JP2016205676A - Cooling system for electric component - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電装品の冷却システムに関するものである。 The present invention relates to a cooling system for electrical components.
蒸気圧縮式の冷凍サイクルが行われる冷媒回路を有した冷凍装置（例えば空気調和装置）では、種々の電装品が用いられている。このような電装品の中には、パワー素子（例えばＩＧＢＴやＭＯＳＦＥＴ）のように作動中に多くの熱を発するものがあり、そのような電装品は適切に冷却してやる必要がある。 In a refrigeration apparatus (for example, an air conditioner) having a refrigerant circuit in which a vapor compression refrigeration cycle is performed, various electrical components are used. Among such electrical components, there are those that generate a lot of heat during operation, such as power elements (for example, IGBTs and MOSFETs), and such electrical components need to be appropriately cooled.
空気調和装置等の冷凍装置において、パワー素子などの電装品を冷却する技術としては、冷媒回路を流れる冷媒によって電装品を冷却するものがある（例えば特許文献１を参照）。特許文献１の例では、基板上に実装されたパワー素子に取り付ける冷媒ジャケットを設けるとともに、その冷媒ジャケットに冷媒回路を構成する冷媒配管を取り付け、冷媒ジャケットを介して、パワー素子の熱を冷媒回路の冷媒に放熱させている。
In a refrigeration apparatus such as an air conditioner, as a technique for cooling electrical components such as power elements, there is a technique for cooling electrical components with a refrigerant flowing in a refrigerant circuit (see, for example, Patent Document 1). In the example of
しかしながら、上記特許文献の例では、パワー素子に冷媒ジャケットを直接的に取り付けるので、パワー素子の実装に制約が課される場合がある。例えば、冷媒ジャケットの構造上の理由から、パワー素子を冷媒ジャケットに沿って直線的に並べざるを得ない場合などがあり、そのような場合には、本来の実装位置（例えば配線の観点から望ましい位置）に実装できないことがある。 However, in the example of the above-mentioned patent document, since the coolant jacket is directly attached to the power element, there are cases where restrictions are imposed on the mounting of the power element. For example, there are cases in which the power elements must be arranged linearly along the refrigerant jacket for reasons of the structure of the refrigerant jacket. In such a case, the original mounting position (for example, from the viewpoint of wiring is desirable). (Position) may not be mounted.
本発明は上記の問題に着目してなされたものであり、電装品の実装の自由度を損なうことなく、電装品を適切に冷却できるようにすることを目的としている。 The present invention has been made paying attention to the above-described problem, and an object of the present invention is to appropriately cool an electrical component without impairing the degree of freedom of mounting the electrical component.
上記の課題を解決するため、第１の発明は、
冷媒回路（10）を有した冷凍装置（1）の電装品の冷却システムにおいて、
立てた状態で配置され、内部に作動流体（F）が封入された板状の熱搬送部（90）と、
上記冷媒回路（10）を流れる冷媒が供給される熱交換器（80）と、
を備え、
上記熱搬送部（90）の内部は、上記作動流体（F）を蒸発させるための蒸発部（91）と、該作動流体（F）を凝縮させるための凝縮部（92）とに区画されるとともに、上記蒸発部（91）と上記凝縮部（92）との間で上記作動流体（F）を循環させるための作動流体通路（94,94）が形成され、
上記熱搬送部（90）の外面には、上記蒸発部（91）に対応する箇所に、上記電装品を固定するための領域が設けられ、上記凝縮部（92）に対応する箇所に、上記熱交換器（80）が固定されていることを特徴とする。
In order to solve the above problems, the first invention is
In the cooling system for electrical components of the refrigeration system (1) having the refrigerant circuit (10),
A plate-shaped heat transfer section (90) which is arranged in an upright state and has a working fluid (F) enclosed therein;
A heat exchanger (80) supplied with refrigerant flowing through the refrigerant circuit (10);
With
The inside of the heat transfer section (90) is divided into an evaporation section (91) for evaporating the working fluid (F) and a condensing section (92) for condensing the working fluid (F). And a working fluid passage (94, 94) for circulating the working fluid (F) between the evaporator (91) and the condenser (92) is formed,
On the outer surface of the heat transfer section (90), a region for fixing the electrical component is provided at a position corresponding to the evaporation section (91), and a position corresponding to the condensation section (92) The heat exchanger (80) is fixed.
この構成では、電装品の熱は、熱搬送部（90）によって熱交換器（80）に搬送される。 In this configuration, the heat of the electrical component is transferred to the heat exchanger (80) by the heat transfer unit (90).
また、第２の発明は、第１の発明において、
上記熱搬送部（90）は、上記作動流体通路（94,94）として、上記蒸発部（91）の上部と上記凝縮部（92）の上部とを連結して上記蒸発部（91）のガス状の上記作動流体（F）を上記凝縮部（92）に導くガス通路（94）と、上記蒸発部（91）の下部と上記凝縮部（92）の下部とを連結して上記凝縮部（92）の液状の上記作動流体（F）を上記蒸発部（91）に導く液通路（95）とがそれぞれ内部に形成されていることを特徴とする。
The second invention is the first invention, wherein
The heat transfer part (90) connects the upper part of the evaporation part (91) and the upper part of the condensing part (92) as the working fluid passage (94, 94) to connect the gas of the evaporation part (91). The gas passage (94) for guiding the working fluid (F) in the form of a gas to the condensing part (92), the lower part of the evaporating part (91) and the lower part of the condensing part (92) A liquid passage (95) for guiding the liquid working fluid (F) of (92) to the evaporation section (91) is formed therein.
この構成では、蒸発部（91）で蒸発した作動流体（F）は、ガス通路（94）を通って凝縮部（92）に導かれ、凝縮部（92）で凝縮した作動流体（F）は、液通路（95）を通って蒸発部（91）に導かれる。 In this configuration, the working fluid (F) evaporated in the evaporation section (91) is guided to the condensing section (92) through the gas passage (94), and the working fluid (F) condensed in the condensing section (92) is Then, it is guided to the evaporation section (91) through the liquid passage (95).
また、第３の発明は、第２の発明において、
上記凝縮部（92）の上端は、上記蒸発部（91）の上端よりも上寄りであることを特徴とする。
The third invention is the second invention, wherein
The upper end of the condensing unit (92) is higher than the upper end of the evaporating unit (91).
この構成では、ガス通路（94）が、蒸発部（91）から凝縮部（92）に向って上り勾配となる。 In this configuration, the gas passage (94) has an upward gradient from the evaporation section (91) toward the condensation section (92).
また、第４の発明は、第２又は第３の発明の何れかにおいて、
上記凝縮部（92）の下端は、上記蒸発部（91）の下端よりも上寄りであることを特徴とする。
Moreover, 4th invention is either 2nd or 3rd invention,
The lower end of the condensing unit (92) is higher than the lower end of the evaporating unit (91).
この構成では、液通路（95）が、凝縮部（92）から蒸発部（91）に向って下り勾配となる。 In this configuration, the liquid passage (95) has a downward slope from the condensing unit (92) toward the evaporation unit (91).
また、第５の発明は、第２から第４の発明の何れかにおいて、
上記蒸発部（91）は、下方から上方に伸びる複数の狭流路（91a）に内部が区画されていることを特徴とする。
In addition, a fifth invention is any one of the second to fourth inventions,
The evaporation section (91) is characterized in that the inside is partitioned into a plurality of narrow flow paths (91a) extending from below to above.
この構成では、蒸発部（91）の狭流路（91a）において作動流体（F）が蒸発して気泡になると、その気泡は狭流路（91a）内を上昇する。狭流路（91a）内を上昇する気泡（ガス状の作動流体（F））は、液通路（95）内や蒸発部（91）の下部付近の液状の作動流体（F）を効率的に上方に引き上げる。 In this configuration, when the working fluid (F) evaporates into a bubble in the narrow channel (91a) of the evaporation section (91), the bubble rises in the narrow channel (91a). Bubbles that rise in the narrow channel (91a) (gaseous working fluid (F)) efficiently move the liquid working fluid (F) in the liquid passage (95) or near the bottom of the evaporation section (91). Pull up.
また、第６の発明は、第２から第５の発明の何れかにおいて、
上記凝縮部（92）は、下方から上方に伸びる複数の狭流路（92a）に内部が区画されていることを特徴とする。
In addition, a sixth aspect of the present invention is any one of the second to fifth aspects,
The condensing part (92) is characterized in that the inside is partitioned into a plurality of narrow channels (92a) extending upward from below.
この構成では、凝縮部（92）において作動流体（F）が凝縮して液状になると、液状の作動流体（F）は、重力によって狭流路（92a）内を下方に向かって流れる。狭流路（92a）内を流れる液状の作動流体（F）は、ガス通路（94）内や凝縮部（92）の上部付近のガス状の作動流体（F）を凝縮部（92）内に効率よく引き込む作用を発揮する。 In this configuration, when the working fluid (F) is condensed and becomes liquid in the condensing unit (92), the liquid working fluid (F) flows downward in the narrow flow path (92a) by gravity. The liquid working fluid (F) that flows in the narrow channel (92a) moves the gaseous working fluid (F) in the gas passage (94) or near the top of the condensing part (92) into the condensing part (92). Demonstrates efficient pulling action.
また、第７の発明は、第１から第６の発明の何れかにおいて、
上記熱搬送部（90）の内部には、液状の上記作動流体（F）を貯留するリザーバ部（96）が形成されていることを特徴とする。
In addition, a seventh invention is any one of the first to sixth inventions,
A reservoir section (96) for storing the liquid working fluid (F) is formed inside the heat transfer section (90).
この構成では、リザーバ部（96）に、液状の作動流体（F）が貯留される。 In this configuration, the liquid working fluid (F) is stored in the reservoir section (96).
また、第８の発明は、第１から第７の発明の何れかにおいて、
上記電装品は、電力変換装置（60）のパワー素子（63）であることを特徴とする。
Further, an eighth invention is any one of the first to seventh inventions,
The electrical component is a power element (63) of a power converter (60).
この構成では、パワー素子（63）の熱が熱搬送部（90）によって熱交換器（80）に搬送され、冷媒回路（10）の冷媒によって冷却される。 In this configuration, the heat of the power element (63) is transferred to the heat exchanger (80) by the heat transfer section (90) and cooled by the refrigerant of the refrigerant circuit (10).
第１の発明によれば、電装品の実装の自由度を損なうことなく、電装品を適切に冷却することが可能になる。 According to the first invention, it is possible to appropriately cool the electrical component without impairing the degree of freedom in mounting the electrical component.
また、第２の発明によれば、ガス通路（94）や液通路（95）によって作動流体（F）が効率よく熱搬送部（90）内を循環する。すなわち、熱搬送部（90）において効率よく熱を搬送することが可能になる。 According to the second invention, the working fluid (F) circulates efficiently in the heat transfer section (90) by the gas passage (94) and the liquid passage (95). That is, heat can be efficiently transferred in the heat transfer section (90).
また、第３の発明や第４の発明によれば、作動流体（F）の流れに適した勾配を有した作動流体通路（94,94）が形成されるので、作動流体（F）が熱搬送部（90）内をより効率よく循環する。すなわち、熱搬送部（90）において、より効率よく熱を搬送することが可能になる。 According to the third and fourth inventions, the working fluid passage (94, 94) having a gradient suitable for the flow of the working fluid (F) is formed, so that the working fluid (F) is heated. Circulates through the transport section (90) more efficiently. That is, heat can be more efficiently transferred in the heat transfer section (90).
また、第５の発明によれば、気泡となった作動流体（F）が液通路（95）内や蒸発部（91）の下部付近の液状の作動流体（F）を効率的に上方に引き上げるので、効率よく熱を搬送することが可能になる。 According to the fifth aspect of the invention, the working fluid (F) in the form of bubbles efficiently pulls up the liquid working fluid (F) in the liquid passage (95) or near the lower portion of the evaporation section (91) upward. Therefore, it becomes possible to convey heat efficiently.
また、第６の発明によれば、狭流路（92a）内を流れる液状の作動流体（F）がガス状の作動流体（F）を凝縮部（92）内に効率よく引き込むので、効率よく熱を搬送することが可能になる。 According to the sixth invention, the liquid working fluid (F) flowing in the narrow flow path (92a) efficiently draws the gaseous working fluid (F) into the condensing part (92). Heat can be transferred.
また、第７の発明によれば、蒸発部（91）内の作動流体（F）が不足しないようにできる。 Moreover, according to 7th invention, it can prevent that the working fluid (F) in an evaporation part (91) does not run short.
また、第８の発明によれば、電力変換装置（60）のパワー素子（63）を効率的に冷却できる。また、パワー素子（63）のレイアウトの自由度が向上する。 Moreover, according to 8th invention, the power element (63) of a power converter device (60) can be cooled efficiently. In addition, the degree of freedom in layout of the power element (63) is improved.
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The following embodiments are essentially preferable examples, and are not intended to limit the scope of the present invention, its application, or its use.
《発明の実施形態１》
以下では、本発明の実施形態１に係る電装品冷却システム（70）を適用する空気調和機（1）を説明する。空気調和機（1）は、冷媒回路（10）を有して冷房運転と暖房運転とを切り換えて行う。この空気調和機（1）は、室内に設置される室内ユニット（20）と、室外に設置される室外ユニット（30）とを有している。室内ユニット（20）と室外ユニット（30）とが、２本の連絡配管（11,12）によって互いに接続されることで、閉回路となる冷媒回路（10）が構成される。冷媒回路（10）には、冷媒が充填される。冷媒回路（10）において冷媒が循環することで、蒸気圧縮式の冷凍サイクルが行われる。図１に、本実施形態に係る電装品冷却システム（70）を適用する空気調和機（1）の冷媒回路（10）を示す。
Below, the air conditioner (1) to which the electrical component cooling system (70) which concerns on
〈室内ユニット（20）〉
図１に示すように、室内ユニット（20）は、室内熱交換器（21）、室内ファン（22）、及び室内膨張弁（23）を有している。室内熱交換器（21）は、例えばクロスフィン型のフィン・アンド・チューブ熱交換器で構成する。室内熱交換器（21）では、その伝熱管の内部を流れる冷媒と、室内ファン（22）が送風する空気とが熱交換する。室内膨張弁（23）は、例えば電子膨張弁で構成する。
<Indoor unit (20)>
As shown in FIG. 1, the indoor unit (20) has an indoor heat exchanger (21), an indoor fan (22), and an indoor expansion valve (23). The indoor heat exchanger (21) is constituted by, for example, a cross fin type fin-and-tube heat exchanger. In the indoor heat exchanger (21), heat is exchanged between the refrigerant flowing inside the heat transfer tube and the air blown by the indoor fan (22). The indoor expansion valve (23) is composed of, for example, an electronic expansion valve.
〈室外ユニット（30）〉
室外ユニット（30）は、室外熱交換器（31）、室外ファン（32）、室外膨張弁（33）、圧縮機（34）、四方切換弁（35）、電力変換装置（60）、及び電装品冷却システム（70）を有している。室外熱交換器（31）は、例えばクロスフィン型のフィン・アンド・チューブ熱交換器で構成する。室外熱交換器（31）では、その伝熱管の内部を流れる冷媒と、室外ファン（32）が送風する空気とが熱交換する。室外膨張弁（33）は、例えば電子膨張弁で構成する。圧縮機（34）は、例えばスクロール圧縮機等の回転式圧縮機で構成する。四方切換弁（35）は、第１から第４までのポートを有し、冷媒回路（10）の冷媒の循環方向を切り換える。この例では、四方切換弁（35）は、冷房運転時に第１ポートと第２ポートを連通させ且つ第３ポートと第４ポートを連通させる状態（図１の実線で示す状態）となり、暖房運転時に第１ポートと第３ポートを連通させ且つ第２ポートと第４ポートとを連通させる状態（図１の破線で示す状態）となる。
<Outdoor unit (30)>
The outdoor unit (30) includes an outdoor heat exchanger (31), an outdoor fan (32), an outdoor expansion valve (33), a compressor (34), a four-way switching valve (35), a power converter (60), and electrical equipment. Product cooling system (70). The outdoor heat exchanger (31) is constituted by, for example, a cross fin type fin-and-tube heat exchanger. In the outdoor heat exchanger (31), heat is exchanged between the refrigerant flowing inside the heat transfer tube and the air blown by the outdoor fan (32). The outdoor expansion valve (33) is composed of, for example, an electronic expansion valve. The compressor (34) is composed of a rotary compressor such as a scroll compressor. The four-way switching valve (35) has first to fourth ports, and switches the refrigerant circulation direction in the refrigerant circuit (10). In this example, the four-way switching valve (35) is in a state where the first port and the second port are communicated and the third port and the fourth port are communicated (state indicated by a solid line in FIG. 1) during the cooling operation. Sometimes the first port and the third port are communicated and the second port and the fourth port are communicated (shown by a broken line in FIG. 1).
図２は、実施形態１に係る室外ユニット（30）の概略の横断面図である。図２に示すように、室外ユニット（30）は、箱形のケーシング（40）を有している。ケーシング（40）は、前面パネル（41）、後面パネル（42）、第１側面パネル（43）、及び第２側面パネル（44）を有している。前面パネル（41）は、室外ユニット（30）の前側に設けられている。この前面パネル（41）には、室外空気が吸い込まれる吸込口（41a）が形成されている。また、前面パネル（41）は、ケーシング（40）の本体に対して着脱自在に構成されている。後面パネル（42）は、室外ユニット（30）の後側に設けられている。後面パネル（42）には、室外空気が吹き出される吹出口（42a）が形成されている。第１側面パネル（43）は、室外ユニット（30）の幅方向（図２の矢印Ｘで示す方向）の一端側に設けられている。第１側面パネル（43）には、吹出口（43a）が形成されている。第２側面パネル（44）は、室外ユニット（30）の幅方向の他端側に設けられている。 FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of the outdoor unit (30) according to the first embodiment. As shown in FIG. 2, the outdoor unit (30) has a box-shaped casing (40). The casing (40) has a front panel (41), a rear panel (42), a first side panel (43), and a second side panel (44). The front panel (41) is provided on the front side of the outdoor unit (30). The front panel (41) is formed with a suction port (41a) through which outdoor air is sucked. The front panel (41) is configured to be detachable from the main body of the casing (40). The rear panel (42) is provided on the rear side of the outdoor unit (30). The rear panel (42) is formed with an outlet (42a) through which outdoor air is blown out. The first side panel (43) is provided on one end of the outdoor unit (30) in the width direction (the direction indicated by the arrow X in FIG. 2). An air outlet (43a) is formed in the first side panel (43). The second side panel (44) is provided on the other end side in the width direction of the outdoor unit (30).
また、ケーシング（40）は、縦仕切板（45）と横仕切板（46）とを有している。ケーシング（40）の内部空間は、縦仕切板（45）によって幅方向に２つの空間に仕切られる。これらの空間のうち、第１側面パネル（43）側の空間は、室外熱交換器（31）を収容する熱交換器室（47）である。また、これらの空間のうち、第２側面パネル（44）側の空間は、横仕切板（46）によって更に前後に２つの空間に仕切られている。前後２つの空間のうち、後側の空間は圧縮機（34）を収容する圧縮機室（48）であり、前側の空間は電装品を収容する電装品室（49）である。電装品室（49）は、前面パネル（41）側に、開口部（以下、サービス開口部（41b））を有している。 Moreover, the casing (40) has a vertical partition plate (45) and a horizontal partition plate (46). The internal space of the casing (40) is partitioned into two spaces in the width direction by the vertical partition plate (45). Among these spaces, the space on the first side panel (43) side is a heat exchanger chamber (47) that houses the outdoor heat exchanger (31). Of these spaces, the space on the second side panel (44) side is further divided into two spaces on the front and rear sides by the horizontal partition plate (46). Of the two front and rear spaces, the rear space is a compressor chamber (48) that houses the compressor (34), and the front space is an electrical component chamber (49) that houses electrical components. The electrical component room (49) has an opening (hereinafter referred to as service opening (41b)) on the front panel (41) side.
具体的に、電装品室（49）内には、図２に示すように電力変換装置（60）及び電装品冷却システム（70）が収容されている。電力変換装置（60）は、圧縮機（34）のモータへ電力を供給する。この電力変換装置（60）では、プリント基板（61）上に、複数のパワー素子（63）等の電装品が実装されている。本実施形態のパワー素子（63）は、インバータ回路（図示は省略）のスイッチング素子（例えばＩＧＢＴやＭＯＳＦＥＴ）である。すなわち、パワー素子（63）は、作動中（圧縮機（34）の運転中）に多くの熱を発する発熱部品であり、空気調和機（1）を正常に動作させるためには、これらのパワー素子（63）を動作可能な温度（例えば９０℃）を越えないように冷却してやる必要がある。本実施形態では、電装品冷却システム（70）によって、パワー素子（63）を冷却する。 Specifically, as shown in FIG. 2, a power conversion device (60) and an electrical component cooling system (70) are accommodated in the electrical component room (49). The power converter (60) supplies power to the motor of the compressor (34). In this power converter (60), electrical components such as a plurality of power elements (63) are mounted on a printed circuit board (61). The power element (63) of the present embodiment is a switching element (for example, IGBT or MOSFET) of an inverter circuit (not shown). That is, the power element (63) is a heat generating component that generates a lot of heat during operation (during the operation of the compressor (34)). In order to operate the air conditioner (1) normally, It is necessary to cool the element (63) so as not to exceed an operable temperature (for example, 90 ° C.). In the present embodiment, the power element (63) is cooled by the electrical component cooling system (70).
〈電装品冷却システム〉
電装品冷却システム（70）は、冷媒ジャケット（80）とヒートパイプ（90）とを備えている。
<Electrical component cooling system>
The electrical component cooling system (70) includes a refrigerant jacket (80) and a heat pipe (90).
−冷媒ジャケット（80）−
図３は、冷媒ジャケット（80）の平面図である。本実施形態の冷媒ジャケット（80）は、本体部（80b）と冷却管（15）とを備えている。本体部（80b）は、扁平な直方体状であり、例えばアルミニウムなどの金属によって形成する。本体部（80b）には、図３に示すように、２つの貫通孔（80a）が設けられ、これらの貫通孔（80a）には冷却管（15）が挿入されている。詳しくは、冷却管（15）は、一方の貫通孔（80a）を通り抜けた後にＵ字状に折り返して、もう一方の貫通孔（80a）を通り抜けている。
-Refrigerant jacket (80)-
FIG. 3 is a plan view of the refrigerant jacket (80). The refrigerant jacket (80) of the present embodiment includes a main body (80b) and a cooling pipe (15). The main body (80b) has a flat rectangular parallelepiped shape, and is formed of a metal such as aluminum. As shown in FIG. 3, the main body (80b) is provided with two through holes (80a), and a cooling pipe (15) is inserted into these through holes (80a). Specifically, the cooling pipe (15) passes through one through-hole (80a), then turns back into a U shape, and passes through the other through-hole (80a).
また、冷却管（15）は、冷媒回路（10）を構成する冷媒配管の一部を利用して構成され、本実施形態では、冷却管（15）は、銅配管である。この冷却管（15）は、本実施形態では、冷媒回路（10）における高圧の液ラインに接続され、冷却管（15）には、熱交換器（21,31）で凝縮した後の高圧の液冷媒が流通する。つまり、この冷媒ジャケット（80）は、冷却管（15）によって、冷媒回路（10）を流れる冷媒（冷凍サイクルに使用する冷媒）が供給されており、冷媒ジャケット（80）は、本発明における熱交換器の一例である。 In addition, the cooling pipe (15) is configured by using a part of the refrigerant pipe constituting the refrigerant circuit (10), and in this embodiment, the cooling pipe (15) is a copper pipe. In this embodiment, the cooling pipe (15) is connected to a high-pressure liquid line in the refrigerant circuit (10), and the cooling pipe (15) is connected to the high-pressure liquid line after being condensed by the heat exchanger (21, 31). Liquid refrigerant circulates. That is, the refrigerant jacket (80) is supplied with the refrigerant flowing through the refrigerant circuit (10) (the refrigerant used in the refrigeration cycle) by the cooling pipe (15), and the refrigerant jacket (80) is the heat in the present invention. It is an example of an exchanger.
−ヒートパイプ（90）−
図４は、ヒートパイプ（90）の縦断面を示す。ヒートパイプ（90）は、鉛直に立てた状態で配置され、内部に封入された作動流体（F）が蒸発と凝縮（相変化）を行うことで熱を搬送する。すなわち、ヒートパイプ（90）は、本発明の熱搬送部の一例である。
-Heat pipe (90)-
FIG. 4 shows a longitudinal section of the heat pipe (90). The heat pipe (90) is arranged in a vertically standing state, and conveys heat by the working fluid (F) sealed inside evaporating and condensing (phase change). That is, the heat pipe (90) is an example of the heat transfer unit of the present invention.
図４に示すように、ヒートパイプ（90）は、板状の形態を有している。この例では、ヒートパイプ（90）は、２枚の金属板（90a）を向かいあわせて互いに接合することによって形成されている。本実施形態では、これらの金属板（90a）はアルミニウムの板である。 As shown in FIG. 4, the heat pipe (90) has a plate-like form. In this example, the heat pipe (90) is formed by joining two metal plates (90a) facing each other. In the present embodiment, these metal plates (90a) are aluminum plates.
ヒートパイプ（90）では、これらの金属板（90a）の一方に、相手側の金属板（90a）の合わせ面とは反対側に膨らんだ箇所（膨出部）が部分的に形成されることによって、これらの金属板（90a）の間に、作動流体（F）を封入する空洞部が形成されている。このような空洞部は、例えばロールボンド法によって形成することができる。また、ヒートパイプ（90）内の作動流体（F）は、例えばリチウム、ナフタレン、メタノール、アンモニア等である。 In the heat pipe (90), one of these metal plates (90a) is partially formed with a portion (bulging portion) that swells on the opposite side of the mating surface of the mating metal plate (90a). Thus, a cavity for enclosing the working fluid (F) is formed between the metal plates (90a). Such a cavity can be formed by, for example, a roll bond method. The working fluid (F) in the heat pipe (90) is, for example, lithium, naphthalene, methanol, ammonia, or the like.
このヒートパイプ（90）では、金属板（90a）の概ね中央部に、膨出していない部分（仕切部（93）と呼ぶ）を縦方向に設けることによって、図４に示すように、左右に並んだ２つの空洞部が形成されている。図４に示した左側の空洞部は、後述する蒸発部（91）であり、右側の空洞部が、後述する凝縮部（92）である。この蒸発部（91）内には、複数の壁部（91b）が縦方向に設けられ、それにより内部が複数の狭流路（91a）として仕切られている。同様に、凝縮部（92）内にも複数の壁部（92b）が縦方向に設けられ、内部が複数の狭流路（92a）として仕切られている。 In this heat pipe (90), a non-swelled portion (referred to as a partitioning portion (93)) is provided in the vertical direction at the substantially central portion of the metal plate (90a), so that it can be moved left and right as shown in FIG. Two side-by-side cavities are formed. The left cavity shown in FIG. 4 is an evaporation section (91) described later, and the right cavity is a condensation section (92) described later. In the evaporation section (91), a plurality of wall sections (91b) are provided in the vertical direction, thereby partitioning the inside as a plurality of narrow flow paths (91a). Similarly, a plurality of wall portions (92b) are also provided in the condensing portion (92) in the vertical direction, and the inside is partitioned as a plurality of narrow flow paths (92a).
また、ヒートパイプ（90）では、蒸発部（91）の上部と凝縮部（92）の上部とを繋ぐ、横方向に伸びた空洞部も形成されている。上部同士を繋ぐ空洞部は、後述するように、蒸発部（91）においてガス状になった作動流体（F）を凝縮部（92）に導くためのガス通路（94）として使用する。この例では、凝縮部（92）の上端は、蒸発部（91）の上端よりも上寄りであり、ガス通路（94）は、蒸発部（91）から凝縮部（92）に向って上り勾配となっている。 Further, in the heat pipe (90), a hollow portion extending in the lateral direction is formed to connect the upper portion of the evaporation portion (91) and the upper portion of the condensing portion (92). As will be described later, the hollow portion that connects the upper portions is used as a gas passage (94) for guiding the working fluid (F) that has become gaseous in the evaporation portion (91) to the condensing portion (92). In this example, the upper end of the condensing unit (92) is higher than the upper end of the evaporating unit (91), and the gas passage (94) is inclined upward from the evaporating unit (91) toward the condensing unit (92). It has become.
また、ヒートパイプ（90）には、蒸発部（91）の下部と凝縮部（92）の下部とを繋ぐ、横方向に伸びた空洞部も形成されている。下部同士を繋ぐ空洞部は、後述するように、凝縮部（92）において液状になった作動流体（F）を蒸発部（91）に導くための液通路（95）として使用する。この例では、凝縮部（92）の下端は、蒸発部（91）の下端よりも上寄りであり、液通路（95）は、凝縮部（92）から蒸発部（91）に向って下り勾配となっている。 The heat pipe (90) is also formed with a laterally extending cavity that connects the lower part of the evaporator (91) and the lower part of the condenser (92). As will be described later, the hollow portion connecting the lower portions is used as a liquid passage (95) for guiding the working fluid (F) that has become liquid in the condensing unit (92) to the evaporating unit (91). In this example, the lower end of the condensing unit (92) is higher than the lower end of the evaporating unit (91), and the liquid passage (95) is inclined downward from the condensing unit (92) toward the evaporating unit (91). It has become.
そして、ヒートパイプ（90）の外面において蒸発部（91）に対応する箇所には、電装品（ここではパワー素子（63））を固定するための領域が設けられている。より具体的には、複数のパワー素子（63）を接触させる平坦な面（A）が形成されている。また、ヒートパイプ（90）の外面において凝縮部（92）に対応する箇所には、冷媒ジャケット（80）が固定される。そのため、冷媒ジャケット（80）を固定する部分は、冷媒ジャケット（80）の本体部（80b）に見合った広さの平坦な面（B）が形成されている。 And the area | region for fixing an electrical component (here power element (63)) is provided in the location corresponding to the evaporation part (91) in the outer surface of a heat pipe (90). More specifically, a flat surface (A) for contacting the plurality of power elements (63) is formed. In addition, a refrigerant jacket (80) is fixed to a location corresponding to the condensing part (92) on the outer surface of the heat pipe (90). Therefore, the flat surface (B) of the width corresponding to the main-body part (80b) of a refrigerant | coolant jacket (80) is formed in the part which fixes a refrigerant | coolant jacket (80).
電装品冷却システム（70）は、空気調和機（1）の室外ユニット（30）に組み込まれる。組み込みには、種々の手順が考えられるが、一例として以下を挙げる。 The electrical component cooling system (70) is incorporated in the outdoor unit (30) of the air conditioner (1). Various procedures can be considered for incorporation, but the following is given as an example.
まず、プリント基板（61）に実装されているパワー素子（63）にヒートパイプ（90）を予め固定しておく。ヒートパイプ（90）をパワー素子（63）に固定するには、例えば、ヒートパイプ（90）にねじ穴やブラケットを設けておいて、それをプリント基板（61）にねじ止めすることなどが考えられる。 First, the heat pipe (90) is fixed in advance to the power element (63) mounted on the printed circuit board (61). In order to fix the heat pipe (90) to the power element (63), for example, a screw hole or a bracket is provided in the heat pipe (90), and the heat pipe (90) is screwed to the printed circuit board (61). It is done.
また、冷媒ジャケット（80）は、室外ユニット（30）内に組み込んで、冷却管（15）を冷媒回路（10）に接続しておく。 The refrigerant jacket (80) is incorporated in the outdoor unit (30), and the cooling pipe (15) is connected to the refrigerant circuit (10).
そして、サービス開口部（41b）から、ヒートパイプ（90）が取り付けられたプリント基板（61）を室外ユニット（30）の中に入れ、冷媒ジャケット（80）をヒートパイプ（90）に固定する。具体的な固定手段としては、両者をねじ止めして、冷媒ジャケット（80）とヒートパイプ（90）とを固定することなどが考えられる。なお、ヒートパイプ（90）とパワー素子（63）との間や、ヒートパイプ（90）と冷媒ジャケット（80）との間には、熱伝導グリースを塗布しておくのが望ましい。 Then, the printed circuit board (61) to which the heat pipe (90) is attached is inserted into the outdoor unit (30) from the service opening (41b), and the refrigerant jacket (80) is fixed to the heat pipe (90). As specific fixing means, it is conceivable to fix the refrigerant jacket (80) and the heat pipe (90) by screwing them together. It is desirable to apply thermal conductive grease between the heat pipe (90) and the power element (63) or between the heat pipe (90) and the refrigerant jacket (80).
〈空気調和機（1）における電装品の冷却〉
空気調和機（1）では、冷房運転と暖房運転とを切り換えて行われる。例えば、冷房運転では、圧縮機（34）で圧縮された冷媒が、室外熱交換器（31）で凝縮する。凝縮した冷媒は、例えば全開状態の室外膨張弁（33）を通過し、冷却管（15）を流れる。圧縮機（34）の運転時には、電力変換装置（60）から圧縮機（34）に電力が供給され、その際にパワー素子（63）が発熱してその温度が上昇する。
<Cooling of electrical components in the air conditioner (1)>
In the air conditioner (1), the cooling operation and the heating operation are switched. For example, in the cooling operation, the refrigerant compressed by the compressor (34) is condensed by the outdoor heat exchanger (31). For example, the condensed refrigerant passes through the fully-expanded outdoor expansion valve (33) and flows through the cooling pipe (15). During operation of the compressor (34), electric power is supplied from the power converter (60) to the compressor (34), and at that time, the power element (63) generates heat and its temperature rises.
また、暖房運転では、圧縮機（34）で圧縮された冷媒が、室内熱交換器（21）で凝縮する。これにより、室内空気が加熱される。凝縮した冷媒は、例えば全開状態の室内膨張弁（23）を通過し、冷却管（15）を流れる。暖房運転でも、電力変換装置（60）から圧縮機（34）に電力が供給され、その際にパワー素子（63）が発熱してその温度が上昇する。 In the heating operation, the refrigerant compressed by the compressor (34) is condensed by the indoor heat exchanger (21). Thereby, indoor air is heated. The condensed refrigerant passes through the fully expanded indoor expansion valve (23), for example, and flows through the cooling pipe (15). Even in the heating operation, power is supplied from the power conversion device (60) to the compressor (34), and at that time, the power element (63) generates heat and the temperature rises.
このように冷房運転や暖房運転において発熱したパワー素子（63）は、電装品冷却システム（70）によって冷却される。 Thus, the power element (63) that generates heat in the cooling operation or the heating operation is cooled by the electrical component cooling system (70).
まず、空気調和機（1）の停止中は、ヒートパイプ（90）内の作動流体（F）は液状であり、ヒートパイプ（90）の下方に溜まっている。この例では、空気調和機（1）の停止中は、作動流体（F）の液面が蒸発部（91）の中程にあるものとする。図４には、停止中における作動流体（F）の液面を模式的に示した。 First, while the air conditioner (1) is stopped, the working fluid (F) in the heat pipe (90) is in a liquid state and is accumulated below the heat pipe (90). In this example, it is assumed that the level of the working fluid (F) is in the middle of the evaporation section (91) while the air conditioner (1) is stopped. FIG. 4 schematically shows the liquid level of the working fluid (F) during the stop.
電力変換装置（60）が動作してパワー素子（63）の温度が上昇すると、蒸発部（91）内に溜まっている作動流体（F）がパワー素子（63）の熱によって蒸発させられる。すなわち、蒸発部（91）の狭流路（91a）内では、作動流体（F）の気泡が発生し、狭流路（91a）内は、ガス状の作動流体（F）と液状の作動流体（F）が混在した状態となる。ヒートパイプ（90）は、鉛直に立てた状態で配置されているので、狭流路（91a）内の気泡は、その浮力によって、狭流路（91a）内を上方に向って上って該狭流路（91a）の上端から流出する。このとき、本実施形態では、狭流路（91a）内を上昇する気泡（ガス状の作動流体（F））が、液通路（95）内や蒸発部（91）の下部付近の液状の作動流体（F）を、蒸発部（91）内に効率的に上方に引き上げる作用を発揮する。 When the power converter (60) operates and the temperature of the power element (63) rises, the working fluid (F) accumulated in the evaporation section (91) is evaporated by the heat of the power element (63). That is, bubbles of the working fluid (F) are generated in the narrow channel (91a) of the evaporation section (91), and the gaseous working fluid (F) and the liquid working fluid are generated in the narrow channel (91a). (F) is mixed. Since the heat pipe (90) is arranged vertically, the bubbles in the narrow channel (91a) rise upward in the narrow channel (91a) by the buoyancy. It flows out from the upper end of the narrow channel (91a). At this time, in the present embodiment, bubbles (gaseous working fluid (F)) rising in the narrow flow path (91a) are operated in a liquid state in the liquid passage (95) or near the lower portion of the evaporation section (91). The fluid (F) is efficiently lifted upward into the evaporation section (91).
狭流路（91a）の上端から出たガス状の作動流体（F）は、ガス通路（94）を通って凝縮部（92）へ導入される。凝縮部（92）の上端は、蒸発部（91）の上端よりも上寄りなので、ガス通路（94）内のガス状の作動流体（F）は、容易に凝縮部（92）の上部にまで流れ込むことができる。 The gaseous working fluid (F) exiting from the upper end of the narrow channel (91a) is introduced into the condensing part (92) through the gas passage (94). Since the upper end of the condensing part (92) is higher than the upper end of the evaporating part (91), the gaseous working fluid (F) in the gas passage (94) can easily reach the upper part of the condensing part (92). Can flow in.
そして、ヒートパイプ（90）では、凝縮部（92）の外側には冷媒ジャケット（80）が固定されているので、凝縮部（92）に入ったガス状の作動流体（F）は、冷媒ジャケット（80）に放熱することになる。つまり、ヒートパイプ（90）は、パワー素子（63）の熱を冷媒ジャケット（80）に搬送しているのである。 In the heat pipe (90), since the refrigerant jacket (80) is fixed to the outside of the condensing part (92), the gaseous working fluid (F) entering the condensing part (92) (80) will dissipate heat. That is, the heat pipe (90) carries the heat of the power element (63) to the refrigerant jacket (80).
この冷媒ジャケット（80）の熱は、本体部（80b）に広がりつつ冷却管（15）に伝わり、更に、冷却管（15）内の冷媒に伝わる。これにより、パワー素子（63）が冷却され、パワー素子（63）は動作可能な所定温度に維持される。なお、冷房運転時は、冷却管（15）を流れた冷媒は、室内膨張弁（23）で減圧された後、室内熱交換器（21）で蒸発する。また、暖房運転時は、冷却管（15）を流れた冷媒は、室外膨張弁（33）で減圧された後、室外熱交換器（31）で蒸発する。 The heat of the refrigerant jacket (80) is transmitted to the cooling pipe (15) while spreading to the main body (80b), and further to the refrigerant in the cooling pipe (15). As a result, the power element (63) is cooled, and the power element (63) is maintained at a predetermined operable temperature. During the cooling operation, the refrigerant flowing through the cooling pipe (15) is depressurized by the indoor expansion valve (23) and then evaporated by the indoor heat exchanger (21). Further, during the heating operation, the refrigerant flowing through the cooling pipe (15) is depressurized by the outdoor expansion valve (33) and then evaporated by the outdoor heat exchanger (31).
そして、凝縮部（92）において冷媒ジャケット（80）に放熱した作動流体（F）は凝縮して液状になる。狭流路（92a）内の作動流体（F）は、重力によって狭流路（92a）内を下方に向かって流れ、狭流路（92a）から液通路（95）へ流出する。本実施形態では、狭流路（92a）内を流れる液状の作動流体（F）が、ガス通路（94）内や凝縮部（92）の上部付近のガス状の作動流体（F）を凝縮部（92）内に効率よく引き込む作用を発揮する。 Then, the working fluid (F) that has radiated heat to the refrigerant jacket (80) in the condensing unit (92) condenses and becomes liquid. The working fluid (F) in the narrow channel (92a) flows downward in the narrow channel (92a) due to gravity, and flows out from the narrow channel (92a) to the liquid passage (95). In the present embodiment, the liquid working fluid (F) flowing in the narrow flow path (92a) converts the gaseous working fluid (F) in the gas passage (94) or near the upper portion of the condensing section (92) to the condensing section. (92) Demonstrates the effect of being efficiently pulled into.
液通路（95）内の作動流体（F）は、凝縮部（92）から連続的に流れ込んでくる作動流体（F）に押されて蒸発部（91）へ導入される。なお、凝縮部（92）の下端は、蒸発部（91）の下端よりも上寄りなので、液状の作動流体（F）は、蒸発部（91）へ容易に流れ込むことができる。 The working fluid (F) in the liquid passage (95) is pushed by the working fluid (F) continuously flowing from the condensing part (92) and introduced into the evaporation part (91). Since the lower end of the condensing unit (92) is higher than the lower end of the evaporating unit (91), the liquid working fluid (F) can easily flow into the evaporating unit (91).
以上のように、電装品冷却システム（70）では、ヒートパイプ（90）内で作動流体（F）が相変化しつつヒートパイプ（90）の内部を循環し、パワー素子（63）の熱を冷媒ジャケット（80）に搬送している。 As described above, in the electrical component cooling system (70), the working fluid (F) circulates in the heat pipe (90) while changing the phase in the heat pipe (90), and the heat of the power element (63) is obtained. It is conveyed to the refrigerant jacket (80).
〈本実施形態における効果〉
冷媒ジャケットを電装品に固定し、電装品の熱を冷媒回路の冷媒に放熱させると、電装品を適切に冷却できる。しかしながら、一般的に、冷媒ジャケットは、冷媒回路に接続する都合上、配置や構造の制約が大きく、電装品のレイアウトも制約されがちである。
<Effect in this embodiment>
When the refrigerant jacket is fixed to the electrical component and the heat of the electrical component is radiated to the refrigerant in the refrigerant circuit, the electrical component can be appropriately cooled. However, in general, the refrigerant jacket is largely restricted in arrangement and structure for convenience of connection to the refrigerant circuit, and the layout of electrical components tends to be restricted.
それに対して、本実施形態の電装品冷却システム（70）では、ヒートパイプ（90）によって、冷却対象の電装品（ここではパワー素子（63））の熱を冷媒ジャケット（80）に搬送するようにした。そのため、この電装品冷却システム（70）では、冷媒ジャケットが電装品のレイアウトに及ぼす影響が小さくなる。すなわち、本実施形態では、電装品の実装の自由度を損なうことなく、電装品を適切に冷却することが可能になる。 In contrast, in the electrical component cooling system (70) of the present embodiment, heat of the electrical component to be cooled (here, the power element (63)) is conveyed to the refrigerant jacket (80) by the heat pipe (90). I made it. Therefore, in this electrical component cooling system (70), the influence of the refrigerant jacket on the layout of electrical components is reduced. That is, in the present embodiment, it is possible to appropriately cool the electrical component without impairing the degree of freedom of mounting the electrical component.
また、一般的な冷媒ジャケットはアルミニウム等の伝熱部材（例えば板状の部材）を介して熱を伝えるものが多く、伝熱部材では電装品の熱が広範囲に広がりにくい。そのため、小型の電装品を冷却する場合は、冷媒ジャケットの一部でしか吸熱されない。つまり、一般的な冷媒ジャケットでは、冷却対象の電装品を小型化するとその冷却が難しくなる。それに対し、本実施形態では、ヒートパイプ（90）において作動流体（F）が循環して熱を搬送するので、蒸発部（91）の全体を熱の処理に利用できる。すなわち、この電装品冷却システム（70）では、小型の電装品でも効率よく冷却できる。 Moreover, many common refrigerant jackets transfer heat via a heat transfer member (for example, a plate-like member) such as aluminum, and the heat transfer member hardly spreads the heat of electrical components over a wide range. Therefore, when a small electrical component is cooled, heat is absorbed only by a part of the refrigerant jacket. In other words, in a general refrigerant jacket, it is difficult to cool down an electrical component to be cooled when it is downsized. On the other hand, in this embodiment, since the working fluid (F) circulates in the heat pipe (90) and conveys heat, the entire evaporation unit (91) can be used for heat treatment. That is, with this electrical component cooling system (70), even small electrical components can be efficiently cooled.
また、ヒートパイプ（90）では、蒸発部（91）に狭流路（91a）を形成したことで、狭流路（91a）内の気泡が、液通路（95）内や蒸発部（91）の下部付近の液状の作動流体（F）を蒸発部（91）内に効率的に引き上げる作用を発揮する。すなわち、蒸発部（91）を効率的に作動させることが可能になる。同様に、凝縮部（92）に狭流路（92a）を形成したことで、狭流路（92a）内を流れる液状の作動流体（F）が、ガス通路（94）内や凝縮部（92）の上部付近のガス状の作動流体（F）を凝縮部（92）内に効率よく引き込むことになる。すなわち、凝縮部（92）を効率的に作動させることが可能になる。 Further, in the heat pipe (90), the narrow flow path (91a) is formed in the evaporation section (91), so that the bubbles in the narrow flow path (91a) are moved into the liquid passage (95) and the evaporation section (91). The liquid working fluid (F) in the vicinity of the lower portion of the liquid is efficiently lifted into the evaporation section (91). That is, it becomes possible to operate the evaporation part (91) efficiently. Similarly, by forming the narrow flow path (92a) in the condensing part (92), the liquid working fluid (F) flowing in the narrow flow path (92a) is transferred into the gas passage (94) or the condensing part (92 The gaseous working fluid (F) in the vicinity of the upper part of) is efficiently drawn into the condensing part (92). That is, it becomes possible to operate the condensing part (92) efficiently.
また、この電装品冷却システム（70）では、冷媒ジャケット（80）を冷却対象の電装品から離して配置できるので、冷媒ジャケット（80）が結露したとしても、その結露水が電装品やプリント基板のように水滴の付着が望ましくない場所に流れ込まないようにすることも可能になる。例えば、冷媒ジャケットをパワー素子に直接的に取り付ける構造の電装品冷却システムでは、冷媒ジャケットの冷却管を接続する箇所を工夫して冷媒ジャケットに、結露しにくい温度の冷媒が流れるようにするなどの配慮が必要であった。それに対し、この電装品冷却システム（70）では、冷媒ジャケット（80）における結露を許容できるので、そのような配慮が不要になる。 In addition, in this electrical component cooling system (70), the refrigerant jacket (80) can be arranged away from the electrical component to be cooled, so that even if the refrigerant jacket (80) is condensed, the condensed water remains in the electrical component or printed circuit board. Thus, it is possible to prevent the water droplets from flowing into an undesirable place. For example, in an electrical component cooling system having a structure in which a refrigerant jacket is directly attached to a power element, the refrigerant jacket is devised at a location where a cooling pipe is connected so that a refrigerant having a temperature that is difficult to condense flows through the refrigerant jacket. Consideration was necessary. On the other hand, in this electrical component cooling system (70), since the dew condensation in the refrigerant jacket (80) can be allowed, such consideration is unnecessary.
《発明の実施形態２》
図５は、実施形態２に係るヒートパイプ（90）の縦断面を示す。この例では、凝縮部（92）の右側に、液状の作動流体（F）を貯留するリザーバ領域（以下、リザーバ部（96））が形成されている。このリザーバ部（96）も金属板（90a）の一部を膨出させて空洞部とすることによって形成されている。また、リザーバ部（96）の下部には、液通路（95）とリザーバ部（96）とを繋ぐ液補充通路（96a）が形成されている。この液補充通路（96a）も金属板（90a）が膨出させて空洞部とすることによって形成されている。
<< Embodiment 2 of the Invention >>
FIG. 5 shows a longitudinal section of a heat pipe (90) according to the second embodiment. In this example, a reservoir region for storing the liquid working fluid (F) (hereinafter referred to as a reservoir unit (96)) is formed on the right side of the condensing unit (92). The reservoir portion (96) is also formed by expanding a part of the metal plate (90a) into a hollow portion. A liquid replenishment passage (96a) that connects the liquid passage (95) and the reservoir portion (96) is formed in the lower portion of the reservoir portion (96). The liquid replenishment passage (96a) is also formed by expanding the metal plate (90a) into a hollow portion.
このように、リザーバ部（96）を形成したことで、例えば蒸発部（91）における作動流体（F）の蒸発量が、凝縮部（92）における凝縮量よりも多い場合には、作動流体（F）がリザーバ部（96）から蒸発部（91）に供給される。それにより、蒸発部（91）内の作動流体（F）が不足しないようにできる。 Thus, by forming the reservoir portion (96), for example, when the evaporation amount of the working fluid (F) in the evaporation portion (91) is larger than the condensation amount in the condensation portion (92), the working fluid ( F) is supplied from the reservoir section (96) to the evaporation section (91). Thereby, it can prevent that the working fluid (F) in an evaporation part (91) runs short.
また、リザーバ部(96)の温度を制御することで、凝縮部(92)の作動流体(F)の量を任意に調整することができ、これにより、ヒートパイプ（90）の熱コンダクタンスを制御することが可能となる。例えば、リザーバ部(96)の温度を上げると、リザーバ部(96)の圧力が上昇し、作動流体(F)がリザーバ部(96)から凝縮部(92)に供給される。これにより、凝縮部(92)が作動流体(F)でブロックされて凝縮面積が低下するため放熱性能が低下し、蒸発部(91)の温度は上昇することになる。例えば、冷却管(15)内の冷媒の温度が外気露点よりも低下するような場合には、蒸発部(91)の温度も低下し、蒸発部(91)に熱的に接続されているパワー素子(63)表面での結露の可能性がある。しかしながら、リザーバ部(96)の温度を外気温度付近に制御しておけば、蒸発温度が外気温度よりも低下することを避けることができるため、蒸発部(91)での結露を効果的に防止することができる。なお、リザーバ部(96)の温度を外気温度に制御するために、リザーバ部(96)を外気温度に近い電装品ボックスに接続したり、外気と熱交換するためのヒートシンクに接続しても良い。 Also, by controlling the temperature of the reservoir (96), the amount of working fluid (F) in the condensing unit (92) can be adjusted arbitrarily, thereby controlling the thermal conductance of the heat pipe (90) It becomes possible to do. For example, when the temperature of the reservoir unit (96) is raised, the pressure of the reservoir unit (96) increases, and the working fluid (F) is supplied from the reservoir unit (96) to the condensing unit (92). As a result, the condensing part (92) is blocked by the working fluid (F) and the condensing area is reduced, so that the heat radiation performance is lowered and the temperature of the evaporating part (91) is increased. For example, when the temperature of the refrigerant in the cooling pipe (15) is lower than the outside air dew point, the temperature of the evaporator (91) is also reduced, and the power that is thermally connected to the evaporator (91) There is a possibility of condensation on the surface of the element (63). However, if the temperature of the reservoir section (96) is controlled to be close to the outside air temperature, it is possible to avoid the evaporation temperature from falling below the outside air temperature, thus effectively preventing condensation in the evaporation section (91). can do. In order to control the temperature of the reservoir section (96) to the outside air temperature, the reservoir section (96) may be connected to an electrical component box close to the outside air temperature, or connected to a heat sink for heat exchange with the outside air. .
《発明の実施形態３》
図６は、本発明の実施形態３に係る電装品冷却システム（70）を示す。図６は、電装品冷却システム（70）を電装品室（49）に組み込んで上方から見た状態を示している。同図に示すように、本実施形態では、ヒートパイプ（90）が、上方から見てＬ字状の形態を有している。この例では、冷媒ジャケット（80）の本体部（80b）とプリント基板（61）とが直行して配置されることになる。この構成は、プリント基板の両面に電装品を実装する場合で、コネクターなどの配線部材の実装面と、冷却対象の電装品（ここではパワー素子）の実装面とが異なる場合に有用である。
<< Embodiment 3 of the Invention >>
FIG. 6 shows an electrical component cooling system (70) according to Embodiment 3 of the present invention. FIG. 6 shows a state in which the electrical component cooling system (70) is installed in the electrical component room (49) and viewed from above. As shown in the figure, in this embodiment, the heat pipe (90) has an L-shape when viewed from above. In this example, the main body part (80b) of the refrigerant jacket (80) and the printed circuit board (61) are arranged orthogonally. This configuration is useful when electrical components are mounted on both sides of a printed circuit board, and the mounting surface of a wiring member such as a connector is different from the mounting surface of an electrical component to be cooled (here, a power element).
例えば、冷媒ジャケットをパワー素子に直接的に取り付ける例（以下、説明の便宜のため従来例と呼ぶ）において、コネクターなどの配線部材と、冷却対象のパワー素子との実装面とが互いに異なる場合には、パワー素子側を電装品室のサービス開口部に向けてプリント基板を取り付けることが多いと考えられる。そのような向きにすることで、パワー素子と冷媒ジャケットとの固定作業をサービス開口部側から行うことができ、両者を容易に固定できるからである。しかしながら、プリント基板のパワー素子実装側をサービス開口部に向けると、サービス開口部側から見て、コネクターがプリント基板の裏面に配置されることになり、コネクターへの接続作業が煩雑になってしまう。また、裏面のコネクターから引き出し線を表側（サービス開口部側）に引き出すために、別のコネクターを追加するなど、部品の追加が必要になる場合がある。 For example, in an example in which a refrigerant jacket is directly attached to a power element (hereinafter referred to as a conventional example for convenience of explanation), when a wiring member such as a connector and a mounting surface of a power element to be cooled are different from each other In many cases, the printed circuit board is attached with the power element side facing the service opening of the electrical component room. This is because the power element and the coolant jacket can be fixed from the service opening side in such a direction, and both can be easily fixed. However, when the power element mounting side of the printed circuit board is directed to the service opening, the connector is disposed on the back surface of the printed circuit board when viewed from the service opening, and the connection work to the connector becomes complicated. . In addition, in order to pull out the lead wire from the connector on the back side to the front side (service opening side), it may be necessary to add parts such as adding another connector.
それに対し本実施形態では、例えば、プリント基板（61）上のパワー素子（63）とヒートパイプ（90）とを予め固定しておけば、コネクター（64）側をサービス開口部（41b）側に向けてプリント基板（61）を電装品室（49）に取り付けた後でも、サービス開口部（41b）側から、ヒートパイプ（90）と冷媒ジャケット（80）との固定作業を行うことができる。すなわち、本実施形態によれば、コネクター（64）をサービス開口部（41b）側に向けることによって、パワー素子（63）がサービス開口部（41b）から見てプリント基板（61）の裏側になる場合でも、電装品冷却システム（70）を容易に組み付けることが可能になる。つまり、本実施形態では、電装品冷却システム（70）と取り付け作業、及びコネクター（64）への接続作業の双方を容易に行うことができる。 On the other hand, in this embodiment, for example, if the power element (63) and the heat pipe (90) on the printed circuit board (61) are fixed in advance, the connector (64) side is set to the service opening (41b) side. Even after the printed circuit board (61) is attached to the electrical component room (49), the heat pipe (90) and the refrigerant jacket (80) can be fixed from the service opening (41b) side. That is, according to the present embodiment, by directing the connector (64) toward the service opening (41b), the power element (63) becomes the back side of the printed circuit board (61) when viewed from the service opening (41b). Even in this case, the electrical component cooling system (70) can be easily assembled. That is, in this embodiment, both the electrical component cooling system (70) and the attaching work and the connecting work to the connector (64) can be easily performed.
《発明の実施形態４》
図７は、本発明の実施形態４に係る電装品冷却システム（70）を示す。図７では、電装品冷却システム（70）を電装品室（49）に組み込んで上方から見た状態を示している。同図に示すように、本実施形態では、ヒートパイプ（90）が、上方から見てコの字状の形態を有している。この例では、電装品冷却システム（70）は、プリント基板（61）をヒートパイプ（90）で挟み込むように配置される。
<< Embodiment 4 of the Invention >>
FIG. 7 shows an electrical component cooling system (70) according to Embodiment 4 of the present invention. FIG. 7 shows a state in which the electrical component cooling system (70) is incorporated into the electrical component chamber (49) and viewed from above. As shown in the figure, in this embodiment, the heat pipe (90) has a U-shape when viewed from above. In this example, the electrical component cooling system (70) is arranged so that the printed circuit board (61) is sandwiched between heat pipes (90).
本実施形態では、例えば、プリント基板（61）上のパワー素子（63）とヒートパイプ（90）とを予め固定しておけば、コネクター（64）側をサービス開口部（41b）側に向けてプリント基板（61）を電装品室（49）に取り付けた後でも、サービス開口部（41b）側から、ヒートパイプ（90）と冷媒ジャケット（80）との固定作業を行うことができる。すなわち、この構成も、実施形態５の例と同様に、コネクターなどの配線部材の実装面と、冷却対象の電装品（ここではパワー素子）の実装面とが異なる場合に有用である。 In this embodiment, for example, if the power element (63) and the heat pipe (90) on the printed circuit board (61) are fixed in advance, the connector (64) side faces the service opening (41b) side. Even after the printed circuit board (61) is attached to the electrical component room (49), the heat pipe (90) and the refrigerant jacket (80) can be fixed from the service opening (41b) side. That is, this configuration is also useful when the mounting surface of the wiring member such as the connector and the mounting surface of the electrical component to be cooled (here, the power element) are different, as in the example of the fifth embodiment.
《その他の実施形態》
なお、電装品冷却システム（70）で冷却する電装品は、パワー素子（63）には限定されない。例えば、リアクトル等の冷却に用いてもよい。
<< Other Embodiments >>
The electrical component cooled by the electrical component cooling system (70) is not limited to the power element (63). For example, you may use for cooling of a reactor etc.
また、ヒートパイプ（90）を配置する向きは、鉛直には限定されない。例えば、作動流体（F）の流れを妨げない範囲で、ヒートパイプ（90）を斜めに配置してもかまわない。すなわち、本発明の「立てた状態で配置」とは、鉛直配置の他に斜め配置も含む概念である。 Further, the direction in which the heat pipe (90) is arranged is not limited to vertical. For example, the heat pipe (90) may be disposed obliquely within a range that does not hinder the flow of the working fluid (F). That is, the “arrangement in the standing state” of the present invention is a concept including an oblique arrangement in addition to a vertical arrangement.
また、蒸発部（91）や凝縮部（92）には、狭流路（91a,92a）は必須ではない。勿論、狭流路（91a,92a）を設けることでヒートパイプ（90）の熱搬送の効率は向上するが、電装品冷却システム（70）に求められる冷却能力等に応じて、狭流路（91a,92a）の要否を判断すればよい。 In addition, the narrow flow path (91a, 92a) is not essential for the evaporation section (91) or the condensation section (92). Of course, the efficiency of heat transfer of the heat pipe (90) is improved by providing the narrow channel (91a, 92a), but depending on the cooling capacity required for the electrical component cooling system (70), the narrow channel ( What is necessary is just to judge the necessity of 91a, 92a).
本発明は、電装品の冷却システムとして有用である。 The present invention is useful as a cooling system for electrical components.
１ 空気調和機（冷凍装置）
１０ 冷媒回路
６０ 電力変換装置
６３ パワー素子（電装品）
７０ 電装品冷却システム
８０ 冷媒ジャケット（熱交換器）
９０ ヒートパイプ（熱搬送部）
９１ 蒸発部
９１ａ 狭流路
９２ 凝縮部
９２ａ 狭流路
９４ ガス通路
９５ 液通路
９６ リザーバ部
1 Air conditioner (refrigeration equipment)
DESCRIPTION OF
70 Electrical
90 Heat pipe (heat transfer part)
91 Evaporating
Claims (8)
立てた状態で配置され、内部に作動流体（F）が封入された板状の熱搬送部（90）と、
上記冷媒回路（10）を流れる冷媒が供給される熱交換器（80）と、
を備え、
上記熱搬送部（90）の内部は、上記作動流体（F）を蒸発させるための蒸発部（91）と、該作動流体（F）を凝縮させるための凝縮部（92）とに区画されるとともに、上記蒸発部（91）と上記凝縮部（92）との間で上記作動流体（F）を循環させるための作動流体通路（94,94）が形成され、
上記熱搬送部（90）の外面には、上記蒸発部（91）に対応する箇所に、上記電装品を固定するための領域が設けられ、上記凝縮部（92）に対応する箇所に、上記熱交換器（80）が固定されていることを特徴とする電装品の冷却システム。 In the cooling system for electrical components of the refrigeration system (1) having the refrigerant circuit (10),
A plate-shaped heat transfer section (90) which is arranged in an upright state and has a working fluid (F) enclosed therein;
A heat exchanger (80) supplied with refrigerant flowing through the refrigerant circuit (10);
With
The inside of the heat transfer section (90) is divided into an evaporation section (91) for evaporating the working fluid (F) and a condensing section (92) for condensing the working fluid (F). And a working fluid passage (94, 94) for circulating the working fluid (F) between the evaporator (91) and the condenser (92) is formed,
On the outer surface of the heat transfer section (90), a region for fixing the electrical component is provided at a position corresponding to the evaporation section (91), and a position corresponding to the condensation section (92) A cooling system for electrical components, characterized in that the heat exchanger (80) is fixed.
上記熱搬送部（90）は、上記作動流体通路（94,94）として、上記蒸発部（91）の上部と上記凝縮部（92）の上部とを連結して上記蒸発部（91）のガス状の上記作動流体（F）を上記凝縮部（92）に導くガス通路（94）と、上記蒸発部（91）の下部と上記凝縮部（92）の下部とを連結して上記凝縮部（92）の液状の上記作動流体（F）を上記蒸発部（91）に導く液通路（95）とがそれぞれ内部に形成されていることを特徴とする電装品の冷却システム。 In claim 1,
The heat transfer part (90) connects the upper part of the evaporation part (91) and the upper part of the condensing part (92) as the working fluid passage (94, 94) to connect the gas of the evaporation part (91). The gas passage (94) for guiding the working fluid (F) in the form of a gas to the condensing part (92), the lower part of the evaporating part (91) and the lower part of the condensing part (92) 92) A cooling system for electrical equipment, wherein a liquid passage (95) for guiding the liquid working fluid (F) of (92) to the evaporation section (91) is formed therein.
上記凝縮部（92）の上端は、上記蒸発部（91）の上端よりも上寄りであることを特徴とする電装品の冷却システム。 In claim 2,
The cooling system for electrical components, wherein an upper end of the condensing unit (92) is higher than an upper end of the evaporating unit (91).
上記凝縮部（92）の下端は、上記蒸発部（91）の下端よりも上寄りであることを特徴とする電装品の冷却システム。 In either claim 2 or claim 3,
The electrical component cooling system according to claim 1, wherein a lower end of the condensing unit (92) is higher than a lower end of the evaporating unit (91).
上記蒸発部（91）は、下方から上方に伸びる複数の狭流路（91a）に内部が区画されていることを特徴とする電装品の冷却システム。 In any one of Claims 2-4,
The evaporating section (91) is an electrical component cooling system characterized in that the interior is partitioned into a plurality of narrow flow paths (91a) extending from below to above.
上記凝縮部（92）は、下方から上方に伸びる複数の狭流路（92a）に内部が区画されていることを特徴とする電装品の冷却システム。 In any one of Claims 2-5,
The condensing part (92) is an electrical component cooling system characterized in that the inside is partitioned into a plurality of narrow flow paths (92a) extending upward from below.
上記熱搬送部（90）の内部には、液状の上記作動流体（F）を貯留するリザーバ部（96）が形成されていることを特徴とする電装品の冷却システム。 In any one of Claims 1-6,
The electrical component cooling system, wherein a reservoir (96) for storing the liquid working fluid (F) is formed in the heat transfer section (90).
上記電装品は、電力変換装置（60）のパワー素子（63）であることを特徴とする電装品の冷却システム。 In any one of Claims 1-7,
The electrical component cooling system, wherein the electrical component is a power element (63) of a power converter (60).
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