JP5653695B2 - ガスケット及び電動圧縮機 - Google Patents

Description

本発明は、ガスケット及び電動圧縮機に関し、特に、カーエアコン用の電動圧縮機及びそれに適用されるガスケットに関するものである。

電気自動車やハイブリッド車等の車両に搭載される空調装置用の圧縮機として、インバータ装置が一体に組込まれている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、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）が設けられている。インバータ収容部の内部には、高電圧電源ユニットから供給される直流電力を三相交流電力に変換し、ガラス密封端子を介して電動モータに給電するインバータ装置が組込まれている。
インバータ収容部には、インバータ装置を挿入する開口部を有する収容部本体と、開口部を密閉可能に覆うカバー部材とが備えられている。収容部本体及びカバー部材は、金属製である。

インバータ装置は、防湿／防水が必要であり、一部の電装品を樹脂封入したり、インバータ収容部内にゲル材を充填したりするとともに、本体の開口部をカバー部材によって密閉シールし、防水構造としている。
この密閉シールは、開口部の周囲とカバー部材との間に、Ｏリング、ガスケットや樹脂製シール部材などを介在させることによって行われる。特許文献１に、インバータの収容部本体とカバー部材との間に樹脂枠部を介在させ、接着固定させた車両用インバータ横設型電動コンプレッサが開示されている。

インバータ装置に接続される配線ケーブルは、たとえば、グロメットを介して本体の壁を貫通して引き出されている。このグロメットの周りの密閉も必要となる。

特許第３８０２４７７号公報

図９に、Ｏリング５０を用いてシールした場合のシール部のイメージ図を示す。Ｏリング５０は収容部本体７の開口部周辺に設けられた溝５１に嵌め込まれているだけであるため、密閉したときに収容部本体７及びカバー部材８、すなわち金属同士が接触する。カーエアコン用の電動圧縮機は軽量であることが望ましく、インバータ収容部のカバー部材も薄めに製造されている。そのため、金属同士が接触していると、圧縮機を作動した際に、圧縮機の振動がカバー部材に伝播され、音が出るという問題が生じる。図１０に示すように、ガスケット５２のつぶし量を段差で規制するような使用方法でも、金属接触している部分が多いため、同様に、圧縮機の振動がカバー部材に伝播される。
図１１に、液状ガスケット５３を用いた場合のシール部のイメージ図を示す。液状ガスケット５３は厚みが薄いため圧縮機の振動がカバー部材によく伝播される。

上記問題を解決するには、カバー部材を厚く重くすると良いが、あまり厚く重くしすぎると、カーエアコン用の電動圧縮機として成り立たなくなってしまう。

特許文献１に記載されるように、樹脂製シール部材を用いた場合にはシール部材の厚さが厚くなると、電磁波に対するシール性が低下する。

上記のように、現状の技術において、カーエアコン用の電動圧縮機に適用されるガスケットの防振性及びシール性を両立させるのは困難である。

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、防振性及びシール性を兼ね備えたガスケット及びそれを用いた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、本発明の参考例は、インバータ収容部を備える電動圧縮機に用いられるガスケットであって、平たい金属製の芯材と、該芯材の両面を覆うように設けられた発泡弾性体とを備え、エンボス加工によって付与された所定形状の凹凸を有するガスケットを提供する。

上記発明の参考例によれば、発泡弾性体を用いることで、所望のダンピング効果を得ることができる。そのため、低い面圧にて高い防振性が得られるガスケットとすることができる。発泡弾性体の間に、平たい金属製の芯材を入れることで、形態安定性が得られる。そのため、インバータ収容部に組み込む際の作業性を向上させることができる。エンボス加工によって付与された所定形状の凹凸は、面圧を高める効果がある。そのため、シール性の高いガスケットとすることができる。

また、本発明は、開口部を有し、内部にインバータ装置が収容設置される収容部本体と、前記開口部を覆うカバー部材と、前記収容部本体と前記カバー部材との間に介在して、前記収容部本体と前記カバー部材との隙間をシールするガスケットとを備え、前記ガスケットが、平たい金属製の芯材と、該芯材の両面を覆うように設けられた発泡弾性体とを備え、エンボス加工によって付与された所定形状の凹凸を有する電動圧縮機を提供する。

上記発明によれば、発泡弾性体を備えたガスケットを用いることで、所望のダンピング効果を得ることができる。そのため、圧縮機からの振動を伝播しにくくさせ、静音化された電動圧縮機とすることができる。発泡弾性体の間には、平たい金属製の芯材が入っているため、形態が安定し、インバータ収容部を組み立てる際の作業性を向上させることができる。エンボス加工によってガスケットに付与された所定形状の凹凸は、面圧を高める効果がある。そのため、密閉性の高いインバータ収容部を備えた電動圧縮機とすることができる。

上記発明の一態様において、前記収容部本体と前記カバー部材とがボルトで締結され、前記ガスケットに付与された凹凸が、前記ボルトよりも前記収容部本体内側に配置される。

上記一態様によれば、ボルトよりも内側にガスケットの凹凸が配置されることで、ボルトの外側に配置された場合よりも、ガスケットと各部材間での面圧が立つようになる。それによって、より高いシール性を実現することができる。

上記発明の一態様において、前記開口部にかかるように前記収容部本体に設けられた切り欠き部と、該切り欠き部に嵌合される非金属製の配線保持部材とをさらに備え、前記配線保持部材と前記カバー部材との間には、液状ガスケットが配置されて前記配線保持部材と前記カバー部材との隙間をシールすることが好ましい。

上記一態様によれば、開口部にかかるように切り欠き部を設けることで、インバータ収容部を組み立てる際に、配線の接続が容易となる。配線保持部材は、非金属製であるため、電動圧縮機からの振動をカバー部材へ伝播しにくい。しかしながら、発泡弾性体を備えたガスケットを用いた場合、配線保持部材とガスケットとの間で面圧が立ちにくい。上記一態様によれば、配線保持部材とカバー部材との間に液状ガスケットを介在させることで、当該部分のシール性を高めることができる。

本発明によれば、金属製の芯材の両面を発泡弾性体で覆い、エンボス加工を施すことで、防振性及びシール性の高いガスケットとすることができる。このようなガスケットは、低い面圧で高いシール性を得ることができるため、収容部本体とカバー部材とを締結するボルトの本数を減らすことが可能となる。また、このようなガスケットをインバータ収容部のカバー部分に用いることによって、静音化された電動圧縮機となる。

車両用空気調和機に用いられるインバータ一体型圧縮機の外観側面図である。 収納部本体の平面図である。 カバー部材の平面図である。 図３のＹ−Ｙ断面図である。 本実施形態に係るガスケットのエンボス加工について説明する図である。 図１のインバータ一体型圧縮機に適用可能なガスケットの平面図である。 ボルト締結時の一例を示す図である。 配線保持部材の一例を示す図である。 Ｏリングを用いてシールした場合のシール部のイメージ図である。 ガスケットを段差で規制した場合のシール部のイメージ図である。 液状ガスケットを用いた場合のシール部のイメージ図である。

以下に、本発明に係る電動圧縮機の一実施形態について、図面を参照して説明する。
図１に、一例として、カーエアコンに用いられるインバータ一体型圧縮機の外観側面図を示す。
インバータ一体型電動圧縮機１は、その外殻を構成する耐圧構造のハウジング２を備えている。この耐圧構造のハウジング２は、図示省略の電動モータ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。

また、モータハウジング３の外周部には、その上方部にインバータ収容部６が一体に成形されている。
インバータ収容部６の内部には、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が組み込まれ、空調負荷に応じて電動圧縮機の回転数を可変制御できるように構成されている。
インバータ装置は、配線ケーブルによって外部の高電圧電源あるいは車両側の上位制御装置である車両側ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）と接続されるように構成されている。

図２は、収納部本体の平面図である。図３は、カバー部材の平面図である。図４は、図３のＹ−Ｙ断面図である。
インバータ収容部６は、収容部本体７と、収容部本体７を密閉可能に覆うカバー（カバー部材）８と、収容部本体７とカバー部材８との間に介在されているガスケットとを備えている。収容部本体７とカバー部材８とはボルトで締結されている。

収容部本体７は、アルミダイキャストなどの材質からなり、一面（図１の上側）が開放された開口部１１を形成する所定高さの周囲壁１２により囲われたボックス構造とされる。周囲壁１２の頂部は平面を有し、ボルト孔１３が所定の間隔で形成されている。例えば、５０ｍｍ程度の間隔でボルト孔１３を設けると良い。周囲壁１２の頂部の平面の内側には、収容部本体７の内側下向きに傾斜した傾斜面が続いて形成されていても良い。

カバー部材８はメッキなどで防食された圧延鋼板やアルミダイキャストなどの材質からなり、収容部本体７の開口部１１を密閉可能な形状とされる。カバー部材８の板厚は、例えば、１ｍｍ程度の薄さであっても良い。カバー部材８は、収容部本体７と接合する側の面の外周に、収容部本体７の周囲壁１２の頂部平面と略同形状の平面を有する。該平面には、収容部本体７に設けられたボルト孔１３に対応した位置にボルト孔２３が設けられている。

ガスケットは、芯材と、芯材の両面を覆う発泡弾性体とから構成されている。芯材は、所望の剛性を有し、且つ、変形可能な材質からなる平たい形状とされた平板が用いられる。例えば、芯材として厚さ０．１５〜０．２５ｍｍ程度の鉄板を用いることができる。
発泡弾性体としては、所望の弾性を有するＮＢＲなどを成分とする発泡ゴムを所定の厚さで用いることができる。例えば、発泡弾性体の締結前の厚さは０．１５ｍｍ〜０．３ｍｍ程度とされる。

ガスケットには、エンボス加工により所定の凹凸形状が付与されている。図５に、本実施形態に係るガスケットのエンボス加工について説明する図を示す。図５（ａ）はエンボス加工前、図５（ｂ）はエンボス加工後である。図５では、所定の形状の凹凸３３を有する金型３４でガスケット３０を上下面から挟みこみ、矢印Ａ方向に加圧することでエンボス加工を施している。凹凸３３は、ガスケット全体が歪まないように、０．３ｍｍ程度とすると良い。
ガスケット３０には、収容部本体７とカバー部材８とを締結可能にボルト孔４３が形成されている。図６に、一例として、所定の形状の凹凸３３を形成させた図１のインバータ一体型圧縮機に適用可能なガスケット３０の平面図を示す。図５（ｂ）に示すエンボス加工後のガスケット３０は、図６のＺ−Ｚの断面に相当する。

カバー部材８は、収容部本体７の開口部１１を覆うように、周囲壁１２の頂部に配置されている。収容部本体７とカバー部材８とは、間にガスケット３０を介してボルト１０で締結されている。
図７に、ボルト締結時の一例を示す。図７（ａ）は、ボルト締結前、図７（ｂ）はボルト締結後である。ガスケット３０は、付与された凹凸３３が、収容部本体７及びカバー部材８に設けられたボルト孔（１３、２３）よりも内側に位置する周囲壁１２の頂部平面に配置されると良い。この状態で、カバー部材８がビス１０等でビス止めされることにより開口部１１は水密状態に密閉シールされることになる。
ボルト孔（１３、２３）よりも外側にガスケットがある場合には、ボルト孔よりも外側部分のカバー部材８はボルト締結時に変形しやすい領域になるため、ガスケットの面圧がたりなくなり防水効果を発揮しにくくなる。
カバー部材８はメッキなどで防食された圧延鋼板やアルミダイキャストなどの材質からなり、ガスケット３０を圧縮するに十分な剛性を有しているため、ガスケット３０からの反力によってカバー部材８が変形することはないので、十分な防水性能を発揮することができる。

人間の聴覚は、周波数帯域によってその感度が異なり、同じ音圧レベルの音でも周波数帯域によって違う大きさの音に聞こえてしまう。そのため、カバー部材の厚さ、発泡弾性体の種類や厚さ、ボルト孔の配置、ボルトの締結力などは、収容部本体７とカバー部材８とを締結後の固有値が１ｋＨｚ以下となるように設定されると良い。

収容部本体７の周囲壁１２には、その一側面における上部位置に外側に突出した突出部１４が形成されている。突出部１４には、開放部が開口部１１にかかるように略Ｕ字形の切り欠き部が形成されている。切り欠き部には配線保持部材１５が嵌合されている。配線保持部材１５は、非金属製とされ、例えば硬質ゴムなどで形成された略直方体形状をしている。配線保持部材１５には、厚さ方向に貫通し、配線ケーブルが挿通される貫通孔１６が設けられている。貫通孔は所定数の配線ケーブルを挿通できるように複数備えられていても良い。切り欠き部に配線保持部材１５が設けられる場合、配線保持部材１５とカバー部材８との間には、液状ガスケットが塗布されている。
なお、突出部１４及び切り欠きに替えて、周囲壁１２の一側面に貫通孔が設けられ、該貫通孔に配線保持部材１５が設置されていても良い。
図８に、配線保持部材１５の一例を示す。図８（ａ）が平面図、図８（ｂ）が側面図である。

次に、上記構成の電動圧縮機の作用効果を説明する。
発泡弾性体３２は、所望の弾性を有するため、ダンピング効果が得られる。発泡弾性体３２の厚さが厚すぎると、軸力が低下するため、収容部本体７とカバー部材８とをボルト１０で締結した際のボルト締結力が弱くなる。また、発泡弾性体３２の厚さが厚すぎるとボルトの締結圧力によって劣化しやすくなる。一方、発泡弾性体３２の厚さが薄いと、防振性が低下する。そのため、発泡弾性体は所定の厚さで設けられる。そうすることによって、シール性、防振性、及び製品信頼性を兼ね揃えたガスケットとすることができる。

発泡弾性体３２は柔らかく形態が安定しないため、単品での取り扱い性が良くない。本実施形態によれば、ガスケット３０には芯材３１が入っているため、形態を安定させる効果を奏する。

ガスケット３０にはエンボス加工が施されているが、発泡弾性体３２は、エンボス加工時に、凹凸が付与される面及びその周辺によれを生じにくくさせる作用がある。エンボス加工によって付与された凹凸部分は、面圧が立ちやすい。これによって、低い面圧でも所望の防水性を得ることができるようになり、締結に用いるボルト１０の本数を減らすことが可能となる。

配線保持部材１５は非金属製であるため、配線保持部材１５とカバー部材８との間に発泡弾性体を有するガスケットを介した場合に、面圧がでないため、シール性を確保することが難しい。発泡弾性体を有するガスケットに替えて、液状ガスケットを介すことで配線保持部材１５とカバー部材８との間のシール性を高めることができる。

（実施例）
芯材３１（厚さ０．１５ｍｍの鉄板）の両面がそれぞれ０．１５ｍｍの発泡弾性体３２で覆われたガスケット（実施例１）と、該ガスケットの一端部から２ｍｍの位置に、突出量０．３ｍｍ、突出部の幅１．５ｍｍの凸形状が付与されたガスケット（実施例２）を用いて防水性及び防振性を確認した。収容部本体７とカバー部材８との間に、凸部がボルト孔よりも内側でカバー部材８と接触するようにガスケット３０を配置させた。収容部本体７及びカバー部材８は、締結後の厚さが０．３ｍｍ程度となるように、ボルトで締結させた。ボルト孔同士の間隔は、４５ｍｍ程度とした。
実施例１及び実施例２を用いて密閉したインバータ収容部は、インバータ部からの放射音が静音化され、防水機能を満足することが確認された。

発泡弾性体に替えて硬質ゴムを用いたガスケットについて、実施例と同様に防水性及び防振性を確認したが、実施例１と比較して防水性が低いことを確認した。これは、非発泡弾性体は、発泡弾性体よりも硬いため、シール性が低下したものと考えられる。

１ インバータ一体型電動圧縮機
２ ハウジング
３ モータハウジング
４ 圧縮機ハウジング
５、１０ ボルト
６ インバータ収容部
７ 収容部本体
８ カバー部材
１１ 開口部
１２ 周囲壁
１３、２３、４３ ボルト孔
１４ 突出部
１５ 配線保持部材
１６ 貫通孔
３０、５２ ガスケット
３１ 芯材
３２ 発泡弾性体
３３ 凹凸
３４ 金型
５０ Ｏリング
５１ 溝
５３ 液状ガスケット

Claims (2)

1. 開口部を有し、内部にインバータ装置が収容設置される収容部本体と、
   前記開口部を覆うカバー部材と、
   前記収容部本体と前記カバー部材との間に介在して、前記収容部本体と前記カバー部材との隙間をシールするガスケットと、
   を備え、
   前記ガスケットが、
   平たい金属製の芯材と、
   該芯材の両面を覆うように設けられた発泡弾性体と、
   を備え、エンボス加工によって付与された所定形状の凹凸を有し、
   前記収容部本体と前記カバー部材とがボルトで締結され、
   前記ガスケットに付与された凹凸が、前記ボルトよりも前記収容部本体内側に配置される電動圧縮機。
2. 前記開口部にかかるように前記収容部本体に設けられた切り欠き部と、
   該切り欠き部に嵌合される非金属製の配線保持部材と、
   をさらに備え、
   前記配線保持部材と前記カバー部材との間には、液状ガスケットが配置されて前記配線保持部材と前記カバー部材との隙間をシールする請求項１に記載の電動圧縮機。

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