JP2002067666A

JP2002067666A - 車両用空調装置

Info

Publication number: JP2002067666A
Application number: JP2000254422A
Authority: JP
Inventors: Tatsuo Nakatani; 多津男中谷; Susumu Saito; 進斉藤
Original assignee: Zexel Valeo Climate Control Corp
Current assignee: Valeo Thermal Systems Japan Corp
Priority date: 2000-08-24
Filing date: 2000-08-24
Publication date: 2002-03-08

Abstract

(57)【要約】【課題】コンプレッサ用モータの駆動回路基板を、適
切な場所に配する共に、切替素子の放熱を簡易化する。【解決手段】コンプレッサ用モータの駆動回路を、フ
ァンモータの駆動回路が収納されるケース内に収納する
と共に、それぞれの切替素子のヒートシンクを共通化す
る。また、ヒートシンクの放熱部は、ファン近傍の空調
ダクト内に露出させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】この発明は、少なくとも空調
ダクト内に、ファンモータによって駆動されるファン
と、冷凍サイクルの一部を構成するエバポレータとを有
すると共に、前記冷凍サイクルは、コンプレッサ用モー
タによって駆動可能なコンプレッサを具備する車両用空
調装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】特開平１１−２６８５２１号公報に開示
される車両用空調装置は、通常走行時はコンプレッサを
車両走行用エンジンで駆動し、急加速時にコンプレッサ
を電動モータで駆動するハイブリッドコンプレッサを具
備する。また、前記電動モータを駆動するモータ駆動手
段が設けられ、コントロールユニットからの信号によっ
て制御される。

【０００３】また、前記引例に示されるハイブリッドコ
ンプレッサを駆動する電動モータ若しくは走行用エンジ
ンに並設して走行用に用いられると同時にコンプレッサ
を駆動可能な電動モータとしてブラシレスモータを用い
た場合、ブラシレスモータのステータに巻回されるコイ
ルに供給される電流は、切替素子としてのパワートラン
ジスタや電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）によってその
方向が切替えられて前記ステータに回転磁界を発生させ
るものである。このように、切替素子には、大電流が流
れることから、高温となるため、通常、ヒートシンクを
設けてその熱を放熱して、切替素子の温度上昇を抑制
し、切替素子自体の性能や、寿命を維持するようにする
ものである。

【０００４】

【発明が解決しようする課題】しかしながら、従来の構
成では、モータ駆動用の駆動回路は、モータ近傍に配さ
れることが望ましいことから、その設置場所がエンジン
ルーム内とされる場合が多く、この結果、低温空気が得
られにくい、防水、防塵対策が必要となるなどの不具合
が生じる。

【０００５】以上のことから、この発明は、コンプレッ
サ用モータの駆動回路基板を、適切な場所に配する共
に、切替素子の放熱を簡易化した車両用空調装置を提供
することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】したがって、この発明
は、少なくとも空調ダクト内に、ファンモータによって
駆動されるファンと、冷凍サイクルの一部を構成するエ
バポレータとを有すると共に、前記冷凍サイクルは、コ
ンプレッサ用モータによって駆動可能なコンプレッサを
具備する車両用空調装置において、前記空調ダクトに固
着されるファンモータ用のケース内に、前記ファンモー
タの駆動回路と共に前記コンプレッサ用モータの駆動回
路を収納し、前記ファンモータの駆動回路に設けられる
切替素子が固着されるヒートシンクに、前記コンプレッ
サ用モータの駆動回路に設けられる切替素子を固着する
ことにある。尚、前記切替素子としては、パワートラン
ジスタ、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）等がある。

【０００７】これによって、コンプレッサ用モータの駆
動回路を、ファンモータの駆動回路が収納されるケース
内に収納すると共に、それぞれの切替素子のヒートシン
クを共通化したので、切替素子の放熱を効率よく達成す
ることができるものである。

【０００８】また、前記ヒートシンクは、前記空調ダク
トの前記ファン近傍に露出する放熱部と、該放熱部に一
体に形成され、前記切替素子が固定される吸熱部とから
なることが望ましい。これによって、ヒートシンクの放
熱部を、ファン近傍に露出することができるので、ファ
ンから送出される空気によって効率良く冷却することが
できるものである。

【０００９】また、前記ファンモータの駆動回路と、前
記コンプレッサ用モータの駆動回路は、並設された異な
る基板に配線され、一つの吸熱部が、前記放熱部から延
出し、それぞれの基板に配線された前記切替素子がこの
一つに吸熱部に共に固着されることが望ましい。

【００１０】さらに、前記ファンモータの駆動回路と、
前記コンプレッサ用モータの駆動回路は、並設された異
なる基板に配線され、一対の吸熱部が、前記放熱部から
延出し、それぞれの基板に配線されたそれぞれの駆動回
路の切替素子がそれぞれの吸熱部に固着されるものであ
っても良く、前記ファンモータの駆動回路と、前記コン
プレッサ用モータの駆動回路とは、共通の基板に配線さ
れ、一つの吸熱部が、前記放熱部から延出し、それぞれ
の駆動回路が具備する切替素子がこの一つの吸熱部に共
に固着されるものであっても良い。

【００１１】さらにまた、前記ファンモータの駆動回路
と、前記コンプレッサ用モータの駆動回路とは、共通の
基板に配線され、一対の吸熱部が、前記放熱部から延出
し、それぞれの駆動回路が具備する切替素子がそれぞれ
の吸熱部に固着されるものであっても良い。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態につ
いて図面により説明する。

【００１３】図１は、車両用空調装置１の一部を示した
ものである。この車両用空調装置１において、空調ダク
ト２の上流側には内気導入口２及び外気導入口３が形成
され、インテークドア４によって適宜開閉されるもので
ある。また、この内気導入口２及び外気導入口３の下流
側には、ファンモータ５によって回転されるシロッコフ
ァン６が設けられる。さらに、シロッコファン６の回転
方向周縁は、スクロール形状に形成されたケース７によ
って画成され、吹出口８から前記空調ダクト２の下流側
へ空気が送出されるものである。この空気は、空調ダク
ト２内に配設されたエバポレータ９を通過することで冷
却され、図示しない空調ダクト２の下流側に送出され
る。この下流側には、図示しない加熱用熱交換器、図示
しないエアミックスドア等が設けられ、冷却された空気
との混合が調整されて適切に温調された空気となり、空
調ダクト２の最下流側に開口する吹出口から車室内に吹
出して車室内の温調を行うようになっているものであ
る。

【００１４】また、前記エバポレータ９は、コンプレッ
サ１０、コンデンサ (又は放熱器）１１、膨張弁１２、
アキュムレータ１３と共に冷凍サイクル１４を構成する
ものである。また、前記コンプレッサ１０は、電磁クラ
ッチ２０において図示しない走行用エンジンと連結され
て駆動されると共に、コンプレッサ用モータ３０によっ
ても駆動可能なハイブリッド型コンプレッサである。

【００１５】前記ハイブリッド型コンプレッサ１０は、
例えば図２に示すもので、電磁クラッチ２０、コンプレ
ッサ用モータ３０、及び圧縮部４０とによって構成され
る。前記電磁クラッチ２０は、前記圧縮部４０を駆動す
る駆動軸４１の一端に設けられ、この駆動軸４１の端部
に固定されるアーマチュア２１と、図示しない走行用エ
ンジンの回転に伴って回転するプーリ２２と、電流が供
給されることで前記アーマチュア２１を吸着する吸着部
２３とによって少なくとも構成される。これによって、
前記吸着部２３に電流が供給されると、前記アーマチュ
ア２１が吸着部２３に吸着され、前記プーリ２２の回転
が駆動軸４１に伝達されるものである。

【００１６】また、圧縮部４０は、内部に楕円状の空間
が画成されたシリンダブロック４２と、この楕円状の空
間に挿入されると共に前記駆動軸４１に固定された円形
のロータ４３と、このロータ４３の径方向に摺動自在に
設けられた複数のベーン４４とを具備し、これらによっ
て複数の圧縮室が形成される。そして、駆動軸４１の回
転に伴って圧縮室の容積を変化させ、吸入空間４５から
冷媒を吸引して圧縮し、吐出空間４６に吐出するもので
ある。尚、この実施の形態のハイブリッド型コンプレッ
サには、前記吸入空間４５と圧縮室とを連通する吸入口
の位置を変化させてコンプレッサ１０の吐出量を変化さ
せる容量可変機構５０が設けられる。

【００１７】前記コンプレッサ用モータ３０は、駆動軸
４１の他端側に配されるもので、駆動軸４１の他端に固
着され、回転方向に沿って複数の永久磁石３２が配され
たロータ３１と、前記ロータ３１の永久磁石３２に対峙
して設けられ、供給される電流の方向が切替えられて前
記ロータ３１に対して回転磁界を発生させるステータ３
３とによって構成される、いわゆるブラシレスモータで
ある。

【００１８】また、前記ファンモータ５は、例えば図３
に示すようなブラシレスモータである。このファンモー
タ５は、ケース７に形成の開口部７１に装着される上ケ
ース７２と、この上ケース７２に立設し、径方向に延出
する複数のアームを有するステータコア６１及びこのス
テータコア６１に巻回されるコイル６２からなるステー
タ６３と、このステータ６３を貫通して延出し、ベアリ
ング６７，６８によって回動自在に指示されると共に、
一端に前記シロッコファン６が固着される回転軸６４
と、この回転軸６４に固定され、前記ステータ６３を覆
うように傘状に広がると共に、前記ステータ６３と対峙
する周縁に回転方向に沿って配される複数の永久磁石６
５を有するロータ６６とを具備する。また、前記回転軸
６４の他端には、永久磁石を有する回転体６９が固着さ
れ、この回転体６９の回転がホール素子７０によって検
出されて、ロータ６６の回転位置が検出されるものであ
る。

【００１９】このホール素子７０は、例えば、図４に示
すように、ホール検出回路７４によってロータ６６の位
置を検出し、この検出結果が三相ロジック回路７５に送
られて切替素子７３の切替タイミングが演算される。ま
た、図示しない回転速度の設定手段によって設定された
目標回転速度に対応して出力デューティ設定回路７６で
出力信号のデューティ比が設定される。そして、前記三
相ロジック回路７５によって設定された切替タイミング
と、出力デューティ設定回路７６で設定されたデューテ
ィ比とが出力信号回路７７に出力され、これによって切
替素子７３に制御信号が出力されて、それぞれの切替素
子７３がオンオフすることで、電源ライン８０から前記
コイル（Ｕ，Ｖ，Ｗ）６２のそれぞれに電流が供給さ
れ、前記ステータ６３に回転磁界が発生する。尚、前記
切替素子７３として、この実施の形態では、電界効果ト
ランジスタ（ＦＥＴ１〜ＦＥＴ６）を用いたが、パワー
トランジスタを用いても良い。

【００２０】尚、駆動回路を構成する前記ホール素子７
０、ホール検出回路７４、三相ロジック回路７５、出力
デューティ設定回路７６、出力信号回路７７及び切替素
子７３は、それぞれコントロール基板８１に配線され
る。また、前記切替素子７３は、大電流が流れて高温と
なることから、ヒートシンク９０によって放熱するよう
になっている。このヒートシンク９０は、複数のフィン
からなる放熱部９１と、前記切替素子７３が接触固定さ
れる吸熱部９２とによって構成される。また、前記放熱
部９１は、前記上ケース７２から空調ダクト２内に露出
して設けられる。

【００２１】そして、前記コントロール基板８１が配さ
れる収納空間８５は、外ケース８４によって閉塞される
ものである。また、前記収納空間８５には、前記コンプ
レッサ用モータ３０の駆動回路が配線されたコントロー
ル基板８２も配される。これによって、コントロール基
板８２は、車室内側に位置していることから、前記コン
プレッサ用モータ３０の駆動回路をエンジンルーム側に
配した場合に比べて、外ケース８４自体に防水、防塵対
策を施す必要がないものである。また、このコンプレッ
サ用モータ３０の駆動回路も図４で示す回路と同じ構成
を有するものであり、大電流が流れる切替素子８３を有
する。このため、この切替素子８３に発生する熱も放出
する必要があることから、前記ヒートシンク９０の吸熱
部９２を延出し、ここに前記切替素子８３を接触固定す
るものである。

【００２２】これによって、エンジンルーム内に配され
るコンプレッサ用モータ３０の駆動回路を、ファンモー
タ５の駆動回路に並設して設けると共に、ヒートシンク
９０を共通化したので、コンプレッサ用モータ３０の切
替素子８３の放熱を効果的に行うことができるものであ
る。

【００２３】また、図５で示す第２の実施の形態は、前
記ヒートシンク９０の吸熱部９２ａ，９２ｂを、前記放
熱部９１からそれぞれの切替素子７３，８３用に延出し
たものを示したものである。これによって、上述した実
施の形態の場合よりも、お互いの切替素子７３，８３の
間の熱影響を低減することができるものである。尚、こ
の実施の形態及び下記する実施の形態において、上述し
た実施の形態と同様の個所又は同様の効果を奏する個所
には同様の符号を付してその説明を省略する。

【００２４】図６で示す第３の実施の形態は、ファンモ
ータ５の駆動回路と、コンプレッサ用モータ３０の駆動
回路とを一つのコントロール基板８１Ａに配線し、切替
素子７３のための吸熱部９２ａ’及び切替素子８３のた
めの吸熱部９２ｂ’をそれぞれ設けたものを開示する。

【００２５】尚、上述した実施の形態において、コンプ
レッサ１０を駆動するモータ３０はコンプレッサ１０の
駆動軸４１の一端に設けられるが、ハイブリッド車のよ
うに、走行用にエンジンと電動モータを有するものにお
いては、前記走行用電動モータの駆動回路を前記収納空
間８５内に設けても良いものである。この場合、コンプ
レッサを駆動する専用のモータが設けられる場合には、
前記収納空間８５には、３つのコントロール基板を設け
るようにしても良いものである。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、コンプレッサ駆動用のモータの駆動回路を、ファン
駆動用のモータの駆動回路の収納空間に収納するように
したり、両者を一つのコントロール基板上に配線するよ
うにすると共に、ヒートシンクを共通化したので、ケー
ス及びヒートシンクの個数が減じてコストダウンを図る
ことができるものである。

【００２７】また、ヒートシンクの放熱部を空調ダクト
内に露出させたことから、エンジンルーム内に比べて低
温の空気と接触できるので、ヒートシンクの放熱性を向
上させることができるので、駆動回路の効率、時にコン
プレッサ用モータの駆動効率を向上させることができる
ものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願発明の実施の形態に係る車両用空調装置の
構成の一部を示した概略図である。

【図２】ハイブリッド型コンプレッサの一例を示した断
面図である。

【図３】本願発明の実施の形態に係るファンモータの一
例を示した断面図である。

【図４】駆動回路の一例を示した概略構成図である。

【図５】第２の実施の形態に係るヒートシンク近傍を示
した一部断面図である。

【図６】第３の実施の形態に係るヒートシンク近傍を示
した一部断面図である。

【符号の説明】

１車両用空調装置２空調ダクト５ファンモータ６シロッコファン７ケース９エバポレータ１０コンプレッサ１１コンデンサ１２膨張弁１３アキュムレータ２０電磁クラッチ３０コンプレッサ用モータ４０圧縮部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも空調ダクト内に、ファンモー
タによって駆動されるファンと、冷凍サイクルの一部を
構成するエバポレータとを有すると共に、前記冷凍サイ
クルは、コンプレッサ用モータによって駆動可能なコン
プレッサを具備する車両用空調装置において、前記空調ダクトに固着されるファンモータ用のケース内
に、前記ファンモータの駆動回路と共に前記コンプレッ
サ用モータの駆動回路を収納し、前記ファンモータの駆動回路に設けられる切替素子が固
着されるヒートシンクに、前記コンプレッサ用モータの
駆動回路に設けられる切替素子を固着することを特徴と
する車両用空調装置。
【請求項２】前記ヒートシンクは、前記空調ダクトの
前記ファン近傍に露出する放熱部と、該放熱部に一体に
形成され、前記切替素子が固定される吸熱部とからなる
ことを特徴とする請求項１記載の車両用空調装置。
【請求項３】前記ファンモータの駆動回路と、前記コ
ンプレッサ用モータの駆動回路は、並設された異なる基
板に配線され、一つの吸熱部が、前記放熱部から延出
し、それぞれの基板に配線された前記切替素子がこの一
つに吸熱部に共に固着されることを特徴とする請求項２
記載の車両用空調装置。
【請求項４】前記ファンモータの駆動回路と、前記コ
ンプレッサ用モータの駆動回路は、並設された異なる基
板に配線され、一対の吸熱部が、前記放熱部から延出
し、それぞれの基板に配線されたそれぞれの駆動回路の
切替素子がそれぞれの吸熱部に固着されることを特徴と
する請求項２記載の車両用空調装置。
【請求項５】前記ファンモータの駆動回路と、前記コ
ンプレッサ用モータの駆動回路とは、共通の基板に配線
され、一つの吸熱部が、前記放熱部から延出し、それぞ
れの駆動回路が具備する切替素子がこの一つの吸熱部に
共に固着されることを特徴とする請求項２記載の車両用
空調装置。
【請求項６】前記ファンモータの駆動回路と、前記コ
ンプレッサ用モータの駆動回路とは、共通の基板に配線
され、一対の吸熱部が、前記放熱部から延出し、それぞ
れの駆動回路が具備する切替素子がそれぞれの吸熱部に
固着されることを特徴とする請求項２記載の車両用空調
装置。