向かって膨張するような変形をすると、発熱素子がバネ性固定部材のバネ力に抗してハウジングの外面より離間する方向に変移するため、発熱素子自体が撓み等の変形をすることがない。従って、ハウジングの変形に起因する発熱素子の変形、破損等を防止できる。また、発熱素子の両端部をバネ性固定部材によって付勢する場合には、ハウジングの外面で、且つ、発熱素子の中心領域に対応する箇所が膨出する変形時では発熱素子が撓み変形する。これに対し、発熱素子の中心領域を付勢すると上記のようなハウジングの変形時でも発熱素子に撓み変形が発生しない。従って、発熱素子の変形、破損等を確実に防止できる。

請求項２の発明によれば、請求項１の発明の効果に加え、発熱素子等のノイズ除去性能を向上させることができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

図１〜図４は本発明の一実施の形態を示し、図１は電動コンプレッサの正面図、図２は図１のＡ−Ａ線断面図、図３は図１のＢ−Ｂ線断面図、図４は電動コンプレッサのカバー及び回路基板を取り外した正面図である。

図１〜図４に示すように、電動コンプレッサ１は、ハウジング２を有する。このハウジング２は、円筒状のコンプレッサハウジング部材３と、このコンプレッサハウジング部材３の一方の開口側の側面に配置されたフロントハウジング部材４と、コンプレッサハウジング部材３の他方の側面に配置されたリアハウジング部材（図示せず）とから構成されている。

フロントハウジング部材４は、アルミ合金製のフロントハウジング本体４Ａとこのフロントハウジング本体４Ａの外側に固定された合成樹脂製のフロント樹脂ハウジング４Ｂとから構成されている。又、コンプレッサハウジング部材３及びリアハウジング部材（図示せず）は、一体物であり、アルミ合金製である。

圧縮機構部１０は、コンプレッサハウジング部材３の内部に収容されている。圧縮機構部１０は、ほぼ楕円形状の内周面が形成されたシリンダブロック１１と、このシリンダブロック１１の側面に配置されたフロントサイドブロック１２及びリアサイドブロック１３とを備えている。これらブロック１１，１２，１３内にシリンダ室１４が形成されている。これらブロック１１，１２，１３はアルミ合金製である。

シリンダ室１４内にはロータ１５が収容されている。このロータ１５の中心には回転軸１６が貫通され、ロータ１５と回転軸１６は固定されている。この回転軸１６は、フロントサイドブロック１２とリアサイドブロック１３に回転自在に支持されている。回転軸１６のリアサイドブロック１３側は、リアサイドブロック１３より外部に突出されている。

ロータ１５の外周の等間隔位置には、ベーン１７が突出・後退自在にそれぞれ設けられている。各ベーン１７は、ロータ１５の回転時には背圧及び自らの遠心力によってシリンダ室１４の内壁に当接しつつ移動する。この隣り合うベーン１７間によって、シリンダ室１４内には複数の圧縮室が形成される。各圧縮室は、ロータ１５の回転に応じてその容積を拡大し、冷媒を吸入する吸入工程と、容積を縮小し、吸入した冷媒を圧縮し、且つ、吐出する圧縮行程を繰り返す。

フロントサイドブロック１２とフロントハウジング部材４には、吸入室１８ａ吸入ポート（図示せず）等から成る冷媒吸入経路１８が形成されている。リアサイドブロック１３とコンプレッサハウジング部材３とリアハウジング部材（図示せず）には、吐出室、吐出ポート等から成る冷媒吐出経路（図示せず）が形成されている。そして、圧縮室の吸入工程時には、冷媒吸入経路１８を介して冷媒がシリンダ室１４の圧縮室に吸引され、圧縮行程の後半時には、シリンダ室１４の圧縮室で圧縮された冷媒が冷媒吐出経路（図示せず）より排出される。

モータ（図示せず）は、リアハウジング部材（図示せず）の内部に収容されている。モータの回転軸（図示せず）は、圧縮機構部１０の回転軸１６に連結されている。モータは、モータ制御部２０によって駆動される。

モータ制御部２０は、フロントハウジング部材４側に以下のように設けられている。つまり、フロントハウジング部材４には、フロントハウジング本体４Ａの外面で、且つ、フロント樹脂ハウジング４Ｂで囲まれた回路収容室２１が形成されている。回路収容室２１には、発熱素子であるスイッチング素子２２等の電子部品と、スイッチング素子２２等の電子部品を搭載する回路基板２３が収容されている。

スイッチング素子２２は、多数のスイッチング素子部を１つにパッケージ化した大型の素子である。このように大型のスイッチング素子２２は、バネ性固定部材２４のバネ力によってフロントハウジング本体４Ａの外面に密着状態で固定されている。バネ性固定部材２４は、フロント樹脂ハウジング４Ｂに一端が固定された第１バネ板２４ａと、スイッチング素子２２の上面に一端が固定された第２バネ板２４ｂとから構成され、第１バネ板２４ａと第２バネ板２４ｂの双方の他端部が溶接等によって固定されている。バネ性固定部材２４は、スイッチング素子２２の中心領域を付勢している。

又、バネ性固定部材２４の第１バネ板２４ａ及び第２バネ板２４ｂは、導電性材にて形成されている。そして、モータ制御部２０のアース経路がバネ性固定部材２４を介して構成されている。アース経路のバネ性固定部材２４よりアース側の具体的構成の説明は省略する。回路収容室２１は、カバー２５によって閉塞されている。

上記構成において、冷媒吸入経路１８を通って冷媒が圧縮機構部１０のシリンダ室１４に吸引され、圧縮機構部１０のシリンダ室１４で圧縮された冷媒が冷媒吐出経路（図示せず）を通って排出される。ここで、冷媒吸入経路１８を通って吸入される冷媒は低温であるため、フロントハウジング本体４Ａは低温とされ、密着されたスイッチング素子２２との間で熱交換が行われる。この熱交換によって、スイッチング素子２２が冷却される。

ここで、フロントハウジング本体４Ａの外面が内部の圧力上昇等によって外側に向かって膨張するような変形をすると、スイッチング素子２２がバネ性固定部材２４のバネ力に抗してフロントハウジング本体４Ａの外面より離間する方向（図３のＤ矢印方向）に変移するため、スイッチング素子２２自体が撓み等の変形をすることがない。従って、フロントハウジング本体４Ａの変形に起因するスイッチング素子２２の変形、破損等を防止できる。

特に、本実施の形態のように、スイッチング素子２２が多数のスイッチング素子部を１つにパッケージ化した大型のものである場合、従来例の固定構造ではフロントハウジング本体４Ａの変形の影響を大きく受けることになるが、本発明では大型のスイッチング素子２２であっても変形、破損等を防止できる。

この実施の形態では、バネ性固定部材２４は、導電性材にて形成され、バネ性固定部材２４を介してアース経路が構成されている。従って、スイッチング素子２２等のノイズ除去性能を向上させることができる。

この実施の形態では、バネ性固定部材２４は、スイッチング素子２２の中心領域を付勢する。スイッチング素子２２の両端部をバネ性固定部材２４によって付勢する場合には、フロントハウジング本体４Ａの外面で、且つ、スイッチング素子２２の中心領域に対応する箇所が膨出する変形時にはスイッチング素子２２が撓み変形することなる。これに対し、スイッチング素子２２の中心領域を付勢すると上記のようなフロントハウジング本体４Ａの変形時でもスイッチング素子２２に撓み変形が発生しない。従って、スイッチング素子２２の変形、破損等を確実に防止できる。

この実施の形態では、バネ性固定部材２４は、フロント樹脂ハウジング４Ｂに固定された第１バネ板２４ａと、スイッチング素子２２に固定された第２バネ板２４ｂとから構成されている。しかし、バネ性固定部材２４は、フロント樹脂ハウジング４Ｂとスイッチング素子２２のいずれか一方に固定される一体物であっても良いし、いずれにも固定されない一体物であっても良い。フロント樹脂ハウジング４Ｂとスイッチング素子２２のいずれかに固定された一体物の場合には、相手側の部材に溶接等によって固定する。いずれにも固定されていない一体物の場合には、双方の部材に溶接等によって固定することになる。

又、この実施の形態では、スイッチング素子２２を固定するバネ性固定部材２４は、フロント樹脂ハウジング４Ｂに支持されているが、フロントハウジング部材４側に支持されれば良く、フロントハウジング本体４Ａに支持しても良いことはもちろんである。但し、本実施の形態にようにフロント樹脂ハウジング４Ｂに固定する場合には、第１バネ板２４ａをフロント樹脂ハウジング４Ｂの成形時にインサート成形によって固定できるため、第１板バネ２４ａの固定作業が別途行う必要がない。

この実施の形態では、発熱素子はスイッチング素子２２であるが、スイッチング素子２２以外のものであっても本発明を適用できることはもちろんである。

この実施の形態では、スイッチング素子２２の底面にフロントハウジング本体４Ａに直に密着させているが、スイッチング素子２２とフロントハウジング本体４Ａとの間にグリスや放熱シートを介在させても良い。このように構成にすると、スイッチング素子２２がフロントハウジング本体４Ａの変形に追従して図３のＤ矢印方向に多少変移しても、スイッチング素子２２とフロントハウジング本体４Ａとの間に空気層ができることがなく、スイッチング素子２２とフロントハウジング本体４Ａ間の直接の熱伝導を維持できる。これによって、スイッチング素子２２の冷却性能の向上を図ることができる。

本発明の一実施の形態を示し、電動コンプレッサの正面図である。 本発明の一実施の形態を示し、図１のＡ−Ａ線断面図である。 本発明の一実施の形態を示し、図１のＢ−Ｂ線断面図である。 本発明の一実施の形態を示し、電動コンプレッサのカバー及び回路基板を取り外した正面図である。 従来例の電動コンプレッサの分解斜視図である。

符号の説明

１ 電動コンプレッサ
２ ハウジング
１０ 圧縮機構部
２２ スイッチング素子（発熱素子）
２４ バネ性固定部材

Claims (2)

1. 圧縮機構部（１０）を収容するハウジング（２）と、内部に冷媒吸入経路（１８）が形成され内部の圧力上昇によって外側に向かって膨張する前記ハウジング（２）の外面に配置された発熱素子（２２）と、前記発熱素子（２２）を前記ハウジング（２）の外面にバネ力によって固定するバネ性固定部材（２４）とを備え、前記バネ性固定部材（２４）は、前記発熱素子（２２）の中心領域を付勢することを特徴とする電動コンプレッサ（１）。
2. 請求項１記載の電動コンプレッサ（１）であって、
   前記バネ性固定部材（２４）は、導電性材にて形成され、前記バネ性固定部材（２４）を介してアース経路が構成されたことを特徴とする電動コンプレッサ（１）。

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