JP4151343B2

JP4151343B2 - 電動圧縮機装置

Info

Publication number: JP4151343B2
Application number: JP2002227364A
Authority: JP
Inventors: 剛竹本; 敏伸穂満
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2002-08-05
Filing date: 2002-08-05
Publication date: 2008-09-17
Anticipated expiration: 2022-08-05
Also published as: JP2004069138A; CN100575824C; DE10335615A1; US20040020227A1; US6892550B2; CN1477354A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両用冷凍サイクル装置に用いて好適な電動圧縮機装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の電動圧縮機として、特許第３０８６８１９号に開示されるものが知られている。この電動圧縮機は、シェル（ハウジング）内に圧縮機部およびモータ部が収容されたもので、モータを駆動するためのパワー半導体モジュール（インバータ）がシェル内の低圧側に臨む外壁面に装着されている。
【０００３】
これにより、圧縮機部で圧縮される前の低温低圧の冷媒でパワー半導体モジュールは冷却されるので、専用の放熱板や送風機等を不要とし安価にすることができ、また駆動回路の小型化を可能としている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、電動圧縮機が停止状態にある時には冷媒によるパワー半導体モジュールの冷却が行われないので、この電動圧縮機が例えば車両エンジンルーム内のような温度条件の厳しい環境に置かれて使用される場合、環境温度が上昇するとその輻射熱によって熱害を受けることになる。よって、耐熱性を確保するために予めパワー半導体素子の体格を大きくしたり、高耐熱性仕様のものとしたりする必要が生じコスト高になる。
【０００５】
本発明の目的は、上記問題に鑑み、環境温度の影響を受けずにインバータの冷却を可能とする電動圧縮機装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
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。
【０００７】
請求項１に記載の発明では、車両用の冷凍サイクル装置に適用されるものであって、
インバータ（１４０）から出力される電力を受けて駆動するモータ部（１１０）と、
モータ部（１１０）によって作動され、冷凍サイクル装置内の冷媒を圧縮する圧縮機部（１２０）と、
インバータ（１４０）の出力電力を調整し、モータ部（１１０）の駆動を制御する制御装置（１０２）とを有し、
モータ部（１１０）および圧縮機部（１２０）がハウジング（１３０）内に収容されると共に、
ハウジング（１３０）外表面にインバータ（１４０）が装着される電動圧縮機装置において、
インバータ（１４０）の温度（Ｔｉ）を検出する温度検出手段（１０３）を設け、
制御装置（１０２）は、冷凍サイクル装置が停止状態にある時に、温度検出手段（１０３）によって検出されるインバータ（１４０）の温度（Ｔｉ）が、車両のエンジン（１０）あるいはエンジンルームからの輻射熱によって所定温度（Ｔ１）を越えると、モータ部（１１０）を駆動させることを特徴としている。
【０００８】
これにより、インバータ（１４０）の温度（Ｔｉ）に応じてモータ部（１１０）によって圧縮機部（１２０）が作動され、冷媒循環によるインバータ（１４０）の冷却が行われるので、環境温度による熱害の影響を受けないようにすることがでる。よって、インバータ（１４０）を予め大型にしたり、高耐熱性仕様のものにしておく必要が無く安価にできる。
【０００９】
請求項２に記載の発明では、ハウジング（１３０）には、モータ部（１１０）あるいは圧縮機部（１２０）の温度を検出する温度センサ（１０３ａ、１０３ｂ）が予め設けられており、制御装置（１０２）は、温度センサ（１０３ａ、１０３ｂ）によって検出される温度をインバータ（１４０）の温度（Ｔｉ）に置き換えることで、温度センサ（１０３ａ、１０３ｂ）を温度検出手段（１０３）として兼用することを特徴としている。
【００１０】
これにより、インバータ（１４０）専用の温度検出手段（１０３）を新たに設けずとも、既存の温度センサ（１０３ａ、１０３ｂ）を流用できるので、さらに安価に対応できる。
【００１１】
具体的な温度センサ（１０３ａ、１０３ｂ）としては、請求項３に記載の発明のように、モータ部（１１０）の発熱部温度を検出するモータ保護用温度センサ（１０３ａ）あるいは、圧縮機部（１２０）の冷媒吐出温度を検出する吐出温度センサ（１０３ｂ）を用いて好適である。
【００１２】
尚、上記各手段の括弧内の符号は、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ものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
本発明の電動圧縮機装置１００の第１実施形態について図１〜図４を用いて説明する。電動圧縮機装置１００は、車両（自動車）用の冷凍サイクル装置に適用されるもので、エンジンルーム内に搭載（エンジン１０に固定）されている。この電動圧縮機装置１００は、図１、図２に示すように、電動圧縮機１０１と制御装置１０２とから成る。
【００１４】
電動圧縮機１０１は、モータハウジング１３１、ミドルハウジング１３２、リヤハウジング１３３によって形成される密閉容器としてのハウジング１３０内にモータ部１１０および圧縮機部１２０が収容され、ハウジング１３０の外表面にインバータ１４０が装着されたものである。
【００１５】
モータ部１１０は、交流３相モータであり、モータハウジング１３１内に収容され、回転軸は、圧縮機部１２０に接続されている。そしてモータ部１１０は、インバータ１４０から出力される電力（電流）を受けて駆動する。
【００１６】
圧縮機部１２０は、ミドルハウジング１３２内に収容されており、上記モータ部１１０の駆動に伴って作動され、冷凍サイクル装置内の冷媒を高温高圧に圧縮する。尚、ミドルハウジング１３２には冷媒が吸入される吸入ポート１２１が設けられており、吸入された低温低圧の冷媒は一旦モータハウジング１３１内のモータ部１１０側をＵターンして流れた後に、作動室で圧縮され、リヤハウジング１３３内に設けられた吐出室を経て、図示しない吐出ポートから吐出される。
【００１７】
インバータ１４０は、周知の直流−交流変換装置であり、図示しないバッテリからの直流電流を交流電流に変換すると共に、内部に設けられたスイッチング素子のＯＮ−ＯＦＦによってモータ１１０への出力電流を可変する。スイッチング素子の入力側はバッテリおよび制御装置１０２に接続され、出力側はモータ部１１０に接続されている。そして、インバータ１４０は、冷媒がＵターン流れを行う領域に対応してモータハウジング１３１の外表面に固定されている。
【００１８】
更には、インバータ１４０のスイッチング素子、あるいはスイッチング素子の基盤には温度検出手段としての温度センサ１０３が設けられており、この温度検出信号は制御装置１０２に入力されるようにしている。
【００１９】
制御装置１０２は、Ａ／Ｃ要求信号や冷房のための環境条件信号等が入力され、これらの信号に基づいてインバータ１４０の出力電流を調整し、モータ部１１０を駆動制御、即ち圧縮機部１２０の作動を制御するものである。更には、本発明の特徴部として上記インバータ１４０の温度センサ１０３の温度信号に基づいて、冷凍サイクル装置に対する制御とは別にモータ部１１０を駆動制御させるようにしている。この詳細については後述する。
【００２０】
次に、上記構成に基づく作動について説明する。制御装置１０２は、Ａ／Ｃ要求信号が入力されている場合は、冷房のための環境条件信号から冷凍サイクル装置の熱負荷を演算し、この熱負荷に見合うようにインバータ１４０からの出力電流を調整してモータ部１１０を駆動し、圧縮機部１２０を作動させる。この時吸入ポート１２１から流入される低温低圧の冷媒は、モータハウジング１３１内を流れ、モータ部１１０およびインバータ１４０を冷却することで、両者の熱害に対する耐久性を確保する。
【００２１】
一方、Ａ／Ｃ要求信号がＯＦＦにされるとモータ部１１０は停止され、冷媒の流通も停止する。通常はこの状態であってもインバータ１４０は、圧縮機部１２０が作動していた時の冷媒の流通による冷却状態が維持されるが、車両の走行条件として、例えば低速登坂や渋滞走行等の高負荷状態を伴うと、エンジン１０あるいはエンジンルームからの輻射熱によって、インバータ１４０の温度が上昇し、許容温度を越えてしまう場合がある。本発明においては、そのような場合に対するインバータ１４０保護のための制御を行うようにしており、その詳細について図３に示す制御フローチャートおよび図４に示すタイムチャートを用いて説明する。
【００２２】
まず、図３中のステップＳ１００でＡ／Ｃ要求信号があるか否かを判定し、Ａ／Ｃ要求信号があれば、スタートに戻り、通常の冷凍サイクル装置の制御が行われる。否であればステップＳ１１０でインバータ１４０の温度Ｔｉが第１所定温度Ｔ１以上か否かを判定する。尚、第１所定温度Ｔ１は、本発明の所定温度に対応するものであり、インバータ１４０の許容上限温度として予め定めた温度である。
【００２３】
ステップ１１０で否と判定されれば、インバータ１４０への熱害の影響は無く、スタートに戻るが、温度Ｔｉが第１所定温度Ｔ１以上に上昇していると、ステップＳ１２０で、冷凍サイクル装置に対する制御とは別に、モータ部１１０を駆動し、圧縮機部１２０を作動させる（図４（ｂ）、（ｄ））。
【００２４】
そして、ステップＳ１３０でインバータ１４０の温度Ｔｉが、第１所定温度Ｔ１よりも低い側に設定された第２所定温度Ｔ２以下となったか否かを判定し、以下となったと判定すれば、ステップＳ１４０でモータ部１１０を停止し、圧縮機部１２０を停止させる。尚、ステップ１３０で、否と判定される間はステップＳ１２０を継続する。
【００２５】
これにより、インバータ１４０の温度Ｔｉに応じてモータ部１１０によって圧縮機部１２０が作動され、冷媒循環によるインバータ１４０の冷却が行われるので、エンジン１０の高負荷時における環境温度による熱害の影響を受けないようにすることがでる。よって、インバータ１４０を予め大型にしたり、高耐熱性仕様のものにしておく必要が無く安価にできる。
【００２６】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態を図５、図６に示す。第２実施形態は、上記第１実施形態に対して、温度センサを変更したものである。
【００２７】
ここでは冷凍サイクル装置において、モータ部１１０の温度を把握するモータ保護用温度センサ（以下、モータ温度センサ）１０３ａを設けて、モータ部１１０の温度が所定の許容温度を越えるような場合は、モータ部１１０の出力を抑制して、モータ部１１０を保護するものとしている。尚、モータ温度センサ１０３ａは、モータ部１１０の発熱部位が最も近接するモータハウジング１３１に設けられている。
【００２８】
そして、冷凍サイクル装置が停止状態、即ちモータ部１１０が停止されている場合の、このモータ温度センサ１０３ａで検出される温度（モータ近傍ハウジング温度）とインバータ１４０の温度Ｔｉとの相関を予め求めた制御特性（図６）を制御装置１０２に記憶させている。
【００２９】
これにより、このモータ温度センサ１０３ａの検出温度からインバータ１４０の温度Ｔｉに置き換えることで、上記第１実施形態のようなモータ１１０の駆動制御が可能となり、専用の温度センサ１０３を新たに設けずとも、モータ温度センサ１０３ａを温度検出手段として流用して、さらに安価に対応できる。
【００３０】
尚、温度センサとしては、図７に示すように、冷媒の吐出温度を検出する吐出温度センサ１０３ｂを予め有する場合は、これを流用して図６と同様に図８に示すように相関を求めて、インバータ１４０の温度Ｔｉを把握するようにしても良い。因みに、吐出温度センサ１０３ｂは、吐出室近傍のリヤハウジング１３３に設けられ、冷媒の吐出温度を把握するもので、この温度が所定の許容温度を越えるような場合には、モータ部１１０の出力を抑制して、冷媒が流通するゴム配管を熱劣化から保護するものとしている。
【００３１】
（その他の実施形態）
上記実施形態では、電動圧縮機装置１００は自動車のエンジンルームに搭載されるものとして説明したが、これに限らず電車等の冷凍サイクル装置に搭載されるものとしても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態における電動圧縮機装置を示す全体構成図である。
【図２】図１におけるＡ方向からの矢視図である。
【図３】モータ部の作動制御を示す制御フローチャートである。
【図４】図３における（ａ）はＡ／Ｃ要求信号、（ｂ）はモータ、圧縮機の作動、（ｃ）はエンジン負荷、（ｄ）はインバータ温度を示すタイムチャートである。
【図５】第２実施形態における電動圧縮機装置を示す全体構成図である。
【図６】図５におけるモータ近傍ハウジング温度に対するインバータ温度の相関を示す制御特性図である。
【図７】第２実施形態における電動圧縮機装置の変形例を示す全体構成図である。
【図８】図７における吐出室近傍ハウジング温度に対するインバータ温度の相関を示す制御特性図である。
【符号の説明】
１００電動圧縮機装置
１０２制御装置
１０３温度センサ（温度検出手段）
１０３ａモータ保護用温度センサ
１０３ｂ吐出温度センサ
１１０モータ部
１２０圧縮機部
１３０ハウジング
１４０インバータ

Claims

車両用の冷凍サイクル装置に適用されるものであって、
インバータ（１４０）から出力される電力を受けて駆動するモータ部（１１０）と、
前記モータ部（１１０）によって作動され、前記冷凍サイクル装置内の冷媒を圧縮する圧縮機部（１２０）と、
前記インバータ（１４０）の出力電力を調整し、前記モータ部（１１０）の駆動を制御する制御装置（１０２）とを有し、
前記モータ部（１１０）および前記圧縮機部（１２０）がハウジング（１３０）内に収容されると共に、
前記ハウジング（１３０）外表面に前記インバータ（１４０）が装着される電動圧縮機装置において、
前記インバータ（１４０）の温度（Ｔｉ）を検出する温度検出手段（１０３）を設け、
前記制御装置（１０２）は、前記冷凍サイクル装置が停止状態にある時に、前記温度検出手段（１０３）によって検出される前記インバータ（１４０）の温度（Ｔｉ）が、前記車両のエンジン（１０）あるいはエンジンルームからの輻射熱によって所定温度（Ｔ１）を越えると、前記モータ部（１１０）を駆動させることを特徴とする電動圧縮機装置。
前記ハウジング（１３０）には、前記モータ部（１１０）あるいは前記圧縮機部（１２０）の温度を検出する温度センサ（１０３ａ、１０３ｂ）が予め設けられており、
前記制御装置（１０２）は、前記温度センサ（１０３ａ、１０３ｂ）によって検出される温度を前記インバータ（１４０）の温度（Ｔｉ）に置き換えることで、前記温度センサ（１０３ａ、１０３ｂ）を前記温度検出手段（１０３）として兼用することを特徴とする請求項１に記載の電動圧縮機装置。
前記温度センサ（１０３ａ、１０３ｂ）は、前記モータ部（１１０）の発熱部温度を検出するモータ保護用温度センサ（１０３ａ）あるいは、前記圧縮機部（１２０）の冷媒吐出温度を検出する吐出温度センサ（１０３ｂ）であることを特徴とする請求項２に記載の電動圧縮機装置。