(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷凍サイクルで使用される圧縮機を制御するインバータに適用されるリアクトルを使用する方法であって、
前記リアクトルは、
一方向に延在するコア（２０ａ）と、
冷媒が流れる少なくとも１つの冷却管（６０）と、
前記コア及び前記冷却管の周囲に巻回されるコイル（３０）と
を備え、
前記冷媒として前記冷凍サイクルに用いられる冷凍冷媒を採用する、リアクトルの使用方法。
【請求項２】
前記リアクトル（１００）において、
前記冷却管（６０）の少なくとも１つは前記コア（２０ａ）に埋設される、請求項１記載のリアクトルの使用方法。
【請求項３】
前記リアクトル（１００）において、
前記冷却管（６０）の少なくとも１つは、前記コア（２０ａ）が前記コイル（３０）と接する複数の面から等距離にある位置で前記一方向に貫通する、請求項１又は請求項２記載のリアクトルの使用方法。
【請求項４】
前記リアクトル（１００）において、
Ｅ型コア（２０）とＩ型コア（１０）とが採用され、
前記コア（２０ａ）は前記Ｅ型コアの中央の脚である、請求項１ないし請求項３のいずれか記載のリアクトルの使用方法。
【請求項５】
前記リアクトル（１００）において、
前記冷却管（６０）は複数設けられる、請求項１ないし請求項４のいずれか記載のリアクトルの使用方法。
【請求項６】
前記リアクトル（１００）において、
前記一方向に垂直な断面において、前記コア（２０ａ）の断面積Ｓ１と、前記冷却管（６０）の総断面積Ｓ２との比は、Ｓ２／Ｓ１＝０．０２５〜０．０５である、請求項４又は請求項５のいずれか記載のリアクトルの使用方法。
【請求項７】
前記冷却管（６０）には前記冷凍サイクルの蒸発工程後、圧縮工程前の前記冷凍冷媒（７０）が流れる、請求項１記載のリアクトルの使用方法。
【請求項８】
前記冷却管（６０）には、前記冷凍サイクルの圧縮工程後、凝縮工程前の前記冷凍冷媒（７０）が流れる、請求項１記載のリアクトルの使用方法。
【請求項９】
前記冷媒は車載発電機をも冷却し、
前記リアクトルは、前記車載発電機に適用される昇圧リアクトルとして機能する、請求項１乃至請求項８のいずれか一つに記載のリアクトルの使用方法。
【請求項１０】
前記リアクトル（１００）において、
前記コア（１０，２０）は無方向性鋼板で形成される、請求項１ないし請求項９のいずれか一つに記載のリアクトルの使用方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リアクトルに関し、特に既存の冷媒を適用して効率的に冷却可能なリアクトルに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、電源トランス等のコイルを用いた素子において、該素子の最も温度の高い部分に通風孔を設け、該通風孔の一端にファンを設けて空冷する技術が提案されており、例えば特許文献１に開示されている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−２３７１２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１に開示されている技術においては、電源トランスの他に別途ファンを設ける必要がある。そのため、電源トランスのコア自体を小型化したとしても、全体としては小型化が困難である。また、製造工程が煩雑化しコストが増大するという問題がある。さらに、空冷では冷却効率が低いという問題がある。
【０００５】
本発明は上記課題に鑑み、簡単な構成で効率的に冷却可能な技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決すべく、第１の発明は、冷凍サイクルで使用される圧縮機を制御するインバータに適用されるリアクトルを使用する方法であり、当該リアクトル（１００）は、一方向に延在するコア（２０ａ）と、冷媒が流れる少なくとも１つの冷却管（６０）と、前記コア及び前記冷却管の周囲に巻回されるコイル（３０）とを備える。前記冷媒として前記冷凍サイクルに用いられる冷凍冷媒を採用する。
【０００７】
第２の発明は、第１の発明であって、前記冷却管（６０）の少なくとも１つは前記コア（２０ａ）に埋設される。
【０００８】
第３の発明は、第１又は第２の発明であって、前記冷却管（６０）の少なくとも１つは、前記コア（２０ａ）が前記コイル（３０）と接する複数の面から等距離にある位置で前記一方向に貫通する。
【０００９】
第４の発明は、第１ないし第３のいずれかの発明であって、Ｅ型コア（２０）とＩ型コア（１０）とが採用され、前記コア（２０ａ）は前記Ｅ型コアの中央の脚である。
【００１０】
第５の発明は、第１ないし第４のいずれかの発明であって、前記冷却管（６０）は複数設けられる。
【００１１】
第６の発明は、第４又は第５の発明であって、前記一方向に垂直な断面において、前記コア（２０ａ）の断面積Ｓ１と、前記冷却管（６０）の総断面積Ｓ２との比は、Ｓ２／Ｓ１＝０．０２５〜０．０５である。
【００１３】
第７の発明は、第１の発明であって、前記冷却管（６０）には前記冷凍サイクルの蒸発工程後、圧縮工程前の前記冷凍冷媒（７０）が流れる。
【００１４】
第８の発明は、第１の発明であって、前記冷却管（６０）には、前記冷凍サイクルの圧縮工程後、凝縮工程前の前記冷凍冷媒（７０）が流れる。
【００１５】
第９の発明は、第１ないし第８のいずれかの発明であって、前記冷媒は車載発電機をも冷却し、前記リアクトルは、前記車載発電機に適用される昇圧リアクトルとして機能する。
【００１６】
第１０の発明は、第１ないし第９のいずれかの発明であって、前記コア（１０，２０）は無方向性鋼板で形成される。
【発明の効果】
【００１７】
第１の発明によれば、冷却管がコアに埋設されるため、簡単な構成でリアクトルを効率的に冷却できる。また、冷却管を採用することにより、単に空気によって通風する場合よりも冷媒の流れる経路の配置に自由度が高い。また冷却効率が高い冷媒を流すことができるので、通風孔よりも径が小さい冷却管を採用でき、コアの特性を悪化させずに小型化できる。
空調機や、冷凍・冷蔵機においては冷凍サイクルが採用され、通常は冷媒を圧縮する圧縮機を使用している。該圧縮機がインバータで制御され、該インバータに上記リアクトルを採用することにより、既存の冷媒を用いて簡単な構成で効率的に冷却できる。
【００１８】
第２の発明によれば、コイルの銅損による発熱を効率的に冷却でき、ひいてはリアクトルを効率的に冷却できる。
【００１９】
一般的にリアクトルはコイルが巻回されているコアの中心部が最も高温になるので、第３の発明によれば、リアクトルを効率的に冷却できる。
【００２０】
リアクトルのコアとしてＥＩコアを採用した場合、コイルはＥ型コアの中央の脚の周囲に巻回されるので、第４の発明によれば、リアクトルを効率的に冷却できる。
【００２１】
第５の発明によれば、より高効率でリアクトルを冷却できる。
【００２２】
第６の発明によれば、リアクトルの電気特性を下げることなく効率的に冷却できる。
【００２４】
第７の発明によれば、リアクトルの冷却効率を高め、小型化できる。
【００２５】
第８の発明によれば、既存の冷凍サイクルの効率を大幅に下げることなくリアクトルを冷却できる。
【００２６】
第９の発明によれば、既存の車載発電機の冷却用冷媒を利用して効率的にリアクトルを冷却できる。
【００２７】
第１０の発明によれば、コストダウンできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、図１を初めとする以下の図には、本発明に関係する要素のみを示す。
【００２９】
〈第１実施形態〉
〈構成〉
図１は、本発明の実施形態に係るリアクトル１００を示す平面図（ａ）及び縦断面図（ｂ）である。リアクトル１００は、Ｉ型コア１０とＥ型コア２０とが採用され、Ｅ型コアの中央の脚２２が一方向に延在している。ここで、Ｉ型コア１０及びＥ型コア２０は無方向性鋼板で形成されている。
【００３０】
また、リアクトル１００は、冷媒が流れる少なくとも１つの冷却管６０と、コア２２及び冷却管６０の周囲に巻回されるコイル３０とを備えている。図１においては、冷却管６０が単一の場合を示している。
【００３１】
冷却管６０（の少なくとも１つ）は脚２２に埋設されており、望ましくは脚２２がコイル３０と接する複数の面から等距離にある位置で、脚２２の延在する一方向に貫通している。すなわち、冷却管６０は巻回されているコイル３０の巻軸Ｐに沿って貫通している。なお、脚２２が略円柱状を呈している場合には、該円柱の中心軸に沿って貫通していることが望ましい。冷却管６０は脚２２を貫通するとともに、脚２２がＩ型コア１０と接合する部位においてＩ型コア１０をも貫通している。換言すれば、Ｉ型コア１０とＥ型コア２０とが接合してリアクトル１００のコアを形成し、冷却管６０が脚２２の延在する方向で該コアを貫通している。
【００３２】
なお、Ｉ型コア１０と脚２２との間には、充填材４０が配設されており、冷却管６０は充填材４０をも貫通している。また、Ｅ型コア２０の両側の脚２１，２３とコイル３０との間にも充填材４１，４３がそれぞれ配設されている。
【００３３】
図２は、Ｅ型コア２０の平面図であり、Ｉ型コア１０が接合する面を示している。脚２２が延在する一方向に垂直な断面において、脚２２の断面積Ｓ１と、冷却管６０の総断面積Ｓ２との比は、コアの電気特性及び冷却効率等を考慮して設定される。具体的には、Ｓ２／Ｓ１＝０．０２５〜０．０５であることが望ましい。
【００３４】
図３は、冷媒の流れを示す図である。冷却管６０を流れる冷媒としては、例えば冷凍サイクルに用いられる冷凍冷媒７０が採用され、該冷凍サイクルで使用される圧縮機（図示省略）を制御するインバータに適用される。本実施形態においては、図３に示すように冷却管６０には該冷凍サイクルの蒸発工程後、圧縮工程前の冷凍冷媒７０が流れる（図中、上から下へ流れる）。なお、冷却管６０には、該冷凍サイクルの圧縮工程後、凝縮工程前の冷凍冷媒７０が流れる（図中、下から上へ流れる）ようにしても良い。
【００３５】
圧縮機に流入する冷凍冷媒７０は低温であり、圧縮機から流出する冷凍冷媒７０は高温となる。したがって、圧縮機から流出する冷凍冷媒７０を用いてリアクトル１００を冷却することによって、元々高温の冷凍冷媒７０が更に高温になったとしても、後に凝縮器で凝縮して潜熱が奪われるので、冷凍サイクル全体の効率の低下は僅少である。
【００３６】
他方、圧縮機に流入する冷凍冷媒７０が既にリアクトル１００を冷却したものであれば、低温低圧であるべき冷凍冷媒７０の温度が上がっており、圧縮されておらず圧力が変わらないので体積は大きい。したがって、冷凍冷媒７０の体積を圧縮する圧縮機への負担が増大する。すなわち、冷凍サイクルの効率が低下する可能性がある。しかしながら、リアクトル１００は、低温の冷凍冷媒７０によって冷却されることにより、リアクトル１００の冷却を高効率で行うことができ、小型化ができる。
【００３７】
図４は、リアクトル１００を空調機に適用した場合の概略図である。リアクトル１００を空調機（図示省略）に適用した場合には、空調機の電源によって以下のように接続することでリアクトル１００を効率的に冷却できる。すなわち、空調機の電源が単相電源の場合には、図４（ａ）に示すように、圧縮機モータと直列に接続してリアクトル１００を冷却する。また、空調機の電源が三相電源の場合には、図４（ｂ）に示すように、各相ごとのリアクトル１００を並列に接続してこれらを圧縮機モータと直列に接続するか又は、各相ごとのリアクトル１００を直列に接続してこれを圧縮機モータと直列に接続する。
【００３８】
〈第１実施形態の効果〉
以上のような構成を備えることにより、冷却管６０がＥ型コア２０の中央の脚２２に埋設されるため、簡単な構成でリアクトル１００を効率的に冷却できる。また、冷却管６０を採用することにより、単に空気によって通風する場合よりも冷媒（冷凍冷媒７０）の流れる経路の配置に自由度が高い。また冷却効率が高い冷媒（冷凍冷媒７０）を流すことができるので、通風孔よりも径が小さい冷却管６０を採用でき、Ｉ型コア１０及びＥ型コア２０の特性を悪化させずに小型化できる。
【００３９】
また、冷却管６０はＥ型コア２０の中央の脚２２に埋設されるので、コイル３０の銅損による発熱を効率的に冷却でき、ひいてはリアクトル１００を効率的に冷却できる。
【００４０】
また、一般的にリアクトル１００はコイル３０が巻回されているＥ型コア２０の中央の脚２２の中心部が最も高温になるので、脚２２がコイル３０と接する複数の面から等距離にある位置で、冷却管６０が脚２２の延在する一方向に貫通することにより、リアクトル１００を効率的に冷却できる。
【００４１】
また、脚２２が延在する一方向に垂直な断面において、脚２２の断面積Ｓ１と、冷却管６０の総断面積Ｓ２との比をＳ２／Ｓ１＝０．０２５〜０．０５と設定することにより、リアクトル１００の電気特性を下げることなく効率的に冷却できる。
【００４２】
また、空調機や、冷凍・冷蔵機においては冷凍サイクルが採用され、通常は冷媒を圧縮する圧縮機を使用している。該圧縮機がインバータで制御され、該インバータにおいて、リアクトル１００を冷却する冷媒として冷凍冷媒７０を採用することにより、既存の冷媒を用いて簡単な構成で効率的に冷却できる。
【００４３】
また、冷却管６０には冷凍サイクルの蒸発工程後、圧縮工程前の冷凍冷媒７０が流れるので、リアクトル１００の冷却効率を高め、小型化できる。または、冷却管６０には冷凍サイクルの圧縮工程後、凝縮工程前の冷凍冷媒７０が流れるので、既存の冷凍サイクルの効率を大幅に下げることなくリアクトル１００を冷却できる。
【００４４】
また、Ｉ型コア１０及びＥ型コア２０を無方向性鋼板で形成することにより、コストダウンできる。
【００４５】
〈第２実施形態〉
上記実施形態では、冷却管６０が単一の場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。ここでは、上記実施形態を踏まえた態様としての第２実施形態として、冷却管６０が複数ある場合等について、図面を参照しながら説明する。なお、本実施形態において、特に断りのない限り、上記第１実施形態と同様の機能を有する構成については、同一符号を付してその説明を省略する。
【００４６】
〈構成〉
図５は、本発明の第２実施形態に係るＥ型コア２０ａの平面図を示す図であり、Ｉ型コア１０が接合される面から示している。脚２２ａは第１実施形態の脚２２と同様、Ｅ型コア２０の中央の脚である。脚２２ａには複数の冷却管６０ａ〜６０ｄが設けられており、第１実施形態の冷却管６０と同じ方向に埋設されてＩ型コア１０（図示省略）及びＥ型コア２０を貫通している。
【００４７】
本実施形態では、４本の冷却管６０ａ〜６０ｄを備える態様を示しているが、必ずしも４本である必要はない。ただし、上記第１実施形態で示したように、脚２２ａの断面積Ｓ１と、冷却管６０ａ〜６０ｄの総断面積Ｓ２との比がＳ２／Ｓ１＝０．０２５〜０．０５を満たしていることが望ましい。
【００４８】
図６は、冷媒７０ａの流れを示す図である。本実施形態で示すリアクトルは車載発電機（図示省略）に適用される昇圧リアクトル１００ａとして機能し、昇圧リアクトル１００ａを冷却するための冷媒７０ａは車載発電機をも冷却する。冷媒７０ａが昇圧リアクトル１００ａ及び車載発電機を冷却する場合には、上記第１実施形態での冷凍サイクルに比して、冷媒７０ａの温度の差が車載発電機の冷却効率に及ぼす影響は一般的に小さいと考えられるので、冷媒７０ａが、昇圧リアクトル１００ａを冷却した後に車載発電機を冷却するか又は車載発電機を冷却した後に昇圧リアクトル１００ａを冷却するかは任意である。
【００４９】
〈第２実施形態の効果〉
以上のように、冷却管６０ａ〜６０ｄが複数設けられることにより、より高効率で昇圧リアクトル１００ａを冷却できる。
【００５０】
また、冷媒７０ａは車載発電機をも冷却し、リアクトルは該車載発電機に適用される昇圧リアクトル１００ａとして機能するので、既存の車載発電機の冷却用冷媒７０ａを利用して効率的に昇圧リアクトル１００ａを冷却できる。
【００５１】
〈変形例〉
以上、本発明の好適な態様について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。図７は、本発明の変形例を示すリアクトル１００ｂの断面図である。例えば図７に示すように、冷却管６１の一部が脚２２ｂの側面に露出していても良い。これにより、冷却管６１を脚２２ｂに容易に配設できる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の第１実施形態に係るリアクトルを示す平面図及び断面図である。
【図２】Ｅ型コアの平面図である。
【図３】冷媒の流れを示す図である。
【図４】リアクトルを空調機に適用した場合の概略図である。
【図５】本発明の第２実施形態に係るＥ型コアの平面図である。
【図６】冷媒の流れを示す図である。
【図７】本発明の変形例を示すリアクトルの断面図である。
【符号の説明】
【００５３】
１００  リアクトル
１０  Ｉ型コア
２０，２０ａ  Ｅ型コア
２２，２２ａ，２２ｂ  脚
３０  コイル
６０，６０ａ〜６０ｄ，６１  冷却管
７０  冷凍冷媒
７１  冷媒
Ｓ１  断面積
Ｓ２  総断面積
【図１】
0004935609.tif 000002
【図２】
0004935609.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
0004935609.tif 000006
【図６】
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【図７】
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