JP2006170469A - 電装品ユニットおよび空気調和機 - Google Patents

Abstract

【課題】 電装品の冷却が可能であると共に小型化が容易な電装品ユニットおよび当該電装品ユニットを備える空気調和機を提供する。
【解決手段】 電装品ユニット５は、複数の電装品５０ａ−５０ｄと、第１基板５１および第２基板５２と、冷却部５３とを備える。第１基板５１および第２基板５２には、電装品５０ａ−５０ｄが実装される。冷却部５３は、第１基板５１および第２基板５２に対向した板状の外形を呈し、流体が流れる伝熱管５９を内部に有する。
【選択図】 図４

Description

本発明は、電装品ユニットおよび電装品ユニットを備える空気調和機に関する。

一般に、電装品ユニットは、例えば、コンバーター、インバーター、制御用マイクロコンピューター、制御電源、アクチュエーター駆動回路などの電装品が設けられたユニットであり、これらの電装品が一枚または複数の基板に搭載されている。従来、これらの電装品のうち、インバーターや制御用マイクロコンピューターなどの発熱量の大きい強発熱部品には、比較的大型のヒートシンクが取り付けられることが多い（特許文献１参照）。ヒートシンクは、伝熱性の高い金属材料から形成され、電装品ユニットの外部へ突出する複数のフィンを有している。強発熱部品の熱はフィンを介して放熱され、強発熱部品の冷却が行われている。
特開２００２−１５６１４９号公報

上記のようなヒートシンクによる空冷が行われる場合、ヒートシンクを電装品ユニットの中でも外気に触れやすい場所に配置する必要がある。このため、電装品や基板とヒートシンクとの配置の自由度が低くなり、電装品、基板、ヒートシンクなどをコンパクトに収納することが困難である。そして、電装品ユニットが大型化するという不具合が生じる恐れがある。

本発明の課題は、電装品の冷却が可能であると共に小型化が容易な電装品ユニットおよび当該電装品ユニットを備える空気調和機を提供することにある。

第１発明にかかる電装品ユニットは、複数の電装品と、基板と、冷却部とを備える。基板には、電装品のうち少なくとも一部の部品が実装される。冷却部は、基板に対向した板状の外形を呈し、流体が流れる流体流路を内部に有する。
この電装品ユニットでは、冷却部の内部を流れる流体によって電装品から発生する熱を放熱させることができ、電装品を効率よく冷却することができる。また、冷却部は、基板に対向した板状の外形を呈するため、フィンなどが設けられるヒートシンクと比べて簡素な形状となっている。このため、基板、電装品、冷却部の配置の自由度が高く、電装品ユニットの小型化が容易である。

第２発明にかかる電装品ユニットは、第１発明の電装品ユニットであって、電装品と基板と冷却部とはユニット化されている。
この電装品ユニットでは、電装品と基板と冷却部とがユニット化されているため、冷却部が電装品ユニットの外部に設けられる場合と比べて、電装品ユニットの配置の自由度を向上させることができる。

第３発明の電装品ユニットは、第２発明の電装品ユニットであって、基板と冷却部とは互いに平行に積層されている。
この電装品ユニットでは、基板と冷却部とは互いに平行に積層されるため、基板と冷却部とをよりコンパクトに構成することができる。このため、電装品ユニットの小型化がより容易である。

第４発明の電装品ユニットは、第１発明から第３発明のいずれかの電装品ユニットであって、電装品を内部に密閉するケーシングをさらに備える。
この電装品ユニットでは、電装品がケーシングの内部に密閉されている。このため、電装品を塵埃の侵入などの外部環境による悪影響から保護することができる。また、従来の電装品ユニットにおいて電装品をケーシングの内部に密閉した場合には、電装品の放熱が困難となる不具合が生じるが、本発明では、電装品を内部に密閉した場合でも冷却部によって適切に放熱を行うことができる。

第５発明の電装品ユニットは、第４発明の電装品ユニットであって、電装品、基板、冷却部およびケーシングはユニット化されている。
この電装品ユニットでは、電装品と基板と冷却部とケーシングとがユニット化されているため、冷却部が電装品ユニットの外部に設けられている場合と比べて、電装品ユニットの配置の自由度を向上させることができる。

第６発明の電装品ユニットは、第１発明から第５発明のいずれかの電装品ユニットであって、冷却部は、基板に接触している。
この電装品ユニットでは、冷却部が基板に接触しているため、基板に実装された電装品から基板に伝わった熱を冷却部から効率よく放熱することができ、効率よく冷却することができる。

第７発明の電装品ユニットは、第１発明から第６発明のいずれかの電装品ユニットであって、電装品は、他の部品よりも発熱量の多い強発熱部品を含む。そして、冷却部は、強発熱部品に接触している。
この電装品ユニットでは、冷却部が強発熱部品に接触しているため、発熱量が特に多い強発熱部品を効率よく冷却することができる。

第８発明の電装品ユニットは、第１発明から第６発明のいずれかの電装品ユニットであって、電装品は、他の部品よりも発熱量の多い強発熱部品を含む。そして、電装品ユニットは、冷却部と強発熱部品とのそれぞれに接触して熱を伝達する伝熱部材をさらに備える。
この電装品ユニットでは、伝熱部材を介して強発熱部品を冷却することができる。このため、冷却部と強発熱部品との配置の自由度を向上させることができる。

第９発明の電装品ユニットは、第８発明の電装品ユニットであって、伝熱部材は、熱抵抗が異なる第１伝熱部と第２伝熱部とを有する。
この電装品ユニットでは、第１伝熱部と第２伝熱部とが異なる熱抵抗を有することによって、第１伝熱部と第２伝熱部とのそれぞれから伝達される熱量を調整することができる。従って、第１伝熱部に接触する電装品と、第２伝熱部に接触する電装品との冷却をそれぞれ調整することができる。これにより、電装品ごとに最適な温度に冷却することができる。

第１０発明の電装品ユニットは、第１発明から第９発明のいずれかの電装品ユニットであって、基板は、第１基板と第２基板とを有する。そして、第１基板と冷却部と第２基板とは、冷却部の一方の面に第１基板が対向し冷却部の他方の面に第２基板が対向するように積層されている。
この電装品ユニットでは、冷却部の両面にそれぞれ基板が対向するように第１基板と第２基板とが配置される。このため、第１基板と冷却部と第２基板とをコンパクトに配置することができ、電装品ユニットをより容易に小型化することができる。

第１１発明の電装品ユニットは、第１発明から第１０発明のいずれかの電装品ユニットであって、冷却部は、冷却能力の異なる第１冷却部と第２冷却部とを有する。
この電装品ユニットでは、冷却能力の異なる第１冷却部と第２冷却部とによって、電装品を部品毎に異なる冷却能力で冷却することができる。このため、部品毎に最適な温度に冷却することができる。

第１２発明の電装品ユニットは、第１発明から第１１発明のいずれかの電装品ユニットであって、第１冷却部と第２冷却部とでは内部を流れる冷媒の流量が異なる。
この電装品ユニットでは、第１冷却部と第２冷却部とでは内部を流れる冷媒の流量が異なることによって、第１冷却部の冷却能力と第２冷却部の冷却能力とを異ならせることができる。

第１３発明の電装品ユニットは、第１発明から第１２発明のいずれかの電装品ユニットであって、冷却部は、一部が屈曲した形状を有する、
この電装品ユニットでは、冷却部の一部が屈曲した形状となっているため、冷却が必要な電装品を３次元的に配置することが可能である。このため、この電装品ユニットでは、電装品のレイアウトの自由度を向上させることができる。

第１４発明の電装品ユニットは、第１発明から第１３発明のいずれかの電装品ユニットであって、基板は樹脂製である。
この電装品ユニットでは、冷却部によって電装品を効率よく冷却することができるため、従来の電装品ユニットのように伝熱性の高い金属製の基板を用いる必要性が低い。従って、樹脂製の基板を用いることによって、金属製の基板を用いる場合よりもコストを低減させることができる。

第１５発明の空気調和機は、主冷媒回路と、分岐冷媒回路とを備える。主冷媒回路は、圧縮機、熱源側熱交換器、第１膨張弁および利用側熱交換器を含み冷媒が流れる。分岐冷媒回路は、第１発明から第１４発明のいずれかの電装品ユニットを含み、主冷媒回路から分岐された冷媒が流れる。そして、冷却部には、分岐冷媒回路に分岐された冷媒が流れる。

この空気調和機では、冷却部の内部に流れる流体として、空気調和機の冷媒回路の冷媒利用することができる。このため、冷却部の冷却能力をより向上させることができる。
第１６発明の空気調和機は、第１５発明の空気調和機であって、第２膨張弁と、制御部とをさらに備える。第２膨張弁は、分岐冷媒回路に設けられ冷却部へと流れる冷媒を膨張させる。制御部は、第２膨張弁を制御する。

この空気調和機では、第２膨張弁を制御部によって制御することによって、冷却部へと流れる冷媒を制御することができる。これにより、冷却部の冷却能力を制御することができ、電装品の温度を適切に調整することができる。
第１７発明の空気調和機は、第１６発明の空気調和機であって、電装品の温度を検知する温度センサーをさらに備える。そして、制御部は、温度センサーが検知した温度に基づいて第２膨張弁を制御する。

この空気調和機では、電装品の温度に基づいて冷却の制御を行うことができる。これにより、この空気調和機では、電装品の温度をより適切に調整することができる。
第１８発明の空気調和機は、第１７発明の空気調和機であって、制御部は、温度センサーによって検知される温度が一定となるように第２膨張弁を制御する。
この空気調和機では、制御部が第２膨張弁を制御することによって、温度センサーによって検知される温度が一定となるように冷媒を調整することができる。これにより、電装品の温度を一定に維持するように電装品を冷却することができ、温度変化による負担を緩和することができる。

第１９発明の空気調和機は、第１５発明から第１８発明のいずれかの空気調和機であって、室内機と室外機とに分かれた空気調和機である。そして、電装品ユニットは、室外機内に設けられる。
この空気調和機では、電装品ユニットが室外機内に設けられる。空気調和機の室外機には、強電部品が配置されることが多いため、電装品の発熱が大きい。しかし、本発明では、冷却部によって電装品を適切に冷却することができる。

第１発明にかかる電装品ユニットでは、冷却部の内部を流れる流体によって、電装品を効率よく冷却することができる。また、基板、電装品、冷却部の配置の自由度が高いため、電装品ユニットの小型化が容易である。
第２発明にかかる電装品ユニットでは、冷却部が電装品ユニットの外部に設けられる場合と比べて、電装品ユニットの配置の自由度を向上させることができる。

第３発明の電装品ユニットでは、基板と冷却部とをコンパクトに構成することができ、電装品ユニットの小型化がより容易である。
第４発明の電装品ユニットでは、電装品を塵埃の侵入などの外部環境による悪影響から保護することができる。また、電装品が内部に密閉されていても、冷却部によって適切に放熱を行うことができる。

第５発明の電装品ユニットでは、冷却部が電装品ユニットの外部に設けられている場合と比べて、電装品ユニットの配置の自由度を向上させることができる。
第６発明の電装品ユニットでは、基板に実装された電装品から基板に伝わった熱を冷却部から効率よく放熱することができ、効率よく冷却することができる。
第７発明の電装品ユニットでは、冷却部が強発熱部品に接触しているため、発熱量が特に多い強発熱部品を効率よく冷却することができる。

第８発明の電装品ユニットでは、伝熱部材を介して強発熱部品を冷却することができるため、冷却部と強発熱部品との配置の自由度を向上させることができる。
第９発明の電装品ユニットでは、第１伝熱部と第２伝熱部とのそれぞれから伝達される熱量を調整することができるため、電装品ごとに最適な温度に冷却することができる。
第１０発明の電装品ユニットでは、第１基板と冷却部と第２基板とをコンパクトに配置することができ、電装品ユニットをより容易に小型化することができる。

第１１発明の電装品ユニットでは、電装品を部品毎に異なる冷却能力で冷却することができるため、部品毎に最適な温度に冷却することができる。
第１２発明の電装品ユニットでは、第１冷却部と第２冷却部とで内部を流れる冷媒の流量が異なることによって、第１冷却部の冷却能力と第２冷却部の冷却能力とを異ならせることができる。

第１３発明の電装品ユニットでは、冷却が必要な電装品を３次元的に配置することが可能であるため、電装品のレイアウトの自由度を向上させることができる。
第１４発明の電装品ユニットでは、樹脂製の基板を用いることによって、金属製の基板を用いる場合よりもコストを低減させることができる。
第１５発明の空気調和機では、冷却部を流れる流体として、空気調和機の冷媒回路の冷媒を利用することができるため、冷却部の冷却能力をより向上させることができる。

第１６発明の空気調和機では、冷却部へと流れる冷媒を制御することができるため、冷却部の冷却能力を制御することができ、電装品の温度を適切に調整することができる。
第１７発明の空気調和機では、電装品の温度に基づいて冷却の制御を行うことができるため、電装品の温度をより適切に調整することができる。
第１８発明の空気調和機では、電装品の温度を一定に維持するように電装品を冷却することができ、温度変化による負担を緩和することができる。

第１９発明の空気調和機では、空気調和機の室外機に配置される発熱の大きい電装品を冷却部によって適切に冷却することができる。

＜第１実施形態＞
〈空気調和機の全体構成〉
本発明の第１実施形態が採用された空気調和機１の構成の概略を冷媒回路図と共に図１に示す。この空気調和機１は、室内の壁面などに取り付けられる室内機２と、室外に設置される室外機３とを備えている。

室内機２内には室内熱交換器２０が収納され、室外機３内には室外熱交換器３０が収納されており、各熱交換器２０，３０が冷媒配管４１，４２により接続されることにより冷媒回路を構成している。この冷媒回路は、主冷媒回路１１と分岐冷媒回路１２とを有しており、主冷媒回路１１は、主として室内熱交換器２０、アキュムレータ３１、圧縮機３２、四路切換弁３３、室外熱交換器３０および第１電動膨張弁３４によって構成される。

室内機２に設けられている室内熱交換器２０は、接触する空気との間で熱交換を行う。また、室内機２には、室内空気を吸い込んで室内熱交換器２０に通し熱交換が行われた後の空気を室内に排出するための室内送風ファン２１が設けられている。室内送風ファン２１は、室内機２内に設けられる室内ファンモータ２２によって回転駆動される。
室外機３には、圧縮機３２と、圧縮機３２の吐出側に接続される四路切換弁３３と、圧縮機３２の吸入側に接続されるアキュムレータ３１と、四路切換弁３３に接続された室外熱交換器３０と、室外熱交換器３０に接続された第１電動膨張弁３４とが設けられている。第１電動膨張弁３４は、フィルタ３５および液閉鎖弁３６を介して冷媒配管４１に接続されており、この冷媒配管４１を介して室内熱交換器２０の一端と接続される。また、四路切換弁３３は、ガス閉鎖弁３７を介して冷媒配管４２に接続されており、この冷媒配管４２を介して室内熱交換器２０の他端と接続されている。また、室外機３には、室外熱交換器３０での熱交換後の空気を外部に排出するための室外ファン３８が設けられている。この室外ファン３８は、室外ファンモータ３９によって回転駆動される。また、室外機３の内部には、電装品ユニット５が収容されており、圧縮機３２、四路切換弁３３、第１電動膨張弁３４等は、電装品ユニット５と電気的に接続され、電装品ユニット５に設けられた制御部６０（図５参照）などによって制御される。

分岐冷媒回路１２は、主冷媒回路１１から分岐された冷媒が流れる回路であり、主冷媒回路１１の室外熱交換器３０と第１電動膨張弁３４との間から第１電動膨張弁３４と室内熱交換器２０との間までの部分に並列に設けられている。分岐冷媒回路１２には、後述する電装品ユニット５の冷却部５３、第２電動膨張弁６１および第３電動膨張弁６２を含んでいる。冷房運転時には、主冷媒回路１１を流れる冷媒の一部が、室外熱交換器３０と第１電動膨張弁３４との間から分岐冷媒回路１２に分岐され、第２電動膨張弁６１、冷却部５３および第３電動膨張弁６２の順に流れて、第１電動膨張弁３４と冷媒配管４１との間に合流する。また、暖房運転時には、主冷媒回路１１を流れる冷媒の一部が、冷媒配管４１と第１電動膨張弁３４との間から分岐冷媒回路１２に分岐され、第３電動膨張弁６２、冷却部５３および第２電動膨張弁６１の順に流れて、第１電動膨張弁３４と室外熱交換器３０との間に合流する。

〈電装品ユニットの構成〉
電装品ユニット５は、上述したように室外機３の内部に設けられている。図２に示すように、室外機３の内部は、仕切り板によって通気室ＳＰ１と機械室ＳＰ２とに分かれている。通気室ＳＰ１には、室外ファン３８と室外熱交換器３０が設けられており、通気室ＳＰ１は外気が十分に通るように構成されている。機械室ＳＰ２は通気室ＳＰ１よりも雨や塵埃が侵入しにくい気密性の高い空間であり、圧縮機３２が配置されている。電装品ユニット５は、例えば、機械室ＳＰ２の内部であって圧縮機３２の上方に配置される。以下、電装品ユニット５の構成について詳細に説明する。

図３に電装品ユニット５の外観図を示す。電装品ユニット５は、密閉された箱形の外形を有している。電装品ユニット５の一側面からは、冷却部５３の内部に配設された伝熱管５９の入口部の端部と出口部の端部とが突出している。また、電装品ユニット５の他の側面には、圧縮機３２やＡＣ電源から延びるケーブルが接続される端子板６５や、室外ファン３８や四路切換弁３３から延びるケーブルなどが接続されるコネクタ部６６が設けられている。なお、理解の容易のために、図３は、ケーシングの第１カバー板６７が透明なものとして内部が透視された図としている。電装品ユニット５は、図４に示すように、複数の電装品５０ａ−５０ｄ、電装品５０ａ−５０ｄが実装された基板５１，５２、冷却部５３、ケーシング５４、伝熱部材５５，５６などを備えており、これらが一体的にユニット化されている。

複数の電装品５０ａ−５０ｄには、インバーター５０ａ、制御用マイクロコンピューター５０ｂ、リアクトル５０ｃ、平滑コンデンサ５０ｄが含まれるが、他にも整流ダイオード、コンバーター、制御電源、ＥＥＰＲＯＭなどの電装品が備えられている。なお、インバーター５０ａ、制御用マイクロコンピューター５０ｂ、リアクトル５０ｃ、平滑コンデンサ５０ｄは、他の部品よりも比較的発熱量の大きい強発熱部品であり、上記の整流ダイオードも強発熱部品である。

基板５１，５２には、第１基板５１と第２基板５２とが含まれる。第１基板５１と第２基板５２とは、ガラスエポキシ樹脂などの樹脂から形成された薄板状の形状を有しており、冷却部５３を挟んで互いに平行に配置されている。第１基板５１の外表面には、インバーター５０ａ、制御用マイクロコンピューター５０ｂ、整流ダイオード、コンバーター、制御電源などがはんだ付けやワイヤーボンディングによって実装されている。なお、第１基板５１の外表面とは、冷却部５３と対向している面の反対側の面である。第１基板５１の外表面には、シリコーンゲル５７が充填されており、第１基板５１の外表面に実装された電装品５０ａ，５０ｂはシリコーンゲル５７によって被覆されている。第２基板５２の外表面には、平滑コンデンサ５０ｄおよびリアクトル５０ｃが実装されている。第２基板５２の外表面とは、冷却部５３と対向している面の反対側の面である。なお、インバーター５０ａ、制御用マイクロコンピューター５０ｂ、リアクトル５０ｃおよび平滑コンデンサ５０ｄなどの強発熱部品であっても、金属板などで形成される放熱用のヒートスプレッダを用いずに直接に基板５１，５２に実装されている。また、冷却部５３と対向している面を平坦に形成する観点からは、電装品５０ａ−５０ｄは基板５１，５２に表面実装されていることが望ましいが、スルーホールによるピン挿入式の実装であってもよい。

冷却部５３は、板状の外形を呈し、第１基板５１と第２基板５２との間において第１基板５１と第２基板５２とに対向して設けられている。冷却部５３は、第１基板５１と第２基板５２とに平行に積層されている。従って、第１基板５１と冷却部５３と第２基板５２とは、冷却部５３の一方の面に第１基板５１が対向し、冷却部５３の他方の面に第２基板５２が対向するように積層されている。なお、冷却部５３は、第１基板５１と第２基板５２とに接触しているが、必ずしも接触している必要はなく、微少な距離を隔てて配置されていてもよい。冷却部５３は、アルミなどの金属から形成され冷却部５３の外郭を構成するパネル体５８と、パネル体５８の内部に配設され銅などの金属から形成された伝熱管５９とを有している。伝熱管５９は、パネル体５８の内部において蛇行して設けられており、内部に冷媒が流れる流体流路となっている。

ケーシング５４は、電装品５０ａ−５０ｄおよび基板５１，５２を内部に密閉している。ケーシング５４は、複数の側板６９、第１カバー板６７、第２カバー板６８などから構成されており、全体として直方体の箱形の形状を有している。複数の側板６９は、第１基板５１および第２基板５２の側方を囲むように設けられている。側板６９には、冷却部５３の端面が嵌合するスリットが設けられており、スリットを通って冷却部５３の端面が外部に露出している（図３参照）。なお、冷却部５３の端面と側板６９とは概ね平滑な平面を構成している。第１カバー板６７は、側板６９に垂直に設けられた平板状の形状を有しており、側板６９によって構成された箱体の一方の開口を塞いでいる。第２カバー板６８は、第１カバー板６７と同様に、側板６９に垂直に設けられた平板状の形状を有しており、側板６９によって構成された箱体の他方の開口を塞いでいる。第１カバー板６７と第２カバー板６８とは、第１基板５１、冷却部５３、第２基板５２と概ね平行に配置されており、第１カバー板６７、第２カバー板６８および側板６９とによって構成される内部空間に電装品５０ａ−５０ｄと基板５１，５２とが密閉されている。

伝熱部材５５，５６は、冷却部５３と電装品５０ｃ、５０ｄとのそれぞれに接触して熱を伝達する金属製の部材である。伝熱部材５５，５６は、第１伝熱部材５５と第２伝熱部材５６とを含む。第１伝熱部材５５は、平滑コンデンサ５０ｄと冷却部５３とに接触しており、平滑コンデンサ５０ｄと冷却部５３との間で熱を伝達する。なお、第１伝熱部材５５は、第２基板５２を介して冷却部５３との間で熱の伝達を行ってもよく、冷却部５３に直接に接触して熱の伝達を行ってもよい。第２伝熱部材５６は、リアクトル５０ｃと冷却部５３とに接触しており、リアクトル５０ｃと冷却部５３との間で熱を伝達する。なお、第２伝熱部材５６は、第２基板５２を介して冷却部５３との間で熱の伝達を行ってもよく、冷却部５３に直接に接触して熱の伝達を行ってもよい。伝熱部材５５，５６は、平滑コンデンサ５０ｄやリアクトル５０ｃの一部に接触するような形状であればよいが、平滑コンデンサ５０ｄやリアクトル５０ｃの形状に沿った形状とすることによって接触面積が増大し、熱の伝達効率をより向上させることができる。

〈温度調整制御〉
図５に空気調和機１の室外機３の制御ブロック図を示す。
制御部６０は、圧縮機３２、四路切換弁３３、室外ファンモータ３９、第１電動膨張弁３４、第２電動膨張弁６１、第３電動膨張弁６２などを制御して空気調和機１の運転を制御する部分であり、上記の制御用マイクロコンピューター５０ｂや制御電源などの電装品によって構成される。温度センサー７１は、電装品ユニット５の内部に設けられており、電装品５０ａ−５０ｄの温度を検知して制御部６０へと送信する。

制御部６０は、温度センサー７１が検知した温度に基づいて第１電動膨張弁３４および第２電動膨張弁６１を制御して、冷却部５３を流れる冷媒の流量や蒸発温度を変化させることができる。制御部６０は、温度センサー７１によって検知される温度が一定となるように第１電動膨張弁３４、第２電動膨張弁６１、第３電動膨張弁６２などを制御する。また、制御部６０は、温度センサー７１によって検知される温度が所望の温度となるように、第１電動膨張弁３４、第２電動膨張弁６１、第３電動膨張弁６２などを制御することも可能である。

〈特徴〉
（１）
この電装品ユニット５では、主冷媒回路１１から分岐された液冷媒が、冷房時においては第２電動膨張弁６１によって、暖房時においては第３電動膨張弁６２によって減圧され、冷却部５３において蒸発することによって、電装品５０ａ−５０ｄから発生した熱を奪う。これにより、電装品５０ａ−５０ｄの冷却のほぼ全てを冷却部５３によって行うことができ、電装品５０ａ−５０ｄを効率よく冷却することができる。

また、電装品５０ａ−５０ｄの温度を下げることにより、電装品５０ａ−５０ｄによって発生する熱損失を低減することができる。
（２）
この電装品ユニット５では、電装品５０ａ−５０ｄを効率よく冷却することができるため、従来必要とされていた大型のヒートシンクが不要である。このため、電装品ユニット５の小型化および軽量化が容易である。また、この電装品ユニット５では、空気の通路が不要であるため、冷却効率の向上のために従来電装品ユニット５の内部に設ける必要があった空気の通路を省略することができ、小型化がさらに容易である。

さらに、空冷による冷却を行う従来の電装品ユニットでは、冷却効率の向上のためにヒートシンクの一部が通気室ＳＰ１に露出するように配置する必要があるが、この電装品ユニット５ではその必要がなく、配置の自由度が向上している。また、冷却部５３を含めてユニット化されているため、配置の自由度がより向上している。
また、フィンが設けられたヒートシンクとは異なり、この電装品ユニット５では、冷却部５３の両面で電装品５０ａ−５０ｄを冷却することができる。このため、冷却部５３の両面にそれぞれ基板５１，５２や電装品５０ａ−５０ｄを配置することができ、電装品ユニット５の小型化が容易である。

（３）
この電装品ユニット５では、電装品５０ａ−５０ｄの温度を従来よりも低くすることができるため、温度による負荷を低減することができる。従って、電装品５０ａ−５０ｄの高寿命化が可能であり、信頼性が向上する。
（４）
この電装品ユニット５では、電装品５０ａ−５０ｄの温度を低くすることができるため、定格以上の電流を流しても、電装品５０ａ−５０ｄに与える負担を低減することができる。このため、従来よりも容量の小さい電装品５０ａ−５０ｄを使用することができ、コストを低減することができる。

また、従来の電装品ユニット５では、強発熱部品５０ａ−５０ｄの発熱を拡散させるために必要とされていた金属製のヒートスプレッダが、この電装品ユニット５では不要である。このため、電装品ユニット５の小型化およびコスト削減が可能である。
さらに、従来必要であった金属製の基板に代えて樹脂製の基板を用いることができ、コストを削減することもできる。

（５）
この電装品ユニット５では、基板５１，５２と電装品５０ａ−５０ｄとが内部に密閉される。このため、塵埃や水分の侵入を防止することができる。
また、一般に電装品ユニット５の内部に電装品５０ａ−５０ｄが密閉される場合には放熱が困難となるが、この電装品ユニット５では、冷却部５３によって効率よく冷却することができるため、密閉による放熱の困難性という不具合を解消することができる。また、冷却部５３が低温になる場合には結露の発生が問題となるが、電装品ユニット５が密閉されることによって結露の発生を抑えることができる。

（６）
この空気調和機１では、冷却部５３によって電装品５０ａ−５０ｄの温度を概ね一定に保つことができる。これにより、電装品５０ａ−５０ｄと基板５１，５２との接続部および電装品への熱ストレスが緩和される。特に、インバーター５０ａに含まれるＩＰＭ（Intelligent power module）などのパワー素子のはんだ付け部およびワイヤーボンディングを長寿命化することができる。

（７）
この空気調和機１では、電装品５０ａ−５０ｄの温度の安定化により、回路および電装品の特性が安定する。このため、設計時のＥＭＩノイズ対策において、測定結果の再現性が向上し、設計工数の削減が可能である。あるいは、温度が高くなるとＥＭＩノイズは低減するため、電装品５０ａ−５０ｄの温度を所望の温度に制御することにより、ＥＭＩノイズを所望のレベルに制御することも可能である。

また、電流センサーが設けられる場合には、温度変化に敏感な素子、例えば、シャント抵抗などの素子の小型化および低コスト化が可能である。
さらに、パワーデバイスにおいては、温度の安定化により、デッドタイムやＯＮ特性などが安定する。このため、電装品ユニット５の制御安定性が向上し、信頼性が向上する。
＜第２実施形態＞
〈電装品ユニットの構成〉
本発明の第２実施形態にかかる電装品ユニット７を図６に示す。電装品ユニット７は、複数の電装品５０ａ−５０ｄ、電装品５０ａ−５０ｄが実装された第３基板７１および第４基板７２、冷却部７３、ケーシング５４、伝熱部材７４などを備えており、これらが一体的にユニット化されている。

電装品５０ａ−５０ｄ、ケーシング５４などについては、第１実施形態と概ね同様である。
第３基板７１には、第１実施形態の第１基板５１と同様に、インバーター５０ａ、制御用マイクロコンピューター５０ｂなどが実装されている。第４基板７２には、第１実施形態の第２基板５２と同様に、平滑コンデンサ５０ｄやリアクトル５０ｃが実装されている。第３基板７１と第４基板７２とは互いに平行に配置されており、第３基板７１の実装面と第４基板７２の非実装面とが対向するように積層されている。また、第３基板７１の実装面と第４基板７２の非実装面との間にはシリコーンゲル５７が充填されており、第３基板７１に実装された電装品５０ａ，５０ｂを被覆している。

冷却部７３は、図７に示すように、その一部が屈曲したＬ字型の形状を呈しており、第１平面部７５と第２平面部７６とを有している。なお、図７は、図６に示す側面断面図とは異なる方向から見た側面図である。第１平面部７５は、第３基板７１および第４基板７２と平行に設けられている。第１平面部７５は、第３基板７１の非実装面と対向しており、第３基板７１と接触している。第２平面部７６は、第１平面部７５と垂直に連続しており、第３基板７１および第４基板７２の端面と対向している。第２平面部７６は、図６に示す伝熱部材７４と接触しており、伝熱部材７４を介して平滑コンデンサ５０ｄとリアクトル５０ｃとを冷却する。

他の構成については、第１実施形態にかかる電装品ユニット５と同様である。
〈特徴〉
この電装品ユニット７では、冷却部７３を上記のように３次元的な形状とすることにより、電装品５０ａ−５０ｄ及び基板７１，７２の配置の自由度が向上している。すなわち、上記のように第３基板７１と第４基板７２とを積層させて配置しても各基板７１，７２に実装された電装品５０ａ−５０ｄを冷却部７３によって冷却することが可能である。また、第４基板７２と平行に積層される第５基板や第６基板（図示せず）がさらに備えられても、冷却部７３によって効率よく冷却することができる。このように、この電装品ユニット７では、電装品５０ａ−５０ｄ及び基板７１，７２の配置の自由度がさらに向上しているため、冷却部７３および複数の基板７１，７２をコンパクトに配置することができ、電装品ユニット７の小型化がさらに容易である。

＜他の実施形態＞
（１）
上記の実施形態では、冷却部５３は、伝熱部材５５，５６を介して平滑コンデンサ５０ｄやリアクトル５０ｃと熱の伝達を行っているが、冷却部５３が、平滑コンデンサ５０ｄやリアクトル５０ｃに直接接触してもよい。

また、基板５１，５２を介して電装品５０ａ−５０ｄと冷却部５３との熱伝達が行われるだけではなく、電装品５０ａ−５０ｄと冷却部５３とが直接接触していてもよい。
（２）
上記の実施形態では、冷却部５３の内部に冷媒が流れているが、空気調和機１に使用される冷媒に限らず水などの他の液体やガスが利用されてもよい。

（３）
上記の実施形態では、冷却部５３の端面がケーシング５４を通って外部に露出しているが、冷却部５３がケーシング５４内部に完全に収納されていてもよい。
（４）
リアクトル５０ｃや平滑コンデンサ５０ｄなどの電装品は必ずしも第２基板５２の表面に付着して設けられている必要はなく、リアクトル５０ｃや平滑コンデンサ５０ｄなどが第２基板５２の表面から乖離して設けられワイヤなどによって第２基板５２上の回路と接続されていてもよく、第２基板５２が存在せずに第１基板５１の回路とワイヤなどによって接続されていてもよい。

（５）
上記の第１実施形態では、冷却部５３は、全体として平板状の形状を呈しているが、冷却部５３の形状はこれに限られるものではない。第２実施形態に示したように、冷却部７３の少なくとも一部が、基板７１，７２と平行な板状の形状を有していればよい。
（６）
上記の実施形態では、冷却部５３の内部に冷媒が流れる伝熱管５９が設けられているが、冷却部５３の内部に空隙が設けられ、この空隙に冷媒が流されてもよい。

（７）
第１伝熱部材５５と第２伝熱部材５６とが異なる熱抵抗を有するように構成されてもよい。第１伝熱部材５５は、平滑コンデンサ５０ｄと接触し、冷却部５３と平滑コンデンサ５０ｄとの間で熱を伝達する。第２伝熱部材５６は、第１伝熱部材５５とは異なる熱抵抗を有し、第１伝熱部材５５とは別体の部材である。第２伝熱部材５６は、リアクトル５０ｃと接触しており、冷却部５３とリアクトル５０ｃとの間で熱を伝達する。

このような伝熱部材５５，５６を備える電装品ユニット５では、リアクトル５０ｃの冷却温度と平滑コンデンサ５０ｄの冷却温度とを異なる温度とすることができる。従って、適当な熱抵抗を有する第１伝熱部材５５と第２伝熱部材５６とを選択することによって、リアクトル５０ｃと平滑コンデンサ５０ｄとをそれぞれ個別に最適な温度に冷却することができる。なお、平滑コンデンサ５０ｄとリアクトル５０ｃとに限らず、他の複数の電装品が電装品毎にそれぞれ最適な温度に冷却されてもよい。

（８）
冷却部５３が図８に示すように第１冷却部８１と第２冷却部８２とを有するように構成されてもよい。第１冷却部８１と第２冷却部８２とでは、内部を流れる冷媒の流量が異なっており、冷却能力が異なる。第１冷却部８１の内部には伝熱管５９（図４参照）が比較的密に配設されており、第２冷却部８２の内部には第１冷却部８１よりも疎に伝熱管５９が配設されている。このため、第１冷却部８１の方が、内部を流れる冷媒の流量が多く、第２冷却部８２よりも冷却能力が高くなっている。

このような冷却部５３を備える電装品ユニット５では、冷却部５３に冷却能力の異なる部分を設けることによって、電装品ごとに最適な温度に冷却することができる。例えば、強い冷却が必要な強発熱部品を第１冷却部８１と対向するように配置し、強い冷却が不要な電装品を第２冷却部８２と対向するように配置すればよい。あるいは、ＩＧＢＴのような低温で高効率なものと、ダイオードのような高温で高効率なものとをそれぞれ最適な温度に調整することで、効率の向上を図ることも可能である、
なお、冷却する必要のない部分には伝熱管５９が通らないように構成してもよく、また部分ごとに伝熱管５９の管径を異なるものとしてもよい。

本発明は、電装品の冷却が可能であると共に電装品ユニットの小型化が容易である効果を有し、電装品ユニットおよび空気調和機として有用である。

空気調和機の構成の概略および冷媒回路の構成を示す図。 室外機の内部のレイアウトを示す図。 電装品ユニットの外観図。 第１実施形態にかかる電装品ユニットの側面断面図。 空気調和機の室外機の制御ブロック図。 第２実施形態にかかる電装品ユニットの側面断面図。 第２実施形態にかかる電装品ユニットの他の側面図。 他の実施形態にかかる冷却部の模式図。

符号の説明

１ 空気調和機
２ 室内機
３ 室外機
５，７ 電装品ユニット
１１ 主冷媒回路
１２ 分岐冷媒回路
２０ 室内熱交換器（利用側熱交換器）
３０ 室外熱交換器（熱源側熱交換器）
３２ 圧縮機
３４ 第１電動膨張弁（第１膨張弁）
５０ａ インバーター（電装品，強発熱部品）
５０ｂ 制御用マイクロコンピューター（電装品，強発熱部品）
５０ｃ リアクトル（電装品，強発熱部品）
５０ｄ 平滑コンデンサ（電装品，強発熱部品）
５１ 第１基板（基板）
５２ 第２基板（基板）
５３，７３ 冷却部
５４ ケーシング
５５ 第１伝熱部材（伝熱部材、第１伝熱部）
５６ 第２伝熱部材（伝熱部材、第２伝熱部）
５９ 伝熱管（流体流路）
６０ 制御部
６１ 第２電動膨張弁（第２膨張弁）
６２ 第３電動膨張弁（第２膨張弁）
７１ 温度センサー
７４ 伝熱部材
８１ 第１冷却部
８２ 第２冷却部

Claims (19)

1. 複数の電装品（５０ａ−５０ｄ）と、
   前記電装品（５０ａ−５０ｄ）のうち少なくとも一部の部品が実装された基板（５１，５２，７１，７２）と、
   前記基板（５１，５２，７１，７２）に対向した板状の外形を呈し、流体が流れる流体流路（５９）を内部に有する冷却部（５３，７３）と、
   を備える電装品ユニット（５，７）。
2. 前記電装品（５０ａ−５０ｄ）と前記基板（５１，５２，７１，７２）と前記冷却部（５３，７３）とはユニット化されている、
   請求項１に記載の電装品ユニット（５，７）。
3. 前記基板（５１，５２）と前記冷却部（５３）とは互いに平行に積層されている、
   請求項２に記載の電装品ユニット（５）。
4. 前記電装品（５０ａ−５０ｄ）を内部に密閉するケーシング（５４）をさらに備える、
   請求項１から３のいずれかに記載の電装品ユニット（５，７）。
5. 前記電装品（５０ａ−５０ｄ）、前記基板（５１，５２，７１，７２）、前記冷却部（５３，７３）および前記ケーシング（５４）はユニット化されている、
   請求項４に記載の電装品ユニット（５，７）。
6. 前記冷却部（５３，７３）は、前記基板（５１，５２，７１，７２）に接触している、
   請求項１から５のいずれかに記載の電装品ユニット（５，７）。
7. 前記電装品（５０ａ−５０ｄ）は、他の部品よりも発熱量の多い強発熱部品（５０ａ−５０ｄ）を含み、
   前記冷却部（５３，７３）は、前記強発熱部品（５０ａ−５０ｄ）に接触している、
   請求項１から６のいずれかに記載の電装品ユニット（５，７）。
8. 前記電装品（５０ａ−５０ｄ）は、他の部品よりも発熱量の多い強発熱部品（５０ａ−５０ｄ）を含み、
   前記冷却部（５３，７３）と前記強発熱部品（５０ｃ，５０ｄ）とのそれぞれに接触して熱を伝達する伝熱部材（５５，５６，７４）をさらに備える、
   請求項１から６のいずれかに記載の電装品ユニット（５，７）。
9. 前記伝熱部材（５５，５６）は、熱抵抗が異なる第１伝熱部（５５）と第２伝熱部（５６）とを有する、
   請求項８に記載の電装品ユニット（５）。
10. 前記基板（５１，５２）は、第１基板（５１）と第２基板（５２）とを有し、
    前記第１基板（５１）と前記冷却部（５３）と前記第２基板（５２）とは、前記冷却部（５３）の一方の面に前記第１基板（５１）が対向し前記冷却部（５３）の他方の面に前記第２基板（５２）が対向するように積層されている、
    請求項１から９のいずれかに記載の電装品ユニット（５）。
11. 前記冷却部（５３）は、冷却能力の異なる第１冷却部（８１）と第２冷却部（８２）とを有する、
    請求項１から１０のいずれかに記載の電装品ユニット（５）。
12. 第１冷却部（８１）と第２冷却部（８２）とでは内部を流れる冷媒の流量が異なる、
    請求項１１に記載の電装品ユニット（５）。
13. 前記冷却部（７３）は、一部が屈曲した形状を有する、
    請求項１から１２のいずれかに記載の電装品ユニット（７）。
14. 前記基板（５１，５２，７１，７２）は、樹脂製である、
    請求項１から１３のいずれかに記載の電装品ユニット（５，７）。
15. 圧縮機（３２）、熱源側熱交換器（３０）、第１膨張弁（３４）および利用側熱交換器（２０）を含み冷媒が流れる主冷媒回路（１１）と、
    請求項１から１４のいずれかに記載の電装品ユニット（５，７）を含み前記主冷媒回路（１１）から分岐された冷媒が流れる分岐冷媒回路（１２）と、
    を備え、
    前記冷却部（５３，７３）には、前記分岐冷媒回路（１２）に分岐された冷媒が流れる、
    空気調和機（１）。
16. 前記分岐冷媒回路（１２）に設けられ前記冷却部（５３，７３）へと流れる冷媒を膨張させる第２膨張弁（６１，６２）と、
    前記第２膨張弁（６１，６２）を制御する制御部（６０）と、
    をさらに備える、
    請求項１５に記載の空気調和機（１）。
17. 前記電装品（５０ａ−５０ｄ）の温度を検知する温度センサー（７１）をさらに備え、
    前記制御部（６０）は、前記温度センサー（７１）が検知した温度に基づいて前記第２膨張弁（６１，６２）を制御する、
    請求項１６に記載の空気調和機（１）。
18. 前記制御部（６０）は、前記温度センサー（７１）によって検知される温度が一定となるように前記第２膨張弁（６１，６２）を制御する、
    請求項１７に記載の空気調和機（１）。
19. 室内機（２）と室外機（３）とに分かれた空気調和機であって、
    前記電装品ユニット（５，７）は、前記室外機（３）内に設けられる、
    請求項１５から１８のいずれかに記載の空気調和機（１）。

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