(57)【要約】【課題】駆動回路の素子の配置自由度を低下させることなく、素子の冷却を適切に行うことができ、且つ、駆動回路の冷却用の媒体を流す構造が複雑にならない構造を有する車両用ヒートポンプ装置を提供すること。【解決手段】この車両用ヒートポンプ装置は、電動圧縮機の駆動回路を収容し、駆動回路の発熱を放出可能な収容部と、温熱を輸送するための第１の冷却液と、電動圧縮機が吐出した高温高圧冷媒との間で熱交換を行う高温側水冷媒熱交換器と、冷熱を輸送するための第２の冷却液と、電動圧縮機へ導入される低温低圧冷媒との間で熱交換を行う低温側水冷媒熱交換器と、収容部の第１の面に沿って設けられた第１の通路と、第１の面とは別の収容部の第２の面に沿って設けられた第２の通路と、を具備し、第１の冷却液が第１の通路を流れて第１の面を冷却し、第２の冷却冷媒が第２の通路を流れて第２の面を冷却する構成を採る。【選択図】図９
2014118856.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸入した冷媒を圧縮して吐出する圧縮機構および前記圧縮機構を駆動する電動モータを有する電動圧縮機と、
電源から給電される直流電力を交流電力に変換して前記電動モータへ供給する駆動回路と、
前記駆動回路を収容し、前記駆動回路の発熱を放出可能な収容部と、
温熱を吸収して輸送する第１の冷却液と、前記電動圧縮機が吐出した高温高圧冷媒との間で熱交換を行う高温側水冷媒熱交換器と、
前記収容部の第１の面に沿って設けられた第１の通路と、
前記第１の面とは別の前記収容部の第２の面に沿って設けられた第２の通路と、
を具備し、
前記第１の冷却液が前記第１の通路を流れて前記第１の面を冷却し、
前記冷媒が前記第２の通路を流れて前記第２の面を冷却する、
車両用ヒートポンプ装置。
【請求項２】
吸入した冷媒を圧縮して吐出する圧縮機構および前記圧縮機構を駆動する電動モータを有する電動圧縮機と、
電源から給電される直流電力を交流電力に変換して前記電動モータへ供給する駆動回路と、
前記駆動回路を収容し、前記駆動回路の発熱を放出可能な収容部と、
温熱を輸送するための第１の冷却液と、前記電動圧縮機が吐出した高温高圧冷媒との間で熱交換を行う高温側水冷媒熱交換器と、
冷熱を輸送するための第２の冷却液と、前記電動圧縮機へ導入される低温低圧冷媒との間で熱交換を行う低温側水冷媒熱交換器と、
前記収容部の第１の面に沿って設けられた第１の通路と、
前記第１の面とは別の前記収容部の第２の面に沿って設けられた第２の通路と、
を具備し、
前記第２の冷却液が前記第１の通路を流れて前記第１の面を冷却し、
前記第１の冷却液または前記冷媒が前記第２の通路を流れて前記第２の面を冷却する、
車両用ヒートポンプ装置。
【請求項３】
前記第２の通路に流れる前記冷媒は、前記圧縮機構に吸入される前の低温低圧冷媒である、
請求項１又は２に記載の車両用ヒートポンプ装置。
【請求項４】
前記第１の面と前記第２の面とは、互いに対向する面である、
請求項１又は２に記載の車両用ヒートポンプ装置。
【請求項５】
前記駆動回路は、配線基板と、前記配線基板の一方の面に実装された第１部品と、前記配線基板の他方の面に実装された第２部品とを備え、
前記配線基板の一方の面が前記収容部の前記第１の面に対向し、前記配線基板の他方の面が前記収容部の前記第２の面に対向している、
請求項４記載の車両用ヒートポンプ装置。
【請求項６】
前記駆動回路には、前記電動モータを駆動する電流が流れるパワー素子と、前記パワー素子のオンとオフとを切り替える制御回路と、平滑用またはサージ吸収用のコイルおよびコンデンサとが含まれ、
前記コイルおよび前記制御回路と、前記パワー素子とが、前記収容部の前記第１の面および前記第２の面のうち、互いに異なる面に対向して実装されている、
請求項１又は２に記載の車両用ヒートポンプ装置。
【請求項７】
前記駆動回路には、前記電動モータを駆動する電流が流れる複数のパワー素子が含まれ、
前記複数のパワー素子の全てが、前記収容部の前記第１の面または前記第２の面の一方に放熱可能に実装されている、
請求項１又は２に記載の車両用ヒートポンプ装置。
【請求項８】
前記駆動回路には、前記電動モータを駆動する電流が流れる複数のパワー素子が含まれ、
前記複数のパワー素子を二組に分けたうちの一方が、前記収容部の前記第１の面に放熱可能に実装され、
前記複数のパワー素子を二組に分けたうちの他方が、前記収容部の前記第２の面に放熱可能に実装されている、
請求項１又は２に記載の車両用ヒートポンプ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用ヒートポンプ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気で走行する自動車では、空調装置の冷媒を圧縮する圧縮機として電動圧縮機が採用される。電動圧縮機では、電動モータに駆動電流を出力する駆動回路（例えばインバータ回路）が必要となる。駆動回路は大電流が流れて発熱するため、冷却する必要がある。
【０００３】
従来、発熱する半導体装置を放熱するための技術が多く提案されている。例えば、特許文献１には、２枚の板材に冷媒を流し、これら２枚の板材で半導体装置の上面と下面とを挟み込んで、半導体装置を冷却する構造が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−３５２０２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
駆動回路を冷却する面が１つに限られていると、駆動回路の複数の発熱素子を適切に冷却するという制約によって、駆動回路の各素子の配置自由度が低くなるという課題が生じる。
【０００６】
例えば、駆動回路には、冷却を要しつつ、発熱量および最大定格温度の異なる複数の素子が含まれている。よって、このような駆動回路では、配線基板の冷却される側の面に、複数種類の発熱素子を適宜離間させて実装しなければならず、配線基板および実装面積が大型化し、配線基板を収容する装置の小型化が阻害される。
【０００７】
一方、特許文献１に示されるように、基板の両面を２枚の板材で挟み込むとともに、１つの冷媒の通路を２枚の板材に這わせて基板の両面から冷却を行う構造では、冷媒を流す配管が入り組んで配管構造が複雑になるという課題がある。
【０００８】
本発明の目的は、駆動回路の素子の配置自由度を低下させることなく、素子の冷却を適切に行うことができ、且つ、冷却用の媒体を流す構造が複雑にならない車両用ヒートポンプ装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一態様に係る車両用ヒートポンプ装置は、吸入した冷媒を圧縮して吐出する圧縮機構および前記圧縮機構を駆動する電動モータを有する電動圧縮機と、電源から給電される直流電力を交流電力に変換して前記電動モータへ供給する駆動回路と、前記駆動回路を収容し、前記駆動回路の発熱を放出可能な収容部と、温熱を吸収して輸送する第１の冷却液と、前記電動圧縮機が吐出した高温高圧冷媒との間で熱交換を行う高温側水冷媒熱交換器と、前記収容部の第１の面に沿って設けられた第１の通路と、前記第１の面とは別の前記収容部の第２の面に沿って設けられた第２の通路と、を具備し、前記第１の冷却液が前記第１の通路を流れて前記第１の面を冷却し、前記冷媒が前記第２の通路を流れて前記第２の面を冷却する構成を採る。
【００１０】
本発明の一態様に係る車両用ヒートポンプ装置は、吸入した冷媒を圧縮して吐出する圧縮機構および前記圧縮機構を駆動する電動モータを有する電動圧縮機と、電源から給電される直流電力を交流電力に変換して前記電動モータへ供給する駆動回路と、前記駆動回路を収容し、前記駆動回路の発熱を放出可能な収容部と、温熱を輸送するための第１の冷却液と、前記電動圧縮機が吐出した高温高圧冷媒との間で熱交換を行う高温側水冷媒熱交換器と、冷熱を輸送するための第２の冷却液と、前記電動圧縮機へ導入される低温低圧冷媒との間で熱交換を行う低温側水冷媒熱交換器と、前記収容部の第１の面に沿って設けられた第１の通路と、前記第１の面とは別の前記収容部の第２の面に沿って設けられた第２の通路と、を具備し、前記第２の冷却液が前記第１の通路を流れて前記第１の面を冷却し、前記第１の冷却液または前記冷媒が前記第２の通路を流れて前記第２の面を冷却する構成を採る。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、収容部の２つの面で駆動回路を冷却できるので、駆動回路の素子の配置自由度を低下させずに回路素子の適切な冷却ができ、且つ、収容部の２つの面を冷却用の異なる熱媒体が流れて２つの面を冷却するので、熱媒体を流す構造が複雑にならない。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態に係る車両用ヒートポンプ装置を示す斜視図
【図２】実施の形態の車両用ヒートポンプ装置を示す一部破断図
【図３】実施の形態の車両用ヒートポンプ装置の冷媒および冷却液の流れについて説明する図
【図４】車両用ヒートポンプ装置を用いた車両温度調整システムについて説明する図
【図５】車両用ヒートポンプ装置を用いた車両温度調整システムについて説明する図
【図６】車両用ヒートポンプ装置のコンプレッサ筐体側の構成を示す一部破断の斜視図
【図７】車両用ヒートポンプ装置のコンプレッサ筐体側の構成を示す断面図
【図８】図７のＤ−Ｄ線断面図
【図９】車両用ヒートポンプ装置のインバータの周辺を示す断面図
【図１０】インバータの冷却構造を説明する概念図
【図１１】インバータにおけるパワー素子の実装例を説明する概念図
【図１２】インバータの冷却構造の変形例を示す概念図
【図１３】インバータの冷却用に割り当てられる冷媒および冷却液の区間の変形例を説明する図
【図１４】インバータにおけるパワー素子の実装配置の変形例を示す平面図および側面図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一要素は原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明を省略する。
【００１４】
＜車両用ヒートポンプ装置の構成＞
まず、本発明の実施の形態における各構成について、図１および図２を用いて説明する。図１および図２は、本実施の形態に係る車両用ヒートポンプ装置の構成を示す図である。
【００１５】
車両用ヒートポンプ装置１は、車両に搭載される装置であり、低温側水冷媒熱交換器１１０と、高温側水冷媒熱交換器１１１と、冷媒を圧縮する電動圧縮機１１２とを備える。コンプレッサ筐体１０９は電動圧縮機１１２のシェルと高温側水冷媒熱交換器１１１とを兼ねた構成である。ここで、車両とは、例えば、電気自動車である。電気自動車とは、例えば、ＥＶ（Electric Vehicle）、ＰＨＥＶ（Plug-in Hybrid Electric Vehicle）、またはＨＥＶ（Hybrid Electric Vehicle）等、車両に搭載されている蓄電池を用いて走行する車両である。
【００１６】
車両用ヒートポンプ装置１は、その内部にヒートポンプを有し、ヒートポンプの冷媒と低温側の冷却液（第１の冷却液に相当）および高温側の冷却液（第２の冷却液に相当）との間で熱交換を行う。低温側の冷却液と高温側の冷却液とは、車両用ヒートポンプ装置１の外部から導入される。
【００１７】
冷媒は、例えば、二酸化炭素（ＣＯ２）など、電気自動車に要求される極低温の環境下でもヒートポンプサイクルの効率を向上できる一方、作動圧力が高くなるものが採用される。
【００１８】
冷却液は、例えば、エチレングリコール水溶液などの液体である。冷却液は、不凍液であれば良く、エチレングリコール水溶液以外にプロピレングリコール水溶液を用いることも可能である。
【００１９】
高温側の冷却液は、高温側導入管１０４を介してコンプレッサ筐体１０９の外部から導入される（図１の矢印Ｂ）。この導入された冷却液は、高温側水冷媒熱交換器１１１にて加熱され、高温側導出管１０５から導出される（図１の矢印Ｂ）。冷却液は、高温側ウォータポンプ１０１が備える電力モータの駆動力にて輸送される。
【００２０】
高温側水冷媒熱交換器１１１は、冷媒が流れる通路と高温側の冷却液が流れる通路とを備え、これら通路の間で熱を移動させるように構成されている。
【００２１】
低温側の冷却液は、低温側導入管１０６を介して車両用ヒートポンプ装置１の外部から導入される（図１の矢印Ａ）。導入された冷却液は、低温側水冷媒熱交換器１１０にて冷却され、低温側導出管１０７から導出される（図１の矢印Ａ）。冷却液は、低温側ウォータポンプ１０２が備える電力モータの駆動力にて輸送される。
【００２２】
低温側水冷媒熱交換器１１０は、冷媒が流れる通路と低温側の冷却液が流れる通路とを備え、これらの通路の間で熱を移動させるように構成されている。
【００２３】
電動圧縮機１１２は、電動モータ１１２ａ、圧縮機構１１２ｂ、および、コンプレッサ筐体１０９により構成される。圧縮機構１１２ｂは電動モータ１１２ａが発生する駆動力により冷媒を圧縮する機構である。圧縮機構１１２ｂは、例えば、スクロール型を用いることができる。電動モータ１１２ａは、インバータ（駆動回路に相当）１１３により電気的に駆動される。インバータ１１３は、直流電力から３相交流電力を生成し、電動モータ１１２ａへ供給する。
【００２４】
また、車両用ヒートポンプ装置１は、電動圧縮機１１２の冷媒の入口の上流にアキュムレータ１０８を備える。アキュムレータ１０８は、冷媒を気体と液体に分離させることで、電動圧縮機１１２へ気体の冷媒のみを供給する役割をなす。電動圧縮機１１２の破壊を防止するためである。
【００２５】
また、車両用ヒートポンプ装置１は、低温側水冷媒熱交換器１１０の冷媒の入口の上流に膨張弁１１４（図３を参照、図１、図２では後方に隠れて見えていない）を備える。膨張弁１１４は、熱量を変化させずに高圧の冷媒を低圧にすることで、冷媒を低温にして低温側水冷媒熱交換器１１０へ送る。膨張弁１１４は、インバータ１１３の収容部１２０と横方向（電動圧縮機１１２と低温側水冷媒熱交換器１１０とが並んだ方向に対して直角な方向）に並んで配置されている。
【００２６】
また、車両用ヒートポンプ装置１は、車両用ヒートポンプ装置１の外部から電源供給を受けるための給電部１０３を備える。給電部１０３は、コンプレッサ筐体１０９の外壁に備える。給電部１０３へ供給された電気エネルギーは、電動圧縮機１１２、高温側ウォータポンプ１０１、および、低温側ウォータポンプ１０２のそれぞれが備える電動モータの駆動に用いられる。
【００２７】
＜コンプレッサ筐体と低温側水冷媒熱交換器との締結構造＞
低温側水冷媒熱交換器１１０は、高圧の冷媒を封入するために高い強度で枠体１１０ａ（図１）に保持されている。なお、枠体１１０ａの代わりに、筐体が低温側水冷媒熱交換器１１０の全体を覆う構成を採用してもよい。枠体１１０ａは、締結部１１０ｂを介してコンプレッサ筐体１０９に締結されている。
【００２８】
このような構成とすることで、低温側水冷媒熱交換器１１０、高温側水冷媒熱交換器１１１、および、電動圧縮機１１２の３つの要素部材を、高い剛性を有する一体的な構成とすることができる。この構成により、低温側水冷媒熱交換器１１０とコンプレッサ筐体１０９側との間の冷媒の配管強度も高めることができる。
【００２９】
＜車両用ヒートポンプ装置の動作＞
次に、図３を用いて車両用ヒートポンプ装置１の冷媒と冷却液の流れについて説明する。
【００３０】
始めに、冷媒の流れを説明する。図３の矢印Ｃは冷媒の流れる方向を示している。冷媒は、電動圧縮機１１２、高温側水冷媒熱交換器１１１、膨張弁１１４、低温側水冷媒熱交換器１１０を、この順で流れる。この冷媒の流れにより、ヒートポンプサイクルが構成される。
【００３１】
電動圧縮機１１２で圧縮された高温高圧の冷媒は、高温側水冷媒熱交換器１１１にて熱を放出して液体となる。液体となった冷媒は、膨張弁１１４にて急激に膨張され、低温低圧の冷媒となる。この低温低圧の冷媒は、低温側水冷媒熱交換器１１０にて熱を吸収して蒸発する。蒸発した冷媒はアキュムレータ１０８を通過して電動圧縮機１１２にて再度、圧縮される。
【００３２】
続いて、冷却液の流れを説明する。高温側導入管１０４を介してコンプレッサ筐体１０９の外部から導入された冷却液は、先ず、インバータ１１３の一面側から熱を吸収する（インバータ１１３の冷却構造については後述する）。続いて、冷却液は、高温側水冷媒熱交換器１１１にて高温の冷媒と熱交換を行って加熱される。加熱された冷却液は、高温側導出管１０５から導出される。
【００３３】
低温側導入管１０６を介して車両用ヒートポンプ装置１の外部から導入された冷却液は、先ず、インバータ１１３の他面側から熱を吸収する（インバータ１１３の冷却構造については後述する）。続いて、冷却液は、低温側水冷媒熱交換器１１０にて低温の冷媒と熱交換を行って冷却され、低温側導出管１０７から導出される。
【００３４】
このように、実施の形態の車両用ヒートポンプ装置１では、装置内だけで冷媒を循環させてヒートポンプサイクルを実現している。さらに、高温側水冷媒熱交換器１１１および低温側水冷媒熱交換器１１０は、空気ではなく液体（冷却液）と冷媒との間で熱交換を行う。この構成により、車両用ヒートポンプ装置１は、冷却液を介して車両用ヒートポンプ装置１から離れた箇所から熱を吸収し、車両用ヒートポンプ装置１から離れた箇所へ熱を放出することができる。
【００３５】
＜車両温度調整システム＞
次に、図４および図５を用いて、車両用ヒートポンプ装置１を用いた車両温度調整システムについて説明する。図４は車両温度調整システムの暖房運転時の説明図、図５は車両温度調整システムの冷房運転時の説明図である。
【００３６】
高温側導出管１０５から導出した加熱された冷却液、および、低温側導出管１０７から導出した冷却された冷却液は車両用空調装置２へ導入され、冷房もしくは暖房に用いられる。車両用空調装置２は、ファイアウォール７の車室側に配置され、車室内の空調を行う装置である。車両用ヒートポンプ装置１は、ファイアウォール７の車室外の側に配置される。
【００３７】
車両用空調装置２は、冷房用空気水熱交換器２００、暖房用空気水熱交換器２０１、ブロワファン２０２、および、切換ドア２０３を備える。
【００３８】
冷房用空気水熱交換器２００は、ブロワファン２０２により送風された空気と、低温側導出管１０７から導出した冷却された冷却液との間で熱交換を行い、空気を冷却するものである。冷却された空気は車室内へ導かれ、車室内の冷房に用いられる。
【００３９】
冷房用空気水熱交換器２００にて加熱された冷却液は、低温側導入管１０６を介して、再度、車両用ヒートポンプ装置１へ導入される。
【００４０】
暖房用空気水熱交換器２０１は、ブロワファン２０２により送風された空気と、高温側導出管１０５から導出した加熱された冷却液との間で熱交換を行い、空気を加熱するものである。加熱された空気は車室内へ導かれ、車室内の暖房に用いられる。
【００４１】
暖房用空気水熱交換器２０１にて冷却された冷却液は、高温側導入管１０４を介して、再度、車両用ヒートポンプ装置１へ導入される。なお、第１のラジエータ５は、冷房時の冷却液の放熱に用いられる。
【００４２】
車両用ヒートポンプ装置１が導出する冷却液は、発熱体３の冷却に用いることも可能である。ここで、発熱体３とは、例えば、電気自動車に用いられる走行用モータ、走行用モータを駆動するためのインバータ、走行用モータへ電気エネルギーを供給するための蓄電池、車両外部から蓄電池を充電するための充電器、蓄電池の電圧変換を行うためのＤＣ−ＤＣ変換器などの、発熱部材である。これら発熱部材は電気自動車の走行中等に冷却を必要とする。
【００４３】
発熱体３から放出される熱は、冷却液に吸熱させる。すなわち、冷却液は加熱される。この加熱された冷却液は、低温側導入管１０６へ導かれ、車両用ヒートポンプ装置１にて冷却される。この加熱された冷却液は、第２のラジエータ６で放熱させることで、冷却することもできる。
【００４４】
車両用空調装置２を車室内の暖房に用いる場合は、発熱体３から放出された熱を、冷却液に吸熱させる。すなわち、冷却液は加熱される。この加熱された冷却液は、低温側導入管１０６へ導かれ、低温側水冷媒熱交換器１１０にて冷却される。
【００４５】
この際、冷媒に回収（吸熱）された熱を、高温側水冷媒熱交換器１１１にて高温側の冷却液に回収（吸熱）させ、この冷却液を高温側導出管１０５から導出させ、暖房用空気水熱交換器２０１に導くことで、車室内の空気の加熱に利用する事も可能である。
【００４６】
車両温度調整システムでは、図４と図５とに示すように、複数の三方弁Ｔによる冷却液の経路の切り替え、ならびに、切換ドア２０３による車室内へ向かう空気の経路の切り替えにより、車室内の暖房および冷房等の切り替えを行うことができる。
【００４７】
＜高温側水冷媒熱交換器の詳細＞
次に、実施の形態の車両用ヒートポンプ装置１におけるコンプレッサ筐体１０９側の構成を詳細に説明する。
【００４８】
図６は、車両用ヒートポンプ装置のコンプレッサ筐体側の構成を示す一部破断の斜視図である。図７は、車両用ヒートポンプ装置のコンプレッサ筐体側の構成を示す断面図である。図８は、図７のＤ−Ｄ線断面図である。
【００４９】
高温側水冷媒熱交換器１１１および電動圧縮機１１２は、コンプレッサ筐体１０９に収められて一体化されている。コンプレッサ筐体１０９は、密閉性を有し、冷却液および冷媒の各導入口および各導出口を除いて、高温側水冷媒熱交換器１１１と電動圧縮機１１２とを内部に閉じ込める。
【００５０】
高温側水冷媒熱交換器１１１は、図６〜図８に示すように、冷媒が流れる通路１１１ａと、冷却液が流れる通路１１１ｂとを備えている。
【００５１】
冷却液の通路１１１ｂは、例えば、電動圧縮機１１２の周囲に沿って二次元方向（図６のＸ−Ｒ方向）に広がる空間により構成され、通路１１１ｂの一端および他端に冷却液の導入口１１１ｂｉｎと導出口１１１ｂｏｕｔとが設けられている。導出口１１１ｂｏｕｔは、高温側ウォータポンプ１０１に通じている。また、通路１１１ｂの一部は、コンプレッサ筐体１０９の壁体により構成されている。
【００５２】
冷媒の通路１１１ａは、例えば、複数の直線状且つ筒状の配管により構成され、冷却液の通路１１１ｂを横切るように通路１１１ｂを囲う空間内に配置されている。図８に示すように、複数の通路１１１ａは、電動圧縮機１１２の周方向（図６のＲ方向）に分散して配置されている。各通路１１１ａの一端は、図７に示すように、電動圧縮機１１２の冷媒導出口につながる冷媒室１１１ｃに通じ、各通路１１１ａの他端は、膨張弁１１４につながる冷媒室１１１ｄに通じている。冷媒室１１１ｃ、１１１ｄの一部は、コンプレッサ筐体１０９の壁体により構成されている。
【００５３】
高温側水冷媒熱交換器１１１は、図６〜図８に示すように、電動圧縮機１１２（電動モータ１１２ａおよび圧縮機構１１２ｂ）の周囲を囲うように配置され、電動圧縮機１１２と高温側水冷媒熱交換器１１１とは熱的に結合している。
【００５４】
冷媒は、導入口１４２（図７を参照）を介して、低温側水冷媒熱交換器１１０から電動圧縮機１１２へ導入される。また、冷媒は、導出口１４１（図７を参照）を介して、高温側水冷媒熱交換器１１１から膨張弁１１４へ導出される。
【００５５】
＜インバータの冷却構造＞
図９は、車両用ヒートポンプ装置のインバータの周辺を示す断面図である。
【００５６】
インバータ１１３は、収容部１２０に収容されている。収容部１２０は、周囲が壁に覆われた空間であり、電動圧縮機１１２と低温側水冷媒熱交換器１１０との間に配置され、コンプレッサ筐体１０９に固定されている。収容部１２０において、電動圧縮機１１２に近い第１の壁体１２１と、低温側水冷媒熱交換器１１０に近い第２の壁体１２２とは、互いに対向して配置されている。
【００５７】
収容部１２０の電動圧縮機１１２側には、第１の壁体１２１を挟んで、通路１３１が設けられている。第１の壁体１２１は、所定の熱伝導性が得られる厚みおよび材質を有し、第１の壁体１２１を介して収容部１２０から通路１３１を流れる熱媒体へ放熱が行われる。通路１３１は、第１の壁体１２１の一方の側のほぼ全域を覆う範囲に渡って設けられている。なお、通路１３１は、第１の壁体１２１に垂直な方向に見て、インバータ１１３のパワー素子１１３ｂと重なる範囲など、冷却が必要な一部の箇所に渡って設けられていてもよい。壁体１２１の内面が、収容部１２０において冷却される第１の面に相当する。
【００５８】
通路１３１には、高温側水冷媒熱交換器１１１の冷却液が流れる。通路１３１の一端は高温側導入管１０４に連通され、通路１３１の他端は高温側水冷媒熱交換器１１１の冷却液の通路１１１ｂの始端部に連通している。
【００５９】
収容部１２０の低温側水冷媒熱交換器１１０側には、第２の壁体１２２を挟んで、通路１３２が設けられている。第２の壁体１２２は、所定の熱伝導性が得られる厚みおよび材質を有し、第２の壁体１２２を介して収容部１２０から通路１３２を流れる熱媒体へ放熱が行われる。通路１３２は、第２の壁体１２２の一方の側のほぼ全域を覆う範囲に渡って設けられている。なお、通路１３２は、第２の壁体１２２に垂直な方向に見て、インバータ１１３のパワー素子１１３ｂと重なる範囲など、冷却が必要な一部の箇所に渡って設けられていてもよい。壁体１２２の内面が、収容部１２０において冷却される第２の面に相当する。
【００６０】
通路１３２には、低温側水冷媒熱交換器１１０の冷却液が流れる。通路１３２の一端は低温側導入管１０６に連通され、通路１３２の他端は低温側水冷媒熱交換器１１０の冷却液の通路１１１ｂの始端部に連通している。
【００６１】
図１０は、インバータの冷却構造を説明する概念図である。
【００６２】
インバータ１１３は、配線基板１１３ａと、電動モータ１１２ａを駆動する電流が流れるパワー素子１１３ｂと、パワー素子１１３ｂのオン・オフを制御する制御回路１１３ｃとを備える。また、インバータ１１３には、高電圧が印加される電力線に接続されて平滑とサージ吸収とをそれぞれ行うコイル１１３ｄおよびコンデンサ１１３ｅとが含まれる。
【００６３】
パワー素子１１３ｂは、電力用半導体（例えばＩＧＢＴ：絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）である。電力用半導体は、パワー半導体、パワーデバイスとも呼ばれる。パワー素子１１３ｂとしては、詳細は後述するが、複数のディスクリート半導体からなる構成を採用してもよいし、複数の電力用半導体が１つにパッケージングされたＩＧＢＴモジュール、もしくは制御回路および複数の電力用半導体が１つにパッケージングされたＩＰＭ（Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ  Ｐｏｗｅｒ  Ｍｏｄｕｌｅ）を採用してもよい。
【００６４】
制御回路１１３ｃは、例えば、ＬＳＩ（大規模集積回路）からなるマイクロコンピュータである。
【００６５】
インバータ１１３を構成する複数種類の回路素子は、発熱量および最大定格温度がそれぞれ異なる。例えば、パワー素子１１３ｂは発熱量が大きく強制的な冷却が必要である。コイル１１３ｄおよびコンデンサ１１３ｅは、中程度の発熱量であり強制的な冷却、或いは、周囲温度を低下させた状態での自然放熱が必要である。制御回路１１３ｃは、発熱量が小さく、冷却は余り必要ない。
【００６６】
図１０（Ａ）に示すように、パワー素子１１３ｂは、通路１３１の上流側で第１の壁体１２１に熱結合して固定される。熱結合とは、直接に第１の壁体１２１と接触した構成、或いは、高い熱伝導性を有する伝熱体を介して接触した構成などである。
【００６７】
コイル１１３ｄおよびコンデンサ１１３ｅは、配線基板１１３ａの一方の面と他方の面とにそれぞれ実装され、第１の壁体１２１と第２の壁体１２２とにそれぞれ熱結合される。或いは、コイル１１３ｄおよびコンデンサ１１３ｅは、自然放熱により冷却されるように、第１の壁体１２１と第２の壁体１２２とから離間して固定されている。特に制限されないが、図１０（Ａ）の例では、比較的に発熱量の多いコンデンサ１１３ｅが、配線基板１１３ａのパワー素子１１３ｂの実装面と同じ面に実装されている。
【００６８】
制御回路１１３ｃは、配線基板１１３ａの空いているスペースに実装されている。
【００６９】
図１１は、インバータにおけるパワー素子の実装例を説明する概念図である。図１１（Ａ１）および（Ａ２）は、第１例の平面図および側面図、図１１（Ｂ１）および（Ｂ２）は、第２例の平面図および側面図である。
【００７０】
パワー素子１１３ｂは、図１１（Ａ１），（Ａ２）に示すように、例えば、６個のディスクリート半導体から構成されていてもよい。複数のディスクリート半導体は、１つのヒートシンク１１３ｈを介して第１の壁体１２１と熱結合される。ヒートシンク１１３ｈは高い熱伝導性を有する熱伝導体である。あるいは、複数のディスクリート半導体は、第１の壁体１２１と直接に熱結合する構成としてもよい。
【００７１】
このような構成により、同様の発熱量を有する複数のディスクリート半導体を、小さなばらつきで冷却することができる。
【００７２】
また、パワー素子１１３ｂは、図１１（Ｂ１），（Ｂ２）に示すように、複数の電力用半導体が１つにパッケージングされたＩＰＭにより構成されていてもよい。ＩＰＭは、ヒートシンク１１３ｈを介して第１の壁体１２１と熱結合される。あるいは、ＩＰＭは、第１の壁体１２１と直接に熱結合する構成としてもよい。
【００７３】
以上のように、本実施の形態の車両用ヒートポンプ装置１によれば、収容部１２０の２つの壁体１２１，１２２でインバータ１１３を冷却できるので、インバータ１１３の回路素子の配置自由度を低下させずに回路素子の適切な冷却ができる。
【００７４】
例えば、本実施の形態では、図１０（Ｂ）の従来例と比較して、配線基板１１３ａの両面に発熱素子を分散配置できるなど、回路素子の配置自由度が増している。よって、従来例と比較して、配線基板１１３ａの面積を小さくして、インバータ１１３および収容部１２０の縦幅を縮小することができる。そして、縦幅の縮小によって空いたスペースを、車両用ヒートポンプ装置１の他の構成部品の配置スペースとして有効活用することができる。この実施の形態では、この空いたスペースが、膨張弁１１４の配置スペースとして活用されている。
【００７５】
さらに、本実施の形態によれば、収容部１２０の２つの壁体１２１，１２２を、高温側水冷媒熱交換器１１１の冷却液と、低温側水冷媒熱交換器１１０の冷却液との異なる液体がそれぞれ流れて冷却を行うので、液体を流す構造が複雑にならない。
【００７６】
特に、収容部１２０は、低温側水冷媒熱交換器１１０と高温側水冷媒熱交換器１１１との間に配置され、低温側水冷媒熱交換器１１０側の通路１３２に低温側の冷却液が流れ、高温側水冷媒熱交換器１１１側の通路１３１に高温側の冷却液が流れる。この構成により、収容部１２０を２面から冷却する液体の通路構成が、より単純化されている。
【００７７】
＜変形例１＞
図１２は、インバータの冷却構造の変形例を示す概念図である。図１３は、インバータの冷却用に割り当てられる冷媒および冷却液の区間の変形例を説明する図である。
【００７８】
実施の形態の車両用ヒートポンプ装置１においては、収容部１２０を２つの面から冷却する２つの熱媒体を、複数のパターンに変更することが可能である。
【００７９】
図１２（Ａ）に示す変形例１は、収容部１２０の第２の壁体１２２側の通路１３２に、電動圧縮機１１２に吸入される前の低温低圧冷媒を流した構成である。
【００８０】
通路１３２は、図１３の区間ｓｅｃ３又は区間ｓｅｃ４の通路として設けることができる。冷却液が流れる通路１３１は、上記の実施の形態と同様に、区間ｓｅｃ５の通路として設けることができる。
【００８１】
なお、冷媒を通路１３１又は１３２に流す場合には、冷媒量の大幅な増加を避けるために、通路１３１，１３２の厚みを小さくするか、或いは、通路１３１，１３２を細い通路を所定の範囲に渡って湾曲させて這わせた構成としてもよい。
【００８２】
本変形例１によっても、収容部１２０の２つの壁体１２１，１２２でインバータ１１３を冷却できるので、インバータ１１３の回路素子の配置自由度を低下させずに回路素子の適切な冷却ができる。さらに、収容部１２０の２つの壁体１２１，１２２を、異なる熱媒体がそれぞれ流れる構成なので、熱媒体を流す構造が複雑にならないという効果が得られる。
【００８３】
＜変形例２＞
図１２（Ｂ）に示す変形例２は、収容部１２０の第１の壁体１２１側の通路１３１に、電動圧縮機１１２に吸入される前の低温低圧冷媒を流し、収容部１２０の第２の壁体１２２側の通路１３２に、低温側水冷媒熱交換器１１０の冷却液を流した構成である。
【００８４】
この場合、一方の通路１３１は、図１３の区間ｓｅｃ３，ｓｅｃ４の何れかの通路として設けることができる。また、他方の通路１３２は、区間ｓｅｃ１，ｓｅｃ２の何れかの通路として設けることができる。
【００８５】
本変形例２によっても、収容部１２０の２つの壁体１２１，１２２でインバータ１１３を冷却できるので、インバータ１１３の回路素子の配置自由度を低下させずに回路素子の適切な冷却ができる。さらに、収容部１２０の２つの壁体１２１，１２２を、異なる熱媒体がそれぞれ流れる構成なので、熱媒体を流す構造が複雑にならないという効果が得られる。
【００８６】
＜その他の変形例＞
なお、収容部１２０の第１の壁体１２１に沿って流れる熱媒体と、第２の壁体１２２に沿って流れる熱媒体とは、その他、様々なパターンで選択可能である。例えば、図１０（Ａ）、図１２（Ａ），（Ｂ）に示した例において、一方の通路１３１と他方の通路１３２とに流れる熱媒体を逆にしてもよい。
【００８７】
また、図１０（Ａ）、図１２（Ａ），（Ｂ）に示した例では、回路素子の配置例として、コンデンサ１１３ｅをパワー素子１１３ｂと同じ基板面に実装し、コイル１１３ｄをパワー素子１１３ｂの反対側の基板面に実装している。
【００８８】
しかしながら、コイル１１３ｄおよびコンデンサ１１３ｅの両方を、パワー素子１１３ｂの反対側の基板面に実装してもよい。また、電力線に接続されるコイルまたはコンデンサは省略される場合もある。
【００８９】
図１４は、インバータにおけるパワー素子の実装配置の変形例を示す平面図（Ａ）および側面図（Ｂ）である。
【００９０】
また、図４（Ａ）および（Ｂ）に示すように、パワー素子１１３ｂが複数のディスクリート半導体から構成される場合には、これらを二組に分けて、一方と他方とを２つの壁体１２１，１２２にそれぞれ熱結合させて冷却してもよい。この場合、ヒートシンク１１３ｈの熱伝導性能を異ならせて、両方のパワー素子１１３ｂが同様に冷却されるように構成してもよい。
【００９１】
これらの変形例によっても、収容部１２０の２つの壁体１２１，１２２でインバータ１１３を冷却できるので、インバータ１１３の回路素子の配置自由度を低下させずに回路素子の適切な冷却ができる。さらに、収容部１２０の２つの壁体１２１，１２２を、異なる熱媒体がそれぞれ流れる構成なので、熱媒体を流す構造が複雑にならないという効果が得られる。
【００９２】
以上、本発明の各実施の形態について説明した。
【００９３】
なお、上記実施の形態では、収容部１２０の冷却される２つの壁体が、互いに対向する構成を例にとって説明した。しかしながら、収容部１２０の冷却される２つの壁体としては、１つの側面と上面、１つの側面と底面、左右何れかの側面と前後何れかの側面など、対向関係にない２つの壁体を採用しても良い。この場合、配線基板を２系統設けて、一方の配線基板を冷却される１つの壁体に沿って配置し、他方の配線基板を冷却されるもう１つの壁体に沿って配置して、両者を適切に冷却することができる。
【００９４】
また、上記実施の形態では、冷媒として二酸化炭素を用いた構成を例にとって説明したが、その他の様々な冷媒を用いてもよい。また、高温側水冷媒熱交換器および低温側水冷媒熱交換器は、図示された具体的な構成に制限されるものではない。
【００９５】
また、上記実施の形態では、冷温側の冷却液と高温側の冷却液とは、車両用ヒートポンプ装置１の外でも交わらない構成を例にとって説明した。しかしながら、システム構成によっては、冷温側の冷却液の通路と高温側の冷却液の通路とが車両用ヒートポンプ装置１の外で１本につながる構成としてもよい。
【００９６】
また、上記実施の形態では、冷却液のポンプが車両用ヒートポンプ装置に備わる構成を例にとって説明したが、冷却液のポンプは車両温度調整システムに設けて、車両用ヒートポンプ装置から省いてもよい。
【００９７】
また、上記実施の形態では、車両用ヒートポンプ装置に、低温側水冷媒熱交換器１１０が一体化された構成を例にとって説明した。しかしながら、車両用ヒートポンプ装置は低温側水冷媒熱交換器１１０を有さず、冷房用空気水熱交換器２００等への冷熱の移送が冷媒を介して行われる構成を採用してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００９８】
本発明にかかる車両用ヒートポンプ装置は、車両内の各部の温度を調整するシステム等に用いるのに好適である。
【符号の説明】
【００９９】
１  車両用ヒートポンプ装置
１０１  高温側ウォータポンプ
１０２  低温側ウォータポンプ
１０３  給電部
１０４  高温側導入管
１０５  高温側導出管
１０６  低温側導入管
１０７  低温側導出管
１０８  アキュムレータ
１０９  コンプレッサ筐体
１１０  低温側水冷媒熱交換器
１１１  高温側水冷媒熱交換器
１１１ａ  冷媒の通路
１１１ｂ  冷却液の通路
１１２  電動圧縮機
１１２ａ  電動モータ
１１２ｂ  圧縮機構
１１３  インバータ
１１３ａ  配線基板
１１３ｂ  パワー素子
１１３ｃ  制御回路
１１３ｄ  コイル
１１３ｅ  コンデンサ
１１４  膨張弁
１２０  収容部
１２１  第１の壁体
１２２  第２の壁体
１３１，１３２  通路
２  車両用空調装置
２００  冷房用空気水熱交換器
２０１  暖房用空気水熱交換器
２０２  ブロワファン
３  発熱体
５  第１のラジエータ
６  第２のラジエータ
７  ファイアウォール
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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