JP7279305B2 - Electrical component module - Google Patents
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Description
本発明は、空気調和機の室外機の正面のサービスパネルの奥側の機械室に取り付けられる電装品モジュールに関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to an electrical component module attached to a machine room behind a service panel in front of an outdoor unit of an air conditioner.
一般的な空気調和機は、図9に示すように、室外に設置される室外機10と室内に設置される室内機20を備えている。室外機10と室内機20は、冷媒配管30によって接続され、蒸気圧縮式冷凍サイクルを形成している。
A typical air conditioner includes an
室外機10には、室外空気と冷媒を熱交換する室外熱交換器11、送風ファン11F、冷媒を圧縮する圧縮機12、圧縮機12から吐き出された潤滑油及び冷媒の混合流体から潤滑油を分離する油分離器13、流入した冷媒を膨張させて所定の圧力に減圧させる膨張弁14、流入した冷媒を気液分離するアキュムレータ15、暖房運転と冷房運転を切り替える四方弁16などが設けられている。また、室内機20には、室内空気と冷媒を熱交換する室内熱交換器21、送風ファン21Fなどが設けられている。そして、冷媒配管30は、これら室外熱交換器11、圧縮機12、油分離器13、膨張弁14、アキュムレータ15、四方弁16、室内熱交換器21を接続している。冷媒配管30は、液側冷媒配管30Lとガス側冷媒配管30Gとを含む。
The
室外機10は、図10に示すように、仕切板171によって、筐体17の内部が左右方向に熱交換器室10Aと機械室10Bに区画され、熱交換器室10Aには前述した室外熱交換器11と送風ファン11Fが配置されている。機械室10Bには、前述した圧縮機12、油分離器13、膨張弁14、アキュムレータ15、四方弁16などが収容され、これらは筐体17の前面の図示しないサービスパネルを取り外すことにより、図11に示すように外部から視認可能となっている。
As shown in FIG. 10, the interior of the
この機械室10Bには、さらに、その上下方向のほぼ中間位置に電装品モジュール40が配置されている。この電装品モジュール40は、空気調和機の全体の動作を制御する制御回路、空気調和機の各種設定を行うための設定回路、空気調和機の状態を表示する表示回路、外部から供給される交流電力を直流電力に変換して出力するコンバータ回路、コンバータ回路から出力された直流電力を交流電力に変換して出力するインバータ回路、その他の回路などを搭載したモジュールであり、プリント基板41にそれらの回路を実現するための複数の電子部品が搭載されている。プリント基板41は、機械室10Bの奥側に配管スペースを確保できるように、1枚で構成されている。
In the
図11に電装品モジュール40の正面を示す。プリント基板41は、機械室10B内に起立した姿勢で取り付けられている。このプリント基板41は上下方向が弱電領域41Aと強電領域41Bに分けられている。
FIG. 11 shows the front of the
弱電領域41Aには、例えば、前記した制御回路の一部を構成するマイコン等の電子部品41A1、設定回路を構成するスイッチ41A2、プラグを抜き差しする小電力用コネクタ41A3、LED41A4等の弱電系の電子部品が搭載される。また、強電領域41Bには、前記した制御回路の残りを構成する電力変換を行うための強電系の複数の電子部品、例えばコンバータ回路のICやインバータ回路のICなどのパワーデバイス41B1、平滑用の大容量電解コンデンサ41B2、DC/ACコンバータ用のリアクトル41B3、大電力用コネクタ41B4等の強電系の電子部品が搭載される。
In the weak
強電領域41Bには、さらに、パワーデバイス41B1で発生する熱を冷却するための冷却器50が配置されている。この冷却器50は冷媒配管30の液側冷媒配管30Lに取り付けられる図示しないヒートシンクを備える。そのヒートシンクはパワーデバイス41B1が発生する熱が伝わるようにプリント基板41の正面側に図示しないサービスパネル側に向けて配置されている。液側冷媒配管30Lには、冷房運転時には室外熱交換器11で凝縮した冷媒が流れ暖房運転時には室内熱交換器21で凝縮され膨張弁14で減圧された冷媒が流れるので、その冷媒温度によって冷却器50のヒートシンクが冷却され、パワーデバイス41B1の温度が所定値以下に保持される。以上説明した空気調和機については、特許文献1に記載がある。
A
ところで、上記のようにパワーデバイス41B1は冷却器50によって放熱されるが、リアクトル41B3は周辺空気による空冷によって冷却している。したがって、このリアクトル41B3の発熱量が大きくなる場合は、プリント基板41の他の電子部品への悪影響を考慮して、プリント基板41から離れた電装品モジュール40内の他の場所に、そのリアクトル41B3が配置される。しかしながら、発熱量が大きなリアクトルは熱ストレスが大きくなるので、熱ストレスを軽減するために熱容量を大きくして大型化する必要があり、電装品モジュール40の大型化を招く。
By the way, although the power device 41B1 radiates heat by the
一方、近年の空気調和機には、設置の自由度が高いコンパクトな室外機が要請されており、電装品モジュールも小型化が要求されているので、発熱の大きなリアクトルであっても小型化が望まれている。特に、三相のAC/DCコンバータではリアクトルが3個必要となるので、リアクトルの小型化は重要である。 On the other hand, recent air conditioners are required to have compact outdoor units with a high degree of freedom in installation, and electrical component modules are also required to be downsized. Desired. In particular, a three-phase AC/DC converter requires three reactors, so miniaturization of the reactor is important.
本発明の目的は、リアクトルの発熱が大きくなる場合でも冷却できるようにして、そのリアクトルを小型化し電装品モジュールの小型化を実現できるようにすることである。 SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to make it possible to cool a reactor even when the heat generated by the reactor is large, thereby miniaturizing the reactor and realizing miniaturization of an electrical component module.
上記目的を達成するために、請求項1にかかる発明は、空気調和機の冷媒配管が配管される機械室の中に取り付けられる電装品モジュールにおいて、前記空気調和機の制御を行う制御回路のパワーデバイスが搭載されるプリント基板と、前記パワーデバイスを冷却する第1冷却器と、該プリント基板が搭載された状態で前記機械室内に取り付けられる固定板と、前記プリント基板に接続されるリアクトルと、該リアクトルを冷却する第2冷却器とを備え、前記第1冷却器および前記第2冷却器は、前記第2冷却器が前記第1冷却器より下方に離れて、上下方向に配置された前記冷媒配管に取り付けられ、前記第1冷却器は前記パワーデバイスに熱的に結合する第1ヒートシンクを有し、前記第2冷却器は前記リアクトルに熱的に結合する第2ヒートシンクを有し、前記リアクトルは、前記プリント基板の面と同一平面方向の離れた箇所に配置されることを特徴とする。
請求項2にかかる発明は、請求項1に記載の電装品モジュールにおいて、前記冷媒配管は前記第1冷却器の上方でU字形状を為し、前記冷媒配管を通過する冷媒は、前記第2冷却器を通過してから前記第1冷却器を通過し、さらに前記第1冷却器を通過してから前記第2冷却器を通過し、前記リアクトルは、前記第2冷却器で支持されていることを特徴とする。
請求項3にかかる発明は、請求項1に記載の電装品モジュールにおいて、前記リアクトルは、前記プリント基板から離れた箇所に取り付けられた前記固定板で支持されていることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the invention according to
The invention according to claim 2 is the electrical component module according to
According to a third aspect of the invention, there is provided the electrical component module according to the first aspect, wherein the reactor is supported by the fixing plate attached at a location away from the printed circuit board.
本発明によれば、リアクトルが冷却器によって冷却されるので、そのリアクトルを小型化して電装品モジュールの小型化を実現できる。 According to the present invention, since the reactor is cooled by the cooler, the size of the reactor can be reduced and the size of the electrical component module can be reduced.
<第1実施例>
以下、本発明の第1実施例を説明する、図9~図11で説明したものと同じものには同じ符号を付けた。室外機100は、図1~図4に示すように、その筐体110が、前面パネル111、その前面パネル111の右横のサービスパネル112、右側面パネル113、左側面パネル114、天面パネル115、背面パネル116、底面パネル117を備え、底面パネル117には脚118が取り付けられている。
<First embodiment>
Hereinafter, the same reference numerals are given to the same parts as those explained with reference to FIGS. 9 to 11, which explain the first embodiment of the present invention. 1 to 4, the
以下の説明では、前面パネル111側を前、背面パネル116側を後、右側面パネル113側を右、左側面パネル114側を左、天面パネル116側を上、底面パネル117側を下とする。
In the following description, the
この筐体110は仕切板119によって、前面パネル111の奥側が熱交換器室110Aになり、サービスパネル112の奥側が機械室110Bになるように、その内部が左右方向に区画されている。この仕切板119は機械室110Bの壁面の一部を構成している。そして、熱交換器室110Aに図9で説明した室外熱交換器11や送風ファン11Fが配置されている。また、機械室110Bに、前述した冷媒配管30、圧縮機12、膨張弁14、アキュムレータ15、サブアキュムレータ15A、四方弁16などが収容されている。機械室110Bは、サービスパネル112を取り外すことにより、室外機100の前面側から視認可能となっている。
The interior of the
200は電装品モジュールであり、中央板211、その中央板211の上側に取り付けられる上板212、中央板211の下側に取り付けられる下板213で形成される固定板210と、中央板211の前側に搭載されるメイン基板220と、中央板211の後側に搭載されるパワー基板230と、パワー基板230に搭載される後記するパワーデバイス231を冷却する第1冷却器240と、下板213の後側に位置する後記するリアクトル250を冷却する第2冷却器260を備える。リアクトル250はパワー基板230に図示しない配線で接続されている。第1冷却器240と第2冷却器260は図4に示すように上下方向に配置された冷媒配管30L1に取り付けられ、熱的に結合されている。このように、本実施例ではプリント基板は、メイン基板220とパワー基板230に分けられている。
そして、メイン基板220には、制御回路の一部を構成する電子部品やその他の電子部品等の弱電系の電子部品がサービスパネルに対面する前側に搭載されている。メイン基板220上の電子部品は、本発明に直接関係しないので図示はしないが、表示器としてのLEDランプ、操作部としてのディップスイッチやボタンスイッチなどを含む表示設定回路、制御回路の一部を構成するマイクロコンピュータ等の制御IC、周辺部に配置される複数のコネクタ、コンデンサやコモンモードチョークコイルを含む外来ノイズ及び自発ノイズの対策用のEMCフィルタ回路、膨張弁14や四方弁16を駆動する駆動回路、配管30の温度を検出する図示しないサーミスタに接続される温度検出回路などである。
On the
また、パワー基板230には、パワーデバイス231や制御回路の残りの部分などを構成する強電系の電子部品が背面板116に対面するよう後側に搭載されている。パワー基板320上の電子部品は、図示しないが、整流用のダイオードブリッジ、IGBT素子、高速動作用のFRD素子、平滑用の電解コンデンサなどである。なお、発熱の大きなリアクトルはパワー基板230には搭載されていない。
Further, the
図5に図4のA-A線断面を示す。第1冷却器240はパワー基板230にリード231aが半田付けされるパワーデバイス231がネジB1で取り付けられるアルミニウム製の第1ヒートシンク241と、その第1ヒートシンク241に冷媒配管30L1を後側から押し付ける鋼板製の第1カバー242と、その第1カバー242を第1ヒートシンク241に固定するネジB2を備えており、パワー基板230と背面板116の間に位置している。243は第1パワーデバイス231と第1ヒートシンク241の間に介在された第1伝熱シートである。
FIG. 5 shows a cross section taken along line AA of FIG. The
第1ヒートシンク241には冷媒配管30L1が嵌る2個の湾曲凹部241aが形成されている。第1カバー242は、一方の側端のフック242aを第1ヒートシンク241の一方の角部241bに係止して冷媒配管30L1を湾曲凹部241aに押え付けた状態で、ネジB2で第1ヒートシンク241に取り付けられる。冷媒配管30L1は固定板210の後側において左右方向に2本並んで上下方向に配管されており、上端が左右方向にU字形状に曲折して連続している。230aはパワー基板230に形成された開口、211aは固定板210の中央板211に形成された開口であり、これら開口230a、211aは、ネジB1でパワーデバイス231を第1ヒートシンク241に取り付けるために形成されている。このネジ止め作業はメイン基板220が取り外された状態で行われる。
The
以上から、パワーデバイス231で発生する熱は、第1ヒートシンク241を介して冷媒配管30L1に放熱されるので、パワーデバイス231は効果的に冷却される。
As described above, the heat generated in the
図6に図4のB-B線断面を示す。この図5は本実施例のリアクトル250の冷却構造を示す。リアクトル250は、コイル251とそのコイル251に結合されるコア252を備え、コア252にネジで取り付けるためのフランジ253が設けられている。第2冷却器260は、リアクトル250のフランジ253がネジB3で取り付けられるアルミニウム製の第2ヒートシンク261と、その第2ヒートシンク261に冷媒配管30L1を後ろから押し付ける鋼板製の第2カバー262と、その第2カバー262を第2ヒートシンク261に固定するネジB4を備えている。263はリアクトル260とヒートシンク261の間に介在された第2伝熱シートである。
FIG. 6 shows a cross section taken along line BB of FIG. This FIG. 5 shows the cooling structure of the
第2ヒートシンク261には冷媒配管30L1が嵌る2個の第2湾曲凹部261aが形成されている。第2カバー262は、一方の側端のフック262aを第2ヒートシンク261の一方の角部261bに係止して冷媒配管30L1を第2湾曲凹部261aに押え付けた状態で、ネジB4でヒートシンク261に取り付けられる。
The
この第2冷却器260は、固定板210の下板213の後側で、第1冷却器240の下方に配置されている。以上から、リアクトル250で発生する熱は、コア252とヒートシンク161を介して冷媒配管30L1を流れる冷媒に放熱されるので、効果的に冷却される。
The
以上のように、本実施例ではリアクトル250を第2冷却器260によって冷却するので、そのリアクトル250の発熱量が大きくても、その形状を小さくすることができ、電装品モジュール200の小型化、ひいては室外機100の小型化に好適である。
As described above, in this embodiment, the
<第2実施例>
図7に第2実施例のリアクトル250の冷却構造を示す。第1実施例のリアクトル250の冷却構造では、固定板210の後側において左右方向に2本並んで上下方向に配置された冷媒配管30L1に第2冷却器260を取り付けて熱的に結合してリアクトル250の強制冷却を行った。これに対し第2実施例では、リアクトル250を冷却するために、上下方向に2本並んで左右方向に配置された冷媒配管30L2を利用する。すなわち、前記冷媒配管30L1とは配置方向が異なる冷媒配管30L2に第2ヒートシンク261を取り付けて熱的に結合した第2冷却器260Aを使用する。第2冷却器260Aは冷媒配管30L2以外は図6で説明した冷却構造と全く同様であり、同様にリアクトル250の冷却を行うことができ、その小型化ができる。
<Second embodiment>
FIG. 7 shows the cooling structure of the
第2実施例では固定板210の後側において左右方向に配管されている冷媒配管30L2に第2ヒートシンク261を取り付けて熱的に結合し、その第2ヒートシンク261にリアクトル250を熱的に結合するので、三相のAC/DCコンバータ用の3個のリアクトル250を1個の第2冷却器260Aで冷却する場合は、それら3個のリアクトル250を冷媒配管30L2に沿って左右方向に並べて配置することができ、機械室110Bにおける上下方向のスペースを拡大しなくて済む。
In the second embodiment, a
<第3実施例>
図8に第3実施例のリアクトル250の冷却構造を示す。第3実施例では機械室110B内で前後方向に2本並んで左右方向に配管された冷媒配管30L3に取り付けて熱的に結合した第2冷却器260Bを使用してリアクトル250を冷却する。第3実施例ではリアクトル250のフランジ253をネジB5によって固定板210の下板213の後側に取り付けて、そのリアクトル250のコイル251を、第2伝熱シート263を介して第2冷却器260Bに押し当てることで、リアクトル250の冷却を行う。リアクトル250で発熱が大きい部分はコイル251の部分であるので、そのコイル251を第2冷却器260Bで直接冷却することで、冷却効果が大きくなる。
<Third embodiment>
FIG. 8 shows the cooling structure of the
第3実施例では固定板210の後側において左右方向に配置されている冷媒配管30L3を利用する。すなわち、前記冷媒配管30L1、30L2とは配置方向が異なる冷媒配管30L3に第2ヒートシンク261を取り付けて熱的に結合し、その第2ヒートシンク261にリアクトル250のコイル251を熱的に結合する。よって、三相のAC/DCコンバータ用の3個のリアクトル250を1個の第3冷却器260Bで冷却する場合は、それら3個のリアクトル250を冷媒配管30L3に沿って左右方向に並べて配置することができ、機械室110Bにおける上下方向のスペースを拡大しなくて済む。
In the third embodiment, the refrigerant pipe 30L3 arranged in the left-right direction on the rear side of the fixing
30L、30L1、30L2、30L3:冷媒配管
100:室外機、110:筐体、110A:熱交換器室、110B:機械室、111:正面パネル、112:サービスパネル、113:右側面パネル、114:左側面パネル、115:天面パネル、116:背面パネル、117:下面パネル、118:スタンド、119:仕切板
200:電装品モジュール、210:固定板、220:メイン基板、230:パワー基板、240:第1冷却器、250:リアクトル、260、260A、260B:第2冷却器
30L, 30L1, 30L2, 30L3: refrigerant piping 100: outdoor unit, 110: housing, 110A: heat exchanger room, 110B: machine room, 111: front panel, 112: service panel, 113: right side panel, 114: Left side panel, 115: top panel, 116: rear panel, 117: bottom panel, 118: stand, 119: partition plate 200: electrical component module, 210: fixing plate, 220: main board, 230: power board, 240 : first cooler, 250: reactor, 260, 260A, 260B: second cooler
Claims (3)
前記空気調和機の制御を行う制御回路のパワーデバイスが搭載されるプリント基板と、前記パワーデバイスを冷却する第1冷却器と、該プリント基板が搭載された状態で前記機械室内に取り付けられる固定板と、前記プリント基板に接続されるリアクトルと、該リアクトルを冷却する第2冷却器とを備え、
前記第1冷却器および前記第2冷却器は、前記第2冷却器が前記第1冷却器より下方に離れて、上下方向に配置された前記冷媒配管に取り付けられ、前記第1冷却器は前記パワーデバイスに熱的に結合する第1ヒートシンクを有し、前記第2冷却器は前記リアクトルに熱的に結合する第2ヒートシンクを有し、前記リアクトルは、前記プリント基板の面と同一平面方向の離れた箇所に配置されることを特徴とする電装品モジュール。 In the electrical component module installed in the machine room where the refrigerant piping of the air conditioner is installed,
A printed circuit board on which a power device of a control circuit for controlling the air conditioner is mounted, a first cooler that cools the power device, and a fixing plate mounted in the machine room with the printed circuit board mounted thereon. , a reactor connected to the printed circuit board, and a second cooler for cooling the reactor,
The first cooler and the second cooler are attached to the refrigerant pipe arranged vertically with the second cooler spaced downward from the first cooler, and the first cooler is the a first heat sink thermally coupled to a power device; the second cooler having a second heat sink thermally coupled to the reactor; An electrical component module characterized by being arranged at a remote location.
前記冷媒配管は前記第1冷却器の上方でU字形状を為し、前記冷媒配管を通過する冷媒は、前記第2冷却器を通過してから前記第1冷却器を通過し、さらに前記第1冷却器を通過してから前記第2冷却器を通過し、前記リアクトルは、前記第2冷却器で支持されていることを特徴とする電装品モジュール。 In the electrical component module according to claim 1,
The refrigerant pipe is U-shaped above the first cooler, and the refrigerant passing through the refrigerant pipe passes through the second cooler, then the first cooler, and then the first cooler. An electrical component module , wherein the reactor passes through the first cooler and then the second cooler, and the reactor is supported by the second cooler.
前記リアクトルは、前記プリント基板から離れた箇所に取り付けられた前記固定板で支持されていることを特徴とする電装品モジュール。 In the electrical component module according to claim 1,
The electrical component module, wherein the reactor is supported by the fixing plate attached at a location away from the printed circuit board.
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