JP2013135177A - Cooling structure of electrical box - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、発熱体を収納した電装箱の冷却構造に関する。 The present invention relates to a cooling structure for an electrical box containing a heating element.
一般に、発熱体を収納した電装箱の外側に設けられ、前記発熱体と熱的に接続されて当該発熱体を冷却する冷却板と、冷媒が循環する冷媒回路から前記冷却板に冷媒を供給する冷媒配管とを備えた電装箱の冷却構造が知られている(例えば、特許文献1参照)。
この種の冷却構造では、空冷のヒートシンクを備えたものと比べて、電装箱の設置場所の制限が少ないことに加え、冷却板のサイズダウンを実現できるという利点がある。
In general, a cooling plate is provided outside an electrical box containing a heating element and is thermally connected to the heating element to cool the heating element, and a refrigerant is supplied to the cooling plate from a refrigerant circuit in which the refrigerant circulates. A cooling structure for an electrical box having a refrigerant pipe is known (for example, see Patent Document 1).
This type of cooling structure has the advantage that the size of the cooling plate can be reduced, in addition to less restrictions on the installation location of the electrical equipment box, compared to a structure equipped with an air-cooled heat sink.
ところで、発熱体の発熱量は増加する傾向にあるため、より効率良く発熱体を冷却することが要望されている。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、発熱体を効率良く冷却することができる電装箱の冷却構造を提供することを目的とする。
By the way, since the emitted-heat amount of a heat generating body tends to increase, cooling a heat generating body more efficiently is desired.
This invention is made | formed in view of the situation mentioned above, and it aims at providing the cooling structure of the electrical equipment box which can cool a heat generating body efficiently.
上記目的を達成するために、本発明は、発熱体を収納した電装箱の外側に設けられ、前記発熱体と熱的に接続されて当該発熱体を冷却する冷却板と、冷媒が循環する冷媒回路から前記冷却板に冷媒を供給する冷媒配管とを備えた電装箱の冷却構造において、前記冷却板は、略中央部から両側縁部に向けて傾斜する傾斜面を備え、これら傾斜面に前記冷媒配管をそれぞれ配置し、これら冷媒配管の間に対応する領域に前記発熱体を配置したことを特徴とする。 In order to achieve the above object, the present invention provides a cooling plate that is provided outside an electrical box containing a heating element, is thermally connected to the heating element and cools the heating element, and a refrigerant in which the refrigerant circulates. In the cooling structure of the electrical box provided with a refrigerant pipe for supplying a refrigerant from the circuit to the cooling plate, the cooling plate includes inclined surfaces that are inclined from a substantially central portion toward both side edges, and the inclined surfaces are provided with the inclined surfaces. Each of the refrigerant pipes is arranged, and the heating element is arranged in a corresponding region between the refrigerant pipes.
この構成において、前記冷却板は、前記傾斜面に前記冷媒配管が嵌る溝部を設けても良い。また、前記冷媒配管を前記傾斜面に配置した状態で固定する固定具を備えても良い。また、前記電装箱は、前記冷却板と対向する位置に開口部を備え、この開口部を通じて当該電装箱内に露出する前記冷却板の面に前記発熱体を取り付けても良い。
更に、上述した固定具の代わりに断面形状が略丸形の冷媒配管を一部潰して、その断面形状を少し扁平形状として、その冷媒配管を冷却板の傾斜面に形成した溝部(凹部)に嵌合させて、固定具を用いずに冷媒配管を冷却板に固定するようにしても良い。
また、発熱体と冷却板との間には、熱伝導性を良好とするパテや塗装を施し、発熱体からの放熱を冷却板へ確実に伝えるようにしても良い。
In this configuration, the cooling plate may be provided with a groove portion into which the refrigerant pipe fits on the inclined surface. Moreover, you may provide the fixing tool which fixes the said refrigerant | coolant piping in the state arrange | positioned on the said inclined surface. The electrical box may include an opening at a position facing the cooling plate, and the heating element may be attached to the surface of the cooling plate exposed through the opening to the electrical box.
Further, instead of the fixture described above, a refrigerant pipe having a substantially round cross-sectional shape is partially crushed, the cross-sectional shape is made slightly flat, and the groove (recess) formed on the inclined surface of the cooling plate has the refrigerant pipe. The refrigerant pipe may be fixed to the cooling plate without using a fixture.
In addition, a putty or a coating with good thermal conductivity may be provided between the heating element and the cooling plate so that the heat radiation from the heating element is reliably transmitted to the cooling plate.
本発明によれば、前記冷却板は、略中央部から両側縁部に向けて傾斜する傾斜面を備え、これら傾斜面に前記冷媒配管をそれぞれ配置し、これら冷媒配管の間に対応する領域に前記発熱体を配置したため、発熱体の配置領域における冷却板が肉厚に形成されて熱容量を高めることができる。さらに、発熱体の配置領域を挟むように冷媒配管が配置され、各冷媒配管に冷媒が流通されることにより、当該領域に配置される発熱体からの発熱を効率良く冷却することができ、ひいては、冷却板の小型化を図ることができる。 According to the present invention, the cooling plate includes inclined surfaces that are inclined from the substantially central portion toward both side edge portions, the refrigerant pipes are arranged on the inclined surfaces, respectively, and the corresponding regions between the refrigerant pipes are provided. Since the heating element is arranged, the cooling plate in the arrangement area of the heating element is formed thick so that the heat capacity can be increased. Further, the refrigerant pipes are arranged so as to sandwich the heating element arrangement region, and the refrigerant flows through each refrigerant pipe, whereby the heat generated from the heating element arranged in the region can be efficiently cooled, and thus The cooling plate can be downsized.
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
図1は、本実施形態にかかる電装箱の冷却構造を備えた空気調和装置の冷媒回路図である。空気調和装置100は、図1に示すように、被調和室の外に設置される室外ユニット1と、被調和室内に設置される室内ユニット2とを備えた分離型のヒートポンプ式空気調和装置である。空気調和装置100は、室外ユニット1と室内ユニット2とを接続する閉回路状に接続された冷媒回路3を備え、この冷媒回路3に冷媒を循環することにより、被調和室を空調(冷房及び暖房)する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a refrigerant circuit diagram of an air conditioner including a cooling structure for an electrical box according to the present embodiment. As shown in FIG. 1, the
室外ユニット1は、圧縮機11と、この圧縮機11の吸込側に接続されたアキュムレータ12と、圧縮機11の吐出側に順次接続されたオイルセパレータ13、四方弁14、室外熱交換器15、及び、レシーバタンク16とを備える。また、室外ユニット1には、室外熱交換器15へ向かって送風する室外ファン17と、空気調和装置100全体の動作を制御する制御基板(不図示)が収容された電装箱18とが配設される。この電装箱18には、制御基板に配置される発熱体としてのパワー素子50(図3)と熱的に接続された冷却板19が取り付けられている。
室内ユニット2は、レシーバタンク16に接続される電動膨張弁21と、この電動膨張弁21と四方弁14との間に接続される室内熱交換器22と、この室内熱交換器22へ向かって送風する室内ファン23とを備える。
The outdoor unit 1 includes a
The
空気調和装置100では、四方弁14を切り換えることにより冷媒回路3を流れる冷媒の流れを切り換えて冷房運転と暖房運転とを切り換えるよう構成されている。冷房運転時には図中に示す実線矢印の方向に冷媒が流れ、暖房運転時には破線矢印の方向に冷媒が流れる。
すなわち、冷房運転時には、四方弁14が実線の位置に切り替えられ、圧縮機11から吐出された高圧の冷媒がオイルセパレータ13、四方弁14を経て室外熱交換器15に達し、室外熱交換器15において凝縮される。この室外熱交換器15で凝縮された液冷媒は、レシーバタンク16を経て電動膨張弁21に送られ、この電動膨張弁21を通過して膨張した後、室内熱交換器22において蒸発される。この室内熱交換器22で気化されたガス冷媒は、四方弁14及びアキュムレータ12を経た後に圧縮機11の吸込側に戻る。
一方、暖房運転時には、四方弁14が破線の位置に切り替えられ、圧縮機11から吐出された高圧の冷媒がオイルセパレータ13、四方弁14を経て室内熱交換器22に送られ、この室内熱交換器22において凝縮される。この室内熱交換器22で凝縮された液冷媒は、電動膨張弁21に送られ、この電動膨張弁21を通過して膨張した後、レシーバタンク16を経て室外熱交換器15において蒸発される。この室外熱交換器15で気化されたガス冷媒は、四方弁14及びアキュムレータ12を経た後に圧縮機11の吸込側に戻る。
The
That is, during the cooling operation, the four-
On the other hand, during the heating operation, the four-
上述のように、室外熱交換器15と室内熱交換器22とを接続する冷媒配管24には、室外熱交換器15または室内熱交換器22で凝縮された液冷媒が流れる。この液冷媒は50〜60℃程度に冷却されており、室外熱交換器15とレシーバタンク16との間の冷媒配管24には上記パワー素子50を冷却するための冷却板19が接合されている。
As described above, the liquid refrigerant condensed in the
次に、電装箱の冷却構造について説明する。
図2は、電装箱の冷却構造を示す外観斜視図であり、図3は、冷却構造の分解側断面図である。
電装箱18は、図2に示すように、底板30の正面を除いた周縁から上方に延びる側板31,32及び背板33と、これら側板31,32及び背板33の上縁部に配置される天板34とを備え、正面側が開口して構成されている。
背板33には、図3に示すように、背板33を貫通する開口部33Aが形成され、この開口部33Aに対向する背板33の外面には、冷却板19がねじ40によって固定されている。背板33と冷却板19との間には、防水シール(不図示)が介在されており、電装箱18に雨水がかかった場合であっても、この雨水が開口部33Aを通じて電装箱18内に侵入することを防止している。
Next, the cooling structure of the electrical box will be described.
FIG. 2 is an external perspective view showing a cooling structure of the electrical box, and FIG. 3 is an exploded side sectional view of the cooling structure.
As shown in FIG. 2, the
As shown in FIG. 3, the
冷却板19は、平面視で外郭が水平方向に長い略長方形状に形成され、例えば、アルミニウム等の熱伝導性の高い材質で形成された厚みのある板材である。上記開口部33Aに対向する冷却板19の面19Aには、圧縮機11や室外ファン17を動作させるインテリジェントパワーモジュール(Intelligent Power Module)51,51及び、各インテリジェントパワーモジュール51,51への電流を整流するダイオード52等のパワー素子50が、ねじ41によって、直接固定されている。これらパワー素子50は、開口部33Aを通じて、電装箱18内に露出し、当該電装箱18内に収容される制御基板に接続される。
この構成によれば、熱伝導性の高い金属で形成された冷却板19にパワー素子50が直接固定されるため、これら冷却板19とパワー素子50との間の熱抵抗を抑えることができ、冷却板19での冷却効率を向上させることができる。
The
According to this configuration, since the
外部に露出する冷却板19の外側の面は、図3に示すように、断面視で略中央部が突出した山型に形成されており、略中央部に水平方向に延びる平面部19Bと、この平面部19Bから上方及び下方の側縁部に向かってそれぞれ傾斜する傾斜面部19C,19Cとを備える。
これら傾斜面部19C,19Cには、それぞれ長手方向に延びる一対の溝部42,42が設けられている。各溝部42,42は断面が半円弧状であり、これら溝部42,42には冷媒配管24が嵌めこまれる。
本実施形態では、冷媒配管24は、略平行に延びる一対の直管部24A,24Aと、これら直管部24A,24Aの一端同士を接続する略U字形状の曲管部24Bとを備え、当該直管部24A,24Aが各溝部42,42に嵌めこまれる。
As shown in FIG. 3, the outer surface of the
The inclined surface portions 19C and 19C are provided with a pair of
In the present embodiment, the
ところで、近年、パワー素子50の発熱量は増加する傾向にあり、冷媒を用いて冷却する構成であっても、より効率良く冷却するレイアウトが要望されている。
このため、本実施形態では、上述したように、冷却板19が略中央部から両側縁部に向けて傾斜する傾斜面部19C,19Cを備え、これら傾斜面部19C,19Cに冷媒配管24の直管部24A,24Aをそれぞれ配置している。さらに、インテリジェントパワーモジュール51,51及びダイオード52等のパワー素子50は、図4に示すように、開口部33Aに対向する冷却板19の面19Aにおける冷媒配管24の直管部24A,24A間に対応する領域55に配置されている。
By the way, in recent years, the amount of heat generated by the
Therefore, in this embodiment, as described above, the
上述のように、冷却板19が略中央部から両側縁部に向けて傾斜する傾斜面部19C,19Cを備えるため、パワー素子50が配置される領域55における冷却板19の厚みは、傾斜面部19C,19Cの側縁部に比べて肉厚となっており、当該領域55における冷却板19の熱容量を高めることができる。
さらに、パワー素子50が配置される領域55を挟むように冷媒配管24の直管部24A,24が配置され、各直管部24A,24に冷媒が流通されることにより、当該領域55に配置されるパワー素子50が発する熱を効率良く冷却することができる。
従って、冷却板19の小型化を図ることができ、電装箱18における冷却板19の配置構成の自由度が高まる。
また、本構成では、パワー素子50が配置される領域55における冷却板19が肉厚に形成されることにより、図3に示すように、パワー素子50(インテリジェントパワーモジュール51,51及びダイオード52)を固定するためのねじ穴44の深さを、冷却板19が肉厚以下に抑えることができる。このため、このねじ穴44が冷却板19を貫通することを防止することができ、防水のための構成を付加する必要がなく、冷却板19の構成の簡素化を図ることができる。
As described above, since the cooling
Further, the
Therefore, the cooling
Further, in this configuration, the cooling
ところで、本実施形態では、冷却板19を単一の板材で形成しているため、冷却板19の一方の面19Aにパワー素子50が取り付けられ、他方の面に冷媒配管24が取り付けられる構成となっている。この構成では、例えば、メンテナンス等で電装箱18を取り外す際に、冷媒配管24が邪魔となることが想定されるため、この冷媒配管24を冷却板19から簡単に着脱できる構成とすることが望ましい。
本実施形態では、冷却板19は傾斜面部19C,19Cを備え、これら傾斜面部19C,19Cの溝部42,42に冷媒配管24の直管部24A,24Aを配置するとともに、これら直管部24A,24Aの一端側を曲管部24Bで連結した構成となっている。
この構成によれば、曲管部24Bで連結された直管部24A,24Aが、傾斜面部19C,19Cの溝部42,42を挟持することにより、簡単な構成で冷媒配管24を冷却板19に固定することができる。また、冷媒配管24を取り外す際には、曲管部24Bとは反対側の直管部24A,24Aの部位を、お互いに離間するように湾曲させることにより、簡単に溝部42,42から離脱させることができる。
さらに、本実施形態では、冷媒配管24の直管部24A,24Aが各溝部42,42に嵌めこまれた状態で、当該冷媒配管24を冷却板19に固定するための固定部材(固定具)43が設けられている。この固定部材43は、冷却板19の形状に合わせて、側面視で略中央部が突出した山型に形成されており、溝部42,42に対向する位置に半円弧状に屈曲部43A,43Aと、両端部に背板33にねじ止めするための固定部43B,43Bとを備える。この構成によれば、輸送時の振動等で、冷媒配管24が冷却板19から離脱する事態を回避することができ、パワー素子50を確実に冷却することが可能となる。
By the way, in this embodiment, since the cooling
In the present embodiment, the cooling
According to this configuration, the
Further, in the present embodiment, a fixing member (fixing tool) for fixing the
以上説明したように、本実施形態によれば、パワー素子50を収納した電装箱18の外側に設けられ、パワー素子50と熱的に接続されて当該パワー素子50を冷却する冷却板19と、冷媒が循環する冷媒回路3から冷却板19に冷媒を供給する冷媒配管24とを備えた電装箱18の冷却構造において、冷却板19は、略中央部から両側縁部に向けて傾斜する傾斜面部19C,19Cを備え、これら傾斜面部19C,19Cに冷媒配管24の直管部24A,24Aをそれぞれ配置し、これら直管部24A,24Aの間に対応する領域55にパワー素子50を配置したため、パワー素子50が配置される領域55における冷却板19の厚みは、傾斜面部19C,19Cの側縁部に比べて肉厚となっており、当該領域55における冷却板19の熱容量を高めることができる。パワー素子50が配置される領域55を挟むように冷媒配管24の直管部24A,24が配置され、各直管部24A,24に冷媒が流通されることにより、当該領域55に配置されるパワー素子50が発する熱を効率良く冷却することができる。
従って、冷却板19の小型化を図ることができ、電装箱18における冷却板19の配置構成の自由度が高まる。
As described above, according to the present embodiment, the cooling
Therefore, the cooling
また、本実施形態によれば、冷却板19は、傾斜面部19C,19Cに冷媒配管24の直管部24A,24が嵌る溝部42,42を設けたため、簡単な構成で冷媒配管24を冷却板19に固定することができる。
さらに、本実施形態によれば、冷媒配管24は、直管部24A,24の一端側を曲管部24Bで連結しているため、この一体となった直管部24A,24が、傾斜面部19C,19Cの溝部42,42を挟持することにより、簡単な構成で冷媒配管24を冷却板19に固定することができる。
Further, according to the present embodiment, the cooling
Further, according to the present embodiment, the
また、本実施形態によれば、冷媒板19を傾斜面部19C,19Cに配置した状態で冷媒配管24を固定する固定部材43を備えるため、輸送時の振動等で、冷媒配管24が冷却板19から離脱する事態を回避することができ、パワー素子50を確実に冷却することが可能となる。
Moreover, according to this embodiment, since the fixing
また、本実施形態によれば、電装箱18は、冷却板19と対向する位置に開口部33Aを備え、この開口部33Aを通じて当該電装箱18内に露出する冷却板19の面19Aにパワー素子50を直接取り付けたため、冷却板19とパワー素子50との間の熱抵抗を抑えることができ、冷却板19での冷却効率を向上させることができる。
Further, according to the present embodiment, the
以上、本発明の一実施の形態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。例えば、本実施形態では、冷却板19を電装箱18の背板33に取り付けた構成としているが、これに限るものではなく、他の面に配置しても良いことはもちろんである。
また、本実施形態では、発熱体として、インテリジェントパワーモジュール51,51及びダイオード52を含むパワー素子50を例示したが、これに限るものではなく、ハイブリッドIC(Integrated Circuit)を配置する構成に適用しても良いことは勿論である。
また、本実施形態では、冷却板19は、傾斜面部19C,19Cを水平方向に延びる構成としたが、これに限るものではなく、傾斜面部に冷媒配管が配置されるのであれば、当該傾斜面部が垂直方向に延びても良いことは勿論である。
また、本実施形態では、冷媒板19を傾斜面部19C,19Cに配置した状態で冷媒配管24を固定する固定部材43を備える構成としているが、これに限るものではなく、例えば、断面形状が略丸形の冷媒配管24の直管部24A,24を一部潰して、その断面形状を少し扁平形状として、その冷媒配管24の直管部24A,24を冷却板19の傾斜面部19C,19Cに形成した溝部42,42に嵌合させても良い。この構成によれば、直管部24A,24を一部潰すことにより、冷媒配管24が冷却板19に固定されることにより、固定部材43が不要となり、冷媒配管24と冷却板19との構成を簡素化することができる。
また、パワー素子50と冷却板19との間に、熱伝導性を良好とするパテや塗装を施し、パワー素子50からの放熱を冷却板19へ確実に伝えるようにしても良いこと勿論である。
また、本実施形態では、冷媒配管24を冷媒回路3に直列に接続された構成としているが、これに限るものではなく、冷媒回路3から並列に分岐した分岐管として設けても良い。
Although one embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to this. For example, in the present embodiment, the cooling
In the present embodiment, the
In the present embodiment, the cooling
Moreover, in this embodiment, although it has set as the structure provided with the fixing
Of course, a putty or a coating with good thermal conductivity may be applied between the
In the present embodiment, the
1 室外ユニット
2 室内ユニット
3 冷媒回路
11 圧縮機
14 四方弁
15 室外熱交換器
16 レシーバタンク
18 電装箱
19 冷却板
19C 傾斜面部(傾斜面)
24 冷媒配管
24A 直管部
24B 曲管部
33 背板
33A 開口部
42 溝部
43 固定部材(固定具)
43A 屈曲部
43B 固定部
44 ねじ穴
50 パワー素子
51 インテリジェントパワーモジュール
52 ダイオード
55 領域(発熱体が配置される領域)
100 空気調和装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
24 Refrigerant piping 24A
100 Air conditioner
Claims (4)
前記冷却板は、略中央部から両側縁部に向けて傾斜する傾斜面を備え、これら傾斜面に前記冷媒配管をそれぞれ配置し、これら冷媒配管の間に対応する領域に前記発熱体を配置したことを特徴とする電装箱の冷却構造。 A cooling plate that is provided outside the electrical box containing the heating element and is thermally connected to the heating element to cool the heating element; and a refrigerant pipe that supplies the cooling plate to the cooling plate from a refrigerant circuit in which the refrigerant circulates In the cooling structure of the electrical box with
The cooling plate includes inclined surfaces that are inclined from the substantially central portion toward both side edge portions, the refrigerant pipes are arranged on the inclined surfaces, and the heating elements are arranged in regions corresponding to the refrigerant pipes. A cooling structure for an electrical box characterized by that.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711 Effective date: 20141107 |