電動圧縮機
【課題】インバータおよび平滑リアクトルを一体化した電動圧縮機において、車両への搭載性の向上を図る。
【解決手段】電動圧縮機は、ハウジング１０と、ハウジング１０内に収容され、冷媒を吸入圧縮して吐出する圧縮機構１１と、ハウジング１０の内部に収容され、車載バッテリ３から投入された電力により駆動する電動モータ１２と、電動モータ１２の駆動力を圧縮機構１１に伝達するシャフト１３と、ハウジング１０外周のインバータ収容部１４ａに収容され、電動モータ１２の駆動を制御する駆動制御手段、および商用電源２を用いて車載バッテリ３を充電する充電手段を兼ねるインバータ１４と、車載バッテリ３を充電する際に、商用電源２の電源電圧を昇圧するための環状の平滑リアクトル１６と、を備える。そして、平滑リアクトル１６は、ハウジング１０の内部に収容され、シャフト１３を囲むようにシャフト１３の径方向外側に配置されている。
【解決手段】電動圧縮機は、ハウジング１０と、ハウジング１０内に収容され、冷媒を吸入圧縮して吐出する圧縮機構１１と、ハウジング１０の内部に収容され、車載バッテリ３から投入された電力により駆動する電動モータ１２と、電動モータ１２の駆動力を圧縮機構１１に伝達するシャフト１３と、ハウジング１０外周のインバータ収容部１４ａに収容され、電動モータ１２の駆動を制御する駆動制御手段、および商用電源２を用いて車載バッテリ３を充電する充電手段を兼ねるインバータ１４と、車載バッテリ３を充電する際に、商用電源２の電源電圧を昇圧するための環状の平滑リアクトル１６と、を備える。そして、平滑リアクトル１６は、ハウジング１０の内部に収容され、シャフト１３を囲むようにシャフト１３の径方向外側に配置されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の外部の外部電源から投入された電力を受けて車両に搭載された蓄電手段を充電可能な車両に適用され、蓄電手段からの投入された電力により駆動する電動圧縮機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両の外部の外部電源（商用電源）から投入された電力を受けて車載バッテリを充電可能に構成された車両（例えば、プラグインハイブリッド自動車や電気自動車）では、外部電源から投入された交流電流を直流電流に変換して、車載バッテリに電力を供給する充電器を新たに搭載する必要があり、車両重量が増加するといった問題がある。
【０００３】
これに対して、特許文献１では、空調用冷凍サイクルの圧縮機の電動モータを駆動するインバータを、外部電源から電力が投入されたときの車載バッテリの充電器として機能させることによって、車両重量の増加の抑制を図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１９５３３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、外部電源から投入された電力を受けて車載バッテリを充電可能に構成された車両では、外部電源等の電源電圧を昇圧（または昇降圧）してインバータに供給するために、環状の平滑リアクトルを設ける必要がある。
【０００６】
ここで、本発明者らは、圧縮機の電動モータとインバータとの間や、インバータと平滑リアクトルとの間の接続部品（例えば、配線やコネクタ）の簡素化等を図るために、インバータ、および平滑リアクトルを一体化する構成（電動圧縮機）を検討している。
【０００７】
このような構成として、例えば、インバータを収容するインバータ収容部を、圧縮機のハウジングの外周に配置すると共に、平滑リアクトルをインバータ収容部内に配置する構成が考えられる。
【０００８】
ところが、平滑リアクトルは、その内部に中空部を有するため、平滑リアクトルをインバータ収容部内に収容する場合、インバータ収容部内にデッドスペースが生じてしまう。これにより、電動圧縮機全体の体格が増大してしまい、電動圧縮機の車両への搭載性が悪化するといった課題がある。
【０００９】
本発明は上記点に鑑みて、インバータおよび平滑リアクトルを一体化した電動圧縮機において、車両への搭載性の向上を図ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、車両の外部の外部電源（２）から投入された電力を受けて車両に搭載された蓄電手段（３）を充電可能な車両に適用され、蓄電手段（３）からの投入された電力により駆動する電動圧縮機であって、流体の吸入口（１０１）および吐出口（１０２）が形成されたハウジング（１０）と、ハウジング（１０）の内部に収容され、吸入口（１０１）から流入した流体を吸入圧縮して吐出口（１０２）へ吐出する圧縮機構（１１）と、ハウジング（１０）の内部に収容され、蓄電手段（３）から投入された電力により駆動する電動モータ（１２）と、ハウジング（１０）の内部に軸受（１３ａ）を介して支持されて、電動モータ（１２）の駆動力を圧縮機構（１１）に伝達するシャフト（１３）と、ハウジング（１０）の外周に設けられたインバータ収容部（１４ａ）に収容され、電動モータ（１２）の駆動を制御する駆動制御手段、および外部電源（２）を用いて蓄電手段（３）を充電する充電手段を兼ねるインバータ（１４）と、蓄電手段（３）を充電する際に、外部電源（２）の電源電圧を昇圧するための環状の平滑リアクトル（１６）と、を備え、平滑リアクトル（１６）は、ハウジング（１０）の内部に収容され、シャフト（１３）を囲むようにシャフト（１３）の径方向外側に配置されていることを特徴とする。
【００１１】
これによれば、円環状の平滑リアクトル（１６）におけるデッドスペース（内側空間）を、電動モータ（１２）の駆動力を圧縮機構（１２）に伝達するシャフト（１３）を配置する空間として利用するので、平滑リアクトル（１６）を内蔵することによる電動圧縮機の体格の増大を抑制することができる。この結果、電動圧縮機の車両への搭載性の向上を図ることができる。
【００１２】
また、請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の電動圧縮機において、平滑リアクトル（１６）は、少なくとも一部が、シャフト（１３）の径方向において軸受（１３ａ）と重合する位置に配置されていることを特徴とする。
【００１３】
これよれば、平滑リアクトル（１６）におけるデッドスペース（内側空間）を、シャフト（１３）およびシャフト（１３）を支持する軸受（１３ａ）を配置する空間として利用するので、電動圧縮機の体格の増大をより効果的に抑制することができる。
【００１４】
ところで、平滑リアクトル（１６）は、作動時に流れる電流によって発熱するが、その発熱により温度が過剰に上昇すると、平滑リアクトル（１６）の作動安定性が損なわれる虞がある。
【００１５】
そこで、請求項３に記載の発明では、請求項１または２に記載の電動圧縮機において、ハウジング（１０）は、その内部に吸入口（１０１）から流入した流体を、少なくとも平滑リアクトル（１６）の周辺部を介して圧縮機構（１１）へと導く流体流路（１６３ａ）が形成されていることを特徴とする。
【００１６】
これによると、ハウジング（１６）内に流入した流体により、平滑リアクトル（１６）を冷却することができるので、平滑リアクトル（１６）の温度が過剰に上昇してしまうことを抑制することができる。
【００１７】
また、インバータ（１４）は、作動時に流れる電流によって発熱するが、その発熱により温度が過剰に上昇すると、インバータ（１４）の作動安定性が損なわれる虞がある。
【００１８】
そこで、請求項４に記載の発明では、請求項１ないし３のいずれか１つに記載の電動圧縮機において、インバータ（１４）は、少なくとも一部が、シャフト（１３）の径方向において流体流路（１６３ａ）と重合する位置に配置されていることを特徴とする。
【００１９】
これによると、ハウジング（１０）内に流入した流体により、インバータ（１４）を冷却することができるので、インバータ（１４）の温度が過剰に上昇してしまうことを抑制することができる。
【００２０】
なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】第１実施形態に係る電動圧縮機の軸方向断面図である。
【図２】第１実施形態に係る電動圧縮機の電源システムの概略を示すブロック図である。
【図３】第１実施形態に電源システムの各リレーＲＹ１〜ＲＹ６の制御内容を説明するための説明図である。電源システムの作動を説明する説明図である。
【図４】第２実施形態に係る電動圧縮機の軸方向断面図である。
【図５】第３実施形態に係る電動圧縮機の電源システムの概略を示すブロック図である。
【図６】第３実施形態に係る電源システムの各リレーＲＹ１〜ＲＹ４の制御内容を説明するための説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。
【００２３】
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態について説明する。図１は本実施形態に係る電動圧縮機の軸方向断面図である。
【００２４】
本実施形態に係る電動圧縮機１は、車両外部の商用電源（外部電源）２から投入された電力を受けて車両に搭載された車載バッテリ（蓄電手段）３を充電可能な車両（例えば、プラグインハイブリッド自動車や電気自動車）に適用される。この電動圧縮機１は、図示しない凝縮器、膨張弁、および蒸発器とともに、周知の蒸気圧縮式冷凍サイクルを構成している。
【００２５】
本実施形態の電動圧縮機１は、図１に示すように、冷媒（流体）の冷媒吸入口（吸入口）１０１および冷媒吐出口（吐出口）１０２が形成されたハウジング１０を有して構成されている。ハウジング１０は、伝熱性の高いアルミニウム等の金属からなるもので、略円筒状に形成されている。
【００２６】
ハウジング１０における冷媒吸入口１０１は、ハウジング１０の長手方向一端側（紙面右側）の端面に形成されており、蒸発器（図示略）の冷媒流出口側に接続されている。そして、冷媒吸入口１０１を介して蒸発器から流出した低温低圧冷媒がハウジング１０の内部に流入する。
【００２７】
また、ハウジング１０における冷媒吐出口１０２は、ハウジング１０の長手方向他端側（紙面左側）の端面に形成されており、凝縮器（図示略）の冷媒吸入口側に接続されている。そして、冷媒吐出口１０２を介して高温高圧冷媒が凝縮器へ吐出される。
【００２８】
ハウジング１０には、その内部に冷媒を吸入圧縮して吐出する圧縮機構１１が配置されている。本実施形態の圧縮機構１１は、ハウジング１０における長手方向他端側（冷媒吐出口１０２側）に配置されている。
【００２９】
本実施形態では、圧縮機構１１を周知のスクロール型圧縮機構で構成している。すなわち、本実施形態の圧縮機構１１は、渦状のラップが形成された固定スクロール（図示略）および旋回スクロール（図示略）を有し、各スクロールのラップを互いに噛み合わせ、旋回スクロールを旋回運動させることで、冷媒を吸入・圧縮して吐出するものである。
【００３０】
また、ハウジング１０には、その内部に圧縮機構１１を駆動する電動モータ１２、および電動モータ１２の駆動力を圧縮機構１１に伝達するシャフト１３が配置されている。シャフト１３は、ハウジング１０における長手方向に延びるように配置されており、ハウジング１０における冷媒吸入口１０１側に設けられた軸受１３ａ、および圧縮機構１１側に設けられた軸受（図示略）にて回転可能に支持されている。
【００３１】
電動モータ１２は、ハウジング１０における長手方向の略中央部に配置されており、シャフト１３に対して固定されたロータ１２１、ロータ１２１と径方向に重合するようにハウジング１０の内壁に固定されたステータコア１２２を有して構成されている。
【００３２】
電動モータ１２のロータ１２１は、例えば、永久磁石が埋め込まれたものであって、ステータコア１２２から発生される回転磁界によってシャフト１３と共に回転する。また、ステータコア１２２は、磁性体からなるもので、その軸線方向がシャフト１３の軸方向に一致する筒状部材で構成され、回転磁界を発生させるためのステータコイル１２３が設けられている。なお、ステータコア１２２に設けられたステータコイル１２３は、後述するインバータ１４にクラスタブロック１５ａおよび中継端子１５ｂからなる接続部１５を介して接続されている。
【００３３】
また、ハウジング１０には、その内部に後述する商用電源２からの電源電圧を昇降圧するための昇圧コンバータ４の一部を構成する環状の平滑リアクトル１６が、焼き嵌めによりハウジング１０における長手方向一端側（冷媒吸入口１０１側）に固定されている。
【００３４】
本実施形態の平滑リアクトル１６は、その内側に中空部１６０を有している。そして、平滑リアクトル１６は、シャフト１３を囲むようにシャフト１３の径方向外側に配置されると共に、その一部が、シャフト１３の径方向において、軸受１３ａと重合するように配置されている。すなわち、平滑リアクトル１６の内側に形成される中空部１６０には、シャフト１３および軸受１３ａが配置されている。
【００３５】
本実施形態の平滑リアクトル１６は、外鉄型のリアクトルであり、ダストコア１６１にてモールドされたコイル１６２、およびコイル１６２を収容するための金属製の環状ケース１６３で構成されている。
【００３６】
ここで、本実施形態では、電動モータ１２のステータコア１２２の外周面とハウジング１０の内周面との間、および平滑リアクトル１６２と環状ケース１６３の間には、それぞれ冷媒吸入口１０１から流入した低温冷媒が流通する冷媒流路（流体流路）１２２ａ、１６３ａが形成されている。この冷媒流路１２２ａは、ハウジング１０の冷媒吸入口１０１から流入した冷媒を電動モータ１２および平滑リアクトル１６の周辺部を介して圧縮機構１１へと導く流路である。
【００３７】
ハウジング１０には、その外周に電動モータ１２の駆動を制御するインバータ１４を収容するインバータ収容部１４ａが取り付けられている。インバータ収容部１４ａに収容されたインバータ１４は、シャフト１３の径方向において、冷媒流路１２２ａ、１６３ａと重合する位置に配置されている。
【００３８】
次に、インバータ１４を含む電動圧縮機１の電源システムについて説明する。図２は本実施形態に係る電動圧縮機の電源システムの概略を示すブロック図である。
【００３９】
本実施形態の電動圧縮機１の電源システムは、電動圧縮機１のインバータ１４を、電動モータ１２の駆動を制御する駆動制御手段として機能させると共に、車載バッテリ３を充電する際の充電手段として機能させている。
【００４０】
図２に示すように、電動圧縮機１の電源システムは、主に電動圧縮機１の電動モータ１２、インバータ１４、車載バッテリ３、昇圧コンバータ４、商用電源２から投入された電力により受電する受電部２１、制御装置５を有して構成されている。
【００４１】
受電部２１は、商用電源２に接続するためのコネクタ、フィルタ回路等を有して構成されている。なお、受電部２１には、商用電源２から投入される電源電圧を検出する第１電圧センサ２１ａが接続されている。
【００４２】
電動圧縮機１の電動モータ１２は、三相交流モータであって、そのステータコイル１２３がＵ相コイル１２３ａ、Ｖ相コイル１２３ｂ、およびＷ相コイル１２３ｃで構成されている。
【００４３】
インバータ１４は、Ｕ相コイル１２３ａに対応するＵ相アーム１４１、Ｖ相コイル１２３ｂに対応するＶ相アーム１４２、Ｗ相コイル１２３ｃに対応するＷ相アーム１４３を含んで構成されている。
【００４４】
各アーム１４１〜１４３は、後述するシステムメインリレーＳＭＲ１、ＳＭＲ２を介して、車載バッテリ３の正極に接続された電源ラインと、車載バッテリ３の負極に接続された接地ラインとの間に並列接続されている。
【００４５】
Ｕ相アーム１４１は、一対の半導体スイッチＱ１、Ｑ２、および各半導体スイッチＱ１、Ｑ２に対して逆導通可能な向き（エミッタ側からコレクタ側への電流の流れを許容する向き）に並列接続されたダイオードＤ１、Ｄ２を有する。
【００４６】
同様に、Ｖ相アーム１４２は、一対の半導体スイッチＱ３、Ｑ４、および各半導体スイッチＱ３、Ｑ４に対して逆導通可能な向きに並列接続されたダイオードＤ３、Ｄ４を有し、Ｗ相アーム１４３は、一対の半導体スイッチＱ５、Ｑ６、および各半導体スイッチＱ５、Ｑ６に対して逆導通可能な向きに並列接続されたダイオードＤ５、Ｄ６を有する。なお、半導体スイッチＱ１〜Ｑ６としては、例えば、ＩＧＢＴを採用することができる。
【００４７】
ここで、インバータ１４のＵ相アーム１４１の半導体スイッチＱ１、Ｑ２の接続点には、リレーＲＹ３を介して電動モータ１２のＵ相コイル１２３ａが接続されると共に、リレーＲＹ１を介して受電部２１が接続されている。
【００４８】
Ｖ相アーム１４２の半導体スイッチＱ３、Ｑ４の接続点には、電動モータ１２のＶ相コイル１２３ｂに接続されると共に、リレーＲＹ２を介して受電部２１に接続されている。
【００４９】
Ｗ相アーム１４３の半導体スイッチＱ５、Ｑ６の接続点には、リレーＲＹ４を介して電動モータ１２のＷ相コイル１２３ｃに接続されると共に、リレーＲＹ６を介して後述する昇圧コンバータ４の平滑リアクトル１６に接続されている。
【００５０】
ここで、リレーＲＹ１、ＲＹ２がインバータ１４と受電部２１との間を切替接続する第１接続部を構成し、リレーＲＹ３、ＲＹ４がインバータ４と電動モータ１２との間を切替接続する第２接続部を構成している。
【００５１】
車載バッテリ３は、電動圧縮機１を含む各種電気負荷に供給するための電力を蓄える蓄電手段を構成するもので、例えば、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池、鉛蓄電池等の二次電池を用いることができる。
【００５２】
車載バッテリ３は、昇圧コンバータ４へ直流電圧を出力すると共に、昇圧コンバータ４から出力される直流電圧により充電される。なお、車載バッテリ３には、車載バッテリ３の電源電圧を検出する第２電圧センサ３ａが接続されている。
【００５３】
車載バッテリ３の正極側には、第１システムメインリレーＳＭＲ１が接続され、負極側には第２システムメインリレーＳＭＲ２が接続されている。車載バッテリ３には、各システムメインリレーＳＭＲ１、ＳＭＲ２を介してコンデンサ１４４が並列接続されている。具体的には、コンデンサ１４４の正電圧側に第１システムメインリレーＳＭＲ１が接続され、負電圧側に第２システムメインリレーＳＭＲ２が接続されている。
【００５４】
第１システムメインリレーＳＭＲ１に接続された配線は、コンデンサ１４４の正電圧側との接続点から分岐して後述する昇圧コンバータ４の半導体スイッチＱａ１のコレクタに接続されている。そして、第１システムメインリレーＳＭＲ１に接続された配線は、さらに昇圧コンバータ４の半導体スイッチＱａ１のコレクタとの接続点から分岐して、リレーＲＹ５を介してインバータ１４の半導体スイッチＱ１、Ｑ３、Ｑ５のコレクタに接続されている。
【００５５】
また、第２システムメインリレーＳＭＲ２に接続された配線は、コンデンサ１４４の負電圧側との接続点から分岐して後述する昇圧コンバータ４の半導体スイッチＱａ２のエミッタに接続されている。そして、第２システムメインリレーＳＭＲ２に接続された配線は、さらに昇圧コンバータ４の半導体スイッチＱａ２のエミッタとの接続点から分岐して、インバータ１４の半導体スイッチＱ２、Ｑ４、Ｑ６のエミッタに接続されている。
【００５６】
昇圧コンバータ４は、上述した平滑リアクトル１６、半導体スイッチＱａ１、Ｑａ２、および各半導体スイッチＱａ１、Ｑａ２に対して逆導通可能な向きに並列接続されたダイオードＤａ１、Ｄａ２を含んで構成されている。
【００５７】
平滑リアクトル１６は、一端が半導体スイッチＱａ１、Ｑａ２の接続点に接続され、他端がリレーＲＹ６を介してインバータ１４におけるＷ相アーム１４３の半導体スイッチＱ５、Ｑ６の接続点に接続されている。なお平滑リアクトル１６には、平滑リアクトル１６を流れる電流を検出する電流センサ１６ａが接続されている。
【００５８】
制御装置５は、各種入力信号に基づいて各種演算処理を実行するもので、ＣＰＵ、およびＲＯＭ、ＲＡＭといった記憶手段等からなる周知のマイクロコンピュータとその周辺回路により構成されている。
【００５９】
制御装置５の入力側には、電圧センサ３ａおよび電流センサ１６ａが接続されており、各センサ３ａ、１６ａから検出値が入力される。また、制御装置５の出力側には、インバータ１４の各半導体スイッチＱ１〜Ｑ６、昇圧コンバータ４の各半導体スイッチＱａ１、Ｑａ２、各リレーＲＹ１〜ＲＹ６、ＳＭＲ１、ＳＭＲ２等が接続されており、制御装置５からの制御信号に応じて、その作動が制御される。
【００６０】
次に、本実施形態の電源システムおよび電動圧縮機１の作動について説明する。図３は、制御装置５による電源システムの各リレーＲＹ１〜ＲＹ６の制御内容を説明するための説明図である。
【００６１】
ここで、図３では、時刻Ｔ１〜Ｔ２の期間および時刻Ｔ３〜Ｔ４の期間が、電動圧縮機１の作動期間とし、時刻Ｔ２〜Ｔ３の期間が車載バッテリ３の充電期間としている。なお、電動圧縮機１の作動と車載バッテリ３の充電との切替は、受電部２１に接続された第１電圧センサ２１ａの検出値に基づいて行われる。
【００６２】
図３に示すように、電動圧縮機１の作動期間は、リレーＲＹ３、ＲＹ４、ＲＹ５をＯＮし、リレーＲＹ１、ＲＹ２、ＲＹ６をＯＦＦすることで、インバータ１４を電動モータ１２の駆動を制御する駆動制御手段として機能させることができる。
【００６３】
一方、車載バッテリ３の充電期間は、リレーＲＹ１、ＲＹ２、ＲＹ６をＯＮし、リレーＲＹ３、ＲＹ４、ＲＹ５をＯＦＦすることで、インバータ１４を車載バッテリ３の充電手段として機能させることができる。この際、インバータ１４のＵ相アーム１４１およびＶ相アーム１４２は、ダイオード整流回路として機能し、インバータ１４のＷ相アーム１４３、昇圧コンバータ４は、商用電源２の電源電圧の昇降圧回路として機能する。
【００６４】
以上説明した本実施形態の構成では、円環状の平滑リアクトル１６を、ハウジング１０の内部において、シャフト１３の径方向においてシャフト１３を囲むようにシャフト１３の径方向外側に配置する構成としている。これによると、平滑リアクトル１６におけるデッドスペース（中空部１６０）を、シャフト１３を配置する空間として利用するので、平滑リアクトル１６を内蔵することによる電動圧縮機１の体格の増大を抑制することができる。この結果、電動圧縮機の車両への搭載性の向上を図ることができる。
【００６５】
さらに、本実施形態では、平滑リアクトル１６の一部を、シャフト１３の径方向において軸受１３ａと重合する位置に配置する構成としている。これによると、平滑リアクトル１６におけるデッドスペース（中空部１６０）を、シャフト１３および軸受１３ａを配置する空間として利用するので、電動圧縮機の体格の増大をより効果的に抑制することができる。
【００６６】
また、ハウジング１０と平滑リアクトル１６の環状ケース１６３との間に、冷媒吸入口１０１から流入した冷媒が流れる冷媒流路１６３ａを形成している。これによれば、ハウジング１０内に流入した冷媒により、平滑リアクトル１６を冷却することができるので、平滑リアクトル１６の温度が過剰に上昇してしまうことを抑制することができる。
【００６７】
このように、冷媒により平滑リアクトル１６の温度を低下させる構成とすれば、平滑リアクトル１６における許容損失が増加させることができるので、平滑リアクトル１６自身を小型化することができる。これにより、電動圧縮機１の体格の小型化を図ることができる。
【００６８】
さらに、本実施形態では、インバータ１４の一部を、シャフト１３の径方向においてハウジング１０内の冷媒流路１２２ａ、１６３ａと重合する位置に配置する構成としている。これによれば、ハウジング１０内に流入した冷媒により、インバータ１４を冷却することができるので、インバータ１４の温度が過剰に上昇してしまうことを抑制することができる。
【００６９】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について説明する。本実施形態では、第１実施形態と同様または均等な部分についての説明を省略、または簡略化して説明する。
【００７０】
図４は、本実施形態に係る電動圧縮機の軸方向断面図である。図４に示すように、本実施形態の電動圧縮機１は、ハウジング１０の略中央部に平滑リアクトル１６を配置し、平滑リアクトル１６に対して冷媒吐出口１０２側に圧縮機構１１、冷媒吸入口１０１側に電動モータ１２を配置する構成としている。そして、本実施形態の平滑リアクトル１６は、ハウジング１０内において、シャフト１３の径方向においてシャフト１３を囲むようにシャフト１３の径方向外側に配置されている。
【００７１】
このように、平滑リアクトル１６をシャフト１３の径方向においてシャフト１３と重合する位置に配置する構成では、平滑リアクトル１６におけるデッドスペース（中空部１６０）を、シャフト１３を配置する空間として利用するので、電動圧縮機の体格の増大をより効果的に抑制することができる。
【００７２】
（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態について説明する。本実施形態では、第１実施形態と同様または均等な部分についての説明を省略、または簡略化して説明する。
【００７３】
図５は、本実施形態に係る電動圧縮機１の電源システムの概略を示すブロック図であり、図６は、本実施形態に係る電源システムの作動を説明する説明図である。
【００７４】
図５に示すように、本実施形態では、昇圧コンバータ４、およびリレーＲＹ５、ＲＹ６を廃し、平滑リアクトル１６および電流センサ１６ａを、リレーＲＹ１と、リレーＲＹ３およびＵ相アーム１４１の半導体スイッチＱ１、Ｑ２の接続点との間に接続する構成としている。さらに、Ｖ相アーム１４２の半導体スイッチＱ３、Ｑ４の接続点に、リレーＲＹ４を介して電動モータ１２のＶ相コイル１２３ｃを接続し、Ｗ相アーム１４３の半導体スイッチＱ５、Ｑ６の接続点に、電動モータ１２のＷ相コイル１２３ｃを接続する構成としている。
【００７５】
そして、図６に示すように、電動圧縮機１の作動期間は、リレーＲＹ３、ＲＹ４をＯＮし、リレーＲＹ１、ＲＹ２をＯＦＦすることで、インバータ１４を電動モータ１２の駆動を制御する駆動制御手段として機能させることができる。
【００７６】
一方、車載バッテリ３の充電期間は、リレーＲＹ１、ＲＹ２をＯＮし、リレーＲＹ３、ＲＹ４をＯＦＦすることで、インバータ１４を車載バッテリ３の充電手段として機能させることができる。この際、インバータ１４のＵ相アーム１４１およびＶ相アーム１４２は、ＰＷＭ整流回路および昇圧回路として機能する。
【００７７】
このように構成される電源システムに対して、本発明の電動圧縮機１を適用することができる。そして、本実施形態の構成においても、第１、第２実施形態と同様の効果を奏することができる。
【００７８】
（他の実施形態）
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各請求項に記載した範囲を逸脱しない限り、各請求項の記載文言に限定されず、当業者がそれらから容易に置き換えられる範囲にも及び、かつ、当業者が通常有する知識に基づく改良を適宜付加することができる。例えば、以下のように種々変形可能である。
【００７９】
（１）上述の各実施形態では、電動圧縮機１の圧縮機構１１としてスクロール型圧縮機構を採用する例について説明したが、これに限定されない。例えば、電動圧縮機１の圧縮機構１１として、ベーン型圧縮機構を採用してもよい。
【００８０】
（２）上述の各実施形態のように、ハウジング１０の内壁面と平滑リアクトル１６の環状ケース１６３との間に、冷媒吸入口１０１から流入した冷媒が流れる冷媒流路１６２を設ける構成が好ましいが、平滑リアクトル１６の温度が過剰に上昇しない場合等には、冷媒流路１６２を設けなくともよい。
【００８１】
（３）上述の各実施形態では、ハウジング１０における長手方向の一端側の端面に冷媒吐出口１０２を設け、他端側の端面に冷媒吸入口１０１を設ける構成したが、これに限定されず、冷媒吸入口１０１および冷媒吐出口１０２は、ハウジング１０における径方向の側面に設ける構成としてもよい。
【符号の説明】
【００８２】
１ 電動圧縮機
２ 商用電源（外部電源）
３ 車載バッテリ（蓄電手段）
１０ ハウジング
１０１ 冷媒吸入口（吸入口）
１０２ 冷媒吐出口（吐出口）
１１ 圧縮機構
１２ 電動モータ
１３ シャフト
１３ａ 軸受
１４ インバータ
１４ａ インバータ収容部
１６ 平滑リアクトル
１６３ａ 冷媒流路（流体流路）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の外部の外部電源から投入された電力を受けて車両に搭載された蓄電手段を充電可能な車両に適用され、蓄電手段からの投入された電力により駆動する電動圧縮機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両の外部の外部電源（商用電源）から投入された電力を受けて車載バッテリを充電可能に構成された車両（例えば、プラグインハイブリッド自動車や電気自動車）では、外部電源から投入された交流電流を直流電流に変換して、車載バッテリに電力を供給する充電器を新たに搭載する必要があり、車両重量が増加するといった問題がある。
【０００３】
これに対して、特許文献１では、空調用冷凍サイクルの圧縮機の電動モータを駆動するインバータを、外部電源から電力が投入されたときの車載バッテリの充電器として機能させることによって、車両重量の増加の抑制を図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１９５３３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、外部電源から投入された電力を受けて車載バッテリを充電可能に構成された車両では、外部電源等の電源電圧を昇圧（または昇降圧）してインバータに供給するために、環状の平滑リアクトルを設ける必要がある。
【０００６】
ここで、本発明者らは、圧縮機の電動モータとインバータとの間や、インバータと平滑リアクトルとの間の接続部品（例えば、配線やコネクタ）の簡素化等を図るために、インバータ、および平滑リアクトルを一体化する構成（電動圧縮機）を検討している。
【０００７】
このような構成として、例えば、インバータを収容するインバータ収容部を、圧縮機のハウジングの外周に配置すると共に、平滑リアクトルをインバータ収容部内に配置する構成が考えられる。
【０００８】
ところが、平滑リアクトルは、その内部に中空部を有するため、平滑リアクトルをインバータ収容部内に収容する場合、インバータ収容部内にデッドスペースが生じてしまう。これにより、電動圧縮機全体の体格が増大してしまい、電動圧縮機の車両への搭載性が悪化するといった課題がある。
【０００９】
本発明は上記点に鑑みて、インバータおよび平滑リアクトルを一体化した電動圧縮機において、車両への搭載性の向上を図ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、車両の外部の外部電源（２）から投入された電力を受けて車両に搭載された蓄電手段（３）を充電可能な車両に適用され、蓄電手段（３）からの投入された電力により駆動する電動圧縮機であって、流体の吸入口（１０１）および吐出口（１０２）が形成されたハウジング（１０）と、ハウジング（１０）の内部に収容され、吸入口（１０１）から流入した流体を吸入圧縮して吐出口（１０２）へ吐出する圧縮機構（１１）と、ハウジング（１０）の内部に収容され、蓄電手段（３）から投入された電力により駆動する電動モータ（１２）と、ハウジング（１０）の内部に軸受（１３ａ）を介して支持されて、電動モータ（１２）の駆動力を圧縮機構（１１）に伝達するシャフト（１３）と、ハウジング（１０）の外周に設けられたインバータ収容部（１４ａ）に収容され、電動モータ（１２）の駆動を制御する駆動制御手段、および外部電源（２）を用いて蓄電手段（３）を充電する充電手段を兼ねるインバータ（１４）と、蓄電手段（３）を充電する際に、外部電源（２）の電源電圧を昇圧するための環状の平滑リアクトル（１６）と、を備え、平滑リアクトル（１６）は、ハウジング（１０）の内部に収容され、シャフト（１３）を囲むようにシャフト（１３）の径方向外側に配置されていることを特徴とする。
【００１１】
これによれば、円環状の平滑リアクトル（１６）におけるデッドスペース（内側空間）を、電動モータ（１２）の駆動力を圧縮機構（１２）に伝達するシャフト（１３）を配置する空間として利用するので、平滑リアクトル（１６）を内蔵することによる電動圧縮機の体格の増大を抑制することができる。この結果、電動圧縮機の車両への搭載性の向上を図ることができる。
【００１２】
また、請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の電動圧縮機において、平滑リアクトル（１６）は、少なくとも一部が、シャフト（１３）の径方向において軸受（１３ａ）と重合する位置に配置されていることを特徴とする。
【００１３】
これよれば、平滑リアクトル（１６）におけるデッドスペース（内側空間）を、シャフト（１３）およびシャフト（１３）を支持する軸受（１３ａ）を配置する空間として利用するので、電動圧縮機の体格の増大をより効果的に抑制することができる。
【００１４】
ところで、平滑リアクトル（１６）は、作動時に流れる電流によって発熱するが、その発熱により温度が過剰に上昇すると、平滑リアクトル（１６）の作動安定性が損なわれる虞がある。
【００１５】
そこで、請求項３に記載の発明では、請求項１または２に記載の電動圧縮機において、ハウジング（１０）は、その内部に吸入口（１０１）から流入した流体を、少なくとも平滑リアクトル（１６）の周辺部を介して圧縮機構（１１）へと導く流体流路（１６３ａ）が形成されていることを特徴とする。
【００１６】
これによると、ハウジング（１６）内に流入した流体により、平滑リアクトル（１６）を冷却することができるので、平滑リアクトル（１６）の温度が過剰に上昇してしまうことを抑制することができる。
【００１７】
また、インバータ（１４）は、作動時に流れる電流によって発熱するが、その発熱により温度が過剰に上昇すると、インバータ（１４）の作動安定性が損なわれる虞がある。
【００１８】
そこで、請求項４に記載の発明では、請求項１ないし３のいずれか１つに記載の電動圧縮機において、インバータ（１４）は、少なくとも一部が、シャフト（１３）の径方向において流体流路（１６３ａ）と重合する位置に配置されていることを特徴とする。
【００１９】
これによると、ハウジング（１０）内に流入した流体により、インバータ（１４）を冷却することができるので、インバータ（１４）の温度が過剰に上昇してしまうことを抑制することができる。
【００２０】
なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】第１実施形態に係る電動圧縮機の軸方向断面図である。
【図２】第１実施形態に係る電動圧縮機の電源システムの概略を示すブロック図である。
【図３】第１実施形態に電源システムの各リレーＲＹ１〜ＲＹ６の制御内容を説明するための説明図である。電源システムの作動を説明する説明図である。
【図４】第２実施形態に係る電動圧縮機の軸方向断面図である。
【図５】第３実施形態に係る電動圧縮機の電源システムの概略を示すブロック図である。
【図６】第３実施形態に係る電源システムの各リレーＲＹ１〜ＲＹ４の制御内容を説明するための説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。
【００２３】
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態について説明する。図１は本実施形態に係る電動圧縮機の軸方向断面図である。
【００２４】
本実施形態に係る電動圧縮機１は、車両外部の商用電源（外部電源）２から投入された電力を受けて車両に搭載された車載バッテリ（蓄電手段）３を充電可能な車両（例えば、プラグインハイブリッド自動車や電気自動車）に適用される。この電動圧縮機１は、図示しない凝縮器、膨張弁、および蒸発器とともに、周知の蒸気圧縮式冷凍サイクルを構成している。
【００２５】
本実施形態の電動圧縮機１は、図１に示すように、冷媒（流体）の冷媒吸入口（吸入口）１０１および冷媒吐出口（吐出口）１０２が形成されたハウジング１０を有して構成されている。ハウジング１０は、伝熱性の高いアルミニウム等の金属からなるもので、略円筒状に形成されている。
【００２６】
ハウジング１０における冷媒吸入口１０１は、ハウジング１０の長手方向一端側（紙面右側）の端面に形成されており、蒸発器（図示略）の冷媒流出口側に接続されている。そして、冷媒吸入口１０１を介して蒸発器から流出した低温低圧冷媒がハウジング１０の内部に流入する。
【００２７】
また、ハウジング１０における冷媒吐出口１０２は、ハウジング１０の長手方向他端側（紙面左側）の端面に形成されており、凝縮器（図示略）の冷媒吸入口側に接続されている。そして、冷媒吐出口１０２を介して高温高圧冷媒が凝縮器へ吐出される。
【００２８】
ハウジング１０には、その内部に冷媒を吸入圧縮して吐出する圧縮機構１１が配置されている。本実施形態の圧縮機構１１は、ハウジング１０における長手方向他端側（冷媒吐出口１０２側）に配置されている。
【００２９】
本実施形態では、圧縮機構１１を周知のスクロール型圧縮機構で構成している。すなわち、本実施形態の圧縮機構１１は、渦状のラップが形成された固定スクロール（図示略）および旋回スクロール（図示略）を有し、各スクロールのラップを互いに噛み合わせ、旋回スクロールを旋回運動させることで、冷媒を吸入・圧縮して吐出するものである。
【００３０】
また、ハウジング１０には、その内部に圧縮機構１１を駆動する電動モータ１２、および電動モータ１２の駆動力を圧縮機構１１に伝達するシャフト１３が配置されている。シャフト１３は、ハウジング１０における長手方向に延びるように配置されており、ハウジング１０における冷媒吸入口１０１側に設けられた軸受１３ａ、および圧縮機構１１側に設けられた軸受（図示略）にて回転可能に支持されている。
【００３１】
電動モータ１２は、ハウジング１０における長手方向の略中央部に配置されており、シャフト１３に対して固定されたロータ１２１、ロータ１２１と径方向に重合するようにハウジング１０の内壁に固定されたステータコア１２２を有して構成されている。
【００３２】
電動モータ１２のロータ１２１は、例えば、永久磁石が埋め込まれたものであって、ステータコア１２２から発生される回転磁界によってシャフト１３と共に回転する。また、ステータコア１２２は、磁性体からなるもので、その軸線方向がシャフト１３の軸方向に一致する筒状部材で構成され、回転磁界を発生させるためのステータコイル１２３が設けられている。なお、ステータコア１２２に設けられたステータコイル１２３は、後述するインバータ１４にクラスタブロック１５ａおよび中継端子１５ｂからなる接続部１５を介して接続されている。
【００３３】
また、ハウジング１０には、その内部に後述する商用電源２からの電源電圧を昇降圧するための昇圧コンバータ４の一部を構成する環状の平滑リアクトル１６が、焼き嵌めによりハウジング１０における長手方向一端側（冷媒吸入口１０１側）に固定されている。
【００３４】
本実施形態の平滑リアクトル１６は、その内側に中空部１６０を有している。そして、平滑リアクトル１６は、シャフト１３を囲むようにシャフト１３の径方向外側に配置されると共に、その一部が、シャフト１３の径方向において、軸受１３ａと重合するように配置されている。すなわち、平滑リアクトル１６の内側に形成される中空部１６０には、シャフト１３および軸受１３ａが配置されている。
【００３５】
本実施形態の平滑リアクトル１６は、外鉄型のリアクトルであり、ダストコア１６１にてモールドされたコイル１６２、およびコイル１６２を収容するための金属製の環状ケース１６３で構成されている。
【００３６】
ここで、本実施形態では、電動モータ１２のステータコア１２２の外周面とハウジング１０の内周面との間、および平滑リアクトル１６２と環状ケース１６３の間には、それぞれ冷媒吸入口１０１から流入した低温冷媒が流通する冷媒流路（流体流路）１２２ａ、１６３ａが形成されている。この冷媒流路１２２ａは、ハウジング１０の冷媒吸入口１０１から流入した冷媒を電動モータ１２および平滑リアクトル１６の周辺部を介して圧縮機構１１へと導く流路である。
【００３７】
ハウジング１０には、その外周に電動モータ１２の駆動を制御するインバータ１４を収容するインバータ収容部１４ａが取り付けられている。インバータ収容部１４ａに収容されたインバータ１４は、シャフト１３の径方向において、冷媒流路１２２ａ、１６３ａと重合する位置に配置されている。
【００３８】
次に、インバータ１４を含む電動圧縮機１の電源システムについて説明する。図２は本実施形態に係る電動圧縮機の電源システムの概略を示すブロック図である。
【００３９】
本実施形態の電動圧縮機１の電源システムは、電動圧縮機１のインバータ１４を、電動モータ１２の駆動を制御する駆動制御手段として機能させると共に、車載バッテリ３を充電する際の充電手段として機能させている。
【００４０】
図２に示すように、電動圧縮機１の電源システムは、主に電動圧縮機１の電動モータ１２、インバータ１４、車載バッテリ３、昇圧コンバータ４、商用電源２から投入された電力により受電する受電部２１、制御装置５を有して構成されている。
【００４１】
受電部２１は、商用電源２に接続するためのコネクタ、フィルタ回路等を有して構成されている。なお、受電部２１には、商用電源２から投入される電源電圧を検出する第１電圧センサ２１ａが接続されている。
【００４２】
電動圧縮機１の電動モータ１２は、三相交流モータであって、そのステータコイル１２３がＵ相コイル１２３ａ、Ｖ相コイル１２３ｂ、およびＷ相コイル１２３ｃで構成されている。
【００４３】
インバータ１４は、Ｕ相コイル１２３ａに対応するＵ相アーム１４１、Ｖ相コイル１２３ｂに対応するＶ相アーム１４２、Ｗ相コイル１２３ｃに対応するＷ相アーム１４３を含んで構成されている。
【００４４】
各アーム１４１〜１４３は、後述するシステムメインリレーＳＭＲ１、ＳＭＲ２を介して、車載バッテリ３の正極に接続された電源ラインと、車載バッテリ３の負極に接続された接地ラインとの間に並列接続されている。
【００４５】
Ｕ相アーム１４１は、一対の半導体スイッチＱ１、Ｑ２、および各半導体スイッチＱ１、Ｑ２に対して逆導通可能な向き（エミッタ側からコレクタ側への電流の流れを許容する向き）に並列接続されたダイオードＤ１、Ｄ２を有する。
【００４６】
同様に、Ｖ相アーム１４２は、一対の半導体スイッチＱ３、Ｑ４、および各半導体スイッチＱ３、Ｑ４に対して逆導通可能な向きに並列接続されたダイオードＤ３、Ｄ４を有し、Ｗ相アーム１４３は、一対の半導体スイッチＱ５、Ｑ６、および各半導体スイッチＱ５、Ｑ６に対して逆導通可能な向きに並列接続されたダイオードＤ５、Ｄ６を有する。なお、半導体スイッチＱ１〜Ｑ６としては、例えば、ＩＧＢＴを採用することができる。
【００４７】
ここで、インバータ１４のＵ相アーム１４１の半導体スイッチＱ１、Ｑ２の接続点には、リレーＲＹ３を介して電動モータ１２のＵ相コイル１２３ａが接続されると共に、リレーＲＹ１を介して受電部２１が接続されている。
【００４８】
Ｖ相アーム１４２の半導体スイッチＱ３、Ｑ４の接続点には、電動モータ１２のＶ相コイル１２３ｂに接続されると共に、リレーＲＹ２を介して受電部２１に接続されている。
【００４９】
Ｗ相アーム１４３の半導体スイッチＱ５、Ｑ６の接続点には、リレーＲＹ４を介して電動モータ１２のＷ相コイル１２３ｃに接続されると共に、リレーＲＹ６を介して後述する昇圧コンバータ４の平滑リアクトル１６に接続されている。
【００５０】
ここで、リレーＲＹ１、ＲＹ２がインバータ１４と受電部２１との間を切替接続する第１接続部を構成し、リレーＲＹ３、ＲＹ４がインバータ４と電動モータ１２との間を切替接続する第２接続部を構成している。
【００５１】
車載バッテリ３は、電動圧縮機１を含む各種電気負荷に供給するための電力を蓄える蓄電手段を構成するもので、例えば、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池、鉛蓄電池等の二次電池を用いることができる。
【００５２】
車載バッテリ３は、昇圧コンバータ４へ直流電圧を出力すると共に、昇圧コンバータ４から出力される直流電圧により充電される。なお、車載バッテリ３には、車載バッテリ３の電源電圧を検出する第２電圧センサ３ａが接続されている。
【００５３】
車載バッテリ３の正極側には、第１システムメインリレーＳＭＲ１が接続され、負極側には第２システムメインリレーＳＭＲ２が接続されている。車載バッテリ３には、各システムメインリレーＳＭＲ１、ＳＭＲ２を介してコンデンサ１４４が並列接続されている。具体的には、コンデンサ１４４の正電圧側に第１システムメインリレーＳＭＲ１が接続され、負電圧側に第２システムメインリレーＳＭＲ２が接続されている。
【００５４】
第１システムメインリレーＳＭＲ１に接続された配線は、コンデンサ１４４の正電圧側との接続点から分岐して後述する昇圧コンバータ４の半導体スイッチＱａ１のコレクタに接続されている。そして、第１システムメインリレーＳＭＲ１に接続された配線は、さらに昇圧コンバータ４の半導体スイッチＱａ１のコレクタとの接続点から分岐して、リレーＲＹ５を介してインバータ１４の半導体スイッチＱ１、Ｑ３、Ｑ５のコレクタに接続されている。
【００５５】
また、第２システムメインリレーＳＭＲ２に接続された配線は、コンデンサ１４４の負電圧側との接続点から分岐して後述する昇圧コンバータ４の半導体スイッチＱａ２のエミッタに接続されている。そして、第２システムメインリレーＳＭＲ２に接続された配線は、さらに昇圧コンバータ４の半導体スイッチＱａ２のエミッタとの接続点から分岐して、インバータ１４の半導体スイッチＱ２、Ｑ４、Ｑ６のエミッタに接続されている。
【００５６】
昇圧コンバータ４は、上述した平滑リアクトル１６、半導体スイッチＱａ１、Ｑａ２、および各半導体スイッチＱａ１、Ｑａ２に対して逆導通可能な向きに並列接続されたダイオードＤａ１、Ｄａ２を含んで構成されている。
【００５７】
平滑リアクトル１６は、一端が半導体スイッチＱａ１、Ｑａ２の接続点に接続され、他端がリレーＲＹ６を介してインバータ１４におけるＷ相アーム１４３の半導体スイッチＱ５、Ｑ６の接続点に接続されている。なお平滑リアクトル１６には、平滑リアクトル１６を流れる電流を検出する電流センサ１６ａが接続されている。
【００５８】
制御装置５は、各種入力信号に基づいて各種演算処理を実行するもので、ＣＰＵ、およびＲＯＭ、ＲＡＭといった記憶手段等からなる周知のマイクロコンピュータとその周辺回路により構成されている。
【００５９】
制御装置５の入力側には、電圧センサ３ａおよび電流センサ１６ａが接続されており、各センサ３ａ、１６ａから検出値が入力される。また、制御装置５の出力側には、インバータ１４の各半導体スイッチＱ１〜Ｑ６、昇圧コンバータ４の各半導体スイッチＱａ１、Ｑａ２、各リレーＲＹ１〜ＲＹ６、ＳＭＲ１、ＳＭＲ２等が接続されており、制御装置５からの制御信号に応じて、その作動が制御される。
【００６０】
次に、本実施形態の電源システムおよび電動圧縮機１の作動について説明する。図３は、制御装置５による電源システムの各リレーＲＹ１〜ＲＹ６の制御内容を説明するための説明図である。
【００６１】
ここで、図３では、時刻Ｔ１〜Ｔ２の期間および時刻Ｔ３〜Ｔ４の期間が、電動圧縮機１の作動期間とし、時刻Ｔ２〜Ｔ３の期間が車載バッテリ３の充電期間としている。なお、電動圧縮機１の作動と車載バッテリ３の充電との切替は、受電部２１に接続された第１電圧センサ２１ａの検出値に基づいて行われる。
【００６２】
図３に示すように、電動圧縮機１の作動期間は、リレーＲＹ３、ＲＹ４、ＲＹ５をＯＮし、リレーＲＹ１、ＲＹ２、ＲＹ６をＯＦＦすることで、インバータ１４を電動モータ１２の駆動を制御する駆動制御手段として機能させることができる。
【００６３】
一方、車載バッテリ３の充電期間は、リレーＲＹ１、ＲＹ２、ＲＹ６をＯＮし、リレーＲＹ３、ＲＹ４、ＲＹ５をＯＦＦすることで、インバータ１４を車載バッテリ３の充電手段として機能させることができる。この際、インバータ１４のＵ相アーム１４１およびＶ相アーム１４２は、ダイオード整流回路として機能し、インバータ１４のＷ相アーム１４３、昇圧コンバータ４は、商用電源２の電源電圧の昇降圧回路として機能する。
【００６４】
以上説明した本実施形態の構成では、円環状の平滑リアクトル１６を、ハウジング１０の内部において、シャフト１３の径方向においてシャフト１３を囲むようにシャフト１３の径方向外側に配置する構成としている。これによると、平滑リアクトル１６におけるデッドスペース（中空部１６０）を、シャフト１３を配置する空間として利用するので、平滑リアクトル１６を内蔵することによる電動圧縮機１の体格の増大を抑制することができる。この結果、電動圧縮機の車両への搭載性の向上を図ることができる。
【００６５】
さらに、本実施形態では、平滑リアクトル１６の一部を、シャフト１３の径方向において軸受１３ａと重合する位置に配置する構成としている。これによると、平滑リアクトル１６におけるデッドスペース（中空部１６０）を、シャフト１３および軸受１３ａを配置する空間として利用するので、電動圧縮機の体格の増大をより効果的に抑制することができる。
【００６６】
また、ハウジング１０と平滑リアクトル１６の環状ケース１６３との間に、冷媒吸入口１０１から流入した冷媒が流れる冷媒流路１６３ａを形成している。これによれば、ハウジング１０内に流入した冷媒により、平滑リアクトル１６を冷却することができるので、平滑リアクトル１６の温度が過剰に上昇してしまうことを抑制することができる。
【００６７】
このように、冷媒により平滑リアクトル１６の温度を低下させる構成とすれば、平滑リアクトル１６における許容損失が増加させることができるので、平滑リアクトル１６自身を小型化することができる。これにより、電動圧縮機１の体格の小型化を図ることができる。
【００６８】
さらに、本実施形態では、インバータ１４の一部を、シャフト１３の径方向においてハウジング１０内の冷媒流路１２２ａ、１６３ａと重合する位置に配置する構成としている。これによれば、ハウジング１０内に流入した冷媒により、インバータ１４を冷却することができるので、インバータ１４の温度が過剰に上昇してしまうことを抑制することができる。
【００６９】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について説明する。本実施形態では、第１実施形態と同様または均等な部分についての説明を省略、または簡略化して説明する。
【００７０】
図４は、本実施形態に係る電動圧縮機の軸方向断面図である。図４に示すように、本実施形態の電動圧縮機１は、ハウジング１０の略中央部に平滑リアクトル１６を配置し、平滑リアクトル１６に対して冷媒吐出口１０２側に圧縮機構１１、冷媒吸入口１０１側に電動モータ１２を配置する構成としている。そして、本実施形態の平滑リアクトル１６は、ハウジング１０内において、シャフト１３の径方向においてシャフト１３を囲むようにシャフト１３の径方向外側に配置されている。
【００７１】
このように、平滑リアクトル１６をシャフト１３の径方向においてシャフト１３と重合する位置に配置する構成では、平滑リアクトル１６におけるデッドスペース（中空部１６０）を、シャフト１３を配置する空間として利用するので、電動圧縮機の体格の増大をより効果的に抑制することができる。
【００７２】
（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態について説明する。本実施形態では、第１実施形態と同様または均等な部分についての説明を省略、または簡略化して説明する。
【００７３】
図５は、本実施形態に係る電動圧縮機１の電源システムの概略を示すブロック図であり、図６は、本実施形態に係る電源システムの作動を説明する説明図である。
【００７４】
図５に示すように、本実施形態では、昇圧コンバータ４、およびリレーＲＹ５、ＲＹ６を廃し、平滑リアクトル１６および電流センサ１６ａを、リレーＲＹ１と、リレーＲＹ３およびＵ相アーム１４１の半導体スイッチＱ１、Ｑ２の接続点との間に接続する構成としている。さらに、Ｖ相アーム１４２の半導体スイッチＱ３、Ｑ４の接続点に、リレーＲＹ４を介して電動モータ１２のＶ相コイル１２３ｃを接続し、Ｗ相アーム１４３の半導体スイッチＱ５、Ｑ６の接続点に、電動モータ１２のＷ相コイル１２３ｃを接続する構成としている。
【００７５】
そして、図６に示すように、電動圧縮機１の作動期間は、リレーＲＹ３、ＲＹ４をＯＮし、リレーＲＹ１、ＲＹ２をＯＦＦすることで、インバータ１４を電動モータ１２の駆動を制御する駆動制御手段として機能させることができる。
【００７６】
一方、車載バッテリ３の充電期間は、リレーＲＹ１、ＲＹ２をＯＮし、リレーＲＹ３、ＲＹ４をＯＦＦすることで、インバータ１４を車載バッテリ３の充電手段として機能させることができる。この際、インバータ１４のＵ相アーム１４１およびＶ相アーム１４２は、ＰＷＭ整流回路および昇圧回路として機能する。
【００７７】
このように構成される電源システムに対して、本発明の電動圧縮機１を適用することができる。そして、本実施形態の構成においても、第１、第２実施形態と同様の効果を奏することができる。
【００７８】
（他の実施形態）
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各請求項に記載した範囲を逸脱しない限り、各請求項の記載文言に限定されず、当業者がそれらから容易に置き換えられる範囲にも及び、かつ、当業者が通常有する知識に基づく改良を適宜付加することができる。例えば、以下のように種々変形可能である。
【００７９】
（１）上述の各実施形態では、電動圧縮機１の圧縮機構１１としてスクロール型圧縮機構を採用する例について説明したが、これに限定されない。例えば、電動圧縮機１の圧縮機構１１として、ベーン型圧縮機構を採用してもよい。
【００８０】
（２）上述の各実施形態のように、ハウジング１０の内壁面と平滑リアクトル１６の環状ケース１６３との間に、冷媒吸入口１０１から流入した冷媒が流れる冷媒流路１６２を設ける構成が好ましいが、平滑リアクトル１６の温度が過剰に上昇しない場合等には、冷媒流路１６２を設けなくともよい。
【００８１】
（３）上述の各実施形態では、ハウジング１０における長手方向の一端側の端面に冷媒吐出口１０２を設け、他端側の端面に冷媒吸入口１０１を設ける構成したが、これに限定されず、冷媒吸入口１０１および冷媒吐出口１０２は、ハウジング１０における径方向の側面に設ける構成としてもよい。
【符号の説明】
【００８２】
１ 電動圧縮機
２ 商用電源（外部電源）
３ 車載バッテリ（蓄電手段）
１０ ハウジング
１０１ 冷媒吸入口（吸入口）
１０２ 冷媒吐出口（吐出口）
１１ 圧縮機構
１２ 電動モータ
１３ シャフト
１３ａ 軸受
１４ インバータ
１４ａ インバータ収容部
１６ 平滑リアクトル
１６３ａ 冷媒流路（流体流路）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の外部の外部電源（２）から投入された電力を受けて車両に搭載された蓄電手段（３）を充電可能な車両に適用され、前記蓄電手段（３）からの投入された電力により駆動する電動圧縮機であって、
流体の吸入口（１０１）および吐出口（１０２）が形成されたハウジング（１０）と、
前記ハウジング（１０）の内部に収容され、前記吸入口（１０１）から流入した流体を吸入圧縮して前記吐出口（１０２）へ吐出する圧縮機構（１１）と、
前記ハウジング（１０）の内部に収容され、前記蓄電手段（３）から投入された電力により駆動する電動モータ（１２）と、
前記ハウジング（１０）の内部に軸受（１３ａ）を介して支持されて、前記電動モータ（１２）の駆動力を前記圧縮機構（１１）に伝達するシャフト（１３）と、
前記ハウジング（１０）の外周に設けられたインバータ収容部（１４ａ）に収容され、前記電動モータ（１２）の駆動を制御する駆動制御手段、および前記外部電源（２）を用いて前記蓄電手段（３）を充電する充電手段を兼ねるインバータ（１４）と、
前記蓄電手段（３）を充電する際に、前記外部電源（２）の電源電圧を昇圧するための環状の平滑リアクトル（１６）と、を備え、
前記平滑リアクトル（１６）は、前記ハウジング（１０）の内部に収容され、前記シャフト（１３）を囲むように前記シャフト（１３）の径方向外側に配置されていることを特徴とする電動圧縮機。
【請求項２】
前記平滑リアクトル（１６）は、少なくとも一部が、前記シャフト（１３）の径方向において前記軸受（１３ａ）と重合する位置に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の電動圧縮機。
【請求項３】
前記ハウジング（１０）は、その内部に前記吸入口（１０１）から流入した流体を、少なくとも前記平滑リアクトル（１６）の周辺部を介して前記圧縮機構（１１）へと導く流体流路（１６３ａ）が形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の電動圧縮機。
【請求項４】
前記インバータ（１４）は、少なくとも一部が、前記シャフト（１３）の径方向において前記流体流路（１６３ａ）と重合する位置に配置されていることを特徴とする請求項３に記載の電動圧縮機。
【請求項１】
車両の外部の外部電源（２）から投入された電力を受けて車両に搭載された蓄電手段（３）を充電可能な車両に適用され、前記蓄電手段（３）からの投入された電力により駆動する電動圧縮機であって、
流体の吸入口（１０１）および吐出口（１０２）が形成されたハウジング（１０）と、
前記ハウジング（１０）の内部に収容され、前記吸入口（１０１）から流入した流体を吸入圧縮して前記吐出口（１０２）へ吐出する圧縮機構（１１）と、
前記ハウジング（１０）の内部に収容され、前記蓄電手段（３）から投入された電力により駆動する電動モータ（１２）と、
前記ハウジング（１０）の内部に軸受（１３ａ）を介して支持されて、前記電動モータ（１２）の駆動力を前記圧縮機構（１１）に伝達するシャフト（１３）と、
前記ハウジング（１０）の外周に設けられたインバータ収容部（１４ａ）に収容され、前記電動モータ（１２）の駆動を制御する駆動制御手段、および前記外部電源（２）を用いて前記蓄電手段（３）を充電する充電手段を兼ねるインバータ（１４）と、
前記蓄電手段（３）を充電する際に、前記外部電源（２）の電源電圧を昇圧するための環状の平滑リアクトル（１６）と、を備え、
前記平滑リアクトル（１６）は、前記ハウジング（１０）の内部に収容され、前記シャフト（１３）を囲むように前記シャフト（１３）の径方向外側に配置されていることを特徴とする電動圧縮機。
【請求項２】
前記平滑リアクトル（１６）は、少なくとも一部が、前記シャフト（１３）の径方向において前記軸受（１３ａ）と重合する位置に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の電動圧縮機。
【請求項３】
前記ハウジング（１０）は、その内部に前記吸入口（１０１）から流入した流体を、少なくとも前記平滑リアクトル（１６）の周辺部を介して前記圧縮機構（１１）へと導く流体流路（１６３ａ）が形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の電動圧縮機。
【請求項４】
前記インバータ（１４）は、少なくとも一部が、前記シャフト（１３）の径方向において前記流体流路（１６３ａ）と重合する位置に配置されていることを特徴とする請求項３に記載の電動圧縮機。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１２−１９３６６７（Ｐ２０１２−１９３６６７Ａ）
【公開日】平成２４年１０月１１日（２０１２．１０．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５８１９９（Ｐ２０１１−５８１９９）
【出願日】平成２３年３月１６日（２０１１．３．１６）
【出願人】（０００００４６９５）株式会社日本自動車部品総合研究所 (1,981)
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月１１日（２０１２．１０．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月１６日（２０１１．３．１６）
【出願人】（０００００４６９５）株式会社日本自動車部品総合研究所 (1,981)
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
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