JP2005241112A - 空調装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 吸入冷媒による冷却効果を高めて、モータを停止させること無く、電動圧縮機のモータ駆動回路の保護を可能とする空調装置を提供する。
【解決手段】 冷媒を吸入圧縮する圧縮機構１１１および圧縮機構１１１を駆動する電動式のモータ１１２が一体的に形成されると共に、圧縮機構１１１が吸入する吸入冷媒によって、モータ駆動回路１１３が冷却される電動圧縮機１１０を備える冷凍サイクル１００と、モータ駆動回路１１３および冷凍サイクル１００の作動を制御する制御装置２００とを有する空調装置において、制御装置２００は、モータ駆動回路１１３の温度Ｔｉが所定温度を超えた時に、モータ駆動回路１１３の温度Ｔｉが低下する側にモータ駆動回路１１３を介してモータ１１２の回転数を可変すると共に、冷凍サイクル１００内を流通する冷媒と熱交換する空気の供給条件を可変して、吸入冷媒の温度を低下させる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、冷凍サイクル内の冷媒を圧縮する圧縮機としてモータによって駆動される電動圧縮機が用いられ、冷媒によってモータ駆動用の回路が保護されるようにした空調装置に関するものであり、車両用の空調装置に用いて好適である。

従来の空調装置の冷凍サイクルには、例えば特許文献1に示されるように、冷媒を圧縮する圧縮機として電動圧縮機が用いられたものが知られている。この電動圧縮機は、ハウジング本体内に圧縮部と、圧縮部を駆動するモータと、モータを駆動するモータ駆動回路とが設けられたものであり、モータ駆動回路内の回路部品（発熱性部品）が圧縮部の吸入冷媒と熱交換可能な位置に配置されている。

そして、回路部品の温度が所定温度以上となると、モータの回転数を所定の回転数まで上昇させることで吸入冷媒の流量を増加させ、この冷媒によって回路部品を冷却し、モータを停止させること無く冷房運転を継続できるようにしている。
特開２００３−１３９０６９号公報

しかしながら、モータの回転数を上昇させることにより、回路部品の中の発熱性部品自身が発熱して、流量が増加された吸入冷媒でも充分な冷却が追い付かなくなると（上記の所定温度より高い側の他の所定温度以上となると）、モータを停止させるようにしており、結局のところ冷房運転を停止せざるを得なくなる。

本発明は、上記点に鑑みてなされたものであって、吸入冷媒による冷却効果を高めて、モータを停止させること無く、電動圧縮機のモータ駆動回路の保護を可能とする空調装置を提供することにある。

本発明は上記目的を達成するために、以下の技術的手段を採用する。

請求項１に記載の発明では、冷媒を吸入圧縮する圧縮機構（１１１）および圧縮機構（１１１）を駆動する電動式のモータ（１１２）が一体的に形成されると共に、圧縮機構（１１１）が吸入する吸入冷媒によって、モータ（１１２）を駆動するモータ駆動回路（１１３）が冷却される電動圧縮機（１１０）を備える冷凍サイクル（１００）と、モータ駆動回路（１１３）および冷凍サイクル（１００）の作動を制御する制御装置（２００）とを有する空調装置において、制御装置（２００）は、モータ駆動回路（１１３）の温度（Ｔｉ）が所定温度を超えた時に、モータ駆動回路（１１３）の温度（Ｔｉ）が低下する側にモータ駆動回路（１１３）を介してモータ（１１２）の回転数を可変すると共に、冷凍サイクル（１００）内を流通する冷媒と熱交換する空気の供給条件を可変して、吸入冷媒の温度を低下させることを特徴としている。

モータ（１１２）の回転数に対するモータ駆動回路（１１３）の温度特性は、吸入冷媒量の増加による冷却効果とモータ駆動回路（１１３）自身の発熱量とのバランスにより、所定の回転数で極小値を取るものと成る。即ち、モータ（１１２）の回転数が比較的低い場合には、モータ（１１２）の回転数を上昇させる程、吸入冷媒量は増加され冷却効果が大きくなり、モータ駆動回路（１１３）の温度（Ｔｉ）が低下する。一方、モータ（１１２）の回転数が比較的高い場合には、モータ（１１２）の回転数を上昇させる程、モータ駆動回路（１１３）自身の発熱量が増大して吸入冷媒による冷却効果を上回るため、モータ駆動回路（１１３）の温度（Ｔｉ）が上昇する。

よって、モータ（１１２）の回転数に応じて、モータ（１１２）の回転数を可変する（上昇させる、あるいは低下させる）ことでモータ駆動回路（１１３）の温度（Ｔｉ）を極小値側に近づけて低下させることができる。

加えて、温度低下された吸入冷媒によってモータ駆動回路（１１３）の効果的な冷却が可能となるので、モータ（１１２）を停止させること無く、モータ駆動回路（１１３）の保護が可能となる。

請求項２に記載の発明では、冷媒を吸入圧縮する圧縮機構（１１１）および圧縮機構（１１１）を駆動する電動式のモータ（１１２）が一体的に形成されると共に、圧縮機構（１１１）が吸入する吸入冷媒によって、モータ（１１２）を駆動するモータ駆動回路（１１３）が冷却される電動圧縮機（１１０）を備える冷凍サイクル（１００）と、モータ駆動回路（１１３）および冷凍サイクル（１００）の作動を制御する制御装置（２００）とを有する空調装置において、制御装置（２００）は、圧縮機構（１１１）が停止しており、モータ駆動回路（１１３）の温度（Ｔｉ）が所定温度を超えた時に、モータ駆動回路（１１３）によってモータ（１１２）を駆動させると共に、冷凍サイクル（１００）内を流通する冷媒と熱交換する空気の供給条件を可変して、吸入冷媒の温度を低下させることを特徴としている。

これにより、冷凍サイクル（１００）が停止している時でも、モータ駆動回路（１１３）の温度（Ｔｉ）が所定温度を超えた時には、冷凍サイクル（１００）内の冷媒を流通させて、吸入冷媒の温度を低下させて、モータ駆動回路（１１３）の効果的な冷却が可能となる。

請求項３に記載の発明では、空気の供給条件の可変は、冷凍サイクル（１００）内に設けられる冷媒凝縮用の凝縮器（１２０）に供給される冷却風の風量を増加させることを特徴としている。

これにより、冷凍サイクル（１００）内の高圧側冷媒の圧力、温度が低下され、これに伴い低圧側冷媒の圧力、温度を低下させることができるので、吸入冷媒の温度を低下させてモータ駆動回路（１１３）の冷却に使用することができる。

上記請求項３に記載の発明において、具体的には請求項４に記載の発明のように、冷却風の風量増加は、凝縮器（１２０）に冷却風を供給する冷却ファン（１２１）の能力を上げることで、その対応が可能となる。

請求項５に記載の発明では、空気の供給条件の可変は、冷凍サイクル（１００）内に設けられる冷媒蒸発用の蒸発器（１５０）に供給される空調用空気の空気量を減少させることを特徴としている。

これにより、冷凍サイクル（１００）の低圧側冷媒の圧力を低下させ、これに伴い低圧側冷媒の温度を低下させることができるので、吸入冷媒の温度を低下させてモータ駆動回路（１１３）の冷却に使用することができる。

上記請求項５に記載の発明において、具体的には請求項６に記載の発明のように、空調用空気の空気量の減少は、蒸発器（１５０）に空調用空気を供給する送風機（１５１）の能力を下げることで、その対応が可能となる。

請求項７に記載の発明では、冷凍サイクル（１００）内に設けられる冷媒蒸発用の蒸発器（１５０）に供給される空調用空気として、室内の空気あるいは室外の空気のいずれかから選択する切替え手段（３２０）を有し、空気の供給条件の可変は、蒸発器（１５０）に空調用空気を供給すると共に、切替え手段（３２０）によって、室内の空気と室外の空気のうち、温度の低い方の空気を選択することを特徴としている。

これにより、蒸発器（１５０）における冷媒の吸熱を減少させて冷媒の温度を低下させることができるので、吸入冷媒の温度を低下させてモータ駆動回路（１１３）の冷却に使用することができる。

上記請求項７に記載の発明に対して、請求項８に記載の発明のように、空気の供給条件の可変としては、蒸発器（１５０）に空調用空気を供給すると共に、切替え手段（３２０）によって、室内の空気と室外の空気のうち、室内の空気を選択するようにしても良い。

これにより、通常は冷凍サイクル（１００）の作動によって室内の空気と室外の空気とでは通常、室内の空気の方が温度が低く維持されるので、請求項７に記載の発明のように室内の空気と室外の空気の温度を比較する手段を不要として、簡易的に温度の低い空気を蒸発器（１５０）に供給させることができる。

尚、請求項９に記載の発明のように、モータ駆動回路（１１３）は、電動圧縮機（１１０）に一体的に形成されたものに用いて好適であり、コンパクトなモータ駆動回路一体型の電動圧縮機（１１０）とすることができる。

更に、請求項１０に記載の発明のように、冷凍サイクル（１００）、制御装置（２００）は、車両用として使用されるものに適用すれば、例えばエンジンルーム内のように搭載される外部温度環境が厳しい場合にも、モータ駆動回路（１１３）の効果的な保護が可能となる。

尚、上記各手段に付した括弧内の符号は、後述する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示す。

（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態を図１〜図４に基づいて説明する。尚、図１は、モータ駆動回路一体型の電動圧縮機１１０が冷凍サイクル１００内に配設される車両用空調装置１０の全体構成を示す模式図である。図２は、制御装置２００がモータ駆動回路１１３の温度領域を判定するための特性図、図３、図４は、電動圧縮機１１０のモータ駆動回路１１３を保護するために制御装置２００が行う制御フローチャートである。

図１に示すように、本発明の車両用空調装置（以下、空調装置）１０は、ハイブリッド自動車（その他燃料電池自動車、電気自動車等にも適用可能）に搭載されるものとしており、冷凍サイクル１００と、この冷凍サイクル１００内の蒸発器１５０が空調ケース３１０内に配設される室内ユニット３００と、冷凍サイクル１００および室内ユニット３００内の各種機器（詳細後述）の作動を制御する制御装置２００とから成る。

冷凍サイクル１００は、電動圧縮機１１０、凝縮器１２０、レシーバ１３０、膨張弁１４０、蒸発器１５０が順次接続されて閉回路を形成する周知のサイクルである。

凝縮器１２０は、電動圧縮機１１０（詳細後述）から吐出される冷媒を冷却して凝縮させる熱交換器である。凝縮器１２０には、内部を流通する冷媒を効果的に冷却するために強制的に冷却風を供給する冷却ファン１２１が設けられている。冷却ファン１２１は、後述する制御装置２００によって、その作動が制御される。

レシーバ（気液分離器）１３０は、凝縮器１２０から流出する冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離して液相冷媒を流出すると共に、冷凍サイクル１００中の余剰冷媒を蓄える容器である。

膨張弁１４０は、レシーバ１３０から流出した液相冷媒を減圧する減圧手段であり、蒸発器１５０は、膨張弁１４０にて減圧された冷媒を蒸発させて、空調用空気を冷却する熱交換器である。尚、膨張弁１４０は、ここでは蒸発器１５０の出口側における冷媒過熱度が所定値となるように弁開度を調節する温度式膨張弁としている。

電動圧縮機１１０は、車両のエンジンルーム内において、冷却ファン１２１が備えられた凝縮器１２０と、図示しないエンジンとの間に配設されており、エンジンに固定されており、エンジンのエキゾーストマニホールド等からの排熱（輻射熱）を受ける。

そして、電動圧縮機１１０は、冷媒を吸入圧縮する圧縮機構１１１（本例ではスクロール式の圧縮機構）と、この圧縮機構１１１を駆動する電動式のモータ１１２（本例では３相ブラシレスＤＣモータ）と、このモータ１１２を駆動するインバータ回路１１３とを備えており、一体的に形成されている。

圧縮機構１１１およびモータ１１２は、アルミニウム合金製の圧縮機構ハウジング１１１ａ、モータハウジング１１２ａ内にそれぞれ収容されており、圧縮機構１１１とモータ１１２とが同軸上に且つ直列に並ぶようにして、両ハウジング１１１ａ、１２１ａが接合されることで、圧縮機構１１１とモータ１１２とは一体的に形成されている。

モータハウジング１１２ａには、蒸発器１５０の冷媒出口側に接続される吸入口１１２ｂが形成されており、また、圧縮機構ハウジング１１１ａには、凝縮器１２０の冷媒入口側に接続される吐出口１１１ｂが形成されている。よって、圧縮機構１１１の作動により蒸発器１５０側から吸入される吸入冷媒は、モータハウジング１１２ａ内を流通した後に、圧縮機構１１１へ至り、この圧縮機構１１１で圧縮されて、凝縮器１２０側に吐出される。

また、インバータ回路（本発明におけるモータ駆動回路に対応）１１３は、ケーシング１１３ａ内に配設されており、このケーシング１１３ａがモータハウジング１１２ａの側壁１２２ｃ（図１中の上方側）に固定されることで、インバータ回路１１３はモータ１１２に一体的に形成されている。

インバータ回路１１３は、後述する制御装置２００によって、図示しない制御回路を介してＯＮ−ＯＦＦ制御されるスイッチング素子を有しており、このＯＮ−ＯＦＦ作動によって、電流を流すべきモータコイルを連続的に切替えることで、モータ１１２を作動させると共に、その回転数を可変させる。

尚、インバータ回路１１３内の制御回路を構成する各種回路部品（例えばフォトカプラ等）には充分な耐熱性を確保できないものも有り、また、スッチング素子は電力ロスによって発熱する発熱源となり得るものであり、インバータ回路１１３はモータハウジング１１２ａの側壁１１２ｃに近接するように配置されて、上記したようにモータハウジング１１２ａ内を流通する冷媒によって冷却されるようにしている。

インバータ回路１１３（特に、スイッチング素子）には、このインバータ回路１１３の温度Ｔｉを検出する温度センサ１１３ｂと、インバータ回路１１３を流れる電流値を検出する電流センサ１１３ｃとが設けられ、各センサ１１３ｂ、１１３ｃからの検出信号は、後述する制御装置２００に入力されるようにしている。

室内ユニット３００は、樹脂製の空調ケース３１０内に上記した蒸発器１５０に加えて、送風機１５１、内外気切替えドア３２０、加熱器３３０等が配設されたものであり、車室内のインストルメントパネル内に搭載されている。

送風機１５１は、空調ケース３１０内に空調用空気を取り入れて、蒸発器１５０、加熱器３３０に空調用空気を供給するものであり、蒸発器１５０の上流側に設けられている。送風機１５１は、後述する制御装置２００によって、その作動が制御される。

送風機１５１の更に上流側には、空調用空気として、車室内空気（内気）と車室外空気（外気）のいずれかを選択して取り入れるための内外気切替えドア（本発明における切替え手段に対応）３２０が設けられている。内外気切替えドア３２０は、後述する制御装置２００によって、その回動位置（内気側あるいは外気側のいずれかを開く位置）が制御される。

内外気切替えドア３２０の内気側に繋がる領域には内気の温度を検出する内気温センサ３２０ａが設けられ、内外気切替えドア３２０の外気側に繋がる領域には外気の温度を検出する外気温センサ３２０ｂが設けられ、各センサ３２０ａ、３２０ｂによって検出された温度信号は、後述する制御装置２００に入力される。

蒸発器１５０の下流側にはエンジンの温水を加熱源として空調用空気を加熱する加熱器３３０が設けられている。蒸発器１５０と加熱器３３０との間には蒸発器１５０で冷却された空気と、加熱器３３０で加熱された空気との混合割合を調節するエアミックスドア３４０が設けられており、このエアミックスドア３４０は、後述する制御装置２００によってその作動が制御される。

そして、空調ケース３１０の加熱器３３０の下流側には、複数の吹出し口３５０が設けられ、車室内の所定部位に接続されている。

制御装置２００は、上記温度センサ１１３ｂ、電流センサ１１３ｃ、内気温センサ３２０ａ、外気温センサ３２０ｂおよびユーザが入力するエアコン要求信号（図示せず）、設定温度信号（図示せず）等からの各検出信号に基づき、インバータ回路１１３（即ち、モータ１１２、圧縮機構１１１）、冷却ファン１２１、送風機１５１、内外気切替えドア３２０、エアミックスドア３４０の作動を制御する。

また、制御装置２００には、図２に示すように、インバータ回路１１３の温度領域を複数に区分け（温度の低い領域から順にＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）した特性図が予め記憶されており、検出される温度に対応する温度領域（本発明における所定温度であり、Ｂ、Ｃ、Ｄに対応する）に応じて、冷却ファン１２１、送風機１５１、内外気切替えドア３２０の作動を制御するようにしている（詳細後述）。

次に、上記構成に基づく空調装置１０の作動について説明する。まず、基本の制御として、制御装置２００は、エアコン要求信号を受けると、設定温度信号、内気温センサ３２０ａおよび外気温センサ３２０ｂからの温度信号等を用いて、予め定められた演算式に基づいて必要吹出し温度を演算する。そして、算出された必要吹出し温度に応じて、インバータ回路１１３を介してモータ１１２の回転数を調節して、圧縮機構１１１を目標回転数で作動させる。合わせて、冷却ファン１２１、送風機１５１を目標回転数で作動させ、内外気切替えドア３２０、エアミックスドア３４０の回動位置を目標位置に可変する。

空調用空気は、送風機１５１によって、内外気切替えドア３２０の開かれた側から取り入れられ、蒸発器１５０に供給され、蒸発器１５０を流通する冷媒によって冷却される。この冷却された空気と、一部、加熱器３３０によって加熱される空気との混合割合がエアミックスドア３４０によって調節され、設定温度に沿うように温調された空調用空気は、吹出し口３５０から吹出される。

ここで、インバータ回路１１３は、モータハウジング１１２ａ内を流通する吸入冷媒によって冷却されることになるが、インバータ回路１１３の作動状態やエンジンからの輻射熱の状態等によっては、吸入冷媒だけではインバータ回路１１３の冷却が充分にまかなえない場合がある。本発明においては、このような冷却不足を解決する制御を持たせており、以下、図３、図４に示すフローチャートを用いて説明する。

まず、図３に示すように、制御装置２００は、各イニシャライズおよび初期設定を行い（ステップＳ１００）、上記のように各種入力信号を読み込む（ステップＳ１１０）。ステップＳ１２０で圧縮機構１１１の運転要求がある（エアコン要求信号有り、あるいは必要吹出し温度に基づく圧縮機構１１１の作動要）と判定すると、ステップＳ１３０で温度センサ１１３ｂから得られるインバータ回路１１３の温度Ｔｉが特性図中のＡ領域に属するか否かを判定する。インバータ回路１１３の温度Ｔｉが最も低いＡ領域に属すると判定すると、ステップＳ１４０で圧縮機構１１１を目標回転数で作動させる。これは、上記通常の制御の場合に対応する。

ステップＳ１３０で否と判定した場合は、ステップＳ１５０でインバータ回路１１３の温度ＴｉがＡ領域よりも１ランク高いＢ領域に属するか否かを判定し、Ｂ領域に属すると判定すると、ステップＳ１６０で回転数下降保護が必要か否かを判定する。ここで、回転数下降保護とは、インバータ回路１１３におけるモータ供給電流値が許容電流値を越えるようであれば、インバータ回路１１３を保護するために、強制的に圧縮機構１１１を停止させるものであり（ステップＳ１８０）、その必要が無いと判定すれば、ステップＳ１７０でモータ１１２の回転数を可変（上昇、低下）すると共に、吸入冷媒の温度を積極的に低下させて、インバータ回路１１３に対する冷却効果を高めるようにする。

ここで、本発明者らの知見によれば、モータ１１２の回転数に対するインバータ回路１１３の温度特性は、吸入冷媒量の増加による冷却効果とインバータ回路１１３自身の発熱量とのバランスにより、所定の回転数で極小値を取るものと成る。即ち、モータ１１２の回転数が比較的低い場合（所定の回転数より低い場合）には、モータ１１２の回転数を上昇させる程、吸入冷媒量は増加され冷却効果が大きくなり、インバータ回路１１３の温度Ｔｉが低下する。一方、モータ１１２の回転数が比較的高い場合（所定の回転数より高い場合）には、モータ１１２の回転数を上昇させる程、モータ駆動回路１１３自身の発熱量が増大して吸入冷媒による冷却効果を上回るため、インバータ回路１１３の温度Ｔｉが上昇する。

よって、ステップＳ１７０ではまず、モータ１１２の回転数が所定の回転数より低い場合は、インバータ回路１１３を介して回転数を上昇させ、逆に高い場合は、回転数を低下させる。そして、凝縮器１２０の冷却ファン１２１の回転数を上昇させて（冷却ファン１２１の能力を上げて）冷却風量を増加させる。更に、内気温センサ３２０ａ、外気温センサ３２０ｂによって得られる空気温度から温度の低い方の空気を取り入れできるように、内外気切替えドア３２０の回動位置を可変し、温度の低い方の空気を蒸発器１５０に供給する。

すると、モータ１１２の回転数の可変（上昇、低下）により、インバータ回路１１３の温度Ｔｉは極小値側に近づき低下される。加えて、冷却ファン１２１による冷却風量の増加によって冷凍サイクル１００の高圧側冷媒の圧力、温度が低下され、これに伴い低圧側冷媒の圧力、温度が低下する。更に、蒸発器１５０に供給される温度の低い空気によって冷媒の吸熱が抑えられ、冷媒の温度が低下する。このように、モータハウジング１１２ａ内への吸入冷媒量の温度低下により、インバータ回路１１３は、効果的に冷却される。

ステップＳ１５０で否と判定した場合は、更にステップＳ１９０でインバータ回路１１３の温度ＴｉがＢ領域よりも１ランク高いＣ領域に属するか否かを判定し、Ｃ領域に属すると判定すると、ステップＳ２００でステップＳ１６０と同様に回転数下降保護が必要か否かを判定する。回転数下降保護の必要が無いと判定すれば、ステップＳ２１０で、ステップＳ１７０に対して更に吸入冷媒の温度を低下させて、インバータ回路１１３に対する冷却効果を高めるようにする。

即ち、ステップＳ２１０ではステップＳ１７０におけるモータ１１２の回転数可変、凝縮器１２０の冷却ファン１２１の回転数上昇、内外気切替えドア３２０の回動位置の可変に加えて、送風機１５１の回転数を低下させて（送風機１５１の能力を下げて）送風量（空調用空気の空気量）を低下させる。

すると、送風機１５１の送風量の低下によって冷凍サイクル１００の低圧側冷媒の圧力が低下され、これに伴い低圧側冷媒の温度が低下されるので、モータハウジング１１２ａ内への吸入冷媒の温度はステップＳ１７０に対して更に低下され、インバータ回路１１３は、効果的に冷却される。

尚、ステップＳ１９０で否と判定した場合は、インバータ回路１１３の温度Ｔｉは特性図中最も高いＤ領域に属し、また、ステップＳ２００で否と判定すれば回転数下降保護が必要であることから、ステップＳ２２０で圧縮機構１１１を強制的に停止させる。

一方、ステップＳ１２０で圧縮機構１１１の運転要求が無いと判定した場合は、図４に示すステップＳ２３０以下に進む。ステップＳ２３０以下では、圧縮機構１１１が停止状態（冷凍サイクル１００が停止状態）にあっても、例えばエンジンルームにおけるエンジンからの輻射熱等によって、インバータ回路１１３の温度Ｔｉが上昇して、損傷に至る可能性があることから、その不具合を防止するためのフローとしている。

即ち、ステップＳ２３０でインバータ回路１１３の温度ＴｉがＡ領域に属するか否かを判定し、Ａ領域に属すると判定すると、特にインバータ１１３の冷却は不要であり、圧縮機構１１１を停止状態とする（ステップＳ２４０）。

ステップＳ２３０で否と判定した場合には、ステップＳ２５０でインバータ回路１１３の温度ＴｉがＢ領域に属するか否かを判定し、Ｂ領域に属すると判定すると、ステップＳ２６０でインバータ回路１１３の冷却を行う。即ち、ステップＳ２６０ではインバータ回路１１３を介してモータ１１２を作動させ、圧縮機構１１１を作動状態とし、冷却ファン１２１を作動状態とし、内外気切替えドア３２０の回動位置を可変し、内気と外気のうち温度の低い方の空気を取り入れるようにする。

すると、圧縮機構１１１の作動により冷凍サイクル１００内を冷媒が循環し、吸入冷媒によりインバータ回路１１３が冷却される。加えて、冷却ファン１２１を作動させることで高圧側冷媒の圧力、温度が低下され、これに伴い低圧側冷媒の圧力、温度が低下される。更に、温度の低い空気が蒸発器１５０に供給されることで低圧側冷媒の温度は低下され、温度低下される吸入冷媒によって、インバータ１１３は効果的に冷却される。

ステップＳ２５０で否と判定した場合は、ステップＳ２７０でインバータ回路１１３の温度ＴｉがＣ領域に属するか否かを判定し、Ｃ領域に属すると判定すると、ステップＳ２８０で回転数下降保護が必要か否かを判定する。回転数下降保護が必要なければ、ステップＳ２９０でステップＳ２６０に対して更に吸入冷媒の温度を下げるようにする。

即ち、ステップＳ２９０では、上記したステップＳ１７０、ステップＳ２１０と同様にモータ１１２の回転数を可変する。そして、冷却ファン１２１の回転数を上昇させて冷却風量を増加させ、内外気切替えドア３２０の回動位置は内気と外気とで温度の低い方の空気を取り入れる側を開く。更に、送風機１５１の回転数を下げて、蒸発器１５０に供給される送風量を低下させる。

すると、モータ１１２の回転数の可変により、インバータ回路１１３の温度Ｔｉは極小値側に近づき低下される。そして、冷却ファン１２１の冷却風量増加により低圧側冷媒の温度が低下され、温度の低い空気が蒸発器１５０に供給されることで低圧側冷媒の温度は低下される。更に、送風機１５１の送風量低下により低圧側冷媒の温度が低下されるので、モータハウジング１１２ａ内への吸入冷媒の温度はステップＳ２６０に対して更に低下され、インバータ回路１１３は、効果的に冷却される。

ステップＳ２７０で否（インバータ回路１１３の温度ＴｉがＤ領域）と判定し、ステップＳ２８０で否（回転数下降保護要）と判定すれば、ステップＳ３００で圧縮機構１１１を停止させる。

尚、ステップＳ２２０、ステップＳ３００では、制御フロー上は圧縮機構１１１を停止させるようにしているが、実際には、インバータ回路１１３の上昇し得る上限温度に合わせてステップＳ１９０、ステップＳ２７０の判定に用いるＣ領域を設定することで、圧縮機構１１１の停止を避け、圧縮機構１１１の停止は万一の場合の安全制御とするようにしている。

これにより、モータ１１２の回転数に応じて、モータ１１２の回転数を可変する（上昇させる、あるいは低下させる）ことでインバータ回路１１３の温度Ｔｉを低下させることができる。加えて、冷凍サイクル１００内を流通する冷媒と熱交換する空気の供給条件を可変すること（冷却ファン１２１の冷却風量増加、送風機１５１の送風量低下、蒸発器１５０への低温側の空気の取り入れ）によって、低圧側冷媒の温度を効果的に下げることができ、温度低下された吸入冷媒によってインバータ回路１１３の効果的な冷却が可能となるので、モータ１１２を停止させること無く、モータ駆動回路１１３の保護が可能となる。

また、圧縮機構１１１の停止時（冷凍サイクル１００の停止時）においても、インバータ回路１１３の温度Ｔｉに応じてモータ１１２を作動させて、冷凍サイクル１００内の冷媒を流通させ、低温側冷媒の温度を低下させるようにしているので、インバータ回路１１３を効果的に保護できる。

（第２実施形態）
上記第１実施形態においては、内外気切替えドア３２０の回動位置の決定に当たっては、内気と外気との温度を比較して温度の低い方の空調用空気を取り入れるようにしたが、これに限らず、簡易的な方法として、内気温センサ３２０ａ、外気温センサ３２０ｂを廃止して、単純に内気を取り入れるように内外気切替えドア３２０の回動位置を制御するようにしても良い。

これは、外気温度が高く、空調装置１０の必要冷房能力が大きい時に、特にインバータ回路１１３の冷却が必要とされるものであるので、このような場合は、冷凍サイクル１００の作動によって内気と外気とでは通常、内気の方が温度が低く維持されるためである。

（その他の実施形態）
上記実施形態においては、冷凍サイクル１００の低圧側冷媒の温度を低下させる手法として、冷却ファン１２１の冷却風量増加、送風機１５１の送風量の低下、蒸発器１５０への低温側の空気の取り入れ、の３つを組み合わせて（併用して）使用したが（ステップＳ１７０、Ｓ２１０、Ｓ２６０、Ｓ２９０）、これに限らず、インバータ回路１１３の温度上昇の状況に応じて、それぞれ単独で対応するようにしても良い。

例えば、ステップＳ１７０で冷却ファン１２１の冷却風量増加のみを織り込み、ステップＳ２１０で送風機１５１の送風量の低下のみを織り込むといった具合である。

また、凝縮器１２０への冷却風量、蒸発器１５０への送風量の可変は、それぞれの冷却ファン１２１、送風機１５１の能力可変（回転数可変）によって対応せずとも、凝縮器１２０、蒸発器１５０の空気流通部に設けたドア（回動ドア、スライドドア等）やシャッタ（回動シャッタ、カーテン式シャッタ等）等によって対応するようにしても良い。

また、インバータ回路１１３はモータ１１２に一体的に形成されるものとして説明したが、圧縮機構１１１あるいはモータ１１２に対して別置きされるものとしても良い。

また、本空調装置１０は、車両用に限らず、家庭用の空調装置や冷蔵庫等の冷凍機等に適用しても良い。

また、圧縮機構１１１は、スクロール式の圧縮機構として説明したが、他のロータリ式やベーン式等のその他の形式の圧縮機構としても良く、モータ１１２は、３相ブラシレスＤＣモータに対して、他の交流モータ等でも良い。

また、上記実施形態では、一般的な電動圧縮機１１０に適用したが、これに限らず、ベルト等の動力伝達装置を介してモータ１１２以外の駆動源にて圧縮機構１１１が駆動される場合とモータ１１２により圧縮機構１１１が駆動される場合とを切替えることができるようなハイブリッドタイプ圧縮機にも適用することができる。

モータ駆動回路一体型の電動圧縮機が冷凍サイクル内に配設される車両用空調装置の全体構成を示す模式図である。 制御装置がモータ駆動回路の温度領域を判定するための特性図である。 電動圧縮機作動時におけるインバータ回路を保護するために制御装置が行う制御フローチャートである。 電動圧縮機停止時におけるインバータ回路を保護するために制御装置が行う制御フローチャートである。

符号の説明

１０ 車両用空調装置（空調装置）
１００ 冷凍サイクル
１１０ 電動圧縮機
１１１ 圧縮機構
１１２ モータ
１１３ インバータ回路（モータ駆動回路）
１２０ 凝縮器
１２１ 冷却ファン
１５０ 蒸発器
１５１ 送風機
２００ 制御装置
３２０ 内外気切替えドア（切替え手段）

Claims (10)

1. 冷媒を吸入圧縮する圧縮機構（１１１）および前記圧縮機構（１１１）を駆動する電動式のモータ（１１２）が一体的に形成されると共に、前記圧縮機構（１１１）が吸入する吸入冷媒によって、前記モータ（１１２）を駆動するモータ駆動回路（１１３）が冷却される電動圧縮機（１１０）を備える冷凍サイクル（１００）と、
   前記モータ駆動回路（１１３）および前記冷凍サイクル（１００）の作動を制御する制御装置（２００）とを有する空調装置において、
   前記制御装置（２００）は、前記モータ駆動回路（１１３）の温度（Ｔｉ）が所定温度を超えた時に、前記温度（Ｔｉ）が低下する側に前記モータ駆動回路（１１３）を介して前記モータ（１１２）の回転数を可変すると共に、前記冷凍サイクル（１００）内を流通する冷媒と熱交換する空気の供給条件を可変して、前記吸入冷媒の温度を低下させることを特徴とする空調装置。
2. 冷媒を吸入圧縮する圧縮機構（１１１）および前記圧縮機構（１１１）を駆動する電動式のモータ（１１２）が一体的に形成されると共に、前記圧縮機構（１１１）が吸入する吸入冷媒によって、前記モータ（１１２）を駆動するモータ駆動回路（１１３）が冷却される電動圧縮機（１１０）を備える冷凍サイクル（１００）と、
   前記モータ駆動回路（１１３）および前記冷凍サイクル（１００）の作動を制御する制御装置（２００）とを有する空調装置において、
   前記制御装置（２００）は、前記圧縮機構（１１１）が停止しており、前記モータ駆動回路（１１３）の温度（Ｔｉ）が所定温度を超えた時に、前記モータ駆動回路（１１３）によって前記モータ（１１２）を駆動させると共に、前記冷凍サイクル（１００）内を流通する冷媒と熱交換する空気の供給条件を可変して、前記吸入冷媒の温度を低下させることを特徴とする空調装置。
3. 前記空気の供給条件の可変は、前記冷凍サイクル（１００）内に設けられる冷媒凝縮用の凝縮器（１２０）に供給される冷却風の風量を増加させることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の空調装置。
4. 前記凝縮器（１２０）には、前記冷却風を供給する冷却ファン（１２１）が設けられており、
   前記冷却風の風量増加は、前記冷却ファン（１２１）の能力を上げることによって実行されることを特徴とする請求項３に記載の空調装置。
5. 前記空気の供給条件の可変は、前記冷凍サイクル（１００）内に設けられる冷媒蒸発用の蒸発器（１５０）に供給される空調用空気の空気量を減少させることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の空調装置。
6. 前記蒸発器（１５０）に前記空調用空気を供給する送風機（１５１）を有し、
   前記空調用空気の空気量の減少は、前記送風機（１５１）の能力を下げることによって実行されることを特徴とする請求項５に記載の空調装置。
7. 前記冷凍サイクル（１００）内に設けられる冷媒蒸発用の蒸発器（１５０）に供給される空調用空気として、室内の空気あるいは室外の空気のいずれかから選択する切替え手段（３２０）を有し、
   前記空気の供給条件の可変は、前記蒸発器（１５０）に空調用空気を供給すると共に、前記切替え手段（３２０）によって、前記室内の空気と前記室外の空気のうち、温度の低い方の空気を選択することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の空調装置。
8. 前記冷凍サイクル（１００）内に設けられる冷媒蒸発用の蒸発器（１５０）に供給される空調用空気として、室内の空気あるいは室外の空気のいずれかから選択する切替え手段（３２０）を有し、
   前記空気の供給条件の可変は、前記蒸発器（１５０）に空調用空気を供給すると共に、前記切替え手段（３２０）によって、前記室内の空気と前記室外の空気のうち、前記室内の空気を選択することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の空調装置。
9. 前記モータ駆動回路（１１３）は、前記電動圧縮機（１１０）に一体的に形成されたことを特徴とする請求項１〜請求項８のいずれかに記載の空調装置。
10. 前記冷凍サイクル（１００）、前記制御装置（２００）は、車両用として使用されることを特徴とする請求項１〜請求項９のいずれかに記載の空調装置。

Images