特開 2023-172130 複合装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023172130

(43)【公開日】2023-12-06

(54)【発明の名称】複合装置

(51)【国際特許分類】

   B60H 1/32 20060101AFI20231129BHJP

   B60H 1/22 20060101ALI20231129BHJP

【ＦＩ】

B60H1/32 615

B60H1/22 611C

B60H1/32 613J

B60H1/32 613Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022083730

(22)【出願日】2022-05-23

(71)【出願人】

【識別番号】000001845

【氏名又は名称】サンデン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100129425

【弁理士】

【氏名又は名称】小川 護晃

(74)【代理人】

【識別番号】100099623

【弁理士】

【氏名又は名称】奥山 尚一

(74)【代理人】

【識別番号】100168642

【弁理士】

【氏名又は名称】関谷 充司

(74)【代理人】

【識別番号】100217076

【弁理士】

【氏名又は名称】宅間 邦俊

(72)【発明者】

【氏名】小野寺 栄男

(72)【発明者】

【氏名】清水 貴史

【テーマコード（参考）】

3L211

【Ｆターム（参考）】

3L211BA23

3L211BA51

3L211DA30

3L211DA50

3L211DA94

3L211DA95

(57)【要約】

【課題】車両用空気調和装置等の小型化に資すると共に、低温時における冷媒圧縮機能の起動性能の低下を抑制し得る複合装置を提供する。
【解決手段】冷媒圧縮機能及び熱媒体加熱機能を有する複合装置１のハウジング２は、冷媒を圧縮する圧縮機構３と圧縮機構３を駆動する電動モータ４とを内部に直列に収容する第１ハウジング２Ａと、熱媒体を加熱する電気ヒータ５を内部に収容する第２ハウジング２Ｂと、モータ駆動回路２０及びヒータ制御回路３０を内部に収容する第３ハウジング２Ｃとを含む。第１ハウジング２Ａ、第２ハウジング２Ｂ及び第３ハウジング２Ｃは、一定的に結合されている。第２ハウジング２Ｂと第３ハウジング２Ｃとは、第３ハウジング２Ｃ内のモータ駆動回路２０の電解コンデンサＥＣが第２ハウジング２Ｂ内の電気ヒータ５によって温められ得るように結合されている。
【選択図】図８

【特許請求の範囲】

【請求項1】

冷媒圧縮機能及び熱媒体加熱機能を有する複合装置であって、
冷媒を圧縮する圧縮機構と、
前記圧縮機構を駆動する電動モータと、
前記圧縮機構と前記電動モータとを内部に直列に収容すると共に、前記圧縮機構で圧縮される冷媒を内部に流入させる冷媒流入口と前記圧縮機構で圧縮された冷媒を外部に流出させる冷媒流出口とを有する圧縮機ハウジングと、
熱媒体を加熱する電気ヒータと、
前記電気ヒータを内部に収容すると共に、前記電気ヒータで加熱される熱媒体を内部に流入させる熱媒体流入口と前記電気ヒータで加熱された熱媒体を外部に流出させる熱媒体流出口とを有するヒータハウジングと、
前記電動モータを制御するモータ駆動回路と、
前記電気ヒータを制御するヒータ制御回路と、
前記モータ駆動回路及び前記ヒータ制御回路を内部に収容する回路ハウジングと、
を含み、
前記圧縮機ハウジング、前記ヒータハウジング及び前記回路ハウジングは、一体的に結合されており、
前記モータ駆動回路は、直流電圧を平滑化する電解コンデンサと、平滑化された直流電圧を三相交流電圧に変換するスイッチング素子とを有し、
前記ヒータハウジングと前記回路ハウジングとは、前記回路ハウジング内の前記電解コンデンサが前記ヒータハウジング内の前記電気ヒータによって温められ得るように結合されている、
複合装置。

【請求項2】

前記ヒータハウジングの内部と前記回路ハウジングの内部とが第１の仕切部によって仕切られており、
前記ヒータハウジング内において、前記電気ヒータは、前記第１の仕切部の近くに配置され、
前記回路ハウジング内において、前記モータ駆動回路の前記電解コンデンサは、前記第１の仕切部に熱的に接触するように配置されている、
請求項１に記載の複合装置。

【請求項3】

前記電解コンデンサの温度又は外気温度を検出する温度検出部を含み、
前記電解コンデンサの温度が閾値温度以下又は外気温度が所定温度以下の低温時に冷媒圧縮機能を起動する場合、冷媒圧縮機能の起動に先立って熱媒体加熱機能を起動させるように構成されている、
請求項１又は２に記載の複合装置。

【請求項4】

前記電解コンデンサの温度又は外気温度を検出する温度検出部を含み、
前記電解コンデンサの温度が閾値温度以下又は外気温度が所定温度以下の低温時に冷媒圧縮機能を起動する場合、前記電動モータを動作させる前に前記電気ヒータを動作させ、その後所定時間が経過してから又は前記電解コンデンサの温度が前記閾値温度を超えてから若しくは外気温度が前記所定温度を超えてから前記電動モータを動作させるように構成されている、請求項１又は２に記載の複合装置。

【請求項5】

前記ヒータ制御回路は、前記電気ヒータへの通電を制御するスイッチング素子を有し、
前記圧縮機ハウジングと前記回路ハウジングとは、前記回路ハウジング内における前記モータ駆動回路の前記スイッチング素子及び前記ヒータ制御回路の前記スイッチング素子が前記圧縮機ハウジング内に流入した冷媒によって冷却され得るように結合されている、請求項１に記載の複合装置。

【請求項6】

前記圧縮機ハウジングの内部と前記回路ハウジングの内部とが第２の仕切部によって仕切られており、
前記圧縮機ハウジングの前記冷媒流入口は、前記第２の仕切部の近傍に設けられ、
前記回路ハウジング内において、前記モータ駆動回路の前記スイッチング素子及び前記ヒータ制御回路の前記スイッチング素子は、前記第２の仕切部に熱的に接触するように配置されている、
請求項５に記載の複合装置。

【請求項7】

前記冷媒が前記圧縮機ハウジング内を流れる方向と、前記熱媒体が前記ヒータハウジング内を流れる方向とが略直交している、請求項６に記載の複合装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、冷媒圧縮機能と熱媒体加熱機能とを有する複合装置に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、ハイブリッド自動車や電気自動車などの車両に適用可能な車両用空気調和装置が記載されている。特許文献１に記載された車両用空気調和装置は、冷媒を圧縮する電動圧縮機と、電動圧縮機から吐出された冷媒を放熱させて車室内に供給される空気を加熱する放熱器と、放熱された冷媒を減圧膨張させる膨張弁と、減圧膨張された冷媒と外気との間で熱交換を行わせる蒸発器に相当する熱交換器を含む冷媒回路を有している。また、特許文献１に記載された車両用空気調和装置は、放熱器による車室内の暖房を補助するため、熱媒体を加熱する熱媒体加熱電気ヒータと、加熱された熱媒体で車室内に供給される空気を加熱する熱媒体－空気熱交換器とを有している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１４－２１３７６５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１に記載された車両用空気調和装置は、放熱器による暖房能力の不足を補完することが可能である。しかし、特許文献１に記載された車両用空気調和装置では、電動圧縮機や熱媒体加熱電気ヒータなどが個別に設けられている。このため、装置全体が大型化し、設置スペースなどの面で改良の余地があった。

【0005】

本発明は、車両用空気調和装置等の小型化に資すると共に、低温時における冷媒圧縮機能の起動性能の低下を抑制し得る複合装置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】

【0006】

本発明の一側面によると、冷媒圧縮機能と熱媒体加熱機能とを有する複合装置が提供される。この複合装置は、冷媒を圧縮する圧縮機構と、前記圧縮機構を駆動する電動モータと、前記圧縮機構と前記電動モータとを内部に直列に収容すると共に、前記圧縮機構で圧縮される冷媒を内部に流入させる冷媒流入口と前記圧縮機構で圧縮された冷媒を外部に流出させる冷媒流出口とを有する圧縮機ハウジングと、熱媒体を加熱する電気ヒータと、前記電気ヒータを内部に収容すると共に、前記電気ヒータで加熱される熱媒体を内部に流入させる熱媒体流入口と前記電気ヒータで加熱された熱媒体を外部に流出させる熱媒体流出口とを有するヒータハウジングと、前記電動モータを制御するモータ駆動回路と、前記電気ヒータを制御するヒータ制御回路と、前記モータ駆動回路及び前記ヒータ制御回路を内部に収容する回路ハウジングとを含み、前記圧縮機ハウジング、前記ヒータハウジング及び前記回路ハウジングは、一体的に結合されている。前記モータ駆動回路は、直流電圧を平滑化する電解コンデンサと、平滑化された直流電圧を三相交流電圧に変換するパワースイッチング素子とを有し、前記ヒータハウジングと前記回路ハウジングとは、前記回路ハウジング内の前記電解コンデンサが前記ヒータハウジング内の前記電気ヒータによって温められ得るように結合されている。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、車両用空気調和装置等の小型化に資すると共に、低温時における冷媒圧縮機能の起動性能の低下を抑制し得る複合装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】実施形態に係る複合装置の正面図である。

【図2】実施形態に係る複合装置の右側面図である。

【図3】実施形態に係る複合装置の上面図である。

【図4】図２のＡ－Ａ断面図である。

【図5】実施形態に係る複合装置のモータ駆動回路の要部構成例を示す図である。

【図6】実施形態に係る複合装置のヒータ制御回路の要部構成例を示す図である。

【図7】実施形態に係る複合装置の制御系の概略構成を示すブロック図である。

【図8】実施形態に係る複合装置の部分概略断面図であり、図３のＢ－Ｂ断面図に相当する図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

【0010】

図１～図４は、本発明の実施形態に係る複合装置１の概略構成を示している。図１は、実施形態に係る複合装置１の正面図であり、図２は、実施形態に係る複合装置１の右側面図であり、図３は、実施形態に係る複合装置１の上面図であり、図４は、図２のＡ－Ａ断面図である。

【0011】

実施形態に係る複合装置１は、冷媒を圧縮する冷媒圧縮機能と、冷媒とは別の熱媒体を加熱する熱媒体加熱機能とを有している。つまり、複合装置１は、冷媒圧縮機と熱媒体加熱装置とが一体化された構成を有する。複合装置１は、例えば、上述したような車両用空気調和装置に適用され得る。

【0012】

複合装置１が車両用空気調和装置に適用された場合、複合装置１の冷媒圧縮機能部は、車両空気調和装置における冷媒回路に組み込まれ、例えば、膨張弁と、蒸発器に相当する熱交換器とを通過した冷媒を圧縮すると共に、圧縮された冷媒を、車室内に供給される空気を加熱する放熱器（冷媒－空気熱交換器）に供給するように構成され得る。また、複合装置１の熱媒体加熱機能部は、ポンプなどによって熱媒体が循環する熱媒体回路に組み込まれ、熱媒体を加熱すると共に、加熱された熱媒体を、車室内に供給される空気を加熱する熱媒体－空気熱交換器に供給するように構成され得る。なお、冷媒及び熱媒体は、それぞれ任意に選択され得るが、例えば、冷媒としては気体冷媒が用いられ、熱媒体としては液体が用いられ得る。また、特に限定されないが、熱媒体には、通常、水（不凍液などが混入されたものを含む）が用いられる。したがって、熱媒体加熱機能は、水加熱機能ということもできる。

【0013】

図１～図４を参照すると、複合装置１は、ハウジング２を有する。複合装置１のハウジング２は、第１ハウジング２Ａと、第２ハウジング２Ｂと、第３ハウジング２Ｃと、第１カバー２Ｄと、第２カバー２Ｅと、第３カバー２Ｆとを含み、これらが図示省略のボルトなどの締結部材によって一体的に結合（締結）されて構成されている。

【0014】

第１ハウジング２Ａは、略円筒状に形成されている。第１ハウジング２Ａの内部には、冷媒を圧縮する圧縮機構３と、圧縮機構３を駆動する電動モータ４とが軸方向に直列に収容されている。特に限定されないが、圧縮機構３は、固定スクロールと可動（旋回）スクロールとを含むスクロール圧縮機構であり得る。また、電動モータ４の出力軸４ａは、圧縮機構３（例えば、前記可動（旋回）スクロール）に連結されている。

【0015】

第１ハウジング２Ａの２つの開口端のうちの一方の開口端（図１、図２における下側のの開口端）、すなわち、第１ハウジング２Ａの圧縮機構３側の開口端は、第１カバー２Ｄによって閉塞されている。なお、圧縮機構３及びこれを駆動する電動モータ４を収容する第１ハウジング２Ａは、「圧縮機ハウジング」ということもできる。

【0016】

第２ハウジング２Ｂは、第１ハウジング２Ａの側方に配置されている。第２ハウジング２Ｂは、略矩形筒状に形成されている。第２ハウジング２Ｂの内部には、熱媒体を加熱する電気ヒータ５が収容されている。

【0017】

第２ハウジング２Ｂの２つの開口端のうちの一方の開口端（図１、図２における下側のの開口端）は、第２カバー２Ｅによって閉塞されている。なお、電気ヒータ５を収容する第２ハウジング２Ｂは、「ヒータハウジング」ということもできる。

【0018】

第３ハウジング２Ｃは、上面が開放された箱型に形成されている。第３ハウジング２Ｃ内には、電動モータ４を制御するモータ駆動回路２０及び電気ヒータ５を制御するヒータ制御回路３０が収容されている。具体的には、モータ駆動回路２０及びヒータ制御回路３０が実装された回路基板６が第３ハウジング２Ｃの内部に収容されている。

【0019】

第３ハウジング２Ｃの底壁７は、第１ハウジング２Ａの他方の開口端（図１、図２における上側の開口端）、すなわち、第１ハウジング２Ａの電動モータ４側の開口端と、第２ハウジング２Ｂの他方の開口端（図１、図２における上側の開口端）とを閉塞している。具体的には、本実施形態において、第３ハウジング２Ｃの底壁７は、第１底壁部７１と、第１底壁部７１よりも凹んだ位置（上面から離れた位置であり、図１、図２における下側の位置）にある第２底壁部７２とを有している。そして、第３ハウジング２Ｃの底壁７の第１底壁部７１が第１ハウジング２Ａの前記他方の開口端を閉塞し、第３ハウジング２Ｃの底壁７の第２底壁部７２が第２ハウジング２Ｂの前記他方の開口端を閉塞している。これにより、第１ハウジング２Ａの内部と第３ハウジング２Ｃの内部とが仕切られ、及び、第２ハウジング２Ｂの内部と第３ハウジング２Ｃの内部とが仕切られている。つまり、第３ハウジング２Ｃの底壁７は、第１ハウジング２Ａの内部と第３ハウジング２Ｃの内部とを仕切る仕切部としての第１底壁部７１と、第２ハウジング２Ｂの内部と第３ハウジング２Ｃの内部とを仕切る仕切部としての第２底壁部７２とを有している。

【0020】

第３ハウジング２Ｃの上面（開口端）は、第３カバー２Ｆによって閉塞されている。なお、モータ駆動回路２０及びヒータ制御回路３０を収容する第３ハウジング２Ｃは、「回路ハウジング」ということもできる。

【0021】

そして、複合装置１においては、主に圧縮機構３、電動モータ４及びモータ駆動回路２０によって冷媒圧縮機能（冷媒圧縮機）が実現され、主に電気ヒータ５及びヒータ制御回路３０によって熱媒体加熱機能（熱媒体加熱装置）が実現される。

【0022】

第１ハウジング２Ａには、外部からの冷媒を内部に流入させるための冷媒流入口８が形成されている。外部からの冷媒は、例えば、上述の車両用空気調和装置の冷媒回路における膨張弁と蒸発器に相当する熱交換器とを通過した冷媒、すなわち、低温低圧の冷媒である。本実施形態において、冷媒流入口８は、第１ハウジング２Ａの第３ハウジング２Ｃ側の部位、つまり、第１ハウジング２Ａの内部と第３ハウジング２Ｃの内部とを仕切る仕切部である第１底壁部７１の近傍に設けられている。好ましくは、冷媒流入口８は、外部からの冷媒の少なくとも一部が第１底壁部７１に沿って流れるように、外部からの冷媒を第１ハウジング２Ａ内に流入させるように構成されている。

【0023】

外部から冷媒流入口８を介して第１ハウジング２Ａの内部に流入した（低温低圧の）冷媒は、第１ハウジング２Ａの内部を流れて圧縮機構３に吸入される。圧縮機構３に吸入された冷媒は、圧縮機構３によって圧縮され、高温高圧の冷媒となって圧縮機構３から吐出される。吐出された（高温高圧の）冷媒は、第１ハウジング２Ａに形成された冷媒流出口９から外部に流出し、例えば、上述の車両用空気調和装置の冷媒回路における、車室内に供給される空気を加熱する放熱器（冷媒－空気熱交換器）に供給される。

【0024】

本実施形態において、冷媒流出口９は、第１ハウジング２Ａの第１カバー２Ｄ側の部位に、すなわち、冷媒流入口８から図１、図２における上下方向に離れた位置に設けられている。このため、本実施形態において、冷媒流入口８から第１ハウジング２Ａ内に流入した冷媒は、図１中に矢印で示されるように、第１ハウジング２Ａ内を、図１、図２における上側から下側に向かって流れる。

【0025】

なお、第１底壁部７１は、第１ハウジング２Ａ内に流入する冷媒によって冷却され得、電動モータ４は、第１ハウジング２Ａの内部を流れる冷媒によって冷却され得る。

【0026】

第２ハウジング２Ｂには、外部からの熱媒体を内部に流入させるための熱媒体流入口１０が形成されている。外部からの熱媒体は、例えば、上述の車両用空気調和装置の熱媒体回路における、車室内に供給される空気を加熱するための熱媒体－空気熱交換器を通過した熱媒体、すなわち、比較的低温の熱媒体である。本実施形態において、熱媒体流入口１０は、図１における奥側（図２における右側）に設けられている。

【0027】

外部から熱媒体流入口１０を介して第２ハウジング２Ｂの内部に流入した（低温の）熱媒体は、第２ハウジング２Ｂの内部を流れ、その際に、電気ヒータ５によって加熱されて昇温する（高温になる）。加熱された熱媒体は、第２ハウジング２Ｂに形成された熱媒体流出口１１から流出し、例えば、上述の車両用空気調和装置における、車室内に供給される空気を加熱するための熱媒体－空気熱交換器に供給される。

【0028】

本実施形態において、熱媒体流出口１１は、図１における手前側（図２における左側）に設けられている。このため、本実施形態において、熱媒体流入口１０から第２ハウジング２Ｂ内に流入した熱媒体は、図４中に矢印で示されるように、第２ハウジング２Ｂ内を右側から左側に向かって流れる。図１で言えば、熱媒体は、第２ハウジング２Ｂ内を奥側から手前側に向かって流れる。つまり、熱媒体が第２ハウジング２Ｂ内を流れる方向は、冷媒が第１ハウジング２Ａ内を流れる方向に略直交している。

【0029】

なお、図には示されていないが、モータ駆動回路２０から電動モータ４への給電線及びヒータ制御回路３０から電気ヒータ５への給電線は、それぞれ気密及び液密な状態で第３ハウジング２Ｃの底壁７を貫通して延びている。

【0030】

次に、図５及び図６を参照して電動モータ４を制御（駆動）するモータ駆動回路２０及び電気ヒータ５を制御するヒータ制御回路３０について説明する。

【0031】

図５は、モータ駆動回路２０の要部構成例を示す図である。本実施形態において、モータ駆動回路２０は、外部電源からの直流電圧を三相交流電圧に変換して電動モータ４に供給することで電動モータ４を制御（駆動）するように構成されている。モータ駆動回路２０は、平滑部２１と、第１パワーモジュール２２と、第１ドライバ回路２３とを有する。

【0032】

平滑部２１は、外部電源の電源ラインと接地ラインとの間に接続されており、外部電源からの直流電圧を平滑化する。平滑部２１は、複数（例えば１２個）の電解コンデンサＥＣを含む。

【0033】

第１パワーモジュール２２は、６つのパワースイッチング素子（以下、第１パワースイッチング素子」という）Ｑ１～Ｑ６と、６つのダイオードＤ１～Ｄ６とを含む。特に限定されないが、第１パワースイッチング素子Ｑ１～Ｑ６は、ＩＧＢＴ（絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ）であり得る。第１パワーモジュール２２は、第１パワースイッチング素子Ｑ１～Ｑ６がＰＭＷ制御されることにより、平滑部２１（つまり、複数の電解コンデンサＥＣ）によって平滑化された、外部電源からの直流電圧を三相交流電圧に変換して電動モータ４に供給する。

【0034】

具体的には、第１パワーモジュール２２は、外部電源の電源ラインと接地ラインとの間に、互いに並列に設けられたＵ相アーム、Ｖ相アーム及びＷ相アームを有する。

【0035】

Ｕ相アームには、２つの第１パワースイッチング素子Ｑ１、Ｑ２が直列に接続され、各第１パワースイッチング素子Ｑ１、Ｑ２にはダイオードＤ１、Ｄ２がそれぞれ逆並列に接続されている。

【0036】

Ｖ相アームには、２つの第１パワースイッチング素子Ｑ３、Ｑ４が直列に接続され、各第１パワースイッチング素子Ｑ３、Ｑ４にはダイオードＤ３、Ｄ４がそれぞれ逆並列に接続されている。

【0037】

Ｗ相アームには、２つの第１パワースイッチング素子Ｑ５、Ｑ６が直列に接続され、各第１パワースイッチング素子Ｑ５、Ｑ６にはダイオードＤ５、Ｄ６がそれぞれ逆並列に接続されている。

【0038】

また、Ｕ、Ｖ、Ｗ各相アームの中間点は、それぞれの一端においてスター結線された電動モータ４のＵ、Ｖ、Ｗ各相コイルの他端に接続されている。つまり、Ｕ相アームのパワースイッチング素子Ｑ１、Ｑ２の中間点がＵ相コイルに接続され、Ｖ相アームのパワースイッチング素子Ｑ３、Ｑ４の中間点がＶ相コイルに接続され、及び、Ｗ相アームのパワースイッチング素子Ｑ５、Ｑ６の中間点がＷ相コイルに接続されている。

【0039】

したがって、第１パワーモジュール２２は、各相アームの電源ライン側の第１パワースイッチング素子Ｑ１，Ｑ３，Ｑ５のＯＮ期間と接地ライン側の第１パワースイッチング素子Ｑ２，Ｑ４，Ｑ６のＯＮ期間との比率が制御される（ＰＷＭ制御される）ことにより、平滑部２１（電解コンデンサＥＣ）によって平滑化された、外部電源からの直流電圧を三相交流電圧に変換して電動モータ４に供給することができ、これにより、電動モータ４を駆動し、及び圧縮機構３を駆動することができる。

【0040】

第１ドライバ回路２３は、後述する複合装置１の制御ユニット１５からの制御信号（ＰＷＭ信号）に基づき、第１パワースイッチング素子Ｑ１～Ｑ６をＯＮ／ＯＦＦ駆動（ＰＷＭ制御）する。

【0041】

つまり、本実施形態において、モータ駆動回路２０（第１パワースイッチング素子Ｑ１～Ｑ６）の動作、ひいては、電動モータ４及び圧縮機構３の動作は、制御ユニット１５によって制御されるようになっている。

【0042】

図６は、ヒータ制御回路３０の要部構成例を示す図である。本実施形態において、ヒータ制御回路３０は、高電圧電源の電圧を電気ヒータ５に印加するように構成されており、第２パワーモジュール３１と、第２ドライバ回路３２とを有する。

【0043】

第２パワーモジュール３１は、電気ヒータ５への通電を制御する２つのパワースイッチング素子（以下、「第２パワースイッチング素子」という）Ｑ７、Ｑ８を含む。第２パワースイッチング素子Ｑ７、Ｑ８は、モータ駆動回路２０の第１パワースイッチング素子Ｑ１～Ｑ６と同様、ＩＧＢＴであり得る。本実施形態において、２つの第２パワースイッチング素子Ｑ７、Ｑ８のうちの一方の第２パワースイッチング素子Ｑ７は、電気ヒータ５よりも高電圧電源の出力側（電圧側）に設けられ、他方の第２パワースイッチング素子Ｑ８は、電気ヒータ５よりも高電圧電源の接地側に設けられている。

【0044】

第２パワーモジュール３１は、第２パワースイッチング素子Ｑ７、Ｑ８が制御（ＰＭＷ制御）されることにより、電気ヒータ５への通電をＯＮ／ＯＦＦし、これによって、電気ヒータ５の温度、さらには、電気ヒータ５によって加熱される熱媒体の温度を制御することができる。

【0045】

第２ドライバ回路３２は、後述する複合装置１の制御ユニット１５からの制御信号（ＰＷＭ信号）に基づき、第２パワースイッチング素子Ｑ７、Ｑ８をＯＮ／ＯＦＦ駆動（ＰＷＭ制御）する。

【0046】

つまり、本実施形態において、ヒータ制御回路３０（第２パワースイッチング素子Ｑ７、Ｑ８）の動作、ひいては、電気ヒータ５の動作（熱媒体の温度）は、制御ユニット１５によって制御されるようになっている。

【0047】

図７は、実施形態に係る複合装置１の制御系の概略構成を示すブロック図である。図７に示されるように、本実施形態において、複合装置１の制御ユニット１５には、上位の制御装置（例えば、上述の車両用空調装置の制御装置）から、冷媒圧縮機能の動作要求（起動要求、停止要求を含む）や熱媒体加熱機能の動作要求（起動要求、停止要求を含む）などが入力される。

【0048】

また、制御ユニット１５には、モータ駆動回路２０の第１パワースイッチング素子Ｑ１～Ｑ６の温度を検出する第１温度検出部５１、ヒータ制御回路３０の第２パワースイッチング素子Ｑ７、Ｑ８の温度を検出する第２温度検出部５２、及び、モータ駆動回路２０の平滑部２１を構成する電解コンデンサＥＣの温度を検出する第３温度検出部５３などの各種検出部の検出結果も入力される。

【0049】

なお、第１温度検出部５１は、第1パワースイッチング素子Ｑ１～Ｑ６の温度に相関する値を検出するものであってよい。第２温度検出部５２は、第２パワースイッチング素子Ｑ７、Ｑ８の温度に相関する値を検出するものであってよい。第３温度検出部５３は、電解コンデンサの温度に相関する値を検出するものであってよい。

【0050】

制御ユニット１５は、前記上位の制御装置からの冷媒圧縮機能の動作要求及び／又は前記各種検出部の検出結果に応じた制御信号（ＰＷＭ信号）を第１ドライバ回路２３に出力して第１パワースイッチング素子Ｑ１～Ｑ６をＯＮ／ＯＦＦ駆動し、これによって、電動モータ４（及び圧縮機構３）の動作、すなわち、冷媒圧縮機能の動作（冷媒圧縮機としての動作）を制御するように構成されている。

【0051】

また、制御ユニット１５は、前記上位の制御装置からの熱媒体加熱機能の動作要求及び／又は前記各種検出部の検出結果に応じた制御信号（ＰＷＭ信号）を第２ドライバ回路３２に出力して第２パワースイッチング素子Ｑ７、Ｑ８をＯＮ／ＯＦＦ駆動し、これによって、電気ヒータ５の動作、すなわち、熱媒体加熱機能の動作（熱媒体加熱装置としての動作）を制御するように構成されている。

【0052】

図８は、複合装置１の部分概略断面図（図３のＢ－Ｂ断面図に相当する）である。上述のように、モータ駆動回路２０及びヒータ制御回路３０は、回路基板６に実装されて第３ハウジング２Ｃの内部に収容されている。本実施形態において、回路基板６は、第３ハウジング２Ｃの内部に設けられた複数の基板取付部１２に取り付けられている。複数の基板取付部１２は、第３ハウジング２Ｃの底壁７の第１底壁部７１から（第１ハウジング２Ａから離れる方向）に突出するボス状に形成され、複数の基板取付部１２の上面に回路基板６がねじ１３によって取り付けられている。

【0053】

ところで、複合装置１は、車両用空気調和装置に適用され得るものであり、低温環境下に置かれることがある。モータ駆動回路２０において、外部電源からの直流電圧を平滑化する平滑部２１を構成している電解コンデンサＥＣは、その温度が低くなると、電解溶液中のイオンの流動性が悪くなり、ｔａｎδ（ＥＳＲ）が増加する。つまり、低温環境下では電解コンデンサＥＣの平滑能力が低下する。このため、低温時に電動モータ４、すなわち、冷媒圧縮機能を起動すると、リップル電圧が大きくなり、第1パワースイッチング素子Ｑ１～Ｑ６などにその耐圧を超える電圧がかかるおそれがある。

【0054】

このような電解コンデンサＥＣの平滑能力の低下に起因する低温時の不具合を防止するためには、低温時に冷媒圧縮機能を起動する際、冷媒圧縮機能を起動する前にリップル電圧が許容値を超えないように制限された電流を電動モータ４に流すことによって電解コンデンサＥＣの温度を上昇させることが考えられる。しかし、この方法では、電解コンデンサＥＣの温度が、電解コンデンサＥＣが適切な平滑能力を発揮し得る温度に達するまで冷媒圧縮機能を起動することができない。このため、冷媒圧縮機能の起動に時間がかかる。つまり、低温時における冷媒圧縮機能の起動性能が低下するという欠点がある。

【0055】

また、モータ駆動回路２０やヒータ制御回路３０に使用されているパワースイッチング素子は使用により発熱する。このため、これらパワースイッチング素子については発熱による温度上昇を抑制することが求められる。

【0056】

そこで、実施形態に係る複合装置１では、電解コンデンサＥＣの平滑能力の低下に起因する低温時の不具合の発生を防止しつつ、低温時における冷媒圧縮機能の起動性能の低下を抑制し、及び、パワースイッチング素子の冷却（放熱）性能を確保するため、以下に説明するような構成を採用している。

【0057】

（１）複合装置１において、第２ハウジング２Ｂと第３ハウジング２Ｃとは、第３ハウジング２Ｃ内の複数の電解コンデンサＥＣが第２ハウジング２Ｂ内の電気ヒータ５によって温められ得るように結合されている。換言すれば、電気ヒータ５は、第３ハウジング２Ｃ内の複数の電解コンデンサＥＣを温めることができるように配設されている。

【0058】

具体的には、第２ハウジング２Ｂ内において、電気ヒータ５は、第２ハウジング２Ｂ内と第３ハウジング２Ｃ内とを仕切る仕切部である第２底壁部７２の近くに、好ましくは、第２底壁部７２に沿って延びるように配置されている（図２参照）。

【0059】

また、図８に示されるように、第３ハウジング２Ｃ内において、モータ駆動回路２０の複数の電解コンデンサＥＣは、基板取付部１２に取り付けられた回路基板６の第３ハウジング２Ｃの底壁７側の面における第２底壁部７２に対向する部位に実装され、それぞれの先端部が第２底壁部７２に熱的に接触している。つまり、モータ駆動回路２０の複数の電解コンデンサＥＣは、第３ハウジング２Ｃ内において、第２ハウジング２Ｂ内と第３ハウジング２Ｃ内とを仕切る仕切部である第２底壁部７２に熱的に接触するように配置されている。ここで、「第２底壁部７２に熱的に接触する」とは、第２底壁部７２との間で熱交換が可能な状態にあることをいい、第２底壁部７２に直接接触すること、第２底壁部７２に近接していること、及び、熱伝導率が高い部材などを介して間接的に第２底壁部７２に接触することなどが含まれる。なお、本実施形態において、モータ駆動回路２０の複数の電解コンデンサＥＣは、熱伝導率が高い放熱シート６０を介して間接的に第２底壁部７２に接触している。

【0060】

（２）複合装置１は、電解コンデンサＥＣの温度が閾値温度以下の低温時に冷媒圧縮機能を起動する場合、冷媒圧縮機能の起動に先立って熱媒体加熱機能を起動するように構成されている。換言すれば、複合装置１は、電解コンデンサＥＣの温度が閾値温度以下の低温時に冷媒圧縮機能を起動する場合、電動モータ４を動作させる前に電気ヒータ５を動作させ、その後所定時間が経過してから電動モータ４を動作させるように構成されている。

【0061】

具体的には、複合装置１において、制御ユニット１５は、第３温度検出部５３の検出温度が閾値温度以下のときに冷媒圧縮機能の起動要求が入力されると、熱媒体加熱機能の起動要求の有無にかかわらず、電動モータ４を動作させる前に電気ヒータ５を動作させ、その後所定時間が経過してから電動モータ４を動作させるように構成されている。特に限定されないが、制御ユニット１５は、電動モータ４を動作させる前に、１００％又はそれに近いデューティ比の制御信号を第２ドライバ回路３２に出力して電気ヒータ５を動作させるように構成され得る。

【0062】

好ましくは、制御ユニット１５は、第３温度検出部５３の検出温度が閾値温度以下のときに冷媒圧縮機能の起動要求が入力されると、熱媒体加熱機能（電気ヒータ５）が動作しているか否かを判定するように構成される。そして、制御ユニット１５は、熱媒体加熱機能（電気ヒータ５）が動作している場合、速やかに冷媒圧縮機能（電動モータ４）を動作させ、熱媒体加熱機能（電気ヒータ５）が動作していない場合、まず熱媒体加熱機能（電気ヒータ５）を動作させ、その後所定時間が経過してから冷媒圧縮機能（電動モータ４）を動作させるように構成される。

【0063】

なお、前記所定時間は、電気ヒータ５の動作（発熱）により、電解コンデンサＥＣの温度が、電解コンデンサＥＣが適切な平滑能力を発揮することのできる温度まで上昇し得る時間としてあらかじめ実験等によって求められた時間が設定され得る。また、制御ユニット１５は、熱媒体加熱機能の起動要求が入力されない場合、前記所定時間が経過すると、熱媒体加熱機能（電気ヒータ５）を停止させる。

【0064】

（３）複合装置１において、第１ハウジング２Ａと第３ハウジング２Ｃとは、第３ハウジング２Ｃ内におけるモータ駆動回路２０の第１パワースイッチング素子Ｑ１～Ｑ６及びヒータ制御回路３０の第２パワースイッチング素子Ｑ７、Ｑ８が第１ハウジング２Ａ内に流入した（低温低圧）の冷媒によって冷却され得るように結合されている。

【0065】

具体的には、上述のように、第１ハウジング２Ａの冷媒流入口８は、第１ハウジング２Ａの内部と第３ハウジング２Ｃの内部とを仕切る仕切部である第１底壁部７１の近傍に設けられている。好ましくは、第１ハウジング２Ａの冷媒流入口８は、外部からの冷媒の少なくとも一部が第１底壁部７１に沿って流れるように、外部からの冷媒を第１ハウジング２Ａ内に流入させるように構成されている。

【0066】

また、第３ハウジング２Ｃ内において、モータ駆動回路２０の第１パワースイッチング素子Ｑ１～Ｑ６及びヒータ制御回路３０の第２パワースイッチング素子Ｑ７、Ｑ８は、基板取付部１２に取り付けられた回路基板６の第３ハウジング２Ｃの底壁７側の面における第１底壁部７１に対向する部位に実装され、それぞれが第１底壁部７１に熱的に接触している。つまり、モータ駆動回路２０の第１パワースイッチング素子Ｑ１～Ｑ６及びヒータ制御回路３０の第２パワースイッチング素子Ｑ７、Ｑ８は、第３ハウジング２Ｃ内において、第１ハウジング２Ａ内と第３ハウジング２Ｃ内とを仕切る仕切部である第１底壁部７１に熱的に接触するように配置されている。なお、「第１底壁部７１に熱的に接触する」とは、第１底壁部７１との間で熱交換が可能な状態にあることをいい、第１底壁部７１に直接接触すること、第１底壁部７１に近接していること、及び、熱伝導率が高い熱交換部材などを介して第１底壁部７１に間接的に接触することなどが含まれる。

【0067】

実施形態に係る複合装置１によれば以下の効果が得られる。

【0068】

複合装置１は、冷媒を圧縮する圧縮機構３と圧縮機構３を駆動する電動モータ４とを内部に直列に収容する第１ハウジング（圧縮機ハウジング）２Ａと、熱媒体を加熱する電気ヒータ５を内部に収容する第２ハウジング（ヒータハウジング）２Ｂと、電動モータ４を制御するモータ駆動回路２０及び電気ヒータ５を制御するヒータ制御回路３０を内部に収容する第３ハウジング（回路ハウジング）２Ｃとを含む。第１ハウジング２Ａは、圧縮機構３で圧縮される冷媒を内部に流入させる冷媒流入口８と圧縮機構３で圧縮された冷媒を外部に流出させる冷媒流出口９とを有し、第２ハウジング２Ｂは、電気ヒータ５で加熱される熱媒体を内部に流入させる熱媒体流入口１０と電気ヒータ５で加熱された熱媒体を外部に流出させる熱媒体流出口１１とを有する。そして、第１ハウジング２Ａ、第２ハウジング２Ｂ及び第３ハウジング２Ｃは、一体的に結合されている。

【0069】

このような複合装置１は、冷媒を圧縮する冷媒圧縮機（電動圧縮機）及び熱媒体を加熱する熱媒体加熱装置として機能し得るものであり、冷媒を圧縮しながら、熱媒体を加熱することができる。このため、複合装置１は、上述したような車両用空気調和装置に適用され得る。そして、複合装置１が車両用空気調和装置に適用されることにより、電動圧縮機及び熱媒体加熱装置を別個に有する従来の構成に比べて、車両用空気調和装置の小型化を図ることが可能である。

【0070】

また、複合装置１において、第２ハウジング２Ｂと第３ハウジング２Ｃとは、第３ハウジング２Ｃ内におけるモータ駆動回路２０の複数の電解コンデンサＥＣが第２ハウジング２Ｂ内の電気ヒータ５によって温められ得るように結合されている。具体的には、第２ハウジング２Ｂ内において、電気ヒータ５は、第２ハウジング２Ｂ内と第３ハウジング２Ｃ内とを仕切る仕切部としての第２底壁部７２に近い側に配置されており、第３ハウジング２Ｃ内において、モータ駆動回路２０の複数の電解コンデンサＥＣは、第２底壁部７２に熱的に接触するように配置されている。

【0071】

このような構成によれば、電気ヒータ５の動作（発熱）によって第２底壁部７２を直接又は熱媒体を介して間接的に温めること、さらには、第２底壁部７２に熱的に接触している電解コンデンサＥＣを温めることができる。このため、電解コンデンサＥＣの温度が低い場合であっても、電気ヒータ５を動作させることにより、電解コンデンサＥＣの温度を電解コンデンサＥＣが適切な平滑能力を発揮し得る温度まで比較的短い時間で上昇させることができる。したがって、電解コンデンサＥＣの平滑能力の低下に起因する低温時の不具合の発生を防止しつつ、低温時における冷媒圧縮機能の起動の遅延、すなわち、低温時における冷媒圧縮機能の起動性能の低下を抑制することができる。

【0072】

また、複合装置１は、電解コンデンサＥＣの温度が閾値温度以下の低温時に冷媒圧縮機能を起動する場合、冷媒圧縮機能の起動に先立って熱媒体加熱機能を起動するように構成されている。換言すれば、複合装置１は、電解コンデンサＥＣの温度が閾値温度以下の低温時に冷媒圧縮機能を起動する場合、電動モータ４を動作させる前に電気ヒータ５を動作させ、その後所定時間が経過してから電動モータ４を動作させるように構成されている。

【0073】

このため、電解コンデンサＥＣの平滑能力の低下に起因する低温時の不具合の発生をより確実に防止することができる。

【0074】

また、複合装置１において、第１ハウジング２Ａと第３ハウジング２Ｃとは、第３ハウジング２Ｃ内におけるモータ駆動回路２０の第１パワースイッチング素子Ｑ１～Ｑ６及びヒータ制御回路３０の第２パワースイッチング素子Ｑ７、Ｑ８が第１ハウジング２Ａ内に流入した（低温低圧）の冷媒によって冷却され得るように結合されている。具体的には、第１ハウジング２Ａの冷媒流入口８は、第１ハウジング２Ａの内部と第３ハウジング２Ｃの内部とを仕切る仕切部としての第１底壁部７１の近傍に設けられ、第３ハウジング２Ｃ内において、モータ駆動回路２０の第１パワースイッチング素子Ｑ１～Ｑ６及びヒータ制御回路３０の第２パワースイッチング素子Ｑ７、Ｑ８は、第１底壁部７１に熱的に接触するように配置されている。

【0075】

このような構成によれば、第１パワースイッチング素子Ｑ１～Ｑ６及び第２パワースイッチング素子Ｑ７、Ｑ８のそれぞれと、第１ハウジング２Ａ内に流入する冷媒によって冷却され得る第１底壁部７１との間の熱交換により、第１パワースイッチング素子Ｑ１～Ｑ６及び第２パワースイッチング素子Ｑ７、Ｑ８を効果的に冷却することができ、パワースイッチング素子の冷却（放熱）性能が確保され得る。

【0076】

なお、上述の実施形態において、複合装置１は、電解コンデンサＥＣの温度が閾値温度以下の低温時に冷媒圧縮機能を起動する場合、冷媒圧縮機能（電動モータ４）の起動に先立って熱媒体加熱機能（電気ヒータ５）を起動するように構成されている。しかし、これに限られるものではない。複合装置１は、外気温度が所定温度以下の低温時に冷媒圧縮機能を起動する場合、冷媒圧縮機能（電動モータ４）の起動に先立って熱媒体加熱機能（電気ヒータ５）を起動するように構成されてもよい。冷媒圧縮機能の停止時における電解コンデンサＥＣの温度と外気温度とは相関があるからである。この場合、第３温度検出部５３が電解コンデンサＥＣの温度に代えて外気温度を検出するように構成されてもよいし、図７中に二点鎖線で示されるように、制御ユニット１５が外気温度を検出する第４温度検出部５４の検出結果を入力するように構成されてもよい。

【0077】

また、上述の実施形態において、複合装置１は、電解コンデンサＥＣの温度が閾値温度以下の低温時に冷媒圧縮機能を起動する場合、電動モータ４を動作させる前に電気ヒータ５を動作させ、その後所定時間が経過してから電動モータ４を動作させるように構成されている。しかし、これに限られるものではない。複合装置１は、電解コンデンサＥＣの温度が閾値温度以下の低温時に冷媒圧縮機能を起動する場合、電動モータ４を動作させる前に電気ヒータ５を動作させ、電解コンデンサＥＣの温度が閾値温度を超えてから又は外気温度が所定温度を超えてから電動モータ４を動作させるように構成されてもよい。

【0078】

また、上述の実施形態においては、モータ駆動回路２０及びヒータ制御回路３０が１つの回路基板６に実装されている。しかし、これに限られるものではない。モータ駆動回路２０とヒータ制御回路３０とが個別の回路基板に実装されてもよいし、モータ駆動回路２０及び／又はヒータ制御回路３０が複数の回路基板に分割して実装されてもよい。

【0079】

また、上記では、主に複合装置１が車両用空気調和装置に適用される場合について説明されている。しかし、これに限られるものではない。複合装置１は、冷媒を圧縮する電動圧縮機及び熱媒体を加熱する熱媒体加熱装置を利用する種々の装置やシステムに適用することが可能である。

【0080】

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上述の実施形態に制限されるものではなく、本発明の技術的思想に基づいて変形及び変更が可能であることはもちろんである。

【符号の説明】

【0081】

１…複合装置、２…ハウジング、２Ａ…第１ハウジング（圧縮機ハウジング）、２Ｂ…第２ハウジング（ヒータハウジング）、２Ｃ…第３ハウジング（回路ハウジング）、３…圧縮機構、４…電動モータ、５…電気ヒータ、６…回路基板、７…底壁、８…冷媒流入口、９…冷媒流出口、１０…熱媒体流入口、１１…熱媒体流出口、１５…制御ユニット、２０…モータ駆動回路、３０…ヒータ制御回路、５１…第１温度検出部、５２…第２温度検出部、５３…第３温度検出部、７１…第１底壁部（第２の仕切部）、７２…第２底壁部（第１の仕切部）、ＥＣ…電解コンデンサ、Ｑ１～Ｑ６…第１パワースイッチング素子（モータ駆動回路のスイッチング素子）、Ｑ７，Ｑ８…第２パワースイッチング素子（ヒータ制御回路のスイッチング素子）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】