JP6008569B2

JP6008569B2 - 車両用空調装置

Info

Publication number: JP6008569B2
Application number: JP2012105960A
Authority: JP
Inventors: 久信中村
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2012-05-07
Filing date: 2012-05-07
Publication date: 2016-10-19
Anticipated expiration: 2032-05-07
Also published as: JP2013233828A

Description

本発明は車両用空調装置、特に、インバータを内蔵した車両用空調装置に関するものである。

従来、インバータを内蔵した車両用空調装置は、インバータの運転時の発熱による加熱を冷却の為に、冷房運転時の冷却風の一部を常時インバータの冷却に用いていた（例えば、特許文献１参照）。

特開平５−８６３５号公報（第２−３頁、図１）

特許文献１に記載された車両用空調装置は、当該装置が本来有している冷却能力の一定割合を常時インバータの冷却に使用するため、その分だけ車内を冷却する能力が低減していた。すなわち、インバータが冷却を必要としていない時においても、当該装置が本来有している冷却能力の一定割合が、車内を冷却する能力から差し引かれているため、車内の冷却が不足するという問題があった。

本発明は前記問題を解決するものであって、インバータが冷却を必要としていない時には、インバータの冷却を中止して、本来有している冷却能力の全てを車内の冷却に供することができる車両用空調装置を提供することを目的とする。

本発明に係わる車両用空調装置は、少なくとも調和空気を送風する室内送風機を内部に収納する枠体と、インバータを収納するインバータ室とを有し、前記調和空気を車両の室内に吹き出す車両用空調装置であって、前記枠体と前記インバータ室とを連通するインバータ室開口部が形成され、該インバータ室開口部を開閉可能なダンパーと、前記インバータの温度を検知するインバータ温度センサーと、前記調和空気の温度を検知する吹き出し空気温度センサーと、外気の温度を検知する外気温度センサーと、前記インバータ温度センサーが検知したインバータ温度、前記吹き出し空気温度センサーが検知した吹き出し空気温度および前記外気温度センサーが検知した外気温度に基づいて前記開閉ダンパーの開閉を制御する制御手段とを有し、前記制御手段は、予め設定された基準温度と、前記インバータ温度センサーが検知したインバータ温度とを比較して、前記インバータ温度が前記基準温度以下の場合、前記開閉ダンパーを閉じ、前記インバータ温度が前記基準温度超えの場合には、前記吹き出し空気温度と前記外気温度とを比較して、前記吹き出し空気温度が前記外気温度より高い場合、前記開閉ダンパーを閉じ、前記インバータ温度が前記基準温度超えの場合には、前記吹き出し空気温度と前記外気温度とを比較して、前記吹き出し空気温度が前記外気温度より高くない場合、前記開閉ダンパーを開くことを特徴とする。

本発明によれば、調和空気のインバータ室への供給を停止することができるから、常時、冷却能力の一定割合が室内の冷却能力から差し引かれるようなことがなくなり、インバータが冷却を必要としていない時には、インバータの冷却を中止して、当該装置が本来有している冷却能力の全てを車内の冷却に供することができる。

本発明の実施の形態１に係る車両用空調装置の構成を模式的に示す平面図。図１に示す車両用空調装置の矢視Ａ−Ａを拡大して示す側面視の断面図。図１に示す車両用空調装置の制御系を示すブロック図および制御要領を説明するフローチャート。本発明の実施の形態２に係る車両用空調装置の一部を拡大して示す側面視の断面図。図４に示す車両用空調装置の制御系を示すブロック図および制御要領を説明するフローチャート。本発明の実施の形態３に係る車両用空調装置の一部を拡大して示す側面視の断面図。

［実施の形態１］
図１〜図３は、本発明の実施の形態１に係る車両用空調装置を説明するものであって、図１は構成を模式的に示す平面図、図２は一部を拡大して示す側面視（図１におけるＡ−Ａ断面）の断面図、図３の（ａ）は制御系を示すブロック図、図３の（ｂ）は制御要領を説明するフローチャートである。なお、図１、２において、車両用空調装置を構成する部材のうち同一の部材または相当する部材については、その一方のみを記載する。

（車両用空調装置）
図１および図２において、車両用空調装置１００は、車両９０の屋根９１や床下等（図示しない）に設置され、車内９２に調和された空気を吹き出すものであって、室内熱交換器２ａ、２ｂと、室内熱交換器２ａ、２ｂにおいて調和された空気（以下「冷却風」と称す）４を吸引して吹き出す室内送風機３ａ、３ｂと、室内送風機３ａ、３ｂを回転駆動する室内電動機３ｃとが内部に収納されている枠体１と、インバータ６が収納されたインバータ室５と、を有している。

（開閉ダンパー）
枠体１（正確には、室内送風機３ａ、３ｂから吹き出された冷却風４を案内する風路）には、室内９２に向けて冷却風４を吹き出すための室内開口部１９ａ、１９ｂと、インバータ室５に向けて冷却風４ａ、４ｂを吹き出すためのインバータ室開口部１５ａ、１５ｂと、が形成されている。
そして、インバータ室開口部１５ａ、１５ｂ（正確には、室内送風機３ａ、３ｂから吹き出された冷却風４ａ、４ｂをインバータ室５に向かって案内する風路の所定の位置）には、インバータ室開口部１５ａ、１５ｂを開閉する開閉手段（以下「開閉ダンパー」と称す）７ａ、７ｂが設置されている。開閉ダンパー７ａ、７ｂはそれぞれダンパー駆動手段７ａｍ、７ｂｍによって駆動される。
なお、室内開口部１９ｂ、インバータ室開口部１５ｂ、開閉ダンパー７ｂおよびダンパー駆動手段７ｂｍは、それぞれ、室内開口部１９ａ、インバータ室開口部１５ａ、開閉ダンパー７ａおよびダンパー駆動手段７ａｍに同じであるから、図示しない。
また、インバータ６（インバータ素子やインバータ部品の温度を代表する場所）に、インバータ６の温度を検知するインバータ温度センサー８が設置されている。
さらに、開閉ダンパー７ａ、７ｂは、インバータ室開口部１５ａ、１５ｂの開口部の面積を変更できるものであってもよい。

（インバータの冷却）
車両用空調装置１００は以上の構成であるから、冷房運転時に、室内熱交換器２において熱交換された（冷熱を受け取った）冷却風４を、車内９２に吹き出すことによって、車内を冷却している。このとき、開閉ダンパー７ａ、７ｂを開いて、冷却風４ａ、４ｂの一部をインバータ室５へ導き、インバータ６の運転時の発熱による加熱を冷却することができる。一方、開閉ダンパー７ａ、７ｂを閉じると、室内送風機３ａ、３ｂから吹き出された冷却風４ａ、４ｂは全て室内９２に吹き出されるから、インバータ６は冷却風４ａ、４ｂを使用しない自然冷却となる。
そうすると、インバータ６の冷却が不要な条件においては、本来の冷却能力を１００％車内９２の冷却に使用することが可能となるから、車内９２の冷却効率が向上する。
また、前記のインバータ６の冷却を開閉ダンパー７の開閉によって、冷却風４による冷却とするか、あるいは冷却風４を使用しない自然冷却とするかは、インバータ温度センサー８が検知した温度に基づいて、制御手段８０が判断する（これについては別途詳細に説明する）。なお、図１において制御手段８０を枠体１内に配置しているが、制御手段８０は何れの位置に配置されてもよい。

（判断要領）
図３の（ａ）に示す制御系を示すブロック図において、制御手段８０には、インバータ温度センサー８が検知した温度情報が入力され、以下に説明する要領によってダンパー駆動手段７ａｍ、７ｂｍが駆動（例えば、回転）される。なお、インバータ６には、インバータ素子やインバータ部品の許容温度に基づいて「基準温度」が設定されている。
図３の（ｂ）に示す制御要領を説明するフローチャートにおいて、インバータ温度センサー８がインバータ６の温度を検知し（Ｓ１）、検知したインバータ温度と基準温度とを比較する（Ｓ２）。そして、インバータ温度が基準温度よりも低い場合、開閉ダンパー７を閉じる（Ｓ３）。一方、インバータ温度が基準温度よりも低くない場合、開閉ダンパー７を開く（Ｓ４）。

［実施の形態２］
図４および図５は、本発明の実施の形態２に係る車両用空調装置を説明するものであって、図４は一部を拡大して示す側面視の断面図、図５の（ａ）は制御系を示すブロック図、図５の（ｂ）は制御要領を説明するフローチャートである。なお、実施の形態１（図１、２）と同じ部分にはこれと同じ符号を付し、一部の説明を省略する。

（外気温度センサー）
図４において、車両用空調装置２００は、冷却風４の温度を検知する吹き出し空気温度センサー８ａと外気の温度を検知する外気温度センサー８ｂと、を有している。なお、図４では、外気温度センサー８ｂがインバータ室５の外側に設置されたものを示しているが、本発明はこれに限定するものではなく、枠体１の外面等であってもよい。

（判断要領）
図５の（ａ）に示す制御系を示すブロック図において、制御手段８１には、インバータ温度センサー８および外気温度センサー８ｂが検知した温度情報がそれぞれ入力され、以下に説明する要領によってダンパー駆動手段７ａｍ、７ｂｍが駆動（例えば、回転）される。なお、インバータ６には、インバータ素子やインバータ部品の許容温度に基づいて「基準温度」が設定されている。
図５の（ｂ）に示す制御要領を説明するフローチャートにおいて、インバータ温度センサー８がインバータ６の温度を検知し（Ｓ１）、検知したインバータ温度と基準温度とを比較する（Ｓ２）。そして、インバータ温度が基準温度よりも低い場合、開閉ダンパー７を閉じる（Ｓ３）。
一方、インバータ温度が基準温度よりも低くない場合、吹き出し空気温度センサー８ａおよび外気温度センサー８ｂがそれぞれ吹き出し空気温度および外気温度を検知し、吹き出し空気温度と外気温度とを比較する（Ｓ５）。そして、吹き出し空気温度が外気温度よりも高い場合、開閉ダンパー７を閉じて、インバータ６を自然冷却する（Ｓ６）。また、吹き出し空気温度が外気温度よりも高くない場合、開閉ダンパー７を開く（Ｓ７）。

したがって、車両用空調装置２００は、車両用空調装置１００（実施の形態１参照）の効果を奏すると共に、冬場や、中間期などの冷房負荷が少ない場合のように、吹出し空気温度よりも外気温度の方が低い場合においては、開閉ダンパー７を閉じることによって、より低い温度の外気に晒されているインバータ室５に収納されたインバータ６を効率的に冷却することが可能となる。

［実施の形態３］
図６は、本発明の実施の形態３に係る車両用空調装置を説明する、一部を拡大して示す側面視の断面図である。なお、実施の形態１（図１、２）と同じ部分にはこれと同じ符号を付し、一部の説明を省略する。

（インバータ放熱フィン）
図６において、車両用空調装置３００におけるインバータ６には、インバータ６からの熱の放出を促進するためのインバータ放熱フィン９が設置されている。
そして、インバータ放熱フィン９は、インバータ室開口部１５ａ、１５ｂを経由して吹き出された冷却風４ａ、４ｂの流路の少なくとも一方の流路内に侵入し、当該冷却風４ａ、４ｂの少なくとも一方に晒されることによって冷却が促進されている。また、車両用空調装置３００は、車両用空調装置１００（実施の形態１参照）の効果を奏する。

１枠体、２ａ室内熱交換器、２ｂ室内熱交換器、３ａ室内送風機、３ｂ室内送風機、３ｃ室内電動機、４ａ冷却風、４ｂ冷却風、５インバータ室、６インバータ、７ａ開閉ダンパー、７ｂ開閉ダンパー、７ａｍダンパー駆動手段、７ｂｍダンパー駆動手段、８インバータ温度センサー、８ａ吹き出し空気温度センサー、８ｂ外気温度センサー、９インバータ放熱フィン、１５ａインバータ室開口部、１５ｂインバータ室開口部、１９ａ室内開口部、１９ｂ室内開口部、８０制御手段、８１制御手段、９０車両、９１屋根、９２車内、１００車両用空調装置、２００車両用空調装置、３００車両用空調装置。

Claims

少なくとも調和空気を送風する室内送風機を内部に収納する枠体と、インバータを収納するインバータ室とを有し、前記調和空気を車両の室内に吹き出す車両用空調装置であって、
前記枠体と前記インバータ室とを連通するインバータ室開口部が形成され、
該インバータ室開口部を開閉可能なダンパーと、前記インバータの温度を検知するインバータ温度センサーと、前記調和空気の温度を検知する吹き出し空気温度センサーと、外気の温度を検知する外気温度センサーと、前記インバータ温度センサーが検知したインバータ温度、前記吹き出し空気温度センサーが検知した吹き出し空気温度および前記外気温度センサーが検知した外気温度に基づいて前記開閉ダンパーの開閉を制御する制御手段とを有し、
前記制御手段は、予め設定された基準温度と、前記インバータ温度センサーが検知したインバータ温度とを比較して、前記インバータ温度が前記基準温度以下の場合、前記開閉ダンパーを閉じ、
前記インバータ温度が前記基準温度超えの場合には、前記吹き出し空気温度と前記外気温度とを比較して、前記吹き出し空気温度が前記外気温度より高い場合、前記開閉ダンパーを閉じ、
前記インバータ温度が前記基準温度超えの場合には、前記吹き出し空気温度と前記外気温度とを比較して、前記吹き出し空気温度が前記外気温度より高くない場合、前記開閉ダンパーを開くことを特徴とする車両用空調装置。
前記インバータに放熱を促進するためのインバータ放熱フィンが設置され、該インバータ放熱フィンは、前記インバータ室に供給された調和空気の流路内に侵入していることを特徴とする請求項１に記載の車両用空調装置。