JP2007198341A - 電動圧縮機及び該電動圧縮機を用いた車両用空調システム - Google Patents
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Abstract
【課題】電気部品の過熱がより確実に防止され、耐久性が向上した電動圧縮機及び当該圧縮機を用いた車両用空調システムを提供する。
【解決手段】電動圧縮機20は、モータケーシング33内に収容された電動モータ70と、モータケーシング33内を区画し、圧縮される前の作動流体が接触する内面を有した区画壁60と、区画壁60の外面に一体に形成された脚120と、脚120に固定され、電動モータ70を作動させるためのマイコン112が実装された制御用基板111とを備える。
【選択図】図2
【解決手段】電動圧縮機20は、モータケーシング33内に収容された電動モータ70と、モータケーシング33内を区画し、圧縮される前の作動流体が接触する内面を有した区画壁60と、区画壁60の外面に一体に形成された脚120と、脚120に固定され、電動モータ70を作動させるためのマイコン112が実装された制御用基板111とを備える。
【選択図】図2
Description
本発明は、電動圧縮機及び車両用空調システムに係わり、特に車両用空調システムに適した電動圧縮機に関する。
ハウジング内に圧縮ユニット及び電動モータを収容した電動圧縮機には、電動モータを作動させるためのインバータ回路及びインバータ回路を制御するための制御回路をも内蔵したものがある。
これらの回路、特にインバータ回路は、電動モータに電力を供給しているときに高温になり易い。このため、インバータ回路の基板は、ハウジングの低温領域、即ち圧縮ユニットで圧縮される前の作動流体によって冷却されるハウジングの区画壁に密着した状態で固定される(例えば特許文献1参照)。
これらの回路、特にインバータ回路は、電動モータに電力を供給しているときに高温になり易い。このため、インバータ回路の基板は、ハウジングの低温領域、即ち圧縮ユニットで圧縮される前の作動流体によって冷却されるハウジングの区画壁に密着した状態で固定される(例えば特許文献1参照)。
その上、特許文献1の電動圧縮機では、回路基板に温度センサが取付けられ、検知温度が上限温度を超えて上昇すると、作動流体の流量を増やして回路を十分に冷却すべく、モータの回転数が増大される。従って、この電動圧縮機によれば、回路の電気部品の過熱が防止されて回路の耐久性が向上し、圧縮機の耐久性も向上すると考えられる。
特開2003-139069号公報
本発明は、電動圧縮機の耐久性を更に高めるべくなされたもので、その目的とするところは、電気部品の過熱がより確実に防止され、耐久性が向上した電動圧縮機及び当該圧縮機を用いた車両用空調システムを提供することにある。
上記の目的を達成するため、本発明によれば、ハウジング内に作動流体を圧縮するための圧縮ユニットとともに収容され、前記圧縮ユニットを駆動する電動モータと、前記ハウジング内を区画し、前記圧縮ユニットによって圧縮される前の作動流体が接触する内面を有した区画壁と、前記区画壁の外面に一体に形成された脚と、前記脚に固定され、前記電動モータを作動させるための電気部品が実装された回路基板とを備えることを特徴とする電動圧縮機が提供される(請求項1)。
好ましくは、前記回路基板に実装された電気部品のうち少なくとも一つは、前記外面に当接している(請求項2)。
好ましくは、前記脚の先端は、前記回路基板の金属部に当接している(請求項3)。
好ましくは、前記金属部は、前記回路基板の接地用端子である(請求項4)。
好ましくは、前記回路基板のうち一方又は両方に固定された温度センサと、前記温度センサの検知結果に基づいて前記電動モータを作動させる制御手段とを更に備える(請求項5)。
好ましくは、前記脚の先端は、前記回路基板の金属部に当接している(請求項3)。
好ましくは、前記金属部は、前記回路基板の接地用端子である(請求項4)。
好ましくは、前記回路基板のうち一方又は両方に固定された温度センサと、前記温度センサの検知結果に基づいて前記電動モータを作動させる制御手段とを更に備える(請求項5)。
好ましくは、前記制御手段は、前記電動圧縮機の待機期間中に前記温度センサによって検知された温度が起動温度を超えると、前記電動モータを臨時起動する(請求項6)。
好ましくは、前記制御手段は、前記待機期間中に前記温度センサによって検知された温度が停止温度以下になると、臨時起動された前記電動モータを停止させる(請求項7)。
好ましくは、前記電動モータを作動させるべく前記電気部品と協働する他の電気部品が実装された他の回路基板を更に備え、前記他の電気部品のうち少なくとも一つは、前記外面に当接している(請求項8)。
好ましくは、前記制御手段は、前記待機期間中に前記温度センサによって検知された温度が停止温度以下になると、臨時起動された前記電動モータを停止させる(請求項7)。
好ましくは、前記電動モータを作動させるべく前記電気部品と協働する他の電気部品が実装された他の回路基板を更に備え、前記他の電気部品のうち少なくとも一つは、前記外面に当接している(請求項8)。
また、上記目的を達成するため、本発明によれば、エンジンルーム内に請求項1乃至7の何れか1項に記載の電動圧縮機を具備することを特徴とする車両用空調システムが提供される(請求項9)。
請求項1の電動圧縮機では、回路基板が、区画壁に一体に形成された脚に固定される。回路基板と区画壁との間では、この脚を通じて熱が効率的に伝わることから、回路基板の放熱性が高くなる。この結果として、回路基板に実装された電気部品の過熱が確実に防止され、電気部品の耐久性が向上し、圧縮機の耐久性も向上する。
請求項2及び8の電動圧縮機では、区画壁の外面に直接接触する電気部品の放熱性が高くなる。この結果として、この電気部品の過熱が防止され、耐久性が向上することで、圧縮機の耐久性も向上する。
請求項2及び8の電動圧縮機では、区画壁の外面に直接接触する電気部品の放熱性が高くなる。この結果として、この電気部品の過熱が防止され、耐久性が向上することで、圧縮機の耐久性も向上する。
請求項3の電動圧縮機では、回路基板の金属部に脚の先端が接触することで、脚と回路基板との間で熱が効率的に伝わり、回路基板の放熱性が更に高くなる。この結果として、回路基板に実装された電気部品の過熱がより確実に防止される。
請求項4の電動圧縮機では、接地用端子に脚の先端が接触することで、回路基板の熱が、回路基板全体に形成された接地用の配線を通じて脚に効率的に伝わる。また、接地用の配線は、電気部品に繋がっていることから、電気部品群の熱も、接地用の配線を通じて脚に効率的に伝わる。この結果として、回路基板に実装された電気部品の過熱がより確実に防止される。
請求項4の電動圧縮機では、接地用端子に脚の先端が接触することで、回路基板の熱が、回路基板全体に形成された接地用の配線を通じて脚に効率的に伝わる。また、接地用の配線は、電気部品に繋がっていることから、電気部品群の熱も、接地用の配線を通じて脚に効率的に伝わる。この結果として、回路基板に実装された電気部品の過熱がより確実に防止される。
請求項5の電動圧縮機では、温度センサによって電気部品の温度が検知され、制御手段が検知結果に基づいて電動モータを作動させる。電動モータは圧縮ユニットを作動させ、低圧の作動流体がハウジング内を通過して圧縮ユニットに吸入される。このため、区画壁は流動状態の作動流体によって冷却され、電気部品の過熱が防止される。
請求項6の電動圧縮機では、その待機期間中に温度センサによって検知された温度が起動温度を超えると、電動モータが臨時に起動される。電動モータは圧縮ユニットを作動させ、低圧の作動流体がハウジング内を通過して圧縮ユニットに吸入される。このため、電動モータの待機期間中も、区画壁は流動状態の作動流体によって冷却され、電気部品の過熱が防止される。
請求項6の電動圧縮機では、その待機期間中に温度センサによって検知された温度が起動温度を超えると、電動モータが臨時に起動される。電動モータは圧縮ユニットを作動させ、低圧の作動流体がハウジング内を通過して圧縮ユニットに吸入される。このため、電動モータの待機期間中も、区画壁は流動状態の作動流体によって冷却され、電気部品の過熱が防止される。
なお、待機期間とは、あるシステムが所定の機能を発揮するよう、システムに電動圧縮機を組み込んだときに、その機能が働いておらず、その機能のために電動圧縮機を作動させる必要がない期間をいう。例えば、車両用空調システムに電動圧縮機を適用した場合、車室を冷房又は除湿する必要がない期間をいう。
請求項7の電動圧縮機では、待機期間中に温度センサによって検知された温度が停止温度以下になると、臨時起動した電動モータが停止させられる。このため、この圧縮機では、電気部品の過熱を防止しながら、消費電力が節約される。
請求項7の電動圧縮機では、待機期間中に温度センサによって検知された温度が停止温度以下になると、臨時起動した電動モータが停止させられる。このため、この圧縮機では、電気部品の過熱を防止しながら、消費電力が節約される。
請求項9の車両用空調システムでは、電動圧縮機の耐久性が向上しているので、システム全体の耐久性も向上している。
特に、請求項6の電動圧縮機を用いた車両用空調システムでは、例えばエンジンの作動中に車両用空調システムの冷房又は除湿機能が働いていないような場合であっても、エンジンルーム内が熱くなるのに伴って温度センサの検知温度が起動温度を超えると電動モータが作動する。このため、このシステムによれば、電動圧縮機の電気部品の過熱がより確実に防止され、システム全体の耐久性が更に向上する。
特に、請求項6の電動圧縮機を用いた車両用空調システムでは、例えばエンジンの作動中に車両用空調システムの冷房又は除湿機能が働いていないような場合であっても、エンジンルーム内が熱くなるのに伴って温度センサの検知温度が起動温度を超えると電動モータが作動する。このため、このシステムによれば、電動圧縮機の電気部品の過熱がより確実に防止され、システム全体の耐久性が更に向上する。
図1は、一実施例の車両用空調システムの概略構成を示す。
このシステムは冷凍回路10を備え、冷凍回路10の冷媒循環流路11は、車両のエンジンルーム12から隔壁13を通して車室14に渡る。エンジンルーム12内を延びる冷媒循環流路11の部分には、冷媒の流動方向でみて、電動圧縮機20、凝縮器21、レシーバ22及び膨張弁23が順次介装されている。電動圧縮機20は、エンジン24の近傍に配置され、凝縮器21は車両のフロントグリルの近傍にファン(図示せず)とともに配置されている。
このシステムは冷凍回路10を備え、冷凍回路10の冷媒循環流路11は、車両のエンジンルーム12から隔壁13を通して車室14に渡る。エンジンルーム12内を延びる冷媒循環流路11の部分には、冷媒の流動方向でみて、電動圧縮機20、凝縮器21、レシーバ22及び膨張弁23が順次介装されている。電動圧縮機20は、エンジン24の近傍に配置され、凝縮器21は車両のフロントグリルの近傍にファン(図示せず)とともに配置されている。
一方、車室14内を延びる冷媒循環流路11の部分には、蒸発器25が介装され、蒸発器25は、膨張弁23の下流に位置している。なお、車室14の前方側の一部分はインストルメントパネル26によって機器室27として区画され、蒸発器25は、ブロワ(図示せず)とともに空調ユニットハウジング28内に収容された状態で、機器室27内に配置されている。
図2は、電動圧縮機20として、スクロール式の電動圧縮機を示す。圧縮機20は略円筒形状のハウジング30を備え、ハウジング30は、図2でみて右から左に向かって順に、いずれも金属製のユニットケーシング31、支持壁32及びモータケーシング33を有する。
ユニットケーシング31はカップ状をなし、ユニットケーシング31内には、スクロールユニット40が収容されている。スクロールユニット40は固定スクロール41及び可動スクロール42を有し、固定スクロール41は複数の固定ボルト43によってユニットケーシング31の端壁に固定されている。
ユニットケーシング31はカップ状をなし、ユニットケーシング31内には、スクロールユニット40が収容されている。スクロールユニット40は固定スクロール41及び可動スクロール42を有し、固定スクロール41は複数の固定ボルト43によってユニットケーシング31の端壁に固定されている。
ユニットケーシング31の内部は、固定スクロール41の基板によって軸線方向に2つに区画され、固定スクロール41の基板とユニットケーシング31の端壁との間に吐出室44が形成されている。吐出室44に開口するよう、ユニットケーシング31の外周壁には、ユニットケーシング31の端壁近傍に位置して吐出ポート45が形成されている。吐出ポート45は、冷媒循環流路11の一部を通じて凝縮器21に接続されている。
可動スクロール42はモータケーシング33側に配置され、固定及び可動スクロール42,42は、互いの渦巻壁間に複数の圧縮室46を形成するよう噛み合っている。これら圧縮室46は、固定スクロール41に対する可動スクロール42の旋回運動に伴い、固定及び可動スクロール42,42の中央に向けて移動し、この移動過程にて容積が縮小する。中央に到達した圧縮室46は、固定スクロール41の基板の略中央に形成された吐出孔47を通じて吐出室44に連通する。吐出孔47は、吐出弁(図示せず)によって開閉され、吐出弁は、吐出室44側の固定スクロール41の端面に取付けられたリード弁である。参照符号48は、リード弁の開度を規制するバルブ押えに付されている。
なお、ユニットケーシング31内には可動スクロール42を囲む吸入室49が形成され、圧縮室46は、径方向外側に位置するとき、吸入室49に連通する。
ユニットケーシング31の開口端に支持壁32は配置され、支持壁32は中央にシャフト孔を有するとともに、シャフト孔の外側に連通孔34を有する。シャフト孔には回転軸50が挿通され、シャフト孔と回転軸50との間にボール軸受51が介装されている。回転軸50はユニットハウジング31内に位置付けられた大径端部52を有し、大径端部52から突出したクランクピン53に偏心ブッシュ54が取付けられている。偏心ブッシュ54は、可動スクロール42の背面に形成されたボス55によって囲まれ、偏心ブッシュ54とボス55との間には、ニードル軸受56が介装されている。回転軸50の回転は、これらクランクピン53、偏心ブッシュ54及びニードル軸受56によって可動スクロール42の旋回運動に変換される。
ユニットケーシング31の開口端に支持壁32は配置され、支持壁32は中央にシャフト孔を有するとともに、シャフト孔の外側に連通孔34を有する。シャフト孔には回転軸50が挿通され、シャフト孔と回転軸50との間にボール軸受51が介装されている。回転軸50はユニットハウジング31内に位置付けられた大径端部52を有し、大径端部52から突出したクランクピン53に偏心ブッシュ54が取付けられている。偏心ブッシュ54は、可動スクロール42の背面に形成されたボス55によって囲まれ、偏心ブッシュ54とボス55との間には、ニードル軸受56が介装されている。回転軸50の回転は、これらクランクピン53、偏心ブッシュ54及びニードル軸受56によって可動スクロール42の旋回運動に変換される。
なお、可動スクロール42の基板と支持壁32との間には、ボールカップリング57が介装されている。ボールカップリング57は、可動スクロール42が固定スクロール41に対して旋回運動する際、可動スクロール42の自転を阻止するのみならず、可動スクロール42からの圧縮反力を受けるスラストベアリングとして機能する。
一方、モータケーシング33は両端が開口した筒状をなし、モータケーシング33及びユニットケーシング31は互いの開口端の間に支持壁32を挟んだ状態で複数の連結ボルト58によって結合されている。
一方、モータケーシング33は両端が開口した筒状をなし、モータケーシング33及びユニットケーシング31は互いの開口端の間に支持壁32を挟んだ状態で複数の連結ボルト58によって結合されている。
モータケーシング33の内部は区画壁60によって軸線方向に2つに仕切られ、区画壁60と支持壁32との間にステータ室61が形成されている。ステータ室61に開口するよう、モータケーシング33の外周壁には、区画壁60近傍に位置して吸入ポート62が形成され、吸入ポート43は冷媒循環流路11の一部を通じて蒸発器25に接続されている。
前述した回転軸50はステータ室61内を延び、回転軸50の他端は、区画壁60近傍に位置付けられている。区画壁60の中央から筒状の軸受支持部が突出し、軸受支持部の内面と回転軸50との間にボール軸受63が介装されている。従って、回転軸50は1対のボール軸受51,63を介して回転自在に支持されている。
回転軸50は、例えば三相誘導ブラシレス型の電動モータ70における電動子71の一部をなし、回転軸50には、略円筒状の鉄心として、環状の電磁鋼板を積層してなる積層体72が取付けられている。積層体72は、その両端に位置する一対の端板73によって挟まれ、端板73間は複数のリベット74によって連結されている。
回転軸50は、例えば三相誘導ブラシレス型の電動モータ70における電動子71の一部をなし、回転軸50には、略円筒状の鉄心として、環状の電磁鋼板を積層してなる積層体72が取付けられている。積層体72は、その両端に位置する一対の端板73によって挟まれ、端板73間は複数のリベット74によって連結されている。
電動子71の積層体72は固定子80によって囲まれており、固定子80は略円筒状のコア81を有する。コア81は、モータケーシング33の内周面に嵌合し、且つ、固定ボルト82によって区画壁60に固定されている。コア81の内周面には、複数のスロットが形成され、スロットは周方向に互いに離間している。隣り合うスロット間にはステータ歯が形成され、各ステータ歯に巻回された電線はコイル83を形成しており、コイル83に通電することによって、各ステータ歯は電磁石になる。
なお、ステータ室61の軸線方向略中央に電動子71の積層体72及び固定子80は配置されているが、ステータ室61の区画壁60側の領域と支持壁32側の領域との間は、例えば積層体72と固定子80との間に確保されたギャップ(図示せず)を通じて相互に連通している。即ち、吸入ポート62は、ステータ室61を通じて吸入室49と連通している。
固定子80の複数のコイル83からは3本の入力線(図示せず)が延び、入力線の先端は、気密及び絶縁を確保して区画壁60を貫通する3つのピン90の各端部に別々に接続されている。なお、図1には3つのピン90のうち1つのみが示されている。
3つのピン90の他端部は回路室91内に位置しており、ピン90の他端部は、電動モータ70の入力部、即ちU、V及びW端子として機能する。なお、回路室91は、モータケーシング33の他端に固定されたエンドプレート92と区画壁60との間に形成されている。
3つのピン90の他端部は回路室91内に位置しており、ピン90の他端部は、電動モータ70の入力部、即ちU、V及びW端子として機能する。なお、回路室91は、モータケーシング33の他端に固定されたエンドプレート92と区画壁60との間に形成されている。
ピン90の他端部即ちU、V及びW端子には、回路室91に配置されたインバータ回路100の出力部が電気的に接続されている。インバータ回路100は、三相ブリッジ回路であり、回路基板としてのプリント配線基板101(以下、インバータ用基板という)及びインバータ用基板101に実装されたIGBTモジュール102を有する。
インバータ用基板101は、区画壁60の近傍に平行に配置され、ネジでもって区画壁60に固定されている。IGBTモジュール102は、インバータ用基板101と区画壁60との間に位置づけられ、IGBTモジュール102の上面は区画壁60に直接面接触している。なお、IGBTモジュール102が当接している区画壁60の領域の位置は、モータケーシング33の周方向でみて、吸入ポート62の位置に略合致している。
インバータ用基板101は、区画壁60の近傍に平行に配置され、ネジでもって区画壁60に固定されている。IGBTモジュール102は、インバータ用基板101と区画壁60との間に位置づけられ、IGBTモジュール102の上面は区画壁60に直接面接触している。なお、IGBTモジュール102が当接している区画壁60の領域の位置は、モータケーシング33の周方向でみて、吸入ポート62の位置に略合致している。
インバータ回路100の入力部には、モータケーシング33の外周壁に取付けられた入出力プラグ108を通じて、エンジンルーム12に配置されたバッテリ109(直流電源)が電気的に接続されている。また、インバータ回路100の入力部には、同じく回路室91に配置された制御回路110の出力部が電気的に接続されている。
制御回路110は、インバータ回路110をVVVF制御(可変電圧可変周波数制御)するための回路であり、回路基板としてのプリント配線基板111(以下、制御用基板という)及び制御用基板111に実装されたマイコン112やコンデンサ113等の電気部品を有する。
制御回路110は、インバータ回路110をVVVF制御(可変電圧可変周波数制御)するための回路であり、回路基板としてのプリント配線基板111(以下、制御用基板という)及び制御用基板111に実装されたマイコン112やコンデンサ113等の電気部品を有する。
制御用基板111は、インバータ用基板101よりも大であり、インバータ用基板101よりも区画壁60から遠くに位置している。制御用基板111は、複数の柱状の脚120によって支持され、各脚120は、区画壁60から一体に突出し、全ての脚120の先端は、モータケーシング33の軸線方向でみて、同一の仮想平面に位置付けられている。なお、回路室91側の区画壁60の面は凸凹を有するため、脚120の長さは互いに異なる。
図3に示したように、各脚120の先端中央には、有底の螺子穴121が開口している。制御用基板111には、螺子穴121の位置に合致するよう貫通孔122が形成され、貫通孔122の両端は、制御用基板111の両面に形成された金属製のランド部123,124に開口している。貫通孔122の内周面は金属膜125によって覆われ、金属膜125はランド部123,124間を接続している。
また、貫通孔122は、制御用基板111内に形成された接地のための金属層126も貫通しており、金属膜125は金属層126に繋がっている。制御用基板111が、貫通孔122を通じて螺子穴121にねじ込まれた螺子127によって脚120に固定されると、脚120の先端及び螺子127の頭は、ランド部123,124にそれぞれ直接面接触する。
再び図2を参照すると、制御回路110の入力部は、前述の入出力プラグ108を通じてエアコン制御装置130に接続されている。エアコン制御装置130は、前述の機器室27内に配置されている。
その上、この電動圧縮機20は、インバータ回路100及び制御回路110の各々のための温度保護回路を有し、温度保護回路は、インバータ用基板101及び制御用基板111に実装された温度センサ150,151を有する。インバータ用基板101上の温度センサ150はIGBTモジュール102の温度を検知するようIGBTモジュール102の近傍に配置され、制御用基板111上の温度センサ151は、マイコン112の温度を検知するようマイコン112の近傍に配置される。これらの温度センサ150,151は、制御回路110の入力部に電気的に接続されている。
その上、この電動圧縮機20は、インバータ回路100及び制御回路110の各々のための温度保護回路を有し、温度保護回路は、インバータ用基板101及び制御用基板111に実装された温度センサ150,151を有する。インバータ用基板101上の温度センサ150はIGBTモジュール102の温度を検知するようIGBTモジュール102の近傍に配置され、制御用基板111上の温度センサ151は、マイコン112の温度を検知するようマイコン112の近傍に配置される。これらの温度センサ150,151は、制御回路110の入力部に電気的に接続されている。
なお、回路室91内には、インバータ回路100、制御回路110及び温度保護回路の耐振動性を確保すべく樹脂材が充填されているが、図2では、樹脂材のハッチングが省略されている。
図4は、上述した電動モータ70、インバータ回路100、制御回路110、エアコン制御装置130、温度保護回路及びバッテリ109間の配線を概略的に示している。
図4は、上述した電動モータ70、インバータ回路100、制御回路110、エアコン制御装置130、温度保護回路及びバッテリ109間の配線を概略的に示している。
図4からわかるように、IGBTモジュール102は、パワートランジスタとしての6個のIGBT(絶縁ゲートバイポーラトランジスタ)160、同じく6個の帰還ダイオード161及び平滑用コンデンサ162を内蔵しており、制御回路110は、各IGBT160のゲート端子に印加するゲート電圧をON又はOFFする。
以下、上述した車両用空調システムの動作について説明する。
以下、上述した車両用空調システムの動作について説明する。
エアコン制御装置130は、車両用空調システムのメイン制御を実行し、乗員からの指示に基づいて車室14を冷房又は除湿する必要がある場合、電動圧縮機20の制御回路110に対して制御信号を送信する。制御信号を受信した制御回路110は、インバータ回路100のIGBT160にゲート電圧を印加し、電動モータ70を作動させる。電動モータ70の作動によって回転軸50が回転すると、可動スクロール42が旋回運動し、可動スクロール42の旋回運動は圧縮室46の移動をもたらす。
圧縮室46の移動に伴い、吸入室49から圧縮室46への作動流体としての冷媒の吸入工程、圧縮室46内での吸入された冷媒の圧縮工程、及び、圧縮された冷媒の圧縮室46から吐出室44への吐出工程が実行される。換言すれば、蒸発器25内のガス冷媒が冷媒循環流路11を通じて吸入ポート62に吸い込まれ、吐出ポート45から冷媒循環流路11を通じて凝縮器21に高温の液冷媒が送出される。
ここで、蒸発器25内のガス冷媒は、膨張弁23からの湿り状態の冷媒が略完全に気化したものであり、蒸発器25の外側を流れるブロワからの空気流は冷媒に気化熱を奪われて冷風になる。この冷風は、必要に応じて加熱された後、車室14に吹出し、これによって車室14が冷房又は除湿される。
その上、制御回路110のマイコン112は、エアコン制御装置130による上述のメイン制御とは別に、常時、図5に示した温度保護プログラムを実行する。なお、マイコン112は、IGBTモジュール102及びマイコン112の各々のために2つの温度保護プログラムを並列に実行するけれども、これらの温度保護プログラムの構成は略同一であるため、マイコン112のための温度保護プログラムを例に説明する。
その上、制御回路110のマイコン112は、エアコン制御装置130による上述のメイン制御とは別に、常時、図5に示した温度保護プログラムを実行する。なお、マイコン112は、IGBTモジュール102及びマイコン112の各々のために2つの温度保護プログラムを並列に実行するけれども、これらの温度保護プログラムの構成は略同一であるため、マイコン112のための温度保護プログラムを例に説明する。
温度保護プラグラムによれば、まず、エアコン制御装置130が圧縮機20を作動させるよう制御回路110に要求しているか否か、換言すれば、制御回路110が、エアコン制御装置130から圧縮機20を作動させるための制御信号を受信したか否かが判断される(S10)。エアコン制御装置130が圧縮機20の作動を要求している場合、プログラムはS10を繰り返す。一方、エアコン制御装置130が圧縮機20の作動を要求していない場合、制御回路110は、圧縮機20が作動中であるか否かを判断する(S20)。
S20で圧縮機20が停止している場合、温度センサ150によって検知されたマイコン112の温度Tmが所定の起動温度T2よりも高いか否かが判断される(S30)。起動温度T2は例えば85℃であり、温度Tmが起動温度T2以下の場合、プログラムはS10に戻る。温度Tmが起動温度T2よりも高い場合、制御回路110は、IGBT160に所定のタイミングでゲート電圧を印加して電動モータ70を作動させ、圧縮機20を起動する(S40)。
圧縮機20が起動した後、制御回路110は、温度Tmが所定の停止温度T1よりも低いか否かを判断する(S50)。停止温度T1は、起動温度T2より低く、例えば80℃である。温度Tmが停止温度T1よりも低い場合、制御回路110は、IGBT160へのゲート電圧の印加を止めて電動モータ70を停止させ、圧縮機20を停止させる(S60)。一方、温度Tmが停止温度T1以上の場合、プログラムはS10に戻る。S10に戻ったとき、エアコン制御装置130が圧縮機20の作動を尚も要求していなければ、先のS40で圧縮機20は起動しているので、プログラムは、S20からS50にジャンプする。
以上がマイコン112のための温度保護プラグラムの概略構成である。IGBTモジュール102の温度保護プログラムは、マイコン112のための温度保護プラグラム中、温度センサ150によって測定されたIGBTモジュール102の温度Tiで温度Tmを置き換えたものである。
上述した一実施形態の車両用空調システムでは、電動圧縮機20の耐久性が従来よりも向上しているので、システム全体の耐久性も向上している。電動圧縮機20の耐久性が向上した理由を以下に示す。
上述した一実施形態の車両用空調システムでは、電動圧縮機20の耐久性が従来よりも向上しているので、システム全体の耐久性も向上している。電動圧縮機20の耐久性が向上した理由を以下に示す。
電動圧縮機20では、インバータ用基板101よりも区画壁60から離れている制御用基板111が、区画壁60に一体に形成された脚120の先端に固定される。制御用基板111と区画壁60との間では、この脚120を通じて熱が効率的に伝わることから、制御用基板111の放熱性が高くなる。この結果として、制御用基板111に実装されたイコン112やコンデンサ113といった制御回路110用の電気部品群の過熱が確実に防止され、これら制御回路110用の電気部品群の耐久性が向上し、圧縮機20の耐久性も向上する。
また、電動圧縮機20では、インバータ用基板101に実装されたIGBTモジュール102が回路室91側の区画壁60の面に直接接触し、IGBTモジュール102の放熱性が高くなっている。この結果として、IGBTモジュール102、換言すれば、IGBT160、帰還ダイオード161及び平滑用コンデンサ162といったインバータ回路100用の電気部品群の過熱が防止されてその耐久性が向上し、圧縮機20の耐久性も向上する。
更に、電動圧縮機20では、制御用基板111の金属製のランド部123に脚120の先端が接触することで、脚120と制御用基板111との間で熱が効率的に伝わり、制御用基板111の放熱性が更に高くなる。この結果として、制御回路110用の電気部品群の過熱がより確実に防止される。
その上、電動圧縮機20では、ランド部123が、制御回路110を接地するための金属層126に繋がっており、接地用端子として機能する。ランド部123に脚120の先端が接触することで、制御用基板111の熱が、制御用基板111全体に亘る所定パターンで形成された金属層126を通じて脚120に効率的に伝わる。特に、金属層126は、制御回路110用の電気部品群に繋がっていることから、電気部品群の熱も、金属層126を通じて脚120に効率的に伝わる。この結果として、制御回路110の電気部品群の過熱がより確実に防止される。
その上、電動圧縮機20では、ランド部123が、制御回路110を接地するための金属層126に繋がっており、接地用端子として機能する。ランド部123に脚120の先端が接触することで、制御用基板111の熱が、制御用基板111全体に亘る所定パターンで形成された金属層126を通じて脚120に効率的に伝わる。特に、金属層126は、制御回路110用の電気部品群に繋がっていることから、電気部品群の熱も、金属層126を通じて脚120に効率的に伝わる。この結果として、制御回路110の電気部品群の過熱がより確実に防止される。
また、電動圧縮機20は、温度センサ150,151によって、IGBTモジュール102及びマイコン112の温度Ti,Tmがそれぞれ検知され、検知結果に基づいて制御回路110のマイコン112によって起動させられる。具体的には、電動圧縮機20は、エアコン制御装置130が作動を要求していない待機期間中であっても、温度センサ150,151によって検知された温度Ti,Tmのうち少なくとも一方が起動温度T2を超えると、制御回路110のマイコン112によって臨時に起動させられる。圧縮機20が起動すると、電動モータ70が圧縮ユニットとしてのスクロールユニット40を作動させ、低圧の冷媒がステータ室61内を通過して圧縮ユニットに吸入される。このため、待機期間中も、区画壁60は流動状態の冷媒によって冷却され、IGBTモジュール102及びマイコン112を含む電気部品群の過熱が防止される。
更に、電動圧縮機20は、待機期間中に温度センサ150,151によって検知された温度Ti,Tmが停止温度T1以下になると、制御回路110のマイコン112によって停止させられる。このため、この圧縮機20では、電気部品群の過熱を防止しながら、消費電力が節約される。
具体的には、この電動圧縮機20を用いた車両用空調システムでは、例えばエンジン24の作動中、エンジンルーム12内が熱くなるのに伴って温度センサ150,151の検知温度Ti,Tmが起動温度T2を超えると、待機していた圧縮機20が臨時に起動させられる。このため、このシステムによれば、電動圧縮機20の電気部品群の過熱がより確実に防止され、システム全体の耐久性が更に向上する。
具体的には、この電動圧縮機20を用いた車両用空調システムでは、例えばエンジン24の作動中、エンジンルーム12内が熱くなるのに伴って温度センサ150,151の検知温度Ti,Tmが起動温度T2を超えると、待機していた圧縮機20が臨時に起動させられる。このため、このシステムによれば、電動圧縮機20の電気部品群の過熱がより確実に防止され、システム全体の耐久性が更に向上する。
本発明は、上述した一実施形態に制約されるものではなく、種々の変形が可能であり、例えば、一実施形態の場合、回路室91内には、インバータ回路100、制御回路110及び温度保護回路が配置されていたけれども、他の回路が配置されていてもよい。
また、回路基板の数もインバータ用基板101及び制御用基板111の2つに限定されない。例えば、図6に示したように、インバータ回路、制御用回路及び保護回路を、一つの回路基板155でもって形成してもよい。
また、回路基板の数もインバータ用基板101及び制御用基板111の2つに限定されない。例えば、図6に示したように、インバータ回路、制御用回路及び保護回路を、一つの回路基板155でもって形成してもよい。
一実施形態では、制御用基板111が複数の脚120の先端に固定されていたけれども、脚120は少なくとも1本あればよい。また、脚の形状や大きさも特には限定されず、脚は、円柱状、楕円柱状、角柱状、円錐台状等であってもよい。例えば4本の円柱状の脚に1枚の回路基板が固定される場合、脚の長さは、例えば5mm以上30mm以下の範囲にあり、脚の直径は、例えば10mm以上14mm以下の範囲にある。
一実施形態では、インバータ回路がIGBTモジュールによって構成されていたけれども、IGBT以外のパワートランジスタをスイッチング素子に用いてもよい。
一実施形態では、2つの温度センサ150,151がIGBTモジュール102及びマイコン112の温度Ti,Tmの温度を測定するように配置されていたけれども、他の電気部品の温度を測定するように配置してもよい。また、温度センサの数も2つに限定されることはない。
一実施形態では、2つの温度センサ150,151がIGBTモジュール102及びマイコン112の温度Ti,Tmの温度を測定するように配置されていたけれども、他の電気部品の温度を測定するように配置してもよい。また、温度センサの数も2つに限定されることはない。
一実施形態では、電動圧縮機20の電動モータ70が誘導ブラシレスモータであったけれども、電動モータの構成は特に限定されない。また、電動圧縮機20が圧縮ユニットとしてスクロールユニット40を有するスクロール式電動圧縮機であったが、圧縮ユニットとしてシリンダブロック及びピストンを有する往復動式電動圧縮機であってもよい。
一実施形態では、保護動作プログラムを制御回路のマイコン112が実行したけれども、圧縮機20の外部のエアコン制御装置130が、メイン制御とは別に、例えば割り込みルーチンとして保護動作プログラムを実行してもよい。この場合、温度センサ150,151は、図4に破線で示したようにエアコン制御装置130に接続される。エアコン制御装置130が実行する保護動作プログラムは、図7からわかるように、メイン制御に基づいて制御回路110に圧縮機20を作動させるよう要求しているか否か判断し(S10’)、制御回路110に圧縮機20を起動するよう要求し(S40’)、そして、制御回路110に圧縮機20を停止するよう要求する(S60’)点において、図5のフローチャートとわずかに異なる。
一実施形態では、保護動作プログラムを制御回路のマイコン112が実行したけれども、圧縮機20の外部のエアコン制御装置130が、メイン制御とは別に、例えば割り込みルーチンとして保護動作プログラムを実行してもよい。この場合、温度センサ150,151は、図4に破線で示したようにエアコン制御装置130に接続される。エアコン制御装置130が実行する保護動作プログラムは、図7からわかるように、メイン制御に基づいて制御回路110に圧縮機20を作動させるよう要求しているか否か判断し(S10’)、制御回路110に圧縮機20を起動するよう要求し(S40’)、そして、制御回路110に圧縮機20を停止するよう要求する(S60’)点において、図5のフローチャートとわずかに異なる。
最後に、本発明に係る電動圧縮機は、車両用空調システム以外にも適用可能であるのはいうまでもない。
20 電動圧縮機
30 ハウジング
33 モータケーシング
60 区画壁
70 電動モータ
101 インバータ用基板
102 IGBTモジュール
111 制御用基板
112 マイコン
120 脚
30 ハウジング
33 モータケーシング
60 区画壁
70 電動モータ
101 インバータ用基板
102 IGBTモジュール
111 制御用基板
112 マイコン
120 脚
Claims (9)
- ハウジング内に作動流体を圧縮するための圧縮ユニットとともに収容され、前記圧縮ユニットを駆動する電動モータと、
前記ハウジング内を区画し、前記圧縮ユニットによって圧縮される前の作動流体が接触する内面を有した区画壁と、
前記区画壁の外面に一体に形成された脚と、
前記脚に固定され、前記電動モータを作動させるための電気部品が実装された回路基板と
を備えることを特徴とする電動圧縮機。 - 前記回路基板に実装された電気部品のうち少なくとも一つは、前記外面に当接していることを特徴とする請求項1記載の電動圧縮機。
- 前記脚の先端は、前記回路基板の金属部に当接していることを特徴とする請求項1又は2に記載の電動圧縮機。
- 前記金属部は、前記回路基板の接地用端子であることを特徴とする請求項3に記載の電動圧縮機。
- 前記回路基板に固定された温度センサと、
前記温度センサの検知結果に基づいて前記電動モータを作動させる制御手段と
を更に備えることを特徴とする請求項1乃至4の何れかに記載の電動圧縮機。 - 前記制御手段は、前記電動圧縮機の待機期間中に前記温度センサによって検知された温度が起動温度を超えると、前記電動モータを臨時起動することを特徴とする請求項5に記載の電動圧縮機。
- 前記制御手段は、前記待機期間中に前記温度センサによって検知された温度が停止温度以下になると、臨時起動された前記電動モータを停止させることを特徴とする請求項6に記載の電動圧縮機。
- 前記電動モータを作動させるべく前記電気部品と協働する他の電気部品が実装された他の回路基板を更に備え、
前記他の電気部品のうち少なくとも一つは、前記外面に当接していることを特徴とする請求項1に記載の電動圧縮機。 - エンジンルーム内に請求項1乃至8の何れか1項に記載の電動圧縮機を具備することを特徴とする車両用空調システム。
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