JP6701637B2 - インバータ装置 - Google Patents
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Description
したがって、電線によって周囲の電気部品に与えるノイズの影響を低減することができる。
また、パワーデバイスとリアクトルとを可及的に近づけて配置することができるので、冷却器を用いてパワーデバイスだけでなくリアクトルをも冷却することができる。
前記リアクトルの接続端子は、前記プリント配線板の平面投影面積内に配置されかつ前記プリント配線板に直接接続されているので、ノイズの伝搬経路となる、リアクトルとプリント配線板とを接続する電線を無くすことができる。
このような構成によって、より一層のインバータ装置の小型化を図ることができる。
プリント配線板と、
前記プリント配線板の一方の面に取り付けられ、コンバータ回路及びインバータ回路を含むパワーデバイスと、
前記プリント配線板の前記一方の面側であって、少なくとも一部が前記プリント配線板の平面投影面積内に配置されたリアクトルと、
前記プリント配線板との間に前記パワーデバイス及び前記リアクトルを挟んで配置され、前記パワーデバイス及び前記リアクトルを冷却するための冷却器と、を備え、
前記リアクトルは、電気回路における前記コンバータ回路と前記インバータ回路との間に設けられる高調波抑制用のリアクトルであり、
前記プリント配線板に、前記パワーデバイスが接続される第1接続部と、前記リアクトルが接続される第2接続部と、電源線が接続される第3接続部と、電動機への出力線が接続される第4接続部とが設けられ、
前記第2接続部と、前記第3接続部及び前記第4接続部との間に、前記第1接続部が配置されている。
図1は、本発明の一実施の形態に係る空気調和装置の概略構成図である。
冷凍装置としての空気調和装置1は、室外に設置される室外機2と、室内に設置される室内機3とを備えている。室外機2と室内機3とは、連絡配管によって互いに接続されている。空気調和装置1は、蒸気圧縮式冷凍サイクルを行う冷媒回路4を備えている。冷媒回路4には、室内熱交換器11、圧縮機12、油分離器13、室外熱交換器14、膨張弁(膨張機構)15、アキュムレータ16、四方切換弁17等が設けられており、これらが冷媒回路4の冷媒が流れる冷媒配管10によって接続されている。冷媒配管10は、液配管10Lとガス配管10Gとを含む。
圧縮機12は、吸入ポートから吸入した冷媒を圧縮して吐出ポートから吐出するものである。圧縮機12としては、例えば、スクロール圧縮機等の種々の圧縮機を採用することができる。
室外熱交換器14は、冷媒を室外空気と熱交換させるためのものであり、例えばクロスフィン型のフィン・アンド・チューブ熱交換器等を採用できる。室外熱交換器14の近傍には、室外空気を室外熱交換器14へ送風するための室外ファンが設けられている。
アキュムレータ16は、流入した冷媒を気液分離するものであり、冷媒回路4において圧縮機12の吸入ポートと四方切換弁17との間に配設されている。アキュムレータ16で分離されたガス冷媒は、圧縮機12に吸入される。
このインバータ装置21は、空気調和装置における圧縮機12やファンを駆動するモータ(電動機)Mの運転周波数を可変制御するために用いられる。
インバータ装置21は、コンバータ回路(整流回路)22と、フィルタ回路23と、インバータ回路24とを備えている。コンバータ回路22とインバータ回路24とは、後述するパワーデバイス41(図3参照)を構成している。
リアクトル27は直流電源線25に接続されている。リアクトル27は、主としてインバータ回路24の通常動作時に直流電源線25を流れる直流電流に重畳される高調波を抑制する。
プリント配線板42は、平面視で矩形状に形成されたガラスエポキシ樹脂等の絶縁基板に導体からなる配線パターンを形成したものである。プリント配線板42の主面(上面)には、コンデンサ28、抵抗、リレーモジュール、マイクロコンピュータ等の電気部品が実装されている。一方、プリント配線板42の主面とは反対側の面(裏面)には、パワーデバイス41と、リアクトル27とが配置されている。パワーデバイス41は、図2に示すコンバータ回路22と、インバータ回路24とを含んでいる。本実施形態のパワーデバイス41は、コンバータ回路22とインバータ回路24とを1つのケースに収容してモジュール化したものとなっている。
リアクトル27は、一側部に端子台27aを備えており、この端子台27aには接続端子27bが設けられている。接続端子27bには、リアクトル27に内蔵されたコイルの電線が接続されている。端子台27aは、絶縁体である合成樹脂材料により形成されている。端子台27aは、リアクトル27とパワーデバイス41の間に配置されている。
冷却板44は、アルミニウム等の熱伝導性の高い材質により形成されている。冷却板44は、パワーデバイス41及びリアクトル27の平面範囲全体を覆う範囲で設けられている。また、冷却板44は、パワーデバイス41の下面側を覆う部分44aと、リアクトル27の下面側を覆う部分44bとを備え、両部分44a,44bの間には段差部44cが形成されている。両部分44a,44bの厚さは略同一とされ、パワーデバイス41とリアクトル27との厚さの相違が段差部44cによって吸収されている。
なお、冷媒配管10Aは、W字状に限定されず、例えばU字状に屈曲されていてもよい。この場合、パワーデバイス41の下面側を覆う冷却板44の一部44aのみにU字状の冷媒配管10Aの2本の直管部分10A1を設けてもよい。このように直管部分10A1を設けるだけでも、リアクトル27を十分に冷却することができる。
プリント配線板42には、パワーデバイス41が接続される第1接続部C〜Hと、リアクトル27が接続される第2接続部I,Jと、交流電源31からの電源線46が接続される第3接続部Aと、モータMへの出力線47が接続される第4接続部Bとが設けられている。
第2接続部I,Jは、リアクトル27に設けられた2つの接続端子27bに対応して2箇所に設けられている。
第4接続部Bは、パワーデバイス41のインバータ回路24から出力される3相の出力電圧に対応して3箇所に設けられている。第4接続部Bには、モータMに接続される出力線47(図2参照)の圧着端子をネジ止め等によって取り付けるための端子台49が設けられている。第3接続部Aと第4接続部Bとは、各々パワーデバイス41内のコンバータ回路22及びインバータ回路24に近い場所に接続箇所が設けられている。これにより、配線パターンを簡素化することができる。
そして、パワーデバイス41に接続される第1接続部C〜Hは、電源線46に接続される第3接続部A及び出力線47に接続される第4接続部Bと、リアクトル27に接続される第2接続部I,Jとの間に配置されている。
図6(a)に示す例は、リアクトル27の接続端子27bをプリント配線板42に形成した孔42aに挿入し、はんだ付けによって固定したものである。
なお、図6(a)、(b)に示す接続例のほか、ネジ止め等によって接続端子27bをプリント配線板42に固定してもよい。
例えば、図7(a)に示すように、リアクトル27のうち、接続端子27bが設けられた端子台27aがプリント配線板42の平面投影面積外に配置され、他の部分が当該平面投影面積内に配置されている。そして、リアクトル27の接続端子27bが、ハーネス(電線)55を介してプリント配線板42の第2接続部I,Jに接続されている。
上述した実施形態の冷却器20は、冷媒配管10Aを流れる冷媒によってパワーデバイス41及びリアクトル27の冷却を行っていたが、図8に示す冷却器20は、空気を冷却媒体としてパワーデバイス41及びリアクトル27の冷却を行うものである。この冷却器20の冷却板44の下面には、空気との接触面積を増大させるための複数のフィン44dが設けられている。
例えば、冷却器20は、1枚の冷却板44によってパワーデバイス41とリアクトル27との双方を冷却していたが、パワーデバイス41とリアクトル27とに対応して冷却板44を2分割してもよい。
例えば、本発明は、上述したようなフィルタ回路23に変えて、コンバータ回路22から出力される脈動電圧を平滑する平滑回路を備えたインバータ装置にも適用することができ、この場合、リアクトル27は、フィルタ回路23のリアクトルよりもインダクタンスの大きい大型のものが使用される。このような場合であっても、冷却器20によってパワーデバイス41とともにリアクトル27を冷却することができる。
パワーデバイス41は、コンバータ回路22とインバータ回路24とを一体のモジュールとしたものに限らず、これらを別体として構成したものであってもよい。
上記実施形態のインバータ装置21においては、プリント配線板42、パワーデバイス41及びリアクトル27、冷却器20が上下方向に並べて(積層して)配置されていたが、これらの配置の方向性についても特に限定されるものではない。例えば、プリント配線板42,パワーデバイス41及びリアクトル27、冷却器20は、水平方向に積層して配置されていてもよい。
本発明は、室内用の空気調和装置1以外の冷凍装置にも適用することができる。
20 :冷却器
21 :インバータ装置
22 :コンバータ回路
23 :フィルタ回路
24 :インバータ回路
27 :リアクトル
27b :接続端子
41 :パワーデバイス
42 :プリント配線板
46 :電源線
47 :出力線
51〜54:配線パターン
55 :ハーネス(電線)
A :第3接続部
B :第4接続部
C〜H :第1接続部
I、J :第2接続部
M :モータ(電動機)
Claims (5)
- 冷凍装置(1)に設けられた電動機(M)の運転周波数を可変制御するインバータ装置であって、
プリント配線板(42)と、
前記プリント配線板(42)の一方の面に取り付けられ、コンバータ回路(22)及びインバータ回路(24)を含むパワーデバイス(41)と、
前記プリント配線板(42)の前記一方の面側であって、少なくとも一部が前記プリント配線板(42)の平面投影面積内に配置されたリアクトル(27)と、
前記プリント配線板(42)との間に前記パワーデバイス(41)及び前記リアクトル(27)を挟んで配置され、前記パワーデバイス(41)及び前記リアクトル(27)を冷却するための冷却器(20)と、を備え、
前記リアクトル(27)は、電気回路における前記コンバータ回路(22)と前記インバータ回路(24)との間に設けられる高調波抑制用のリアクトルであり、
前記プリント配線板(42)に、前記パワーデバイス(41)が接続される第1接続部(C〜H)と、前記リアクトル(27)が接続される第2接続部(I,J)と、電源線(46)が接続される第3接続部(A)と、電動機(M)への出力線(47)が接続される第4接続部(B)とが設けられ、
前記第2接続部(I,J)と、前記第3接続部(A)及び前記第4接続部(B)との間に、前記第1接続部(C〜H)が配置されている、インバータ装置。 - 前記リアクトル(27)の接続端子(27b)が、前記プリント配線板(42)の平面投影面積内に配置されかつ前記プリント配線板(42)に直接接続され、
前記冷却器(20)が、前記リアクトル(27)の前記プリント配線板(42)とは反対側の面の全体を覆っている、請求項1に記載のインバータ装置。 - 前記パワーデバイス(41)と、前記リアクトル(27)とが、前記プリント配線板(42)の配線パターンを介して接続されている、請求項2に記載のインバータ装置。
- 前記リアクトル(27)が前記冷却器(20)に直接接触している、請求項2又は3に記載のインバータ装置。
- 前記リアクトル(27)の全体が、前記プリント配線板(42)の平面投影面積内に配置されている、請求項2〜4のいずれか1項に記載のインバータ装置。
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