JP6362787B2 - 制御基板装置および空気調和機の室外機 - Google Patents

Description

本発明は、発熱部品等が実装された配線基板を有する制御基板装置および空気調和機の室外機に関する。

従来の空気調和機の室外機には、発熱部品が実装された配線基板を基板ホルダに取り付けた制御基板装置を有するものがある（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１の制御基板装置には、発熱部材から発生する熱を放熱する放熱部材が組み込まれており、放熱部材には、熱感知部を備えた温度検知用のサーミスタが固定されている。ここで、サーミスタは、熱感知部に繋がる取付穴にネジを挿入し、該ネジを放熱部材のネジ穴にねじ込むことにより、配線基板と放熱部材との間に固定される。

特開２００６−１５６６４７号公報

しかしながら、サーミスタの熱感知部は導電性を有しているため、特許文献１に係る構成では、サーミスタのリード線に何らかの力が加わった場合、サーミスタの熱感知部が浮き上がり、配線基板の表面に接触することがある。そして、サーミスタの熱感知部が配線基板の表面に接触すると、配線基板を短絡させてしまう恐れがある。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、サーミスタの熱感知部が配線基板に接触することを防止する制御基板装置および空気調和機の室外機を提供することを目的とする。

本発明に係る制御基板装置は、一方の面に発熱部品が実装された配線基板と、配線基板の一方の面に対向配置され、発熱部品から発生する熱を放熱する放熱部材と、放熱部材の一方の面に対向する対向面に固定され、放熱部材の温度を検知するサーミスタと、配線基板と放熱部材との間に一定の間隔を保持させて、配線基板と放熱部材とを固定する基板ホルダと、を備え、サーミスタは、導電性を有し、放熱部材の熱を感知する熱感知部を備え、基板ホルダは、絶縁性を有し、配線基板と熱感知部との間に介在する接触防止部を備えたものである。

本発明は、絶縁性を有する基板ホルダが、配線基板と熱感知部との間に介在する接触防止部を備えているため、サーミスタの熱感知部が配線基板に接触することを防止することができる。

本発明の実施の形態に係る空調調和装置の室外機の内部を正面側からみた概略構成を示す分解斜視図である。 図１の電気部品箱に制御基板装置を取り付けた状態を示す斜視図である。 図１の制御基板装置の組立を説明する分解斜視図である。 図１の制御基板装置を示す概略断面図である。 図３のサーミスタを示す平面図である。 図５のサーミスタの熱感知部及びサーミスタ取付穴を示す側面図である。 図１の基板ホルダの斜視図である。 図７の基板ホルダを回転させた状態を示す斜視図である。 図８の基板ホルダをさらに回転させた状態を示す斜視図である。 図３のサーミスタの放熱部材への取付手順のうち、サーミスタ固定具の仮止め状態を示す説明図である。 図１０のサーミスタを放熱部材に固定した状態を示す説明図である。 図１の基板ホルダに配線基板を組み付けた状態を示す平面図である。 図４に示す熱感知部の周辺部分を拡大した説明図である。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態に係る空調調和装置の室外機の内部を正面側からみた概略構成を示す分解斜視図である。図２は、図１の電気部品箱に制御基板装置を取り付けた状態を示す斜視図である。図３は、図１の制御基板装置の組立を説明する分解斜視図である。図４は、図１の制御基板装置を示す概略断面図である。
図１〜図４を参照して、本実施の形態に係る制御基板装置および空気調和機の室外機の全体的な構成内容について説明する。

図１に示すように、空気調和機の室外機９の内部は、背面側から前面側に立設した仕切板１１により２分され、左側が熱交換器１０および送風機（図示省略）等を収納する熱交換室であり、右側が圧縮機１２等を収納する機械室である。

空気調和機の室外機９は、機械室の上部に、制御基板装置１４を収納する電気部品箱１５を有しており、制御基板装置１４は、図２に示す状態で電気部品箱１５に取り付けられる。圧縮機１２は、機械室の下部に設けられている。また、空気調和機の室外機９は、例えば電磁弁からなる複数の膨張弁（図示省略）を有している。

熱交換器１０は、室外機９の左側の側面側から背面側に渡って送風機を囲むように立設されている。熱交換器１０の後ろ側には、熱交換器１０で冷却又は加熱する空気を吸込む吸込口（図示省略）が形成されている。空気調和機の室外機９の前面には、熱交換器１０での熱交換後の空気を機外に吸出す吸出口（図示省略）が設けられている。

図３及び図４に示すように、制御基板装置１４は、プリント基板等からなり、各種部品が実装された配線基板１と、配線基板１の一方の面である板面１ｃに取り付けられる発熱部品３と、例えば放熱フィンからなる放熱部材４と、放熱部材４の温度を検知するサーミスタ６と、配線基板１と放熱部材４とが一定の間隔を保持する状態で取り付けられる基板ホルダ１３と、を有している。

配線基板１には、発熱部品３を実装するための足取付穴１ｂが二箇所に設けられている。また、発熱部品３は、二本の取付足２および放熱部材４への取付用の部品取付穴３ａを有している。発熱部品３は、二本の取付足２がそれぞれ二つの足取付穴１ｂに挿入され、挿入された部分が半田付けされることにより、配線基板１に取付られる。これにより、発熱部品３は、配線基板１の配線等に対し電気的に接続される。

制御基板装置１４は、配線基板１に発熱部品３等が実装された状態で、圧縮機１２の運転および停止、送風機の運転および停止、および各膨張弁の開閉等を制御するものである。

配線基板１には、発熱部品３を放熱部材４に取り付ける際に利用する抜き穴１ａが設けられている。抜き穴１ａは、例えばネジからなる部品固定具５が貫通できるような穴径を有する貫通穴である。ここで、部品固定具５は、発熱部品３を放熱部材４に取り付けるためのものであり、抜き穴１ａは、穴径が、部品固定具５の外径よりも大きくなるように形成されている。

配線基板１の抜き穴１ａは、発熱部品３が取り付けられる位置、つまり二つの足取付穴１ｂの位置に対応づけて設けられている。すなわち、抜き穴１ａは、発熱部品３を配線基板１に取り付けたときの部品取付穴３ａの中心に合わせて形成される。もっとも、発熱部品３を配線基板１に取り付けたときに、抜き穴１ａの中心と部品取付穴３ａの中心とが合致する状態が好ましいが、少なくとも部品固定具５の外周が抜き穴１ａの内周に収まっていればよい。

発熱部品３は、配線基板１に実装される電気部品である。発熱部品３は、例えばパワートランジスタからなり、室外機９の運転時に発熱するものである。発熱部品３は、放熱部材４に密着固定されるため、発熱部品３から発生した熱は、放熱部材４から放熱される。発熱部品３は、部品取付穴３ａの中心を、後述する放熱部材４の第一ネジ穴４ａの中心に合わせた状態で、部品固定具５により固定されている。

放熱部材４は、配線基板１の板面１ｃに対向配置される板状の基部４ｃと、基部４ｃに立設された複数のフィン部４ｄと、により構成されている。基部４ｃには、発熱部品３の部品取付穴３ａに対応する第一ネジ穴４ａと、サーミスタ６を取り付けるための第二ネジ穴４ｂとが設けられている。第一ネジ穴４ａおよび第二ネジ穴４ｂは、配線基板１の板面１ｃに対向する対向面４ｆに形成されている。

また、放熱部材４において、基部４ｃの左端部および右端部には、それぞれ、二箇所にホルダ取付穴４ｅが設けられている。四つのホルダ取付穴４ｅは、例えばネジ穴からなり、放熱部材４を基板ホルダ１３に取り付けるためのものである。四つのホルダ取付穴４ｅは、後述する基板ホルダ１３に備わる４つの固定穴１３ｅに対応する位置に設けられている。すなわち、放熱部材４は、ホルダ取付穴４ｅの位置と固定穴１３ｅの位置とを合わせた状態で、例えばネジからなる放熱部材固定具８により基板ホルダ１３に固定されている。

サーミスタ６は、対向面４ｆに固定され、放熱部材４の温度を検知するものである。サーミスタ６は、導電性を有し、放熱部材４の熱を感知する熱感知部６ａと、熱感知部６ａの一端部に連結され、放熱部材４の第二ネジ穴４ｂに対応するサーミスタ取付穴６ｂと、を有している。

基板ホルダ１３は、配線基板１と放熱部材４との間に一定の間隔を保持させて、配線基板１と放熱部材４とを固定するものである。基板ホルダ１３は、樹脂製であり、射出成形によって形成されている。基板ホルダ１３を構成する樹脂としては、例えばＡＢＳ樹脂が用いられる。そして、基板ホルダ１３は、絶縁性を有し、配線基板１と熱感知部６ａとの間に介在する接触防止部１３ｃを有している。

図５は、サーミスタ６を示す平面図である。図６は、図５のサーミスタ６の熱感知部６ａ及びサーミスタ取付穴６ｂを示す側面図である。図５および図６に示すように、サーミスタ取付穴６ｂは、熱感知部６ａの一端部に連結されている。本実施の形態において、熱感知部６ａは、金属部材で構成されている。また、サーミスタ６は、図５に示すように、熱感知部６ａに接続するリード線６ｃの先端にコネクタ６ｄが付いた長形状のものである。

サーミスタ６は、サーミスタ取付穴６ｂを通じて、例えばネジからなるサーミスタ固定具により放熱部材４に固定されている。より具体的に、サーミスタ６は、サーミスタ取付穴６ｂの中心を第二ネジ穴４ｂの中心に合わせた状態で、サーミスタ固定具７により固定されている。また、サーミスタ６の熱感知部６ａは、放熱部材４に密着した状態となっている。このため、サーミスタ６は、放熱部材４の温度を検知することができる。

図７は、基板ホルダ１３の斜視図である。図８は、図７の基板ホルダ１３を回転させた状態を示す斜視図である。図９は、図８の基板ホルダ１３をさらに回転させた状態を示す斜視図である。図７〜図９に示すように、基板ホルダ１３は、放熱部材４の取り付け位置に、平面視長方形状の開口部１３ａが形成されている。基板ホルダ１３の開口部１３ａの周囲には、放熱部材４の四つのホルダ取付穴４ｅに対応する四つの固定穴１３ｅが設けられている。

また、基板ホルダ１３には、側壁の複数箇所に、配線基板１を固定する爪部１３ｂが設けられている。本実施の形態において、複数の爪部１３ｂは、基板ホルダ１３の周囲の五箇所に設けられており、配線基板１が取り付けられた時に引っ掛かりとなるものである。

そして、接触防止部１３ｃは、開口部１３ａの内周の一部から鉤状に突起した形状である。本実施の形態において、接触防止部１３ｃは、平面視長方形状である開口部１３ａの内側の長辺に設けられている。

［制御基板装置の組立］
図１０は、サーミスタ６の放熱部材４への取付手順のうち、サーミスタ固定具７の仮止め状態を示す説明図である。図１１は、サーミスタ６を放熱部材４に固定した状態を示す説明図である。図１２は、基板ホルダ１３に配線基板１を組み付けた状態を示す平面図である。図３、図４、および図１０〜図１２を参照し、制御基板装置１４の組立について説明する。なお、図１２では、配線基板１に実装された各部品等を省略している。

（放熱部材の基板ホルダへの取り付け）
放熱部材４を基板ホルダ１３に取り付けるときは、まず、放熱部材４の基部４ｃを、基板ホルダ１３の開口部１３ａに合わせ、四つのホルダ取付穴４ｅの中心が、それぞれ、四つの固定穴１３ｅの中心と合致するように配置する。
次いで、固定穴１３ｅとホルダ取付穴４ｅとを連通させた４箇所の穴に、放熱部材固定具８をねじ込んで、基板ホルダ１３と放熱部材４とを固定する。

（サーミスタの放熱部材への取り付け）
本実施の形態における接触防止部１３ｃは、図１０および図１１に示すように、対向面４ｆに垂直な方向に延びる突出部１３１と、突出部１３１の端部から対向面４ｆに平行な方向に延びる並進部１３２と、を有している。つまり、接触防止部１３ｃは、断面Ｌ字状に形成されている。

放熱部材４を基板ホルダ１３に取り付けた後、サーミスタ６を放熱部材４に取り付けるときは、まず、放熱部材４の第二ネジ穴４ｂの中心と、サーミスタ６のサーミスタ取付穴６ｂの中心とを合わせる。
そして、サーミスタ固定具７を、サーミスタ取付穴６ｂおよび第二ネジ穴４ｂに挿入してねじ込むことにより、サーミスタ６を放熱部材４に固定する。

ここで、図１０および図１１を参照して、サーミスタ６を放熱部材４に固定する手順について詳細に説明する。
まず、熱感知部６ａが、対向面４ｆに垂直な方向において接触防止部１３ｃと重ならない状態で、サーミスタ６を対向面４ｆ上に配置する。その際、サーミスタ取付穴６ｂの中心と第二ネジ穴４ｂの中心とを合致させる。
次に、サーミスタ固定具７を、サーミスタ取付穴６ｂおよび第二ネジ穴４ｂに挿入し、サーミスタ固定具７を仮締めする。

次いで、サーミスタ６を、仮締めしたサーミスタ固定具７を軸として、図１０の白抜き矢印の方向に回転させ、熱感知部６ａを並進部１３２の下へスライドさせる。これにより、熱感知部６ａが、放熱部材４と並進部１３２との間に挿入される。
そして、熱感知部６ａを対向面４ｆに密着させた状態で、サーミスタ固定具７を本締めすることにより、サーミスタ６が放熱部材４に固定される。

このようにして、サーミスタ６が、フック状の接触防止部１３ｃの下側に配置され、基板ホルダ１３に固定される。なお、本実施の形態では、サーミスタ固定具７として右ネジを用いているため、サーミスタ固定具７をねじ込む際に、一旦並進部１３２の下へ挿入されたサーミスタ６が、接触防止部１３ｃとは反対側にずれることはない。

ここで、図１１では、熱感知部６ａを突出部１３１に当接させて、サーミスタ６を放熱部材４に固定している例を示しているが、熱感知部６ａは、必ずしも突出部１３１に当接させる必要はない。もっとも、接触防止部１３ｃは絶縁性を有するため、熱感知部６ａを突出部１３１に当接させたとしても、配線基板１を短絡させることはない。また、サーミスタ固定具７を仮締めする前に、熱感知部６ａを、放熱部材４と並進部１３２との間に挿入してもよい。

（配線基板の基板ホルダへの取り付け）
続いて、発熱部品３等が実装された配線基板１を基板ホルダ１３へ取り付けるときは、まず、配線基板１と基板ホルダ１３とを対向させる。つまり、配線基板１の発熱部品３が取り付けられた側である板面１ｃと放熱部材４の対向面４ｆとが対向するように、配線基板１と発熱部品３とを重ね配置する。

次いで、図１２に示すように、配線基板１を基板ホルダ１３に嵌め込むことで、配線基板１が基板ホルダ１３に取り付けられる。すなわち、配線基板１は、周囲が、複数の爪部１３ｂに引っ掛けられることにより、基板ホルダ１３に固定される。

このとき、抜き穴１ａおよび部品取付穴３ａが、放熱部材４の第一ネジ穴４ａに合致するように、配線基板１と放熱部材４との相互位置を調節する。部品固定具５を用いて発熱部品３を放熱部材４に取り付けるためである。

（発熱部品の放熱部材への取り付け）
次に行う発熱部品３の放熱部材４への取り付けは、配線基板１の板面１ｃとは反対側から、部品固定具５を抜き穴１ａに貫通させることにより実行する。
すなわち、部品取付穴３ａの中心と第一ネジ穴４ａの中心とを合致させ、抜き穴１ａを通じて、部品固定具５を発熱部品３の部品取付穴３ａに挿入し、放熱部材４の第一ネジ穴４ａにねじ込むことにより、発熱部品３を放熱部材４の対向面４ｆに密着させて固定する。

図１３は、図４に示す熱感知部６ａの周辺部分Ｓを拡大した説明図である。図１３を参照し、本実施の形態におけるサーミスタ６と接触防止部１３ｃとの配置関係を詳細に説明する。

図１３に示すように、接触防止部１３ｃは、対向面４ｆに垂直な方向において、熱感知部６ａとの間に間隙Ａが生じるように形成されている。すなわち、放熱部材４に取り付けられたサーミスタ６と接触防止部１３ｃとの間には、一定の長さの間隙Ａが設けられている。

このように、本実施の形態における接触防止部１３ｃは、各構成部材のサイズおよび製造誤差等を勘案の上、所望の間隙Ａが生じるように形成されている。したがって、サーミスタ６のリード線６ｃに外力が加わっていない通常の状態であれば、熱感知部６ａの配線基板１側の面は、接触防止部１３ｃにすら接触しないため、熱感知部６ａと配線基板１が接触することもない。また、サーミスタ６を放熱部材４に取り付ける際、対向面４ｆと並進部１３２との間に、熱感知部６ａを円滑に挿入することができ、かつ、内部スペースの有効利用を図ることができる。

ここで、本実施の形態では、間隙Ａが０．５ｍｍとなるように接触防止部１３ｃを形成しているが、接触防止部１３ｃは、各構成部材のサイズおよび製造誤差等に応じて、例えば、間隙Ａが０．５ｍｍ以上１．０ｍｍ以下となるように形成してもよい。

なお、接触防止部１３ｃは、間隙Ａが生じないように形成してもよく、このようにすれば、サーミスタ６に何らかの力が加わった場合の熱感知部６ａの浮き上がりを防ぐことができるため、サーミスタ６による温度検知の精度を保持することができる。ただし、製造誤差等により、放熱部材４から並進部１３２までの距離が熱感知部６ａの高さよりも短くなることがある点に留意する必要がある。

また、基板ホルダ１３は、図１３に示すように、接触防止部１３ｃと配線基板１とが接触しないように形成されている。すなわち、基板ホルダ１３は、対向面４ｆに垂直な方向において、接触防止部１３ｃと配線基板１との間に間隙Ｂが生じるように形成されている。本実施の形態において、基板ホルダ１３は、熱感知部６ａ及び並進部１３２の厚さ等を考慮の上、間隙Ｂが１．０ｍｍとなるように形成されている。

以上のように、本実施の形態における制御基板装置１４および空気調和機の室外機９は、絶縁性を有する基板ホルダ１３が、配線基板１と熱感知部６ａとの間に介在する接触防止部１３ｃを備えているため、サーミスタ６の熱感知部６ａが配線基板１に接触することを防止することができる。すなわち、制御基板装置１４では、部品固定具５によって固定されたサーミスタ６に何らかの力が加わった場合でも、基板ホルダ１３に設けられた接触防止部１３ｃが熱感知部６ａを覆うように配置されているため、熱感知部６ａが配線基板１に接触することを防ぐことができる。

ここで、本実施の形態における基板ホルダ１３は、接触防止部１３ｃと熱感知部６ａとの間に間隙Ａが生じ、接触防止部１３ｃと配線基板１との間に間隙Ｂが生じるように形成されているため、通常の状態では、熱感知部６ａ又は配線基板１が接触防止部１３ｃに接触することはない。そして、仮に、サーミスタ固定具７を支点として熱感知部６ａが浮き上がり、熱感知部６ａが配線基板１に近づいた場合でも、制御基板装置１４では、接触防止部１３ｃが熱感知部６ａと配線基板１との間に挟まれる状態となる。よって、制御基板装置１４によれば、熱感知部６ａと配線基板１とが直接接触することを防ぐことができる。加えて、基板ホルダ１３は、樹脂等の絶縁体で形成されているため、熱感知部６ａが接触防止部１３ｃに接触したとしても、配線基板１を短絡させることはない。

すなわち、接触防止部１３ｃを有する制御基板装置１４および空気調和機の室外機９によれば、基板ホルダ１３が鉤状に突起した接触防止部１３ｃを有しているため、サーミスタ６が配線基板１に接触しない状態を保持することができるため、導電性を有する熱感知部６ａが配線基板１に接触して電気導通するという事態を回避することができる。

上述した実施の形態は、制御基板装置および空気調和機の室外機における好適な具体例であり、本発明の技術的範囲は、これらの態様に限定されるものではない。例えば、上記各図では、接触防止部１３ｃが、開口部１３ａの内側の長辺に設けられている場合を例示しているが、これに限定されるものではない。すなわち、接触防止部１３ｃは、各構成部材の配置等に応じて、開口部１３ａの側壁側の長辺に設けられてもよく、開口部１３ａの短辺のうちの一方に設けられてもよい。なお、開口部１３ａは、平面視楕円形状等であってもよく、この場合、接触防止部１３ｃは、開口部１３ａの周囲の一部に設けられていればよい。

また、上記実施の形態では、基板ホルダ１３が、５つの爪部１３ｂを有する場合を例示したが、爪部１３ｂの数および配置などは、配線基板１のサイズおよび形状等に応じて適宜変更するとよい。さらに、上記実施の形態では、基板ホルダ１３が射出成型によって形成される場合を例示したが、これに限定されず、基板ホルダ１３は、樹脂等の絶縁部材を用いて切削加工により形成してもよい。

なお、上記実施の形態では、制御基板装置１４が、空気調和機の室外機９に適用される場合を例示したが、これに限らず、制御基板装置１４は、任意の電気機器等に適用してもよい。

１ 配線基板、１ａ 抜き穴、１ｂ 足取付穴、１ｃ 板面、２ 取付足、３ 発熱部品、３ａ 部品取付穴、４ 放熱部材、４ａ 第一ネジ穴、４ｂ 第二ネジ穴、４ｃ 基部、４ｄ フィン部、４ｅ ホルダ取付穴、４ｆ 対向面、５ 部品固定具、６ サーミスタ、６ａ 熱感知部、６ｂ サーミスタ取付穴、６ｃ リード線、６ｄ コネクタ、７ サーミスタ固定具、８ 放熱部材固定具、９ 室外機、１０ 熱交換器、１１ 仕切板、１２ 圧縮機、１３ 基板ホルダ、１３ａ 開口部、１３ｂ 爪部、１３ｃ 接触防止部、１３ｅ 固定穴、１４ 制御基板装置、１５ 電気部品箱、１３１ 突出部、１３２ 並進部。

Claims (8)

1. 一方の面に発熱部品が実装された配線基板と、
   前記配線基板の前記一方の面に対向配置され、前記発熱部品から発生する熱を放熱する放熱部材と、
   前記放熱部材の前記一方の面に対向する対向面に固定され、前記放熱部材の温度を検知するサーミスタと、
   前記配線基板と前記放熱部材との間に一定の間隔を保持させて、前記配線基板と前記放熱部材とを固定する基板ホルダと、
   を備え、
   前記サーミスタは、導電性を有し、前記放熱部材の熱を感知する熱感知部を備え、
   前記基板ホルダは、絶縁性を有し、前記配線基板と前記熱感知部との間に介在する接触防止部を備えた制御基板装置。
2. 前記基板ホルダは、前記放熱部材の取り付け位置に開口部が形成されており、
   前記接触防止部は、前記開口部の内周の一部から鉤状に突起した形状である請求項１に記載の制御基板装置。
3. 前記接触防止部は、前記対向面に垂直な方向において、前記熱感知部との間に間隙が生じるように形成されている請求項１又は２に記載の制御基板装置。
4. 前記接触防止部は、前記接触防止部と前記熱感知部との間の間隙が０．５ｍｍ以上１．０ｍｍ以下となるように形成されている請求項３に記載の制御基板装置。
5. 前記基板ホルダは、前記接触防止部と前記配線基板との間に間隙が生じるように形成されている請求項１〜４の何れか一項に記載の制御基板装置。
6. 前記基板ホルダは、樹脂製であり、射出成形又は切削加工によって形成される請求項１〜５の何れか一項に記載の制御基板装置。
7. 前記サーミスタは、
   前記熱感知部に連結された取付穴を有し、
   前記取付穴を通じてサーミスタ固定具により前記放熱部材に固定されている請求項１〜６の何れか一項に記載の制御基板装置。
8. 熱交換器が設けられた熱交換室と、
   圧縮機および電気部品箱が設けられた機械室と、
   を有し、
   前記電気部品箱に請求項１〜７の何れか一項に記載の制御基板装置が設けられている空気調和機の室外機。

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