JP2024001533A - 複合装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車両用空気調和装置等の小型化に資することができる複合装置を提供すると共にそこに搭載された電子回路の誤動作等を抑制する。【解決手段】複合装置１は、冷媒を圧縮する圧縮機構３及び圧縮機構３を駆動する電動モータ４を内部に収容する第１ハウジング２Ａと、熱媒体を加熱する電気ヒータ５を内部に収容する第２ハウジング２Ｂと、モータ駆動回路２０と、ヒータ制御回路３０と、モータ駆動回路２０及びヒータ制御回路３０に供給する電源を生成する電源回路５０を内部に収容する第３ハウジング２Ｃとを含む。モータ駆動回路２０の第１スイッチング素子Ｑ１～Ｑ６の駆動周波数と、ヒータ制御回路３０の第２スイッチング素子Ｑ７、Ｑ８の駆動周波数と、電源回路５０の第３スイッチング素子Ｑ９の駆動周波数とが、互いに重ならないように設定されている。【選択図】図８

Description

本発明は、冷媒圧縮機能と熱媒体加熱機能とを有する複合装置に関する。

特許文献１には、ハイブリッド自動車や電気自動車などの車両に適用可能な車両用空気調和装置が記載されている。特許文献１に記載された車両用空気調和装置は、冷媒を圧縮する電動圧縮機と、電動圧縮機から吐出された冷媒を放熱させて車室内に供給される空気を加熱する放熱器と、放熱された冷媒を減圧膨張させる膨張弁と、減圧膨張された冷媒と外気との間で熱交換を行わせる蒸発器に相当する熱交換器を含む冷媒回路を有している。また、特許文献１に記載された車両用空気調和装置は、放熱器による車室内の暖房を補助するため、熱媒体を加熱する熱媒体加熱電気ヒータと、加熱された熱媒体で車室内に供給される空気を加熱する熱媒体－空気熱交換器と、を有している。

特開２０１４－２１３７６５号公報

特許文献１に記載された車両用空気調和装置は、放熱器による暖房能力の不足を補完することが可能である。しかし、特許文献１に記載された車両用空気調和装置では、電動圧縮機や熱媒体加熱電気ヒータなどが個別に設けられている。このため、装置全体が大型化し、設置スペースなどの面で改良の余地があった。

本発明は、車両用空気調和装置等の小型化に資することができる複合装置を提供すると共に、そこに搭載された電子回路の誤動作等を抑制することを目的とする。

本発明の一側面によると、冷媒圧縮機能及び熱媒体加熱機能を有する複合装置が提供される。複合装置は、冷媒を圧縮する圧縮機構及び前記圧縮機構を駆動する電動モータを内部に収容すると共に、冷媒を内部に流入させる冷媒流入口及び前記圧縮機構で圧縮された冷媒を外部に流出させる冷媒流出口を有する圧縮機ハウジングと、熱媒体を加熱する電気ヒータを内部に収容すると共に、熱媒体を内部に流入させる熱媒体流入口及び前記電気ヒータで加熱された熱媒体を外部に流出させる熱媒体流出口を有するヒータハウジングと、前記電動モータを駆動するモータ駆動回路と、前記電気ヒータを制御するヒータ制御回路と、前記モータ駆動回路の動作及び前記ヒータ制御回路の動作を制御する制御回路と、前記モータ駆動回路、前記ヒータ制御回路及び前記制御回路に供給する電源を生成する電源回路とを内部に収容する回路ハウジングとを含む。前記圧縮機ハウジング、前記ヒータハウジング及び前記回路ハウジングは、一体的に結合されている。また、前記モータ駆動回路、前記ヒータ制御回路及び前記電源回路は、それぞれスイッチング素子を含み、前記モータ駆動回路のスイッチング素子の駆動周波数と、前記ヒータ制御回路のスイッチング素子の駆動周波数と、前記電源回路のスイッチング素子の駆動周波数とが互いに重ならないように設定されている。

本発明によれば、車両用空気調和装置等の小型化に資することができる複合装置を提供することができる。また、複合装置に搭載された電子回路（モータ駆動回路、ヒータ制御回路、電源回路等）の誤動作を抑制することができる。

実施形態に係る複合装置の正面図である。 実施形態に係る複合装置の右側面図である。 実施形態に係る複合装置の上面図である。 実施形態に係る複合装置の部分概略断面図であり、図２のＡ－Ａ断面図に相当する図である。 実施形態に係る複合装置のモータ駆動回路の要部構成例を示す図である。 実施形態に係る複合装置のヒータ制御回路の要部構成例を示す図である。 実施形態に係る複合装置の電源回路の要部構成例を示す図である。 実施形態に係る複合装置の回路基板の回路ブロック図である。 実施形態に係る複合装置の部分概略断面図であり、図３のＢ－Ｂ断面図に相当する図である。

以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

図１～図４は、本発明の実施形態に係る複合装置１の概略構成を示している。図１は、実施形態に係る複合装置１の正面図であり、図２は、実施形態に係る複合装置１の右側面図であり、図３は、実施形態に係る複合装置１の上面図であり、図４は、実施形態に係る複合装置の部分概略断面図であり、図２のＡ－Ａ断面図に相当する図である。

実施形態に係る複合装置１は、冷媒を圧縮する冷媒圧縮機能と、冷媒とは別の熱媒体を加熱する熱媒体加熱機能とを有している。つまり、複合装置１は、冷媒圧縮機と熱媒体加熱装置とが一体化された構成を有する。

複合装置１は、上述したような車両用空気調和装置に適用され得る。すなわち、複合装置１は、冷媒が循環する冷媒回路と、電動ポンプなどで構成されるポンプ部によって熱媒体が循環する熱媒体回路とに組み込まれて使用され得る。例えば、複合装置１の冷媒圧縮機能部は、前記冷媒回路に組み込まれ、膨張弁と、蒸発器（又はこれに相当する熱交換器）とを通過した冷媒を圧縮すると共に、圧縮された冷媒を、車室内に供給される空気を加熱する放熱器（冷媒－空気熱交換器）に供給するように構成され得る。また、複合装置１の熱媒体加熱機能部は、前記熱媒体回路に組み込まれ、車室内に供給される空気を加熱する熱媒体－空気熱交換器を通過した熱媒体を加熱すると共に、加熱された熱媒体を前記熱媒体－空気熱交換器に供給するように構成され得る。なお、冷媒及び熱媒体は、それぞれ任意に選択され得るが、例えば、冷媒としては気体冷媒が用いられ、熱媒体としては液体が用いられ得る。また、特に限定されないが、熱媒体には、通常、水（不凍液などが混入されたものを含む）が用いられる。したがって、熱媒体加熱機能（熱媒体加熱装置）は、水加熱機能（水加熱装置）とも称され得る。

図１～図４を参照すると、複合装置１は、ハウジング２を有する。複合装置１のハウジング２は、第１ハウジング２Ａと、第２ハウジング２Ｂと、第３ハウジング２Ｃと、第１カバー２Ｄと、第２カバー２Ｅと、第３カバー２Ｆとを含み、これらが図示省略のボルトなどの締結部材によって一体的に結合（締結）されて構成されている。

第１ハウジング２Ａは、略円筒状に形成されている。第１ハウジング２Ａの内部には、冷媒を圧縮する圧縮機構３と、圧縮機構３を駆動する電動モータ４とが軸方向に直列に収容されている。特に限定されないが、圧縮機構３は、固定スクロールと可動（旋回）スクロールとを含むスクロール圧縮機構であり得る。また、電動モータ４の出力軸４ａは、圧縮機構３（例えば、前記可動（旋回）スクロール）に連結されている。

第１ハウジング２Ａの２つの開口端のうちの一方の開口端（図１、図２における下側のの開口端）、すなわち、第１ハウジング２Ａの圧縮機構３側の開口端は、第１カバー２Ｄによって閉塞されている。なお、圧縮機構３及びこれを駆動する電動モータ４を収容する第１ハウジング２Ａは「圧縮機ハウジング」とも称され得る。

第２ハウジング２Ｂは、第１ハウジング２Ａの側方に配置されている。第２ハウジング２Ｂは、略矩形筒状に形成されている。第２ハウジング２Ｂの内部には、熱媒体を加熱する電気ヒータ５が収容されている。

第２ハウジング２Ｂの２つの開口端のうちの一方の開口端（図１、図２における下側のの開口端）は、第２カバー２Ｅによって閉塞されている。なお、電気ヒータ５を収容する第２ハウジング２Ｂは、「ヒータハウジング」とも称され得る。

第３ハウジング２Ｃは、上面が開放された箱型に形成されている。第３ハウジング２Ｃの内部には、電動モータ４を駆動（制御）するモータ駆動回路２０と、電気ヒータ５を制御するヒータ制御回路３０と、モータ駆動回路２０の動作及びヒータ制御回路３０の動作を制御する制御回路４０と、モータ駆動回路２０、ヒータ制御回路３０及び制御回路４０に供給する電源を生成する電源回路５０とが収容されている。具体的には、本実施形態において、これらモータ駆動回路２０、ヒータ制御回路３０、制御回路４０及び電源回路５０が実装された一つの回路基板６が第３ハウジング２Ｃの内部に収容されている。

第３ハウジング２Ｃの底壁７は、第１ハウジング２Ａの他方の開口端（図１、図２における上側の開口端）、すなわち、第１ハウジング２Ａの電動モータ４側の開口端と、第２ハウジング２Ｂの他方の開口端（図１、図２における上側の開口端）とを閉塞している。これにより、第１ハウジング２Ａの内部と第３ハウジング２Ｃの内部とが仕切られ、第２ハウジング２Ｂの内部と第３ハウジング２Ｃの内部とが仕切られている。つまり、第３ハウジング２Ｃの底壁７は、第１ハウジング２Ａの内部と第３ハウジング２Ｃの内部とを仕切る第１仕切部７１と、第２ハウジング２Ｂの内部と第３ハウジング２Ｃの内部とを仕切る第２仕切部７２を有する。

第３ハウジング２Ｃの上面（開口端）は、第３カバー２Ｆによって閉塞されている。なお、モータ駆動回路２０、ヒータ制御回路３０、制御回路４０及び電源回路５０（具体的にはこれらが実装された回路基板６）を収容する第３ハウジング２Ｃは、「回路ハウジング」又は「基板ハウジング」とも称され得る。

そして、複合装置１においては、主に圧縮機構３、電動モータ４及びモータ駆動回路２０によって冷媒圧縮機能（冷媒圧縮機）が実現され、主に電気ヒータ５及びヒータ制御回路３０によって熱媒体加熱機能（熱媒体加熱装置）が実現される。

第１ハウジング２Ａには、前記冷媒回路を循環する冷媒を内部に流入させるための冷媒流入口８が形成されている。流入させる冷媒は、例えば、膨張弁と蒸発器（またはこれに相当する熱交換器）とを通過した冷媒、すなわち、低温低圧の冷媒である。本実施形態において、冷媒流入口８は、第１ハウジング２Ａの第３ハウジング２Ｃ側の部位、つまり、第１ハウジング２Ａの内部と第３ハウジング２Ｃの内部とを仕切る第１仕切部７１の近傍に設けられている。好ましくは、冷媒流入口８は、冷媒の少なくとも一部が第１仕切部７１に沿って流れるように、前記冷媒回路を循環する冷媒を第１ハウジング２Ａ内に流入させるように構成されている。

冷媒流入口８を介して第１ハウジング２Ａの内部に流入した（低温低圧の）冷媒は、第１ハウジング２Ａの内部を流れて圧縮機構３に吸入される。圧縮機構３に吸入された冷媒は、圧縮機構３によって圧縮され、高温高圧の冷媒となって圧縮機構３から吐出される。吐出された（高温高圧の）冷媒は、第１ハウジング２Ａに形成された冷媒流出口９から流出し、例えば、上述の放熱器（冷媒－空気熱交換器）に供給される。

本実施形態において、冷媒流出口９は、第１ハウジング２Ａの第１カバー２Ｄ側の部位に、すなわち、冷媒流入口８から図１、図２における上下方向に離れた位置に設けられている。このため、本実施形態において、冷媒流入口８から第１ハウジング２Ａ内に流入した冷媒は、第１ハウジング２Ａ内を図１、図２における上側から下側に向かって流れる。

なお、第１仕切部７１は、冷媒流入口８を介して第１ハウジング２Ａ内に流入する（低温低圧の）冷媒によって冷却され得、電動モータ４は、第１ハウジング２Ａの内部を流れる冷媒によって冷却され得る。また、冷媒流入口８、第１ハウジング２Ａの内部及び冷媒流出口９は、前記冷媒回路の一部を構成する。

第２ハウジング２Ｂには、前記熱媒体回路を循環する熱媒体を内部に流入させるための熱媒体流入口１０が形成されている。流入させる熱媒体は、例えば、上述の熱媒体－空気熱交換器を通過した熱媒体、すなわち、低温の熱媒体である。本実施形態において、熱媒体流入口１０は、第２ハウジング２Ｂの第３ハウジング２Ｃ側の部位、つまり、第２ハウジング２Ｂの内部と第３ハウジング２Ｃの内部とを仕切る第２仕切部７２の近傍であって且つ図１における奥側（図２における右側）に設けられている。好ましくは、熱媒体流入口１０は、熱媒体の少なくとも一部が第２仕切部７２に沿って流れるように、前記熱媒体回路を循環する熱媒体を第２ハウジング２Ｂ内に流入させるように構成されている。

熱媒体流入口１０を介して第２ハウジング２Ｂの内部に流入した（低温の）熱媒体は、第２ハウジング２Ｂの内部を流れ、その際、電気ヒータ５によって加熱されて昇温する。加熱された熱媒体は、第２ハウジング２Ｂに形成された熱媒体流出口１１から流出し、例えば、上述の熱媒体－空気熱交換器に供給される。

本実施形態において、熱媒体流出口１１は、第２ハウジング２Ｂの内部と第３ハウジング２Ｃの内部とを仕切る第２仕切部７２の近傍であって且つ図１における手前側（図２における左側）に設けられている。このため、本実施形態において、熱媒体流入口１０から第２ハウジング２Ｂ内に流入した熱媒体は、第２ハウジング２Ｂ内を、第２仕切部７２に沿って、図２、図４における右側から左側に向かって流れる。

なお、第２仕切部７２は、熱媒体流入口１０を介して第２ハウジング２Ｂ内に流入する（低温の）熱媒体によって冷却され得る。また、熱媒体流入口１０、第２ハウジング２Ｂの内部及び熱媒体流出口１１は、前記熱媒体回路の一部を構成する。

ここで、図には示されていないが、モータ駆動回路２０から電動モータ４への給電線及びヒータ制御回路３０から電気ヒータ５への給電線は、それぞれ気密及び液密な状態で第３ハウジング２Ｃの底壁７を貫通して延びている。

次に、モータ駆動回路２０、ヒータ制御回路３０、制御回路４０及び電源回路５０について説明する。

モータ駆動回路２０は、車両に搭載された高電圧バッテリなどの高電圧電源ＨＶからの直流電圧を三相交流電圧に変換して電動モータ４に供給することで電動モータ４を駆動（制御）するように構成されている。図５は、モータ駆動回路２０の要部構成例を示す図である。図５に示されるように、モータ駆動回路２０は、平滑コンデンサ２１と、第１パワーモジュール２２と、第１ドライバ２３とを有する。

平滑コンデンサ２１は、高電圧電源ＨＶの電源ラインと接地ラインとの間に接続されており、高電圧電源ＨＶからの直流電圧を平滑化する。

第１パワーモジュール２２は、６つのパワースイッチング素子（以下「第１スイッチング素子」という）Ｑ１～Ｑ６と、６つのダイオードＤ１～Ｄ６とを含む。特に限定されないが、第１スイッチング素子Ｑ１～Ｑ６は、ＩＧＢＴ（絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ）であり得る。第１パワーモジュール２２は、第１スイッチング素子Ｑ１～Ｑ６がＰＷＭ制御されることにより、高電圧電源ＨＶからの直流電圧を三相交流電圧に変換して電動モータ４に供給する。

具体的には、第１パワーモジュール２２は、高電圧電源ＨＶの電源ラインと接地ラインとの間に、互いに並列に設けられたＵ相アーム、Ｖ相アーム及びＷ相アームを有する。

Ｕ相アームには、２つの第１スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２が直列に接続されており、各第１スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２にはダイオードＤ１、Ｄ２がそれぞれ逆並列に接続されている。

Ｖ相アームには、２つの第１スイッチング素子Ｑ３、Ｑ４が直列に接続されており、各第１スイッチング素子Ｑ３、Ｑ４にはダイオードＤ３、Ｄ４がそれぞれ逆並列に接続されている。

Ｗ相アームには、２つの第１スイッチング素子Ｑ５、Ｑ６が直列に接続されており、各第１スイッチング素子Ｑ５、Ｑ６にはダイオードＤ５、Ｄ６がそれぞれ逆並列に接続されている。

また、Ｕ、Ｖ、Ｗ各相アームの中間点は、それぞれの一端においてスター結線された電動モータ４のＵ、Ｖ、Ｗ各相コイルの他端に接続されている。つまり、Ｕ相アームの第１スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２の中間点がＵ相コイルに接続され、Ｖ相アームの第１スイッチング素子Ｑ３、Ｑ４の中間点がＶ相コイルに接続され、及び、Ｗ相アームの第１スイッチング素子Ｑ５、Ｑ６の中間点がＷ相コイルに接続されている。

したがって、第１パワーモジュール２２は、各相アームの電源ライン側の第１スイッチング素子Ｑ１，Ｑ３，Ｑ５のＯＮ期間と、接地ライン側の第１スイッチング素子Ｑ２，Ｑ４，Ｑ６のＯＮ期間との比率が制御される（ＰＷＭ制御される）ことにより、平滑コンデンサ２１によって平滑化された、高電圧電源ＨＶからの直流電圧を三相交流電圧に変換して電動モータ４に供給することができ、これにより、電動モータ４を駆動し、及び圧縮機構３を駆動することができる。

第１ドライバ２３は、制御回路４０からの制御信号（ＰＷＭ信号）に基づき、第１スイッチング素子Ｑ１～Ｑ６（のゲート）をＯＮ／ＯＦＦ駆動（スイッチング）する。

つまり、本実施形態において、モータ駆動回路２０の動作（第１スイッチング素子Ｑ１～Ｑ６のスイッチング動作）、ひいては、電動モータ４及び圧縮機構３（すなわち、冷媒圧縮機能）の動作は、制御回路４０によって制御されるようになっている。

ヒータ制御回路３０は、高電圧電源ＨＶの電圧を電気ヒータ５に印加するように構成されている。図６は、ヒータ制御回路３０の要部構成例を示す図である。図６に示されるように、ヒータ制御回路３０は、第２パワーモジュール３１と、第２ドライバ３２とを有する。なお、図示省略するが、モータ駆動回路２０と同様、高電圧電源ＨＶの電源ラインと接地ラインとの間に平滑コンデンサが接続されてもよい。

第２パワーモジュール３１は、電気ヒータ５への通電を制御する２つのパワースイッチング素子（以下「第２スイッチング素子」という）Ｑ７、Ｑ８を含む。第２スイッチング素子Ｑ７、Ｑ８は、モータ駆動回路２０の第１スイッチング素子Ｑ１～Ｑ６と同様、ＩＧＢＴであり得る。本実施形態において、２つの第２スイッチング素子Ｑ７、Ｑ８のうちの一方の第２スイッチング素子Ｑ７は、電気ヒータ５よりも高電圧電源ＨＶの出力側（電圧側）に設けられ、他方の第２スイッチング素子Ｑ８は、電気ヒータ５よりも高電圧電源ＨＶの接地側に設けられている。

第２パワーモジュール３１は、第２スイッチング素子Ｑ７、Ｑ８が制御（ＰＷＭ制御）されることにより、高電圧電源ＨＶと電気ヒータ５との間の通電をＯＮ／ＯＦＦし、これによって、電気ヒータ５の温度、さらには、電気ヒータ５によって加熱される熱媒体の温度を制御することができる。

第２ドライバ３２は、制御回路４０からの制御信号（ＰＷＭ信号）に基づき、第２スイッチング素子Ｑ７、Ｑ８（のゲート）をＯＮ／ＯＦＦ駆動（スイッチング）する。

つまり、本実施形態において、ヒータ制御回路３０（第２スイッチング素子Ｑ７、Ｑ８）の動作、ひいては、電気ヒータ５（熱媒体加熱機能）の動作は、制御回路４０によって制御されるようになっている。

制御回路４０は、図示省略の上位の制御装置（例えば、上述の車両用空調装置の制御装置）からの冷媒圧縮機能の動作要求に応じた制御信号を第１ドライバ２３に出力し、熱媒体加熱機能の動作要求に応じた制御信号を第２ドライバ３２に出力するように構成されている。特に限定されないが、本実施形態において、制御回路４０は、マイクロコントロールユニット（ＭＣＵ）で構成されている。

電源回路５０は、例えばスイッチング式のＤＣ－ＤＣコンバータであり、車両に搭載された低電圧バッテリなどの低電圧電源ＬＶ（ここではＤＣ１２Ｖ）をスイッチングして所定の直流電圧（１５Ｖ及び５Ｖ）を生成し、生成された直流電圧をモータ駆動回路２０、ヒータ制御回路３０及び制御回路（ＭＣＵ）４０に供給するように構成されている。本実施形態において、電源回路５０によって生成された１５Ｖの直流電圧は、モータ駆動回路２０の第１ドライバ２３及びヒータ制御回路３０の第２ドライバ３２に供給され、電源回路５０によって生成された５Ｖの直流電圧は、制御回路（ＭＣＵ）４０に供給される。

図７は、電源回路５０の要部構成例を示す図である。図７に示されるように、電源回路５０は、スイッチングトランス５１を含む。スイッチングトランス５１は、絶縁トランスであり、一次巻線５２と、一次巻線５２とは絶縁された二次巻線５３とを有する。

一次巻線５２の巻き終わり端５２Ｂは、低電圧電源ＬＶの電源ライン５４に接続され、一次巻線５２の巻き始め端５２Ａは、スイッチング素子（以下「第３スイッチング素子」という）Ｑ９を介して低電圧電源ＬＶの接地ライン５６に接続されている。特に限定されないが、第３スイッチング素子Ｑ９は、ＭＯＳＦＥＴ（金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ）であり得る。

第３スイッチング素子Ｑ９の（ゲートの）ＯＮ／ＯＦＦ動作（スイッチング動作）は、電源回路コントローラ５５によって制御される。電源回路コントローラ５５には、低電圧電源ＬＶからの直流電圧が供給されている。なお、低電圧電源ＬＶの電源ライン５４と接地ライン５６との間には、平滑コンデンサ５７が接続されている。

二次巻線５３は、第１巻線部５８と第２巻線部５９とを有する。第１巻線部５８の巻き始め端５８Ａは、ダイオードＤ７を介して第１電源出力ライン（１５Ｖライン）６０に接続されている。第１巻線部５８の巻き終わり端５８Ｂは、ダイオードＤ８及びレギュレータ（ＬＤＯ：ロー・ドロップアウト・レギュレータ）６１を介して第２電源出力ライン（５Ｖライン）６２に接続されている。また、第２巻線部５９の巻き始め端５９Ａは、第１巻線部５８の巻き終わり端５８Ｂに接続され、第２巻線部５９の巻き終わり端５９Ｂは、二次側接地ライン６３を介して二次側接地（ＳＧＮＤ）に接続されている。

第１電源出力ライン６０には、モータ駆動回路２０の第１ドライバ２３及びヒータ制御回路３０の第２ドライバ３２が接続され、第２電源出力ライン６２には、制御回路（ＭＣＵ）４０が接続される。

なお、第１電源出力ライン６０と二次側接地ライン６３との間には、平滑コンデンサ６４が接続されており、レギュレータ６１の前後の第２電源出力ライン６２と二次側接地ライン６３との間には、それぞれ平滑コンデンサ６５、６６が接続されている。また、本実施形態においては、スイッチングトランス５１の一次巻線５２の巻き終わり端５２Ｂ側と二次巻線５３の第２巻線部５９の巻き終わり端５９Ｂ側とが、カップリングコンデンサ６７を介して結合されている。

電源回路コントローラ５５は、スイッチングトランス５１の巻数比に応じて、第１電源出力ライン６０にＤＣ１５Ｖが出力されるように第３スイッチング素子Ｑ９のスイッチング動作を制御する。これにより、ＤＣ１５Ｖがモータ駆動回路２０の第１ドライバ２３及びヒータ制御回路３０の第２ドライバ３２に供給される。また、制御回路（ＭＣＵ）４０には、二次巻線５３の第１巻線部５８と第２巻線部５９との巻数比に応じた中間出力からレギュレータ６１を介してＤＣ５Ｖが供給される。

上述のように、本実施形態において、モータ駆動回路２０、ヒータ制御回路３０、制御回路（ＭＣＵ）４０及び電源回路５０は、一つの回路基板６に実装されている。なお、図８は、回路基板６の回路ブロック図である。

次に、図９を参照して実施形態に係る複合装置１における、モータ駆動回路２０の第１スイッチング素子Ｑ１～Ｑ６及びヒータ制御回路３０の第２スイッチング素子Ｑ７、Ｑ８の配置構造について説明する。図９は、複合装置１の部分概略断面図（図３のＢ－Ｂ断面図に相当する図）である。

上述のように、モータ駆動回路２０、ヒータ制御回路３０、制御回路（ＭＣＵ）４０及び電源回路５０が実装された回路基板６は、図９に示されるように、第３ハウジング２Ｃの内部に設けられた複数の基板取付部１２に取り付けられ得る。本実施形態において、複数の基板取付部１２のそれぞれは、第３ハウジング２Ｃの底壁７から（第１ハウジング２Ａ及び第２ハウジング２Ｂから離れる方向）に突出するボス状に形成されており、複数の基板取付部１２の上面に回路基板６がねじ１３によって取り付けられている。

本実施形態において、モータ駆動回路２０の第１スイッチング素子Ｑ１～Ｑ６及びヒータ制御回路３０の第２スイッチング素子Ｑ７、Ｑ８は、第３ハウジング２Ｃ内において、冷媒流入口８から第１ハウジング２Ａ内に流入した冷媒によって冷却され得る位置に配置されている。

具体的には、モータ駆動回路２０の第１スイッチング素子Ｑ１～Ｑ６及びヒータ制御回路３０の第２スイッチング素子Ｑ７、Ｑ８は、基板取付部１２に取り付けられた回路基板６の第３ハウジング２Ｃの底壁７側の面に実装され、第１ハウジング２Ａの内部と第３ハウジング２Ｃの内部とを仕切る第１仕切部７１に熱的に接触している。なお、「第１仕切部７１に熱的に接触している」とは、第１仕切部７１との間で熱交換可能な状態にあることをいい、第１仕切部７１に直接接触していること、第１仕切部７１に熱交換可能な程度に近接していること、及び、熱伝導率が高い熱交換部材などを介して第１仕切部７１に間接的に接触することなどが含まれる。

ところで、第３ハウジング２Ｃ内において、モータ駆動回路２０の第１スイッチング素子Ｑ１～Ｑ６、ヒータ制御回路３０の第２スイッチング素子Ｑ７、Ｑ８及び電源回路５０の第３スイッチング素子Ｑ９は、それぞれに設定された駆動周波数（スイッチング周波数ともいう）で駆動される。すなわち、モータ駆動回路２０の第１スイッチング素子Ｑ１～Ｑ６は、第１スイッチング素子Ｑ１～Ｑ６のための駆動周波数（以下「第１駆動周波数」という）ｆ１で駆動され、ヒータ制御回路３０の第２スイッチング素子Ｑ７、Ｑ８は、第２スイッチング素子Ｑ７、Ｑ８にための駆動周波数（以下「第２駆動周波数」という）ｆ２で駆動され、電源回路５０の第３スイッチング素子Ｑ９は、第３スイッチング素子Ｑ９のための駆動周波数（以下「第３駆動周波数」という）で駆動される。

ここで、第１駆動周波数ｆ１と第２駆動周波数ｆ２とが重なったり、第１駆動周波数ｆ１と第３駆動周波数ｆ３とが重なったり、第２駆動周波数ｆ２と第３駆動周波数ｆ３とが重なると、ノイズレベルの増大や回路の誤動作を招くおそれがある。

そのため、本実施形態において、第１駆動周波数ｆ１、第２駆動周波数ｆ２及び第３駆動周波数ｆ３は、互いに重ならないように（ずらして）設定されている。換言すれば、第１駆動周波数（第１スイッチング周波数）ｆ１、第２駆動周波数（第２スイッチング周波数）ｆ２及び第３駆動周波数（第３スイッチング周波数）ｆ３は、互い影響を与えないように、すなわち、それらの間で干渉や共振などが生じないように、設定されている。

基本的には、各回路に要求される性能等を考慮し、モータ駆動回路２０の第１スイッチング素子Ｑ１～Ｑ６の第１駆動周波数ｆ１は、ヒータ制御回路３０の第２スイッチング素子Ｑ７、Ｑ８の第２駆動周波数ｆ２よりも一桁以上高く設定され、電源回路５０の第３スイッチング素子Ｑ９の第３駆動周波数ｆ３は、モータ駆動回路２０の第１スイッチング素子Ｑ１～Ｑ６の第１駆動周波数ｆ１よりも一桁以上高く設定される。

例えば、第１駆動周波数ｆ１は、数１０ｋＨｚオーダーの周波数（１０～９９ｋＨｚ）に設定され、第２駆動周波数ｆ２は、数１０Ｈｚオーダーの周波数（１０～９９Ｈｚ）に設定され、第３駆動周波数ｆ３は、数１００ｋＨｚオーダー（１００～９９９ｋＨｚ）の周波数に設定され得る。特に限定されないが、一例として、第１駆動周波数ｆ１は１０～２０ｋＨｚであり、第２駆動周波数ｆ２は５０～６５Ｈｚであり、第３駆動周波数ｆ３は１５０～２００ｋＨｚであり得る。

実施形態に係る複合装置１によれば以下の効果が得られる。

実施形態に係る複合装置１は、冷媒を圧縮する圧縮機構３及び圧縮機構３を駆動する電動モータ４を内部に直列に収容すると共に、冷媒流入口８及び冷媒流出口９を有する第１ハウジング（圧縮機ハウジング）２Ａと、熱媒体を加熱する電気ヒータ５を内部に収容すると共に、熱媒体流入口１０及び熱媒体流出口１１を有する第２ハウジング（ヒータハウジング）２Ｂと、電動モータ４を駆動するモータ駆動回路２０と、電気ヒータ５を制御するヒータ制御回路３０と、モータ駆動回路２０の動作及びヒータ制御回路３０の動作を制御する制御回路（ＭＣＵ）４０と、モータ駆動回路２０、ヒータ制御回路３０及び制御回路（ＭＣＵ）４０に供給する電源を生成する電源回路５０とを内部に収容する第３ハウジング（回路ハウジング）２Ｃとを含む。そして、第１ハウジング（圧縮機ハウジング）２Ａ、第２ハウジング２Ｂ（ヒータハウジング）及び第３ハウジング（回路ハウジング）２Ｃは、一体的に結合されている。

このような複合装置１は、冷媒を圧縮する冷媒圧縮機（電動圧縮機）及び熱媒体を加熱する熱媒体加熱装置として機能し得るものであり、冷媒を圧縮しながら、熱媒体を加熱することができる。このため、複合装置１は、上述したような車両用空気調和装置に適用され得る。そして、複合装置１が車両用空気調和装置に適用されることにより、電動圧縮機及び熱媒体加熱装置を別個に有する従来の構成に比べて、車両用空気調和装置の小型化を図ることが可能である。

ここで、モータ駆動回路２０は、直流電圧を三相交流電圧に変換する第１スイッチング素子Ｑ１～Ｑ６を含み、ヒータ制御回路３０は、電気ヒータ５への通電をＯＮ／ＯＦＦする第２スイッチング素子Ｑ７、Ｑ８を含む。また、電源回路５０は、スイッチング式のＤＣ－ＤＣコンバータで構成されており、第３スイッチング素子Ｑ９を含む。そして、モータ駆動回路２０、ヒータ制御回路３０、制御回路４０及び電源回路５０は、一つの回路基板６に実装されており、また、モータ駆動回路２０の第１スイッチング素子Ｑ１～Ｑ６の第１駆動周波数ｆ１と、ヒータ制御回路３０の第２スイッチング素子Ｑ７、Ｑ８の第２駆動周波数ｆ２と、電源回路５０の第３スイッチング素子Ｑ９の第３駆動周波数ｆ３とが互いに重ならないように設定されている。好ましくは、第１駆動周波数ｆ１は数１０ｋＨｚオーダーの周波数に設定され、第２駆動周波数ｆ２は数１０Ｈｚオーダーの周波数に設定され、第３駆動周波数ｆ３は数１００ｋＨｚオーダーの周波数に設定される。

このため、第３ハウジング（回路ハウジング）２Ｃの複雑化や大型化を招くことなく、各回路の誤動作等を防止することができ、複合装置１の安定した動作が確保され得る。

なお、上記では、主に複合装置１が車両用空気調和装置に適用される場合について説明されている。しかし、これに限られるものではない。複合装置１は、冷媒を圧縮する電動圧縮機及び熱媒体を加熱する熱媒体加熱装置を利用する種々の装置やシステムに適用することが可能である。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上述の実施形態に制限されるものではなく、本発明の技術的思想に基づいて変形及び変更が可能であることはもちろんである。

１…複合装置、２…ハウジング、２Ａ…第１ハウジング（圧縮機ハウジング）、２Ｂ…第２ハウジング（ヒータハウジング）、２Ｃ…第３ハウジング（回路ハウジング）、３…圧縮機構、４…電動モータ、５…電気ヒータ、６…回路基板、７…底壁、８…冷媒流入口、９…冷媒流出口、１０…熱媒体流入口、１１…熱媒体流出口、２０…モータ駆動回路、３０…ヒータ制御回路、４０…制御回路、５０…電源回路、Ｑ１～Ｑ６…第１スイッチング素子（モータ駆動回路のスイッチング素子）、Ｑ７，Ｑ８…第２スイッチング素子（ヒータ制御回路のスイッチング素子）、Ｑ９…第３スイッチング素子（電源回路のスイッチング素子）

Claims (5)

1. 冷媒圧縮機能及び熱媒体加熱機能を有する複合装置であって、
   冷媒を圧縮する圧縮機構及び前記圧縮機構を駆動する電動モータを内部に収容すると共に、冷媒を内部に流入させる冷媒流入口及び前記圧縮機構で圧縮された冷媒を外部に流出させる冷媒流出口を有する圧縮機ハウジングと、
   熱媒体を加熱する電気ヒータを内部に収容すると共に、熱媒体を内部に流入させる熱媒体流入口及び前記電気ヒータで加熱された熱媒体を外部に流出させる熱媒体流出口を有するヒータハウジングと、
   前記電動モータを駆動するモータ駆動回路と、前記電気ヒータを制御するヒータ制御回路と、前記モータ駆動回路及び前記ヒータ制御回路に供給する電源を生成する電源回路とを内部に収容する回路ハウジングと、
   を含み、
   前記圧縮機ハウジング、前記ヒータハウジング及び前記回路ハウジングは、一体的に結合されており、
   前記モータ駆動回路、前記ヒータ制御回路及び前記電源回路は、それぞれスイッチング素子を含み、
   前記モータ駆動回路のスイッチング素子の駆動周波数と、前記ヒータ制御回路のスイッチング素子の駆動周波数と、前記電源回路のスイッチング素子の駆動周波数とが互いに重ならないように設定されている、
   複合装置。
2. 前記モータ駆動回路、前記ヒータ制御回路及び前記電源回路が一つの回路基板に実装されている、請求項１に記載の複合装置。
3. 前記回路基板には、前記モータ駆動回路の動作及び前記ヒータ制御回路の動作を制御する制御回路がさらに実装されており、
   前記電源回路は、前記モータ駆動回路及び前記ヒータ制御回路に供給する電源に加えて前記制御回路に供給する電源を生成するように構成されている、
   請求項２に記載の複合装置。
4. 前記モータ駆動回路のスイッチング素子の駆動周波数は、前記ヒータ制御回路のスイッチング素子の駆動周波数よりも一桁以上高く、前記電源回路のスイッチング素子の駆動周波数は、前記モータ駆動回路のスイッチング素子の駆動周波数よりも一桁以上高い、請求項１～３のいずれか一つに記載の複合装置。
5. 前記モータ駆動回路のスイッチング素子の駆動周波数は数１０ｋＨｚオーダーの周波数に設定され、前記ヒータ制御回路のスイッチング素子の駆動周波数は数１０Ｈｚオーダーの周波数に設定され、前記電源回路のスイッチング素子の駆動周波数は数１００ｋＨｚオーダーの周波数に設定されている、請求項４に記載の複合装置。