(57)【要約】【課題】長時間放置した場合や、低温時の圧縮機運転停止時に、冷媒が凝縮することで液冷媒となった場合の液圧縮を回避する。【解決手段】インバータ装置を有する電動圧縮機であって、前記インバータ装置は電動圧縮機１内の吸入冷媒と熱交換して冷却されるように設けるとともに、外気温あるいは圧縮機筐体の温度を検知する温度検出手段１０３等により液冷媒を検出した場合には、圧縮機を駆動させずにインバータ装置内の発熱体１０２に通電する構成としたものである。これによって、インバータ装置内の発熱体を熱源として吸入冷媒を加熱し気化させることが可能となるため、液圧縮を回避することが出来るようになる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
インバータ装置を有する電動圧縮機であって、前記インバータ装置は電動圧縮機内の吸入冷媒と熱交換して冷却されるように設けるとともに、外気温あるいは圧縮機筐体の温度を検知する温度検出素子等からなる液冷媒検出手段により液冷媒を検出した場合には、圧縮機を駆動させずにインバータ装置内の発熱体に通電する構成とした電動圧縮機。
【請求項２】
インバータ装置内部で発熱する発熱体が、パワー素子であることを特徴とする請求項１に記載の電動圧縮機。
【請求項３】
インバータ装置内の発熱体への通電は、あらかじめ定められた一定時間行われる構成としたことを特徴とする請求項１または２に記載の電動圧縮機。
【請求項４】
インバータ装置内の発熱体への通電は、前記発熱体の温度に基づいて行う構成としたことを特徴とする請求項１または２に記載の電動圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
発明は、電動圧縮機に関するものであり、中でも車両用空調装置の冷凍回路に設けられる電動圧縮機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の圧縮機としては、電動モータを内蔵した電動圧縮機が用いられることがある。冷凍回路に設けられる圧縮機においては、長時間放置した場合や、低温時の圧縮機運転停止時に、冷媒が凝縮することで液冷媒となり、圧縮機の吸入室に溜まることがある。現状では液冷媒が吸入室に溜まったままの状態で空調装置をオンにすれば、圧縮機はそのまま起動し、液圧縮を起こす。したがって、通常、圧縮機は、液圧縮を想定し通常運転ではかからないような高負荷に耐え得る設計となっているのが現状である。
【０００３】
このような液圧縮を防止する方法として、低温時等で液冷媒が圧縮機内に溜まった場合、電動圧縮機内のモータの回転子を回転させることなくモータの巻線に通電し、巻線を発熱させることにより液冷媒を温めて気化（暖気）させ、液圧縮による圧縮機の破損を回避・防止している（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１６２５７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前記従来技術に代表される構成では、モータが吸入室側に配置されている圧縮機の場合には、吸入冷媒が気化されるため液圧縮を回避することが出来る。しかし、モータが吐出室側に配置されているような構成の圧縮機の場合は、モータを発熱しても、吐出側の冷媒が気化されるだけであって、吸入室側にある冷媒は暖気されず、気化しない。したがって、吸入冷媒は液状態のままであり、液圧縮を回避することが出来ない。
【０００６】
本発明はこのような点に鑑みてなしたもので、モータが吐出室側に配置されている圧縮機であっても、液圧縮を回避・防止することが可能な電動圧縮機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記従来の課題を解決するために、本発明の電動圧縮機は、インバータ装置を有する電動圧縮機であって、前記インバータ装置は電動圧縮機内の吸入冷媒と熱交換して冷却されるように設けるとともに、外気温あるいは圧縮機筐体の温度を検知する温度検出素子等からなる液冷媒検出手段により液冷媒を検出した場合には、圧縮機を駆動させずにインバータ装置内の発熱体に通電する構成としたものである。
【０００８】
これによって、インバータ装置内の発熱体を熱源として吸入冷媒を加熱し気化させることが可能となるため、液圧縮を回避することが出来るようになる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の電動圧縮機は、モータの搭載位置（吸入側・吐出側）に関係なく、圧縮機内部に溜まった吸入液冷媒を通常運転前に気化させることができ、それにより液圧縮を回避して信頼性を向上させることが可能となる。また、液圧縮時の高負荷に耐え得る設計とする
必要がなくなるため大幅なコストダウンが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態１における電動圧縮機の断面図
【図２】同電動圧縮機を駆動制御するインバータ装置の回路図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
第１の発明は、インバータ装置を有する電動圧縮機であって、前記インバータ装置は電動圧縮機内の吸入冷媒と熱交換して冷却されるように設けるとともに、外気温あるいは圧縮機筐体の温度を検知する温度検出素子等からなる液冷媒検出手段により液冷媒を検出した場合には、圧縮機を駆動させずにインバータ装置内の発熱体に通電する構成としてある。
【００１２】
これにより、液冷媒検出手段によって液冷媒が圧縮機内部に溜まっていることを検知した場合、圧縮機を駆動させずにインバータ内の発熱体に通電するから、吸入液冷媒を発熱体で温めて気化させ、液圧縮を回避することが出来る。
【００１３】
第２の発明は、特に第１の発明のインバータ装置内の発熱体をパワー素子としたものであり、インバータ装置部品をそのまま発熱体として利用することができ、コスト低減を図ることが出来る。
【００１４】
第３の発明は、特に第１または第２の発明において、インバータ装置内の発熱体への通電は、あらかじめ定められた一定時間行う構成としたものであり、あらかじめ定められた一定の時間の通電を行うことによって、確実に液冷媒を気化させることが可能となる。
【００１５】
第４の発明は、特に第１または第２の発明において、インバータ装置内の発熱体への通電は前記発熱体の温度に基づいて行う構成としたものであり、発熱体の温度に基づいて通電を行うことにより、確実に液冷媒を気化させることが可能となる。
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００１７】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における電動圧縮機の断面図を示すものである。
【００１８】
この実施の形態においては、電動圧縮機１の胴部の周りにある取付け脚２によって横向きに設置される横型の電動圧縮機を１つの例として示している。
【００１９】
図１において、電動圧縮機１はその主容器３内に圧縮機構部４およびこれを駆動する電動モータ５を内蔵し、主容器３の圧縮機構部側開口部３ａおよび電動モータ側開口部３ｂには、それぞれ開口部と向かい合う形で吸入副容器６および吐出副容器７が装着され密閉容器を形成している。吸入副容器６内には吸入副容器蓋６ａとの間に電動モータ５を駆動するインバータ装置８を内蔵し、電動モータ側開口部３ｂには、圧縮機構部４を含む各摺動部の潤滑に供する液を供給する給油装置９を備えている。
【００２０】
取り扱う冷媒はガス冷媒であり、各摺動部の潤滑や圧縮機構部４の摺動部のシールに供する液としては潤滑油１７などの液を採用している。また、潤滑油１７は冷媒に対して相溶性のあるものである。しかし、本発明はこれらに限られることはない。基本的には、冷媒の吸入、圧縮および吐出を行う圧縮機構部４と、この圧縮機構部４を駆動する電動モータ５と、圧縮機構部４を含む各摺動部の潤滑に供する液を供給する給油装置９を主容器３
に内蔵し、電動モータ５をインバータ装置８により駆動する電動圧縮機１であればよく、以下の説明は特許請求の範囲の記載を限定するものではない。
【００２１】
本実施の形態の電動圧縮機１の圧縮機構部４は、一つの例としてスクロール方式のものを示し、図１に示すように固定スクロール１０と旋回スクロール１１を噛み合わせて形成した圧縮空間１２が、旋回スクロール１１を電動モータ５により駆動軸１３を介して固定スクロール１０に対し旋回運動をさせたときに、移動を伴い容積を変化させることにより外部サイクルから帰還する冷媒の吸入、圧縮および外部サイクルへの吐出を、吸入副容器６に設けた吸入口１４および吐出副容器７に設けた吐出口１５を通じて行う。
【００２２】
これに併せ、吐出副容器７の貯液部１６に貯留されている潤滑油１７を、歯車ポンプ１８などを駆動軸１３にて駆動するか、主容器３内の差圧を利用するなどして、駆動軸１３内の給油路１９を通じ旋回スクロール１１の旋回駆動に伴い旋回スクロール１１の背面の液溜り２０に供給する。この液溜り２０に供給した潤滑油１７の一部は旋回スクロール１１の外周部のラップ反対面の背圧室２１に、旋回スクロール鏡板１１ａを通じ、絞り１１ｂなどによる所定の制限の基に供給し、さらに旋回スクロール１１に設けた連通穴１１ｃを通じ、固定スクロール１０に設けた凹部１０ａに供給することにより背圧を所定量に調整し、旋回スクロール１１を押圧しバックアップしながら、潤滑油１７を固定スクロール１０と旋回スクロール１１の間に供給して、固定スクロール１０と旋回スクロール１１間のシールおよび潤滑を図る。また、液溜り２０に供給した潤滑油１７の別の一部は、偏心ベアリング２４、主ベアリング２２を経ながら潤滑した後、電動モータ５側に流出し、貯液部１６へと回収される。
【００２３】
さらに、主容器３内の電動モータ側開口部３ｂの端部壁３ｃ側から給油装置９、副ベアリング２３、電動モータ５、主ベアリング２２を持った主軸受部材２５を配置してある。給油装置９は、端部壁３ｃの外面から歯車ポンプ１８を収容してその後に図示しないボルトなどによって取り付けたポンプ板２６との間に保持し、吐出副容器７の内側に貯液部１６に通じる油溜め室２７を形成して油吸入通路２８を介して貯液部１６に通じるようにしてある。副ベアリング２３は端部壁３ｃにて支持し、駆動軸１３の歯車ポンプ１８に連結している側を軸受するようにしてある。
【００２４】
電動モータ５は固定子５ａを主容器３の内周にボルトあるいは焼き嵌めなどして固定し、駆動軸１３の途中まわりに固定した回転子５ｂによって駆動軸１３を回転駆動できるようにしている。主軸受部材２５は主容器３に挿入あるいは圧入されており、駆動軸１３の圧縮機構部４側を主ベアリング２２により軸受している。
【００２５】
主軸受部材２５の外面には前記固定スクロール１０を図示しないボルトなどによって取付け、これら主軸受部材２５と固定スクロール１０との間に前記旋回スクロール１１を挟み込んでスクロール圧縮機を構成している。主軸受部材２５と旋回スクロール１１との間には、旋回スクロール１１の自転を防止して旋回運動させるためのオルダムリング２９が設けられている。駆動軸１３の端面には偏心軸１３ａが一体形成されており、偏心軸１３ａにはブッシュ３０が嵌合して支持されている。ブッシュ３０には旋回スクロール１１が固定スクロール１０と対向するように偏心ベアリング２４を介して旋回運動可能に支持されている。旋回スクロール１１の旋回スクロール鏡板１１ａの背面には筒部１１ｄが突設されており、偏心ベアリング２４は筒部１１ｄ内に収容されている。偏心ベアリング２４の内輪は、ブッシュ３０に嵌合されており、偏心ベアリング２４の外輪は、筒部１１ｄに嵌合されている。
【００２６】
圧縮機構部４は、主容器３と開口どうしを突き合わせて図示しないボルトにて固定した吸入副容器６により覆われている。圧縮機構部４は吸入副容器６の吸入口１４と吐出副容
器７の吐出口１５との間に位置し、自身の図示しない吸入孔が吸入副容器６の吸入口１４と吸入通路を通じ接続され、自身の図示しない吐出孔がリード弁を介して吐出室に開口している。吐出室は固定スクロール１０および主軸受部材２５ないしはこれらと主容器３との間に形成した連絡通路を通じて圧縮機構部４と端部壁３ｃとの間の、電動モータ５側に通じている。
【００２７】
電動モータ５のリード線５ｃは、固定スクロール１０および主軸受部材２５ないしはこれらと主容器３との間に形成した連絡通路３１を通じて吸入副容器６側へ引出し、リード線５ｃ端に接続されたクラスタブロック５０は、吸入副容器６の仕切壁６ｂに貫装されたターミナル４０の金属端子４１に接続されている。さらにターミナル４０は吸入副容器６と吸入副容器蓋６ａとの間に設けたインバータ装置８と接続されている。
【００２８】
以上によって、電動モータ５はインバータ装置８によって駆動され、駆動軸１３を介して圧縮機構部４を旋回運動させるとともに、歯車ポンプ１８を駆動する。このとき圧縮機構部４は歯車ポンプ１８により貯液部１６の潤滑油１７を供給されて潤滑、シールおよび押圧作用を受けながら、吸入副容器６の吸入口１４さらに自身の固定スクロール１０に設けた図示しない吸入孔を通じ冷凍サイクルからの帰還冷媒を吸入して、圧縮し、自身の図示しない吐出孔から吐出室に吐出する。さらに吐出室に吐出された冷媒は図示しない連絡通路を通じて電動モータ５側に入り、電動モータ５を冷却しながら、さらに衝突、絞りなどの気液分離を図って潤滑油１７の分離を受けながら吐出副容器７の吐出口１５から吐出される。
【００２９】
またインバータ装置８は、吸入副容器６の仕切壁６ｂにおいて、吸入通路６１とは反対面に回路基板１０１と、図示しない電解コンデンサと備えて構成される。また、回路基板１０１には発熱度の高いスイッチング素子を含むパワー素子の発熱体１０２が仕切壁６ｂに熱的に密着するように搭載されている。これによって、発熱体１０２は、仕切壁６ｂ反対側の壁に設置された冷却フィンを介して吸入冷媒と熱交換しこれによって冷却されるようになる。また、パワー素子の内部には、図示はしないが液冷媒検出手段ともなる温度検出素子（図２では１０３で示す）が内蔵されており、仕切壁６ｂの表面温度（冷媒の吸入温度）を検出している。なお上記の吸入温度の検出手段は、パワー素子に設けたものに限定されるものではなく、別の温度検知手段を用いることも可能である。
【００３０】
また、図示しない冷凍回路では、回路に設けられた吸入圧力、外気温度のセンサと合わせて、上記温度検出手段により検知される吸入温度をモニタしており、上記温度、圧力を基に最適な圧縮機回転数信号を電動圧縮機に送信し、インバータ装置８によって電動モータ５を制御することで空調制御を行う。
【００３１】
図２は上記インバータ装置８の回路図を示し、電源の通電は、車両のキースイッチ操作により、まず起動手段の一つであるスイッチ１０４がＯＮとなり、低電圧バッテリー１０５の電源系統が通電される。これにより、空調制御部１０６が作動可能となる。更に次のキースイッチ操作により、もう一つの起動手段であるスイッチ１０７がＯＮとなり、高電圧バッテリー１０８の電源系統が通電される。これにより、抵抗１０９からコンデンサ１１０が充電される。充電完了以降に、自己保持スイッチ１１１が閉じられる。そして、スイッチング電源１１２が機能し、駆動回路１１３、制御回路１１４へ電力供給されて、インバータ回路１１５が作動可能となる。
【００３２】
ここで、前記した液冷媒検出手段ともなる温度検出手段１０３は、圧縮機内部の冷媒の温度を検出し、その検出温度に基づいて制御回路１１４が駆動回路１１３を介してインバータ回路１１５を制御するとともに、インバータ回路１１５から電動モータ５への電源線の途中に設けた開閉手段１１７を駆動して電動モータの駆動・停止を制御している。
【００３３】
なお、図中、１１８と１１９はインバータ回路１１５を構成するスイッチング素子（ＩＧＢＴ、ＦＥＴ，トランジスタ等が用いられる）とダイオードで、発熱体１０２を構成している。１２０は電動モータ５の各相（Ｕ，Ｖ，Ｗ）の電流を検出して電動モータ５の回転制御に供する電流センサ、１２１は制御回路１１４の電源となる５Ｖ電源、１２２，１２３は高電圧バッテリー１０８の電源系統となる制御回路１１４と、低電圧バッテリー１０５の電源系統となる空調制御部１０６との通信を行う絶縁通信手段で、電気絶縁が必要であるため、絶縁通信手段となるホトカプラで構成してある。
【００３４】
以上のように構成された電動圧縮機において、以下その動作、作用を説明する。
【００３５】
まず冷凍回路によってモニタされる吸入圧力と、外気温や温度検出手段１０３により検知される電動圧縮機の吸入温度によって、冷媒の凝縮温度との比較から圧縮機内部の冷媒が液冷媒かどうかを判断する。仮に冷媒温度が凝縮温度より低くて液冷媒が圧縮機内に溜まっていると判断された場合には、制御回路１１４は開閉手段１１７を開いて電動モータ５への通電をオフとする。すなわち、スイッチ１０４，１０７を操作して運転を開始させても電動モータ５を駆動せず、仕切壁６ｂに熱的に密着したスイッチング素子等の発熱体１０２へのみ通電を行うように制御する。これにより仕切壁６ｂは発熱体１０２によって加熱され、その熱が圧縮容器内の液冷媒と熱交換して液冷媒を温め、冷媒を気化させる。
【００３６】
以上のように本実施の形態においては、圧縮容器内の冷媒が液冷媒であるときはこれを液冷媒検出手段である温度検出手段１０３が検出して圧縮機を駆動させずにインバータ回路１１５の発熱体１０２を発熱させて液冷媒を加熱するので、電動モータ５が圧縮機構の吐出、吸入のどちら側に位置していてもインバータ装置８内の発熱体１０２により液冷媒を気化させることが可能となり、液圧縮を回避することが出来る。
【００３７】
また、上記実施の形態では、上記発熱体１０２を発熱度の高いスイッチング素子等のパワー素子としてあり、インバータ部品をそのまま発熱体として使用することができるので、コスト低減を図ることが出来る。
【００３８】
更に、上記圧縮機を駆動させずに行う発熱体１０２への通電は、温度検出手段１０３からの出力によって開閉手段１１７が通電状態に復帰するまでの間継続されるから、確実に液冷媒を気化させることが可能となり、その後通常運転を安全に開始することができる。
【００３９】
なお、上記実施の形態は本発明を実施する最適なものとして例示したものであるが、本発明の目的を達成するものであれば種々変更が可能なものである。例えば、液冷媒の加熱は温度検出手段１０３が検出する温度によって制御するようにしたが、加熱開始は温度検出手段１０３からの出力に基づいて行うとともに、通電停止は開閉手段１１７を時限スイッチとして一定時間後に停止するようにしてもよい。また、液冷媒検出手段としてはインバータ回路１１５に設けた温度検出手段１０３を例にして説明したが、冷媒の液化は外気温とも関係するので、外気温度検出手段で構成してもよいものである。
【００４０】
また、車両用空調装置の冷凍回路に設けられる電動圧縮機として説明したが、一般家庭や業務用の空気調和装置或いはヒートポンプ給湯機等の機器の電動圧縮機としてもよいものであり、前記車両用空調装置の電動圧縮機とした場合、スイッチ１０４，１０７を電動圧縮機起動用の起動手段としたが、一般家庭や業務用の空気調和装置或いはヒートポンプ給湯機等の機器の電動圧縮機とした場合は運転スイッチが電動圧縮機の起動手段となるものである。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
以上のように本発明にかかる電動圧縮機は、圧縮機内部に溜まった吸入液冷媒を通常運転前に気化させることが出来るようになるため、液圧縮を回避することが可能となり、圧縮機の信頼性を向上させ、かつ、コストダウンを図ることができ、車両用の電動圧縮機はもちろん、ルームエアコン用の空調用圧縮機やヒートポンプ給湯用等各種冷凍装置の電動圧縮機として使用することが出来る。
【符号の説明】
【００４２】
１  電動圧縮機
３  主容器
４  圧縮機構部
５  電動モータ
６  吸入副容器
７  吐出副容器
８  インバータ装置
９  給油装置
１０  固定スクロール
１１  旋回スクロール
１２  圧縮空間
１３  駆動軸
１４  吸入口
１５  吐出口
２５  主軸受部材
２９  オルダムリング
１０１  回路基板
１０２  発熱体
１０３  温度検出手段（液冷媒検出手段）
１０４  スイッチ（起動手段）
１０５  低電圧バッテリー
１０６  空調制御部
１０７  スイッチ（起動手段）
１０８  高電圧バッテリー
１１２  スイッチング電源
１１３  駆動回路
１１４  制御回路
１１５  インバータ回路
１１７  開閉手段
【図１】
2013238179.tif 000003
【図２】
2013238179.tif 000004