JP2012197969A - 空気調和機の室内機 - Google Patents

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Abstract

【課題】高圧発生器を備えた空気調和機において金属製の電装品箱への帯電防止と絶縁確保を簡単な構成で実現する。
【解決手段】金属製の電装品箱と制御電源の高圧発生器が接続される側の２次側グランドを抵抗体２０で接続するとともに、制御電源の交流電源側の１次側グランドと前記２次側グランドを抵抗体１９で接続することで電装品箱から抵抗体１、抵抗体２と差し込みプラグを経て大地への放電経路を確保することとなり、電装品箱への帯電を防止できる。
【選択図】図４

Description

本発明は、高圧発生器による空気清浄機能を備えた空気調和機に関するものである。
金属等の導電材料により構成された電装品箱を使用した際に、帯電したユーザーが電装品箱に触れることにより静電気が放電される。その対策のために、従来はプリント基板と金属製ケースの間に十分な距離をとるか、特許文献１のように電装品箱の金属ケースを熱交換器を仮想アースとして電気的に接続し、ユーザーに帯電した静電気が電装品箱に放電されても比較的大きな導電体に静電エネルギーを逃がすようにして機器の誤動作や破壊を防止しているものがある。
また、空気調和機においては近年、空気清浄機能を向上させるために高圧発生器を備えて集塵効果や脱臭効果を高めたものがある。この種の高圧電源を使用した機器においては、静電誘導や高圧トランスの絶縁不良、高圧リード線を接続する端子部などの接続不良などに起因したコロナ放電により高圧リークが生ずるおそれがあり、高圧リーク発生部近傍の金属に帯電することで高電位を発生させ、周辺の電子部品に放電し機器の誤動作や破壊を招くおそれがある。
上記の課題に対し、特許文献２のように電装品箱の金属ケースを放電用パターンと接続し、さらに放電パターンと制御グランドパターンを一定値の抵抗で接続することで放電時のｄＶ／ｄｔを低減したものや、特許文献３記載のように商用電源の両ラインにＹ型に構成されたコモンモードノイズ抑制用のコンデンサを接続し、商用電源ラインと接続した側と別の端子を接地レベルとし、この接地レベルと室内機筐体内部の金属部を抵抗器を介して商用電源ラインに接続する構成とすることで、静電遮蔽の効果によって高圧発生器による筐体への帯電を防止するものがある。
特開平１１−５１４２０号公報 特開２００９−１０３３９１号公報 特開２０００−１４６２２１号公報
前記従来の特許文献１記載の構成は、金属製の電装品箱を熱交換器などに仮想接地することで、帯電したユーザーが電装品箱に触れたときに発生する放電エネルギーを大きな導電体で吸収するものである。しかし、高圧電源や高圧発生器を搭載した空気調和機において静電誘導や高圧リークが連続して発生した場合に、大地への放電経路がないために金属製の電装品箱への帯電を確実に防止することができない。また、熱交換器を接地した場合においては、交流電源からコモンモードで雷サージが浸入した際に電装品箱と内部のプリント基板との距離を十分に確保する必要があり、電装品箱が大型化するという課題を有していた。
特許文献２記載の構成は、金属製の電装品箱の一部を鋭角に切り立たせ、プリント基板上の銅箔を露出させた放電パターンと接触させ、さらに放電パターンと制御グランドを一定値の抵抗で接続した構成としたものであり、電装品箱が帯電した場合に電装品箱から制御グランドに一定の抵抗値を介して放電させることで、高圧放電が発生しても放電により
誤動作・破壊の主因となるｄｖ／ｄｔを低減させるものである。上記の構成では、電装品箱を制御ＧＮＤに積極的に放電させる形状としていることから、放電時のエネルギーを抵抗で減衰消費させるものであり、制御電源が絶縁電源の場合には交流電源の基準電位である大地電位への放電経路がなく、帯電そのものを防止するものではない。
また、特許文献３の構成では、熱交換器などの接地レベルを抵抗を介して商用電源と接続したものであり、静電遮蔽の効果によって高圧発生器による筐体への帯電を防止するものであるが、高圧電源や高圧発生器などの高圧リーク発生部と熱交換器との配置関係によっては静電遮蔽効果が十分に得られないために、帯電の防止と配置の自由度との両立が困難となる課題を有していた。
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、高圧発生器や高圧電源による金属製の電装品箱への帯電を防止するとともに、帯電したユーザーが電装品箱に触れた場合においても機器の誤動作や破壊を未然に防止する空気調和機の室内機を提供することにある。
前記従来の課題を解決するために、本発明の空気調和機の室内機は、交流電源から絶縁され、制御用低電圧を生成する制御電源と、前記制御用低電圧から生成される高電圧が印加される高圧発生器とを備え、少なくとも前記制御電源が金属製の電装品箱に収納されるとともに、前記制御電源の高圧発生器が接続される側の２次側グランドと前記電装品箱との間、及び前記制御電源の交流電源側の１次側グランドと前記２次側グランドとの間、とがそれぞれ所定の抵抗体で接続されるとしたものである。これによって、静電誘導および高圧リークが発生しても金属製の電装品箱から所定の抵抗体と差し込みプラグを経て柱状トランスにてＢ種設置された大地への放電経路を確保することができ、帯電により電装品箱が高電位となりプリント基板への放電によって回路が誤動作、破壊することを未然に防止することとなる。
本発明の空気調和機の室内機は高圧発生器や高圧電源による金属製の電装品箱への帯電や静電気による機器の誤動作や破壊を未然に防止できるので、空気調和機筐体内部の電装品箱や高圧発生器などの配置自由度が向上する。
本発明の実施の形態１における空気調和機の室内機の部分分解斜視図 本発明の実施の形態１における高圧発生器の構造図 本発明の実施の形態１における室内機の電装品箱の分解図 本発明の実施の形態１、２における回路ブロック図 本発明の実施の形態２における室内機の斜視図 本発明の実施の形態２における室内機の部分斜視図 本発明の実施の形態２における電装品箱の分解斜視図
第１の発明は、交流電源から絶縁され、制御用低電圧を生成する制御電源と、前記制御用低電圧から生成される高電圧が印加される高圧発生器とを備え、少なくとも前記制御電源が金属製の電装品箱に収納されるとともに、前記制御電源の高圧発生器が接続される側の２次側グランドと前記電装品箱との間、及び前記制御電源の交流電源側の１次側グランドと前記２次側グランドとの間、とがそれぞれ所定の抵抗体で接続するものである。これにより、金属製の電装品箱が抵抗を介して大地へ接続されることとなるので、電装品箱からそれぞれの抵抗体と差し込みプラグを経て、柱状トランスにてＢ種設置された大地への放電経路を確保することとなり、静電誘導や高圧リークによって金属製の電源箱が帯電を
防止することとなり、高圧発生器による静電誘導および高圧リークによって電源箱からプリント基板への放電によって機器の誤動作、破壊を未然に防止することができる。
第２の発明は、特に第１の発明の、制御電源の交流電源側の１次側グランドと２次側グランドとの間に設けられた抵抗体を付加絶縁相当の性能を有する抵抗体とすることにより、二つの抵抗体で２重絶縁を確保することとなり、金属製の電源箱をユーザーが触れることを防止するための追加の絶縁構造部材を不要とし、さらに帯電したユーザーの静電気によって回路の誤動作や電子部品の破壊を未然に防止することができる。
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態における空気調和機の室内機の部分分解斜視図を示している。室内機には、熱交換器１と、被空調室内に熱交換された空気を送風する送風モータ２と、前記送風モータ２の風量や風向を制御する電装品を収納する電装品箱３と、電装品箱３の後方に配置された高圧発生器４と、高圧発生器４に高電圧を印加する高圧電源５が構成されている。
図２は高圧発生器４の構造図を示すものであり、放電電極４ａはペルチェ素子１１により冷却され結露することで水が供給されるものである。さらに放電電極４ａと対向電極４ｂとの間に高電圧を印加することで静電霧化効果によりナノサイズのイオンを発生させ脱臭効果を高めたものである。なお、本実施の形態では、なのサイズのイオンを発生することで脱臭効果等の空気清浄を有する構成としているが、高圧電源を必要とするものであれば種々の方式のものを利用できることは明らかである。
上記した構成において明らかなように、熱交換器１と高圧リークの発生源である高圧電源５、高圧発生器４、および高圧電源５と高圧発生器４とを接続する高圧電線（図示せず）と、帯電側である電装品箱３の金属ケース１０との配置関係において、電荷の発生源と帯電側との間に熱交換器１が介在しないような配置となっている。
図３は、本発明の第１の実施の形態における空気調和機の室内機の電装品箱３の分解図を示している。電子部品が実装されたプリント基板８の部品面側には上部金属ケース１０が、部品面と反対側は難燃樹脂ケース９と、難燃樹脂ケース９の外側をさらに金属ケース１０で囲われた構成となっており、部品が万が一発火した場合でも難燃樹脂ケース９と金属ケース１０により窒息消化することで類焼を防止するものである。さらに、雄螺子２２がプリント基板８の部品面側に実装された螺子端子部２３と、プリント基板８および難燃樹脂ケース９に設けられた貫通孔２４を介して半田面側の金属ケース１０に加工された雌螺子２５で螺子止めされた構成となっている。
また、図２の分解図では金属ケース１０がプリント基板８の部品面側と半田面側の両側で分割して囲う構成となっているが、図１のように電装品箱３としての組み立て時にはそれぞれの金属ケースが機械的に嵌合され電気的にも導通する構成となっている。
次に、図４は本発明の第１の実施の形態における空気調和機の室内機の回路ブロック図を示している。図４において、空気調和機の室内機の電子制御装置は、ＡＣ１００ＶまたはＡＣ２００Ｖの交流電源１２にコンセントプラグ１３が接続されて空気調和機の電子制御装置に給電されており、一般的に交流電源１２は単相２線または単相３線方式であり、ＡＣ１００Ｖまたは単相２線式の２００Ｖにおいてはコールド側ラインを、ＡＣ２００Ｖ機種で単相３線式のものについては、柱状トランスのセンタータップがＢ種接地されてい
る。
また、交流ラインからはリレー（図示せず）を介して室外ユニットへ電力を供給するとともにノイズフィルタ１４、整流回路１５を経て整流平滑され、送風機用の電源（図示せず）や制御電源１６に供される。
ここで、制御電源１６は制御用低電圧を生成するとともに、絶縁トランスにより交流電源から絶縁され、制御電源１６の入力側である１次側グランド１７と出力側の２次側グランド１８は基礎絶縁相当の性能を有する抵抗体１９により接続された構成となっている。制御電源１６の出力は高圧電源５、マイクロコンピュータ（図示せず）、風向変更させるためのＳＴＭ等の各種アクチュエータ（図示せず）に供される。さらに２次側グランド１８は所定の抵抗体２０と接続され、所定の抵抗体２０の２次側グランド１８と接続した端子と別の端子は螺子端子部２３と接続され、雄螺子２２を介して金属ケース１０と導通した構成となっている。
つまり、金属ケース１０は所定の抵抗体２０を介して２次側グランド１８と電気的に接続された構成となっている。以上のように構成された空気調和機について、以下に本発明に関わる動作、作用を説明する。
まず、金属ケース１０が抵抗体２０と抵抗体１９とコンセントプラグ１３を経て大地２１への放電経路を確保することができ、金属ケース１０が帯電し高電位となり、電装品箱３内部のプリント基板８に放電することによる機器の誤動作、破壊を未然に防止する。また、熱交換器１による静電遮蔽効果の有無に関わらず、静電遮蔽効果を得ることができ、電装品箱３と熱交換器１と高圧電源５および高圧発生器４との配置の自由度が向上し、例えば熱交換器１内部の風路上に高圧電源５や高圧発生器４を配置しなくとも良いので、生産性や空調効率を高めることとなる。
また、本実施の形態では高圧電源５を電装品箱３の金属ケース１０の外に配置しているが、金属ケース１０の内側に制御電源１６とともに構成しても良い。
（実施の形態２）
図５は、本発明の第２の実施の形態の空気調和機の室内機の斜視図である。図５に示すように電装品箱３は熱交換器１の前面に配置され、実施の形態１のように電装品箱３を側面側に配置した場合よりも熱交換器１の長手方向の寸法を大きくでき、空調効率の向上を図ったものである。図６は実施の形態２の室内機の図５とは別の方向からの部分斜視図であり、高圧電源５と高圧発生器４が室内機の左側に配置されている。このように、本実施の形態の室内機においては、電装品箱３は、室内機の前面パネル６をはずすとユーザーが触れる位置にある。
図７は電装品箱３の分解斜視図を示しており、電子部品が実装されたプリント基板８の両面を難燃樹脂ケース９と、難燃樹脂ケース９の外側をさらに金属ケース１０で囲った構成となっており、部品が万が一発火した場合でも難燃樹脂ケース９と金属ケース１０により窒息消化することで類焼を防止するものである。
さらに、雄螺子２２がプリント基板８の部品面側に実装された螺子端子部２３とプリント基板８および難燃樹脂ケース９に設けられた貫通孔２４を介して、半田面側の金属ケース１０に加工された雌螺子２５で螺子止めされた構成となっている。また、図７の分解図では金属ケース１０がプリント基板８の部品面側と半田面側の両側で分割して囲う構成となっているが、図５のように電装品箱３としての組み立て時には金属ケース１０は別の雄螺子２６と別の雌螺子２７とで導通して固持される構成となっている。 本発明の第２の
実施形態における回路ブロック図の構成は図４と同様であるが、作用、効果の異なる部分についてのみ図４を参照しながら説明する。図４において、金属ケース１０に接続された側の抵抗体２０を付加絶縁相当の性能を有する抵抗値（２ＭΩ）以上とすることにより、絶縁抵抗体として機能させることとなる。そして、高圧電源５による帯電を防止しつつ、電装品箱３の金属ケース１０をユーザーが触れても抵抗体１９と抵抗体２０で２重絶縁構成とする。これにより、帯電したユーザーが電装品箱３の金属ケース１０に触れた場合でもユーザーに帯電した静電エネルギーは金属ケース１０から抵抗体２０および抵抗体１９とコンセントプラグ１３を経て大地２１への放電経路を確保することができる。さらに、ユーザーに蓄えられた電荷が金属ケース１０に移動する際に人体のキャパシタンスと抵抗体２０および抵抗体１９の抵抗値の合計とで決定される時定数のために、金属ケース１０の電位が高電位かつ大きなｄｖ／ｄｔで変動することが抑制できるため、電装品箱３内部の回路が誤動作、破壊することを未然に防止することができる。従って、ユーザーが金属ケース１０に触れることを防止するために通常必要となる追加の絶縁構造部材が不要となる。従って、空気調和機の吸い込み部に配置した本実施の形態２においては特に通風を妨害するような構造物を省くことができ、空調効率を悪化させることなく電装品箱を前面に配置可能となる。
なお、図７では金属ケース１０のそれぞれを雄螺子２６と雌螺子２７で固持した構成としたが、導通が確保できれば手法を限定するものではない。
また、本実施の形態では難燃樹脂ケース９によってプリント基板８の両側を挟み込むように構成しているが、万が一プリント基板８が発火した場合の窒息消化をより確実に実現するためのものであり、本発明の目的である帯電や静電気による機器の誤動作、破壊を防止するために必須の構成要素ではない。
本発明にかかる空気調和機は、空気清浄機あるいは空気清浄装置または換気装置を具備した空気調和機にも適用できる。
１ 熱交換器
２ 送風モータ
３ 電装品箱
４ 高圧発生器
５ 高圧電源
６ 前面パネル
７ 前面枠
８ プリント基板
９ 難燃樹脂ケース
１０ 金属ケース
１１ ペルチェ素子
１２ 交流電源
１３ コンセントプラグ
１４ ノイズフィルタ
１５ 整流回路
１６ 制御電源
１７ １次側グランド
１８ ２次側グランド
１９ 抵抗体
２０ 抵抗体
２１ 大地
２２、２６ 雄螺子
２３ 螺子端子部
２４ 貫通孔
２５、２７ 雌螺子

Claims (2)

  1. 交流電源から絶縁され、制御用低電圧を生成する制御電源と、前記制御用低電圧から生成される高電圧が印加される高圧発生器とを備え、
    少なくとも前記制御電源が金属製の電装品箱に収納されるとともに、前記制御電源の高圧発生器が接続される側の２次側グランドと前記電装品箱との間、前記制御電源の交流電源側の１次側グランドと前記２次側グランドとの間、とがそれぞれ所定の抵抗体で接続されることを特徴とする空気調和器の室内機。
  2. 前記電装品箱は前記室内機の熱交換器の前面に配置され、前記所定の抵抗体を２重絶縁として機能させたことを特徴とする請求項１記載の空気調和器の室内機。
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