空气调节装置的制作方法

专利名称：空气调节装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及空气调节装置，尤其是涉及能抑制装置容积和装置成本的上升，并且能进行更适当的过热保护的空气调节装置。
背景技术：
作为机动车等的车辆用空气调节装置，已知有一种构成制冷循环的空气调节装置，该制冷循环具备对气体制冷剂进行压缩的压缩机、使高压的气体制冷剂与外气进行热交换而冷凝的冷凝器、将高温高压的液体制冷剂形成为低温低压的液体制冷剂的膨胀阀、使低温低压的液体制冷剂与外部空气进行热交换而气化的蒸发器，并经由制冷剂通路而将它们连接。
在这种车辆用空气调节装置中，使用通过电动机来驱动压缩机的电动压缩机的结构的情况下，检测压缩机的排出温度，在该排出温度成为一定温度以上时，进行使电动压缩机的转速下降到设定值那样的运转控制。而且，从过热保护的观点出发，在电动机的电动机线圈附近设置温度检测单元，当电动机线圈温度超过了允许温度时，也进行使电动压缩机的转速下降或使电动压缩机停止等的控制。如此，为了进行压缩机的排出温度检测、电动机的电动机线圈温度检测，需要在对应部位设置温度传感器，但从结构的复杂化或空间的问题、或部件个数的增加引起的成本上升等观点出发，提出了作为无传感器的结构从其他的参数来推定上述温度的方法。例如，在专利文献I所公开的“电动压缩机的控制方法及控制装置”中，公开了根据电动压缩机的排出压力、电动机转速、电动机驱动装置的输入电流，通过运算来求出电动机线圈温度的方法。在先技术文献专利文献专利文献I日本特开2006-291878号公报

发明内容
然而，在上述的专利文献I所公开的技术中，在求出电动机线圈温度的运算中使用的参数不是直接受到温度影响的参数，因此未考虑例如车辆侧的高温气氛等的干扰造成的影响。即，在正常运转时，关于这种车辆侧的高温气氛等，也可通过预先实验性地求出的校正值等进行应对，但外部空气温度异常上升、异常发热时等情况下，利用温度的校正无法应对，可能放过这些情况。本发明鉴于这种情况而作出，提供一种不用新设置温度检测单元，能够求出电动机的电动机线圈温度或压缩机的排出温度，抑制装置容积和装置成本的上升的空气调节装置。另外，本发明的另一目的在于提供一种关于电动机的电动机线圈温度或压缩机的排出温度，能够实现更实际的推定，且能进行更适当的过热保护的空气调节装置。
为了解决上述课题，本发明采用以下的手段。本发明的第一形态涉及一种空气调节装置，具有制冷循环和控制部，该制冷循环具备对气体制冷剂进行压缩的电动压缩机；使高压的气体制冷剂与外部空气进行热交换而冷凝的冷凝器；将高温高压的液体制冷剂形成为低温低压的液体制冷剂的膨胀阀；使低温低压的液体制冷剂与外部空气进行热交换而气化的蒸发器，其中，所述电动压缩机是逆变器一体型电动压缩机，一体地包括压缩机、驱动所述压缩机的电动机、具备检测半导体开关元件附近的温度的温度检测部的 逆变器，所述控制部基于所述逆变器的检测温度、所述压缩机的转速及所述压缩机的动力，来推定所述压缩机的排出温度。根据本发明的第一形态的空气调节装置，基于逆变器的半导体开关元件附近的检测温度来推定压缩机的排出温度，在推定运算所使用的参数中使用温度参数，因此即使在外部空气温度异常上升或异常发热时等情况下，也能够进行更实际的压缩机的排出温度的推定。而且，在压缩机排出温度超过设定阈值时，进行压缩机转速的下降设定或压缩机的停止，从而能够适当地进行过热保护。需要说明的是，逆变器的温度检测部只要使用半导体开关元件的过热保护用的已设的温度检测部即可，无需新设定。在上述空气调节装置中，控制部可以基于所述逆变器的检测温度、所述压缩机的动力及所述压缩机的排出温度各自在所述制冷循环中的压力负载特性的相关关系，来推定所述压缩机的排出温度。根据这种结构，基于与设定的压缩机转速下的逆变器检测温度的制冷循环中的压力负载特性、设定的压缩机转速下的压缩机动力的制冷循环中的压力负载特性、设定的压缩机转速下的压缩机排出温度的制冷循环中的压力负载特性的相关关系，来推定压缩机的排出温度，因此能够实现更实际的推定，从而能够进行更适当的过热保护。本发明的第二形态涉及一种空气调节装置，具有制冷循环和控制部，该制冷循环具备对气体制冷剂进行压缩的电动压缩机；使高压的气体制冷剂与外部空气进行热交换而冷凝的冷凝器；将高温高压的液体制冷剂形成为低温低压的液体制冷剂的膨胀阀；使低温低压的液体制冷剂与外部空气进行热交换而气化的蒸发器，其中，所述电动压缩机是逆变器一体型电动压缩机，一体地包括压缩机、驱动所述压缩机的电动机、具备检测半导体开关元件附近的温度的温度检测部的逆变器，所述控制部基于所述逆变器的检测温度、所述压缩机的转速及所述压缩机的动力，来推定所述电动机的电动机线圈温度。根据本发明的第二形态的空气调节装置，基于逆变器的半导体开关元件附近的检测温度来推定电动机的电动机线圈温度，在推定运算所使用的参数中使用逆变器的检测温度，因此即使在外部空气温度异常上升或异常发热时等情况下，也能够进行更实际的电动机线圈温度的推定。而且，在推定的电动机线圈温度超过设定阈值时，进行压缩机转速的下降设定或压缩机的停止，从而能够适当地进行过热保护。需要说明的是，逆变器的温度检测部只要使用半导体开关元件的过热保护用的已设的温度检测部即可，无需新设定。在上述空气调节装置中，控制部可以基于所述逆变器的检测温度、所述压缩机的动力及所述电动机的电动机线圈温度各自在所述制冷循环中的压力负载特性的相关关系，来推定所述电动机的电动机线圈温度。根据这种结构，基于与设定的压缩机转速下的逆变器检测温度的在制冷循环中的压力负载特性、设定的压缩机转速下的压缩机动力的在制冷循环中的压力负载特性、设定的压缩机转速下的电动机线圈温度的在制冷循环中的压力负载特性的相关关系，来推定电动机的电动机线圈温度，因此能实现更实际的推定，从而能够进行更适当的过热保护。在上述空气调节装置中，所述温度检测部优选配置于在所述电动压缩机中流动的制冷剂流的中游域至下游域所对应的位置。由于将温度检测部配置在从流过电动压缩机的制冷剂流的中游域至下游域所对应的位置，因此即便存在因电动机的不良情况引起的异常的温度上升，也能够可靠地反映至IJ电动机的电动机线圈温度或压缩机的排出温度的推定中，从而能够进行更适当的过热保护。在上述空气调节装置中，所述控制部可以基于所述压缩机的转速及所述压缩机的动力，来判断制冷剂泄漏。 根据这种结构，基于压缩机转速及压缩机动力来判断制冷剂泄漏，例如，当超过规定的压缩机转速时，在压缩机动力低于规定的阈值的情况下，判断为制冷剂泄漏(向系统外部的制冷剂泄漏)，若使压缩机停止，则能够防止在气体不足的状态下压缩机的排出温度上升的情况。在上述空气调节装置中，可以基于所述逆变器的检测温度，来判断结霜。由于基于逆变器的检测温度来判断结霜，因此例如在逆变器的检测温度低于规定阈值时使压缩机转速上升，若规定期间未获得改善则使压缩机停止，这样能够防止与蒸发器的结霜相伴的压缩机的损伤。发明效果根据本发明，由于基于逆变器的半导体开关元件附近的检测温度来推定压缩机的排出温度或电动机的电动机线圈温度，因此起到如下效果即使在外部空气温度异常上升或异常发热时等情况下，也能够进行更实际的压缩机的排出温度或电动机线圈温度的推定，并能够适当地进行过热保护。


图I是本发明的第一实施方式的空气调节装置的结构图。图2是将逆变器一体型电动压缩机的逆变器收容部剖开例示的局部纵向剖视图。图3是例示逆变器一体型电动压缩机的逆变器中的电力用半导体开关元件和温度传感器的配置的简要俯视图。图4是本发明的第一实施方式的空气调节装置中的运转控制的流程图。图5是例示规定的压缩机转速下的逆变器温度的在制冷循环中的压力负载特性的图。图6是例示规定的压缩机转速下的压缩机动力的在制冷循环中的压力负载特性的图。图7是例示规定的压缩机转速下的压缩机排出温度的在制冷循环中的压力负载特性的图。图8是本发明的第二实施方式的空气调节装置中的运转控制的流程图。图9是例示规定的压缩机转速下的电动机的电动机线圈温度的在制冷循环中的压力负载特性的10是本发明的第三实施方式的空气调节装置的运转控制的流程图。图11是例示压缩机动力相对于压缩机转速的特性的图。图12是本发明的第四实施方式的空气调节装置中的运转控制的流程图。
具体实施例方式〔第一实施方式〕以下，参照附图，说明本发明的第一实施方式的空气调节装置。图I是本发明的第一实施方式的空气调节装置的结构图。在该图中，本实施方式的空气调节装置I具备制冷循环2及控制装置3作为主要的要素。制冷循环2例如向蒸发器4供给低温低压的液体制冷剂，具备压缩机5、冷凝器8及膨胀阀9。压缩机5对利用蒸发器4夺取机室内的热量而气化的低温低压的气体制冷剂进行压缩，形成为高温高压的气体制冷剂而向冷凝器8送出，通过电动机6的动力来驱动。另外，冷凝器8例如配设在发动机室的前部，利用外部空气对从压缩机5供给的高温高压的气体制冷剂进行冷却，而使气体状的制冷剂冷凝液化。如此液化后的制冷剂向接收器(未图示)传送而进行了气液的分离之后，形成为高温高压的液体制冷剂向膨胀阀9传送。在该膨胀阀9中，通过使高温高压的液体制冷剂减压及膨胀而形成为低温低压的液体(雾状)制冷齐U，向蒸发器4供给。电动机6的转速根据从逆变器7供给的电力的变化而被连续或阶段性地进行可变控制。因电动机6的转速的变化，而压缩机5产生的制冷剂排出容量发生变化，调节在制冷循环2内循环的制冷剂的循环量(流量)，来控制蒸发器4的冷却能力(制冷循环2的制冷能力)。另外，控制装置3至少具备存储装置31及运算装置32。运算装置32通过CPU或微型处理器MPU等实现。在通常运转时，控制装置3的运算装置32根据来自未图示的操作面板的设定指示、以及制冷循环中的各种检测数据(低压侧压力等)而设定压缩机5的转速，经由逆变器7来控制电动机6的转速。另外,在本实施方式中，上述压缩机5、驱动压缩机5的电动机6及逆变器7被一体化，构成所谓逆变器一体型电动压缩机10。这里，在逆变器7设有检测半导体开关元件(IGBT等功率元件)附近的温度的温度传感器11。该温度传感器11是已设的传感器，由于使逆变器与电动压缩机一体化而温度环境变得非常严酷，因而用作半导体开关元件的过热保护。接下来，参照图2及图3，说明在本实施方式的空气调节装置I中使用的逆变器一体型电动压缩机10的结构的概要和进行逆变器7的半导体开关元件的温度检测的温度传感器的设置。这里，图2是将逆变器一体型电动压缩机10的逆变器收容部61剖开而例示的局部纵剖视图，图3是例示逆变器一体型电动压缩机10的逆变器7的电力用半导体开关元件74 (IGBT等)和温度传感器11的配置结构的简要俯视图。在图2中，逆变器一体型电动压缩机10具备构成其外壳的壳体52。壳体52通过用螺栓55将收容电动机6的电动机壳体53和收容未图不的压缩机构的压缩机壳体54 —体地紧固固定而构成。该电动机壳体53及压缩机壳体54是耐压容器，由使用了铝合金的铝压铸制成。内置在上述壳体52的内部的电动机6及未图示的压缩机构经由电动机轴60来连结，通过电动机6的旋转来驱动压缩机构。在电动机壳体53的一端侧(图2的左侧)设有制冷剂吸入口(未图示)，从该制冷剂吸入口吸入到电动机壳体53内的低温低压的制冷剂气体在电动机6的周围沿着电动机轴线L方向(从图2的左侧朝向右侧)流通后，被压缩机构吸入并压缩。由压缩机构压缩后的高温高压的制冷剂气体被排出到压缩机壳体54内之后，从设置在压缩机壳体54的一端侧(图2的右侧)的排出口 57向外部送出。另外，在电动机壳体53的外周部的上方部一体地成形有呈箱形的逆变器收容部61。图2表示将该逆变器收容部61剖开 的局部纵向剖视图。逆变器收容部61具有上表面敞开的由规定高度的周围壁包围的箱结构，其上表面开口部经由未图示的密封材料并利用由螺钉进行螺纹紧固固定的罩构件密闭。在该逆变器收容部61的一侧面设有2个电源线缆取出口，经由2条电源线缆而将高电压电源和设置在逆变器收容部61内的逆变器7连接。设置在逆变器收容部61内的逆变器7具备6个电力用半导体开关元件74 (IGBT等功率元件)、安装有使它们动作的功率系统控制电路(未图示)及高电压部件(未图示)等的功率电路基板75、以及安装有具有CPU等以低电压进行动作的元件的控制及通信电路(未图示)等的控制基板(印刷基板)76等。逆变器7内的6个电力用半导体开关元件74如图3的简要俯视图所示，沿着与电动机轴线方向L正交的方向分别排列各3个，并沿着电动机轴线方向L排列2列。需要说明的是，在这2列的配置中，在与电动机轴线方向L正交的方向存在偏移，这是为了便于布局设计。另外，温度传感器11配置在6个电力用半导体开关元件74的配置区域的大致中央附近。温度传感器11检测电力用半导体开关元件74附近的周围温度，经由通信系统将检测到的温度数据向控制装置3 (图I)发送。需要说明的是，温度传感器11优选配置在电力用半导体开关元件74的附近，且在逆变器一体型电动压缩机10中流动的制冷剂流的中游域至下游域所对应的位置。这是因为，配置在较下游侧能够将电动机6的不良情况引起的异常温度上升也反映给检测温度数据。接下来，参照图4至图7，说明本实施方式的空气调节装置I中的压缩机5的排出温度的推定和与该推定排出温度对应的运转控制。这里，图4是第一实施方式的空气调节装置I中的运转控制的流程图，图5至图7是表示压缩机的排出温度的推定中使用的各种压力负载特性的一例的图。与本实施方式的空气调节装置I的运转控制相关的一连串的处理序列由控制装置3的运算装置32作为程序来执行。而且，以下说明的一连串的处理序列每隔规定时间间隔反复进行，在步骤SlOl的定时器处理中，利用定时器计测该规定时间间隔，使一连串的处理序列开始。首先，取得各种数据(步骤S102)。具体而言，从逆变器7的温度传感器11取得电力用半导体开关元件74附近的周围温度作为检测数据IGBT温度，并取得运算装置32当前设定的压缩机转速及压缩机动力。接下来，向规定的运算式提供上述各种数据，计算压缩机排出温度TD(步骤S103)。关于这里的计算方法，在后面说明。
接下来，将算出的压缩机排出温度TD与规定的压缩机排出温度阈值Tthl进行比较(步骤S104)。在压缩机排出温度TD为压缩机排出温度阈值Tthl以下时，向步骤S105前进而继续通常运转，在压缩机排出温度TD超过压缩机排出温度阈值Tthl时，向步骤S106前进而使压缩机转速下降。接下来，将下降的压缩机转速与规定的最低转速Nthl进行比较(步骤S107)。在压缩机转速为最低转速Nthl以上时，返回步骤SlOl (定时器处理)，在压缩机转速低于最低转速Nthl时，判断为压缩机排出温度TD达到异常的过热状态，向步骤S108前进而使压缩机5停止。接下来，参照图5至图7，说明在图4的步骤S103中执行的压缩机排出温度TD的计算方法。在本实施方式中，基于与预先设定在控制装置3的存储装置31中的逆变器检测温度的在制冷循环中的压力负载特性、压缩机动力的在制冷循环中的压力负载特性、及压缩机排出温度的在制冷循环中的压力负载特性的相关关系，来推定压缩机排出温度TD。首先，参照图5至图7，说明各特性。 图5是表示压缩机转速为1800[rpm]时的压缩机动力的压力负载特性的一例的图，将高压侧压力HP [MPaG]-低压侧压力LP [MPaG]的映射上的压缩机动力的分布分开成区域Aal至区域Aa5来表示。图6是表示压缩机转速为1800 [rpm]时的逆变器检测温度的压力负载特性的一例的图，将高压侧压力HP [MPaG]-低压侧压力LP [MPaG]的映射上的IGBT温度(逆变器检测温度)的分布分开成区域Abl至区域Ab5来表示。图7是表不压缩机转速为1800 [rpm]时的压缩机排出温度的压力负载特性的一例的图，将高压侧压力HP[MPaG]-低压侧压力LP[MPaG]的映射上的压缩机排出温度的分布分开成区域Acl至区域Ac5来表示。需要说明的是，上述各压力负载特性根据压缩机转速的水平而分别准备，与各压缩机转速建立对应而分别存储于存储装置31。需要说明的是，在上述各压力负载特性中，将各参数的可取得范围分割成5个水平而生成分布，但分割数并未限定于此。而且，也可以不是作为映射而具有信息，而是具有与相关关系有关的运算式作为信息。控制装置3的运算装置32在图4的步骤S102中，取得IGBT温度、压缩机动力、压缩机转速的数据后，从存储装置31提取与取得的压缩机转速对应的压缩机动力的压力负载特性、逆变器检测温度的压力负载特性、及压缩机排出温度的压力负载特性。接下来，运算装置32在提取的逆变器检测温度的压力负载特性上描绘与取得的IGBT对应的曲线，并在压缩机动力的压力负载特性上描绘与取得的压缩机动力对应的曲线。需要说明的是，在没有对应的值时，对分布曲线进行插补来描绘曲线。接下来，运算装置32将描绘在逆变器检测温度的压力负载特性上的曲线和描绘在压缩机动力的压力负载特性上的曲线重叠描绘在压缩机排出温度的压力负载特性上，读取位于两曲线的交点的压缩机排出温度，由此来推定该时刻的压缩机排出温度TD。例如，在图4的步骤S102中，取得70 [°C ]作为IGBT温度，取得900 [W]作为压缩机动力，取得1800 [rpm]作为压缩机转速时，运算装置32从存储装置31分别提取与压缩机转速1800[rpm]对应的压缩机动力的压力负载特性、逆变器检测温度的压力负载特性、及压缩机排出温度的压力负载特性。其结果是，提取图5至图7所示的各压力负载特性。接下来，运算装置32在图5所示的压缩机动力的压力负载特性上描绘900[W]的曲线P900，在图6所示的逆变器检测温度的压力负载特性上描绘70 [°C ]的曲线TI70，而且将图5中描绘的曲线P900及图6中描绘的曲线TI70重叠描绘在图7所示的压缩机排出温度的压力负载特性上，求出该两特性的交点PTD，读取该交点PTD的分布上的压缩机排出温度TD。其结果是，压缩机的排出温度TD被推定为105 [°C ]。如此，在压缩机排出温度的压力负载特性上，读取压缩机动力特性曲线与IGBT温度特性曲线的交点的压缩机排出温度，从而能够推定压缩机排出温度TD。而且，除了使用上述分布特性求出之外，例如，也可以利用运算式等来确定这3种压力负载特性等，向这些运算式提供各种数据，通过运算来求出压缩机的排出温度TD。 如以上说明所示，根据本实施方式的空气调节装置1，基于温度传感器11对逆变器7的半导体开关元件74附近的检测温度，来推定压缩机5的排出温度TD。如此，作为使用于推定运算的参数而使用逆变器7中的半导体开关元件74的附近的检测温度，因此即使在外部空气温度异常上升或异常发热时等情况下，也能够进行更实际的压缩机排出温度TD的推定。另外，在压缩机排出温度TD超过设定阈值Tthl时使压缩机转速下降，而在压缩机转速低于最低转速Nthl时使压缩机停止，因此能够进行适当的过热保护。需要说明的是，逆变器7的温度传感器11只要使用半导体开关元件74的过热保护用的已设的温度传感器即可，不需要新设定。〔第二实施方式〕接下来，说明本发明的第二实施方式的空气调节装置。在上述的第一实施方式中，推定了压缩机排出温度TD，但在本实施方式中，取代压缩机排出温度TD，而推定电动机线圈温度TM。以下，参照图8及图9，说明与第一实施方式的不同点，即电动机线圈温度TM的推定方法及与推定的电动机线圈温度TM对应的运转控制。图8是第二实施方式的空气调节装置I的运转控制的流程图，图9是表示压缩机转速为1800[rpm]时的电动机6的电动机线圈温度TM的压力负载特性的一例的图。图8所示的一连串的处理由控制装置3的运算装置32作为程序来执行。而且，以下说明的一连串的处理序列每隔规定时间间隔反复进行，在步骤S201的定时器处理中，利用定时器计测该规定时间间隔，使一连串的处理序列开始。首先，取得各种数据(步骤S202)。具体而言，从逆变器7的温度传感器11取得电力用半导体开关元件74附近的周围温度作为检测数据IGBT温度，并取得运算装置32当前设定的压缩机转速及压缩机动力。接下来，向规定的运算式提供上述各种数据，计算电动机6的电动机线圈温度TM(步骤S203)。关于这里的计算方法，在后面说明。接下来，将算出的电动机线圈温度TM与规定的电动机线圈温度阈值Tth2进行比较(步骤S204)。当电动机线圈温度TM为电动机线圈温度阈值Tth2以下时，向步骤S205前进而继续通常运转，当电动机线圈温度TM超过电动机线圈温度阈值Tth2时，向步骤S206前进而使压缩机转速下降。接下来，将下降的压缩机转速与规定的最低转速Nth2进行比较(步骤S207)。在压缩机转速为最低转速Nth2以上时，返回步骤S201 (定时器处理)，在压缩机转速低于最低转速Nth2时，判断为电动机6的电动机线圈温度达到异常的过热状态，向步骤S208前进而使压缩机5停止。 接下来，参照图9，说明在图8的步骤S203中执行的电动机6的电动机线圈温度TM的计算方法。在本实施方式中，基于与预先存储在控制装置3的存储装置31中的逆变器检测温度的压力负载特性、压缩机动力的压力负载特性、及电动机6的电动机线圈温度的压力负载特性的相关关系，推定电动机6的电动机线圈温度TM。关于这里使用的逆变器检测温度的压力负载特性及压缩机动力的压力负载特性，由于与上述的第一实施方式相同，因此省略说明。图9是压缩机转速为1800 [rpm]时的电动机线圈温度的压力负载特性的一例，将高压侧压力HP[MPaG]-低压侧压力LP[MPaG]的映射上的电动机线圈温度的分布分开成区域Adl至区域Ad6来表示。需要说明的是，这种电动机线圈温度的压力负载特性也与上述的逆变器检测温度的压力负载特性及压缩机动力的压力负载特性同样地，分别根据压缩机转速的水平而准备。控制装置3的运算装置32在图8的步骤S202中，取得IGBT温度、压缩机动力、压缩机转速的数据后，从存储在存储装置31中的多个压力负载特性中，分别提取与取得的压缩机转速对应的压缩机动力的压力负载特性、逆变器检测温度的压力负载特性、及电动机线圈温度的压力负载特性。接下来，运算装置32在提取的逆变器检测温度的压力负载特性上描绘与取得的IGBT对应的曲线，在压缩机动力的压力负载特性上描绘与取得的压缩机动力对应的曲线。接下来，运算装置32将描绘在逆变器检测温度的压力负载特性上的曲线和描绘在压缩机动力的压力负载特性上的曲线重叠描绘在电动机线圈温度的压力负载特性上，读取位于两曲线的交点的电动机线圈温度，从而推定该时刻的电动机线圈温度。例如，在图8的步骤S202中，在取得70 [°C ]作为IGBT温度、取得900 [W]作为压缩机动力、取得1800[rpm]作为压缩机转速时，运算装置32在图5所示的压缩机动力的压力负载特性上描绘900 [W]的曲线P900，在图6所示的逆变器检测温度的压力负载特性上描绘70[°C ]的曲线TI70，而且，将图5所描绘的曲线P900及图6所描绘的曲线TI70重叠描绘在图9所示的电动机线圈温度的压力负载特性上，求出该两特性的交点PTM，读取该交点PTM的分布上的电动机线圈温度。其结果是，电动机线圈温度推定为70[°C ]。如此，在电动机线圈温度的压力负载特性上，读取压缩机动力特性曲线与IGBT温度特性曲线的交点的电动机线圈温度，由此能够推定电动机6的电动机线圈温度70[°C ]。需要说明的是，除了如上所述使用上述分布特性求出之外，例如也可以利用运算式等确定这3种压力负载特性等，向这些运算式提供各种数据，通过运算来求出压缩机的排出温度TD0如以上说明所示，根据本实施方式的空气调节装置，基于温度传感器11对逆变器7的半导体开关元件74附近的检测温度，来推定电动机6的电动机线圈温度TM。如此，作为使用在推定运算中的参数，使用逆变器7的半导体开关元件74附近的检测温度，因此在外部空气温度异常上升或异常发热时等情况下，也能够进行更实际的电动机6的电动机线圈温度TM的推定。另外，在电动机6的电动机线圈温度TM超过设定阈值Tth2时使压缩机转速下降，而在压缩机转速低于最低转速Nth2时，使压缩机停止，由此能够进行适当的过热保护。需要说明的是，逆变器7的温度传感器11只要使用半导体开关元件74的过热保护用的已设的温度传感器即可，不需要新设定。另外，如第一实施方式中说明那样，将温度传感器11配置在电力用半导体开关元件74的附近，且在逆变器一体型电动压缩机10中流动的制冷剂流的中游域至下游域所对应的位置，由此能够将电动机6的不良情况引起的异常温度上升也反映到检测温度数据中，能够进行适当的过热保护。〔第三实施方式〕接下来，说明本发明的第三实施方式的空气调节装置。本实施方式的空气调节装 置的结构与第一实施方式(图广图3)相同，省略说明。而且，本实施方式的空气调节装置I中的运转控制基于压缩机转速及压缩机动力来判断制冷剂泄漏，附加在第一实施方式或第二实施方式的运转控制中来实施。图10是第三实施方式的空气调节装置I中的运转控制的流程图。图中的连接记号Qf连接记号Q2间的处理步骤在第一实施方式或第二实施方式中，插入到各种数据的取得(图4的步骤S102或图8的步骤S202)之后。首先，将取得的压缩机转速NC与规定的压缩机转速阈值Nth3进行比较(步骤S301)，若压缩机转速NC低于压缩机转速阈值Nth3，则直接返回第一实施方式或第二实施方式的处理。另外，在压缩机转速NC超过压缩机转速阈值Nth3时，将压缩机动力PC与规定的压缩机动力阈函数值Pth (NO进行比较(步骤S302)，若压缩机动力PC为压缩机动力阈函数值Pth (NO以上，则直接返回第一实施方式或第二实施方式的处理。另外，在步骤S302中，当压缩机动力PC低于压缩机动力阈函数值Pth (NC)时，判断为发生制冷剂泄漏，向步骤S303前进而使压缩机5停止。在制冷剂向制冷循环2的外部泄漏而冷却循环2的制冷剂量减少等情况下，当制冷剂循环量减少时，压缩机5的动力异常减少，在气体不足(# 7 口一)的状态下，压缩机5的排出温度上升。因此，在压缩机转速为一定值以上，而压缩机5的动力异常下降时，判断为制冷剂泄漏而使压缩机5停止，进行排出温度的过热保护。图11例示了压缩机动力相对于压缩机转速的特性，例示了压缩机动力阈函数PTH0在图11的例子中，以将冷却循环2的制冷剂量小于40[%]的状况判断为制冷剂泄漏的方式设定压缩机动力阈函数PTH。需要说明的是，在步骤S302中使用的压缩机动力阈函数值Pth (NO为将压缩机转速NC代入压缩机动力阈函数PTH来求出。如以上说明所示，在本实施方式的空气调节装置中，基于压缩机转速及压缩机动力来判断制冷剂泄漏，在压缩机转速NC超过压缩机转速阈值Nth3且压缩机动力PC低于压缩机动力阈函数值Pth (NC)时，判断为制冷剂泄漏(制冷剂向外部泄漏)，使压缩机5停止，因此能够在气体不足的状态下防止压缩机5的排出温度上升的情况。〔第四实施方式〕
接下来，说明本发明的第四实施方式的空气调节装置。本实施方式的空气调节装置的结构与第一实施方式(图广图3)相同，省略说明。而且，本实施方式的空气调节装置I中的运转控制基于逆变器的检测温度(IGBT温度)来判断结霜，附加在第一实施方式或第二实施方式的运转控制中来实施。结霜是冷却能力过多，在高湿度时，空气中的水分在蒸发器4中冻结(结霜)的现象。由于结霜而空气无法通过，与空气的热交换量减少。因此，通常与空气热交换并气化而返回压缩机5的制冷剂不气化而在液体制冷剂的状态下返回。液体制冷剂具有冲洗滑动部的润滑油等作用，可能会使压缩机5破损。在液体制冷剂大量返回结霜时的压缩机5的状况下，由于液体制冷剂的潜热而电力用半导体开关元件74的发热比通常多余地冷却。因此，在逆变器的检测温度(IGBT温度)比正常时异常下降的情况下，液体制冷剂返回压缩机5，判断为结霜。图12是第四实施方式的空气调节装置I的运转控制的流程图。图中的连接记号Q3 连接记号Q4间的处理步骤在第一实施方式或第二实施方式中插入到各种数据的取得(图4的步骤S102或图8的步骤S202)之后。首先，将IGBT温度与规定的IGBT温度阈值Tth3进行比较(步骤S401)。当IGBT温度超过IGBT温度阈值Tth3时，直接返回第一实施方式或第二实施方式的处理。另外，在IGBT温度为IGBT温度阈值Tth3以下时，向步骤S402前进而使计数器加1，将该计数器值与规定次数阈值Cthl进行比较(步骤S403)。这里，计数器连续地对判断为IGBT温度异常下降的次数进行计数，次数阈值Cthl根据定时器处理(图4的步骤S101，图8的步骤S201)的间隔来设定即可。在计数器值小于规定次数阈值Cthl时，使压缩机转速上升(步骤S404)，直接返回第一实施方式或第二实施方式。而且，在计数器值为规定次数阈值Cthl以上时，判断为未获得改善，向步骤S405前进而使压缩机5停止。如以上说明所示，在本实施方式的空气调节装置中，基于逆变器的检测温度(IGBT温度)来判断结霜，在IGBT温度低于IGBT温度阈值Tth3时使压缩机转速上升，若规定期间未获得改善则使压缩机5停止，因此能够防止与蒸发器4的结霜相伴的压缩机5的损伤。标号说明I空气调节装置2制冷循环3控制装置(控制单元)4蒸发器5压缩机6电动机7逆变器8冷凝器9膨胀阀 10逆变器一体型电动压缩机11温度传感器(温度检测单元)31存储装置
32运算装置52 壳体61逆变器收容部74半导体开关元件75功率电路 基板76控制基板
权利要求
1.一种空气调节装置，具有制冷循环和控制部，该制冷循环具备对气体制冷剂进行压缩的电动压缩机；使高压的气体制冷剂与外部空气进行热交换而冷凝的冷凝器；将高温高压的液体制冷剂形成为低温低压的液体制冷剂的膨胀阀；使低温低压的液体制冷剂与外部空气进行热交换而气化的蒸发器，其中，所述电动压缩机是逆变器一体型电动压缩机，一体地包括压缩机、驱动所述压缩机的电动机、具备检测半导体开关元件附近的温度的温度检测部的逆变器，所述控制部基于所述逆变器的检测温度、所述压缩机的转速及所述压缩机的动力，来推定所述压缩机的排出温度。
2.根据权利要求I所述的空气调节装置，其中，所述控制部基于所述逆变器的检测温度、所述压缩机的动力及所述压缩机的排出温度各自在所述制冷循环中的压力负载特性的相关关系，来推定所述压缩机的排出温度。
3.一种空气调节装置，具有制冷循环和控制部，该制冷循环具备对气体制冷剂进行压缩的电动压缩机;将高压的气体制冷剂与外部空气进行热交换而冷凝的冷凝器；将高温高压的液体制冷剂形成为低温低压的液体制冷剂的膨胀阀；使低温低压的液体制冷剂与外部空气进行热交换而气化的蒸发器，其中，所述电动压缩机是逆变器一体型电动压缩机，一体地包括压缩机、驱动所述压缩机的电动机、具备检测半导体开关元件附近的温度的温度检测部的逆变器，所述控制部基于所述逆变器的检测温度、所述压缩机的转速及所述压缩机的动力，来推定所述电动机的电动机线圈温度。
4.根据权利要求3所述的空气调节装置，其中，所述控制部基于所述逆变器的检测温度、所述压缩机的动力及所述电动机的电动机线圈温度各自在所述制冷循环中的压力负载特性的相关关系，来推定所述电动机的电动机线圈温度。
5.根据权利要求广4中任一项所述的空气调节装置，其中，所述温度检测部配置于在所述电动压缩机中流动的制冷剂流的中游域至下游域所对应的位置。
6.根据权利要求广5中任一项所述的空气调节装置，其中，所述控制部基于所述压缩机的转速及所述压缩机的动力，来判断制冷剂泄漏。
7.根据权利要求1飞中任一项所述的空气调节装置，其中，所述控制部基于所述逆变器的检测温度，来判断结霜。
全文摘要
本发明提供一种能抑制装置容积或装置成本的上升，并能进行更适当的过热保护的空气调节装置。电动压缩机为逆变器一体型电动压缩机(10)，一体地包括压缩机(5)、驱动压缩机(5)的电动机(6)、及具备检测半导体开关元件附近的温度的温度传感器(11)的逆变器(7)，通过控制装置(3)，基于逆变器(7)的检测温度、压缩机(5)的转速及压缩机(5)的动力各自在制冷循环(2)中的压力负载特性的相关关系，来推定压缩机(5)的排出温度。
文档编号F25B49/02GK102639943SQ20108005443
公开日2012年8月15日 申请日期2010年8月26日 优先权日2010年2月15日
发明者中川信也, 中野浩儿, 平野竹志, 石井干彦, 石川雅之, 萩田贵幸, 鹰繁贵之 申请人:三菱重工业株式会社