JPH0493557A

JPH0493557A - 車両用クーラ

Info

Publication number: JPH0493557A
Application number: JP21052690A
Authority: JP
Inventors: Takuo Kuwabara; 桑原　卓生; Hideaki Ishii; 秀明石井
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1990-08-10
Filing date: 1990-08-10
Publication date: 1992-03-26

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は車両に搭載して用いられ、クーラ本体を制御す
るためのインバータを内蔵した空調装置（以下、クーラ
と称する）に係り、特にクーラ本体の冷凍サイクル中の
作動流体を効率よく利用してインバータ内の半導体素子
等の発熱体を冷却し得るようにした車両用クーラに関す
るものである。

（従来の技術）従来、車両客室内の空調制御は、クーラそのもののオン
−オフ制御を主体として発達してきたが、近年では快適
な空調を実現するために、インバータを用いたクーラの
能力可変制御が普及しつつある。

一般に、この種のクーラは、第１１図（ａ）および（ｂ
）に平面図および断面図を示すように、リターン空気取
入口１、エアフィルタ２を通して、車内から戻ってくる
リターン空気を冷やす室内側熱交換器３、その冷やされ
た空気を送風口４を通して再び車内へ送り出す室内側ブ
ロワ５、各機器を制御する電気品等を収納した室内熱交
換側６と、作動流体を圧縮、循環させるコンプレッサ７
、作動流体の熱を外気へ捨てる室外側熱交換器８、その
熱をクーラ外部へ放つ室外側ファン９等で構成された室
外熱交換側１０との、２つの部屋に分かれている。

一方、インバータ１１をクーラに内蔵する場合には、上
記室内熱交換側６と室外熱交換側１０の他に、放水・放
塵の必要上から、インバータ室１２を設けて収納してい
る。また、このインバータ１１の主な発熱源は、トラン
ジスタ等の半導体素子であり、この半導体素子を冷却す
るために放熱フィン１３が必要であるが、クーラの容量
が大きくなるに従って半導体素子からの発熱も増加し、
放熱フィン１３の占めるスペースも大きくなってく　　
る　。

ところが、車両搭載用のクーラは、設置場所の制約が厳
しく、極力外形寸法を小さくする必要があるため、イン
バータ１１の収納スペースもなるべく小さくしなければ
ならないが、小さいスペースにインバータ１１を収納す
ると、半導体素子からの発熱によって室内の温度が上昇
し、インバータ制御上支障をきたす恐れがある。また、
半導体素子の発熱がさらに大きいような場合は、第１２
図（ａ）および（ｂ）に平面図および断面図を示すよう
に、インバータ室１２内に独自のインバータ冷却用ファ
ン１４を設けることもあったが、インバータ室１２内の
温度が上昇することには変わりはなく、さらに定期的に
インバータ冷却用ファン１４を交換しなければならず、
クーラの保守上問題となっている。

（発明が解決しようとする課題）以上のように、従来の車両用クーラにおいては、インバ
ータの占めるスペースが大きく大形で重量となり、また
インバータの発熱体（半導体素子）からの発熱によって
インバ〜り制御の信頼性が低下し、さらに保守性か悪い
という問題があった。

本発明の目的は、インバータの冷却を効率よく行ない、
インバータの占めるスペースを小さくして装置全体の小
形化および軽量化を図ることができ、またインバータの
発熱体（半導体素子）３１１！２付部の温度を低く抑え
てインバータ制御の信頼性を向上させることができ、し
かも保守性を向上させることが可能な車両用クーラを提
供することにある。

［発明の構成］（課題を解決するための手段）上記の目的を達成するために本発明では、車両に搭載し
て用いられ、クーラ本体を制御するためのインバータを
内臓した車両用クーラにおいて、インバータ内の半導体
素子等の発熱体を、クーラ本体の冷凍サイクルの配管の
一部に取付けるか、または、インバータ内の半導体素子
等の発熱体を、クーラ本体の冷凍サイクルの一部に設け
たバイパス配管に取付けるようにしている。

（作用）従って、本発明の車両用クーラにおいては、もともとク
ーラ内に存在する冷凍サイクルの作動流体を利用してイ
ンバータ内の発熱体を冷却することにより、インバータ
をクーラ内に設置することで新たな冷却部を設ける必要
はなく、かつインバータ動作時には必ずクーラが動作し
て冷凍サイクル内を作動流体が循環するため、インバー
タ内の発熱体の取付部は常に低い温度に保たれることに
なる。

これにより、従来インバータが独自に有していた放熱フ
ィンやファン等の冷却部が必要となるため、クーラ全体
のの小形化ならびに軽量化を図ることができると共に、
ファンを定期的に交換するような手間も不要となる。さ
らに、インバータ内の発熱体の取付部の温度が常に低く
保たれるため、インバータ制御の信頼性向上にもつなが
る。

（実施例）以下、本発明の一実施例について図面を参照して詳細に
説明する。

第１図は、本発明による車両用クーラのシステム構成例
を示す概要図である。本実施例の車両用クーラは、第１
図に示すように、クーラ本体２１を制御するためのイン
バータ２２内の半導体素子等の発熱体２３を、クーラ本
体２１の冷凍サイクル２４の配管２５の一部に取付けて
、インバータ２２内の発熱体２３を冷却する構成として
いる。

この場合、インバータ２２内の発熱体２３を取付ける位
置としては、次のような部分とすることが望ましい。

第２図は、第１図におけるクーラ本体の冷凍サイクル２
４の概略構成例を示す図である。一般に、クーラは、冷
凍サイクル２４内の作動流体を、蒸発器２６（室内熱交
換器）内で蒸発させることによって熱を室内循環空気か
ら吸収し、蒸発した蒸気をコンプレッサ２７で圧縮して
温度と圧力を高め、凝縮器２８（室外熱交換器）で熱を
外気へ捨てて作動流体は液体となり、この液体を絞り゛
膨張部２９で絞り膨張させて温度と圧力を下げて蒸発器
２６へ戻すというサイクルによって熱交換を行なうもの
である。

ここで、冷凍サイクル２４内の各部での作動流体の状態
は、Ａ部か低温の気体、Ｂ部が高温の気体、６部がＢ部
よりは低い温度の液体、Ｄ部が低温の液体である。従っ
て、インバータ２２の発熱体２３を取付ける位置として
は、発熱体２３の許容温度より低い温度を確保できれば
、冷凍サイクル２４内のどの部分でも良いわけであるが
、−船釣には作動流体が熱輸送能力の高い液体となって
いるＢ部を除いたＤ部または６部が適当である。

第３図は、絞り膨張部２９と蒸発器２６との間の配管に
インバータ２２の発熱体２３を取り付ける場合の構成例
を示す図で、この部分では作動流体は低温の液体となっ
ているため、発熱体２３の冷却には最適である。

第４図は、凝縮器２８と絞り膨張部２９との間の配管に
インバータ２２の発熱体２３を取り付ける場合の構成例
を示す図で、作動流体の温度は第３図の場合よりも高い
が、発熱体２３を冷却するには充分な効果を得ることが
できる。

上述したように、本実施例の車両用クーラは、クーラ本
体２１を制御するためのインバータ２２内の半導体素子
等の発熱体２３を、クーラ本体２１の冷凍サイクル２４
の配管２５の一部に取付すて、インバータ２２内の発熱
体２３を冷却する構成としたものである。

従って、インバータ２２の発熱体２３を、もともとクー
ラ内に存在する冷凍サイクル２４の一部を利用して冷却
するため、インバータ２２をクーラ内に設置することで
新たな冷却部を設ける必要はなく、クーラ全体の小形化
ならびに軽量化を図ることが可能となる。また、従来の
ようにインバータ冷却用のファンも不要となるため、ク
ーラの保守性の向上を図ることが可能となる。さらに、
発熱体２３の取付部を常に低い温度に抑えられるため、
部品の信頼性が高まり、ひいてはインバータ制御の信頼
性の向上を図ることが可能となる。

なお、一般にインバータ２２の発熱量は、それ自身が制
御するクーラ本体２１の冷却能力の１〜２％程度である
ため、その発熱をクーラ本体２１の冷凍サイクル２４内
に放ったとしても、クーラ自体の冷却能力に与える影響
はごく僅かであり、実使用上に全く影響はない。

尚、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、次
のようにしても同様に実施できるものである。

（ａ）上記実施例では、クーラ本体２ユを制御するため
のインバータ２２内の半導体素子等の発熱体２３を、ク
ーラ本体２１の冷凍サイクル２４の配管２５の一部（ク
ーラ本体２１の冷凍サイクル２４そのもの）に取付けた
場合について述べたが、これに限らずインバータ２２内
の半導体素子等の発熱体２３を、クーラ本体２１の冷凍
サイクル２４の一部に設けたバイパス配管に取付けるよ
うにしてもよい。

第５図は、絞り膨張部２９と蒸発器２６に並列にバイパ
ス管３０を設けて、このバイパス管３０にインバータ２
２の発熱体２３を取付ける場合の構成例をを示す図であ
り、また第６図は、蒸発器２６の途中からバイパス管３
０を設ける場合の構成例を示す図である。

先に述べたように、インバータ２２の発熱は、クーラの
能力の数％であるので、その冷却のために必要な作動流
体は少量でよく、従ってバイパス管３０は、クーラ本体
２１の配管に比べて細いもので充分である。このように
、バイパス管３０を設けた場合には、バイパス管３０を
クーラ内に任意に引き回すことができるため、クーラ内
のインバータの収納位置に対する自由度を増すことがで
き、最適な機器配置がとれるようになることにより、ク
ーラ制御の信頼性をより一層向上させることができる。

第７図は、凝縮器２８と絞り膨張部２９との間にバイパ
ス管３０を設けた場合の構成例を示す図で、作動流体の
温度は、第５図、第６図の場合よりも高いが、発熱体２
３を冷却するには充分な効果を得ることができる。

（ｂ）クーラ本体２１の冷凍サイクル２４の配管２５の
部分にインバータ２２０発熱体２３を取付ける場合に、
配管２５にそのまま取付けることが困難な時には、次の
ように構成してもよい。

例えば、第８図に斜視図を示すように、熱伝導性のよい
金属からなり内部に作動流体流路としての貫通穴を有す
る取付ブロック４０を設け、この取付ブロック４０に配
管２５を引き込み、取付ブロック４０内に作動流体を通
し、さらにこの取付ブロック４０に発熱体である半導体
素子４１を取付ける構成とすることにより、従来の放熱
フィン１３に比べてはるかに小さい体積にて、より大容
量の熱を奪うことが可能となる。

また、第９図に斜視図を示すように、取付ブロック４０
の配管とクーラ本体２１側の配管とを、ワンタッチ式気
密継手２５ａにより接続する構成とするようにしてもよ
い。これは、一般に半導体素子４１には素子まわりの回
路部品４１ａを近くに取付ける必要がある場合が多く、
このため取付ブロック４０ごと取外せる構成にしておい
た方がよい場合が多々あるからである。

さらに、第１０図に斜視図を示すように、配管２５の通
った冷却用ブロック４０と、半導体素子取付用ブロック
４２とを夫々分離して、間者を取付用ネジ４０ａにて取
付ける構成とするようにしてもよい。この冷却用ブロッ
ク４０と半導体素子取付用ブロック４２のと間には、密
着性を良くし、その熱伝導性をよくするために、アルミ
ハクや薄い銅板等を挾むか、または熱伝導性のよいコン
パウンドを塗る等の工夫をすることが望ましい。

［発明の効果］以上説明したように本発明によれば、インバータの冷却
を効率よく行ない、インバータの占めるスペースを小さ
くして装置全体の小形化および軽量化を図ることができ
、またインバータの発熱体（半導体素子）取付部の温度
を低く抑えてインバータ制御の信頼性を向上させること
ができ、しかも保守性を向上させることが可能な車両用
クーラが提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による車両用クーラの一実施例を示す構
成図、第２図はクーラの冷凍サイク゛ルの構成例を示す概要図
、第３図および第４図は冷凍サイクルへの発熱体の取付構
成の一例をそれぞれ示す図、第５図ないし第７図は冷凍サイクルへの発熱体の取付構
成の他の例をそれぞれ示す図、第８図ないし第１０図は
冷凍サイクルへの発熱体の取付構成の他の例をそれぞれ
示す図、第１１図および第１２図は従来の車両用クーラ
の構成例をそれぞれ示す図である。１・・・リターン空気取入口、２・・・エアフィルタ、
３・・・室内側熱交換器、４・・・送風口、５・・・ブ
ロワ、６・・・室内熱交換側、７・・・コンプレッサ、
８・・・室外側熱交換器、９・・・室外側ファン、１０
・・・室外熱交換側、１１・・・インバータ、１２・・
・インバータ室、１３・・放熱フィン、１４・・・イン
バータ冷却用ファン、２１・・・クーラ本体、２２＝＝
−インバータ、２３・・・発熱体、２４・・・冷凍サイ
クル、２５・・・配管、２５ａ・・・ワンタッチ式気密
継手、２６・・・蒸発器（室内熱交換器）、２７・・・
コンプレッサ、２８・・凝縮器（室外熱交換器）　２９
・・・絞り膨張部、３０・・・バイパス管、４０・・取
付ブロック、４０ａ・・・取付用ネジ、４１・・・半導
体素子、４１ａ・・回路部品、４２・・・半導体素子取付用ブロック。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）車両に搭載して用いられ、クーラ本体を制御する
ためのインバータを内臓した車両用クーラにおいて、前記インバータ内の半導体素子等の発熱体を、前記クー
ラ本体の冷凍サイクルの配管の一部に取付けるようにし
たことを特徴とする車両用クーラ。
（２）車両に搭載して用いられ、クーラ本体を制御する
ためのインバータを内臓した車両用クーラにおいて、前記インバータ内の半導体素子等の発熱体を、前記クー
ラ本体の冷凍サイクルの一部に設けたバイパス配管に取
付けるようにしたことを特徴とする車両用クーラ。
（３）前記インバータ内の半導体素子等の発熱体を、前
記クーラ本体の冷凍サイクル中の作動流体が液体である
部分の配管に取付けるようにしたことを特徴とする請求
項（１）項または（２）項に記載の車両用クーラ。
（４）熱伝導性の良い金属からなり内部に作動流体流路
としての貫通穴を有するを有する取付ブロックを備え、
当該取付ブロックに前記配管を引き込んでブロック内に
作動流体を通すと共に、当該取付ブロックに前記発熱体
を取付けるようにしたことを特徴とする請求項（１）項
ないし（３）項のうちいずれか一項に記載の車両用クー
ラ。
（５）前記取付ブロックの配管とクーラ本体側の配管と
をワンタッチ式気密継手により接続するようにしたこと
を特徴とする請求項（４）項に記載の車両用クーラ。
（６）前記取付ブロックとしては、作動流体流路として
の貫通穴を有する冷却用ブロックと、発熱体取付用ブロ
ックとに分離するようにしたしたことを特徴とする請求
項（４）項に記載の車両用クーラ。