JP2014074567A - 電気品モジュールユニット及び空気調和機の室外機 - Google Patents

Abstract

【課題】小型で、室外機内の設置自由度が高く、かつ信頼性の高い電気品モジュールユニット、及びこの電気品モジュールユニットを備えた空気調和機の室外機を提供すること。
【解決手段】
電気品モジュールユニット１は、空気調和機の室外機内に配置され、当該室外機を制御する制御基板（パワー基板１０、制御基板１１）を収納する。パワー基板１０にはワイドバンドギャップ半導体を含んで形成されたパワー素子４が実装されている。パワー基板１０及び制御基板１１は筐体内に収納されて防水密閉構造とされている。
【選択図】図１

Description

本発明は、空気調和機の室外機を制御する基板が内部に配置された電気品モジュールユニット、及びこの電気品モジュールユニットを有する空気調和機の室外機に関するものである。

従来の空気調和機の室外機は、送風ファン、熱交換器、及び圧縮機等を備え、更に、インバータ回路を実装した制御基板を備えている。

近年、圧縮機等の制御に用いられるインバータ回路をはじめとする電気品モジュールの熱損（発熱）が大きくなる傾向にある。特に、業務用の空気調和機では、複数の室外機を稼動する場合又は大空間の空気調和を行う場合などがあり、業務用の空気調和機のインバータ制御による圧縮機運転時には、インバータ回路を駆動する制御基板の熱損が大きい傾向にある。そのため、インバータ回路をはじめとする電気品モジュールについては放熱フィンなどをあわせて配置している。

従来の空気調和機の室外機では、圧縮機及び電気品箱が設けられた室と、熱交換器及び送風ファンが設けられた室とが仕切板で区画され、電気品箱内に配置されたパワーモジュールにヒートシンクが設けられ、このヒートシンクの放熱フィンが熱交換器を含む室内に露出され、これを送風ファンによる冷却風により冷却する構成が開示されている（特許文献１，２参照）。

また、インバータ回路が実装された回路基板を収納した筐体を圧縮機の外殻に取付け、圧縮機に導入される冷媒と熱的に接触させることにより、冷却を促進させる構造が開示されている（特許文献３参照）。

特開２００９−１９２１４５号公報 特開２０１０−２３６７８１号公報 特開２００３−１５３５５２号公報

上記のように、近年、特に業務用の空気調和機の室外機においては、複数の室外機を稼動する場合又は大空間の空気調和を行う必要性等から、圧縮機等の制御を行うインバータ回路の冷却のために大型フィンを必要としていた。

そのため、室外機内における電気品モジュールの配置位置に制約が生じ、室外機の小型化も困難になっている。

また、上記のように、従来の空気調和機の室外機では、送風ファンによる冷却風を利用し、又は、熱交換器の冷媒を利用した冷却構造のものがあるが、いずれも冷却方式による制限から電気品モジュールの室外機内の配置位置に制約が生じている。

一方、従来の空気調和機の室外機では、電気品モジュールを塵埃及び水分の混入から防ぐための構造も必要とされている。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、小型で、室外機内の設置自由度が高く、かつ信頼性の高い電気品モジュールユニット、及びこの電気品モジュールユニットを備えた空気調和機の室外機を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る電気品モジュールユニットは、空気調和機の室外機内に配置され、当該室外機を制御する制御基板が内部に配置された電気品モジュールユニットであって、前記制御基板にはワイドバンドギャップ半導体を含んで形成されたパワー素子が実装され、前記制御基板は筐体内に収納されて防水密閉構造とされていることを特徴とする。

本発明によれば、ワイドバンドギャップ半導体を含むパワー素子が実装された制御基板を筐体内に密閉する構造とすることにより、パワー素子の電力損失が低く抑えられ、筐体壁面を介した放熱によって筐体内を適正温度に保つことが可能となり、電気品モジュールユニットの小型化が実現される。更に、電気品モジュールユニットの小型化により、室外機内での設置箇所の制約が緩和され、配置自由度が高くなる。また、電気品モジュールユニットの小型化により、これを内部に収納する室外機の小型化にもつながる。また、電気品モジュールユニットを防水構造としたことで、塵埃及び水分の混入を防ぐことができ、電気品モジュールユニット及び室外機の信頼性が向上する。

図１は、実施の形態１に係る電気品モジュールユニットの構成を示す断面図である。 図２は、実施の形態１の変形例に係る電気品モジュールユニットの構成を示す断面図である。 図３は、実施の形態２に係る電気品モジュールユニットの構成を示す図であり、（ａ）はその断面図、（ｂ）はその平面図である。 図４は、実施の形態３に係る電気品モジュールユニットの構成を示す断面図である。 図５は、実施の形態４に係る電気品モジュールユニットの構成を示す断面図である。 図６は、実施の形態５に係る電気品モジュールユニットの構成を示す斜視図である。 図７は、実施の形態６に係る電気品モジュールユニット及びその変形例の構成を示す斜視図である。 図８は、実施の形態７に係る電気品モジュールユニットの構成を示す側面図である。 図９は、室外機内の電気品モジュールユニットの配置構成例を示した図である。 図１０は、電気品モジュールユニット内部の熱損[Ｗ]と筐体内平均空気温度[℃]との関係を示したグラフである。 図１１は、従来の空気調和機の室外機の構成を示す図である。 図１２は、従来の別の空気調和機の室外機の構成を示す図である。

以下に、本発明に係る電気品モジュールユニット及び空気調和機の室外機の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、本実施の形態に係る電気品モジュールユニットの構成を示す断面図である。電気品モジュールユニット１は、空気調和機の室外機内に配置されるものであり、室外機内の送風ファン、圧縮機、熱交換器等の各種機器を制御するための電気品を収納するものである。

電気品モジュールユニット１は、ケース部２、放熱プレート３、及び防水ゴム９から成る筐体内に、パワー素子４等が実装されたパワー基板１０を含む例えば複数の基板を配置し、これらの基板を密閉防水構造としたものである。

ケース部２は、熱伝導性の材料から形成された箱型であり、例えば鉄等の金属製である。ケース部２は、例えばその一面が開口し、この開口を閉塞するように防水部材（防水ゴム９）を介して放熱プレート３が配置固定される。放熱プレート３は、熱伝導性の良い例えば金属から形成される。なお、放熱プレート３は、ヒートパイプ構造を有するものであってもよく、熱伝導性が良いものであればその他のものでもよい。防水ゴム９は、ケース部２と放熱プレート３との間に挟み込まれており、電気品モジュールユニット１を密閉防水構造とする。防水ゴム９は、図示例のように、放熱プレート３の表面を概略覆うようにシート状であってもよいし、また、例えばケース部２と放熱プレート３との間の接合面を含む帯状であってもよい。放熱プレート３は、防水ゴム９を介して、ケース部２に固定されている。放熱プレート３は、これと対向するケース部２の壁面と略平行に配置されている。

ケース部２内には、室外機を制御するための複数枚の制御基板が収納されている。図示例では、例えば２枚の制御基板が配置され、そのうちの１枚はパワー基板１０であり、他の１枚は制御基板１１である。パワー基板１０及び制御基板１１は、いずれもケース部２に取り付けられる。パワー基板１０には、パワー素子４、ファン駆動素子５、コンデンサ６、コイル７等の電子部品が実装されている。パワー素子４は、電源として搭載されている。また、パワー素子４は、ワードバンドギャップ半導体を含んで構成され、低消費電力を実現する。パワー素子４は、室外機内の電動機に電力を供給する際に用いられるインバータ回路等の電力変換回路を構成するスイッチング素子、ダイオード素子を含んでいる。ファン駆動素子５は、送風ファンの駆動に用いられる。ファン駆動素子５にも、ワードバンドギャップ半導体を用いることができる。制御基板１１には、室外機を制御するための電子部品が搭載されている。なお、制御基板１１にも、ワードバンドギャップ半導体を含む素子を搭載することができる。

ケース部２内には、筐体内部の空間を、制御基板１１が配置される内部空間とパワー基板１０が配置される内部空間とに仕切る放熱プレート１２（内部放熱プレート）が配置されている。放熱プレート１２は、例えば金属から形成され、熱の良導体である。放熱プレート１２は、例えば放熱プレート３と略平行である。また、制御基板１１及びパワー基板１０も例えば放熱プレート３と略平行である。放熱プレート１２は、制御基板１１をパワー基板１０が配置される内部空間から隔絶し、かつ、パワー基板１０を制御基板１１が配置される内部空間から隔絶する。パワー基板１０は、放熱プレート１２と放熱プレート３とで仕切られた密閉空間内に配置されている。つまり、パワー基板１０は、制御基板１１よりも放熱プレート３側に配置され、パワー素子４等からの発熱がより効果的に放熱プレート３を介して放熱されるような構造となっている。

ここで、ワイドバンドギャップ半導体は、例えば、ＳｉＣ（シリコンカーバイド）、ＧａＮ（窒化ガリウム）、又はダイヤモンド等である。ワイドバンドギャップ半導体を用いることで耐電圧性が高く、許容電流密度も高くなるため、スイッチング素子、ダイオード素子の小型化が可能であり、これらの小型化されたスイッチング素子、ダイオード素子を用いることにより、これらの素子を組み込んだ半導体モジュールの小型化が可能となる。

また、ワイドバンドギャップ半導体は、耐熱性も高いため、半導体モジュールの一層の小型化が可能になる。

更に、ワイドバンドギャップ半導体は、電力損失が低いため、スイッチング素子、ダイオード素子の高効率化が可能であり、延いては半導体モジュールの高効率化が可能になる。

なお、スイッチング素子及びダイオード素子の両方がワイドバンドギャップ半導体によって形成されていることが望ましいが、いずれか一方の素子がワイドバンドギャップ半導体によって形成されていてもよく、この場合、本実施の形態に記載の効果を得ることができる。

コンデンサ６及びコイル７は、例えばパワー基板１０の放熱プレート１２側の面上に実装されている。コンデンサ６の上部と放熱プレート１２との間には熱伝導性部材８が配置され、この熱伝導性部材８を介してコンデンサ６と放熱プレート１２とが接触している。つまり、熱伝導性部材８は、コンデンサ６の上部と放熱プレート１２との間に挟まれている。同様に、コイル７の上部と放熱プレート１２との間に熱伝導性部材８が配置され、この熱伝導性部材８を介してコイル７と放熱プレート１２とが接触している。ここで、熱伝導性部材８は、例えば熱伝導性シート又は熱伝導性グリースである。このように、コンデンサ６及びコイル７を、熱伝導性部材８を介して放熱プレート１２と接触させる構造とすることにより、コンデンサ６及びコイル７からの発熱を、放熱プレート１２を介して筐体から外部へ放熱することができ、放熱効果を高めることができる。

パワー素子４及びファン駆動素子５は、例えばパワー基板１０の放熱プレート３側の面上に実装されている。パワー素子４の上部と放熱プレート３との間には熱伝導性部材８が配置され、この熱伝導性部材８を介してパワー素子４と放熱プレート３とが接触している。つまり、熱伝導性部材８は、パワー素子４の上部と放熱プレート３との間に挟まれている。同様に、ファン駆動素子５の上部と放熱プレート３との間には熱伝導性部材８が配置され、この熱伝導性部材８を介してファン駆動素子５と放熱プレート３とが接触している。ここで、熱伝導性部材８は、例えば熱伝導性シート又は熱伝導性グリースである。このように、パワー素子４及びファン駆動素子５を、熱伝導性部材８を介して放熱プレート３と接触させる構造とすることにより、パワー素子４及びファン駆動素子５からの発熱を放熱プレート３から外部へ放熱することができ、放熱効果を高めることができる。

なお、一般に、パワー基板１０上の発熱部位（発熱部品）と放熱プレート１２との間に熱伝導性部材８を配置し、あるいは、発熱部位（発熱部品）と放熱プレート３との間に熱伝導性部材８を配置することにより、放熱効果を高めることができる。同様に、制御基板１１上の発熱部位（発熱部品）と放熱プレート１２との間に熱伝導性部材８を配置し、あるいは、発熱部位（発熱部品）と筐体の壁面（放熱プレート３と対向する筐体の壁面）との間に熱伝導性部材８を配置することにより、放熱効果を高めることができる。

本実施の形態によれば、ワイドバンドギャップ半導体を含むパワー素子４が実装された制御基板であるパワー基板１０及び制御基板１１を筐体（ケース部２及び放熱プレート３）内に密閉し防水ゴム９により防水構造とするようにしたので、パワー素子４の電力損失が低く抑えられるとともに、筐体壁面を介した放熱によって筐体内を適正温度に保つことが可能となり、電気品モジュールユニット１の小型化が実現される。

更に、本実施の形態によれば、電気品モジュールユニット１の小型化により、室外機内での設置箇所の制約が緩和され、配置自由度が高くなる。また、電気品モジュールユニット１の小型化により、これを内部に収納する室外機の小型化にもつながる。また、電気品モジュールユニット１を防水構造としたことにより、塵埃及び水分の混入を防ぐことができ、電気品モジュールユニット１の信頼性が向上する。

一方、図１１は、従来の空気調和機の室外機の構成を示す図であり、図１２は、従来の別の空気調和機の室外機の構成を示す図である。なお、図１１及び図１２のそれぞれにおいて、（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ上視図、斜視図を表している。図１１では、空気調和機の室外機１１７内に、送風ファン１８、熱交換器１９、圧縮機２２、及びこれらを制御する制御基板が収納された電気品モジュールユニット２０を示されている。図１１では、電気品モジュールユニット２０は、半開口のケース内に収納され、室外機筐体内の上部に配置されている。また、図１２では、空気調和機の室外機１１７内に、送風ファン１８、熱交換器１９、及びこれらを制御する制御基板が収納された電気品モジュールユニット２０が示されている。図１２では、電気品モジュールユニット２０は、半開口のケース内に収納され、室外機筐体内の上部に配置され、パワー素子冷却用のヒートシンク２１を備えている。図１１及び図１２のいずれの場合においても、送風ファン１８の冷却風を利用した冷却方式により、図示例のように電気品モジュールユニット２０の配置位置に制約が生じている。また、ヒートシンク２１等を備えることにより、電気品モジュールユニット２０の大型化につながり、これが配置位置の自由度を一層狭めている。また、パワー素子の発熱が大きいので、ケースは半開口とされ、これにより、電気品モジュールユニット２０内に塵埃又は水分が混入し、電気品の信頼性が低下する懸念もある。本実施の形態は、このような従来の問題点を解消するものである。

なお、図２は、本実施の形態の変形例に係る電気品モジュールユニットの構成を示す断面図である。図２では、図１と同一の構成要素には同一の符号を付している。図２と図１との違いは、図２では、図１の放熱プレート１２の代りに、例えば略中央部に連通口が設けられた放熱プレート１３（内部放熱プレート）が設けられている点である。すなわち、図１の放熱プレート１２は、制御基板１１が配置された内部空間とパワー基板１０が配置された内部空間とを隔絶する平板状であるが、図２の放熱プレート１３には、制御基板１１が配置された内部空間とパワー基板１０が配置された内部空間とを連通する連通口４０が設けられている。このように連通口４０を設けることにより、パワー基板１０の放熱が、空気の対流により、筐体内で平準化される効果がある。なお、本実施の形態のその他の効果は、図１の構成の場合と同様である。

実施の形態２．
図３は、本実施の形態に係る電気品モジュールユニットの構成を示す図であり、（ａ）はその断面図、（ｂ）はその平面図である。図３では、図１と同一の構成要素には同一の符号を付している。

図３（ａ）に示すように、本実施の形態に係る電気品モジュールユニット１では、制御基板としてパワー基板１０のみが設けられている。したがって、図３（ａ）では、図１から制御基板１１、放熱プレート１２を除いた構成となっている。

また、コンデンサ６及びコイル７は、放熱プレート３側と反対側のパワー基板１０の面上に実装されている。そして、コンデンサ６の上部とケース部２の壁面（放熱プレート３と対向するケース部２の壁面）との間には熱伝導性部材８が配置され、この熱伝導性部材８を介してコンデンサ６とケース部２とが接触している。つまり、熱伝導性部材８は、コンデンサ６の上部とケース部２の壁面との間に挟まれている。同様に、コイル７の上部とケース部２の壁面（放熱プレート３と対向するケース部２の壁面）との間には熱伝導性部材８が配置され、この熱伝導性部材８を介してコイル７とケース部２とが接触している。つまり、熱伝導性部材８は、コイル７の上部とケース部２の壁面との間に挟まれている。熱伝導性部材８については、実施の形態１と同様である。

また、本実施の形態では、実施の形態１と同様に、パワー素子４の上部と放熱プレート３との間には熱伝導性部材８が配置され、この熱伝導性部材８を介してパワー素子４と放熱プレート３とが接触している。更に、ファン駆動素子５の上部と放熱プレート３との間には熱伝導性部材８が配置され、この熱伝導性部材８を介してファン駆動素子５と放熱プレート３とが接触している。

図３（ｂ）は、放熱プレート３側の熱伝導性部材８の配置位置からパワー基板１０に向かって電気品モジュールユニット１をみたときの平面図である。図３（ｂ）では、パワー素子４の上部及びファン駆動素子５の上部等に配置された熱伝導性部材８が示されている。

このように、コンデンサ６及びコイル７を、熱伝導性部材８を介してケース部２と接触させる構造とすることにより、コンデンサ６及びコイル７からの発熱を、ケース部２から外部へ放熱することができ、放熱効果を高めることができる。本実施の形態のその他の構成及び効果は、実施の形態１と同様である。

なお、本実施の形態では、筐体内に制御基板であるパワー基板１０のみが配置される構成について説明し、実施の形態１では、筐体内に制御基板が二枚（パワー基板１０、制御基板１１）配置される構成について説明したが、制御基板が三枚以上配置される場合についても同様に構成することができる。例えば、三枚配置する場合は、図１の構成において、三枚目の制御基板を制御基板１１とケース部２の壁面との間に配置し、この三枚目の制御基板と制御基板１１との間を内部放熱プレートで仕切る構成とすることができる。つまり、複数枚の制御基板をケース部２内で互いに略平行に配置しかつ内部プレートにより互いに仕切る構成とすればよい。

実施の形態３．
図４は、本実施の形態に係る電気品モジュールユニットの構成を示す断面図である。図４では、図１と同一の構成要素には同一の符号を付している。

本実施の形態に係る電気品モジュールユニット１では、制御基板１１と放熱プレート１２との間に熱伝導性部材８が配置され、この熱伝導性部材８を介して制御基板１１と放熱プレート１２とが接触している。この構成により、制御基板１１からの発熱を、熱伝導性部材８、放熱プレート１２を介してケース部２から外部へ放熱することができ、放熱効果を高めることができる。このように、本実施の形態によれば、制御基板１１の冷却効果を高めた電気品モジュールユニット１を提供することができる。なお、本実施の形態のその他の構成は、図１に示す実施の形態１の構成と同様であり、同一の効果を奏する。

実施の形態４．
図５は、本実施の形態に係る電気品モジュールユニットの構成を示す断面図である。なお、図５では、図１と同一の構成要素には同一の符号を付している。

本実施の形態では、パワー基板１０を含むサブユニット１ａ（第１のサブユニット）と制御基板１１を含むサブユニット１ｂ（第２のサブユニット）とが互いに着脱可能な構成であり、電気品モジュールユニット１は、サブユニット１ａにサブユニット１ｂが装着されて成る。

すなわち、サブユニット１ａは、パワー基板用ケース部２ａ（第１のケース部）、放熱プレート３、及び防水ゴム９によって密閉防水構造とされた筐体内にパワー基板１０を配置して構成される。また、サブユニット１ｂは、制御基板用ケース部２ｂ（第２のケース部）、放熱プレート１２、及び防水ゴム９によって密閉防水構造とされた筐体内に制御基板１１を配置して構成される。

サブユニット１ａは、図３（ａ）に示す構成と同様の構成である。パワー基板用ケース部２ａは、熱伝導性でかつ箱型であり、例えば金属製である。パワー基板用ケース部２ａは、例えばその一面が開口し、この開口を密閉するように防水ゴム９を介して放熱プレート３がパワー基板用ケース部２ａに固定される。パワー基板１０には、パワー素子４、ファン駆動素子５、コンデンサ６、及びコイル７等が実装されている。パワー素子４の上部と放熱プレート３との間には熱伝導性部材８が配置されている。これは、ファン駆動素子５についても同様である。コンデンサ６の上部とパワー基板用ケース部２ａの壁面（放熱プレート３と対向するパワー基板用ケース部２ａの壁面）との間には熱伝導性部材８が配置されている。これは、コイル７についても同様である。

制御基板用ケース部２ｂは、熱伝導性でかつ箱型であり、例えば金属製である。制御基板用ケース部２ｂは、例えばその一面が開口し、この開口を密閉するように防水ゴム９を介して放熱プレート１２が制御基板用ケース部２ｂに固定される。なお、この場合の防水ゴム９は、例えば、制御基板用ケース部２ｂと放熱プレート１２との接合部を中心に帯状に配置されている。

放熱プレート１２は、図１のケース部２の内部に配置されていたものと実質同じものである。パワー基板用ケース部２ａの上面（放熱プレート３と対向するパワー基板用ケース部２ａの壁面）と放熱プレート１２とを合わせるようにして、サブユニット１ａにサブユニット１ｂを装着することにより、電気品モジュールユニット１が構成される。サブユニット１ａにサブユニット１ｂが装着された状態において、制御基板用ケース部２ｂと、パワー基板用ケース部２ａの側壁面（放熱プレート１２との対向壁面を除くパワー基板用ケース部２ａの壁面）とにより、図１のケース部２が構成される。また、サブユニット１ａとサブユニット１ｂとの着脱は、図示しない着脱部位を介して行うことができる。例えばサブユニット１ａ，１ｂを締結部材で締結し又は締結部材を取り外すことにより着脱することもできる。

本実施の形態の効果は、電気品モジュールユニット１が互いに着脱可能なサブユニット１ａ，１ｂから成ることを除けば、実施の形態１と同様である。なお、本実施の形態では、制御基板が例えば２枚の場合について説明したが、一般に、Ｎ（Ｎは二以上）枚存在する場合には、電気品モジュールユニット１を着脱可能なＮ個のサブユニットから構成することができる。

実施の形態５．
図６は、本実施の形態に係る電気品モジュールユニットの構成を示す斜視図である。なお、図６では、図１と同一の構成要素には同一の符号を付している。

図６に示すように、本実施の形態では、電気品モジュールユニット１は、ケース部２に樹脂窓１４を備えている。詳細には、放熱プレート３と対向するケース部２の壁面の一部は例えば矩形状に開口しており、この開口を閉塞するように樹脂窓１４が防水ゴム２９を間に挟んで嵌め込まれている。防水ゴム２９は、樹脂窓１４を設けた箇所の密閉防水構造を可能とし、電気品モジュールユニット１は全体として密閉防水化されている。なお、図示例では、樹脂窓１４を放熱プレート３と対向するケース部２の壁面に設けているが、その他の位置に設けることもできる。本実施の形態のその他の構成は、実施の形態１と同じである。

本実施の形態によれば、ケース部２に樹脂窓１４を設けるようにしたので、この樹脂窓１４を介して制御基板１１、パワー基板１０のメンテナンス、及びデータ取り出しが容易になるという効果がある。本実施の形態のその他の効果は、実施の形態１と同様である。なお、本実施の形態と実施の形態２〜４とを組み合わせることもできる。

実施の形態６．
図７は、本実施の形態に係る電気品モジュールユニット及びその変形例の構成を示す斜視図である。なお、図７では、図１、図６と同一の構成要素には同一の符号を付している。

図７（ａ）では、本実施の形態に係る電気品モジュールユニット１の構成を示している。図７（ａ）に示すように、電気品モジュールユニット１は、放熱プレート３上に設けられたヒートシンク１５を備えている。ヒートシンク１５は放熱フィンを有している。放熱プレート３とヒートシンク１５との間には熱伝導性部材８が配置され、放熱プレート３及びヒートシンク１５は熱伝導性部材８を介して互いに接触している。なお、熱伝導性部材８については実施の形態１で説明したとおりである。このようにヒートシンク１５を設ける構成により、図１〜図６の構成と比較して、電気品モジュールユニット１の放熱効果がより一層高くなる。図７（ｂ）では、図７（ａ）の構成に樹脂窓１４を付加したもので、図７（ａ）に示す構成と図６に示す構成とを組み合わせたものである。

図７（ｃ）は、本実施の形態の変形例に係る電気品モジュールユニット１の構成を示す斜視図であり、図７（ｄ）は、その側面図である。この場合も、電気品モジュールユニット１はヒートシンク１５を備えているが、このヒートシンク１５は放熱プレート３に設けられた開口を介してパワー素子４に接触するように設けられている。すなわち、図７（ａ）又は（ｂ）の構成では、ヒートシンク１５は放熱プレート３の表面と接触し、パワー素子４とは放熱プレート３を介して接触する構造であるが、図７（ｃ）及び（ｄ）の構成では、ヒートシンク１５は放熱プレート３を介することなくパワー素子４の上部と密着している。この際、より熱伝導性を高めるために、ヒートシンク１５とパワー素子４との間に熱伝導性部材８を介在させることができる。熱伝導性部材８については、実施の形態１で説明したとおりである。また、電気品モジュールユニット１の密閉防水性を確保するために、ヒートシンク１５と放熱プレート３の開口部との間の隙間に防水ゴム３９を挟み込んで塞ぐようにすることができる。本変形例によれば、放熱プレート３を介することなくヒートシンク１５をパワー素子４に密着させる構造としたので、電気品モジュールユニット１の放熱効果が高くなる。

なお、電気品モジュールユニット１にヒートシンク１５を設ける代わりに、冷媒配管を接続する構成も可能である。このような構成では、図１〜図６の構成と比較して、冷媒配管を流れる冷媒により、電気品モジュールユニット１の放熱効果がより一層高くなる。

実施の形態７．
図８は、本実施の形態に係る電気品モジュールユニットの構成を示す側面図である。電気品モジュールユニット１自体は、図１〜図６の構成と同様の構成であるが、本実施の形態では、電気品モジュールユニット１が特に室外機の筐体の壁面１６に密着して設けられている。この場合、例えば電気品モジュールユニット１の放熱プレート３側の面を筐体の壁面１６に密着することができる。

図８（ａ）は、電気品モジュールユニット１を室外機の側壁面に密着させた例であり、図８（ｂ）は、電気品モジュールユニット１を室外機の上壁面に密着させた例であり、図８（ｃ）は、電気品モジュールユニット１を室外機の底壁面に密着させた例である。このような構成では、電気品モジュールユニット１からの発熱を室外機の筐体の壁面１６を介して室外機外へ放熱することができるので、電気品モジュールユニット１の放熱効果がより一層高くなる。

図９は、室外機内の電気品モジュールユニットの配置構成例を示した図である。図９において、空気調和機の室外機１７内には、送風ファン１８等の機器が配置されており、電気品モジュールユニット１は、例えば、１ａ〜１ｄのいずれかのように配置することができる。すなわち、１ａは電気品モジュールユニット１が室外機１７の上壁面に取り付けられた例であり、１ｂは電気品モジュールユニット１が室外機１７の側壁面に取り付けられた例であり、１ｃは電気品モジュールユニット１が室外機１７内の仕切板の壁面に取り付けられた例であり、１ｄは電気品モジュールユニット１が室外機１７の底壁面に取り付けられた例である。なお、仕切板は室外機１７の内部を仕切る板であり、室外機の筐体に接続されている。電気品モジュールユニット１を１ａ〜１ｄのいずれに配置しても、図８で説明した場合と同様の効果を奏する。

図１０は、電気品モジュールユニット１内部の熱損[Ｗ]と筐体内平均空気温度[℃]との関係を示したグラフである。熱損は筐体内の部品発熱合計値を表している。実施の形態１〜７では、パワー基板１０等の制御基板を筐体内に密閉する構造としたが、このような密閉構造は筐体内平均空気温度が各素子の正常動作を保証する許容温度範囲内となる場合に可能となる。図１０では、素子の許容温度範囲に対応する熱損の範囲をＡで示している。パワー素子４に低消費電力を実現するワイドバンドギャップ半導体を適用することにより、実施の形態１〜５の構成により、電気品モジュールユニット１の筐体内平均空気温度を許容温度範囲内に維持することが可能となる。筐体内平均空気温度が許容温度範囲よりも高くなるような場合には、実施の形態６又は７の冷却構造を併せて適用することにより、筐体内平均空気温度を許容温度範囲内に維持するようにする。このようにして、電気品の信頼性を高めることができる。

本発明は、電気品モジュールユニット及び空気調和機の室外機として有用である。

１，２０ 電気品モジュールユニット、１ａ，１ｂ サブユニット、２ ケース部、２ａ パワー基板用ケース部、２ｂ 制御基板用ケース部、３ 放熱プレート、４ パワー素子、５ ファン駆動素子、６ コンデンサ、７ コイル、８ 熱伝導性部材、９，２９，３９ 防水ゴム、１０ パワー基板、１１ 制御基板、１２，１３ 放熱プレート、１４ 樹脂窓、１５ ヒートシンク、１６ 壁面、１７，１１７ 室外機、１８ 送風ファン、１９ 熱交換器、２１ ヒートシンク、２２ 圧縮機、４０ 連通口。

Claims (16)

1. 空気調和機の室外機内に配置され、当該室外機を制御する制御基板が内部に配置された電気品モジュールユニットであって、
   前記制御基板にはワイドバンドギャップ半導体を含んで形成されたパワー素子が実装され、前記制御基板は筐体内に収納されて防水密閉構造とされていることを特徴とする電気品モジュールユニット。
2. 前記筐体は、熱伝導性材料から形成され一面が開口した箱状のケース部と、防水部材を介して前記開口を密閉する放熱プレートとを備えて構成されていることを特徴とする請求項１に記載の電気品モジュールユニット。
3. 前記筐体内には、前記制御基板とは別の制御基板が配置されるとともに、前記制御基板と前記別の制御基板との間を仕切る内部放熱プレートが前記筐体に取り付けられていることを特徴とする請求項２に記載の電気品モジュールユニット。
4. 前記内部放熱プレートには、前記制御基板が配置された内部空間と前記別の制御基板が配置された内部空間とを連通する連通口が設けられていることを特徴とする請求項３に記載の電気品モジュールユニット。
5. 前記制御基板は、前記別の制御基板よりも前記放熱プレート側に配置されていることを特徴とする請求項３又は４に記載の電気品モジュールユニット。
6. 前記パワー素子は、前記制御基板の前記放熱プレート側の面上に実装され、
   前記パワー素子と前記放熱プレートとが熱導電性部材を介して接触していることを特徴とする請求項５に記載の電気品モジュールユニット。
7. 前記制御基板の前記放熱プレート側の面上には、前記パワー素子以外の発熱部品が実装され、
   前記発熱部品と前記放熱プレートとが熱導電性部材を介して接触していることを特徴とする請求項６に記載の電気品モジュールユニット。
8. 前記制御基板の前記放熱プレート側と反対側の面上には発熱部品が実装され、
   前記内部放熱プレートと前記発熱部品とが熱導電性部材を介して接触していることを特徴とする請求項６又は７に記載の電気品モジュールユニット。
9. 前記別の制御基板と前記内部放熱プレートとが熱導電性部材を介して接触していることを特徴とする請求項５〜８のいずれか１項に記載の電気品モジュールユニット。
10. 前記制御基板の前記放熱プレート側の面上には、前記パワー素子及びその他の発熱部品が実装され、
    前記制御基板の前記放熱プレート側と反対側の面上にも発熱部品が実装され、
    前記パワー素子と前記放熱プレートとが熱導電性部材を介して接触し、
    前記制御基板の前記放熱プレート側の面上における発熱部品と前記放熱プレートとが熱導電性部材を介して接触し、
    前記制御基板の前記放熱プレート側と反対側の面上における発熱部品と、前記ケース部の壁面とが、熱導電性部材を介して接触していることを特徴とする請求項２に記載の電気品モジュールユニット。
11. 熱伝導性材料から形成され一面が開口した箱状の第１のケース部内に前記制御基板が配置された状態で当該開口が防水部材を介して前記放熱プレートで密閉されて防水密閉構造とされた第１のサブユニットと、
    前記第１のサブユニットと着脱可能であって、熱伝導性材料から形成され一面が開口した箱状の第２のケース部内に前記別の制御基板が配置された状態で当該開口が防水部材を介して前記内部放熱プレートで密閉されて防水密閉構造とされた第２のサブユニットと、
    を備え、
    前記第１のサブユニットに前記第２のサブユニットを装着して構成されるものであることを特徴とする請求項５に記載の電気品モジュールユニット。
12. 前記ケース部には、樹脂窓が設けられていることを特徴とする請求項２に記載の電気品モジュールユニット。
13. 前記放熱プレートに取り付けられたヒートシンクを備えることを特徴とする請求項２に記載の電気品モジュールユニット。
14. 前記ワイドバンドギャップ半導体は、炭化珪素、窒化ガリウム又はダイヤモンドであることを特徴とする請求項１〜１３のいずれか１項に記載の電気品モジュールユニット。
15. 請求項１〜１４のいずれか１項に記載の電気品モジュールユニットを備えることを特徴とする空気調和機の室外機。
16. 前記電気品モジュールユニットは、前記空気調和機の室外機の筐体の壁面に密着して取り付けられていることを特徴とする請求項１５に記載の空気調和機の室外機。

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