JP6484930B2 - 冷凍装置 - Google Patents
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図1は、本発明の一実施形態に係る冷凍装置1の冷媒回路図である。図1において、冷凍装置1は、蒸気圧縮式の冷凍サイクルを行う冷媒回路10を有している。この冷凍装置1は空気調和機に適用され、室内ユニット20と室外ユニット30とで構成されている。上記冷媒回路10は、室内ユニット20と室外ユニット30とが2本の連絡配管11,12によって互いに接続されることによって形成されている。
室内ユニット20は、室内熱交換器21と室内ファン22と室内膨張弁23とを有している。室内熱交換器21は、室内ファン22によって送風される。室内熱交換器21では、内部を流れる冷媒と外部を通過する空気とが熱交換する。室内膨張弁23は、例えば電子膨張弁によって構成されている。
室外ユニット30は、室外熱交換器31と室外ファン32と室外膨張弁33と圧縮機34と四方切換弁35とを有している。室外熱交換器31は、室外ファン32によって送風される。室外熱交換器31では、内部を流れる冷媒と外部を通過する空気とが熱交換する。室外膨張弁33は、例えば電子膨張弁によって構成されている。圧縮機34は、例えばスクロール圧縮機等の回転式圧縮機によって構成されている。
電装品ユニット50は、冷却管15、プリント基板51、冷却器アセンブリ60及び電装品ボックス70を有している。プリント基板51は、電装品ボックス70内に収容されている。冷却器アセンブリ60は、電装品ボックス70の外側に取り付けられている。電装品ボックス70は、固定部材501を介して横仕切板46に固定される。
冷却管15は、冷媒回路10の冷媒配管の一部であり、冷媒回路10の室内膨張弁23
と室外膨張弁33との間に接続される銅管である。冷却管15には、室内熱交換器21又は室外熱交換器31で凝縮した後の高圧の液冷媒が流通する。
図3は、電装品ユニット50の断面図である。図3において、プリント基板51は、高発熱部品であるパワーモジュール53を含む各種電子部品が実装されている。パワーモジュール53は、例えばインバータ回路のスイッチング素子等であり、運転時に発熱して動作可能な温度(例えば90℃)を越えないように冷却器アセンブリ60によって冷却される。
冷却器アセンブリ60は、冷却ジャケット61と、伝熱板62と、突出部63とが組み立てられた構造体である。
冷却ジャケット61は、ブロック状の物体であり、アルミニウム等の熱伝導率の高い金属材料で成形されている。冷却ジャケット61は、冷却管15を保持する。冷却ジャケット61は、その長手方向に貫通する2つの貫通孔61aを有している。貫通孔61aには、冷却管15の直管部16が挿入されている。
伝熱板62は、アルミニウム等の熱伝導率の高い金属材料で成形された板である。伝熱板62の一方の面には上記冷却ジャケット61が接合され、他方の面にはパワーモジュール53等を冷却する冷却平面62aが形成されている。冷却平面62aは、平坦に形成されている。
突出部63は、図3に示すように伝熱板62の下端から厚み方向、つまり冷却平面62aからプリント基板51の方向に突出し、伝熱板62と突出部63とによってL字の対称形を成している。
冷凍装置1の動作について図1を参照しながら説明する。冷凍装置1は、空気調和機であり、冷房運転と暖房運転とを切り換えて行う。
冷房運転では、圧縮機34で圧縮された冷媒が、室外熱交換器31で凝縮する。凝縮した冷媒は、例えば全開状態の室外膨張弁33を通過し、冷却管15を流れる。圧縮機34の運転時には、パワーモジュール53が発熱する。冷却管15を流れる冷媒の温度自体はパワーモジュール53の発熱温度よりも低いので、パワーモジュール53の熱は、冷却平面62a、伝熱板62、冷却ジャケット61、貫通孔61a、及び冷却管15の順で伝わり、冷却管15内の冷媒に放出される。その結果、パワーモジュール53が冷却され、パワーモジュール53が動作可能な所定温度に維持される。
暖房運転では、圧縮機34で圧縮された冷媒が、室内熱交換器21で凝縮する。これにより、室内空気が加熱される。凝縮した冷媒は、例えば全開状態の室内膨張弁23を通過し、冷却管15を流れる。冷却管15を流れる冷媒は、上記冷房運転と同様にして、パワーモジュール53から吸熱し、パワーモジュール53を冷却する。冷却管15を流れた冷媒は、室外膨張弁33で減圧された後、室外熱交換器31で蒸発する。蒸発した冷媒は、圧縮機34に吸入されて圧縮される。
冷凍装置1では、寒冷地において、運転停止時に圧縮機34のモータを回さずに電流を流しており、パワーモジュール53は発熱している。また、圧縮機34は稼動しないので、冷却管15には冷媒の流通がなく、冷却ジャケット61及び伝熱板62は冷却されない。そのため、パワーモジュール53の発熱によって伝熱板62が温度上昇し、そのときの熱伝導によって突出部63も温度上昇する。
(4−1)
冷凍装置1では、寒冷地において、運転停止時に圧縮機34のモータを回さずに電流を流しており、パワーモジュール53は発熱している。このとき、冷却器アセンブリ60の突出部63は、パワーモジュール53の発熱によって温度上昇している。突出部63はプリント基板51側に突出しており、プリント基板51上の電装品は、温度上昇した突出部63からの熱伝達によって温められるので、寒冷地における運転停止時であっても、電装品が動作温度以下の温度まで低下することが抑制される。その結果、寒冷地であっても、低温により起動不能に陥ることが防止される。
突出部63をプリント基板51の下端まで延ばすことによって、温度上昇した突出部63からの熱伝達の効果が少なくともプリント基板51の片面に実装されている部品に及ぶようになる。
突出部63をプリント基板51の下方空間まで突出させることによって、温度上昇した突出部63からの熱伝達の効果が、例えば両面基板ならば、両面基板上の全ての部品に及ぶようになる。
突出部63をプリント基板51を超えるように突出させることによって、温度上昇した突出部63からの熱伝達の効果が、例えば両面基板ならば、伝熱板62と対峙しない側の面上に実装されている背高の部品(例えば、コンデンサなど)に及ぶようになる
(5)変形例
図4は、変形例における電装品ユニット150の断面図である。上記実施形態と変形例との相違点は、上記実施形態では突出部63が伝熱板62の下端から突出しているのに対し、変形例では電装品ボックス170の底板163が突出部を兼ねている点である。それゆえ、ここでは相違点のみを説明する。
電装品ユニット150は、冷却管15、プリント基板51、冷却器アセンブリ60及び電装品ボックス170を有している。プリント基板51は、電装品ボックス170内に収容されている。冷却器アセンブリ160は、電装品ボックス170の外側に取り付けられている。電装品ボックス170は、固定部材501を介して横仕切板46に固定される。
冷却器アセンブリ160の伝熱板162は、アルミニウム等の熱伝導率の高い金属材料で成形された板である。伝熱板162の一方の面には上記冷却ジャケット61が接合され、他方の面にはパワーモジュール53等を冷却する冷却平面162aが形成されている。冷却平面162aは、平坦に形成されている。伝熱板162の下端部は、底板163と連結されている。
冷凍装置1では、寒冷地において、運転停止時に圧縮機34のモータを回さずに電流を流しており、パワーモジュール53は発熱している。また、圧縮機34は稼動しないので、冷却管15には低温冷媒の流通がなく、冷却ジャケット61及び伝熱板162は冷却されない。そのため、パワーモジュール53の発熱によって伝熱板162が温度上昇し、そのときの熱伝導によって底板163も温度上昇する。
上記実施形態及び変形例では、冷却管15内を流通する冷媒を冷熱源としているが、これに限定されるものではなく、空気を冷熱源としてもよい。この場合、冷却管及び冷却ジャケットに替えてヒートシンクを設けることになる。
51 プリント基板
53 パワーモジュール(高発熱部品)
55 低発熱部品
57 低発熱部品
60 冷却器アセンブリ(冷却用部材)
62 伝熱板(密着部)
63 突出部
160 冷却器アセンブリ(冷却用部材)
162 伝熱板(密着部)
163 底板(突出部)
170 電装品ボックス(筐体)
Claims (6)
- 圧縮機のモータを回転させるインバータを構成する高発熱部品(53)を含む部品が装着された基板(51)、及び前記高発熱部品(53)を冷却する冷却用部材(60)の両方が鉛直方向に沿って配置される冷凍装置であって、
前記冷凍装置の運転停止中、前記部品の動作温度以下の温度まで低下するような低温時に前記モータを回転させずに前記モータに電流を流して前記高発熱部品を発熱させる制御手段を備え、
前記冷却用部材(60)は、
前記高発熱部品に密着する板状の密着部(62)と、
前記密着部(62)の下方において前記基板(51)側に突出する突出部(63)と、
を有する、
冷凍装置。 - 前記突出部(63)が、前記基板(51)の下端まで延びている、
請求項1に記載の冷凍装置。 - 前記突出部(63)は、前記基板(51)の下方空間まで突出している、
請求項1又は請求項2に記載の冷凍装置。 - 前記突出部(63)は、前記基板(51)を超えて突出している、
請求項3に記載の冷凍装置。 - 圧縮機のモータを回転させるインバータを構成する高発熱部品(53)を含む部品が装着された基板(51)、及び前記高発熱部品(53)を冷却する冷却用部材(160)の両方が鉛直方向に沿って配置される冷凍装置であって、
前記冷凍装置の運転停止中、前記部品の動作温度以下の温度まで低下するような低温時に前記モータを回転させずに前記モータに電流を流して前記高発熱部品を発熱させる制御手段と、
前記基板(51)を囲み、前記冷却用部材(160)を支持する筐体(170)と、
を備え、
前記冷却用部材(160)は、
前記高発熱部品(53)に密着する板状の密着部(162)と、
前記筐体(170)のうちの前記基板(51)より下方部分に連結される突出部(163)と、
を有する、
冷凍装置。 - 低発熱部品(55,57)が、前記基板(51)を挟んで前記高発熱部品(53)と反対側に装着されている、
請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の冷凍装置。
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