JP2004106614A

JP2004106614A - 車両用空調機および空調機用パワーモジュール

Info

Publication number: JP2004106614A
Application number: JP2002269485A
Authority: JP
Inventors: Hideki Sunaga; 須永　英樹; Futoshi Araki; 新木　太; Kaoru Tanaka; 田中　馨; Eiji Takahashi; 高橋　栄二
Original assignee: Calsonic Kansei Corp
Current assignee: Marelli Corp
Priority date: 2002-09-17
Filing date: 2002-09-17
Publication date: 2004-04-08

Abstract

【課題】車両用空調機および空調機用パワーモジュールにおいて、空調機の性能低下を招くことなく、冷却効率を高める。
【解決手段】送風機２５に対する通電制御用ＭＯＳトランジスタ１２ａを含む電気回路１２が放熱性絶縁基板１３上に形成され、かつ電気回路１２が防水コーティング膜１４によって覆われてなるパワーモジュール１１の、少なくとも放熱性絶縁基板１３および防水コーティング膜１４の部分を、遠心スクロール部２８を通過する空気Ａに晒されるように配設する。
【選択図】　　　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両用空調機およびこの空調機に用いられるパワーモジュールに関し、詳細には、パワーモジュールの冷却の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
車両に取付けられる空調機は、送風機およびこの送風機から送出された空気を加圧する遠心スクロール部が設けられたインテークユニットと、送風機の動作を制御する制御装置とを有し、インテークユニットから送出された空気は、クーラユニットに組み込まれたエバポレータにより冷却され、ヒータユニットのヒートコアから送出された暖気と混合されて、所望とする温度に調整されたうえで、車内の各吹出し口から吹き出される。
【０００３】
ここで、一般にオートエアコンと称される自動調整機能を有する空調機では、制御装置の、ＭＯＳトランジスタ（半導体素子の一例）が組み込まれたパワーモジュールによって、送風機の動作を自動制御している。
【０００４】
このような自動制御としては、吹出し風量の制御や、車室温度の制御などがあり、制御中は制御動作のために、この半導体素子は発熱して高温となる。
【０００５】
そして、この高温状態が長く続くと、半導体素子自体の動作が不安定となったり、隣接する他の部品への熱的影響を与えることがあり、半導体素子を冷却して所望とする性能を発揮させる必要がある。
【０００６】
そこで、例えば特許文献１に示されているように、パワーモジュールにヒートシンクを取り付け、インテークユニットに接続されたクーラユニットの風路にこのヒートシンクを突出させ、風路を通過する空気流によってヒートシンクを冷却し、パワーモジュールを効果的に冷却することが行われている。
【０００７】
一方、オートエアコン以外のマニュアルエアコンでは、各種の切換えや調整を手動で行うように構成されており、このような手動調整のために抵抗体ユニット（電気抵抗回路基板）が備えられている。
【０００８】
このマニュアルエアコンで用いられる抵抗体ユニットは、オートエアコンで用いられるパワーモジュール程高温にならないため、ヒートシンクが取り付けられることはなく、ヒートシンクが取付けられたパワーモジュールよりも小さいサイズとなっている。
【０００９】
そのため、例えば特許文献２に示された技術によれば、この抵抗体ユニットを、クーラユニットの風路に比較して流速が速く、冷却効率のよいインテークユニットの風路に配設し、良好に冷却する提案がなされている。
【００１０】
【特許文献１】
特開平９−２７２６０号公報
【特許文献２】
実公平７−４５９２１号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、オートエアコンのパワーモジュールについても、上記抵抗体ユニットと同様に、インテークユニットの風路にヒートシンクを突出させて、冷却効率を向上させることが考えられる。
【００１２】
しかし、パワーモジュールに取り付けられるヒートシンクは、冷却のために表面積が大きくなるように形成されており、抵抗体ユニットに比べて、通過する空気流に対しては大きな抵抗となる。
【００１３】
特に、従来からヒートシンクが設けられていたクーラユニットの風路に比べて風路断面積が小さいインテークユニットの風路においては、この抵抗の増大が、空調機としての性能低下に直結することになる。
【００１４】
本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、空調機の性能低下を招くことなく、冷却効率を高めることができる車両用空調機および空調機用パワーモジュールを提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に係る車両用空調機は、送風機および該送風機から送出された空気を加圧する遠心スクロール部が設けられたインテークユニットと、前記送風機の動作を制御する制御装置とを有し、車両に取り付けられる車両用空調機において、前記制御装置は、前記送風機の通電制御用半導体素子を有する電気回路が放熱性絶縁基板上に形成され、かつ前記電気回路が防水コーティング膜によって覆われてなるパワーモジュールを備え、前記パワーモジュールの少なくとも前記放熱性絶縁基板および前記防水コーティング膜の部分が前記遠心スクロール部を通過する空気に晒されるように、前記パワーモジュールは前記遠心スクロール部の風路に配設されたことを特徴とする。
【００１６】
ここで、半導体素子とは、代表的には例えばトランジスタなどである。
【００１７】
また、放熱性絶縁基板とは、放熱性が良好で、かつ電気回路を形成するのに必要な絶縁性能を有する基板を意味する。以下の発明においても同様である。
【００１８】
このように構成された本発明の請求項１に係る車両用空調機によれば、パワーモジュールが、クーラユニット内の風路よりも通過する空気流の流速が速い遠心スクロール部の風路に配設されて、このパワーモジュールの発熱体である通電制御用半導体素子が実装されている放熱性絶縁基板およびこの実装された通電制御用半導体素子表面を覆う防水コーティング膜の部分が、この遠心スクロール部を通過する速い速度の空気流に晒されているため、クーラユニット内の風路に配設されている場合よりも、効果的に冷却される。
【００１９】
したがって、パワーモジュールの発熱によってその性能低下が従来よりも生じにくくなり、車両用空調機としての性能が向上する。
【００２０】
しかも、このように放熱性絶縁基板および防水コーティング膜の部分を遠心スクロール部の風路に突出させても、この風路を通過する空気流に対する抵抗は、従来からこの遠心スクロール部の風路に設けられていた手動調整用の電気抵抗回路基板による抵抗と同程度であるため、この観点で空調機の性能低下を招くこともない。
【００２１】
このように、パワーモジュールが、手動調整用の電気抵抗回路基板と同程度まで小さいサイズに構成することができるのは、通電制御用の半導体素子を実装した基板が、放熱性に優れた放熱性絶縁基板であるため、放熱のために従来のパワーモジュールに設けられていたヒートシンクを設ける必要がないからである。
【００２２】
また、放熱性絶縁基板に形成された電気回路は防水コーティング膜によって覆われているため、遠心スクロール部の風路を通過する流速の速い空気流により冷却されて結露が生じても、結露は防水コーティング膜によって電気回路に直接触れることがなく、電気回路の短絡や腐食等の問題が生じることはない。
【００２３】
さらに、上記ヒートシンクを備える必要がないため、部品点数を削減し、製造コストを低減することもできる。
【００２４】
本発明の請求項２に係る車両用空調機は、請求項１に係る車両用空調機において、前記パワーモジュールを前記遠心スクロール部に着脱可能に配設するためのコネクタ部材が、該遠心スクロール部に設けられ、前記コネクタ部材は、前記送風機の動作を手動で制御するための電気抵抗回路基板を、前記パワーモジュールに替えて着脱可能に配設しうるものであることを特徴とする。
【００２５】
このように構成された請求項２に係る車両用空調機によれば、パワーモジュールは、遠心スクロール部に設けられたコネクタ部材を介して、この遠心スクロール部に着脱自在に設けられ、しかも、このコネクタ部材は、送風機の動作を手動で制御するための電気抵抗回路基板も着脱可能であるため、コネクタ部材を、自動調整用のパワーモジュールと手動調整用の電気抵抗回路基板とに共用することができ、両者のうち一方を選択的に装着することにより、選択使用のための封止栓等を自動調整／手動調整に応じて脱着することなく遠心スクロール部を、オートエアコンとマニュアルエアコンとに兼用することができる。
【００２６】
したがって、部品の共通化によって製造コストを一層低減することができる。しかも自動調整／手動調整に応じて、不要孔を封止栓等で塞ぎ、または塞がない、という組立て作業の相違もなくなるため、製造作業を効率化することもできる。
【００２７】
本発明の請求項３に係る車両用空調機は、請求項２に係る車両用空調機において、前記通電制御用半導体素子は、全体として略矩形の樹脂封止体と、前記樹脂封止体の互いに平行な一対の縁部のうち一方の縁部から突出して前記電気回路に接続される接続ピンと、他方の縁部から露出して前記封止体の熱を放熱させる金属製の放熱促進部材とを備えるとともに、前記一方の縁部が前記コネクタ部材側に位置し、前記他方の縁部が前記コネクタ部材とは反対側に位置する向きで、前記放熱性絶縁基板上に配設されていることを特徴とする。
【００２８】
このように構成された請求項３に係る車両用空調機によれば、発熱する通電制御用半導体素子は、装着されるコネクタ部材から遠い側の縁部に設けられた放熱促進部材から放熱するため、この放熱促進部材からの熱がコネクタ部材に対して影響を与えにくいものとなる。
【００２９】
したがって、コネクタ部材に近い側の縁部に放熱促進部材を設けたものに比べて、コネクタ部材（特にコネクタ部材のハウジング）の耐熱性を高める必要性が低くなる。
【００３０】
本発明の請求項４に係る車両用空調機は、請求項２または３に係る車両用空調機において、前記放熱性絶縁基板は、前記コネクタ部材に装着される接続端子と前記通電制御用半導体素子との間に、前記送風機への通電を遮断するヒューズ素子を備えていることを特徴とする。
【００３１】
このように構成された請求項４に係る車両用空調機によれば、送風機への通電によって通電制御用半導体素子が所定温度以上に発熱した場合には、この通電制御用半導体素子とコネクタ部材に直接接続される接続端子との間に配置されたヒューズ素子が、この熱によって溶断する等して、コネクタ部材に伝熱するのが防止される。
【００３２】
したがって、コネクタ部材（特にコネクタ部材のハウジング）の耐熱性を高める必要性を一層低く抑えることができる。
【００３３】
本発明の請求項５に係る車両用空調機は、請求項１から４のうちいずれか１項に係る車両用空調機において、前記放熱性絶縁基板は、前記空気の通過方向に沿って延在するように配設されることを特徴とする。
【００３４】
このように構成された請求項５に係る車両用空調機によれば、放熱性絶縁基板は、前記空気の通過方向に沿って延在するように配設されているため、この遠心スクロール部を通過する空気流の抵抗になりにくく、一方、通過する空気流は、放熱性絶縁基板および防水コーティング膜の表面に沿って通過するため、放熱性絶縁基板および防水コーティング膜は効率的に冷却される。
【００３５】
本発明の請求項６に係る車両用空調機は、請求項１から５のうちいずれか１項に係る車両用空調機において、前記通電制御用半導体素子は、該放熱性絶縁基板の中央部に対して前記風路の風上側に偏って取り付けられていることを特徴とする。
【００３６】
ここで、パワーモジュールの全体的な厚さは、放熱性絶縁基板上に設けられた通電制御用半導体素子の厚さに大きく依存する。
【００３７】
したがって、この半導体素子が基板上の、空気流の下流側端部に設けられている場合は、この下流側端部を通過した直後部分で空気流は大きな乱流を発生し、この乱流によって、異音が発生したり、パワーモジュール通過後の空気流が適正に流れなくなることがある。
【００３８】
しかし、上述したように構成された請求項６に係る車両用空調機によれば、通電制御用半導体素子が、放熱性絶縁基板の中央部に対して風路の風上側に偏って取り付けられているため、半導体素子を通過した直後部分で空気流は乱流を発生するが、半導体素子を通過した直後部分は放熱性絶縁基板上であるため、半導体素子を通過した後の段差（半導体素子の厚さ分の段差）は、半導体素子が基板上の下流側端部に設けられている場合の段差（半導体素子の厚さ、基板の厚さおよび防水コーティング膜の厚さの総和による段差）に比べて小さくなり、発生する乱流は小さく、したがって、異音の発生が抑制されるとともに、乱流は比較的収束しやすく、適正な空気流を得ることができる。
【００３９】
本発明の請求項７に係る車両用空調機は、請求項１から６のうちいずれか１項に記載の車両用空調機において、前記放熱性絶縁基板は、熱伝導性に優れた基板層を絶縁層によって覆ったものであることを特徴とする。
【００４０】
このように構成された請求項７に係る車両用空調機によれば、基板層が熱伝導性に優れたものであるため、放熱性に優れる。
【００４１】
また、この基板層が絶縁層によって覆われているため、電気回路を形成するのに必要な絶縁性も適正に備えたものとすることができる。
【００４２】
なお、このような放熱性絶縁基板としては、例えば金属板（基板層）にガラス層等（絶縁層）をコーティングした琺瑯などを適用することができる。
【００４３】
本発明の請求項８に係る空調機用パワーモジュールは、送風機から送出された空気を加圧する遠心スクロール部が設けられたインテークユニットに配設され、前記送風機の動作を制御する空調機用パワーモジュールであって、前記送風機の通電制御用半導体素子を有する電気回路が放熱性絶縁基板上に形成され、かつ前記電気回路が防水コーティング膜によって覆われているとともに、前記放熱性絶縁基板および前記防水コーティング膜の部分が前記遠心スクロール部を通過する空気に晒されるように、前記遠心スクロール部の風路に配設されることを特徴とする。
【００４４】
このように構成された本発明の請求項８に係る空調機用パワーモジュールによれば、クーラユニット内の風路よりも通過する空気流の流速が速い遠心スクロール部の風路に配設されて、発熱体である通電制御用半導体素子が実装されている放熱性絶縁基板およびこの実装された通電制御用半導体素子表面を覆う防水コーティング膜の部分が、この遠心スクロール部を通過する速い速度の空気流に晒されるため、クーラユニット内の風路に配設されるものよりも、効果的に冷却される。
【００４５】
したがって、発熱によってその性能低下が従来よりも生じにくくなり、パワーモジュールとしての性能が向上する。
【００４６】
しかも、このように放熱性絶縁基板および防水コーティング膜の部分を遠心スクロール部の風路に突出させても、この風路を通過する空気流に対する抵抗は、従来からこの遠心スクロール部の風路に設けられていた手動調整用の電気抵抗回路基板による抵抗と同程度であるため、この観点で、取付けられる車両用空調機等の性能低下を招くこともない。
【００４７】
このように、パワーモジュールが、手動調整用の電気抵抗回路基板と同程度まで小さいサイズに構成することができるのは、通電制御用の半導体素子を実装した基板が、放熱性に優れた放熱性絶縁基板であるため、放熱のために従来のパワーモジュールに設けられていたヒートシンクを設ける必要がないからである。
【００４８】
また、放熱性絶縁基板に形成された電気回路は防水コーティング膜によって覆われているため、遠心スクロール部の風路を通過する流速の速い空気流により冷却されて結露が生じても、結露は防水コーティング膜によって電気回路に直接触れることがなく、電気回路の短絡や腐食等の問題が生じることはない。
【００４９】
さらに、上記ヒートシンクを備える必要がないため、部品点数を削減し、製造コストを低減することもできる。
【００５０】
本発明の請求項９に係る空調機用パワーモジュールは、請求項８に係る空調機用パワーモジュールにおいて、前記送風機の動作を手動で制御するための電気抵抗回路基板が着脱可能に配設される、前記遠心スクロール部に設けられコネクタ部材に対して、前記電気抵抗回路基板に替えて、着脱可能に配設されることを特徴とする。
【００５１】
このように構成された請求項９に係る空調機用パワーモジュールによれば、遠心スクロール部に設けられたコネクタ部材を介して、この遠心スクロール部に着脱自在に設けられ、しかも、このコネクタ部材は、送風機の動作を手動で制御するための電気抵抗回路基板も着脱可能であるため、コネクタ部材を、自動調整用のパワーモジュールと手動調整用の電気抵抗回路基板とに共用することができ、両者のうち一方を選択的に装着することにより、選択使用のための封止栓等を自動調整／手動調整に応じて脱着することなく遠心スクロール部を、オートエアコンとマニュアルエアコンとに兼用することができる。
【００５２】
したがって、部品の共通化によって製造コストを一層低減することができる。しかも自動調整／手動調整に応じて、不要孔を封止栓等で塞ぎ、または塞がない、という組立て作業の相違もなくなるため、製造作業を効率化することもできる。
【００５３】
本発明の請求項１０に係る空調機用パワーモジュールは、請求項９に係る空調機用パワーモジュールにおいて、前記通電制御用半導体素子は、全体として略矩形の樹脂封止体と、前記樹脂封止体の互いに平行な一対の縁部のうち一方の縁部から突出して前記電気回路に接続される接続ピンと、他方の縁部から露出して前記封止体の熱を放熱させる金属製の放熱促進部材とを備えるとともに、前記一方の縁部が前記コネクタ部材側に位置し、前記他方の縁部が前記コネクタ部材とは反対側に位置する向きで、前記放熱性絶縁基板上に配設されていることを特徴とする。
【００５４】
このように構成された請求項１０に係る空調機用パワーモジュールによれば、発熱する通電制御用半導体素子は、装着されるコネクタ部材から遠い側の縁部に設けられた放熱体から放熱するため、この放熱体からの熱が、装着されるコネクタ部材に対して影響を与えにくいものとなる。
【００５５】
したがって、コネクタ部材に近い側の縁部に放熱体を設けたものに比べて、コネクタ部材（特にコネクタ部材のハウジング）の耐熱性を高める必要性が低くなる。
【００５６】
本発明の請求項１１に係る空調機用パワーモジュールは、請求項９または１０に係る空調機用パワーモジュールにおいて、前記放熱性絶縁基板は、前記コネクタ部材に装着される接続端子と前記通電制御用半導体素子との間に、前記送風機への通電を遮断するヒューズ素子を備えていることを特徴とする。
【００５７】
このように構成された請求項１１に係る空調機用パワーモジュールによれば、送風機への通電によって通電制御用半導体素子が所定温度以上に発熱した場合には、この通電制御用半導体素子とコネクタ部材に直接接続される接続端子との間に配置されたヒューズ素子が、この熱によって溶断する等して、コネクタ部材に伝熱するのが防止される。
【００５８】
したがって、このパワーモジュールが装着されるコネクタ部材（特にコネクタ部材のハウジング）の耐熱性を高める必要性を一層低く抑えることができる。
【００５９】
本発明の請求項１２に係る空調機用パワーモジュールは、請求項８から１１のうちいずれか１項に係る空調機用パワーモジュールにおいて、前記放熱性絶縁基板は、熱伝導性に優れた基板層を絶縁層によって覆ったものであることを特徴とする。
【００６０】
このように構成された請求項１２に係る空調機用パワーモジュールによれば、基板層が熱伝導性に優れたものであるため、放熱性に優れる。
【００６１】
また、この基板層が絶縁層によって覆われているため、電気回路を形成するのに必要な絶縁性も適正に備えたものとすることができる。
【００６２】
なお、このような放熱性絶縁基板としては、例えば金属板（基板層）にガラス層等（絶縁層）をコーティングした琺瑯などを適用することができる。
【００６３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る車両用空調機および空調機用パワーモジュールの具体的な実施の形態について、図面を用いて説明する。
【００６４】
図１は、本発明の一実施形態に係るオートエアコン（車両用空調機）の概略構成図である。図示のオートエアコン１００は、一般の車両用空調機と同様、外気または内気を選択的に取り入れるインテークユニット２０と、インテークユニット２０によって取り入れられた外気または内気等の空気Ａを冷却するクーラーユニット３０と、取入れ空気Ａを温調するヒータユニット４０と、これらの動作を制御する制御装置１０と、温調された調和空気Ａを車室内の各吹出口まで導く通風ダクト５０とを備えた構成である。
【００６５】
インテークユニット２０には、外気を取り入れる外気取入口２１と内気を取り入れる内気取入口２２とが開設されており、これら各取入口２１，２２の接続部には、外気または内気を選択的にインテークユニット２０内に取り入れるインテークドア２３が回動自在に設けられている。
【００６６】
このインテークドア２３は、制御装置１０によって駆動制御され、図示しないインテークドアアクチュエータによってリンクを介して回動される。
【００６７】
また、インテークユニット２０は、ファンモータ２５ｂとこのファンモータ２５ｂによって所定の速度で回転するファン２５ａとからなる送風機２５、およびこの送風機２５から送風された空気Ａを加圧する遠心スクロール部２８を備えている。
【００６８】
制御装置１０は、送風機２５への通電を自動制御するためのパワーモジュール１１を備えており、このパワーモジュール１１は、図２に示すように、遠心スクロール部２８の、空気Ａが通過する風路２８ａ上に、コネクタ部材２９を介して着脱可能に装着されている。
【００６９】
パワーモジュール１１は、本発明に係るパワーモジュールの一実施形態でもあり、詳しくは図３，４に示すように、制御用ＭＯＳトランジスタ１２ａを有する電気回路１２が放熱性絶縁基板１３上に形成され、かつ電気回路１２および放熱性絶縁基板１３は、防水コーティング膜１４によって覆われた構成となっている。
【００７０】
放熱性絶縁基板１３は放熱性に優れた基板であり、具体的には、熱伝導に優れた基板層（金属板）１３ａを絶縁層（ガラス等）１３ｂで覆った、例えばいわゆる琺瑯引きの基板である。
【００７１】
そして、パワーモジュール１１に形成された接続端子１２ｐ，１２ｑ，１２ｒ，１２ｓが、上記コネクタ部材２９に接続されることによって、パワーモジュール１１はコネクタ部材２９に装着される。
【００７２】
コネクタ部材２９は、ハウジング部が樹脂製、コンタクト部が導電性の金属によって形成されており、パワーモジュール１１の放熱性絶縁基板１３が、遠心スクロール部２８の中心部から吹き出される空気Ａの送出方向に沿って装着されるように、遠心スクロール部２８の風路２８ａに設けられている。
【００７３】
したがって、このパワーモジュール１１の放熱性絶縁基板１３および防水コーティング膜１４は、遠心スクロール部２８の風路２８ａを通過する空気Ａに晒される。
【００７４】
また、放熱性絶縁基板１３上に形成された電気回路１２は、具体的には図４の破線範囲で示す回路を形成している。
【００７５】
通電制御用の半導体素子であるＭＯＳトランジスタ１２ａは、図３（ａ）に示すように、全体として略矩形形状の樹脂封止体である本体の図示下端縁すなわち接続端子１２ｐ〜１２ｓに近い側の端縁から、電気回路１２に接続される接続ピン１２ｃが突出し、本体の図示上端縁すなわち接続端子１２ｐ〜１２ｓに近い側の端縁には、本体の熱を外部に拡散させるための金属製の放熱促進部材１２ｂが配設されている。
【００７６】
ＭＯＳトランジスタ１２ａは、図３に示すように、コネクタ部材２９に装着された状態において、放熱性絶縁基板１３の中央部に対して遠心スクロール部２８から送出される空気Ａの風上側に偏って、放熱性絶縁基板１３上に配置されている。
【００７７】
さらに放熱性絶縁基板１３の電気回路１２には、接続端子１２ｐ〜１２ｓとＭＯＳトランジスタ１２ａとの間に、送風機への通電を遮断するヒューズ素子１２ｄが設けられている。
【００７８】
次に、本実施形態に係るオートエアコン１００およびパワーモジュール１１の作用について説明する。
【００７９】
まず、車室内の図示しない操作パネルに対して、運転者等の乗員が、オートエアコンをＯＮに操作するとともに、内気循環／外気導入の切換えおよび車室内の所望温度をセットすると、制御装置１０は、セットされた内気循環／外気導入の切換えに応じてインテークドアアクチュエータを作動させ、外気取入口２１または内気取入口２２を塞ぐようにインテークドア２３を回動させる。
【００８０】
また、制御装置１０はパワーモジュール１１によって、図示しない車室内の温度センサにより検出された車室内の温度とセットされた所望温度との温度差に応じて、送風機２５への通電を制御する。
【００８１】
通電が制御された送風機２５のファンモータ２５ｂは、その制御された通電に応じた回転速度で回転駆動され、このファンモータ２５ｂに接続されたファン２５ａが回転して、塞がれていない方の空気取入口２１または２２から空気Ａを吸引し、遠心スクロール部２８の中心から風路２８ａに沿って、この空気Ａを送出する。
【００８２】
インテークユニット２０から送出された空気Ａは、遠心スクロール部２８の風路２８ａよりも通風断面積が大きい風路のクーラユニット３０に送られる。
【００８３】
ここで、クーラユニット３０のエバポレータ３２は、制御装置１０によって、前述した温度差に応じて駆動されている。
【００８４】
そして、クーラユニット３０に送られた空気Ａは、脱臭フィルタ３１を通過した後にエバポレータ３２を通過し、このエバポレータ３２により熱交換されて冷却される。
【００８５】
冷却された空気Ａは、車室内の各吹出口に通じる通風ダクト５０に送出されるが、前述した温度差に応じて、制御装置１０によって駆動されるヒータユニット４０を通過して温度調整され（図示実線で表す空気Ａ）、あるいはヒータユニット４０を通過せずに（図示破線で示す空気Ａ）、通風ダクト５０に沿ってそのまま送風される。
【００８６】
そして、通風ダクト５０内を進んだ温調空気Ａは、各ベンチレータや吹出口から車室内に吹き出され、車室内の空調が行われる。
【００８７】
ここで、送風機２５への通電制御を行うパワーモジュール１１のＭＯＳトランジスタ１２ａは、制御のために高温となる。
【００８８】
そこで、パワーモジュール１１を冷却することが必要であり、本実施形態のパワーモジュール１１は、遠心スクロール部２８の風路２８ａ上に配設され、図２に示すように、この風路２８ａを通過する空気Ａに晒されて冷却される。
【００８９】
従来、パワーモジュールには冷却のためにパワーモジュール本体よりも大きなヒートシンクが装着されていたが、このように大きなヒートシンクが装着されたパワーモジュールは空気Ａの流れを可能な限り妨げないように、通風断面積が大きなクーラユニット３０の風路上に配設された。
【００９０】
しかし、クーラユニット３０の風路は、遠心スクロール部２８の風路２８ａよりも通風断面積が大きく、したがって遠心スクロール部２８の風路２８ａよりも空気Ａの流速は遅くなり、空冷の効果としては、遠心スクロール部２８の風路２８ａよりも不利であった。
【００９１】
一方、ヒートシンクが装着されたパワーモジュールは、占有空間が大きくなるため、通過する空気Ａに対する通風抵抗が大きくなり、通風断面積が小さい遠心スクロール部２８の風路２８ａに配置するのは困難であった。
【００９２】
しかし、本実施形態のオートエアコン１００におけるパワーモジュール１１は、ＭＯＳトランジスタ１２ａを含む電気回路１２が、放熱性に優れた放熱性絶縁基板１３上に形成されているため、ＭＯＳトランジスタ１２ａの発熱はこの放熱性絶縁基板１３によって熱伝導性よく放熱され、ヒートシンクを装着しなくても従来のパワーモジュールと同等に冷却される。
【００９３】
この結果、占有空間が大きいヒートシンクが不要となり、パワーモジュール１１全体が小型薄型化され、クーラユニット２０の風路よりも通風断面積が小さい遠心スクロール部２８の風路２８ａ上に配しても、通過する空気Ａに対する通風抵抗を小さく抑えることができるとともに、空気Ａの流速は、クーラユニット２０の風路における流速より大きいため、冷却効率を向上させることができる。
【００９４】
特に、パワーモジュール１１は、放熱性絶縁基板１３が遠心スクロール部２８の中心部から吹き出される空気Ａの送出方向に沿って配設されているため、空気Ａの通気抵抗は最小限に抑えられるとともに、放熱性絶縁基板１３の面に沿って空気Ａが流れるため、放熱性絶縁基板１３を万遍なく冷却することができる。
【００９５】
したがって、パワーモジュール１１の発熱によってその性能低下が従来よりも生じにくくなり、オートエアコン１００としての性能を向上させることができる。
【００９６】
また、放熱性絶縁基板１３上に形成された電気回路１２は防水コーティング膜１４によって覆われているため、遠心スクロール部２８の風路２８ａを通過する流速の速い空気Ａにより冷却されて結露が生じても、結露は防水コーティング膜１４によって電気回路１２に直接触れることがなく、電気回路１２の短絡や腐食等の問題が生じることはない。
【００９７】
さらに、従来用いていたヒートシンクを備える必要がないため、部品点数を削減し、製造コストを低減するとともに重量を軽減することもできる。
【００９８】
また、パワーモジュール１１は、遠心スクロール部２８に設けられたコネクタ部材２９を介して、この遠心スクロール部２８に着脱自在に設けられているため、このコネクタ部材２９を、送風機２５の動作を手動で制御するためのマニュアルエアコン用電気抵抗回路基板（図示せず）をも着脱可能に構成することによって、コネクタ部材２９を、オートエアコン用パワーモジュール１１とマニュアルエアコン用電気抵抗回路基板とに共用することができ、両者のうち一方を選択的に装着することにより、選択使用のための封止栓等を自動調整／手動調整に応じて脱着することなく遠心スクロール部２８を、オートエアコンとマニュアルエアコンとに兼用することができる。
【００９９】
したがって、部品の共通化によって製造コストを一層低減することができる。しかもオートエアコン／マニュアルエアコンに応じて、不要孔を封止栓等で塞ぎ、または塞がない、という組立て作業の相違もなくなるため、製造作業を効率化することもできる。
【０１００】
また、発熱するＭＯＳトランジスタ１２ａは、装着されるコネクタ部材２９から遠い側の縁部に設けられた放熱促進部材１２ｂから放熱するため、この放熱促進部材１２ｂからの熱がコネクタ部材２９に対して熱的影響を与えにくいものとなる。
【０１０１】
したがって、コネクタ部材２９に近い側の縁部に放熱促進部材１２ｂを設けたものに比べて、コネクタ部材２９（特にコネクタ部材２９の樹脂製ハウジング）の耐熱性を高める必要性が低くなり、製造コストの上昇を抑制することができる。
【０１０２】
また、送風機２５への通電によってＭＯＳトランジスタ１２ａが所定温度以上に発熱した場合には、このＭＯＳトランジスタ１２ａと接続端子１２ｐ〜１２ｓとの間に配置されたヒューズ素子１２ｄが、この熱によって溶断して通電を遮断することにより、コネクタ部材２９に過度の熱が伝熱するのを防止することができる。
【０１０３】
したがって、この点からもコネクタ部材２９の耐熱性を高める必要性を低く抑えることができる。
【０１０４】
また、ＭＯＳトランジスタ１２ａが、放熱性絶縁基板１３の中央部に対して風路２８ａの風上側に偏って取り付けられているため、ＭＯＳトランジスタ１２ａを通過した直後部分で空気Ａは乱流Ａ１を発生するが、ＭＯＳトランジスタ１２ａを通過した直後部分は放熱性絶縁基板１３上であるため、ＭＯＳトランジスタ１２ａを通過した後の段差（ＭＯＳトランジスタ１２ａの厚さ分に想到する段差）は、ＭＯＳトランジスタ１２ａが基板１３上の下流側端部に設けられている場合の段差（ＭＯＳトランジスタ１２ａの厚さ、基板１３の厚さおよび防水コーティング膜１４の厚さの総和による段差）に比べて小さくなり、発生する乱流Ａ１は小さく、したがって、乱流Ａ１によって生じる異音の発生が抑制される。
【０１０５】
さらに、基板１３の風下側端部の段差（基板１３の厚さおよび防水コーティング膜１４の厚さの和による段差）も小さく抑制することができるため、この風下側端部の段差において発生する乱流Ａ２も小さく抑制することができ、乱流Ａ２によって生じる異音の発生が抑制される。
【０１０６】
また、小さい段差で生じた乱流Ａ１，Ａ２はいずれも比較的収束しやすく、空気Ａの風下側で適正な空気流を得ることができる。
【０１０７】
なお、上述した実施形態のオートエアコン１００およびパワーモジュール１１において、放熱性絶縁基板１３の基板層１３ａを接地してもよく、この場合、基板層１３ａの帯電を防止することができる。
【０１０８】
具体的には、図５に示すように、接地される接続端子１２ｑ（図４において、ターミナル２）が電気的に接触するコネクタ部材２９のコンタクト部２９ａと基板層１３ａとを電気的に接触させるべく、接続端子１２ｑの絶縁層１３ｂの一部を除去（図５（ｃ））すればよい。
【０１０９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の請求項１に係る車両用空調機によれば、パワーモジュールが、クーラユニット内の風路よりも通過する空気流の流速が速い遠心スクロール部の風路に配設されて、このパワーモジュールの発熱体である通電制御用半導体素子が実装されている放熱性絶縁基板およびこの実装された通電制御用半導体素子表面を覆う防水コーティング膜の部分が、この遠心スクロール部を通過する速い速度の空気流に晒されているため、クーラユニット内の風路に配設されている場合よりも、効果的に冷却される。
【０１１０】
したがって、パワーモジュールの発熱によってその性能低下が従来よりも生じにくくなり、車両用空調機としての性能が向上する。
【０１１１】
しかも、このように放熱性絶縁基板および防水コーティング膜の部分を遠心スクロール部の風路に突出させても、この風路を通過する空気流に対する抵抗は、従来からこの遠心スクロール部の風路に設けられていた手動調整用の電気抵抗回路基板による抵抗と同程度であるため、この観点で空調機の性能低下を招くこともない。
【０１１２】
このように、パワーモジュールが、手動調整用の電気抵抗回路基板と同程度まで小さいサイズに構成することができるのは、通電制御用の半導体素子を実装した基板が、放熱性に優れた放熱性絶縁基板であるため、放熱のために従来のパワーモジュールに設けられていたヒートシンクを設ける必要がないからである。
【０１１３】
また、放熱性絶縁基板に形成された電気回路は防水コーティング膜によって覆われているため、遠心スクロール部の風路を通過する流速の速い空気流により冷却されて結露が生じても、結露は防水コーティング膜によって電気回路に直接触れることがなく、電気回路の短絡や腐食等の問題が生じることはない。
【０１１４】
さらに、上記ヒートシンクを備える必要がないため、部品点数を削減し、製造コストを低減するとともに重量を軽減することもできる。
【０１１５】
また、本発明の請求項２に係る車両用空調機によれば、請求項１に係る車両用空調機の作用、効果に加えて、パワーモジュールは、遠心スクロール部に設けられたコネクタ部材を介して、この遠心スクロール部に着脱自在に設けられ、しかも、このコネクタ部材は、送風機の動作を手動で制御するための電気抵抗回路基板も着脱可能であるため、コネクタ部材を、自動調整用のパワーモジュールと手動調整用の電気抵抗回路基板とに共用することができ、両者のうち一方を選択的に装着することにより、選択使用のための封止栓等を自動調整／手動調整に応じて脱着することなく遠心スクロール部を、オートエアコンとマニュアルエアコンとに兼用することができる。
【０１１６】
したがって、部品の共通化によって製造コストを一層低減することができる。しかも自動調整／手動調整に応じて、不要孔を封止栓等で塞ぎ、または塞がない、という組立て作業の相違もなくなるため、製造作業を効率化することもできる。
【０１１７】
また、本発明の請求項３に係る車両用空調機によれば、請求項２に係る車両用空調機の作用、効果に加えて、発熱する通電制御用半導体素子は、装着されるコネクタ部材から遠い側の縁部に設けられた放熱促進部材から放熱するため、この放熱促進部材からの熱がコネクタ部材に対して影響を与えにくいものとなる。
【０１１８】
したがって、コネクタ部材に近い側の縁部に放熱体を設けたものに比べて、コネクタ部材（特にコネクタ部材のハウジング）の耐熱性を高める必要性が低くなる。
【０１１９】
また、本発明の請求項４に係る車両用空調機によれば、請求項２または３に係る車両用空調機の作用、効果に加えて、送風機への通電によって通電制御用半導体素子が所定温度以上に発熱した場合には、この通電制御用半導体素子とコネクタ部材に直接接続される接続端子との間に配置されたヒューズ素子が、この熱によって溶断する等して、コネクタ部材に伝熱するのが防止される。
【０１２０】
したがって、コネクタ部材（特にコネクタ部材のハウジング）の耐熱性を高める必要性を一層低く抑えることができる。
【０１２１】
また、本発明の請求項５に係る車両用空調機によれば、請求項１から４のうちいずれか１項に係る車両用空調機の作用、効果に加えて、放熱性絶縁基板は、前記空気の通過方向に沿って延在するように配設されているため、この遠心スクロール部を通過する空気流の抵抗になりにくく、一方、通過する空気流は、放熱性絶縁基板および防水コーティング膜の表面に沿って通過するため、放熱性絶縁基板および防水コーティング膜は効率的に冷却される。
【０１２２】
また、本発明の請求項６に係る車両用空調機によれば、請求項１から５のうちいずれか１項に係る車両用空調機の作用、効果に加えて、通電制御用半導体素子が、放熱性絶縁基板の中央部に対して風路の風上側に偏って取り付けられているため、半導体素子を通過した直後部分で空気流は乱流を発生するが、半導体素子を通過した直後部分は放熱性絶縁基板上であるため、半導体素子を通過した後の段差（半導体素子の厚さ分の段差）は、半導体素子が基板上の下流側端部に設けられている場合の段差（半導体素子の厚さ、基板の厚さおよび防水コーティング膜の厚さの総和による段差）に比べて小さくなり、発生する乱流は小さく、したがって、異音の発生が抑制されるとともに、乱流は比較的収束しやすく、適正な空気流を得ることができる。
【０１２３】
また、本発明の請求項７に係る車両用空調機によれば、請求項１から６のうちいずれか１項に係る車両用空調機の作用、効果に加えて、基板層が熱伝導性に優れたものであるため、放熱性に優れる。
【０１２４】
また、この基板層が絶縁層によって覆われているため、電気回路を形成するのに必要な絶縁性も適正に備えたものとすることができる。
【０１２５】
また、本発明の請求項８に係る空調機用パワーモジュールによれば、クーラユニット内の風路よりも通過する空気流の流速が速い遠心スクロール部の風路に配設されて、発熱体である通電制御用半導体素子が実装されている放熱性絶縁基板およびこの実装された通電制御用半導体素子表面を覆う防水コーティング膜の部分が、この遠心スクロール部を通過する速い速度の空気流に晒されるため、クーラユニット内の風路に配設されるものよりも、効果的に冷却される。
【０１２６】
したがって、発熱によってその性能低下が従来よりも生じにくくなり、パワーモジュールとしての性能が向上する。
【０１２７】
しかも、このように放熱性絶縁基板および防水コーティング膜の部分を遠心スクロール部の風路に突出させても、この風路を通過する空気流に対する抵抗は、従来からこの遠心スクロール部の風路に設けられていた手動調整用の電気抵抗回路基板による抵抗と同程度であるため、この観点で、取付けられる車両用空調機等の性能低下を招くこともない。
【０１２８】
このように、パワーモジュールが、手動調整用の電気抵抗回路基板と同程度まで小さいサイズに構成することができるのは、通電制御用の半導体素子を実装した基板が、放熱性に優れた放熱性絶縁基板であるため、放熱のために従来のパワーモジュールに設けられていたヒートシンクを設ける必要がないからである。
【０１２９】
また、放熱性絶縁基板に形成された電気回路は防水コーティング膜によって覆われているため、遠心スクロール部の風路を通過する流速の速い空気流により冷却されて結露が生じても、結露は防水コーティング膜によって電気回路に直接触れることがなく、電気回路の短絡や腐食等の問題が生じることはない。
【０１３０】
さらに、上記ヒートシンクを備える必要がないため、部品点数を削減し、製造コストを低減することもできる。
【０１３１】
また、本発明の請求項９に係る空調機用パワーモジュールによれば、請求項８に係る空調起用パワーモジュールの作用、効果に加えて、遠心スクロール部に設けられたコネクタ部材を介して、この遠心スクロール部に着脱自在に設けられ、しかも、このコネクタ部材は、送風機の動作を手動で制御するための電気抵抗回路基板も着脱可能であるため、コネクタ部材を、自動調整用のパワーモジュールと手動調整用の電気抵抗回路基板とに共用することができ、両者のうち一方を選択的に装着することにより、選択使用のための封止栓等を自動調整／手動調整に応じて脱着することなく遠心スクロール部を、オートエアコンとマニュアルエアコンとに兼用することができる。
【０１３２】
したがって、部品の共通化によって製造コストを一層低減することができる。しかも自動調整／手動調整に応じて、不要孔を封止栓等で塞ぎ、または塞がない、という組立て作業の相違もなくなるため、製造作業を効率化することもできる。
【０１３３】
また、本発明の請求項１０に係る空調機用パワーモジュールによれば、請求項９に係る空調機用パワーモジュールの作用、効果に加えて、発熱する通電制御用半導体素子は、装着されるコネクタ部材から遠い側の縁部に設けられた放熱体から放熱するため、この放熱体からの熱が、装着されるコネクタ部材に対して影響を与えにくいものとなる。
【０１３４】
したがって、コネクタ部材に近い側の縁部に放熱体を設けたものに比べて、コネクタ部材（特にコネクタ部材のハウジング）の耐熱性を高める必要性が低くなる。
【０１３５】
また、本発明の請求項１１に係る空調機用パワーモジュールによれば、請求項９または１０に係る空調機用パワーモジュールの作用、効果に加えて、送風機への通電によって通電制御用半導体素子が所定温度以上に発熱した場合には、この通電制御用半導体素子とコネクタ部材に直接接続される接続端子との間に配置されたヒューズ素子が、この熱によって溶断する等して、コネクタ部材に伝熱するのが防止される。
【０１３６】
したがって、このパワーモジュールが装着されるコネクタ部材（特にコネクタ部材のハウジング）の耐熱性を高める必要性を一層低く抑えることができる。
【０１３７】
また、本発明の請求項１２に係る空調機用パワーモジュールによれば、請求項８から１１のうちいずれか１項に係る空調機用パワーモジュールの作用、効果に加えて、基板層が熱伝導性に優れたものであるため、放熱性に優れる。
【０１３８】
また、この基板層が絶縁層によって覆われているため、電気回路を形成するのに必要な絶縁性も適正に備えたものとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るオートエアコンの概略構成を示す図である。
【図２】遠心スクロール部の風路に設けられたパワーモジュールを示す斜視図である。
【図３】パワーモジュールの詳細を示す側面図（部分破断図）である。
【図４】パワーモジュールの電気回路の一例を示す電気回路図である。
【図５】パワーモジュールの基板層を接地する構成の一例を示す図である。
【符号の説明】
１０　制御装置
１１　パワーモジュール
１２　電気回路
１２ａ　ＭＯＳトランジスタ（通電制御用半導体素子）
１２ｂ　放熱促進部材
１２ｃ　接続ピン
１２ｄ　ヒューズ素子
１２ｐ〜１２ｓ　接続端子
１３　放熱性絶縁基板
１３ａ　基板層
１３ｂ　絶縁層
１４　防水コーティング膜
２０　インテークユニット
２１　外気取入口
２２　内気取入口
２３　インテークドア
２５　送風機
２５ａ　ファン
２５ｂ　ファンモータ
２８　遠心スクロール部
２８ａ　風路
２９　コネクタ部材
３０　クーラユニット
３１　脱臭フィルタ
３２　エバポレータ
４０　ヒータユニット置
５０　通風ダクト
１００　オートエアコン（車両用空調機）
Ａ　空気

Claims

送風機および該送風機から送出された空気を加圧する遠心スクロール部が設けられたインテークユニットと、前記送風機の動作を制御する制御装置とを有し、車両に取り付けられる車両用空調機において、
前記制御装置は、前記送風機の通電制御用半導体素子を有する電気回路が放熱性絶縁基板上に形成され、かつ前記電気回路が防水コーティング膜によって覆われてなるパワーモジュールを備え、
前記パワーモジュールの少なくとも前記放熱性絶縁基板および前記防水コーティング膜の部分が前記遠心スクロール部を通過する空気に晒されるように、前記パワーモジュールは前記遠心スクロール部の風路に配設されたことを特徴とする車両用空調機。
前記パワーモジュールを前記遠心スクロール部に着脱可能に配設するためのコネクタ部材が、該遠心スクロール部に設けられ、
前記コネクタ部材は、前記送風機の動作を手動で制御するための電気抵抗回路基板を、前記パワーモジュールに替えて着脱可能に配設しうるものであることを特徴とする請求項１に記載の車両用空調機。
前記通電制御用半導体素子は、全体として略矩形の樹脂封止体と、前記樹脂封止体の互いに平行な一対の縁部のうち一方の縁部から突出して前記電気回路に接続される接続ピンと、他方の縁部から露出して前記封止体の熱を放熱させる金属製の放熱促進部材とを備えるとともに、前記一方の縁部が前記コネクタ部材側に位置し、前記他方の縁部が前記コネクタ部材とは反対側に位置する向きで、前記放熱性絶縁基板上に配設されていることを特徴とする請求項２に記載の車両用空調機。
前記放熱性絶縁基板は、前記コネクタ部材に装着される接続端子と前記通電制御用半導体素子との間に、前記送風機への通電を遮断するヒューズ素子を備えていることを特徴とする請求項２または３に記載の車両用空調機。
前記放熱性絶縁基板は、前記空気の通過方向に沿って延在するように配設されることを特徴とする請求項１から４のうちいずれか１項に記載の車両用空調機。
前記通電制御用半導体素子は、該放熱性絶縁基板の中央部に対して前記風路の風上側に偏って取り付けられていることを特徴とする請求項１から５のうちいずれか１項に記載の車両用空調機。
前記放熱性絶縁基板は、熱伝導性に優れた基板層を絶縁層によって覆ったものであることを特徴とする請求項１から６のうちいずれか１項に記載の車両用空調機。
送風機から送出された空気を加圧する遠心スクロール部が設けられたインテークユニットに配設され、前記送風機の動作を制御する空調機用パワーモジュールであって、
前記送風機の通電制御用半導体素子を有する電気回路が放熱性絶縁基板上に形成され、かつ前記電気回路が防水コーティング膜によって覆われているとともに、前記放熱性絶縁基板および前記防水コーティング膜の部分が前記遠心スクロール部を通過する空気に晒されるように、前記遠心スクロール部の風路に配設されることを特徴とする空調機用パワーモジュール。
前記送風機の動作を手動で制御するための電気抵抗回路基板が着脱可能に配設される、前記遠心スクロール部に設けられコネクタ部材に対して、前記電気抵抗回路基板に替えて、着脱可能に配設されることを特徴とする請求項８に記載の空調機用パワーモジュール。
前記通電制御用半導体素子は、全体として略矩形の樹脂封止体と、前記樹脂封止体の互いに平行な一対の縁部のうち一方の縁部から突出して前記電気回路に接続される接続ピンと、他方の縁部から露出して前記封止体の熱を放熱させる金属製の放熱促進部材とを備えるとともに、前記一方の縁部が前記コネクタ部材側に位置し、前記他方の縁部が前記コネクタ部材とは反対側に位置する向きで、前記放熱性絶縁基板上に配設されていることを特徴とする請求項９に記載の空調機用パワーモジュール。
前記放熱性絶縁基板は、前記コネクタ部材に装着される接続端子と前記通電制御用半導体素子との間に、前記送風機への通電を遮断するヒューズ素子を備えていることを特徴とする請求項９または１０に記載の空調機用パワーモジュール。
前記放熱性絶縁基板は、熱伝導性に優れた基板層を絶縁層によって覆ったものであることを特徴とする請求項８から１１のうちいずれか１項に記載の空調機用パワーモジュール。