ES2611228T3 - Dispositivo de refrigeración - Google Patents

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Akihiko OGURI
Junichi Teraki
Masanobu Kita
Hiroshi Doumae
Motonobu Ikeda
Masahide Fujiwara
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Abstract

Un aparato de refrigeración que tiene un circuito refrigerante, que comprende: un dispositivo (20) de potencia; una placa (90) de cableado impreso en la que está montado el dispositivo (20) de potencia; una tubería (10) de refrigerante a través de la cual fluye un refrigerante del circuito (4) refrigerante; y una camisa (40) refrigerante que tiene una superficie (52) enfrentada que está en contacto con el dispositivo (20) de potencia y que está enfrentada a la placa (90) de cableado impreso, enfriando la camisa (40) refrigerante el dispositivo (20) de potencia por medio del flujo de refrigerante en una porción (10A) de enfriamiento, que es una porción de la tubería (10) de refrigerante, en el que el dispositivo (20) de potencia incluye: un cuerpo (200) principal de dispositivo; una primera sección (201) de cable que se extiende en dirección a la placa (90) de cableado impreso desde un lado del cuerpo (200) principal de dispositivo y que está conectada a la placa (90) de cableado impreso; y una segunda sección (202) de cable que se extiende en dirección a la placa (90) de cableado impreso desde el otro lado del cuerpo (200) principal de dispositivo y que está conectada a la placa (90) de cableado impreso; y caracterizado por que la superficie (52) enfrentada de la camisa (40) refrigerante incluye: una porción (520) de contacto que contacta con el cuerpo (200) principal de dispositivo; una primera porción (521) rebajada que está enfrentada a la primera sección (201) de cable y asegura una distancia de aislamiento a la primera sección (201) debido a que está situada más lejos del dispositivo (20) de potencia que la porción (520) de contacto; y una segunda porción (522) rebajada que está enfrentada a la segunda sección (202) de cable y que asegura una distancia de aislamiento a la segunda sección (202) de cable debido a que está situada más lejos del dispositivo (20) de potencia que la porción (520) de contacto, una sección (52K) de extremo en el lado de la porción (520) de contacto de la primera porción (521) rebajada es una superficie inclinada que tiene una pendiente que se aleja de la porción (520) de contacto, en una dirección que se aleja de la primera sección (201) de cable; y una sección (52K) de extremo en el lado de la porción (520) de contacto de la segunda sección (522) rebajada es una superficie inclinada que tiene una pendiente que se aleja de la porción (520) de contacto, en una dirección que se aleja de la segunda sección (202) de cable.

Description

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La primera sección 201 de cable del primer inversor 21 y la primera sección 201 de cable del segundo inversor 22 se extienden ambas en dirección a la placa 90 de cableado impreso desde un lado del cuerpo 200 principal de dispositivo y están ambas conectadas a la placa 90 de cableado impreso. La segunda sección 202 de cable del primer inversor 21 y la segunda sección 202 de cable del segundo inversor 22 se extienden ambas en dirección a la placa 90 de cableado
5 impreso desde el otro lado del cuerpo 200 principal de dispositivo y están ambas conectadas a la placa 90 de cableado impreso.
El primer convertidor 23 tiene un cuerpo 200 principal de dispositivo y una sección 202 de cable. Similarmente, el segundo convertidor 24 tiene un cuerpo 200 principal de dispositivo y una sección 202 de cable. Sustancialmente la totalidad de los cuerpos 200 principales de dispositivo del primer convertidor 23 y el segundo convertidor 24 está compuesta por una parte eléctrica pesada que es proclive a generar calor.
Enfriador
15 A continuación se describe el enfriador 30. Como se ha mencionado anteriormente, el enfriador 30 de acuerdo con la presente invención incluye la camisa 40 refrigerante, la porción 10A de enfriamiento de la tubería 10 refrigerante, y la placa 70 de presión que está instalada en la camisa 40 refrigerante.
La porción 10A de enfriamiento constituye una porción de la tubería 10 refrigerante. Un refrigerante a una temperatura capaz de enfriar el dispositivo 20 de potencia fluye en la porción 10A de enfriamiento. En la presente realización, como se muestra en la Fig. 1, la porción 10A de enfriamiento es una porción de una tubería de líquido que está posicionada entre el intercambiador 14 de calor exterior y la válvula 15 de expansión. En la presente realización, una porción de la tubería de líquido tiene una forma curvada según una forma de U, como se muestra en la Fig. 2, y esta porción en forma de U funciona como una porción 10A de enfriamiento. La sección de extremo (sección curvada) de la porción en forma
25 de U está situada fuera de la camisa 40 refrigerante. Además, en la presente realización, una porción de la tubería de líquido se dispone de tal modo que la sección curvada (la sección de extremo) de la porción en forma de U en la cubierta 5 esté situada en la posición más alta, aunque la invención no se limita a esto.
Como se muestra en la Fig. 2, la Fig. 5 y la Fig. 6, la porción 10A de enfriamiento tiene una primera porción A1 de enfriamiento y una segunda porción A2 de enfriamiento, y la primera porción A1 de enfriamiento y la segunda porción A2 de enfriamiento se extienden, en paralelo una a la otra, en la dirección vertical. La primera porción A1 de enfriamiento y la segunda porción A2 de enfriamiento están conectadas a través de la sección curvada. La porción del lado aguas arriba de la tubería 10 de refrigerante que se conecta al lado aguas arriba de la porción 10A de enfriamiento (el lado aguas arriba de la primera porción A1 de enfriamiento) se extiende hacia arriba en dirección al dispositivo 20 de
35 potencia de la placa 91 de circuito impreso dentro de la cubierta 5, y la porción del lado aguas debajo de la tubería 10 de refrigerante que se conecta al lado aguas debajo de la porción 10A de enfriamiento (el lado aguas debajo de la segunda porción A2 de enfriamiento) se extiende hacia abajo desde el dispositivo 20 de potencia de la placa 91 de circuito impreso dentro de la cubierta 5. La porción 10A de enfriamiento se extiende hacia arriba a lo largo de la camisa 40 refrigerante.
A continuación, se describe la camisa 40 refrigerante y la placa 70 de presión. La camisa 40 refrigerante se dispone en la región indicada por las líneas de doble punto de la Fig. 3. La camisa 40 refrigerante está integrada con la placa 91 de circuito impreso y enfría el dispositivo 20 de potencia por medio del refrigerante que fluye en la porción 10A de enfriamiento, en un estado donde se ha instalado la porción 10A de enfriamiento. En la presente realización, la camisa
45 40 refrigerante tiene una forma que es larga en una dirección (la dirección vertical en la presente realización). Más específicamente, la dimensión de la una dirección de la camisa 40 refrigerante es mayor que la dimensión de la camisa 40 refrigerante en la dirección perpendicular a la una dirección (dirección de la anchura). La porción del extremo inferior de la camisa 40 refrigerante está situada en, o en la cercanía de, una posición opuesta a la porción de extremo inferior de la placa 90 de cableado impreso, y la camisa 40 refrigerante se extiende hacia arriba desde esta porción de extremo inferior.
Como se muestra en la Fig. 7, la camisa 40 refrigerante tiene un cuerpo 50 principal de camisa que se interpone entre la porción 10A de enfriamiento de la tubería 10 refrigerante y el dispositivo 20 de potencia, y unas patas 60a, 60b de soporte para instalar el cuerpo 50 principal de camisa en la placa 90 de cableado impreso. El cuerpo 50 principal de
55 camisa queda en contacto tanto con la porción 10A de enfriamiento como con el dispositivo 20 de potencia.
El cuerpo 50 principal de camisa está hecho de un material que tiene una alta conductividad térmica, tal como aluminio. El cuerpo 50 principal de camisa se forma mediante moldeado por extrusión, y tiene una forma que es larga en la una dirección. El cuerpo 50 principal de camisa incluye una superficie 51 de instalación y desmontaje y una superficie 52 enfrentada. La superficie 52 enfrentada queda en contacto con el dispositivo 20 de potencia. La superficie 52 enfrentada está enfrentada a la placa 90 de cableado impreso en un estado de no contacto con la placa 90 de cableado impreso. La superficie 51 de instalación y desmontaje permite la instalación y el desmontaje de la porción 10A de enfriamiento de la tubería 10 de refrigerante en el lado opuesto de la superficie 52 enfrentada. En la presente realización, el cuerpo 50 principal de camisa está formada con una forma plana que tiene un grosor pequeño. La superficie 51 de instalación y 65 desmontaje se dispone en una superficie principal del cuerpo 50 principal de camisa en la dirección del grosor de la
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desmontaje, y un estado abierto donde la porción 10A de enfriamiento puede instalarse en, y desmontarse de, la superficie 51 de instalación y desmontaje (ver la Fig. 7).
La placa 70 de presión tiene una forma alargada en la misma dirección que la dirección de la longitud de la camisa 40
5 refrigerante (la una dirección descrita anteriormente). En la presente realización, la placa 70 de presión está formada a partir de una única lámina de metal, aunque la invención no está limitada a esto. La placa 70 de presión tiene una forma por la cual es presionada en dirección a la camisa 40 refrigerante por la herramienta 80 de fijación, y además cubre la porción 10A de enfriamiento.
10 La placa 70 de presión tiene una sección 71 presionada que es presionada en dirección a la camisa 40 refrigerante por la herramienta 80 de fijación, las secciones 72L, 72R de presión, las secciones 73L, 73R de deformación elástica, y las secciones 75L, 75R de acoplamiento descritas anteriormente. Esta placa 70 de presión tiene una rigidez que permite la corrección de la torsión de la porción 10A de enfriamiento de la tubería 10 de refrigerante cuando la sección 71 presionada es presionada hacia la camisa 40 refrigerante por la herramienta 80 de fijación.
15 La sección 71 presionada está formada de manera que se extiende en la dirección de la longitud sustancialmente en el centro de la dirección de la anchura de la placa 70 de presión, y tiene una forma plana. Esta sección 71 presionada tiene un orificio 71a de inserción para insertar una sección de árbol de la herramienta 80 de fijación. Por lo cual, al fijar la sección de árbol de la herramienta 80 de fijación que ha sido insertada en el orificio 71a de inserción en la sección 53a
20 de instalación de herramienta de fijación del cuerpo 50 principal de camisa, la sección 71 presionada es presionada hacia la sección 53 de instalación de placa de presión por la sección de cabeza de la herramienta 80 de fijación.
La sección 72L de presión es soportada por la sección 71 de presión que está a la misma mediante la sección 73L de deformación elástica. Esta sección 72L presionada es una porción que presiona la porción 10A de enfriamiento de la 25 tubería 10 refrigerante contra la ranura 51L cuando la sección 71 presionada es presionada en dirección al cuerpo 50 principal de camisa por la herramienta 80 de fijación. La sección 72L de presión tiene una forma que es larga en la misma dirección que la dirección de la longitud de la porción 10A de enfriamiento de la tubería 10 de refrigerante, y presiona la totalidad de la porción de la porción 10A de enfriamiento de la tubería 10 de refrigerante que está montada en la ranura 51L contra la superficie de la ranura 51L. La sección 72R de presión tiene una forma que es simétrica a la
30 sección 72L de presión con respecto de la sección 71 presionada, y por tanto se omite aquí la descripción de la misma.
La sección 73L de deformación elástica está formada entre la sección 71 presionada y la sección 72L de presión, y tiene una forma que se extiende de modo que abarca desde un extremo hasta el otro extremo de la placa 70 de presión en la dirección de la longitud de la misma. La sección 73L de deformación elástica tiene una forma sobresaliente que 35 sobresale en dirección al lado del cuerpo 50 principal de camisa, y es también larga en la dirección de la longitud de la placa 70 de presión (la dirección según la cual se extiende la porción 10A de enfriamiento de la tubería 10 refrigerante). Al tener una forma sobresaliente de este tipo, la sección 73L de deformación elástica tiene una función para elevar la rigidez de la placa 70 de presión. Esta sección 73L de deformación elástica se deforma elásticamente de modo que permite que la sección 72L de presión sea desplazada en una dirección que se aleja del cuerpo 50 principal de camisa 40 debido a que recibe una fuerza de reacción de la porción 10A de enfriamiento de la tubería 10 de refrigerante cuando la sección 71 presionada es presionada en dirección al cuerpo 50 principal de camisa por la herramienta 80 de fijación (el ángulo θ mostrado en las Figs. 5 y 6 cambia). La sección 73L de deformación elástica tiene una forma que sobresale en dirección al lado de la camisa 40 refrigerante desde la sección 71 presionada, aunque la dimensión de este saliente es menor que la dimensión entre la sección inferior de la sección 54L de extracción y la cara superior de la sección 53 de
45 instalación de placa de presión, y en consecuencia no se produce la interferencia entre la sección 73L de deformación elástica y la sección 54L de extracción. La sección 73R de deformación elástica tiene una forma que es simétrica a la sección 73L de deformación elástica, con respecto de la sección 71 presionada, y por tanto se omite aquí una descripción de la misma.
50 Las secciones 75L, 75R de acoplamiento tienen una porción que se extiende en la dirección de la anchura de la placa 70 de presión (la dirección a lo ancho), y una porción que se extiende en la dirección de la longitud. En otras palabras, las secciones 75L, 75R de acoplamiento tienen ambas una porción en forma de L.
El procedimiento para instalar la placa 70 de presión en la camisa 40 refrigerante es como sigue. En primer lugar, como
55 se muestra en la Fig. 7, las secciones 75L de acoplamiento de la placa 70 de presión se insertan en el orificio 64a de inserción de la sección 64 de acoplamiento correspondiente de la camisa 40 refrigerante, acoplando así estos elementos entre sí (estado abierto). A continuación, se hace girar la placa 70 alrededor de la porción acoplada de la sección 64 de acoplamiento y la sección 75L de acoplamiento. De este modo, como se muestra en la Fig. 11, la placa 70 de presión se enfrenta a la superficie 51 de instalación y desmontaje de la camisa 40 refrigerante (estado cerrado). En la
60 Fig. 11, la porción 10A de enfriamiento de la tubería 10 de refrigerante no se muestra, pero como se muestra en la Fig. 5 la porción 10A de enfriamiento se interpone entre la camisa 40 refrigerante y la placa 70 de presión, y suponiendo el estado cerrado anteriormente mencionado, la porción 10A de enfriamiento es presionada contra la superficie 51 de instalación y desmontaje de la camisa 40 refrigerante, y la porción 10A de enfriamiento establece contacto superficial con la superficie 51 de instalación y desmontaje.
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que se pueda obtener una gran área de la superficie de contacto entre la porción 10A de enfriamiento y la camisa 40 refrigerante, la camisa 40 refrigerante no tiene que tener ranuras necesariamente.
En la realización descrita anteriormente, se proporciona un ejemplo en el que la placa 70 de presión tiene un tamaño
5 que es capaz de cubrir sustancialmente la totalidad del cuerpo 50 principal de camisa, aunque la invención no está limitada a esto. Es necesario que la placa 70 de presión sea capaz de presionar la porción 10A de enfriamiento de la tubería 10 de refrigerante contra la superficie 51 de instalación y desmontaje, y por tanto la placa 70 de presión puede ser menor que el cuerpo 50 principal de camisa.
10 En la realización descrita anteriormente, se proporciona un ejemplo en el que el enfriador 30 incluye la placa 70 de presión, aunque la invención no está limitada a esto. Siempre que se adopte una estructura en la que la porción 10A de enfriamiento pueda mantener un estado de contacto con la superficie 51 de instalación y desmontaje durante el funcionamiento del aparato 1 de refrigeración, y que la porción 10A de enfriamiento pueda ser extraída de la superficie 51 de instalación y desmontaje durante, por ejemplo, servicios de mantenimiento, es posible omitir la placa 70 de
15 presión, y también es posible adoptar otro elemento de soporte en lugar de la placa 70 de presión. Como medio para omitir la placa 70 de presión, sería posible adoptar un método que haga que el diámetro de las ranuras 51L, 51R de la camisa 40 refrigerante sea sustancialmente el mismo que la forma exterior de la porción 10A de enfriamiento, hasta el punto en que la porción 10A de enfriamiento pueda ser instalada y desmontada, y al mismo tiempo pueda sujetar la porción 10A de enfriamiento.
20 En la realización que se ha descrito anteriormente, se proporciona un ejemplo en el que los tornillos se atornillan a unos orificios de tornillo como medios para instalar el dispositivo 20 de potencia sobre la superficie 52 enfrentada, aunque la invención no está limitada a esto, y también es posible utilizar otros medios de fijación.
25 En la realización que se ha descrito anteriormente, se proporciona un ejemplo en el que la camisa 40 refrigerante incluye un cuerpo 50 principal de camisa y patas 60a, 60b de soporte, y el cuerpo 50 principal de camisa y las patas 60a, 60b de soporte son cuerpos separados, aunque la invención no está limitada a esto. Por ejemplo, el cuerpo 50 principal de camisa y las patas 60a, 60b de soporte pueden estar formados de una manera integrada.
30 En la realización descrita anteriormente, se proporciona un ejemplo en el que el aparato de refrigeración es un aparato de acondicionamiento de aire, aunque la invención no está limitada a esto. El aparato de refrigeración puede ser, por ejemplo, un aparato de suministro de agua caliente o un aparato de enfriamiento, o similar, que está provisto de un intercambiador de calor del tipo de enfriamiento de agua, en lugar del intercambiador 11 de calor interior de tipo de enfriamiento de aire.
35 A continuación se proporciona un resumen de las realizaciones descritas anteriormente.
El aparato de refrigeración tiene un circuito refrigerante. El aparato de refrigeración incluye: un dispositivo de potencia; una placa de cableado impreso sobre la que está montado el dispositivo de potencia; una tubería de refrigerante a
40 través de la cual fluye un refrigerante del circuito refrigerante; y una camisa refrigerante que tiene una superficie enfrentada que está en contacto con el dispositivo de potencia y está enfrentada a la placa de cableado impreso, enfriando la camisa refrigerante el dispositivo de potencia mediante el flujo de refrigerante en una porción de enfriamiento, que es una porción de la tubería de refrigerante.
45 El dispositivo de potencia incluye: un cuerpo principal de dispositivo; una primera sección de cable que se extiende en dirección a la placa de cableado impreso desde un lado del cuerpo principal de dispositivo y que está conectada a la placa de cableado impreso; y una segunda sección de cable que se extiende en dirección a la placa de cableado impreso desde el otro lado del cuerpo principal de dispositivo y que está conectada a la placa de cableado impreso.
50 La superficie enfrentada de la camisa refrigerante incluye: una porción de contacto que contacta con el cuerpo principal de dispositivo; una primera porción rebajada que está enfrentada a la primera sección de cable y fija una distancia de aislamiento a la primera sección de cable debido a que está posicionada más lejos del dispositivo de potencia que la porción de contacto; y una segunda porción rebajada que está enfrentada a la segunda sección de cable y asegura una distancia de aislamiento a la segunda sección de cable debido a que está situada más lejos del dispositivo de potencia
55 que la porción de contacto.
En esta composición, es posible enfriar el dispositivo de potencia mediante un refrigerante que fluye en una porción de enfriamiento de la tubería refrigerante, debido a que la camisa refrigerante contacta con el cuerpo principal de dispositivo, en la porción de contacto. Más específicamente, el aparato de refrigeración se basa en no impedir las
60 propiedades de enfriamiento de la camisa de refrigeración. Por tanto, al mismo tiempo que se aseguran las propiedades de enfriamiento de este modo, se puede asegurar en la primera porción rebajada en un lado de la porción de contacto una distancia de aislamiento entre la camisa refrigerante y la primera sección de cable, y se puede asegurar en la segunda porción rebajada en el otro lado de la porción de contacto una distancia de aislamiento entre la camisa refrigerante y la segunda sección de cable.
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En consecuencia, con esta composición, es posible omitir la lámina de aislamiento que se ha dispuesto entre la camisa refrigerante y el dispositivo de potencia en un aparato de refrigeración convencional, al mismo tiempo que se aseguran las propiedades aislantes entre la camisa refrigerante y las secciones de cable del dispositivo de potencia.
5 En el aparato de refrigeración, deseablemente la camisa refrigerante tiene una forma que es larga en una dirección y está formada mediante moldeado por extrusión; y la porción de contacto, la primera porción rebajada y la segunda porción rebajada se extienden cada una en la una dirección.
Con esta composición, es posible fabricar de manera eficiente la camisa refrigerante mediante moldeado por extrusión. Además, la camisa refrigerante que se obtiene mediante moldeado por extrusión tiene una estructura en la que la porción de contacto, la primera porción rebajada y la segunda porción rebajada se extienden en la una dirección, y por tanto simplemente disponiendo el dispositivo de potencia en un estado en el que el cuerpo principal de dispositivo hace contacto con la porción de contacto, la primera sección de cable está enfrentada a la primera porción rebajada, y la segunda sección de cable está enfrentada a la segunda porción rebajada, es posible enfriar el dispositivo de potencia,
15 así como es posible garantizar una distancia de aislamiento entre la camisa refrigerante, la primera sección de cable y la segunda sección de cable.
En el aparato de refrigeración, deseablemente la sección de extremo en el lado de la porción de contacto de la primera porción rebajada es una superficie inclinada que tiene una pendiente que se aleja de la porción de contacto, en una dirección que se aleja de la primera sección de cable; y la sección de extremo en el lado de la porción de contacto de la segunda porción rebajada es una superficie inclinada que tiene una pendiente que se aleja de la porción de contacto, en una dirección que se aleja de la segunda sección de cable.
Con esta composición, como la sección de extremo en el lado de la porción de contacto en la primera porción rebajada y
25 la sección de extremo en el lado de la porción de contacto de la segunda porción de extremo son superficies inclinadas, entonces se consigue una excelente capacidad para transmitir el calor del dispositivo de potencia a la porción de enfriamiento, al mismo tiempo que se asegura una distancia de aislamiento entre la camisa de refrigeración, la primera sección de cable y la segunda sección de cable. En otras palabras, es posible elevar la capacidad de la camisa refrigerante para transmitir el calor del dispositivo de potencia a la porción de enfriamiento en comparación con un caso en el que las secciones de extremo tienen una superficie plana perpendicular a la porción de contacto en lugar de una superficie inclinada.
En el aparato de refrigeración, deseablemente el cuerpo principal de dispositivo incluye: una parte de señal que está situada en el lado de la primera sección de cable y está conectada a la primera sección de cable; y una parte eléctrica
35 pesada que está situada en el lado de la segunda sección de cable, está conectada a la segunda sección de cable, y es más proclive a generar calor que la parte de señal; y la anchura de la segunda porción rebajada es mayor que la anchura de la primera porción rebajada.
Con esta composición, es posible asegurar más fiablemente (preferentemente) una distancia de aislamiento entre la segunda porción rebajada y la segunda sección de cable que está conectada a la parte eléctrica pesada del cuerpo principal de dispositivo, al hacer la anchura de la segunda porción rebajada mayor que la anchura de la primera porción rebajada.
En el aparato de refrigeración descrito anteriormente, si la segunda porción rebajada se dispone en una posición más
45 cercana al centro en la dirección de la anchura de la camisa de refrigeración que la primera porción rebajada, entonces se asegura más fácilmente una distancia de aislamiento entre la segunda sección de cable y la segunda porción rebajada.
1 aparato de acondicionamiento de aire 2 unidad exterior 3 unidad interior 4 circuito refrigerante 10 tubería de refrigerante 10A porción de enfriamiento de la tubería de refrigerante
55 20 dispositivo de potencia 20P parte eléctrica pesada 20S parte de señal 200 cuerpo principal de dispositivo 201 primera sección de cable 202 segunda sección de cable 21 primer inversor 22 segundo inversor 23 primer convertidor 24 segundo convertidor
65 30 enfriador 40 camisa refrigerante
15
51 superficie de instalación y desmontaje
52 superficie enfrentada
520 porción de contacto
521 primera porción rebajada
5 522 segunda porción rebajada
90 placa de cableado impreso
91 placa de circuito impreso
100 módulo de componente eléctrico
C centro de la dirección de la anchura del cuerpo principal de camisa en la camisa refrigerante 10 L1 anchura de la primera porción rebajada
L2 anchura de la segunda porción rebajada
16

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