(57)【要約】【課題】冷媒回路を備えていて、該冷媒回路の冷媒配管によってパワー半導体素子を冷却するヒートポンプ装置において、該パワー半導体素子での結露の発生を確実に防止できるような構成を得る。【解決手段】冷媒回路（2）に、膨張弁（15）と室外側熱交換器（14）または室内側熱交換器（17）のいずれか一方との間に、パワー半導体素子（24）を冷却するための２つの並列な流路（31,32）を設ける。この２つの並列な流路（31,32）は、一方の流路（31）と上記パワー半導体素子（24）との間の熱抵抗が、他方の流路（32）と該パワー半導体素子（24）との間の熱抵抗よりも大きくなるように形成されている。また、上記冷媒回路（2）には、運転状態に応じて冷媒の流れを切り換える三方切換弁（21）を設ける。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機（13）と、熱源側熱交換器（14）と、膨張機構（15）と、利用側熱交換器（17）とが接続された冷媒回路（2）と、該冷媒回路（2）内の構成機器を制御するための制御手段を構成するパワー半導体素子（24）とを備えたヒートポンプ装置であって、
上記冷媒回路（2）は、上記膨張機構（15）と上記熱源側熱交換器（14）または上記利用側熱交換器（17）のいずれか一方との間に、上記パワー半導体素子（24）を冷却するための２つの並列な流路（31,32）を有していて、
上記２つの流路（31,32）は、一方の流路（31）と上記パワー半導体素子（24）との間の熱抵抗が、他方の流路（32）と該パワー半導体素子（24）との間の熱抵抗よりも大きくなるように形成されていて、
上記冷媒回路（2）には、運転状態に応じて上記２つの流路（31,32）内の冷媒の流れを切り換える流路切り換え手段（21）が設けられていることを特徴とするヒートポンプ装置。
【請求項２】
請求項１において、
上記２つの流路（31,32）は、上記熱源側熱交換器（14）と上記膨張機構（15）との間に設けられていることを特徴とするヒートポンプ装置。
【請求項３】
請求項２において、
上記流路切り換え手段（21）は、上記利用側熱交換器（17）が凝縮器として機能し且つ上記熱源側熱交換器（14）が蒸発器として機能する運転状態のときには、上記一方の流路（31）のみに冷媒を流すように冷媒流路を切り換えることを特徴とするヒートポンプ装置。
【請求項４】
請求項１または２において、
上記流路切り換え手段は、上記２つの流路（31,32）のうちいずれか一方に冷媒を流すように冷媒流路を切り換え可能に構成された三方切換弁（21）であることを特徴とするヒートポンプ装置。
【請求項５】
請求項１または２において、
上記流路切り換え手段は、上記他方の流路（32）上に設けられた第１開閉弁（52）を備えていることを特徴とするヒートポンプ装置。
【請求項６】
請求項５において、
上記流路切り換え手段は、上記一方の流路（31）上に設けられた第２開閉弁（51）を備えていることを特徴とするヒートポンプ装置。
【請求項７】
請求項２において、
上記流路切り換え手段は、上記他方の流路（32）上に、上記熱源側熱交換器（14）が凝縮器として機能し且つ上記利用側熱交換器（17）が蒸発器として機能する運転状態のときにのみ流通可能に設けられた第１逆止弁（62）を備えていることを特徴とするヒートポンプ装置。
【請求項８】
請求項７において、
上記流路切り換え手段は、上記一方の流路（31）上に、上記利用側熱交換器（17）が凝縮器として機能し且つ上記熱源側熱交換器（14）が蒸発器として機能する運転状態のときにのみ流通可能に設けられた第２逆止弁（61）を備えていることを特徴とするヒートポンプ装置。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか一つにおいて、
上記パワー半導体素子（24）と当接する当接部材（20）をさらに備えていて、
上記２つの流路（31,32）は、内部を流れる冷媒が上記当接部材（20）との間で熱交換可能に設けられていて、
上記一方の流路（31）は、上記他方の流路（32）に比べて上記パワー半導体素子（24）との距離が遠くなるように設けられていることを特徴とするヒートポンプ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷媒回路を備えたヒートポンプ装置に関し、特に、パワー半導体素子を冷媒によって冷却する冷却構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、冷媒回路内を流れる冷媒によって、制御手段を構成するパワー半導体素子を冷却するヒートポンプ装置が知られている。このようなヒートポンプ装置は、例えば特許文献１に開示されるように、冷媒回路の室外熱交換器（熱源側熱交換器）と減圧機構（膨張機構）との間の冷媒配管によって発熱素子（パワー半導体素子）を冷却するように構成されている。このように、室外熱交換器と減圧機構との間の冷媒配管によって発熱素子を冷却することで、露点温度よりも極端に低くない温度の冷媒が流れる配管で発熱素子を冷却することができ、該発熱素子に結露が発生するのを防止することができる。
【特許文献１】特開平３−７５４２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記特許文献１の構成のように、熱源側熱交換器と膨張機構との間の冷媒配管によってパワー半導体素子を冷却する場合でも、ヒートポンプ装置の運転状態によって該パワー半導体素子を冷却する冷媒配管内の冷媒の温度が変化するため、該パワー半導体素子での結露の発生を十分に防止できない場合がある。
【０００４】
具体的には、上記特許文献１に構成において、ヒートポンプ装置が暖房運転状態のとき、すなわち、該冷媒回路内の室内熱交換器が凝縮器として機能し、室外熱交換器が蒸発器として機能する場合には、膨張機構で減圧された後の温度の低い冷媒によって上記パワー半導体素子が冷却されることになり、該パワー半導体素子に結露が発生する虞がある。
【０００５】
本発明は、斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、冷媒回路を備えていて、該冷媒回路の冷媒配管によってパワー半導体素子を冷却するヒートポンプ装置において、該パワー半導体素子での結露の発生を確実に防止できるような構成を得ることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明に係るヒートポンプ装置（1）では、冷媒回路（2）に、一方の流路（31）とパワー半導体素子（24）との間の熱抵抗が、他方の流路（32）とパワー半導体素子（24）との間の熱抵抗よりも大きくなるように２つの並列な流路（31,32）を設け、運転状態に応じて冷媒流路を切り換えるようにした。
【０００７】
具体的には、第１の発明では、圧縮機（13）と、熱源側熱交換器（14）と、膨張機構（15）と、利用側熱交換器（17）とが接続された冷媒回路（2）と、該冷媒回路（2）内の構成機器を制御するための制御手段を構成するパワー半導体素子（24）とを備えたヒートポンプ装置を対象とする。
【０００８】
そして、上記冷媒回路（2）は、上記膨張機構（15）と上記熱源側熱交換器（14）または上記利用側熱交換器（17）のいずれか一方との間に、上記パワー半導体素子（24）を冷却するための２つの並列な流路（31,32）を有していて、この２つの流路（31,32）は、一方の流路（31）と上記パワー半導体素子（24）との間の熱抵抗が、他方の流路（32）と該パワー半導体素子（24）との間の熱抵抗よりも大きくなるように形成されているものとする。また、上記冷媒回路（2）には、運転状態に応じて上記２つの流路（31,32）内の冷媒の流れを切り換える流路切り換え手段（21）が設けられているものとする。
【０００９】
この構成により、冷媒回路（2）の冷媒配管によってパワー半導体素子（24）を冷却する構成において、該パワー半導体素子（24）との間の熱抵抗が異なる２つの並列な流路（31,32）内の冷媒の流れを切り換える流路切り換え手段（21）によって、運転状態に応じて冷媒の流路を切り換えて、上記パワー半導体素子（24）の温度を適切な温度に調整することが可能となる。すなわち、上記パワー半導体素子（24）を冷却する冷媒の温度は、低圧冷媒になると下がるため、該パワー半導体素子（24）を冷却する冷媒が低圧になるような運転状態のときには、上記２つの流路（31,32）のうち上記パワー半導体素子（24）との間の熱抵抗が大きい流路（31）に冷媒を流すことで、該パワー半導体素子（24）が冷えすぎて結露が発生するのを防止することができる。一方、上記パワー半導体素子（24）を冷却する冷媒が低圧以外になる運転状態のときには、該パワー半導体素子（24）との間の熱抵抗が小さい流路（32）に冷媒を流すことで、上記パワー半導体素子（24）を効率良く冷却することができる。
【００１０】
これにより、上記パワー半導体素子（24）での結露の発生を防止しつつ、該パワー半導体素子（24）を冷媒によって効率良く冷却することができる。
【００１１】
上述の構成において、特に、上記２つの流路（31,32）は、上記熱源側熱交換器（14）と上記膨張機構（15）との間に設けられているのが好ましい（第２の発明）。こうすることで、室外機側に設けられるパワー半導体素子（24）を、運転状態の変化による温度変化が比較的小さい、熱源側熱交換器（14）と膨張機構（15）との間を流れる冷媒によって効率良く冷却することができる。
【００１２】
また、上記第２の発明の構成において、上記流路切り換え手段（21）は、上記利用側熱交換器（17）が凝縮器として機能し且つ上記熱源側熱交換器（14）が蒸発器として機能する運転状態のときには、上記一方の流路（31）のみに冷媒を流すように冷媒流路を切り換えるのが好ましい（第３の発明）。
【００１３】
こうすることで、上記冷媒回路（2）において、利用側熱交換器（17）が凝縮器として機能し且つ熱源側熱交換器（14）が蒸発器として機能するとき、すなわち、上記パワー半導体素子（24）を冷却する冷媒が低圧で温度が低いときには、該パワー半導体素子（24）との間の熱抵抗が比較的、大きい一方の流路（31）に冷媒が流れるため、該パワー半導体素子（24）が冷媒によって冷え過ぎて結露が発生するのを防止することができる。
【００１４】
また、上記流路切り換え手段は、上記２つの流路（31,32）のうちいずれか一方に冷媒を流すように冷媒流路を切り換え可能に構成された三方切換弁（21）であるのが好ましい（第４の発明）。これにより、三方切換弁（21）によって冷媒の流路を容易に切り換えることができる。したがって、上述のように運転状態に応じた流路の切り換えを容易に行うことができる。
【００１５】
また、上記流路切り換え手段は、上記他方の流路（32）上に設けられた第１開閉弁（52）を備えているのが好ましい（第５の発明）。この第１開閉弁（52）を開閉制御することによって、運転状態に応じて冷媒の流路を切り換えることができる。すなわち、例えば、熱源側熱交換器（14）と膨張機構（15）との間に２つの並列な流路（31,32）を設けた場合には、利用側熱交換器（17）が凝縮器として機能し且つ熱源側熱交換器（14）が蒸発器として機能する運転状態のときに、上記第１開閉弁（52）を閉状態にすることで、他方の流路（32）に温度の低い冷媒が流れるのを防止することができ、パワー半導体素子（24）での結露の発生を防止できる。一方、この構成において、熱源側熱交換器（14）が凝縮器として機能し且つ利用側熱交換器（17）が蒸発器として機能する運転状態のときには、上記第１開閉弁（52）を開状態にすることで、上記他方の流路（32）に冷媒を流して、パワー半導体素子（24）を効率良く冷却することができる。
【００１６】
さらに、上記流路切り換え手段は、上記一方の流路（31）上に設けられた第２開閉弁（51）を備えているのが好ましい（第６の発明）。これにより、上記一方の流路（31）内の冷媒の流れも制御できるため、ヒートポンプ装置（1）の運転状態に応じて冷媒の流路を確実に切り換えることが可能となる。
【００１７】
また、上記２つの流路（31,32）が熱源側熱交換器（14）と膨張機構（15）との間に設けられている構成において、上記流路切り換え手段は、上記他方の流路（32）上に、上記熱源側熱交換器（14）が凝縮器として機能し且つ上記利用側熱交換器（17）が蒸発器として機能する運転状態のときにのみ流通可能に設けられた第１逆止弁（62）を備えているのが好ましい（第７の発明）。こうすることで、三方切換弁や開閉弁などを用いることなく、パワー半導体素子（24）との間の熱抵抗が比較的小さい他方の流路（32）に、上記熱源側熱交換器（14）が凝縮器として機能し且つ上記利用側熱交換器（17）が蒸発器として機能する運転状態のときの温度の低い冷媒が流れ込むのを、確実に防止することができる。したがって、上記パワー半導体素子（24）が冷媒によって冷え過ぎて結露が発生するのを簡単な構成で防止することができる。
【００１８】
また、上述の構成において、上記流路切り換え手段は、上記一方の流路（31）上に、上記利用側熱交換器（17）が凝縮器として機能し且つ上記熱源側熱交換器（14）が蒸発器として機能する運転状態のときにのみ流通可能に設けられた第２逆止弁（61）を備えているのが好ましい（第８の発明）。これにより、動作制御が必要な弁を用いることなく、上記利用側熱交換器（17）が凝縮器として機能し且つ上記熱源側熱交換器（14）が蒸発器として機能する運転状態のときには、冷媒を一方の流路（31）に確実に流すことができる。したがって、上記ヒートポンプ装置（1）が利用側で冷房運転状態のときには、冷媒を他方の流路（32）に流す一方、該ヒートポンプ装置（1）が利用側で暖房運転状態のときには冷媒を一方の流路（31）に流すことができ、冷媒の流路を簡単な構成で確実に切り換えることができる。
【００１９】
さらに、上記パワー半導体素子（24）と当接する当接部材（20）をさらに備えていて、上記２つの流路（31,32）は、内部を流れる冷媒が上記当接部材（20）との間で熱交換可能に設けられていて、上記一方の流路（31）は、上記他方の流路（32）に比べて上記パワー半導体素子（24）との距離が遠くなるように設けられているのが好ましい（第９の発明）。こうすることで、一方の流路（31）とパワー半導体素子（24）との間の熱抵抗を、他方の流路（32）と該パワー半導体素子（24）との間の熱抵抗よりも確実に大きくすることができ、上記第１の発明の構成を容易に実現できる。
【発明の効果】
【００２０】
第１の発明に係るヒートポンプ装置（1）によれば、パワー半導体素子（24）を冷却する２つの並列な流路（31,32）を、一方の流路（31）とパワー半導体素子（24）との間の熱抵抗が他方の流路（32）とパワー半導体素子（24）との間の熱抵抗よりも大きくなるように形成し、ヒートポンプ装置（1）の運転状態に応じて流路切り換え手段（21）によって流路を切り換えられるようにしたため、パワー半導体素子（24）における結露の発生をより確実に防止することが可能となる。
【００２１】
また、第２の発明によれば、上記２つの流路（31,32）は、熱源側熱交換器（14）と膨張機構（15）との間に設けられているため、室外機側に設けられるパワー半導体素子（24）を効率良く冷却することができる。
【００２２】
また、第３の発明によれば、上記第２の発明の構成において、上記流路切り換え手段（21）は、上記利用側熱交換器（17）が凝縮器として機能し且つ上記熱源側熱交換器（14）が蒸発器として機能する運転状態のときに上記一方の流路（31）のみに冷媒を流すように冷媒流路を切り換えるため、パワー半導体素子（24）が冷え過ぎて結露が発生するのをより確実に防止することができる。
【００２３】
また、第４の発明によれば、上記流路切り換え手段は、三方切換弁（21）であるため、上述の各発明のような流路の切り換えを確実且つ容易に行うことができる。
【００２４】
また、第５の発明によれば、上記流路切り換え手段は、上記他方の流路（32）上に設けられた第１開閉弁（52）を備えているため、この第１開閉弁（52）を制御することにより、パワー半導体素子（24）の結露の発生を確実に防止することができる。さらに、第６の発明のように、上記流路切り換え手段は、上記一方の流路（31）上に設けられた第２開閉弁（51）を備えているため、この第２開閉弁（51）も開閉制御することで、ヒートポンプ装置の運転状態に応じて冷媒の流路を確実に切り換えることができる。
【００２５】
また、第７の発明によれば、上記第２の発明の構成において、上記流路切り換え手段は、上記他方の流路（32）上に、上記熱源側熱交換器（14）が凝縮器として機能し且つ上記利用側熱交換器（17）が蒸発器として機能する運転状態のときにのみ流通可能に設けられた第１逆止弁（62）を備えているため、パワー半導体素子（24）での結露の発生を簡単な構成で確実に防止することができる。さらに、第８の発明のように、上記一方の流路（31）上に、上記利用側熱交換器（17）が凝縮器として機能し且つ上記熱源側熱交換器（14）が蒸発器として機能する運転状態のときにのみ流通可能な第２逆止弁（61）を設けることで、ヒートポンプ装置の運転状態に応じて冷媒の流路を簡単な構成で確実に切り換えることができる。
【００２６】
さらに、第９の発明によれば、上記２つの流路（31,32）は、内部を流れる冷媒がパワー半導体素子（24）に当接する当接部材（20）と熱交換可能に配設されていて、一方の流路（31）は、他方の流路（32）に比べてパワー半導体素子（24）との距離が遠くなるように設けられているため、上記第１の発明のように、上記パワー半導体素子（24）との間の熱抵抗が異なる２つの流路(31,32）を容易且つ確実に構成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明に係る実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。
【００２８】
《実施形態１》
−全体構成−
図１に、本発明の実施形態１に係るヒートポンプ装置（1）の概略構成を示す。このヒートポンプ装置（1）は、室外ユニット（11）と室内ユニット（12）とを備えている。この室外ユニット（11）には、圧縮機（13）、室外熱交換器（14）（熱源側熱交換器）、膨張弁（15）（膨張機構）、四路切換弁（16）、冷却ジャケット（20）（当接部材）及び三方切換弁（21）（流路切り換え手段）が設けられている。上記室内ユニット（12）には、室内熱交換器（17）（利用側熱交換器）が設けられている。これらの室外ユニット（11）及び室内ユニット（12）の各構成部品が冷媒配管によって接続されることで、上記ヒートポンプ装置（1）内には冷媒回路（2）が構成されている。なお、特に図示しないが、上記室外熱交換器（14）及び室内熱交換器（17）の近傍には、それぞれ室外ファン及び室内ファンが配設されている。
【００２９】
上記室外ユニット（11）において、圧縮機（13）の吐出側は、四路切換弁（16）の第１ポート（P1）に接続されている。圧縮機（13）の吸入側は、四路切換弁（16）の第３ポート（P3）に接続されている。
【００３０】
上記室外熱交換器（14）は、クロスフィン式のフィン・アンド・チューブ型熱交換器として構成されている。室外熱交換器（14）の一端は、四路切換弁（16）の第４ポート（P4）に接続されている。室外熱交換器（14）の他端は、三方切換弁（21）及び冷却ジャケット（20）を介して膨張弁（15）に接続されている。この室外熱交換器（14）では、室外ファンによって送られる室外空気と該熱交換器（14）内を流通する冷媒との間で熱交換が行われる。
【００３１】
上記室内熱交換器（17）も、上記室外熱交換器（14）と同様、クロスフィン式のフィン・アンド・チューブ型熱交換器として構成されていて、その一端は、四路切換弁（16）の第２ポート（P2）に接続されている。上記室内熱交換器（17）の他端は、上記膨張弁（15）に接続されている。この室内熱交換器（17）では、室内ファンによって送られる室内空気と該熱交換器（17）内を流通する冷媒との間で熱交換が行われる。
【００３２】
上記室外熱交換器（14）と室内熱交換器（17）との間には、冷媒の流路を切り換えるための三方切換弁（21）、２つの流路（31,32）に接続された冷却ジャケット（20）及び開度可変の膨張弁（15）が設けられている。この冷却ジャケット（30）は、上記室外熱交換器（14）と膨脹弁（15）との間に設けられていて、該冷却ジャケット（30）と室外熱交換器（14）との間には、上記三方切換弁（21）が設けられている。上記冷却ジャケット（20）及び三方切換弁（21）の構成や動作などの詳細については後述する。
【００３３】
上記四路切換弁（16）は、第１ポート（P1）と第４ポート（P4）とが互いに連通し且つ第２ポート（P2）と第３ポート（P3）とが互いに連通する第１状態（図１に実線で示す状態）と、第１ポート（P1）と第２ポート（P2）とが互いに連通し且つ第３ポート（P3）と第４ポート（P4）とが互いに連通する第２状態（図１に破線で示す状態）とが切り換え可能になっている。
【００３４】
このヒートポンプ装置（1）では、四路切換弁（16）が第１状態の場合、冷房運転が行われ、四路切換弁（16）が第２状態の場合、暖房運転が行われる。冷房運転では、冷媒回路（2）において、室外熱交換器（14）が凝縮器として機能し且つ室内熱交換器（19）が蒸発器として機能する蒸気圧縮式冷凍サイクルが行われる。一方、暖房運転では、冷媒回路（2）において、室外熱交換器（14）が蒸発器として機能し且つ室内熱交換器（19）が凝縮器として機能する蒸気圧縮式冷凍サイクルが行われる。
【００３５】
−冷却構造−
次に、上記冷却ジャケット（20）や流路（31,32）の構成等について以下で詳細に説明する。
【００３６】
上記冷却ジャケット（20）は、図１及び図２に示すように、例えばアルミや銅などの熱伝導率の高い材料からなる、平面視で略長方形状の厚肉の平板部材であり、その内部には長手方向に貫通する２本の貫通孔（20a,20b）が形成されている。これらの貫通孔（20a,20b）には、それぞれの両端に冷媒配管（22,23）が接続されていて、該貫通孔（20a,20b）及び冷媒配管（22,23）によって、室外熱交換器（14）と膨張弁（15）との間に２つの並列な流路（31,32）が構成されている。なお、これらの流路（31,32）は、上記貫通孔（20a,20b）内に冷媒配管（22,23）を挿通させることによって形成してもよいし、該貫通孔（20a,20b）内に別の配管を設けることによって形成してもよい。
【００３７】
上記冷却ジャケット（20）は、その一方の面（図２では上面）が、基板（25）上に実装されたパワー半導体素子（24）の放熱面に当接するように配置されている。これにより、上記流路（31,32）内を流れる冷媒によって該パワー半導体素子（24）を冷却することができる。ここで、このパワー半導体素子（24）は、例えば上記圧縮機（13）内の電動機を駆動制御するための制御手段としてのインバータ装置を構成する。なお、上記図２において、符号26は上記パワー半導体素子（24）と基板（25）上のパターン（図示省略）とを接続するリードを示している。
【００３８】
また、上記冷却ジャケット（20）の内部に形成された貫通孔（20a,20b）は、一方の貫通孔（20a）が他方の貫通孔（20b）に比べて、上記パワー半導体素子（24）から遠くなるように形成されている。すなわち、上記一方の貫通孔（20a）は、パワー半導体素子（24）との距離が、上記他方の貫通孔（20b）に比べて大きくなるように形成されていて、これにより、該一方の貫通孔（20a）とパワー半導体素子（24）との間の熱抵抗が、上記他方の貫通孔（20b）と該パワー半導体素子（24）との間の熱抵抗よりも大きくなっている。
【００３９】
上記２つの並列な流路（31,32）は、上記ヒートポンプ装置（1）の運転状態に応じて一方の流路内に冷媒が流れるように構成されている。すなわち、これらの流路（31,32）を構成する上記冷媒配管（22,23）は、それぞれ、一端側が三方切換弁（21）の第２ポート（Q2）及び第３ポート（Q3）に接続されていて、該三方切換弁（21）の動作によって、上記室外熱交換器（14）の他端側に接続される第１ポート（Q1）と連通する。これにより、上記三方切換弁（21）を動作させることで、上記２つの並列な流路（31,32）のうち、いずれか一方の流路に冷媒を流すように冷媒流路の切り換えを行うことができる。具体的には、上記三方切換弁（21）を動作させて、上記ヒートポンプ装置（1）が暖房運転のときには、上記２つの並列な流路（31,32）のうち一方の流路（31）に冷媒が流れ、上記ヒートポンプ装置（1）が冷房運転のときには、他方の流路（32）に冷媒が流れるように、冷媒流路を切り換える。
【００４０】
以上の構成により、上記ヒートポンプ装置（1）が冷房運転状態のときには、パワー半導体素子（24）に近い貫通孔（20b）内を冷媒が流れ、該冷媒によってパワー半導体素子（24）を効率良く冷却できるとともに、上記ヒートポンプ装置（1）が暖房運転状態のときには、パワー半導体素子（24）から遠い貫通孔（20a）内を冷媒が流れて、該冷媒によってパワー半導体素子（24）が過剰に冷却されないようにすることができる。すなわち、上記ヒートポンプ装置（1）が暖房運転状態のときには、上記冷却ジャケット（20）内を流れる冷媒は、膨張弁（15）を通過した後の低圧の状態であり、冷媒の温度も低いため、パワー半導体素子（24）から遠い貫通孔（20a）内に流すことにより、冷媒によって該パワー半導体素子（24）が冷え過ぎないようにすることができる。これにより、上記パワー半導体素子（24）が冷え過ぎて結露が発生するのを防止することができる。
【００４１】
−運転動作−
次に、上記ヒートポンプ装置（1）の運転動作について説明する。
【００４２】
上記ヒートポンプ装置（1）の冷媒回路（2）では、上記四路切換弁（16）の設定に応じて、冷媒の循環方向が切り換わる。その結果、このヒートポンプ装置（1）では、室内熱交換器（17）が蒸発器となり、室外熱交換器（14）が凝縮器となる冷房運転と、室内熱交換器（17）が凝縮器となり、室外熱交換器（14）が蒸発器となる暖房運転とに切換可能になっている。
【００４３】
また、上記冷媒回路（2）では、上記三方切換弁（21）の設定に応じて、冷却ジャケット（20）内を冷媒が流れる流路（31,32）が切り換わる。
【００４４】
〈冷房運転〉
冷房運転では、上記四路切換弁（16）及び三方切換弁（21）が図１に実線で示す状態に設定され、上記膨張弁（15）の開度が適宜調節される。
【００４５】
冷房運転では、上記図１に実線矢印で示すように、上記圧縮機（13）で圧縮された冷媒が、吐出管より吐出され、室外熱交換器（14）を流れる。この室外熱交換器（14）では、高圧のガス冷媒が室外空気へ放熱して凝縮する。上記室外熱交換器（14）で凝縮した高圧液冷媒は、流路（32）内へ流れて冷却ジャケット（20）の貫通孔（20b）内を流れる。
【００４６】
このとき、上記冷却ジャケット（20）において、パワー半導体素子（24）の近い位置に冷媒が流れることになるため、該パワー半導体素子（24）を冷媒によって効率良く冷却することができる。
【００４７】
そして、上記冷却ジャケット（20）を通過した冷媒は、膨脹弁（15）で減圧されて低圧になった状態で室内熱交換器（17）に流れる。この室内熱交換器（17）では、冷媒が室内空気から吸熱して蒸発する。その結果、室内の冷房が行われる。上記室内熱交換器（17）で蒸発した冷媒は、四路切換弁（16）を通過した後、吸入管から上記圧縮機（13）内に吸入される。
【００４８】
〈暖房運転〉
暖房運転では、上記四路切換弁（16）及び三方切換弁（21）が図１に破線で示す状態に設定され、上記膨張弁（15）の開度が適宜調節される。
【００４９】
暖房運転では、上記図１に破線矢印で示すように、上記圧縮機（13）で圧縮された冷媒が、吐出管より吐出され、室内熱交換器（17）を流れる。この室内熱交換器（17）では、高圧のガス冷媒が室内空気へ放熱して凝縮する。その結果、室内の暖房が行われる。上記室内熱交換器（17）で凝縮した後の高圧液冷媒は、膨脹弁（15）で減圧された後、流路（31）内へ流れて冷却ジャケット（20）の貫通孔（20a）内を流れる。
【００５０】
このとき、上記冷却ジャケット（20）において、パワー半導体素子（24）から離れた位置を冷媒が流れることになるため、上記膨張弁（15）で減圧されて低温になった冷媒により上記パワー半導体素子（24）が冷え過ぎるのを防止できる。すなわち、冷媒の流れる上記貫通孔（20a）とパワー半導体素子（24）との間の熱抵抗が比較的、大きいため、該パワー半導体素子（24）が上記貫通孔（20a）内を流れる冷媒によって過剰に冷却されるのを防止でき、該パワー半導体素子（24）での結露の発生を防止できる。
【００５１】
そして、上記冷却ジャケット（20）を通過した冷媒は、室外熱交換器（14）へ流れ、この室外熱交換器（14）で冷媒が室外空気から吸熱して蒸発する。このように室外熱交換器（14）で蒸発した冷媒は、四路切換弁（16）を通過した後、吸入管から上記圧縮機（13）内に吸入される。
【００５２】
−実施形態１の効果−
以上より、この実施形態によれば、室外熱交換器（14）と膨張弁（15）との間に、パワー半導体素子（24）の冷却ジャケット（20）を貫通する２つの並列な流路（31,32）を設けるとともに、該流路（31,32）のうち一方の流路（31）を上記パワー半導体素子（24）から相対的に遠い位置に設け、三方切換弁（21）によって流路（31,32）の切り換えを行うようにしたので、ヒートポンプ装置（1）の運転状態（冷媒回路（2）内の冷媒の循環方向）に応じて流路（31,32）を切り換えて、パワー半導体素子（24）に対する冷却能力を調整することが可能となる。
【００５３】
すなわち、上記ヒートポンプ装置（1）が暖房運転状態のときには、上記冷却ジャケット（20）内を流れる冷媒は、膨張弁（15）を通過した後の低圧の冷媒となり、温度が低いため、パワー半導体素子（24）から離れた一方の流路（31）に冷媒を流すように冷媒流路を切り換えることで、該パワー半導体素子（24）の冷え過ぎに起因する結露の発生を防止できる。一方、上記ヒートポンプ装置（1）が冷房運転状態のときには、上記冷却ジャケット（20）内を流れる冷媒は、暖房運転状態のときの冷媒よりも温度が高いので、上記パワー半導体素子（24）に近い他方の流路（32）内に冷媒を流すことで、該パワー半導体素子（24）を効率良く冷却することができる。
【００５４】
また、上述のように、２つの流路（31,32）の切り換えに三方切換弁（21）を用いることで、流路（31,32）の切り換えを確実且つ容易に行うことができる。
【００５５】
−実施形態１の変形例−
この変形例１は、冷却ジャケットの構成が上記実施形態１とは異なる。具体的には、図３に示すように、この変形例１に係る冷却ジャケット（41）は、貫通孔（42a,43a）がそれぞれ形成された２つのジャケット部材（42,43）が積層されてなる。
【００５６】
より詳しくは、上記ジャケット部材（42,43）は、それぞれ、平面視で長方形状で且つ厚肉の平板部材からなり、上側に積層される一方の部材（42）が他方の部材（43）よりも幅広に形成されている。また、上記ジャケット部材（42,43）のそれぞれの内部には、幅方向中央で長手方向に延びるように貫通孔（42a,43a）が形成されている。そして、上記ジャケット部材（42,43）は、上記貫通孔（42a,43a）が上下方向に並ぶように、重ね合わされている。
【００５７】
上記ジャケット部材（42,43）に形成された貫通孔（42a,43a）は、それぞれ、上記図１に示す冷媒配管（22,23）に接続されていて、冷媒の流路（31,32）を構成している。すなわち、上記ジャケット部材（42,43）のうちパワー半導体素子（24）から遠い方のジャケット部材（43）に形成された貫通孔（43a）は、冷媒配管（22）に接続されて流路（31）を構成している。一方、上記パワー半導体素子（24）に近い方のジャケット部材（42）に形成された貫通孔（42a）は、冷媒配管（23）に接続されて流路（32）を構成している。
【００５８】
これにより、上記流路（31）とパワー半導体素子（24）との間の熱抵抗を、上記流路（32）とパワー半導体素子（24）との間の熱抵抗よりも大きくすることができる。したがって、ヒートポンプ装置（1）が暖房運転状態のとき、すなわち冷却ジャケット（41）内を流れる冷媒が低温のときには、上記流路（31）内に冷媒を流すことで、上記パワー半導体素子（24）が冷え過ぎて結露が発生するのを確実に防止することができる。
【００５９】
なお、上記図３の例では、上記冷却ジャケット（41）は、別部材であるジャケット部材（42,43）を重ね合わせることにより構成されているが、この限りではなく、一体の部材によって構成し、貫通穴を上下に並べて設けるようにしてもよい。また、上述のように、上記冷却ジャケット（41）を２つのジャケット部材（42,43）によって構成する場合には、それらの間に熱伝導率の低い部材を挟み込んで、下側のジャケット部材（43）に形成される貫通孔（43a）とパワー半導体素子（24）との間の熱抵抗を大きくしてもよい。
【００６０】
《実施形態２》
図４に本発明の実施形態２に係るヒートポンプ装置の冷媒回路（50）の一部を示す。この冷媒回路（50）は、三方切換弁（21）の代わりに、流路（31,32）にそれぞれ電動弁（51,52）を設けた点でのみ上記実施形態１と異なる。そのため、上記実施形態１と同一の部分には同一の符号を付して、異なる部分について以下で説明する。
【００６１】
具体的には、冷却ジャケット（20）内を貫通する２つの並列な流路（31,32）を構成する冷媒配管（22,23）には、それぞれ、電動弁（51,52）（第１開閉弁、第２開閉弁）が配設されている。これらの電動弁（51,52）の開閉制御を行うことにより、ヒートポンプ装置の運転状態、すなわち上記冷媒回路（50）内での冷媒の循環方向に応じて、冷媒の流路を切り換えることができる。すなわち、上記ヒートポンプ装置が暖房運転状態のときには、パワー半導体素子（24）から離れた流路（31）内に冷媒が流れるように、流路（32）（冷媒配管（23））に設けられた電動弁（52）（第１開閉弁）を閉状態にする一方、上記ヒートポンプ装置が冷房運転状態のときには、パワー半導体素子（24）に近い流路（32）内に冷媒が流れるように、該流路（32）（冷媒配管（23））に設けられた電動弁（52）を開状態にする。
【００６２】
なお、この実施形態２では、上記２つの流路（31,32）に、それぞれ、電動弁（51,52）を設けているが、この限りではなく、パワー半導体素子（24）に近い流路（32）のみに電動弁（52）を設けても良い。また、上記ヒートポンプ装置が冷房運転状態のときには、パワー半導体素子（24）から離れた流路（31）に設けられた電動弁（51）を閉状態にしてもよい。さらに、上記電動弁（51,52）の代わりに電磁弁を用いても良い。
【００６３】
−実施形態２の効果−
以上より、この実施形態によれば、三方切換弁（21）の代わりに電動弁（51,52）を用いても、冷却ジャケット（20）内を流れる冷媒の流路（31,32）を切り換えることができる。したがって、上述の構成によっても、ヒートポンプ装置の運転状態に応じて冷媒の流路（31,32）を切り換えることができ、パワー半導体素子（24）が冷媒によって冷え過ぎて結露が発生するのを確実に防止することができる。
【００６４】
《実施形態３》
図５に本発明の実施形態３に係るヒートポンプ装置の冷媒回路（60）の一部を示す。この冷媒回路（60）は、三方切換弁（21）の代わりに、流路（31,32）にそれぞれ逆止弁（61,62）を設けた点でのみ上記実施形態１と異なる。そのため、上記実施形態１と同一の部分には同一の符号を付して、異なる部分について以下で説明する。
【００６５】
具体的には、冷却ジャケット（20）内を貫通する２つの並列な流路（31,32）を構成する冷媒配管（22,23）には、それぞれ、逆止弁（61,62）が配設されている。すなわち、冷却ジャケット（20）においてパワー半導体素子（24）から離れた位置の流路（31）には、ヒートポンプ装置が暖房運転状態のとき（室内熱交換器（17）が凝縮器として機能し且つ室外熱交換器（14）が蒸発器として機能するとき）にのみ該流路（31）に冷媒が流れるように逆止弁（61）（第２逆止弁）が設けられている一方、上記冷却ジャケット（20）においてパワー半導体素子（24）に近い位置の流路（32）には、ヒートポンプ装置が冷房運転状態のとき（室外熱交換器（14）が凝縮器として機能し且つ室内熱交換器（17）が蒸発器として機能するとき）にのみ該流路（32）に冷媒が流れるように逆止弁（62）（第１逆止弁）が設けられている。
【００６６】
これにより、上記ヒートポンプ装置が暖房運転状態のときに、冷却ジャケット（20）においてパワー半導体素子（24）に近い位置を通る流路（32）に冷媒が流れるのを確実に防止できる。
【００６７】
−実施形態３の効果−
以上より、この実施形態によれば、三方切換弁（21）や電動弁（51,52）などを設けることなく、上記ヒートポンプ装置の運転状態（冷媒回路（60）内の冷媒の循環方向）に応じて、冷媒の流路（31,32）を切り換えることができる。したがって、上述の構成によって、弁の制御を行うことなく、簡単な構成で確実に流路（31,32）の切り換えを行って、パワー半導体素子（24）での結露の発生を防止することができる。
【００６８】
《その他の実施形態》
本発明は、上記各実施形態について、以下のような構成としてもよい。
【００６９】
上記各実施形態では、室外熱交換器（14）と膨張弁（15）との間に、冷却ジャケット（20,41）を設けているが、この限りではなく、膨張弁（15）と室内熱交換器（17）との間に冷媒ジャケット（20,41）を設けてもよい。
【００７０】
また、上記各実施形態では、冷媒を減圧するために膨張弁（15）を用いているが、この限りではなく、キャピラリなど他の膨張機構であってもよい。
【００７１】
また、上記各実施形態では、一方の流路（31）とパワー半導体素子（24）との間の熱抵抗を、他方の流路（32）とパワー半導体素子（24）との間の熱抵抗よりも大きくするための構成として、上記一方の流路（31）を他方の流路（32）に比べてパワー半導体素子（24）から遠ざけるようにしているが、この限りではなく、上記一方の流路（31）を設ける部分を熱伝導率の低い材料によって構成したり、該一方の流路（31）と上記パワー半導体素子（24）との間の冷却ジャケット（20）の断面積を小さくしたりしてもよい。さらに、上記一方の流路（31）を冷媒配管によって構成し、該冷媒配管と冷却ジャケット（20）との接触面積を小さくするようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００７２】
以上説明したように、本発明のヒートポンプ装置は、冷媒によって冷却されるパワー半導体素子を備えた空気調和装置などに特に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】図１は、本発明の実施形態１に係るヒートポンプ装置の概略構成を示す配管系統図である。
【図２】図２は、冷却ジャケットの概略構造を示す断面図である。
【図３】図３は、実施形態１の変形例１に係る冷却ジャケットの図２相当図である。
【図４】図４は、実施形態２に係るヒートポンプ装置の冷却ジャケットまわりの配管系統図である。
【図５】図５は、実施形態３に係るヒートポンプ装置の図４相当図である。
【符号の説明】
【００７４】
1         ヒートポンプ装置
2         冷媒回路
11        室外ユニット
12        室内ユニット
13        圧縮機
14        室外熱交換器（熱源側熱交換器）
15        膨脹弁（膨張機構）
16        四路切換弁
17        室内熱交換器（利用側熱交換器）
20,41     冷却ジャケット（当接部材）
21        三方切換弁（流路切り換え手段）
22,23     冷媒配管
24        パワー半導体素子
25        基板
31        流路（一方の流路）
32        流路（他方の流路）
42,43     ジャケット部材
42a,43a   貫通孔
50,60     冷媒回路
51        電動弁（第２開閉弁）
52        電動弁（第１開閉弁）
61        逆止弁（第２逆止弁）
62        逆止弁（第１逆止弁）
【図１】
2009281602.tif 000003
【図２】
2009281602.tif 000004
【図３】
2009281602.tif 000005
【図４】
2009281602.tif 000006
【図５】
2009281602.tif 000007