JP3886295B2 - 冷凍システムのパワー制御装置およびコンプレッサ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、冷凍システムのコンプレッサ用のモータを可変速駆動するインバータなどのパワー制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、パワーエレクトロニクスの進歩に伴い、あらゆる分野でパワー制御装置が使用されてきている。例えば、冷蔵庫や空気調和機などにおいて省エネルギー等の目的でインバータが使用されており、機器の省エネルギーに大きく貢献している。
【０００３】
このようなパワー制御装置においては、特にそのパワー素子での放熱は大きな課題の一つであり様々な改善がなされている。
【０００４】
このような従来のパワー制御装置としては、たとえば特開平９−２８３８８３号公報に示されているとおりである。
【０００５】
以下、従来のパワー制御装置を図１０を用いて説明する。図１０は従来のパワー制御装置の断面図を示す。
【０００６】
図１０において、１０１はパワー変換器であり、パワー制御装置において最も発熱が大きい部品であり、パワー変換器１０１を大型の放熱器１０２に取り付けることによりその発熱を放熱させている。
【０００７】
１０３は第１回路基板であり、パワー変換器１０１と電気的に接続されており、さらに平滑コンデンサ１０５や制御電源をつくり出す電圧レギュレータ１０６などが実装されている。
【０００８】
１０４は第１スペーサであり、放熱器１０２と第１回路基板１０３とを固定する。
【０００９】
１０７は第２回路基板であり、マイコン（図示せず）等の主に制御部品が実装されている。
【００１０】
１０８は第２スペーサであり、第１回路基板１０３と第２回路基板１０７とを固定する。
【００１１】
１０９はカバーであり、これらの回路を被うように取り付けられている。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の構成では、パワー制御装置全体が大型化してしまうという課題を有していた。とくに冷凍システム、例えば冷蔵庫においてはこのパワー制御装置が大型化すると内容積が少なくなるという課題がある。また、パワー制御装置全体が大型化してしまうため、組み立てのための工数が多くかかり、コストが高くつくという課題を有していた。
【００１３】
本発明は、パワー制御装置をコンパクトに収め、更にコンプレッサと一体化することにより、占有体積を大幅に削減できる冷凍システムのパワー制御装置を提供することを目的とする。
【００１４】
また、コンプレッサに直接取り付けることを可能とするために、振動などの影響を受けないように構造を強化することを目的とする。
【００１５】
また、コンプレッサの温度保護を取り付ける工数を削減し、組み立てのための工数を削減することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するために本発明の冷凍システムのパワー制御装置は、容器の内部に圧縮要素と電動要素とを備えると共に前記容器に前記電動要素へ電気を供給するための導電性のピンと前記ピンの周囲にブラケットとを備えたコンプレッサに対して直接取付可能な冷凍システムのパワー制御装置であって、交流電圧を整流する整流回路と、前記整流回路の直流電圧を再び交流に変換し前記コンプレッサを駆動するための交流電圧を出力するインバータ回路と、ヒートシンクと一体に構成され前記インバータ回路を実装した第１基板と、制御回路を実装しコネクタが取り付けられた第２基板と、前記第１基板と前記第２基板とを平行に配置し収納するケースとからなり、前記ケースには前記ヒートシンクと前記コネクタとを前記ケースの外に出るようにしたスリットを設けるとともに、前記ケースを前記コンプレッサの前記ブラケットに固定する固定部を設けたものである。
【００１７】
これにより、ヒートシンクと一体に構成された第１基板に、発熱が大きいインバータ回路を実装し、第１基板を収納するケースには、ヒートシンクがケースの外に出るようにスリットを設け、制御回路は、第１基板と平行にケース内に配置・収納された第２基板に実装したので、発熱が大きいインバータ回路の最適な放熱が行なえると共に、冷凍システムのパワー制御装置の占有体積を大幅に削減することができ、コンプレッサに直接取り付け てコンプレッサと一体化することができ、ケースをコンプレッサのブラケットに固定する固定部を設けたので、コンプレッサのピンにパワー制御装置の重みが加わらず、ピンへの重量ストレスによるピンの損傷を防ぐことができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の冷凍システムのパワー制御装置の発明は、容器の内部に圧縮要素と電動要素とを備えると共に前記容器に前記電動要素へ電気を供給するための導電性のピンと前記ピンの周囲にブラケットとを備えたコンプレッサに対して直接取付可能な冷凍システムのパワー制御装置であって、交流電圧を整流する整流回路と、前記整流回路の直流電圧を再び交流に変換し前記コンプレッサを駆動するための交流電圧を出力するインバータ回路と、ヒートシンクと一体に構成され前記インバータ回路を実装した第１基板と、制御回路を実装しコネクタが取り付けられた第２基板と、前記第１基板と前記第２基板とを平行に配置し収納するケースとからなり、前記ケースには前記ヒートシンクと前記コネクタとを前記ケースの外に出るようにしたスリットを設けるとともに、前記ケースを前記コンプレッサの前記ブラケットに固定する固定部を設けたものであり、ヒートシンクと一体に構成された第１基板に、発熱が大きいインバータ回路を実装し、第１基板を収納するケースには、ヒートシンクがケースの外に出るようにスリットを設け、制御回路は、第１基板と平行にケース内に配置・収納された第２基板に実装したので、発熱が大きいインバータ回路の最適な放熱が行なえると共に、冷凍システムのパワー制御装置の占有体積を大幅に削減することができ、コンプレッサに直接取り付けてコンプレッサと一体化することができ、ケースをコンプレッサのブラケットに固定する固定部を設けたので、コンプレッサのピンにパワー制御装置の重みが加わらず、ピンへの重量ストレスによるピンの損傷を防ぐことができるという作用を有する。
【００１９】
請求項２に記載の冷凍システムのパワー制御装置の発明は、請求項１に記載の発明における整流回路が、交流電圧を整流するダイオードと、整流電圧を平滑するコンデンサとからなり、前記ダイオードは第１基板上に実装され、前記コンデンサは第２基板上に接続され前記第１基板とは反対側に配置されるものであり、発熱部品であるダイオードの温度上昇を抑えることができ、コンデンサがインバータ回路とダイオードの熱影響を受けにくくなるという作用を有する。
【００２０】
請求項３に記載の冷凍システムのパワー制御装置の発明は、請求項１または請求項２に記載の発明に加えて、コンプレッサの温度を検出する温度検出手段と、前記温度検出手段を固定部に固定しかつ、前記コンプレッサに取り付けたときに前記温度検出手段を前記コンプレッサ表面に押さえつける弾性支持部材とを備えたものであり、ケースを取り付けたとき、コンプレッサの保護を行う温度検出手段がコンプレッサに密着するように、弾性支持部材に固定することにより、ケース取付時に温度検出手段がコンプレッサに密着することができ、確実に保護状態を検出することができる。また、コンプレッサの温度保護を取り付ける工数を削減し、組み立てのための工数を削減することができるという作用を有する。
【００２１】
請求項４に記載の冷凍システムのパワー制御装置の発明は、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の発明において、第２基板は第１基板よりも広くし、前記第１基板を前記第２基板のコーナー部に配置して接続を行ったものであり、これにより、高さの高い部品を第１基板の周囲に配置することにより第１基板と第２基板との接続用リードを短くでき、機械的強度が増加すると共に、小型化がはかれるという作用を有する。
【００２２】
請求項５に記載の冷凍システムのパワー制御装置の発明は、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の発明において、第１基板と第２基板とに流動性の樹脂を流し込み硬化させたものであり、振動などの影響を受けないように構造を強化できるという作用を有する。
【００２３】
請求項６に記載のコンプレッサの発明は、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の冷凍システムのパワー制御装置をブラケットに取り付けたコンプレッサであり、冷凍システムのパワー制御装置をコンプレッサに一体化でき、コンプレッサのピンにパワー制御装置の重みが加わらず、ピンへの重量ストレスによるピンの損傷を防ぐことができる。
【００２４】
以下、本発明の実施の形態について、図１から図６を用いて説明する。
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１の冷凍システムのパワー制御装置の断面図である。ここではコンプレッサの取付に対して水平方向の断面を示す。
【００２５】
図１おいて、１は第１基板である。第１基板は放熱性が良い基板である。ここでは０．５ｍｍの銅板を配線パターン形状に切断したリードフレーム１ａと、エポキシなどの熱硬化性樹脂にアルミナなどの高熱伝導性物質を混入した熱伝導性の高い樹脂シート１ｂとを組合せ、加熱加圧することによりリードフレーム１ａと樹脂シート１ｂとを一体成形したものである。また、この加熱加圧の際、ヒートシンク２も含めて一体成形することも可能である。
【００２６】
３は発熱部品であり、一般的にパワー制御装置ではメインの動作を行うパワー素子であり、ＭＯＳＦＥＴ、ＩＧＢＴなどが使われる。また発熱部品としては整流用のダイオードなどもこれらの部品の一つである。この発熱部品３は第１基板１上に実装されている。
【００２７】
４は第２基板であり、マイコン５やコネクタ６等を含む制御回路が実装されている。この基板には一般的な基板（紙フェノールやガラス基材の基板）が使用されている。
【００２８】
また、第１基板１と第２基板４は平行になるように配置されており、さらに第２基板上のリードフレーム１ａによって接続されている。このリードフレーム１ａは第１基板１の一体成形、部品実装後に折曲げ加工がなされている。
【００２９】
７は平滑コンデンサであり、整流用のダイオードに接続され、整流後の直流のリップル電圧を低減する役目を行っている。この平滑コンデンサ７はリードを介して第２基板４に接続されると共に、ヒートシンク２の反対側に配置されている。このように配置することにより、特に発熱部品３の熱影響を受けにくくなることとなる。
【００３０】
また、平滑コンデンサ７は固定用樹脂８で第２基板４に固定されている。このように第２基板４と平滑コンデンサ７とを固定することにより、振動などに対して影響を受けにくくなる。
【００３１】
９はケースであり、第１基板１、第２基板４および平滑コンデンサ７をコンパクトに収納している。このケース９には第１基板１に取り付けられたヒートシンク２をケース９の外側に出るようにスリット９ａが開けられている。またこのケース９には第２基板４に取り付けられたコネクタ６をケース９の外側に出るようにスリット９ｂが開けられている。
【００３２】
スリット９ａからヒートシンク２がケース９の外部に露出することにより放熱性が向上し、発熱部品３の温度上昇が抑えられる。また、スリット９ｂからコネクタ６をケース９の外部に露出することにより、外部回路との接続が容易になる。
【００３３】
１０は充填用の樹脂であり、たとえばシリコン樹脂などを使用する。初期段階では流動性があり、第１基板１と第２基板４とが埋まるように充填する。その後、加熱などによって硬化させる。これにより、第１基板１と第２基板４とが平行のまま固定され、振動などに対してその接続強度がアップされる。
【００３４】
１１は固定部であり、冷凍システムのパワー制御装置をコンプレッサに固定する部分である。ケース９のコンプレッサ側の部分に固定部１１は設けられている。その内部には突起部１１ａが設けられ、コンプレッサの取付部と嵌合して、固定するようにしている。
【００３５】
図２は本発明の冷凍システムのパワー制御装置の回路図である。ここでのパワー制御装置は冷凍システムのコンプレッサのモータを可変速駆動するインバータである。
【００３６】
図２において、２０は商用電源であり、日本の一般家庭の場合、１００Ｖ５０Ｈｚまたは６０Ｈｚが一般的に使用されている。
【００３７】
２１はコンバータであり、商用電源２０の交流電圧を直流電圧に変換する。
【００３８】
コンバータ２１は２個の整流ダイオード２１ａ〜２１ｂをブリッジ接続して、商用電源２０の倍電圧整流を行う。また電解コンデンサ２１ｃ、２１ｄはブリッジ接続された整流ダイオード２１ａの正電圧出力、２１ｂの負電圧出力と他方の電源ライン間に各々接続され、倍電圧整流された電圧を平滑して入力電圧の２倍の直流電圧（２８０Ｖ）を得る。
【００３９】
２２はインバータであり、コンバータ２１の直流電圧出力を入力として任意周波数、任意電圧の三相交流に変換する。
【００４０】
インバータ２２はＩＧＢＴ２２ａ〜２２ｆを各々三相ブリッジ接続しており、また各々のＩＧＢＴ２２ａ〜２２ｆには並列に高速ダイオードが接続されている（図示せず）。高速ダイオードはＩＧＢＴ２２ａ〜２２ｆがオフしたときの環流電流を流す働きをする。
【００４１】
２３はモータで、インバータ２２の三相交流出力で駆動される。ここでは効率の高いブラシレスＤＣモータを用いている。ブラシレスＤＣモータはローターにマグネットを持っており、このマグネットトルクをうまく利用することにより高効率化が可能である。このモータ２３はインバータ２２の出力周波数に応じた回転数で回転する。
【００４２】
２４は位置検出回路で、モータ２３のローターの回転位置を相対的に検出するために、モータの逆起電圧から回転位置を検出する。
【００４３】
２５はインバータ制御回路で、マイコンなどを使用しており、位置検出回路２４の位置検出結果に基づきインバータ２２のＩＧＢＴ２２ａ〜２２ｆを駆動するための波形を生成したり、インバータ２２の異常動作を検出（検出回路は図示せず）して、保護動作などを行う。
【００４４】
２６は電源回路で、コンバータ２１の直流出力を入力とし、位置検出回路２４やインバータ制御回路２５を動作させる電源（例えば５Ｖ）を出力する。
【００４５】
コンバータ２１、インバータ２２、位置検出回路２４、インバータ制御回路２５および電源回路２６をパワー制御装置２７とする。
【００４６】
また、パワー制御装置２７の外部には、冷凍システム制御回路２８を設け、この冷凍システム制御回路２８で冷凍システム全体の制御を行い、コンプレッサの回転数も決定し、インバータ制御回路２５に指令を行う。この回転数の指令は例えばシリアル通信などを使用して行う。
【００４７】
２９は急凍スイッチで、冷凍システムのユーザー側に取り付けられ、ユーザーが急速に冷凍したい物を投入したときにスイッチを押す。すると冷凍システム制御回路２８はコンプレッサの回転数を高回転数とし、インバータ制御回路２５に指令する。
【００４８】
３０は温度入力回路で、冷凍システムの庫内温度（例えば、冷蔵庫の場合は、冷凍室の温度）を検出する。冷凍システム制御回路２８はこの温度入力回路３０の出力を基に、コンプレッサの回転数を決定し、インバータ制御回路２５に指令信号を送る。
【００４９】
３１は負荷駆動回路であり、冷凍システム制御回路２８によって駆動され、ファンモータや霜取りヒータ（図示せず）などを駆動する。
【００５０】
ここで図２と図１の対比で更に詳細な説明を加える。
【００５１】
図１に示した冷凍システムのパワー制御装置としては、図２に示すパワー制御装置２７をケース９内に組み込んである。冷凍システム制御回路２８は別の部分（例えば冷凍システムの背面など）に設置されている。
【００５２】
図１における第１基板１に実装している発熱部品３は、図２における整流ダイオード２１ａ〜２１ｂやＩＧＢＴ２２ａ〜２２ｆであり、特にモータ２３を駆動する電力が通過する素子なので、損失が大きく発熱も大きい。これらの発熱部品は全て第１基板１に実装されている。
【００５３】
また第２基板４には、マイコンを含むインバータ制御回路２５や位置検出回路２４、電源回路２６などが実装されている。
【００５４】
図３は本発明の実施の形態１の冷凍システムのパワー制御装置の接続図である。
【００５５】
図３において、４０はコンプレッサである。コンプレッサ４０は内部のモーターが回転することにより冷媒ガス（例えばＨＦＣ−１３４ａ）を圧縮する。圧縮された冷媒ガスは凝縮器、減圧器、蒸発器で構成される冷凍システム（図示せず）を循環することにより冷却を行う。
【００５６】
４１は防振ゴムで、コンプレッサ４０の振動が冷凍システムの本体側に伝わらないように防振している。
【００５７】
４２は取付金具でありコンプレッサ４０と冷凍システムのパワー制御装置４３とを固定部１１で接続し、固定する。取付金具４２には嵌合用の穴が開いており、固定部１１の突起部１１ａと嵌合して固定するような構造となっている。
【００５８】
４４は冷凍システム制御基板であり、図２における冷凍システム制御回路２８などが搭載されている。冷凍システム制御基板４４からの回転数指令などは通信ケーブル４５を介してパワー制御装置のコネクタ６と接続している。
【００５９】
図４は本発明の実施の形態１の冷凍システムのパワー制御装置の斜視図である。
【００６０】
図４において、ケース９に固定部１１が固定されている。固定部１１は下を除く３方向に突起部（図示せず）を設けており、コンプレッサの取付部４２に取り付ける。
【００６１】
ヒートシンク２はケース９に設けられたスリット９ａからフィン部分のみを露出するようになっている。これによりスリット９ａからの充填用樹脂が漏れ出すのを防止すると共にコンプレッサの取付に対して立て方向にフィンを向かせることにより、自然空冷の際の放熱性を向上させている。
【００６２】
コネクタ６はケース９に設けられたスリット９ｂから先端を露出するようになっている。これにより外部回路との接続を容易にしている。
【００６３】
第２基板４はヒートシンク２を持った第１基板１と平行に配置しておりリードフレームで接続されている。また、平滑用のコンデンサ７はヒートシンク７と反対側に設置している。こうすることにより、発熱部品の熱影響がさけることができる。
【００６４】
図５は本発明の実施の形態１の第１基板の平面図である。
【００６５】
点線で示されるエリアＡは上に第１基板１が実装される部分である。このエリアＡにはマイコン５０、ＩＣ５１、チップ抵抗５２、チップコンデンサ５３などの背が低い部品を配置する。
【００６６】
また、エリアＡ以外の部分にはコネクタ６、電解コンデンサ５４、ディスクリート部品５５、コイル５６等背の高い部品を実装する。
【００６７】
このようにすることにより、第１基板のリードフレームの接続用リードの長さを最小にすることができ、機械的強度が増すと共に、小型化にも効果がある。
【００６８】
図６は本発明の実施の形態１の固定部１１の拡大図である。
【００６９】
６０はクラスターソケットであり、コンプレッサの外部と内部のモータとを接続するクラスターピンに接続する。
【００７０】
６１は温度検出手段であり、機械的な接点を持ったバイメタルまたはサーミスタからなる。温度検出手段６１でコンプレッサの表面温度を検出し、その信号をパワー制御装置に入力することにより、コンプレッサの異常な温度上昇を防止することができる。
【００７１】
６２は弾性支持部材であり、固定部１１に片側が固定され、他端は温度検出手段６１に固定されている。固定部１１がコンプレッサに取り付けられたとき、弾性支持部材６２が収縮し、温度検知手段６１をコンプレッサ表面に押さえつけることとなる。これにより、確実に温度検出手段６１がコンプレッサの表面に密着することとなる。
【００７２】
以上説明した通り、本発明の実施の形態１の冷凍システムのパワー制御装置はつぎのような効果がある。
【００７３】
インバータ回路を実装した放熱性の高い第１基板１と、制御回路を実装した第２基板４と、第１基板１と第２基板４とを平行に配置し収納するケース９と、ケース９には第１基板１に取り付けられたヒートシンク２と第２基板４に取り付けられたコネクタ６とをケース９の外に出るようにしたスリットを設けるとともに、ケース９をコンプレッサに固定する固定部１１とを設けることにより、ヒートシンクとコネクタをケースの外に出るように構成し、最適な放熱が行なえるために小型化が可能となり、コンプレッサに一体化でき、冷凍システムのパワー制御装置の占有体積を大幅に削減することができる。
【００７４】
また、、コンデンサ７は第２基板４上に接続され第１基板１とは反対側に配置し、第１基板１と第２基板４とコンデンサ７とを収納するケース９と、第１基板１と第２基板４とに流動性の樹脂１０を流し込み硬化させると共に、ケース９をコンプレッサに固定する固定部１１を設けることにより、パワー部品の実装されている第１基板１と第２基板４を樹脂１０を用いて、硬化させ固定するようにしたため、振動などの影響を受けないように構造を強化できる。また、コンデンサ７を第１基板１からはなすことができるので、熱の影響を受けにくくなる。
【００７５】
また、コンプレッサの温度を検出し温度検出手段６１と、温度検出手段６１を固定部１１に固定しかつ、コンプレッサに取り付けたとき温度検出手段６１を押さえる弾性支持部材６２を設けることにより、ケースを取り付けたとき、コンプレッサの保護を行う温度検出手段がコンプレッサに密着するように、弾性支持部材に固定するようことにより、ケース取付時に温度検出手段がコンプレッサに確実に密着することができ、確実に保護状態を検出することができる。また、コンプレッサの温度保護を取り付ける工数を削減し、組み立てのための工数を削減することができる。
【００７６】
また、第２基板４は第１基板１よりも広くし、第１基板１を第２基板４のコーナー部に配置して接続を行うことにより、高さの高い部品を第１基板の周囲に配置することにより第１基板１のフレームが短くなり、機械的強度が増加すると共に、小型化がはかれる。
【００７７】
実施の形態１における説明において、発熱部品３は通常のパッケージに入った半導体素子を実装することで説明を行ったが、半導体のチップ状態でワイヤーボンディングで第１基板への接続を行ってもよい。
【００７８】
また、第１基板１はリードフレームと樹脂で作られた基板として説明を行ったが、放熱性の高い他の基板、例えば金属ベースの基板などであってもよい。
（実施の形態２）
図７は本発明の実施の形態２の冷凍システムのパワー制御装置の断面図である。ここではコンプレッサの取付に対して垂直方向の断面を示す。
【００７９】
図７において、第１基板１、ヒートシンク２、第２基板４、コネクタ６、ケース９、固定部１１は図１と同一であるため、同一番号を付与し、詳細な説明は省略する。
【００８０】
７は平滑用のコンデンサであるが、第２基板４に接続し、ヒートシンクと同一側に配置している。
【００８１】
また、７０は樹脂であり、ケース組込み後に流動性の高い状態でケース内に流し込み、第１基板１が全てと、コンデンサの１／３以内が埋まるようにし、その後、加熱などで硬化させる。
【００８２】
こうすることにより、図１に比べて更に薄型化することができ、小型化に貢献できると共に、樹脂７０により、コンデンサ７の１／３以下を埋めるようにすることにより、機械的強度も増すこととなる。
【００８３】
以上説明した通り、本発明の実施の形態２の冷凍システムのパワー制御装置はつぎのような効果がある。
【００８４】
第１基板１と第２基板４とを平行に配置し、コンデンサ７は第２基板４上に接続され第１基板１とは同一方向に配置し、第１基板１と第２基板４とコンデンサ７とを収納するケース９と、コンデンサの１／３以内が埋まるように流動性の樹脂を流し込み硬化させるようにしたものであり、パワー制御装置の全体的な厚さを薄くすることができ、更に小型化が可能となる。
【００８５】
（実施の形態３）
図８は本発明の実施の形態３のコンプレッサの斜視図、図９はコンプレッサにケースを取り付けた状態を示す側面図を示す。
【００８６】
尚、前述の実施の形態と同一構成については同一番号を付与してその詳細な説明を省略する。
【００８７】
コンプレッサ４０は内部に圧縮要素と電動要素（ともに図示せず）とを備えており、容器４０ａには電動要素へ電気を供給するために導電性のピン４０ｂを３本備えている。
【００８８】
８０はピン４０ｂの周囲に設けられたブラケットで、このブラケッット８０にケース９の固定部１１を固定するものである。この固定はつめでの係合でも、ネジによる固着でもよい。
【００８９】
そして、固定部１１を固定する前に制御基板８１からコード８２を介して延びたクラスターソケット６０をピン４０ｂに接続してから取り付けるものである。
【００９０】
また、制御基板８１とは第１基板１や第２基板４を含むものである。
【００９１】
このことにより、コンプレッサ４０に制御基板８１を直接取り付けるので、小型化が図れるものである。
【００９２】
また、ケース９の固定部１１をブラケット８１を直接取り付けるのでピン４０ｂに重みが加わらず、ピン４０ｂに重量ストレスが加わらないのでピンの損傷がない。
【００９３】
【発明の効果】
以上の様に、本発明の冷凍システムのパワー制御装置は、容器の内部に圧縮要素と電動要素とを備えると共に前記容器に前記電動要素へ電気を供給するための導電性のピンと前記ピンの周囲にブラケットとを備えたコンプレッサに対して直接取付可能な冷凍システムのパワー制御装置であって、交流電圧を整流する整流回路と、前記整流回路の直流電圧を再び交流に変換し前記コンプレッサを駆動するための交流電圧を出力するインバータ回路と、ヒートシンクと一体に構成され前記インバータ回路を実装した第１基板と、制御回路を実装しコネクタが取り付けられた第２基板と、前記第１基板と前記第２基板とを平行に配置し収納するケースとからなり、前記ケースには前記ヒートシンクと前記コネクタとを前記ケースの外に出るようにしたスリットを設けるとともに、前記ケースを前記コンプレッサの前記ブラケットに固定する固定部を設けたものであり、ヒートシンクと一体に構成された第１基板に、発熱が大きいインバータ回路を実装し、第１基板を収納するケースには、ヒートシンクがケースの外に出るようにスリットを設け、制御回路は、第１基板と平行にケース内に配置・収納された第２基板に実装したので、発熱が大きいインバータ回路の最適な放熱が行なえると共に、冷凍システムのパワー制御装置の占有体積を大幅に削減することができ、コンプレッサに直接取り付けてコンプレッサと一体化することができ、ケースをコンプレッサのブラケットに固定する固定部を設けたので、コンプレッサのピンにパワー制御装置の重みが加わらず、ピンへの重量ストレスによるピンの損傷を防ぐことができる。
【００９４】
また、整流回路を、交流電圧を整流するダイオードと、整流電圧を平滑するコンデンサとで構成し、前記ダイオードは第１基板上に実装し、前記コンデンサは第２基板上に接続し且つ前記第１基板とは反対側に配置することにより、発熱部品であるダイオードの温度上昇を抑えることができ、コンデンサを第１基板からはなすことができるので、コンデン サがインバータ回路とダイオードの熱影響を受けにくくなる。
【００９５】
また、さらに、コンプレッサの温度を検出する温度検出手段と、前記温度検出手段を固定部に固定しかつ、前記コンプレッサに取り付けたときに前記温度検出手段を前記コンプレッサ表面に押さえつける弾性支持部材とを設けた場合は、ケース取付時に温度検出手段がコンプレッサに確実に密着するので、確実に保護状態を検出することができる。また、コンプレッサの温度保護を取り付ける工数を削減し、組み立てのための工数を削減することができる。
【００９６】
また、第２基板は第１基板よりも広くし、第１基板を第２基板のコーナー部に配置して接続を行う場合は、高さの高い部品を第１基板の周囲に配置することにより第１基板と第２基板との接続用リードを短くでき、機械的強度が増加すると共に、小型化がはかれる。
【００９７】
また、第１基板と第２基板とに流動性の樹脂を流し込み硬化させることにより、振動などの影響を受けないように構造を強化できる。
【００９８】
また、本発明のコンプレッサは、上記本発明の冷凍システムのパワー制御装置をブラケットに取り付けたコンプレッサであるので、冷凍システムのパワー制御装置をコンプレッサに一体化でき、コンプレッサのピンにパワー制御装置の重みが加わらず、ピンへの重量ストレスによるピンの損傷を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態１の冷凍システムのパワー制御装置の断面図
【図２】 本発明の冷凍システムのパワー制御装置の回路図
【図３】 本発明の実施の形態１の冷凍システムのパワー制御装置の接続図
【図４】 本発明の実施の形態１の冷凍システムのパワー制御装置の斜視図
【図５】 本発明の実施の形態１の第１基板の平面図
【図６】 本発明の実施の形態１の固定部の拡大図
【図７】 本発明の実施の形態２の冷凍システムのパワー制御装置の断面図
【図８】 本発明の実施の形態３のコンプレッサの斜視図
【図９】 図８のコンプレッサにケースを取り付けた側面図
【図１０】 従来のパワー制御装置の断面図
【符号の説明】
１ 第１基板
２ ヒートシンク
４ 第２基板
９ ケース
１１ 固定部
【発明の属する技術分野】
本発明は、冷凍システムのコンプレッサ用のモータを可変速駆動するインバータなどのパワー制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、パワーエレクトロニクスの進歩に伴い、あらゆる分野でパワー制御装置が使用されてきている。例えば、冷蔵庫や空気調和機などにおいて省エネルギー等の目的でインバータが使用されており、機器の省エネルギーに大きく貢献している。
【０００３】
このようなパワー制御装置においては、特にそのパワー素子での放熱は大きな課題の一つであり様々な改善がなされている。
【０００４】
このような従来のパワー制御装置としては、たとえば特開平９−２８３８８３号公報に示されているとおりである。
【０００５】
以下、従来のパワー制御装置を図１０を用いて説明する。図１０は従来のパワー制御装置の断面図を示す。
【０００６】
図１０において、１０１はパワー変換器であり、パワー制御装置において最も発熱が大きい部品であり、パワー変換器１０１を大型の放熱器１０２に取り付けることによりその発熱を放熱させている。
【０００７】
１０３は第１回路基板であり、パワー変換器１０１と電気的に接続されており、さらに平滑コンデンサ１０５や制御電源をつくり出す電圧レギュレータ１０６などが実装されている。
【０００８】
１０４は第１スペーサであり、放熱器１０２と第１回路基板１０３とを固定する。
【０００９】
１０７は第２回路基板であり、マイコン（図示せず）等の主に制御部品が実装されている。
【００１０】
１０８は第２スペーサであり、第１回路基板１０３と第２回路基板１０７とを固定する。
【００１１】
１０９はカバーであり、これらの回路を被うように取り付けられている。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の構成では、パワー制御装置全体が大型化してしまうという課題を有していた。とくに冷凍システム、例えば冷蔵庫においてはこのパワー制御装置が大型化すると内容積が少なくなるという課題がある。また、パワー制御装置全体が大型化してしまうため、組み立てのための工数が多くかかり、コストが高くつくという課題を有していた。
【００１３】
本発明は、パワー制御装置をコンパクトに収め、更にコンプレッサと一体化することにより、占有体積を大幅に削減できる冷凍システムのパワー制御装置を提供することを目的とする。
【００１４】
また、コンプレッサに直接取り付けることを可能とするために、振動などの影響を受けないように構造を強化することを目的とする。
【００１５】
また、コンプレッサの温度保護を取り付ける工数を削減し、組み立てのための工数を削減することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するために本発明の冷凍システムのパワー制御装置は、容器の内部に圧縮要素と電動要素とを備えると共に前記容器に前記電動要素へ電気を供給するための導電性のピンと前記ピンの周囲にブラケットとを備えたコンプレッサに対して直接取付可能な冷凍システムのパワー制御装置であって、交流電圧を整流する整流回路と、前記整流回路の直流電圧を再び交流に変換し前記コンプレッサを駆動するための交流電圧を出力するインバータ回路と、ヒートシンクと一体に構成され前記インバータ回路を実装した第１基板と、制御回路を実装しコネクタが取り付けられた第２基板と、前記第１基板と前記第２基板とを平行に配置し収納するケースとからなり、前記ケースには前記ヒートシンクと前記コネクタとを前記ケースの外に出るようにしたスリットを設けるとともに、前記ケースを前記コンプレッサの前記ブラケットに固定する固定部を設けたものである。
【００１７】
これにより、ヒートシンクと一体に構成された第１基板に、発熱が大きいインバータ回路を実装し、第１基板を収納するケースには、ヒートシンクがケースの外に出るようにスリットを設け、制御回路は、第１基板と平行にケース内に配置・収納された第２基板に実装したので、発熱が大きいインバータ回路の最適な放熱が行なえると共に、冷凍システムのパワー制御装置の占有体積を大幅に削減することができ、コンプレッサに直接取り付け てコンプレッサと一体化することができ、ケースをコンプレッサのブラケットに固定する固定部を設けたので、コンプレッサのピンにパワー制御装置の重みが加わらず、ピンへの重量ストレスによるピンの損傷を防ぐことができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の冷凍システムのパワー制御装置の発明は、容器の内部に圧縮要素と電動要素とを備えると共に前記容器に前記電動要素へ電気を供給するための導電性のピンと前記ピンの周囲にブラケットとを備えたコンプレッサに対して直接取付可能な冷凍システムのパワー制御装置であって、交流電圧を整流する整流回路と、前記整流回路の直流電圧を再び交流に変換し前記コンプレッサを駆動するための交流電圧を出力するインバータ回路と、ヒートシンクと一体に構成され前記インバータ回路を実装した第１基板と、制御回路を実装しコネクタが取り付けられた第２基板と、前記第１基板と前記第２基板とを平行に配置し収納するケースとからなり、前記ケースには前記ヒートシンクと前記コネクタとを前記ケースの外に出るようにしたスリットを設けるとともに、前記ケースを前記コンプレッサの前記ブラケットに固定する固定部を設けたものであり、ヒートシンクと一体に構成された第１基板に、発熱が大きいインバータ回路を実装し、第１基板を収納するケースには、ヒートシンクがケースの外に出るようにスリットを設け、制御回路は、第１基板と平行にケース内に配置・収納された第２基板に実装したので、発熱が大きいインバータ回路の最適な放熱が行なえると共に、冷凍システムのパワー制御装置の占有体積を大幅に削減することができ、コンプレッサに直接取り付けてコンプレッサと一体化することができ、ケースをコンプレッサのブラケットに固定する固定部を設けたので、コンプレッサのピンにパワー制御装置の重みが加わらず、ピンへの重量ストレスによるピンの損傷を防ぐことができるという作用を有する。
【００１９】
請求項２に記載の冷凍システムのパワー制御装置の発明は、請求項１に記載の発明における整流回路が、交流電圧を整流するダイオードと、整流電圧を平滑するコンデンサとからなり、前記ダイオードは第１基板上に実装され、前記コンデンサは第２基板上に接続され前記第１基板とは反対側に配置されるものであり、発熱部品であるダイオードの温度上昇を抑えることができ、コンデンサがインバータ回路とダイオードの熱影響を受けにくくなるという作用を有する。
【００２０】
請求項３に記載の冷凍システムのパワー制御装置の発明は、請求項１または請求項２に記載の発明に加えて、コンプレッサの温度を検出する温度検出手段と、前記温度検出手段を固定部に固定しかつ、前記コンプレッサに取り付けたときに前記温度検出手段を前記コンプレッサ表面に押さえつける弾性支持部材とを備えたものであり、ケースを取り付けたとき、コンプレッサの保護を行う温度検出手段がコンプレッサに密着するように、弾性支持部材に固定することにより、ケース取付時に温度検出手段がコンプレッサに密着することができ、確実に保護状態を検出することができる。また、コンプレッサの温度保護を取り付ける工数を削減し、組み立てのための工数を削減することができるという作用を有する。
【００２１】
請求項４に記載の冷凍システムのパワー制御装置の発明は、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の発明において、第２基板は第１基板よりも広くし、前記第１基板を前記第２基板のコーナー部に配置して接続を行ったものであり、これにより、高さの高い部品を第１基板の周囲に配置することにより第１基板と第２基板との接続用リードを短くでき、機械的強度が増加すると共に、小型化がはかれるという作用を有する。
【００２２】
請求項５に記載の冷凍システムのパワー制御装置の発明は、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の発明において、第１基板と第２基板とに流動性の樹脂を流し込み硬化させたものであり、振動などの影響を受けないように構造を強化できるという作用を有する。
【００２３】
請求項６に記載のコンプレッサの発明は、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の冷凍システムのパワー制御装置をブラケットに取り付けたコンプレッサであり、冷凍システムのパワー制御装置をコンプレッサに一体化でき、コンプレッサのピンにパワー制御装置の重みが加わらず、ピンへの重量ストレスによるピンの損傷を防ぐことができる。
【００２４】
以下、本発明の実施の形態について、図１から図６を用いて説明する。
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１の冷凍システムのパワー制御装置の断面図である。ここではコンプレッサの取付に対して水平方向の断面を示す。
【００２５】
図１おいて、１は第１基板である。第１基板は放熱性が良い基板である。ここでは０．５ｍｍの銅板を配線パターン形状に切断したリードフレーム１ａと、エポキシなどの熱硬化性樹脂にアルミナなどの高熱伝導性物質を混入した熱伝導性の高い樹脂シート１ｂとを組合せ、加熱加圧することによりリードフレーム１ａと樹脂シート１ｂとを一体成形したものである。また、この加熱加圧の際、ヒートシンク２も含めて一体成形することも可能である。
【００２６】
３は発熱部品であり、一般的にパワー制御装置ではメインの動作を行うパワー素子であり、ＭＯＳＦＥＴ、ＩＧＢＴなどが使われる。また発熱部品としては整流用のダイオードなどもこれらの部品の一つである。この発熱部品３は第１基板１上に実装されている。
【００２７】
４は第２基板であり、マイコン５やコネクタ６等を含む制御回路が実装されている。この基板には一般的な基板（紙フェノールやガラス基材の基板）が使用されている。
【００２８】
また、第１基板１と第２基板４は平行になるように配置されており、さらに第２基板上のリードフレーム１ａによって接続されている。このリードフレーム１ａは第１基板１の一体成形、部品実装後に折曲げ加工がなされている。
【００２９】
７は平滑コンデンサであり、整流用のダイオードに接続され、整流後の直流のリップル電圧を低減する役目を行っている。この平滑コンデンサ７はリードを介して第２基板４に接続されると共に、ヒートシンク２の反対側に配置されている。このように配置することにより、特に発熱部品３の熱影響を受けにくくなることとなる。
【００３０】
また、平滑コンデンサ７は固定用樹脂８で第２基板４に固定されている。このように第２基板４と平滑コンデンサ７とを固定することにより、振動などに対して影響を受けにくくなる。
【００３１】
９はケースであり、第１基板１、第２基板４および平滑コンデンサ７をコンパクトに収納している。このケース９には第１基板１に取り付けられたヒートシンク２をケース９の外側に出るようにスリット９ａが開けられている。またこのケース９には第２基板４に取り付けられたコネクタ６をケース９の外側に出るようにスリット９ｂが開けられている。
【００３２】
スリット９ａからヒートシンク２がケース９の外部に露出することにより放熱性が向上し、発熱部品３の温度上昇が抑えられる。また、スリット９ｂからコネクタ６をケース９の外部に露出することにより、外部回路との接続が容易になる。
【００３３】
１０は充填用の樹脂であり、たとえばシリコン樹脂などを使用する。初期段階では流動性があり、第１基板１と第２基板４とが埋まるように充填する。その後、加熱などによって硬化させる。これにより、第１基板１と第２基板４とが平行のまま固定され、振動などに対してその接続強度がアップされる。
【００３４】
１１は固定部であり、冷凍システムのパワー制御装置をコンプレッサに固定する部分である。ケース９のコンプレッサ側の部分に固定部１１は設けられている。その内部には突起部１１ａが設けられ、コンプレッサの取付部と嵌合して、固定するようにしている。
【００３５】
図２は本発明の冷凍システムのパワー制御装置の回路図である。ここでのパワー制御装置は冷凍システムのコンプレッサのモータを可変速駆動するインバータである。
【００３６】
図２において、２０は商用電源であり、日本の一般家庭の場合、１００Ｖ５０Ｈｚまたは６０Ｈｚが一般的に使用されている。
【００３７】
２１はコンバータであり、商用電源２０の交流電圧を直流電圧に変換する。
【００３８】
コンバータ２１は２個の整流ダイオード２１ａ〜２１ｂをブリッジ接続して、商用電源２０の倍電圧整流を行う。また電解コンデンサ２１ｃ、２１ｄはブリッジ接続された整流ダイオード２１ａの正電圧出力、２１ｂの負電圧出力と他方の電源ライン間に各々接続され、倍電圧整流された電圧を平滑して入力電圧の２倍の直流電圧（２８０Ｖ）を得る。
【００３９】
２２はインバータであり、コンバータ２１の直流電圧出力を入力として任意周波数、任意電圧の三相交流に変換する。
【００４０】
インバータ２２はＩＧＢＴ２２ａ〜２２ｆを各々三相ブリッジ接続しており、また各々のＩＧＢＴ２２ａ〜２２ｆには並列に高速ダイオードが接続されている（図示せず）。高速ダイオードはＩＧＢＴ２２ａ〜２２ｆがオフしたときの環流電流を流す働きをする。
【００４１】
２３はモータで、インバータ２２の三相交流出力で駆動される。ここでは効率の高いブラシレスＤＣモータを用いている。ブラシレスＤＣモータはローターにマグネットを持っており、このマグネットトルクをうまく利用することにより高効率化が可能である。このモータ２３はインバータ２２の出力周波数に応じた回転数で回転する。
【００４２】
２４は位置検出回路で、モータ２３のローターの回転位置を相対的に検出するために、モータの逆起電圧から回転位置を検出する。
【００４３】
２５はインバータ制御回路で、マイコンなどを使用しており、位置検出回路２４の位置検出結果に基づきインバータ２２のＩＧＢＴ２２ａ〜２２ｆを駆動するための波形を生成したり、インバータ２２の異常動作を検出（検出回路は図示せず）して、保護動作などを行う。
【００４４】
２６は電源回路で、コンバータ２１の直流出力を入力とし、位置検出回路２４やインバータ制御回路２５を動作させる電源（例えば５Ｖ）を出力する。
【００４５】
コンバータ２１、インバータ２２、位置検出回路２４、インバータ制御回路２５および電源回路２６をパワー制御装置２７とする。
【００４６】
また、パワー制御装置２７の外部には、冷凍システム制御回路２８を設け、この冷凍システム制御回路２８で冷凍システム全体の制御を行い、コンプレッサの回転数も決定し、インバータ制御回路２５に指令を行う。この回転数の指令は例えばシリアル通信などを使用して行う。
【００４７】
２９は急凍スイッチで、冷凍システムのユーザー側に取り付けられ、ユーザーが急速に冷凍したい物を投入したときにスイッチを押す。すると冷凍システム制御回路２８はコンプレッサの回転数を高回転数とし、インバータ制御回路２５に指令する。
【００４８】
３０は温度入力回路で、冷凍システムの庫内温度（例えば、冷蔵庫の場合は、冷凍室の温度）を検出する。冷凍システム制御回路２８はこの温度入力回路３０の出力を基に、コンプレッサの回転数を決定し、インバータ制御回路２５に指令信号を送る。
【００４９】
３１は負荷駆動回路であり、冷凍システム制御回路２８によって駆動され、ファンモータや霜取りヒータ（図示せず）などを駆動する。
【００５０】
ここで図２と図１の対比で更に詳細な説明を加える。
【００５１】
図１に示した冷凍システムのパワー制御装置としては、図２に示すパワー制御装置２７をケース９内に組み込んである。冷凍システム制御回路２８は別の部分（例えば冷凍システムの背面など）に設置されている。
【００５２】
図１における第１基板１に実装している発熱部品３は、図２における整流ダイオード２１ａ〜２１ｂやＩＧＢＴ２２ａ〜２２ｆであり、特にモータ２３を駆動する電力が通過する素子なので、損失が大きく発熱も大きい。これらの発熱部品は全て第１基板１に実装されている。
【００５３】
また第２基板４には、マイコンを含むインバータ制御回路２５や位置検出回路２４、電源回路２６などが実装されている。
【００５４】
図３は本発明の実施の形態１の冷凍システムのパワー制御装置の接続図である。
【００５５】
図３において、４０はコンプレッサである。コンプレッサ４０は内部のモーターが回転することにより冷媒ガス（例えばＨＦＣ−１３４ａ）を圧縮する。圧縮された冷媒ガスは凝縮器、減圧器、蒸発器で構成される冷凍システム（図示せず）を循環することにより冷却を行う。
【００５６】
４１は防振ゴムで、コンプレッサ４０の振動が冷凍システムの本体側に伝わらないように防振している。
【００５７】
４２は取付金具でありコンプレッサ４０と冷凍システムのパワー制御装置４３とを固定部１１で接続し、固定する。取付金具４２には嵌合用の穴が開いており、固定部１１の突起部１１ａと嵌合して固定するような構造となっている。
【００５８】
４４は冷凍システム制御基板であり、図２における冷凍システム制御回路２８などが搭載されている。冷凍システム制御基板４４からの回転数指令などは通信ケーブル４５を介してパワー制御装置のコネクタ６と接続している。
【００５９】
図４は本発明の実施の形態１の冷凍システムのパワー制御装置の斜視図である。
【００６０】
図４において、ケース９に固定部１１が固定されている。固定部１１は下を除く３方向に突起部（図示せず）を設けており、コンプレッサの取付部４２に取り付ける。
【００６１】
ヒートシンク２はケース９に設けられたスリット９ａからフィン部分のみを露出するようになっている。これによりスリット９ａからの充填用樹脂が漏れ出すのを防止すると共にコンプレッサの取付に対して立て方向にフィンを向かせることにより、自然空冷の際の放熱性を向上させている。
【００６２】
コネクタ６はケース９に設けられたスリット９ｂから先端を露出するようになっている。これにより外部回路との接続を容易にしている。
【００６３】
第２基板４はヒートシンク２を持った第１基板１と平行に配置しておりリードフレームで接続されている。また、平滑用のコンデンサ７はヒートシンク７と反対側に設置している。こうすることにより、発熱部品の熱影響がさけることができる。
【００６４】
図５は本発明の実施の形態１の第１基板の平面図である。
【００６５】
点線で示されるエリアＡは上に第１基板１が実装される部分である。このエリアＡにはマイコン５０、ＩＣ５１、チップ抵抗５２、チップコンデンサ５３などの背が低い部品を配置する。
【００６６】
また、エリアＡ以外の部分にはコネクタ６、電解コンデンサ５４、ディスクリート部品５５、コイル５６等背の高い部品を実装する。
【００６７】
このようにすることにより、第１基板のリードフレームの接続用リードの長さを最小にすることができ、機械的強度が増すと共に、小型化にも効果がある。
【００６８】
図６は本発明の実施の形態１の固定部１１の拡大図である。
【００６９】
６０はクラスターソケットであり、コンプレッサの外部と内部のモータとを接続するクラスターピンに接続する。
【００７０】
６１は温度検出手段であり、機械的な接点を持ったバイメタルまたはサーミスタからなる。温度検出手段６１でコンプレッサの表面温度を検出し、その信号をパワー制御装置に入力することにより、コンプレッサの異常な温度上昇を防止することができる。
【００７１】
６２は弾性支持部材であり、固定部１１に片側が固定され、他端は温度検出手段６１に固定されている。固定部１１がコンプレッサに取り付けられたとき、弾性支持部材６２が収縮し、温度検知手段６１をコンプレッサ表面に押さえつけることとなる。これにより、確実に温度検出手段６１がコンプレッサの表面に密着することとなる。
【００７２】
以上説明した通り、本発明の実施の形態１の冷凍システムのパワー制御装置はつぎのような効果がある。
【００７３】
インバータ回路を実装した放熱性の高い第１基板１と、制御回路を実装した第２基板４と、第１基板１と第２基板４とを平行に配置し収納するケース９と、ケース９には第１基板１に取り付けられたヒートシンク２と第２基板４に取り付けられたコネクタ６とをケース９の外に出るようにしたスリットを設けるとともに、ケース９をコンプレッサに固定する固定部１１とを設けることにより、ヒートシンクとコネクタをケースの外に出るように構成し、最適な放熱が行なえるために小型化が可能となり、コンプレッサに一体化でき、冷凍システムのパワー制御装置の占有体積を大幅に削減することができる。
【００７４】
また、、コンデンサ７は第２基板４上に接続され第１基板１とは反対側に配置し、第１基板１と第２基板４とコンデンサ７とを収納するケース９と、第１基板１と第２基板４とに流動性の樹脂１０を流し込み硬化させると共に、ケース９をコンプレッサに固定する固定部１１を設けることにより、パワー部品の実装されている第１基板１と第２基板４を樹脂１０を用いて、硬化させ固定するようにしたため、振動などの影響を受けないように構造を強化できる。また、コンデンサ７を第１基板１からはなすことができるので、熱の影響を受けにくくなる。
【００７５】
また、コンプレッサの温度を検出し温度検出手段６１と、温度検出手段６１を固定部１１に固定しかつ、コンプレッサに取り付けたとき温度検出手段６１を押さえる弾性支持部材６２を設けることにより、ケースを取り付けたとき、コンプレッサの保護を行う温度検出手段がコンプレッサに密着するように、弾性支持部材に固定するようことにより、ケース取付時に温度検出手段がコンプレッサに確実に密着することができ、確実に保護状態を検出することができる。また、コンプレッサの温度保護を取り付ける工数を削減し、組み立てのための工数を削減することができる。
【００７６】
また、第２基板４は第１基板１よりも広くし、第１基板１を第２基板４のコーナー部に配置して接続を行うことにより、高さの高い部品を第１基板の周囲に配置することにより第１基板１のフレームが短くなり、機械的強度が増加すると共に、小型化がはかれる。
【００７７】
実施の形態１における説明において、発熱部品３は通常のパッケージに入った半導体素子を実装することで説明を行ったが、半導体のチップ状態でワイヤーボンディングで第１基板への接続を行ってもよい。
【００７８】
また、第１基板１はリードフレームと樹脂で作られた基板として説明を行ったが、放熱性の高い他の基板、例えば金属ベースの基板などであってもよい。
（実施の形態２）
図７は本発明の実施の形態２の冷凍システムのパワー制御装置の断面図である。ここではコンプレッサの取付に対して垂直方向の断面を示す。
【００７９】
図７において、第１基板１、ヒートシンク２、第２基板４、コネクタ６、ケース９、固定部１１は図１と同一であるため、同一番号を付与し、詳細な説明は省略する。
【００８０】
７は平滑用のコンデンサであるが、第２基板４に接続し、ヒートシンクと同一側に配置している。
【００８１】
また、７０は樹脂であり、ケース組込み後に流動性の高い状態でケース内に流し込み、第１基板１が全てと、コンデンサの１／３以内が埋まるようにし、その後、加熱などで硬化させる。
【００８２】
こうすることにより、図１に比べて更に薄型化することができ、小型化に貢献できると共に、樹脂７０により、コンデンサ７の１／３以下を埋めるようにすることにより、機械的強度も増すこととなる。
【００８３】
以上説明した通り、本発明の実施の形態２の冷凍システムのパワー制御装置はつぎのような効果がある。
【００８４】
第１基板１と第２基板４とを平行に配置し、コンデンサ７は第２基板４上に接続され第１基板１とは同一方向に配置し、第１基板１と第２基板４とコンデンサ７とを収納するケース９と、コンデンサの１／３以内が埋まるように流動性の樹脂を流し込み硬化させるようにしたものであり、パワー制御装置の全体的な厚さを薄くすることができ、更に小型化が可能となる。
【００８５】
（実施の形態３）
図８は本発明の実施の形態３のコンプレッサの斜視図、図９はコンプレッサにケースを取り付けた状態を示す側面図を示す。
【００８６】
尚、前述の実施の形態と同一構成については同一番号を付与してその詳細な説明を省略する。
【００８７】
コンプレッサ４０は内部に圧縮要素と電動要素（ともに図示せず）とを備えており、容器４０ａには電動要素へ電気を供給するために導電性のピン４０ｂを３本備えている。
【００８８】
８０はピン４０ｂの周囲に設けられたブラケットで、このブラケッット８０にケース９の固定部１１を固定するものである。この固定はつめでの係合でも、ネジによる固着でもよい。
【００８９】
そして、固定部１１を固定する前に制御基板８１からコード８２を介して延びたクラスターソケット６０をピン４０ｂに接続してから取り付けるものである。
【００９０】
また、制御基板８１とは第１基板１や第２基板４を含むものである。
【００９１】
このことにより、コンプレッサ４０に制御基板８１を直接取り付けるので、小型化が図れるものである。
【００９２】
また、ケース９の固定部１１をブラケット８１を直接取り付けるのでピン４０ｂに重みが加わらず、ピン４０ｂに重量ストレスが加わらないのでピンの損傷がない。
【００９３】
【発明の効果】
以上の様に、本発明の冷凍システムのパワー制御装置は、容器の内部に圧縮要素と電動要素とを備えると共に前記容器に前記電動要素へ電気を供給するための導電性のピンと前記ピンの周囲にブラケットとを備えたコンプレッサに対して直接取付可能な冷凍システムのパワー制御装置であって、交流電圧を整流する整流回路と、前記整流回路の直流電圧を再び交流に変換し前記コンプレッサを駆動するための交流電圧を出力するインバータ回路と、ヒートシンクと一体に構成され前記インバータ回路を実装した第１基板と、制御回路を実装しコネクタが取り付けられた第２基板と、前記第１基板と前記第２基板とを平行に配置し収納するケースとからなり、前記ケースには前記ヒートシンクと前記コネクタとを前記ケースの外に出るようにしたスリットを設けるとともに、前記ケースを前記コンプレッサの前記ブラケットに固定する固定部を設けたものであり、ヒートシンクと一体に構成された第１基板に、発熱が大きいインバータ回路を実装し、第１基板を収納するケースには、ヒートシンクがケースの外に出るようにスリットを設け、制御回路は、第１基板と平行にケース内に配置・収納された第２基板に実装したので、発熱が大きいインバータ回路の最適な放熱が行なえると共に、冷凍システムのパワー制御装置の占有体積を大幅に削減することができ、コンプレッサに直接取り付けてコンプレッサと一体化することができ、ケースをコンプレッサのブラケットに固定する固定部を設けたので、コンプレッサのピンにパワー制御装置の重みが加わらず、ピンへの重量ストレスによるピンの損傷を防ぐことができる。
【００９４】
また、整流回路を、交流電圧を整流するダイオードと、整流電圧を平滑するコンデンサとで構成し、前記ダイオードは第１基板上に実装し、前記コンデンサは第２基板上に接続し且つ前記第１基板とは反対側に配置することにより、発熱部品であるダイオードの温度上昇を抑えることができ、コンデンサを第１基板からはなすことができるので、コンデン サがインバータ回路とダイオードの熱影響を受けにくくなる。
【００９５】
また、さらに、コンプレッサの温度を検出する温度検出手段と、前記温度検出手段を固定部に固定しかつ、前記コンプレッサに取り付けたときに前記温度検出手段を前記コンプレッサ表面に押さえつける弾性支持部材とを設けた場合は、ケース取付時に温度検出手段がコンプレッサに確実に密着するので、確実に保護状態を検出することができる。また、コンプレッサの温度保護を取り付ける工数を削減し、組み立てのための工数を削減することができる。
【００９６】
また、第２基板は第１基板よりも広くし、第１基板を第２基板のコーナー部に配置して接続を行う場合は、高さの高い部品を第１基板の周囲に配置することにより第１基板と第２基板との接続用リードを短くでき、機械的強度が増加すると共に、小型化がはかれる。
【００９７】
また、第１基板と第２基板とに流動性の樹脂を流し込み硬化させることにより、振動などの影響を受けないように構造を強化できる。
【００９８】
また、本発明のコンプレッサは、上記本発明の冷凍システムのパワー制御装置をブラケットに取り付けたコンプレッサであるので、冷凍システムのパワー制御装置をコンプレッサに一体化でき、コンプレッサのピンにパワー制御装置の重みが加わらず、ピンへの重量ストレスによるピンの損傷を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態１の冷凍システムのパワー制御装置の断面図
【図２】 本発明の冷凍システムのパワー制御装置の回路図
【図３】 本発明の実施の形態１の冷凍システムのパワー制御装置の接続図
【図４】 本発明の実施の形態１の冷凍システムのパワー制御装置の斜視図
【図５】 本発明の実施の形態１の第１基板の平面図
【図６】 本発明の実施の形態１の固定部の拡大図
【図７】 本発明の実施の形態２の冷凍システムのパワー制御装置の断面図
【図８】 本発明の実施の形態３のコンプレッサの斜視図
【図９】 図８のコンプレッサにケースを取り付けた側面図
【図１０】 従来のパワー制御装置の断面図
【符号の説明】
１ 第１基板
２ ヒートシンク
４ 第２基板
９ ケース
１１ 固定部
Claims (6)
- 容器の内部に圧縮要素と電動要素とを備えると共に前記容器に前記電動要素へ電気を供給するための導電性のピンと前記ピンの周囲にブラケットとを備えたコンプレッサに対して直接取付可能な冷凍システムのパワー制御装置であって、交流電圧を整流する整流回路と、前記整流回路の直流電圧を再び交流に変換し前記コンプレッサを駆動するための交流電圧を出力するインバータ回路と、ヒートシンクと一体に構成され前記インバータ回路を実装した第１基板と、制御回路を実装しコネクタが取り付けられた第２基板と、前記第１基板と前記第２基板とを平行に配置し収納するケースとからなり、前記ケースには前記ヒートシンクと前記コネクタとを前記ケースの外に出るようにしたスリットを設けるとともに、前記ケースを前記コンプレッサの前記ブラケットに固定する固定部を設けた冷凍システムのパワー制御装置。
- 整流回路は、交流電圧を整流するダイオードと、整流電圧を平滑するコンデンサとからなり、前記ダイオードは第１基板上に実装され、前記コンデンサは第２基板上に接続され前記第１基板とは反対側に配置される請求項１に記載の冷凍システムのパワー制御装置。
- コンプレッサの温度を検出する温度検出手段と、前記温度検出手段を固定部に固定しかつ、前記コンプレッサに取り付けたときに前記温度検出手段を前記コンプレッサ表面に押さえつける弾性支持部材とを備えた請求項１または請求項２に記載の冷凍システムのパワー制御装置。
- 第２基板は第１基板よりも広くし、前記第１基板を前記第２基板のコーナー部に配置して接続を行った請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の冷凍システムのパワー制御装置。
- 第１基板と第２基板とに流動性の樹脂を流し込み硬化させた請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の冷凍システムのパワー制御装置。
- 請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の冷凍システムのパワー制御装置をブラケットに取り付けたコンプレッサ。
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