JP2004219031A

JP2004219031A - 空気調和機

Info

Publication number: JP2004219031A
Application number: JP2003033709A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Kubo; 敏久保; Hiroshi Kageyama; 博影山
Original assignee: Calsonic Kansei Corp
Current assignee: Marelli Corp
Priority date: 2002-11-22
Filing date: 2003-02-12
Publication date: 2004-08-05

Abstract

【課題】電動圧縮機を駆動するインバータ装置を備えた空気調和機において、インバータ装置のケース内の結露防止構造を簡素化すると共にコストを低減する。
【解決手段】電動圧縮機１と、電動圧縮機１で圧縮された冷媒を凝縮させるコンデンサ２と、コンデンサ２で凝縮した冷媒を蒸発させるエバポレータ３と、電動圧縮機１を駆動するインバータ装置４とを備え、インバータ装置４は、パワー素子１４及びこれを制御する制御回路１３をケース１６内に収容すると共にエバポレータ３を通過した冷媒によりパワー素子１４を冷却するヒートシンク１７を備えた空気調和機であって、ケース１６が気密状態に密閉されると共にケース１６内に不活性ガスを充填したことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電動圧縮機を駆動するインバータ装置を備えた空気調和機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図６は、従来のこの種の空気調和機の一例の概略構成図である。この空気調和機は、電動圧縮機１と、この電動圧縮機１で圧縮された冷媒を凝縮させる凝縮器としてのコンデンサ２と、このコンデンサ２で凝縮した冷媒を蒸発させる蒸発器としてのエバポレータ３と、電動圧縮機１を駆動するインバータ装置４とが配管部材から成る冷媒通路２０により順次接続されている。
【０００３】
電動圧縮機１は、冷媒を圧縮するポンプ部５と、これを回転させるモータ部６とから成っている。冷媒は吸入口７から吸入され、ポンプ部５で圧縮され、モータ部６を通過して吐出口８から吐出される。
【０００４】
コンデンサ２は、電動圧縮機１から吐出されるガス冷媒を受け入れ、図示しない冷却ファンにより送風される外気と熱交換させて凝縮させる。
【０００５】
９はレシーバで、コンデンサ２を通過した冷媒を液冷媒とガス冷媒とに分離して液冷媒を貯留する。
【０００６】
１０は膨張弁で、レシーバ９からの液冷媒を減圧させる。また、膨張弁１０は、感温部１１でエバポレータ３の出口側の冷媒温度を感知して冷媒加熱度が所定値に維持されるように弁開度を自動調節する。
【０００７】
エバポレータ３で蒸発した冷媒は再び電動圧縮機１に吸入されて冷凍サイクルを構成する。
【０００８】
インバータ装置４は、電動圧縮機１のモータを可変電圧制御または可変周波数制御するもので、電源１２からの入力を、制御部としての制御回路１３で可変制御して、発熱体としてのパワー素子１４から入力端子１５を通してモータ部６に出力する。
【０００９】
１６はケースで、金属や樹脂により下面が開口した箱形に形成されており、その内部にパワー素子１４及び制御回路１３を収容している。
【００１０】
１７はヒートシンクで、エバポレータ３で蒸発して電動圧縮機１に戻る低温のガス冷媒を流通させて、表面に搭載されたパワー素子１４を冷却している。
【００１１】
また、この空気調和機では、電動圧縮機１から吐出される高温冷媒の一部を冷媒配管１８でインバータ装置４まで導いてケース１６内の空気を直接加熱している。これによって、ヒートシンク１７を流通する低温冷媒によりケース１６内に結露が生じて制御回路１３に悪影響を与えるのを防止している（下記特許文献１参照）。
【００１２】
【特許文献１】
特開２００１−２５１０７８号公報
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のものでは、ケース１６内の空気を加熱するために冷媒配管１８を設けているため、冷凍サイクルの構成が複雑になり、故障等の不具合が発生し易くなると共にコスト高になるという難点がある。また、冷媒配管１８の代わりにケース１６内に空気を加熱する加熱手段を設けるという方法も考えられるが、この場合もコスト高となる。
【００１４】
本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、電動圧縮機を駆動するインバータ装置を備えた空気調和機において、インバータ装置のケース内の結露防止構造を簡素化すると共にコストを低減することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、電動圧縮機１と、この電動圧縮機１で圧縮された冷媒を凝縮させる凝縮器２と、この凝縮器２で凝縮した冷媒を蒸発させる蒸発器３と、電動圧縮機１を駆動するインバータ装置４とを備え、インバータ装置４は、発熱体１４及びこれを制御する制御部１３をケース１６内に収容すると共に蒸発器３を通過した冷媒により発熱体１４を冷却する冷却手段１７を備えた空気調和機であって、ケース１６が気密状態に密閉されると共にケース１６内に不活性ガスを充填したことを特徴としている。
【００１６】
また、請求項２記載の発明は、請求項１記載の空気調和機において、電動圧縮機１のハウジング１９を熱伝導性に優れた素材で形成し、このハウジング１８が前記冷却手段を兼ねるようにしたことを特徴としている。
【００１７】
また、請求項３記載の発明は、請求項１記載の空気調和機において、蒸発器３と電動圧縮機１の間にアキュムレータ３５が設けられ、前記冷却手段はアキュムレータ３５に当接したヒートシンク１７であることを特徴としている。
【００１８】
また、請求項４記載の発明は、請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の空気調和機において、不活性ガスが窒素ガスであることを特徴としている。
【００１９】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、水分を含まない不活性ガスをケース１６内に充填したことで、ケース１６内が冷却されても結露が生じることがない。したがって、ケース１６内に高温の冷媒を導く冷媒配管あるいはケース１６内を加熱する手段が不要となり、構造が簡素化すると共にコンパクト化し、コストも低減する。
【００２０】
請求項２記載の発明によれば、電動圧縮機１のハウジング１９が発熱体１４を冷却する冷却手段を兼ねるようにしたことで、冷却手段を別に設ける必要が無くなると共に、この冷却手段に冷媒を導く配管も不要となるため、さらに構造が簡素化すると共にコンパクト化し、コストも低減する。
【００２１】
請求項３記載の発明によれば、アキュムレータ３５に常に存在する低温の液冷媒により発熱体１４を効率良く冷却することができる。また、発熱体１４の熱はアキュムレータ３５の液冷媒を気化させるのみで電動圧縮機１の吸入冷媒を過熱することがないので、冷房性能に悪影響を与えることがなくなる。
【００２２】
請求項４記載の発明によれば、不活性ガスを量産性に優れた窒素ガスとしたことで、コストがさらに低減する。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明の第１の実施形態の概略構成図である。なお、本実施形態において、上記従来例と同一又は類似の部分には同一の符号を付してあり、重複する説明は省略してある。
【００２４】
本実施形態では、ケース１６の下面がヒートシンク１７により封閉されてケース１６が気密状態に密閉された状態となっている。そして、ケース１６内の空間１６ａには不活性ガスが充填されていて、空気が存在しない状態となっている。
【００２５】
不活性ガスは、常温で、且つ大気圧よりやや高めの圧力で充填されている。この不活性ガスの材質は特に限定されないが、例えば、量産性に優れていて、且つコストが安価な窒素ガスを使用することができる。
【００２６】
このような構成によれば、ケース１６内に水分を含んだ空気が存在しないため、ヒートシンク１７内を流通する冷媒によりケース１６内が冷却されても結露が生じることはない。したがって、上記従来技術のような冷媒配管１８やケース１６内を加熱する手段を設けた場合と同様の効果が得られるだけでなく、構造が簡素化すると共にコンパクト化し、且つコストも低減する。
【００２７】
次に、本発明の第２の実施形態を説明する。図２は本発明の第２の実施形態の要部の拡大断面図である。
【００２８】
本実施形態では、ヒートシンク１７が設けられておらず、電動圧縮機１のハウジング１９が熱伝導性に優れた素材で形成されている。そして、ケース１６の下端部が全周に亘ってハウジング１９の外面に接しており、これによってケース１６が気密状態に密閉された状態となっている。本実施形態のその他の構成は第１の実施形態と同様である。
【００２９】
このような構成によれば、ヒートシンクやこれに冷媒を導く配管が不要となるため、第１の実施形態よりも部品点数が低減し、さらに構造が簡素化すると共にコンパクト化し、且つコストも低減する。
【００３０】
次に、本発明の第３の実施形態を説明する。図３は本発明の第３の実施形態の要部の拡大断面図である。
【００３１】
本実施形態では、インバータ装置４が、ハウジング１９におけるポンプ５とは反対側の端部においてモータ部６の軸方向に位置するように配置されている。また、ハウジング１９におけるポンプ５側の端部に吐出口８が設けられ、ハウジング１９におけるポンプ５と反対側の端部に吸入口７が設けられている。本実施形態のその他の構成は第２の実施形態と同様である。
【００３２】
このような構成によれば、第２の実施形態よりもインバータ装置４をモータ部６から遠ざけることができ、モータ部６の発熱による熱的な影響を受けにくくなる。また、インバータ装置４が吸入口７に近く、冷媒がモータ部６の熱的な影響を殆ど受けていない状態でパワー素子１４を冷却することになるため、冷却状態が安定するという利点が有る。
【００３３】
次に、本発明の第４の実施形態を説明する。図４は本発明の第４の実施形態の要部の拡大断面図である。
【００３４】
本実施形態では、エバポレータ３と電動圧縮機１の間にアキュムレータ３５が設けられると共に、ヒートシンク１７がアキュムレータ３５のハウジングに接するように配置されている。
【００３５】
このような構成によれば、発熱体１４の熱が、ヒートシンク１７、アキュムレータ３５のハウジングを介してアキュムレータ３５内の低温の液冷媒に伝導するため、発熱体１４が冷却される。すなわち、アキュムレータ３５内に常に存在する液冷媒により発熱体１４を効率良く冷却することができる。また、発熱体１４の熱はアキュムレータ３５の液冷媒を気化させるのみで電動圧縮機１の吸入冷媒を過熱することがないので、冷房性能に悪影響を与えることがなくなる。
【００３６】
次に、本発明の第５の実施形態を説明する。図５は本発明の第５の実施形態の概略構成図である。
【００３７】
本実施形態は、冷暖房サイクルを有する空気調和機に本発明を適用した例を示している。
【００３８】
本実施形態では、凝縮器が、室外に設置されたメインコンデンサ２Ａと、室内の送風ダクト２９内に設置されたサブコンデンサ２Ｂとから成っている。電動コンプレッサ１とサブコンデンサ２Ｂの間には、電動コンプレッサ１から吐出された冷媒をメインコンデンサ２Ａを迂回させてサブコンデンサ２Ｂに導くバイパス通路２２が設けられている。
【００３９】
電動コンプレッサ１とメインコンデンサ２Ａの間の冷媒通路２０及びバイパス通路２２にはそれぞれ電磁弁２３、２４が設けられており、これらを開閉制御することにより電動コンプレッサ１から吐出された冷媒がメインコンデンサ２Ａを通過するか否かを選択できるようになっている。
【００４０】
インストルメントパネル内に設置された室内ユニット２１の一端にはブロア２５が設けられており、内気導入口２６及び外気導入口２７を介して室内ユニット２１内に空気を吸入する。内気導入口２６と外気導入口２７の間には、吸入される内外気の割合を切り換えるインテークドア２８が回動可能に設けられている。
【００４１】
室内ユニット２１は送風ダクト２９に連通しており、その一端には乗員の足元に向けて空気を吹き出すフット吹出口３０、乗員の上半身に向けて空気を吹き出すベント吹出口３１、及びフロントガラスに向けて空気を吹き出すデフロスタ吹出口３２が設けられている。
【００４２】
サブコンデンサ２Ｂの上流側には、サブコンデンサ２Ｂを通過する空気と通過しない空気との割合を切り換えるミックスドア３３が回動可能に設けられている。
【００４３】
また、本実施形態では、冷媒通路２０における電動コンプレッサ１の上流側の部分とメインコンデンサ２Ａの下流側の部分とを連通する冷媒戻し通路３４が設けられており、暖房開始時に電磁弁３６を開くことによりメインコンデンサ２Ａに滞留している所謂寝込み冷媒を電動コンプレッサ１に戻すことができるようになっている。なお、３７、３８、及び３９は逆止弁である。
【００４４】
冷房時においては、電動コンプレッサ１から吐出された冷媒はメインコンデンサ２Ａで外気に放熱して凝縮した後、サブコンデンサ２Ｂ、リキッドタンク９を経て膨張弁１０で減圧され、エバポレータ３で蒸発してブロア２５が吸入した空気を冷却する。そして、蒸発した冷媒はヒートシンク１７、アキュムレータ３５を経て電動コンプレッサ１に吸入される。
【００４５】
暖房時においては、電動コンプレッサ１から吐出された冷媒はメインコンデンサ２Ａを迂回してサブコンデンサ２Ｂに流入し、ここで送風ダクト２９を通る空気に放熱して凝縮した後、リキッドタンク９を経て膨張弁１０で減圧され、エバポレータ３で蒸発してブロア２５が吸入した空気を冷却する。そして、蒸発した冷媒はヒートシンク１７、アキュムレータ３５を経て電動コンプレッサ１に吸入される。
【００４６】
なお、各吹出口３０〜３２から吹き出す空気の温度はミックスドア３３の角度を調節することにより調節される。
【００４７】
本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で上記実施形態に種々の変形を施すことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態の概略構成図である。
【図２】本発明の第２の実施形態の要部の拡大断面図である。
【図３】本発明の第３の実施形態の要部の拡大断面図である。
【図４】本発明の第４の実施形態の要部の拡大断面図である。
【図５】本発明の第５の実施形態の概略構成図である。
【図６】電動圧縮機を駆動するインバータ装置を備えた空気調和機の従来例を示す概略構成図である。
【符号の説明】
１電動圧縮機
２コンデンサ（凝縮器）
３エバポレータ（蒸発器）
４インバータ装置
１３制御回路（制御部）
１４パワー素子（発熱体）
１６ケース
１７ヒートシンク（冷却手段）

Claims

電動圧縮機（１）と、この電動圧縮機（１）で圧縮された冷媒を凝縮させる凝縮器（２）と、この凝縮器（２）で凝縮した冷媒を蒸発させる蒸発器（３）と、電動圧縮機（１）を駆動するインバータ装置（４）とを備え、インバータ装置（４）は、発熱体（１４）及びこれを制御する制御部（１３）をケース（１６）内に収容すると共に蒸発器（３）を通過した冷媒により発熱体（１４）を冷却する冷却手段（１７）を備えた空気調和機であって、ケース（１６）が気密状態に密閉されると共にケース（１６）内に不活性ガスを充填したことを特徴とする空気調和機。
電動圧縮機（１）のハウジング（１９）を熱伝導性に優れた素材で形成すると共に、このハウジング（１９）が前記冷却手段を兼ねるようにしたことを特徴とする請求項１記載の空気調和機。
蒸発器（３）と電動圧縮機（１）の間にアキュムレータ（３５）が設けられ、前記冷却手段はアキュムレータ（３５）に当接したヒートシンク（１７）であることを特徴とする請求項１記載の空気調和機。
不活性ガスが窒素ガスであることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の空気調和機。