JP5243088B2 - Electric compressor - Google Patents
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本発明は、冷媒を圧縮する圧縮機構部と圧縮機構部を駆動する電動モータとが内蔵された電動コンプレッサに関する。 The present invention relates to an electric compressor having a built-in compression mechanism section that compresses refrigerant and an electric motor that drives the compression mechanism section.
この種の従来の電動コンプレッサは、冷媒を圧縮する圧縮機構部と、圧縮機構部を駆動する電動モータと、電動モータを駆動制御するモータ制御回路部を備えている。電動モータは圧縮機構部と共に少なくともハウジングの密閉空間に内蔵されるため、電動モータ自体、電動モータ用の配線、コネクタ等が冷媒で満たされた環境下に配置される。 This type of conventional electric compressor includes a compression mechanism section that compresses refrigerant, an electric motor that drives the compression mechanism section, and a motor control circuit section that drives and controls the electric motor. Since the electric motor is built in at least the sealed space of the housing together with the compression mechanism, the electric motor itself, the wiring for the electric motor, the connector, and the like are arranged in an environment filled with the refrigerant.
又、電動コンプレッサが停止すると、ハウジング内のみならずエバポレータ等より流入する冷媒が液相に変化し、液相に変化した冷媒がハウジング内に溜まる、いわゆる液寝込み状態が発生する。そして、このような液寝込み状態で再起動される場合がある。 When the electric compressor is stopped, the refrigerant flowing from not only the housing but also from an evaporator or the like changes to a liquid phase, and a so-called liquid stagnation state occurs in which the refrigerant changed to the liquid phase accumulates in the housing. And it may be restarted in such a liquid sleeping state.
ここで、電動モータはPWM制御されており、最大電圧として数百ボルトの電圧が印加される。又、冷媒は液相の場合には気相の場合と比べて体積抵抗率が低いため、図5に示すように、冷媒が液相の場合には絶縁空間距離が数ミリメートル程度となる。従って、電動モータ、配線、コネクタには液相の冷媒が満たされた状態で高電圧が印加されるため、被覆欠損等によって絶縁状態が完全でない箇所があると、漏電、ショートを引き起こす可能性がある。 Here, the electric motor is PWM controlled, and a voltage of several hundred volts is applied as the maximum voltage. Further, since the volume resistivity of the refrigerant is lower in the liquid phase than in the gas phase, as shown in FIG. 5, the insulation space distance is about several millimeters when the refrigerant is in the liquid phase. Therefore, since a high voltage is applied to the electric motor, wiring, and connector in a state where the liquid phase refrigerant is filled, if there is a place where the insulation state is not perfect due to a covering defect or the like, there is a possibility of causing a leakage or a short circuit. is there.
ここで、電動コンプレッサに液寝込み発生防止手段を備えたものが特許文献1に提案されている。特許文献1では、ハウジング内に液寝込みが発生していると判断した場合には、電動モータを微速回転させて圧縮機構部を液冷媒の排出ポンプとして機能させて液冷媒をハウジング内より排出し、これによって液冷媒圧縮を防止するものである。
しかしながら、従来の電動コンプレッサでは、液圧縮を防止することができるものの、電圧モータに印加される電圧レベル自体は駆動開始時点から高電圧である。つまり、電動モータ等には液相の冷媒が満たされた状態で高電圧が印加されるため、被覆欠損等によって絶縁状態が完全でない箇所があると、漏電、ショートを引き起こす可能性がある。 However, although the conventional electric compressor can prevent liquid compression, the voltage level itself applied to the voltage motor is a high voltage from the start of driving. That is, since a high voltage is applied to an electric motor or the like in a state where a liquid-phase refrigerant is filled, if there is a portion where the insulation state is not perfect due to a covering defect or the like, there is a possibility of causing a leakage or a short circuit.
そこで、本発明は、液冷媒の寝込みに起因する漏電、ショート等の不具合を極力防止できる電動コンプレッサを提供することを目的とする。 Then, an object of this invention is to provide the electric compressor which can prevent malfunctions, such as electric leakage resulting from the stagnation of a liquid refrigerant, and a short circuit as much as possible.
上記目的を達成する請求項1の発明は、冷媒を圧縮する圧縮機構部と、圧縮機構部を駆動する電動モータとがハウジング内に内蔵された電動コンプレッサであって、駆動指令があると電動モータを低電圧で駆動し、その後に、電動モータを通常の高電圧駆動に切り換え、 PWM制御された前記低電圧での前記電動モータ(6)に出力する電流は、PWM制御された前記高電圧での前記電動モータ(6)に出力する電流と同一となることを特徴とする。 The invention according to claim 1, which achieves the above object, is an electric compressor in which a compression mechanism portion for compressing a refrigerant and an electric motor for driving the compression mechanism portion are built in a housing, and when there is a drive command, the electric motor was driven at a low voltage, thereafter, switches the electric motor to the normal high-voltage, current output said PWM controlled to the electric motor at a low voltage (6) is a PWM controlled the high voltage This is the same as the current output to the electric motor (6) .
請求項2の発明は、請求項1記載の電動コンプレッサであって、低電圧から高電圧駆動への切り換えは、ハウジング内に液相の冷媒が実際に溜まっていないと判断した場合に行うことを特徴とする。
The invention according to
請求項3の発明は、請求項1又は請求項2記載の電動コンプレッサであって、低電圧での駆動開始は、ハウジング内に液相の冷媒が実際に溜まっていると判断した場合に行うことを特徴とする。 A third aspect of the invention is the electric compressor according to the first or second aspect, wherein the start of driving at a low voltage is performed when it is determined that liquid-phase refrigerant is actually accumulated in the housing. It is characterized by.
請求項4の発明は、請求項1又は請求項2記載の電動コンプレッサであって、低電圧での駆動開始は、ハウジング内に液相の冷媒が溜まっている可能性があると判断した場合に行うことを特徴とする。 A fourth aspect of the invention is the electric compressor according to the first or second aspect, wherein the start of driving at a low voltage is determined when there is a possibility that liquid-phase refrigerant is accumulated in the housing. It is characterized by performing.
請求項5の発明は、請求項4記載の電動コンプレッサであって、ハウジング内に液相の冷媒が溜まっているか否かの可能性は、前回の駆動停止時点からの時間と、外気温度の少なくともいずれか一方を基準に判断することを特徴とする。
The invention according to
請求項1の発明によれば、電動コンプレッサの起動時には、電動モータには低電圧が印加されるため、ハウジング内に液冷媒の寝込みが発生し、電動モータ等が液相の冷媒に満たされた状況にあっても、絶縁空間距離を長く、低電圧駆動によってハウジング内の液相の冷媒が排出された後に通常の高電圧駆動に切り換えられる。従って、液冷媒の寝込みに起因する漏電、ショート等の不具合を極力防止できる。 According to the first aspect of the present invention, since a low voltage is applied to the electric motor when the electric compressor is started, liquid refrigerant stagnations in the housing, and the electric motor or the like is filled with the liquid phase refrigerant. Even in the situation, the insulation space distance is long, and after the liquid-phase refrigerant in the housing is discharged by the low voltage drive, it is switched to the normal high voltage drive. Accordingly, it is possible to prevent as much as possible problems such as electric leakage and short circuit due to the stagnation of the liquid refrigerant.
請求項2の発明によれば、請求項1の発明の効果に加え、ハウジング内に液冷媒の寝込みがないと判断された後に高電圧駆動が行われるため、液冷媒の寝込みに起因する漏電、ショート等の不具合を確実に防止できる。
According to the invention of
請求項3の発明によれば、請求項1又は請求項2の発明の効果に加え、起動時に液冷媒の寝込みが実際にない場合には、最初から通常の高電圧駆動を行うことができる。
According to the invention of claim 3, in addition to the effect of the invention of claim 1 or
請求項4の発明によれば、請求項1又は請求項2の発明の効果に加え、起動時に液冷媒の寝込みの可能性がないと判断した場合には、最初から通常の高電圧駆動を行うことができる。
According to the invention of claim 4, in addition to the effect of the invention of claim 1 or
請求項5の発明によれば、請求項4の発明と同様の効果が得られる。
According to the invention of
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1〜図4は本発明の一実施形態を示し、図1は電動コンプレッサの断面図、図2は電動モータの駆動回路ブロック図、図3は電動モータの制御フローチャート、図4(a)は電動モータへの電流波形図、図4(b)は高電圧駆動時の電動モータへの電圧波形図、図4(c)は低電圧駆動時の電動モータへの電圧波形図である。 1 to 4 show an embodiment of the present invention, FIG. 1 is a sectional view of an electric compressor, FIG. 2 is a drive circuit block diagram of the electric motor, FIG. 3 is a control flowchart of the electric motor, and FIG. FIG. 4B is a current waveform diagram for the electric motor, FIG. 4B is a voltage waveform diagram for the electric motor during high voltage driving, and FIG. 4C is a voltage waveform diagram for the electric motor during low voltage driving.
図1に示すように、電動コンプレッサ1は、ハウジング2を有する。このハウジング2は、ほぼ筒状のコンプレッサハウジング部材3と、このコンプレッサハウジング部材3の一方の開口側面に配置されたフロントハウジング部材4と、コンプレッサハウジング部材3の他方の開口側面に配置されたモータハウジング部材5とから構成されている。コンプレッサハウジング部材3、フロントハウジング部材4及びモータハウジング部材5は、共にアルミ合金製である。
As shown in FIG. 1, the electric compressor 1 has a
圧縮機構部10は、コンプレッサハウジング部材3内に収容されている。圧縮機構部10は、シリンダブロック11と、このシリンダブロック11の両側面にそれぞれ配置されたフロントサイドブロック12及びリアサイドブロック13とを備えている。これらブロック11,12,13間は、ボルト(図示せず)によって固定されていると共に、これらブロック11,12,13内にシリンダ室14が形成されている。シリンダブロック11、両側のサイドブロック12,13は、各ハウジング部材3,4,5と同様にアルミ合金製である。
The
シリンダ室14内にはロータ15が収容されている。このロータ15の中心には回転軸16が貫通され、ロータ15と回転軸16は固定されている。この回転軸16は、フロントサイドブロック12とリアサイドブロック13に回転自在に支持されている。回転軸16のリア側は、リアサイドブロック13より外部に突出されている。
A
ロータ15の外周側の等間隔位置には、外周面に開口するベーン溝17が形成されている。この各ベーン溝17に突出自在にベーン18がそれぞれ配置されている。ベーン溝17の底部には、高圧冷媒供給路(図示せず)が開口されている。各ベーン18は、高圧冷媒の背圧によって突出方向に付勢されるよう構成されている。各ベーン18は、回転軸16の回転時には、上記した突出方向の付勢力によってシリンダ室14の内壁に当接しつつ移動する。この隣り合うベーン18間によって、シリンダ室14内には複数の圧縮室が形成される。各圧縮室は、ロータ15の回転に応じてその容積を拡大し、冷媒を吸入する吸入行程と、容積を縮小し、吸入した冷媒を圧縮し、且つ、吐出する圧縮行程を繰り返す。
冷媒吸入経路20は、吸入ポート(図示せず)とシリンダ室14に開口するシリンダ吸入口(図示せず)を連通する。この冷媒吸入経路20を通って冷媒がシリンダ室14に供給される。
The
冷媒吐出経路21は、シリンダ室14に開口するシリンダ吐出口(図示せず)と吐出ポート21aを連通する。この冷媒吐出経路21を通って圧縮されたシリンダ室14の冷媒が排出される。冷媒吐出経路21は、下記する電動モータ6のモータ収容室5aを通っている。
The
電動モータ6は、モータハウジング部材5のモータ収容室5aに収容されている。電動モータ6は、回転軸22に固定されたモータロータ23と、モータハウジング部材5の内周面に固定されたステータ24とを備えている。回転軸22の両端部は、ボールベアリング部材25a,25bを介してモータハウジング部材5とリアサイドブロック13にそれぞれ回転自在に支持されている。回転軸22の一端側は圧縮機構部10の回転軸16に連結されている。モータロータ23の外周にはS極とN極が円周方向に交互に着磁されている。ステータ24は、コア(図示せず)とこれに巻装されたコイル(図示せず)とから成る。このコイルは、電線(図示せず)を介してコネクタ30に電気的に接続されている。コネクタ30にはハーメチック端子31が装着されている。このハーメチック端子31はモータ制御室32に収容されたモータ制御回路33(図2に示す)が接続されている。
The
モータ制御回路33は、図2に示すように、インバータ回路34と変圧回路35と電圧制御部36とインバータ制御部38とを有する。変圧回路35は、電池37とインバータ回路34の間に介在され、電圧制御部36の制御指令に基づき変圧回路35の変圧電力を可変する。具体的には、変圧回路35は、電池37からの電圧を変圧することなく通常の高電圧(例えば300V)として出力したり、これよりも低い低電圧(例えば100V)に変更して出力する。
As shown in FIG. 2, the
インバータ制御部38は、温度設定等を行うエアコンアンプ39からのコンプレッサオン・オフ指令、回転数指令等に基づき、電動モータ6を運転するようインバータ回路34を制御する。
The
インバータ回路34は、変圧回路35と電動モータ6の間に介在され、インバータ制御部38の制御指令に基づき、変圧回路35からの直流を三相の交流(U,V,W)に変換する。具体的には、変圧回路35から低電圧(例えば100V)が供給されると、図4(c)に示すPWM制御された低電圧で、図4(a)に示す電流に変換して電動モータ6に出力する。又、変圧回路35から高電圧(例えば300V)が供給されると、図4(b)に示すPWM制御された高電圧で図4(a)に示す電流に変換して電動モータ6に出力する。
The
電圧制御部36にはフロートセンサ40の検知出力が供給されており、電圧制御部36は図3のフローチャートを実行する。このフローチャートの内容については、動作の箇所で説明する。
The detection output of the
フロートセンサ40は、冷媒吐出経路21を構成するモータ収容室5a内に配置されている。モータ収容室5aは、液相の冷媒が溜まるスペースであり、フロートセンサ40は液冷媒の液面高さを検知する。
The
次に、電動コンプレッサ1の動作を説明する。図3に示すように、電動コンプレッサ1の駆動開始指令があると(ステップS1)、フロートセンサ40の検知出力を読み込み、ハウジング2内に液冷媒が溜まっているか否かを判断する(ステップS2)。液冷媒の寝込みがあれば、変圧回路35に低電圧変圧指令を出す。これにより、電動モータ6には、図4(c)に示す低電圧で図4(a)に示す電流が供給され、電動モータ6が低電圧駆動される(ステップS3)。電動モータ6が低電圧駆動すると、回転軸22の回転と一体になって圧縮機構部10の回転軸16が回転し、これによって冷媒の圧縮が始まる。この低電圧駆動過程では、フロートセンサ40の検知出力が常時チェックされる。液冷媒の寝込みが解消、つまり、ハウジング2内より液相の冷媒が排出されれば(ステップS4)、変圧回路35に高電圧変圧指令を出す。これによって、電動モータ6には、図4(b)に示す高電圧で図4(a)に示す電流が供給され、電動モータ6が高電圧駆動に切り変わる(ステップS5)。
Next, the operation of the electric compressor 1 will be described. As shown in FIG. 3, when there is a command to start driving the electric compressor 1 (step S1), the detection output of the
また、電動コンプレッサ1の駆動開始指令時に、フロートセンサ40の検知出力よりハウジング2内に液冷媒が溜まっていないと判断した場合には、最初から高電圧駆動で駆動される(ステップS5)。
Further, when it is determined that the liquid refrigerant is not accumulated in the
電動コンプレッサ1の駆動停止指令があると(ステップS6)、電動コンプレッサ1の駆動が停止される(ステップS7)。 When there is a drive stop command for the electric compressor 1 (step S6), the drive of the electric compressor 1 is stopped (step S7).
以上、この実施形態では、駆動指令があると電動モータ6を低電圧で駆動し、その後に、電動モータ6を通常の高電圧駆動に切り換えるよう構成した。従って、起動時には電動モータ6には低電圧が印加されるため、ハウジング2内に液冷媒の寝込みが発生し、電動モータ6等が液相の冷媒に満たされた状況にあっても、絶縁空間距離を長くでき(図5参照)、低電圧駆動によってハウジング2内の液相の冷媒が排出された後に通常の高電圧駆動に切り換えられる。従って、液冷媒の寝込みに起因する漏電、ショート等の不具合を極力防止できる。又、潤滑油や冷媒として体積抵抗率の低いものを使用できる。
As described above, in this embodiment, the
この実施形態では、低電圧から高電圧駆動への切り換えは、ハウジング2内に液相の冷媒が実際に溜まっていないと判断した場合に行うよう構成した。従って、ハウジング2内に液冷媒の寝込みがないと判断された後に高電圧駆動が行われるため、液冷媒の寝込みに起因する漏電、ショート等の不具合を確実に防止できる。
In this embodiment, the switching from the low voltage to the high voltage drive is performed when it is determined that the liquid phase refrigerant is not actually accumulated in the
この実施形態では、電動コンプレッサ1の起動時における低電圧での駆動は、ハウジング2内に液相の冷媒が実際に溜まっていると判断した場合に行う。従って、この実施形態のように、起動時に液冷媒の寝込みが実際にない場合には、最初から通常の高電圧駆動を行うことができる。
In this embodiment, driving at a low voltage when the electric compressor 1 is started is performed when it is determined that the liquid-phase refrigerant is actually accumulated in the
(変形例)
前記実施形態では、電動コンプレッサ1の起動時において、液冷媒の寝込みが実際に発生しているか否かをチェックしたが、液冷媒の寝込みの可能性の有無を判断し、可能性があれば低電圧駆動を行い、可能性が無ければ高電圧駆動を行うように構成しても良い。このようにすれば、フロートセンサ40が必要ないという利点がある。
(Modification)
In the above embodiment, when the electric compressor 1 is started, it is checked whether or not liquid refrigerant stagnation actually occurs. However, whether or not there is a possibility of liquid refrigerant stagnation is determined. Voltage driving may be performed, and high voltage driving may be performed if there is no possibility. This has the advantage that the
液冷媒の寝込みの可能性の有無は、前回の駆動停止時点からの時間と、外気温度の少なくともいずれか一方を基準に判断する。例えば、前回の駆動停止時点から24時間以上経過していれば、液冷媒が溜まっていると判断し、24時間未満であれば液冷媒が溜まっていないと判断する。外気温度が所定温度以下であれば、液冷媒が溜まっていると判断し、所定温度を超えていれば液冷媒が溜まっていないと判断する。停止時間と外気温度の双方より液冷媒が溜まっているか否かを判断しても良い。 The presence or absence of the possibility of stagnation of the liquid refrigerant is determined based on at least one of the time from the previous driving stop time and the outside air temperature. For example, if 24 hours or more have elapsed since the previous driving stop point, it is determined that liquid refrigerant has accumulated, and if it is less than 24 hours, it is determined that liquid refrigerant has not accumulated. If the outside air temperature is equal to or lower than the predetermined temperature, it is determined that the liquid refrigerant is accumulated, and if it exceeds the predetermined temperature, it is determined that the liquid refrigerant is not accumulated. It may be determined whether or not the liquid refrigerant is accumulated from both the stop time and the outside air temperature.
前記実施形態では、低電圧駆動から高電圧駆動への切り換えをフロートセンサ40の検知出力に基づいて行うよう構成したが、液冷媒の寝込み判断をインバータ回路34の出力値より判断するよう構成しても良い。
In the embodiment, the switching from the low voltage driving to the high voltage driving is performed based on the detection output of the
前記実施形態では、インバータ回路34の入力電圧を変圧するように構成したが、インバータ回路34の出力電圧を変圧することによって電動モータ6への印加電圧レベルを調整するよう構成しても良い。例えば、インバータ回路と電動モータとの間に変圧回路を介在すると共に変圧回路を制御する電圧制御部を設ける。そして、インバータ回路の交流出力を変圧回路で変圧し、その変圧電圧のレベルを電圧制御部で制御する。
In the above embodiment, the input voltage of the
1 電動コンプレッサ
2 ハウジング
6 電動モータ
10 圧縮機構部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (5)
駆動指令があると前記電動モータ(6)を低電圧で駆動し、その後に、前記電動モータ(6)を通常の高電圧駆動に切り換え、
PWM制御された前記低電圧での前記電動モータ(6)に出力する電流は、PWM制御された前記高電圧での前記電動モータ(6)に出力する電流と同一となることを特徴とする電動コンプレッサ(1)。 An electric compressor (1) in which a compression mechanism section (10) for compressing refrigerant and an electric motor (6) for driving the compression mechanism section (10) are built in a housing (2),
When there is a drive command, the electric motor (6) is driven at a low voltage, and then the electric motor (6) is switched to a normal high voltage drive ,
The electric current output to the electric motor (6) at the low voltage under PWM control is the same as the electric current output to the electric motor (6) at the high voltage under PWM control. Compressor (1).
低電圧から高電圧駆動への切り換えは、前記ハウジング(2)内に液相の冷媒が実際に溜まっていないと判断した場合に行うことを特徴とする電動コンプレッサ(1)。 An electric compressor (1) according to claim 1,
The electric compressor (1) is characterized in that the switching from the low voltage to the high voltage drive is performed when it is determined that liquid phase refrigerant is not actually accumulated in the housing (2).
前記低電圧での駆動開始は、前記ハウジング(2)内に液相の冷媒が実際に溜まっていると判断した場合に行うことを特徴とする電動コンプレッサ(1)。 The electric compressor (1) according to claim 1 or 2,
The electric compressor (1) is characterized in that the drive start at the low voltage is performed when it is determined that liquid-phase refrigerant is actually accumulated in the housing (2).
前記低電圧での駆動開始は、前記ハウジング(2)内に液相の冷媒が溜まっている可能性があると判断した場合に行うことを特徴とする電動コンプレッサ(1)。 The electric compressor (1) according to claim 1 or 2,
The electric compressor (1) is characterized in that the driving at the low voltage is started when it is determined that there is a possibility that liquid-phase refrigerant is accumulated in the housing (2).
前記ハウジング(2)内に液相の冷媒が溜まっているか否かの可能性は、前回の駆動停止時点からの時間と、外気温度の少なくともいずれか一方を基準に判断することを特徴とする電動コンプレッサ(1)。 An electric compressor (1) according to claim 4,
The possibility that liquid phase refrigerant is accumulated in the housing (2) is determined based on at least one of the time from the previous drive stop time and the outside air temperature. Compressor (1).
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