JP6948570B2 - インバータ一体型電動圧縮機 - Google Patents

Description

本発明は、インバータ一体型電動圧縮機に関する。

従来のインバータ一体型電動圧縮機として、特許文献１に示すインバータ一体型電動圧縮機が知られている。このインバータ一体型電動圧縮機は、モータ、このモータにより駆動される圧縮機構、モータを駆動するインバータ回路部、及び、これらを収容するハウジングを備えている。このハウジングには、バッテリからの電源ハーネスに接続される高電力用コネクタが設けられている。このようなハウジングにおいて、圧縮機構が駆動すると、低温のガス冷媒がハウジングに吸入されて、これによりインバータ回路部が冷却され、その後、冷媒は圧縮機構により圧縮されて吐出される。

特開２０１７−２２９１５３号公報

特許文献１のインバータ一体型電動圧縮機において、ハウジングに接続される吸入管に低温の冷媒が流れると、吸入管が結露し、結露水が高電力用コネクタへ浸入するおそれがある。この場合、高電力用コネクタが結露水に濡れると、絶縁不良等の故障が生じることが懸念される。

本発明はこのような課題を解決するためになされたものであり、結露水による不具合を低減することができるインバータ一体型電動圧縮機を提供することを目的としている。

本発明のある態様に係るインバータ一体型電動圧縮機は、冷媒を吸入する吸入口と、前記冷媒を圧縮する圧縮部と、圧縮された前記冷媒を吐出する吐出口と、前記圧縮部を駆動する電動部と、前記電動部を制御するインバータと、前記インバータの駆動部と電気的に接続可能とする高電圧コネクタと、前記インバータの制御部と電気的に接続可能とする低電圧コネクタと、前記圧縮部、前記電動部及び前記インバータを収容するケーシングと、を備え、前記吸入口、前記吐出口、前記高電圧コネクタ及び前記低電圧コネクタが前記ケーシングにおける重力方向と反対側の部分である上部に設けられている。

この構成によれば、吸入口、高電圧コネクタ及び低電圧コネクタは、ケーシングにおける重力方向と反対側の部分である上部に設けられている。このため、吸入口に接続される吸入配管が結露しても、結露水は重力方向に落下するため、結露水が高電圧コネクタ及び低電圧コネクタに浸入し難く、結露水によるこれらの不具合を低減することができる。

インバータ一体型電動圧縮機では、前記高電圧コネクタは、接続される給電線の端面と対向する接続面を有し、前記接続面が前記吸入口よりも上方に位置していてもよい。この構成によれば、接続面が吸入口よりも高い位置にあるため、結露水が接続面へ浸入し難く、結露水による高電圧コネクタの不具合を低減することができる。

インバータ一体型電動圧縮機では、前記重力方向と直交する方向において、前記高電圧コネクタの前記吸入口からの寸法は、前記低電圧コネクタの前記吸入口からの寸法よりも小さくてもよい。この構成によれば、高電圧コネクタに接続されるインバータの駆動部を吸入口に近づけられるため、吸入口から流入する低温の冷媒によって駆動部を効率的に冷却することができる。また、高電圧コネクタに比べて、低電圧コネクタが吸入口よりも離れて設けられていることにより、結露水が低電圧コネクタへ浸入し難く、結露水による低電圧コネクタの不具合を低減することができる。

インバータ一体型電動圧縮機では、前記低電圧コネクタは、接続される信号線の端面と対向する接続面を有し、前記接続面が前記吸入口よりも下方に位置していてもよい。この構成によれば、ケーシングから低電圧コネクタの接続面までの部分の寸法が短いため、仮に低電圧コネクタが細くても、外部振動による共振によって低電圧コネクタが破損することを低減することができる。

インバータ一体型電動圧縮機では、前記高電圧コネクタは前記低電圧コネクタよりも太くてもよい。この構成によれば、仮に高電圧コネクタが長くても、高電圧コネクタが太いため、外部振動による共振によって高電圧コネクタが破損することを低減することができる。

本発明は、インバータ一体型電動圧縮機において結露水による不具合を低減することができるが可能であるという効果を奏する。

本発明の上記目的、他の目的、特徴、及び利点は、添付図面参照の下、以下の好適な実施態様の詳細な説明から明らかにされる。

本発明の実施の形態に係るインバータ一体型電動圧縮機を幅方向の一方側から視た図である。 図１のインバータ一体型電動圧縮機を重力方向の反対側（上側）から視た図である。 図１のインバータ一体型電動圧縮機を軸方向の一方側から視た図である。 図１のインバータ一体型電動圧縮機を軸方向の他方側から視た図である。

（実施の形態）
実施の形態１のインバータ一体型電動圧縮機（以下、単に「圧縮機」と称する。）１０は、図１〜図４に示すように、例えば、車両に装備され、車室内を空調する空調設備の冷媒回路に用いられる。圧縮機１０は、例えば、車両のエンジンルーム等の空間に配置され、バッテリ等の電源１１からの給電により駆動し、車両の制御装置等の外部の制御装置１５により制御される。

圧縮機１０は、冷媒を圧縮する圧縮部２０と、圧縮部２０を駆動する電動部３０と、電動部３０を制御するインバータ４０と、これらを収容するケーシング５０を備えている。圧縮部２０はスクロール方式の圧縮機構（図示せず）であって圧縮室２１を有し、電動部３０はモータ（図示せず）を有している。

インバータ４０は、制御部４１及び駆動部４２を有している。制御部４１は、マイクロコンピュータ等により構成されており、電動部３０のモータの回転動作等の動作を制御している。駆動部４２は、複数のスイッチング素子を集積したインテリジェントパワーモジュール（以下、ＩＰＭ）等のパワーモジュールにより構成されており、電動部３０の電力を制御する。駆動部４２は、例えば、複数のスイッチング素子を含むため、インバータ４０における主たる発熱源となっている。

ケーシング５０は、例えば、円柱形状であって、この軸方向が重力方向と直交するように配置されており、インバータ４０を収容する収容室５１を有している。例えば、ケーシング５０内において、軸方向の一方側（図１における左側）に収容室５１が配置され、軸方向の他方側（図１における右側）に圧縮部２０が配置され、収容室５１と圧縮部２０との間に電動部３０が配置されている。

ケーシング５０は、外部との接続部分が外面に配置されている。接続部分としては、例えば、吸入配管１２と接続される吸入口６０、吐出配管１３と接続される吐出口７０、電源１１からの給電線１４と接続される高電圧コネクタ８０、及び、制御装置１５からの信号線１６に接続される低電圧コネクタ９０が挙げられる。

吸入口６０は吸入ポート６１の先端面に開口しており、吸入ポート６１は、例えば、円筒等の筒形状であって、基端がケーシング５０の外面に形成されている。吐出口７０は吐出ポート７１の先端面に開口しており、吐出ポート７１は、例えば、円筒等の筒形状であって、基端がケーシング５０の外面に形成されている。ケーシング５０において、軸方向の一方側（図１における左側）に吸入口６０が配置され、軸方向の他方側（図１における右側）に吐出口７０が配置されている。

吸入口６０は吸入ポート６１を介して圧縮部２０の圧縮室２１に連通し、吐出口７０は吐出ポート７１を介して圧縮室２１に連通している。このため、電動部３０により圧縮部２０が駆動すると、冷媒は吸入口６０から圧縮部２０の圧縮室２１に流入し、圧縮室２１で圧縮された冷媒は吐出口７０から吐出される。

吸入口６０と圧縮室２１との間に収容室５１が配置され、収容室５１は吸入口６０及び圧縮室２１と連通している。このため、吸入口６０から流入した低温の冷媒は、圧縮室２１で圧縮される前に、収容室５１を流通してインバータ４０を冷却することができる。

高電圧コネクタ８０は、ケーシング５０内の第１配線（図示せず）によりインバータ４０の駆動部４２に接続され、端子（図示せず）、台座部（第１台座部８１）及びガイド部（第１ガイド部８２）を有している。第１台座部８１は、樹脂等の絶縁材料から成り、例えば、角柱等の柱形状により形成されている。第１台座部８１は、一端面がケーシング５０の外面に固定されており、他端面（第１接続面８３）に端子が設けられている。端子は、金属等の導体から成り、一端が第１配線に接続されており、他端が第１接続面８３に配置されている。第１ガイド部８２は、樹脂等の絶縁材料から成り、例えば、角筒等の筒形状であって、第１接続面８３の端子の周囲を囲むように第１接続面８３から立ち上がっている。

高電圧コネクタ８０が給電線１４に接続される場合、給電線１４は第１ガイド部８２に沿って移動し、給電線１４の端面が第１接続面８３に対向して当接する。これにより、給電線１４の端子と高電圧コネクタ８０の端子とが接続され、電源１１から高電圧（例えば、４００〜５００Ｖ）の電力が給電線１４、高電圧コネクタ８０及び第１配線を介して駆動部４２に供給される。

低電圧コネクタ９０は、ケーシング５０内の第２配線（図示せず）によりインバータ４０の制御部４１に接続され、端子（図示せず）、台座部（第２台座部９１）及びガイド部（第２ガイド部９２）を有している。第２台座部９１は、樹脂等の絶縁材料から成り、例えば、角柱等の柱形状により形成されている。第２台座部９１は、一端面がケーシング５０の外面に固定されており、他端面（第２接続面９３）に端子が設けられている。端子は、金属等の導体から成り、一端が第２配線に接続されており、他端が第２接続面９３に配置されている。第２ガイド部９２は、樹脂等の絶縁材料から成り、例えば、角筒等の筒形状であって、第２接続面９３の端子の周囲を取り囲むように第２接続面９３から立ち上がっている。

低電圧コネクタ９０が信号線１６に接続される場合、信号線１６は第２ガイド部９２に沿って移動し、信号線１６の端面が第２接続面９３に対向して当接する。これにより、信号線１６の端子と低電圧コネクタ９０の端子とが接続され、外部の制御装置１５から低電圧（例えば、１０Ｖ〜２０Ｖ）の電気信号が信号線１６、低電圧コネクタ９０及び第２配線を介して制御部４１に供給される。

このような吸入口６０、吐出口７０、高電圧コネクタ８０及び低電圧コネクタ９０は、ケーシング５０における重力方向と反対側の部分（上部）に設けられており、ケーシング５０における同じ側（上側）に配置されている。このため、ケーシング５０に対して同じ方向（ケーシング５０よりも上方）から、吸入口６０への吸入配管１２の接続、吐出口７０への吐出配管１３の接続、高電圧コネクタ８０への給電線１４の接続、低電圧コネクタ９０への信号線１６の接続を行うことができる。よって、エンジンルーム等の狭い空間であっても、これらの接続作業を容易に行うことができる。

さらに、吸入配管１２から吸入口６０に吸入される低温（例えば、１０℃以下）の冷媒によって吸入配管１２が結露しても、結露水は重力方向へ流れ落ちる。よって、結露水が高電圧コネクタ８０の第１接続面８３と給電線１４の端面との間、及び、低電圧コネクタ９０の第２接続面９３と信号線１６の端面との間へ浸入し難い。よって、結露水による高電圧コネクタ８０及び低電圧コネクタ９０の絶縁不良等の不具合を低減することができる。

また、図２に示すように、重力方向周りにおけるケーシング５０の周囲に電源１１及び制御装置１５が配置されていることがある。この場合、ケーシング５０の向きを軸方向及び幅方向の面内で（重力方向周りに）変えても、高電圧コネクタ８０及び低電圧コネクタ９０はケーシング５０を挟んで電源１１及び制御装置１５と反対側に配置されることがない。よって、圧縮機１０の向き、並びに、電源１１及び制御装置１５の配置の自由度が高い上、各コネクタに接続された給電線１４及び信号線１６が曲がって断線することを抑制することができる。

吸入ポート６１、吐出ポート７１、高電圧コネクタ８０及び低電圧コネクタ９０はケーシング５０から重力方向と反対側（上方）へ延びている。これらの各端面に設けられた接続箇所（吸入口６０、吐出口７０、第１接続面８３及び第２接続面９３）は重力方向に直交して設けられている。これにより、接続箇所に接続された各配管及び各電線は、接続箇所の上方において互いに平行に上方へ延びている。よって、各配管及び各電線を接続箇所に容易に接続することができる。また、吸入配管１２の結露水は重力方向へ流れ、第１接続面８３及び第２接続面９３へ浸入し難く、高電圧コネクタ８０及び低電圧コネクタ９０の結露水による不具合を低減することができる。

高電圧コネクタ８０及び低電圧コネクタ９０は、重力方向と直交する方向において吸入口６０からの寸法（距離）が吐出口７０からの寸法（距離）よりも小さい。これにより、高電圧コネクタ８０及び低電圧コネクタ９０は吐出口７０よりも吸入口６０の近くに配置される。このため、各コネクタに接続されているインバータ４０を吸入口６０の近くに配置することができる。よって、高温になる駆動部４２を含むインバータ４０を吸入口６０から流入する低温の冷媒により効率的に冷却することができる。

さらに、高電圧コネクタ８０は、重力方向と直交する方向において吸入口６０からの寸法（距離）が、吸入口６０から低電圧コネクタ９０までの寸法（距離）よりも小さい。具体的には、図２の上面視において、高電圧コネクタ８０における第１ガイド部８２の中心と吸入口６０の中心との第１距離Ｄ１は、低電圧コネクタ９０における第２ガイド部９２の中心と吸入口６０の中心との第２距離Ｄ２よりも小さい。これにより、高電圧コネクタ８０は低電圧コネクタ９０よりも吸入口６０の近くに配置することができる。このため、高電圧コネクタ８０に接続されている駆動部４２を、低電圧コネクタ９０に接続されている制御部４１よりも吸入口６０の近くに配置することができる。よって、高電圧が印加されて高温になる駆動部４２のＩＰＭを、低温の冷媒によって一層、効率的に冷却することができる。

さらに、高電圧コネクタ８０は、重力方向と反対方向（上方）においてケーシング５０と第１接続面８３との間の寸法（高さ）がケーシング５０と吸入口６０との間の寸法（高さ）よりも大きい。具体的には、図３の、軸方向の一方側から視た図において、ケーシング５０の中心（軸）を通り且つ重力方向に直交する面を基準としたときに、重力方向と反対方向において、高電圧コネクタ８０の第１接続面８３までの第１高さＨ１は、吸入ポート６１の先端面にある吸入口６０までの吸入口高さＨＫよりも大きい。これにより、第１接続面８３が、吸入口６０よりも高く、吸入口６０よりも上方に配置される。このため、第１接続面８３が吸入口６０の近傍に配置されていても、吸入配管１２の結露水は第１接続面８３に浸入し難く、結露水による高電圧コネクタ８０の不具合を低減することができる。

重力方向に直交する方向において、高電圧コネクタ８０の第１台座部８１の断面積は低電圧コネクタ９０の第２台座部９１の断面積よりも大きく、第１台座部８１は第２台座部９１よりも太い。このため、高電圧コネクタ８０は、ケーシング５０から上方へ第１台座部８１が長く延びていても、車両の振動による共振によって破損し難い。

低電圧コネクタ９０は、第２接続面９３が吸入口６０よりも下方に位置している。このため、低電圧コネクタ９０は、重力方向と反対方向においてケーシング５０と第２接続面９３との間の寸法（高さ）がケーシング５０と吸入口６０との間の寸法よりも小さい。具体的には、図３の、軸方向の一方側から視た図において、ケーシング５０の中心（軸）を通り且つ重力方向に直交する面を基準としたときに、重力方向と反対方向において、低電圧コネクタ９０の第２接続面９３までの第２高さＨ２は、吸入ポート６１の先端面にある吸入口６０までの吸入口高さＨＫよりも小さい。これにより、ケーシング５０から上方へ延びる第２台座部９１の寸法（高さ）が小さいため、第２台座部９１が細くても、車両の振動による共振によって破損し難い。

低電圧コネクタ９０は、重力方向と直交する方向において吸入口６０からの寸法（上記した第２距離Ｄ２）が、吸入口６０から高電圧コネクタ８０までの寸法（上記した第１距離Ｄ１）よりも大きい。これにより、低電圧コネクタ９０は高電圧コネクタ８０よりも吸入口６０から離れて配置することができる。よって、第２接続面９３が吸入口６０よりも下方に配置されていても、吸入配管１２の結露水は第２接続面９３に浸入し難く、結露水による低電圧コネクタ９０の不具合を低減することができる。

（その他の実施の形態）
上記実施の形態では、重力方向と反対方向において、低電圧コネクタ９０の第２接続面９３は、吸入口６０よりも下方に配置されていた。ただし、車両の振動による共振によって破損する可能性が小さくなる太さを低電圧コネクタ９０が有していれば、第２接続面９３は吸入口６０と同じ高さ又はそれよりも上方に配置されていてもよい。これにより、吸入配管１２の結露水は第２接続面９３に浸入し難く、結露水による低電圧コネクタ９０の不具合を低減することができる。

上記実施の形態では、重力方向と反対方向において、高電圧コネクタ８０の第１接続面８３は吸入口６０よりも上方に配置されていた。ただし、結露水が第１接続面８３に浸入し難い第１距離Ｄ１を高電圧コネクタ８０が確保できれば、第１接続面８３は吸入口６０と同じ高さ又はそれよりも下方に配置されていてもよい。

上記実施の形態では、重力方向と直交する方向において、低電圧コネクタ９０は、高電圧コネクタ８０よりも吸入口６０から離れた位置に配置されていた。ただし、結露水が第２接続面９３に浸入し難い第２高さＨ２を低電圧コネクタ９０が確保できれば、低電圧コネクタ９０は高電圧コネクタ８０よりも吸入口６０に近い位置又は同じ距離の位置に配置されていてもよい。

上記実施の形態では、低電圧コネクタ９０は、高電圧コネクタ８０よりも細かったが、高電圧コネクタ８０よりも太い又は同径であってもよい。

なお、上記全実施の形態は、互いに相手を排除しない限り、互いに組み合わせてもよい。また、上記説明から、当業者にとっては、本発明の多くの改良や他の実施の形態が明らかである。従って、上記説明は、例示としてのみ解釈されるべきであり、本発明を実行する最良の態様を当業者に教示する目的で提供されたものである。本発明の精神を逸脱することなく、その構造及び／又は機能の詳細を実質的に変更できる。

本発明のインバータ一体型電動圧縮機は、結露水による不具合を低減することができるインバータ一体型電動圧縮機等として有用である。

１０ ：インバータ一体型電動圧縮機
１４ ：給電線
２０ ：圧縮部
３０ ：電動部
４０ ：インバータ
４１ ：制御部
４２ ：駆動部
６０ ：吸入口
７０ ：吐出口
８０ ：高電圧コネクタ
８３ ：第１接続面（接続面）
９０ ：低電圧コネクタ
９３ ：第２接続面（接続面）

Claims (3)

1. 冷媒を吸入する吸入口と、
   前記冷媒を圧縮する圧縮部と、
   圧縮された前記冷媒を吐出する吐出口と、
   前記圧縮部を駆動する電動部と、
   前記電動部を制御するインバータと、
   前記インバータの駆動部と電気的に接続可能とする高電圧コネクタと、
   前記インバータの制御部と電気的に接続可能とする低電圧コネクタと、
   前記圧縮部、前記電動部及び前記インバータを収容するケーシングと、を備え、
   前記高電圧コネクタは、接続される給電線の端面と対向する第１接続面を有し、
   前記低電圧コネクタは、接続される信号線の端面と対向する第２接続面を有し、
   前記吸入口、前記吐出口、前記高電圧コネクタの前記第１接続面、及び前記低電圧コネクタの前記第２接続面が前記ケーシングにおける重力方向と反対側の部分である上部であって、前記重力方向に直交して設けられ、
   前記高電圧コネクタの前記第１接続面は前記吸入口よりも上方に位置し、
   前記重力方向と直交する方向において、前記高電圧コネクタの前記吸入口からの寸法は、前記低電圧コネクタの前記吸入口からの寸法よりも小さく、
   前記低電圧コネクタの前記第２接続面は前記吸入口よりも下方に位置している、インバータ一体型電動圧縮機。
2. 前記高電圧コネクタは前記低電圧コネクタよりも太い、請求項１に記載のインバータ一体型電動圧縮機。
3. 前記高電圧コネクタ、前記低電圧コネクタ、及び前記吸入口は、互いに隣り合って配置されている、請求項１に記載のインバータ一体型電動圧縮機。

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