JP5545905B2 - 空気調和機 - Google Patents

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Description

この発明は、空気調和機に関するものであり、詳しくは端子台を実装する基板に関する。
従来の空気調和機の端子台取付け構造として、セパレート型空気調和機の部品点数を少なくし、修理等のサービス作業を簡単にするために、室内ユニットに設けられる電装品箱内に、プリント基板を着脱可能に収納し、電装品箱内に設けられ、且つ室内ユニットと室外ユニットの接続線が接続される端子台をプリント基板の表面に実装するものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。
特開平10−259929号公報 特開2003−065558号公報 特開2001−339183号公報 実開平05−090989号公報 特開平08−064277号公報
従来の基板に実装した端子台は、基板にのみ固定されているために、空気調和機の室内機と室外機を電気的に接続する内外接続線の挿抜時に加えられる応力が、端子台と基板の半田付け部に加わり、半田付け部の強度低下を招き、信頼性が低下する等の課題があった。
また、端子台を基板に接着する必要があり、加工費の増加の要因となっていた。さらに端子台には、端子台と内外接続線の接触抵抗増加に伴う異常発熱時には、端子台への通電を遮断するための温度ヒューズが取り付けられるが、その温度ヒューズはかしめ等によりリード線と接続されるため、加工作業が複雑となり、加工費が高くなるという課題があった。
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、内外接続線の挿抜時に加えられる応力が端子台の半田付け部に加わらないようにすることで、端子台の基板実装の信頼性が高く、安価に実現することができる空気調和機を提供することを目的とする。
この発明に係る空気調和機は、基板等を収納する電気品箱を有する空気調和機本体と、複数の固定箇所により前記電気品箱に固定され、内外接続線の芯線を挿抜するための複数の端子を一面に有し、半田付け電極を他の面に有する端子台と、前記端子台が実装され、半田付け部を一端部に有し、前記半田付け部が前記半田付け電極と半田付けされて、前記端子台のみに固定され、且つ、前記端子台以外とは接触しない前記基板とを備えたものである。
この発明に係る空気調和機は、上記構成により、端子に接続される接続線の挿抜時に加わる応力は端子台を固定する本体へ加わることになり、端子台と基板を接続する半田付け部へは応力は加わらず、半田付け部の強度低下を防ぐことにより、端子台取付の信頼性を高くできるという効果を有する。さらに端子台と基板の接着も不要となり、加工費を削減できる効果を有する。さらに、内外接続線の芯線の挿抜作業を容易に行うことができる。
図1は、実施の形態1を示す図で、電気品箱1の端子台6及び基板周辺部の断面図である。 図2は、実施の形態1を示す図で、端子台基板の部品実装面の平面図である。 図3は、実施の形態1を示す図で、端子台基板の半田付け面の平面図である。 図4は、実施の形態1を示す図で、端子台6周辺部の電気配線図である。 図5は、実施の形態1を示す図で、端子台基板4と電源基板5を一体で製造する時の基板配置の一例を示す平面図である。
実施の形態1.
図1乃至5は実施の形態1を示す図で、図1は電気品箱1の端子台6及び基板周辺部の断面図、図2は端子台基板4の部品実装面の平面図、図3は端子台基板4の半田付け面の平面図、図4は端子台6周辺部の電気配線図、図5は端子台基板4と電源基板5を一体で製造する時の基板配置の一例を示す平面図である。
図1において、電気品箱1(空気調和機本体の所定箇所の一例)は、空気調和機の室内機(図示せず)の側部に設けられている。電気品箱1の筐体は、板金で形成された外箱2と、樹脂で形成された内箱3で構成されている。電気品箱1の内部には、端子台基板4、電源基板5が設けられている。端子台基板4、電源基板5は、本実施の形態では分割されているが、端子台基板4と電源基板5とが一体のものでもよい。端子台基板4、または端子台基板4と電源基板5とが一体のもの、またはそれ以外の他の基板(例えば、制御基板)と一体のものを、基板とする。空気調和機の室内機、又は室外機も含めた全体を空気調和機とする。空気調和機本体とは、空気調和機の室内機本体(筐体)、又は全体が室内に設置される空気調和機の本体(筐体)をいう。
端子台基板4に、複数の端子を有する端子台6、室外機への給電を制御する室外機給電用リレー7、ヒューズ8、コンデンサ9、バリスタ10(図2参照)が半田付けされている。
端子台6の凹形状6aと、その周辺の構造体である内箱3の凸形状3aとは嵌合しており、さらに端子台6はネジ11で内箱3と固定されている。このとき端子台基板4は、内箱3の基板周辺の構造体とは接触・固定されておらず、端子台6とのみ接続支持されており、半田付け電極6bは半田付け部6cによって固定されている。尚、電気品箱1を使用しない場合は、空気調和機本体の所定の箇所に端子台6を固定し、端子台6が実装される端子台基板4は、端子台6のみに固定され、空気調和機本体とは接触・固定されないようにする。
また、端子台基板4と電源基板5を電気的に接続するために、端子台基板4及び電源基板5に基板直付けハーネス12が半田付けされている。
電源基板5には、さらに別に設けられた制御基板(図示せず)と電気的に接続するハーネス13の接続用のコネクタ14が設けられている。
空気調和機の室内機と室外機を電気的に接続するための内外接続線15の芯線15aは、電気品箱1の開口部1aから電気品箱1内部へ入り、端子台6の端子挿入部6dから挿入され、端子台6内部の電線固定部6eに固定されるとともに電気的に接続されている。電線固定部6eは導電材料でできており、半田付け電極6bやタブ端子6fと一体に形成されて端子を構成し、電気的に導通している。この端子は複数個、端子台6に設けられる。一例では、二つの端子からは室外機へ電力が供給され、他の一つの端子と前記二つの端子の一方は室外機との通信に使用される。
端子台6には、電線固定部6eと芯線15aの接触不良などによる接触抵抗が大きいときの電力損失による発熱により発煙・発火を防止するための温度ヒューズ16が、電線固定部6eからの熱により遮断動作しやすいように電線固定部6e近傍に設けられている。
空気調和機への商用電源給電用の電源コード17の一方の内部電線17aは、室外機給電用リレー7のタブ端子7aと接続子17bにより接続され、もう一方の内部電線17cは、端子台6のタブ端子6fと接続子17dにより接続されている。端子台6の端子は、夫々が同一の形状であり、タブ端子6fは端子の数だけあるが、電源コード17の一方の内部電線17cが接続されるだけであるから、複数のタブ端子6fのうちの一つを露出させるようにして、誤配線を防止する。
温度ヒューズ16の湾曲したリード部16aは、端子台6の内部または外部を通り、端子台基板4と半田付けされている。
図2は端子台基板4に端子台6を実装した平面図であるが、端子台6には温度ヒューズ16、商用電源が接続される、露出した一つのタブ端子6fが見えている。他のタブ端子6fは、隠れている。端子台基板4には、室外機給電用リレー7があり、商用電源が接続されるタブ端子7aが露出している。また、その他に、端子台基板4に実装されたヒューズ8、コンデンサ9、バリスタ10、基板直付けハーネス12が見えている。
図3に示すように、端子台基板4には各部品間を電気的に接続するための銅パターン(パターン4a、パターン4b、パターン4c)が形成されており、その一つとして端子台6と室外機給電用リレー7の半田付け部を接続するパターン4aがある。パターン4bは、室外機給電用リレー7とヒューズ8を接続する。パターン4cは、半田付け電極6bと温度ヒューズ16とを接続する。
図3に示すように、端子台6の基板実装面側に、室外機への内外接続線15を外すときに用いる電線引き外しボタン6gと、端子台基板4の捨て基板20の孔に嵌合して端子台6の位置を決める基板挿入用突起6hが設けられている。
内箱3には内外接続線15の挿抜時に加わる端子台6への応力や、端子台基板4の反りや取り付けバラツキ等による位置ズレでは接触しない距離をとった位置に、端子台基板4の変位を制限するリブ3b(変位制限部材の一例)が設けられている(図1参照)。
図5は、端子台基板4と電源基板5を一体で製造するときの、基板配置の一例を示したものである。端子台基板4と、電源基板5と、捨て基板20は一枚の基板から成っており、基板分割部18、基板分割部19で分割できるようになっている。この分割方法としては、ミシン目、Vカット、スリット等どのような分割方法でも構わない。
捨て基板20には、端子台6の基板挿入用突起6hを挿入するための穴(図示せず)がある。本実施の形態では、基板挿入用突起6hを挿入するための穴は捨て基板20に設けてあるが、端子台基板4に設けても構わない。端子台6の電線引き外しボタン6gはこの捨て基板20の部品実装面側上方に配置されている。
次に動作について、主に図4を用いて説明する。
まず室内機及び室外機への商用電源からの給電経路について説明する。室外機への給電は、電源コード17からは、一方の内部電線17aが接続子17bを介してタブ端子7aへ接続され、室外機給電用リレー7内部のリレー接点7b(図4参照)、基板パターン4a、半田付け電極6b、電線固定部6e、芯線15aを介して室外機へ給電される。よって室外機への給電は、室外機給電用リレー7により必要なときのみ給電するように制御されている。
他方の内部電線17cは、基板パターンを介することなく、接続子17d、タブ端子6f、電線固定部6e、芯線15aを介して室外機へ給電される。両給電経路は、図4の太線の回路部分であり、ここには室外機のコンプレッサー(冷凍サイクルの圧縮機)を駆動するための大電流が流れ、部屋の負荷条件によるが、最大能力運転時の電流は一般的には5Aを超える。尚、本実施の形態では片面基板を使用しているが、両面基板を使用しても問題ないことは言うまでもない。
室内機の電源基板5への給電としては、室外機への給電の途中から分岐しており、一方の内部電線17aはタブ端子7aからパターン4bを介してヒューズ8へ接続され、コンデンサ9、バリスタ10と接続され基板直付けハーネス12を介して電源基板5へ給電される。
他方の内部電線17cは、半田付け電極6bよりパターン4cを介して温度ヒューズ16へ接続され、コンデンサ9、バリスタ10と接続され、基板直付けハーネス12を介して電源基板5へ給電される。この給電経路については、室内機で消費する電力のみを供給するために、一般的には5Aを超えるような大電流は流れない。
次に端子台6周辺の構造的な説明をする。空気調和機の据付工事、取外し工事、移設工事、修理サービス工事をするときには、端子台6から内外接続線15の芯線15aを挿抜する作業があるが、このときに発生する応力は端子台6に加わる。端子台基板4は端子台6以外の部品とは接触・固定されておらず、前記応力は半田付け部6cには加わらない。ここで、電線引き外しボタン6gは、電気品箱1の開口部1aからドライバーなどを用いて押すことができ、これにより電線固定部6eの固定が解除され、内外接続線15の芯線15aを引き抜くことが可能となる。
また、端子台6は、内箱3の凸形状3aと端子台6の凹形状6aとの嵌合と、ネジ11により固定されており、内外接続線15の芯線15a挿抜時の応力を端子台6の外郭から内箱3の周辺構造体へ伝えることができる。ここでは端子台6と内箱3の周辺構造体の固定方法として凹凸形状とネジを使用しているが、面形状やその他の嵌合形態などでも同様の効果が得られる。
また、端子台基板4の周辺の構造体である内箱3にリブ3bが設けられていることにより、万一過大な応力が直接端子台基板4に加えられると、端子台基板4が変位するがその変位はリブ3bで制限されることになる。
次に温度ヒューズ16について説明する。温度ヒューズ16は、端子台6と内外接続線15の芯線15aの電線固定部6e近傍に配置されているが、芯線15aと電線固定部6eが正常に取り付けられていれば、その接続部の接触抵抗は小さく、そこで発生する電力損失も小さいため発熱も小さく温度ヒューズ16は遮断動作温度に達することなく、導通を継続する。
しかし、芯線15aと電線固定部6eが、芯線15aの挿入不十分などの理由により接触が十分でないと、その接続部の接触抵抗は大きく、そこで発生する電力損失も大きいため発熱も大きくなり。その熱により温度ヒューズ16が遮断動作温度に達すると、温度ヒューズ16は遮断し、通電が停止するため発熱が止まる。この動作により、端子台6への内外接続線15挿入不具合時に発生する熱による発煙・発火の事故を防止することができる。
本実施の形態では、温度ヒューズ16は半田付けにより端子台基板4と接続されており、かしめ加工等のリード線取付作業を必要とせずに、組立が可能である。
また、温度ヒューズ16は、端子台基板4の半田付け部から10mm以上の距離が離れているために、フロー半田付け時の溶融した半田からの熱及びフロー半田付け後の端子台基板4などの温度上昇した箇所からの余熱の影響を緩和することができる。温度ヒューズ16は、端子台6の内部又は端子台6の反端子台基板4側に実装されていればよい。
また、温度ヒューズ16のリード部16aを湾曲させることにより(図1参照)、室温変化や空気調和機の運転動作などに伴う端子台6の温度変化による端子台6の寸法変化があるが、半田付け部6cへの応力を湾曲したリード部16aで緩和することができる。
次に端子台基板4へ実装する部品について説明する。図4の太線部分で示した室外機のコンプレッサー駆動用の大電流が流れる経路に室外機給電用リレー7があり、端子台基板4にこの室外機給電用リレー7を実装することにより、大電流が流れる経路を短く、接続点を少なくすることができる。
また、フィルタ回路(図示せず)は、空気調和機から発生するノイズ成分と外部から伝導されるノイズ成分の伝達を抑制するための回路であるが、端子台基板4にフィルタ回路の一部であるコンデンサ9を実装することにより、商用電源の給電口により近い位置にフィルタ回路を配置することができ、放射・伝導ノイズを低減することができる。この実施の形態では、コンデンサ9のみを実装しているが、ラインフィルター等の他のフィルタ回路部品を実装しても構わない。また、室内機と室外機の通信回路等のフィルタ回路以外の部品を実装しても構わない。
次に端子台基板4関連の製造方法について説明する。図5の端子台基板4と電源基板5は、半田付け工程までは一体で製造し、電気品箱1への組み込み工程前に基板分割部18及び基板分割部19で分割し、各々の取り付け場所へ収納している。
また、端子台6の電線引き外しボタン6gの半田付け方向側に捨て基板20を設けることで、直接半田が接触することを防ぐとともに半田からの熱影響を軽減できる。これにより半田付け時の熱による電線引き外しボタン6gの熱変形、電線引き外しボタン6gへの半田付着を防止することができる。
また、端子台6に2箇所設けられた基板挿入用突起6h(図3参照)は、捨て基板20の穴(図示せず)に挿入され、端子台6は半田付けされる。
また、端子台6のタブ端子6fには、電気品箱1の配線作業時に接続子17dが挿入される。
以上に説明したとおり、本実施の形態に係る空気調和機は、端子台6を端子台基板4上に実装し、端子台6を周辺の構造体である内箱3に固定し、端子台基板4は内箱3に固定されない構成としたので、内外接続線15の挿抜時の応力が端子台6の半田付け部6cに加わらず、半田付け部6cの信頼性を高くすることができるとともに、端子台6と端子台基板4の接着等の固定強化手段が不要となり加工費削減ができる。
また、端子台基板4に端子台6を実装することで、ケーブルアセンブリーの接続点を少なくすることができ、接続不良削減による品質向上、接続点での接触抵抗による電力損失削減による消費電力削減をすることができる。
また、電線挿抜時の応力を端子台6の外郭から周辺構造体である内箱3(空気調和機本体の所定箇所の一例)に伝える構造としたことにより、端子台6に加わる応力を内箱3で受けることができ、固定が強固となることで部品破損し難くなり、品質改善できる。
また、端子台基板4の周辺の構造体に、端子台基板4の変位を制限するリブ3bを設けたことで、万一過大な応力が直接端子台基板4に加えられると、端子台基板4が変位するがその変位はリブ3bで制限されることになる。
また、端子台6上に配置した温度ヒューズ16を端子台基板4に半田付けすることで、リード線へのかしめ作業等の複雑な作業が不要となり、加工費の低減ができる。
また、温度ヒューズ16は温度で作動する部品であり遮断動作温度より十分低い温度で保持する必要があるが、温度ヒューズ16を端子台基板4の基板実装面の上方10mm以上(端子台6の内部又は端子台6の反端子台基板4側に実装されていればよい)に実装することで、半田付け時の熱による温度ヒューズ16の温度上昇を軽減でき、温度ヒューズ16の信頼性を高くすることができる。
また、温度ヒューズ16のリード部16aが湾曲することにより、端子台6の温度変化に伴う寸法変化により発生する半田付け部6cへの応力を軽減することができ、半田付け部6cの信頼性を高くすることができる。
端子台6を実装した端子台基板4に、室外機給電用リレー7とヒューズ8も実装したことにより、大電流が流れる経路を小さくでき、抵抗減少による発熱低減による信頼性向上、ヒューズ8故障時の基板交換部位を端子台基板4へ限定できることによるサービス時のコスト削減効果が得られる。
また、端子台6を実装した端子台基板4に、フィルタ回路又はその一部(例えば、コンデンサ9)を実装したことにより、ノイズ低減効果が得られる。
端子台6を実装した端子台基板4と、他の回路を実装した電源基板5を一体で製造し、半田付けした後に分割して周辺構造体である内箱3に納めることにより、それぞれ別々に製造するよりも作業工程や冶工具や管理作業を削減することができ、安価に製造することができる。さらに基板間の接続ハーネスに基板直付けハーネス12を使用することが容易となり、コスト削減、信頼性向上効果が得られる。
端子台6を端子台基板4上に実装し、その端子台6の電線引き外しボタン6gと半田付け電極6bを同一面に設置したことにより、端子台基板4を、例えば斜め下方に向けて配置しても(図1参照)、電線引き外しボタン6gを電気品箱1外部から容易に操作することが可能となり、逆に端子台基板4を配置したときに比べ、基板収納スペースを小型化できる。
半田付け時には、電線引き外しボタン6gの下方に捨て基板20があり、半田付け後にその捨て基板20を取り外すことにより、電線引き外しボタン6gへの半田付着による熱変形、半田飛散を防止することができ、品質改善できる。
端子台6の基板実装面側に、端子台基板4に挿入する基板挿入用突起6hを2箇所以上設けたことにより、端子台6と端子台基板4の位置ズレを軽減することができ、端子台6の半田付け部6cの位置精度が高くなり信頼性の高い半田付けが可能となるとともに、端子台6に固定された端子台基板4の位置寸法精度が高くなり、基板収納スペースの小型化が可能となる。
端子台6の複数の端子のうちの一つのタブ端子6fを、接続子17dと嵌合する形状として露出させたことにより、製造時やサービス時などの接続子配線作業において、誤配線を防止することができ、品質改善、加工費削減ができる。
また、端子台6に端子を設けることにより、基板パターンに大電流を流すことなく室外機への給電が可能となり、基板パターンや半田付け部での発熱が無いことにより、信頼性を高くすることができる。
1 電気品箱、1a 開口部、2 外箱、3 内箱、3a 凸形状、3b リブ、4 端子台基板、4a パターン、4b パターン、4c パターン、5 電源基板、6 端子台、6a 凹形状、6b 半田付け電極、6c 半田付け部、6d 端子挿入部、6e
電線固定部、6f タブ端子、6g 電線引き外しボタン、6h 基板挿入用突起、7
室外機給電用リレー、7a タブ端子、8 ヒューズ、9 コンデンサ、10 バリスタ、11 ネジ、12 基板直付けハーネス、13 ハーネス、14 コネクタ、15 内外接続線、15a 芯線、16 温度ヒューズ、16a リード部、17 電源コード、17a 内部電線、17b 接続子、17c 内部電線、17d 接続子、18 基板分割部、19 基板分割部、20 捨て基板。

Claims (12)

  1. 基板等を収納する電気品箱を有する空気調和機本体と、
    複数の固定箇所により前記電気品箱に固定され、内外接続線の芯線を挿抜するための複数の端子を一面に有し、半田付け電極を他の面に有する端子台と、
    前記端子台が実装され、半田付け部を一端部に有し、前記半田付け部が前記半田付け電極と半田付けされて、前記端子台のみに固定され、且つ、前記端子台以外とは接触しない前記基板とを備え
    前記基板の周辺の前記本体に変位制限部材を設けたことを特徴とする空気調和機。
  2. 基板等を収納する電気品箱を有する空気調和機本体と、
    複数の固定箇所により前記電気品箱に固定され、内外接続線の芯線を挿抜するための複数の端子を一面に有し、半田付け電極を他の面に有する端子台と、
    前記端子台が実装され、半田付け部を一端部に有し、前記半田付け部が前記半田付け電極と半田付けされて、前記端子台のみに固定され、且つ、前記端子台以外とは接触しない前記基板とを備え、
    前記端子台を実装した前記基板と、他の回路を実装した基板とを一体で製造し、半田付けした後に分割して夫々前記本体の所定箇所に固定することを特徴とする空気調和機。
  3. 基板等を収納する電気品箱を有する空気調和機本体と、
    複数の固定箇所により前記電気品箱に固定され、内外接続線の芯線を挿抜するための複数の端子を一面に有し、半田付け電極を他の面に有する端子台と、
    前記端子台が実装され、半田付け部を一端部に有し、前記半田付け部が前記半田付け電極と半田付けされて、前記端子台のみに固定され、且つ、前記端子台以外とは接触しない前記基板とを備え、
    当該空気調和機は室外機を有し、前記本体は前記端子台の端子に接続される前記室外機への内外接続線を通す開口部を備え、前記開口部から前記基板実装面が視認でき、前記端子台は電線引き外しボタンが前記基板実装面とほぼ同一面に設置されていることを特徴とする空気調和機。
  4. 半田付け時には、前記電線引き外しボタンの下方に捨て基板があり、半田付け後に前記捨て基板を取り外すことを特徴とする請求項記載の空気調和機。
  5. 基板等を収納する電気品箱を有する空気調和機本体と、
    複数の固定箇所により前記電気品箱に固定され、内外接続線の芯線を挿抜するための複数の端子を一面に有し、半田付け電極を他の面に有する端子台と、
    前記端子台が実装され、半田付け部を一端部に有し、前記半田付け部が前記半田付け電極と半田付けされて、前記端子台のみに固定され、且つ、前記端子台以外とは接触しない前記基板とを備え、
    前記端子台の基板実装面側に、前記基板に挿入する基板挿入用突起を2箇所以上設けたことを特徴とする空気調和機。
  6. 基板等を収納する電気品箱を有する空気調和機本体と、
    複数の固定箇所により前記電気品箱に固定され、内外接続線の芯線を挿抜するための複数の端子を一面に有し、半田付け電極を他の面に有する端子台と、
    前記端子台が実装され、半田付け部を一端部に有し、前記半田付け部が前記半田付け電極と半田付けされて、前記端子台のみに固定され、且つ、前記端子台以外とは接触しない前記基板とを備え、
    当該空気調和機は室外機を有し、前記端子台の複数の端子は、夫々が同一形状で構成され、夫々が前記基板に実装される半田付け電極と、前記室外機への内外接続線が接続される電線固定部と、タブ端子とを備え、前記複数のタブ端子のうちの一つを露出させたことを特徴とする空気調和機。
  7. 前記端子台は温度ヒューズを有し、前記温度ヒューズを前記基板に半田付けしたことを特徴とする請求項1乃至6のいずれかに記載の空気調和機。
  8. 前記温度ヒューズは、前記端子台の内部又は該端子台の反基板側に実装されることを特徴とする請求項記載の空気調和機。
  9. 前記温度ヒューズのリード部が、湾曲していることを特徴とする請求項1乃至8のいずれかに記載の空気調和機。
  10. 当該空気調和機は室外機を有し、前記基板に前記室外機への給電を制御する室外機給電用リレーを実装したことを特徴とする請求項1乃至のいずれかに記載の空気調和機。
  11. 前記基板にヒューズを実装したことを特徴とする請求項1乃至10のいずれかに記載の空気調和機。
  12. 前記基板にフィルタ回路又はフィルタ回路の一部を実装したことを特徴とする請求項1乃至11のいずれかに記載の空気調和機。
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