JP2014129905A - Refrigeration device - Google Patents

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Naohiro Kido
尚宏 木戸
Toshiyuki Maeda
敏行 前田
Kanji Akai
寛二 赤井
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To make it possible to cool an electronic component more effectively in a refrigeration device including a cooler that cools the electronic component.SOLUTION: A refrigeration device includes: a compressor (2); a condenser (3); an expansion valve (4); and an evaporator (5), and also includes: a power supply device (P) for supplying electric power to a drive motor (2b) of the compressor (2); and a cooler (30) including a channel (37) for circulating refrigerant, and for cooling electronic components (Tr, Dw, Dr) by introducing liquid-based refrigerant into the channel (37) and flowing out gas-based refrigerant. The electronic components (Tr, Dw, Dr) are attached to face the channel (37) below the cooler (30).

Description

本発明は、冷凍装置に関し、特に、圧縮機駆動用のモータに電力を供給する電力供給装置の電子部品を冷却する冷却器を備えたものに関する。   The present invention relates to a refrigeration apparatus, and more particularly to a refrigeration apparatus including a cooler that cools electronic components of a power supply apparatus that supplies electric power to a compressor driving motor.

従来、空気調和装置等の冷凍装置では、圧縮機等に電力を供給する電力供給装置として、ダイオードやトランジスタ等のパワーデバイスが接続された電力供給回路が用いられている。これらのパワーデバイスは、その通電動作時に発熱し高温となるため、前記冷凍装置の中には、冷媒回路の凝縮器下流の冷媒によりパワーデバイスを冷却する構成を採用したものがある(例えば、特許文献1参照)。   Conventionally, in a refrigeration apparatus such as an air conditioner, a power supply circuit to which a power device such as a diode or a transistor is connected is used as a power supply apparatus that supplies power to a compressor or the like. Since these power devices generate heat during the energization operation and become high temperature, some of the refrigeration apparatuses employ a configuration in which the power device is cooled by the refrigerant downstream of the condenser in the refrigerant circuit (for example, patents). Reference 1).

特開昭62-69066号公報JP-A-62-69066

冷媒回路の冷媒は、ガス冷媒と液冷媒の2相の状態で流れる場合があり、液冷媒はガス冷媒よりも密度が大きいうえに蒸発して熱を吸収できるので、液冷媒の方がガス冷媒よりもより効果的に電子部品を冷却できる。そのため、冷媒が2相の状態の場合に、冷却器に取り付けられた電子部品がガス冷媒と熱交換するようになっていると、電子部品を良好に冷却するために、冷却器を大型化するなどの対策が必要になり好ましくない。   The refrigerant in the refrigerant circuit may flow in a two-phase state of a gas refrigerant and a liquid refrigerant. Since the liquid refrigerant has a higher density than the gas refrigerant and can evaporate and absorb heat, the liquid refrigerant is more gas refrigerant. The electronic component can be cooled more effectively than the above. Therefore, when the electronic component attached to the cooler exchanges heat with the gas refrigerant when the refrigerant is in a two-phase state, the size of the cooler is increased in order to cool the electronic component well. It is not preferable because measures such as these are required.

本発明は前記の点に着目してなされたものであり、圧縮機駆動用のモータに電力を供給する電力供給装置の電子部品を冷却する冷却器を備えた冷凍装置において、電子部品をより効果的に冷却できるようにすることを目的としている。   The present invention has been made paying attention to the above points, and in the refrigeration apparatus including the cooler for cooling the electronic parts of the power supply apparatus that supplies power to the motor for driving the compressor, the electronic parts are more effective. The purpose is to be able to cool.

前記の課題を解決するため、第1の発明は、
圧縮機(2)、凝縮器(3)、膨張弁(4)及び蒸発器(5)を備えると共に、前記圧縮機(2)の駆動用モータ(2b)に電力を供給する電力供給装置(P)、及び冷媒を流通させる流路(37)を有して該流路(37)に液を含んだ冷媒が導入されガスを含んだ前記冷媒が流出し前記電力供給装置(P)を構成する電子部品(Tr,Dw,Dr)を冷却する冷却器(30)を備えた冷凍装置において、
前記電子部品(Tr,Dw,Dr)は、前記冷却器(30)の下側で前記流路(37)に面して取り付けられていることを特徴とする。
In order to solve the above-mentioned problem, the first invention
A power supply device (P) that includes a compressor (2), a condenser (3), an expansion valve (4), and an evaporator (5), and supplies power to the drive motor (2b) of the compressor (2) ), And a flow path (37) for circulating the refrigerant, the refrigerant containing the liquid is introduced into the flow path (37), and the refrigerant containing the gas flows out to constitute the power supply device (P). In a refrigeration system equipped with a cooler (30) for cooling electronic components (Tr, Dw, Dr),
The electronic parts (Tr, Dw, Dr) are mounted on the lower side of the cooler (30) so as to face the flow path (37).

この構成では、冷媒が2相の状態の場合には、流路(37)下方には液冷媒が接し、流路(37)の上方には、ガス冷媒が接する。すなわち、電子部品(Tr)は、液冷媒と熱交換する。   In this configuration, when the refrigerant is in a two-phase state, the liquid refrigerant is in contact with the channel (37) and the gas refrigerant is in contact with the channel (37). That is, the electronic component (Tr) exchanges heat with the liquid refrigerant.

また、第2の発明は、
第1の発明の冷凍装置において、
前記冷却器(30)は、下側に取り付けられた前記電子部品(Tr)よりも発熱密度が小さい電子部品(Dr)が前記流路(37)の上側に面して取り付けられていることを特徴とする。
In addition, the second invention,
In the refrigeration apparatus of the first invention,
In the cooler (30), an electronic component (Dr) having a heat generation density smaller than that of the electronic component (Tr) attached to the lower side is attached so as to face the upper side of the flow path (37). Features.

この構成では、下側に取り付けられた前記電子部品(Tr)よりも発熱密度が小さい電子部品(Dr)は、ガス冷媒と熱交換する。   In this configuration, the electronic component (Dr) having a smaller heat generation density than the electronic component (Tr) attached to the lower side exchanges heat with the gas refrigerant.

また、第3の発明は、
第1又は第2の発明の冷凍装置において、
前記冷却器(30)は、内部に複数の前記流路(37)が形成されていることを特徴とする。
In addition, the third invention,
In the refrigeration apparatus of the first or second invention,
The cooler (30) has a plurality of flow paths (37) formed therein.

第1の発明によれば、電子部品(Tr)が確実に液冷媒と熱交換するので、電子部品(Tr)をより効果的に冷却することができる。   According to the first invention, since the electronic component (Tr) reliably exchanges heat with the liquid refrigerant, the electronic component (Tr) can be cooled more effectively.

また、第2の発明によれば、冷却器(30)の上側に取り付けた電子部品(Dr)は、下側に取り付けられた電子部品(Tr)よりも発熱密度が小さいので、ガス冷媒によっても所望の冷却を行うことができる。   Further, according to the second invention, the electronic component (Dr) attached to the upper side of the cooler (30) has a lower heat generation density than the electronic component (Tr) attached to the lower side, so that the gas refrigerant can also be used. Desired cooling can be performed.

図1は、本発明の実施形態に係る冷凍装置の冷媒回路を示す。FIG. 1 shows a refrigerant circuit of a refrigeration apparatus according to an embodiment of the present invention. 図2は、モータに電力を供給する電力供給装置の電気回路を示す。FIG. 2 shows an electric circuit of a power supply device that supplies power to the motor. 図3は、冷却器の斜視図である。FIG. 3 is a perspective view of the cooler. 図4は、冷却器の横断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view of the cooler. 図5は、冷却器の縦断面図である。FIG. 5 is a longitudinal sectional view of the cooler. 図6は、電子部品パッケージの取り付け状態を示す。FIG. 6 shows an electronic component package attached state. 図7は、冷却器への電子部品パッケージ(スイッチング素子)の取付け状態を例示する斜視図である。FIG. 7 is a perspective view illustrating an attachment state of the electronic component package (switching element) to the cooler. 図8に、冷却器への電子部品パッケージ(ダイオード)の取付け状態を例示する斜視図である。FIG. 8 is a perspective view illustrating an attachment state of the electronic component package (diode) to the cooler. 図9は、冷媒が2相の状態の場合における冷却器内の冷媒の様子を示す。FIG. 9 shows the state of the refrigerant in the cooler when the refrigerant is in a two-phase state.

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The following embodiments are essentially preferable examples, and are not intended to limit the scope of the present invention, its application, or its use.

《発明の実施形態》
図1は、本発明の実施形態に係る冷凍装置の冷媒回路を示す。同図の冷凍装置は、工場等の大規模な施設において用いられる大型の空気調和装置の冷媒回路を示す。同図の空気調和装置(1)(冷凍装置)は、圧縮機(2)、凝縮器(3)、膨張弁(4)、蒸発器(5)、及びコントローラ(7)を備えている。
<< Embodiment of the Invention >>
FIG. 1 shows a refrigerant circuit of a refrigeration apparatus according to an embodiment of the present invention. The refrigeration apparatus in the figure shows a refrigerant circuit of a large air conditioner used in a large-scale facility such as a factory. The air conditioning apparatus (1) (refrigeration apparatus) shown in the figure includes a compressor (2), a condenser (3), an expansion valve (4), an evaporator (5), and a controller (7).

圧縮機(2)は、内部には破線で示すように圧縮機構(2a)と該圧縮機構(2a)を回転駆動する三相モータ(2b)とが収容される。凝縮器(3)は、空冷の凝縮器であって、室外に配置される。凝縮器(3)の近傍には、空冷ファン(3a)が設けられている。膨張弁(4)は、弁体がパルスモータによって駆動される開度可変な電動膨張弁である。蒸発器(5)は、空冷式の蒸発器であって、室内に配置される。蒸発器(5)の近傍には、空冷ファン(5a)が設けられている。   The compressor (2) houses therein a compression mechanism (2a) and a three-phase motor (2b) that rotationally drives the compression mechanism (2a) as indicated by broken lines. The condenser (3) is an air-cooled condenser and is disposed outdoors. An air cooling fan (3a) is provided in the vicinity of the condenser (3). The expansion valve (4) is an electric expansion valve with a variable opening degree whose valve body is driven by a pulse motor. The evaporator (5) is an air-cooled evaporator and is disposed indoors. An air cooling fan (5a) is provided in the vicinity of the evaporator (5).

そして、空気調和装置(1)では、圧縮機(2)、凝縮器(3)、膨張弁(4)、及び蒸発器(5)を冷媒配管(6)により順に閉回路に接続して冷媒回路(10)を構成しており、圧縮機(2)から冷媒を凝縮器(3)に送り、この凝縮器(3)で冷媒を外気と熱交換して放熱させた後、その冷媒の流量及び圧力を膨張弁(4)で調整しつつ、蒸発器(5)で室内空気と熱交換させて吸熱させ、ガス冷媒として圧縮機(2)に戻すことを繰り返す。   In the air conditioner (1), the compressor (2), the condenser (3), the expansion valve (4), and the evaporator (5) are sequentially connected to the closed circuit by the refrigerant pipe (6). (10), and the refrigerant is sent from the compressor (2) to the condenser (3). The condenser (3) exchanges heat with the outside air to dissipate the heat. While adjusting the pressure with the expansion valve (4), heat is exchanged with the indoor air by the evaporator (5) to absorb the heat and return to the compressor (2) as a gas refrigerant.

圧縮機(2)、凝縮器(3)の空冷ファン(3a)、膨張弁(4)、及び蒸発器(5)の空冷ファン(5a)には、コントローラ(7)が接続され、このコントローラ(7)により圧縮機(2)の三相モータ(2b)の回転数、それぞれの空冷ファン(3a,5a)回転数、及び膨張弁(4)の開度が制御される。   A controller (7) is connected to the compressor (2), the air cooling fan (3a) of the condenser (3), the expansion valve (4), and the air cooling fan (5a) of the evaporator (5). 7) controls the number of revolutions of the three-phase motor (2b) of the compressor (2), the number of revolutions of the air cooling fans (3a, 5a), and the opening degree of the expansion valve (4).

次に、圧縮機(2)の圧縮機構(2a)を回転駆動するモータ(2b)に電力を供給する電力供給装置(P)の電気回路を図2に示す。同図に示すように電力供給装置(P)は、コンバータ部(11)、平滑コンデンサ(12)、及びインバータ(13)を備えている。   Next, FIG. 2 shows an electric circuit of the power supply device (P) that supplies power to the motor (2b) that rotationally drives the compression mechanism (2a) of the compressor (2). As shown in the figure, the power supply device (P) includes a converter unit (11), a smoothing capacitor (12), and an inverter (13).

コンバータ部(11)は、6個のダイオード(Dr)がブリッジ状に結線されて構成され、三相交流電源(15)の三相交流を直流に変換する。平滑コンデンサ(12)は、コンバータ部(11)により変換された直流電圧を平滑する。インバータ(13)は、平滑コンデンサ(12)によって平滑された直流電圧を、三相交流電圧に変換する。この例では、インバータ(13)は、6個のスイッチング素子(Tr)、及びスイッチング素子(Tr)の各々に逆並列に接続された6個の還流ダイオード(Dw)を有している。スイッチング素子(Tr)は、例えばIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)で構成する。   The converter unit (11) is configured by connecting six diodes (Dr) in a bridge shape, and converts the three-phase AC of the three-phase AC power source (15) into DC. The smoothing capacitor (12) smoothes the DC voltage converted by the converter unit (11). The inverter (13) converts the DC voltage smoothed by the smoothing capacitor (12) into a three-phase AC voltage. In this example, the inverter (13) has six switching elements (Tr) and six free-wheeling diodes (Dw) connected in antiparallel to each of the switching elements (Tr). The switching element (Tr) is composed of, for example, an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor).

この例では、スイッチング素子(Tr)とそれに逆並列接続された還流ダイオード(Dw)の組(説明の便宜のため部品対と呼ぶ)が、ひとつのパッケージに複数組封入されているものとする。具体的には、それぞれの電子部品パッケージ(16)には、2つの部品対が封入されている。すなわち、空気調和装置(1)は、インバータ(13)が6つのスイッチング素子(Tr)を有しているので、3つの電子部品パッケージ(16)を備えている。また、ひとつのダイオード(Dr)はひとつの電子部品パッケージ(17)に封入されている。したがって、本実施形態では、6つの電子部品パッケージ(17)がある。   In this example, it is assumed that a plurality of sets of switching elements (Tr) and freewheeling diodes (Dw) connected in reverse parallel thereto (referred to as component pairs for convenience of explanation) are enclosed in one package. Specifically, two pairs of components are enclosed in each electronic component package (16). That is, the air conditioner (1) includes three electronic component packages (16) because the inverter (13) has six switching elements (Tr). One diode (Dr) is enclosed in one electronic component package (17). Therefore, in the present embodiment, there are six electronic component packages (17).

電力供給装置(P)では、インバータ(13)で変換された三相交流電圧が、圧縮機構(2a)駆動用の三相モータ(2b)に供給される。そして、コントローラ(7)は、三相モータ(2b)の各相に流れる電流(iu,iv,iw)を制御するように、インバータ(13)が内蔵する6個のスイッチング素子(Tr)に制御信号(CNT)を出力して、三相モータ(2b)の回転数を制御する。   In the power supply device (P), the three-phase AC voltage converted by the inverter (13) is supplied to the three-phase motor (2b) for driving the compression mechanism (2a). The controller (7) controls the six switching elements (Tr) built in the inverter (13) so as to control the current (iu, iv, iw) flowing in each phase of the three-phase motor (2b). A signal (CNT) is output to control the rotation speed of the three-phase motor (2b).

そして、図1に戻って、空気調和装置(1)の冷媒回路(10)には、電力供給装置(P)のコンバータ部(11)とインバータ(13)とを冷却する冷却器(30)が、膨張弁(4)と並列接続されている。スイッチング素子(Tr)、還流ダイオード(Dw)、及びダイオード(Dr)は、その通電動作時に発熱し高温になる。冷却器(30)は、電力供給装置(P)を構成するこれらの電子部品を冷却する。この例では、冷却器(30)が冷却する電子部品は、スイッチング素子(Tr)、還流ダイオード(Dw)、及びダイオード(Dr)である。なお、コンバータ部(11)用のダイオード(Dr)は、スイッチング素子(Tr)と比べると、発熱密度が小さい。電子部品パッケージ(16,17)の単位で見ても、コンバータ部(11)に用いる電子部品パッケージ(17)の方が、インバータ(13)に用いる電子部品パッケージ(16)よりも発熱密度が小さい。   Returning to FIG. 1, the refrigerant circuit (10) of the air conditioner (1) includes a cooler (30) for cooling the converter unit (11) and the inverter (13) of the power supply device (P). In parallel with the expansion valve (4). The switching element (Tr), the freewheeling diode (Dw), and the diode (Dr) generate heat and become high temperature during their energization operation. The cooler (30) cools these electronic components constituting the power supply device (P). In this example, the electronic components cooled by the cooler (30) are a switching element (Tr), a free wheel diode (Dw), and a diode (Dr). Note that the diode (Dr) for the converter unit (11) has a lower heat generation density than the switching element (Tr). Even when viewed in units of the electronic component package (16, 17), the electronic component package (17) used for the converter unit (11) has a lower heat generation density than the electronic component package (16) used for the inverter (13). .

冷却器(30)には、凝縮器(3)と膨張弁(4)を繋ぐ冷媒配管(6)から分岐した冷媒配管(23)が接続されている。この冷媒配管(23)の途中には、冷却器(30)に流通する冷媒の流量及び圧力を制御するために、冷媒冷却用膨張弁(22)が設けられている。そして、冷却器(30)には、冷媒配管(25)が接続され、この冷媒配管(25)は、膨張弁(4)と蒸発器(5)とを繋ぐ冷媒配管(6)に合流する。なお、冷媒配管(25)の途中には、電磁弁(27)及びキャピラリ(28)が設けられている。   A refrigerant pipe (23) branched from a refrigerant pipe (6) connecting the condenser (3) and the expansion valve (4) is connected to the cooler (30). A refrigerant cooling expansion valve (22) is provided in the middle of the refrigerant pipe (23) in order to control the flow rate and pressure of the refrigerant flowing through the cooler (30). And a refrigerant | coolant piping (25) is connected to a cooler (30), and this refrigerant | coolant piping (25) merges with the refrigerant | coolant piping (6) which connects an expansion valve (4) and an evaporator (5). A solenoid valve (27) and a capillary (28) are provided in the middle of the refrigerant pipe (25).

〈冷却器の構成〉
図3は、冷却器(30)の斜視図である。また、図4は、冷却器(30)の横断面図、図5は、冷却器(30)の縦断面図である。図3〜図5に示すように、冷却器(30)は、上部外板(32)、下部外板(33)、複数のフィン(34)、及び2つの配管取付部材(36)を備えている。
<Cooler configuration>
FIG. 3 is a perspective view of the cooler (30). 4 is a transverse sectional view of the cooler (30), and FIG. 5 is a longitudinal sectional view of the cooler (30). As shown in FIGS. 3 to 5, the cooler (30) includes an upper outer plate (32), a lower outer plate (33), a plurality of fins (34), and two pipe mounting members (36). Yes.

上部外板(32)は、板材(例えば銅板)を折り曲げて形成したものであり、その断面形状は、底部(32a)がフラットなU字状である。上部外板(32)には、後に詳述するように、ダイオード(Dr)(電子部品)を封入した電子部品パッケージ(17)が取り付けられ、ダイオード(Dr)熱を冷媒に伝える。   The upper outer plate (32) is formed by bending a plate material (for example, a copper plate), and its cross-sectional shape is U-shaped with a flat bottom portion (32a). As will be described in detail later, an electronic component package (17) enclosing a diode (Dr) (electronic component) is attached to the upper outer plate (32), and the diode (Dr) heat is transferred to the refrigerant.

下部外板(33)は、平板状の板材(例えば銅板)で構成されている。この下部外板(33)には後に詳述するように、スイッチング素子(Tr)と還流ダイオード(Dw)を封入した電子部品パッケージ(16)が取り付けられ、これらの電子部品(Tr,Dw)の熱を冷媒に伝える。   The lower outer plate (33) is made of a flat plate material (for example, a copper plate). As will be described in detail later, an electronic component package (16) enclosing a switching element (Tr) and a freewheeling diode (Dw) is attached to the lower outer plate (33), and these electronic components (Tr, Dw) Transfer heat to the refrigerant.

配管取付部材(36,36)は、冷媒配管(23,25)を取り付けるための部材である。この例では、配管取付部材(36,36)は、上部外板(32)等と同じ材料でブロック状に形成され、冷媒配管(23,25)を挿入するための穴が設けられている。   The pipe mounting member (36, 36) is a member for mounting the refrigerant pipe (23, 25). In this example, the pipe mounting members (36, 36) are formed in a block shape with the same material as the upper outer plate (32) and the like, and are provided with holes for inserting the refrigerant pipes (23, 25).

フィン(34)は、上部外板(32)や下部外板(33)の熱を冷媒に伝えることで、冷媒と電子部品(例えばスイッチング素子(Tr)や還流ダイオード(Dw))との熱交換を促進させる機能を有している。それぞれのフィン(34)は、上部外板(32)の底部(32a)と下部外板(33)との間に、所定間隔を持って互いに並行して配置され、上部外板(32)(詳しくは底部(32a))と下部外板(33)とに接続されている。この構成により、互いに対向するフィン(34)の間の空間が、冷媒が流通する流路(37)となる。また、フィン(34)は、上部外板(32)及び下部外板(33)と伝熱が可能になる。なお、本実施形態では、フィン(34)の材質は、上部外板(32)と同じである。勿論、フィン(34)の材質は、これには限定されない。   The fin (34) transfers heat from the upper outer plate (32) and the lower outer plate (33) to the refrigerant, thereby exchanging heat between the refrigerant and the electronic components (for example, the switching element (Tr) and the reflux diode (Dw)). Has the function of promoting The fins (34) are arranged in parallel with each other at a predetermined interval between the bottom (32a) of the upper skin (32) and the lower skin (33), and the upper skin (32) ( Specifically, it is connected to the bottom (32a)) and the lower outer plate (33). With this configuration, the space between the fins (34) facing each other serves as a flow path (37) through which the refrigerant flows. Further, the fin (34) can transfer heat with the upper outer plate (32) and the lower outer plate (33). In the present embodiment, the material of the fin (34) is the same as that of the upper outer plate (32). Of course, the material of the fin (34) is not limited to this.

〈電子部品の冷却器への取付け及び冷却器の配置〉
図6は、本実施形態における電子部品の取り付け状態を示す。図6は、図3の矢印Aから冷却器(30)を見たものである。
<Mounting of electronic components to the cooler and placement of the cooler>
FIG. 6 shows an electronic component mounting state in the present embodiment. FIG. 6 is a view of the cooler (30) from the arrow A in FIG.

図7は、冷却器(30)への電子部品パッケージ(16)(スイッチング素子(Tr))の取付け状態を例示する斜視図である。同図に示すように、3つの電子部品パッケージ(16)が下部外板(33)に取り付けられている。これにより、冷却器(30)では、6つのスイッチング素子(Tr)及び6つの還流ダイオード(Dw)の熱を下部外板(33)が冷却器(30)内の冷媒に伝える。なお、電子部品パッケージ(16)と下部外板(33)との間にはサーマルグリスを塗布しておくとよい。図8には、冷却器(30)への電子部品パッケージ(17)(ダイオード(Dr))の取付け状態を例示する。図8に示すように、本実施形態では、6つの電子部品パッケージ(17)が上部外板(32)に取り付けられる。電子部品パッケージ(17)と上部外板(32)との間にもサーマルグリスを塗布しておくとよい。   FIG. 7 is a perspective view illustrating an attachment state of the electronic component package (16) (switching element (Tr)) to the cooler (30). As shown in the figure, three electronic component packages (16) are attached to the lower outer plate (33). Thereby, in the cooler (30), the lower outer plate (33) transfers the heat of the six switching elements (Tr) and the six freewheeling diodes (Dw) to the refrigerant in the cooler (30). Note that thermal grease may be applied between the electronic component package (16) and the lower outer plate (33). FIG. 8 illustrates an attachment state of the electronic component package (17) (diode (Dr)) to the cooler (30). As shown in FIG. 8, in this embodiment, six electronic component packages (17) are attached to the upper outer plate (32). Thermal grease may be applied between the electronic component package (17) and the upper outer plate (32).

そして、冷却器(30)は、下部外板(33)が水平で且つ下部外板(33)が下方となるように、空気調和装置(1)内に配置されている。すなわち、この例では流路(37)が水平方向となる。   The cooler (30) is disposed in the air conditioner (1) so that the lower outer plate (33) is horizontal and the lower outer plate (33) is downward. That is, in this example, the flow path (37) is in the horizontal direction.

〈電子部品の冷却〉
圧縮機(2)が運転されると、凝縮器(3)を流通した後の冷媒の一部は、膨張弁(4)をバイパスして冷媒冷却用膨張弁(22)、冷却器(30)を流通し、その後に、キャピラリ(28)を経由して蒸発器(5)に流入する。
<Cooling electronic components>
When the compressor (2) is operated, a part of the refrigerant after passing through the condenser (3) bypasses the expansion valve (4), and the refrigerant cooling expansion valve (22) and cooler (30) And then flows into the evaporator (5) via the capillary (28).

そして、冷却器(30)では、凝縮器(3)からの冷媒により、下部外板(33)においてコンバータ部(11)の6個のスイッチング素子(Tr)と6個のダイオード(Dw)を冷却する。また、上部外板(32)では、コンバータ部(11)のダイオード(Dr)を冷却する。冷却器(30)に流入した冷媒は、空気調和装置(1)の運転状態によっては、ガス冷媒と液冷媒の2相の状態の場合がある。図9に、冷媒が2相の状態の場合における冷却器(30)内の冷媒の様子を示す。図9に示すように、冷媒が2相の状態の場合には、下部外板(33)には液冷媒が接し、上部外板(32)には、ガス冷媒が接している。すなわち、スイッチング素子(Tr)は、下部外板(33)を介して液冷媒と熱交換し、コンバータ部(11)のダイオード(Dr)は、上部外板(32)を介してガス冷媒と熱交換を行う。つまり、本実施形態では、スイッチング素子(Tr)を液冷媒で冷却し、発熱密度がスイッチング素子(Tr)よりも小さなダイオード(Dr)をガス冷媒で冷却するのである。   In the cooler (30), the refrigerant from the condenser (3) cools the six switching elements (Tr) and the six diodes (Dw) of the converter section (11) in the lower outer plate (33). To do. The upper outer plate (32) cools the diode (Dr) of the converter unit (11). The refrigerant flowing into the cooler (30) may be in a two-phase state of a gas refrigerant and a liquid refrigerant depending on the operating state of the air conditioner (1). FIG. 9 shows the state of the refrigerant in the cooler (30) when the refrigerant is in a two-phase state. As shown in FIG. 9, when the refrigerant is in a two-phase state, the liquid refrigerant is in contact with the lower outer plate (33), and the gas refrigerant is in contact with the upper outer plate (32). That is, the switching element (Tr) exchanges heat with the liquid refrigerant via the lower outer plate (33), and the diode (Dr) of the converter unit (11) exchanges heat with the gas refrigerant via the upper outer plate (32). Exchange. That is, in this embodiment, the switching element (Tr) is cooled with the liquid refrigerant, and the diode (Dr) having a heat generation density smaller than that of the switching element (Tr) is cooled with the gas refrigerant.

〈本実施形態における効果〉
液冷媒はガス冷媒よりも密度が大きいうえに蒸発して熱を吸収できるので、液冷媒の方がガス冷媒よりもより効果的に電子部品を冷却できる。本実施形態では、冷媒が2相状態となっても、スイッチング素子(Tr)は、確実に液冷媒と熱交換する。そのため、本実施形態によれば、電子部品(スイッチング素子(Tr)、還流ダイオード(Dw))をより効果的に冷却することができる。
<Effect in this embodiment>
Since the liquid refrigerant has a density higher than that of the gas refrigerant and can evaporate and absorb heat, the liquid refrigerant can cool the electronic component more effectively than the gas refrigerant. In the present embodiment, even when the refrigerant is in a two-phase state, the switching element (Tr) reliably exchanges heat with the liquid refrigerant. Therefore, according to the present embodiment, the electronic components (switching element (Tr), freewheeling diode (Dw)) can be cooled more effectively.

また、ダイオード(Dr)は、冷媒が2相状態の場合にはガス冷媒と熱交換する。ダイオード(Dr)は、下部外板(33)に取り付けられたスイッチング素子(Tr)よりも発熱密度が小さいので、ガス冷媒によっても所望の冷却を行うことが可能になる。   The diode (Dr) exchanges heat with the gas refrigerant when the refrigerant is in a two-phase state. Since the diode (Dr) has a lower heat generation density than the switching element (Tr) attached to the lower outer plate (33), it is possible to perform desired cooling with a gas refrigerant.

《その他の実施形態》
なお、冷却器(30)の内部構造は例示である。例えば、フィン(34)の数や形状は例示であるし、必ずしもフィン(34)を設ける必要もない。
<< Other Embodiments >>
The internal structure of the cooler (30) is an example. For example, the number and shape of the fins (34) are examples, and the fins (34) are not necessarily provided.

また、冷却器(30)に取付ける電子部品パッケージ(16,17)の数も例示である。   The number of electronic component packages (16, 17) attached to the cooler (30) is also an example.

また、前記実施形態で示した冷却器(30)で冷却する電子部品は例示である。その他にも、例えば、リアクタやキャパシタ、放電抵抗などでもよい。   Moreover, the electronic component cooled with the cooler (30) shown by the said embodiment is an illustration. In addition, for example, a reactor, a capacitor, a discharge resistor, or the like may be used.

また、冷媒回路における冷却器(30)の配置も例示である。冷媒回路中の冷却器(30)の配置は、例えば、凝縮器(3)と膨張弁(4)の間であってもよいし、膨張弁(4)と蒸発器(5)の間でもよい。   The arrangement of the cooler (30) in the refrigerant circuit is also an example. The arrangement of the cooler (30) in the refrigerant circuit may be, for example, between the condenser (3) and the expansion valve (4), or between the expansion valve (4) and the evaporator (5). .

本発明は、圧縮機駆動用のモータに電力を供給する電力供給装置の電子部品を冷却する冷却器を備えた冷凍装置として有用である。   The present invention is useful as a refrigeration apparatus including a cooler that cools electronic components of a power supply apparatus that supplies power to a motor for driving a compressor.

1 空気調和装置
2 圧縮機
2b モータ
3 凝縮器
4 膨張弁
5 蒸発器
30 冷却器
37 流路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Air conditioning apparatus 2 Compressor 2b Motor 3 Condenser 4 Expansion valve 5 Evaporator 30 Cooler 37 Flow path

Claims (3)

圧縮機(2)、凝縮器(3)、膨張弁(4)及び蒸発器(5)を備えると共に、前記圧縮機(2)の駆動用モータ(2b)に電力を供給する電力供給装置(P)、及び冷媒を流通させる流路(37)を有して該流路(37)に液を含んだ冷媒が導入されガスを含んだ前記冷媒が流出し前記電力供給装置(P)を構成する電子部品(Tr,Dw,Dr)を冷却する冷却器(30)を備えた冷凍装置において、
前記電子部品(Tr,Dw,Dr)は、前記冷却器(30)の下側で前記流路(37)に面して取り付けられていることを特徴とする冷凍装置。
A power supply device (P) that includes a compressor (2), a condenser (3), an expansion valve (4), and an evaporator (5), and supplies power to the drive motor (2b) of the compressor (2) ), And a flow path (37) for circulating the refrigerant, the refrigerant containing the liquid is introduced into the flow path (37), and the refrigerant containing the gas flows out to constitute the power supply device (P). In a refrigeration system equipped with a cooler (30) for cooling electronic components (Tr, Dw, Dr),
The electronic component (Tr, Dw, Dr) is mounted on the lower side of the cooler (30) so as to face the flow path (37).
請求項1の冷凍装置において、
前記冷却器(30)は、下側に取り付けられた前記電子部品(Tr)よりも発熱密度が小さい電子部品(Dr)が前記流路(37)の上側に面して取り付けられていることを特徴とする冷凍装置。
The refrigeration apparatus of claim 1,
In the cooler (30), an electronic component (Dr) having a heat generation density smaller than that of the electronic component (Tr) attached to the lower side is attached so as to face the upper side of the flow path (37). Refrigeration equipment characterized.
請求項1又は請求項2の冷凍装置において、
前記冷却器(30)は、内部に複数の前記流路(37)が形成されていることを特徴とする冷凍装置。
In the refrigeration apparatus according to claim 1 or 2,
The refrigerator (30) has a plurality of the flow paths (37) formed therein, and a refrigeration apparatus characterized in that
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018034275A1 (en) * 2016-08-18 2018-02-22 三菱重工サーマルシステムズ株式会社 Refrigeration cycle device

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