(57)【要約】【課題】車両用空調装置に組み込まれる送風機または圧縮機の動力源の動作を制御するスイッチング素子を放熱フィンによる風切り音のような騒音および空気流に対する通気抵抗の増大を招くことなく効率的に冷却する。【解決手段】風切り音のような騒音および空気流に対する通気抵抗の増大を招くことなく配置されている従来のヒートシンク２０の取り付け位置の変更を招くことなく、このヒートシンク２０に沿った整流空気を形成するためのバイパス路３０を空気流路Ｄに形成し、このバイパス路３０に流れる空気流によりヒートシンク２０の放熱機能を高め、これによりヒートシンク２０に取り付けられたパワートランジスタ１９を効率的に冷却する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の駆動源により作動される送風機からの空気流路を規定する管を横切って配置され第２の駆動源により作動される圧縮機によって圧縮された冷媒と前記空気流路を流れる空気流との間で熱交換を行う熱交換器を備える車両用空調装置であって、
前記熱交換器よりも前記空気流路の上流側で前記熱交換器の近傍における前記管の周壁面に取り付けられたヒートシンクと、
前記第１および第２の駆動源の動作を自動的に制御するためのそれぞれのスイッチング素子とを備え、
前記各スイッチング素子の少なくとも一つが前記ヒートシンクに取り付けられ、
一端が前記周壁面の前記ヒートシンクを取り付けた壁面部分に形成された開口を経て前記空気流路に開放し、また他端が前記熱交換器よりも前記空気流路の下流側で前記周壁面に形成された開口を経て前記空気流路に開放するバイパス路が設けられていることを特徴とする車両用空調装置。
【請求項２】
前記管には段部によって規定される増径部が形成され、前記熱交換器は段部の端壁から間隔をおいて配置され、前記ヒートシンクは前記段部の前記端壁と前記熱交換器との間で前記周壁面に取り付けられ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。
【請求項３】
前記バイパス路の前記一端が開放する前記開口には該開口の縁部から該開口内に伸びるリブが形成され、前記ヒートシンクは前記リブにより前記開口の縁部から間隔をおいて支持され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。
【請求項４】
前記バイパス路は、前記管の外壁に前記両開口を覆って配置される両端が閉鎖された半円筒部材で形成され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。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車のような車両に設けられる車両用空調装置に係り、特に、車両用空調装置に組み込まれる送風機または圧縮機の動力源の動作を制御するスイッチング素子を効率的に冷却することができる車両用空調装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、自動車のような車両に設けられる車両用空調装置では、外気からの空気を取り込むための送風機が設けられており、この送風機からの空気流路には空気流を冷却するための熱交換器が設けられている。この送風機の駆動源を制御するスイッチング素子であるパワートランジスタは、車室内快適性を保つため、例えば外気温度、車室内温度の変化に応じて自動的に送風機の運転を変化させる。このパワートランジスタ自身の発熱による動作不良から保護するために、パワートランジスタに放熱用のヒートシンクを設け、このヒートシンクに取り付けられたパワートランジスタを送風機から送られてくる空気を利用して効果的に冷却するために、パワートランジスタが取り付けられたヒートシンクは送風機からの空気流路に配置される。この場合、ヒートシンクは、放熱フィンによる風切り音のような騒音および空気流に対する通気抵抗の問題等が生じないように、前記空気流路に配置される熱交換器に近接して空気流路の該熱交換器よりも上流側に取り付けられている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
熱交換器の近傍で空気流路内に配置されたヒートシンクは、空気流路内の空気流に大きな乱れを生じさせることなくこの空気流との熱交換により放熱され、これによりパワートランジスタが冷却される。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１０−２０３１３２号公報（第２−４項、図１）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記ヒートシンクが設けられる前記空気流路の下流側には、該ヒートシンクに近接して熱交換器が設けられていることから、この熱交換器がヒートシンクに沿った空気の流れに乱れを与える。そのため、放熱フィンに沿った整流の生成が妨げられるのでヒートシンクとこれに近接して配置された熱交換器との間で空気が淀んでしまう。この空気の淀みはヒートシンクの放熱機能の低下を招く。特に、該送風機からの空気流を冷却するための熱交換器の熱交換効率を高めるために空気流路に増径部を形成し、この増径部に冷却するための前記熱交換器が配置されている場合、前記ヒートシンクは前記増径部を規定する段部の端壁と熱交換器との間の凹所内に配置されることになることから、この凹所内での空気が淀む。そのため、この空気の淀みを防止し、パワートランジスタの冷却効果をより高めることが望まれていた。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、車両用空調装置に組み込まれる送風機または圧縮機の動力源の動作を制御するスイッチング素子を放熱フィンによる風切り音のような騒音および空気流に対する通気抵抗の増大を招くことなく効率的に冷却する車両用空調装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、風切り音のような騒音および空気流に対する通気抵抗の増大を招くことなく配置されている従来のヒートシンクの取付け位置の変更を招くことなく、このヒートシンクに沿った整流空気を生成するためのバイパス路を前記空気流路に形成し、このバイパス路を流れる空気流によりヒートシンクの放熱機能を高めるという基本構想に立脚する。
【０００８】
すなわち、請求項１に記載の発明は、第１の駆動源により作動される送風機からの空気流路を規定する管を横切って配置され第２の駆動源により作動される圧縮機によって圧縮された冷媒と前記空気流路を流れる空気流との間で熱交換を行う熱交換器を備える車両用空調装置である。この発明に係る車両用空調装置は、前記熱交換器よりも前記空気流路の上流側で前記熱交換器の近傍における前記管の周壁面に取り付けられたヒートシンクと、前記第１および第２の駆動源の動作を制御するためのそれぞれのスイッチング素子とを備える。前記各スイッチング素子の少なくとも一つが前記ヒートシンクに取り付けられる。本発明に係る前記車両用空調装置には、一端が前記周壁面の前記ヒートシンクを取り付けた壁面部分に形成された開口を経て前記空気流路に開放し、また他端が前記熱交換器よりも前記空気流路の下流側で前記周壁面に形成された開口を経て前記空気流路に開放するバイパス路が設けられる。
【０００９】
請求項１に記載の発明では、熱交換器よりも空気流路の上流側で熱交換器の近傍における管の周壁面にヒートシンクを取り付けても、空気流路に形成されたバイパス路に流れ込む空気流により開口部に設置されたヒートシンクの近傍での空気の淀みが防止され、これによりヒートシンクの放熱機能が高められ、該ヒートシンクを経てスイッチング素子が効率的に冷却される。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記管には段部によって規定される増径部が形成され、前記熱交換器は段部の端壁から間隔をおいて配置され、前記ヒートシンクは前記段部の前記端壁と前記熱交換器との間で前記周壁面に取り付けられていることを特徴とする。
【００１１】
請求項２に記載の発明では、送風機からの空気流を冷却するための熱交換器の熱交換率を高めるために空気流路に増径部を形成する。ヒートシンクは増径部を規定する段部の端壁と熱交換器との間の凹所内に配置されることになるが、バイパス路の形成により、バイパス路に流れ込む空気流が形成されることから、この凹所内には空気の淀みが生じることはない。その結果、ヒートシンクに沿った整流が形成されるので、送風機からの空気流を冷却するための熱交換器の熱交換率が高められ、しかもヒートシンクの放熱機能が高められる。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記バイパス路の前記一端が開放する前記開口には該開口の縁部から該開口内に伸びるリブが形成され、前記ヒートシンクは前記リブにより前記開口の縁部から間隔をおいて支持されていることを特徴とする。
【００１３】
請求項３に記載の発明では、バイパス路の一端が開放する開口の縁部から開口内に伸びるリブが開口の縁部とヒートシンクとの間に隙間を作り、開口の縁部から略中央にヒートシンクが支持される。これにより、ヒートシンクに沿った整流が適正に形成される。
【００１４】
請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記バイパス路は前記管の外壁に前記両開口を覆って配置される両端が閉鎖された半円筒部材で形成されていることを特徴とする。
【００１５】
請求項４の記載の発明では、送風機からの空気流を規定する管の周璧面において、ヒートシンクを取り付けた壁面部分に形成された開口と、熱交換器よりも空気流路の下流側で周壁面に形成された開口とをつなぐために配置されるバイパス路が、管状の部材により形成されるのではなく、管の外壁に両開口を覆って配置され両端が閉鎖された半円筒の部材によりバイパス路が形成される。そのため、別部材として車両用空調装置本体に固着する場合、曲線的ではなく直線的に部材を管の外壁へ固着することができ、取り付け性が向上する。さらに、樹脂成型で部材を作る場合、管状の部材と比べて部材を得るための金型の簡素化が図れる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
〈実施の形態１〉
本発明の実施の形態１を、図面を参照しつつ説明する。図１は、本発明に係る車両用空調装置１０の構成を概略的に示す模式図である。車両用空調装置１０は、図１に示すように、車外からの外気或いは車内の内気を選択的に取り入れるためのインテークユニット１１と、インテークユニット１１を経て取り入れられた空気を冷却するクーリングユニット１２とを備える。
【００１７】
インテークユニット１１には、外気または内気を吸引するための外気取入口および内気取入口（図示せず）と、その空気を取り込むための送風用ファンが取り付けられている送風機１３とが設けられている。送風機１３の駆動源であるブロワモータＭにより送風機１３が作動すると、外気取入口からは外気が、内気取入口からは内気がユニットケース１４内に選択的に取り入れられ、その外気または内気はインテークユニット１１からクーリングユニット１２を経る空気流路Ｄを通って下流側のクーリングユニット１２に導かれる。
【００１８】
クーリングユニット１２には、コンプレッサＣによって圧縮された冷媒と送風機１３からの空気流路Ｄを流れる空気流との間で熱交換を行う熱交換器、すなわちエバポレータ１５が設置されている。エバポレータ１５の熱交換率を高めるために、空気流路Ｄに増径部１６が形成されている。この増径部１６は、インテークユニット１１から連続的に形成されており、端壁１７を有する段部１８により規定されている。送風機１３からの空気流路Ｄを流れる空気流がク−リングユニット１２に流れ込むと、空気流路の口径が拡大する増径部１６で流速が減速し、これにより、エバポレータ１５の熱交換率が高められる。
【００１９】
この増径部１６を規定する段部１８の端壁１７とエバポレータ１５との間の凹所内にパワートランジスタ１９と、該パワートランジスタ１９を冷却するためのヒートシンク２０とが配置されている。図１に示す例では、パワートランジスタ１９はブロワモータＭの回転を制御するスイッチング素子であり、後述するように、パワートランジスタ１９はヒートシンク２０の裏面に取り付けられて該ヒートシンク２０と共に前記凹所で前記空気流路Ｄの周壁面に固定される。
【００２０】
エバポレータ１５は、これに接続された吐出容量が可変のコンプレッサＣの作動によってこのコンプレッサＣから圧縮された冷却媒体の供給を受けると、供給された冷却媒体と送風機１３によってインテークユニット１１に取り入れられた空気との熱交換により、この取り入れ空気を冷却する。この後、エバポレータ１５によって冷却された空気と、例えばエンジン冷却水を熱源とするヒータコア（図示せず）からの温風とが混合され、適温に調節された空気は車室内に供給される。
【００２１】
車両用空調装置１０では、図１に示すように車両用空調装置本体の、ヒートシンク２０が取り付けられるクーリングユニット１２の周壁面に開口２１が形成されている。この開口２１よりも下流側すなわちエバポレータ１５よりも空気流路Ｄの下流側の周壁面に開口２２が形成されている。側方視でＵ字状の管部材２３は増径部１６の壁体１６ａの外方に配置され、管部材２３の一端が開口２１に開放しかつ他端が開口２２に開放するように、管部材２３の両端がクーリングユニット１２の壁体１６ａに結合されている。これにより、増径部１６を流れる空気流路Ｄに対するバイパス路２３ａが形成されている。このバイパス路２３を形成することにより、空気流路Ｄを流れる空気流の一部がバイパス路２３に流れ込むので、バイパス空気流Ｂが形成され、このバイパス空気流Ｂにより、増径部１６を規定する段部１８の端壁１７とエバポレータ１５との間の凹所内での空気の淀みが防止される。
【００２２】
この空気の淀みを生じることのない凹所内に、前記したパワートランジスタ１９とヒートシンク２０とが図２に示すように取り付けられている。すなわち、ヒートシンク２０は、基部２４と、この基部２４から一方向へ互いに平行に伸びる複数の放熱フィン２５とを備える。パワートランジスタ１９から放熱フィン２５への熱伝導を十分に行えるように、パワートランジスタ１９は基部２４の裏面に接触して取り付けられている。
【００２３】
パワートランジスタ１９が取り付けられたヒートシンク２０は、図２および３に示すように、放熱フィン２５の伸長方向が開口２１の中心線に沿いかつ放熱フィン２５を空気流路Ｄへ向けて開口２１内に配置されている。ヒートシンク２０は、開口２１の縁部から該開口内に伸びるように形成された複数のリブ２６に、ねじ部材２８より固定されている。これによりヒートシンク２０は、該ヒートシンクと開口２１の縁部との間に隙間２７をおいて開口２１の縁部から略中央に支持されている。隙間２７が形成されていることから、パワートランジスタ１９およびヒートシンク２０がバイパス路２３の空気流を遮断することはなく、このバイパス路２３を流れるバイパス空気流Ｂとヒートシンク２０との熱交換が促進され、ヒートシンク２０の放熱機能が高められる。その結果、ヒートシンク２０に取り付けられたパワートランジスタ１９が効果的に冷却される。
【００２４】
したがって、実施の形態１によれば、前記したように空気流路Ｄに開放するバイパス路２３を形成することにより、バイパス空気流Ｂを生じさせることができ、このバイパス空気流Ｂによって増径部１６を規定する段部１８の端壁１７とエバポレータ１５との間の凹所内に空気の淀みを防止することができる。従って、開口２１に配置されたヒートシンク２０の放熱効果を高めることができ、これにより、ヒートシンク２０に取り付けられたパワートランジスタ１９を効率的に冷却することができる。
【００２５】
〈実施の形態２〉
本発明の実施の形態２を、図４および図５を参照しつつ説明する。図４は、バイパス路２３ａをＵ字状の管部材２３に代えて他の部材で構成した例を示す模式図である。図４には、バイパス路２３ａを構成する部材以外の図１に示したと同様の機能部分には、これと同一の参照符号が付されている。
【００２６】
図５に示す例では、バイパス路２９ａが半円筒部材２９により形成されている。半円筒部材２９は、互いに間隔をおいて互いに平行に配置された半円形状の一対の端壁３０，３０と、各半円状の端壁３０，３０の弧状縁部を連結する周壁３１とで構成され、一対の端壁３０，３０は半円筒部材２９の閉鎖端を構成する。半円筒部材２９には、周壁の両側縁３２，３２と端壁３０，３０の弦３３，３３とで矩形の開口３４が規定されている。半円筒部材２９は、その開口３４内にバイパス路のための開口２１，２２が位置しかつ開口２１に取り付けられたヒートシンク２０およびパワートランジスタ１９を受け入れるように、半円筒部材２９がこれら２１，２２，１９，２０を覆って、クーリングユニット１２の増径部１６の壁体１６ａに配置されている。半円筒部材２９の開口３４の縁部は気密的に壁体１６ａに固着されており、この半円筒部材２９により、前記管部材２３におけると同様に、両開口２１，２２を連通するバイパス路２９ａが形成されている。
【００２７】
半円筒部材２９によって形成されるバイパス路２９ａは、Ｕ字状の管部材２３により形成されているバイパス路２３ａに比べ、別部材として車両用空調装置本体と溶接などで固着される際に、固着面が曲線的ではなく直線的に車両用空調装置本体に固着できるため取り付けがより容易になる。さらに、半円筒部材２９を樹脂成型で作る場合、管部材２３に比較して、当該部材を得るための金型の簡素化を図ることができ、半円筒部材２９を壁体１６ａと一体に樹脂成型で形成することができる。
【００２８】
したがって、本発明に係る実施の形態２によれば、半円筒部材２９を用いることにより、一層容易にバイパス路を形成することができる。
【００２９】
前記した実施の形態１および２では、送風機１３からの空気流を冷却するためのエバポレータ１５の熱交換率を高めるために空気流路Ｄに増径部１６を形成し、ヒートシンク２０とパワートランジスタ１９は増径部１６を規定する段部１８の端壁１７とエバポレータ１５との間の凹所内に配置される場合について述べた。
【００３０】
しかしながら、クーリングユニット１２に増径部を設けることなく口径が一様な空気流路Ｄの壁体に開口２１を設け、前記したと同様なパワートランジスタが取り付けられたヒートシンクを配置し、これらに関連して前記したと同様なバイパス路を形成することができる。このバイパス路を流れるバイパス空気流によって、前記したと同様、ヒートシンクの放熱機能を高めることができる。
【００３１】
また、前記した例では、ヒートシンクに、送風機１３の駆動源であるブロワモータＭの動作を自動的に制御するためのパワートランジスタ１９を設けたが、これに代えて、ヒートシンクに、エバポレータ１５のコンプレッサＣ用モータの動作を制御するパワートランジスタのようなスイッチング素子を設けることができる。
【００３２】
ヒートシンクの放熱容量に余裕があれば、この１つのヒートシンクにブロアモータＭ用スイッチング素子１９およびコンプレッサＣのモータ用スイッチング素子の両素子を取り付けることができる。
【００３３】
バイパス路の開口部にスペース的な余裕があれば、それぞれのスイッチング素子のための両ヒートシンクを前記開口部に配置することができる。
【００３４】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明によれば、熱交換器よりも空気流路の上流側で従来と同じ位置にヒートシンクを取り付けても、空気流路に形成されたバイパス路に流れ込むバイパス空気流により開口部に設置されたヒートシンクの近傍での空気の淀みが防止され、これによりヒートシンクの放熱効果が高められ、該ヒートシンクに取り付けられたスイッチング素子を効率的に冷却することができる。
【００３５】
請求項２に記載の発明によれば、バイパス路を設けることにより空気流路の増径部に関連する凹所内の空気の淀みを防止することができ、放熱フィンによる風切り音のような騒音および空気流に対する通気抵抗の増大を招くことなく該凹所内のヒートシンクの放熱効果を高めることができるので、熱交換器の熱交換率を高めることができ、ヒートシンクに取り付けられたスイッチング素子を効率的に冷却することができる。
【００３６】
請求項３に記載の発明によれば、バイパス路の開口内に伸びるように形成されたリブにより開口の縁部から間隔を置いてヒートシンクを支持できるので、空気流を遮断することなくヒートシンクに沿った空気流を適正に形成することができる。
【００３７】
請求項４に記載の発明によれば、バイパス路を両端が閉鎖された半円筒部材により形成することができるので、比較的容易にバイパス路を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る車両用空調装置の実施の形態１の構成を概略的に示す模式図である。
【図２】本発明の要部を拡大したものを示す断面図である。
【図３】図２におけるＩＩＩ−ＩＩＩ矢視図である。
【図４】本発明に係る車両用空調装置の実施の形態２の構成を概略的に示す模式図である。
【図５】バイパス路を形成するための半円筒部材を示す斜視図である。
【符号の説明】
１０  車両用空調装置
１３  送風機
１５  熱交換器（エバポレータ）
１６  増径部
１７  端壁
１８  段部
１９  スイッチング素子（パワートランジスタ）
２０  ヒートシンク
２１，２２  開口
２３ａ，２９ａ  バイパス路
２６  リブ
２９  半円筒部材
Ｄ  空気流路
Ｃ  圧縮機（コンプレッサ）
【図１】
2004338670.tif 000003
【図２】
2004338670.tif 000004
【図３】
2004338670.tif 000005
【図４】
2004338670.tif 000006
【図５】
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