JP2016176433A - 電動圧縮機、制御装置及び監視方法 - Google Patents

電動圧縮機、制御装置及び監視方法 Download PDF

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Abstract

【課題】簡単なハードウェア構成および簡単な処理で複数の部品を熱損傷から保護できるようにする。
【解決手段】電動圧縮機が、軸線回りに回転することで流体を圧縮する圧縮機と、前記圧縮機を前記軸線回りに回転駆動する電動機と、第１部品及び第２部品を有し、これら第１部品及び第２部品を用いて前記電動機の駆動時の電流供給を制御する制御部と、を備え、前記第１部品と前記第２部品とを同様の温度に曝した際の許容電流は、前記第１部品よりも前記第２部品の方が小さく設定されており、前記第２部品は、前記第１部品よりも冷却能力が大きい箇所に配置されることで、定格使用時の前記第２部品の許容電力は前記第１部品の許容電力よりも大きく設定されており、前記第１部品の温度を検出する温度センサと、前記温度センサが検出する温度と前記第１部品を流れる電流とが所定の条件を満たした場合、警報信号を出力する演算部とをさらに備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、電動圧縮機、制御装置及び監視方法関する。
電動圧縮機にはスイッチング素子など熱損傷する可能性のある部品が使われており、かかる部品を熱損傷から保護するための技術が提案されている。
例えば、特許文献１に記載の電動圧縮機では部品を熱損傷から保護するために、温度検出器で検出した温度から当該部品の電流許容値を求め、当該部品に流れる電流が許容値を超えている場合に電動圧縮機を停止させる。
特許第５０３９５１５号公報
電動圧縮機の小型化に伴って、スイッチング素子の近くにコンデンサが配置されると、スイッチング素子の発熱によってコンデンサが熱損傷する可能性があり、スイッチング素子、コンデンサのいずれも熱損傷から保護する必要が生じる。このような場合に、簡単なハードウェア構成および簡単な処理で複数の部品を熱損傷から保護できることが望ましい。
本発明は、簡単なハードウェア構成および簡単な処理で複数の部品を熱損傷から保護することができる電動圧縮機、制御装置及び監視方法を提供する。
本発明の第１の態様によれば、電動圧縮機は、軸線回りに回転することで流体を圧縮する圧縮機と、前記圧縮機を前記軸線回りに回転駆動する電動機と、第１部品及び第２部品を有し、これら第１部品及び第２部品を用いて前記電動機の駆動時の電流供給を制御する制御部と、を備え、前記第１部品と前記第２部品とを同様の温度に曝した際の許容電流は、前記第１部品よりも前記第２部品の方が小さく設定されており、前記第２部品は、前記第１部品よりも冷却能力が大きい箇所に配置されることで、定格使用時の前記第２部品の許容電力は前記第１部品の許容電力よりも大きく設定されており、前記第１部品の温度を検出する温度センサと、前記温度センサが検出する温度と前記第１部品を流れる電流とが所定の条件を満たした場合、警報信号を出力する演算部とをさらに備える。
前記第２部品が前記第１部品よりも冷媒の流路の上流側に設けられていてもよい。
前記第１部品と冷媒の流路との間、前記第２部品と前記冷媒の流路との間のいずれにも筐体が設けられており、前記第２部品と前記冷媒の流路との間の前記筐体の厚さが、前記第１部品と前記冷媒の流路との間の前記筐体の厚さよりも薄くなっていることで、前記第２部品と前記冷媒の流路との間の前記筐体の熱抵抗が、前記第１部品と前記冷媒の流路との間の前記筐体の熱抵抗よりも小さくてもよい。
前記第２部品の少なくとも一部との間で熱伝導可能な熱伝導部材を備え、前記熱伝導部材は、前記第２部品よりも低温の部材に接していてもよい。
前記第１部品、前記２部品はそれぞれ別の基板に設けられており、前記第１部品が設けられた基板と前記第２部品が設けられた基板との間に電気を導通可能な断熱部が設けられていてもよい。
前記第２部品は放熱フィンを有していてもよい。
前記第２部品と熱交換可能なヒートパイプを備え、前記ヒートパイプは、前記第２部品よりも低温の部材に接していてもよい。
前記第２部品から吸熱するペルチェ素子を備えていてもよい。
本発明の第２の態様によれば、制御装置は、第１部品及び第２部品を有し、これら第１部品及び第２部品を用いて電動機の駆動時の電流供給を制御する制御装置であって、前記第１部品と前記第２部品とを同様の温度に曝した際の許容電流は、前記第１部品よりも前記第２部品の方が小さく設定されており、前記第２部品は、前記第１部品よりも冷却能力が大きい箇所に配置されることで、定格使用時の前記第２部品の許容電力は前記第１部品の許容電力よりも大きく設定されており、前記第１部品の温度を検出する温度センサと、前記温度センサが検出する温度と前記第１部品を流れる電流とが所定の条件を満たした場合、警報信号を出力する演算部とをさらに備える。
本発明の第３の態様によれば、監視方法は、電動圧縮機を監視する監視方法であって、前記電動圧縮機は、軸線回りに回転することで流体を圧縮する圧縮機と、前記圧縮機を前記軸線回りに回転駆動する電動機と、第１部品及び第２部品を有し、これら第１部品及び第２部品を用いて前記電動機の駆動時の電流供給を制御する制御部と、を備え、前記第１部品と前記第２部品とを同様の温度に曝した際の許容電流は、前記第１部品よりも前記第２部品の方が小さく設定されており、前記第２部品は、前記第１部品よりも冷却能力が大きい箇所に配置されることで、定格使用時の前記第２部品の許容電力は前記第１部品の許容電力よりも大きく設定されており、前記監視方法は、前記第１部品の温度を検出する温度検出ステップと、前記温度検出ステップで検出した温度と前記第１部品を流れる電流とが所定の条件を満たした場合、警報信号を出力する警報出力ステップと、を有する。
上記した電動圧縮機、制御装置及び監視方法によれば、温度センサを複数設ける必要無しに、複数の部品の両方を熱損傷から保護することができる。
本発明の一実施形態における電動圧縮機の構成を示す概略断面図である。 本発明の第１の実施形態におけるインバータの構成を示す概略断面図である。 同実施形態における監視装置の機能構成を示す概略ブロック図である。 同実施形態におけるパワー半導体の温度とコンデンサの温度との関係の例を示すグラフである。 本発明の第２の実施形態におけるインバータの構成を示す概略断面図である。 本発明の第３の実施形態におけるインバータの構成を示す概略断面図である。 同実施形態に係るコンデンサの第１の変形例を示す説明図である。 同実施形態に係るコンデンサの第２の変形例を示す説明図である。 同実施形態に係るコンデンサの第３の変形例を示す説明図である。
以下、本発明の実施形態を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
図１は、本発明の一実施形態における電動圧縮機の構成を示す概略断面図である。同図を参照すると電動圧縮機１は、インバータ（Inverter）１００と、電動機（Motor）２００と、圧縮機（Compressor）３００とを備える。これらインバータ１００、電動機２００、圧縮機３００は、電動圧縮機の筐体１１に設けられている。
また、電動圧縮機１には冷媒入口４００が設けられている。
電動圧縮機１はスクロール型の圧縮機であり、冷媒入口４００から吸入した冷媒を圧縮機３００で圧縮して出力する。なお、後述するように、電動圧縮機１が冷媒入口４００から吸入した冷媒は、インバータ１００の冷却にも用いられる。なお、ここでの冷媒は、圧縮機で圧縮される流体の例に該当する。
インバータ１００は、電動圧縮機１の外部の蓄電池から供給される直流電流を三相交流電流に変換して電動機２００に供給する。また、インバータ１００は、制御部の例及び制御装置の例に該当し、電動機２００への電流供給を制御することで電動機２００の動作を制御する。
電動機２００は、インバータ１００からの電力を受けて回転力を生成する。また、電動機２００は圧縮機３００の可動スクロールと回転軸で接続されており、生成した回転力で可動スクロールを軸線回りに回転駆動する。
圧縮機３００は、電動機２００からの回転力により可動スクロールを軸線回りに回転させることで冷媒を吸入し圧縮する。
＜第１の実施形態＞
図２は、本発明の第１の実施形態におけるインバータ１００の構成を示す概略断面図である。同図を参照するとインバータ１００は筐体１１に設けられており、インバータカバー１０１と、基板１０２と、温度センサ１０３と、電流センサ１０４と、３つのパワー半導体１１２を含む電力変換回路１１１と、放熱シート１１３と、コンデンサ１２１とを備える。
また、図２には、冷媒の流路１２の例と、監視装置１９０の設置位置の例とが示されている。図１の冷媒入口４００から流入した冷媒は、図２に示すようにインバータ１００が設けられた筐体１１に接してインバータ１００の部品を冷却した後、圧縮機３００に到達して圧縮される。
インバータカバー１０１は、インバータ１００を覆うように筐体１１に設けられ、インバータ１００を埃等から保護する。
基板１０２はプリントパターンを有し、基板１０２自らに設けられた部品に電流を導通させる。特に、基板１０２はパワー半導体１１２及びコンデンサ１２１に電流を流す。
温度センサ１０３は、パワー半導体１１２に接して、あるいは、パワー半導体１１２の近傍に設置され、パワー半導体１１２の温度を検出する。図２に示すようにパワー半導体１１２が複数ある場合、温度センサ１０３を、例えば真ん中のパワー半導体１１２など最も温度が高くなると思われるパワー半導体１１２の温度を検出する位置に配置する。
電流センサ１０４は、パワー半導体１１２の電流値（パワー半導体１１２を流れる電流の電流値）を検出する。電流センサ１０４が検出する電流値は、パワー半導体１１２の電流値が許容電流値より大きいか否かを判定可能な電流値であればよい。例えば、パワー半導体１１２の温度毎の瞬間最大許容電流値が既知である場合、電流センサ１０４がパワー半導体１１２の瞬間最大電流値を検出するようにしてもよい。
電力変換回路１１１は、電動圧縮機１の外部の蓄電池から供給される直流電力を三相交流電力に変換する。また、電力変換回路１１１は、得られる三相交流電力の大きさを調整する。
パワー半導体１１２の各々は、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）又はＭＯＳ−ＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）などのスイッチング素子であり、蓄電池からの直流電力を３相交流のいずれか１相の電力に変換する。また、パワー半導体１１２は、スイッチング時間の調整により、変換にて得られる電力の大きさを調整する。
また、パワー半導体１１２は第１部品の例に該当する。パワー半導体１１２は、自らを流れる電流により発熱する。また、パワー半導体１１２は熱損傷する可能性があり、例えば、絶対定格温度が１５０度（℃）〜１７５度となっている。
放熱シート１１３は、パワー半導体１１２と筐体１１との間に設けられ、パワー半導体１１２の熱を筐体１１へ伝導する。
コンデンサ１２１は、電力変換回路１１１にて得られた三相交流電力に含まれるノイズを軽減させる。
また、コンデンサ１２１は、第２部品の例に該当する。コンデンサ１２１は熱損傷する可能性があり、例えば絶対定格温度が８０度〜１２５度となっている。
コンデンサ１２１としてフィルムコンデンサまたは電界コンデンサなど、いろいろなコンデンサを用いることができる。
パワー半導体１１２の絶対定格温度とコンデンサ１２１の絶対定格温度とを比較すると、コンデンサ１２１の絶対定格温度の方が低くなっている。従って、パワー半導体１１２とコンデンサ１２１とを同様の温度に曝した際の許容電流は、パワー半導体１１２よりも小さい。
図３は、監視装置１９０の機能構成を示す概略ブロック図である。同図を参照すると監視装置１９０は、温度情報取得部１９１と、電流情報取得部１９２と、演算部１９３とを備える。
温度情報取得部１９１は、温度センサ１０３からのセンサ信号を取得する。これにより、温度情報取得部１９１は、温度センサ１０３が検出したパワー半導体１１２の温度を示す温度情報を取得する。
電流情報取得部１９２は、電流センサ１０４からのセンサ信号を取得する。これにより、電流情報取得部１９２は、電流センサ１０４が検出したパワー半導体１１２の電流値（パワー半導体１１２を流れる電流の電流値）を示す電流情報を取得する。
演算部１９３は、温度センサ１０３が検出したパワー半導体１１２の温度と、電流センサ１０４が検出したパワー半導体１１２の電流値とが所定の条件を満たした場合、警報信号を出力する。具体的には、演算部１９３は、パワー半導体１１２の温度と許容電流との関係を予め記憶しておく。そして、演算部１９３は、温度センサ１０３が検出したパワー半導体１１２の温度に基づいて当該温度におけるパワー半導体１１２の許容電流値を求める。そして、演算部１９３は、電流センサ１０４が検出したパワー半導体１１２の電流値がパワー半導体１１２の許容電流よりも大きいか否かを判定する。パワー半導体１１２の電流値が許容電流値よりも大きいと判定した場合、演算部１９３は警報信号を出力する。
なお、監視装置１９０の設置位置は、図２に示す位置に限らない。監視装置１９０が、インバータ１００内の他の位置に配置されていてもよいし、インバータ１００の外に配置されていてもよい。
ここで、パワー半導体１１２の温度及び許容温度と、コンデンサ１２１の温度及び許容温度との関係について、式を参照して説明する。
パワー半導体１１２の温度と筐体１１の温度との関係は、式（１）のように示される。
Figure 2016176433
ここで、Ｔ１は、パワー半導体１１２の温度を示す。Ｔ３は、筐体１１の温度を示す。Ｒ１−３は、パワー半導体１１２と筐体１１との間の熱抵抗を示す。Ｐ１は、パワー半導体１１２での電力の損失による発熱のうち筐体１１へ熱伝導される成分を示す。
式（１）を変形して式（２）を得られる。
Figure 2016176433
また、パワー半導体１１２の温度とコンデンサ１２１の温度との関係は、式（３）のように示される。
Figure 2016176433
ここで、Ｔ２は、コンデンサ１２１の温度を示す。Ｒ１−２は、パワー半導体１１２とコンデンサ１２１との間の熱抵抗を示す。Ｐ３は、パワー半導体１１２での電力の損失による発熱のうちコンデンサ１２１へ熱伝導される成分を示す。
式（３）を変形して式（４）を得られる。
Figure 2016176433
また、コンデンサ１２１の温度と筐体の温度との関係は、式（５）のように示される。
Figure 2016176433
ここで、Ｒ２−３は、コンデンサ１２１と筐体１１との間の熱抵抗を示す。Ｐ２は、コンデンサ１２１での電力損失による発熱を示す。
式（５）を変形し、さらに式（２）及び式（４）を代入して式（６）を得られる。
Figure 2016176433
式（６）をさらに変形して式（７）を得られる。
Figure 2016176433
式（７）をさらに変形して式（８）を得られる。
Figure 2016176433
ここで、パワー半導体１１２の温度制約（許容温度）をＴｌｉｍｉｔ１とし、コンデンサ１２１の温度制約（許容温度）をＴｌｉｍｉｔ２とする。また、式（９）に示されるように、パワー半導体１１２の許容温度が、コンデンサ１２１の許容温度よりも高いとする。
Figure 2016176433
式（９）により、パワー半導体１１２とコンデンサ１２１とを同様の温度に曝した際の許容電流は、パワー半導体１１２よりもコンデンサ１２１の方が小さく設定されている。
式（１０）が成立する場合、パワー半導体１１２の温度が許容温度以下であれば、コンデンサ１２１の温度も許容温度以下になる。
Figure 2016176433
式（１０）を変形して式（１１）を得られる。
Figure 2016176433
式（１１）及び式（８）より、式（１２）を得られる。
Figure 2016176433
式（１２）より式（１３）を得られる。
Figure 2016176433
式（１３）が成立する場合、パワー半導体１１２の温度が許容温度以下であれば、コンデンサ１２１の温度も許容温度以下になる。このため、パワー半導体１１２の温度を監視することで、パワー半導体１１２、コンデンサ１２１のいずれも熱損傷から保護し得る。
コンデンサ１２１の発熱Ｐ２は、パワー半導体１１２の発熱Ｐ１に対して十分に小さいので、式（１３）より、筐体１１と、パワー半導体１１２と、コンデンサ１２１との間の熱抵抗を調整することで、式（１３）が成立するようにできる。
特に、コンデンサ１２１をパワー半導体１１２よりも冷却能力が大きい箇所に配置することで、パワー半導体１１２の温度が許容温度以下であれば、コンデンサ１２１の温度も許容温度以下となるようにできる。例えば、コンデンサ１２１を冷却能力が大きい箇所に配置して、コンデンサ１２１と筐体１１との間の熱抵抗を小さくする。
そこで、本実施形態では、図２に示すように、コンデンサ１２１をパワー半導体１１２よりも冷媒の流路１２の上流側に配置する。
ここで、部品等を冷却して温度が上昇すると冷却能力が低下する。従って、冷媒の流路１２の上流側の方が下流側よりも冷媒の冷却能力が高い。そこで、コンデンサ１２１をパワー半導体１１２よりも冷媒の流路１２の上流側に配置することで、コンデンサ１２１をパワー半導体１１２よりも冷却能力が大きい箇所に配置している。
また、本実施形態では、図２に示すように、パワー半導体１１２と冷媒の流路１２との間、コンデンサ１２１と冷媒の流路１２との間のいずれにも筐体１１が設けられている。そして、コンデンサ１２１と冷媒の流路１２との間の筐体１１の厚さＤ１２が、パワー半導体１１２と冷媒の流路１２との間の筐体１１の厚さＤ１１よりも薄くなっている。
これにより、コンデンサ１２１と冷媒の流路１２との間の熱抵抗のほうが、パワー半導体１１２と冷媒の流路１２との間の熱抵抗よりも小さい。従って、コンデンサ１２１の方がパワー半導体１１２よりも冷媒によって冷却され易い。このように、コンデンサ１２１をパワー半導体１１２よりも冷却能力が大きい箇所に配置している。
以上のように、コンデンサ１２１は、パワー半導体１１２よりも冷却能力が大きい箇所に配置されることで、定格使用時のコンデンサ１２１の許容電力がパワー半導体１１２の許容電力よりも大きく設定されるようにする。
そして演算部１９３は、温度センサ１０３が検出するパワー半導体１１２の温度と、パワー半導体１１２を流れる電流とが所定の条件を満たした場合、警報信号を出力する。具体的には、演算部１９３は、パワー半導体１１２の電流が許容電流より大きくなった場合に、警報信号を出力する。
これにより、パワー半導体１１２の電流が許容電流で以下であれば、コンデンサ１２１の電流も許容電流以下となるので、パワー半導体１１２の温度および電流を検出することで、コンデンサ１２１の温度を検出する必要無しに、パワー半導体１１２、コンデンサ１２１の両方を熱損傷から保護することができる。
ここで、パワー半導体１１２、コンデンサ１２１の両方を熱損傷から保護する方法として、パワー半導体１１２及びコンデンサ１２１の両方の温度を測定して各々の電流許容値を求める方法が考えらえる。この場合、パワー半導体１１２、コンデンサ１２１のいずれか一方でも電流が許容値を超えている場合は、電動圧縮機を停止させる。
しかしながら、この方法ではパワー半導体１１２、コンデンサ１２１それぞれの温度を測定する必要があり、電動圧縮機１の大型化及びコストアップの要因となる。また、パワー半導体１１２の温度とコンデンサ１２１の温度との両方に基づいて電動圧縮機の制御を行うことで制御が複雑になり、制御ソフトの開発コストが増大する可能性がある。
これに対し、本実施形態によれば、パワー半導体１１２の温度および電流を検出することで、コンデンサ１２１の温度を検出する必要無しに、パワー半導体１１２、コンデンサ１２１の両方を熱損傷から保護することができる。この点で、電動圧縮機１の大型化及びコストアップと、制御ソフトの開発コストの増大とのいずれも回避することができる。
また、コンデンサ１２１がパワー半導体１１２よりも冷媒の流路１２の上流側に設けることで、コンデンサ１２１をパワー半導体１１２よりも冷却能力が大きい箇所に配置することができる。このようにして定格使用時のコンデンサ１２１の許容電力がパワー半導体１１２の許容電力よりも大きく設定されるようにすることで、上記のように、コンデンサ１２１の温度を検出する必要無しに、パワー半導体１１２、コンデンサ１２１の両方を熱損傷から保護することができる。
また、コンデンサ１２１と冷媒の流路１２との間の筐体１１の厚さＤ１２が、パワー半導体１１２と冷媒の流路１２との間の筐体１１の厚さＤ１１よりも薄くなっていることで、コンデンサ１２１をパワー半導体１１２よりも冷却能力が大きい箇所に配置することができる。このようにして定格使用時のコンデンサ１２１の許容電力がパワー半導体１１２の許容電力よりも大きく設定されるようにすることで、上記のように、コンデンサ１２１の温度を検出する必要無しに、パワー半導体１１２、コンデンサ１２１の両方を熱損傷から保護することができる。
なお、上述した、コンデンサ１２１をパワー半導体１１２よりも冷媒の流路１２の上流側に配置すること、および、コンデンサ１２１と冷媒の流路１２との間の筐体１１の厚さＤ１２をパワー半導体１１２と冷媒の流路１２との間の筐体１１の厚さＤ１１よりも薄くすることのうち何れか一方のみを実施するようにしてもよいし、両方を実施するようにしてもよい。さらに、これらのうち何れか一方のみと他の実施形態とを組み合わせて実施するようにしてもよいし、これらの両方と他の実施形態とを組み合わせて実施するようにしてもよい。
図４は、パワー半導体１１２の温度とコンデンサ１２１の温度との関係の例を示すグラフである。同図の横軸は圧縮機３００の回転数を示し、縦軸は温度を示す。
また、線Ｌ１１は、パワー半導体１１２の温度を示す。線Ｌ１２は、冷却が不十分な場合のコンデンサ１２１の温度を示す。線Ｌ１３は、冷却が不十分な場合のインバータカバー１０１の温度を示す。線Ｌ１４は、冷却が十分な場合のコンデンサ１２１の温度を示す。線Ｌ１５は、冷却が十分な場合のインバータカバー１０１の温度を示す。線Ｌ１６は、冷媒の温度を示す。
また、図４の例ではパワー半導体１１２の許容温度は１７５度（℃）であり、コンデンサ１２１の許容温度は１２５度である。
パワー半導体１１２の温度（線Ｌ１１）が許容温度１７５度以内であるのに対し、冷却が不十分な場合のコンデンサ１２１の温度（線Ｌ１２）は許容温度１２５度を超えている。従って、冷却が不十分な場合、パワー半導体１１２の温度が許容温度を超えていないか監視しても、コンデンサ１２１を熱損傷から保護できない場合がある。
一方、冷却が十分な場合のコンデンサ１２１の温度（線Ｌ１５）は許容温度１２５度以内となっている。コンデンサ１２１を十分冷却すれば、パワー半導体１１２の温度が許容温度以内である場合には、コンデンサ１２１の温度も許容温度以内であるようにし得る。この場合、パワー半導体１１２の温度が許容温度を超えていないか監視することで、パワー半導体１１２とコンデンサ１２１との両方を熱損傷から保護し得る。
＜第２の実施形態＞
図５は、本発明の第２の実施形態におけるインバータ１００の構成を示す概略断面図である。同図を参照するとインバータ１００は筐体１１に設けられており、インバータカバー１０１と、基板１０２と、温度センサ１０３と、電流センサ１０４と、３つのパワー半導体１１２を含む電力変換回路１１１と、放熱シート１１３と、コンデンサ１２１と、熱伝導部材１２２と、筐体壁１２３とを備える。
同図において、図２の各部に対応して同様の機能を有する部分には同一の符号（１００、１０１、１０２、１０３、１０４、１１１、１１２、１１３、１２１）を付して説明を省略する。
熱伝導部材１２２は、コンデンサ１２１の少なくとも一部に接して設けられており、コンデンサ１２１の少なくとも一部との間で熱伝導可能である。熱伝導部材１２２として例えば高熱伝導プラスチック樹脂または高熱伝導ナイロン樹脂などの樹脂を用いることができるが、これに限らない。例えば、熱伝導部材１２２としてペースト状の部材を用いるようにしてもよい。
筐体壁１２３は、筐体１１に接して設けられた壁面である。筐体壁１２３は、筐体１１に接して熱伝導することでコンデンサ１２１よりも低温になっており、コンデンサ１２１よりも低温の部材の例に該当する。
また、熱伝導部材１２２に接しているインバータカバー１０１も、コンデンサ１２１よりも低温の部材の例に該当する。
このように、熱伝導部材１２２及び筐体壁１２３を設けてコンデンサ１２１から放熱することで、コンデンサ１２１がパワー半導体１１２よりも冷却能力が大きい箇所に配置されている。
以上のように、熱伝導部材１２２は、コンデンサ１２１の少なくとも一部との間で熱伝導可能であり、熱伝導部材１２２は、コンデンサ１２１よりも低温の部材に接していることで、コンデンサ１２１をパワー半導体１１２よりも冷却能力が大きい箇所に配置することができる。このようにして定格使用時のコンデンサ１２１の許容電力がパワー半導体１１２の許容電力よりも大きく設定されるようにすることで、第１の実施形態で説明したように、コンデンサ１２１の温度を検出する必要無しに、パワー半導体１１２、コンデンサ１２１の両方を熱損傷から保護することができる。
＜第３の実施形態＞
図６は、本発明の第３の実施形態におけるインバータ１００の構成を示す概略断面図である。同図を参照するとインバータ１００は筐体１１に設けられており、インバータカバー１０１と、基板１０２ａ及び１０２ｂと、温度センサ１０３と、電流センサ１０４と、３つのパワー半導体１１２を含む電力変換回路１１１と、放熱シート１１３と、コンデンサ１２１と、導電部材１０５とを備える。
同図において、図２の各部に対応して同様の機能を有する部分には同一の符号（１００、１０１、１０２、１０３、１０４、１１１、１１２、１１３、１２１）を付して説明を省略する。
基板１０２ａには、電力変換回路１１１が設けられている。また、基板１０２ｂには、コンデンサ１２１が設けられている。このように、本実施形態では基板が２つに分けられている。
導電部材１０５は、基板１０２ａと基板１０２ｂとの間で電気を導通させる。これにより、本実施形態でも、基板１０２が一体になっている第１の実施形態の場合と同様の電気的接続関係となっている。一方、導電部材１０５は、断熱部の例に該当し、熱を伝導しにくくなっている。これにより、パワー半導体１１２での発熱がコンデンサ１２１に伝導しにくい。この点で、コンデンサ１２１がパワー半導体１１２よりも冷却能力が大きい箇所に配置されている。
導電部材１０５として、電気を導通させるが熱を伝導させにくい、いろいろな部材を用いることができる。例えば、導電部材１０５としてジャンパー線またはバスバーなど、基板との比較において断面積が大幅に小さい導電体を用いることで、熱を伝導させにくくすることができる。
以上のように、パワー半導体１１２、コンデンサ１２１は、それぞれ別の基板に設けられており、パワー半導体１１２が設けられた基板１０２ａとコンデンサ１２１が設けられた基板１０２ｂとの間に電気を導通可能かつ熱を伝導させにくい導電部材１０５が設けられている。
これにより、パワー半導体１１２での発熱がコンデンサ１２１に伝導しにくく、この点で、コンデンサ１２１をパワー半導体１１２よりも冷却能力が大きい箇所に配置することができる。このようにして定格使用時のコンデンサ１２１の許容電力がパワー半導体１１２の許容電力よりも大きく設定されるようにすることで、第１の実施形態で説明したように、コンデンサ１２１の温度を検出する必要無しに、パワー半導体１１２、コンデンサ１２１の両方を熱損傷から保護することができる。
次に図７〜図９を参照して本実施形態の変形例について説明する。以下に説明する変形例は、第３の実施形態に限らず第１の実施形態、第２の実施形態のいずれにも適用し得る。
図７は、本実施形態に係るコンデンサ１２１の第１の変形例を示す説明図である。同図を参照するとコンデンサ１２１は放熱フィン１２４を有している。これにより、コンデンサ１２１は放熱フィン１２４を介して外部へ放熱することができ、この点で、コンデンサ１２１をパワー半導体１１２よりも冷却能力が大きい箇所に配置することができる。このようにして定格使用時のコンデンサ１２１の許容電力がパワー半導体１１２の許容電力よりも大きく設定されるようにすることで、第１の実施形態で説明したように、コンデンサ１２１の温度を検出する必要無しに、パワー半導体１１２、コンデンサ１２１の両方を熱損傷から保護することができる。
図８は、本実施形態に係るコンデンサ１２１の第２の変形例を示す説明図である。同図を参照するとコンデンサ１２１と熱交換可能なヒートパイプ１２５が設けられている。ヒートパイプ１２５は、例えば筐体１１などコンデンサ１２１よりも低温の部材に接している。これにより、コンデンサ１２１はヒートパイプ１２５を介して外部へ放熱することができ、この点で、コンデンサ１２１をパワー半導体１１２よりも冷却能力が大きい箇所に配置することができる。このようにして定格使用時のコンデンサ１２１の許容電力がパワー半導体１１２の許容電力よりも大きく設定されるようにすることで、第１の実施形態で説明したように、コンデンサ１２１の温度を検出する必要無しに、パワー半導体１１２、コンデンサ１２１の両方を熱損傷から保護することができる。
図９は、本実施形態に係るコンデンサ１２１の第３の変形例を示す説明図である。同図を参照するとコンデンサ１２１から吸熱するペルチェ素子１２６が設けられている。ペルチェ素子１２６の電源は、例えば基板１０２から取ることができる。
このようにペルチェ素子１２６がコンデンサ１２１から吸熱することで、コンデンサ１２１をパワー半導体１１２よりも冷却能力が大きい箇所に配置することができる。このようにして定格使用時のコンデンサ１２１の許容電力がパワー半導体１１２の許容電力よりも大きく設定されるようにすることで、第１の実施形態で説明したように、コンデンサ１２１の温度を検出する必要無しに、パワー半導体１１２、コンデンサ１２１の両方を熱損傷から保護することができる。
上述した第１の実施形態〜第３の実施形態のうち、いずれか１つのみを実施するようにしてもよいし、これらの実施形態のうち２つ以上を組み合わせて実施するようにしてもよい。
なお、第１の実施形態〜第３の実施形態のいずれにおいても、第１部品と第２部品との組み合わせはパワー半導体とコンデンサとの組み合わせに限らず、さらには、３つ以上の部品にて実施形態を実施するようにしてもよい。
例えば、第１部品、第２部品、第３部品をそれぞれパワー半導体、インダクタ、コンデンサとしてもよい。この場合、第１部品の発熱＞第２部品の発熱＞第３部品の発熱となり、かつ、同様の温度条件下では、第１部品の許容電流＞第２部品の許容電流＞第３部品の許容電流となっている。そこで、第２部品及び第３部品を第１部品よりも十分に冷却し、第１部品の電流が許容電流を超えていないか監視することで、第１部品、第２部品、第３部品のいずれも熱損傷から保護し得る。
また、第３部品を第２部品よりも十分に冷却し、第２部品の電流が許容電流を超えていないか監視することで、第２部品、第３部品のいずれも熱損傷から保護し得る。
あるいは、第１部品、第２部品、第３部品をそれぞれパワー半導体、コンデンサ、コンデンサとしてもよい。第３部品の例としてのコンデンサは、第２部品の例としてのコンデンサよりも負荷および損失は小さく、温度許容値が低い。第３部品の例として例えばフィルムコンデンサまたはセラミックコンデンサを用いることができる。
あるいは、第１部品、第２部品、第３部品をそれぞれパワー半導体、コンデンサ、制御ＩＣとしてもよい。制御ＩＣとして例えばＣＰＵ、ゲートドライバ、通信用フォトカプラを用いることができる。これら制御ＩＣは、発熱はほとんどないが、パワー半導体等の発熱の影響で許容温度を超える可能性がある。
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
１ 電動圧縮機
１１ 筐体
１００ インバータ
１０１ インバータカバー
１０２、１０２ａ、１０２ｂ 基板
１０３ 温度センサ
１０４ 電流センサ
１０５ 導電部材
１１１ 電力変換回路
１１２ パワー半導体
１１３ 放熱シート
１２１ コンデンサ
１２２ 熱伝導部材
１２３ 筐体壁
１２４ 放熱フィン
１２５ ヒートパイプ
１２６ペルチェ素子
２００ 電動機
３００ 圧縮機

Claims (10)

  1. 軸線回りに回転することで流体を圧縮する圧縮機と、
    前記圧縮機を前記軸線回りに回転駆動する電動機と、
    第１部品及び第２部品を有し、これら第１部品及び第２部品を用いて前記電動機の駆動時の電流供給を制御する制御部と、
    を備え、
    前記第１部品と前記第２部品とを同様の温度に曝した際の許容電流は、前記第１部品よりも前記第２部品の方が小さく設定されており、
    前記第２部品は、前記第１部品よりも冷却能力が大きい箇所に配置されることで、定格使用時の前記第２部品の許容電力は前記第１部品の許容電力よりも大きく設定されており、
    前記第１部品の温度を検出する温度センサと、
    前記温度センサが検出する温度と前記第１部品を流れる電流とが所定の条件を満たした場合、警報信号を出力する演算部とをさらに備える
    電動圧縮機。
  2. 前記第２部品が前記第１部品よりも冷媒の流路の上流側に設けられている、
    請求項１に記載の電動圧縮機。
  3. 前記第１部品と冷媒の流路との間、前記第２部品と前記冷媒の流路との間のいずれにも筐体が設けられており、
    前記第２部品と前記冷媒の流路との間の前記筐体の厚さが、前記第１部品と前記冷媒の流路との間の前記筐体の厚さよりも薄くなっていることで、前記第２部品と前記冷媒の流路との間の前記筐体の熱抵抗が、前記第１部品と前記冷媒の流路との間の前記筐体の熱抵抗よりも小さい、
    請求項１または請求項２に記載の電動圧縮機。
  4. 前記第２部品の少なくとも一部との間で熱伝導可能な熱伝導部材を備え、
    前記熱伝導部材は、前記第２部品よりも低温の部材に接している、
    請求項１から３のいずれか一項に記載の電動圧縮機。
  5. 前記第１部品、前記２部品はそれぞれ別の基板に設けられており、前記第１部品が設けられた基板と前記第２部品が設けられた基板との間に電気を導通可能な断熱部が設けられている、
    請求項１から４のいずれか一項に記載の電動圧縮機。
  6. 前記第２部品は放熱フィンを有する、
    請求項１から５のいずれか一項に記載の電動圧縮機。
  7. 前記第２部品と熱交換可能なヒートパイプを備え、
    前記ヒートパイプは、前記第２部品よりも低温の部材に接している、
    請求項１から６のいずれか一項に記載の電動圧縮機。
  8. 前記第２部品から吸熱するペルチェ素子を備える、
    請求項１から７のいずれか一項に記載の電動圧縮機。
  9. 第１部品及び第２部品を有し、これら第１部品及び第２部品を用いて電動機の駆動時の電流供給を制御する制御装置であって、
    前記第１部品と前記第２部品とを同様の温度に曝した際の許容電流は、前記第１部品よりも前記第２部品の方が小さく設定されており、
    前記第２部品は、前記第１部品よりも冷却能力が大きい箇所に配置されることで、定格使用時の前記第２部品の許容電力は前記第１部品の許容電力よりも大きく設定されており、
    前記第１部品の温度を検出する温度センサと、
    前記温度センサが検出する温度と前記第１部品を流れる電流とが所定の条件を満たした場合、警報信号を出力する演算部とをさらに備える
    制御装置。
  10. 電動圧縮機を監視する監視方法であって、前記電動圧縮機は、
    軸線回りに回転することで流体を圧縮する圧縮機と、
    前記圧縮機を前記軸線回りに回転駆動する電動機と、
    第１部品及び第２部品を有し、これら第１部品及び第２部品を用いて前記電動機の駆動時の電流供給を制御する制御部と、
    を備え、
    前記第１部品と前記第２部品とを同様の温度に曝した際の許容電流は、前記第１部品よりも前記第２部品の方が小さく設定されており、
    前記第２部品は、前記第１部品よりも冷却能力が大きい箇所に配置されることで、定格使用時の前記第２部品の許容電力は前記第１部品の許容電力よりも大きく設定されており、
    前記監視方法は、
    前記第１部品の温度を検出する温度検出ステップと、
    前記温度検出ステップで検出した温度と前記第１部品を流れる電流とが所定の条件を満たした場合、警報信号を出力する警報出力ステップと、
    を有する監視方法。
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