JP2005020803A - 制御ユニットと圧縮機用制御ユニットおよび圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】小型コンパクトにし、なおかつ回路部品の信頼性を高め安定動作が実現可能なインバータ制御用の制御ユニットを実現する。
【解決手段】筐体５と、筐体５内には駆動回路部としての少なくとも整流回路部６とスイッチング回路部７と制御回路部８とを収納し、整流回路部６およびスイッチング回路部７を筐体５の側板部２に面して配置し、ダイオード１０やＩＧＢＴ１３からの発熱を熱伝導体２１を介して外部に放熱し、制御ユニットの小型コンパクト化と筐体５内部の回路部品の信頼性を高める。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、交流電源を用いたインバータ制御により駆動部を制御する制御ユニットと、空調用冷凍サイクルに用いられる冷媒圧縮用の圧縮機を駆動させるための圧縮機用制御ユニットおよびこの制御ユニットを一体的に搭載した圧縮機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
家庭用空気調和機の圧縮機としてはインバータ制御による圧縮機が主流であり、圧縮機とその圧縮機を制御する制御ユニットが空気調和機を構成する室外ユニットに搭載されて冷凍サイクルを運転している。
【０００３】
図１１は従来の分離型空気調和機における室外ユニットの概略構成を示す斜視図である。図１１に示すように、室外ユニット１００は、圧縮機構部（図示せず）およびこの圧縮機構部を駆動する電動機部（図示せず）を密閉容器内に収納した圧縮機１１０と、外気との熱交換を行うための室外熱交換器１２０と、熱交換のための外気を送風する送風機１３０により構成されている。また、これらの構成要素は外枠体（図示せず）に収納されている。また、室外ユニット１００の構成要素部品を駆動するための駆動回路ユニット１４０が、室外ユニット１００の上部空間に圧縮機１１０とは切り離されて配置されている。
【０００４】
駆動回路ユニット１４０は、圧縮機１１０を駆動制御するための圧縮機用制御ユニット、送風機１３０を駆動制御するための送風機用制御ユニット、冷凍サイクルを駆動制御するための冷凍サイクル用制御ユニット、さらには室内ユニットへの配線部などにより構成され、大部分は圧縮機用制御ユニットである。
【０００５】
一方、図１２には、空気調和機の圧縮機として、インバータ制御による圧縮機を駆動するための駆動回路図を示す。図１２に示すように、交流商用電源２００を直流に変換するコンバータ回路部となる整流回路部２１０、直流を三相交流に変換して圧縮機１０１の電動機部であるモータ２２０を駆動するインバータ回路部となるスイッチング回路部２３０、さらにスイッチング回路部２３０を駆動するゲートドライブ回路部２４０、さらに通電信号を形成する演算器２５０により構成されている。ここで、整流回路部２１０はリアクタンス２６０、コンデンサ２７０、さらにはダイオード２８０などの組み合わせによって形成されている。また、スイッチング回路部２３０は、高速スイッチングが可能なＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｒ ｍｏｄｅ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）やパワートランジスタなどよりなるスイッチング素子２９０によって構成されている。
【０００６】
図１１に示すように、駆動回路ユニット１４０はそれぞれの駆動要素とは別体で設けられ、それらの駆動要素とは組み立て時に配線接続する構成となっている。
【０００７】
一方、近年、車載空調機にもインバータ制御の圧縮機が搭載され、空調機の小型化軽量化などを目的として、圧縮機と圧縮機制御回路ユニットとを一体化した例が開示されている（例えば、特許文献１、特許文献２など）。
【０００８】
【特許文献１】
特開２００２−１７４１７８号公報
【特許文献２】
特開２００３−１３８５９号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
近年、家庭用機器、特に空調機などにはその小型化と省エネルギ性が要求されている。そのため、室内ユニットでの熱交換器の伝熱面積が増大するのと同様に、室外ユニットでも熱交換器の伝熱面積を増大させ、なおかつ、室外ユニットを小型化することが要求されている。一方、室外ユニットに搭載されている圧縮機についても小型高性能化が要求されている。また、圧縮機については、圧縮機本体と制御ユニットを一体化して、圧縮機構成部品の小型化と製造時の組み立て性を容易にすることなども要求されている。
【００１０】
これらの要求に対して、交流商用電源を用いたインバータ駆動の圧縮機を用いた空調機では、図１１に示すように、圧縮機本体と制御ユニットとが別体で設けられている。圧縮機用制御ユニットは、交流商用電源を直流に変換するダイオードなどにより構成されたコンバータ回路部よりなる整流回路部、直流を交流に変換するＩＧＢＴなどにより構成されたインバータ回路部となるスイッチング回路部、スイッチング回路を駆動するためのドライブ回路、さらにこれらを制御するための制御回路部により構成されている。そのため、コンバータ回路部やインバータ回路部での放熱面積を大きくする必要があり、なおかつその制御ユニットを別体で室外ユニットに設けているために制御ユニットの室外ユニットに占める体積が大きくなり、室外熱交換器の有効伝熱面積を減少させて性能を損なわせている。
【００１１】
一方、車載用のインバータ駆動圧縮機の場合は、直接に直流電源を使用するため、圧縮機用制御ユニット内に整流回路部（コンバータ回路部）を設ける必要がない。そのため、圧縮機用制御ユニットの小型化が可能となり圧縮機本体と一体化して車載することが可能となる。しかしながら、圧縮機用制御ユニットを圧縮機本体と一体化した場合、制御ユニット内のパワー回路部品などの発熱部品の冷却が十分になされないといった課題や、圧縮機の振動によって部品の破損が生じるなどの課題が発生する。また、制御ユニットの発熱部品を冷却するために圧縮機の吸入冷媒を利用する方法は、冷凍サイクルの安定運転に影響を与えるという課題を有している。
【００１２】
本発明は、これらの上記の課題を解決するためになされたもので、交流商用電源を用いてインバータ駆動する電動機などの制御ユニットを小型化するとともに制御ユニット内部の回路部品の信頼性を高めることを目的とする。特にインバータ圧縮機の制御ユニットの小型化と回路部品の信頼性を高め、制御ユニットと圧縮機本体とを一体化した圧縮機を実現し、空気調和機の室外ユニットに搭載した時に、室外熱交換器の有効伝熱面積を増加させ、空調能力を増大させることが可能な、圧縮機用制御ユニットと圧縮機を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
これらの課題を解決するために、本発明の制御ユニットは、筐体と、駆動回路部を構成する回路部品とを備え、駆動回路部は少なくともコンバータ回路部とインバータ回路部と制御回路部とを構成し、回路部品を筐体内に配置するとともに筐体を密封した構成としている。
【００１４】
この構成により、交流商用電源を用いたインバータ駆動用制御ユニットを筐体内に一体化して小型化し、外部に対しても防水防滴構造とすることで制御ユニット内の回路部品の信頼性を高めることができる。
【００１５】
さらに、筐体内に配置された回路基板は樹脂を充填してモールドされている。そのため、耐絶縁性、耐振動性を確保できる。
【００１６】
さらに、平面配置された回路基板上に回路部品が搭載されているため、回路部品の組み立て性が向上する。
【００１７】
また、駆動回路部を、回路部品を搭載した複数のリジッド基板と、リジッド基板同士を接続配線するフレキシブル基板とにより構成された回路基板上に形成している。そのため、回路基板を筐体に収納する際に、煩雑な配線作業なしで、なおかつ回路基板全体をコンパクトに筐体に収容することができる。
【００１８】
さらに、回路基板を渦巻き状に屈曲して筐体内に配置しているため、筐体内への収納性が増し、制御ユニットとしての小型化が図られる。
【００１９】
さらに、リング状の鉄心とその鉄心に巻回されたコイルにより駆動回路部のリアクタンスを構成し、鉄心を筐体の中心部に配置している。そのため、高容量のリアクタンスを実現し、なおかつ筐体内でコンパクトに構成することができる。
【００２０】
さらに、ボビンとそのボビンに巻回された積層コンデンサにより駆動回路部のコンデンサを構成し、ボビンを筐体の中心部に配置している。そのため高容量のコンデンサを実現し、なおかつ筐体内でコンパクトに構成することができる。
【００２１】
さらに、渦巻き状に屈曲された回路基板間に、誘電体を積層してコンデンサを形成している。そのため、高容量のコンデンサを実現し、なおかつ筐体内でコンパクトに構成することができる。
【００２２】
また、コンバータ回路部およびインバータ回路部を筐体の側部に面して配置しているため、コンバータ回路部およびインバータ回路部の発熱部品からの発熱を筐体外部に放熱しやすく、筐体内部の回路部品の信頼性を高めることができる。
【００２３】
さらに、筐体の外側部にフィン部を有している。発熱部品からの発熱を筐体の外壁を通して外部に放熱する際に放熱効果が大きく、発熱回路部品の信頼性を確保できるとともに、他の部品への熱的影響を排除し高い信頼性を得ることができる。
【００２４】
さらに、筐体には熱伝導率の異なる複数種類の樹脂を充填し、コンバータ回路部およびインバータ回路部と筐体の側部との間には樹脂のうち熱伝導率の大きい樹脂を充填している。そのため、発熱部品と筐体の側部との熱移動における熱抵抗を小さくすることが可能となり、発熱部品からの放熱を大きくして、制御ユニットをコンパクトにして部品を高密度に配置しても、回路部品の安定動作を実現することができる。
【００２５】
さらに、制御回路部を筐体の内側に配置し、制御回路部とコンバータ回路部およびインバータ回路部との間に断熱層を設けている。そのため、発熱部品からの熱が制御回路部品に伝わることがなく、制御回路部品の熱的ダメージを低減することができる。
【００２６】
さらに、制御回路部と筐体とを短絡する配線部を備えているため、制御回路部をシールド保護することが可能となる。
【００２７】
また、本発明の圧縮機用制御ユニットは、圧縮機を駆動制御するための制御ユニットであって、制御ユニットが上記の制御ユニットである。そのため、圧縮機用制御ユニットとして小型化と回路部品の高い信頼性を実現することができる。
【００２８】
また、本発明の圧縮機は、圧縮室内に吸入された冷媒を圧縮する圧縮部と、圧縮部を駆動するモータ部と、圧縮部とモータ部とを収納して密閉化された第一の筐体と、第一の筐体外に設けられた第二の筐体とを備え、第二の筐体にはモータ部を駆動するコンバータ回路部とインバータ回路部と制御回路部とが収納され、第二の筐体が第一の筐体に一体化して固定されている。
【００２９】
このように構成することにより、交流商用電源を用いたインバータ圧縮機として、制御ユニットと一体化して空気調和機の室外ユニットに搭載した時に、室外熱交換器の有効伝熱面積を増加させ、空調能力を増大させることが可能となる。
【００３０】
さらに、第二の筐体は前述の圧縮機用制御ユニットである。そのため、圧縮機用制御ユニットとして小型でコンパクト、なおかつ発熱部品からの放熱が十分に行えるため、圧縮機本体との一体化が容易になる。そのため、空調機の室外ユニットに搭載する際に、室外機ユニットにおける圧縮機の体積を低減し、熱交換器の有効伝熱面積をさらに増大させることができるとともに、圧縮機とその駆動回路との配線組み立て性が向上する。
【００３１】
さらに、第一の筐体の上面には圧縮部からの冷媒吐出管が設けられ、第二の筐体が第一の筐体の上面に固定されている。そのため、圧縮機本体への搭載が容易になる。さらに、第二の筐体には吐出管貫通部が設けられ、さらに第二の筐体の吐出管貫通部周囲に空気断熱部を設けているため、高温の吐出管による圧縮機用制御ユニットへの熱影響を排除することができ、制御ユニット内の回路部品の信頼性を高めることができる。
【００３２】
さらに、第二の筐体には、第一の筐体に設けた冷媒吐出管の外径よりも大きな幅を有するスリット部により吐出管貫通部を形成しているため、第二の筐体の取り外しが容易となり圧縮機用制御ユニットのメンテナンス性が高まる。
【００３３】
さらに、第二の筐体は少なくとも２分割され、分割された第二の筐体の片方にはコンバータ回路部とインバータ回路部が収納され、他方には制御回路部を収納しているため、第二の筐体のメンテナンス性が高まるとともに、回路部品への熱影響を抑え、信頼性を高めることができる。
【００３４】
さらに、コンバータ回路部、インバータ回路部および制御回路部のうちの少なくとも一つが温度検知手段を有しているため、冷凍サイクルを制御して吐出温度を制御し、圧縮機用制御ユニットの熱的ダメージを抑制することができる。
【００３５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、制御ユニットとしての圧縮機用制御ユニットとそれを用いた圧縮機について図面を用いて詳しく説明する。
【００３６】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１における圧縮機用制御ユニットの平面図、図２はそのＡ−Ａ断面図である。
【００３７】
図１および図２に示すように、圧縮機用制御ユニット１は側板部２と底板部３と天板部４により円筒形状の筐体５を形成し、筐体５の内部に圧縮機を駆動制御するための駆動回路部品が収納されている。駆動回路部品は、交流商用電源を直流に変換するコンバータ回路部である整流回路部６、直流を交流に変換するインバータ回路部であるスイッチング回路部７、および制御回路部８のそれぞれのブロックに大きく分けられて収納されている。圧縮機用制御ユニット１の中央部には、圧縮機からの冷媒吐出配管が貫通する吐出管貫通部９が設けられている。
【００３８】
整流回路部６には、ダイオード１０、コンデンサ１１、リアクタンス１２などが配置されている。また、スイッチング回路部７には、高速スイッチングを行うＩＧＢＴ１３、その素子を駆動するためのドライブ回路１４などが配置されている。また、制御回路部８には制御信号発生器１５やマイコン１６などの制御回路部品が配置されている。
【００３９】
整流回路部６が位置する部分の筐体５の側板部２には、商用交流電源の取り込み端子部１７が設けられ、スイッチング回路部７が位置する部分の筐体５の側板部２には、圧縮機の電動機部への出力端子部１８が設けられている。
【００４０】
図２は図１のＡ−Ａ断面図であり、図２に示すように円筒形の側板部２と、上面に設けられた天板部４と、さらに底板部３とにより密閉容器を構成している。さらに、中央部には吐出管貫通部９が底板部３から天板部４を貫通して設けられている。これらの側板部２、天板部４あるいは底板部３は熱伝導率の高い、例えば金属材料などにより構成されるとともに、防水防滴の密閉構造を有している。図２に示すように、筐体５に収納された各駆動回路部品は、筐体５の底部に平面配置して設けられた回路基板である基板１９に実装されている。図２においては、各駆動回路部品の接続端子２０が基板１９上に接続される構成としているが、基板１９に直接表面実装して、回路部品の載置面積と載置体積を小さくすることも可能である。
【００４１】
図１に示すように、整流回路部６のダイオード１０やスイッチング回路部７のＩＧＢＴ１３などの発熱部品は側板部２に面して配置され、さらに側板部２とそれらの発熱部品との間には、高熱伝導率材料よりなる熱伝導体２１を介在させている。熱伝導体２１はダイオード１０やＩＧＢＴ１３からの発熱を筐体５外部へ放熱するための部材であり、これらの発熱部品と密着して設けられるように接着性樹脂層２２を設けた構成としている。また熱伝導体２１の材料は高熱伝導率材料である銅やアルミなどの金属材料、あるいは高熱伝導率の樹脂材料などを用いることができる。熱伝導体２１が弾性を有する樹脂材料で構成した場合には、発熱部品と熱伝導体２１との密着性を確保できるので必ずしも接着性樹脂層２２を設ける必要はなくなる。
【００４２】
図２に示すように、筐体５の内部にはそれぞれの回路部品の間には樹脂２３がモールドされ、それぞれの回路部品間の絶縁を確保しているとともに耐振動性、耐防湿性などを確保している。ここで、発熱の大きい整流回路部６やスイッチング回路部７と、発熱の小さい制御回路部８とにより構成されていることから、回路部品の間にモールドする樹脂２３をそれぞれの領域ブロックで異ならせることによってそれぞれの回路部品の信頼性を高めることもできる。すなわち、全体としては熱伝導率の大きい樹脂材料をモールドし、整流回路部６やスイッチング回路部７と制御回路部８とが接する境界部には断熱性を有する低熱伝導率の樹脂材料をモールドすることも可能である。また、断熱性を有する樹脂材料に代えて空気断熱層を設けることも可能である。したがって、各ブロック、各回路部品に応じて樹脂材料を選択し、放熱量の制御と回路部品の固定をすることによって、圧縮機用制御ユニットをコンパクトにすることができる。
【００４３】
このように、制御ユニットは筐体を一体化して密閉構造としているため、防水防滴構造とすることで制御ユニット内回路部品の信頼性を高めることができる。また、筐体内に配置された回路部品は樹脂を充填してモールドされているため、耐絶縁性、耐振動性を確保でき、圧縮機などの振動発生源に直接搭載しても回路部品の信頼性を確保できる。
【００４４】
さらに、実施の形態１では、回路部品を筐体５の底部に平面配置した基板１９上に搭載接続する構成としているため、基板１９に回路部品を搭載した後に筐体５に収納し、樹脂をモールドすることによって回路部品を固定し、その後天板部４を固定することで制御ユニットの組み立てができ、その組み立て性が容易となる。
【００４５】
（実施の形態２）
図３は本発明の実施の形態２における圧縮機用制御ユニットの平面図である。
【００４６】
実施の形態２が実施の形態１と異なるのは、吐出管貫通部９の周囲の構成だけであるので他の構成要素についての説明は省略する。実施の形態２では吐出管貫通部９の周囲にコンデンサ２４を設けている。コンデンサ２４としてはボビン（図示せず）に巻回した積層タイプのコンデンサであり、ボビンが吐出管貫通部９を利用して配置されている。そのため、高容量のコンデンサ２４が筐体５内のスペースを有効に活用してコンパクトに形成できる。したがって、圧縮機用制御ユニットへの回路部品の収納を効率的に行い、筐体５の回路部品配置スペースの有効利用と小型化が可能となる。
【００４７】
また、図３においては、整流回路部６のコンデンサを吐出管貫通部６の周囲に巻回してコンデンサ２４を形成しているが、同じ整流回路部６のリアクタンス１２を吐出管貫通部９の周囲に形成することも可能である。すなわち、リング状の鉄心とその鉄心に巻回されたコイルによって形成されたリアクタンスを、リング状の鉄心を吐出管貫通部９に挿入することによって配置することができる。この構成によっても、高容量のリアクタンスが可能となり、圧縮機用制御ユニットへの回路部品の収納を効率的に行い、筐体５の回路部品配置スペースの有効利用と小型化が可能となる。
【００４８】
吐出管貫通部９を利用してコンデンサを配置するかリアクタンスを配置するかは、適宜選択可能であるし、制御ユニットの厚み方向に両者を配置することも可能である。
【００４９】
（実施の形態３）
図４は本発明の実施の形態３における圧縮機用制御ユニットの平面図である。実施の形態３における圧縮機用制御ユニット３０は、実施の形態１あるいは実施の形態２で示した筐体５の側板部２の外周面に複数の放熱フィン３１を設けた構成であり、他の構成要素は実施の形態１あるいは実施の形態２と同じである。
【００５０】
図４に示すように、側板部２の外周面には放熱フィン３１が所定のピッチ、所定の長さで多数配設されている。放熱フィン３１は熱伝導率の大きな材料、例えば銅やアルミ材料などによって構成され、さらにその表面に耐食性の表面処理が施されている場合もある。また、これらの放熱フィン３１は側板部２の外周面に機械的に埋め込み固定したり、ろう付けや溶接などの手段によって固定されても良いし、側板部２と一体的に押し出し加工などで形成することも可能である。
【００５１】
実施の形態１で説明したように、筐体５に収納されている回路部品は整流回路部６やスイッチング回路部７に発熱部品を有している。圧縮機用制御ユニットとして安定動作を行うためには、これらの発熱を外部に効率的に放熱するとともに、内部のその他の回路部品に熱的な影響を与えないことが重要である。実施の形態１と実施の形態２では、これらの発熱部品を側板部２に面して配置し、高熱伝導率材料の熱伝導体２１で外部に伝導伝熱させて放熱させる構成としている。しかしながら、これらの熱をさらに効率的に放熱するためには側板部２の外周面での伝熱面積を増加させるか熱伝達率を上げる必要がある。本実施の形態のように側板部２の外周面に放熱フィン３１を設けて伝熱面積を増加することによって放熱を促進することができる。また、このような圧縮機用制御ユニット３０を圧縮機本体の上部に搭載する場合には、これらの放熱フィン３１の外径と圧縮機本体の外形寸法との関係を最適にすることによって、圧縮機からの放熱によって発生する自然対流を利用して放熱フィン３１での対流伝熱を促進することができる。また、放熱フィン３１は側板部２の外周面全周に設けても良いし、発熱部品の配置された領域に選択的に配置しても良く、さらに底板部３、天板部４に設けても良い。
【００５２】
このような構成によって、制御ユニットからの発熱を効率的に外部放熱することが可能となり、制御ユニットを小型コンパクトにして回路部品の安定動作を実現し、信頼性を高めることができる。
【００５３】
（実施の形態４）
図５は本発明の実施の形態４における圧縮機用制御ユニットの平面図であり、図６は実施の形態４における回路部品を搭載した基板の構成を模式的に示す平面図である。
【００５４】
図５に示すように、圧縮機用制御ユニット４０は実施の形態１から実施の形態３で述べた筐体５とその筐体５内部に配置収納された回路部品より構成されている。本実施の形態が実施の形態１から実施の形態３と異なるのは、筐体５内部での回路部品の配置収納の方法とそのための基板、回路部品の構成の方法である。
【００５５】
まず、回路部品を搭載する基板について述べる。図６に示すように、圧縮機を駆動制御するための回路部品は、エポキシ樹脂材料などの剛体材料よりなるリジッド基板４１、４２、４３、４４、４５とそれらのリジッド基板４１からリジッド基板４５同士を接続配線するフレキシブル基板４６とにより構成されている。リジッド基板４１からリジッド基板４５はそれぞれ圧縮機の駆動制御回路を構成し、例えばリジッド基板４１には整流回路部、リジッド基板４２にはスイッチング回路部、リジッド基板４３とリジッド基板４４には制御回路部、リジッド基板４５にはドライブ回路部などがそれぞれ形成されている。これらのリジッド基板４１からリジッド基板４５への回路部品の搭載方法は端子付部品を半田固定する方法や表面実装による方法など種々の方法が適用可能である。また、フレキシブル基板４６は可撓性を有し屈曲自在な材料で構成されている。
【００５６】
図５は、上述のリジッド基板４１からリジッド基板４５とフレキシブル基板４６よりなる回路基板を筐体５内部に収納した状態を示している。リジッド基板４１からリジッド基板４５とフレキシブル基板４６より構成された回路基板４７は、渦巻き状に屈曲されて筐体５内部に収容されている。また、図５の渦巻き状に屈曲されたフレキシブル基板４６の内部には、破線で示すような同じく渦巻き状に巻回されて面積を大きくしたコンデンサ４８が設けられている。フレキシブル基板４６に接続されたリジッド基板４１からリジッド基板４５が、側板部２に面して配置され、特に整流回路部を構成するダイオードやスイッチング回路部を構成するＩＧＢＴなどの発熱部品は側板部２の内周面に当接するように構成されている。
【００５７】
また、吐出管貫通部９の周囲には実施の形態２で述べたようにリアクタンス１２が設けられている。さらに、これらの回路部品が収納された空間には、樹脂材料４９がモールドされ、特に側板部２の内周面には高熱伝導率材料よりなる樹脂層５０がモールドされている。また、マイコンなどが搭載された制御回路部４４はノイズ影響を除去するために、端子５１によって側板部２と接地されている。
【００５８】
このように、実施の形態４によれば、回路基板４７は回路部品を搭載した複数のリジッド基板４１からリジッド基板４５と、リジッド基板４１からリジッド基板４５同士を接続配線するフレキシブル基板４６とにより構成している。そのため、回路基板４７を筐体５に収納する際に、煩雑な配線作業なしで、なおかつ回路基板４７全体をコンパクトに筐体５に収容することができる。また、回路基板４７を渦巻き状に屈曲して筐体５内に配置しているため、筐体５内への収納性が増し、制御ユニットとしての小型化を図ることができる。また、リジッド基板４１からリジッド基板４５に配置された発熱部品を側板部２の内周面に当接させることができ、これらの部品からの放熱性を良好にして回路部品の信頼性を向上させることができる。
【００５９】
さらに、渦巻き状に屈曲された回路基板４７間に、高容量のコンデンサ４８をコンパクトに構成することができる。なお、側板部２の外周面に放熱フィンを設けることで、放熱性をさらに向上させることも可能である。
【００６０】
（実施の形態５）
図７は本発明の実施の形態５における圧縮機を模式的に示す正面図であり、図８は同じく実施の形態５における圧縮機に搭載された圧縮機用制御ユニットの平面図である。
【００６１】
図７に示すように、密閉された第一の筐体である圧縮機本体６０の内部には、冷媒吸入管６１より吸入された冷媒を圧縮する圧縮部６２と圧縮部６２を駆動するモータ部６３が収納配置されている。モータ部６３によって発生する回転力は回転軸（図示せず）を介して圧縮部６２に伝達され、圧縮機構部（図示せず）を回転運動あるいは往復運動させることによって冷媒を圧縮し、上部に設けられた冷媒吐出管６４より冷凍サイクル中に供給される。また、圧縮機本体６０はベース６５によって、例えば室外ユニットなどに配置固定されている。
【００６２】
圧縮機本体６０の上部には、第二の筐体である圧縮機用制御ユニット６６を冷媒吐出管６４が貫通し、断熱性と防振性を有する中間部材６７を介して圧縮機本体６０と一体的に固定されている。そのため、圧縮機本体６０からの圧縮機用制御ユニット６６への熱影響と振動影響を軽減し、圧縮機用制御ユニット６６の安定動作を実現している。また圧縮機用制御ユニット６６に設けた出力端子部６８と圧縮機本体６０に設けた入力端子部６９が接続され、圧縮機本体６０のモータ部６３の駆動制御を行っている。
【００６３】
ここで、圧縮機用制御ユニット６６は前述の実施の形態１から実施の形態４に述べた圧縮機用制御ユニットであり、圧縮機本体６０のモータ部６３がインバータ制御されて回転数可変に制御される。したがって、圧縮機用制御ユニット６６は、少なくともコンバータ回路部、インバータ回路部、制御回路部が実施の形態１から実施の形態４に述べたように構成されている。
【００６４】
図８の圧縮機用制御ユニット６６の上面図に示すように、圧縮機用制御ユニット６６の冷媒吐出管６４が貫通するその周囲には、空隙部７０が設けられている。空隙部７０は圧縮機用制御ユニット６６の高さ方向に圧縮機用制御ユニット６６を貫通し、冷媒吐出管６４と圧縮機用制御ユニット６６内部に配置された回路部品とを断熱している。また、圧縮機用制御ユニット６６のコンバータ回路部、インバータ回路部、制御回路部のうちの少なくとも一つには、温度検出手段（図示せず）が設けられてそれらを構成する回路部品あるいは基板の温度を検知している。これらの温度は圧縮機本体６０の運転にフィードバック制御され、冷媒吐出管６４からの吐出冷媒温度を制御して、圧縮機用制御ユニット６６内の回路部品の保護あるいは安定運転を行うように制御される。
【００６５】
（実施の形態６）
図９は本発明の実施の形態６における圧縮機用制御ユニットの平面図であり、図９（ａ）は制御ユニットにスリット部を設けた例であり、図９（ｂ）は制御ユニットを分割可能とした例を示している。
【００６６】
図９（ａ）に示すように、圧縮機用制御ユニット７１はスリット部７２を有している。スリット部７２はその幅Ｗを冷媒吐出管６４の外径よりも大きくしているため、圧縮機本体への着脱は圧縮機用制御ユニット７１をスライドするだけで可能となる。そのため、圧縮機用制御ユニット７１のメンテナンス性が高まる。また、スリット部７２を挟んで、片方に発熱の大きい回路部品７３を収納し、他方に防熱の必要なあるいは発熱の小さい回路部品７４を収納することにより、断熱構造を形成し回路部品の信頼性を高めることができる。
【００６７】
一方、図９（ｂ）には、圧縮機用制御ユニット７１を冷媒吐出管６４の中心を通る線で２分割構成とした例を示し、分割したユニット７５、７６を接続端子７７で電気的に接続している。また、ユニット７５には発熱が小さいあるいは防熱の必要な制御回路部８を収納し、ユニット７６には発熱の大きい整流回路部６やスイッチング回路部７などを収納している。そのため、圧縮機用制御ユニット７１のメンテナンス性が向上するとともに、回路部品への断熱が行われて回路部品の信頼性を高めることができる。
【００６８】
（実施の形態７）
図１０には、図７に示した圧縮機を空気調和装置の室外ユニットに搭載した実施例を模式的に示している。図１０（ａ）は室外ユニットの平面図であり、図１０（ｂ）は正面図である。室外ユニット本体８０は外装部８１、室外熱交換器８２、送風ファン８３、送風機用モータ８４、送風ガイドとなるベルマウス８９、圧縮機８５により構成されている。圧縮機８５は圧縮機本体８６とその上部に搭載されて一体化された圧縮機用制御ユニット８７とにより構成されている。
【００６９】
本実施の形態における室外ユニットと図１１に示す従来の室外ユニットとの違いは、圧縮機の全体構成と駆動回路ユニットの構成である。すなわち、駆動回路ユニットの大部分を占める圧縮機用制御ユニット８７を、小型コンパクトにして圧縮機本体８６の上部に一体的に搭載している。したがって、従来は駆動回路ユニットにおいて無駄な領域となっていた室外熱交換器８２のうちの非有効伝熱領域８８を有効伝熱面積とすることができ、空調能力を増大させることが可能となる。
【００７０】
また、本実施の形態のように、圧縮機は圧縮機本体と圧縮機用制御ユニットが一体化されているため、室外ユニットの組み立て時においてその組み立て性が向上するだけでなく、メンテナンスにおいても圧縮機と制御ユニットを一つのユニットとして扱えメンテナンス性が向上する。
【００７１】
なお、本説明では制御ユニットを分離型空気調和機の圧縮機用として説明したが、本発明の制御ユニットは、交流電源を用いたインバータ制御の全ての制御ユニットに適用可能であり、例えば圧縮機用として冷蔵庫や自販機、あるいは電動機を用いた掃除機やその他の機器に適用可能であることはいうまでもない。
【００７２】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、交流電源を用いたインバータ制御の機器において、少なくともコンバータ回路部、インバータ回路部、制御回路部を小型コンパクトにし、なおかつ回路部品の信頼性を高め安定動作が実現可能な制御ユニットを提供することができる。特に、圧縮機用制御ユニットに適用し、空調機器に適用することにより、小型化と省エネルギ性、さらには製造容易性とメンテナンス容易性が実現可能な圧縮機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１における圧縮機用制御ユニットの平面図
【図２】図１のＡ−Ａ断面図
【図３】本発明の実施の形態２における圧縮機用制御ユニットの平面図
【図４】本発明の実施の形態３における圧縮機用制御ユニットの平面図
【図５】本発明の実施の形態４における圧縮機用制御ユニットの平面図
【図６】同圧縮機用制御ユニットにおける回路部品を搭載した基板の構成を模式的に示す平面図
【図７】本発明の実施の形態５における圧縮機を模式的に示す正面図
【図８】同圧縮機に搭載された圧縮機用制御ユニットの平面図
【図９】本発明の実施の形態６における圧縮機用制御ユニットの平面図
【図１０】本発明の実施の形態７において、図７に示した圧縮機を空気調和機の室外ユニットに搭載した実施例を模式的に示す図
【図１１】従来の分離型空気調和機における室外ユニットの概略構成を示す斜視図
【図１２】インバータ制御による圧縮機を駆動するための駆動回路図
【符号の説明】
１，３０，４０，６６，７１，８７ 圧縮機用制御ユニット
２ 側板部
３ 底板部
４ 天板部
５ 筐体
６ 整流回路部
７ スイッチング回路部
８ 制御回路部
９ 吐出管貫通部
１０ ダイオード
１１，２４，４８ コンデンサ
１２ リアクタンス
１３ ＩＧＢＴ
１４ ドライブ回路
１５ 制御信号発生器
１６ マイコン
１７ 取り込み端子部
１８ 出力端子部
１９ 基板
２０，７７ 接続端子
２１ 熱伝導体
２２ 接着性樹脂層
２３ 樹脂
３１ 放熱フィン
４１，４２，４３，４４，４５ リジッド基板
４６ フレキシブル基板
４７ 回路基板
４９ 樹脂材料
５０ 樹脂層
５１ 端子
６０，８６ 圧縮機本体
６１ 冷媒吸入管
６２ 圧縮部
６３ モータ部
６４ 冷媒吐出管
６５ ベース
６７ 中間部材
６８ 出力端子部
６９ 入力端子部
７０ 空隙部
７２ スリット部
７３ 発熱の大きい回路部品
７４ 発熱の小さい回路部品
７５，７６ ユニット
８０ 室外ユニット本体
８１ 外装部
８２ 室外熱交換器
８３ 送風ファン
８４ 送風機用モータ
８５ 圧縮機
８８ 非有効伝熱領域
８９ ベルマウス

Claims (23)

1. 筐体と、
   駆動回路部を構成する回路部品とを備え、
   前記駆動回路部は少なくともコンバータ回路部とインバータ回路部と制御回路部とを構成し、前記回路部品を前記筐体内に配置するとともに前記筐体を密封したことを特徴とする制御ユニット。
2. 筐体内に配置された回路部品は樹脂を充填してモールドされていることを特徴とする請求項１に記載の制御ユニット。
3. 平面配置された回路基板上に回路部品が搭載されていることを特徴とする請求項２に記載の制御ユニット。
4. 駆動回路部を、回路部品を搭載した複数のリジッド基板と、前記リジッド基板同士を接続配線するフレキシブル基板とにより構成された回路基板上に形成したことを特徴とする請求項１に記載の制御ユニット。
5. 回路基板を渦巻き状に屈曲して筐体内に配置していることを特徴とする請求項４に記載の制御ユニット。
6. リング状の鉄心と前記鉄心に巻回されたコイルにより駆動回路部のリアクタンスを構成し、前記鉄心を筐体の中央部に配置したことを特徴とする請求項３または請求項５に記載の制御ユニット。
7. ボビンと前記ボビンに巻回された積層コンデンサにより駆動回路部のコンデンサを構成し、前記ボビンを筐体の中央部に配置したことを特徴とする請求項３または請求項５に記載の制御ユニット。
8. 渦巻き状に屈曲された回路基板間に誘電体を積層してコンデンサを形成したことを特徴とする請求項５に記載の制御ユニット。
9. コンバータ回路部およびインバータ回路部を筐体の側部に面して配置したことを特徴とする請求項１または請求項５に記載の制御ユニット。
10. 筐体の外側部にフィン部を有することを特徴とする請求項９に記載の制御ユニット。
11. 筐体には熱伝導率の異なる複数種類の樹脂を充填し、コンバータ回路部およびインバータ回路部と前記筐体の側部との間には前記樹脂のうち熱伝導率の大きい樹脂を充填していることを特徴とする請求項２または請求項９に記載の制御ユニット。
12. 制御回路部を筐体の内側に配置し、前記制御回路部とコンバータ回路部およびインバータ回路部との間に断熱層を設けたことを特徴とする請求項１１に記載の制御ユニット。
13. 断熱層が空気断熱層であることを特徴とする請求項１２に記載の制御ユニット。
14. 制御回路部と筐体とを短絡する配線部を備えたことを特徴とする請求項１から請求項１３のいずれかに記載の制御ユニット。
15. 圧縮機を駆動制御するための制御ユニットであって、請求項１から請求項１４のいずれかに記載の制御ユニットであることを特徴とする圧縮機用制御ユニット。
16. 圧縮室内に吸入された冷媒を圧縮する圧縮部と、
    前記圧縮部を駆動するモータ部と、
    前記圧縮部と前記モータ部とを収納して密閉化された第一の筐体と、
    前記第一の筐体外に設けられた第二の筐体とを備え、
    前記第二の筐体には前記モータ部を駆動するコンバータ回路部とインバータ回路部と制御回路部とが収納され、前記第二の筐体が前記第一の筐体に一体化して固定されていることを特徴とする圧縮機。
17. 第二の筐体が請求項１５に記載の圧縮機用制御ユニットであることを特徴とする請求項１６に記載の圧縮機。
18. 第一の筐体の上面には圧縮部からの冷媒吐出管が設けられ、第二の筐体が前記第一の筐体の上面に固定されていることを特徴とする請求項１７に記載の圧縮機。
19. 第二の筐体には吐出管貫通部が設けられ、さらに第二の筐体の吐出管貫通部周囲に空気断熱部を設けたことを特徴とする請求項１８に記載の圧縮機。
20. 第二の筐体には、第一の筐体に設けた冷媒吐出管の外径よりも大きな幅を有するスリット部により吐出管貫通部を形成したことを特徴とする請求項１９に記載の圧縮機。
21. 第二の筐体は少なくとも２分割されていることを特徴とする請求項１８に記載の圧縮機。
22. 分割された第二の筐体の片方にはコンバータ回路部とインバータ回路部が収納され、他方には制御回路部が収納されていることを特徴とする請求項２１に記載の圧縮機。
23. コンバータ回路部、インバータ回路部および制御回路部のうちの少なくとも一つが温度検知手段を有していることを特徴とする請求項１６に記載の圧縮機。

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