JPS5856535Y2 - 空気調和機 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 空気調和機には、圧縮機の容量制御などにサイノスタ等
の半導体素子が広く使用されている。

本考案は、これらの半導体素子を空気調和機内を循環す
る冷媒を利用して効率よく冷却する空気調和機に関する
。

圧縮機の回転数を変えて容量制御する場合、圧縮機を駆
動する交流電動機の電源周波数を変換するためにサイリ
スクイン、バークが使用されるが、周知のようにサイリ
スク等の半導体素子は、その内部に発生する損失電力に
より温度が上昇し許容電流が低下するから、これらの半
導体素子を効率よく冷却して、使用する素子の容量低下
を防ぐことが部品コストの節約につながる。

空気調和機の容量制御に従来使用されているサイリスク
の場合、一般に空冷フィンを設けて周囲の空気に放熱さ
せているが、放熱効果が悪い、サイリスタが大型化する
、砂埃や雨等に直接晒され絶縁特性の劣化を招く虞れが
ある等、問題が多く、空気調和機用サイリスタの冷却手
段として満足すべきものではない。

このため最近、空気調和機内を循環する冷媒を利用して
サイリスタ等の半導体素子を積極的に冷却することが行
なわれるようになった。

しかし半導体素子を循環冷媒の配管の表面に絶縁材を介
して間接的に取付けているものは、効率が優れず、また
素子を冷媒配管の中に入れてしまうものでは、電極端子
を外部に引出すための密封端子を多数使用する必要があ
り、構造が複雑で、コストが高い等の問題点を残してい
る。

本考案は、サイリスク等の半導体素子の取付は方法を工
夫し、素子が冷媒と直接接触するけれども電極端子は配
管外に露出するようにしたことによって、斜上の問題点
を全て解消することに成功したものである。

本考案において、半導体素子は空気調和機内を循環する
冷媒に直接接触させてもよく、また後記するように前記
循環冷媒によって冷却される二次冷媒を使用してこれに
接触させるようにしてもよい。

第１図は半導体素子に循環冷媒を接触させて冷却する場
合の素子取付部の構造を例示した縦断面図で、空気調和
機の冷媒配管１の途中に素子取付用の肉厚管２を接続し
、これに貫通せしめたねし穴に絶縁型半導体素子３（ス
タッド型サイリスク）本体４のスタンド５を気密にねじ
込んだ例である。

これによりスタッド５の先端部分が管２内に突出し、管
内を流れる循環冷媒によって半導体素子３のこの部分が
直接冷却されるとともに、素子本体４の背後の電極端子
６は管２外に突出するから、この電極端子を利用してき
わめて容易に電気結線が行なえる。

なお、半導体素子３を取付ける個所は、冷媒回路の中の
素子の冷却に適した温度の冷媒が流れる部分を選ぶよう
にする。

例えば分離型のヒートパイプ式空気調和機の場合、第２
図に示す室内コイル■、受液器■、高圧側から低圧側へ
渡したバイパス回路Ｏ１圧縮機１７の吸入配管■、アキ
ュムレータ０等が適当である。

２０は室外ユニット、２１は室内ユニットであり、実線
矢示は冷房時、無線矢示は暖房時の冷媒の流通方向を示
す。

この場合、■、０．＠の各個所を選択すれば、素子取付
部の配管を室外ユニツ） ２０の電装品箱（図示せず）
の中に容易に導入できるから、半導体素子の連絡配線を
省略できる利点がある。

半導体素子の発熱温度は一般に１１０〜１２５℃であり
、他方、冷媒温度は高圧側で４０〜５０℃、低圧側で５
〜１０℃であるから、半導体素子にこれら冷媒を接触さ
せると、素子は最終的に冷媒温度＋１０℃（高圧側５０
〜６０℃、低圧側１５〜２０℃）程度の温度にまで冷却
される。

また半導体素子を第２図のバイパス回路◎に取付けた場
合は冷却温度を上記冷却温度（高圧側５０〜６０℃、低
圧側１５〜２０℃）の範囲内で自由に調整することがで
きる。

第３図および第４図は本考案の他の取付構造例を示した
もので、半導体素子に二次冷媒を接触させて冷却する場
合である。

両図において、７は二次冷媒８の封入容器で、空気調和
機内の冷媒配管１の適当部分の周囲を囲むよう形成され
、容器内を貫通する前記配管１との接合部がろう付等に
よってシールされる。

冷媒配管１には第１図例の場合と同様、例えば第２図の
■、■、■等の部分を選択する。

第３図例では容器内を貫通する配管の周囲にフィン１８
が植設しである。

容器内に封入する二次冷媒８には例えば飽和圧力が比較
的低く、伝熱性の良い電気絶縁性のフロン冷媒Ｒ−１１
．Ｒ−■１３等を使用する。

第３図例では容器７内にこの二次冷却８をその液面が冷
媒配管１の下に位置するように封入しである。

また二次冷媒８を容器７の上面まで充填する第４図例で
は、液膨張による内圧上昇を防ぐために容器７の上部に
ガス溜り９が設けである。

封入容器７の底には透孔１０が設けられ、この透孔１０
に半導体素子３（冷却板付トランジスタ型サイリスタ）
本体４の冷却板部１１が電極端子６を下にして下方から
気密に当接せられる。

１２は容器７との間をシールするパツキン、１３は素子
本体の冷却板部１１を容器７に取付けるポルＩ・で、素
子３を絶縁するために二次冷媒と同様、電気絶縁性の例
えば樹脂製ボルト等が用いられる。

これらの構成によれば二次冷媒８が透孔１０を通って素
子本体４の冷却板部１１に直接接触するから、半導体素
子３は二次冷媒８を介して配管１内の循環冷媒により効
率的に冷却される。

特に第３図例のように二次冷媒８の液面を冷媒配管１の
下方に位置せしめた場合は、半導体素子３の熱を奪って
蒸発する二次冷媒８が冷媒配管１およびフィン１８に接
触して循環冷媒により冷却されて凝固し、いわゆる潜熱
による熱伝達が利用できるからきわめて効率のよい冷却
が行なわれる。

また第４図例のように冷媒配管１を二次冷媒８で取囲む
ようにした場合は、二次冷媒８の顕熱および対流を利用
して冷却でき、容器７の全周囲に半導体素子３を取付け
ることができる利点がある。

また、半導体素子３を第５図に示すように冷却板部１１
が容器７の内側になる如く取付ければその冷却板部１１
と二次冷媒８との接触面積が広がり、さらに二次冷媒８
との接触面に溝や突条等を設ければ冷却効果は一層向上
する。

１９は容器７との間の透孔１０周囲に介在せしめたＯリ
ングである。

さらにまた半導体素子３を第６図に示すようにその金属
ケース１４に透孔１５を設けるか、あるいは金属ケース
１４を取外して素子内部のペレット１６に二次冷媒８が
直接接触するようにして取付ければ、冷却効果をさらに
引上げることができる。

以上の説明から明らかなように、本考案は、空気調和機
の圧縮機の容量制御に使用するサイリスク等の半導体素
子３をその本体４の１部または全部が空気調和機内の循
環冷媒または前記循環冷媒によって冷却される二次冷媒
と直接接触し、その電極端子６付近が外部に露出するよ
う取付けたから、半導体素子３の積極的冷却が行なわれ
、従来よりも容量の小さい素子の使用が可能となるばか
りでなく、半導体素子３の電極端子６が外部に露出する
ように取付けているから通常の電気結線が行なえ、前記
容量小型化と相まって空気調和機のコストダウンに大き
な効果を発揮する。

さらに第３図実施例の如く二次冷媒８の液面を循環冷媒
の配管１の下方に位置せしめた場合は、二次冷媒の潜熱
による熱伝達が行なわれるので半導体素子３を効率よく
冷却できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案を実施し循環冷媒を使用して半導体素子
を冷却する場合の素子取付部の構造例を示した縦断面図
、第２図は同半導体素子の取付は個所を例示した冷媒回
路図、第３図乃至第６図は本考案の他の実施例であって
循環冷媒と熱交換する二次冷媒を使用して半導体素子を
冷却する場合の素子取付部の構造例を示した縦断面図で
ある。 図面の簡単な説明 １：冷媒配管、３：半導体素子、４
：本体、５：スタッド、６：電極端子、７：容器、８：
二次冷媒、１０：透孔、１１：冷却板部、１２：パツキ
ン、１３：取付はボルト、１９：Ｏリング。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 （１’）空気調和機の圧縮機を容量制御するサイリスク
   等の半導体素子３をその本体４の１部または全部が空気
   調和機の循環冷媒または循環冷媒によって冷却される二
   次冷媒と直接接触し、その電極端子６付近が外部に露出
   するように取付けたことを特徴とする空気調和機。 （２）空気調和機の冷媒配管１の１部にその周囲を囲む
   容器７を設け、該容器７内に二次冷媒８をその液面が前
   記冷媒配管１よりも下に位置するよう封入し、サイリス
   タ等の半導体素子３をその本体４の１部または全部が前
   記液面下で二次冷媒８に直接接触しその電極端子６付近
   が前記容器７外に露出するよう取付けたことを特徴とす
   る実用新案登録請求の範囲第１項記載の空気調和機。