WO2025220107A1 - 室外機及び空気調和機 - Google Patents

室外機及び空気調和機

Info

Publication number
WO2025220107A1
WO2025220107A1 PCT/JP2024/015104 JP2024015104W WO2025220107A1 WO 2025220107 A1 WO2025220107 A1 WO 2025220107A1 JP 2024015104 W JP2024015104 W JP 2024015104W WO 2025220107 A1 WO2025220107 A1 WO 2025220107A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
semiconductor element
cooler
cooling air
housing
element module
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
PCT/JP2024/015104
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
裕次 ▲高▼山
浩一 有澤
佑弥 近藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Priority to PCT/JP2024/015104 priority Critical patent/WO2025220107A1/ja
Publication of WO2025220107A1 publication Critical patent/WO2025220107A1/ja
Pending legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F1/00—Room units for air-conditioning, e.g. separate or self-contained units or units receiving primary air from a central station
    • F24F1/06—Separate outdoor units, e.g. outdoor unit to be linked to a separate room comprising a compressor and a heat exchanger
    • F24F1/20—Electric components for separate outdoor units
    • F24F1/24—Cooling of electric components

Definitions

  • This disclosure relates to an outdoor unit and an air conditioner equipped with a cooler that cools a semiconductor element module.
  • the power supply current which is the current supplied to an air conditioner from an AC power source, contains harmonic currents. Harmonic currents are frequency components with frequencies higher than the fundamental wave frequency. To suppress interference caused by harmonic currents, international regulations have been established for electronic devices that generate harmonic currents. To comply with these regulations, converters take measures to suppress the harmonic currents contained in the power supply current by chopping at AC (Alternating Current) or DC (Direct Current).
  • Patent Document 1 discloses a power conversion device equipped with a three-phase PWM (Pulse Width Modulation) converter.
  • a three-phase PWM converter is a converter that performs AC chopping.
  • the use of any converter, not just a three-phase PWM converter, controls the power supply current to a sinusoidal waveform, making it easier to suppress power supply harmonics, which are harmonic currents contained in the power supply current. For this reason, converters are now being installed in the outdoor units of air conditioners.
  • converters are equipped with one or more semiconductor elements.
  • the converter's semiconductor elements, along with the inverter's semiconductor elements, are heat-generating components that generate heat when the compressor is running. Therefore, outdoor units equipped with converters must be able to cool the semiconductor element modules housing the semiconductor elements more efficiently than outdoor units without converters. Furthermore, because outdoor units are installed outdoors, they are prone to heat buildup inside due to exposure to direct sunlight, etc. Furthermore, due to the effects of global warming in recent years, summer days with temperatures exceeding 35 degrees Celsius have become the norm in Japan, and this climate change is causing the environmental conditions for outdoor units in the summer to worsen. While increasing the size of the outdoor unit is one solution, this would place greater restrictions on installation space, making it desirable to avoid such an increase.
  • the present disclosure has been made in light of the above, and aims to provide an outdoor unit that can efficiently cool semiconductor element modules while avoiding the outdoor unit becoming larger.
  • the outdoor unit of the present disclosure comprises mechanical components including a compressor for compressing a refrigerant, a fan that rotates when the compressor is operating, electrical components including a board mounting a semiconductor element module that houses semiconductor elements that generate heat when the compressor is operating, a cooler that cools the semiconductor element module, and a housing that houses the fan, mechanical components, electrical components, and cooler.
  • the fan and cooler are housed in a first compartment inside the housing, and the mechanical and electrical components are housed in a second compartment inside the housing.
  • the first and second compartments are separated by the board and a partition plate parallel to the side panels of the housing.
  • An air outlet is formed in the center of the part of the front panel of the housing that is located in the first compartment.
  • the semiconductor element modules consist of a first semiconductor element module, which is a circuit component of a converter that converts alternating current to direct current, and a second semiconductor element module, which is a circuit component of an inverter that converts direct current to alternating current. Cooling air that cools the first and second semiconductor element modules flows in from the rear panel of the housing, passes through the cooler, and flows out from the outlet.
  • the first and second semiconductor element modules are mounted on the first main surface of the substrate that is located on the side of the first section, and are arranged in this order from the upwind side in the direction of the cooling air flow.
  • the outdoor unit according to the present disclosure has the advantage of being able to efficiently cool semiconductor element modules while avoiding the outdoor unit becoming larger.
  • FIG. 1 is a diagram showing an example of a circuit configuration of a motor drive device mounted in an outdoor unit of an air conditioner according to a first embodiment
  • 2 is a diagram showing waveforms of voltages and currents at key points when the power conversion device shown in FIG. 1 is operating.
  • FIG. 2 is a block diagram showing an example of a hardware configuration for realizing the functions of the control unit shown in FIG. 1 .
  • FIG. 1 is an external perspective view of an outdoor unit according to a first embodiment
  • FIG. 5 is a front perspective view of the interior of the outdoor unit shown in FIG.
  • FIG. 5 is a first perspective view showing some components of the outdoor unit shown in FIG. 4 .
  • FIG. 5 is a second perspective view showing some components of the outdoor unit shown in FIG. 4 .
  • FIG. 1 is an external perspective view of an outdoor unit according to a first embodiment
  • FIG. 5 is a front perspective view of the interior of the outdoor unit shown in FIG.
  • FIG. 5 is a first perspective view showing some components of the outdoor
  • FIG. 5 is a top view of the interior of the outdoor unit shown in FIG. 4 .
  • 1A and 1B are a left side view and a cross-sectional view taken along an arrow for explaining the configuration of a cooler according to Embodiment 1;
  • FIG. 1 is a first diagram illustrating a simulation result performed on the cooler according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a second diagram illustrating the results of a simulation performed on the cooler according to the first embodiment.
  • FIG. 10 is a perspective view illustrating the configuration of an outdoor unit according to a second embodiment.
  • 10A and 10B are a left side view and a cross-sectional view taken along an arrow for explaining the configuration of a cooler according to a second embodiment of the present invention
  • 10A and 10B are a left side view and a cross-sectional view taken along an arrow for explaining the configuration of a cooler according to a modified example of the second embodiment
  • FIG. 1 is a diagram showing an example of the circuit configuration of a motor drive device 100 mounted in an outdoor unit of an air conditioner according to embodiment 1.
  • the motor drive device 100 according to embodiment 1 includes a power conversion device 150.
  • the motor drive device 100 is a drive device that converts DC power output from the power conversion device 150 into AC power and supplies the converted AC power to a motor 120 to drive the motor 120.
  • the power conversion device 150 is also a power conversion device that converts AC voltage output from a three-phase power supply 110, which is a three-phase AC power supply, into DC voltage and applies it to a load 130.
  • the phases of the three-phase power supply 110 are represented by R, S, and T, and are referred to as the "R phase,” the "S phase,” and the "T phase,” respectively.
  • the power conversion device 150 includes a converter 3, a capacitor 4, a shunt resistor 7 for current detection, a current detection unit 10, a voltage detection unit 11, and a drive circuit 16, which is a first drive circuit.
  • the motor drive device 100 includes the power conversion device 150, and also includes a noise filter 1, a reactor 2, current detectors 5a and 5b, a phase voltage detection unit 6, a control unit 14, which is a first control unit, a control unit 15, which is a second control unit, and a load 130, as shown in FIG. 1.
  • the load 130 includes a shunt resistor 8 for current detection, an inverter 9, a current detection unit 12, a drive circuit 17 which is a second drive circuit, current detectors 18a and 18b, and a motor 120.
  • the shunt resistor 8, inverter 9, current detection unit 12, drive circuit 17, and current detectors 18a and 18b, excluding the motor 120 are components of the motor drive device 100.
  • Converter 3 is electrically connected to three-phase power supply 110 by first electrical wiring, ie, electrical wiring 170a, 170b, and 170c.
  • Noise filter 1 is disposed between three-phase power supply 110 and reactor 2.
  • Noise filter 1 operates to reduce noise currents flowing in and out of power conversion device 150.
  • Reactor 2 is disposed between noise filter 1 and converter 3.
  • Reactor 2 is a device including circuit elements that temporarily store electrical energy supplied from three-phase power supply 110. Reactor 2 also operates to reduce noise currents flowing in and out of power conversion device 150.
  • Current detectors 5a and 5b detect the power supply current, which is an AC current flowing between the three-phase power supply 110 and the power conversion device 150, and output the detected power supply current value to the control unit 14.
  • One example of current detectors 5a and 5b is an ACCT (Alternating Current Transformer). Note that while FIG. 1 shows an example in which current detector 5a detects R-phase current Ir and current detector 5b detects T-phase current It, this example is not limiting. Current detectors 5a and 5b only need to detect the current of any two of the three phases; the current of the remaining phase can be determined by calculation by utilizing the fact that the power supply current is three-phase balanced.
  • Phase voltage detection unit 6 detects the phase voltages of the three phases, which are R-phase voltage Vr, S-phase voltage Vs, and T-phase voltage Vt, output by the three-phase power supply 110, and outputs these detected values to the control unit 14.
  • Capacitor 4 is electrically connected to converter 3 via second electrical wiring, 172a and 172b.
  • Converter 3 converts the AC voltage output from three-phase power supply 110 into DC voltage and outputs it to electrical wiring 172a and 172b.
  • Electrical wiring 172a and 172b are called “DC buses,” and the voltage between electrical wiring 172a and electrical wiring 172b is called “bus voltage.”
  • Capacitor 4 smoothes the output voltage of converter 3.
  • Capacitor 4 is electrically connected to electrical wiring 172a and 172b by third electrical wiring 174a and 174b, respectively. Therefore, in the configuration of Figure 1, the capacitor voltage, which is the voltage across capacitor 4, is equal to the bus voltage.
  • the connection point between electrical wiring 174a and electrical wiring 172a forms terminal P
  • the connection point between electrical wiring 174b and electrical wiring 172b forms terminal N.
  • Terminal P is the high-potential side terminal of capacitor 4
  • terminal N is the low-potential side terminal of capacitor 4.
  • the voltage smoothed by capacitor 4 is applied to inverter 9.
  • the voltage detection unit 11 detects the bus voltage Vdc and outputs the detected value of the bus voltage Vdc to the control units 14 and 15.
  • the current detection unit 10 detects the converter current I1, which is a first current flowing between the converter 3 and the terminal N of the capacitor 4. In the configuration of Figure 1, the converter current I1 flows through the shunt resistor 7, so this is detected.
  • the current detection unit 10 converts the voltage value generated by the converter current I1 flowing through the shunt resistor 7 into a current value and outputs it to the control unit 14.
  • Converter 3 comprises six semiconductor elements Q1 to Q6 connected in a three-phase bridge configuration.
  • Semiconductor elements Q1 and Q2 are connected in series in this order, with connection point 3a of semiconductor elements Q1 and Q2 electrically connected to the R phase of three-phase power supply 110.
  • Semiconductor elements Q3 and Q4 are connected in series in this order, with connection point 3b of semiconductor elements Q3 and Q4 electrically connected to the S phase of three-phase power supply 110.
  • Semiconductor elements Q5 and Q6 are connected in series in this order, with connection point 3c of semiconductor elements Q5 and Q6 electrically connected to the T phase of three-phase power supply 110.
  • connection points 3a to 3c the side of three-phase power supply 110 on which connection points 3a to 3c are located, as viewed from converter 3, will be referred to as the "AC side” where appropriate, and the side on which load 130 is located will be referred to as the "DC side” where appropriate.
  • Semiconductor elements Q1 to Q6 each have diodes D1 to D6 connected in parallel. Diodes D1 to D6 are connected so that their anodes are on the AC side and their cathodes are on the DC side.
  • Figure 1 shows a case where semiconductor elements Q1 to Q6 are IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistors), but MOSFETs (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistors) may be used instead of IGBTs. Note that MOSFETs have a built-in parasitic diode due to their structure, so a configuration in which diodes D1 to D6 are not connected in parallel may also be used.
  • the inverter 9 converts direct current to alternating current. More specifically, the inverter 9 converts the output voltage of the power conversion device 150 into an alternating current voltage and applies it to the motor 120 provided in the load 130.
  • An example of a device in which the motor 120 is installed is a compressor or a fan in an air conditioner.
  • the current detection unit 12 detects the inverter current I2, which is a second current flowing between the inverter 9 and terminal N of the capacitor 4. In the configuration of Figure 1, the inverter current I2 flows through the shunt resistor 8, so this is detected. The current detection unit 12 converts the voltage value generated by the inverter current I2 flowing through the shunt resistor 8 into a current value and outputs it to the control unit 15.
  • the inverter 9 comprises six semiconductor elements Q21 to Q26 connected in a three-phase bridge configuration.
  • the semiconductor elements Q21 and Q22 are connected in series in this order, with the connection point 9a of the semiconductor elements Q21 and Q22 electrically connected to the U-phase of the motor 120.
  • the semiconductor elements Q23 and Q24 are connected in series in this order, with the connection point 9b of the semiconductor elements Q23 and Q24 electrically connected to the V-phase of the motor 120.
  • the semiconductor elements Q25 and Q26 are connected in series in this order, with the connection point 9c of the semiconductor elements Q25 and Q26 electrically connected to the W-phase of the motor 120.
  • the side of the converter 3 is the DC side
  • the side of the motor 120 where the connection points 9a to 9c are located is the AC side.
  • the former will sometimes be referred to as the "first semiconductor elements” and the latter as the "second semiconductor elements.”
  • Diodes D21 to D26 each have diodes D21 to D26 connected in parallel. Diodes D21 to D26 are connected so that their cathodes are on the DC side and their anodes are on the AC side. While Figure 1 shows the case where semiconductor elements Q21 to Q26 are IGBTs, MOSFETs may also be used instead of IGBTs. Note that MOSFETs have a built-in parasitic diode due to their structure, so a configuration may be adopted in which diodes D21 to D26 are not connected in parallel. IGCTs (Integrated Gate Commutated Thyristors) may also be used instead of IGBTs.
  • IGCTs Integrated Gate Commutated Thyristors
  • Current detectors 18a and 18b detect the three-phase motor currents flowing between inverter 9 and motor 120, and output the detected motor current values to control unit 15.
  • An example of current detectors 18a and 18b is an ACCT. Note that while Figure 1 shows an example in which current detector 18a detects U-phase motor current Iu and current detector 18b detects W-phase motor current Iw, this example is not limiting. Current detectors 18a and 18b only need to detect the currents of any two of the three phases, and the currents of the remaining phases can be calculated by utilizing the fact that the motor currents are three-phase balanced.
  • the control unit 14 controls the operation of the converter 3. Specifically, the control unit 14 generates control signals S1 to S6 for controlling the bus voltage Vdc to a desired voltage while controlling the power supply current to a sinusoidal waveform based on the detection values of the current detectors 5a and 5b, the detection value of the phase voltage detection unit 6, the detection value of the current detection unit 10, and the detection value of the voltage detection unit 11.
  • the control signals S1 to S6 are PWM signals that control each of the semiconductor elements Q1 to Q6 of the converter 3.
  • the control signals S1 to S6 generated by the control unit 14 are input to the drive circuit 16.
  • the control unit 15 also controls the operation of the inverter 9. Specifically, the control unit 15 generates control signals S21 to S26 for rotating the motor 120 at the desired rotation speed based on the detection values of the voltage detection unit 11, the current detection unit 12, and the current detectors 18a and 18b.
  • the control signals S21 to S26 are control signals for controlling the semiconductor elements Q21 to Q26 of the inverter 9, respectively.
  • the control signals S21 to S26 generated by the control unit 15 are input to the drive circuit 17.
  • Drive circuit 16 generates drive pulses G1 to G6 based on control signals S1 to S6.
  • Semiconductor elements Q1 to Q6 of converter 3 perform switching operations in response to drive pulses G1 to G6.
  • Drive circuit 17 generates drive pulses G21 to G26 based on control signals S21 to S26.
  • Semiconductor elements Q21 to Q26 of inverter 9 perform switching operations in response to drive pulses G21 to G26.
  • control units 14 and 15 are shown to be provided inside the motor drive device 100, but this configuration is not limiting.
  • the control unit 14 may be provided inside the power conversion device 150, and the control unit 15 may be provided inside the load 130.
  • control units 14 and 15 are configured as separate control units, but this configuration is not limiting.
  • the control units 14 and 15 may be integrated into a common control unit that controls both the converter 3 and the inverter 9.
  • Figure 2 shows the waveforms of voltages and currents at key points when the power conversion device 150 shown in Figure 1 is operating. From top to bottom, Figure 2 shows the waveforms of the phase voltages of each of the three phases, the phase currents of each of the three phases, and the bus voltage Vdc. The horizontal axis in Figure 2 represents time.
  • the upper part of Figure 2 shows the waveforms of the R-phase voltage Vr, S-phase voltage Vs, and T-phase voltage Vt, which are sinusoidal voltage waveforms.
  • the middle part of Figure 2 shows the waveforms of the R-phase current Ir, S-phase current Is, and T-phase current It, which are sinusoidal current waveforms. These sinusoidal current waveforms are obtained by PWM control of the semiconductor elements Q1 to Q6 of converter 3. By making the R-phase current Ir, S-phase current Is, and T-phase current It sinusoidal current waveforms, power supply harmonics are suppressed.
  • the lower part of Figure 2 shows the waveform of the bus voltage Vdc, which is controlled to be approximately constant. By controlling the bus voltage Vdc to be constant, it is possible to stably drive the load 130. Note that in embodiment 1, the bus voltage Vdc does not necessarily have to be controlled to be constant.
  • FIG 3 is a block diagram showing an example of a hardware configuration for realizing the functions of the control units 14 and 15 shown in Figure 1.
  • a configuration including a processor 201 that performs calculations and a memory 202 that stores programs read by the processor 201 can be used, as shown in Figure 3.
  • Processor 201 is an example of a computing means.
  • Processor 201 may be a computing means called a microprocessor, microcomputer, CPU (Central Processing Unit), or DSP (Digital Signal Processor).
  • Examples of memory 202 include non-volatile or volatile semiconductor memory such as RAM (Random Access Memory), ROM (Read Only Memory), flash memory, EPROM (Erasable Programmable ROM), and EEPROM (registered trademark) (Electrically EPROM), as well as magnetic disks, flexible disks, optical disks, compact disks, minidisks, and DVDs (Digital Versatile Discs).
  • Memory 202 holds programs that execute the functions of control units 14 and 15. Processor 201 exchanges necessary information and stores it in memory 202, and processor 201 executes the programs held in memory 202 and references the data and tables stored in memory 202, thereby executing the above-mentioned processing. The results of calculations by processor 201 can be stored in memory 202.
  • Figure 4 is an external oblique view of the outdoor unit 50 according to embodiment 1.
  • Figure 5 is an interior oblique view of the outdoor unit 50 shown in Figure 4, viewed from the front.
  • Figures 6 and 7 are first and second oblique views showing selected components of the outdoor unit 50 shown in Figure 4.
  • Figure 8 is an interior top view of the interior of the outdoor unit 50 shown in Figure 4, viewed from above.
  • Figure 9 is a left side view and a cross-sectional view taken along the line IX-IX in the left side view, which are used to explain the configuration of the cooler 80 according to embodiment 1.
  • the left side of Figure 9 is a left side view of the cooler 80 shown in Figures 5 to 8, viewed from the left side, and the right side of Figure 9 is a cross-sectional view taken along the line IX-IX in the left side view.
  • the x, y, and z axes represent right-handed Cartesian coordinate axes, with the x axis being positive in the direction from the back side to the front side, the y axis being positive in the direction from the left side to the right side, and the z axis being positive in the direction from the bottom side to the top side.
  • the outdoor unit 50 comprises mechanical components including a compressor 75 for compressing the refrigerant, a fan 64 that rotates when the compressor 75 is running, electrical components including a power board 82 on which semiconductor element modules 83a and 83b are mounted, a cooler 80 that cools the semiconductor element modules 83a and 83b, and a housing 51 that houses the fan 64, mechanical components, electrical components, and cooler 80.
  • the housing 51 forms the outer shell of the outdoor unit 50.
  • the housing 51 is composed of a front panel 56 that forms the front of the housing 51, a back panel 57 that faces the front panel 56 and forms the back of the housing 51, a bottom panel 58 that forms the bottom of the housing 51, a top panel 59 that faces the bottom panel 58, a left side panel 60 that forms the left side of the housing 51 when viewed from the front, and a right side panel 61 that faces the left side panel 60.
  • the power board 82 is mounted with semiconductor element modules 83a and 83b, which are heat-generating components that generate heat when the compressor 75 is operating.
  • Semiconductor element module 83a houses six semiconductor elements Q1-Q6 and six diodes D1-D6 provided in converter 3 shown in FIG. 1. In other words, semiconductor element module 83a is a circuit component of converter 3 that converts AC to DC.
  • Semiconductor element module 83b houses six semiconductor elements Q21-Q26 and six diodes D21-D26 provided in inverter 9 shown in FIG. 1. In other words, semiconductor element module 83b is a circuit component of inverter 9 that converts DC to AC.
  • semiconductor element module 83a will sometimes be referred to as the "first semiconductor element module” and semiconductor element module 83b will sometimes be referred to as the "second semiconductor element module.”
  • AC chopping is performed to suppress power supply harmonics.
  • the switching frequency for controlling the switching of semiconductor elements Q1 to Q6 of converter 3 is characterized by being higher than the switching frequency for controlling the switching of semiconductor elements Q21 to Q26 of inverter 9.
  • the amount of heat generated by semiconductor element module 83a is greater than the amount of heat generated by semiconductor element module 83b.
  • the interior of the housing 51 is divided into a first compartment 71 and a second compartment 72.
  • the first compartment 71 and the second compartment 72 are separated by a power board 82 and a partition plate 69.
  • the partition plate 69 is disposed inside the housing 51, approximately parallel to the left side panel 60 and the right side panel 61.
  • the semiconductor element modules 83a and 83b are mounted on the first main surface 82a of the power board 82, which is on the side of the first section 71.
  • the semiconductor element modules 83a and 83b are located in the first section 71, not the second section 72.
  • the capacitor 84 is mounted on the second main surface 82b of the power board 82, which is on the side of the second section 72.
  • the fan 64 and cooler 80 are housed in the first compartment 71.
  • the main mechanical components and the main electrical components excluding the semiconductor element modules 83a and 83b are housed in the second compartment 72.
  • the machine chamber 53 housing the main mechanical components is indicated by a dot-dash line
  • the electrical component chamber 52 housing the main electrical components excluding the semiconductor element modules 83a and 83b is indicated by a dashed line.
  • the main mechanical components referred to here include the compressor 75, expansion valve 74, refrigerant piping 76, etc.
  • the main electrical components excluding the semiconductor element modules 83a and 83b referred to here include the power board 82 on which the semiconductor element modules 83a and 83b are mounted, as well as the capacitor 84, reactor 86, NF (Noise Filter) board 85, and control board 87.
  • the reactor 86 is housed in multiple housings, and some of the housings are arranged in an electrical component storage section 79 provided above the partition plate 69 so as to protrude toward the first compartment 71, as shown in Figures 5 and 6.
  • the switching frequency for controlling the switching of semiconductor elements Q1 to Q6 of converter 3 is set to be higher than the switching frequency for controlling the switching of semiconductor elements Q21 to Q26 of inverter 9.
  • An air outlet 67 is formed in the center of the portion of the front panel 56 located in the first compartment 71.
  • the outlet 67 is an opening for discharging air taken into the housing 51 to the outside of the housing 51.
  • a bell mouth 63 is provided on the annular wall surface 62 that forms the outlet 67.
  • the bell mouth 63 is an annular member that protrudes from the wall surface 62 into the inside of the housing 51.
  • An air inlet 68 is formed in the lower part of the right side panel 61 in the area corresponding to the second compartment 72.
  • the inlet 68 may be formed in the rear panel 57, or in both the rear panel 57 and the right side panel 61.
  • the inlet 68 is provided to draw air from the outside of the housing 51 into the inside of the housing 51.
  • the first compartment 71 is provided on the left and the second compartment 72 is provided on the right, but this relationship may be reversed.
  • the first compartment 71 may be provided on the right and the second compartment 72 may be provided on the left.
  • the inlet 68 is formed in at least one of the rear panel 57 and the left side panel 60.
  • the suction port 68 can be configured by, for example, opening a portion of the right side panel 61 to create an opening, and then connecting a rectangular plate to the top edge of the opening with the bottom, left, and right edges open. Multiple such configurations can then be arranged vertically side by side. In this configuration, the bottom, left, and right edges of the rectangle can be cut off, leaving the top edge, and the rectangular plate can be lifted upwards to open the bottom, left, and right edges of the rectangle.
  • suction port 68 for example, at least one gap that occurs between the bottom panel 58 of the housing 51 containing the machine compartment 53 and the bottom side of the front panel 56, right side panel 61, and rear panel 57 facing the machine compartment 53 may be configured as the suction port 68.
  • the fan 64 is located on the rear side of the air outlet 67.
  • the fan 64 is driven by a fan motor 65.
  • the fan 64 rotates as the fan motor 65 is driven, generating an airflow.
  • the air that forms the airflow is taken in through the rear panel 57, the air inlet 68, and the bottom panel 58.
  • the airflow generated by the air taken in through the rear panel 57 is sent to the cooler 80 in the first compartment 71 and is used as cooling air to cool the semiconductor element modules 83a and 83b.
  • the airflow generated by the air taken in through the air intake 68 is sent to the second compartment 72 and is used as cooling air to cool the mechanical and electrical components.
  • the cooler 80 is a heat sink as shown in Figure 6.
  • the cooler 80 which is a heat sink, includes a base 80a and a heat dissipation portion 80b.
  • the base 80a is a plate-shaped member whose first surface 80a1 abuts against the semiconductor element modules 83a and 83b.
  • the heat dissipation portion 80b is a plate-shaped member having multiple fins.
  • the heat dissipation portion 80b is also composed of a first fin portion 80b1 and a second fin portion 80b2 located below the first fin portion 80b1.
  • the first fin portion 80b1 and the second fin portion 80b2 have multiple fins arranged in a vertical direction perpendicular to the direction of the cooling air flow, i.e., along the z-axis direction in Figure 9.
  • Each fin rises from the second surface 80a2, which is the surface opposite the first surface 80a1, and extends leftward perpendicular to the direction of the cooling air flow, i.e., in the negative y-axis direction in Figure 9.
  • the cooler 80 of embodiment 1 is characterized in that the fins of the second fin section 80b2 are shorter than the fins of the first fin section 80b1.
  • the second fin section 80b2 which has a shorter fin length, below the first fin section 80b1, which has a longer fin length, it is possible to easily obtain a structure that avoids interference between the heat dissipation section 80b and the fan 64 while suppressing an increase in the size of the housing 51.
  • the semiconductor element modules 83a, 83b are thermally connected to the first fin portion 80b1 and the second fin portion 80b2 by abutting against the first surface 80a1 of the base portion 80a. With this structure, heat from the semiconductor element modules 83a, 83b is transferred to the first fin portion 80b1 and the second fin portion 80b2 via the base portion 80a, and is dissipated by these first fin portion 80b1 and second fin portion 80b2.
  • the semiconductor element modules 83a and 83b are mounted on the first main surface 82a of the power board 82, which is located on the side of the first section 71, and are arranged in the order of semiconductor element module 83a and semiconductor element module 83b from the upwind side in the direction of the cooling air flow.
  • Figures 10 and 11 are first and second diagrams used to explain the results of a simulation performed on the cooler 80 according to embodiment 1.
  • the left side of Figure 10 shows a simulation model that mimics the actual outdoor unit 50.
  • the center of Figure 10 shows wind speed contours that represent the wind speed distribution when the simulation model is viewed from above, and the right side of Figure 10 shows wind speed vectors when the simulation model is viewed from above.
  • Figure 11 shows the approximate wind speed values in the cooler 80 at the section where semiconductor element modules 83a and 83b are located. As shown in Figure 11, the wind speed is 2.2 m/s on the upwind side of the section where semiconductor element module 83a is located, but decreases to 1.5 m/s on the upwind side of the section where semiconductor element module 83b is located, and further decreases to 0.7 m/s on the downwind side of the section where semiconductor element module 83b is located.
  • the wind speed decreases on the downwind side of the cooler 80.
  • the semiconductor element module 83a which generates a relatively large amount of heat
  • the semiconductor element module 83b which generates a relatively small amount of heat
  • the number of fins in the first fin portion 80b1 and the second fin portion 80b2 is a design item that depends on the amount of heat generated by the semiconductor element modules 83a, 83b, and can be determined based on the amount of heat generated by the semiconductor element modules 83a, 83b. The same applies to the length of each fin in the first fin portion 80b1 and the second fin portion 80b2.
  • the outdoor unit of embodiment 1 comprises mechanical components including a compressor for compressing a refrigerant, a fan that rotates when the compressor is operating, electrical components including a board mounting a semiconductor element module that houses semiconductor elements that generate heat when the compressor is operating, a cooler that cools the semiconductor element module, and a housing that houses the fan, mechanical components, electrical components, and cooler.
  • the fan and cooler are housed in a first compartment inside the housing, and the mechanical and electrical components are housed in a second compartment inside the housing.
  • the first and second compartments are separated by a partition plate parallel to the board and the side panels of the housing, and an air outlet is formed in the center of the portion of the front panel of the housing that is located in the first compartment.
  • the semiconductor element modules consist of a first semiconductor element module that is a circuit component of a converter that converts AC to DC, and a second semiconductor element module that is a circuit component of a converter that converts DC to AC. Cooling air that cools the first and second semiconductor element modules flows in from the rear panel of the housing, passes through the cooler, and flows out from the outlet.
  • the first and second semiconductor element modules are mounted on the first main surface of the substrate that is located on the side of the first section, and are arranged in this order from the upwind side in the direction of the cooling air flow.
  • the outdoor unit of embodiment 1 configured as described above, even if the outdoor unit is equipped with a converter, the first semiconductor element module, which is a circuit component of the converter, is mounted on a common board together with the second semiconductor element module, which is a circuit component of the inverter, and the first and second semiconductor element modules are cooled by a common cooler. This makes it possible to efficiently cool the first and second semiconductor element modules while avoiding an increase in the size of the outdoor unit.
  • the interior of the outdoor unit is divided into a first compartment and a second compartment, the first and second semiconductor element modules are placed in the first compartment, which can obtain a larger air volume and air speed, and the cooling air for cooling other electrical and mechanical components that require cooling is taken in from a location different from the cooling air for cooling the first and second semiconductor element modules.
  • the cooling air for cooling the first and second semiconductor element modules can be taken in from the rear panel.
  • the cooling air for cooling electrical and mechanical components other than the first and second semiconductor element modules can be taken in from an intake port provided in at least one of the lower part of the right side panel of the housing, the lower part of the portion located in the second compartment of the rear panel, and the lower part of the portion located in the second compartment of the front panel, and from the bottom panel of the housing.
  • the outdoor unit according to embodiment 1 can more efficiently take in cooling air for cooling the first and second semiconductor element modules, and because the first and second compartments are separated, it is possible to cool the objects to be cooled in each compartment with separate cooling air while reducing thermal interference between the two.
  • the heat sink when the cooler is a heat sink, is configured to include a base portion whose first surface is thermally connected to the first and second semiconductor element modules, and a heat dissipation portion having multiple fins extending up from a second surface opposite the first surface.
  • the heat dissipation portion is composed of a first fin portion having multiple fins arranged in a vertical direction perpendicular to the flow direction of the cooling air, and a second fin portion having multiple fins arranged in a vertical direction perpendicular to the flow direction of the cooling air and positioned below the first fin portion.
  • the fins of the second fin portion are configured to be shorter than the fins of the first fin portion.
  • Configuring the cooler in this manner allows the first fin portion, which has longer fins, to be positioned above the second fin portion, which has shorter fins, making it possible to easily achieve a structure that avoids interference between the heat dissipation portion and the fan while minimizing an increase in the size of the outdoor unit's housing.
  • Embodiment 2 In the second embodiment, a description will be given of a variation in the configuration of the cooler 80 and the arrangement of the semiconductor element modules 83a and 83b that differs from that of the first embodiment. Note that a description of the same content as that of the first embodiment will be omitted.
  • FIG. 12 is a perspective view used to explain the configuration of the outdoor unit 50 according to embodiment 2.
  • FIG. 13 is a left side view and a cross-sectional view used to explain the configuration of the cooler 80 according to embodiment 2.
  • the left side of FIG. 13 is a left side view of the cooler 80 shown in FIG. 12, as seen from the left side, and the right side of FIG. 13 is a cross-sectional view taken along line XIII-XIII in the left side view.
  • the same reference numerals are used in FIGS. 12 and 13 as in FIGS. 7 and 9, respectively.
  • the length of the fins of the second fin portion 80b2 was shorter than the length of the fins of the first fin portion 80b1, but in the cooler 80 of embodiment 2, the length of the fins of the second fin portion 80b2 is the same as the length of the fins of the first fin portion 80b1.
  • fins are not provided in the areas that interfere with the fan 64, which are indicated by ellipses in Figure 13.
  • the length of the second fin portion 80b2 along the direction of the cooling air flow is configured to be shorter than the length of the first fin portion 80b1 along the direction of the cooling air flow.
  • the cooler 80 of embodiment 2 achieves the same effect as embodiment 1, namely, even when the first semiconductor element module, which is a circuit component of the converter, is mounted on a common substrate together with the second semiconductor element module, which is a circuit component of the inverter, the effect of being able to efficiently cool the semiconductor element modules 83a, 83b while avoiding an increase in size of the outdoor unit 50.
  • the length of the fins of the second fin portion 80b2 can be the same as the length of the fins of the first fin portion 80b1, making it easy to achieve a structure that avoids interference between the heat dissipation portion 80b and the fan 64.
  • the cooler 80 shown in FIG. 13 the volume of the fins that contribute to cooling the semiconductor element module 83b is smaller than in the cooler 80 shown in FIG. 9, so it is possible that the cooling performance for the semiconductor element module 83b may be reduced.
  • the cooler 80 may be configured as shown in FIG. 14.
  • FIG. 14 is a left side view and an arrow cross-sectional view illustrating the configuration of a cooler 80 according to a modified example of embodiment 2.
  • the arrangement of the semiconductor element modules 83a and 83b differs from that in FIG. 13. Specifically, in FIG. 14, on the first main surface 82a of the power board 82, the semiconductor element module 83a is positioned downward relative to the arrangement in FIG. 13, and the semiconductor element module 83b is positioned upward relative to the arrangement in FIG. 13. As a result, in FIG. 14, the semiconductor element module 83b is positioned upward relative to the semiconductor element module 83a on the first main surface 82a of the power board 82.
  • semiconductor element module 83b is positioned offset relative to semiconductor element module 83a, and therefore the portion of the fin that contributes most to cooling semiconductor element modules 83a, 83b is also offset relative to the direction of the cooling air. This reduces the degree to which the cooling capacity of semiconductor element module 83b on the downwind side is affected by the temperature rise of semiconductor element module 83a on the upwind side, compared to when semiconductor element modules 83a, 83b are aligned in a straight line along the cooling air, and makes it possible to prevent the temperature of the cooling air contributing to cooling semiconductor element module 83b from becoming too high.
  • the semiconductor element module 83b by positioning the semiconductor element module 83b on the leeward side so that it is offset higher than the semiconductor element module 83a on the upwind side, it is possible to prevent the semiconductor element module 83b on the leeward side from shifting from the center of the first fin portion 80b1. This makes it possible to further improve the cooling effect of the semiconductor element module 83b compared to when the semiconductor element module 83b is positioned offset from the center of the first fin portion 80b1.
  • the heat sink which is a cooler, is configured to include a base portion whose first surface is thermally connected to the first and second semiconductor element modules, and a heat dissipation portion having multiple fins extending up from a second surface opposite the first surface.
  • the heat dissipation portion is composed of a first fin portion in which multiple fins are arranged in a vertical direction perpendicular to the direction of cooling air flow, and a second fin portion in which multiple fins are arranged in a vertical direction perpendicular to the direction of cooling air flow and disposed below the first fin portion.
  • the length of the second fin portion along the direction of cooling air flow is configured to be shorter than the length of the first fin portion along the direction of cooling air flow.
  • the cooler By configuring the cooler in this manner, it is not necessary to make the fin length of the second fin portion shorter than the fin length of the first fin portion, as in embodiment 1. This makes it possible to easily obtain a structure that avoids interference between the heat dissipation portion and the fan while increasing the cooling capacity of the first semiconductor element module, which is located upwind of the cooler of embodiment 1.
  • the second semiconductor element module may be positioned on the first main surface of the substrate, offset upward from the first semiconductor element module. This arrangement reduces the degree to which the cooling capacity of the second semiconductor element module on the downwind side is affected by the temperature rise of the first semiconductor element module on the upwind side, compared to when the first and second semiconductor element modules are aligned in a straight line along the cooling air, and makes it possible to prevent the temperature of the cooling air contributing to cooling the second semiconductor element module on the downwind side from increasing.
  • this arrangement prevents the second semiconductor element module on the downwind side from being offset from the center of the first fin section, thereby making it possible to further enhance the cooling effect of the second semiconductor element module, compared to when the second semiconductor element module on the downwind side is positioned offset from the center of the first fin section.
  • a cooler may be constructed by combining the configuration of FIG. 9 of embodiment 1, in which the length of the fins of the second fin section is shorter than the length of the fins of the first fin section, with the configuration of FIG. 13 of embodiment 2, in which the length of the second fin section along the direction of cooling air flow is shorter than the length of the first fin section along the direction of cooling air flow.
  • FIG. 14 of embodiment 2 in which the second semiconductor element module is positioned above the first semiconductor element module on the first main surface of the substrate, may be applied to the configuration of FIG. 9 of embodiment 1, in which the length of the fins of the second fin section is made shorter than the length of the fins of the first fin section.
  • Cooling Fluid piping 79: Electrical component storage section, 80: Cooler, 80a: Base section, 80a1: First surface, 80a2: Second surface, 80b: Heat dissipation section, 80b1: First fin section, 80b2: Second fin section, 82: Power board, 82a: First main surface, 82b: Second main surface, 83a, 83b: Semiconductor element module, 84: Capacitor, 85: NF board, 86: Reactor, 87 Control board, 100 motor drive device, 110 three-phase power supply, 120 motor, 130 load, 150 power conversion device, 170a, 170b, 170c, 172a, 172b, 174a, 174b electrical wiring, 201 processor, 202 memory, D1-D6, D21-D26 diodes, N, P terminals, Q1-Q6, Q21-Q26 semiconductor elements.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

Abstract

室外機（５０）において、ファン（６４）及び冷却器（８０）は、第１の区画（７１）に収容され、機械部品及び半導体素子モジュール（８３ａ，８３ｂ）を除く電気部品は、第２の区画（７２）に収容される。第１及び第２の区画（７１，７２）は、パワー基板（８２）と右側面パネル（６１）に平行な仕切り板（６９）とによって区切られる。半導体素子モジュール（８３ａ，８３ｂ）を冷却する冷却風は、筐体（５１）の背面パネル（５７）から流入し、冷却器（８０）を経由して正面パネル（５６）の中央部に形成される吹出口（６７）から流出する。半導体素子モジュール（８３ａ，８３ｂ）は、パワー基板（８２）における第１の区画（７１）の側に位置する第１主面（８２ａ）に搭載されると共に、冷却風の流れる方向に対して風上側から、半導体素子モジュール（８３ａ）及び半導体素子モジュール（８３ｂ）の順で配置される。

Description

室外機及び空気調和機
　本開示は、半導体素子モジュールを冷却する冷却器を備える室外機及び空気調和機に関する。
　交流電源から空気調和機に供給される電流である電源電流には、高調波電流が含まれる。高調波電流は、基本波の周波数より高い周波数の周波数成分である。高調波電流により生じる障害を抑制するため、高調波電流を発生させる電子機器に対して、国際的に規制が設けられている。この規制を遵守するため、コンバータでは、ＡＣ（Alternating　Current：交流）又はＤＣ（Direct　Current：直流）でのチョッピングにより、電源電流に含まれる高調波電流を抑制する施策がとられる。
　下記特許文献１には、三相ＰＷＭ（Pulse　Width　Modulation：パルス幅変調）コンバータを備えた電力変換装置が開示されている。三相ＰＷＭコンバータは、ＡＣでのチョッピングを行うコンバータである。三相ＰＷＭコンバータに限らず、コンバータを使用すると電源電流が正弦波状に制御されるので、電源電流に含まれる高調波電流である電源高調波を抑制することの難易度が下げられる。このため、最近の空気調和機においては、室外機にコンバータを搭載することが行われている。
特開２００５－１５１７５５号公報
　コンバータは、整流回路とは異なり、１つ以上の半導体素子を備えている。コンバータの半導体素子は、インバータの半導体素子と共に圧縮機の駆動時に発熱する発熱部品である。従って、コンバータを備える室外機は、コンバータを備えない室外機に比べて、半導体素子が収容される半導体素子モジュールの冷却を効率よく行う必要がある。また、室外機は、屋外に設置されることから、直射日光の照射等により内部に熱が蓄積され易いという課題を有している。また、近年の地球全体の温暖化の影響で、我国の夏の暑さも３５度以上の日が常態化しており、この気候変動により、夏季における室外機に対する環境条件も悪化の方向で推移している。室外機のサイズを大きくすることも対策の１つであるが、設置場所の制約が大きくなるので、室外機の大型化は回避したい。
　本開示は、上記に鑑みてなされたものであって、室外機が大型化するのを回避しつつ、半導体素子モジュールの冷却を効率よく行うことができる室外機を得ることを目的とする。
　上述した課題を解決し、目的を達成するため、本開示に係る室外機は、冷媒を圧縮するための圧縮機を含む機械部品、圧縮機の駆動時に回転するファン、圧縮機の駆動時に発熱する半導体素子が収容される半導体素子モジュールを搭載する基板を含む電気部品、半導体素子モジュールを冷却する冷却器、並びにファン、機械部品、電気部品及び冷却器を収容する筐体を備える。ファン及び冷却器は、筐体の内部の第１の区画に収容され、機械部品及び電気部品は、筐体の内部の第２の区画に収容される。第１及び第２の区画は、基板と筐体の側面パネルに平行な仕切り板とによって区切られる。筐体の正面パネルの第１の区画に位置する部位の中央部には空気の吹出口が形成される。半導体素子モジュールは、交流を直流に変換するコンバータの回路部品である第１の半導体素子モジュールと、直流を交流に変換するインバータの回路部品である第２の半導体素子モジュールとから成る。第１及び第２の半導体素子モジュールを冷却する冷却風は、筐体の背面パネルから流入し、冷却器を経由して吹出口から流出する。第１及び第２の半導体素子モジュールは、基板における第１の区画の側に位置する第１主面に搭載されると共に、冷却風の流れる方向に対して風上側から、第１及び第２の半導体素子モジュールの順で配置される。
　本開示に係る室外機によれば、室外機が大型化するのを回避しつつ、半導体素子モジュールの冷却を効率よく行うことができるという効果を奏する。
実施の形態１に係る空気調和機の室外機に搭載されるモータ駆動装置の回路構成の例を示す図 図１に示す電力変換装置が動作したときの要所の電圧及び電流の波形を示す図 図１に示す制御部の機能を実現するためのハードウェア構成の例を示すブロック図 実施の形態１に係る室外機の外観斜視図 図４に示す室外機を正面から見た内観斜視図 図４に示す室外機の一部の構成要素を抜き出して示す第１の斜視図 図４に示す室外機の一部の構成要素を抜き出して示す第２の斜視図 図４に示す室外機の内部を上方から見た内観上面図 実施の形態１に係る冷却器の構成の説明に供する左側面図及び矢視断面図 実施の形態１に係る冷却器に対して行ったシミュレーション結果の説明に供する第１の図 実施の形態１に係る冷却器に対して行ったシミュレーション結果の説明に供する第２の図 実施の形態２に係る室外機の構成の説明に供する斜視図 実施の形態２に係る冷却器の構成の説明に供する左側面図及び矢視断面図 実施の形態２の変形例に係る冷却器の構成の説明に供する左側面図及び矢視断面図
　以下に添付図面を参照し、本開示の実施の形態に係る室外機及び空気調和機について詳細に説明する。なお、添付図面においては、理解の容易のため、各部材の縮尺が、各部材間又は各図面間において、実際とは異なる場合がある。
実施の形態１．
　図１は、実施の形態１に係る空気調和機の室外機に搭載されるモータ駆動装置１００の回路構成の例を示す図である。実施の形態１に係るモータ駆動装置１００は、電力変換装置１５０を備える。モータ駆動装置１００は、電力変換装置１５０から出力される直流電力を交流電力に変換し、変換した交流電力をモータ１２０に供給してモータ１２０を駆動する駆動装置である。また、電力変換装置１５０は、三相の交流電源である三相電源１１０から出力される交流電圧を直流電圧に変換して負荷１３０に印加する電力変換装置である。図示のように、三相電源１１０の各相をＲ，Ｓ，Ｔで表し、それぞれ「Ｒ相」、「Ｓ相」、「Ｔ相」と呼ぶ。
　電力変換装置１５０は、図１に示すように、コンバータ３と、コンデンサ４と、電流検出用のシャント抵抗７と、電流検出部１０と、電圧検出部１１と、第１の駆動回路である駆動回路１６とを備える。モータ駆動装置１００は、電力変換装置１５０を備え、更に図１に示すように、ノイズフィルタ１と、リアクタ２と、電流検出器５ａ，５ｂと、相電圧検出部６と、第１の制御部である制御部１４と、第２の制御部である制御部１５と、負荷１３０とを備える。
　負荷１３０は、電流検出用のシャント抵抗８と、インバータ９と、電流検出部１２と、第２の駆動回路である駆動回路１７と、電流検出器１８ａ，１８ｂと、モータ１２０とを備える。負荷１３０の構成要素のうち、モータ１２０を除く、シャント抵抗８、インバータ９、電流検出部１２、駆動回路１７及び電流検出器１８ａ，１８ｂがモータ駆動装置１００の構成要素である。
　コンバータ３は、第１の電気配線である電気配線１７０ａ，１７０ｂ，１７０ｃによって三相電源１１０と電気的に接続される。ノイズフィルタ１は、三相電源１１０とリアクタ２との間に配置される。ノイズフィルタ１は、電力変換装置１５０に流出入するノイズ電流を低減するように動作する。リアクタ２は、ノイズフィルタ１とコンバータ３との間に配置される。リアクタ２は、三相電源１１０から供給される電気エネルギーを一時的に蓄積する回路要素を含む機器である。また、リアクタ２は、電力変換装置１５０に流出入するノイズ電流を低減するようにも動作する。
　電流検出器５ａ，５ｂは、三相電源１１０と電力変換装置１５０との間に流れる交流電流である電源電流を検出し、電源電流の検出値を制御部１４に出力する。電流検出器５ａ，５ｂの一例は、ＡＣＣＴ（Alternating　Current　Current　Transformer：交流変流器）である。なお、図１では、電流検出器５ａがＲ相電流Ｉｒを検出し、電流検出器５ｂがＴ相電流Ｉｔを検出する例を示しているがこの例に限定されない。電流検出器５ａ，５ｂは三相のうちの何れか二相の電流を検出できればよく、残りの相の電流は電源電流が三相平衡であることを利用して演算によって求めることができる。相電圧検出部６は、三相電源１１０が出力する三相各相の相電圧であるＲ相電圧Ｖｒ、Ｓ相電圧Ｖｓ及びＴ相電圧Ｖｔを検出し、それらの検出値を制御部１４に出力する。
　コンデンサ４は、第２の電気配線である電気配線１７２ａ，１７２ｂによってコンバータ３と電気的に接続される。コンバータ３は、三相電源１１０から出力される交流電圧を直流電圧に変換して電気配線１７２ａ，１７２ｂに出力する。電気配線１７２ａ，１７２ｂは「直流母線」と呼ばれ、電気配線１７２ａと電気配線１７２ｂとの間の電圧は「母線電圧」と呼ばれる。
　コンバータ３の出力電圧は、コンデンサ４の両端に印加される。コンデンサ４は、コンバータ３の出力電圧を平滑する。コンデンサ４は、第３の電気配線である電気配線１７４ａ，１７４ｂによって、それぞれ電気配線１７２ａ，１７２ｂに電気的に接続される。従って、図１の構成では、コンデンサ４の両端の電圧であるコンデンサ電圧は、母線電圧に等しくなる。電気配線１７４ａと電気配線１７２ａとの接続点は端子Ｐを構成し、電気配線１７４ｂと電気配線１７２ｂとの接続点は端子Ｎを構成する。端子Ｐは、コンデンサ４における高電位側の端子であり、端子Ｎは、コンデンサ４における低電位側の端子である。コンデンサ４によって平滑された電圧は、インバータ９に印加される。
　電圧検出部１１は、母線電圧Ｖｄｃを検出し、母線電圧Ｖｄｃの検出値を制御部１４と制御部１５とに出力する。電流検出部１０は、コンバータ３とコンデンサ４の端子Ｎとの間に流れる第１電流であるコンバータ電流Ｉ１を検出する。図１の構成では、シャント抵抗７にコンバータ電流Ｉ１が流れるので、これを検出する。電流検出部１０は、コンバータ電流Ｉ１がシャント抵抗７に流れることで発生する電圧値を電流値に変換して制御部１４に出力する。
　コンバータ３は、三相ブリッジ接続される６つの半導体素子Ｑ１～Ｑ６を備える。半導体素子Ｑ１，Ｑ２はこの順で直列に接続され、半導体素子Ｑ１，Ｑ２の接続点３ａは三相電源１１０のＲ相に電気的に接続される。半導体素子Ｑ３，Ｑ４はこの順で直列に接続され、半導体素子Ｑ３，Ｑ４の接続点３ｂは三相電源１１０のＳ相に電気的に接続される。半導体素子Ｑ５，Ｑ６はこの順で直列に接続され、半導体素子Ｑ５，Ｑ６の接続点３ｃは三相電源１１０のＴ相に電気的に接続される。なお、本稿では、コンバータ３から見て、接続点３ａ～３ｃがある三相電源１１０の側を適宜「交流側」と呼び、負荷１３０の側を適宜「直流側」と呼ぶ。
　半導体素子Ｑ１～Ｑ６は、それぞれ並列に接続されるダイオードＤ１～Ｄ６を備える。ダイオードＤ１～Ｄ６は、アノードが交流側に位置し、カソードが直流側に位置するように接続される。図１では、半導体素子Ｑ１～Ｑ６がＩＧＢＴ（Insulated　Gate　Bipolar　Transistor：絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ）である場合を示しているが、ＩＧＢＴに代えてＭＯＳＦＥＴ（Metal　Oxide　Semiconductor　Field　Effect　Transistor：金属酸化物半導体電界効果トランジスタ）を用いてもよい。なお、ＭＯＳＦＥＴの場合、構造上、寄生ダイオードが内蔵された構成となっているので、ダイオードＤ１～Ｄ６が並列に接続されない構成が採用される場合もある。
　インバータ９は、直流を交流に変換する。より詳細には、インバータ９は、電力変換装置１５０の出力電圧を交流電圧に変換して負荷１３０に備えられるモータ１２０に印加する。モータ１２０が搭載される機器の例は、空気調和機における圧縮機又は送風機である。
　電流検出部１２は、インバータ９とコンデンサ４の端子Ｎとの間に流れる第２電流であるインバータ電流Ｉ２を検出する。図１の構成では、シャント抵抗８にインバータ電流Ｉ２が流れるので、これを検出する。電流検出部１２は、インバータ電流Ｉ２がシャント抵抗８に流れることで発生する電圧値を電流値に変換して制御部１５に出力する。
　インバータ９は、三相ブリッジ接続される６つの半導体素子Ｑ２１～Ｑ２６を備える。半導体素子Ｑ２１，Ｑ２２はこの順で直列に接続され、半導体素子Ｑ２１，Ｑ２２の接続点９ａはモータ１２０のＵ相に電気的に接続される。半導体素子Ｑ２３，Ｑ２４はこの順で直列に接続され、半導体素子Ｑ２３，Ｑ２４の接続点９ｂはモータ１２０のＶ相に電気的に接続される。半導体素子Ｑ２５，Ｑ２６はこの順で直列に接続され、半導体素子Ｑ２５，Ｑ２６の接続点９ｃはモータ１２０のＷ相に電気的に接続される。なお、インバータ９から見て、コンバータ３の側は直流側になり、接続点９ａ～９ｃがあるモータ１２０の側は交流側になる。なお、本稿では、コンバータ３に具備される半導体素子Ｑ１～Ｑ６と、インバータ９に具備される半導体素子Ｑ２１～Ｑ２６とを符号無しで区別するため、前者を「第１の半導体素子」と呼び、後者を「第２の半導体素子」と呼ぶことがある。
　半導体素子Ｑ２１～Ｑ２６は、それぞれ並列に接続されるダイオードＤ２１～Ｄ２６を備える。ダイオードＤ２１～Ｄ２６は、カソードが直流側に位置し、アノードが交流側に位置するように接続される。図１では、半導体素子Ｑ２１～Ｑ２６がＩＧＢＴである場合を示しているが、ＩＧＢＴに代えてＭＯＳＦＥＴを用いてもよい。なお、ＭＯＳＦＥＴの場合、構造上、寄生ダイオードが内蔵された構成となっているので、ダイオードＤ２１～Ｄ２６が並列に接続されない構成が採用される場合もある。また、ＩＧＢＴに代えてＩＧＣＴ（Integrated　Gate　Commutated　Thyristor：集積化ゲート転流型サイリスタ）を用いてもよい。
　電流検出器１８ａ，１８ｂは、インバータ９とモータ１２０との間に流れる三相のモータ電流を検出し、モータ電流の検出値を制御部１５に出力する。電流検出器１８ａ，１８ｂの一例は、ＡＣＣＴである。なお、図１では、電流検出器１８ａがＵ相モータ電流Ｉｕを検出し、電流検出器１８ｂがＷ相モータ電流Ｉｗを検出する例を示しているがこの例に限定されない。電流検出器１８ａ，１８ｂは三相のうちの何れか二相の電流を検出できればよく、残りの相の電流はモータ電流が三相平衡であることを利用して演算によって求めることができる。
　制御部１４は、コンバータ３の動作を制御する。具体的に、制御部１４は、電流検出器５ａ，５ｂの検出値、相電圧検出部６の検出値、電流検出部１０の検出値及び電圧検出部１１の検出値に基づいて、電源電流を正弦波状に制御しながら、母線電圧Ｖｄｃを所望の電圧に制御するための制御信号Ｓ１～Ｓ６を生成する。制御信号Ｓ１～Ｓ６は、コンバータ３の半導体素子Ｑ１～Ｑ６のそれぞれを制御するＰＷＭ信号である。制御部１４によって生成された制御信号Ｓ１～Ｓ６は、駆動回路１６に入力される。
　また、制御部１５は、インバータ９の動作を制御する。具体的に、制御部１５は、電圧検出部１１の検出値、電流検出部１２の検出値及び電流検出器１８ａ，１８ｂの検出値に基づいて、モータ１２０を所望の回転数で回転させるための制御信号Ｓ２１～Ｓ２６を生成する。制御信号Ｓ２１～Ｓ２６は、インバータ９の半導体素子Ｑ２１～Ｑ２６のそれぞれを制御するための制御信号である。制御部１５によって生成された制御信号Ｓ２１～Ｓ２６は、駆動回路１７に入力される。
　駆動回路１６は、制御信号Ｓ１～Ｓ６に基づいて駆動パルスＧ１～Ｇ６を生成する。コンバータ３の半導体素子Ｑ１～Ｑ６は、駆動パルスＧ１～Ｇ６によってスイッチング動作する。また、駆動回路１７は、制御信号Ｓ２１～Ｓ２６に基づいて駆動パルスＧ２１～Ｇ２６を生成する。インバータ９の半導体素子Ｑ２１～Ｑ２６は、駆動パルスＧ２１～Ｇ２６によってスイッチング動作する。
　なお、図１では、制御部１４，１５は、モータ駆動装置１００の内部に設けられているが、この構成に限定されない。制御部１４は、電力変換装置１５０の内部に設けられていてもよいし、制御部１５は、負荷１３０の内部に設けられていてもよい。また、図１において、制御部１４，１５は、個別の制御部として構成されているが、この構成に限定されない。制御部１４，１５は、コンバータ３及びインバータ９の双方を制御する共通の制御部として統合されて構成されていてもよい。
　図２は、図１に示す電力変換装置１５０が動作したときの要所の電圧及び電流の波形を示す図である。図２には、上から順に、三相各相の相電圧、三相各相の相電流及び母線電圧Ｖｄｃの波形が示されている。図２の横軸は時間である。
　図２の上段部には、正弦波の電圧波形であるＲ相電圧Ｖｒ、Ｓ相電圧Ｖｓ及びＴ相電圧Ｖｔの各波形が示されている。図２の中段部には、正弦波状の電流波形であるＲ相電流Ｉｒ、Ｓ相電流Ｉｓ及びＴ相電流Ｉｔの各波形が示されている。これらの正弦波状の電流波形は、コンバータ３の半導体素子Ｑ１～Ｑ６をＰＷＭ制御することで得られる。Ｒ相電流Ｉｒ、Ｓ相電流Ｉｓ及びＴ相電流Ｉｔを正弦波状の電流波形にすることで、電源高調波が抑制される。図２の下段部には、ほぼ一定に制御された母線電圧Ｖｄｃの波形が示されている。母線電圧Ｖｄｃを一定に制御することで、負荷１３０を安定的に駆動することができる。なお、実施の形態１において、母線電圧Ｖｄｃは、必ずしも一定に制御されていなくてもよい。
　図３は、図１に示す制御部１４，１５の機能を実現するためのハードウェア構成の例を示すブロック図である。
　制御部１４，１５の機能の一部又は全部を実現するには、図３に示すように、演算を行うプロセッサ２０１、プロセッサ２０１によって読みとられるプログラムが保存されるメモリ２０２を含む構成とすることができる。
　プロセッサ２０１は、演算手段の例示である。プロセッサ２０１は、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、ＣＰＵ（Central　Processing　Unit）、又はＤＳＰ（Digital　Signal　Processor）と称される演算手段であってもよい。また、メモリ２０２には、ＲＡＭ（Random　Access　Memory）、ＲＯＭ（Read　Only　Memory）、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ（Erasable　Programmable　ＲＯＭ）、ＥＥＰＲＯＭ（登録商標）（Electrically　ＥＰＲＯＭ）といった不揮発性又は揮発性の半導体メモリ、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスク、ＤＶＤ（Digital　Versatile　Disc）を例示することができる。
　メモリ２０２には、制御部１４，１５の機能を実行するプログラムが保持されている。プロセッサ２０１は、必要な情報を授受してメモリ２０２に記憶し、メモリ２０２に保持されたプログラムをプロセッサ２０１が実行し、メモリ２０２に記憶されたデータ及びテーブルをプロセッサ２０１が参照することにより、上述した処理を実行することができる。プロセッサ２０１による演算結果は、メモリ２０２に記憶することができる。
　次に、実施の形態１に係る室外機５０の構造上の特徴について、幾つかの図面を参照して説明する。図４は、実施の形態１に係る室外機５０の外観斜視図である。図５は、図４に示す室外機５０を正面から見た内観斜視図である。図６及び図７は、図４に示す室外機５０の一部の構成要素を抜き出して示す第１及び第２の斜視図である。図８は、図４に示す室外機５０の内部を上方から見た内観上面図である。図９は、実施の形態１に係る冷却器８０の構成の説明に供する左側面図及び矢視断面図である。図９の左側は、図５から図８に示す冷却器８０を左側面側から見た左側面図であり、図９の右側は、左側面図のＩＸ－ＩＸ線における矢視断面図である。また、図９において、ｘ、ｙ及びｚの各軸は右手系の直交座標軸を表し、ｘ軸は背面側から正面側に向かう方向を正とし、ｙ軸は左側面側から右側面側に向かう方向を正とし、ｚ軸は底面側から上面側に向かう方向を正としている。
　室外機５０は、冷媒を圧縮するための圧縮機７５を含む機械部品、圧縮機７５の駆動時に回転するファン６４、半導体素子モジュール８３ａ，８３ｂを搭載するパワー基板８２を含む電気部品、半導体素子モジュール８３ａ，８３ｂを冷却する冷却器８０、並びにファン６４、機械部品、電気部品及び冷却器８０を収容する筐体５１を備える。筐体５１は、室外機５０の外郭を構成する。
　筐体５１は、筐体５１の正面を構成する正面パネル５６と、正面パネル５６と向き合い筐体５１の背面を構成する背面パネル５７と、筐体５１の底面を構成する底面パネル５８と、底面パネル５８と向き合う天面パネル５９と、筐体５１を正面から見て左側の側面を構成する左側面パネル６０と、左側面パネル６０と向き合う右側面パネル６１とで構成されている。
　図７及び図８に示されるように、パワー基板８２には、圧縮機７５の駆動時に発熱する発熱部品である半導体素子モジュール８３ａ，８３ｂが搭載される。
　半導体素子モジュール８３ａには、図１に示したコンバータ３に備えられる６つの半導体素子Ｑ１～Ｑ６及び６つのダイオードＤ１～Ｄ６が収容されている。即ち、半導体素子モジュール８３ａは、交流を直流に変換するコンバータ３の回路部品である。また、半導体素子モジュール８３ｂには、図１に示したインバータ９に備えられる６つの半導体素子Ｑ２１～Ｑ２６及び６つのダイオードＤ２１～Ｄ２６が収容される。即ち、半導体素子モジュール８３ｂは、直流を交流に変換するインバータ９の回路部品である。なお、本稿では、半導体素子モジュール８３ａ，８３ｂを符号無しで区別するため、半導体素子モジュール８３ａを「第１の半導体素子モジュール」と呼び、半導体素子モジュール８３ｂを「第２の半導体素子モジュール」と呼ぶことがある。
　実施の形態１で想定する電力変換装置１５０では、電源高調波を抑制するため、ＡＣでのチョッピングが行われる。ＡＣでのチョッピングを行う場合、コンバータ３の半導体素子Ｑ１～Ｑ６をスイッチング制御するスイッチング周波数は、インバータ９の半導体素子Ｑ２１～Ｑ２６をスイッチング制御するスイッチング周波数よりも高くなるという特徴がある。これにより、半導体素子モジュール８３ａの発熱量は、半導体素子モジュール８３ｂの発熱量よりも大きくなる。
　室外機５０において、筐体５１の内部は、第１の区画７１と、第２の区画７２とに区分される。第１の区画７１及び第２の区画７２は、パワー基板８２と仕切り板６９とによって区切られる。仕切り板６９は、筐体５１の内部において、左側面パネル６０及び右側面パネル６１に対して概略平行に設けられている。
　図８に示されるように、半導体素子モジュール８３ａ，８３ｂは、パワー基板８２における第１の区画７１の側にある第１主面８２ａに搭載されている。即ち、半導体素子モジュール８３ａ，８３ｂは、第２の区画７２ではなく、第１の区画７１に存在している。また、図７に示されるように、コンデンサ８４は、パワー基板８２における第２の区画７２の側にある第２主面８２ｂに搭載されている。
　ファン６４及び冷却器８０は、第１の区画７１に収容される。また、主要な機械部品及び半導体素子モジュール８３ａ，８３ｂを除く主要な電気部品は、第２の区画７２に収容される。図４には、主要な機械部品が収容される機械室５３が一点鎖線で示され、半導体素子モジュール８３ａ，８３ｂを除く主要な電気部品が収容される電気部品室５２が破線で示されている。ここで言う主要な機械部品には、圧縮機７５の他、膨張弁７４、冷媒配管７６などが含まれる。また、ここで言う、半導体素子モジュール８３ａ，８３ｂを除く主要な電気部品には、半導体素子モジュール８３ａ，８３ｂが搭載されるパワー基板８２の他、コンデンサ８４、リアクトル８６、ＮＦ（Noise　Filter）基板８５、制御基板８７などが含まれる。
　ここで、図７に示されるように、リアクトル８６は複数の筐体に収納されて構成されているが、当該筐体の一部は、図５及び図６に示されるように、第１の区画７１側に突出するように仕切り板６９の上部に設けられた電気部品収納部７９に配置されている。
　なお、上述したように、実施の形態１で想定する電力変換装置１５０では、電源高調波を抑制するため、コンバータ３の半導体素子Ｑ１～Ｑ６をスイッチング制御するスイッチング周波数は、インバータ９の半導体素子Ｑ２１～Ｑ２６をスイッチング制御するスイッチング周波数よりも高くなるように設定される。半導体素子Ｑ１～Ｑ６をスイッチング制御するスイッチング周波数が高い程、リアクトル８６を小型化することができる。従って、半導体素子Ｑ１～Ｑ６のスイッチング周波数を高くすることで、リアクトル８６を小型化できれば、電気部品収納部７９を設けることなく、リアクトル８６を電気部品室５２内に収納することが可能となる。
　正面パネル５６の第１の区画７１に位置する部位の中央部には、空気の吹出口６７が形成されている。吹出口６７は、筐体５１の内部に取り込まれた空気を、筐体５１の外部に排出するための開口部である。吹出口６７を形作る環状の壁面６２には、ベルマウス６３が設けられている。ベルマウス６３は、壁面６２から筐体５１の内部へ突出する環状部材である。
　右側面パネル６１の第２の区画７２に位置する部位の下部には、空気の吸込口６８が形成されている。吸込口６８は、背面パネル５７に形成されていてもよいし、背面パネル５７及び右側面パネル６１の両方に形成されていてもよい。吸込口６８は、筐体５１の外部から筐体５１の内部へ空気を取り込むために設けられている。なお、図５では、室外機５０を正面側から見て、向かって左側に第１の区画７１が設けられ、向かって右側に第２の区画７２が設けられているが、この関係は逆でもよい。即ち、向かって右側に第１の区画７１が設けられ、向かって左側に第２の区画７２が設けられていてもよい。この構造の場合、吸込口６８は、背面パネル５７及び左側面パネル６０のうちの少なくとも１つに形成される。
　また、吸込口６８の構成としては、図４に示されているように、例えば右側面パネル６１の一部分を開口して開口部を設け、その開口部の下辺、左辺及び右辺が開口する状態で長方形の板を開口部の上辺に接続するような構成とすることができる。そして、この構成が複数個上下方向に並んで設けられる構成となる。この構成の場合、長方形の上辺を残して下辺、左辺及び右辺を切断し、この長方形の板を上側に持ち上げる形で長方形の下辺、左辺及び右辺が開口するような構成としてもよい。
　また、吸込口６８の別な構成としては、例えば、機械室５３がある筐体５１の底面パネル５８と、機械室５３に面した正面パネル５６、右側面パネル６１、及び背面パネル５７の底面側との間に生ずる少なくとも１つの隙間を吸込口６８として構成してもよい。
　第１の区画７１において、ファン６４は、吹出口６７の背面側に位置している。ファン６４は、ファンモータ６５によって駆動される。ファン６４は、ファンモータ６５の駆動に伴って回転し、空気流を発生させる。空気流の元となる空気は、背面パネル５７、吸込口６８及び底面パネル５８から取り込まれる。
　背面パネル５７から取り込まれた空気によって生じる空気流は、第１の区画７１内の冷却器８０に送り込まれ、半導体素子モジュール８３ａ，８３ｂを冷却するための冷却風として利用される。また、吸込口６８から取り込まれた空気によって生じる空気流は、第２の区画７２に送り込まれ、機械部品及び電気部品を冷却するための冷却風として利用される。
　冷却器８０の例は、図６などに示すヒートシンクである。ヒートシンクである冷却器８０は、ベース部８０ａと、放熱部８０ｂとを備えている。ベース部８０ａは、第１の面８０ａ１が半導体素子モジュール８３ａ，８３ｂと当接する板状部材である。放熱部８０ｂは、複数のフィンを有する板状部材である。また、放熱部８０ｂは、第１フィン部８０ｂ１と、第１フィン部８０ｂ１の下方側に配置される第２フィン部８０ｂ２とから構成される。第１フィン部８０ｂ１及び第２フィン部８０ｂ２では、複数のフィンが冷却風の流れる方向に直交する上下方向、即ち図９のｚ軸方向に沿って配列されている。各々のフィンは、第１の面８０ａ１の反対側の面である第２の面８０ａ２から立ち上がって冷却風の流れる方向に直交する左方向、即ち図９のｙ軸の負方向に延びている。
　実施の形態１の冷却器８０では、第２フィン部８０ｂ２のフィンの長さが、第１フィン部８０ｂ１のフィンの長さよりも短くなっている点に特徴がある。フィン長の短い第２フィン部８０ｂ２をフィン長の長い第１フィン部８０ｂ１の下方に配置することで、筐体５１のサイズが増大するのを抑制しながら、放熱部８０ｂとファン６４との間の干渉を回避する構造を容易に得ることができる。
　半導体素子モジュール８３ａ，８３ｂは、ベース部８０ａの第１の面８０ａ１と当接することで、第１フィン部８０ｂ１及び第２フィン部８０ｂ２に対して熱的に接続される。この構造により、半導体素子モジュール８３ａ，８３ｂの熱は、ベース部８０ａを介して第１フィン部８０ｂ１及び第２フィン部８０ｂ２に伝わり、これらの第１フィン部８０ｂ１及び第２フィン部８０ｂ２において放熱される。
　また、図７から図９に示すように、半導体素子モジュール８３ａ，８３ｂは、パワー基板８２における第１の区画７１の側に位置する第１主面８２ａに搭載されると共に、冷却風の流れる方向に対して風上側から、半導体素子モジュール８３ａ、半導体素子モジュール８３ｂの順で配置している。このように配置する理由については、更に図１０及び図１１を参照して説明する。図１０及び図１１は、実施の形態１に係る冷却器８０に対して行ったシミュレーション結果の説明に供する第１及び第２の図である。
　図１０の左側には、室外機５０の実機を模したシミュレーションモデルが示されている。また、図１０の中央には、シミュレーションモデルを上方側から見たときの風速分布を表す風速コンターが示され、図１０の右側には、シミュレーションモデルを上方側から見たときの風速ベクトルが示されている。
　図１０の風速コンター及び風速ベクトルに示されるように、冷却器８０の内部では、風下側に進む程、風速が低下していることが分かる。図１１には、半導体素子モジュール８３ａ，８３ｂが配置されている部位の冷却器８０における概略の風速値が示されている。図１１に示されるように、半導体素子モジュール８３ａが配置されている部位の風上側では風速２．２ｍ／ｓであったものが、半導体素子モジュール８３ｂが配置されている部位の風上側では風速１．５ｍ／ｓに低下し、半導体素子モジュール８３ｂが配置されている部位の風下側では、更に風速０．７ｍ／ｓに低下している。
　図１０及び図１１のシミュレーション結果に示されるように、冷却器８０の風下側では風速が低下する。このため、発熱量が相対的に大きい半導体素子モジュール８３ａを風上側に配置し、発熱量が相対的に小さい半導体素子モジュール８３ｂを風下側に配置している。このように配置すれば、共通のパワー基板８２に搭載された半導体素子モジュール８３ａ，８３ｂの冷却を効率的に行うことができる。
　なお、図９に示すフィンの数は一例であり、この例に限定されない。また、図１０及び図１１に示すシミュレーション結果もある特定の実機モデルに対して行った結果であり、数値例も一例である。第１フィン部８０ｂ１及び第２フィン部８０ｂ２におけるフィンの数は、半導体素子モジュール８３ａ，８３ｂの発熱量に依存する設計事項であり、半導体素子モジュール８３ａ，８３ｂの発熱量に基づいて決定することができる。第１フィン部８０ｂ１及び第２フィン部８０ｂ２における各フィンの長さについても同様である。
　以上説明したように、実施の形態１に係る室外機は、冷媒を圧縮するための圧縮機を含む機械部品と、圧縮機の駆動時に回転するファンと、圧縮機の駆動時に発熱する半導体素子が収容される半導体素子モジュールを搭載する基板を含む電気部品と、半導体素子モジュールを冷却する冷却器と、ファン、機械部品、電気部品及び冷却器を収容する筐体とを備える。ファン及び冷却器は、筐体の内部の第１の区画に収容され、機械部品及び電気部品は、筐体の内部の第２の区画に収容される。第１及び第２の区画は、基板と筐体の側面パネルに平行な仕切り板とによって区切られ、筐体の正面パネルの第１の区画に位置する部位の中央部には空気の吹出口が形成される。半導体素子モジュールは、交流を直流に変換するコンバータの回路部品である第１の半導体素子モジュールと、直流を交流に変換するコンバータの回路部品である第２の半導体素子モジュールとから成る。第１及び第２の半導体素子モジュールを冷却する冷却風は、筐体の背面パネルから流入し、冷却器を経由して吹出口から流出する。第１及び第２の半導体素子モジュールは、基板における第１の区画の側に位置する第１主面に搭載されると共に、冷却風の流れる方向に対して風上側から、第１及び第２の半導体素子モジュールの順で配置される。
　上記のように構成された実施の形態１に係る室外機によれば、室外機がコンバータを備えている場合であっても、コンバータの回路部品である第１の半導体素子モジュールを、インバータの回路部品である第２の半導体素子モジュールと共に共通の基板に搭載し、且つ共通の冷却器で第１及び第２の半導体素子モジュールを冷却するので、室外機が大型化するのを回避しつつ、第１及び第２の半導体素子モジュールの冷却を効率よく行うことが可能となる。
　また、実施の形態１に係る室外機によれば、室外機の内部を第１の区画と第２の区画とに分け、より大きな風量及び風速の得られる第１の区画に第１及び第２の半導体素子モジュールを配置すると共に、冷却が必要な他の電気部品及び機械部品を冷却するための冷却風は、第１及び第２の半導体素子モジュールを冷却する冷却風とは異なる箇所から取り込む構成としている。第１及び第２の半導体素子モジュールを冷却する冷却風は、背面パネルから取り込むことができる。また、第１及び第２の半導体素子モジュール以外の電気部品及び機械部品を冷却するための冷却風は、筐体の右側面パネルの下部、背面パネルの第２の区画に位置する部位の下部、及び正面パネルの第２の区画に位置する部位の下部のうちの少なくとも１つに設けた吸込口、及び筐体の底面パネルから取り込むことができる。実施の形態１に係る室外機によれば、第１及び第２の半導体素子モジュールを冷却するための冷却風をより効率的に取り込むことができると共に、第１の区画と第２の区画とを分けているので、両者の熱的な干渉を軽減しながら、それぞれの区画における冷却対象を個別の冷却風で冷却することが可能となる。
　また、実施の形態１に係る室外機において、冷却器がヒートシンクである場合、ヒートシンクは、第１の面が第１及び第２の半導体素子モジュールと熱的に接続されるベース部と、第１の面の反対側の面である第２の面から立ち上がって延びる複数のフィンを有する放熱部とを備えるように構成する。放熱部は、複数のフィンが冷却風の流れる方向に直交する上下方向に配列される第１フィン部と、複数のフィンが冷却風の流れる方向に直交する上下方向に配列され、第１フィン部の下方側に配置される第２フィン部とから成る。そして、第２フィン部のフィンの長さは、第１フィン部のフィンの長さよりも短くなるように構成する。冷却器をこのように構成すれば、フィン長の長い第１フィン部がフィン長の短い第２フィン部の上部側に配置される構成となるので、室外機の筐体のサイズが増加するのを抑制しながら、放熱部とファンとの間の干渉を回避する構造を容易に得ることが可能となる。
実施の形態２．
　実施の形態２では、実施の形態１とは異なる冷却器８０の構成及び半導体素子モジュール８３ａ，８３ｂの配置のバリエーションについて説明する。なお、実施の形態１と重複する内容については、説明を省略する。
　図１２は、実施の形態２に係る室外機５０の構成の説明に供する斜視図である。また、図１３は、実施の形態２に係る冷却器８０の構成の説明に供する左側面図及び矢視断面図である。図１３の左側は、図１２に示す冷却器８０を左側面側から見た左側面図であり、図１３の右側は、左側面図のＸIII－ＸIII線における矢視断面図である。図１２及び図１３では、それぞれ図７及び図９と同一の符号を付している。
　実施の形態１の冷却器８０では、第２フィン部８０ｂ２のフィンの長さが、第１フィン部８０ｂ１のフィンの長さよりも短くなっていたが、実施の形態２の冷却器８０では、第２フィン部８０ｂ２のフィンの長さは、第１フィン部８０ｂ１のフィンの長さと同じにしている。その一方で、実施の形態２の冷却器８０では、図１３に楕円で示したファン６４との干渉部位においては、フィンを設けない構成としている。即ち、実施の形態２の冷却器８０では、冷却風の流れる方向に沿う第２フィン部８０ｂ２の長さは、冷却風の流れる方向に沿う第１フィン部８０ｂ１の長さよりも短くなるように構成されている。
　実施の形態２の冷却器８０では、実施の形態１と同様の効果、即ちコンバータの回路部品である第１の半導体素子モジュールを、インバータの回路部品である第２の半導体素子モジュールと共に共通の基板に搭載した場合であっても、室外機５０が大型化するのを回避しつつ、半導体素子モジュール８３ａ，８３ｂの冷却を効率よく行うことができるという効果が得られる。また、実施の形態２の冷却器８０では、第２フィン部８０ｂ２のフィンの長さは、第１フィン部８０ｂ１のフィンの長さと同じでよいので、放熱部８０ｂとファン６４との間の干渉を回避する構造を容易に得ることができる。
　なお、図１３に示す冷却器８０の場合、図９に示す冷却器８０に比べて、半導体素子モジュール８３ｂの冷却に寄与するフィンの部分の体積が小さくなるので、半導体素子モジュール８３ｂに対する冷却性能が低下することも想定される。この対策として、冷却器８０を図１４に示すように構成してもよい。
　図１４は、実施の形態２の変形例に係る冷却器８０の構成の説明に供する左側面図及び矢視断面図である。図１４に示す冷却器８０では、半導体素子モジュール８３ａ，８３ｂの配置が図１３と異なっている。具体的に、図１４では、パワー基板８２の第１主面８２ａにおいて、半導体素子モジュール８３ａは、図１３の配置よりも下方側にずらして配置され、半導体素子モジュール８３ｂは、図１３の配置よりも上方側にずらして配置されている。これにより、図１４では、半導体素子モジュール８３ｂは、パワー基板８２の第１主面８２ａにおいて、半導体素子モジュール８３ａよりも上方側にずらして配置されている。
　図１４に示す構成では、半導体素子モジュール８３ｂは、半導体素子モジュール８３ａに対してずらして配置されているので、半導体素子モジュール８３ａ，８３ｂの冷却に最も寄与するフィンの部位も冷却風の方向に対してずれることになる。これにより、半導体素子モジュール８３ａ，８３ｂが冷却風に沿って一直線に並ぶ場合と比べて、風下側の半導体素子モジュール８３ｂの冷却能力が、風上側の半導体素子モジュール８３ａの温度上昇の影響を受ける度合いを小さくすることができ、半導体素子モジュール８３ｂの冷却に寄与する冷却風の温度が高くなるのを抑止することができる。
　また、風下側の半導体素子モジュール８３ｂを、風上側の半導体素子モジュール８３ａよりも上方側にずらして配置することで、風下側の半導体素子モジュール８３ｂが第１フィン部８０ｂ１の中心からずれるのを抑止することができる。これにより、半導体素子モジュール８３ｂが第１フィン部８０ｂ１の中心からずれて配置される場合に比べて、半導体素子モジュール８３ｂの冷却効果をより高めることができる。
　以上説明したように、実施の形態２に係る室外機によれば、冷却器であるヒートシンクは、第１の面が第１及び第２の半導体素子モジュールと熱的に接続されるベース部と、第１の面の反対側の面である第２の面から立ち上がって延びる複数のフィンを有する放熱部とを備えるように構成する。放熱部は、複数のフィンが冷却風の流れる方向に直交する上下方向に配列される第１フィン部と、複数のフィンが冷却風の流れる方向に直交する上下方向に配列され、第１フィン部の下方側に配置される第２フィン部とから成る。そして、第２フィン部の冷却風の流れる方向に沿う長さは、第１フィン部の冷却風の流れる方向に沿う長さよりも短くなるように構成する。冷却器をこのように構成すれば、実施の形態１のように、第２フィン部のフィン長を第１フィン部のフィン長よりも短くする必要がないので、実施の形態１の冷却器よりも風上側にある第１の半導体素子モジュールの冷却能力を高めながら、放熱部とファンとの間の干渉を回避する構造を容易に得ることが可能となる。
　なお、実施の形態２に係る室外機の構成において、第２の半導体素子モジュールは、基板の第１主面において、第１の半導体素子モジュールよりも上方側にずらして配置するようにしてもよい。このように配置すれば、第１及び第２の半導体素子モジュールが冷却風に沿って一直線に並ぶ場合と比べて、風下側の第２の半導体素子モジュールの冷却能力が、風上側の第１の半導体素子モジュールの温度上昇の影響を受ける度合いを小さくすることができ、風下側の第２の半導体素子モジュールの冷却に寄与する冷却風の温度が高くなるのを抑止することが可能となる。また、このように配置すれば、風下側の第２の半導体素子モジュールが第１フィン部の中心からずれるのを抑止することができるので、風下側の第２の半導体素子モジュールが第１フィン部の中心からずれて配置される場合に比べて、第２の半導体素子モジュールの冷却効果をより高めることが可能となる。
　以上の実施の形態に示した構成は、一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。
　例えば、第２フィン部のフィンの長さを第１フィン部のフィンの長さよりも短くする実施の形態１の図９の構成と、第２フィン部の冷却風の流れる方向に沿う長さを第１フィン部の冷却風の流れる方向に沿う長さよりも短くする実施の形態２の図１３の構成とを組み合わせて冷却器を構成してもよい。
　また、例えば、基板の第１主面において、第２の半導体素子モジュールを、第１の半導体素子モジュールよりも上方側にずらして配置する実施の形態２の図１４の構成を、第２フィン部のフィンの長さを第１フィン部のフィンの長さよりも短くする実施の形態１の図９の構成に適用してもよい。
　１　ノイズフィルタ、２　リアクタ、３　コンバータ、３ａ～３ｃ，９ａ～９ｃ　接続点、４　コンデンサ、５ａ，５ｂ，１８ａ，１８ｂ　電流検出器、６　相電圧検出部、７，８　シャント抵抗、９　インバータ、１０，１２　電流検出部、１１　電圧検出部、１４，１５　制御部、１６，１７　駆動回路、５０　室外機、５１　筐体、５２　電気部品室、５３　機械室、５６　正面パネル、５７　背面パネル、５８　底面パネル、５９　天面パネル、６０　左側面パネル、６１　右側面パネル、６２　壁面、６３　ベルマウス、６４　ファン、６５　ファンモータ、６７　吹出口、６８　吸込口、６９　仕切り板、７１　第１の区画、７２　第２の区画、７４　膨張弁、７５　圧縮機、７６　冷媒配管、７９　電気部品収納部、８０　冷却器、８０ａ　ベース部、８０ａ１　第１の面、８０ａ２　第２の面、８０ｂ　放熱部、８０ｂ１　第１フィン部、８０ｂ２　第２フィン部、８２　パワー基板、８２ａ　第１主面、８２ｂ　第２主面、８３ａ，８３ｂ　半導体素子モジュール、８４　コンデンサ、８５　ＮＦ基板、８６　リアクトル、８７　制御基板、１００　モータ駆動装置、１１０　三相電源、１２０　モータ、１３０　負荷、１５０　電力変換装置、１７０ａ，１７０ｂ，１７０ｃ，１７２ａ，１７２ｂ，１７４ａ，１７４ｂ　電気配線、２０１　プロセッサ、２０２　メモリ、Ｄ１～Ｄ６，Ｄ２１～Ｄ２６　ダイオード、Ｎ，Ｐ　端子、Ｑ１～Ｑ６，Ｑ２１～Ｑ２６　半導体素子。

Claims (6)

  1. 　冷媒を圧縮するための圧縮機を含む機械部品と、
    　前記圧縮機の駆動時に回転するファンと、
    　前記圧縮機の駆動時に発熱する半導体素子が収容される半導体素子モジュールを搭載する基板を含む電気部品と、
    　前記半導体素子モジュールを冷却する冷却器と、
    　前記ファン、前記機械部品、前記電気部品及び前記冷却器を収容する筐体と、を備え、
    　前記ファン及び前記冷却器は、前記筐体の内部の第１の区画に収容され、
    　前記機械部品及び前記電気部品は、前記筐体の内部の第２の区画に収容され、
    　前記第１及び第２の区画は、前記基板と前記筐体の側面パネルに平行な仕切り板とによって区切られ、
    　前記筐体の正面パネルの前記第１の区画に位置する部位の中央部には空気の吹出口が形成され、
    　前記半導体素子モジュールは、交流を直流に変換するコンバータの回路部品である第１の半導体素子モジュールと、直流を交流に変換するインバータの回路部品である第２の半導体素子モジュールと、から成り、
    　前記第１及び第２の半導体素子モジュールを冷却する冷却風は、前記筐体の背面パネルから流入し、前記冷却器を経由して前記吹出口から流出し、
    　前記第１及び第２の半導体素子モジュールは、前記基板における前記第１の区画の側に位置する第１主面に搭載されると共に、前記冷却風の流れる方向に対して風上側から、前記第１及び第２の半導体素子モジュールの順で配置される
    　室外機。
  2. 　前記冷却器はヒートシンクであり、
    　前記ヒートシンクは、第１の面が前記第１及び第２の半導体素子モジュールと熱的に接続されるベース部と、前記第１の面の反対側の面である第２の面から立ち上がって延びる複数のフィンを有する放熱部と、を備え、
    　前記放熱部は、複数の前記フィンが前記冷却風の流れる方向に直交する上下方向に配列される第１フィン部と、複数の前記フィンが前記冷却風の流れる方向に直交する上下方向に配列され、前記第１フィン部の下方側に配置される第２フィン部と、から成り、
    　前記第２フィン部のフィンの長さは、前記第１フィン部のフィンの長さよりも短い
    　請求項１に記載の室外機。
  3. 　前記冷却器はヒートシンクであり、
    　前記ヒートシンクは、第１の面が前記第１及び第２の半導体素子モジュールと熱的に接続されるベース部と、前記第１の面の反対側の面である第２の面から立ち上がって延びる複数のフィンを有する放熱部と、を備え、
    　前記放熱部は、複数の前記フィンが前記冷却風の流れる方向に直交する上下方向に配列される第１フィン部と、複数の前記フィンが前記冷却風の流れる方向に直交する上下方向に配列され、前記第１フィン部の下方側に配置される第２フィン部と、から成り、
    　前記第２フィン部の前記冷却風の流れる方向に沿う長さは、前記第１フィン部の前記冷却風の流れる方向に沿う長さよりも短い
    　請求項１又は２に記載の室外機。
  4. 　前記第２の半導体素子モジュールは、前記基板の前記第１主面において、前記第１の半導体素子モジュールよりも上方側にずらして配置される
    　請求項２又は３に記載の室外機。
  5. 　前記筐体の右側面パネルの下部、前記背面パネルの前記第２の区画に位置する部位の下部、及び前記正面パネルの前記第２の区画に位置する部位の下部のうちの少なくとも１つには空気の吸込口が形成され、前記第１及び第２の半導体素子モジュール以外の電気部品、並びに前記機械部品は、前記吸込口及び前記筐体の底面パネルから流入する冷却風によって冷却される
    　請求項１から４の何れか１項に記載の室外機。
  6. 　請求項１から５の何れか１項に記載の室外機を備える空気調和機。
PCT/JP2024/015104 2024-04-16 2024-04-16 室外機及び空気調和機 Pending WO2025220107A1 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2024/015104 WO2025220107A1 (ja) 2024-04-16 2024-04-16 室外機及び空気調和機

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2024/015104 WO2025220107A1 (ja) 2024-04-16 2024-04-16 室外機及び空気調和機

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2025220107A1 true WO2025220107A1 (ja) 2025-10-23

Family

ID=97403165

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2024/015104 Pending WO2025220107A1 (ja) 2024-04-16 2024-04-16 室外機及び空気調和機

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2025220107A1 (ja)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010007970A (ja) * 2008-06-27 2010-01-14 Fujitsu General Ltd 空気調和機の室外機
JP2012163285A (ja) * 2011-02-08 2012-08-30 Fujitsu General Ltd 空気調和機の室外機
JP2013137132A (ja) * 2011-12-28 2013-07-11 Mitsubishi Electric Corp 空気調和装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010007970A (ja) * 2008-06-27 2010-01-14 Fujitsu General Ltd 空気調和機の室外機
JP2012163285A (ja) * 2011-02-08 2012-08-30 Fujitsu General Ltd 空気調和機の室外機
JP2013137132A (ja) * 2011-12-28 2013-07-11 Mitsubishi Electric Corp 空気調和装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6072985B1 (ja) 電子機器
CN110098749B (zh) 逆变器及其控制方法
CN101680669B (zh) 空气调节器的电气部件盒和具有该电气部件盒的空气调节器
US8004836B2 (en) Arrangement for a motor controller
JP6853203B2 (ja) 電装品ユニット及び空気調和装置
CN102573412B (zh) 带冷却功能的控制装置
JP6433631B2 (ja) 電力変換装置
CN105371389A (zh) 室外机及空调机
JP6393287B2 (ja) 空気調和機の室外機
JP6074346B2 (ja) 配電盤装置
WO2025220107A1 (ja) 室外機及び空気調和機
JP5349817B2 (ja) 保護回路、半導体装置、電気機器
JP6559832B2 (ja) パワーコンディショナ
JP6345579B2 (ja) パワーコンディショナ
JP6345578B2 (ja) パワーコンディショナ
WO2020110202A1 (ja) 半導体装置
JPH06245525A (ja) 電力変換装置
JP7316193B2 (ja) 電力変換装置
CN206490948U (zh) 穿墙式散热组件
WO2025004324A1 (ja) 電力変換装置、モータ駆動装置及び冷凍サイクル適用機器
CN107072110B (zh) 一种用于伺服驱动器的穿墙式散热组件
WO2025004325A1 (ja) 電力変換装置、モータ駆動装置及び冷凍サイクル適用機器
JP2004281652A (ja) パワー制御装置
CN117792138A (zh) 电力转换系统以及制冷循环装置
JP6411189B2 (ja) パワーコンディショナ

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 24936020

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1