JPWO2017149766A1 - 電装品モジュール及び空気調和機の室外機 - Google Patents

Abstract

ヒートシンクをパワー素子の冷却手段とし、且つ、省スペース化が可能な電装品モジュール。電装品モジュールは、第１面部及び前記第１面部の背面となる第２面部に基板の保持構造を有する第１保持部材と、前記第１保持部材の前記第２面部の端部に、前記第１保持部材に対して垂直に配設され、一方の面に基板の保持構造を有する第２保持部材と、前記第１保持部材の前記第１面部に保持される第１基板と、前記第２保持部材に保持される第２基板及びヒートシンクと、前記第１保持部材の前記第２面部に保持され、第１基板及び第２基板に配線で接続された第３基板と、を備える。

Description

本発明は、電装品モジュール及び空気調和機の室外機に関し、特に、その省スペース化に関する。

電装品モジュールの省スペース化を目的として、保持部材の両面に基板を実装する方法が提案されている。例えば、特許文献１には、保持部材の前面に制御動作状況を表示可能な電装品等が実装された回路基板を配設し、背面にパワー素子などが実装される回路基板を配設して、電装品モジュールとすることが開示されている。この電装品モジュールに配設された保持部材前面の回路基板下部には、冷媒回路の冷媒を流通させる冷却用通路が設けられており、背面の回路基板上のパワー素子の丁度裏側に冷却用通路を通すことで、パワー素子を冷却し、発熱を抑制する事を可能としている。

特開２０１０−１７５２３１号公報

特許文献１の電装品モジュールのように、パワー素子の冷却手段として冷媒冷却が採用されていると、電装品モジュール内に冷却用通路を配設するためにスペースを設ける必要がある。電装品モジュール内の更なる省スペース化のために、冷媒冷却に代えて、送風機室内のファンの届かない余剰スペースになどにパワー素子に繋がるヒートシンクを配設する事が有効であると考えられる。しかし、保持部材の背面にパワー素子が搭載された基板を配設する構成では、ヒートシンクを実装するスペースを確保できない。

本発明は、上述のような問題点を解決するためになされたものであり、ヒートシンクによる放熱をパワー素子の冷却手段とし、且つ、省スペース化を可能とする電装品モジュール及び空気調和機の室外機を提供することを目的とする。

本発明に係る電装品モジュールは、第１面部及び前記第１面部の背面となる第２面部に基板の保持構造を有する第１保持部材と、前記第１保持部材の前記第２面部の端部に、前記第１保持部材に対して垂直に配設され、一方の面に基板の保持構造を有する第２保持部材と、前記第１保持部材の前記第１面部に保持される第１基板と、前記第２保持部材に保持される第２基板及びヒートシンクと、前記第１保持部材の前記第２面部に保持され、第１基板及び第２基板に配線で接続された第３基板と、を備える。

本発明に係る電装品モジュールによれば、第１保持部材の前面には、第１基板が配置され、第１保持部材の端部に垂直になるように、第２保持部材が配設される。更に、第２保持部材には、第２基板とヒートシンクが設けられており、第１基板、第２基板と第１保持部材の背面に配設された第３基板とが配線接続されている。これにより、ヒートシンクを容易に実装でき、且つ、電装品モジュール内の省スペース化を図る事ができる。

本実施の形態に係る電装品モジュールの斜視図である。 本実施の形態に係る電装品モジュールを背面下側から見た斜視図である。 本実施の形態に係る電装品モジュールの第１保持部材を背面下側から見た斜視図である。 第１保持部材に大型回路基板が保持された様子を背面下側から見た斜視図である。 本実施の形態に係る空気調和機の室外機の分解斜視図である。

実施の形態．
本実施の形態に係る電装品モジュールは、室外側熱交換器、室外送風機、圧縮機の各構成要素と共に空気調和機の室外機を構成するものである。空気調和機の室外機は、前面、背面、右側面、左側面、及び上面を覆う５枚の外郭パネルにより構成された筐体に各構成要素を収容している。左側の送風機室には、室外側熱交換器、及び、前記室外側送風機が配置され、右側の機械室には、電装品モジュール、及び、圧縮機が配置されている。

図１は、本実施の形態に係る電装品モジュール１の斜視図である。また、図２は、本実施の形態に係る電装品モジュール１を背面下側から見た斜視図である。図１及び図２に示すように、電装品モジュール１は、第１保持部材３、第１保持部材３により保持された制御基板２及び回路基板７、第２保持部材４、第２保持部材４により保持されたパワー基板６及びヒートシンク５により構成されている。電装品モジュール１には、保護カバー１１、端子台を取付ける端子台保持部材１３、その他リアクターなどの電装品１２も設けられている。なお、制御基板２、パワー基板６、回路基板７は、それぞれ、本発明の第１基板、第２基板、第３基板の一例である。

第１保持部材３は、室外側熱交換器の前面側及び背面側に基板保持構造を有し、前面に制御基板２を保持し、背面に回路基板７を保持している。なお、前面、背面は、本発明の第１面部、第２面部の一例である。第１保持部材３の有する保持構造は、例えば、制御基板２、回路基板７を嵌合固定する鉤部であり、鉤部が制御基板２、回路基板７の周縁部に嵌合することにより保持することができる。前面に保持される制御基板２は、例えば、空気調和機の室外機の運転状況などを表示する電装品などを搭載している。制御基板２は、前面の外郭パネルの内側に設けられており、外郭パネルの開閉可能部位を開閉することにより、据え付け後のメンテナンスが可能な位置に配置されている。

第１保持部材３の側縁部３１ａ、ｂのうち、筐体の右側面に近接する側縁部３１ａには、端子台保持部材１３が、第１保持部材３の側縁部３１ａに垂直になるように配設されている。端子台保持部材１３には、電源供給及び室内機・室外機間の通信を行う配線が接続され、端子台保持部材１３を経由した配線が、制御基板２、パワー基板６、回路基板７、その他の電装品１２などに接続されている。第１保持部材３の側縁部３１ａに近接する領域には、配線１０ａを通すための穴３２が形成されており、制御基板２に接続される配線１０ａを通過させている。

第２保持部材４は、筐体の上面の外郭パネルの内側に、上面の外郭パネルと平行になるように位置しており、第１保持部材３の上端部３３の背面側において、第１保持部材３に対して垂直に配設されている。正面視において、第２保持部材４の一方の側縁部４１ａは、端子台保持部材１３が配設された第１保持部材３の側縁部３１ａの上部に位置し、もう一方の側縁部４１ｂは、第１保持部材３の側縁部３１ｂよりも左側に張り出している。第２保持部材４下面側の一方の側縁部４１ａ側には、第１保持部材３と同様、鉤部などの基板保持構造を有し、パワー基板６が鉤部の嵌合固定により保持されており、もう一方の側縁部４１ｂ側には、ヒートシンク５が配設されている。第２保持部材４下面側の背面には、第２保持部材４を筐体に取り付けるための爪部４ａが形成されている。基板保持構造は、少なくとも下面側に設けられていればよいが、第１保持部材３と同様、第２保持部材４の上面側及び下面側の両面に設けられていてもよい。

パワー基板６は、インバータ回路などを含むパワー素子や、ファン駆動素子、コンデンサ等の発熱する電子部品を搭載した基板である。パワー基板６は、回路基板７に接続されており、配線１０ｂを通じて電源が供給され、制御信号を送受信して動作が制御されている。ヒートシンク５は、パワー基板６に近接し左側に張り出した位置に配置され、パワー基板６の放熱を行う冷却手段として搭載されている。パワー基板６と、ヒートシンク５との間には、保護カバー１１が取り付けられている。保護カバー１１は、第２保持部材４の爪部４ａを空気調和機の室外機の仕切板に引っ掛けて取り付けられる際にパワー基板６とヒートシンク５との接続を保護するためのものである。

図３は、本実施の形態に係る電装品モジュール１の第１保持部材３を背面下側から見た斜視図である。図３に示すように、第１保持部材３の背面には、凹部３０に嵌め込まれ、固定用部材８により固定された回路基板７と、そのほかの電装品１２が配設されている。回路基板７は、外部から送られる消費電力を抑制する信号を受信するための基板であり、回路基板７の裏面の制御基板２及び第２保持部材４の下面に配置されたパワー基板６のそれぞれに配線接続されている。回路基板７には、ＣＰＵやメモリ等の電子部品が搭載されており、電装品１２としては、リアクター、ノイズフィルターなどの電子部品が搭載されている。回路基板７が保持される第１保持部材３の裏面には、矩形状の凹部３０が形成されている。凹部３０は、矩形状の固定面３０ａと、第１保持部材３の厚み方向に突出し、鉤部を有する壁面３０ｂとにより囲われて形成されている。固定面３０ａには、回路基板７が載置され、壁面３０ｂの鉤部が回路基板７の周縁部と嵌合する。固定用部材８は、第１保持部材３に形成されたねじ穴９において第１保持部材３にねじ固定されており、壁面３０ｂと共に回路基板７を挟持している。固定用部材８には、フック部８ａが形成されており、回路基板７とパワー基板６との間を接続する配線が纏められ、掛けられる。

図４は、第１保持部材３に大型回路基板７０が保持された様子を背面下側から見た斜視図である。図４に示すように、第１保持部材３の凹部３０には、回路基板７に代え、大型回路基板７０として、複数の室内機の運転を一括で操作可能な集中コントローラに接続するための基板を設けることができる。又は、回路基板７に加え、大型回路基板７０よりサイズの小さいサブ基板を搭載し、大型回路基板７０と同等の機能を持たせてもよい。なお、サブ基板は、本発明の第４基板の一例である。回路基板７よりもサイズの大きい大型回路基板７０が第１保持部材３に保持される場合には、固定用部材８が取り除かれ、固定面３０ａの全面に大型回路基板７０が載置され、壁面３０ｂにより挟持される。回路基板７及びサブ基板が搭載される場合にも、第１保持部材３の固定用部材８を取り除き、固定面３０ａに回路基板７とサブ基板とを隣接して配置すればよい。大型回路基板７０などのように、基板が第１保持部材３の両側縁部３１ａ、ｂまでの領域に配設される場合には、大型回路基板７０が固定用部材８により固定される。回路基板７からパワー基板６までの間の配線を纏めていた固定用部材８のフック部８ａは、大型回路基板７０とパワー基板６とが近接することになるため不要となる。

このように、本実施の形態に係る電装品モジュール１は、第１保持部材３の前面及び背面で制御基板２と回路基板７とを保持し、第１保持部材３の上端に配設された第２保持部材４の下面でパワー基板６とヒートシンク５とを保持する。これにより、ヒートシンク５によりパワー基板６の放熱を可能にし、且つ、機械室１０２内の省スペース化を図ることができる。また、回路基板７が制御基板２及びパワー基板６の近傍に配置されるため、回路基板７と制御基板２及びパワー基板６とをそれぞれ配線接続することが容易となり、回路基板７に接続される配線の距離も短くできる。第１保持部材３の背面には、回路基板７を保持する凹部３０が設けられており、凹部３０の鉤部により回路基板７が嵌合固定される。回路基板７の機能拡張により、回路基板７の大きさが変更されると、固定用部材８により凹部３０の大きさを調整し、回路基板７を固定することができる。回路基板７とパワー基板６とが距離を置いて配置される場合には、固定用部材８のフック部８ａに回路基板７からパワー基板６に接続される配線を纏めて掛けておくことができる。

続いて、電装品モジュール１を空気調和機の室外機に取り付ける方法について説明する。図５は、本実施の形態に係る空気調和機の室外機１００の分解斜視図である。図５に示すように、電装品モジュール１は、背面及び右側面の外郭パネル１５と、筐体の内部を分割する仕切板１４とが取り付けられた状態の空気調和機の室外機１００の内部に取り付けられる。筐体は、仕切板１４により、室外側熱交換器１０４と、室外送風機１０５とを収容する送風機室１０１と、圧縮機１０６を収容する機械室１０２とに分割されている。電装品モジュール１の取り付けは、まず、電装品モジュール１を、制御基板２が機械室１０２の前面に配置され、第１保持部材３の制御基板２と前面側の外郭パネル１５とが対向するように配置する。そして、第２保持部材４の背面に設けられた爪部４ａを仕切板１４に形成された引っ掛け部１４ａに掛け、第２保持部材４を仕切板１４の上端部に載せておき、電装品モジュール１と、機械室１０２とをねじにより締結する。そして、筐体の前面及び左側面の外郭パネル１５を前方右側から筐体の右側面の外郭パネル１５に引っ掛けながら取り付け、上面の外郭パネル１６を上方から載置する。これにより、ヒートシンク５が送風機室１０１に迫り出し、ヒートシンク５以外の電装品モジュール１が機械室１０２に収容された状態で電装品モジュール１が取り付けられた空気調和機の室外機１００が得られる。

なお、上記において、電装品モジュール１を空気調和機の室外機１００に取り付けた場合を例にとり説明しているが、電装品モジュール１は、空気調和機の室外機１００の他にも、パワー素子が搭載される電子機器に取り付けることもできる。

以上説明した、本実施の形態に係る電装品モジュール１によれば、前面及び背面に基板保持構造を有する第１保持部材３と、第１保持部材３の裏面の上端部３３に、垂直に配設される第２保持部材４とを備える。また、第１保持部材３の前面には、制御基板２が保持され、第２保持部材４には、パワー基板６及びヒートシンク５が保持され、第１保持部材３の背面には、制御基板２及びパワー基板６に配線接続される回路基板７が保持される。このように、第２保持部材４の下面にパワー基板６とヒートシンク５とが保持されるため、ヒートシンク５の実装が容易であり、パワー基板６の近傍にヒートシンク５を配置することでヒートシンク５による放熱と、電装品モジュール１の小型化が可能となる。また、回路基板７から回路基板７に接続される制御基板２及びパワー基板６までの距離が短縮されるため、配線接続が容易となり、配線距離を短くすることができる。

また、本実施の形態に係る電装品モジュール１によれば、第１保持部材３に基板を固定する固定用部材８を備える。このように、固定用部材８を用いることで、第１保持部材３の背面にサイズの異なる回路基板７を嵌め込み、保持させることが可能となる。

また、本実施の形態に係る電装品モジュール１によれば、固定用部材８は、回路基板７に接続される配線をまとめるフック部８ａを有する。これにより、回路基板７とパワー基板６との距離が遠い場合でも、配線を纏めておくことができるため、配線と、他の配線との接触を防ぐことができる。

また、本実施の形態に係る電装品モジュール１によれば、第１保持部材３の背面は凹部３０が形成され、回路基板７が凹部３０により固定される。このように、第１保持部材３の凹部３０に回路基板７を嵌め込むことで第１保持部材３に回路基板７が保持される。

また、本実施の形態に係る電装品モジュール１によれば、サブ回路基板を更に備え、第１保持部材３の背面に、回路基板７及びサブ回路基板が隣接して保持される。これにより、第１保持部材３の背面に複数種類の回路基板７を嵌め込むことが可能である。

また、本実施の形態に係る電装品モジュール１によれば、パワー基板６にパワー素子が搭載されていても、パワー基板６が制御基板２、回路基板７とは別個に搭載される。これにより、第２保持部材４にパワー基板６と、ヒートシンク５とを配置し、第１保持部材３に制御基板２、回路基板７を配置することができるため、省スペース化を図ることができる。

また、本実施の形態に係る空気調和機の室外機１００によれば、電装品モジュール１と、室外側熱交換器１０４と、室外送風機１０５と、圧縮機１０６と、を備えている。電装品モジュール１が小型化されるため、空気調和機の室外機１００も小型化でき、且つ、制御基板２を前面側に位置させているため、メンテナンスの容易性が良好である。更に、組立ライン上で組立てやすい。

１ 電装品モジュール、２ 制御基板、３ 第１保持部材、４ 第２保持部材、４ａ 爪部、５ ヒートシンク、６ パワー基板、７ 回路基板、８ 固定用部材、８ａ フック部、９ ねじ穴、１０ａ、１０ｂ 配線、１１ 保護カバー、１２ 電装品、１３ 端子台保持部材、１４ 仕切板、１４ａ 引っ掛け部、１５ 外郭パネル、１６ 外郭パネル、３０ 凹部、３０ａ 固定面、３０ｂ 壁面、３１ａ、３１ｂ、４１ａ、４１ｂ 側縁部、３２ 穴、３３ 上端部、７０ 大型回路基板、１００ 室外機、１０１ 送風機室、１０２ 機械室、１０４ 室外側熱交換器、１０５ 室外送風機、１０６ 圧縮機。

Claims (7)

1. 第１面部及び前記第１面部の背面となる第２面部に基板の保持構造を有する第１保持部材と、
   前記第１保持部材の前記第２面部の端部に、前記第１保持部材に対して垂直に配設され、一方の面に基板の保持構造を有する第２保持部材と、
   前記第１保持部材の前記第１面部に保持される第１基板と、
   前記第２保持部材に保持される第２基板及びヒートシンクと、
   前記第１保持部材の前記第２面部に保持され、第１基板及び第２基板に配線で接続された第３基板と、を備えた
   電装品モジュール。
2. 前記第１保持部材に前記第３基板を固定する固定用部材を備えた
   請求項１に記載の電装品モジュール。
3. 前記固定用部材は、
   前記第２基板と前記第３基板とを接続する配線を係止するフック部を有する
   請求項２に記載の電装品モジュール。
4. 前記第１保持部材の前記第２面部は凹部が形成され、
   前記凹部に前記第３基板が固定された
   請求項１に記載の電装品モジュール。
5. 第４基板を更に備え、
   前記凹部に、前記第３基板及び前記第４基板が保持された
   請求項４に記載の電装品モジュール。
6. 前記第２基板はパワー素子が搭載されたパワー基板である
   請求項１〜５のいずれか一項に記載の電装品モジュール。
7. 請求項１〜６のいずれか一項に記載の電装品モジュールと、室外側熱交換器と、室外送風機と、圧縮機と、を備えた、
   空気調和機の室外機。

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