JP3324046B2 - 給湯装置 - Google Patents
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
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- Regulation And Control Of Combustion (AREA)
- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は給湯装置に係り、特に送
風ファンの可変速制御回路の冷却効率の向上を図った給
湯装置に関する。
風ファンの可変速制御回路の冷却効率の向上を図った給
湯装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】給湯装置の燃焼部にとって、最近の地球
環境問題への対応からＮＯXやＣＯの発生の少ないこと
が重要である。このためには、ガス量に合わせて空気量
を送り込む必要があり、送風ファンの可変速化が必須と
なる。送風ファン用モータとしては、通常１５〜２５Ｗ
出力のＤＣブラシレスモータが多く使われ、この可変速
化のために、数Ａ級の電流容量のパワー半導体素子から
なるインバータ回路を必要とする。
環境問題への対応からＮＯXやＣＯの発生の少ないこと
が重要である。このためには、ガス量に合わせて空気量
を送り込む必要があり、送風ファンの可変速化が必須と
なる。送風ファン用モータとしては、通常１５〜２５Ｗ
出力のＤＣブラシレスモータが多く使われ、この可変速
化のために、数Ａ級の電流容量のパワー半導体素子から
なるインバータ回路を必要とする。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上述したインバータ回
路は給湯装置の内部に取り付けられるが、給湯装置の内
部は高温であるため、インバータ回路には放熱板を取り
付ける必要があった。この場合に放熱板が大きくなるた
めインバータ回路部の体積が大きくなってしまうという
問題があった。
路は給湯装置の内部に取り付けられるが、給湯装置の内
部は高温であるため、インバータ回路には放熱板を取り
付ける必要があった。この場合に放熱板が大きくなるた
めインバータ回路部の体積が大きくなってしまうという
問題があった。
【０００４】具体的には例えば、２５Ｗ出力のＤＣブラ
シレスモータで、インバータ回路がＩＣ化されたワンチ
ップインバータである場合について放熱板の大きさを計
算すると、ワンチップインバータの発生損失は４Ｗ程度
である。最大接合温度１２５℃、設計余裕率８０％、
(タブ−接合)間熱抵抗４℃／Ｗ、周温６０℃とすると、
放熱板の熱抵抗は 熱抵抗＝（最大接合温度×設計余裕率−周温）／発生損失 −(タブ−接合)間熱抵抗 ＝（１２５×０.８−６０）／４ ＝６℃／Ｗ となる。放熱板として厚さ２ｍｍのＡｌを用いると、放
熱板の大きさは１８０ｃｍ２と大きくなってしまうとい
う問題があった。このため、インバータ回路の放熱効果
が大きく、小形のインバータ回路で送風ファンの可変速
制御が可能な給湯装置が望まれている。
シレスモータで、インバータ回路がＩＣ化されたワンチ
ップインバータである場合について放熱板の大きさを計
算すると、ワンチップインバータの発生損失は４Ｗ程度
である。最大接合温度１２５℃、設計余裕率８０％、
(タブ−接合)間熱抵抗４℃／Ｗ、周温６０℃とすると、
放熱板の熱抵抗は 熱抵抗＝（最大接合温度×設計余裕率−周温）／発生損失 −(タブ−接合)間熱抵抗 ＝（１２５×０.８−６０）／４ ＝６℃／Ｗ となる。放熱板として厚さ２ｍｍのＡｌを用いると、放
熱板の大きさは１８０ｃｍ２と大きくなってしまうとい
う問題があった。このため、インバータ回路の放熱効果
が大きく、小形のインバータ回路で送風ファンの可変速
制御が可能な給湯装置が望まれている。
【０００５】そこで、本発明は、送風ファンの可変速制
御回路の冷却効率を向上させることを課題とする。
御回路の冷却効率を向上させることを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために、燃焼室と、入水管と出湯管を有する給水
コイルと、燃焼室へ空気を送る送風ファンと、送風ファ
ンのファンモータの可変速制御部とを備え、入水管から
入水される水を加熱して出湯管から給湯する給湯装置に
おいて、可変速制御部は、ＩＧＢＴもしくはパワーＭＯ
Ｓトランジスタを有するパワー部と、ＰＷＭ制御回路と
信号分配回路と上アーム駆動回路と下アーム駆動回路と
を有する制御部とを１チップに集積してなるワンチップ
インバータとし、ワンチップインバータを金属部材に取
り付け、金属部材に半円弧状の凹部を形成し、凹部を入
水管に密着させて配置し、取付部材及びネジにより入水
管に締付固定することを特徴とする。
決するために、燃焼室と、入水管と出湯管を有する給水
コイルと、燃焼室へ空気を送る送風ファンと、送風ファ
ンのファンモータの可変速制御部とを備え、入水管から
入水される水を加熱して出湯管から給湯する給湯装置に
おいて、可変速制御部は、ＩＧＢＴもしくはパワーＭＯ
Ｓトランジスタを有するパワー部と、ＰＷＭ制御回路と
信号分配回路と上アーム駆動回路と下アーム駆動回路と
を有する制御部とを１チップに集積してなるワンチップ
インバータとし、ワンチップインバータを金属部材に取
り付け、金属部材に半円弧状の凹部を形成し、凹部を入
水管に密着させて配置し、取付部材及びネジにより入水
管に締付固定することを特徴とする。
【０００７】この場合において、燃焼室はガスを燃焼さ
せる構成にすることができる。また、ファンモータはＤ
Ｃブラシレスモータとすることができる。さらに、パワ
ー部は６個のＩＧＢＴまたは６個のパワーＭＯＳトラン
ジスタを備えた構成とすることができる。
せる構成にすることができる。また、ファンモータはＤ
Ｃブラシレスモータとすることができる。さらに、パワ
ー部は６個のＩＧＢＴまたは６個のパワーＭＯＳトラン
ジスタを備えた構成とすることができる。
【０００８】
【０００９】
【作用】給湯装置の入水部からは一般の水道水が入水す
るため、ワンチップインバータを入水部に設置すること
により、水道水の冷却効果によりワンチップインバータ
を冷却できるため、送風ファンの可変速制御回路の冷却
効率を向上させることができる。この結果、放熱板が不
要となり、インバータ回路の体積を小さくできる。
るため、ワンチップインバータを入水部に設置すること
により、水道水の冷却効果によりワンチップインバータ
を冷却できるため、送風ファンの可変速制御回路の冷却
効率を向上させることができる。この結果、放熱板が不
要となり、インバータ回路の体積を小さくできる。
【００１０】またパワー半導体素子が、パワー部、駆動
部、制御部が１チップに集積されたワンチップインバー
タである場合は、パワー部が集積されているため、１素
子あたりの発熱量が大きく、より大きな放熱板が必要と
なるため、入水部に設置することにより、ワンチップ化
に集積されたことによる体積縮少の効果と、放熱板不要
による体積縮少の効果が重畳されるため、小形化の効果
はより著しい。
部、制御部が１チップに集積されたワンチップインバー
タである場合は、パワー部が集積されているため、１素
子あたりの発熱量が大きく、より大きな放熱板が必要と
なるため、入水部に設置することにより、ワンチップ化
に集積されたことによる体積縮少の効果と、放熱板不要
による体積縮少の効果が重畳されるため、小形化の効果
はより著しい。
【００１１】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。図１には、本発明に係る給湯装置の構成が示され
ている。同図において１は水道水が供給される入水管、
２は出湯管、３は給水コイル、４は燃焼室、５はガス供
給管、６は駆動ユニット、７は送風用ファンモータを示
している。ファンモータはＤＣブラシレスモータで、駆
動ユニットにより可変速制御される。
する。図１には、本発明に係る給湯装置の構成が示され
ている。同図において１は水道水が供給される入水管、
２は出湯管、３は給水コイル、４は燃焼室、５はガス供
給管、６は駆動ユニット、７は送風用ファンモータを示
している。ファンモータはＤＣブラシレスモータで、駆
動ユニットにより可変速制御される。
【００１２】次に図２に本発明に係る給湯装置の一実施
例の要部の構成を示す。図２(ａ)は駆動ユニットの構成
を示し、図２(ｂ)はその平面図を示している。これらの
図において、８はコンバータ、９はワンチップインバー
タでインバータ回路とその制御回路をモノシリック化し
た集積回路で、インバータ回路部での発熱を効率良く冷
却するため、パッケージに固設された冷却タブ１０が金
属部１１を介して入水管１に密着するように取付部材２
１及びネジ２２により締付固定されている。
例の要部の構成を示す。図２(ａ)は駆動ユニットの構成
を示し、図２(ｂ)はその平面図を示している。これらの
図において、８はコンバータ、９はワンチップインバー
タでインバータ回路とその制御回路をモノシリック化し
た集積回路で、インバータ回路部での発熱を効率良く冷
却するため、パッケージに固設された冷却タブ１０が金
属部１１を介して入水管１に密着するように取付部材２
１及びネジ２２により締付固定されている。
【００１３】図３はモータを含めた駆動ユニットのブロ
ック図を示す。ワンチップインバータ９はインバータ回
路１３とその制御回路１４から構成されている。
ック図を示す。ワンチップインバータ９はインバータ回
路１３とその制御回路１４から構成されている。
【００１４】制御回路１４はＰＷＭ制御回路１６、信号
分配回路１５、上アーム駆動回路１８下アーム駆動回路
１７、及び過電流検出回路１９から構成されている。Ａ
Ｃ１００Ｖまたは２００Ｖの電圧が電源ケーブル７によ
りモータ外部から供給され、コンバータ８によりＤＣの
高電圧１４０〜２８０Ｖ及び低圧５〜１５Ｖに変換さ
れ、それぞれインバータ回路１３と制御回路１４に供給
される。またＰＷＭ制御回路１６に速度指令の電圧２０
を供給することによりＰＷＭ信号のデューテイを制御
し、任意にモータの回転数を変えることができる。
分配回路１５、上アーム駆動回路１８下アーム駆動回路
１７、及び過電流検出回路１９から構成されている。Ａ
Ｃ１００Ｖまたは２００Ｖの電圧が電源ケーブル７によ
りモータ外部から供給され、コンバータ８によりＤＣの
高電圧１４０〜２８０Ｖ及び低圧５〜１５Ｖに変換さ
れ、それぞれインバータ回路１３と制御回路１４に供給
される。またＰＷＭ制御回路１６に速度指令の電圧２０
を供給することによりＰＷＭ信号のデューテイを制御
し、任意にモータの回転数を変えることができる。
【００１５】制御回路１４は、位置検出センサ１２から
のタイミングにより、インバータ回路１３のオン、オフ
の制御信号を作成し、これに従ってインバータ回路１３
はモータに電力を供給する。
のタイミングにより、インバータ回路１３のオン、オフ
の制御信号を作成し、これに従ってインバータ回路１３
はモータに電力を供給する。
【００１６】本実施例では、ワンチップインバータ９の
冷却タブ１０が、金属部１１を介して入水管２に固定さ
れているため、冷却タブ１０の温度は入水管２に流入さ
れる水道水の水冷効果により、ほぼ水道水の温度にな
る。水道水の温度は高々３０℃であるから、前記の２５
Ｗ出力のＤＣブラシレスモータの例で発生損失４Ｗ，
(タブ−接合)間熱抵抗４℃／Ｗとすると 接合温度＝タブの温度＋発生損失×(タブ−接合)間熱抵
抗 ＝３０°＋４Ｗ×４℃／Ｗ ＝４６℃ となり、放熱板は不要となる。
冷却タブ１０が、金属部１１を介して入水管２に固定さ
れているため、冷却タブ１０の温度は入水管２に流入さ
れる水道水の水冷効果により、ほぼ水道水の温度にな
る。水道水の温度は高々３０℃であるから、前記の２５
Ｗ出力のＤＣブラシレスモータの例で発生損失４Ｗ，
(タブ−接合)間熱抵抗４℃／Ｗとすると 接合温度＝タブの温度＋発生損失×(タブ−接合)間熱抵
抗 ＝３０°＋４Ｗ×４℃／Ｗ ＝４６℃ となり、放熱板は不要となる。
【００１７】また本実施例では、パワー半導体素子とし
て、パワー部、駆動部及び制御部が１チップに集積され
ており、集積化によるインバータ回路の体積縮少効果
と、放熱板が不要になることによる体積縮少効果が重畳
され、インバータ回路部の画期的小形化を図ることが可
能となった。
て、パワー部、駆動部及び制御部が１チップに集積され
ており、集積化によるインバータ回路の体積縮少効果
と、放熱板が不要になることによる体積縮少効果が重畳
され、インバータ回路部の画期的小形化を図ることが可
能となった。
【００１８】図４、図５に第２、第３の実施例の構成を
示す。図４(ａ)は第２の実施例の駆動ユニットの構成
を、図４(ｂ)はそのブロック図を示す。９ａは駆動部、
制御部がワンチップに集積されたプリドライバＩＣで、
９ｂはＩＧＢＴ６個のアレイからなるパワー部を示す。
一般にモータ容量が大きくなると、パワー部と駆動部と
をワンチップに集積することが困難なため、図４または
図５の構成になることが多い。プリドライバＩＣ９ａは
発生損失が小さいため、冷却する必要はないが、パワー
部９ｂは発生損失が大きく、冷却タブ１０を金属部１１
を介して入水管１に密着するようにネジにより締付固定
して冷却することができる。
示す。図４(ａ)は第２の実施例の駆動ユニットの構成
を、図４(ｂ)はそのブロック図を示す。９ａは駆動部、
制御部がワンチップに集積されたプリドライバＩＣで、
９ｂはＩＧＢＴ６個のアレイからなるパワー部を示す。
一般にモータ容量が大きくなると、パワー部と駆動部と
をワンチップに集積することが困難なため、図４または
図５の構成になることが多い。プリドライバＩＣ９ａは
発生損失が小さいため、冷却する必要はないが、パワー
部９ｂは発生損失が大きく、冷却タブ１０を金属部１１
を介して入水管１に密着するようにネジにより締付固定
して冷却することができる。
【００１９】したがって図４に示す実施例のようにパワ
ー部９ｂのみを冷却しても、本発明のインバータ回路の
小形化という目的は達成できる。
ー部９ｂのみを冷却しても、本発明のインバータ回路の
小形化という目的は達成できる。
【００２０】またパワー部が図５（ｃ）に示すように、
ＩＧＢＴのディスクリート素子からなる場合は、ディス
クリート素子９ｃの冷却タブ１０を金属部１１を介して
入水管１に密着するようにネジにより締付固定して冷却
すればよい。
ＩＧＢＴのディスクリート素子からなる場合は、ディス
クリート素子９ｃの冷却タブ１０を金属部１１を介して
入水管１に密着するようにネジにより締付固定して冷却
すればよい。
【００２１】本実施例では、パワー素子としてＩＧＢＴ
を用いたが、パワーＭＯＳトランジスタ、バイポーラト
ランジスタでも、同様の効果が得られる。
を用いたが、パワーＭＯＳトランジスタ、バイポーラト
ランジスタでも、同様の効果が得られる。
【００２２】以上に説明したように、本実施の形態によ
ればインバータ回路のパワー半導体素子を入水管に直接
または間接的に固定することにより、パワー半導体素子
を入水管に流入する水道水により冷却することで、冷却
効率を向上させることができる。この結果、インバータ
回路を小形化できる。また、パワー半導体素子として、
パワー部、駆動部、制御部が集積されたワンチップイン
バータを用いると、更に著しい小形化の効果が得られ
る。
ればインバータ回路のパワー半導体素子を入水管に直接
または間接的に固定することにより、パワー半導体素子
を入水管に流入する水道水により冷却することで、冷却
効率を向上させることができる。この結果、インバータ
回路を小形化できる。また、パワー半導体素子として、
パワー部、駆動部、制御部が集積されたワンチップイン
バータを用いると、更に著しい小形化の効果が得られ
る。
【００２３】
【発明の効果】本発明によれば、送風ファンの可変速制
御回路の冷却効率を向上させることができる。
御回路の冷却効率を向上させることができる。
【図１】本発明に係る給湯装置の構成を示す断面図であ
る。
る。
【図２】本発明に係る給湯装置の一実施例の駆動ユニッ
トの取付構造を示す正面図及び平面図である。
トの取付構造を示す正面図及び平面図である。
【図３】図２に示した駆動ユニットの電気的構成を示す
ブロック図である。
ブロック図である。
【図４】本発明に係る給湯装置の他の実施例の駆動ユニ
ットの取付構造及び電気的構成を示す正面図及びブロッ
ク図である。
ットの取付構造及び電気的構成を示す正面図及びブロッ
ク図である。
【図５】本発明に係る給湯装置の他の実施例の駆動ユニ
ットの取付構造及び電気的構成を示す正面図及びブロッ
ク図である。
ットの取付構造及び電気的構成を示す正面図及びブロッ
ク図である。
１ 入水管 ２ 出湯管 ３ 給水コイル ４ 燃焼室 ５ ガス供給管 ６ 駆動ユニット ７ 送風用ファンモータ ８ コンバータ ９ ワンチップインバータ ９ａ プリドライバＩＣ ９ｂ ＩＧＢＴアレイ ９ｃ ＩＧＢＴディスクリート素子 １０ パッケージのタブ １１ 金属部 １２ 回転子位置検出センサ １３ インバータ回路 １４ 制御回路 １５ 信号分配回路 １６ ＰＷＭ制御回路 １７ 下アーム駆動回路 １８ 上アーム駆動回路 １９ 過電流検出回路 ２０ 速度指令電圧 ２１ 取付部材 ２２ ネジ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 三浦 雅人 茨城県日立市弁天町三丁目10番２号 日 立原町電子工業株式会社内 (56)参考文献 特開 平５−223340（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F23N 3/08 F24H 1/10 301 H01L 23/473
Claims (4)
- 【請求項１】 燃焼室と、入水管と出湯管を有する給水
コイルと、前記燃焼室へ空気を送る送風ファンと、該送
風ファンのファンモータの可変速制御部とを備え、前記
入水管から入水される水を加熱して前記出湯管から給湯
する給湯装置において、 前記可変速制御部は、ＩＧＢＴもしくはパワーＭＯＳト
ランジスタを有するパワー部と、ＰＷＭ制御回路と信号
分配回路と上アーム駆動回路と下アーム駆動回路とを有
する制御部とを１チップに集積してなるワンチップイン
バータとし、 該ワンチップインバータを金属部材に取り付け、該金属
部材に半円弧状の凹部を形成し、該凹部を前記入水管に
密着させて配置し、取付部材及びネジにより前記入水管
に締付固定することを特徴とする給湯装置。 - 【請求項２】 請求項１に記載の給湯装置において、前
記燃焼室はガスを燃焼させることを特徴とする給湯装
置。 - 【請求項３】 請求項１または請求項２に記載の給湯装
置において、前記ファンモータはＤＣブラシレスモータ
であることを特徴とする給湯装置。 - 【請求項４】 請求項３に記載の給湯装置において、前
記パワー部は６個のＩＧＢＴまたは６個のパワーＭＯＳ
トランジスタを備えていることを特徴とする給湯装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20917893A JP3324046B2 (ja) | 1993-08-24 | 1993-08-24 | 給湯装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20917893A JP3324046B2 (ja) | 1993-08-24 | 1993-08-24 | 給湯装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0763321A JPH0763321A (ja) | 1995-03-07 |
| JP3324046B2 true JP3324046B2 (ja) | 2002-09-17 |
Family
ID=16568631
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20917893A Expired - Fee Related JP3324046B2 (ja) | 1993-08-24 | 1993-08-24 | 給湯装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3324046B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2016011754A1 (zh) * | 2014-07-24 | 2016-01-28 | 陈建亮 | 一种开水器 |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AT411931B (de) * | 2002-06-10 | 2004-07-26 | Vaillant Gmbh | Heizgerät |
| CN100424921C (zh) * | 2002-12-06 | 2008-10-08 | 唐纳德·J·德比安 | 集成功率系统 |
| KR101484981B1 (ko) * | 2012-12-07 | 2015-01-26 | (주) 신원이앤제이 | 유도가열 보일러 |
| CN110631120A (zh) * | 2018-06-21 | 2019-12-31 | 梁少峰 | 供热系统 |
-
1993
- 1993-08-24 JP JP20917893A patent/JP3324046B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2016011754A1 (zh) * | 2014-07-24 | 2016-01-28 | 陈建亮 | 一种开水器 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0763321A (ja) | 1995-03-07 |
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