JP2005113695A - Compressor with electronic circuit device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、エアコンや冷蔵庫などに用いられているコンプレッサ、特に、このコンプレッサのモータを可変速駆動するインバータなどの電子回路装置が取り付けられた電子回路装置付きコンプレッサに関するものである。 The present invention relates to a compressor used in an air conditioner, a refrigerator, and the like, and more particularly to a compressor with an electronic circuit device to which an electronic circuit device such as an inverter for driving a motor of the compressor at a variable speed is attached.
近年、パワーエレクトロニクスの進歩に伴い、モータを動かす電子回路装置があらゆる分野で使用されている。例えば、エアコンや冷蔵庫などの機器において省エネルギーの目的でインバータ回路が使用されており、前記機器の省エネルギーに大きく貢献している。 In recent years, with the advancement of power electronics, electronic circuit devices that move motors are used in all fields. For example, an inverter circuit is used for energy saving purposes in devices such as air conditioners and refrigerators, which greatly contributes to energy saving of the devices.
このような電子回路装置においては、特にモータを効率的に駆動させるため、IGBTやMOSFETなどのパワー回路のスイッチング用半導体素子が用いられている。この半導体素子は近年の高性能および高機能化に伴い発熱量が多くなり、熱に関する問題が発生している。 In such an electronic circuit device, a switching semiconductor element of a power circuit such as an IGBT or a MOSFET is used particularly in order to drive a motor efficiently. This semiconductor device has a large amount of heat generation with the recent high performance and high functionality, and has a problem with heat.
このように発熱を伴う従来の電子回路装置の構造として、例えば特許文献1に、コンプレッサのモータを制御するための電子回路装置をコンプレッサに一体化させて取り付けたものが開示されている。 As a structure of a conventional electronic circuit device that generates heat as described above, for example, Patent Document 1 discloses an electronic circuit device for controlling a compressor motor that is integrated with the compressor.
以下、従来の電子回路装置について図8を用いて説明する。図8は従来の電子回路装置の断面図を示す。
図8に示すように、電子回路装置50は、第1の回路基板51と第2の回路基板52とを備えている。第1の回路基板51には、コンプレッサのモータへの電力を供給するトランジスタやダイオードなどからなる半導体素子53を実装しており、この半導体素子53は、比較的大きな量の熱を発生する発熱部品である。このような発熱部品である半導体素子53は熱が内部に蓄積してしまうと動作不能状態になるので、外部に放熱させる必要があり、第1の回路基板51の裏面には、発熱部品である半導体素子53から発生した熱を外部空気に逃がすためのヒートシンク54が装着されている。
Hereinafter, a conventional electronic circuit device will be described with reference to FIG. FIG. 8 shows a cross-sectional view of a conventional electronic circuit device.
As shown in FIG. 8, the
また、第2の回路基板52には、放熱の必要性が比較的少ない、マイクロコンピュータ55や平滑コンデンサ56が実装され、平滑コンデンサ56は固定用樹脂59により第2の回路基板52に固定されている。なお、マイクロコンピュータ55は前記半導体素子53を制御する信号を処理する機能を有し、平滑コンデンサ56はダイオードを用いて交流電力を直流電力に変換したときに発生する電圧変動を抑制する機能を有する。
The
第1の回路基板51と第2の回路基板53とはコネクタ57により電気的に接続され、さらにこのコネクタ57は外部の装置との電気的接続も行う。これらの半導体素子53を実装した第1の回路基板51と、マイクロコンピュータ55や平滑コンデンサ56を実装した第2の回路基板53とは、ヒートシンク54だけが外部に露出した姿勢でケース58に内装され、第1の回路基板51が配置されている箇所から第2の回路基板52の配置箇所にかけて物理的保護と電気的保護とのために絶縁距離を確保する充填用樹脂61が充填されている。
The
ケース58の一端側の面には、係止用突起60aを備えた固定部60が取り付けられ、この固定部60を図外のコンプレッサに設けられた被係止部に係止させることで、電子回路装置50をコンプレッサに一体化させて固定させるように構成されている。
しかしながら、上記従来構成の電子回路装置50をそのままコンプレッサに直付けして一体化した構造では、コンプレッサからの発熱と半導体素子53からの発熱とによる2重の作用によって半導体素子53が規定温度以上に上昇し、この半導体素子53が動作不能になる課題を有していた。
However, in the structure in which the
またコンプレッサの振動により、コンプレッサと電子回路装置50との電気的接続部にクラックが入り、断線させる課題を有していた。
さらに、コンプレッサ内部に設置されたモータからのノイズにより、電子回路装置50が誤動作する課題も有していた。
In addition, due to the vibration of the compressor, the electrical connection between the compressor and the
Further, there is a problem that the
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、コンプレッサに電子回路装置を一体的に取り付けることができながら、熱やノイズや振動による電子回路装置の誤動作を防止することができる電子回路装置付きコンプレッサを提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an electronic circuit that can prevent an electronic circuit device from malfunctioning due to heat, noise, or vibration while being able to integrally attach the electronic circuit device to a compressor. An object is to provide a compressor with a device.
上記課題を解決するために本発明の電子回路装置付きコンプレッサは、冷媒を圧縮するコンプレッサに、電子回路装置を、熱の流れを抑制したり、振動を吸収したり、ノイズを減衰させたりする機能を有する介装部材を介して取り付けたことを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problems, the compressor with an electronic circuit device of the present invention has a function of suppressing the flow of heat, absorbing vibration, and attenuating noise in the compressor that compresses the refrigerant. It was attached through the interposed member which has.
これにより、コンプレッサに電子回路装置を一体的に取り付けることができながら、熱やノイズや振動による電子回路装置の誤動作が介装部材により阻止される。
また、本発明の電子回路装置付きコンプレッサは、冷媒を圧縮するコンプレッサに取り付けられ、発熱部品を有する電子回路装置に、コンプレッサに吸引される冷媒を通して発熱部品を冷却するヒートシンクを設けたことを特徴とする。
Thereby, while the electronic circuit device can be integrally attached to the compressor, malfunction of the electronic circuit device due to heat, noise, or vibration is prevented by the interposed member.
In addition, the compressor with an electronic circuit device of the present invention is provided with a heat sink that is attached to a compressor that compresses a refrigerant and that cools the heat generating component through the refrigerant sucked by the compressor in the electronic circuit device having the heat generating component. To do.
これにより、電子回路装置の発熱部品を良好に冷却することができる。 Thereby, the heat-emitting component of the electronic circuit device can be cooled well.
以上のように本発明によれば、コンプレッサと電子回路装置との間に介装した介装部材により、コンプレッサから発生する熱を断熱し、振動を吸収し、ノイズをシールドする構造を採用することで、コンプレッサと電子回路装置とを一体化しながら動作品質を確保した構造を提供することができ、信頼性が向上する。また、電子回路装置に、コンプレッサに吸引される冷媒を通して発熱部品を冷却するヒートシンクを設けたことによっても、電子回路装置を良好に冷却する構造を実現でき、これによりさらに、動作品質を向上させることができる。 As described above, according to the present invention, the structure in which the heat generated from the compressor is insulated, the vibration is absorbed, and the noise is shielded by the interposed member interposed between the compressor and the electronic circuit device. Therefore, it is possible to provide a structure that ensures the operation quality while integrating the compressor and the electronic circuit device, and the reliability is improved. In addition, by providing the electronic circuit device with a heat sink that cools the heat generating parts through the refrigerant sucked by the compressor, it is possible to realize a structure that cools the electronic circuit device satisfactorily, thereby further improving the operation quality. Can do.
本発明の請求項1に記載の電子回路装置付きコンプレッサは、冷媒を圧縮するコンプレッサに、電子回路装置を、熱の流れを抑制する介装部材を介して取り付けたものである。つまり、コンプレッサのモータを動作させる電子回路装置とコンプレッサとを一体化した構造において、熱に弱い平滑コンデンサや半導体素子などの電子部品にコンプレッサからの熱が伝熱し難いように、コンプレッサと電子回路装置の間に、電気的に接続する部分を除いて、熱の流れを抑制するシート状の材料などからなる介装部材を介装したものである。この構成により、電子回路装置を一体化して取り付けたコンプレッサにおいて、介装部材によりコンプレッサの熱が電子回路装置に伝達し難くなり、熱による電子回路装置の誤動作が阻止され、電子回路装置を含めて、コンプレッサの熱的な構造設計を容易にできる。 The compressor with an electronic circuit device according to claim 1 of the present invention is such that the electronic circuit device is attached to a compressor that compresses a refrigerant via an interposed member that suppresses the flow of heat. In other words, in a structure in which the electronic circuit device that operates the motor of the compressor and the compressor are integrated, the compressor and the electronic circuit device are such that heat from the compressor is difficult to transfer to electronic components such as a smoothing capacitor and semiconductor elements that are vulnerable to heat. In the meantime, an interposing member made of a sheet-like material or the like that suppresses the flow of heat is interposed except for an electrically connected portion. With this configuration, in the compressor in which the electronic circuit device is integrated and attached, it becomes difficult for the heat of the compressor to be transmitted to the electronic circuit device by the interposition member, and malfunction of the electronic circuit device due to heat is prevented, including the electronic circuit device. This makes it easy to design the thermal structure of the compressor.
本発明の請求項2に記載の電子回路装置付きコンプレッサは、冷媒を圧縮するコンプレッサに、電子回路装置を、振動を吸収する介装部材を介して、取り付けたものである。ここで、介装部材としては、例えば、振動を吸収する弾性材料を用いる。この構成により、コンプレッサの振動が介装部材により吸収され、電子回路装置に伝わり難くなり、その結果、振動による電子回路装置の誤動作が阻止される。
A compressor with an electronic circuit device according to
本発明の請求項3に記載の電子回路装置付きコンプレッサは、冷媒を圧縮するコンプレッサに、電子回路装置を、コンプレッサ内部のモータから発信されるノイズを減衰させる介装部材を介して取り付けたものである。ここで、介装部材としては、金属を蒸着したフィルムを設置し、金属部分をアースと電気的に接続して、電磁波をシールドする作用を有するものを用いる。この構成により、コンプレッサ内部のモータから発信されるノイズが介装部材を介して減衰され、その結果、ノイズによる電子回路装置の誤動作が阻止される。 According to a third aspect of the present invention, there is provided a compressor with an electronic circuit device, wherein the electronic circuit device is attached to a compressor that compresses a refrigerant through an interposition member that attenuates noise transmitted from a motor inside the compressor. is there. Here, as the intervening member, a member having a function of shielding an electromagnetic wave by installing a metal-deposited film and electrically connecting the metal part to the ground is used. With this configuration, noise transmitted from the motor inside the compressor is attenuated via the interposing member, and as a result, malfunction of the electronic circuit device due to noise is prevented.
本発明の請求項4に記載の電子回路装置付きコンプレッサは、冷媒を圧縮するコンプレッサに、電子回路装置を、熱の流れを抑制するとともに振動を吸収しかつコンプレッサ内部のモータから発信されるノイズを減衰させる介装部材を介して取り付けたものである。この構成により、介装部材によりコンプレッサの熱、振動が電子回路装置に伝達し難くなるとともに、コンプレッサ内部のモータから発信されるノイズが介装部材を介して減衰され、その結果、電子回路装置の誤動作が阻止される。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a compressor with an electronic circuit device, wherein the electronic circuit device is applied to the compressor that compresses the refrigerant, and the noise transmitted from the motor inside the compressor is suppressed while suppressing the flow of heat and absorbing vibration. It is attached via an interposed member to be attenuated. This configuration makes it difficult for heat and vibration of the compressor to be transmitted to the electronic circuit device by the interposed member, and noise transmitted from the motor inside the compressor is attenuated via the interposed member. Malfunction is prevented.
請求項5に記載の発明は、請求項1〜4の何れか1項に記載の電子回路装置付きコンプレッサにおいて、介装部材が、断熱材料をフィルムで密閉し、フィルム内部を減圧空間にすることにより、断熱性を高めた構造体であるものである。さらに、この構造体を、繊維質の材料で形成して複数の隙間を形成させた繊維質の材料をフィルムで覆い、フィルム内部を減圧後に、フィルム1辺を圧着することにより密閉し、繊維質の間に複数存在する隙間を減圧した状態を保持させたものを用いるとよい。これにより、介装部材として、断熱効果を高める作用を有するとともに、振動を吸収し、かつ、ノイズを減衰できる作用を有する。なお、コンプレッサの発熱量に対応させて、介装部材の厚みや形状を選択するとよい。 According to a fifth aspect of the present invention, in the compressor with an electronic circuit device according to any one of the first to fourth aspects, the interposing member seals the heat insulating material with a film, and the inside of the film is made a decompressed space. Therefore, it is a structure with improved heat insulation. Further, the structure is made of a fibrous material, and a fibrous material formed with a plurality of gaps is covered with a film, and the inside of the film is sealed by crimping one side of the film after decompression, and the fibrous material It is good to use what maintained the state which pressure-reduced the space | gap which exists in between. Thereby, while having an effect | action which raises the heat insulation effect as an interposed member, it has the effect | action which can absorb a vibration and can attenuate a noise. In addition, it is good to select the thickness and shape of an interposed member according to the calorific value of a compressor.
本発明の請求項6に記載の電子回路装置付きコンプレッサは、前記電子回路装置に、コンプレッサに吸引される冷媒を通して発熱部品を冷却するヒートシンクを設けたもので、これによれば、コンプレッサにより圧縮する冷媒を、発熱部品の冷却用としても利用することができ、発熱部品から発生される熱が、ヒートシンクを通る冷媒によって吸収される。また、ヒートシンクには、コンプレッサに通す前の低温の冷媒が通されるので、発熱部品が良好に冷却される。 According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a compressor with an electronic circuit device, wherein the electronic circuit device is provided with a heat sink that cools a heat-generating component through a refrigerant sucked by the compressor. According to this, the compressor is compressed by the compressor. The refrigerant can also be used for cooling the heat generating component, and heat generated from the heat generating component is absorbed by the refrigerant passing through the heat sink. Moreover, since the low-temperature refrigerant before passing through the compressor is passed through the heat sink, the heat-generating component is cooled well.
なお、電子回路装置としては、交流電圧を整流する整流回路と、前記整流回路の直流電圧を再び交流回路に変換するインバータ回路とを備えたものや、コンプレッサに電子回路装置を固定する固定部と、コンプレッサと電子回路装置とを電気的に接続するとともにコンプレッサに電子回路装置を固定する機能をも有するコネクタ部とを備えたものを用いる。また、インバータ回路の半導体素子として、半導体素子を従来用いる動作保証温度が低いSi(シリコン)では無く、動作保証温度が高いSiC(シリコンカーバイド)を用いてもよく、これによれば、断熱効果の少ない介装部材を選択できる作用を有する。 The electronic circuit device includes a rectifier circuit that rectifies an AC voltage and an inverter circuit that converts the DC voltage of the rectifier circuit into an AC circuit again, and a fixing unit that fixes the electronic circuit device to the compressor. The compressor and the electronic circuit device are electrically connected to each other and the connector portion having a function of fixing the electronic circuit device to the compressor is used. Further, as a semiconductor element of the inverter circuit, SiC (silicon carbide) having a high operation guarantee temperature may be used instead of Si (silicon) having a low operation guarantee temperature conventionally using a semiconductor element. It has the effect | action which can select few intervention members.
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明をする。
図1は本発明の実施の形態に係る電子回路装置付きコンプレッサの一部切欠正面図、図2(a)は電子回路装置の平面図、図2(b)は図2(a)におけるA−A’線で切断した正面断面図である。なお、図2(a)、(b)においては、内部に充填用樹脂を充填する前の状態の電子回路装置を示し、最終的には図2(a)、(b)に示す電子回路装置に充填用樹脂を充填するとともに、この後、上下の向きを逆転させた姿勢で取り付けるようになっている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
1 is a partially cutaway front view of a compressor with an electronic circuit device according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 (a) is a plan view of the electronic circuit device, and FIG. 2 (b) is an A- in FIG. 2 (a). It is front sectional drawing cut | disconnected by A 'line. 2 (a) and 2 (b) show the electronic circuit device in a state before the inside is filled with the filling resin, and finally the electronic circuit device shown in FIGS. 2 (a) and 2 (b). Is filled with a filling resin, and thereafter, is attached in a posture in which the vertical direction is reversed.
図1において、1は冷媒を圧縮するコンプレッサ、2はコンプレッサに導入される冷媒を完全に気化させるアキュームレータ、10はコンプレッサ1に内蔵されたモータを可変速駆動するインバータ回路などが設けられた電子回路装置である。図1に示すように、電子回路装置10は、断熱体で構成された介装部材11を介してコンプレッサ1と一体化された状態で取り付けられている。
In FIG. 1, 1 is a compressor that compresses refrigerant, 2 is an accumulator that completely vaporizes refrigerant introduced into the compressor, and 10 is an electronic circuit provided with an inverter circuit that drives a motor built in the compressor 1 at a variable speed. Device. As shown in FIG. 1, the
なお、図1および図2(a)、(b)に示すように、この実施の形態においては、コンプレッサ1として略円筒形状のものが用いられており、また、電子回路装置10および介装部材11も、平面視すると、コンプレッサ1と同様な平面形状の円形となる形状とされ、電子回路装置10は、介装部材11の円板状部11aの上に載った姿勢で円筒形状に構成されている。また、これらのコンプレッサ1および電子回路装置10や介装部材11は円筒形状や円板形状に限るものではなく、角形やその他の形状であってもよいことはもちろんである。
As shown in FIGS. 1 and 2 (a) and 2 (b), in this embodiment, the compressor 1 has a substantially cylindrical shape, and the
コンプレッサ1は外殻をなす筐体が金属製とされており、このコンプレッサ1には、コンプレッサ1で圧縮した冷媒を排出する1つの冷媒排出口3と、電子回路装置10をコンプレッサ1に一体的に取り付けるための複数の固定用突出脚4とが、コンプレッサ1の筐体部上面1aからそれぞれ上方に突出する姿勢で一体形成されて設けられており、冷媒排出口3は、本体上面部の中央から上方に突出するように配置され、図2(a)、(b)に示すように、固定用突出脚4は、本体上面部における外周寄りの箇所から等間隔角度毎(この実施の形態においては120度毎)に複数(この実施の形態においては3つ)配置されている。また、これに対応して、電子回路装置10には、冷媒排出口3や固定用突出脚4を通す貫通孔12a,12bが設けられ、これらの貫通孔12a,12bの内側にも断熱耐としての介装部材11(介装部材11の筒状部11b、11c)が介装される。なお、冷媒排出口3を通す貫通孔12aは、電子回路装置10のケース15において内周部分に設けられた内筒部15aにより壁面部分が形成され、また、固定用突出脚4を通す貫通孔12bは筒状体14で壁面部分が形成されている。固定用突出脚4の先端にはねじ部が形成されており、コンプレッサ1に介装部材11を介して電子回路装置10を組付けた状態で、固定用突出脚4の先端に固定ナット13がねじ込まれて電子回路装置10が固定されている。このように、介装部材11を介して電子回路装置10をコンプレッサ1に固定する固定部が、固定用突出脚4と固定ナット13とにより構成されている。
The compressor 1 has an outer shell made of metal, and the compressor 1 has a single
電子回路装置10は、外壁部分をケース15の外筒部15bで覆って内部を機械的および電気的に保護した構成とされ、電子回路装置10には、発熱部品16や平滑コンデンサ17aや接続端子を基板に挿入するタイプの電子部品17bなどが実装されている第1基板18と、マイクロコンピュータ19a、抵抗19b、コンデンサ19cなどの比較的発熱量が小さい電子部品が実装されている第2基板20とが内蔵されており、これらの電子部品(発熱部品16、平滑コンデンサ17a、挿入タイプの電子部品17b、マイクロコンピュータ19a、抵抗19b、コンデンサ19c)および第1、第2基板18、20により、交流電圧を整流する整流回路と、この整流回路の直流電圧を再び交流回路に変換するインバータ回路とを構成している。
The
ここで、発熱部品16は、Si(シリコン)が用いられた、パワー回路のスイッチング用半導体素子であり、この発熱部品16には、コンプレッサ1に吸引される冷媒を通して発熱部品16を冷却するヒートシンク21がねじ22により密着された姿勢(熱的に接合させた姿勢)で取り付けられている。なお、21aは冷媒が流れる冷媒通路で、冷媒を導入する冷媒投入口21bと、冷媒を排出する冷媒排出口21cとに接続されている。なお、ヒートシンク21にも冷媒排出口3や固定用突出脚4を通す貫通孔21d,21eが設けられている。また、必要に応じて、ヒートシンク21の表面に電気的な絶縁体を設けてもよい。
Here, the
また、平滑コンデンサ17aや挿入タイプの電子部品17bは、発熱部品16である半導体素子に対して、電気配線の関係上で近くに配置することが望ましいため、発熱部品16と同じく第1基板18に実装されているが、これらの平滑コンデンサ17aや挿入タイプの電子部品17bは比較的熱に弱いため、第1基板18において、発熱部品16である半導体素子が装着されている面と反対側の面に実装されている。
Further, since the smoothing
また、第1、第2基板18、20には基板同士を接続する基板間コネクタ23a、23bが実装され、第1基板18には、さらに、外部装置との接続コネクタ23cや、コンプレッサ1との接続コネクタ23dも実装されている。コンプレッサ1との接続コネクタ23dは、コンプレッサ1の内部に設けられた内部コネクタ24の入力端子24aに電気的に接続されている。内部コネクタ24の入力端子24aは、通常U相,V相,W相の3つの配線接続端子が形成されており、入力端子24aの根元部分にはガラス封入部25が設けられ、内部コネクタ24の入力端子24aの周囲より冷媒が外部に漏れ出さない構造になっている。内部コネクタ24は、高温、高圧になるコンプレッサ内部の環境に耐える樹脂により形成されており、接続配線26を介してコンプレッサ1内部のモータに結線されている。なお、この電子回路装置10の接続コネクタ23dと内部コネクタ24の入力端子24aとは、これらが結合されることにより、電子回路装置10および介装部材11を物理的にコンプレッサ1に固定する機能も有する。
Further,
介装部材11は、上述したように、コンプレッサ1と電子回路装置10との間に介装されている円板状部11aと、電子回路装置10とコンプレッサ1の冷媒排出口3との間に介装されている筒状部11bと、電子回路装置10と固定用突出脚4との間に介装されている筒状部11cとから構成されているが、これらの介装部材11の各部分は、繊維状のグラスウールをシート状に形成し、グラスウールを覆うように金属膜を蒸着したフィルムを形成し、そのフィルム内部の空気を抜き取り、減圧状態を保持したまま、フィルムを密閉した構造になっている。この構造により、繊維状のグラスウールの隙間にある空気が無くなり、高い断熱性を得ることができる。また繊維状のためグラスウールの隙間は減圧状態でも保持されているために、この断熱材は弾性体になり、コンプレッサ1の振動を吸収することが可能になっている。また、蒸着させた金属膜はアースと電気的に接続されており、これにより、介装部材11は電磁波をシールドする作用をも有する。
As described above, the
さらに、電子回路装置10において、ケース15と介装部材11とヒートシンク21とで囲まれた空間には、シリコン樹脂やエポキシ樹脂からなる充填用樹脂30が充填されている。
Furthermore, in the
また、ヒートシンク21の冷媒排出口21cとアキュームレータ2とは、接続配管27を介して接続されており、冷媒は、まずヒートシンク21に導入された後、接続配管27を介してアキュームレータ2に導入され、アキュームレータ2で完全に気化された冷媒がコンプレッサ1に導入されるようになっている。なお、28a,28bは冷媒配管の溶接接続部である。
The
次に、電子回路装置10の組立工程およびコンプレッサ1への組付工程について説明する。
図3(a)〜(c)はそれぞれ第1工程である実装工程を示すもので、図3(a)に示すように、第2基板20に対して、マイクロコンピュータ19aなどの電子部品や、基板間コネクタ23b、接続コネクタ23c、23dを表面実装工法(SMT)により実装する。第1基板18に対しては、図3(b)に示すように、平滑コンデンサ17aや挿入タイプの電子部品17bなどの電子部品や基板間コネクタ23aを挿入実装工法により実装する。また、図3(c)に示すように、内部に冷媒の流れる空間を有するヒートシンク21に対し、発熱部品16をねじ22により固定する。今回の実施の形態では発熱部品16として、放熱のためのねじ孔付き金属板が一体に設けられているTO220パッケージを用いている。このとき必要があれば、ヒートシンク21と電気的絶縁するために、パッケージ上またはヒートシンク21上に樹脂による電気絶縁層を設ける。また、伝熱を向上させるために、発熱部品16とヒートシンク21との間に、シリコングリスを介在させた圧接や、金属と金属の接合させた構造を採用してもよい。発熱部品16におけるパッケージ内部の半導体から引き出されたリード16aは、ヒートシンク21とは逆方向に曲げられた形状に形成されている。
Next, the assembly process of the
3 (a) to 3 (c) each show a mounting process which is a first process. As shown in FIG. 3 (a), an electronic component such as a
図4は第2工程である組立工程を示すものである。この図に示すように、発熱部品16のリード16aが、第1基板18の所定の孔に挿入されるように組み立てる。次に、発熱部品16のリード16aと第1基板18上の電極間を電気的に接合するために、はんだ付けを行う。この工程は、はんだゴテにて手作業で行っている。この工程により、ヒートシンク21と第1基板18とは物理的に固定される。次に、第1基板18の基板間コネクタ23aと第2基板20の基板間コネクタ23bとを位置合わせし、お互いに押圧することにより、電気的な接続と、物理的な固定とを同時に実現する。この工程によりヒートシンク21と第1基板18と第2基板20とは物理的に固定される。
FIG. 4 shows the assembly process which is the second process. As shown in this figure, the assembly is performed so that the lead 16 a of the
図2に第3工程であるケース15の取付工程を示し、図2(a)は平面図、図2(b)は図2(a)におけるA−A’線で切断した正面断面図である。
図2(a)に示すように、本実施の形態においては、電子回路装置10がコンプレッサ1の外形に合わせて円形になっており、中央部分はコンプレッサ1の冷媒を排出する冷媒排出口3の配管を通すために空洞になっている。第2基板20の上には、表面および裏面とも装着実装工法(SMT)にてマイクロコンピュータ19aなどの電子部品や、基板間コネクタ23b、接続コネクタ23c、23dなどが実装されている。
FIG. 2 shows a third step of attaching the
As shown in FIG. 2A, in the present embodiment, the
図2(b)はケース15を取り付けた後の形状を示す。ケース15の内筒部15aと外筒部15bとにより電子回路装置10の外周部分と内周部分とを形成し、ヒートシンク21と密着した構造になっている。また、コンプレッサ1と物理的に固定するための固定用突出脚4を通す貫通孔12bを形成するとともに、この貫通孔12bの壁面をなす筒状体を取り付ける。その後、電気的な検査を行い、良品のみ次工程に移行させる。
FIG. 2B shows the shape after the
図5は第4工程である充填用樹脂30を充填する工程を示す。この図に示すように、ヒートシンク21とケース15とにより囲まれた部分に充填用樹脂30を流し込む。今回の実施の形態では充填用樹脂30を流し込んだ後に、電子回路装置10を加熱炉に投入し、加熱炉内部の空気を減圧し、充填用樹脂30の硬化後には、気泡が残らないようにする。
FIG. 5 shows a step of filling the filling
図6は、第5工程である電子回路装置10とコンプレッサ1とを一体化する工程を示す。この図に示すように、コンプレッサ1上に金属を蒸着したフィルムに覆われた断熱体である介装部材11を載せる。この介装部材11は弾力性があり、コンプレッサ1の振動を吸収する。次に、電気的に動作保証された電子回路装置10を反転させ、コンプレッサ1の内部コネクタ24の入力端子24aと、電子回路装置10の接続コネクタ23dとを位置合わせし、嵌め込むように押圧する。これにより、電子回路装置10とコンプレッサ1は電気接合する。
FIG. 6 shows a step of integrating the
この時点で、コンプレッサ1からのノイズをシールドする必要性がある場合のみ、コンプレッサ1への入力端子24aであるU相,V相,W相にGNDをプラスし、4つの端子にする。このGNDの入力端子と介装部材11の金属蒸着フィルムとを、電子回路装置10とコンプレッサ1とにより介装部材11を押圧した状態で保持して、電気的に接続する。なお、コンプレッサからのノイズをシールドする必要性がない場合には、GNDを設けなくてもよい。
At this time, only when there is a need to shield noise from the compressor 1, GND is added to the U phase, V phase, and W phase, which are the
図7は、最終の第6工程である電子回路装置10とコンプレッサ1とを固定化し、電気的に駆動可能な状態にする工程を示す。
前記工程において電気的に接続された電気回路装置10を、固定用突出脚4と固定ナット13とで物理的に固定する。本実施の形態では3箇所固定した。このとき、介装部材11の振動吸収効果を安定させるために締め付けトルクを管理する必要がある。次に、接続コネクタ23cに外部装置からのコネクタを結線し、電源と信号を供給することにより、コンプレッサ1内部のモータを回転させることができる。
FIG. 7 shows a final sixth step, which is a step of fixing the
The
上記構成によれば、コンプレッサ1のモータを動作させる電子回路装置10とコンプレッサ1とを一体化した構造において、熱に弱い平滑コンデンサ17aや半導体素子17bなどの電子部品にコンプレッサ1からの熱が伝熱し難いように、コンプレッサ1と電子回路装置10との間に、電気的に接続する部分を除いて、熱の流れを抑制するシート状の材料などからなる介装部材11を介装したので、介装部材11によりコンプレッサ1の熱が電子回路装置10に伝達し難くなり、熱による電子回路装置10の誤動作が阻止され、電子回路装置10を含めて、コンプレッサ1の熱的な構造設計を容易にできる。
According to the above configuration, in the structure in which the
また、介装部材11は振動を吸収する機能も有するので、コンプレッサ1の振動が介装部材11により吸収されて、電子回路装置10に伝わり難くなり、その結果、振動による電子回路装置10の誤動作が阻止される。さらに、介装部材11はコンプレッサ1内部のモータから発信されるノイズを減衰させる機能も有するので、ノイズによる電子回路装置10の誤動作も阻止される。このように、電子回路装置10は熱、振動、およびノイズによる誤動作が阻止されるので、信頼性が向上する。また、介装部材11が熱の伝達の阻止と、振動およびノイズの吸収作用を有するので、それぞれの機能を個別に有する3つの部品を設けた場合に比べて配置スペースを低減できるとともに、部品点数を低減できて組付時の手間も省くことができる。なお、コンプレッサ1の発熱量に対応させて、介装部材11の厚みや形状を選択するとよい。
Further, since the interposing
また、電子回路装置10に、コンプレッサ1に吸引される冷媒を通して発熱部品16を冷却するヒートシンク21を設けたので、コンプレッサ1により圧縮する冷媒を、発熱部品16の冷却用としても利用することができ、発熱部品16から発生される熱が、ヒートシンク21を通る冷媒によって吸収される。また、ヒートシンク21には、コンプレッサ1に通す前の低温の冷媒が通されるので、発熱部品16が良好に冷却される。
Further, since the
ここで、従来の構造において、コンプレッサ1を動作させた結果、コンプレッサ1の温度が115℃である場合に、発熱部品の温度が175℃以上になり発熱部品の近傍に配置したSi半導体からなる電子部品などが動作不能になった。 Here, as a result of operating the compressor 1 in the conventional structure, when the temperature of the compressor 1 is 115 ° C., the temperature of the heat generating component becomes 175 ° C. or higher, and the electron made of Si semiconductor disposed in the vicinity of the heat generating component A component has become inoperable.
これに対して、冷媒による冷却手法を用いた本実施の形態の場合には、コンプレッサ1の温度が115℃である場合に、冷媒を用いた冷却による作用で発熱部品16の温度が125℃に抑えられ、発熱部品16の近傍に配置したSi半導体からなる電子部品17bやマイクロコンピュータ19aなどが問題無く動作することが確認できた。また、コンプレッサ1の振動が3Gである場合でも、全く問題無いことを確認できた。
On the other hand, in the case of the present embodiment using the cooling method by the refrigerant, when the temperature of the compressor 1 is 115 ° C., the temperature of the
これにより、発熱部品16の半導体から発生した熱は、冷媒にスムーズに伝熱されて冷媒により熱が運搬され、最終的にはエアコンの室外機や、冷蔵庫の裏面にある放熱フィンで空気に放熱することが可能になる。
As a result, the heat generated from the semiconductor of the
また、電子回路装置10に内部にある電極をスイッチングする発熱部品16やマイクロコンピュータ19aなどが誤動作せず、信頼性の高い電子回路装置一体型コンプレッサを得ることができる。
Further, the
なお、上記の実施の形態では、インバータ回路の半導体素子(電子部品17bなど)として、動作保証温度が低いSi(シリコン)を用いた場合を述べたが、これに限るものではなく、動作保証温度が高いSiC(シリコンカーバイド)を用いてもよく、これによれば、断熱効果の少ない介装部材11を選択できる。
In the above-described embodiment, the case where Si (silicon) having a low operation guaranteed temperature is used as the semiconductor element (
本発明は、エアコンや冷蔵庫などのコンプレッサにインバータなどの電子回路装置が取り付けられた電子回路装置付きコンプレッサに特に適しているが、コンプレッサと同様に、熱や振動、ノイズを発生しながら、冷媒を用いる機器であれば、適用することが可能である。 The present invention is particularly suitable for a compressor with an electronic circuit device in which an electronic circuit device such as an inverter is attached to a compressor such as an air conditioner or a refrigerator. However, like the compressor, the refrigerant is generated while generating heat, vibration, and noise. Any device that can be used is applicable.
1 コンプレッサ
3 冷媒排出口
4 固定用突出脚
10 電子回路装置
11 介装部材
13 固定ナット
15 ケース
16 発熱部品
17a 平滑コンデンサ(電子部品)
17b 挿入タイプの電子部品(電子部品)
18 第1基板
19a マイクロコンピュータ(電子部品)
19b 抵抗(電子部品)
19c コンデンサ(電子部品)
20 第2基板
21 ヒートシンク
23a、23b 基板間コネクタ
23c、23d 接続コネクタ
24 内部コネクタ
30 充填用樹脂
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
17b Insertion-type electronic components (electronic components)
18
19b Resistance (electronic parts)
19c Capacitor (electronic component)
20
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