JP2014074567A - Electric product module unit and outdoor machine of air conditioner - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、空気調和機の室外機を制御する基板が内部に配置された電気品モジュールユニット、及びこの電気品モジュールユニットを有する空気調和機の室外機に関するものである。 The present invention relates to an electric module unit in which a substrate for controlling an outdoor unit of an air conditioner is disposed, and an outdoor unit of an air conditioner having the electric module unit.
従来の空気調和機の室外機は、送風ファン、熱交換器、及び圧縮機等を備え、更に、インバータ回路を実装した制御基板を備えている。 A conventional outdoor unit of an air conditioner includes a blower fan, a heat exchanger, a compressor, and the like, and further includes a control board on which an inverter circuit is mounted.
近年、圧縮機等の制御に用いられるインバータ回路をはじめとする電気品モジュールの熱損(発熱)が大きくなる傾向にある。特に、業務用の空気調和機では、複数の室外機を稼動する場合又は大空間の空気調和を行う場合などがあり、業務用の空気調和機のインバータ制御による圧縮機運転時には、インバータ回路を駆動する制御基板の熱損が大きい傾向にある。そのため、インバータ回路をはじめとする電気品モジュールについては放熱フィンなどをあわせて配置している。 In recent years, the heat loss (heat generation) of an electrical module such as an inverter circuit used for controlling a compressor or the like tends to increase. In particular, in commercial air conditioners, there are cases where multiple outdoor units are operated or large spaces are conditioned, etc., and the inverter circuit is driven during compressor operation by inverter control of commercial air conditioners. There is a tendency that the heat loss of the control board is large. For this reason, the electrical module including the inverter circuit is arranged with heat radiating fins.
従来の空気調和機の室外機では、圧縮機及び電気品箱が設けられた室と、熱交換器及び送風ファンが設けられた室とが仕切板で区画され、電気品箱内に配置されたパワーモジュールにヒートシンクが設けられ、このヒートシンクの放熱フィンが熱交換器を含む室内に露出され、これを送風ファンによる冷却風により冷却する構成が開示されている(特許文献1,2参照)。 In a conventional outdoor unit of an air conditioner, a chamber provided with a compressor and an electrical component box and a chamber provided with a heat exchanger and a blower fan are partitioned by a partition plate and arranged in the electrical component box There is disclosed a configuration in which a heat sink is provided in a power module, and heat radiating fins of the heat sink are exposed to a room including a heat exchanger and are cooled by cooling air from a blower fan (see Patent Documents 1 and 2).
また、インバータ回路が実装された回路基板を収納した筐体を圧縮機の外殻に取付け、圧縮機に導入される冷媒と熱的に接触させることにより、冷却を促進させる構造が開示されている(特許文献3参照)。 In addition, a structure is disclosed that promotes cooling by attaching a housing containing a circuit board on which an inverter circuit is mounted to an outer shell of a compressor, and bringing the casing into thermal contact with a refrigerant introduced into the compressor. (See Patent Document 3).
上記のように、近年、特に業務用の空気調和機の室外機においては、複数の室外機を稼動する場合又は大空間の空気調和を行う必要性等から、圧縮機等の制御を行うインバータ回路の冷却のために大型フィンを必要としていた。 As described above, in recent years, particularly in the outdoor unit of a commercial air conditioner, an inverter circuit that controls a compressor or the like from the necessity of operating a plurality of outdoor units or air conditioning in a large space, etc. Needed large fins for cooling.
そのため、室外機内における電気品モジュールの配置位置に制約が生じ、室外機の小型化も困難になっている。 For this reason, there is a restriction on the arrangement position of the electrical component module in the outdoor unit, and it is difficult to downsize the outdoor unit.
また、上記のように、従来の空気調和機の室外機では、送風ファンによる冷却風を利用し、又は、熱交換器の冷媒を利用した冷却構造のものがあるが、いずれも冷却方式による制限から電気品モジュールの室外機内の配置位置に制約が生じている。 In addition, as described above, the conventional outdoor unit of an air conditioner has a cooling structure that uses cooling air from a blower fan or a refrigerant in a heat exchanger. Therefore, there is a restriction on the arrangement position of the electrical module in the outdoor unit.
一方、従来の空気調和機の室外機では、電気品モジュールを塵埃及び水分の混入から防ぐための構造も必要とされている。 On the other hand, in the outdoor unit of the conventional air conditioner, a structure for preventing the electrical module from being mixed with dust and moisture is also required.
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、小型で、室外機内の設置自由度が高く、かつ信頼性の高い電気品モジュールユニット、及びこの電気品モジュールユニットを備えた空気調和機の室外機を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and is an electrical module unit that is compact, has a high degree of freedom in installation in an outdoor unit, and has high reliability, and an air conditioner including the electrical module unit. The purpose is to provide outdoor units.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る電気品モジュールユニットは、空気調和機の室外機内に配置され、当該室外機を制御する制御基板が内部に配置された電気品モジュールユニットであって、前記制御基板にはワイドバンドギャップ半導体を含んで形成されたパワー素子が実装され、前記制御基板は筐体内に収納されて防水密閉構造とされていることを特徴とする。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, an electrical component module unit according to the present invention is disposed in an outdoor unit of an air conditioner, and an electrical component in which a control board for controlling the outdoor unit is disposed. In the module unit, a power element formed by including a wide band gap semiconductor is mounted on the control board, and the control board is housed in a housing to have a waterproof hermetically sealed structure.
本発明によれば、ワイドバンドギャップ半導体を含むパワー素子が実装された制御基板を筐体内に密閉する構造とすることにより、パワー素子の電力損失が低く抑えられ、筐体壁面を介した放熱によって筐体内を適正温度に保つことが可能となり、電気品モジュールユニットの小型化が実現される。更に、電気品モジュールユニットの小型化により、室外機内での設置箇所の制約が緩和され、配置自由度が高くなる。また、電気品モジュールユニットの小型化により、これを内部に収納する室外機の小型化にもつながる。また、電気品モジュールユニットを防水構造としたことで、塵埃及び水分の混入を防ぐことができ、電気品モジュールユニット及び室外機の信頼性が向上する。 According to the present invention, the power board of the power element including the wide band gap semiconductor is hermetically sealed in the housing, so that the power loss of the power element can be kept low, and the heat dissipation through the wall surface of the housing. The inside of the housing can be kept at an appropriate temperature, and the electrical module unit can be downsized. Furthermore, the downsizing of the electrical module unit reduces the restrictions on the installation location in the outdoor unit, and increases the degree of freedom in arrangement. In addition, the downsizing of the electrical module unit also leads to downsizing of the outdoor unit that accommodates it. Further, since the electrical module unit has a waterproof structure, dust and moisture can be prevented from being mixed, and the reliability of the electrical module unit and the outdoor unit is improved.
以下に、本発明に係る電気品モジュールユニット及び空気調和機の室外機の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments of an electric component module unit and an outdoor unit of an air conditioner according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments.
実施の形態1.
図1は、本実施の形態に係る電気品モジュールユニットの構成を示す断面図である。電気品モジュールユニット1は、空気調和機の室外機内に配置されるものであり、室外機内の送風ファン、圧縮機、熱交換器等の各種機器を制御するための電気品を収納するものである。
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration of the electrical module unit according to the present embodiment. The electrical product module unit 1 is disposed in an outdoor unit of an air conditioner, and stores electrical products for controlling various devices such as a blower fan, a compressor, and a heat exchanger in the outdoor unit. .
電気品モジュールユニット1は、ケース部2、放熱プレート3、及び防水ゴム9から成る筐体内に、パワー素子4等が実装されたパワー基板10を含む例えば複数の基板を配置し、これらの基板を密閉防水構造としたものである。
The electrical module unit 1 includes, for example, a plurality of boards including a
ケース部2は、熱伝導性の材料から形成された箱型であり、例えば鉄等の金属製である。ケース部2は、例えばその一面が開口し、この開口を閉塞するように防水部材(防水ゴム9)を介して放熱プレート3が配置固定される。放熱プレート3は、熱伝導性の良い例えば金属から形成される。なお、放熱プレート3は、ヒートパイプ構造を有するものであってもよく、熱伝導性が良いものであればその他のものでもよい。防水ゴム9は、ケース部2と放熱プレート3との間に挟み込まれており、電気品モジュールユニット1を密閉防水構造とする。防水ゴム9は、図示例のように、放熱プレート3の表面を概略覆うようにシート状であってもよいし、また、例えばケース部2と放熱プレート3との間の接合面を含む帯状であってもよい。放熱プレート3は、防水ゴム9を介して、ケース部2に固定されている。放熱プレート3は、これと対向するケース部2の壁面と略平行に配置されている。
ケース部2内には、室外機を制御するための複数枚の制御基板が収納されている。図示例では、例えば2枚の制御基板が配置され、そのうちの1枚はパワー基板10であり、他の1枚は制御基板11である。パワー基板10及び制御基板11は、いずれもケース部2に取り付けられる。パワー基板10には、パワー素子4、ファン駆動素子5、コンデンサ6、コイル7等の電子部品が実装されている。パワー素子4は、電源として搭載されている。また、パワー素子4は、ワードバンドギャップ半導体を含んで構成され、低消費電力を実現する。パワー素子4は、室外機内の電動機に電力を供給する際に用いられるインバータ回路等の電力変換回路を構成するスイッチング素子、ダイオード素子を含んでいる。ファン駆動素子5は、送風ファンの駆動に用いられる。ファン駆動素子5にも、ワードバンドギャップ半導体を用いることができる。制御基板11には、室外機を制御するための電子部品が搭載されている。なお、制御基板11にも、ワードバンドギャップ半導体を含む素子を搭載することができる。
A plurality of control boards for controlling the outdoor unit are housed in the
ケース部2内には、筐体内部の空間を、制御基板11が配置される内部空間とパワー基板10が配置される内部空間とに仕切る放熱プレート12(内部放熱プレート)が配置されている。放熱プレート12は、例えば金属から形成され、熱の良導体である。放熱プレート12は、例えば放熱プレート3と略平行である。また、制御基板11及びパワー基板10も例えば放熱プレート3と略平行である。放熱プレート12は、制御基板11をパワー基板10が配置される内部空間から隔絶し、かつ、パワー基板10を制御基板11が配置される内部空間から隔絶する。パワー基板10は、放熱プレート12と放熱プレート3とで仕切られた密閉空間内に配置されている。つまり、パワー基板10は、制御基板11よりも放熱プレート3側に配置され、パワー素子4等からの発熱がより効果的に放熱プレート3を介して放熱されるような構造となっている。
A heat radiating plate 12 (internal heat radiating plate) that divides the space inside the housing into an internal space in which the
ここで、ワイドバンドギャップ半導体は、例えば、SiC(シリコンカーバイド)、GaN(窒化ガリウム)、又はダイヤモンド等である。ワイドバンドギャップ半導体を用いることで耐電圧性が高く、許容電流密度も高くなるため、スイッチング素子、ダイオード素子の小型化が可能であり、これらの小型化されたスイッチング素子、ダイオード素子を用いることにより、これらの素子を組み込んだ半導体モジュールの小型化が可能となる。 Here, the wide band gap semiconductor is, for example, SiC (silicon carbide), GaN (gallium nitride), diamond, or the like. By using a wide band gap semiconductor, the withstand voltage is high and the allowable current density is also high. Therefore, the switching element and the diode element can be downsized. By using these downsized switching element and diode element, Therefore, it is possible to reduce the size of a semiconductor module incorporating these elements.
また、ワイドバンドギャップ半導体は、耐熱性も高いため、半導体モジュールの一層の小型化が可能になる。 In addition, since the wide band gap semiconductor has high heat resistance, the semiconductor module can be further miniaturized.
更に、ワイドバンドギャップ半導体は、電力損失が低いため、スイッチング素子、ダイオード素子の高効率化が可能であり、延いては半導体モジュールの高効率化が可能になる。 Furthermore, since the wide band gap semiconductor has low power loss, it is possible to increase the efficiency of the switching element and the diode element, and further increase the efficiency of the semiconductor module.
なお、スイッチング素子及びダイオード素子の両方がワイドバンドギャップ半導体によって形成されていることが望ましいが、いずれか一方の素子がワイドバンドギャップ半導体によって形成されていてもよく、この場合、本実施の形態に記載の効果を得ることができる。 Note that it is desirable that both the switching element and the diode element are formed of a wide band gap semiconductor, but either one of the elements may be formed of a wide band gap semiconductor. The described effects can be obtained.
コンデンサ6及びコイル7は、例えばパワー基板10の放熱プレート12側の面上に実装されている。コンデンサ6の上部と放熱プレート12との間には熱伝導性部材8が配置され、この熱伝導性部材8を介してコンデンサ6と放熱プレート12とが接触している。つまり、熱伝導性部材8は、コンデンサ6の上部と放熱プレート12との間に挟まれている。同様に、コイル7の上部と放熱プレート12との間に熱伝導性部材8が配置され、この熱伝導性部材8を介してコイル7と放熱プレート12とが接触している。ここで、熱伝導性部材8は、例えば熱伝導性シート又は熱伝導性グリースである。このように、コンデンサ6及びコイル7を、熱伝導性部材8を介して放熱プレート12と接触させる構造とすることにより、コンデンサ6及びコイル7からの発熱を、放熱プレート12を介して筐体から外部へ放熱することができ、放熱効果を高めることができる。
The
パワー素子4及びファン駆動素子5は、例えばパワー基板10の放熱プレート3側の面上に実装されている。パワー素子4の上部と放熱プレート3との間には熱伝導性部材8が配置され、この熱伝導性部材8を介してパワー素子4と放熱プレート3とが接触している。つまり、熱伝導性部材8は、パワー素子4の上部と放熱プレート3との間に挟まれている。同様に、ファン駆動素子5の上部と放熱プレート3との間には熱伝導性部材8が配置され、この熱伝導性部材8を介してファン駆動素子5と放熱プレート3とが接触している。ここで、熱伝導性部材8は、例えば熱伝導性シート又は熱伝導性グリースである。このように、パワー素子4及びファン駆動素子5を、熱伝導性部材8を介して放熱プレート3と接触させる構造とすることにより、パワー素子4及びファン駆動素子5からの発熱を放熱プレート3から外部へ放熱することができ、放熱効果を高めることができる。
The
なお、一般に、パワー基板10上の発熱部位(発熱部品)と放熱プレート12との間に熱伝導性部材8を配置し、あるいは、発熱部位(発熱部品)と放熱プレート3との間に熱伝導性部材8を配置することにより、放熱効果を高めることができる。同様に、制御基板11上の発熱部位(発熱部品)と放熱プレート12との間に熱伝導性部材8を配置し、あるいは、発熱部位(発熱部品)と筐体の壁面(放熱プレート3と対向する筐体の壁面)との間に熱伝導性部材8を配置することにより、放熱効果を高めることができる。
In general, the heat
本実施の形態によれば、ワイドバンドギャップ半導体を含むパワー素子4が実装された制御基板であるパワー基板10及び制御基板11を筐体(ケース部2及び放熱プレート3)内に密閉し防水ゴム9により防水構造とするようにしたので、パワー素子4の電力損失が低く抑えられるとともに、筐体壁面を介した放熱によって筐体内を適正温度に保つことが可能となり、電気品モジュールユニット1の小型化が実現される。
According to the present embodiment, the
更に、本実施の形態によれば、電気品モジュールユニット1の小型化により、室外機内での設置箇所の制約が緩和され、配置自由度が高くなる。また、電気品モジュールユニット1の小型化により、これを内部に収納する室外機の小型化にもつながる。また、電気品モジュールユニット1を防水構造としたことにより、塵埃及び水分の混入を防ぐことができ、電気品モジュールユニット1の信頼性が向上する。 Furthermore, according to the present embodiment, due to the miniaturization of the electrical component module unit 1, restrictions on the installation location in the outdoor unit are relaxed, and the degree of freedom in arrangement is increased. In addition, the downsizing of the electrical component module unit 1 leads to downsizing of the outdoor unit that accommodates it inside. Further, since the electrical module unit 1 has a waterproof structure, dust and moisture can be prevented from being mixed, and the reliability of the electrical module unit 1 is improved.
一方、図11は、従来の空気調和機の室外機の構成を示す図であり、図12は、従来の別の空気調和機の室外機の構成を示す図である。なお、図11及び図12のそれぞれにおいて、(a)及び(b)はそれぞれ上視図、斜視図を表している。図11では、空気調和機の室外機117内に、送風ファン18、熱交換器19、圧縮機22、及びこれらを制御する制御基板が収納された電気品モジュールユニット20を示されている。図11では、電気品モジュールユニット20は、半開口のケース内に収納され、室外機筐体内の上部に配置されている。また、図12では、空気調和機の室外機117内に、送風ファン18、熱交換器19、及びこれらを制御する制御基板が収納された電気品モジュールユニット20が示されている。図12では、電気品モジュールユニット20は、半開口のケース内に収納され、室外機筐体内の上部に配置され、パワー素子冷却用のヒートシンク21を備えている。図11及び図12のいずれの場合においても、送風ファン18の冷却風を利用した冷却方式により、図示例のように電気品モジュールユニット20の配置位置に制約が生じている。また、ヒートシンク21等を備えることにより、電気品モジュールユニット20の大型化につながり、これが配置位置の自由度を一層狭めている。また、パワー素子の発熱が大きいので、ケースは半開口とされ、これにより、電気品モジュールユニット20内に塵埃又は水分が混入し、電気品の信頼性が低下する懸念もある。本実施の形態は、このような従来の問題点を解消するものである。
On the other hand, FIG. 11 is a figure which shows the structure of the outdoor unit of the conventional air conditioner, and FIG. 12 is a figure which shows the structure of the outdoor unit of another conventional air conditioner. In each of FIGS. 11 and 12, (a) and (b) represent a top view and a perspective view, respectively. FIG. 11 shows an electrical
なお、図2は、本実施の形態の変形例に係る電気品モジュールユニットの構成を示す断面図である。図2では、図1と同一の構成要素には同一の符号を付している。図2と図1との違いは、図2では、図1の放熱プレート12の代りに、例えば略中央部に連通口が設けられた放熱プレート13(内部放熱プレート)が設けられている点である。すなわち、図1の放熱プレート12は、制御基板11が配置された内部空間とパワー基板10が配置された内部空間とを隔絶する平板状であるが、図2の放熱プレート13には、制御基板11が配置された内部空間とパワー基板10が配置された内部空間とを連通する連通口40が設けられている。このように連通口40を設けることにより、パワー基板10の放熱が、空気の対流により、筐体内で平準化される効果がある。なお、本実施の形態のその他の効果は、図1の構成の場合と同様である。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a configuration of an electrical module unit according to a modification of the present embodiment. In FIG. 2, the same components as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals. The difference between FIG. 2 and FIG. 1 is that, in FIG. 2, instead of the
実施の形態2.
図3は、本実施の形態に係る電気品モジュールユニットの構成を示す図であり、(a)はその断面図、(b)はその平面図である。図3では、図1と同一の構成要素には同一の符号を付している。
3A and 3B are diagrams showing the configuration of the electrical component module unit according to the present embodiment, where FIG. 3A is a sectional view thereof, and FIG. 3B is a plan view thereof. In FIG. 3, the same components as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals.
図3(a)に示すように、本実施の形態に係る電気品モジュールユニット1では、制御基板としてパワー基板10のみが設けられている。したがって、図3(a)では、図1から制御基板11、放熱プレート12を除いた構成となっている。
As shown in FIG. 3A, in the electrical component module unit 1 according to the present embodiment, only the
また、コンデンサ6及びコイル7は、放熱プレート3側と反対側のパワー基板10の面上に実装されている。そして、コンデンサ6の上部とケース部2の壁面(放熱プレート3と対向するケース部2の壁面)との間には熱伝導性部材8が配置され、この熱伝導性部材8を介してコンデンサ6とケース部2とが接触している。つまり、熱伝導性部材8は、コンデンサ6の上部とケース部2の壁面との間に挟まれている。同様に、コイル7の上部とケース部2の壁面(放熱プレート3と対向するケース部2の壁面)との間には熱伝導性部材8が配置され、この熱伝導性部材8を介してコイル7とケース部2とが接触している。つまり、熱伝導性部材8は、コイル7の上部とケース部2の壁面との間に挟まれている。熱伝導性部材8については、実施の形態1と同様である。
The
また、本実施の形態では、実施の形態1と同様に、パワー素子4の上部と放熱プレート3との間には熱伝導性部材8が配置され、この熱伝導性部材8を介してパワー素子4と放熱プレート3とが接触している。更に、ファン駆動素子5の上部と放熱プレート3との間には熱伝導性部材8が配置され、この熱伝導性部材8を介してファン駆動素子5と放熱プレート3とが接触している。
In the present embodiment, similarly to the first embodiment, a heat
図3(b)は、放熱プレート3側の熱伝導性部材8の配置位置からパワー基板10に向かって電気品モジュールユニット1をみたときの平面図である。図3(b)では、パワー素子4の上部及びファン駆動素子5の上部等に配置された熱伝導性部材8が示されている。
FIG. 3B is a plan view of the electrical component module unit 1 as viewed from the arrangement position of the heat
このように、コンデンサ6及びコイル7を、熱伝導性部材8を介してケース部2と接触させる構造とすることにより、コンデンサ6及びコイル7からの発熱を、ケース部2から外部へ放熱することができ、放熱効果を高めることができる。本実施の形態のその他の構成及び効果は、実施の形態1と同様である。
Thus, by making the
なお、本実施の形態では、筐体内に制御基板であるパワー基板10のみが配置される構成について説明し、実施の形態1では、筐体内に制御基板が二枚(パワー基板10、制御基板11)配置される構成について説明したが、制御基板が三枚以上配置される場合についても同様に構成することができる。例えば、三枚配置する場合は、図1の構成において、三枚目の制御基板を制御基板11とケース部2の壁面との間に配置し、この三枚目の制御基板と制御基板11との間を内部放熱プレートで仕切る構成とすることができる。つまり、複数枚の制御基板をケース部2内で互いに略平行に配置しかつ内部プレートにより互いに仕切る構成とすればよい。
In the present embodiment, a configuration in which only the
実施の形態3.
図4は、本実施の形態に係る電気品モジュールユニットの構成を示す断面図である。図4では、図1と同一の構成要素には同一の符号を付している。
FIG. 4 is a cross-sectional view showing the configuration of the electrical component module unit according to the present embodiment. In FIG. 4, the same components as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals.
本実施の形態に係る電気品モジュールユニット1では、制御基板11と放熱プレート12との間に熱伝導性部材8が配置され、この熱伝導性部材8を介して制御基板11と放熱プレート12とが接触している。この構成により、制御基板11からの発熱を、熱伝導性部材8、放熱プレート12を介してケース部2から外部へ放熱することができ、放熱効果を高めることができる。このように、本実施の形態によれば、制御基板11の冷却効果を高めた電気品モジュールユニット1を提供することができる。なお、本実施の形態のその他の構成は、図1に示す実施の形態1の構成と同様であり、同一の効果を奏する。
In the electrical module unit 1 according to the present embodiment, the heat
実施の形態4.
図5は、本実施の形態に係る電気品モジュールユニットの構成を示す断面図である。なお、図5では、図1と同一の構成要素には同一の符号を付している。
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a configuration of the electrical module unit according to the present embodiment. In FIG. 5, the same components as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals.
本実施の形態では、パワー基板10を含むサブユニット1a(第1のサブユニット)と制御基板11を含むサブユニット1b(第2のサブユニット)とが互いに着脱可能な構成であり、電気品モジュールユニット1は、サブユニット1aにサブユニット1bが装着されて成る。
In the present embodiment, a
すなわち、サブユニット1aは、パワー基板用ケース部2a(第1のケース部)、放熱プレート3、及び防水ゴム9によって密閉防水構造とされた筐体内にパワー基板10を配置して構成される。また、サブユニット1bは、制御基板用ケース部2b(第2のケース部)、放熱プレート12、及び防水ゴム9によって密閉防水構造とされた筐体内に制御基板11を配置して構成される。
That is, the
サブユニット1aは、図3(a)に示す構成と同様の構成である。パワー基板用ケース部2aは、熱伝導性でかつ箱型であり、例えば金属製である。パワー基板用ケース部2aは、例えばその一面が開口し、この開口を密閉するように防水ゴム9を介して放熱プレート3がパワー基板用ケース部2aに固定される。パワー基板10には、パワー素子4、ファン駆動素子5、コンデンサ6、及びコイル7等が実装されている。パワー素子4の上部と放熱プレート3との間には熱伝導性部材8が配置されている。これは、ファン駆動素子5についても同様である。コンデンサ6の上部とパワー基板用ケース部2aの壁面(放熱プレート3と対向するパワー基板用ケース部2aの壁面)との間には熱伝導性部材8が配置されている。これは、コイル7についても同様である。
The
制御基板用ケース部2bは、熱伝導性でかつ箱型であり、例えば金属製である。制御基板用ケース部2bは、例えばその一面が開口し、この開口を密閉するように防水ゴム9を介して放熱プレート12が制御基板用ケース部2bに固定される。なお、この場合の防水ゴム9は、例えば、制御基板用ケース部2bと放熱プレート12との接合部を中心に帯状に配置されている。
The
放熱プレート12は、図1のケース部2の内部に配置されていたものと実質同じものである。パワー基板用ケース部2aの上面(放熱プレート3と対向するパワー基板用ケース部2aの壁面)と放熱プレート12とを合わせるようにして、サブユニット1aにサブユニット1bを装着することにより、電気品モジュールユニット1が構成される。サブユニット1aにサブユニット1bが装着された状態において、制御基板用ケース部2bと、パワー基板用ケース部2aの側壁面(放熱プレート12との対向壁面を除くパワー基板用ケース部2aの壁面)とにより、図1のケース部2が構成される。また、サブユニット1aとサブユニット1bとの着脱は、図示しない着脱部位を介して行うことができる。例えばサブユニット1a,1bを締結部材で締結し又は締結部材を取り外すことにより着脱することもできる。
The
本実施の形態の効果は、電気品モジュールユニット1が互いに着脱可能なサブユニット1a,1bから成ることを除けば、実施の形態1と同様である。なお、本実施の形態では、制御基板が例えば2枚の場合について説明したが、一般に、N(Nは二以上)枚存在する場合には、電気品モジュールユニット1を着脱可能なN個のサブユニットから構成することができる。 The effect of the present embodiment is the same as that of the first embodiment except that the electrical component module unit 1 is composed of sub-units 1a and 1b that are detachable from each other. In the present embodiment, the case where there are two control boards, for example, has been described. In general, when there are N (N is two or more), N sub-units to which the electrical component module unit 1 can be attached and detached are provided. It can consist of units.
実施の形態5.
図6は、本実施の形態に係る電気品モジュールユニットの構成を示す斜視図である。なお、図6では、図1と同一の構成要素には同一の符号を付している。
FIG. 6 is a perspective view showing the configuration of the electrical component module unit according to the present embodiment. In FIG. 6, the same components as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals.
図6に示すように、本実施の形態では、電気品モジュールユニット1は、ケース部2に樹脂窓14を備えている。詳細には、放熱プレート3と対向するケース部2の壁面の一部は例えば矩形状に開口しており、この開口を閉塞するように樹脂窓14が防水ゴム29を間に挟んで嵌め込まれている。防水ゴム29は、樹脂窓14を設けた箇所の密閉防水構造を可能とし、電気品モジュールユニット1は全体として密閉防水化されている。なお、図示例では、樹脂窓14を放熱プレート3と対向するケース部2の壁面に設けているが、その他の位置に設けることもできる。本実施の形態のその他の構成は、実施の形態1と同じである。
As shown in FIG. 6, in the present embodiment, the electrical component module unit 1 includes a
本実施の形態によれば、ケース部2に樹脂窓14を設けるようにしたので、この樹脂窓14を介して制御基板11、パワー基板10のメンテナンス、及びデータ取り出しが容易になるという効果がある。本実施の形態のその他の効果は、実施の形態1と同様である。なお、本実施の形態と実施の形態2〜4とを組み合わせることもできる。
According to the present embodiment, since the
実施の形態6.
図7は、本実施の形態に係る電気品モジュールユニット及びその変形例の構成を示す斜視図である。なお、図7では、図1、図6と同一の構成要素には同一の符号を付している。
FIG. 7 is a perspective view showing the configuration of the electrical component module unit and its modification according to the present embodiment. In FIG. 7, the same components as those in FIGS. 1 and 6 are denoted by the same reference numerals.
図7(a)では、本実施の形態に係る電気品モジュールユニット1の構成を示している。図7(a)に示すように、電気品モジュールユニット1は、放熱プレート3上に設けられたヒートシンク15を備えている。ヒートシンク15は放熱フィンを有している。放熱プレート3とヒートシンク15との間には熱伝導性部材8が配置され、放熱プレート3及びヒートシンク15は熱伝導性部材8を介して互いに接触している。なお、熱伝導性部材8については実施の形態1で説明したとおりである。このようにヒートシンク15を設ける構成により、図1〜図6の構成と比較して、電気品モジュールユニット1の放熱効果がより一層高くなる。図7(b)では、図7(a)の構成に樹脂窓14を付加したもので、図7(a)に示す構成と図6に示す構成とを組み合わせたものである。
FIG. 7A shows a configuration of the electrical module unit 1 according to the present embodiment. As shown in FIG. 7A, the electrical component module unit 1 includes a
図7(c)は、本実施の形態の変形例に係る電気品モジュールユニット1の構成を示す斜視図であり、図7(d)は、その側面図である。この場合も、電気品モジュールユニット1はヒートシンク15を備えているが、このヒートシンク15は放熱プレート3に設けられた開口を介してパワー素子4に接触するように設けられている。すなわち、図7(a)又は(b)の構成では、ヒートシンク15は放熱プレート3の表面と接触し、パワー素子4とは放熱プレート3を介して接触する構造であるが、図7(c)及び(d)の構成では、ヒートシンク15は放熱プレート3を介することなくパワー素子4の上部と密着している。この際、より熱伝導性を高めるために、ヒートシンク15とパワー素子4との間に熱伝導性部材8を介在させることができる。熱伝導性部材8については、実施の形態1で説明したとおりである。また、電気品モジュールユニット1の密閉防水性を確保するために、ヒートシンク15と放熱プレート3の開口部との間の隙間に防水ゴム39を挟み込んで塞ぐようにすることができる。本変形例によれば、放熱プレート3を介することなくヒートシンク15をパワー素子4に密着させる構造としたので、電気品モジュールユニット1の放熱効果が高くなる。
FIG.7 (c) is a perspective view which shows the structure of the electrical component module unit 1 which concerns on the modification of this Embodiment, and FIG.7 (d) is the side view. Also in this case, the electrical module unit 1 includes the
なお、電気品モジュールユニット1にヒートシンク15を設ける代わりに、冷媒配管を接続する構成も可能である。このような構成では、図1〜図6の構成と比較して、冷媒配管を流れる冷媒により、電気品モジュールユニット1の放熱効果がより一層高くなる。
Instead of providing the
実施の形態7.
図8は、本実施の形態に係る電気品モジュールユニットの構成を示す側面図である。電気品モジュールユニット1自体は、図1〜図6の構成と同様の構成であるが、本実施の形態では、電気品モジュールユニット1が特に室外機の筐体の壁面16に密着して設けられている。この場合、例えば電気品モジュールユニット1の放熱プレート3側の面を筐体の壁面16に密着することができる。
FIG. 8 is a side view showing the configuration of the electrical component module unit according to the present embodiment. The electrical module unit 1 itself has the same configuration as that shown in FIGS. 1 to 6, but in the present embodiment, the electrical module unit 1 is provided in close contact with the
図8(a)は、電気品モジュールユニット1を室外機の側壁面に密着させた例であり、図8(b)は、電気品モジュールユニット1を室外機の上壁面に密着させた例であり、図8(c)は、電気品モジュールユニット1を室外機の底壁面に密着させた例である。このような構成では、電気品モジュールユニット1からの発熱を室外機の筐体の壁面16を介して室外機外へ放熱することができるので、電気品モジュールユニット1の放熱効果がより一層高くなる。
FIG. 8A shows an example in which the electrical module unit 1 is in close contact with the side wall surface of the outdoor unit, and FIG. 8B shows an example in which the electrical product module unit 1 is in close contact with the upper wall surface of the outdoor unit. FIG. 8C shows an example in which the electrical module unit 1 is brought into close contact with the bottom wall surface of the outdoor unit. In such a configuration, since the heat generated from the electrical module unit 1 can be radiated to the outside of the outdoor unit through the
図9は、室外機内の電気品モジュールユニットの配置構成例を示した図である。図9において、空気調和機の室外機17内には、送風ファン18等の機器が配置されており、電気品モジュールユニット1は、例えば、1a〜1dのいずれかのように配置することができる。すなわち、1aは電気品モジュールユニット1が室外機17の上壁面に取り付けられた例であり、1bは電気品モジュールユニット1が室外機17の側壁面に取り付けられた例であり、1cは電気品モジュールユニット1が室外機17内の仕切板の壁面に取り付けられた例であり、1dは電気品モジュールユニット1が室外機17の底壁面に取り付けられた例である。なお、仕切板は室外機17の内部を仕切る板であり、室外機の筐体に接続されている。電気品モジュールユニット1を1a〜1dのいずれに配置しても、図8で説明した場合と同様の効果を奏する。
FIG. 9 is a diagram illustrating an arrangement configuration example of the electrical component module unit in the outdoor unit. In FIG. 9, devices such as the
図10は、電気品モジュールユニット1内部の熱損[W]と筐体内平均空気温度[℃]との関係を示したグラフである。熱損は筐体内の部品発熱合計値を表している。実施の形態1〜7では、パワー基板10等の制御基板を筐体内に密閉する構造としたが、このような密閉構造は筐体内平均空気温度が各素子の正常動作を保証する許容温度範囲内となる場合に可能となる。図10では、素子の許容温度範囲に対応する熱損の範囲をAで示している。パワー素子4に低消費電力を実現するワイドバンドギャップ半導体を適用することにより、実施の形態1〜5の構成により、電気品モジュールユニット1の筐体内平均空気温度を許容温度範囲内に維持することが可能となる。筐体内平均空気温度が許容温度範囲よりも高くなるような場合には、実施の形態6又は7の冷却構造を併せて適用することにより、筐体内平均空気温度を許容温度範囲内に維持するようにする。このようにして、電気品の信頼性を高めることができる。
FIG. 10 is a graph showing the relationship between the heat loss [W] inside the electrical module unit 1 and the average air temperature [° C.] in the housing. The heat loss represents the total value of heat generation of components in the housing. In the first to seventh embodiments, the control board such as the
本発明は、電気品モジュールユニット及び空気調和機の室外機として有用である。 The present invention is useful as an outdoor unit for an electrical component module unit and an air conditioner.
1,20 電気品モジュールユニット、1a,1b サブユニット、2 ケース部、2a パワー基板用ケース部、2b 制御基板用ケース部、3 放熱プレート、4 パワー素子、5 ファン駆動素子、6 コンデンサ、7 コイル、8 熱伝導性部材、9,29,39 防水ゴム、10 パワー基板、11 制御基板、12,13 放熱プレート、14 樹脂窓、15 ヒートシンク、16 壁面、17,117 室外機、18 送風ファン、19 熱交換器、21 ヒートシンク、22 圧縮機、40 連通口。 1,20 Electrical module unit, 1a, 1b Sub unit, 2 Case part, 2a Power board case part, 2b Control board case part, 3 Heat dissipation plate, 4 Power element, 5 Fan drive element, 6 Capacitor, 7 Coil , 8 Thermal conductive member, 9, 29, 39 Waterproof rubber, 10 Power board, 11 Control board, 12, 13 Radiation plate, 14 Resin window, 15 Heat sink, 16 Wall surface, 17, 117 Outdoor unit, 18 Blower fan, 19 Heat exchanger, 21 heat sink, 22 compressor, 40 communication port.
Claims (16)
前記制御基板にはワイドバンドギャップ半導体を含んで形成されたパワー素子が実装され、前記制御基板は筐体内に収納されて防水密閉構造とされていることを特徴とする電気品モジュールユニット。 An electrical component module unit that is disposed in an outdoor unit of an air conditioner, and a control board that controls the outdoor unit is disposed therein,
A power module formed by including a wide bandgap semiconductor is mounted on the control board, and the control board is housed in a housing and has a waterproof hermetically sealed structure.
前記パワー素子と前記放熱プレートとが熱導電性部材を介して接触していることを特徴とする請求項5に記載の電気品モジュールユニット。 The power element is mounted on a surface of the control board on the heat dissipation plate side,
6. The electric module unit according to claim 5, wherein the power element and the heat radiating plate are in contact with each other through a heat conductive member.
前記発熱部品と前記放熱プレートとが熱導電性部材を介して接触していることを特徴とする請求項6に記載の電気品モジュールユニット。 A heat generating component other than the power element is mounted on the surface of the control board on the heat dissipation plate side,
The electrical component module unit according to claim 6, wherein the heat generating component and the heat radiating plate are in contact with each other through a thermally conductive member.
前記内部放熱プレートと前記発熱部品とが熱導電性部材を介して接触していることを特徴とする請求項6又は7に記載の電気品モジュールユニット。 A heat-generating component is mounted on the surface of the control board opposite to the heat dissipation plate side,
The electrical module module unit according to claim 6 or 7, wherein the internal heat dissipation plate and the heat generating component are in contact with each other through a thermally conductive member.
前記制御基板の前記放熱プレート側と反対側の面上にも発熱部品が実装され、
前記パワー素子と前記放熱プレートとが熱導電性部材を介して接触し、
前記制御基板の前記放熱プレート側の面上における発熱部品と前記放熱プレートとが熱導電性部材を介して接触し、
前記制御基板の前記放熱プレート側と反対側の面上における発熱部品と、前記ケース部の壁面とが、熱導電性部材を介して接触していることを特徴とする請求項2に記載の電気品モジュールユニット。 On the surface of the control board on the heat radiating plate side, the power element and other heat generating components are mounted,
A heat generating component is also mounted on the surface of the control board opposite to the heat dissipation plate side,
The power element and the heat radiating plate are in contact via a thermally conductive member,
The heat generating component on the surface of the control board on the side of the heat radiating plate and the heat radiating plate are in contact with each other through a heat conductive member,
3. The electricity according to claim 2, wherein a heat-generating component on a surface of the control board opposite to the heat radiating plate side and a wall surface of the case portion are in contact with each other through a heat conductive member. Product module unit.
前記第1のサブユニットと着脱可能であって、熱伝導性材料から形成され一面が開口した箱状の第2のケース部内に前記別の制御基板が配置された状態で当該開口が防水部材を介して前記内部放熱プレートで密閉されて防水密閉構造とされた第2のサブユニットと、
を備え、
前記第1のサブユニットに前記第2のサブユニットを装着して構成されるものであることを特徴とする請求項5に記載の電気品モジュールユニット。 In the state where the control board is arranged in a box-shaped first case portion formed of a heat conductive material and having an opening on one side, the opening is sealed with the heat radiating plate through a waterproof member to form a waterproof sealed structure. A first subunit;
The opening is provided with a waterproof member in a state in which the other control board is disposed in a box-shaped second case part that is detachable from the first subunit and is formed of a heat conductive material and has an opening on one side. A second subunit that is sealed with the internal heat dissipation plate and has a waterproof sealed structure,
With
The electrical component module unit according to claim 5, wherein the electrical component module unit is configured by mounting the second subunit on the first subunit.
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