WO2016152320A1 - 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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power semiconductor
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孝志 中神
貴之 鷹繁
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三菱重工オートモーティブサーマルシステムズ株式会社
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    • F04C29/04—Heating; Cooling; Heat insulation
    • F04C29/045—Heating; Cooling; Heat insulation of the electric motor in hermetic pumps

Definitions

  • the present invention relates to an electric compressor, a control device, and a monitoring method.
  • This application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2015-058366 filed in Japan on March 20, 2015, the contents of which are incorporated herein by reference.
  • Electric compressors use components that can be thermally damaged, such as switching elements. Techniques have been proposed for protecting such components from thermal damage. For example, in the electric compressor described in Patent Document 1, in order to protect the component from thermal damage, the current allowable value of the component is obtained from the temperature detected by the temperature detector, and the current flowing through the component exceeds the allowable value. If so, stop the electric compressor.
  • the capacitor With the downsizing of electric compressors, if a capacitor is placed near the switching element, the capacitor may be thermally damaged by the heat generated by the switching element, and both the switching element and the capacitor must be protected from thermal damage. Occurs. In such a case, it is desirable to be able to protect multiple components from thermal damage with a simple hardware configuration and simple processing.
  • the present invention provides an electric compressor, a control device, and a monitoring method capable of protecting a plurality of parts from thermal damage with a simple hardware configuration and simple processing.
  • an electric compressor includes a compressor that compresses a fluid by rotating around an axis, an electric motor that rotationally drives the compressor around the axis, a first component, and a first component. And a control unit that controls current supply during driving of the electric motor using the first part and the second part.
  • the allowable current when the first component and the second component are exposed to the same temperature is set to be smaller in the second component than in the first component.
  • the second component is arranged at a location where the cooling capacity is larger than that of the first component, so that the allowable power of the second component during rated use is set larger than the allowable power of the first component.
  • the electric compressor is configured to output a warning signal when a temperature sensor that detects the temperature of the first component, a temperature detected by the temperature sensor, and a current flowing through the first component satisfy a predetermined condition. And a section.
  • the second part may be provided on the upstream side of the refrigerant flow path with respect to the first part.
  • a housing may be provided between the first part and the refrigerant flow path and between the second part and the refrigerant flow path.
  • the thickness of the casing between the second part and the refrigerant flow path is smaller than the thickness of the casing between the first part and the refrigerant flow path,
  • a thermal resistance of the casing between the second component and the refrigerant flow path may be smaller than a thermal resistance of the casing between the first component and the refrigerant flow path.
  • a heat conducting member capable of conducting heat with at least a part of the second component may be provided, and the heat conducting member may be in contact with a member having a temperature lower than that of the second component.
  • the first component and the second component are provided on different substrates, respectively, and a heat insulating portion capable of conducting electricity between the substrate on which the first component is provided and the substrate on which the second component is provided. May be provided.
  • the second component may have a heat radiating fin.
  • a heat pipe capable of exchanging heat with the second part may be provided, and the heat pipe may be in contact with a member having a temperature lower than that of the second part.
  • a Peltier element that absorbs heat from the second component may be provided.
  • the control device has the first component and the second component, and controls the current supply during driving of the electric motor using the first component and the second component.
  • the allowable current when the first component and the second component are exposed to the same temperature is set to be smaller in the second component than in the first component.
  • the second component is arranged at a location where the cooling capacity is larger than that of the first component, so that the allowable power of the second component during rated use is set larger than the allowable power of the first component.
  • the control device includes a temperature sensor that detects the temperature of the first component, and a calculation unit that outputs an alarm signal when a temperature detected by the temperature sensor and a current flowing through the first component satisfy a predetermined condition. And further comprising.
  • the monitoring method is a monitoring method for monitoring an electric compressor, the electric compressor rotating around an axis to compress a fluid, and the compression
  • An electric motor that rotates the machine around the axis
  • a control unit that has a first part and a second part, and controls current supply during driving of the electric motor using the first part and the second part.
  • the allowable current when the first component and the second component are exposed to the same temperature is set to be smaller in the second component than in the first component.
  • the second component is arranged at a location where the cooling capacity is larger than that of the first component, so that the allowable power of the second component during rated use is set larger than the allowable power of the first component.
  • the monitoring method outputs a warning signal when a temperature detection step for detecting a temperature of the first component, and a temperature detected in the temperature detection step and a current flowing through the first component satisfy a predetermined condition.
  • An alarm output step is a warning signal when a temperature detection step for detecting a temperature of the first component, and
  • both of the plurality of components can be protected from thermal damage without the need to provide a plurality of temperature sensors.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a configuration of an electric compressor according to an embodiment of the present invention.
  • the electric compressor 1 includes an inverter 100, an electric motor (Motor) 200, and a compressor (Compressor) 300.
  • the inverter 100, the electric motor 200, and the compressor 300 are provided in the casing 11 of the electric compressor.
  • the electric compressor 1 is provided with a refrigerant inlet 400.
  • the electric compressor 1 is a scroll type compressor.
  • the electric compressor 1 compresses the refrigerant sucked from the refrigerant inlet 400 by the compressor 300 and outputs it.
  • the refrigerant sucked from the refrigerant inlet 400 by the electric compressor 1 is also used for cooling the inverter 100.
  • coolant here corresponds to the example of the fluid compressed with a compressor.
  • the inverter 100 converts a direct current supplied from a storage battery outside the electric compressor 1 into a three-phase alternating current and supplies it to the electric motor 200.
  • the inverter 100 corresponds to an example of a control unit and an example of a control device, and controls the operation of the electric motor 200 by controlling current supply to the electric motor 200.
  • the electric motor 200 receives the electric power from the inverter 100 and generates a rotational force. Further, the electric motor 200 is connected to the movable scroll of the compressor 300 through a rotation shaft, and the movable scroll is driven to rotate around the axis with the generated rotational force. The compressor 300 sucks and compresses the refrigerant by rotating the movable scroll around the axis by the rotational force from the electric motor 200.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of the inverter 100 according to the first embodiment of the present invention.
  • the inverter 100 is provided in the housing 11.
  • the inverter 100 includes an inverter cover 101, a substrate 102, a temperature sensor 103, a current sensor 104, a power conversion circuit 111 including three power semiconductors 112, a heat dissipation sheet 113, and a capacitor 121.
  • coolant and the example of the installation position of the monitoring apparatus 190 are shown.
  • the refrigerant flowing in from the refrigerant inlet 400 shown in FIG. 1 comes into contact with the casing 11 provided with the inverter 100 as shown in FIG. 2, cools the components of the inverter 100, reaches the compressor 300, and is compressed. .
  • the inverter cover 101 is provided on the housing 11 so as to cover the inverter 100.
  • the inverter cover 101 protects the inverter 100 from dust and the like.
  • the substrate 102 has a printed pattern and conducts current to components provided on the substrate 102 itself. In particular, the substrate 102 causes a current to flow through the power semiconductor 112 and the capacitor 121.
  • the temperature sensor 103 is installed in contact with the power semiconductor 112 or in the vicinity of the power semiconductor 112 to detect the temperature of the power semiconductor 112. As shown in FIG. 2, when there are a plurality of power semiconductors 112, the temperature sensor 103 is arranged at a position for detecting the temperature of the power semiconductor 112 that is considered to have the highest temperature, such as the central power semiconductor 112.
  • the current sensor 104 detects the current value of the power semiconductor 112 (the current value of the current flowing through the power semiconductor 112).
  • the current value detected by the current sensor 104 may be a current value that can determine whether or not the current value of the power semiconductor 112 is larger than the allowable current value. For example, when the instantaneous maximum allowable current value for each temperature of the power semiconductor 112 is known, the current sensor 104 may detect the instantaneous maximum current value of the power semiconductor 112.
  • the power conversion circuit 111 converts DC power supplied from a storage battery outside the electric compressor 1 into three-phase AC power.
  • the power conversion circuit 111 adjusts the magnitude of the obtained three-phase AC power.
  • Each of the power semiconductors 112 is a switching element such as an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) or a MOS-FET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor).
  • the power semiconductor 112 converts direct-current power from the storage battery into one-phase power of three-phase alternating current.
  • the power semiconductor 112 adjusts the magnitude
  • the power semiconductor 112 corresponds to an example of the first component.
  • the power semiconductor 112 generates heat due to a current flowing through itself. Further, since the power semiconductor 112 may be thermally damaged, for example, the absolute rated temperature is 150 degrees (° C.) to 175 degrees.
  • the heat dissipation sheet 113 is provided between the power semiconductor 112 and the housing 11.
  • the heat dissipation sheet 113 conducts the heat of the power semiconductor 112 to the housing 11.
  • Capacitor 121 reduces noise included in the three-phase AC power obtained by power conversion circuit 111.
  • the capacitor 121 corresponds to an example of the second component. Since the capacitor 121 may be thermally damaged, the absolute rated temperature is, for example, 80 to 125 degrees.
  • Various capacitors such as a film capacitor or an electrolytic capacitor can be used as the capacitor 121.
  • the absolute rated temperature of the power semiconductor 112 and the absolute rated temperature of the capacitor 121 are compared, the absolute rated temperature of the capacitor 121 is lower. Therefore, the allowable current when the power semiconductor 112 and the capacitor 121 are exposed to the same temperature is smaller than that of the power semiconductor 112.
  • FIG. 3 is a schematic block diagram illustrating a functional configuration of the monitoring device 190.
  • the monitoring device 190 includes a temperature information acquisition unit 191, a current information acquisition unit 192, and a calculation unit 193.
  • the temperature information acquisition unit 191 acquires a sensor signal from the temperature sensor 103. Thereby, the temperature information acquisition unit 191 acquires temperature information indicating the temperature of the power semiconductor 112 detected by the temperature sensor 103.
  • the current information acquisition unit 192 acquires a sensor signal from the current sensor 104. Thereby, the current information acquisition unit 192 acquires current information indicating the current value of the power semiconductor 112 detected by the current sensor 104 (current value of the current flowing through the power semiconductor 112).
  • the calculation unit 193 outputs an alarm signal when the temperature of the power semiconductor 112 detected by the temperature sensor 103 and the current value of the power semiconductor 112 detected by the current sensor 104 satisfy a predetermined condition. Specifically, the calculation unit 193 stores a relationship between the temperature of the power semiconductor 112 and the allowable current in advance. Then, based on the temperature of the power semiconductor 112 detected by the temperature sensor 103, the calculation unit 193 obtains an allowable current value of the power semiconductor 112 at the temperature.
  • the calculation unit 193 determines whether or not the current value of the power semiconductor 112 detected by the current sensor 104 is larger than the allowable current of the power semiconductor 112. When it is determined that the current value of the power semiconductor 112 is larger than the allowable current value, the calculation unit 193 outputs an alarm signal.
  • the installation position of the monitoring device 190 is not limited to the position shown in FIG. The monitoring device 190 may be disposed at another position in the inverter 100 or may be disposed outside the inverter 100.
  • T 1 indicates the temperature of the power semiconductor 112.
  • T 3 indicates the temperature of the housing 11.
  • R 1-3 indicates the thermal resistance between the power semiconductor 112 and the housing 11.
  • P 1 indicates a component that is thermally conducted to the housing 11 among heat generated by power loss in the power semiconductor 112. Equation (1) is transformed to obtain equation (2).
  • T 2 indicates the temperature of the capacitor 121.
  • R 1-2 indicates the thermal resistance between the power semiconductor 112 and the capacitor 121.
  • P 3 indicates a component that is thermally conducted to the capacitor 121 among the heat generated by the power loss in the power semiconductor 112. Equation (3) is transformed to obtain equation (4).
  • R 2-3 indicates the thermal resistance between the capacitor 121 and the housing 11.
  • P 2 indicates heat generation due to power loss in the capacitor 121.
  • Expression (5) is transformed, and Expression (6) is obtained by substituting Expression (2) and Expression (4).
  • Equation (6) is further modified to obtain Equation (7).
  • Equation (7) is further modified to obtain Equation (8).
  • the temperature constraint (allowable temperature) of the power semiconductor 112 is T limit1 and the temperature constraint (allowable temperature) of the capacitor 121 is T limit2 . Further, as shown in Expression (9), it is assumed that the allowable temperature of the power semiconductor 112 is higher than the allowable temperature of the capacitor 121.
  • the allowable current when the power semiconductor 112 and the capacitor 121 are exposed to the same temperature is set to be smaller for the capacitor 121 than for the power semiconductor 112.
  • Expression (10) is satisfied, if the temperature of the power semiconductor 112 is equal to or lower than the allowable temperature, the temperature of the capacitor 121 is also equal to or lower than the allowable temperature.
  • Formula (11) is obtained by transforming Formula (10).
  • Equation (12) is obtained from Equation (11) and Equation (8).
  • Equation (13) is obtained from Equation (12).
  • the temperature of the capacitor 121 can also be lower than the allowable temperature.
  • the condenser 121 is disposed at a location where the cooling capacity is large, and the thermal resistance between the condenser 121 and the housing 11 is reduced.
  • the capacitor 121 is disposed upstream of the power semiconductor 112 in the coolant flow path 12.
  • the cooling capacity of the refrigerant on the upstream side of the refrigerant flow path 12 is higher than that on the downstream side. Therefore, the condenser 121 is arranged on the upstream side of the refrigerant flow path 12 with respect to the power semiconductor 112, so that the condenser 121 is arranged at a location where the cooling capacity is larger than that of the power semiconductor 112.
  • the housing 11 is provided between the power semiconductor 112 and the refrigerant flow path 12 and between the capacitor 121 and the refrigerant flow path 12. .
  • the thickness D12 of the casing 11 between the capacitor 121 and the refrigerant flow path 12 is smaller than the thickness D11 of the casing 11 between the power semiconductor 112 and the refrigerant flow path 12.
  • the thermal resistance between the capacitor 121 and the refrigerant flow path 12 is smaller than the thermal resistance between the power semiconductor 112 and the refrigerant flow path 12. Therefore, the capacitor 121 is more easily cooled by the refrigerant than the power semiconductor 112. In this way, the capacitor 121 is disposed at a location where the cooling capacity is greater than that of the power semiconductor 112.
  • the capacitor 121 is arranged at a location where the cooling capacity is larger than that of the power semiconductor 112, so that the allowable power of the capacitor 121 during rated use is set larger than the allowable power of the power semiconductor 112.
  • the arithmetic unit 193 outputs an alarm signal when the temperature of the power semiconductor 112 detected by the temperature sensor 103 and the current flowing through the power semiconductor 112 satisfy predetermined conditions. Specifically, the arithmetic unit 193 outputs an alarm signal when the current of the power semiconductor 112 becomes larger than the allowable current. Accordingly, if the current of the power semiconductor 112 is equal to or less than the allowable current, the current of the capacitor 121 is also equal to or less than the allowable current. Therefore, it is necessary to detect the temperature of the capacitor 121 by detecting the temperature and current of the power semiconductor 112. In addition, both the power semiconductor 112 and the capacitor 121 can be protected from thermal damage.
  • a method for protecting both the power semiconductor 112 and the capacitor 121 from thermal damage a method of measuring the temperatures of both the power semiconductor 112 and the capacitor 121 to obtain respective current allowable values can be considered.
  • the electric compressor is stopped when the current exceeds one of the power semiconductor 112 and the capacitor 121.
  • it is necessary to measure the temperature of each of the power semiconductor 112 and the capacitor 121, which increases the size and cost of the electric compressor 1.
  • controlling the electric compressor based on both the temperature of the power semiconductor 112 and the temperature of the capacitor 121 may complicate the control and increase the development cost of the control software.
  • both the power semiconductor 112 and the capacitor 121 are protected from thermal damage without the need to detect the temperature of the capacitor 121. Can do. In this respect, it is possible to avoid both an increase in size and cost of the electric compressor 1 and an increase in the development cost of the control software.
  • the capacitor 121 can be disposed at a location where the cooling capacity is higher than that of the power semiconductor 112. In this way, by allowing the allowable power of the capacitor 121 during rated use to be set larger than the allowable power of the power semiconductor 112, the power semiconductor is not required to detect the temperature of the capacitor 121 as described above. Both 112 and capacitor 121 can be protected from thermal damage.
  • the thickness D12 of the casing 11 between the capacitor 121 and the refrigerant flow path 12 is smaller than the thickness D11 of the casing 11 between the power semiconductor 112 and the refrigerant flow path 12.
  • the capacitor 121 can be disposed at a location where the cooling capacity is higher than that of the power semiconductor 112. In this way, by allowing the allowable power of the capacitor 121 during rated use to be set larger than the allowable power of the power semiconductor 112, the power semiconductor is not required to detect the temperature of the capacitor 121 as described above. Both 112 and capacitor 121 can be protected from thermal damage.
  • the above-described capacitor 121 is disposed on the upstream side of the refrigerant flow path 12 relative to the power semiconductor 112, and the thickness D12 of the housing 11 between the capacitor 121 and the refrigerant flow path 12 is set to the power semiconductor. Only one of the thicknesses D11 of the housing 11 between the refrigerant 112 and the refrigerant flow path 12 may be implemented, or both may be implemented. Further, only one of them may be combined with another embodiment, or both of them may be combined with another embodiment.
  • FIG. 4 is a graph showing an example of the relationship between the temperature of the power semiconductor 112 and the temperature of the capacitor 121.
  • the horizontal axis indicates the rotation speed of the compressor 300, and the vertical axis indicates the temperature.
  • a line L11 indicates the temperature of the power semiconductor 112.
  • a line L12 indicates the temperature of the capacitor 121 when the cooling is insufficient.
  • a line L13 indicates the temperature of the inverter cover 101 when the cooling is insufficient.
  • a line L14 indicates the temperature of the capacitor 121 when the cooling is sufficient.
  • a line L15 indicates the temperature of the inverter cover 101 when the cooling is sufficient.
  • a line L16 indicates the temperature of the refrigerant.
  • the allowable temperature of the power semiconductor 112 is 175 degrees (° C.), and the allowable temperature of the capacitor 121 is 125 degrees.
  • the temperature of the power semiconductor 112 (line L11) is within the allowable temperature of 175 degrees
  • the temperature of the capacitor 121 (line L12) when cooling is insufficient is above the allowable temperature of 125 degrees. Therefore, when the cooling is insufficient, the capacitor 121 may not be protected from thermal damage even if the temperature of the power semiconductor 112 is monitored whether it exceeds the allowable temperature.
  • the temperature of the capacitor 121 (line L15) when cooling is sufficient is within an allowable temperature of 125 degrees. If the capacitor 121 is sufficiently cooled, when the temperature of the power semiconductor 112 is within the allowable temperature, the temperature of the capacitor 121 may be within the allowable temperature. In this case, by monitoring whether the temperature of the power semiconductor 112 exceeds the allowable temperature, both the power semiconductor 112 and the capacitor 121 can be protected from thermal damage.
  • FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of the inverter 100 according to the second embodiment of the present invention.
  • the inverter 100 is provided in the housing 11.
  • the inverter 100 includes an inverter cover 101, a substrate 102, a temperature sensor 103, a current sensor 104, a power conversion circuit 111 including three power semiconductors 112, a heat dissipation sheet 113, a capacitor 121, and a heat conduction member 122. And a housing wall 123.
  • parts having the same functions corresponding to the parts in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals (100, 101, 102, 103, 104, 111, 112, 113, 121), and the description thereof is omitted. .
  • the heat conducting member 122 is provided in contact with at least a part of the capacitor 121 and can conduct heat with at least a part of the capacitor 121.
  • a resin such as a high heat conductive plastic resin or a high heat conductive nylon resin can be used as the heat conductive member 122, but the heat conductive member 122 is not limited thereto.
  • a paste-like member may be used as the heat conducting member 122.
  • the housing wall 123 is a wall surface provided in contact with the housing 11.
  • the housing wall 123 is in contact with the housing 11 and conducts heat so that the housing wall 123 has a lower temperature than the capacitor 121, and corresponds to an example of a member having a temperature lower than that of the capacitor 121.
  • the inverter cover 101 in contact with the heat conducting member 122 also corresponds to an example of a member having a temperature lower than that of the capacitor 121.
  • the heat conducting member 122 and the housing wall 123 are provided to dissipate heat from the capacitor 121, so that the capacitor 121 is disposed at a location where the cooling capacity is higher than that of the power semiconductor 112.
  • the heat conducting member 122 can conduct heat between at least a part of the capacitor 121, and the heat conducting member 122 is in contact with a member having a temperature lower than that of the capacitor 121.
  • the power semiconductor 112 can be disposed at a location having a larger cooling capacity.
  • the temperature of the capacitor 121 is detected by setting the allowable power of the capacitor 121 at the rated use to be larger than the allowable power of the power semiconductor 112 in this way. Without need, both power semiconductor 112 and capacitor 121 can be protected from thermal damage.
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of the inverter 100 according to the third embodiment of the present invention.
  • an inverter 100 is provided in a casing 11, and includes an inverter cover 101, substrates 102 a and 102 b, a temperature sensor 103, a current sensor 104, and a power conversion circuit 111 including three power semiconductors 112.
  • the heat dissipation sheet 113, the capacitor 121, and the conductive member 105 are provided.
  • parts having the same functions corresponding to the parts in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals (100, 101, 102, 103, 104, 111, 112, 113, 121), and the description thereof is omitted. .
  • a power conversion circuit 111 is provided on the substrate 102a. Further, a capacitor 121 is provided on the substrate 102b.
  • the substrate is divided into two.
  • the conductive member 105 conducts electricity between the substrate 102a and the substrate 102b.
  • the electrical connection relationship is the same as in the first embodiment in which the substrate 102 is integrated.
  • the conductive member 105 corresponds to an example of a heat insulating portion and is difficult to conduct heat. As a result, heat generated in the power semiconductor 112 is not easily conducted to the capacitor 121.
  • the capacitor 121 is disposed at a location where the cooling capacity is larger than that of the power semiconductor 112.
  • the conductive member 105 various members that conduct electricity but hardly conduct heat can be used. For example, it is possible to make it difficult to conduct heat by using a conductor whose cross-sectional area is significantly smaller than that of the substrate, such as a jumper wire or a bus bar, as the conductive member 105.
  • the power semiconductor 112 and the capacitor 121 are provided on different substrates, respectively, and electricity can be conducted between the substrate 102a provided with the power semiconductor 112 and the substrate 102b provided with the capacitor 121.
  • a conductive member 105 that hardly conducts heat is provided.
  • the capacitor 121 can be disposed at a location where the cooling capacity is greater than that of the power semiconductor 112.
  • the temperature of the capacitor 121 is detected by setting the allowable power of the capacitor 121 at the rated use to be larger than the allowable power of the power semiconductor 112 in this way. Without need, both power semiconductor 112 and capacitor 121 can be protected from thermal damage.
  • FIG. 7 is an explanatory diagram showing a first modification of the capacitor 121 according to the present embodiment.
  • the capacitor 121 has heat radiating fins 124.
  • the capacitor 121 can radiate heat to the outside through the heat radiation fins 124, and in this respect, the capacitor 121 can be disposed at a location where the cooling capacity is greater than that of the power semiconductor 112.
  • the temperature of the capacitor 121 is detected by setting the allowable power of the capacitor 121 at the rated use to be larger than the allowable power of the power semiconductor 112 in this way. Without need, both power semiconductor 112 and capacitor 121 can be protected from thermal damage.
  • FIG. 8 is an explanatory diagram showing a second modification of the capacitor 121 according to the present embodiment.
  • a heat pipe 125 capable of exchanging heat with the condenser 121 is provided.
  • the heat pipe 125 is in contact with a member having a temperature lower than that of the capacitor 121 such as the housing 11. Accordingly, the capacitor 121 can dissipate heat to the outside through the heat pipe 125, and in this respect, the capacitor 121 can be disposed at a location where the cooling capacity is higher than that of the power semiconductor 112.
  • the temperature of the capacitor 121 is detected by setting the allowable power of the capacitor 121 at the rated use to be larger than the allowable power of the power semiconductor 112 in this way. Without need, both power semiconductor 112 and capacitor 121 can be protected from thermal damage.
  • FIG. 9 is an explanatory diagram illustrating a third modification of the capacitor 121 according to the present embodiment.
  • a Peltier element 126 that absorbs heat from the capacitor 121 is provided.
  • the power source of the Peltier element 126 can be taken from the substrate 102, for example.
  • the Peltier element 126 absorbs heat from the capacitor 121, so that the capacitor 121 can be disposed at a location where the cooling capacity is higher than that of the power semiconductor 112.
  • the temperature of the capacitor 121 is detected by setting the allowable power of the capacitor 121 at the rated use to be larger than the allowable power of the power semiconductor 112 in this way. Without need, both power semiconductor 112 and capacitor 121 can be protected from thermal damage.
  • the combination of the first component and the second component is not limited to the combination of the power semiconductor and the capacitor, and moreover, with three or more components. You may make it implement embodiment.
  • the first component, the second component, and the third component may be a power semiconductor, an inductor, and a capacitor, respectively.
  • the second component and the third component are sufficiently cooled than the first component, and the first component, the second component, and the third component are monitored by monitoring whether the current of the first component exceeds the allowable current. Either can protect against thermal damage.
  • the third component may be a power semiconductor, a capacitor, and a capacitor, respectively.
  • the capacitor as an example of the third component has a smaller load and loss and a lower temperature tolerance than the capacitor as an example of the second component.
  • a film capacitor or a ceramic capacitor can be used as an example of the third component.
  • the first component, the second component, and the third component may be a power semiconductor, a capacitor, and a control IC, respectively.
  • a CPU, a gate driver, or a communication photocoupler can be used as the control IC.
  • These control ICs generate little heat, but may exceed the allowable temperature due to the heat generated by power semiconductors and the like.
  • both of the plurality of components can be protected from thermal damage without the need to provide a plurality of temperature sensors.

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Abstract

　この電動圧縮機は、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、を備える。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いる。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いる。この電動圧縮機は、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。

Description

電動圧縮機、制御装置及び監視方法
　本発明は、電動圧縮機、制御装置及び監視方法関する。
　本願は、２０１５年３月２０日に、日本に出願された特願２０１５－０５８３６６号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
　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いる。このような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。
日本国特許第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、を備える。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いる。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いる。この電動圧縮機は、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いてもよい。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、前記第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。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いる。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いる。この制御装置は、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、を備える。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いる。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いる。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係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の実施形態に係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。 同実施形態に係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の実施形態に係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の実施形態に係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、以下の実施形態は本発明の範囲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係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る。電動圧縮機１は、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。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の実施形態に係るインバータ１００の構成を示す概略断面図である。インバータ１００は、筐体１１に設けられている。インバータ１００は、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。
　図２に、冷媒の流路１２の例と、監視装置１９０の設置位置の例とを示す。図１に示す冷媒入口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に設けられる。インバータカバー１０１は、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、例えば中央のパワー半導体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。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る。パワー半導体１１２は、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るため、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との間に設けられる。放熱シート１１３は、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。
　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るため、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解コンデンサなど、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。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 JPOXMLDOC01-appb-M000001
  
　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）が得られる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
  
　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 JPOXMLDOC01-appb-M000003
  
　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）が得られる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
  
　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 JPOXMLDOC01-appb-M000005
  
　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）が得られる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
  
　式（６）をさらに変形して式（７）が得られる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000007
  
　式（７）をさらに変形して式（８）が得られる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000008
  
　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 JPOXMLDOC01-appb-M000009
  
　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 JPOXMLDOC01-appb-M000010
  
　式（１０）を変形して式（１１）が得られる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000011
  
　式（１１）及び式（８）より、式（１２）が得られる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000012
  
　式（１２）より式（１３）が得られる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000013
  
　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）を成立させることができる。
　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。
　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をパワー半導体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。インバータ１００は筐体１１に設けられている。インバータ１００は、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。
　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。
　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、前記第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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