WO2020066212A1 - 電装品の取付構造、及びチリングユニット - Google Patents

Abstract

電装品の取付構造（１００）は、主面（１Ｓ）を有する取付板（１）と、主面（１Ｓ）に沿って延びる中心軸を有し、主面（１Ｓ）を基準として、主面（１Ｓ）に直交する厚さ方向両側に突出するように配置される電装品（２）を取付板（１）に固定する固定部（３）と、を備える。この構成によれば、電装品（２）が継続的な振動に曝された場合であっても、電装品（２）がずれたり脱落したり、固定部（３）が破損したりすることなく安定的に固定することができる。

Description

電装品の取付構造、及びチリングユニット

　本発明は、電装品の取付構造、及びこれを備えたチリングユニットに関する。
　本願は、２０１８年９月２７日に日本に出願された特願２０１８－１８２４８２号について優先権を主張し、その内容をここに援用する。

　空調装置の一例として、下記特許文献１に記載されたチリングユニット（熱交換ユニット）を備えたものが知られている。このチリングユニットは、空気熱交換器と、空気熱交換器に送風する送風機と、冷凍サイクル内の冷媒を圧縮する圧縮機と、を主に有している。送風機による送風が空気熱交換器に触れることで、冷凍サイクル内を循環する冷媒と、外部の空気との間で熱交換が行われる。

　このような装置は、長時間にわたって高出力のもと継続的に運転される場合があることから、内部の電源回路も大容量の電力に対応できる構成とされている。より具体的には、この種の電源回路は、比較的に大型の電解コンデンサや、トランス（変圧器）、コンダクタ、リアクタを電装品として有している。これら電装品は、平面状をなす装置の内面に対して固定手段を介して押し付けられるように固定されることが一般的である。

日本国特許第５４０１５６３号公報

　ここで、上記のようなチリングユニットでは、圧縮機や送風機のように常態的に回転駆動される機器によって振動が生じる場合がある。この振動が電装品に伝播することによって、当該電装品がずれたり脱落したり、固定部が破損したりする可能性がある。その結果、装置の安定的な運用に影響を及ぼす可能性がある。

　そこで本発明は、電装品を安定的に固定することが可能な電装品の取付構造を提供する。

　本発明の一態様によれば、電装品の取付構造は、主面を有する取付板と、前記主面に沿って延びる中心軸を有し、前記主面を基準として、前記主面に直交する厚さ方向両側に突出するように配置される電装品を前記取付板に固定する固定部と、を備える。

　この構成によれば、電装品が主面を基準として厚さ方向両側に突出するように配置され、かつこの状態で固定部によって取付板に固定されている。即ち、電装品の重心を主面に近づけることが可能となり、振動等の外力が加わった場合に主面上で電装品に働くモーメントを小さく抑えることができる。これにより、例えば電装品の中心軸が主面から離間するように配置されている構成に比べて、当該電装品を安定的に固定することができる。

　また、前記固定部は、前記電装品の重心が前記主面上に位置するように前記電装品を固定してもよい。

　この構成によれば、電装品の重心が主面上に位置していることにより、当該重心位置を中心として電装品に働くモーメントをさらに小さくすることができる。これにより、電装品をさらに安定的に固定することができる。

　また、前記固定部は、前記電装品の前記中心軸方向における両端部が該中心軸方向から見て露出した状態で前記電装品を固定してもよい。

　この構成によれば、電装品の両端部が露出していることにより、当該両端部に空気が接触する。これにより、電装品が発熱した場合であっても、空気によってその熱を逃がして、電装品を冷却することができる。これにより、電装品が適用される装置をより安定的に運用することができる。

　また、前記固定部は、前記中心軸の周方向に延びることで前記電装品の外周を覆う帯状をなし、該固定部は前記中心軸方向において前記電装品の重心と重なる位置に設けられていてもよい。

　この構成によれば、固定部が電装品の外周を覆う帯状をなすとともに、中心軸方向において電装品の重心と重なる位置に設けられている。これにより、電装品に対して振動等の外力が加わった場合であっても、重心を中心として働くモーメントを固定部によって十分に受け止めることができる。その結果、電装品が所定の位置からずれたり脱落したりする可能性を低減することができる。

　また、前記取付板は、前記厚さ方向において前記主面とは反対側に凹むことで、前記電装品を前記厚さ方向の一方側から覆う収容凹部を有してもよい。

　この構成によれば、電装品が、取付板に形成された収容凹部内で厚さ方向の一方側から当該収容凹部によって覆われるように収容されていることから、電装品が所定の位置からずれたり脱落したりする可能性をさらに低減することができる。

　また、前記厚さ方向における前記収容凹部の底面は、前記電装品の外周面に当接していてもよい。

　この構成によれば、収容凹部の底面が電装品の外周面に当接していることから、振動等による外力が電装品に加わった場合であっても、底面によって当該外力が受け止められることで、当該電装品が初期の位置からずれたり脱落したりする可能性をさらに低減することができる。

　また、前記取付板には、前記電装品の外形に対応する形状を有し、該電装品を収容する収容孔部が形成されていてもよい。

　この構成によれば、取付板に孔あけ加工を施すことのみによって、電装品を安定的に固定することが可能な取付構造を得ることができる。また、収容孔部から主面に直交する厚さ方向両側に電装品が露出することになるので、空冷効果が得られる。

　また、本発明の一態様によれば、チリングユニットは、電装品と、前記電装品を取り付ける請求項１から７のいずれか一項に記載の取付構造と、前記電装品及び前記取付構造を収容するコントロールボックスと、を備える。

　上記の態様によれば、電装品をより一層安定的に固定することが可能な電装品の取付構造、及びチリングユニットを提供することができる。

本発明の第一実施形態に係るチリングユニットの構成を示す模式図である。 本発明の第一実施形態に係る電装品の取付構造を中心軸方向から見た断面図である。 本発明の第一実施形態に係る電装品の取付構造の中心軸を含む方向における断面図である。 本発明の第一実施形態に係る電装品の取付構造を中心軸方向から見た断面図である。 本発明の第二実施形態に係る電装品の取付構造の中心軸を含む方向における断面図である。 本発明の第二実施形態に係る電装品の取付構造の変形例を示す断面図である。

［第一実施形態］
　本発明の第一実施形態について、図１から図３を参照して説明する。本実施形態に係る電装品の取付構造１００は、チリングユニット２００のコントロールボックスに好適に適用される。まず、チリングユニット２００の構成について説明する。チリングユニット２００は、水等の各種の液体を、温度をコントロールしながら循環させるための装置であり、空調機や給湯機を含む様々な産業機械に付随して設置される。

　具体的には図１に示すように、チリングユニット２００は、送風機２０１と、冷凍サイクル２０２と、給水系統２０３と、ハウジング２０４と、電装品モジュール９０（コントロールボックス）と、を備えている。送風機２０１は、ハウジング２０４内で、鉛直下方から上方に向かう空気の流れを形成する。送風機２０１の下方には、一対の空気熱交換器２２１（後述）が設けられている。一対の空気熱交換器２２１は、水平方向に互いに対向するように間隔をあけて配置されている。より詳細には、これら空気熱交換器２２１同士の間の間隔は、下方から上方に向かうに従って次第に大きくなっている。詳しくは図示しないが、空気熱交換器２２１は内部に冷媒が流通する伝熱管を有している。

　冷凍サイクル２０２は、空気熱交換器２２１と、圧縮機２２２と、膨張弁２２３と、水熱交換器２２４と、四方弁（不図示）と、を有している。空気熱交換器２２１、圧縮機２２２、膨張弁２２３、四方弁は、ハウジング２０４内の空間に配置されている。空気熱交換器２２１、圧縮機２２２、膨張弁２２３、及び四方弁は配管によって接続されている。送風機２０１は、空気熱交換器２２１によって挟まれた空間の空気をこの空間の外部へ吸い出す。

　給水系統２０３は、温度調節された水を生成する。給水系統２０３は、水と上記の水熱交換器２２４を流通する冷媒との間で熱交換させるための配管と、水を圧送するポンプ２３１と、を有している。水熱交換器２２４は、ハウジング２０４内における空気熱交換器２２１の下方に配置されている。水熱交換器２２４はポンプ２３１と接続されており、ポンプ２３１によって圧送された水は、水熱交換器２２４内を通過することで加熱されたり冷却されたりする。

　次に、冷凍サイクル２０２の動作について説明する。まず、圧縮機２２２は、冷媒を圧縮し、圧縮した冷媒を冷媒回路に供給する。空気熱交換器２２１は、冷媒と、送風機２０１によって取り込まれた外部の空気との間で熱交換を行う。膨張弁２２３は、空気熱交換器２２１内で熱交換をすることで液化した高圧の冷媒を膨張させて低圧化する。空気熱交換器２２１は、冷却運転時には、凝縮器として用いられ室外へ放熱し、加熱運転時には、蒸発器として用いられ室外から吸熱する。

　水熱交換器２２４は、冷媒と、給水配管を通じて取り込まれた水との間で熱交換を行う。水熱交換器２２４は、冷却運転時には蒸発器として用いられ、水の熱を吸熱し、加熱運転時には凝縮器として用いられ、水に対して放熱する。四方弁は、冷却運転時と加熱運転時とで冷媒の流通する方向を切り替える。これにより、冷却運転時には、冷媒が、圧縮機２２２、空気熱交換器２２１、膨張弁２２３及び水熱交換器２２４の順に循環する。一方、加熱運転時には、冷媒が、圧縮機２２２、水熱交換器２２４、膨張弁２２３及び空気熱交換器２２１の順に循環する。

　電装品モジュール９０は、上記のような冷却運転と加熱運転の切換や、吐出される水の温度を調節するための制御を行う。電装品モジュール９０は、ハウジング２０４の内部に収容されている。電装品モジュール９０は、後述する電装品２と、その取付構造１００を収容する。詳しくは図示しないが、電装品モジュール９０は、制御回路と、電源回路と、を主に備えている。電装品の取付構造１００は、電装品モジュール９０の一部として、各種の回路素子を所定の位置に固定するために用いられる。
　図２、図３に示すように、本実施形態に係る電装品の取付構造１００は、取付板１と、電装品２を取付板１に固定する固定部３と、を備えている。

　取付板１は、一例として空調機器のチリングユニット２００の内部に設けられた板状の部材である。取付板１の厚さ方向における一方側の面は、主面１Ｓとされている。本実施形態では、主面１Ｓは水平方向と鉛直方向とに広がる平面である。主面１Ｓには、後述する電装品２を収容するための収容凹部１１が形成されている。収容凹部１１は、上記厚さ方向において主面１Ｓとは反対側に向かって凹むことで、電装品２を上記厚さ方向の一方側から覆っている。

　電装品２は、不図示の電源回路等に用いられる回路素子である。電装品２として具体的には、電解コンデンサやトランス、リアクタ、コンダクタが適用される。本実施形態では、電装品２は、中心軸Ｏｃを中心とする円柱状をなしている。中心軸Ｏｃは、上記の主面１Ｓに沿って延びている。より詳細には、中心軸Ｏｃは、鉛直方向に延びるとともに、主面１Ｓ上に位置している。図３に示すように、電装品２の中心軸Ｏｃ方向における両側の端部は、いずれも中心軸Ｏｃに直交する水平面上に広がっている。電装品２の中心軸Ｏｃ方向における一方側（上側）の端部は上端部２１とされ、他方側（下側）の端部は下端部２２とされている。

　電装品２の上端部２１には、複数の端子２３が設けられている。これら複数の端子２３は、中心軸Ｏｃ方向における収容凹部１１の一方側（上側）の面（凹部上面１２）と電装品２の上端部２１との間に形成された間隙に収容されている。なお、電装品２の下端部２２は、中心軸Ｏｃ方向における収容凹部１１の他方側（下側）の面（凹部下面１３）に対して隙間なく当接している。即ち、電装品２の上端部２１は凹部上面１２と平行であり、下端部２２は凹部下面１３と平行である。また、電装品２の側面（外周側面２４）は、中心軸Ｏｃを中心とする円筒面状をなすとともに、収容凹部１１における上記厚さ方向を向く面（凹部底面１４）に少なくとも線接触している。言い換えると、外周側面２４と凹部底面１４との間には、わずかに隙間が形成されていてもよいし、外周側面２４と凹部底面１４とが全体にわたって面接触していてもよい。

　電装品２の重心ＣＧは、中心軸Ｏｃ上であって、本実施形態では上端部２１側に偏った位置とされている。電装品２は、上記の主面１Ｓを基準として、主面１Ｓに直交する上記厚さ方向の両側に突出するように配置されている。言い換えると、電装品２は、中心軸Ｏｃを基準として半分が収容凹部１１内に収容され、残りの半分が収容凹部１１の外部に露出している。したがって、中心軸Ｏｃ方向から見て、上端部２１の半分、及び下端部２２の半分が外部に露出している。

　固定部３は、電装品２を取付板１に固定するために設けられている。固定部３は、中心軸Ｏｃの周方向に延びることで電装品２の外周を覆う帯状の固定部本体３１と、固定部本体３１の両端に設けられて当該固定部本体３１を取付板１の主面１Ｓ上に固定するためのボルト３２と、を有している。固定部３は中心軸Ｏｃ方向において電装品２の重心ＣＧと重なる位置に設けられている。図２に示すように、固定部本体３１は、主面１Ｓから離れる方向に延びる一対の側部３３と、これら側部３３の主面１Ｓとは反対側の端部同士を接続する接続部３４と、を有している。接続部３４は電装品２の外周側面２４に対して上記厚さ方向から当接している。即ち、上記厚さ方向における一対の側部３３の寸法は、主面１Ｓからの電装品２の突出高さに基づいて決定される。

　ここで、上記のようなチリングユニットでは、圧縮機や送風機のように常態的に回転駆動される機器によって振動が生じる場合がある。この振動が電装品２に伝播することによって、当該電装品２がずれたり脱落したり、固定部３が破損したりする可能性がある。その結果、装置の安定的な運用に影響を及ぼす可能性がある。

　そこで、本実施形態に係る電装品の取付構造１００では、上述のような各構成を採っている。上述の構成によれば、電装品２が主面１Ｓを基準として上記厚さ方向両側に突出するように配置され、かつこの状態で固定部３によって取付板１に固定されている。即ち、電装品２の重心ＣＧを取付板１の主面１Ｓに近づけることができ、電装品２に振動等の外力が加わった場合に主面１Ｓ上で電装品２に働くモーメントを小さく抑えることができる。これにより、例えば電装品２の中心軸Ｏｃが主面１Ｓから離間するように配置されている構成に比べて、当該電装品２をより安定的に固定することができる。

　特に本実施形態では、電装品２の重心ＣＧが主面１Ｓ上に位置していることにより、当該重心ＣＧ位置を中心として電装品２に働くモーメントをさらに小さくすることができる。これにより、電装品２をさらに安定的に固定することができる。

　加えて、上述の構成によれば、電装品２の両端部が露出していることにより、当該両端部に空気が接触する。これにより、電装品２が発熱した場合であっても、空気によってその熱を逃がして、電装品２を冷却することができる。これにより、電装品２が適用される装置をより安定的に運用することができる。

　さらに加えて、上述の構成によれば、固定部３が電装品２の外周を覆う帯状をなすとともに、中心軸Ｏｃ方向において電装品２の重心ＣＧと重なる位置に設けられている。これにより、電装品２に対して振動等の外力が加わった場合であっても、重心ＣＧを中心として働くモーメントを固定部３によって十分に受け止めることができる。その結果、電装品２が所定の位置からずれたり脱落したり、固定部３が破損したりする可能性を低減することができる。

　さらに、上述の構成によれば、電装品２が、取付板１に形成された収容凹部１１内で上記厚さ方向の一方側から当該収容凹部１１によって覆われるように収容されていることから、電装品２が所定の位置からずれたり脱落したり、固定部３が破損したりする可能性をさらに低減することができる。

　加えて、上述の構成によれば、収容凹部１１の底面が電装品２の外周面に当接していることから、振動等による外力が電装品２に加わった場合であっても、底面によって当該外力が受け止められることで、当該電装品２が初期の位置からずれたり脱落したり、固定部３が破損したりする可能性をさらに低減することができる。

　以上、本発明の第一実施形態について説明した。本発明の要旨を逸脱しない限りにおいて、上記の構成に種々の変更や改修を施すことが可能である。

［第二実施形態］
　次に、本発明の第二実施形態について、図４と図５を参照して説明する。なお、上記第一実施形態と同様の構成については同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。本実施形態では、取付板１に収容凹部１１が形成されておらず、電装品２の外形に対応した孔部（収容孔部１５）が形成されている点で第一実施形態と異なっている。さらに、本実施形態では、電装品２を取付板１に固定するための固定部３が、上記厚さ方向両側に１つずつ設けられている。即ち、電装品２は、一対の固定部３によって上記厚さ方向両側から支持された状態で取付板１に固定されている。取付板１の収容孔部１５の下側の端縁と電装品２の下端部２２とは隙間なく当接している。一方で、収容孔部１５の上側の端縁と電装品２の上端部２１との間には端子２３を収容するための隙間が形成されている。また、本実施形態においても、上記第一実施形態と同様に、電装品２の重心ＣＧは、主面１Ｓ上に位置している。より詳細には、収容孔部１５内における主面１Ｓの延長上に重心ＣＧが位置している。

　上述の構成によれば、電装品２が主面１Ｓを基準として上記厚さ方向両側に突出するように配置され、かつこの状態で固定部３によって取付板１に固定されている。即ち、振動等の外力が加わった場合に、主面１Ｓ上で電装品２に働くモーメントを小さく抑えることができる。これにより、例えば電装品２の中心軸Ｏｃが主面１Ｓから離間するように配置されている構成に比べて、当該電装品２をより安定的に固定することができる。

　さらに加えて、上述の構成によれば、取付板１に孔あけ加工を施すことのみによって、電装品２を安定的に固定することが可能な取付構造を得ることができる。特に本実施形態では、上述の第一実施形態のように収容凹部１１を形成するために板材にしぼり加工やプレス加工を施す必要がなく、孔あけ加工を行うことのみによって収容孔部１５を形成することができることから、製造コストを削減しつつ、作業工数を削減することができる。

　また、収容孔部１５から上記厚さ方向両側に電装品２が露出することになるので、空冷効果が得られる。

　以上、本発明の第二実施形態について説明した。本発明の要旨を逸脱しない限りにおいて、上記の構成に種々の変更や改修を施すことが可能である。例えば、上記の第一実施形態では、１つのみの固定部３が設けられている構成について説明した。しかしながら、図６に示すように、中心軸Ｏｃ方向に間隔をあけて複数（２つ）の固定部３を設ける構成を採ることも可能である。同様に、詳しくは図示しないが、第二実施形態において固定部３を中心軸Ｏｃ方向に間隔をあけて複数設けることも可能である。このような構成によれば、電装品２をより安定的に固定・支持することができる。

　上記の態様によれば、電装品をより一層安定的に固定することが可能な電装品の取付構造、及びチリングユニットを提供することができる。

１…取付板
２…電装品
３…固定部
１１…収容凹部
１２…凹部上面
１３…凹部下面
１４…凹部底面
１５…収容孔部
２１…上端部
２２…下端部
２３…端子
２４…外周側面
３１…固定部本体
３２…ボルト
３３…側部
３４…接続部
９０…電装品モジュール
１００…電装品の取付構造
２００…チリングユニット
２０１…送風機
２０２…冷凍サイクル
２０３…給水系統
２０４…ハウジング
２２１…空気熱交換器
２２２…圧縮機
２２３…膨張弁
２２４…水熱交換器
２３１…ポンプ
１Ｓ…主面
ＣＧ…重心
Ｏｃ…中心軸

Claims (8)

1. 　主面を有する取付板と、
   　前記主面に沿って延びる中心軸を有し、前記主面を基準として、前記主面に直交する厚さ方向両側に突出するように配置される電装品を前記取付板に固定する固定部と、
   を備える電装品の取付構造。
2. 　前記固定部は、前記電装品の重心が前記主面上に位置するように前記電装品を固定する請求項１に記載の電装品の取付構造。
3. 　前記固定部は、前記電装品の前記中心軸方向における両端部が該中心軸方向から見て露出した状態で前記電装品を固定する請求項１又は２に記載の電装品の取付構造。
4. 　前記固定部は、前記中心軸の周方向に延びることで前記電装品の外周を覆う帯状をなし、該固定部は前記中心軸方向において前記電装品の重心と重なる位置に設けられている請求項１から３のいずれか一項に記載の電装品の取付構造。
5. 　前記取付板は、前記厚さ方向において前記主面とは反対側に凹むことで、前記電装品を前記厚さ方向の一方側から覆う収容凹部を有する請求項１から４のいずれか一項に記載の電装品の取付構造。
6. 　前記厚さ方向における前記収容凹部の底面は、前記電装品の外周面に当接している請求項５に記載の電装品の取付構造。
7. 　前記取付板には、前記電装品の外形に対応する形状を有し、該電装品を収容する収容孔部が形成されている請求項１から４のいずれか一項に記載の電装品の取付構造。
8. 　電装品と、
   　前記電装品を取り付ける請求項１から７のいずれか一項に記載の取付構造と、
   　前記電装品及び前記取付構造を収容するコントロールボックスと、
   　を備えるチリングユニット。

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