JPH051832A - インバータ装置及びそれを用いた空気調和機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ユニット化されたインバータ装置を薄型で狭
幅とし、空気調和機の占有スぺース、占有面積を小さく
する。 【構成】 配線回路成形基板１は大電流を許容するプレ
ート状の回路パターンが成形樹脂層で被覆されてなり、
略正方形状をなしている。この配線回路成形基板１上に
大型電気部品を含む大電流を扱う電気部品２が二次元的
に配置される。かかる配線回路成形基板１がユニットの
底面に、制御基板３が側面に、インバータモジュール４
の熱を放出する放熱フィンを内蔵した通風ダクト６が上
面に夫々配置され、これにより、ユニット化されたイン
バータ装置は略立方体状となる。このような略立方体状
のインバータ装置は、空気調和機の室外機での配置の自
由度が増し、従って、室外機の幅を狭くできて、その占
有スぺース、占有面積が小さくなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、空気調和機の室外機な
どに内蔵されるインバータ装置に係り、特に、基板上に
各電気部品を取りつけてなるインバータ装置およびそれ
を用いた空気調和機に関する。

【０００２】

【従来の技術】空気調和機は、図８に示すように、室内
機１００と室外機１０１とからなり、これら間が冷媒配
管１０２によって結ばれている。室外機１０１は概ねイ
ンバータ装置１０３、圧縮機１０４、熱交換機１０５、
プロペラファン１０６、モータ１０７からなり、圧縮機
１０４および熱交換機１０５が室内機１００の熱交換機
１０８、冷媒配管１０２とともに冷凍サイクルを形成し
ている。熱交換機１０８は、暖房時冷媒の熱を室内に放
出し、冷房時室内の熱を冷媒に吸収させる。このように
して冷されたあるいは暖められた冷媒は冷媒配管１０２
を介して室外機１０１に送られる。室外機１０１では、
圧縮機１０４がインバータ装置１０３によって駆動制御
されるとともに、プロペラファン１０６がモータ１０７
によって回転しており、プロペラファン１０６の回転に
よって外気が熱交換機１０５を通っている。冷媒配管１
０２を通った冷媒は圧縮機１０４の動作によって熱交換
機１０５を通り、このとき、熱交換機１０５では、暖房
時熱交換機１０８で冷された冷媒が外気の熱を吸収して
暖められ、冷房時には熱交換機１０８で暖められた冷媒
が熱を放出して冷やされる。この冷媒は冷媒配管１０２
を通って室内機１００の熱交換機１０８に送られる。

【０００３】以上のように冷媒が室内機１００と室外機
１０１との間を循環することにより、暖、冷房が行なわ
れる。

【０００４】図９は図８におけるインバータ装置１０３
の一例を示す回路構成図であって、１０９は商用交流電
源、１１０は直流電源部、１１１はインバータ部、１１
２は圧縮機モータ、１１３は制御部、１１４はノイズフ
ィルタ、１１５はＬＣフィルタ、１１６は倍電圧整流回
路、１１７は電流検出用抵抗である。

【０００５】同図において、インバータ装置は直流電源
部１１０、インバータ部１１１、制御部１１３で構成さ
れている。商用交流電源１０９は室内のコンセントなど
であって、これからの商用交流電圧が直流電源部１１０
に印加される。直流電源部１１０においては、倍電圧整
流回路１１６により、この商用交流電圧から直流電圧が
生成され、インバータ部１１１に印加される。ノイズフ
ィルタ１１４は商用交流電圧に重畳したノイズを除去す
るためのものであり、ＬＣフィルタ１１５は力卒改善の
ためのものである。インバータ部１１１はこの直流電圧
と制御部１１３からの制御信号によって３相の駆動電流
を形成し、これによって室外機１０１の圧縮機１０４
（図８）を駆動する圧縮機モータ１１２を回転させる。
制御部１１３は圧縮機モータ１１２の回転位置を検出
し、これに応じて制御信号を発生するが、また、抵抗１
１７に流れる電流によって圧縮機モータ１１２の負荷変
動を検出し、圧縮機モータ１１２の回転速度をこの負荷
変動に応じて制御する。

【０００６】以上の空気調和機において、図９に示すよ
うなインバータ装置は、従来、インバータ部１１１がモ
ジュール化され、制御部１１３が回路基板上に搭載され
て、これらが放熱フィン，直流電源部１１０とともに１
つのケース内に収納されることにより、ユニット化され
ており、図８に示すように、他の装置とともに室外機１
０１内に組み込まれている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、ユニット化
されたインバータ装置では、直流電源部１１０がケース
内で例えばその２／３倍のスぺースという非常に大きな
スぺースを占める。これは、直流電源部１１０に流れる
電流は２０アンペア程度と非常に大きく、このために、
使用される電気部品も、たとえば倍電圧整流回路１１６
におけるダイオードや平滑用コンデンサとしての大容量
の電解コンデンサなど、大型のものであること、また、
従来からの回路基板は小容量で使用できず、電気部品間
を電線で結線しなければならないことなどによるもので
ある。

【０００８】また、空気調和機の室外機のスぺースの点
からその薄型化が図られており、このことからユニット
化されたインバータ装置の薄型化が必要となるが、従来
では、結線のためのスぺースなど電気部品以外のスぺー
スが必要なことから、直流電源部１１０の大型電気部品
が直線上に配置されており、このため、インバータ装置
は、薄型化が達成できても、ユニットは底面が矩形状の
直方体となり、横に幅広なものとなっていた。

【０００９】図８にも示すが、図１０により具体的に示
すように（なお、図１０（ａ）は正面からみた内部構成
図、図１０（ｂ）は図１０（ａ）の一点鎖線から矢印Ａ
方向にみた内部構成図である）、従来、室外機１０１に
おいては、インバータ装置１０３と圧縮機１０４とは内
部の一方側に配置され、プロペラファン１０６、モータ
１０７、熱交換器１０５は内部の他方側に配置されてお
り、インバータ装置１０３は圧縮機１０４の上方に配置
されている。そこで、インバータ装置１０３が上記のよ
うに直方体をなすと、室外機１０１自体が横に幅広なも
のとなり、薄型化できたとしても横に広がったために、
スぺースの削減効果が充分でない。これに対し、プロペ
ラファン１０６や熱交換器１０５などのスぺースを小さ
くすることが考えられ、これによって室外機１０１の小
型化が可能であるが、熱交換器１０５が小さくなり、空
気調和機の能力が低下してしまう。

【００１０】本発明の目的は、かかる問題を解消し、よ
り小型、薄型化を可能としたインバータ装置及びそれを
用いた空気調和機を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、プレート状の回路パターンを成形樹脂層
で被覆してなる配線回路成形基板を略正方形状とし、大
電流を扱う回路を形成する電気部品を該配線回路成形基
板上に配置し、全体形状を略立方体状とする。

【００１２】

【作用】プレート状の回路パターンは大電流を流す容量
をもっており、このプレート状の回路パターンが大電流
を扱う回路における各電気部品間を結線する。このた
め、従来のような電線による結線が不要となり、この分
スぺースに余裕ができ、このスぺース内に電気部品を配
置可能となる。そこで、従来の大型電気部品の直線上の
（すなわち、一次元的な）配置に代えて、二次元的な配
置が可能となり、したがって、略正方形状の配線回路成
形基板に電気部品を配置して大電流を扱う回路を構成で
き、インバータ装置としては、従来に比べて、横幅が狭
ばまった略立方体状のユニット化が可能となる。

【００１３】このようにインバータ装置の全体形状が略
立方体となると、空気調和機の室外機は従来のものに比
べて横幅が狭くなり、薄さを維持しつつさらに小型にな
る。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面によって説明す
る。図１は本発明によるインバータ装置の一実施例の内
部構成を示す斜視図であって、１は配線回路成形基板、
２は電気部品、３は制御基板、４はインバータモジュー
ル、５はリアクタ、６は通風ダクト、７は端子台であ
る。

【００１５】同図において、配線回路成形基板１は略正
方形状をなし、内部にプレート状の回路パターンを有し
ている。この配線回路成形基板１上に大容量大型の電気
部品２が配置されている。配線回路成形基板１中の回路
パターンと電気部品２とは図９における直流電源部１１
０を形成しており、この回路パターンは例えば２０アン
ペアなどの大電流を流すことができ、直流電源部１１０
での各電気部品２間を結線している。なお、リアクタ５
は図８におけるＬＣフィルタ１１５のリアクタであり、
インバータ装置のケース外に配置される。

【００１６】かかる配線回路成形基板１はケース内の底
面に配置され、このケース内の一側面に図８の制御部１
１３を構成する制御基板３が配置される。また、このケ
ース内の上面には、太い矢印で示すようにケースの一方
の側面側からこれに対向する他方の側面側に外気を通す
通風ダクト６が設けられ、この通風ダクト６に放熱フィ
ン（図示せず）が内蔵されている。この通風ダクト６の
下面には、この放熱フィンに接触して図８のインバータ
部１１１を構成するインバータモジュール４が取りつけ
られており、インバータモジュール４で発生した熱が放
熱フィンで放出される。端子台７は、図８における室内
の商用交流電源１０９の商用交流電圧をインバータ装置
に供給するための電線などを接続する端子である。

【００１７】このようにユニット化されたインバータ装
置によると、配線回路成形基板１が略正方形状をなして
いるため、ユニットの底面も略正方形状となり、したが
って、全体形状も略立方体となる。因みに、かかるユニ
ットの寸法の一例を示すと、幅ｘ＝１７０ｍｍ、奥行き
ｙ＝１４０ｍｍ、高さｈ＝１８５ｍｍであり、容積は
４，４リットルであって、小型で略立方体状となる。

【００１８】図２は図１の各部を分離して示した斜視図
である。ここでは、ケースはケース８ａ，８ｂの２つの
部分からなり、ケース８ａは底面と２つの側面部とから
なっている。また、ケース８ｂは上面部と１つの側面部
とからなっている。ケース８ａでは、その底面部に配線
回路成形基板１が、その１つの側面部に制御基板３が夫
々取りつけられ、ケース８ｂでは、その上面部にインバ
ータモジュール４（図１）と一体になった通風ダクト６
が取りつけられる。

【００１９】図３は配線回路成形基板１での回路パター
ンの一例を示すものである。同図において、９ａは下側
の成形樹脂層であって、これと、図４に示すように、上
側の成形樹脂層９ｂとによって回路パターン１０が被覆
されている。回路パターン１０は銅もしくは導電性金属
からなり、大電流を流しても発熱することがないように
するために、抵抗値が小さくなるように例えばパターン
幅を４ｍｍ以上、パターン厚を０．５ｍｍ以上に設定さ
れている。また、配線回路成形基板１の外形寸法は、図
１におけるＸ方向で１４５ｍｍ，Ｙ方向で１３０ｍｍと
なっており、ケース８ａの底面部に配置されている。か
かる配線回路成形基板１は、予め一体に形成した回路パ
ターン１０を型内に固定し、射出成形によって上、下側
の成形樹脂層９ａ，９ｂを形成した後、回路パターン１
０の不要部分を基板に穴をあけるなどして除くことによ
り、形成される。

【００２０】なお、かかる配線回路成形基板１には、図
４に示すように、回路パターン１０の端部が折り曲げら
れて上側の成形樹脂層９ｂから外部に突出した接続端子
１１が設けられ、また、上側の成形樹脂層９ｂ上には、
大型の電気部品２を固定するリブ１２が形成されてい
る。このリブ１２が形成された部分には、電気部品２の
端子１３が嵌め込まれる貫通穴１４が設けられ、これら
貫通穴１４のまわりの下側の成形樹脂層９ａ側に形成さ
れたハンダランドで端子１５で端子１３と回路パターン
１０とがハンダ付けされる。

【００２１】図５は以上のインバータ装置を組み込んだ
空気調和機の室外機の一実施例を示すものであって、１
５はインバータ装置であり、図１０に対応する部分には
同一符号をつけている。

【００２２】この実施例は、図１０に示した従来例と同
様、圧縮機１０４の上方にインバータ装置１５を配置し
たものである。これによると、インバータ装置１５が略
立方体状をなしているため、直方体状のインバータ装置
１０３を用いた図１０の室外機１０１に比べ、横幅が狭
く、小型になる。そこで、この実施例を用いた室外機
は、図１０に示した従来の室外機に比べ、横幅が狭くな
り、容積が２０〜３０％程度小さくなる。

【００２３】図６は圧縮機１０４をプロペラファン１０
６とモータ１０７の下方に配置し、この圧縮機１０４の
横にインバータ装置１５を配置した本発明による空気調
和機の室外機の他の実施例を示すものである。図７はこ
の実施例の斜視図であり、１７は前面カバーである。

【００２４】この実施例は、各装置が上記のように配置
されるから、図５に示した実施例に比べ、高さは高くな
るが、幅がより狭くなり、設置場所の占有面積をさらに
小さくすることができる。因みに、この実施例では、幅
を６００ｍｍ、奥行きを１８５ｍｍ、高さを６５０ｍｍ
とし、容積を７２リットルとすることができた。なお、
この実施例では、図７に矢印で示すように、外気は背面
から吸い込まれ、両側面から排出される。

【００２５】なお、本発明は、図１０に示した回路例に
のみ限定されるものではないし、また、配線回路成形基
板での回路パターンや配線回路成形基板上での電気部品
の配置は図３や図１，図２に示したものに限るものでは
ない。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
略正方形状の配線回路成形基板を用いて大型の電気部品
が二次元的に配置できるから、ユニットの奥行き、高さ
を従来のものと同等としても、ユニットの幅が従来のも
のに比べて大幅に短縮できる略立方体状となり、小型化
できる。そして、このように略立方体状で小型となるこ
とから、空気調和機での配置の自由度が増すし、空気調
和機の占有スぺースや占有面積のより縮小化が実現でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるインバータ装置の一実施例の構成
を示す斜視図である。

【図２】図１の主要各部を分離して示す斜視図である。

【図３】図１における配線回路成形基板での回路パター
ンの一例を示す平面図である。

【図４】図１における配線回路成形基板での電気部品の
取付け状態を示す図である。

【図５】図１に示したインバータ装置を用いた本発明に
よる空気調和機の一実施例を示す図である。

【図６】図１に示したインバータ装置を用いた本発明に
よる空気調和機の他の実施例を示す図である。

【図７】図６に示した実施例の斜視図である。

【図８】空気調和機の構成を示す斜視図である。

【図９】インバータ装置の一例を示す回路構成図であ
る。

【図１０】従来の空気調和機でのインバータ装置の配置
例を示す図である。

【符号の説明】

１ 配線回路成形基板 ２ 電気部品 ３ 制御基板 ４ インバータモジュール ６ 通風ダクト ８ａ，８ｂ ケース ９ａ，９ｂ 成形樹脂層 １０ 回路パターン １５ 本発明のインバータ装置 １０１ 空気調和機の室外機 １０３ 従来のインバータ装置 １０４ 圧縮機 １０５ 熱交換機 １０６ プロペラファン １０７ モータ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】大電流を扱う大型の電気部品を有し、同一
   ケース内に各部品が収納されてユニット化されたインバ
   ータ装置において、銅もしくは導電性金属のプレート状
   回路パターンが成形樹脂層によって被覆されてなる略正
   方形状の配線回路成形基板上に前記大電流を扱う大型の
   電気部品が配置され、全体形状が略立方体をなすことを
   特徴とするインバータ装置。
2. 【請求項２】 請求項１において、前記ケースの１つの
   内壁面に放熱フィンを内蔵した通風ダクトを設けたこと
   を特徴とするインバータ装置。
3. 【請求項３】 熱交換機および外気を該熱交換機に送る
   ために外気を吸入するファンに対して横側に圧縮機が配
   置された空気調和機において、該圧縮機の上方に請求項
   １または２記載のインバータ装置を配置したことを特徴
   とする空気調和機。
4. 【請求項４】 熱交換機および外気を該熱交換機に送る
   ために外気を吸入するファンに対して下方に圧縮機が配
   置された空気調和機において、該圧縮機の横側に請求項
   １または２記載のインバータ装置を配置したことを特徴
   とする空気調和機。
5. 【請求項５】 請求項４において、前記外気は背面から
   吸い込まれて側面から排出されることを特徴とする空気
   調和機。