JP2000255252A - 自動車用空調機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電気自動車あるいはハイブリッドカー用の空
調機において、圧縮機１０を６０V以下の低電圧で駆動
する場合、必要な出力を確保するためには５０Ａ以上の
大電流を流す必要がある。このため、インバーター３０
と圧縮機の入力端子１４を接続するリード線の抵抗によ
り大きな電力損失が発生する問題があった。また、リー
ド線からの電磁波の輻射も問題であった。 【解決手段】 インバーターの出力端子３２と圧縮機の
入力端子１４を近接配置してリード配線を短縮し、さら
にリード線に低抵抗のブスバー３８を使用することによ
り、電力損失と電磁波の輻射を抑制する。また、ブスバ
ー３８の表面を磁性材料粉末を混合した塗料で覆うこと
により、ブスバーからの電磁波の輻射を一層抑制する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、インバーターによ
り大電流で駆動する密閉型圧縮機を備えた自動車用空調
機に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、電気自動車用あるいはハイブリッ
ドカー用として、バッテリーにより駆動する密閉型圧縮
機を備えた空調機の開発が盛んである。

【０００３】図８は、従来の電気自動車用空調機におけ
る室外ユニットの一例を示す配管、配線系統図である。
室内機と室外ユニットは冷媒が流れる配管によって接続
されており、例えば冷房の場合、室内機から送られてき
た冷媒は、四方弁２０、冷媒吸入管１８、アキュムレー
ター１６を介して圧縮機１０に入り、吐出管２４、四方
弁２０を介して熱交換器２２に至り、熱交換器２２内で
熱を放出した後に減圧器を介して再び室内機に送り返さ
れる。

【０００４】圧縮機１０は、バッテリーに接続したイン
バーター３０によって駆動される。インバーター３０は
動作時に高温となるため、その冷却が必要となる。従来
は、インバーター３０の放熱部３４を、車両内に設けら
れた冷却ユニット３６に接触させることにより、インバ
ーターの冷却が行われていた。冷却ユニット３６とは、
車両内で冷却が必要な部品をまとめて冷却するための設
備であり、例えば、水冷パイプと熱交換器の組み合わせ
により構成されている。冷却ユニットには、インバータ
ー以外にも、ＤＣ−ＤＣコンバーター等が取り付けられ
る。

【０００５】インバーター３０を冷却ユニットに取りつ
ける都合上、従来は圧縮機１０とインバーター３０は車
両内で離れた位置に設置されるのが通常であった。その
理由は、エンジン等の駆動系が優先されて配置され、そ
の空きスペースを利用して冷却ユニット及び圧縮機を配
置せざるを得ず、また冷却ユニットと圧縮機を近接して
配置するスペースも確保されていなかったためである。
このため、インバーター３０の出力端子３２と、圧縮機
１０の入力端子１４は、長いリード線２８を介して接続
されていた。

【０００６】また、従来の電気自動車あるいはハイブリ
ッドカーには、ＤＣ１２Vのバッテリーが複数個搭載さ
れており、圧縮機１０にはインバーター３０を介して２
００〜３００Vの電圧が給電されていた。しかし、最近
では電気自動車あるいはハイブリッドカーに加え、エン
ジンは走行のみに使用し、パワーステアリングや圧縮機
等の負荷は電源電圧を高くして全て電動化するといった
システムの実用化研究が急ピッチで進められており、安
全性の観点から、電源電圧を最大ＤＣ６０V以下に、例
えばＤＣ１２Vのバッテリーを３個並設してＤＣ３６Ｖ
にする動きがある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】圧縮機１０をＤＣ６０
V以下の低電圧で駆動する場合、従来と同様の出力を確
保するためには５０Ａ以上の大電流を流す必要がある。
このような大電流を長いリード線２８に流した場合、リ
ード線２８の抵抗により大きな電力損失が発生する。

【０００８】さらに、インバーター３０からは高周波数
の電力が供給されているため、大電流を流した場合、リ
ード線２８からの電磁波ノイズの輻射も問題となる。

【０００９】本発明は、このような問題点に鑑みてなさ
れたものであり、圧縮機をインバーターにより大電流で
駆動する自動車用空調機において、インバーターの冷却
を確保しつつ、インバーターと圧縮機の接続配線におけ
る電力損失と電磁波の輻射を抑制することを目的とす
る。

【００１０】また、上記接続配線からの電磁波ノイズの
輻射を抑制することも目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明のうちで請求項１に記載の発明は、インバー
ターにより駆動する密閉型圧縮機を備えた自動車用空調
機であって、インバーターの出力端子と圧縮機の入力端
子を近接配置したことを特徴とする自動車用空調機であ
る。

【００１２】また、請求項２に記載の発明は、上記イン
バーターの出力端子と上記圧縮機の入力端子を、ブスバ
ーにより連結したことを特徴とする。

【００１３】さらに、請求項３に記載の発明は、上記ブ
スバーを、絶縁膜で覆い、その上から電磁気を遮蔽する
塗料で覆うことを特徴とする。

【００１４】またさらに、請求項４に記載の発明は、上
記電磁気を遮蔽する塗料が、磁性材料粉末を混合した塗
料であることを特徴とする。

【００１５】また、請求項５に記載の発明は、上記イン
バーターの出力端子と上記圧縮機の入力端子を、リード
線を介さずに直接接続したことを特徴とする。

【００１６】また、請求項６に記載の発明は、上記イン
バーターの放熱部が、上記圧縮機に接続した冷媒吸入管
に冷却可能に接触するように、上記圧縮機と上記冷媒吸
入管と上記インバーターを配置したことを特徴とする。

【００１７】さらに、請求項７に記載の発明は、上記イ
ンバーターの放熱部が、上記圧縮機に接続したアキュム
レーターに冷却可能に接触するように、上記圧縮機と上
記アキュムレーターと上記インバーターを配置したこと
を特徴とする。

【００１８】またさらに、請求項８に記載の発明は、上
記インバーターの放熱部が、上記圧縮機の密閉容器に冷
却可能に接触するように、上記圧縮機と上記インバータ
ーを配置したことを特徴とする。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照しながら説明する。 （実施の形態１）図１は、実施の形態１にかかる自動車
用空調機のインバーターと圧縮機を示す上面図である。
インバーターと圧縮機の配置及び接続方法を除いては、
従来の自動車用空調機と同様である。インバーター３０
の出力端子３２と圧縮機１０の入力端子１４を近接配置
し、出力端子３２と入力端子１４をブスバー３８により
連結している。

【００２０】インバーター３０の出力端子３２と圧縮機
１０の入力端子１４を近接させて接続配線を短縮し、さ
らに接続配線に低抵抗のブスバー３８を用いることによ
り、接続配線における電力損失及び電磁波の輻射を大巾
に抑制することができる。尚、ここでは、出力端子３２
と入力端子１４が互いに対向するようにインバーター３
０と圧縮機１０を並列に設置したが、出力端子３０と入
力端子１０を近接させることができれば他の配置でも良
い。例えば、インバーター３０と圧縮機１０を重ねて配
置し、出力端子と入力端子が同じ側面にあるようにして
も良い。また、インバーター３０を圧縮機１０に対して
直交させて配置し、互いが交わる側の側面に出力端子と
入力端子を配置しても良い。

【００２１】ブスバー３８は、例えば銅板により形成
し、インバーター３０と圧縮機１０の配置に応じて直線
形状、L字形状等とする。ブスバー３８と、出力端子３
２及び入力端子１４の連結は、ネジ止め或いは溶接によ
り行うことができる。本実施の形態においては、入力端
子１４をブスバー３８に溶接し、出力端子３２をブスバ
ー３８にネジ止めしているが、その逆の組み合わせでも
良く、両端子が同じ接合方法であっても良い。ブスバー
は、リード配線と異なり位置決めが容易であるため、接
続作業の自動化も容易に行うことができる。

【００２２】また、接続配線にブスバーを用いる事に
は、リード線を用いた場合に比較して材料費が安価で済
む利点もある。

【００２３】尚、ブスバー３８には、インバーター３０
から数１０ｋHzの高周波数の電力が供給されるため、大
きな電流が流れる場合には、ブスバー３８からの電磁波
の輻射が問題となる。輻射された電磁波は、電気自動車
内においてラジオの雑音原因となる。電磁波の輻射を抑
制するためには、いわゆるシールド線のように、ブスバ
ーを導電性の網で覆う方法も考えられるが、材料費が高
くなる問題がある。

【００２４】そこで、ブスバ−３８の表面を、図２に示
すように絶縁膜４０で覆い、その上を電磁気を遮蔽する
塗料４２で覆うことが好ましい。図２は、そのようなブ
スバーの一例を示す（ａ）斜視図及び（ｂ）Ａ−Ａ’線
断面図である。電磁気を遮蔽する塗料４２とは、磁界或
いは電界が外部に漏れることを抑制できる塗料である。
例えば、磁性材料或いは導電性材料を混合した塗料を用
いることができる。ここで、磁性材料としては鉄、コバ
ルト、ニッケル等を挙げることができ、導電性材料とし
ては銅、アルミニウム等を挙げることができる。経済性
の観点からは、磁性材料の使用が好ましく、中でも鉄の
使用が好ましい。これらの材料は、例えば、粉末にして
塗料に混合することができる。これらを混合する塗料に
は、エナメル塗料等の一般的な塗料を用いることができ
る。尚、絶縁膜４０には、アクリル樹脂等のプラスチッ
ク、ガラス等を用いることができる。

【００２５】（実施の形態２）図３は、実施の形態２に
かかる自動車用空調機のインバーターと圧縮機を示す部
分正面図である。インバーター３０の出力端子３２と圧
縮機１０の入力端子１４を近接配置し、出力端子３２と
入力端子１４をリード線を介さずに直接接続している。
接続は、ネジ止め或いは溶接により行うことができる。

【００２６】この実施形態によれば、出力端子３２と入
力端子１４の接続配線の長さを最短にして、接続部にお
ける電力損失及び電磁波の輻射を最小限に抑制すること
ができる。

【００２７】ところで、インバーターの出力端子と圧縮
機の入力端子を近接させる場合、車両内のスペースが限
られているため、車両内におけるインバーターと圧縮機
の配置が制約される。このため、従来同様に車両内に設
置された冷却ユニットを用いてインバーターの冷却を行
うことが困難となる。

【００２８】そこで、本実施の形態においては、インバ
ーターの放熱部３４が圧縮機に接続する冷媒吸入管１８
に冷却可能に接触するように、インバーター３０、圧縮
機１０及び冷媒吸入管１８を配置している。冷媒吸入管
１８は内部を流れる冷媒により低温となっているため、
この配置により、冷却ユニットを用いずにインバーター
３０を冷却することができる。尚、放熱部３４が、冷媒
吸入管１８に冷却可能に接触するためには、互いの熱交
換が円滑に行われるように十分な接触面積を有する必要
がある。したがって、放熱部３４または冷媒吸入管１８
を接触面積が増大するような形状に加工することが好ま
しい。本実施の形態においては、冷媒吸入管１８の形状
に合わせた溝３４ａをインバーターの放熱部３４に形成
し、この溝３４ａに冷媒吸入管１８を通している。

【００２９】（実施の形態３）図４は、実施の形態３に
かかる自動車用空調機のインバーターと圧縮機を示す上
面図である。インバーターの出力端子３２と圧縮機の入
力端子１４が同じ側の側面に位置するように、インバー
ター３０と圧縮機１０を並列に設置している。また、イ
ンバーターの放熱部３４が圧縮機に接続した冷媒吸入管
１８に冷却可能に接触するように、冷媒吸入管１８が配
置されている。

【００３０】インバーターの出力端子３２と圧縮機の入
力端子１４はリード線２８を介して接続されているが、
出力端子３２と入力端子１４が近接しているため、リー
ド線２８を従来よりも短縮して電力損失及び電磁波の輻
射を抑制することができる。尚、リード線２８に代え
て、ブスバーを用いて接続を行っても良い。

【００３１】また、インバーターの放熱部３４には、実
施の形態２同様に冷媒吸入管１８が通っており、この配
置によってインバーター３０が冷却される。

【００３２】さらに、本実施の形態においては、圧縮機
１０と冷媒循環のための配管とインバーター３０を、同
一マウント４４上に設置することにより一体化してい
る。これらを一体化することには、これらの車両内にお
ける設置作業が容易となる利点がある。

【００３３】また、圧縮機、冷媒循環のための配管及び
インバーターを一体化することにより、これらが同一振
動系で振動することとなる。このため、圧縮機と配管の
接合部、または圧縮機と配線との接合部に加わる応力の
発生を抑制することができる。従来は、圧縮機と配管の
接合部に加わる応力を緩和するために、ゴム配管或いは
フレキシブル配管が使用されていた。しかし、ゴム配管
は気密性が悪い上に劣化が早く、フレキシブル配管は高
価であった。本実施の形態によれば、こうした問題のあ
る材料を使用せずに、一般的な金属配管を用いて空調機
を構成することができる。

【００３４】（実施の形態４）図５は、実施の形態４に
かかる自動車用空調機のインバーターと圧縮機を示す正
面図である。尚、本実施の形態は、実施の形態３の変形
例である。

【００３５】本実施の形態においては、インバーター放
熱部３４に空洞を設け、この空洞と冷媒吸入管１８を分
岐配管１８ａによって接続することにより、インバータ
ー３０を冷却する。配管を分岐しているため、インバー
ター放熱部に冷媒の強制的な流れは存在しないが、イン
バーター放熱部と冷媒吸入管１８の間の温度勾配によっ
て冷媒は自然対流を起こす。従って、この構成によって
もインバーター３０を冷却することができる。

【００３６】また、本実施の形態においては、ブラケッ
ト４６によってインバーター３０を圧縮機１０に固定す
ることにより、これらを一体化している。ブラケットに
よって一体化する事には、同一マウント上に固定して一
体化する場合に比較して、配置の自由度が増すという利
点がある。

【００３７】実施の形態５ 図６は、実施の形態５にかかる自動車用空調機のインバ
ーター及び圧縮機を示す側面図である。本実施の形態に
おいては、インバーターの出力端子３４と圧縮機の入力
端子１４が同じ側の側面に位置するように、インバータ
ー３０を圧縮機１０に重ねて配置し、さらにインバータ
ーの放熱部３４が圧縮機１０の密閉容器１２に接触する
ように、ブラケット４６によってインバーター３０を圧
縮機１０に固定している。出力端子３２と入力端子１４
が近接しているため、リード線２８を従来よりも短縮し
て、電力損失及び電磁波の輻射を抑制できる。また、密
閉容器１２は内部を循環する冷媒によってインバーター
よりも低温に維持されているため、インバーター３０を
冷却することができる。インバーターの放熱部３４は、
密閉容器１２に密着できるように、密閉容器１２に沿う
形状に加工することが好ましく、これにより互いの熱交
換が円滑となって冷却効率が向上する。尚、密閉容器１
２によってインバーター３０を冷却する場合には、圧縮
機１０は低圧型であることが好ましい。

【００３８】実施の形態６ 図７は、実施の形態６にかかる自動車用空調機のインバ
ーターとアキュムレーターを示す斜視図である。本実施
の形態においては、インバーターの放熱部３４をアキュ
ムレーター１６に接触させることにより、インバーター
３０を冷却する。アキュムレーター１６も内部を流れる
冷媒によってインバーターよりも低温に維持されている
ため、この配置によってもインバーター３０を冷却する
ことができる。インバーター３０は、例えば、バンド４
８によってアキュムレーター１６に固定することができ
る。

【００３９】尚、図１から７においては、いずれも横型
圧縮機の場合を例に示したが、本発明はこれらに限定さ
れるものではなく、縦型圧縮機にも同様に適用すること
ができる。

【００４０】

【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているため、下記の効果を奏する。本発明のうちで請求
項１に記載の発明によれば、インバーターの出力端子と
圧縮機の入力端子を近接配置することにより、出力端子
と入力端子を連結する接続配線における電力損失及び電
磁波の輻射を抑制することができる。

【００４１】また、請求項２に記載の発明によれば、イ
ンバーターの出力端子と圧縮機の入力端子を低抵抗のブ
スバーにより連結するため、出力端子と入力端子を連結
する接続配線における電力損失及び電磁波の輻射をさら
に抑制することができる。

【００４２】さらに、請求項３に記載の発明によれば、
ブスバーを絶縁膜で覆い、その上から電磁気を遮蔽する
塗料で覆うことにより、ブスバーからの電磁波の輻射を
抑制することができる。

【００４３】またさらに、請求項４に記載の発明によれ
ば、上記電磁気を遮蔽する塗料を磁性材料を混合した塗
料とすることにより、安価にブスバーからの電磁波の輻
射を抑制することができる。

【００４４】加えて、請求項５に記載の発明によれば、
上記インバーターの出力端子と上記圧縮機の入力端子を
リード線を介さずに直接接続することにより、接続配線
の長さを最短にし、接続配線における電力損失及び電磁
波の輻射を最小限に抑制することができる。

【００４５】また、請求項６に記載の発明によれば、上
記圧縮機に接続した冷媒吸入管に、上記インバーターの
放熱部を冷却可能に接触させることにより、冷却ユニッ
トを用いずにインバーターを冷却することができる。

【００４６】さらに、請求項７に記載の発明によれば、
上記圧縮機に接続したアキュムレーターに、上記インバ
ーターの放熱部を冷却可能に接触させることにより、冷
却ユニットを用いずにインバーターを冷却することがで
きる。

【００４７】またさらに、請求項８に記載の発明によれ
ば、上記圧縮機の密閉容器に、上記インバーターの放熱
部を冷却可能に接触させることにより、冷却ユニットを
用いずにインバーターを冷却することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施の形態１にかかる自動車用空調
機の圧縮機とインバーターを示す上面図である。

【図２】 本発明の実施の形態１にかかるブスバーを示
す、（ａ）斜視図及び（ｂ）断面図である。

【図３】 本発明の実施の形態２にかかる自動車用空調
機の圧縮機とインバーターを示す部分正面図である。

【図４】 本発明の実施の形態３にかかる自動車用空調
機の圧縮機とインバーターを示す上面図である。

【図５】 本発明の実施の形態４にかかる自動車用空調
機の圧縮機とインバーターを示す正面図である。

【図６】 本発明の実施の形態５にかかる自動車用空調
機の圧縮機とインバーターを示す側面図である。

【図７】 本発明の実施の形態６にかかる自動車用空調
機のアキュムレーターとインバーターを示す斜視図であ
る。

【図８】 従来の自動車用空調機の室外ユニットの一例
を示す配管、配線系統図である。

【符号の説明】

１０ 圧縮機、１２ 密閉容器、１４ 入力端子、１６
アキュムレーター、１８ 冷媒吸入管、２０ 四方
弁、２２ 熱交換器、２４ 吐出管、２８ リード線、
３０ インバーター、３２ 出力端子、３４ 放熱部、
３６ 冷却ユニット、３８ ブスバー、４０ 絶縁膜、
４２ 電磁波を遮蔽する塗料、４４ マウント、４６
ブラケット、４８ バンド。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 村松 繁 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 牧野 雅彦 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 インバーターにより駆動する密閉型圧縮
   機を備えた自動車用空調機であって、インバーターの出
   力端子と圧縮機の入力端子を近接配置したことを特徴と
   する自動車用空調機。
2. 【請求項２】 上記インバーターの出力端子と上記圧縮
   機の入力端子を、ブスバーにより連結したことを特徴と
   する請求項１記載の自動車用空調機。
3. 【請求項３】 上記ブスバーを、絶縁膜で覆い、その上
   から電磁気を遮蔽する塗料で覆うことを特徴とする請求
   項２記載の自動車用空調機。
4. 【請求項４】 上記電磁気を遮蔽する塗料が、磁性材料
   粉末を混合した塗料であることを特徴とする請求項３記
   載の自動車用空調機。
5. 【請求項５】 上記インバーターの出力端子と上記圧縮
   機の入力端子を、リード線を介さずに直接接続したこと
   を特徴とする請求項１記載の自動車用空調機。
6. 【請求項６】 上記インバーターの放熱部が、上記圧縮
   機に接続した冷媒吸入管に冷却可能に接触するように、
   上記圧縮機と上記冷媒吸入管と上記インバーターを配置
   したことを特徴とする請求項１記載の自動車用空調機。
7. 【請求項７】 上記インバーターの放熱部が、上記圧縮
   機に接続したアキュムレーターに冷却可能に接触するよ
   うに、上記圧縮機と上記アキュムレーターと上記インバ
   ーターを配置したことを特徴とする請求項１記載の自動
   車用空調機。
8. 【請求項８】 上記インバーターの放熱部が、上記圧縮
   機の密閉容器に冷却可能に接触するように、上記圧縮機
   と上記インバーターを配置したことを特徴とする請求項
   １記載の自動車用空調機。