JP2005257266A - Refrigerating apparatus and inverter device used therefor - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To improve the reliability of refrigerating cycle while miniaturizing a refrigerating apparatus and an inverter device, and to perform high-level control or failure diagnosis of the refrigerating apparatus. <P>SOLUTION: This refrigerating apparatus comprises a first substrate 220 mounted with a converter 22a and an inverter 221a and a radiation fin 263 closely fitted to the opposite side thereof, a second substrate 230 mounted with a microcomputer 231, a current detecting mechanism 234 and a terminal block 260, and a third substrate 240 mounted with an interface connector 242 and a photocoupler 243. Each substrate is arranged in layers, and a signal of discharge gas temperature of a compressor 101 is inputted to the microcomputer 231 through the interface connector 242. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、回転数が可変可能な圧縮機モ−タを搭載する冷凍装置及びそれに用いられるインバータ装置に関する。   The present invention relates to a refrigeration apparatus equipped with a compressor motor having a variable rotation speed, and an inverter apparatus used therefor.

従来、インバータ基本部を変更することなく仕様変更を容易にするため、交流電源からの交流電圧を直流にするコンバータと直流/交流変換器であるインバータとを実装した第1の基板と、インバータの制御を行うマイクロコンピュータを含む制御器を実装した第2の基板と、端子台、突入抑制抵抗、平滑コンデンサが実装された第3の基板からなるインバータ基本部と、インバータ制御装置を管理するマイクロコンピュータ処理のうち入力/出力インタフェイスを管理するI/Oブロック部とに分離することが知られ、例えば特許文献1に記載されている。   Conventionally, in order to facilitate specification change without changing the inverter basic section, a first board on which an AC voltage from an AC power source is converted to DC and an inverter which is a DC / AC converter, Microcomputer for managing an inverter basic unit comprising a second board on which a controller including a microcomputer for controlling is mounted, a third board on which a terminal block, an inrush suppression resistor and a smoothing capacitor are mounted, and an inverter control device It is known that the processing is separated into an I / O block unit that manages an input / output interface, which is described in Patent Document 1, for example.

特開平11−41943号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-41943

上記従来技術においては、仕様変更に対する自由度は増しているが、特に冷凍サイクルに用いることを考慮していないため、冷凍サイクルに特有の課題、例えば圧縮機は大電流であるが、冷媒流量を調整する電動膨脹弁、各種温度あるいは圧力の検出センサの信号、などは小電流であり、大小の信号が混在して不要輻射電磁ノイズの影響を受けやすい、冷凍装置自体の小型化も要求される、などは充分考慮されていない。   In the above-described prior art, the degree of freedom for changing the specifications has increased, but since it is not particularly considered to be used for the refrigeration cycle, problems specific to the refrigeration cycle, for example, the compressor has a large current, The electric expansion valve to be adjusted, the signals of various temperature or pressure detection sensors, etc. are small currents, large and small signals are mixed and easily affected by unnecessary radiated electromagnetic noise, and downsizing of the refrigeration unit itself is also required. , Etc. are not fully considered.

本発明の目的は、空気調和機、冷凍機などの冷凍装置、特に室外機の小型化に伴い、冷凍装置及びインバータ装置を小型化すると共に、冷凍サイクルの信頼性を向上し、さらには冷凍装置の高度な制御、故障診断などにより適したものにすることにある。   An object of the present invention is to improve the reliability of a refrigeration cycle while reducing the size of a refrigeration device and an inverter device with downsizing of refrigeration devices such as air conditioners and refrigerators, particularly outdoor units. It is to make it more suitable for advanced control and fault diagnosis.

上記の目的を達成するために、本発明は、圧縮機を備えた冷凍サイクルを有し、前記圧縮機は運転周波数を可変制御される電動機により駆動される冷凍装置において、交流電源からの交流電圧を直流にするコンバータと直流/交流変換器であるインバータとを構成するパワー半導体が実装され、実装面の反対面に放熱フィンが密着される第1の基板と、前記パワー半導体を制御するマイクロコンピュータと、前記電動機の電流を検出する電流検出機構と、前記電動機の端子台と、が実装された第2の基板と、前記冷凍サイクルの各種温度あるいは圧力の検出センサの信号が入力されるインタフェイス用コネクタと、入力された信号を前記マイクロコンピュータへ光信号により伝達するホトカプラと、が実装された第3の基板と、を備え、前記第1の基板、第2の基板、第3の基板の順序で階層状に配置され、前記インタフェイス用コネクタを介して前記圧縮機の吐出ガス温度の信号が前記マイクロコンピュータへ入力されるものである。   In order to achieve the above object, the present invention includes a refrigeration cycle including a compressor, and the compressor is an refrigeration apparatus driven by an electric motor whose operating frequency is variably controlled. A first substrate on which a power semiconductor that constitutes a converter for converting DC into an inverter and an inverter that is a DC / AC converter is mounted, and a radiating fin is in close contact with the opposite surface of the mounting surface, and a microcomputer that controls the power semiconductor A second board on which a current detection mechanism for detecting the current of the motor, a terminal block of the motor is mounted, and signals of various temperature or pressure detection sensors of the refrigeration cycle are input. And a third board on which a photocoupler that transmits an input signal to the microcomputer by an optical signal is mounted, and 1 board, 2nd board, and 3rd board | substrate are arrange | positioned hierarchically, and the signal of the discharge gas temperature of the said compressor is input into the said microcomputer via the said interface connector. .

また、上記のものにおいて、前記インタフェイス用コネクタを介して前記インバータの周波数を出力することが望ましい。   Moreover, in the above, it is desirable to output the frequency of the inverter through the interface connector.

さらに、冷凍サイクルの圧縮機を駆動する電動機の運転周波数を可変制御するインバータ装置において、交流電源からの交流電圧を直流にするコンバータと直流/交流変換器であるインバータとを構成するパワー半導体が実装され、実装面の反対面に放熱フィンが密着される第1の基板と、前記パワー半導体を制御するマイクロコンピュータと、前記電動機の電流を検出する電流検出機構と、前記電動機の端子台と、が実装された第2の基板と、前記冷凍サイクルの各種温度あるいは圧力の検出センサの信号が入力されるインタフェイス用コネクタと、入力された信号を前記マイクロコンピュータへ光信号により伝達するホトカプラと、が実装された第3の基板と、を備え、前記第1の基板、第2の基板、第3の基板の順序で階層状に配置され、前記インタフェイス用コネクタを介して前記圧縮機の吐出ガス温度の信号が前記マイクロコンピュータへ入力されるものである。   Furthermore, in an inverter device that variably controls the operating frequency of an electric motor that drives a compressor of a refrigeration cycle, a power semiconductor that constitutes a converter that converts AC voltage from an AC power source into DC and an inverter that is a DC / AC converter is mounted. A first board having a radiation fin in close contact with the opposite surface of the mounting surface, a microcomputer for controlling the power semiconductor, a current detection mechanism for detecting a current of the motor, and a terminal block of the motor. A mounted second substrate, an interface connector to which signals of various temperature or pressure detection sensors of the refrigeration cycle are input, and a photocoupler that transmits the input signals to the microcomputer by optical signals. A third board mounted, and arranged in a hierarchy in the order of the first board, the second board, and the third board. , In which the signal of the discharge gas temperature of the compressor through a connector wherein the interface is input to the microcomputer.

さらに、上記のものにおいて、前記インタフェイス用コネクタを介して前記インバータの周波数を出力することが望ましい。   Furthermore, in the above, it is desirable to output the frequency of the inverter through the interface connector.

本発明によれば、パワー半導体とマイクロコンピュータが実装された基板がシールド処理された箱形のケースで囲まれ、インタフェイス用コネクタが実装された基板が最上部になるように階層的にコンパクトに配置され、インタフェイス用コネクタから冷凍サイクルの各種温度あるいは圧力の検出センサの信号が光信号によりマイクロコンピュータへ伝達されるので、不要輻射電磁ノイズを抑制して、ノイズ発生の要因を少なくし、冷凍サイクルの信頼性を向上できる。   According to the present invention, the board on which the power semiconductor and the microcomputer are mounted is surrounded by the shielded box-shaped case, and the board on which the interface connector is mounted is hierarchically compact so that the board is at the top. Because the signal of the sensor for detecting various temperatures or pressures of the refrigeration cycle is transmitted from the interface connector to the microcomputer by an optical signal, unnecessary radiated electromagnetic noise is suppressed and the cause of noise generation is reduced. Cycle reliability can be improved.

以下、図を参照して本発明の一実施の形態を説明する。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は、一実施の形態による冷凍サイクル系統図であり、圧縮機101、室内熱交換器102、室内膨張弁104、室外熱交換器105、アキュ−ムレ−タ107を順次連結して冷媒を循環させ冷凍サイクルを形成している。そして、室内を冷房する場合、圧縮機101で圧縮された冷媒は室外熱交換器105で凝縮して液化した後、室内膨張弁104で減圧し、室内熱交換器102で蒸発して圧縮機101に戻る。室内送風機用電動機103は室内機109の熱交換を促進し、室外送風機用電動機106は室外機108の熱交換を促進する。   FIG. 1 is a system diagram of a refrigeration cycle according to one embodiment, in which a compressor 101, an indoor heat exchanger 102, an indoor expansion valve 104, an outdoor heat exchanger 105, and an accumulator 107 are sequentially connected to supply refrigerant. It is circulated to form a refrigeration cycle. When the room is cooled, the refrigerant compressed by the compressor 101 is condensed and liquefied by the outdoor heat exchanger 105, then decompressed by the indoor expansion valve 104, evaporated by the indoor heat exchanger 102, and compressed by the compressor 101. Return to. The indoor fan motor 103 promotes heat exchange of the indoor unit 109, and the outdoor fan motor 106 promotes heat exchange of the outdoor unit 108.

圧縮機101は、冷凍サイクルに必要とされる能力に関連して運転周波数を可変制御される電動機111により駆動され、運転周波数はインバータ装置210により制御される。
冷凍サイクルは、圧縮機101の回転数以外に冷媒流量を調整する室内膨脹弁104、あるいは室外膨脹弁(図示せず)の開度、室内送風機用電動機103及び室外送風機用電動機106の回転数、冷房/暖房の運転モードを切り換える四方弁(図示せず)などが制御され、そのための情報として運転モード、温度設定などを行うリモコンによる操作指令信号、各部の温度(圧縮機の吐出ガス温度、吸入温度、熱交換器温度など)及び圧力を検出した信号などが制御装置へ入力される。その他、インタフェイス用コネクタ242を介して冷凍装置あるいは空気調和機の運転データ(例えば、冷凍サイクル中の主要部の温度、圧力等である吸入圧力、吐出圧力、圧縮機上温度、室外機膨張弁開度、室内機膨張弁開度、圧縮機電流値、圧縮機周波数、外気温度、蒸発温度、吸込温度、吹出温度、凍結温度、要求周波数、ガス管温度、設定温度等)が入力又は出力される。
The compressor 101 is driven by an electric motor 111 whose operation frequency is variably controlled in relation to the capacity required for the refrigeration cycle, and the operation frequency is controlled by an inverter device 210.
The refrigeration cycle includes the opening of an indoor expansion valve 104 or an outdoor expansion valve (not shown) for adjusting the refrigerant flow rate in addition to the rotation speed of the compressor 101, the rotation speed of the indoor fan motor 103 and the outdoor fan motor 106, A four-way valve (not shown) for switching the operation mode of cooling / heating is controlled. As information for this, an operation command signal from the remote controller for setting the operation mode, temperature, etc., the temperature of each part (the discharge gas temperature of the compressor, the suction) Temperature, heat exchanger temperature, etc.) and a signal for detecting the pressure are input to the control device. In addition, operation data of the refrigeration apparatus or the air conditioner (for example, suction pressure, discharge pressure, compressor upper temperature, outdoor unit expansion valve such as temperature and pressure of main parts in the refrigeration cycle) via the interface connector 242 Opening, indoor unit expansion valve opening, compressor current value, compressor frequency, outside air temperature, evaporation temperature, suction temperature, blowing temperature, freezing temperature, required frequency, gas pipe temperature, set temperature, etc.) are input or output. The

図2は、インバータ装置の回路図を示し、交流電源250からの交流電圧を直流にするコンバータと直流/交流変換器であるインバータとを構成するパワー半導体が実装され、実装面の反対面にアルミ製の放熱フィンが密着される第1の基板(金属基板)220と、マイクロコンピュータ(マイコン)231と、電動機111の電流を検出する電流検出機構234と、電動機111の端子台261と、が実装された第2の基板(制御基板)230と、電動機111への突入電流を抑制する突入抑制抵抗器244と、冷凍サイクルの各種温度あるいは圧力の検出センサの信号が入力されるインタフェイス用コネクタ242と、入力された信号をマイクロコンピュータ231へ光信号により伝達するホトカプラ243と、が実装された第3の基板とから構成される。また、平滑コンデンサ251は第1の基板220に外付けされる。   FIG. 2 is a circuit diagram of an inverter device, in which a power semiconductor that constitutes a converter that converts AC voltage from an AC power source 250 to DC and an inverter that is a DC / AC converter is mounted, and aluminum is mounted on the opposite side of the mounting surface. A first substrate (metal substrate) 220 to which a heat-radiating fin made of metal is closely attached, a microcomputer (microcomputer) 231, a current detection mechanism 234 for detecting a current of the motor 111, and a terminal block 261 of the motor 111 are mounted. Second board (control board) 230, an inrush suppression resistor 244 for suppressing an inrush current to the motor 111, and an interface connector 242 to which signals of various temperature or pressure detection sensors of the refrigeration cycle are input. And a photocoupler 243 that transmits the input signal to the microcomputer 231 by an optical signal. It consists of. The smoothing capacitor 251 is externally attached to the first substrate 220.

交流電源250からの交流電圧はコンバータ222a(複数の整流素子222がブリッジ結線)で直流にされ、直流/交流変換器であるインバータ221a(スイッチング素子221が三相ブリッジ結線された電力変換手段)がマイクロコンピュータ231で交流周波数として制御され、電動機111が駆動される。   The AC voltage from the AC power supply 250 is converted into a direct current by a converter 222a (a plurality of rectifying elements 222 are bridge-connected), and an inverter 221a (a power conversion means in which the switching elements 221 are three-phase bridge-connected) is a DC / AC converter. The microcomputer 231 controls the AC frequency to drive the electric motor 111.

コンバータ222aにおいて、交流電圧は、複数の整流素子222にて整流され、圧縮機101を運転又は停止するマグネットスイッチ253、力率用リアクトル252を介し、平滑用コンデンサ251に至る。インバータ221aではスイッチング素子221がスイッチング時に発生する電動機111から発生する逆起電力を回生するためにスイッチング素子221と併設してフライホイール素子223が設けられ、共に第1の基板220に実装される。   In the converter 222a, the AC voltage is rectified by the plurality of rectifying elements 222, and reaches the smoothing capacitor 251 via the magnet switch 253 that operates or stops the compressor 101 and the power factor reactor 252. In the inverter 221 a, a flywheel element 223 is provided along with the switching element 221 in order to regenerate the counter electromotive force generated from the electric motor 111 generated at the time of switching by the switching element 221, and both are mounted on the first substrate 220.

マイクロコンピュータ231とスイッチング素子221との間にはマイクロコンピュータ231からの微弱な信号をスイッチング素子221を駆動できるレベルまで増幅するドライバ回路232が設けられる。電動機111に供給される電流は電流検出機構234にて検出され、その信号がマイクロコンピュータ231に取り込まれて監視される。第1の基板220においてコンバータ222aで生成された直流の一部は、第2の基板230に設けられた電源回路233でインバータ221aで使用される高電圧から5V程度に調整されてマイクロコンピュータ231、ドライバ回路232、電流検出機構234に供給される。   A driver circuit 232 that amplifies a weak signal from the microcomputer 231 to a level at which the switching element 221 can be driven is provided between the microcomputer 231 and the switching element 221. The current supplied to the electric motor 111 is detected by the current detection mechanism 234, and the signal is taken into the microcomputer 231 and monitored. A part of the direct current generated by the converter 222a in the first substrate 220 is adjusted to about 5V from the high voltage used in the inverter 221a by the power supply circuit 233 provided in the second substrate 230, and the microcomputer 231, The driver circuit 232 and the current detection mechanism 234 are supplied.

第3の基板(インターフェイス基板)240には伝送回路241が搭載され、冷凍サイクルの各種温度あるいは圧力の検出センサの信号が入力されるインタフェイス用コネクタ242と、入力された信号をマイクロコンピュータ231へ光信号により伝達するホトカプラ243が設けられる。サイクル制御基板254とマイクロコンピュータ231との間では、冷凍サイクルの各種温度あるいは圧力の検出センサの信号は冷媒流量を調整する室内膨脹弁104、あるいは室外膨脹弁(図示せず)の開度、室内送風機用電動機103及び室外送風機用電動機106の回転数、冷房/暖房の運転モードを切り換える四方弁(図示せず)の制御信号、さらにはインバータ電流、インバータ周波数、インバータ自身の異常、正常の状態信号などがホトカプラ243を介して電気的隔離が得られた状態で送受信される。特に、ホトカプラ243、インタフェイス用コネクタ242を介してインバータの運転周波数を出力して、冷凍サイクルの運転状態の把握、停止した場合の要因分析、さらには故障分析などを行う。また、電源投入時などに閉路するマグネットスイッチ253が電解コンデンサ251に流れる過大な突入電流で溶着しないようマグネットスイッチ253と並列に突入抑制抵抗244が第3の基板240に設けられる。   A transmission circuit 241 is mounted on the third board (interface board) 240, an interface connector 242 to which signals of various temperature or pressure detection sensors of the refrigeration cycle are inputted, and the inputted signal to the microcomputer 231. A photocoupler 243 that transmits by an optical signal is provided. Between the cycle control board 254 and the microcomputer 231, signals from various temperature or pressure detection sensors in the refrigeration cycle indicate the opening of the indoor expansion valve 104 or the outdoor expansion valve (not shown) for adjusting the refrigerant flow rate, Rotation speed of motor 103 for blower and motor 106 for outdoor fan, control signal for four-way valve (not shown) for switching between cooling / heating operation modes, inverter current, inverter frequency, abnormality of inverter itself, normal state signal Are transmitted and received through the photocoupler 243 with electrical isolation. In particular, the operating frequency of the inverter is output via the photocoupler 243 and the interface connector 242, and the operating state of the refrigeration cycle is grasped, the cause analysis when the operation is stopped, and the failure analysis are performed. Further, an inrush suppression resistor 244 is provided on the third substrate 240 in parallel with the magnet switch 253 so that the magnet switch 253 that is closed when the power is turned on does not weld due to an excessive inrush current flowing through the electrolytic capacitor 251.

インバータ制御、つまり高速でスイッチングすることにより運転周波数を可変するのに必要とされるマイクロコンピュータ231は高速なものが必要とされるが、冷凍サイクルの能力制御、冷暖房のモード切換えなどは低速なもので良く、このマイクロコンピュータ231で冷凍サイクルの各種制御弁(室外膨脹弁、室外送風機用電動機106、冷房/暖房の運転モードを切り換える四方弁)の制御を共用することができる。特に、第1の基板220に室外膨脹弁の駆動回路を設け、圧縮機101の吐出ガス温度を検出した信号をインタフェイス用コネクタ242を介してマイクロコンピュータ231へ入力すれば圧縮機101の能力と冷媒流量をマイクロコンピュータ231で吐出ガススーパーヒートを最適にするように制御することにより、冷凍サイクル全体としての制御回路を簡略化して配線等も少なくなり、小型化することができる。   Inverter control, that is, the microcomputer 231 required to change the operating frequency by switching at high speed is required to have a high speed, but the capacity control of the refrigeration cycle, the mode switching of the cooling and heating, etc. are slow. The microcomputer 231 can share control of various control valves of the refrigeration cycle (the outdoor expansion valve, the outdoor fan motor 106, and the four-way valve for switching between the cooling / heating operation modes). In particular, if the drive circuit for the outdoor expansion valve is provided on the first substrate 220 and a signal for detecting the discharge gas temperature of the compressor 101 is input to the microcomputer 231 via the interface connector 242, the capacity of the compressor 101 can be improved. By controlling the refrigerant flow rate so that the discharge gas superheat is optimized by the microcomputer 231, the control circuit as the entire refrigeration cycle can be simplified, wiring and the like can be reduced, and the size can be reduced.

図3は、実装される場合のインバータ装置の組みたてられ方を示し、図4は最終的に組みたてられた状態、図5は断面を示している。第1基板220及び第2の基板230の側面は、電磁ノイズの発生を抑制するためシールド処理としてその表面に遮蔽用の金属膜が塗布又はメッキされた樹脂成形されたケース262で覆われている。ケース262の前面は端子台260が配置されるように一部が切り欠けられた段差部261が設けられ、底面の反実装面にはコンバータ222a及びとインバータ221aの熱を共に放熱する放熱フィン263が密着されている。   FIG. 3 shows how the inverter device is assembled when mounted, FIG. 4 shows a finally assembled state, and FIG. 5 shows a cross section. The side surfaces of the first substrate 220 and the second substrate 230 are covered with a resin-molded case 262 whose surface is coated or plated with a shielding metal film as a shielding process in order to suppress the generation of electromagnetic noise. . The front surface of the case 262 is provided with a stepped portion 261 that is partially cut away so that the terminal block 260 is disposed, and the heat dissipating fins 263 that dissipate the heat of the converter 222a and the inverter 221a together on the bottom mounting surface. Are closely attached.

ケース262はアルミダイキャストなどで金属製としても良いが、樹脂製とすれば低価格で複雑な形状が可能であるので、端子台260を段差部261に適合するように配置でき、端子台260はケース262の上面よりも突き出すことがない。よって、本インバータ装置を例えば空気調和機の室外機に実装するうえでも無駄なスペースを無くすことができ、電磁ノイズの抑制からも望ましい。さらに、ケース262の底面から第1の基板220、第2の基板230、第3の基板240の順序で階層状に配置され、ケース262に収納されている。また、第1の基板220のパワー半導体面は図5で略一点鎖線Aまでゲルが充填され、パワー半導体素子(コンバータ222a、インバータ221aを構成するダイオードやIGBT)を保護している。さらに、ゲル表面から図5で略二点鎖線B、第2の基板20の上面まで保護、絶縁のために樹脂封入されてパワーモジュールISPMとして纏められている。   The case 262 may be made of metal by die-casting aluminum or the like, but if it is made of resin, a complicated shape can be obtained at a low price. Therefore, the terminal block 260 can be arranged to fit the stepped portion 261, and the terminal block 260 Does not protrude beyond the upper surface of the case 262. Therefore, a wasteful space can be eliminated even when the inverter device is mounted on, for example, an outdoor unit of an air conditioner, which is desirable from the viewpoint of suppressing electromagnetic noise. Further, the first substrate 220, the second substrate 230, and the third substrate 240 are arranged in order from the bottom surface of the case 262 and stored in the case 262. Further, the power semiconductor surface of the first substrate 220 is filled with gel up to a substantially alternate long and short dash line A in FIG. 5 to protect the power semiconductor elements (diodes and IGBTs constituting the converter 222a and the inverter 221a). Further, from the gel surface to the substantially two-dot chain line B in FIG. 5 and the upper surface of the second substrate 20, resin is sealed for protection and insulation, and the power module ISPM is collected.

ケース262の側面側の内には、第1の基板220と第2の基板230とを接続する第1のリードピン225と、同じく第1の基板220と第3の基板240とを接続する第2のリードピン224とを設け、第2の基板230と第3の基板240とは第2の基板230に設けた第3のリードピン235で接続される。また、第3の基板は第2の基板に設けられた基板支持スペーサ236にて支持されている。   Within the side surface side of the case 262, the first lead pin 225 that connects the first substrate 220 and the second substrate 230, and the second lead that connects the first substrate 220 and the third substrate 240 similarly. The second substrate 230 and the third substrate 240 are connected by the third lead pin 235 provided on the second substrate 230. The third substrate is supported by a substrate support spacer 236 provided on the second substrate.

以上のように、組立作業工数の低減および部品実装面積の小型化を図ることができると共に、パワー半導体が実装されるコンバータ222a、インバータ221a及びマイクロコンピュータ231と、電動機111の電流を検出する電流検出機構234が電磁ノイズの発生を抑制するためシールド処理がされた箱形のケース262及び放熱フィンで囲まれるので、不要輻射電磁ノイズを抑制できる。   As described above, the assembly man-hours can be reduced and the component mounting area can be reduced, and the converter 222a, the inverter 221a and the microcomputer 231 on which the power semiconductor is mounted, and the current detection for detecting the current of the electric motor 111 are performed. Since the mechanism 234 is surrounded by the box-shaped case 262 and the heat radiating fins that are shielded to suppress the generation of electromagnetic noise, unnecessary radiated electromagnetic noise can be suppressed.

また、コンバータ222a、インバータ221aとが同一基板(第1の基板220)に実装されること、パワー半導体を制御するマイクロコンピュータ231、電動機111の電流を検出する電流検出機構234、電動機の端子台260が実装された第2の基板とを階層状に近接してコンパクトに配置されるので、ノイズ発生の可能性が大きい部分の配線長を短くできるので、ノイズ発生の要因を少なくできる。   In addition, the converter 222a and the inverter 221a are mounted on the same board (first board 220), the microcomputer 231 that controls the power semiconductor, the current detection mechanism 234 that detects the current of the motor 111, and the terminal block 260 of the motor. Since the second board on which the is mounted is compactly arranged close to the hierarchy, the wiring length of the portion where the possibility of noise generation is large can be shortened, so that the cause of noise generation can be reduced.

さらに、電磁ノイズの影響の大きい、例えば大電流が必要とされる圧縮機101からの影響が大きい比較的微弱な信号である冷凍サイクルの各種温度あるいは圧力の検出センサの信号が入力されるインタフェイス用コネクタ242が実装された第3の基板240が最上部に配置され、かつ光信号によりマイクロコンピュータ231のへ伝達されるので、ノイズの混入による誤動作を無くして冷凍サイクルの信頼性を向上できる。さらに、第1の基板220のパワー半導体面はゲルが充填され、さらにゲル表面から第2の基板230の上面まで樹脂封入されているので、パワーモジュールISPM自体の信頼性も向上する。   Further, an interface to which signals of various temperature or pressure detection sensors of the refrigeration cycle, which are relatively weak signals having a large influence of electromagnetic noise, for example, a large influence from the compressor 101 that requires a large current, is input. Since the third board 240 on which the connector 242 is mounted is arranged at the top and is transmitted to the microcomputer 231 by an optical signal, it is possible to improve the reliability of the refrigeration cycle by eliminating malfunction due to noise mixing. Furthermore, since the power semiconductor surface of the first substrate 220 is filled with gel and further resin-encapsulated from the gel surface to the upper surface of the second substrate 230, the reliability of the power module ISPM itself is also improved.

さらに、冷凍サイクルの構成、冷凍装置、あるいは空気調和機の能力、店舗用、ビル用マルチなどの機種、に応じてマイクロコンピュータ231のソフトウエアや入力/出力インタフェイスのハードウエアを変更するとき、最上部の第3の基板240を分離すれば容易に対応ができる。そして、このときにおいてもケース262の底面から電流値が大きい順に配置されるので、配線本数を少なくできるなど対応の自由度も高いものとなる。   Furthermore, when changing the software of the microcomputer 231 or the hardware of the input / output interface according to the configuration of the refrigeration cycle, the capacity of the refrigeration apparatus or the air conditioner, the model for the store, the building mulch, etc. This can be easily handled by separating the uppermost third substrate 240. Even at this time, since the current values are arranged in descending order from the bottom surface of the case 262, the degree of freedom of handling is high, for example, the number of wires can be reduced.

本発明の一実施の形態による冷凍装置の冷凍サイクル図。The refrigeration cycle figure of the freezing apparatus by one embodiment of this invention. 本発明の一実施の形態によるインバ−タ装置のブロック図。The block diagram of the inverter apparatus by one embodiment of this invention. 本発明の一実施の形態によるインバ−タ装置の組立方法を示す斜視図。The perspective view which shows the assembly method of the inverter apparatus by one embodiment of this invention. 本発明の一実施の形態によるインバ−タ装置の組み立てた状態を示す斜視図。The perspective view which shows the assembled state of the inverter apparatus by one embodiment of this invention. 本発明の一実施の形態によるインバ−タ装置の断面図。Sectional drawing of the inverter apparatus by one embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

101…圧縮機、102…室内熱交換器、104…室内膨張弁、105…室外熱交換器、108…室外機、109…室内機、111…電動機、210…インバータ装置、220…第1の基板、221…スイッチング素子、221a…インバータ、222…整流素子、222a…コンバータ、224…第2のリードピン、225…第1のリードピン、230…第2の基板、231…マイクロコンピュータ、233…電源回路、234…電流検出機構、235…第3のリードピン、236…基板支持スペーサ、240…第3の基板、242…ホトカプラ、243…インタフェイス用コネクタ、250…交流電源、260…端子台、261…段差部、263…放熱フィン。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 ... Compressor, 102 ... Indoor heat exchanger, 104 ... Indoor expansion valve, 105 ... Outdoor heat exchanger, 108 ... Outdoor unit, 109 ... Indoor unit, 111 ... Electric motor, 210 ... Inverter device, 220 ... First substrate 221 ... switching element 221a ... inverter 222 ... rectifier element 222a ... converter 224 ... second lead pin 225 ... first lead pin 230 ... second substrate 231 ... microcomputer 233 ... power supply circuit 234 ... Current detection mechanism, 235 ... third lead pin, 236 ... substrate support spacer, 240 ... third substrate, 242 ... photocoupler, 243 ... interface connector, 250 ... AC power supply, 260 ... terminal block, 261 ... step Part, 263 ... radiating fins.

Claims (4)

圧縮機を備えた冷凍サイクルを有し、前記圧縮機は運転周波数を可変制御される電動機により駆動される冷凍装置において、
交流電源からの交流電圧を直流にするコンバータと直流/交流変換器であるインバータとを構成するパワー半導体が実装され、実装面の反対面に放熱フィンが密着される第1の基板と、前記パワー半導体を制御するマイクロコンピュータと、前記電動機の電流を検出する電流検出機構と、前記電動機の端子台と、が実装された第2の基板と、前記冷凍サイクルの各種温度あるいは圧力の検出センサの信号が入力されるインタフェイス用コネクタと、入力された信号を前記マイクロコンピュータへ光信号により伝達するホトカプラと、が実装された第3の基板と、を備え、前記第1の基板、第2の基板、第3の基板の順序で階層状に配置され、前記インタフェイス用コネクタを介して前記圧縮機の吐出ガス温度の信号が前記マイクロコンピュータへ入力されることを特徴とする冷凍装置。
A refrigeration cycle having a compressor, wherein the compressor is driven by an electric motor whose operating frequency is variably controlled;
A power substrate that constitutes a converter that converts an AC voltage from an AC power source into a DC and an inverter that is a DC / AC converter is mounted, and a first substrate in which a radiation fin is in close contact with the opposite surface of the mounting surface; A second substrate on which a microcomputer for controlling a semiconductor, a current detection mechanism for detecting a current of the electric motor, a terminal block of the electric motor are mounted, and signals of sensors for detecting various temperatures or pressures of the refrigeration cycle And a third board on which an optical connector for transmitting the inputted signal to the microcomputer by an optical signal is mounted, the first board and the second board. Are arranged in a hierarchy in the order of the third substrate, and the discharge gas temperature signal of the compressor is transmitted to the microcomputer via the interface connector. Refrigeration and wherein the input to the.
請求項1に記載のものにおいて、前記インタフェイス用コネクタを介して前記インバータの周波数を出力することを特徴とする冷凍装置。   2. The refrigeration apparatus according to claim 1, wherein the frequency of the inverter is output through the interface connector. 冷凍サイクルの圧縮機を駆動する電動機の運転周波数を可変制御するインバータ装置において、
交流電源からの交流電圧を直流にするコンバータと直流/交流変換器であるインバータとを構成するパワー半導体が実装され、実装面の反対面に放熱フィンが密着される第1の基板と、前記パワー半導体を制御するマイクロコンピュータと、前記電動機の電流を検出する電流検出機構と、前記電動機の端子台と、が実装された第2の基板と、前記冷凍サイクルの各種温度あるいは圧力の検出センサの信号が入力されるインタフェイス用コネクタと、入力された信号を前記マイクロコンピュータへ光信号により伝達するホトカプラと、が実装された第3の基板と、を備え、前記第1の基板、第2の基板、第3の基板の順序で階層状に配置され、前記インタフェイス用コネクタを介して前記圧縮機の吐出ガス温度の信号が前記マイクロコンピュータへ入力されることを特徴とするインバータ装置。
In the inverter device that variably controls the operating frequency of the electric motor that drives the compressor of the refrigeration cycle,
A power substrate that constitutes a converter that converts an AC voltage from an AC power source into a DC and an inverter that is a DC / AC converter is mounted, and a first substrate in which a radiation fin is in close contact with the opposite surface of the mounting surface; A second substrate on which a microcomputer for controlling a semiconductor, a current detection mechanism for detecting a current of the electric motor, a terminal block of the electric motor are mounted, and signals of sensors for detecting various temperatures or pressures of the refrigeration cycle And a third board on which an optical connector for transmitting the inputted signal to the microcomputer by an optical signal is mounted, the first board and the second board. Are arranged in a hierarchy in the order of the third substrate, and the discharge gas temperature signal of the compressor is transmitted to the microcomputer via the interface connector. Inverter and wherein the input to the.
請求項3に記載のものにおいて、前記インタフェイス用コネクタを介して前記インバータの周波数を出力することを特徴とするインバータ装置。
4. The inverter device according to claim 3, wherein the frequency of the inverter is output through the interface connector.
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