KR20180111506A - 리액터를 갖는 기기 - Google Patents

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KR20180111506A
KR20180111506A KR1020180020938A KR20180020938A KR20180111506A KR 20180111506 A KR20180111506 A KR 20180111506A KR 1020180020938 A KR1020180020938 A KR 1020180020938A KR 20180020938 A KR20180020938 A KR 20180020938A KR 20180111506 A KR20180111506 A KR 20180111506A
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데이타 세키구치
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히타치 어플라이언스 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명의 과제는, 리액터 주위에 금속 재료를 설치한 기기의 진동을 저감하는 것이다. 본 발명은, 제어 기판과, 제어 기판에 전기적으로 접속된 리액터와, 제어 기판 및 리액터를 수납한 제어 기판 수납부와, 제어 기판에 대략 평행하게 설치되고 금속 재료를 포함해서 형성된 평면부 또는 제어 기판 커버를 갖는 기기로서, 리액터에 전류가 흐르면 발생하는 누설 자속량에는 이방성이 있고, 평면부 또는 제어 기판 커버가 위치하는 방향이 누설 자속량이 적은 방향으로 되도록 리액터를 배치했다.

Description

리액터를 갖는 기기{APPARATUS WITH REACTOR}
본 발명은, 리액터를 갖는 기기에 관한 것이다.
압축기 모터의 가변속(可變速)을 목적으로, 상용 전원을 직류 전압으로 변환하는 컨버터 회로를 마련하는 것이 알려져 있다. 컨버터 회로에는, 많은 경우 다이오드 브리지와 평활용 전해 콘덴서가 배치된다. 그러나, 평활용 전해 콘덴서를 마련하는 것만으로는 고조파 성분의 영향을 저감하는 것이 곤란하기 때문에, 다이오드 브리지와 평활용 전해 콘덴서의 전단(前段)에 리액터를 설치하는 것이 알려져 있다.
그러나, 이 리액터는, 특히 소형으로 됨에 따라 통전시에 누설 자속을 발생시킨다. 리액터 부근에, 예를 들면 판상(板狀)의 금속이 배치되어 있을 경우, 누설 자속이 금속에 간섭해서 이음(異音)을 발생시키는 경우가 있다.
이 누설 자속에 의한 이음 발생의 대책으로서, 특허문헌 1은, 리액터와 기판 케이스 커버(2) 사이에 방진(防振) 형상의 금속 커버(14)를 마련하고 있다.
일본국 특개평 11-102825호 공보
특허문헌 1과 같이 기판 케이스 커버(2)와는 다른 금속 부재를 이용하면, 리액터 등을 수납하는 영역이 대형화한다. 리액터 등을, 예를 들면 냉장고에 설치할 경우, 냉장고의 수납실 영역이 감소해버리게 된다.
상기 사정을 감안하여 이루어진 본 발명은, 제어 기판과, 해당 제어 기판에 전기적으로 접속된 리액터와, 상기 제어 기판 및 상기 리액터를 수납한 제어 기판 수납부와, 상기 제어 기판에 대략 평행하게 설치되고 금속 재료를 포함해서 형성된 평면부 또는 제어 기판 커버를 갖는 기기로서, 상기 리액터에 전류가 흐르면 발생하는 누설 자속량에는 이방성이 있고, 상기 평면부 또는 상기 제어 기판 커버가 위치하는 방향이 상기 누설 자속량이 적은 방향으로 되도록 상기 리액터를 배치한 것을 특징으로 한다.
도 1은 실시예 1의 냉장고의 정면도.
도 2는 실시예 1의 냉장고의 X-X 단면도.
도 3은 실시예 1의 제어 기판 및 제어 기판의 부착 구조의 분해 사시도.
도 4는 실시예 1의 제어 기판에 설치된 전기적 시스템을 포함하는 블럭도.
도 5는 실시예 1의 리액터의 (a) 사시도, (b) 리액터 내부의 코어의 사시도.
도 6은 비교예의 (a) 리액터를 부착한 상태를 나타내는 도면, (b) 리액터 부착 상태에서 각 방향에 생기는 누설 자속을 나타내는 레이더 차트.
도 7은 실시예 1의 (a) 리액터를 부착한 상태를 나타내는 도면, (b) 리액터 부착 상태에서 각 방향에 생기는 누설 자속을 나타내는 레이더 차트.
이하, 본 발명의 실시예에 대해서 첨부의 도면을 참조하면서 설명한다. 실시예에서는, 제어 기판 및 리액터를 갖는 기기의 일례로서 냉장고를 들어서 설명하지만, 제어 기판 및 리액터를 갖는 동시에, 예를 들면 이들을 수납하는 금속 재료로 형성된 제어 기판 수납부 또는 제어 기판 커버를 갖고 있으면, 특히 기기는 제한되지 않는다.
[실시예1]
도 1은 본 실시예의 냉장고(1)의 정면도, 도 2는 냉장고(1)의 X-X 단면도, 도 3은 제어 기판(7) 및 제어 기판(7)의 부착 구조의 분해 사시도이다.
냉장고(1)는 식품을 보관하기 위한 저장실을 복수 구비하고 있고, 본 실시예에서는 냉장실(2), 야채실(3) 및 냉동실(4)을 구비하고 있다. 냉장고(1)의 배면 내부에는, 예를 들면 삼상 교류 전력을 인가 가능한 전동기에 의해 구동되는 압축기(5), 냉장고(1) 내의 냉기를 순환시키는 팬용 전동기(6), 압축기(5)의 전동기나 팬용 전동기(6)를 구동 및 제어하는 제어 기판(7), 각 저장실의 온도를 검출하는 실내 온도 센서, 및 냉동 사이클 요소 등으로 구성되어 있다.
냉동 사이클 요소는 주지 대로 압축기(5), 응축기, 팽창 밸브, 증발기, 및 냉매 배관 등으로 구성되어 있고, 이들 구성부품은 주로 냉장고(1)의 배면측, 및 측면측에 배치되어 있다.
[제어 기판 수납부(10)]
냉장고(1)는, 배면측에 금속 재료로 형성된 배면판(11)을 갖는다. 배면판(11)에는, 제어 기판 수납부(10)가 설치되어 있다. 제어 기판 수납부(10)는, 배면판(11)을 부분적으로 정면측을 향해서 오목하게 만든 영역으로서 형성할 수 있고, 후술하는 제어 기판(7)의 면방향과 대략 평행한 평면부(101)와, 평면부(101)에 대략 수직한 측면둘레부(102)를 갖는다. 평면부(101)는, 예를 들면 사각 형상이며, 측면둘레부(102)는, 예를 들면 평면부(101)보다 작은 치수의 고리모양으로 이루어진다. 후술하는 리액터(8)에 의해 생기는 누설 자속의 주파수 근방에 있어서, 평면부(101)보다 측면둘레부(102) 쪽이 공진하기 어려운 형상으로 형성되어 있다. 이 누설 자속의 주파수는, 리액터(8)에 흐르는 교류 전류의 주파수 영역과 동일하다.
제어 기판 수납부(10)를 마련한 영역에는, 냉장고(1)의 정면측으로부터 순차적으로, 제어 기판 수납부(10)의 평면부(101), 프레임(9), 제어 기판(7) 및 리액터(8), 그리고 제어 기판 커버(12)가 설치되어 있다. 이렇게, 리액터(8)의 일방 측에는 제어 기판 수납부(10)가, 타방 측에는 제어 기판 커버(12)가 위치해 있다. 제어 기판 수납부(10)와 제어 기판 커버(12)는, 금속 재료, 예를 들면 판금 재료로 성형되고 있고, 또한 제어 기판(7)에 대략 평행하게 설치되어 있다.
프레임(9)은 수지 재료로 성형할 수 있고, 제어 기판(7)이 제어 기판 배치부(91)에, 리액터(8)가 리액터 배치부(92)에 부착되어 있다. 리액터(8)는, 리액터 배치부(92) 내에서, 제어 기판(7)의 면 내에 일부가 겹치도록, 즉 제어 기판(7)의 옆에 배치되어 있다. 또한 리액터(8)는, 프레임(9)이 갖는 클로(爪)에 걸려 있다. 후술하는 바와 같이, 본 실시예에서는 리액터(8)의 누설 자속이 많은 방향을 측면둘레부(102) 측에 설정하고 있기 때문에, 리액터(8)로부터 평면부(101)까지의 거리보다, 리액터(8)로부터 측면둘레부(102)까지의 거리 쪽이 긴 것이 바람직하다.
리액터(8)로부터 제어 기판 커버(12)까지의 거리와, 리액터(8)로부터 평면부(101)까지의 거리는, 프레임(9)의 두께를 조정함으로써 적합하게 설정할 수 있다. 평면부(101)와 제어 기판 커버(12)를 비교하면, 평면부(101)가 발포 단열재나 진공 단열재에 의해 지지되어 있는 한편, 제어 기판 커버(12)는 비교적 자유로운 상태로 배치되어 있기 때문에, 제어 기판 커버(12) 쪽이 진동하기 쉽다. 이 때문에, 본 실시예에서는, 리액터(8)로부터 제어 기판 커버(12)까지의 거리 쪽이, 리액터(8)로부터 평면부(101)까지의 거리보다 길어지도록 하고 있다. 이에 따라 제어 기판 커버(12)로의 누설 자속량을 비교적 저감할 수 있으므로, 진동을 억제할 수 있다.
[전기적 시스템]
도 4는 본 실시예의 제어 기판(7)에 마련된 전기적 시스템을 포함하는 블럭도이다.
제어 기판(7)에는, 컨버터 회로(16), 인버터 회로(18), 제어 전원 회로(19), 고내 부하 제어 회로(22), 및 압축기 제어 회로(23)가 설치되어 있다.
(컨버터 회로(16))
컨버터 회로(16)는, 상용 전원(13)의 교류 전력을 직류 전력으로 변환할 수 있다. 컨버터 회로(16)는, 2개의 다이오드(141, 142)와, 2개의 다이오드(141, 142)의 사이에 직렬로 접속된 2개의 평활용 전해 콘덴서(151, 152)를 갖는다.
다이오드(141)의 애노드 측에는, 제어 기판(7)의 밖에 배치되어 있는 리액터(8)의 일단이 전기적으로 접속되어 있고, 리액터(8)의 타단에는 상용 전원(13)의 일단이 전기적으로 접속되어 있다. 또한 다이오드(141)의 캐소드 측에는, 평활용 전해 콘덴서(151)의 일단이 전기적으로 접속해 있다.
평활용 전해 콘덴서(151)의 타단은, 상용 전원(13)의 타단 및 평활용 전해 콘덴서(152)의 일단이 전기적으로 접속해 있다.
다이오드(142)의 애노드 측에는, 평활용 전해 콘덴서(152)의 타단이 전기적으로 접속해 있고, 캐소드 측에는 다이오드(141)의 캐소드 측 및 리액터(8)의 일단이 전기적으로 접속해 있다.
다이오드(141)의 캐소드 측 및 애노드 측 각각은, 인버터 회로(18) 및 제어 전원 회로(19)의 입력 단자에 전기적으로 접속해 있다. 상용 전원(13)은, 예를 들면 100V/50Hz의 교류 파형이다.
이렇게 구성된 컨버터 회로(16)에 의해, 상용 전원(13)의 교류 전력은, 고압 직류 전압(17)으로 변환된다.
상용 전원(13)의 교류 전력을 적합하게 직류화한 고압 직류 전압(17)을 형성하기 위해서 평활용 전해 콘덴서(15)가 이용되고 있다. 평활용 전해 콘덴서(15)에는, 평활용 전해 콘덴서(151, 152) 각각의 전압보다 상용 전원(13)으로부터의 인가 전압이 큰 기간만, 평활용 전해 콘덴서(15)의 방전 에너지를 보충하는 형식으로 전류가 흐르기 때문에, 고조파를 포함한 전류 파형이 된다. 그 때문에, 고조파 성분을 억제시키기 위해, 리액터(8)가 평활용 전해 콘덴서(15)(컨버터 회로(16)) 전단에 배치되어 있다. 리액터(8)의 부착 구조는 후술한다.
(인버터 회로(18))
인버터 회로(18)는, 압축기(5)를 가변속 구동시키는 제어 신호를 발신할 수 있다. 압축기(5)의 전동기를 가변속 구동시키기 위해서는, 회전수에 따른 교류 전압 파형을 인가할 필요가 있다.
컨버터 회로(16)에 의해 성형된 고압 직류 전압(17)은, 인버터 회로(18)에 의해 임의의 교류 파형으로 변환된다. 어떤 교류 파형을 성형할지는, 압축기 제어 회로(23)에 의해 지령된다.
이렇게, 고압 직류 전압(17)은, 예를 들면 IGBT 등의 반도체 파워 소자를 6개 사용한 인버터 회로(18)(삼상 교류 생성 회로)에 의해 임의의 교류 파형으로 변환되어, 압축기(5)에 출력된다.
(제어 전원 회로(19))
고압 직류 전압(17)은, 인버터 회로(18)에 공급될 뿐만 아니라 제어 전원 회로(19)에 공급된다. 제어 전원 회로(19)는, 고압 직류 전압(17)을 강압(降壓)해서, 예를 들면 12V나 5V의 저압 직류 전압(20)을 생성한다. 저압 직류 전압(20)은 팬용 전동기(6)의 구동, 각종 온도 센서(21), 온도 센서(21)의 정보가 입력되어서 각 부를 제어하는 고내 부하 제어 회로(22)의 전원 전압 등에 이용된다.
(리액터(8))
도 5는 본 실시예의 (a) 리액터(8)의 사시도, (b) 리액터(8) 내부의 코어(80)의 사시도이다.
리액터(8)는, 코어(80), 코어(80)에 감긴 권선(84) 및 권선(84)을 수납하는 보빈(83)을 갖는다. 코어(80)는, E자 모양의 E 코어(81)와, I자 모양의 I 코어(82)를 갖고 있다. I 코어(82)는, E 코어(81)의 「E」자 모양의 우측(「=」 부분)에 극간(24)을 사이에 두고 위치해 있고, 「E」자 모양의 좌측 부분인 막대 형상 부분(「|」 부분)의 연장 방향에 대략 평행한 방향을 향해 있다. 권선(84)은, 양단 각각이 리액터(8) 외측 부분으로 뻗어나와 있어, 단자에 의해 제어 기판(7) 중 권선(84)에 접속해야 할 부분에 부착할 수 있다.
E 코어(81) 및 I 코어(82)의 사이에는, 자기 포화에 의한 인덕턴스의 저하를 피하기 위해서, 극간(24)이 형성되어 있다. 극간(24)은, 공기나 시트로 형성할 수 있다. 시트로서는 절연물을 채용할 수 있다.
극간(24)에 의해 자기 포화를 피하기 쉬워지지만, 한편으로 극간(24)으로부터 자속이 누설하기 쉬워지게도 된다.
제어 기판 커버(12)나, 제어 기판 수납부(10)에 누설 자속이 간섭하면, 금속 재료인 제어 기판 커버(12)나 제어 기판 수납부(10)(특히 평면부(101))를 진동시켜, 이음 발생의 요인이 된다. 본 실시예의 리액터(8)에 의한 누설 자속에는 이방성이 있고, 누설 자속이 많은 방향(다누설(多漏) 방향)과 적은 방향(소누설(少漏) 방향)이 존재한다. 즉, (다누설 방향에 있어서의 누설 자속) > (소누설 방향에 있어서의 누설 자속)의 관계가 성립된다.
(리액터(8)와, 제어 기판 커버(12) 및 평면부(101)와의 위치 관계)
본 실시예에서는, 제어 기판(7)으로부터 독립시켜서 리액터(8)를 배치하고, 또한 권선(84)의 단자를 써서 제어 기판(7)에 접속시키고 있기 때문에, 리액터(8)의 방향을 비교적 자유롭게 조정할 수 있다.
도 6은 비교예이며, (a) 리액터(8)의 다누설 방향이 제어 기판 커버(12) 및 평면부(101)의 수선에 대략 평행해지도록 배치한 상태를 나타내는 도면, (b) 이 상태의 각 방향에 대한 누설 자속량을 플롯한 레이더 차트이다. 도 7은 본 실시예이며, (a) 리액터(8)의 다누설 방향이 제어 기판 커버(12) 및 평면부(101)에 대략 평행해지도록 배치한 상태를 도시한 도면, (b) 이 상태의 각 방향에 대한 누설 자속량을 플롯한 레이더 차트이다.
비교예 및 본 실시예에서 이용하고 있는 코어 형상에서는, E 코어(81)의 「E」자 모양의 좌우측을 향하는 방향(도 6 (b)의 1 방향 및 5 방향, 도 7 (b)의 지면(紙面) 수직 방향)의 누설 자속량이, 「E」자 모양의 상하 방향(도 6 (b)의 3 방향 및 7 방향, 도 7 (b)의 3 방향 및 7 방향) 및 지면 수직 방향을 향하는 방향(도 6의 지면 수직 방향, 도 7 (b)의 1 방향 및 5 방향)의 누설 자속량보다 많다.
따라서, 비교예와 같이 리액터(8)를 배치한 경우에는, 다누설 방향의 자속이 제어 기판 커버(12)나 평면부(101)에 대략 수직하게 입사한다. 즉, 제어 기판 커버(12)나 평면부(101)의 수선의 방향으로 발생하는 누설 자속량은 많고, 판금 부재에 대하여 간섭하기 쉬운 배치임을 알 수 있다.
한편으로, 본 실시예와 같이 리액터(8)를 배치한 경우에는, 소누설 방향의 자속이 제어 기판 커버(12)나 평면부(101)에 대략 수직하게 입사한다. 즉, 제어 기판 커버(12)나 평면부(101)의 수선의 방향으로 발생하는 누설 자속량은 적고, 판금 부재에 대하여 간섭하기 어려운 배치임을 알 수 있다.
또한, 다누설 방향 및 소누설 방향은, 반드시 서로 대략 직교한다고는 한정할 수 없고, 코어를 어떻게 형성할지 등에 의존하지만, 예를 들면 소누설 방향을, 누설 자속량이 최대로 되는 방향에 있어서의 누설 자속량의 0.7배 이하로 되는 방향이라고 생각해도 된다.
이렇게, 본 실시예에 의하면, 도 7과 같이 리액터(8)가 발생하는 누설 자속의 분포를 파악하고, 그 누설 자속이 주위의 판금 부품에 간섭하기 어려운 방향으로 리액터를 배치 함으로써, 리액터의 누설 자속에 의한 이음의 발생을 저감할 수 있다.
1…냉장고, 2…냉장실, 3…야채실, 4…냉동실, 5…압축기, 6…팬용 전동기, 7…제어 기판, 8…리액터, 80…코어, 81…E 코어, 82…I 코어, 9…프레임, 10…제어 기판 수납부, 101…평면부, 102…측면둘레부, 11…배면판, 12…제어 기판 커버, 13…상용 전원, 141,142…다이오드, 151,152…평활용 전해 콘덴서, 16…컨버터, 17…고압 직류 전압, 18…인버터 회로, 19…제어 전원 회로, 20…저압 직류 전압, 21…각 부 온도 센서, 22…고내 부하 제어 회로, 23…압축기 제어 회로, 24…극간

Claims (4)

  1. 제어 기판과,
    해당 제어 기판에 전기적으로 접속된 리액터와,
    상기 제어 기판 및 상기 리액터를 수납한 제어 기판 수납부와,
    상기 제어 기판에 대략 평행하게 설치되고 금속 재료를 포함해서 형성된 평면부 또는 제어 기판 커버를 갖는 기기로서,
    상기 리액터에 전류가 흐르면 발생하는 누설 자속량에는 이방성이 있고,
    상기 평면부 또는 상기 제어 기판 커버가 위치하는 방향이 상기 누설 자속량이 적은 방향으로 되도록 상기 리액터를 배치한 것을 특징으로 하는 기기.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제어 기판 수납부는, 상기 리액터에 흐르는 교류 전류의 주파수의 적어도 어느 하나에 있어서, 상기 평면부보다 공진하기 어려운 측면둘레부를 갖고,
    상기 누설 자속량이 많은 방향이 상기 측면둘레부를 향하고, 상기 누설 자속량이 적은 방향이 상기 평면부 또는 상기 제어 기판 커버를 향하도록 상기 리액터를 배치한 것을 특징으로 하는 기기.
  3. 제1 항 또는 제2 항에 있어서,
    상기 리액터는, 상기 제어 기판으로부터 독립하여 방향을 조정할 수 있는 것을 특징으로 하는 기기.
  4. 제1 항 또는 제2 항에 있어서,
    상기 평면부 및 상기 제어 기판 커버를 갖고,
    상기 리액터에 흐르는 교류 전류의 주파수의 적어도 어느 하나에 있어서, 상기 평면부 및 상기 제어 기판 커버는, 한쪽보다 다른 쪽이 공진하기 쉽고,
    상기 리액터로부터 상기 다른 쪽까지의 거리보다, 상기 리액터로부터 상기 한쪽까지의 거리 쪽이 짧은 것을 특징으로 하는 기기.
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