JP6566711B2 - 空気調和機 - Google Patents

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本発明は、空気調和機に関する。
室内機のファンモータの軸方向一方側(室内機の幅方向横側)に電装品ボックスを配置した構成の空気調和機として、例えば、以下に示すものが知られている。
すなわち、特許文献1には、インバータ回路と、周辺回路(インバータ回路に制御信号を出力する制御回路)と、を一体にモノシリック化してファンモータのケース内に収容した構成の空気調和機について記載されている。
特開平4−67759号公報
特許文献1に記載の技術では、インバータ回路に直流電圧を印加するコンバータ回路等が電装品ボックスに収容されているため、電装品ボックスのさらなる小型化を図りにくいという問題がある。電装品ボックスの小型化を図ることで、室内機の横幅に対して室内熱交換器の横幅が占める割合を十分に確保し、空気調和機の省エネルギ化(伝熱面積の拡大)を図ることが望まれている。
そこで、本発明は、省エネルギ化を図った空気調和機を提供することを課題とする。
前記した課題を解決するために、本発明は、ファン本体、及び前記ファン本体を回転させるファンモータを有するファンと、前記ファンモータを制御する第1マイコンが実装される第1制御基板と、前記第1制御基板を収容する電装品ボックスと、交流電源から印加される交流電圧を直流電圧に変換するコンバータ回路が実装される第2制御基板と、前記コンバータ回路から印加される直流電圧を昇圧又は降圧することで調整し、調整後の直流電圧を前記第1マイコンに供給するスイッチング電源回路と、を備えるとともに、冷媒流路を有し、前記冷媒流路を流れる冷媒と空気との熱交換が行われる熱交換器を備え、前記ファンモータは、モータ本体、及び前記モータ本体を収容するモータケースを有し、前記スイッチング電源回路は、前記第2制御基板に実装され、前記第2制御基板は、前記モータケースに接しており、前記電装品ボックスは、前記熱交換器より前方に配置され、前記熱交換器の横側には、前記ファンとは別のファンユニットが配置されていないことを特徴とする。
また、本発明は、ファン本体、及び前記ファン本体を回転させるファンモータを有するファンと、前記ファンモータを制御する第1マイコンが実装される第1制御基板と、前記第1制御基板を収容する電装品ボックスと、を備えるとともに、冷媒流路を有し、前記冷媒流路を流れる冷媒と空気との熱交換が行われる熱交換器を備え、前記ファンモータは、交流電源から印加される交流電圧を直流電圧に変換するコンバータ回路、及び前記コンバータ回路から印加される直流電圧を交流電圧に変換するインバータ回路が実装される第2制御基板と、前記インバータ回路から印加される交流電圧で駆動するモータ本体と、前記第2制御基板及び前記モータ本体を収容するモータケースと、を有し、前記コンバータ回路から印加される直流電圧を昇圧又は降圧することで調整し、調整後の直流電圧を前記第1マイコンに供給するスイッチング電源回路をさらに備え、前記スイッチング電源回路は、前記第2制御基板に実装され、前記電装品ボックスは、前記熱交換器より前方に配置され、前記熱交換器の横側には、前記ファンとは別のファンユニットが配置されていないことを特徴とする。
また、本発明は、ファン本体、及び前記ファン本体を回転させるファンモータを有するファンと、前記ファンモータを制御する第1マイコンが実装される第1制御基板と、交流電源から印加される交流電圧を直流電圧に変換するコンバータ回路が実装される第2制御基板と、前記コンバータ回路から印加される直流電圧を昇圧又は降圧することで調整し、調整後の直流電圧を前記第1マイコンに供給するスイッチング電源回路と、を備え、前記ファンモータは、モータ本体、及び前記モータ本体を収容するモータケースを有し、前記スイッチング電源回路は、前記第2制御基板に実装され、前記第2制御基板は、前記モータケースの外側に接していることを特徴とする。
また、本発明は、ファン本体、及び前記ファン本体を回転させるファンモータを有するファンと、前記ファンモータを制御する第1マイコンが実装される第1制御基板と、交流電源から印加される交流電圧を直流電圧に変換するコンバータ回路が実装される第2制御基板と、を備え、前記ファンモータは、モータ本体、及び前記モータ本体を収容するモータケースを有し、前記第2制御基板は、前記モータケースに接しており、前記コンバータ回路から印加される直流電圧を昇圧又は降圧することで調整し、調整後の直流電圧を前記第1マイコンに供給するスイッチング電源回路をさらに備え、前記スイッチング電源回路は、前記第2制御基板に実装されることを特徴とする。
また、本発明は、ファン本体、及び前記ファン本体を回転させるファンモータを有するファンと、前記ファンモータを制御する第1マイコンが実装される第1制御基板と、を備え、前記ファンモータは、交流電源から印加される交流電圧を直流電圧に変換するコンバータ回路、及び前記コンバータ回路から印加される直流電圧を交流電圧に変換するインバータ回路が実装される第2制御基板と、前記インバータ回路から印加される交流電圧で駆動するモータ本体と、前記第2制御基板及び前記モータ本体を収容するモータケースと、を有すること前記コンバータ回路から印加される直流電圧を昇圧又は降圧することで調整し、調整後の直流電圧を前記第1マイコンに供給するスイッチング電源回路をさらに備え、前記スイッチング電源回路は、前記第2制御基板に実装されることを特徴とする。
また、本発明は、ファン本体、及び前記ファン本体を回転させるファンモータを有するファンと、前記ファンモータを制御する第1マイコンが実装される第1制御基板と、前記第1制御基板を収容する電装品ボックスと、を備える空調ユニットと、第3マイコンが実装される第3制御基板を備え、前記空調ユニットと共に空調を行う別の空調ユニットと、を含み、前記ファンモータは、交流電源から印加される交流電圧を直流電圧に変換するコンバータ回路、及び前記コンバータ回路から印加される直流電圧を交流電圧に変換するインバータ回路が実装される第2制御基板と、前記インバータ回路から印加される交流電圧で駆動するモータ本体と、前記第2制御基板及び前記モータ本体を収容するモータケースと、を有し、前記交流電源から印加される交流電圧を所定の直流電圧に変換し、変換後の直流電圧を前記第1マイコン及び前記第3マイコンに供給するスイッチング電源回路をさらに備え、前記スイッチング電源回路は、前記第3制御基板に実装されることを特徴とする。
本発明によれば、省エネルギ化を図った空気調和機を提供できる。
本発明の第1実施形態に係る空気調和機の構成図である。 室内機の縦断面図である。 室内機が備える機器の機能ブロック図である。 室内機が備える第1制御基板と、第2制御基板と、を含む回路図である。 室内ファン及び電装品ボックスの分解斜視図である。 室内機の前面パネルを取り外し、フィルタの図示を省略した正面図である。 本発明の第2実施形態に係る空気調和機の室内機が備える第1制御基板と、第2制御基板と、を含む回路図である。 本発明の第3実施形態に係る空気調和機の室内機が備える第1制御基板と、第2制御基板と、室外機が備える第3制御基板と、を含む回路図である。
≪第1実施形態≫
<空気調和機の構成>
図1は、第1実施形態に係る空気調和機Sの構成図である。なお、図1に示す矢印は、冷房運転において冷媒が流れる向きを示している。
空気調和機Sは、ヒートポンプサイクルで冷媒を循環させることによって空調を行う装置である。図1に示すように、空気調和機Sは、圧縮機21と、四方弁22と、室外熱交換器23と、室外ファン24と、膨張弁25と、室外制御回路Goと、室内熱交換器11(熱交換器)と、室内ファン12と、室内制御回路Giと、を備えている。図1に示すように、圧縮機21と、四方弁22と、室外熱交換器23と、膨張弁25と、室内熱交換器11と、は環状に順次接続されている。
圧縮機21は、冷媒を圧縮する装置である。四方弁22は、冷房/暖房の運転モードに応じて、冷媒が流れる向きを切り替える弁である。例えば、冷房運転時には、室外熱交換器23を凝縮器として機能させ、室内熱交換器11を蒸発器として機能させるように四方弁22が制御される。
室外熱交換器23は、冷媒と、室外ファン24から送り込まれる外気と、の熱交換が行われる熱交換器である。室外ファン24は、室外熱交換器23に外気を送り込むファンである。膨張弁25は、凝縮器(室外熱交換器23又は室内熱交換器11)から流入する冷媒を減圧するものである。
室外制御回路Goは、圧縮機21、四方弁22、室外ファン24、膨張弁25等を制御するための回路である。図1に示すように、圧縮機21、四方弁22、室外熱交換器23、室外ファン24、膨張弁25、及び室外制御回路Goは、室外機So(別の空調ユニット)に設置されている。
室内熱交換器11は、冷媒と、室内ファン12から送り込まれる室内空気と、の熱交換が行われる熱交換器である。室内ファン12は、室内熱交換器11に室内空気を送り込むファンであり、ファン本体F1と、ファンモータM1と、を備えている。室内制御回路Giは、室内ファン12等を制御するための回路である。図1に示すように、室内熱交換器11、室内ファン12、及び室内制御回路Giは、室内機Si(空調ユニット)に設置されている。
また、室外制御回路Goと、室内制御回路Giと、は相互に通信を行いつつ、リモコン3(図3参照)からの信号と、各センサ(吸込み温度サーミスタ182等:図3参照)の検出値と、に基づいて、空調を行うようになっている。なお、図1に示す構成は一例であり、例えば、複数の室内熱交換器が配管を介して並列接続されてなるマルチ型の空気調和機であってもよい。
図2は、室内機Siの縦断面図である。
図1を用いて説明した室内ファン12は、例えば、円筒状のクロスフローファン(横流ファン)であり、筐体ベース13に設置されている。室内熱交換器11は、冷媒が流れる伝熱管11a(冷媒流路)を複数有し、筐体ベース13に設置されている。フィルタ17は、室内空気の塵埃を除去するためのものであり、室内熱交換器11の上側・手前側に配置されている。
そして、室内ファン12が回転することで、空気吸込孔h1を介して吸い込まれた室内空気が伝熱管11aを流れる冷媒と熱交換し、熱交換した空気が左右風向板14及び上下風向板15によって所定方向に導かれ、さらに、空気吹出口h2を介して室内に送り込まれるようになっている。
なお、図2に示す前面パネル16は、下端を軸として前側に回動可能な構成であってもよいし、また、回動しない構成であってもよい。
図3は、室内機Siが備える機器の機能ブロック図である。なお、白抜き矢印は電力の供給先を示し、塗りつぶしの矢印は信号の出力先を示している。
室内機Siは、図1、図2を用いて説明した各構成(ファンモータM1及び室内制御回路Giを含む:図1参照)の他に、赤外線受光素子181と、吸込み温度サーミスタ182と、熱交換器サーミスタ183と、湿度センサ184と、表示発光ダイオード191と、ブザー192と、各モータ193〜195と、を備えている。以下では、主に室内制御回路Giについて説明し、他の構成については説明を省略する。
室内制御回路Giは、パワーリレー101aと、突入電流防止回路101bと、電源回路Pと、リセット回路101cと、EEPROM101d(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory)と、クロック発振回路101eと、室内マイコン101f(第1マイコン)と、ファンモータ駆動回路101gと、ステッピングモータ駆動回路101hと、室内外通信回路101iと、を備えている。その他、室内制御回路Giは、後記するノイズフィルタ101j(図4参照)、メイン制御電源用レギュレータ101m(図4参照)等を備えているが、図3では図示を省略している。
パワーリレー101aは、コンセントQ1に差し込まれたプラグQ2を介して、商用電源(図示せず)から供給される交流電力を室外機Soに送電するためのリレー(スイッチ)である。突入電流防止回路101bは、電源投入の直後に流れる突入電流を抑制するための回路である。
電源回路Pは、リセット回路101c、EEPROM101d、クロック発振回路101e、室内マイコン101f、ファンモータ駆動回路101g、赤外線受光素子181、吸込み温度サーミスタ182等に、所定の直流電圧を供給するための回路である。
リセット回路101cは、室内マイコン101fを起動させる際、マイコン用キャパシタ(図示せず)の電圧が所定値以上である場合に室内マイコン101fに起動信号を出力する回路である。
EEPROM101dには、室内マイコン101fで用いられる所定の制御プログラムが格納されている。クロック発振回路101eは、所定周波数のクロック信号を発生させ、このクロック信号を室内マイコン101fに出力する回路である。
室内マイコン101fは、図示はしないが、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)、各種インタフェース等の電子回路を含んで構成される。そして、ROMに記憶されたプログラムを読み出してRAMに展開し、CPUが各種処理を実行するようになっている。
室内マイコン101fは、赤外線受光素子181から入力される操作信号(リモコン3の操作信号)や、吸込み温度サーミスタ182等の検出値に基づいて、ステッピングモータ駆動回路101hと、ファンモータ駆動回路101gと、に制御信号を出力する機能を有している。
また、室内マイコン101fは、空気調和機Sの運転状態を示すように表示発光ダイオード191を発光させたり、ブザー192を鳴らしたりする機能も有している。さらに、室内マイコン101fは、室外マイコン(図示せず)との間で室内外通信回路101iを介して情報をやり取りする機能も有している。
ファンモータ駆動回路101gは、室内マイコン101fから入力される指令信号(ファンモータM1の回転速度指令値)に基づいて、ファンモータM1を駆動する回路である。ステッピングモータ駆動回路101hは、室内マイコン101fから入力される指令信号に基づいて、上下風向板用モータ193と、左右風向板用モータ194と、前面パネル用モータ195と、を駆動する回路である。室内外通信回路101iは、前記したように、室内マイコンと室外マイコン(図示せず)との間で情報をやり取りするための回路である。
図4は、室内機Siが備える第1制御基板101と、第2制御基板102と、を含む回路図である。なお、図4では、ステッピングモータ駆動回路101h(図3参照)の図示を省略している。詳細については後記するが、図3を用いて説明した室内制御回路Giは、図4に示す第1制御基板101の各回路と、第2制御基板102のコンバータ回路102aと、に対応している。
図4に示す第1制御基板101は、室内機Siの電装品ボックスB(図5参照)に収容されるプリント基板である。第1制御基板101には、パワーリレー101aと、突入電流防止回路101bと、その他回路Hと、室内マイコン101fと、ファンモータ駆動回路101gと、室内外通信回路101iと、ノイズフィルタ101jと、スイッチング電源回路101kと、メイン制御電源用レギュレータ101mと、絶縁回路101nと、平滑コンデンサC3と、が実装されている。
前記した「その他回路H」には、図3に示すリセット回路101cと、EEPROM101dと、クロック発振回路101eと、赤外線受光素子181と、吸込み温度サーミスタ182等のセンサ類と、が含まれる。
図4に示すように、プラグQ2を介して供給される交流電力が、配線P1,P2及び端子台Eを介して室外機Soに出力されるようになっている。配線P2には、前記したパワーリレー101aが設けられ、このパワーリレー101aに突入電流防止回路101bが並列接続されている。ノイズフィルタ101j(図3では省略)は、電源電圧に含まれる高調波を抑制するものである。
また、図3を用いて説明した電源回路Pは、図4に示すコンバータ回路102aと、スイッチング電源回路101kと、を含んで構成される。
コンバータ回路102aは、商用電源(交流電源:図示せず)から印加される交流電圧を直流電圧に変換する回路であり、4個のダイオードD1がブリッジ接続されてなるダイオードブリッジ1021aと、このダイオードブリッジ1021aに接続される平滑コンデンサ1022aと、を備えている。
スイッチング電源回路101kは、コンバータ回路102aから印加される直流電圧を昇圧又は降圧する(直流電圧を調整する)ための回路である。スイッチング電源回路101kは、一次側・二次側の巻線1011kと、スイッチングIC1012kと、整流用のダイオードD2と、平滑コンデンサC2と、を備えている。そして、スイッチング電源回路101kで調整された直流電圧が、インバータ制御回路102dと、メイン制御電源用レギュレータ101m(図3では省略)と、その他回路Hと、にそれぞれ印加されるようになっている。
メイン制御電源用レギュレータ101m(図3では省略)は、スイッチング電源回路101kから印加される直流電圧を所定の直流電圧に降圧し、降圧後の直流電圧を室内マイコン101fに供給する安定化回路である。
絶縁回路101n(図3では省略)は、室内マイコン101fとファンモータ駆動回路101gとを絶縁しつつ、例えば、フォトカプラを介して両者間で信号のやり取りを行うように構成されている。
図3を用いて説明したファンモータ駆動回路101gは、例えば、室内マイコン101fから入力されるPWM信号(ファンモータM1の回転速度指令値を示す信号)を直流電圧に変換し、変換した直流電圧をインバータ制御回路102dに出力する機能を有している。
平滑コンデンサC3(図3では省略)は、スイッチング電源回路101kから印加される電圧を平滑化し、平滑化した電圧をインバータ制御回路102dに供給するコンデンサである。
図4に示す第2制御基板102は、室内ファン12(図5参照)が備えるファンモータM1のモータケース(容器K1及び蓋K2:図5参照)に収容されるプリント基板である。第2制御基板102には、前記したコンバータ回路102aと、ノイズ防止用コンデンサ102bと、インバータ回路102cと、インバータ制御回路102dと、が実装されている。
ノイズ防止用コンデンサ102b(図3では省略)は、配線P3のインダクタンスに起因するノイズを抑制するためのコンデンサであり、平滑コンデンサ1022aに並列接続されている。前記した配線P3は、コンバータ回路102aとインバータ回路102cとを接続するための配線である。
インバータ回路102cは、コンバータ回路102aから印加される直流電圧を交流電圧に変換し、変換した交流電圧によって、ファンモータM1のモータ本体Maを駆動する回路である。インバータ回路102cは、図示はしないが、2つのスイッチング素子が直列接続されてなる第1レグ、第2レグ、第3レグが、互いに並列接続された構成になっている。前記した第1レグの中間端子はU相の巻線U1に接続され、第2レグの中間端子はV相の巻線V1に接続され、第3レグの中間端子はW相の巻線W1に接続されている。
インバータ制御回路102dは、室内マイコン101fから入力される回転速度指令値に基づき、インバータ回路102cに所定のPWM信号を出力する機能を有している。このPWM信号によってインバータ回路102cのスイッチング素子(図示せず)のオン/オフが切り替わり、巻線U1,V1,W1に三相交流電流を流すようになっている。これによって回転磁界が発生し、この回転磁界との磁気的な吸引力・反発力によってモータ本体Maの回転子M2a(図5参照)が回転する。そして、室内ファン12(図5参照)のファン本体F1(図5参照)も、前記した回転子M2aと一体で回転し、空気調和された空気が室内に供給される。
図5は、室内ファン12及び電装品ボックスBの分解斜視図である。
室内ファン12は、前記したように、円筒状のクロスフローファンであり、その軸線が室内機Siの幅方向(左右方向)と平行になるように設置されている。室内ファン12は、ファン本体F1と、このファン本体F1を回転させるファンモータM1と、を備えている。ファン本体F1の一端(右端)付近には、駆動軸Jを差し込むための孔h3が形成されている。
ファンモータM1は、モータ本体Maと、駆動軸Jと、第2制御基板102と、ダイオードブリッジ1021aと、平滑コンデンサ1022aと、ノイズ防止用コンデンサ102bと、インバータ回路102cと、インバータ制御回路102dと、モータケース(容器K1、蓋K2)と、を備えている。
モータ本体Maは、例えば、同期モータであり、円筒状の固定子M1aと、この固定子M1aの径方向内側に配置される回転子M2aと、を備えている。固定子M1aのティースには、三相の巻線U1,V1,W1(図4参照)が巻回されている。回転子M2aには、永久磁石が埋設されている。
駆動軸Jは、回転子M2aの中心軸を貫通した状態で、この回転子M2aに固定されている。駆動軸Jは、前記したように、孔h3に差し込まれた状態でファン本体F1に固定される。また、駆動軸Jの両端付近には、軸受(図示せず)が設置されている。
第2制御基板102は、例えば、駆動軸Jを貫通させるための孔h4を有する円盤状のプリント基板であり、モータ本体Maの軸方向外側(右側)に配置されている。第2制御基板102には、図4を用いて説明したように、コンバータ回路102a(ダイオードブリッジ1021a及び平滑コンデンサ1022a)と、ノイズ防止用コンデンサ102bと、インバータ回路102cと、インバータ制御回路102dと、が実装されている。
このように、コンバータ回路102aを第2制御基板102に実装し、これらをモータケース(容器K1、蓋K2)に収容している点が、本実施形態の主な特徴の一つである。このようにコンバータ回路102aを第2制御基板102に実装することで、第1制御基板101(図4参照)の面積を従来よりも小さくすることができる。
図5に示す容器K1及び蓋K2は、モータ本体Maと、各回路が実装された第2制御基板102と、を収容する「モータケース」である。容器K1は、有底円筒状を呈し、その底壁の中心には駆動軸Jを貫通させるための孔h5が設けられている。容器K1の内周壁には、モータ本体Maの固定子M1aが固定される。蓋K2は、容器K1の開口を塞ぐものであり、円盤状を呈している。
なお、蓋K2を伝熱性の比較的高い金属板で構成し、この蓋K2と第2制御基板102とを、例えば、シリコーンを介して熱的に接触させることが好ましい。これによって、各回路で発生した熱が、外部に放熱しやすくなるからである。また、例えば、蓋K2と第2制御基板102との間をエポキシ樹脂で封止してもよい。
図5に示す電装品ボックスBは、第1制御基板101を収容するための箱である。この電装品ボックスBも、室内機Siに含まれる。前記したように、第1制御基板101には、室内マイコン101f(図4参照)やスイッチング電源回路101k(図4参照)等が実装されている。
図6は、室内機Siの前面パネル16(図2参照)を取り外し、フィルタ17(図2参照)の図示を省略した正面図である。電装品ボックスBは、室内機Siの手前・奥行方向(前後方向)において、少なくともその一部が室内熱交換器11に重なるように、室内熱交換器11の手前側(前方)に配置されている。また、電装品ボックスBは、室内機Siの幅方向(左右方向)において、ファンモータM1の付近に配置されている。
<効果>
本実施形態によれば、図6に示すように、室内熱交換器11の手前側(前方)に電装品ボックスBを配置し、室内熱交換器11の横側には電装品ボックスBを配置しない構成になっている。したがって、室内機Siの横幅L1に対して室内熱交換器11の横幅L2が占める割合F(=(L2/L1)×100)を従来よりも大きくすることができる。具体的には、室内熱交換器11の横側に電装品ボックスを配置する従来技術では、前記した割合Fが78%程度だったのに対し、本実施形態では、割合Fを80%以上にすることが可能である。つまり、本実施形態によれば、所定サイズの室内機Siを設計する際、室内熱交換器11の横幅を従来よりも長くすることができる。このように室内熱交換器11の大型化を図ることで、その伝熱面積を十分に確保し、空気調和機Sの省エネルギ化を図ることができる。
また、本実施形態によれば、コンバータ回路102aをモータケース(図5に示す容器K1及び蓋K2)に収容することで、第1制御基板101の小型化を図ることができる。
なお、電装品ボックス内のプリント基板にコンバータ回路を実装する従来の構成では、前記したプリント基板の面積が本実施形態よりも大きくなり、そのぶん電装品ボックスが大きくなる。このように大きな電装品ボックスを室内熱交換器11の手前側に配置すると、空気調和された空気の通風路が電装品ボックスによって遮られ、かえって効率の悪化を招く可能性がある。
これに対して本実施形態では、前記したように、第1制御基板101の小型化を図ることで、電装品ボックスBの縦幅・横幅を従来よりも短くすることができる。したがって、室内機Siの通風路を確保するとともに、空気調和機Sの省エネルギ化を図ることができる。
また、コンバータ回路102aとインバータ回路102cとを一つのモータケース(図5に示す容器K1及び蓋K2)に収容するため、両者を接続する配線P3(図4参照)の長さを従来よりも短くすることができる。したがって、配線P3のインダクタンスによって生じるノイズを抑制できる。
また、電装品ボックスBを従来よりも小型化することで、空気調和機Sの省資源化・低価格化を図ることができる。
≪第2実施形態≫
第2実施形態は、第1制御基板101に代えて、第2制御基板102(図7参照)にスイッチング電源回路102k(図7参照)を実装している点が第1実施形態(図4参照)と異なっているが、その他の構成(図1〜図3、図5、図6参照)については第1実施形態と同様である。したがって、第1実施形態と異なる部分について説明し、重複する部分については説明を省略する。
<構成>
図7は、第2実施形態に係る空気調和機Sの室内機Siが備える第1制御基板101と、第2制御基板102と、を含む回路図である。図7に示す回路の各構成と、その接続関係と、については第1実施形態と同様であるから、説明を省略する。
図7に示すように、第2制御基板102(破線)には、コンバータ回路102aと、ノイズ防止用コンデンサ102bと、インバータ回路102cと、インバータ制御回路102dと、スイッチング電源回路102kと、が実装されている。この第2制御基板102は、第1実施形態と同様に、モータケース(図5に示す容器K1及び蓋K2)に収容されている。
<効果>
本実施形態によれば、スイッチング電源回路102kを第2制御基板102に実装するため、第1実施形態(図4参照)と比較して、第1制御基板101をさらに小型化できる。
なお、本実施形態は、スイッチング電源回路102kを第2制御基板102に実装する構成であるため、第1実施形態よりも第2制御基板102が若干大きくなるが、第1制御基板101の小型化のほうがメリットが大きい。これによって電装品ボックスB(図6参照)のさらなる小型化を図り、電装品ボックスB(図6参照)によって通風路の一部が遮られることを抑制できるからである。
≪第3実施形態≫
第3実施形態は、第1実施形態で説明した室内機Siの第1制御基板101(図4参照)からスイッチング電源回路101kを省略し、室外機Soの第3制御基板201(図8参照)に実装されたスイッチング電源回路201c(図8参照)から所定の直流電圧を室内機Siに供給する点が第1実施形態と異なっている。また、室内機Siの第1制御基板101(図8参照)に多出力降圧回路101pが実装されている点が、第1実施形態と異なっている。なお、その他の構成(図1〜図3、図5、図6参照)については第1実施形態と同様である。したがって、第1実施形態と異なる部分について説明し、重複する部分については説明を省略する。
<構成>
図8は、第3実施形態に係る空気調和機Sの室内機Siが備える第1制御基板101と、第2制御基板102と、室外機Soが備える第3制御基板201と、を含む回路図である。
室外機Soは、第3制御基板201を備えている。第3制御基板201には、圧縮機等駆動回路201aと、室外マイコン201b(第3マイコン)と、スイッチング電源回路201cと、室内外通信回路201dと、が実装されている。
圧縮機等駆動回路201aは、圧縮機(図示せず)等を駆動するための回路である。
室外マイコン201bは、圧縮機等駆動回路201aを制御したり、室内マイコン101fとの間で情報をやり取りする機能を有している。
スイッチング電源回路201cは、プラグQ2から配線P1,P2及び端子台Eを介して供給される交流電圧を所定の直流電圧に変換するものであり、一次側・二次側の巻線2011cと、スイッチングIC2012cと、整流用のダイオードD4と、平滑コンデンサC4と、を備えている。そして、スイッチング電源回路201cから圧縮機等駆動回路201a及び室外マイコン201bに所定の直流電圧が供給されるようになっている。
また、スイッチング電源回路201cから室内外通信回路201d,101iを介して多出力降圧回路101pに所定の直流電圧が供給されるとともに、室内マイコン101fと室外マイコン201bとの間でやり取りされる信号が、前記した直流電圧に重畳されるようになっている。つまり、スイッチング電源回路201cは、交流電圧から直流電圧への電力変換と、室外機So・室内機Siでやり取りされる信号の中継と、を行う機能を有している。
室内機Siの第1制御基板101には、パワーリレー101aと、突入電流防止回路101bと、室内マイコン101fと、ファンモータ駆動回路101gと、ノイズフィルタ101jと、絶縁回路101nと、多出力降圧回路101pと、その他回路Hと、が実装されている。
多出力降圧回路101pは、スイッチング電源回路201cから室内外通信回路201d,101iを介して供給される電圧を、その出力先に応じた高さの電圧に変換する(降圧する)機能を有している。多出力降圧回路101pによって降圧された電圧は、それぞれ、室内マイコン101f、インバータ制御回路102d、及び、その他回路Hに供給される。室内マイコン101fは、前記した電圧に重畳している信号を読み取るようになっている。
なお、室内機Siの第2制御基板102に実装されている回路については、第1実施形態(図4参照)と同様であるから説明を省略する。
<効果>
本実施形態によれば、室外機Soの第3制御基板201にスイッチング電源回路201cを実装し、室内機Siの第1制御基板101及び第2制御基板102には、スイッチング電源回路を実装しない構成になっている。したがって、第1制御基板101のさらなる小型化を図り、電装品ボックスB(図6参照)によって通風路の一部が遮られることを抑制できる。
また、第2制御基板102は、第1実施形態と同様の構成であるから、この第2制御基板102を収容するモータケース(図5に示す容器K1及び蓋K2)が大型化することもない。
また、室内機Siと室外機Soの両方にスイッチング電源回路を設ける必要がないため、空気調和機Sの製造コストを低減できる。
≪変形例≫
以上、本発明に係る空気調和機Sについて各実施形態により説明したが、本発明はこれらの記載に限定されるものではなく、種々の変更を行うことができる。
例えば、各実施形態では、室内機Si(図6参照)の手前・奥行方向において室内熱交換器11の手前側(前方)に電装品ボックスBを設ける構成について説明したが、室内ファン12の軸方向一方側に電装品ボックスBを設ける構成にしてもよい。このような構成でも、第1制御基板101にコンバータ回路102a等(図4参照)を実装することで、電装品ボックスBの横幅を従来よりも小さくし、そのぶん室内熱交換器11の大型化を図ることができる。また、電装品ボックスBを複数に分割し、その一部を室内熱交換器11の手前側に配置し、残りを室内ファン12の軸方向一方側に配置してもよい。
また、第1、第2実施形態では、第1制御基板101にメイン制御電源用レギュレータ101m(図4、図7参照)が実装される構成について説明したが、これに限らない。すなわち、メイン制御電源用レギュレータ101mを省略し、スイッチング電源回路101k(図7ではスイッチング電源回路102k)から室内マイコン1010fに所定の直流電圧を供給するようにしてもよい。
また、第3実施形態(図8参照)では、室内外通信回路201d,101i及び多出力降圧回路101pを介して、スイッチング電源201cと室内マイコン101fとを接続する構成について説明したが、これに限らない。すなわち、多出力降圧回路101pを介さずに、スイッチング電源201cから室内マイコン101fに直流電圧を供給するようにしてもよい。
また、各実施形態では、第2制御基板102(図4、図7、図8参照)にノイズ防止用コンデンサ102bを実装する構成について説明したが、配線P3のインダクタンスが十分に小さければ、ノイズ防止用コンデンサ102bを省略してもよい。
また、各実施形態では、空気調和機Sが、室内機Siと、この室内機Siと共に空調を行う室外機Soと、を備えるセパレート型のエアコンである場合について説明したが、これに限らない。例えば、「空気調和機」は、室内機・室外機を一体化した一体型エアコンであってもよいし、また、除湿機や空気清浄機であってもよい。すなわち、ファン本体及びファンモータを有するファンと、ファンモータを制御する第1マイコンが実装される第1制御基板と、第1制御基板を収容する電装品ボックスと、を備え、ファンモータは、コンバータ回路及びインバータ回路が実装される第2制御基板と、モータ本体と、第2制御基板及びモータ本体を収容するモータケースと、を有する「空気調和機」として、前記したように、一体型エアコン、除湿機、空気清浄機等を構成してもよい。
また、各実施形態では、コンバータ回路102a及びインバータ回路102cが第2制御基板102(図4、図7、図8参照)に実装される構成について説明したが、これに限らない。すなわち、コンバータ回路102a及びインバータ回路102cのうち一方を第2制御基板102に実装し、他方を第1制御基板101に実装してもよい。この場合において、例えば、第1制御基板101を複数に分割し、その一部を室内熱交換器11の手前側(前方)に配置し、残りを室内ファン12の軸方向一方側に配置してもよい。
また、各実施形態では、第2制御基板102がモータケース(容器K1及び蓋K2:図5参照)に収容される構成について説明したが、これに限らない。すなわち、第2制御基板102をモータケースに収容せずに、別の収容体に収容してもよい。なお、前記した収容体を室内ファン12の軸方向一方側に配置してもよいし、また、室内熱交換器11の手前側(前方)に配置してもよい。
また、第2制御基板102が、モータケースに接していてもよい。例えば、第2制御基板102をモータケースに収容しない構成において、第2制御基板102がモータケース(例えば、蓋K2:図5参照)に直接的に接している場合や、第2制御基板102とモータケースとが樹脂を介して熱的に接触している場合も、第2制御基板102がモータケースに「接している」という構成に含まれる。
また、例えば、第2制御基板102をモータケースに収容する構成において、第2制御基板102がモータケースに直接的に接している場合や、第2制御基板102とモータケースとが樹脂を介して熱的に接触している場合も、第2制御基板102がモータケースに「接している」という構成に含まれる。このように、モータケースに接するように第2制御基板102を配置することで、室内機Siの長手方向のコンパクト化を図ることができる。
また、第2制御基板102がモータケースに接している構成において、モータケースの少なくとも一部(例えば、蓋K2:図5参照)を金属板で構成し、第2制御基板102が、前記した金属板に接していることが好ましい。これによって、第2制御基板102から金属板を介して放熱しなすくなり、第2制御基板102に実装されている電子部品の温度上昇を抑制できる。
また、各実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に記載したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されない。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
また、前記した機構や構成は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての機構や構成を示しているとは限らない。
S 空気調和機
Si 室内機(空調ユニット)
So 室外機(別の空調ユニット)
101 第1制御基板
101f 室内マイコン(第1マイコン)
101k,102k スイッチング電源回路
102 第2制御基板
102a コンバータ回路
102c インバータ回路
11 室内熱交換器(熱交換器)
11a 伝熱管(冷媒流路)
12 室内ファン(ファン)
201 第3制御基板
201b 室外マイコン(第3マイコン)
201c スイッチング電源回路
F1 ファン本体
M1 ファンモータ
Ma モータ本体
B 電装品ボックス
K1 容器(モータケース)
K2 蓋(モータケース)

Claims (8)

  1. ファン本体、及び前記ファン本体を回転させるファンモータを有するファンと、
    前記ファンモータを制御する第1マイコンが実装される第1制御基板と、
    前記第1制御基板を収容する電装品ボックスと、
    交流電源から印加される交流電圧を直流電圧に変換するコンバータ回路が実装される第2制御基板と
    前記コンバータ回路から印加される直流電圧を昇圧又は降圧することで調整し、調整後の直流電圧を前記第1マイコンに供給するスイッチング電源回路と、を備えるとともに、
    冷媒流路を有し、前記冷媒流路を流れる冷媒と空気との熱交換が行われる熱交換器を備え、
    前記ファンモータは、モータ本体、及び前記モータ本体を収容するモータケースを有し、
    前記スイッチング電源回路は、前記第2制御基板に実装され、
    前記第2制御基板は、前記モータケースに接しており、
    前記電装品ボックスは、前記熱交換器より前方に配置され、
    前記熱交換器の横側には、前記ファンとは別のファンユニットが配置されていないこと
    を特徴とする空気調和機。
  2. ファン本体、及び前記ファン本体を回転させるファンモータを有するファンと、
    前記ファンモータを制御する第1マイコンが実装される第1制御基板と、
    前記第1制御基板を収容する電装品ボックスと、を備えるとともに、
    冷媒流路を有し、前記冷媒流路を流れる冷媒と空気との熱交換が行われる熱交換器を備え、
    前記ファンモータは、
    交流電源から印加される交流電圧を直流電圧に変換するコンバータ回路、及び前記コンバータ回路から印加される直流電圧を交流電圧に変換するインバータ回路が実装される第2制御基板と、
    前記インバータ回路から印加される交流電圧で駆動するモータ本体と、
    前記第2制御基板及び前記モータ本体を収容するモータケースと、を有し、
    前記コンバータ回路から印加される直流電圧を昇圧又は降圧することで調整し、調整後の直流電圧を前記第1マイコンに供給するスイッチング電源回路をさらに備え、
    前記スイッチング電源回路は、前記第2制御基板に実装され、
    前記電装品ボックスは、前記熱交換器より前方に配置され、
    前記熱交換器の横側には、前記ファンとは別のファンユニットが配置されていないこと
    を特徴とする空気調和機。
  3. ファン本体、及び前記ファン本体を回転させるファンモータを有するファンと、
    前記ファンモータを制御する第1マイコンが実装される第1制御基板と、
    交流電源から印加される交流電圧を直流電圧に変換するコンバータ回路が実装される第2制御基板と
    前記コンバータ回路から印加される直流電圧を昇圧又は降圧することで調整し、調整後の直流電圧を前記第1マイコンに供給するスイッチング電源回路と、を備え、
    前記ファンモータは、モータ本体、及び前記モータ本体を収容するモータケースを有し、
    前記スイッチング電源回路は、前記第2制御基板に実装され、
    前記第2制御基板は、前記モータケースの外側に接していること
    を特徴とする空気調和機。
  4. ファン本体、及び前記ファン本体を回転させるファンモータを有するファンと、
    前記ファンモータを制御する第1マイコンが実装される第1制御基板と、
    交流電源から印加される交流電圧を直流電圧に変換するコンバータ回路が実装される第2制御基板と、を備え、
    前記ファンモータは、モータ本体、及び前記モータ本体を収容するモータケースを有し、
    前記第2制御基板は、前記モータケースに接しており、
    前記コンバータ回路から印加される直流電圧を昇圧又は降圧することで調整し、調整後の直流電圧を前記第1マイコンに供給するスイッチング電源回路をさらに備え、
    前記スイッチング電源回路は、前記第2制御基板に実装されること
    を特徴とする空気調和機。
  5. ファン本体、及び前記ファン本体を回転させるファンモータを有するファンと、
    前記ファンモータを制御する第1マイコンが実装される第1制御基板と、を備え、
    前記ファンモータは、
    交流電源から印加される交流電圧を直流電圧に変換するコンバータ回路、及び前記コンバータ回路から印加される直流電圧を交流電圧に変換するインバータ回路が実装される第2制御基板と、
    前記インバータ回路から印加される交流電圧で駆動するモータ本体と、
    前記第2制御基板及び前記モータ本体を収容するモータケースと、を有し、
    前記コンバータ回路から印加される直流電圧を昇圧又は降圧することで調整し、調整後の直流電圧を前記第1マイコンに供給するスイッチング電源回路をさらに備え、
    前記スイッチング電源回路は、前記第2制御基板に実装されること
    を特徴とする空気調和機。
  6. ファン本体、及び前記ファン本体を回転させるファンモータを有するファンと、
    前記ファンモータを制御する第1マイコンが実装される第1制御基板と、
    前記第1制御基板を収容する電装品ボックスと、を備える空調ユニットと、
    第3マイコンが実装される第3制御基板を備え、前記空調ユニットと共に空調を行う別の空調ユニットと、を含み、
    前記ファンモータは、
    交流電源から印加される交流電圧を直流電圧に変換するコンバータ回路、及び前記コンバータ回路から印加される直流電圧を交流電圧に変換するインバータ回路が実装される第2制御基板と、
    前記インバータ回路から印加される交流電圧で駆動するモータ本体と、
    前記第2制御基板及び前記モータ本体を収容するモータケースと、を有し、
    前記交流電源から印加される交流電圧を所定の直流電圧に変換し、変換後の直流電圧を前記第1マイコン及び前記第3マイコンに供給するスイッチング電源回路をさらに備え、
    前記スイッチング電源回路は、前記第3制御基板に実装されること
    を特徴とする空気調和機。
  7. 前記モータケースの少なくとも一部は金属板で構成され、
    前記第2制御基板は、前記金属板に接していること
    を特徴とする請求項1から請求項6のいずれか一項に記載の空気調和機。
  8. 前記第1制御基板を収容する電装品ボックスと、
    冷媒流路を有し、前記冷媒流路を流れる冷媒と空気との熱交換が行われる熱交換器と、を備え、
    前記電装品ボックスは、前記熱交換器より前方に配置されること
    を特徴とする請求項3から請求項5のいずれか一項に記載の空気調和機。
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