WO2024116624A1

WO2024116624A1 - トロイダルコイルの冷却構造および空気調和装置の室外機

Info

Publication number: WO2024116624A1
Application number: PCT/JP2023/037501
Authority: WO
Inventors: 雄英宮▲崎▼; 真規吉田; 圭司原田
Original assignee: 三菱電機株式会社
Priority date: 2022-12-02
Filing date: 2023-10-17
Publication date: 2024-06-06

Abstract

トロイダルコイルの冷却構造（１００）は、トロイダルコイル（１０）と、プリント配線板（９）と、仕切り板（８）と、放熱グリス（１７）と、柱（５１）と、押さえ板（５０）とを備えている。巻線（１３）の張出部（１８ｂ）は、トロイダルコイル（１０）が放熱グリス（１７）に重なる方向にトロイダルコイル（１０）を移動可能にプリント配線板（９）に接続されている。押さえ板（５０）は、トロイダルコイル（１０）を放熱グリス（１７）に押し付けるように構成されている。

Description

トロイダルコイルの冷却構造および空気調和装置の室外機

　本開示は、トロイダルコイルの冷却構造および空気調和装置の室外機に関するものである。

　従来、トロイダルコイルの冷却構造が知られている。たとえば、特開２０２０－１８８１３１号公報（特許文献１）には、トロイダルコイルの冷却構造が記載されている。この公報では、トロイダルコイルにおけるコイルカバーの開口部側に位置する部位が筐体に熱的に接続されている。

特開２０２０－１８８１３１号公報

　トロイダルコイルの巻線はコアに金属線を巻く際、巻き方、巻き始めや巻き終わりなどの状況により巻線高さにばらつきが発生する。特に空気調和装置の室外機のような使用電流の大きいパワーエレクトロニクス機器では、トロイダルコイルの巻線の温度上昇を抑えるため、巻線に太い金属線が使用される。金属線が太い場合、塑性加工の必要曲げ圧力が大きくなり、ばらつきはより大きくなる。さらにトロイダルコイルでは巻線の配線端がプリント配線板のスルーホールに挿入されはんだにより固定されるがこの際に取り付け高さのばらつきが生じる。

　上記公報では、トロイダルコイルとコイルカバーに隙間が設けられ、高さのばらつきが吸収されているが、隙間と反対側である筐体側ではトロイダルコイルは熱伝導シートに熱的に接続されているのみである。熱伝導シートはトロイダルコイルの巻線の最も外側の面のみに熱的に接続されているため、接触面積が小さく熱抵抗が大きい。

　さらにトロイダルコイルの巻線高さのばらつきと取り付け高さのばらつきを吸収するためには放熱シートは厚くなければならない。一般的な放熱シートは柔軟性のある樹脂と熱伝導性のあるフィラーで構成されるが、圧縮できる寸法には限界があり圧縮できる寸法は一般的には３０％程度であると言われている。例えば１ｍｍの厚さの放熱シートでは圧縮できる寸法は０．３ｍｍ程度であり、ばらつきが１ｍｍの場合には３ｍｍ程度の放熱シートの厚さが必要となる。熱抵抗は接触面積と熱伝導率に反比例し厚さに比例するため厚くなるとさらに熱抵抗が大きくなる。

　本開示は上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、トロイダルコイルの巻き線ばらつきおよび固定ばらつきを吸収し、接触面積を拡大させた熱的接続を実現し、低熱抵抗で放熱することができるトロイダルコイルの冷却構造およびそれを備えた空気調和装置の室外機を提供することである。

　本開示のトロイダルコイルの冷却構造は、トロイダルコイルと、プリント配線板と、金属筐体と、放熱グリスと、柱と、押さえ板とを備えている。トロイダルコイルは、コアとコアに巻き回された巻線とを含んでいる。プリント配線板は、トロイダルコイルが実装され、かつ表面と裏面とを含んでいる。金属筐体は、プリント配線板の裏面に対して表面と反対側に配置されている。放熱グリスは、トロイダルコイルと金属筐体との間に配置されている。柱は金属筐体に支持されている。押さえ板は、柱に接続され、かつ金属筐体とでトロイダルコイルを挾む。巻線は、コアから張り出し、かつプリント配線板の表面に沿って延びる張出部を含んでいる。巻線の張出部は、トロイダルコイルが放熱グリスに重なる方向にトロイダルコイルを移動可能にプリント配線板に接続されている。押さえ板は、トロイダルコイルを放熱グリスに押し付けるように構成されている。

　本開示のトロイダルコイルの冷却構造によれば、トロイダルコイルの巻き線ばらつきおよび固定ばらつきを吸収し、接触面積を拡大させた熱的接続を実現し、低熱抵抗で放熱することができる。

実施の形態１に係る空気調和装置の室外機を正面側から示す模式図である。実施の形態１に係る空気調和装置の室外機を平面側から示す模式図である。実施の形態１に係るトロイダルコイルの概略上面図である図３Ａおよび概略側面図である図３Ｂである。実施の形態１に係るトロイダルコイルの冷却構造を示す概略断面図である。実施の形態２に係るトロイダルコイルの冷却構造を示す概略断面図である。実施の形態３に係るトロイダルコイルの冷却構造を示す概略断面図である。実施の形態４に係るトロイダルコイルの冷却構造を示す概略断面図である。実施の形態５に係るトロイダルコイルの冷却構造を示す概略断面図である。実施の形態５に係るトロイダルコイルの概略上面図である図９Ａおよび概略側面図である図９Ｂである。実施の形態６に係るトロイダルコイルの冷却構造を示す概略断面図である。実施の形態６に係るトロイダルコイルの冷却構造を示す概略平面図である。実施の形態７に係るトロイダルコイルの概略上面図である図１２Ａおよび概略側面図である図１２Ｂである。実施の形態７に係るトロイダルコイルの概略上面図である図１３Ａおよび概略側面図である図１３Ｂである。実施の形態８に係るトロイダルコイルの冷却構造を示す概略断面図である。実施の形態８に係るトロイダルコイルを固定する前の板バネを示す概略断面図である。実施の形態８に係るトロイダルコイルの冷却構造の板バネを示す概略斜視図である。

　以下、図面を参照して、実施の形態について説明する。なお、図中において、同一または相当する部分には同一の符号を付してその説明は繰り返さない。

　実施の形態１．
　先ず実施の形態１に係る空気調和装置の室外機１の構成について説明する。図１は、実施の形態１に係る空気調和装置の室外機１を正面側から示す模式図である。図２は、実施の形態１に係る空気調和装置の室外機１を平面側から示す模式図である。

　図１および図２を参照して、本実施の形態に係る空気調和装置の室外機１には、圧縮機２、熱交換器３、基板取付板４、室外機ファン５などが内蔵されている。空気調和装置の室外機１は、トロイダルコイル１０の冷却構造１００を備えている。室外機１は、送風するための室外機ファン５が配置された送風機室７と、プリント配線板９が配置された機械室６と、送風機室７と機械室６とを隔てる仕切り板８とを備えている。室外機１は機械室６と送風機室７に仕切り板８で分割されている。圧縮機２および基板取付板４は機械室６に配置されている。熱交換器３および室外機ファン５は送風機室７に配置されている。仕切り板８は、送風機室７から機械室６に水滴が侵入しにくいように構成されている。仕切り板８は、熱伝導性がある金属プレートなどで構成されている。

　圧縮機２は機械室６の下部に配置されている。基板取付板４は機械室６の上部に配置されている。熱交換器３は室外機１の背面と側面に沿って配置されている。室外機ファン５は熱交換器３よりも室外機１の正面側に配置されている。室外機ファン５が回転することで熱交換器３に熱交換器風４０が流れ、室外機１の正面から熱交換器風４０が排出される。熱交換器風４０は仕切り板８の送風機室７側の面に沿うように流れる。そのため、仕切り板８は熱交換器風４０による熱伝達により冷却される。

　図３は、実施の形態１に係るトロイダルコイル１０の概略上面図である図３Ａおよび概略側面図である図３Ｂである。図４は、実施の形態１に係るトロイダルコイル１０の冷却構造１００を示す概略断面図である。

　図３および図４を参照して、実施の形態１に係るトロイダルコイル１０の冷却構造１００の構成について説明する。

　実施の形態１に係るトロイダルコイル１０の冷却構造１００は、トロイダルコイル１０と、プリント配線板９と、仕切り板８と、放熱グリス１７と、柱５１と、押さえ板５０とを備えている。仕切り板８は、金属筐体Ｃである。

　トロイダルコイル１０は、コア１１、コアケース１２、巻線１３および絶縁仕切り板１４を有している。コア１１は磁性体材料で構成されている。コア１１、ドーナツ状の形状を有している。コアケース１２はコア１１を収容する。コアケース１２は樹脂などの絶縁材料で構成されている。コアケース１２はコア１１を覆う形状を有している。巻線１３は銅などの金属配線をエナメルで覆ったエナメル線で構成されている。巻線１３はコア１１に巻き回されている。巻線１３は、必要なインダクタンス値を満たすようにコアケース１２に巻き付けられている。絶縁仕切り板１４はコアケース１２と同様に樹脂などの絶縁材料で構成されている。絶縁仕切り板１４は、異電位の巻線で短絡が発生しないよう異電位の巻線１３を分割する位置に配置されている。絶縁仕切り板１４はコア１１を保持する。コアケース１２と絶縁仕切り板１４は一体もしくは組み付ける構成を有している。トロイダルコイル１０の巻線１３は張出部１８ｂを含んでいる。張出部１８ｂは、コア１１から張り出し、かつプリント配線板９の表面ＦＳに沿って延びる。張出部１８ｂはトロイダルコイル１０の外側へ水平に伸びている。トロイダルコイル１０の巻線１３の配線端１８ａは圧着端子１９と接合されている。圧着端子１９は丸型圧着端子またはＹ型圧着端子のようなネジで締結できる構成を有している。

　プリント配線板９にトロイダルコイル１０が実装されている。プリント配線板９は表面ＦＳおよび裏面ＲＳを含んでいる。プリント配線板９はトロイダルコイル１０が通過できるようトロイダルコイル１０の部品寸法以上の大きさの開口部９ａを有している。開口部９ａ内にトロイダルコイル１０が配置されるため、トロイダルコイル１０はプリント配線板９に干渉しない。トロイダルコイル１０の配線端１８ａは圧着端子１９と接合されている。トロイダルコイル１０の配線端１８ａは、圧着端子１９を介して、プリント配線板９に実装された端子台２１にネジ２２により電気的に接続されている。巻線１３の張出部１８ｂは、トロイダルコイル１０が放熱グリス１７に重なる方向にトロイダルコイル１０を移動可能にプリント配線板９に接続されている。張出部１８ｂは、弾性のある金属なので、トロイダルコイル１０は上下方向に移動可能であり高さ方向のばらつきを吸収できる構造になっている。

　なお、プリント配線板９とトロイダルコイル１０とが圧着端子１９、端子台２１およびネジ２２で接続される例が説明されているが、トロイダルコイル１０の配線端１８ａがプリント配線板９に直接はんだなどで接合されても、同様の効果が得られる。

　基板取付板４は支持部材を介して室外機１の筐体の外板と接続され固定される。基板取付板４上にパワー半導体などの電子部品を搭載したプリント配線板９が配置され、ネジ、樹脂スペーサーなどでプリント配線板９が固定される。基板取付板４は、パワー半導体およびトロイダルコイル１０が仕切り板８と熱的に接続できるように仕切り板８側に開口部４ａを有している。開口部４ａはパワー半導体およびトロイダルコイル１０が通過できるようそれらの部品寸法以上の大きさを有している。

　トロイダルコイル１０は、プリント配線板９の開口部９ａおよび基板取付板４の開口部４ａを通り、仕切り板８と熱的に接続されている。仕切り板８は、プリント配線板９の裏面ＲＳに対して表面ＦＳと反対側に配置されている。トロイダルコイル１０と仕切り板８との間に放熱グリス１７が配置されている。放熱グリス１７はトロイダルコイル１０を保持可能な粘性を有していればよい。放熱グリス１７として、硬化放熱グリスおよび非硬化放熱グリスの両方を用いることが可能である。本実施の形態では、放熱グリス１７の例として硬化放熱グリスが用いられている。放熱グリス１７として、塗布後一定時間経過後固まるもの、紫外線などにより固まるものなどがある。放熱グリス１７は硬化する前の状態でトロイダルコイル１０と仕切り板８の隙間に塗布される。硬化する前の放熱グリス１７はゲル状であるため、トロイダルコイル１０の巻線１３の高さばらつきに関係なく巻線１３およびコアケース１２の円周状に放熱グリス１７の塗布が可能である。このため、接触放熱面積を大きくすることが可能である。放熱グリス１７が硬化することによりトロイダルコイル１０と仕切り板８が固定される。トロイダルコイル１０の熱は放熱グリス１７を介して仕切り板８に伝わる。仕切り板８に伝導した熱は室外機ファン５による風により送風機室７に放熱される。

　押さえ板５０は仕切り板８とでトロイダルコイル１０を挟んでいる。押さえ板５０は、トロイダルコイル１０を放熱グリス１７に押し付けるように構成されている。トロイダルコイル１０を仕切り板８側に押し付けるため、弾性のある材料でできた押さえ板５０はトロイダルコイル１０を押さえつける。押さえ板５０の形状は四角、円形などが考えられる。押さえ板５０は、トロイダルコイル１０を覆うサイズを有している。

　柱５１は仕切り板８に支持されている。押さえ板５０は、柱５１に対応した位置にねじ固定用の穴を有している。押さえ板５０は柱５１に接続されている。具体的には、押さえ板５０は、柱５１に押さえネジ５２により固定されている。図４では柱５１は２本だが、柱５１は、押さえ板５０が四角形の場合、押さえ板５０の４隅に配置された４本でもよいし、対角線上の２本でもよいし、柱５１を３角形になるように配置して３本でもよい。柱５１は仕切り板８にねじ固定または溶接、接着等により固定される。柱５１の高さはトロイダルコイル１０および放熱グリス１７の高さを足し合わせたものより低く設計されている。そのため、押さえ板５０が柱５１に固定される際に弾性のある押さえ板５０は、上側に凸の形状に変形するような力を受けトロイダルコイル１０を仕切り板８側に押し付ける。トロイダルコイル１０が押し付けられることによりトロイダルコイル１０と仕切り板８の間の放熱グリス１７が圧縮される。これにより、放熱グリス１７の厚さが薄くなり、接触圧力が上がり、熱抵抗を低く保つことが可能となる。

　押しつけ力がトロイダルコイル１０の許容圧縮力ＦＣより小さく、かつ熱抵抗を低く保つために必要な圧縮力ＦＡより大きくなるように、押さえ板５０の変位δおよび押さえ板５０のヤング率Ｅが選択される。

　次に、本実施の形態の作用効果について説明する。
　実施の形態１に係るトロイダルコイル１０の冷却構造１００によれば、巻線１３の張出部１８ｂは、トロイダルコイル１０が放熱グリス１７に重なる方向にトロイダルコイル１０を移動可能にプリント配線板９に接続されている。このため、巻線１３の張出部１８ｂの弾性によりトロイダルコイル１０の巻線ばらつきおよび固定ばらつきを吸収することができる。放熱グリス１７は、トロイダルコイル１０と仕切り板８との間に配置されている。放熱グリス１７は硬化する前の状態でトロイダルコイル１０と仕切り板８との間に塗布されることでトロイダルコイル１０との接触面積を大きくすることができる。押さえ板５０は、トロイダルコイル１０を放熱グリス１７に押し付けるように構成されている。このため、トロイダルコイル１０と仕切り板８との間に配置された放熱グリス１７が圧縮されることで放熱グリス１７の厚さを薄くすることができる。したがって、放熱グリス１７によって低熱抵抗で放熱することができる。

　また、押さえ板５０は、弾性による圧力によってトロイダルコイル１０を放熱グリス１７に押し付ける。したがって、振動などによりトロイダルコイル１０と仕切り板８との間での放熱グリス１７の瞬間的な剥離が発生しても再度接触圧力が回復することで低熱抵抗の状態に戻ることが可能となる。

　トロイダルコイル１０の巻線１３と仕切り板８の隙間を高い熱伝導率と絶縁性を併せ持つ一般的な放熱グリス１７で埋めることにより、絶縁と放熱を両立することができる。硬化する前の放熱グリス１７は、ゲル状であるため、巻線１３の高さばらつきを吸収するだけでなく、巻線１３の円周状に接することができる。このため、接触面積が増加し、仕切り板８への熱伝導性を向上させることができる。放熱グリス１７が硬化することで、仕切り板８とトロイダルコイル１０を固定することができる。

　トロイダルコイル１０の巻線１３の熱を排熱できる構成と放熱グリス１７による熱伝導の効率向上により、巻線１３の温度が上がりにくくなる。このため、従来寸法のコイルにより電流を流すことができる。またはコイルの巻線をより細いものに変えることができるので、コイル寸法を小型にすることができる。また、巻線１３のエナメル線をより耐熱クラスの低い安価かつ使い勝手の良いものに置き換えることができる。

　実施の形態１に係る空気調和装置の室外機１は、上記のトロイダルコイル１０の冷却構造１００を備えている。トロイダルコイル１０の巻線１３の熱は放熱グリス１７を介して仕切り板８に伝導される。仕切り板８から熱交換器風４０へ熱が伝達される。このようにして、熱を熱交換器風４０を介して室外機１の外へ排熱することができる。

　実施の形態２．
　図５は、実施の形態２に係るトロイダルコイル１０の冷却構造１００を示す概略断面図である。

　図５を参照して、実施の形態２に係るトロイダルコイル１０の冷却構造１００は、放熱板２３および熱伝導シート２４（第１熱伝導シート２４ａ）を備えている。

　トロイダルコイル１０と仕切り板８の間には放熱グリス１７、放熱板２３、第１熱伝導シート２４ａが配置されている。放熱板２３は、放熱グリス１７と第１熱伝導シート２４ａとの間に挟まれている。第１熱伝導シート２４ａは、放熱板２３と仕切り板８との間に挟まれている。放熱板２３はアルミニウムまたは銅など熱伝導率の高い金属板である。熱伝導シート２４は、柔軟性のある樹脂と熱伝導性のあるフィラーで構成されている。放熱グリス１７は硬化する前の状態でトロイダルコイル１０と放熱板２３の隙間に塗布される。放熱グリス１７が硬化することによりトロイダルコイル１０と放熱板２３が固定される。トロイダルコイル１０の熱は放熱グリス１７を介して放熱板２３に伝わる。熱伝導率の高い金属性の板である放熱板２３に伝わった熱は放熱板２３の面積方向（面内方向）に拡散する。放熱板２３の面積方向に一様に拡散した熱は熱伝導シート２４により仕切り板８に対して垂直に伝わる。

　柱５１の高さはトロイダルコイル１０および放熱グリス１７、放熱板２３、熱伝導シート２４の高さを足し合わせたものより低く設計されている。そのため押さえ板５０が柱５１に固定される際に弾性のある押さえ板５０の反力によりトロイダルコイル１０が仕切り板８側に押し付けられる。トロイダルコイル１０が押し付けられることにより熱伝導シート２４およびトロイダルコイル１０と放熱板２３の間の放熱グリス１７が圧縮される。これにより、熱伝導シート２４および放熱グリス１７の厚さが薄くなり、接触圧力が上がり、熱抵抗を低く保つことが可能となる。

　次に、本実施の形態の作用効果について説明する。
　実施の形態２に係るトロイダルコイル１０の冷却構造１００によれば、放熱板２３は、放熱グリス１７と第１熱伝導シート２４ａとの間に挟まれている。第１熱伝導シート２４ａは、放熱板２３と仕切り板８との間に挟まれている。このため、トロイダルコイル１０の熱を放熱グリス１７、放熱板２３および第１熱伝導シート２４ａを介して仕切り板８に伝えることができる。これにより、伝熱性を向上させることができる。

　実施の形態３．
　図６は、実施の形態３に係るトロイダルコイル１０の冷却構造１００を示す概略断面図である。

　図６を参照して、実施の形態３に係るトロイダルコイル１０の冷却構造１００は、第２熱伝導シート２４ｂを備えている。第２熱伝導シート２４ｂは、押さえ板５０とトロイダルコイル１０との間に挟まれている。第２熱伝導シート２４ｂは、第２熱伝導シート２４ｂの反発力によりトロイダルコイル１０は放熱グリス１７に押し付けられている。トロイダルコイル１０を仕切り板８側に押し付けるためトロイダルコイル１０の上にも第２熱伝導シート２４ｂが置かれる。第２熱伝導シート２４ｂの上からアルミニウム、銅などの金属でできた押さえ板５０が第２熱伝導シート２３ｂを押さえつける。柱５１の高さは、第２熱伝導シート２４ｂおよびトロイダルコイル１０、放熱グリス１７、放熱板２３および第１熱伝導シート２４ａの高さを足し合わせたものより低く設計されている。そのため押さえ板５０が柱５１に固定される際に第１熱伝導シート２４ａおよび第２熱伝導シート２４ｂが収縮した状態から広がろうとする反力によりトロイダルコイル１０が仕切り板８側に押し付けられる。トロイダルコイル１０が押し付けられることにより第１熱伝導シート２４ａ、第２熱伝導シート２４ｂおよびトロイダルコイル１０と放熱板２３の間の放熱グリス１７が圧縮される。これにより、第１熱伝導シート２４ａ、第２熱伝導シート２４ｂおよび放熱グリス１７の厚さが薄くなり、接触圧力が上がり、熱抵抗を低く保つことが可能となる。

　さらにこの構造の場合、熱は仕切り板８側だけでなく押さえ板５０側にも第２熱伝導シート２４ｂを伝って放熱される。押さえ板５０側の放熱をさらに大きくするためには押さえ板５０に図示しない放熱フィンが追加されてもよい。本実施の形態では、押さえ板５０側および仕切り板８側の両側から放熱することが可能である。

　次に、本実施の形態の作用効果について説明する。
　実施の形態３に係るトロイダルコイル１０の冷却構造１００によれば、第２熱伝導シート２４ｂは、押さえ板５０とトロイダルコイル１０との間に挟まれている。第２熱伝導シート２４ｂの反発力によりトロイダルコイル１０は放熱グリス１７に押し付けられている。このため、第２熱伝導シート２４ｂの反発力により放熱グリス１７が圧縮されることで放熱グリス１７の厚さを薄くすることができる。したがって、放熱グリス１７によって低熱抵抗で放熱することができる。

　また、トロイダルコイル１０の巻線１３で発生した熱を仕切り板８側だけでなく押さえ板５０側にも第２熱伝導シート２４ｂを伝って放熱することができる。

　実施の形態４．
　図７は、実施の形態４に係るトロイダルコイル１０の冷却構造１００を示す概略断面図である。

　図７を参照して、実施の形態４に係るトロイダルコイル１０の冷却構造１００は、バネ付きネジ５３を備えている。バネ付きネジ５３は、バネ５３ａを含んでいる。また、バネ付きネジ５３は、バネ５３ａを伸縮自在に保持するネジ本体５３ｂを含んでいる。トロイダルコイル１０を仕切り板８側に押し付けるため、押さえ板５０はトロイダルコイル１０の上に設置される。押さえ板５０は、樹脂でもよく、アルミニウム、銅などの金属でもよい。押さえ板５０は、バネ付きネジ固定用の穴を有している。バネ付きネジ固定用の穴にネジ本体５３ｂが固定されている。バネ付きネジ固定用の穴にネジ本体５３ｂが固定された状態で、バネ５３ａは押さえ板５０を付勢するように構成されている。

　押さえ板５０は柱５１にバネ付きネジ５３により保持されている。バネ付きネジ５３のバネ５３ａの反発力により押さえ板５０はトロイダルコイル１０に押し付けられている。バネ付きネジ５３のバネ５３ａの反発力により押さえ板５０は仕切り板８側に押される。これにより、トロイダルコイル１０は仕切り板８側に押し下げられる。

　柱５１の高さは、トロイダルコイル１０、放熱グリス１７、放熱板２３、熱伝導シート２４の高さを足し合わせたものより低く設計されており、バネ付きネジ５３のバネ５３ａが圧縮され適切な圧縮力をトロイダルに与えるように設計されている。バネ５３ａの反発力により押さえ板５０が押し下げられる。これにより、トロイダルコイル１０が仕切り板８側に押し付けられる。

　次に、本実施の形態の作用効果について説明する。
　実施の形態４に係るトロイダルコイル１０の冷却構造１００によれば、バネ付きネジ５３のバネ５３ａの反発力により押さえ板５０はトロイダルコイル１０に押し付けられている。このため、トロイダルコイル１０と仕切り板８との間に配置された放熱グリス１７が圧縮されることで放熱グリス１７の厚さを薄くすることができる。したがって、放熱グリス１７によって低熱抵抗で放熱することができる。

　また、バネ付きネジ５３のバネ５３ａの反発力によって振動などによりトロイダルコイル１０と仕切り板８との間での放熱グリス１７の瞬間的な剥離が発生しても再度接触圧力が回復することで低熱抵抗の状態に戻ることが可能となる。

　実施の形態５．
　図８は、実施の形態５に係るトロイダルコイル１０の冷却構造１００を示す概略断面図である。図９は、実施の形態５に係るトロイダルコイル１０の概略上面図である図９Ａおよび概略側面図である図９Ｂである。

　図８および図９を参照して、平面視においてトロイダルコイル１０の中央に貫通孔Ｈが設けられている。柱５１は貫通孔Ｈに挿入されている。トロイダルコイル１０の中央に柱５１が１本だけ固定されている。トロイダルコイル１０の中央に柱５１を立てるため、絶縁仕切り板１４は中央に柱５１を収容できるサイズの穴を有している。

　トロイダルコイル１０の巻線１３はエナメルで覆われ絶縁性を確保している。しかしながら、エナメル被覆に製造時または加工時にピンホールまたはひび割れが発生した場合、絶縁破壊が発生する。そのため、柱５１がトロイダルコイル１０の周囲にある場合、巻線１３と柱５１が短絡する可能性がある。本実施の形態では、柱５１が中央にあるため、柱５１が張出部１８ｂと接触する可能性が無くなる。

　次に、本実施の形態の作用効果について説明する。
　実施の形態５に係るトロイダルコイル１０の冷却構造１００によれば、平面視においてトロイダルコイル１０の中央に貫通孔Ｈが設けられている。柱５１は貫通孔Ｈに挿入されている。このため、柱５１が巻線１３の張出部１８ｂに接触しないようにすることができる。

　実施の形態６．
　図１０は、実施の形態６に係るトロイダルコイル１０の冷却構造１００を示す概略断面図である。図１１は、実施の形態６に係るトロイダルコイルの冷却構造１００を示す概略平面図である。

　図１０を参照して、実施の形態６に係るトロイダルコイル１０の冷却構造１００では、プリント配線板９および基板取付板４に開口がない。トロイダルコイル１０は仕切り板８と熱的に接続されている。

　図１１を参照して、押さえ板５０は、円形でトロイダルコイル１０を覆うようなサイズを有するが、トロイダルコイル１０より小さいサイズでも構わない。トロイダルコイル１０の中央に柱５１が１本だけ固定される。

　図１０および図１１を参照して、トロイダルコイル１０は、プリント配線板９の外縁よりも外側に配置されている。つまり、プリント配線板９から離れた横の位置にトロイダルコイル１０が置かれる。このため、プリント配線板９に開口は必要なく、プリント配線板９の面積を小さくすることが可能となる。

　次に、本実施の形態の作用効果について説明する。
　実施の形態６に係るトロイダルコイル１０は、プリント配線板９の外縁よりも外側に配置されている。したがって、プリント配線板９に開口は必要ないため、プリント配線板９に開口がある場合に比べて、プリント配線板９の面積を小さくすることが可能となる。

　実施の形態７．
　図１２は、実施の形態７に係るトロイダルコイル１０の概略上面図である図１２Ａおよび概略側面図である図１２Ｂである。

　図１２では、トロイダルコイル１０は、コアケース１２が仕切り板８に配置された方向に巻線１３よりも大きい構成を有する。トロイダルコイル１０は、仕切り板８に向けて突出する突出部１５を含んでいる。突出部１５は、巻線１３が仕切り板８から離れるように仕切り板８に支持されている。突出部１５は、巻線１３の無い箇所に設けられている。突出部１５は、絶縁材料で構成されている。具体的には、突出部１５はコアケース１２と同様に樹脂などの絶縁材料で構成されている。コアケース１２は突出部１５を有している。突出部１５は、トロイダルコイル１０が仕切り板８と接触した際にコアケース１２が傾くなどして巻線１３が仕切り板８に接触しないように配置されている。例として図１２に示されるように、コアケース１２の対角に二箇所の突出部１５が設けられ、突出部１５を仕切り板８に接触させる構成でもよい。巻線１３と仕切り板８が接触しないのであれば、突出部１５の形状および箇所数は問わず、同様の効果が得られる。

　続いて、実施の形態７に係るトロイダルコイル１０の冷却構造１００の変形例について説明する。

　図１３は、実施の形態７に係るトロイダルコイル１０の概略上面図である図１３Ａおよび概略側面図である図１３Ｂである。

　図１３では、トロイダルコイル１０は、絶縁仕切り板１４が仕切り板８に配置された方向に巻線１３よりも大きい構成を有する。絶縁仕切り板１４は、突出部１５を有している。絶縁仕切り板１４は、トロイダルコイル１０が仕切り板８と接触した際にコアケース１２が傾くなどして巻線１３が仕切り板８に接触しないような形状を有している。例として図１３に示されるように、十字の絶縁仕切り板１４を巻線１３より突出させ、絶縁仕切り板１４の突出部１５を仕切り板８に接触させる構成でもよい。巻線１３と仕切り板８が接触しないのであれば、絶縁仕切り板１４の突出部１５の形状は問わず、同様の効果が得られる。

　図１２と図１３のどちらかの突出部１５だけでなく、両方の突出部１５が備えられていてもよい。

　巻線１３と仕切り板８は放熱グリス１７で接続される。一般的な放熱グリス１７は高い熱伝導率と絶縁性を併せ持つため、巻線１３と仕切り板８は放熱グリス１７を介して熱的には接続されるが、電気的には接続されない。

　次に、本実施の形態の作用効果について説明する。
　実施の形態７に係るトロイダルコイル１０の冷却構造１００によれば、トロイダルコイル１０の突出部１５は、巻線１３が仕切り板８から離れるように仕切り板８に支持されており、かつ絶縁材料で構成されている。突出部１５が金属プレートなどで構成された仕切り板８と接触することによって、巻線１３と仕切り板８に隙間ができるため、巻線１３と仕切り板８とを絶縁することができる。この隙間により、巻線１３のエナメル被覆にピンホールまたはひび割れが発生した場合でも絶縁性を確保することができる。

　コアケース１２の突出部１５および絶縁仕切り板１４の突出部１５は、絶縁材料で構成されている。樹脂などの絶縁材料は、一般的に製造上、寸法ばらつきを巻線１３のばらつきに比べ小さくすることができる。このため、仕切り板８とトロイダルコイル１０の位置精度を向上させることができる。

　実施の形態７に係るトロイダルコイル１０の冷却構造１００によれば、コアケース１２は突出部１５を有している。このため、コアケース１２に突出部１５を設けることができる。また、コアケース１２の突出部１５によって巻線１３と仕切り板８とを絶縁することができる。

　実施の形態７に係るトロイダルコイル１０の冷却構造１００の変形例によれば、絶縁仕切り板１４は、突出部１５を有している。このため、絶縁仕切り板１４に突出部１５を設けることができる。また、絶縁仕切り板１４の突出部１５によって巻線１３と仕切り板８とを絶縁することができる。

　実施の形態８．
　図１４は、実施の形態８に係るトロイダルコイル１０の冷却構造１００を示す概略断面図である。

　図１４を参照して、実施の形態８に係るトロイダルコイル１０の冷却構造１００は、板バネ５４を備えている。板バネ５４は仕切り板８に固定されている。板バネ５４は弾性のある金属でできており、仕切り板８に板バネの足５４ａがスポット溶接などで固定されている。板バネ５４が変形時にトロイダルコイル１０を仕切り板８方向に押し付ける力を発生させる形状であれば図１４の板バネ５４の形状にこだわる必要はない。

　図１５に、実施の形態８におけるトロイダルコイル１０を固定する前の板バネ５４の状態の一例が示されている。この状態では、トロイダルコイル１０、放熱グリス１７などが固定される前に、板バネ５４が仕切り板８に固定されている。板バネ５４は変形前であり、板バネ５４に力はかかっていない。板バネ５４は、基板取付板４の開口部４ａおよびプリント配線板９の開口部９ａに収まっている。板バネ５４が図１５中矢印の方向に曲げられることにより開かれ、トロイダルコイル１０、放熱グリス１７などが収容された後に、曲げる力が解放されることで、板バネ５４の弾性力によりトロイダルコイル１０は仕切り板８側に押し付けられる。

　図１６に板バネ５４の一例の斜視図を示す。図１４～図１６に示されるように、板バネ５４の一例は、足５４ａから直線上に延びる直線部と、直線部から内側に張り出した湾曲部とを有している。

　次に、本実施の形態の作用効果について説明する。
　実施の形態８に係るトロイダルコイル１０の冷却構造１００によれば、板バネ５４の弾性力によりトロイダルコイル１０は仕切り板８側に押し付けられている。このため、トロイダルコイル１０と仕切り板８との間に配置された放熱グリス１７が圧縮されることで放熱グリス１７の厚さを薄くすることができる。したがって、放熱グリス１７によって低熱抵抗で放熱することができる。

　また、板バネ５４の弾性力によりトロイダルコイル１０は仕切り板８側に押し付けられている。したがって、振動などによりトロイダルコイル１０と仕切り板８との間での放熱グリス１７の瞬間的な剥離が発生しても再度接触圧力が回復することで低熱抵抗の状態に戻ることが可能となる。

　また、これまでの実施の形態と比較して押し付けるための部材が板バネ５４だけであるため、製造が最も容易である。

　また、板バネ５４は、金属でできているため、トロイダルコイル１０の熱を空気中に放熱して温度を低減するヒートシンクとしての機能も有する。

　なお、上記の本実施の形態および変形例は適宜組み合わせることができる。
　今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本開示の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

　以下、本開示の諸形態を付記としてまとめて記載する。
　（付記１）
　コアと前記コアに巻き回された巻線とを含むトロイダルコイルと、
　前記トロイダルコイルが実装され、かつ表面および裏面を含むプリント配線板と、
　前記プリント配線板の前記裏面に対して前記表面と反対側に配置された金属筐体と、
　前記トロイダルコイルと前記金属筐体との間に配置された放熱グリスと、
　前記金属筐体に支持された柱と、
　前記柱に接続され、かつ前記金属筐体とで前記トロイダルコイルを挾む押さえ板とを備え、
　前記巻線は、前記コアから張り出し、かつ前記プリント配線板の前記表面に沿って延びる張出部を含み、
　前記巻線の前記張出部は、前記トロイダルコイルが前記放熱グリスに重なる方向に前記トロイダルコイルを移動可能に前記プリント配線板に接続されており、
　前記押さえ板は、前記トロイダルコイルを前記放熱グリスに押し付けるように構成されている、トロイダルコイルの冷却構造。

　（付記２）
　放熱板および第１熱伝導シートをさらに備え、
　前記放熱板は、前記放熱グリスと前記第１熱伝導シートとの間に挟まれており、
　前記第１熱伝導シートは、前記放熱板と前記金属筐体との間に挟まれている、付記１に記載のトロイダルコイルの冷却構造。

　（付記３）
　第２熱伝導シートをさらに備え、
　前記第２熱伝導シートは、前記押さえ板と前記トロイダルコイルとの間に挟まれており、
　前記第２熱伝導シートの反発力により前記トロイダルコイルは前記放熱グリスに押し付けられている、付記２に記載のトロイダルコイルの冷却構造。

　（付記４）
　バネ付きネジをさらに備え、
　前記押さえ板は前記柱に前記バネ付きネジにより保持されており、
　前記バネ付きネジは、バネを含み、
　前記バネの反発力により前記押さえ板は前記トロイダルコイルに押し付けられている、付記１～３のいずれか１項に記載のトロイダルコイルの冷却構造。

　（付記５）
　平面視において前記トロイダルコイルの中央に貫通孔が設けられており、
　前記柱は前記貫通孔に挿入されている、付記１～４のいずれか１項に記載のトロイダルコイルの冷却構造。

　（付記６）
　前記トロイダルコイルは、前記プリント配線板の外縁よりも外側に配置されている、付記１～５のいずれか１項に記載のトロイダルコイルの冷却構造。

　（付記７）
　前記トロイダルコイルは、前記金属筐体に向けて突出する突出部を含み、
　前記突出部は、前記巻線が前記金属筐体から離れるように前記金属筐体に支持されており、かつ絶縁材料で構成されている、付記１～６のいずれか１項に記載のトロイダルコイルの冷却構造。

　（付記８）
　前記トロイダルコイルは、前記コアを収容するコアケースを含み、
　前記コアケースは、前記突出部を有している、付記７に記載のトロイダルコイルの冷却構造。

　（付記９）
　前記トロイダルコイルは、前記コアを保持する絶縁仕切り板を含み、
　前記絶縁仕切り板は、前記突出部を有している、付記７に記載のトロイダルコイルの冷却構造。

　（付記１０）
　板バネをさらに備え、
　前記板バネは前記金属筐体に固定されており、
　前記板バネの弾性力により前記トロイダルコイルは前記金属筐体側に押し付けられている、付記１に記載のトロイダルコイルの冷却構造。

　（付記１１）
　付記１～１０のいずれか１項に記載のトロイダルコイルの冷却構造を備えた空気調和装置の室外機であって、
　前記室外機は、送風するための室外機ファンが配置された送風機室と、前記プリント配線板が配置された機械室と、前記送風機室と前記機械室とを隔てる仕切り板とを備え、
　前記室外機の前記仕切り板は、前記金属筐体である、空気調和装置の室外機。

　１　室外機、２　圧縮機、３　熱交換器、４　基板取付板、５　室外機ファン、６　機械室、７　送風機室、８　仕切り板、９　プリント配線板、１０　トロイダルコイル、１１　コア、１２　コアケース、１３　巻線、１４　絶縁仕切り板、１５　突出部、１７　放熱グリス、１８ａ　配線端、１８ｂ　張出部、１９　圧着端子、２１　端子台、２３　放熱板、２４ａ　第１熱伝導シート、２４ｂ　第２熱伝導シート、５０　押さえ板、５１　柱、５３　バネ付きネジ、５３ａ　バネ、５４　板バネ、１００　トロイダルコイルの冷却構造、ＦＳ　表面、Ｈ　貫通孔、ＲＳ　裏面。

Claims

　コアと前記コアに巻き回された巻線とを含むトロイダルコイルと、
　前記トロイダルコイルが実装され、かつ表面および裏面を含むプリント配線板と、
　前記プリント配線板の前記裏面に対して前記表面と反対側に配置された金属筐体と、
　前記トロイダルコイルと前記金属筐体との間に配置された放熱グリスと、
　前記金属筐体に支持された柱と、
　前記柱に接続され、かつ前記金属筐体とで前記トロイダルコイルを挾む押さえ板とを備え、
　前記巻線は、前記コアから張り出し、かつ前記プリント配線板の前記表面に沿って延びる張出部を含み、
　前記巻線の前記張出部は、前記トロイダルコイルが前記放熱グリスに重なる方向に前記トロイダルコイルを移動可能に前記プリント配線板に接続されており、
　前記押さえ板は、前記トロイダルコイルを前記放熱グリスに押し付けるように構成されている、トロイダルコイルの冷却構造。
　放熱板および第１熱伝導シートをさらに備え、
　前記放熱板は、前記放熱グリスと前記第１熱伝導シートとの間に挟まれており、
　前記第１熱伝導シートは、前記放熱板と前記金属筐体との間に挟まれている、請求項１に記載のトロイダルコイルの冷却構造。
　第２熱伝導シートをさらに備え、
　前記第２熱伝導シートは、前記押さえ板と前記トロイダルコイルとの間に挟まれており、
　前記第２熱伝導シートの反発力により前記トロイダルコイルは前記放熱グリスに押し付けられている、請求項２に記載のトロイダルコイルの冷却構造。
　バネ付きネジをさらに備え、
　前記押さえ板は前記柱に前記バネ付きネジにより保持されており、
　前記バネ付きネジは、バネを含み、
　前記バネの反発力により前記押さえ板は前記トロイダルコイルに押し付けられている、請求項１に記載のトロイダルコイルの冷却構造。
　平面視において前記トロイダルコイルの中央に貫通孔が設けられており、
　前記柱は前記貫通孔に挿入されている、請求項１に記載のトロイダルコイルの冷却構造。
　前記トロイダルコイルは、前記プリント配線板の外縁よりも外側に配置されている、請求項１に記載のトロイダルコイルの冷却構造。
　前記トロイダルコイルは、前記金属筐体に向けて突出する突出部を含み、
　前記突出部は、前記巻線が前記金属筐体から離れるように前記金属筐体に支持されており、かつ絶縁材料で構成されている、請求項１に記載のトロイダルコイルの冷却構造。
　前記トロイダルコイルは、前記コアを収容するコアケースを含み、
　前記コアケースは、前記突出部を有している、請求項７に記載のトロイダルコイルの冷却構造。
　前記トロイダルコイルは、前記コアを保持する絶縁仕切り板を含み、
　前記絶縁仕切り板は、前記突出部を有している、請求項７に記載のトロイダルコイルの冷却構造。
　板バネをさらに備え、
　前記板バネは前記金属筐体に固定されており、
　前記板バネの弾性力により前記トロイダルコイルは前記金属筐体側に押し付けられている、請求項１に記載のトロイダルコイルの冷却構造。
　請求項１～１０のいずれか１項に記載のトロイダルコイルの冷却構造を備えた空気調和装置の室外機であって、
　前記室外機は、送風するための室外機ファンが配置された送風機室と、前記プリント配線板が配置された機械室と、前記送風機室と前記機械室とを隔てる仕切り板とを備え、
　前記室外機の前記仕切り板は、前記金属筐体である、空気調和装置の室外機。