CN102047416A - 制冷装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种制冷装置。在该制冷装置中设置有电路(10)和制冷剂罩套(30)，该电路(10)具有功率器件(14)，该制冷剂罩套(30)与该功率器件(14)热连接，制冷循环的制冷剂流通于该制冷剂罩套(30)的内部。还有，在该制冷装置中设置有使制冷剂流通于制冷剂罩套(30)内并且形成使该制冷剂罩套(30)接地的电流路径(20a、20b)的制冷剂管道(20)。而且，在该电流路径(20a、20b)上设置有使该电流路径(20a、20b)产生规定的阻抗的磁性体(90)。
Description
技术领域
本发明涉及一种使制冷剂循环而进行蒸气压缩式制冷循环的制冷装置。
背景技术
在使制冷剂循环而进行蒸气压缩式制冷循环的制冷装置中，安装有变频电路等电路，以控制压缩机的电动机的运转状态。一般来讲，在该变频电路中使用产生大量热的功率器件，在现有制冷装置中设置有对功率器件进行冷却的机构，以免温度达到比该功率器件能够工作的温度高的值。具体冷却方法例如有：将散热片安装在功率器件上，来进行空冷，或者利用在制冷循环中使用的制冷剂对功率器件进行冷却等等(例如，参照专利文献1)。在专利文献1所述的制冷装置中，在制冷剂罩套(在该文献中称其为散热片)内设置用于制冷循环的制冷剂所流过的制冷剂通路，将功率器件(在该文献中为巨型晶体管)固定在该制冷剂罩套上，并将制冷剂罩套收纳在电子元器件箱内。
专利文献1：日本公开特许公报特开昭62-69066号公报
发明内容
-发明要解决的技术问题-
功率器件中有如图10所示的器件，即IGBT裸芯片401(IGBT：Insulated Gate Bipolar Transistor：绝缘栅双极晶体管)、散热器402、内部电极403、绝缘板404及金属板405通过树脂密封收纳在一个封装体406上而构成的器件。在具有这种结构的功率器件400中，电容器形成在该功率器件400内部的内部电极403与金属板405之间。还有，若将由导电体形成的散热片或制冷剂罩套等冷却机构407安装在该功率器件400上，电容器就还形成在功率器件400内部的金属板405与冷却机构407之间。这些电容器串联起来(参照图11)。
在对所述功率器件400进行冷却之际，例如在用散热片作冷却机构407对功率器件400进行空冷的情况下，能够想到构成为图12所示的形态。在图12所示的例子中，功率器件400、共模线圈409、Y电容器(line-bypass capacitor)410及电容器411配置在印刷基板408上，使得在印刷基板408上形成有电路。Y电容器410是设置在交流电源线与接地线之间的电容器，与共模线圈409一起构成噪声滤波器。还有，电容器411是用来对电压进行平滑等的电容器。在该结构下，空冷用散热片是非接地的。
另一方面，在用制冷剂罩套作冷却机构407，利用制冷剂对功率器件400进行冷却的情况下，能够想到构成为图13所示的形态。在该例子中，因为制冷剂罩套与制冷剂管道412连接，所以制冷剂罩套经由收纳有该制冷剂罩套和印刷基板408的壳体413接地。
在此，在功率器件400进行开关工作后，由于内部电极403的对地电位的变动，高频电流(高频噪声)流过形成在内部电极403与冷却机构407之间的电容器。如在图14中用箭头所示，该高频电流流过壳体413和接地线而流向装置外部。也就是说，若以等效电路显示该制冷装置中的噪声传播路径，便呈图15所示的样子。在图15中，也用箭头显示高频电流流去的路径。补充说明一下，在图14和图15中，LISN(线路阻抗稳定网络)是用于噪声测量的装置。
若这样流向装置外部的高频电流超过规定的大小，便有可能该高频电流成为传导发射(电源端骚扰电压)、漏电流等噪声问题的原因。漏向装置外部的高频电流的大小取决于形成在内部电极403与冷却机构407之间的电容器的电容及电压的变化率。也就是说，在将电容值设为C，并将电压值设为v时，高频电流的大小(i)是能够以i＝C×dv/dt的算式表示的。从这个角度来看，因为空冷用散热片一般是在非接地状态下使用的，所以其电容的大小不太大，可以认为流向装置外部的高频电流(共模噪声)几乎不成问题。
然而，在用制冷剂罩套作冷却机构407的情况下，在制冷剂罩套上连接有由铜等导体形成的制冷剂管道，该制冷剂管道与壳体连接，因而制冷剂罩套接地。其结果是，电容会变大，噪声有可能增大。也就是说，虽然在用散热片对功率器件400进行空冷时，噪声不成问题，但是在使用制冷剂罩套时，有可能根据产生的噪声的电平而出现噪声问题。
本发明正是着眼于所述问题而研究开发出来的。其目的在于：在以用于制冷循环的制冷剂流通于内部的制冷剂罩套对功率器件进行冷却时，降低从制冷剂罩套中漏出而会成为共模噪声的高频电流。
-用以解决技术问题的技术方案-
为解决所述问题，第一方面的发明提供：一种制冷装置，该制冷装置包括电路10和制冷剂罩套30，该电路10具有功率器件14，该制冷剂罩套30与该功率器件14热连接，制冷循环的制冷剂流通于该制冷剂罩套30的内部，该制冷装置利用流通于该制冷剂罩套30的制冷剂对该功率器件14进行冷却，其特征在于：所述制冷装置还包括制冷剂管道20和磁性体90，该制冷剂管道20使所述制冷剂流通于所述制冷剂罩套30内，并且形成使该制冷剂罩套30接地的电流路径20a、20b，该磁性体90设置在所述电流路径20a、20b上，使该电流路径20a、20b产生规定的阻抗。
这么一来，制冷剂管道20的阻抗就比通常的制冷剂管道的阻抗大。
还有，第二方面的发明提供：基于第一方面的发明的制冷装置，其特征在于：多条电流路径20a、20b使所述制冷剂罩套30接地；对各条电流路径20a、20b都设置有所述磁性体90。
这么一来，就在制冷剂管道20作为多条电流路径20a、20b起到作用的情况下，各条电流路径(制冷剂管道)的阻抗也比通常的制冷剂管道的阻抗大。
还有，第三方面的发明提供：基于第二方面的发明的制冷装置，其特征在于：设置在各条电流路径20a、20b上的磁性体90的数量相等。
这么一来，就在制冷剂管道20作为多条电流路径起到作用的情况下，能够使各条电流路径20a、20b的阻抗相等。
还有，第四方面的发明提供：基于第一方面的发明的制冷装置，其特征在于：多条电流路径20a、20b使所述制冷剂罩套30接地；用一个磁性体90使多条电流路径20a、20b产生规定的阻抗。
这么一来，就在制冷剂管道20作为多条电流路径20a、20b起到作用的情况下，能够使各条电流路径20a、20b的阻抗相等。还有，能够减少所设置的磁性体90的数量。
还有，第五方面的发明提供：基于第一方面的发明的制冷装置，其特征在于：相对于一条电流路径20a、20b设置有多个磁性体90。
这么一来，就能够调整电流路径20a、20b的阻抗和频率特性。
还有，第六方面的发明提供：基于第一方面的发明的制冷装置，其特征在于：所述磁性体90形成为空心柱状；在所述电流路径20a、20b上安装有所述磁性体90，使得该电流路径20a、20b仅一次通过该磁性体90的空心部分。
这么一来，就能够将磁性体90很容易地安装在制冷剂管道20上。
还有，第七方面的发明提供：基于第一方面的发明的制冷装置，其特征在于：所述磁性体90形成为圆环状；所述电流路径20a、20b卷绕在所述磁性体90上，使得该电流路径20a、20b多次通过该磁性体90的圆环孔部分。
这么一来，就能够调整电流路径20a、20b的阻抗和频率特性。
还有，第八方面的发明提供：基于第一方面的发明的制冷装置，其特征在于：所述磁性体90由铁氧体磁芯形成。
这么一来，铁氧体磁芯就使作为电流路径的制冷剂管道20产生规定的阻抗。
-发明的效果-
根据第一方面的发明，能够降低从制冷剂罩套30中漏出而会成为共模噪声的高频电流。
还有，根据第二方面的发明，能够更为可靠地降低从制冷剂罩套30中漏出而会成为共模噪声的高频电流。
还有，根据第三方面的发明，因为各条电流路径20a、20b的阻抗相等，所以能够使流向各条电流路径20a、20b的高频电流的大小相等，能够有效地利用磁性体90的特性。这么一来，就能够更为可靠地降低会成为共模噪声的高频电流。
还有，根据第四方面的发明，能够使各条电流路径20a、20b的阻抗相等，因而能够使流向各条电流路径20a、20b的高频电流的大小相等，能够有效地利用磁性体90的特性。这么一来，就能够更为可靠地降低会成为共模噪声的高频电流。还有，能够减少所设置的磁性体90的数量，因而能够更为容易地制造制冷装置1。
还有，根据第五方面的发明，能够调整电流路径20a、20b的阻抗和频率特性，因而能够更为容易地采取共模噪声对策。
还有，根据第六方面的发明，能够很容易地将磁性体90安装在制冷剂管道20上，因而能够更为容易地制造制冷装置1。
还有，根据第七方面的发明，能够调整电流路径20a、20b的阻抗和频率特性，因而能够更为容易地采取共模噪声对策。
还有，根据第八方面的发明，能够很容易地构成磁性体90。
附图说明
图1是抽出一部分而显示本发明的第一实施方式所涉及的制冷装置1的图。
图2是用来说明制冷剂管道20安装在制冷剂罩套30内的安装状态的图。
图3是显示电路10的主要部分的方框图。
图4是显示功率器件14的结构例的图。
图5是用来说明形成在功率器件14中的寄生电容的图。
图6是用来说明磁性体90的结构及安装在制冷剂管道20上的安装状态的图。
图7是用来说明第一实施方式的第一变形例所涉及的磁性体90的结构及安装在制冷剂管道20上的安装状态的图。
图8是显示第一实施方式的第二变形例所涉及的磁性体90的安装结构的图。
图9是显示第二实施方式所涉及的磁性体90的安装结构的图。
图10是显示功率器件的结构的一例的图。
图11是用来说明形成在功率器件中的寄生电容的图。
图12是用来说明用散热片对功率器件进行空冷的情况下的结构例的图。
图13是用来说明利用流过制冷剂罩套内的制冷剂对功率器件进行冷却的情况下的结构例的图。
图14是用来说明共模噪声的传播路径的图。
图15是显示与图14所示的共模噪声的传播路径等效的电路的图。
具体实施方式
下面，参考附图对本发明的实施方式加以说明。补充说明一下，以下实施方式是本质上较佳之例，没有意图对本发明、本发明的应用对象或其用途的范围加以限制。还有，在以下各个实施方式及变形例的说明中，用相同的符号表示功能与已说明过的构成因素的功能相同的构成因素，来省略说明。
<发明的第一实施方式>
图1是抽出一部分而显示本发明的实施方式所涉及的制冷装置1的图。该制冷装置1，例如可以应用于利用蒸气压缩式制冷循环进行制冷运转或制热运转的空调装置等。在图1中，主要显示的是对压缩制冷循环的制冷剂的压缩机(省略图示)的电动机M的转速进行控制等的电路10的周边。如该图所示，在电路10的周边配置有制冷剂管道20、制冷剂罩套30及磁性体90，这些部件收纳在由铁等金属(导体)形成为箱状的壳本70内。
制冷剂管道20是制冷循环的制冷剂流通于内部的管道，例如由铜管等构成。该制冷剂管道20由金属支架71固定在壳体70上，经由安装在壳体70上的接地布线等已接地。
制冷剂罩套30是将例如铝等金属形成为扁平长方体状而构成的。该制冷剂罩套30覆盖制冷剂管道20的一部分，与制冷剂管道20热连接起来。详细地说，如图2所示，在该制冷剂罩套30中设置有制冷剂管道20所嵌入的两个通孔30a，制冷剂管道20在贯通一个通孔30a后以U字形折回而贯通另一个通孔30a。也就是说，由于制冷剂管道20，制冷循环的制冷剂流通于该制冷剂罩套30的内部。
还有，制冷剂罩套30和制冷剂管道20也电连接起来。如上所述，该制冷剂管道20经由壳体70等已接地，因此该制冷剂罩套30也已接地。在该情况下，因为制冷剂罩套30如上所述具有覆盖一条制冷剂管道20的形态，所以可以看作制冷剂的流路为一条，而该制冷剂罩套30经由制冷剂管道20中制冷剂流入该制冷剂罩套30内的那一侧部分已接地，而且经由制冷剂管道20中制冷剂从该制冷剂罩套30内流出的那一侧部分已接地。也就是说，在该制冷剂管道20中，制冷剂流入该制冷剂罩套30中的那一侧部分和制冷剂从该制冷剂罩套30中流出的那一侧部分分别作为电流路径20a、20b起到作用。
图3是显示电路10的主要部分的方框图。在图3所示的例子中，电路10包括噪声滤波器11、直流链部12及直交流转换电路13，这些部件配置在印刷基板15上。补充说明一下，图3中的LISN100是用于噪声测量的装置，而不是电路10的构成因素。该LISN100具有50Ω的电阻成分，以电压的形态测量出噪声。
噪声滤波器11连接在商用交流电源(例如交流100V)上，在交流的输入一侧降低噪声。如图3所示，该噪声滤波器11包括：设置在交流电源线与接地线之间的电容器即Y电容器11a、共模线圈11b以及使交流电源线彼此连接的电容器即X电容器11c。补充说明一下，可以在噪声滤波器11中还设置简正模线圈。
还有，直流链部12包括整流器12a、电抗器12b及平滑电容器12c，对经由噪声滤波器11输来的交流电进行平滑，来输出直流电。
直交流转换电路13由直流链部12供给直流电，向电动机M供给具有规定的电压的交流电。该直交流转换电路13包括作为开关器件的功率器件14。如图4所示，本实施方式中的功率器件14包括IGBT裸芯片14a、散热器14b、内部电极14c、绝缘板14d及金属板14e，是这些部件通过树脂密封收纳在一个封装体14f上而构成的。如图5所示，在该结构下，在功率器件14的内部由内部电极14c、绝缘板14d及金属板14e形成电容器C1a。
所述功率器件14在电动机M运转时发热，若不冷却功率器件14，便有可能温度超过功率器件14能够工作的温度(例如90℃)。因此，如图1所示，在制冷装置1中，将制冷剂罩套30固定在功率器件14上，利用流通于制冷剂罩套30内的制冷剂对功率器件14进行冷却。也就是说，在该结构下，功率器件14的热传到制冷剂罩套30中，向流通于制冷剂罩套30内的制冷剂放热。
还有，在该结构下，由金属板14e、封装体14f及制冷剂罩套30形成电容器C1b。该电容器C1b与电容器C1a串联起来(参照图5)。以下，将串联在一起的电容器C1a、C1b称为电容器C1。在此，例如在功率器件14进行开关动作后，由于内部电极14c的对地电位的变动，高频电流流过电容器C1，向制冷剂罩套30传播。因为制冷剂罩套30与制冷剂管道20电连接，所以已传播到制冷剂罩套30中的高频电流流入作为电流路径20a、20b的制冷剂管道20中。
磁性体90是为让各条电流路径20a、20b产生规定的阻抗而设置的，这为的是降低如上所述从制冷剂罩套30流入制冷剂管道20中的高频电流。如图6所示，在本实施方式中，采用形成为空心柱状(详细地说，为圆柱状)的铁氧体磁芯作为磁性体90，使制冷剂管道20贯通该磁性体90的空心孔。更为详细地说，在该磁性体90中设置有直径与制冷剂管道20的外径大致相等的空心孔，能够仅使一条制冷剂管道20贯通该空心孔。
在制冷装置1中，因为制冷剂罩套30与电流路径20a及电流路径20b这两条电流路径连接，所以对各条电流路径20a、20b都设置有磁性体90。在该情况下，可以用特性互不相同的磁性体90作安装在各条电流路径20a、20b上的磁性体90，但是若使用特性相同的磁性体90，便能够使流向各条电流路径20a、20b的高频电流的大小相等。这样，就能够有效地利用磁性体90的特性，能够有效地降低共模噪声。还有，制造比较容易，因而优选使用特性相同的磁性体90。还有，安装磁性体90的位置只要是电流路径20a、20b上就都不受限制，优选的是安装在应该降低的高频电流的发生源即制冷剂罩套30的附近，如图6所示。
-制冷装置1中的共模噪声的传播-
在所述制冷装置1中，在功率器件14进行开关工作后，由于内部电极14c的对地电位的变动，高频电流流过电容器C1，该高频电流向电动机M及制冷剂罩套30传播。在有些制冷装置1的结构下，会在电动机M与壳体70之间形成电容器C3(寄生电容)，传播到电动机M中的高频电流作为共模噪声经由电容器C3流向装置外部。
另一方面，传播到制冷剂罩套30中的高频电流流向作为电流路径20a、20b的制冷剂管道20。因为在该制冷剂管道20上设置有磁性体90，所以与通常的制冷剂管道(未安装磁性体90的制冷剂管道)相比阻抗更大。因此，从制冷剂罩套30流向制冷剂管道20的高频电流的大小与使用通常的制冷剂管道的情况相比更小。
也就是说，根据本实施方式，在用制冷循环的制冷剂流通于内部的制冷剂罩套对功率器件进行冷却时，能够降低从制冷剂罩套中漏出而会成为共模噪声的高频电流。
<第一实施方式的第一变形例>
图7是显示第一实施方式的第一变形例所涉及的磁性体90的结构的图。本变形例中的磁性体90形成为空心柱状(在本实施方式中，为四棱柱状)，一个磁性体90使多条(在本例中，为两条)电流路径20a、20b产生规定的阻抗。通过将磁性体90构成为所述结构，则能够使各条电流路径20a、20b的阻抗相等。其结果是，能够使流向各条电流路径20a、20b的高频电流的大小相等。也就是说，根据变形例，能够有效地利用磁性体90的特性，能够有效地降低共模噪声。
还有，因为能够减少所设置的磁性体90的数量，所以能够使制冷装置1的制造更为容易。
<第一实施方式的第二变形例>
图8是显示第一实施方式的第二变形例所涉及的磁性体90的安装结构的图。在该例子中，相对于一条电流路径20a、20b设置有多个磁性体90。这是适于下述措施的形态，即：例如在用市场销售的铁氧体磁芯作磁性体90等情况下，对使各条电流路径20a、20b产生的阻抗的大小及频率特性进行调整。也就是说，根据本变形例，能够使共模噪声对策更为容易。
还有，在设置多个磁性体90的情况下，若设定为在各条电流路径20a、20b上设置的磁性体90的数量相等，便能够使流向各条电流路径20a、20b的高频电流的大小相等。也就是说，根据本变形例，也能够有效地利用磁性体90的特性，能够有效地降低共模噪声。
<发明的第二实施方式>
图9是显示本发明的第二实施方式所涉及的磁性体90的安装结构的图，仅示出了一条电流路径(制冷剂管道20)。本实施方式中的磁性体90形成圆环状(环状)。还有，制冷剂管道20卷绕在磁性体90上，使得该制冷剂管道20多次通过磁性体90的圆环孔部分。
这样，阻抗的调整就变得容易，能够更为有效地降低共模噪声。
-产业实用性-
本发明所涉及的制冷装置，作为使制冷剂循环而进行蒸气压缩式制冷循环的制冷装置很有用。
-符号说明-
1 制冷装置
10 电路
14 功率器件
20 制冷剂管道
20a、20b 电流路径
30 制冷剂罩套
90 磁性体
Claims (8)
1.一种制冷装置，包括电路(10)和制冷剂罩套(30)，该电路(10)具有功率器件(14)，该制冷剂罩套(30)与该功率器件(14)热连接，制冷循环的制冷剂流通于该制冷剂罩套(30)的内部，该制冷装置利用流通于该制冷剂罩套(30)的制冷剂对该功率器件(14)进行冷却，其特征在于：
所述制冷装置还包括：
制冷剂管道(20)，使所述制冷剂流通于所述制冷剂罩套(30)内，并且形成使该制冷剂罩套(30)接地的电流路径(20a、20b)，和
磁性体(90)，设置在所述电流路径(20a、20b)上，使该电流路径(20a、20b)产生规定的阻抗。
2.根据权利要求1所述的制冷装置，其特征在于：
多条电流路径(20a、20b)使所述制冷剂罩套(30)接地；
对各条电流路径(20a、20b)都设置有所述磁性体(90)。
3.根据权利要求2所述的制冷装置，其特征在于：
设置在各条电流路径(20a、20b)上的磁性体(90)的数量相等。
4.根据权利要求1所述的制冷装置，其特征在于：
多条电流路径(20a、20b)使所述制冷剂罩套(30)接地；
用一个磁性体(90)使多条电流路径(20a、20b)产生规定的阻抗。
5.根据权利要求1所述的制冷装置，其特征在于：
相对于一条电流路径(20a、20b)设置有多个磁性体(90)。
6.根据权利要求1所述的制冷装置，其特征在于：
所述磁性体(90)形成为空心柱状；
在所述电流路径(20a、20b)上安装有所述磁性体(90)，使得该电流路径(20a、20b)仅一次通过该磁性体(90)的空心部分。
7.根据权利要求1所述的制冷装置，其特征在于：
所述磁性体(90)形成为圆环状；
所述电流路径(20a、20b)卷绕在所述磁性体(90)上，使得该电流路径(20a、20b)多次通过该磁性体(90)的圆环孔部分。
8.根据权利要求1所述的制冷装置，其特征在于：
所述磁性体(90)由铁氧体磁芯形成。
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