JP2005020803A

JP2005020803A - Control unit, control unit for compressor, and compressor

Info

Publication number: JP2005020803A
Application number: JP2003177992A
Authority: JP
Inventors: Masanori Ogawa; 正則小川; Naoki Shimokawa; 直樹下河; Akifumi Yoshitsubaki; 紀史吉椿
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2003-06-23
Filing date: 2003-06-23
Publication date: 2005-01-20
Anticipated expiration: 2023-06-23
Also published as: CN1574584A; JP4033052B2; CN100459394C

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To realize a control unit for controlling inverter which can realize a stable operation by compacting to reduce a size and raising reliability of circuit parts. <P>SOLUTION: The control unit includes a housing 5 in which at least a rectifying circuit 6, a switching circuit 7 and a control circuit 8 are contained as a drive circuit in such a manner that the rectifying circuit 6 and the switching circuit 7 are disposed to face a side plate 2 of the housing 5. Heats generated from a diode 10 and an IGBT 13 are externally dissipated via a thermal conductor 21. The control unit is compacted to be reduced in size, and the reliability of circuit parts in the housing 5 is raised. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、交流電源を用いたインバータ制御により駆動部を制御する制御ユニットと、空調用冷凍サイクルに用いられる冷媒圧縮用の圧縮機を駆動させるための圧縮機用制御ユニットおよびこの制御ユニットを一体的に搭載した圧縮機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
家庭用空気調和機の圧縮機としてはインバータ制御による圧縮機が主流であり、圧縮機とその圧縮機を制御する制御ユニットが空気調和機を構成する室外ユニットに搭載されて冷凍サイクルを運転している。
【０００３】
図１１は従来の分離型空気調和機における室外ユニットの概略構成を示す斜視図である。図１１に示すように、室外ユニット１００は、圧縮機構部（図示せず）およびこの圧縮機構部を駆動する電動機部（図示せず）を密閉容器内に収納した圧縮機１１０と、外気との熱交換を行うための室外熱交換器１２０と、熱交換のための外気を送風する送風機１３０により構成されている。また、これらの構成要素は外枠体（図示せず）に収納されている。また、室外ユニット１００の構成要素部品を駆動するための駆動回路ユニット１４０が、室外ユニット１００の上部空間に圧縮機１１０とは切り離されて配置されている。
【０００４】
駆動回路ユニット１４０は、圧縮機１１０を駆動制御するための圧縮機用制御ユニット、送風機１３０を駆動制御するための送風機用制御ユニット、冷凍サイクルを駆動制御するための冷凍サイクル用制御ユニット、さらには室内ユニットへの配線部などにより構成され、大部分は圧縮機用制御ユニットである。
【０００５】
一方、図１２には、空気調和機の圧縮機として、インバータ制御による圧縮機を駆動するための駆動回路図を示す。図１２に示すように、交流商用電源２００を直流に変換するコンバータ回路部となる整流回路部２１０、直流を三相交流に変換して圧縮機１０１の電動機部であるモータ２２０を駆動するインバータ回路部となるスイッチング回路部２３０、さらにスイッチング回路部２３０を駆動するゲートドライブ回路部２４０、さらに通電信号を形成する演算器２５０により構成されている。ここで、整流回路部２１０はリアクタンス２６０、コンデンサ２７０、さらにはダイオード２８０などの組み合わせによって形成されている。また、スイッチング回路部２３０は、高速スイッチングが可能なＩＧＢＴ（ＩｎｓｕｌａｔｅｄＧａｔｅＢｉｐｏｒｍｏｄｅＴｒａｎｓｉｓｔｏｒ）やパワートランジスタなどよりなるスイッチング素子２９０によって構成されている。
【０００６】
図１１に示すように、駆動回路ユニット１４０はそれぞれの駆動要素とは別体で設けられ、それらの駆動要素とは組み立て時に配線接続する構成となっている。
【０００７】
一方、近年、車載空調機にもインバータ制御の圧縮機が搭載され、空調機の小型化軽量化などを目的として、圧縮機と圧縮機制御回路ユニットとを一体化した例が開示されている（例えば、特許文献１、特許文献２など）。
【０００８】
【特許文献１】
特開２００２−１７４１７８号公報
【特許文献２】
特開２００３−１３８５９号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
近年、家庭用機器、特に空調機などにはその小型化と省エネルギ性が要求されている。そのため、室内ユニットでの熱交換器の伝熱面積が増大するのと同様に、室外ユニットでも熱交換器の伝熱面積を増大させ、なおかつ、室外ユニットを小型化することが要求されている。一方、室外ユニットに搭載されている圧縮機についても小型高性能化が要求されている。また、圧縮機については、圧縮機本体と制御ユニットを一体化して、圧縮機構成部品の小型化と製造時の組み立て性を容易にすることなども要求されている。
【００１０】
これらの要求に対して、交流商用電源を用いたインバータ駆動の圧縮機を用いた空調機では、図１１に示すように、圧縮機本体と制御ユニットとが別体で設けられている。圧縮機用制御ユニットは、交流商用電源を直流に変換するダイオードなどにより構成されたコンバータ回路部よりなる整流回路部、直流を交流に変換するＩＧＢＴなどにより構成されたインバータ回路部となるスイッチング回路部、スイッチング回路を駆動するためのドライブ回路、さらにこれらを制御するための制御回路部により構成されている。そのため、コンバータ回路部やインバータ回路部での放熱面積を大きくする必要があり、なおかつその制御ユニットを別体で室外ユニットに設けているために制御ユニットの室外ユニットに占める体積が大きくなり、室外熱交換器の有効伝熱面積を減少させて性能を損なわせている。
【００１１】
一方、車載用のインバータ駆動圧縮機の場合は、直接に直流電源を使用するため、圧縮機用制御ユニット内に整流回路部（コンバータ回路部）を設ける必要がない。そのため、圧縮機用制御ユニットの小型化が可能となり圧縮機本体と一体化して車載することが可能となる。しかしながら、圧縮機用制御ユニットを圧縮機本体と一体化した場合、制御ユニット内のパワー回路部品などの発熱部品の冷却が十分になされないといった課題や、圧縮機の振動によって部品の破損が生じるなどの課題が発生する。また、制御ユニットの発熱部品を冷却するために圧縮機の吸入冷媒を利用する方法は、冷凍サイクルの安定運転に影響を与えるという課題を有している。
【００１２】
本発明は、これらの上記の課題を解決するためになされたもので、交流商用電源を用いてインバータ駆動する電動機などの制御ユニットを小型化するとともに制御ユニット内部の回路部品の信頼性を高めることを目的とする。特にインバータ圧縮機の制御ユニットの小型化と回路部品の信頼性を高め、制御ユニットと圧縮機本体とを一体化した圧縮機を実現し、空気調和機の室外ユニットに搭載した時に、室外熱交換器の有効伝熱面積を増加させ、空調能力を増大させることが可能な、圧縮機用制御ユニットと圧縮機を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
これらの課題を解決するために、本発明の制御ユニットは、筐体と、駆動回路部を構成する回路部品とを備え、駆動回路部は少なくともコンバータ回路部とインバータ回路部と制御回路部とを構成し、回路部品を筐体内に配置するとともに筐体を密封した構成としている。
【００１４】
この構成により、交流商用電源を用いたインバータ駆動用制御ユニットを筐体内に一体化して小型化し、外部に対しても防水防滴構造とすることで制御ユニット内の回路部品の信頼性を高めることができる。
【００１５】
さらに、筐体内に配置された回路基板は樹脂を充填してモールドされている。そのため、耐絶縁性、耐振動性を確保できる。
【００１６】
さらに、平面配置された回路基板上に回路部品が搭載されているため、回路部品の組み立て性が向上する。
【００１７】
また、駆動回路部を、回路部品を搭載した複数のリジッド基板と、リジッド基板同士を接続配線するフレキシブル基板とにより構成された回路基板上に形成している。そのため、回路基板を筐体に収納する際に、煩雑な配線作業なしで、なおかつ回路基板全体をコンパクトに筐体に収容することができる。
【００１８】
さらに、回路基板を渦巻き状に屈曲して筐体内に配置しているため、筐体内への収納性が増し、制御ユニットとしての小型化が図られる。
【００１９】
さらに、リング状の鉄心とその鉄心に巻回されたコイルにより駆動回路部のリアクタンスを構成し、鉄心を筐体の中心部に配置している。そのため、高容量のリアクタンスを実現し、なおかつ筐体内でコンパクトに構成することができる。
【００２０】
さらに、ボビンとそのボビンに巻回された積層コンデンサにより駆動回路部のコンデンサを構成し、ボビンを筐体の中心部に配置している。そのため高容量のコンデンサを実現し、なおかつ筐体内でコンパクトに構成することができる。
【００２１】
さらに、渦巻き状に屈曲された回路基板間に、誘電体を積層してコンデンサを形成している。そのため、高容量のコンデンサを実現し、なおかつ筐体内でコンパクトに構成することができる。
【００２２】
また、コンバータ回路部およびインバータ回路部を筐体の側部に面して配置しているため、コンバータ回路部およびインバータ回路部の発熱部品からの発熱を筐体外部に放熱しやすく、筐体内部の回路部品の信頼性を高めることができる。
【００２３】
さらに、筐体の外側部にフィン部を有している。発熱部品からの発熱を筐体の外壁を通して外部に放熱する際に放熱効果が大きく、発熱回路部品の信頼性を確保できるとともに、他の部品への熱的影響を排除し高い信頼性を得ることができる。
【００２４】
さらに、筐体には熱伝導率の異なる複数種類の樹脂を充填し、コンバータ回路部およびインバータ回路部と筐体の側部との間には樹脂のうち熱伝導率の大きい樹脂を充填している。そのため、発熱部品と筐体の側部との熱移動における熱抵抗を小さくすることが可能となり、発熱部品からの放熱を大きくして、制御ユニットをコンパクトにして部品を高密度に配置しても、回路部品の安定動作を実現することができる。
【００２５】
さらに、制御回路部を筐体の内側に配置し、制御回路部とコンバータ回路部およびインバータ回路部との間に断熱層を設けている。そのため、発熱部品からの熱が制御回路部品に伝わることがなく、制御回路部品の熱的ダメージを低減することができる。
【００２６】
さらに、制御回路部と筐体とを短絡する配線部を備えているため、制御回路部をシールド保護することが可能となる。
【００２７】
また、本発明の圧縮機用制御ユニットは、圧縮機を駆動制御するための制御ユニットであって、制御ユニットが上記の制御ユニットである。そのため、圧縮機用制御ユニットとして小型化と回路部品の高い信頼性を実現することができる。
【００２８】
また、本発明の圧縮機は、圧縮室内に吸入された冷媒を圧縮する圧縮部と、圧縮部を駆動するモータ部と、圧縮部とモータ部とを収納して密閉化された第一の筐体と、第一の筐体外に設けられた第二の筐体とを備え、第二の筐体にはモータ部を駆動するコンバータ回路部とインバータ回路部と制御回路部とが収納され、第二の筐体が第一の筐体に一体化して固定されている。
【００２９】
このように構成することにより、交流商用電源を用いたインバータ圧縮機として、制御ユニットと一体化して空気調和機の室外ユニットに搭載した時に、室外熱交換器の有効伝熱面積を増加させ、空調能力を増大させることが可能となる。
【００３０】
さらに、第二の筐体は前述の圧縮機用制御ユニットである。そのため、圧縮機用制御ユニットとして小型でコンパクト、なおかつ発熱部品からの放熱が十分に行えるため、圧縮機本体との一体化が容易になる。そのため、空調機の室外ユニットに搭載する際に、室外機ユニットにおける圧縮機の体積を低減し、熱交換器の有効伝熱面積をさらに増大させることができるとともに、圧縮機とその駆動回路との配線組み立て性が向上する。
【００３１】
さらに、第一の筐体の上面には圧縮部からの冷媒吐出管が設けられ、第二の筐体が第一の筐体の上面に固定されている。そのため、圧縮機本体への搭載が容易になる。さらに、第二の筐体には吐出管貫通部が設けられ、さらに第二の筐体の吐出管貫通部周囲に空気断熱部を設けているため、高温の吐出管による圧縮機用制御ユニットへの熱影響を排除することができ、制御ユニット内の回路部品の信頼性を高めることができる。
【００３２】
さらに、第二の筐体には、第一の筐体に設けた冷媒吐出管の外径よりも大きな幅を有するスリット部により吐出管貫通部を形成しているため、第二の筐体の取り外しが容易となり圧縮機用制御ユニットのメンテナンス性が高まる。
【００３３】
さらに、第二の筐体は少なくとも２分割され、分割された第二の筐体の片方にはコンバータ回路部とインバータ回路部が収納され、他方には制御回路部を収納しているため、第二の筐体のメンテナンス性が高まるとともに、回路部品への熱影響を抑え、信頼性を高めることができる。
【００３４】
さらに、コンバータ回路部、インバータ回路部および制御回路部のうちの少なくとも一つが温度検知手段を有しているため、冷凍サイクルを制御して吐出温度を制御し、圧縮機用制御ユニットの熱的ダメージを抑制することができる。
【００３５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、制御ユニットとしての圧縮機用制御ユニットとそれを用いた圧縮機について図面を用いて詳しく説明する。
【００３６】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１における圧縮機用制御ユニットの平面図、図２はそのＡ−Ａ断面図である。
【００３７】
図１および図２に示すように、圧縮機用制御ユニット１は側板部２と底板部３と天板部４により円筒形状の筐体５を形成し、筐体５の内部に圧縮機を駆動制御するための駆動回路部品が収納されている。駆動回路部品は、交流商用電源を直流に変換するコンバータ回路部である整流回路部６、直流を交流に変換するインバータ回路部であるスイッチング回路部７、および制御回路部８のそれぞれのブロックに大きく分けられて収納されている。圧縮機用制御ユニット１の中央部には、圧縮機からの冷媒吐出配管が貫通する吐出管貫通部９が設けられている。
【００３８】
整流回路部６には、ダイオード１０、コンデンサ１１、リアクタンス１２などが配置されている。また、スイッチング回路部７には、高速スイッチングを行うＩＧＢＴ１３、その素子を駆動するためのドライブ回路１４などが配置されている。また、制御回路部８には制御信号発生器１５やマイコン１６などの制御回路部品が配置されている。
【００３９】
整流回路部６が位置する部分の筐体５の側板部２には、商用交流電源の取り込み端子部１７が設けられ、スイッチング回路部７が位置する部分の筐体５の側板部２には、圧縮機の電動機部への出力端子部１８が設けられている。
【００４０】
図２は図１のＡ−Ａ断面図であり、図２に示すように円筒形の側板部２と、上面に設けられた天板部４と、さらに底板部３とにより密閉容器を構成している。さらに、中央部には吐出管貫通部９が底板部３から天板部４を貫通して設けられている。これらの側板部２、天板部４あるいは底板部３は熱伝導率の高い、例えば金属材料などにより構成されるとともに、防水防滴の密閉構造を有している。図２に示すように、筐体５に収納された各駆動回路部品は、筐体５の底部に平面配置して設けられた回路基板である基板１９に実装されている。図２においては、各駆動回路部品の接続端子２０が基板１９上に接続される構成としているが、基板１９に直接表面実装して、回路部品の載置面積と載置体積を小さくすることも可能である。
【００４１】
図１に示すように、整流回路部６のダイオード１０やスイッチング回路部７のＩＧＢＴ１３などの発熱部品は側板部２に面して配置され、さらに側板部２とそれらの発熱部品との間には、高熱伝導率材料よりなる熱伝導体２１を介在させている。熱伝導体２１はダイオード１０やＩＧＢＴ１３からの発熱を筐体５外部へ放熱するための部材であり、これらの発熱部品と密着して設けられるように接着性樹脂層２２を設けた構成としている。また熱伝導体２１の材料は高熱伝導率材料である銅やアルミなどの金属材料、あるいは高熱伝導率の樹脂材料などを用いることができる。熱伝導体２１が弾性を有する樹脂材料で構成した場合には、発熱部品と熱伝導体２１との密着性を確保できるので必ずしも接着性樹脂層２２を設ける必要はなくなる。
【００４２】
図２に示すように、筐体５の内部にはそれぞれの回路部品の間には樹脂２３がモールドされ、それぞれの回路部品間の絶縁を確保しているとともに耐振動性、耐防湿性などを確保している。ここで、発熱の大きい整流回路部６やスイッチング回路部７と、発熱の小さい制御回路部８とにより構成されていることから、回路部品の間にモールドする樹脂２３をそれぞれの領域ブロックで異ならせることによってそれぞれの回路部品の信頼性を高めることもできる。すなわち、全体としては熱伝導率の大きい樹脂材料をモールドし、整流回路部６やスイッチング回路部７と制御回路部８とが接する境界部には断熱性を有する低熱伝導率の樹脂材料をモールドすることも可能である。また、断熱性を有する樹脂材料に代えて空気断熱層を設けることも可能である。したがって、各ブロック、各回路部品に応じて樹脂材料を選択し、放熱量の制御と回路部品の固定をすることによって、圧縮機用制御ユニットをコンパクトにすることができる。
【００４３】
このように、制御ユニットは筐体を一体化して密閉構造としているため、防水防滴構造とすることで制御ユニット内回路部品の信頼性を高めることができる。また、筐体内に配置された回路部品は樹脂を充填してモールドされているため、耐絶縁性、耐振動性を確保でき、圧縮機などの振動発生源に直接搭載しても回路部品の信頼性を確保できる。
【００４４】
さらに、実施の形態１では、回路部品を筐体５の底部に平面配置した基板１９上に搭載接続する構成としているため、基板１９に回路部品を搭載した後に筐体５に収納し、樹脂をモールドすることによって回路部品を固定し、その後天板部４を固定することで制御ユニットの組み立てができ、その組み立て性が容易となる。
【００４５】
（実施の形態２）
図３は本発明の実施の形態２における圧縮機用制御ユニットの平面図である。
【００４６】
実施の形態２が実施の形態１と異なるのは、吐出管貫通部９の周囲の構成だけであるので他の構成要素についての説明は省略する。実施の形態２では吐出管貫通部９の周囲にコンデンサ２４を設けている。コンデンサ２４としてはボビン（図示せず）に巻回した積層タイプのコンデンサであり、ボビンが吐出管貫通部９を利用して配置されている。そのため、高容量のコンデンサ２４が筐体５内のスペースを有効に活用してコンパクトに形成できる。したがって、圧縮機用制御ユニットへの回路部品の収納を効率的に行い、筐体５の回路部品配置スペースの有効利用と小型化が可能となる。
【００４７】
また、図３においては、整流回路部６のコンデンサを吐出管貫通部６の周囲に巻回してコンデンサ２４を形成しているが、同じ整流回路部６のリアクタンス１２を吐出管貫通部９の周囲に形成することも可能である。すなわち、リング状の鉄心とその鉄心に巻回されたコイルによって形成されたリアクタンスを、リング状の鉄心を吐出管貫通部９に挿入することによって配置することができる。この構成によっても、高容量のリアクタンスが可能となり、圧縮機用制御ユニットへの回路部品の収納を効率的に行い、筐体５の回路部品配置スペースの有効利用と小型化が可能となる。
【００４８】
吐出管貫通部９を利用してコンデンサを配置するかリアクタンスを配置するかは、適宜選択可能であるし、制御ユニットの厚み方向に両者を配置することも可能である。
【００４９】
（実施の形態３）
図４は本発明の実施の形態３における圧縮機用制御ユニットの平面図である。実施の形態３における圧縮機用制御ユニット３０は、実施の形態１あるいは実施の形態２で示した筐体５の側板部２の外周面に複数の放熱フィン３１を設けた構成であり、他の構成要素は実施の形態１あるいは実施の形態２と同じである。
【００５０】
図４に示すように、側板部２の外周面には放熱フィン３１が所定のピッチ、所定の長さで多数配設されている。放熱フィン３１は熱伝導率の大きな材料、例えば銅やアルミ材料などによって構成され、さらにその表面に耐食性の表面処理が施されている場合もある。また、これらの放熱フィン３１は側板部２の外周面に機械的に埋め込み固定したり、ろう付けや溶接などの手段によって固定されても良いし、側板部２と一体的に押し出し加工などで形成することも可能である。
【００５１】
実施の形態１で説明したように、筐体５に収納されている回路部品は整流回路部６やスイッチング回路部７に発熱部品を有している。圧縮機用制御ユニットとして安定動作を行うためには、これらの発熱を外部に効率的に放熱するとともに、内部のその他の回路部品に熱的な影響を与えないことが重要である。実施の形態１と実施の形態２では、これらの発熱部品を側板部２に面して配置し、高熱伝導率材料の熱伝導体２１で外部に伝導伝熱させて放熱させる構成としている。しかしながら、これらの熱をさらに効率的に放熱するためには側板部２の外周面での伝熱面積を増加させるか熱伝達率を上げる必要がある。本実施の形態のように側板部２の外周面に放熱フィン３１を設けて伝熱面積を増加することによって放熱を促進することができる。また、このような圧縮機用制御ユニット３０を圧縮機本体の上部に搭載する場合には、これらの放熱フィン３１の外径と圧縮機本体の外形寸法との関係を最適にすることによって、圧縮機からの放熱によって発生する自然対流を利用して放熱フィン３１での対流伝熱を促進することができる。また、放熱フィン３１は側板部２の外周面全周に設けても良いし、発熱部品の配置された領域に選択的に配置しても良く、さらに底板部３、天板部４に設けても良い。
【００５２】
このような構成によって、制御ユニットからの発熱を効率的に外部放熱することが可能となり、制御ユニットを小型コンパクトにして回路部品の安定動作を実現し、信頼性を高めることができる。
【００５３】
（実施の形態４）
図５は本発明の実施の形態４における圧縮機用制御ユニットの平面図であり、図６は実施の形態４における回路部品を搭載した基板の構成を模式的に示す平面図である。
【００５４】
図５に示すように、圧縮機用制御ユニット４０は実施の形態１から実施の形態３で述べた筐体５とその筐体５内部に配置収納された回路部品より構成されている。本実施の形態が実施の形態１から実施の形態３と異なるのは、筐体５内部での回路部品の配置収納の方法とそのための基板、回路部品の構成の方法である。
【００５５】
まず、回路部品を搭載する基板について述べる。図６に示すように、圧縮機を駆動制御するための回路部品は、エポキシ樹脂材料などの剛体材料よりなるリジッド基板４１、４２、４３、４４、４５とそれらのリジッド基板４１からリジッド基板４５同士を接続配線するフレキシブル基板４６とにより構成されている。リジッド基板４１からリジッド基板４５はそれぞれ圧縮機の駆動制御回路を構成し、例えばリジッド基板４１には整流回路部、リジッド基板４２にはスイッチング回路部、リジッド基板４３とリジッド基板４４には制御回路部、リジッド基板４５にはドライブ回路部などがそれぞれ形成されている。これらのリジッド基板４１からリジッド基板４５への回路部品の搭載方法は端子付部品を半田固定する方法や表面実装による方法など種々の方法が適用可能である。また、フレキシブル基板４６は可撓性を有し屈曲自在な材料で構成されている。
【００５６】
図５は、上述のリジッド基板４１からリジッド基板４５とフレキシブル基板４６よりなる回路基板を筐体５内部に収納した状態を示している。リジッド基板４１からリジッド基板４５とフレキシブル基板４６より構成された回路基板４７は、渦巻き状に屈曲されて筐体５内部に収容されている。また、図５の渦巻き状に屈曲されたフレキシブル基板４６の内部には、破線で示すような同じく渦巻き状に巻回されて面積を大きくしたコンデンサ４８が設けられている。フレキシブル基板４６に接続されたリジッド基板４１からリジッド基板４５が、側板部２に面して配置され、特に整流回路部を構成するダイオードやスイッチング回路部を構成するＩＧＢＴなどの発熱部品は側板部２の内周面に当接するように構成されている。
【００５７】
また、吐出管貫通部９の周囲には実施の形態２で述べたようにリアクタンス１２が設けられている。さらに、これらの回路部品が収納された空間には、樹脂材料４９がモールドされ、特に側板部２の内周面には高熱伝導率材料よりなる樹脂層５０がモールドされている。また、マイコンなどが搭載された制御回路部４４はノイズ影響を除去するために、端子５１によって側板部２と接地されている。
【００５８】
このように、実施の形態４によれば、回路基板４７は回路部品を搭載した複数のリジッド基板４１からリジッド基板４５と、リジッド基板４１からリジッド基板４５同士を接続配線するフレキシブル基板４６とにより構成している。そのため、回路基板４７を筐体５に収納する際に、煩雑な配線作業なしで、なおかつ回路基板４７全体をコンパクトに筐体５に収容することができる。また、回路基板４７を渦巻き状に屈曲して筐体５内に配置しているため、筐体５内への収納性が増し、制御ユニットとしての小型化を図ることができる。また、リジッド基板４１からリジッド基板４５に配置された発熱部品を側板部２の内周面に当接させることができ、これらの部品からの放熱性を良好にして回路部品の信頼性を向上させることができる。
【００５９】
さらに、渦巻き状に屈曲された回路基板４７間に、高容量のコンデンサ４８をコンパクトに構成することができる。なお、側板部２の外周面に放熱フィンを設けることで、放熱性をさらに向上させることも可能である。
【００６０】
（実施の形態５）
図７は本発明の実施の形態５における圧縮機を模式的に示す正面図であり、図８は同じく実施の形態５における圧縮機に搭載された圧縮機用制御ユニットの平面図である。
【００６１】
図７に示すように、密閉された第一の筐体である圧縮機本体６０の内部には、冷媒吸入管６１より吸入された冷媒を圧縮する圧縮部６２と圧縮部６２を駆動するモータ部６３が収納配置されている。モータ部６３によって発生する回転力は回転軸（図示せず）を介して圧縮部６２に伝達され、圧縮機構部（図示せず）を回転運動あるいは往復運動させることによって冷媒を圧縮し、上部に設けられた冷媒吐出管６４より冷凍サイクル中に供給される。また、圧縮機本体６０はベース６５によって、例えば室外ユニットなどに配置固定されている。
【００６２】
圧縮機本体６０の上部には、第二の筐体である圧縮機用制御ユニット６６を冷媒吐出管６４が貫通し、断熱性と防振性を有する中間部材６７を介して圧縮機本体６０と一体的に固定されている。そのため、圧縮機本体６０からの圧縮機用制御ユニット６６への熱影響と振動影響を軽減し、圧縮機用制御ユニット６６の安定動作を実現している。また圧縮機用制御ユニット６６に設けた出力端子部６８と圧縮機本体６０に設けた入力端子部６９が接続され、圧縮機本体６０のモータ部６３の駆動制御を行っている。
【００６３】
ここで、圧縮機用制御ユニット６６は前述の実施の形態１から実施の形態４に述べた圧縮機用制御ユニットであり、圧縮機本体６０のモータ部６３がインバータ制御されて回転数可変に制御される。したがって、圧縮機用制御ユニット６６は、少なくともコンバータ回路部、インバータ回路部、制御回路部が実施の形態１から実施の形態４に述べたように構成されている。
【００６４】
図８の圧縮機用制御ユニット６６の上面図に示すように、圧縮機用制御ユニット６６の冷媒吐出管６４が貫通するその周囲には、空隙部７０が設けられている。空隙部７０は圧縮機用制御ユニット６６の高さ方向に圧縮機用制御ユニット６６を貫通し、冷媒吐出管６４と圧縮機用制御ユニット６６内部に配置された回路部品とを断熱している。また、圧縮機用制御ユニット６６のコンバータ回路部、インバータ回路部、制御回路部のうちの少なくとも一つには、温度検出手段（図示せず）が設けられてそれらを構成する回路部品あるいは基板の温度を検知している。これらの温度は圧縮機本体６０の運転にフィードバック制御され、冷媒吐出管６４からの吐出冷媒温度を制御して、圧縮機用制御ユニット６６内の回路部品の保護あるいは安定運転を行うように制御される。
【００６５】
（実施の形態６）
図９は本発明の実施の形態６における圧縮機用制御ユニットの平面図であり、図９（ａ）は制御ユニットにスリット部を設けた例であり、図９（ｂ）は制御ユニットを分割可能とした例を示している。
【００６６】
図９（ａ）に示すように、圧縮機用制御ユニット７１はスリット部７２を有している。スリット部７２はその幅Ｗを冷媒吐出管６４の外径よりも大きくしているため、圧縮機本体への着脱は圧縮機用制御ユニット７１をスライドするだけで可能となる。そのため、圧縮機用制御ユニット７１のメンテナンス性が高まる。また、スリット部７２を挟んで、片方に発熱の大きい回路部品７３を収納し、他方に防熱の必要なあるいは発熱の小さい回路部品７４を収納することにより、断熱構造を形成し回路部品の信頼性を高めることができる。
【００６７】
一方、図９（ｂ）には、圧縮機用制御ユニット７１を冷媒吐出管６４の中心を通る線で２分割構成とした例を示し、分割したユニット７５、７６を接続端子７７で電気的に接続している。また、ユニット７５には発熱が小さいあるいは防熱の必要な制御回路部８を収納し、ユニット７６には発熱の大きい整流回路部６やスイッチング回路部７などを収納している。そのため、圧縮機用制御ユニット７１のメンテナンス性が向上するとともに、回路部品への断熱が行われて回路部品の信頼性を高めることができる。
【００６８】
（実施の形態７）
図１０には、図７に示した圧縮機を空気調和装置の室外ユニットに搭載した実施例を模式的に示している。図１０（ａ）は室外ユニットの平面図であり、図１０（ｂ）は正面図である。室外ユニット本体８０は外装部８１、室外熱交換器８２、送風ファン８３、送風機用モータ８４、送風ガイドとなるベルマウス８９、圧縮機８５により構成されている。圧縮機８５は圧縮機本体８６とその上部に搭載されて一体化された圧縮機用制御ユニット８７とにより構成されている。
【００６９】
本実施の形態における室外ユニットと図１１に示す従来の室外ユニットとの違いは、圧縮機の全体構成と駆動回路ユニットの構成である。すなわち、駆動回路ユニットの大部分を占める圧縮機用制御ユニット８７を、小型コンパクトにして圧縮機本体８６の上部に一体的に搭載している。したがって、従来は駆動回路ユニットにおいて無駄な領域となっていた室外熱交換器８２のうちの非有効伝熱領域８８を有効伝熱面積とすることができ、空調能力を増大させることが可能となる。
【００７０】
また、本実施の形態のように、圧縮機は圧縮機本体と圧縮機用制御ユニットが一体化されているため、室外ユニットの組み立て時においてその組み立て性が向上するだけでなく、メンテナンスにおいても圧縮機と制御ユニットを一つのユニットとして扱えメンテナンス性が向上する。
【００７１】
なお、本説明では制御ユニットを分離型空気調和機の圧縮機用として説明したが、本発明の制御ユニットは、交流電源を用いたインバータ制御の全ての制御ユニットに適用可能であり、例えば圧縮機用として冷蔵庫や自販機、あるいは電動機を用いた掃除機やその他の機器に適用可能であることはいうまでもない。
【００７２】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、交流電源を用いたインバータ制御の機器において、少なくともコンバータ回路部、インバータ回路部、制御回路部を小型コンパクトにし、なおかつ回路部品の信頼性を高め安定動作が実現可能な制御ユニットを提供することができる。特に、圧縮機用制御ユニットに適用し、空調機器に適用することにより、小型化と省エネルギ性、さらには製造容易性とメンテナンス容易性が実現可能な圧縮機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１における圧縮機用制御ユニットの平面図
【図２】図１のＡ−Ａ断面図
【図３】本発明の実施の形態２における圧縮機用制御ユニットの平面図
【図４】本発明の実施の形態３における圧縮機用制御ユニットの平面図
【図５】本発明の実施の形態４における圧縮機用制御ユニットの平面図
【図６】同圧縮機用制御ユニットにおける回路部品を搭載した基板の構成を模式的に示す平面図
【図７】本発明の実施の形態５における圧縮機を模式的に示す正面図
【図８】同圧縮機に搭載された圧縮機用制御ユニットの平面図
【図９】本発明の実施の形態６における圧縮機用制御ユニットの平面図
【図１０】本発明の実施の形態７において、図７に示した圧縮機を空気調和機の室外ユニットに搭載した実施例を模式的に示す図
【図１１】従来の分離型空気調和機における室外ユニットの概略構成を示す斜視図
【図１２】インバータ制御による圧縮機を駆動するための駆動回路図
【符号の説明】
１，３０，４０，６６，７１，８７圧縮機用制御ユニット
２側板部
３底板部
４天板部
５筐体
６整流回路部
７スイッチング回路部
８制御回路部
９吐出管貫通部
１０ダイオード
１１，２４，４８コンデンサ
１２リアクタンス
１３ＩＧＢＴ
１４ドライブ回路
１５制御信号発生器
１６マイコン
１７取り込み端子部
１８出力端子部
１９基板
２０，７７接続端子
２１熱伝導体
２２接着性樹脂層
２３樹脂
３１放熱フィン
４１，４２，４３，４４，４５リジッド基板
４６フレキシブル基板
４７回路基板
４９樹脂材料
５０樹脂層
５１端子
６０，８６圧縮機本体
６１冷媒吸入管
６２圧縮部
６３モータ部
６４冷媒吐出管
６５ベース
６７中間部材
６８出力端子部
６９入力端子部
７０空隙部
７２スリット部
７３発熱の大きい回路部品
７４発熱の小さい回路部品
７５，７６ユニット
８０室外ユニット本体
８１外装部
８２室外熱交換器
８３送風ファン
８４送風機用モータ
８５圧縮機
８８非有効伝熱領域
８９ベルマウス[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention integrates a control unit for controlling a drive unit by inverter control using an AC power supply, a compressor control unit for driving a compressor for refrigerant compression used in an air-conditioning refrigeration cycle, and the control unit. It is related with the compressor which was installed.
[0002]
[Prior art]
Compressors with inverter control are the mainstream as compressors for home air conditioners, and the compressor and the control unit that controls the compressor are installed in the outdoor unit that constitutes the air conditioner and operates the refrigeration cycle. Yes.
[0003]
FIG. 11 is a perspective view showing a schematic configuration of an outdoor unit in a conventional separation-type air conditioner. As shown in FIG. 11, the outdoor unit 100 includes a compressor 110 (not shown) and a motor 110 (not shown) that drives the compression mechanism in a sealed container, and an outside air. The outdoor heat exchanger 120 for performing heat exchange and the blower 130 for blowing outside air for heat exchange are configured. These components are housed in an outer frame (not shown). In addition, a drive circuit unit 140 for driving the component parts of the outdoor unit 100 is disposed in the upper space of the outdoor unit 100 so as to be separated from the compressor 110.
[0004]
The drive circuit unit 140 includes a compressor control unit for driving and controlling the compressor 110, a fan control unit for driving and controlling the fan 130, a refrigeration cycle control unit for driving and controlling the refrigeration cycle, and It is composed of a wiring section to the indoor unit, and the majority is a compressor control unit.
[0005]
On the other hand, in FIG. 12, the drive circuit diagram for driving the compressor by inverter control as a compressor of an air conditioner is shown. As shown in FIG. 12, a rectifier circuit unit 210 serving as a converter circuit unit that converts AC commercial power supply 200 into DC, and an inverter circuit that drives a motor 220 that is a motor unit of compressor 101 by converting DC into three-phase AC. A switching circuit unit 230 serving as a unit, a gate drive circuit unit 240 for driving the switching circuit unit 230, and a calculator 250 for generating an energization signal. Here, the rectifier circuit unit 210 is formed by a combination of a reactance 260, a capacitor 270, a diode 280, and the like. In addition, the switching circuit unit 230 includes a switching element 290 made of an insulated gate bipolar transistor (IGBT) capable of high-speed switching, a power transistor, or the like.
[0006]
As shown in FIG. 11, the drive circuit unit 140 is provided separately from the respective drive elements, and is configured to be connected to the drive elements by wiring at the time of assembly.
[0007]
On the other hand, an inverter-controlled compressor is also mounted on an in-vehicle air conditioner in recent years, and an example in which a compressor and a compressor control circuit unit are integrated for the purpose of reducing the size and weight of the air conditioner has been disclosed ( For example, Patent Document 1 and Patent Document 2).
[0008]
[Patent Document 1]
JP 2002-174178 A
[Patent Document 2]
JP 2003-13859 A
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
In recent years, household appliances, particularly air conditioners, have been required to be smaller and save energy. Therefore, in the same way as the heat transfer area of the heat exchanger in the indoor unit increases, it is required to increase the heat transfer area of the heat exchanger in the outdoor unit and to reduce the size of the outdoor unit. On the other hand, the compressor mounted in the outdoor unit is also required to have a small size and high performance. For the compressor, it is also required to integrate the compressor body and the control unit so that the compressor components can be miniaturized and easily assembled.
[0010]
In response to these requirements, in an air conditioner using an inverter-driven compressor using an AC commercial power supply, as shown in FIG. 11, the compressor body and the control unit are provided separately. The compressor control unit is a rectifier circuit unit composed of a converter circuit unit composed of a diode or the like that converts AC commercial power to DC, and a switching circuit unit that is an inverter circuit unit composed of an IGBT that converts DC to AC. , A drive circuit for driving the switching circuit, and a control circuit unit for controlling them. For this reason, it is necessary to increase the heat radiation area in the converter circuit section and the inverter circuit section, and since the control unit is provided separately in the outdoor unit, the volume of the control unit occupying the outdoor unit increases, and the outdoor heat The effective heat transfer area of the exchanger is reduced to impair performance.
[0011]
On the other hand, in the case of a vehicle-mounted inverter-driven compressor, a direct-current power supply is used directly, so there is no need to provide a rectifier circuit unit (converter circuit unit) in the compressor control unit. Therefore, the compressor control unit can be miniaturized, and can be integrated with the compressor body and mounted on the vehicle. However, when the compressor control unit is integrated with the compressor body, problems such as insufficient cooling of heat-generating components such as power circuit components in the control unit, and damage to the components due to compressor vibration, etc. Issue arises. Further, the method of using the refrigerant sucked by the compressor to cool the heat generating components of the control unit has a problem of affecting the stable operation of the refrigeration cycle.
[0012]
The present invention has been made to solve these problems described above, and it is possible to reduce the size of a control unit such as an electric motor driven by an inverter using an AC commercial power supply and improve the reliability of circuit components inside the control unit. With the goal. Especially when the control unit of the inverter compressor is downsized and the reliability of the circuit parts is improved, a compressor that integrates the control unit and the compressor body is realized, and when it is mounted on an outdoor unit of an air conditioner, outdoor heat exchange is performed. It is an object of the present invention to provide a compressor control unit and a compressor that can increase the effective heat transfer area of the compressor and increase the air conditioning capacity.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve these problems, a control unit of the present invention includes a housing and circuit components constituting a drive circuit unit, and the drive circuit unit includes at least a converter circuit unit, an inverter circuit unit, and a control circuit unit. The circuit component is arranged in the casing and the casing is sealed.
[0014]
With this configuration, the inverter drive control unit using an AC commercial power supply is integrated into the housing for downsizing, and a waterproof and splash-proof structure is also provided for the outside to increase the reliability of circuit components in the control unit. Can do.
[0015]
Further, the circuit board disposed in the housing is filled with resin and molded. Therefore, insulation resistance and vibration resistance can be ensured.
[0016]
Furthermore, since the circuit components are mounted on the circuit board arranged in a plane, the assemblability of the circuit components is improved.
[0017]
The drive circuit section is formed on a circuit board constituted by a plurality of rigid boards on which circuit components are mounted and a flexible board for connecting and wiring the rigid boards to each other. Therefore, when the circuit board is accommodated in the casing, the entire circuit board can be accommodated in the casing compactly without complicated wiring work.
[0018]
Furthermore, since the circuit board is bent in a spiral shape and disposed in the housing, the storage property in the housing is increased, and the size of the control unit can be reduced.
[0019]
Furthermore, the reactance of the drive circuit unit is configured by a ring-shaped iron core and a coil wound around the iron core, and the iron core is arranged at the center of the casing. Therefore, a high-capacity reactance can be realized and a compact configuration can be achieved within the housing.
[0020]
Furthermore, the bobbin and the multilayer capacitor wound around the bobbin constitute a capacitor of the drive circuit unit, and the bobbin is disposed at the center of the casing. Therefore, a high-capacitance capacitor can be realized, and it can be configured compactly in the housing.
[0021]
Further, a capacitor is formed by laminating dielectrics between circuit boards bent in a spiral shape. Therefore, a high-capacitance capacitor can be realized, and it can be configured compactly in the housing.
[0022]
In addition, because the converter circuit and inverter circuit are placed facing the sides of the housing, the heat generated from the heat generating components of the converter circuit and inverter circuit can be easily dissipated outside the housing. The reliability of the circuit components can be improved.
[0023]
Furthermore, it has a fin part in the outer side part of a housing | casing. When heat generated from a heat-generating component is dissipated to the outside through the outer wall of the housing, the heat dissipation effect is large, ensuring the reliability of the heat-generating circuit component and obtaining high reliability by eliminating the thermal influence on other components. Can do.
[0024]
Furthermore, the housing is filled with a plurality of types of resins having different thermal conductivities, and the converter circuit portion and the inverter circuit portion are filled with a resin having a high thermal conductivity among the side portions of the housing. Yes. Therefore, it is possible to reduce the thermal resistance in heat transfer between the heat generating component and the side part of the housing, and even if the heat radiation from the heat generating component is increased, the control unit is made compact and the components are arranged at high density. The stable operation of the circuit components can be realized.
[0025]
Furthermore, the control circuit unit is disposed inside the housing, and a heat insulating layer is provided between the control circuit unit, the converter circuit unit, and the inverter circuit unit. Therefore, heat from the heat generating component is not transmitted to the control circuit component, and thermal damage to the control circuit component can be reduced.
[0026]
Furthermore, since the wiring portion that short-circuits the control circuit portion and the housing is provided, the control circuit portion can be shield-protected.
[0027]
Moreover, the control unit for compressors of this invention is a control unit for drive-controlling a compressor, Comprising: A control unit is said control unit. Therefore, it is possible to achieve downsizing and high reliability of circuit components as a compressor control unit.
[0028]
In addition, the compressor of the present invention includes a compression unit that compresses the refrigerant sucked into the compression chamber, a motor unit that drives the compression unit, and a first housing that is hermetically sealed by housing the compression unit and the motor unit. And a second housing provided outside the first housing, and the second housing houses a converter circuit unit, an inverter circuit unit, and a control circuit unit that drive the motor unit. Two housings are integrally fixed to the first housing.
[0029]
With this configuration, when an inverter compressor using an AC commercial power supply is integrated with a control unit and mounted on an outdoor unit of an air conditioner, the effective heat transfer area of the outdoor heat exchanger is increased and air conditioning is performed. Capability can be increased.
[0030]
Further, the second housing is the aforementioned compressor control unit. For this reason, the compressor control unit is small and compact, and can sufficiently dissipate heat from the heat-generating component, so that it can be easily integrated with the compressor body. Therefore, when mounted on the outdoor unit of the air conditioner, the volume of the compressor in the outdoor unit can be reduced, the effective heat transfer area of the heat exchanger can be further increased, and the compressor and its drive circuit Wiring assembly is improved.
[0031]
Further, a refrigerant discharge pipe from the compression unit is provided on the upper surface of the first housing, and the second housing is fixed to the upper surface of the first housing. Therefore, mounting on the compressor body is facilitated. Furthermore, since the second casing is provided with a discharge pipe penetrating portion, and further, an air heat insulating portion is provided around the discharge pipe penetrating portion of the second casing, so that the control unit for a compressor with a high-temperature discharge pipe can be used. Thus, the reliability of circuit components in the control unit can be improved.
[0032]
Furthermore, since the discharge pipe penetration part is formed in the second casing by a slit part having a width larger than the outer diameter of the refrigerant discharge pipe provided in the first casing, Removal is facilitated, and maintenance of the compressor control unit is enhanced.
[0033]
Further, the second casing is divided into at least two parts, and the converter circuit unit and the inverter circuit unit are stored in one side of the divided second casing, and the control circuit unit is stored in the other side. While the maintainability of the second casing is enhanced, the thermal influence on the circuit components can be suppressed and the reliability can be enhanced.
[0034]
Furthermore, since at least one of the converter circuit unit, the inverter circuit unit, and the control circuit unit has the temperature detection means, the discharge temperature is controlled by controlling the refrigeration cycle, and the compressor control unit is thermally damaged. Can be suppressed.
[0035]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings, with regard to a compressor control unit as a control unit and a compressor using the compressor control unit.
[0036]
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a plan view of a compressor control unit according to Embodiment 1 of the present invention, and FIG. 2 is an AA cross-sectional view thereof.
[0037]
As shown in FIGS. 1 and 2, the compressor control unit 1 forms a cylindrical housing 5 by the side plate portion 2, the bottom plate portion 3, and the top plate portion 4, and drives the compressor inside the housing 5. A drive circuit component for controlling is housed. Drive circuit components are largely divided into blocks of a rectifier circuit unit 6 that is a converter circuit unit that converts AC commercial power into DC, a switching circuit unit 7 that is an inverter circuit unit that converts DC to AC, and a control circuit unit 8. Separated and stored. A discharge pipe penetrating part 9 through which a refrigerant discharge pipe from the compressor passes is provided at the center of the compressor control unit 1.
[0038]
In the rectifier circuit unit 6, a diode 10, a capacitor 11, a reactance 12, and the like are arranged. The switching circuit unit 7 includes an IGBT 13 that performs high-speed switching, a drive circuit 14 that drives the element, and the like. Further, control circuit components such as a control signal generator 15 and a microcomputer 16 are arranged in the control circuit unit 8.
[0039]
The side plate portion 2 of the housing 5 where the rectifier circuit portion 6 is located is provided with a commercial AC power supply terminal 17, and the side plate portion 2 of the housing 5 where the switching circuit portion 7 is located is An output terminal portion 18 to the motor portion of the compressor is provided.
[0040]
2 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. 1. As shown in FIG. 2, the cylindrical side plate portion 2, the top plate portion 4 provided on the upper surface, and the bottom plate portion 3 constitute a sealed container. ing. Further, a discharge pipe penetrating portion 9 is provided in the central portion so as to penetrate from the bottom plate portion 3 to the top plate portion 4. These side plate portion 2, top plate portion 4 or bottom plate portion 3 is made of, for example, a metal material having a high thermal conductivity, and has a waterproof and drip-proof sealed structure. As shown in FIG. 2, each drive circuit component housed in the housing 5 is mounted on a substrate 19, which is a circuit board provided in a planar arrangement on the bottom of the housing 5. In FIG. 2, the connection terminals 20 of the respective drive circuit components are configured to be connected to the substrate 19. However, it is also possible to reduce the mounting area and the mounting volume of the circuit components by directly surface mounting on the substrate 19. Is possible.
[0041]
As shown in FIG. 1, the heat generating components such as the diode 10 of the rectifier circuit unit 6 and the IGBT 13 of the switching circuit unit 7 are arranged to face the side plate portion 2, and between the side plate portion 2 and those heat generating components. The thermal conductor 21 made of a high thermal conductivity material is interposed. The heat conductor 21 is a member for radiating heat generated from the diode 10 and the IGBT 13 to the outside of the housing 5, and has a configuration in which an adhesive resin layer 22 is provided so as to be in close contact with these heat generating components. The material of the heat conductor 21 can be a metal material such as copper or aluminum, which is a high heat conductivity material, or a resin material having a high heat conductivity. When the heat conductor 21 is made of an elastic resin material, the adhesiveness between the heat-generating component and the heat conductor 21 can be secured, and therefore it is not always necessary to provide the adhesive resin layer 22.
[0042]
As shown in FIG. 2, a resin 23 is molded between the circuit components inside the housing 5 to ensure insulation between the circuit components and provide vibration resistance, moisture resistance, and the like. Secured. Here, since the rectifier circuit unit 6 and the switching circuit unit 7 that generate large amounts of heat and the control circuit unit 8 that generates small amounts of heat are formed, the resin 23 to be molded between the circuit components is different for each region block. As a result, the reliability of each circuit component can be improved. That is, as a whole, a resin material having a large thermal conductivity is molded, and a resin material having a low thermal conductivity having heat insulating properties is molded at a boundary portion where the rectifying circuit unit 6 or the switching circuit unit 7 and the control circuit unit 8 are in contact with each other. It is also possible. It is also possible to provide an air heat insulating layer instead of the resin material having heat insulating properties. Therefore, the compressor control unit can be made compact by selecting a resin material according to each block and each circuit component, and controlling the heat radiation amount and fixing the circuit component.
[0043]
As described above, since the control unit is integrated with the casing to form a sealed structure, the reliability of the circuit components in the control unit can be improved by adopting a waterproof and drip-proof structure. In addition, since the circuit components placed in the housing are molded with resin filling, insulation and vibration resistance can be ensured, and the reliability of circuit components can be ensured even when mounted directly on a vibration source such as a compressor. Can be secured.
[0044]
Further, in the first embodiment, since the circuit component is mounted and connected on the substrate 19 that is arranged in a plane at the bottom of the housing 5, the circuit component is mounted on the substrate 19 and then stored in the housing 5, and the resin is stored. By fixing the circuit components by molding, and then fixing the top plate part 4, the control unit can be assembled, and its assemblability becomes easy.
[0045]
(Embodiment 2)
FIG. 3 is a plan view of the compressor control unit according to the second embodiment of the present invention.
[0046]
Since the second embodiment is different from the first embodiment only in the configuration around the discharge pipe penetrating portion 9, the description of the other components is omitted. In the second embodiment, a capacitor 24 is provided around the discharge pipe penetrating portion 9. The capacitor 24 is a multilayer type capacitor wound around a bobbin (not shown), and the bobbin is disposed using the discharge pipe penetrating portion 9. Therefore, the high-capacitance capacitor 24 can be formed compactly by effectively utilizing the space in the housing 5. Therefore, the circuit components can be efficiently stored in the compressor control unit, and the circuit component arrangement space of the housing 5 can be effectively used and reduced in size.
[0047]
In FIG. 3, the capacitor of the rectifier circuit unit 6 is wound around the discharge pipe penetrating part 6 to form the capacitor 24, but the reactance 12 of the same rectifier circuit part 6 is connected to the periphery of the discharge pipe penetrating part 9. It is also possible to form it. That is, the reactance formed by the ring-shaped iron core and the coil wound around the iron core can be arranged by inserting the ring-shaped iron core into the discharge pipe penetrating portion 9. Also with this configuration, a high-capacity reactance is possible, the circuit components are efficiently stored in the compressor control unit, and the circuit component arrangement space of the housing 5 can be effectively used and reduced in size.
[0048]
Whether to arrange the capacitor or reactance using the discharge pipe penetrating portion 9 can be selected as appropriate, and both can be arranged in the thickness direction of the control unit.
[0049]
(Embodiment 3)
FIG. 4 is a plan view of a compressor control unit according to Embodiment 3 of the present invention. The compressor control unit 30 in the third embodiment has a configuration in which a plurality of radiating fins 31 are provided on the outer peripheral surface of the side plate portion 2 of the housing 5 shown in the first or second embodiment. The components are the same as those in the first embodiment or the second embodiment.
[0050]
As shown in FIG. 4, a large number of radiating fins 31 are arranged on the outer peripheral surface of the side plate portion 2 with a predetermined pitch and a predetermined length. The radiating fins 31 are made of a material having a high thermal conductivity, such as copper or aluminum material, and the surface thereof may be subjected to a corrosion-resistant surface treatment. Further, these radiating fins 31 may be mechanically embedded and fixed to the outer peripheral surface of the side plate portion 2, or may be fixed by means such as brazing or welding, or may be formed by extruding integrally with the side plate portion 2. It is also possible to do.
[0051]
As described in the first embodiment, the circuit components housed in the housing 5 have heat generating components in the rectifier circuit portion 6 and the switching circuit portion 7. In order to perform stable operation as a compressor control unit, it is important to efficiently radiate these heat generation to the outside and not to thermally affect other internal circuit components. In the first embodiment and the second embodiment, these heat-generating components are arranged so as to face the side plate portion 2, and are configured to conduct heat by the heat conductor 21 of a high thermal conductivity material to be radiated. However, in order to dissipate these heats more efficiently, it is necessary to increase the heat transfer area on the outer peripheral surface of the side plate portion 2 or increase the heat transfer rate. Heat dissipation can be promoted by providing heat radiation fins 31 on the outer peripheral surface of the side plate portion 2 to increase the heat transfer area as in the present embodiment. Further, when such a compressor control unit 30 is mounted on the upper part of the compressor main body, by optimizing the relationship between the outer diameter of the heat radiating fins 31 and the outer dimensions of the compressor main body, the compression unit 30 is compressed. The convection heat transfer in the radiating fins 31 can be promoted using natural convection generated by heat radiation from the machine. Further, the radiating fins 31 may be provided on the entire outer peripheral surface of the side plate portion 2 or may be selectively provided in the region where the heat generating components are arranged, and further provided on the bottom plate portion 3 and the top plate portion 4. Also good.
[0052]
With such a configuration, the heat generated from the control unit can be efficiently radiated to the outside, and the control unit can be made compact and compact to realize stable operation of circuit components and to improve reliability.
[0053]
(Embodiment 4)
FIG. 5 is a plan view of a compressor control unit according to the fourth embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a plan view schematically showing a configuration of a board on which circuit components according to the fourth embodiment are mounted.
[0054]
As shown in FIG. 5, the compressor control unit 40 includes the casing 5 described in the first to third embodiments and circuit components arranged and housed in the casing 5. The present embodiment is different from the first to third embodiments in the method of arranging and storing circuit components in the housing 5 and the method of configuring the substrate and circuit components therefor.
[0055]
First, a substrate on which circuit components are mounted will be described. As shown in FIG. 6, circuit components for driving and controlling the compressor are rigid substrates 41, 42, 43, 44, 45 made of a rigid material such as an epoxy resin material and the rigid substrates 41 to rigid substrates 45. And a flexible substrate 46 for connecting and wiring. The rigid board 41 to the rigid board 45 respectively constitute a drive control circuit of the compressor. For example, the rigid board 41 has a rectifier circuit section, the rigid board 42 has a switching circuit section, and the rigid board 43 and the rigid board 44 have a control circuit section. The rigid substrate 45 is formed with a drive circuit portion and the like. As a method for mounting circuit components from the rigid substrate 41 to the rigid substrate 45, various methods such as a method for soldering a component with a terminal and a surface mounting method can be applied. The flexible substrate 46 is made of a flexible and flexible material.
[0056]
FIG. 5 shows a state in which the circuit board composed of the rigid board 41 to the rigid board 45 and the flexible board 46 is housed in the housing 5. A circuit board 47 constituted by the rigid board 41 to the rigid board 45 and the flexible board 46 is bent in a spiral shape and accommodated inside the housing 5. In addition, inside the flexible substrate 46 bent in a spiral shape in FIG. 5, a capacitor 48 having a large area by being spirally wound as shown by a broken line is provided. A rigid board 41 to a rigid board 45 connected to the flexible board 46 are arranged so as to face the side plate portion 2, and in particular, a heat generating component such as a diode constituting the rectifier circuit portion or an IGBT constituting the switching circuit portion is the side plate portion 2. It is comprised so that it may contact | abut to the internal peripheral surface.
[0057]
Further, the reactance 12 is provided around the discharge pipe penetrating portion 9 as described in the second embodiment. Further, a resin material 49 is molded in the space in which these circuit components are stored, and in particular, a resin layer 50 made of a high thermal conductivity material is molded on the inner peripheral surface of the side plate portion 2. Further, the control circuit portion 44 on which a microcomputer or the like is mounted is grounded to the side plate portion 2 by a terminal 51 in order to remove the influence of noise.
[0058]
As described above, according to the fourth embodiment, the circuit board 47 includes the plurality of rigid boards 41 to which the circuit components are mounted, the rigid board 45, and the flexible board 46 that connects the rigid boards 45 to each other. is doing. Therefore, when the circuit board 47 is housed in the housing 5, the entire circuit board 47 can be housed in the housing 5 in a compact manner without complicated wiring work. In addition, since the circuit board 47 is bent in a spiral shape and disposed in the housing 5, the storage property in the housing 5 is increased, and the size of the control unit can be reduced. Further, the heat generating components arranged on the rigid substrate 45 from the rigid substrate 41 can be brought into contact with the inner peripheral surface of the side plate portion 2, and the heat radiation from these components is improved to improve the reliability of the circuit components. be able to.
[0059]
Furthermore, a high-capacity capacitor 48 can be formed compactly between the circuit boards 47 bent in a spiral shape. In addition, it is also possible to improve heat dissipation further by providing a radiation fin on the outer peripheral surface of the side plate portion 2.
[0060]
(Embodiment 5)
FIG. 7 is a front view schematically showing a compressor in the fifth embodiment of the present invention, and FIG. 8 is a plan view of a compressor control unit mounted on the compressor in the fifth embodiment.
[0061]
As shown in FIG. 7, a compressor unit 60 that compresses the refrigerant sucked from the refrigerant suction pipe 61 and a motor unit that drives the compression unit 62 are disposed inside the compressor main body 60 that is a sealed first casing. 63 is stored and arranged. The rotational force generated by the motor unit 63 is transmitted to the compression unit 62 via a rotation shaft (not shown), and the compression mechanism unit (not shown) is rotated or reciprocated to compress the refrigerant, It is supplied into the refrigeration cycle from the provided refrigerant discharge pipe 64. Further, the compressor main body 60 is disposed and fixed to, for example, an outdoor unit by a base 65.
[0062]
In the upper part of the compressor main body 60, the refrigerant discharge pipe 64 passes through the compressor control unit 66 which is the second casing, and the compressor main body 60 is interposed via an intermediate member 67 having heat insulation and vibration isolation. It is fixed integrally. For this reason, the influence of heat and vibration on the compressor control unit 66 from the compressor body 60 is reduced, and stable operation of the compressor control unit 66 is realized. In addition, an output terminal 68 provided in the compressor control unit 66 and an input terminal 69 provided in the compressor main body 60 are connected, and drive control of the motor 63 of the compressor main body 60 is performed.
[0063]
Here, the compressor control unit 66 is the compressor control unit described in the first to fourth embodiments, and the motor unit 63 of the compressor body 60 is controlled by the inverter so that the rotation speed can be varied. Is done. Therefore, at least the converter circuit unit, the inverter circuit unit, and the control circuit unit of the compressor control unit 66 are configured as described in the first to fourth embodiments.
[0064]
As shown in the top view of the compressor control unit 66 in FIG. 8, a gap 70 is provided around the refrigerant discharge pipe 64 of the compressor control unit 66. The gap 70 penetrates the compressor control unit 66 in the height direction of the compressor control unit 66 and insulates the refrigerant discharge pipe 64 and the circuit components arranged inside the compressor control unit 66. Further, at least one of the converter circuit unit, the inverter circuit unit, and the control circuit unit of the compressor control unit 66 is provided with a temperature detection means (not shown), and circuit components or substrates constituting them are provided. The temperature is detected. These temperatures are feedback-controlled in the operation of the compressor body 60, and are controlled so as to protect the circuit components in the compressor control unit 66 or perform stable operation by controlling the refrigerant temperature discharged from the refrigerant discharge pipe 64. The
[0065]
(Embodiment 6)
FIG. 9 is a plan view of a compressor control unit according to Embodiment 6 of the present invention. FIG. 9A is an example in which a slit portion is provided in the control unit, and FIG. The example which made it possible is shown.
[0066]
As shown in FIG. 9A, the compressor control unit 71 has a slit portion 72. Since the slit portion 72 has a width W larger than the outer diameter of the refrigerant discharge pipe 64, the slit portion 72 can be attached to and detached from the compressor body only by sliding the compressor control unit 71. Therefore, the maintainability of the compressor control unit 71 is enhanced. In addition, a circuit component 73 that generates a large amount of heat is stored on one side of the slit 72 and a circuit component 74 that requires heat insulation or a circuit that generates a small amount of heat is stored on the other side. Can be increased.
[0067]
On the other hand, FIG. 9B shows an example in which the compressor control unit 71 is divided into two parts by a line passing through the center of the refrigerant discharge pipe 64, and the divided units 75 and 76 are electrically connected by the connection terminal 77. Connected. Further, the unit 75 houses the control circuit section 8 that generates little heat or requires heat protection, and the unit 76 houses the rectifier circuit section 6 and the switching circuit section 7 that generate large heat. For this reason, the maintainability of the compressor control unit 71 is improved, and the circuit components are insulated to increase the reliability of the circuit components.
[0068]
(Embodiment 7)
FIG. 10 schematically shows an embodiment in which the compressor shown in FIG. 7 is mounted on an outdoor unit of an air conditioner. Fig.10 (a) is a top view of an outdoor unit, FIG.10 (b) is a front view. The outdoor unit main body 80 includes an exterior part 81, an outdoor heat exchanger 82, a blower fan 83, a blower motor 84, a bell mouth 89 serving as a blower guide, and a compressor 85. The compressor 85 includes a compressor main body 86 and a compressor control unit 87 that is mounted on and integrated with the compressor main body 86.
[0069]
The difference between the outdoor unit in the present embodiment and the conventional outdoor unit shown in FIG. 11 is the overall configuration of the compressor and the configuration of the drive circuit unit. That is, the compressor control unit 87 occupying most of the drive circuit unit is made compact and compact, and is integrally mounted on the upper portion of the compressor body 86. Therefore, the non-effective heat transfer area 88 of the outdoor heat exchanger 82 that has conventionally been a useless area in the drive circuit unit can be made an effective heat transfer area, and the air conditioning capacity can be increased. .
[0070]
In addition, since the compressor body and the compressor control unit are integrated in the compressor as in the present embodiment, not only the assemblability is improved when the outdoor unit is assembled, but also the compressor is compressed for maintenance. The machine and control unit can be handled as one unit, improving maintainability.
[0071]
In this description, the control unit has been described for a compressor of a separation type air conditioner. However, the control unit of the present invention can be applied to all control units for inverter control using an AC power source, for example, a compressor. Needless to say, the present invention is applicable to refrigerators, vending machines, vacuum cleaners using electric motors, and other devices.
[0072]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, in an inverter-controlled device using an AC power supply, at least the converter circuit unit, the inverter circuit unit, and the control circuit unit are made compact and compact, and the reliability of the circuit components is increased and stable operation is achieved. Can be provided. In particular, by applying the present invention to a compressor control unit and to an air conditioner, it is possible to provide a compressor that can realize downsizing and energy saving, as well as ease of manufacture and ease of maintenance.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view of a compressor control unit according to Embodiment 1 of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG.
FIG. 3 is a plan view of a compressor control unit according to Embodiment 2 of the present invention.
FIG. 4 is a plan view of a compressor control unit according to Embodiment 3 of the present invention.
FIG. 5 is a plan view of a compressor control unit according to Embodiment 4 of the present invention.
FIG. 6 is a plan view schematically showing a configuration of a board on which circuit components are mounted in the compressor control unit.
FIG. 7 is a front view schematically showing a compressor in a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a plan view of a compressor control unit mounted on the compressor.
FIG. 9 is a plan view of a compressor control unit according to a sixth embodiment of the present invention.
10 is a diagram schematically showing an example in which the compressor shown in FIG. 7 is mounted on an outdoor unit of an air conditioner in Embodiment 7 of the present invention.
FIG. 11 is a perspective view showing a schematic configuration of an outdoor unit in a conventional separation-type air conditioner.
FIG. 12 is a drive circuit diagram for driving a compressor under inverter control.
[Explanation of symbols]
1, 30, 40, 66, 71, 87 Control unit for compressor
2 Side plate
3 Bottom plate
4 Top plate
5 Case
6 Rectifier circuit
7 Switching circuit
8 Control circuit
9 Discharge pipe penetration
10 Diode
11, 24, 48 capacitors
12 reactance
13 IGBT
14 Drive circuit
15 Control signal generator
16 Microcomputer
17 Capture terminal
18 Output terminal section
19 Substrate
20, 77 connection terminals
21 Thermal conductor
22 Adhesive resin layer
23 Resin
31 Radiation fin
41, 42, 43, 44, 45 Rigid substrate
46 Flexible substrate
47 Circuit board
49 Resin material
50 resin layer
51 terminals
60,86 Compressor body
61 Refrigerant suction pipe
62 Compression unit
63 Motor part
64 Refrigerant discharge pipe
65 base
67 Intermediate member
68 Output terminal
69 Input terminal
70 Cavity
72 Slit
73 Circuit parts with large heat generation
74 Circuit parts with low heat generation
75,76 units
80 Outdoor unit body
81 Exterior
82 Outdoor heat exchanger
83 Blower fan
84 Blower motor
85 Compressor
88 Ineffective heat transfer area
89 Bellmouth

Claims

A housing,
Circuit components constituting the drive circuit unit,
The drive circuit section comprises at least a converter circuit section, an inverter circuit section, and a control circuit section, wherein the circuit component is disposed in the casing and the casing is sealed.

The control unit according to claim 1, wherein the circuit component disposed in the housing is molded by filling with resin.

The control unit according to claim 2, wherein a circuit component is mounted on a circuit board arranged in a plane.

2. The control unit according to claim 1, wherein the drive circuit unit is formed on a circuit board including a plurality of rigid boards on which circuit components are mounted and a flexible board for connecting and wiring the rigid boards to each other. .

5. The control unit according to claim 4, wherein the circuit board is bent in a spiral shape and disposed in the housing.

The control according to claim 3 or 5, wherein a reactance of a drive circuit unit is configured by a ring-shaped iron core and a coil wound around the iron core, and the iron core is arranged at a central portion of a casing. unit.

The control unit according to claim 3 or 5, wherein a capacitor of a drive circuit unit is configured by a bobbin and a multilayer capacitor wound around the bobbin, and the bobbin is disposed at a central portion of a casing.

6. The control unit according to claim 5, wherein a capacitor is formed by laminating a dielectric between circuit boards bent in a spiral shape.

6. The control unit according to claim 1, wherein the converter circuit unit and the inverter circuit unit are arranged facing a side portion of the housing.

The control unit according to claim 9, further comprising a fin portion on an outer portion of the housing.

The housing is filled with a plurality of types of resins having different thermal conductivities, and the converter circuit portion, the inverter circuit portion, and the side portions of the housing are filled with a resin having a high thermal conductivity among the resins. The control unit according to claim 2, wherein the control unit is provided.

The control unit according to claim 11, wherein the control circuit unit is disposed inside the housing, and a heat insulating layer is provided between the control circuit unit, the converter circuit unit, and the inverter circuit unit.

The control unit according to claim 12, wherein the heat insulating layer is an air heat insulating layer.

The control unit according to claim 1, further comprising a wiring unit that short-circuits the control circuit unit and the housing.

A control unit for driving a compressor, the control unit according to any one of claims 1 to 14, wherein the control unit is for a compressor.

A compression unit that compresses the refrigerant sucked into the compression chamber;
A motor unit for driving the compression unit;
A first housing that houses and seals the compression portion and the motor portion;
A second housing provided outside the first housing,
The second casing houses a converter circuit section, an inverter circuit section, and a control circuit section that drive the motor section, and the second casing is integrally fixed to the first casing. The compressor characterized by having.

The compressor according to claim 16, wherein the second housing is the compressor control unit according to claim 15.

The top surface of the first housing is provided with a refrigerant discharge pipe from the compression section, and the second housing is fixed to the top surface of the first housing. Compressor.

The compressor according to claim 18, wherein the second casing is provided with a discharge pipe penetrating portion, and further an air heat insulating portion is provided around the discharge pipe penetrating portion of the second casing.

20. The compression according to claim 19, wherein a discharge pipe penetrating portion is formed in the second casing by a slit portion having a width larger than the outer diameter of the refrigerant discharge pipe provided in the first casing. Machine.

The compressor according to claim 18, wherein the second casing is divided into at least two.

The compressor according to claim 21, wherein a converter circuit portion and an inverter circuit portion are accommodated in one of the divided second casings, and a control circuit portion is accommodated in the other.

The compressor according to claim 16, wherein at least one of the converter circuit unit, the inverter circuit unit, and the control circuit unit includes a temperature detection unit.