(57)【要約】【課題】サーミスタが正常であることを短時間で判定することができる電動コンプレッサを提供する。【解決手段】冷媒を圧縮する圧縮部１２、および、圧縮部１２を駆動する電動機１１を有する圧縮機１０と、電動機１１に電気的に接続され、電動機１１を駆動するインバータ２１と、インバータ２１の近傍に配置されるサーミスタ２２ａと、インバータ２１およびサーミスタ２２ａと電気的に接続される制御部２３と、を備え、インバータ２１は、圧縮部１２に吸入される冷媒によって冷却され、制御部２３は、電動機１１を駆動し始める際のサーミスタ２２ａの初期出力値が温度検出範囲外を示す場合、（ｉ）サーミスタ２２ａの出力値と所定の閾値との差の絶対値が変化した時点でサーミスタ２２ａが正常であると判定し、（ｉｉ）電動機１１を駆動し始めてから所定期間が経過しても絶対値が変化しなければ、サーミスタ２２ａが断線していると判定する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒を圧縮する圧縮部、および、前記圧縮部を駆動する電動機を有する圧縮機と、
前記電動機に電気的に接続され、前記電動機を駆動するインバータと、
前記インバータの近傍に配置されるサーミスタと、
前記インバータおよび前記サーミスタと電気的に接続される制御部と、を備え、
前記インバータは、前記圧縮部に吸入される冷媒によって冷却され、
前記制御部は、前記電動機を駆動し始める際の前記サーミスタの初期出力値が温度検出範囲外を示す場合、（ｉ）前記サーミスタの出力値と所定の閾値との差の絶対値が変化した時点で前記サーミスタが正常であると判定し、（ｉｉ）前記電動機を駆動し始めてから所定期間が経過しても前記絶対値が変化しなければ、前記サーミスタが断線していると判定する
電動コンプレッサ。
【請求項２】
前記制御部は、所定時間間隔ごとに前記絶対値の変化を判定する
請求項１に記載の電動コンプレッサ。
【請求項３】
前記サーミスタは、分圧抵抗と直列に接続され、
前記サーミスタの出力値は、前記サーミスタと前記分圧抵抗との接続点における電圧値である
請求項１または２に記載の電動コンプレッサ。
【請求項４】
前記制御部は、前記サーミスタが断線していると判定すれば、外部機器へ警告信号を出力する
請求項１から３のいずれか１項に記載の電動コンプレッサ。
【請求項５】
前記インバータは、前記圧縮機の金属製の筐体のうち前記圧縮機に吸入される冷媒が通過する部分の表面に熱接触されている
請求項１から４のいずれか１項に記載の電動コンプレッサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、電動コンプレッサに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、モータの温度を検出する温度検出部に含まれるサーミスタの断線を検出する温度検出装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−２５５２１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載のモータを、冷媒を圧縮する圧縮部の駆動装置として用いる場合、冷媒により低温になりやすいため、サーミスタが低温の状態にあり正常であるのか、断線しているのかを短時間で判定することが難しいという課題があった。
【０００５】
そこで、本開示は、サーミスタが正常であることを短時間で判定することができる電動コンプレッサを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の一態様に係る電動コンプレッサは、冷媒を圧縮する圧縮部、および、前記圧縮部を駆動する電動機を有する圧縮機と、前記電動機に電気的に接続され、前記電動機を駆動するインバータと、前記インバータの近傍に配置されるサーミスタと、前記インバータおよび前記サーミスタと電気的に接続される制御部と、を備え、前記インバータは、前記圧縮部に吸入される冷媒によって冷却され、前記制御部は、前記電動機を駆動し始める際の前記サーミスタの初期出力値が温度検出範囲外を示す場合、（ｉ）前記サーミスタの出力値と所定の閾値との差の絶対値が変化した時点で前記サーミスタが正常であると判定し、（ｉｉ）前記電動機を駆動し始めてから所定期間が経過しても前記絶対値が変化しなければ、前記サーミスタが断線していると判定する。
【発明の効果】
【０００７】
本開示の電動コンプレッサは、サーミスタが正常であることを短時間で判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、実施の形態に係る電動コンプレッサ１の概略構成を示す断面図である。
【図２】図２は、電動コンプレッサ１の機能構成を示すブロック図である。
【図３】図３は、温度センサ２２の回路構成の一例を示す図である。
【図４】図４は、サーミスタによる検出電圧（出力値）と、温度との関係を示すグラフである。
【図５】図５は、制御部によるサーミスタが断線しているか否かを判定する処理の第１の例を示すフローチャートである。
【図６】図６は、制御部によるサーミスタが断線しているか否かを判定する処理の第２の例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本開示の一態様に係る電動コンプレッサは、冷媒を圧縮する圧縮部、および、前記圧縮部を駆動する電動機を有する圧縮機と、前記電動機に電気的に接続され、前記電動機を駆動するインバータと、前記インバータの近傍に配置されるサーミスタと、前記インバータおよび前記サーミスタと電気的に接続される制御部と、を備え、前記インバータは、前記圧縮部に吸入される冷媒によって冷却され、前記制御部は、前記電動機を駆動し始める際の前記サーミスタの初期出力値が温度検出範囲外を示す場合、（ｉ）前記サーミスタの出力値と所定の閾値との差の絶対値が変化した時点で前記サーミスタが正常であると判定し、（ｉｉ）前記電動機を駆動し始めてから所定期間が経過しても前記絶対値が変化しなければ、前記サーミスタが断線していると判定する。
【００１０】
これによれば、制御部は、サーミスタの出力値と所定の閾値との差の絶対値が変化した時点でサーミスタが正常であると直ちに判定するため、サーミスタが正常であることを極力短時間で判定することができる。また、さらに、所定期間が経過しても絶対値が変化しない場合にサーミスタが断線していると判定するため、所定期間が経過するまでの間にサーミスタが正常であるか否かを判定することができる。
【００１１】
また、前記制御部は、所定時間間隔ごとに前記絶対値の変化を判定してもよい。
【００１２】
このため、制御部は、常時判定を行わないため、制御部の処理負荷を低減することができる。
【００１３】
また、前記サーミスタは、分圧抵抗と直列に接続され、前記サーミスタの出力値は、前記サーミスタと前記分圧抵抗との接続点における電圧値であってもよい。
【００１４】
また、前記制御部は、前記サーミスタが断線していると判定すれば、外部機器へ警告信号を出力してもよい。
【００１５】
このため、サーミスタが断線していることをユーザに通知することができる。
【００１６】
また、前記インバータは、前記圧縮機の金属製の筐体のうち前記圧縮機に吸入される冷媒が通過する部分の表面に熱接触されていてもよい。
【００１７】
このため、インバータが冷媒によって積極的に冷却される構成であっても、インバータの近傍に配置されるサーミスタが正常であることを短時間で判定することができる。
【００１８】
以下、本開示の一態様に係る電動コンプレッサについて、図面を参照しながら具体的に説明する。
【００１９】
なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも本発明の一具体例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。
【００２０】
（実施の形態１）
［１．構成］
図１は、実施の形態に係る電動コンプレッサ１の概略構成を示す断面図である。図２は、電動コンプレッサ１の機能構成を示すブロック図である。なお、図１では、冷媒の流れが白抜き矢印で示されている。
【００２１】
電動コンプレッサ１は、圧縮機１０と、回路基板２０と、圧縮機１０および回路基板２０を内部に収容する筐体３０とを備える。電動コンプレッサ１は、例えば、車両に搭載され、車両の空調システムに用いられる。
【００２２】
圧縮機１０は、筐体３０の第２空間４２の内部に配置される。圧縮機１０は、電動機１１と、圧縮部１２とを有する。
【００２３】
電動機１１は、圧縮部１２を駆動する。電動機１１は、ステータ１１ａと、ロータ１１ｂと、回転軸１１ｃとを有する。ロータ１１ｂは、複数枚積層された円板状の磁性体により構成され、円板の中心が回転軸１１ｃに貫通され、回転軸１１ｃに固定されている。ステータ１１ａは、回転軸１１ｃの軸方向に見た場合に、ロータ１１ｂを取り囲むように円環状に並んで配置される複数のコイルにより構成される。ステータ１１ａは、筐体３０の内壁に固定されている。ステータ１１ａは、回路基板２０のインバータ２１から電力を供給されることで磁界を発生し、ロータ１１ｂに磁気作用を与える。これにより、ステータ１１ａは、ロータ１１ｂを回転させる。
【００２４】
圧縮部１２は、例えば、スクロール式の圧縮部である。圧縮部１２は、図示しない可動部と、図示しない固定部とにより構成される。可動部は、電動機１１の回転軸１１ｃと偏心した状態で連結されており、電動機１１により回転されることで、固定部に対して相対的に回転する。これにより、圧縮部１２は、吸入された冷媒を圧縮し、圧縮された冷媒を吐出する。なお、圧縮部１２は、スクロール式に限らずに、ロータリー式であってもよい。
【００２５】
回路基板２０は、筐体３０の第１空間４１の内部に配置される。回路基板２０は、図２に示すように、インバータ２１と、温度センサ２２と、制御部２３とを有する。回路基板２０は、インバータ２１が配置されている部分が、筐体３０の第１空間４１と第２空間４２とを仕切る隔壁３３に熱接触した状態で配置されている。
【００２６】
インバータ２１は、電動機１１に電気的に接続され、電動機１１を駆動する。インバータ２１は、具体的には、ステータ１１ａに電気的に接続され、ステータ１１ａに電力を供給する回路である。
【００２７】
温度センサ２２は、インバータ２１の温度を検出するセンサである。温度センサ２２は、回路基板２０のインバータ２１の近傍に配置される。温度センサ２２は、インバータ２１が配置される領域に隣接する領域に配置されている。温度センサ２２は、インバータ２１が配置される領域で囲まれる領域に配置されていてもよい。
【００２８】
図３は、温度センサ２２の回路構成の一例を示す図である。
【００２９】
温度センサ２２は、サーミスタ２２ａと、分圧抵抗２２ｂとを有する。サーミスタ２２ａと分圧抵抗２２ｂとは、直列に接続されている。分圧抵抗２２ｂは、例えば、数十ｋΩの抵抗素子である。温度センサ２２は、印加電圧Ｖｃ〔Ｖ〕（例えば、５Ｖ）が印加されており、サーミスタ２２ａと分圧抵抗２２ｂとの接続点における電圧値を出力値Ｖｏとして出力する。なお、以下では、出力値Ｖｏのことを、サーミスタ２２ａの出力値と称する場合もある。
【００３０】
図４は、サーミスタによる検出電圧（出力値）と、温度との関係を示すグラフである。
【００３１】
サーミスタ２２ａは、例えば−４０℃で数ＭΩ、１００℃で数ｋΩと抵抗値が変化する。このため、例えば、５Ｖの印加電圧Ｖｃがサーミスタ２２ａおよび分圧抵抗２２ｂに印加された場合に、温度が所定温度Ｔ１よりも低い範囲では、検出電圧Ｖｏは、印加電圧Ｖｃとほぼ等しくなり、温度が所定温度Ｔ１以上の範囲では、検出電圧Ｖｏは、温度の上昇に伴い印加電圧Ｖｃよりも低い電圧値となる。つまり、温度が所定温度Ｔ１以上の範囲は、温度センサ２２の出力値Ｖｏを用いて温度を検出することが可能な温度検出範囲である。温度が所定温度Ｔ１よりも低い範囲は、温度センサ２２の出力値Ｖｏを用いて温度を検出することができない範囲である。
【００３２】
なお、図４で示されるように、サーミスタ２２ａは、例えば、ＮＴＣ（Negative Temperature Coefficient）サーミスタである。なお、サーミスタ２２ａは、ＮＴＣサーミスタに限らずに、ＰＴＣ（Positive Temperature Coefficient）サーミスタであってもよい。サーミスタ２２ａがＰＴＣサーミスタである場合、サーミスタによる検出電圧（出力値）と、温度との関係を示すグラフは、温度が高くなるほど電圧値が印加電圧に近づくように増加するグラフとなる。
【００３３】
制御部２３は、図４に示される検出電圧と温度との関係を記憶しているメモリ（図示せず）を有しており、取得された温度センサ２２の出力値Ｖｏに上記関係において対応する温度をインバータ２１の温度として特定し、特定された温度を出力する。なお、検出電圧と温度との関係は、例えば、テーブルであってもよいし、関係式であってもよい。
【００３４】
なお、図３では、温度センサ２２は、接地側に近い方からサーミスタ２２ａおよび分圧抵抗２２ｂが並ぶ構成であるが、これに限らずに、接地側に近い方から分圧抵抗およびサーミスタが並ぶ構成としてもよい。この場合、サーミスタによる検出電圧（出力値）と、温度との関係を示すグラフは、サーミスタがＮＴＣサーミスタである場合、温度が高くなるほど電圧値が印加電圧に近づくように増加するグラフとなり、サーミスタがＰＴＣサーミスタである場合、温度が低くなるほど電圧値が０に近づくように減少するグラフとなる。
【００３５】
制御部２３は、インバータ２１および温度センサ２２と電気的に接続される制御回路である。制御部２３は、温度センサ２２の出力値に応じて、温度センサ２２のサーミスタ２２ａが断線しているか否かを判定する。制御部２３の判定処理の具体例は、後述する。
【００３６】
制御部２３は、例えば、プロセッサおよびメモリにより構成されてもよいし、専用回路により構成されてもよい。つまり、制御部２３は、ソフトウェアにより実現されてもよいし、ハードウェアにより実現されてもよい。
【００３７】
筐体３０は、筐体３０内部の空間を第１空間４１と第２空間４２とに仕切る隔壁３３を有する。また、筐体３０は、冷媒を吸入する吸入口３１と、圧縮部１２により圧縮された冷媒を吐出する吐出口３２とを有する。吸入口３１および吐出口３２は、第２空間４２と連通されている。
【００３８】
筐体３０の内部に吸入口３１から流入した冷媒は、第２空間４２のうち、電動機１１が配置されている空間を通過して、圧縮部１２に吸入される。なお、吸入口３１から流入した冷媒は、隔壁３３の第２空間４２側の面の近傍を流れる。また、インバータ２１が配置される部分と熱接触している隔壁３３の部分の第２空間４２側には、放熱フィン３４が形成されている。このため、放熱フィン３４の近傍を流れる冷媒によって、放熱フィン３４は冷却される。つまり、インバータ２１は、隔壁３３および放熱フィン３４を通じて、圧縮部１２に吸入された冷媒により冷却される。圧縮部１２に吸入された冷媒は、圧縮部１２において圧縮され、吐出口３２から吐出される。
【００３９】
［２．動作］
次に、制御部２３によるサーミスタ２２ａが断線しているか否かを判定する処理について説明する。
【００４０】
図５は、制御部によるサーミスタが断線しているか否かを判定する処理の第１の例を示すフローチャートである。
【００４１】
制御部２３は、電動機１１を駆動し始める際のサーミスタ２２ａによる出力値Ｖｏ（初期出力値）を取得する（Ｓ１）。なお、電動機１１は、例えば、車両のイグニッションがオンとされたときに駆動し始める。
【００４２】
次に、制御部２３は、ステップＳ１において取得された出力値Ｖｏが印加電圧Ｖｃと等しいか否かを判定する（Ｓ２）。制御部２３は、出力値Ｖｏと印加電圧Ｖｃとが等しければ（Ｓ２でＹｅｓ）、温度検出範囲外であると判定し、ステップＳ３に進む。一方で、制御部２３は、出力値Ｖｏと印加電圧Ｖｃとが異なっていれば（Ｓ２でＮｏ）、温度検出範囲内であると判定し、ステップＳ９に進む。ステップＳ３は、サーミスタ２２ａによる初期出力値が温度検出範囲外を示すと判定された後に行われる。
【００４３】
制御部２３は、ステップＳ２でＹｅｓと判定された後から第１期間が経過したか否かを判定する（Ｓ３）。具体的には、制御部２３は、ステップＳ２の終了時からカウントを開始し、カウントが第１期間に等しくなったか否かを判定する。制御部２３は、第１期間が経過していれば（Ｓ３でＹｅｓ）、ステップＳ４に進み、第１期間が経過していなければ（Ｓ３でＮｏ）、ステップＳ３を再度行う。第１期間は、例えば、１秒であり、所定時間の一例である。制御部２３は、ステップＳ３の判定を行うことで、次のステップＳ４およびステップＳ５を第１期間毎に行うこととなる。制御部２３は、第１期間が経過していればカウントを終了し、第１期間が経過していなければカウントを継続する。
【００４４】
制御部２３は、サーミスタ２２ａによる出力値Ｖｏを取得し（Ｓ４）、サーミスタ２２ａの出力値Ｖｏと、所定の閾値としての印加電圧Ｖｃとの差の絶対値が０より大きいか否かを判定する（Ｓ５）。ステップＳ５は、ステップＳ２において出力値Ｖｏと印加電圧Ｖｃとが等しいと判定された後に行われている。このため、制御部２３は、ステップＳ５において、出力値Ｖｏと印加電圧Ｖｃとの差の絶対値が変化したか否かを判定している。
【００４５】
なお、ステップＳ５では、制御部２３は、出力値Ｖｏと印加電圧Ｖｃとの差の絶対値が０より大きいか否かを判定しているが、絶対値の比較対象として０を用いる代わりに、０に近い値の数値（例えば０．１Ｖ）を用いてもよい。これにより、出力値Ｖｏに誤差が生じた場合の絶対値の変化を誤って検出することを低減でき、サーミスタ２２ａが断線しているのに断線していないと判定することを低減することができる。
【００４６】
制御部２３は、出力値Ｖｏと印加電圧Ｖｃとの差の絶対値が０より大きいと判定した場合（Ｓ５でＹｅｓ）、ステップＳ９に進む。一方で、制御部２３は、出力値Ｖｏと印加電圧Ｖｃとの差の絶対値が０であると判定した場合（Ｓ５でＮｏ）、ステップＳ６に進む。
【００４７】
制御部２３は、ステップＳ５でＮｏと判定された後から第２期間が経過したか否かを判定する（Ｓ６）。具体的には、制御部２３は、ステップＳ５の終了時からカウントを開始し、カウントが第２期間に等しくなったか否かを判定する。第２期間は、例えば、温度検出範囲外の極低温下で電動コンプレッサ１を駆動し始めてから、インバータ２１の発熱によりサーミスタ２２ａが温度検出範囲に入るまでの期間であり、予めメモリに記憶されている。制御部２３は、第２期間が経過していれば（Ｓ６でＹｅｓ）、ステップＳ７に進み、第２期間が経過していなければ（Ｓ６でＮｏ）、ステップＳ３に戻る。このとき、制御部２３は、第１期間のカウントを開始する。なお、制御部２３は、第２期間が経過していればカウントを終了し、第２期間が経過していなければカウントを継続し、次のステップＳ６において継続したカウントが第２期間に等しくなったか否かを判定する。
【００４８】
制御部２３は、ステップＳ７において、サーミスタ２２ａが断線していると判定する（Ｓ７）。制御部２３は、サーミスタ２２ａが断線していると判定されれば、外部機器２へ警告信号を出力する（Ｓ８）。なお、ステップＳ８は、必ずしも行われなくてもよい。
【００４９】
ここで、外部機器２は、車両内のカーナビゲーションシステム、映像機器、音響機器、メータパネルなどの車載機器である。外部機器２は、警告信号を受信すると、警告を示す映像を表示したり、警告を示す音声を表示したり、警告を示すランプを点灯させたりすることで、サーミスタ２２ａが断線していることをユーザに通知する。
【００５０】
制御部２３は、ステップＳ９において、サーミスタ２２ａが正常であると判定する（Ｓ９）。
【００５１】
なお、上記のフローチャートにおいて利用される印加電圧Ｖｃには、車両のイグニッションがオンとされたときに検出された初期電圧値である出力値Ｖｏを用いてもよいし、予めメモリに記憶されている規定の電圧値を用いてもよい。
【００５２】
なお、制御部２３は、図５で示した処理とは異なる処理を行ってもよい。
【００５３】
図６は、制御部によるサーミスタが断線しているか否かを判定する処理の第２の例を示すフローチャートである。
【００５４】
図６に示されるように、制御部２３は、サーミスタ２２ａが断線しているか否かを判定する処理において、上記のステップＳ３を行わない処理を行ってもよい。この場合においては、ステップＳ３を行わないため、制御部２３は、第１期間が経過することを待たずにステップＳ４〜Ｓ６を行うこととなる。例えば、制御部２３は、プロセッサの処理速度に応じた期間毎にステップＳ４〜Ｓ６を繰り返す。これにより、制御部２３は、リアルタイムにサーミスタ２２ａが断線しているか否かを判定することができ、サーミスタ２２ａが正常である場合には、サーミスタ２２ａが正常であると判定するまでの時間をより短時間にすることができる。
【００５５】
［３．効果など］
本実施の形態に係る電動コンプレッサ１によれば、制御部２３は、サーミスタ２２ａの出力値Ｖｏと所定の閾値としての印加電圧Ｖｃとの差の絶対値が変化した時点でサーミスタ２２ａが正常であると直ちに判定するため、サーミスタ２２ａが正常であることを極力短時間で判定することができる。また、さらに、所定期間が経過しても絶対値が変化しない場合にサーミスタが断線していると判定するため、所定期間が経過するまでの間にサーミスタが正常であるか否かを判定することができる。
【００５６】
また、電動コンプレッサ１において、制御部２３は、第１期間間隔ごとに出力値Ｖｏと印加電圧Ｖｃとの差の絶対値の変化を判定する。このため、制御部２３は、常時判定を行わないため、制御部２３の処理負荷を低減することができる。
【００５７】
また、電動コンプレッサ１において、制御部２３は、サーミスタ２２ａが断線していると判定すれば、外部機器２へ警告信号を出力する。このため、サーミスタ２２ａが断線していることをユーザに通知することができる。
【００５８】
また、電動コンプレッサ１において、インバータ２１は、圧縮機１０の金属製の筐体３０のうち圧縮機１０に吸入される冷媒が通過する部分である隔壁３３の表面に熱接触されている。このため、インバータ２１が冷媒によって積極的に冷却される構成であっても、インバータ２１の近傍に配置されるサーミスタ２２ａが正常であることを短時間で判定することができる。
【００５９】
以上、本発明の一態様に係る電動コンプレッサについて、実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、この実施の形態に限定されるものではない。本発明の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を本実施の形態に施したものや、異なる実施の形態における構成要素を組み合わせて構築される形態も、本発明の一つまたは複数の態様の範囲内に含まれてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
本開示は、サーミスタが正常であることを短時間で判定することができる電動コンプレッサなどとして有用である。
【符号の説明】
【００６１】
１    電動コンプレッサ
２    外部機器
１０    圧縮機
１１    電動機
１１ａ    ステータ
１１ｂ    ロータ
１１ｃ    回転軸
１２    圧縮部
２０    回路基板
２１    インバータ
２２    温度センサ
２２ａ    サーミスタ
２２ｂ    分圧抵抗
２３    制御部
３０    筐体
３１    吸入口
３２    吐出口
３３    隔壁
３４    放熱フィン
４１    第１空間
４２    第２空間
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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