JP2008061372A - 冷凍装置 - Google Patents

Abstract

【課題】インバータ装置に実装される電装品が熱や振動により破損してしまうのを防止する。
【解決手段】インバータ装置（60）の回路基板（61）の一方の面にパワーデバイス（62）を、他方の面に電装品（63）をそれぞれ実装し、パワーデバイス（62）を吐出管（11）と対向させた状態でインバータ装置（60）を吐出管（11）に取り付ける。
【選択図】図２

Description

本発明は、冷凍装置に関するものである。

従来より、冷凍装置等の冷媒回路を用いた空気調和装置では、圧縮機をインバータ制御することで空調性能の向上を図っている。ここで、圧縮機をインバータ制御するインバータ装置の回路基板には、スイッチング素子等を構成するパワーデバイスが実装されており、このパワーデバイスは、例えばシリコン素子等で形成されるため、耐熱温度が比較的低く、熱による破損を招き易い。

そこで、特許文献１に記載の空気調和装置では、発熱したパワーデバイスを冷却する方法として、空気調和装置の冷媒回路上の高温部に密接させて熱交換を行うことが開示されている。
特開２００６−４２５２９号公報

しかしながら、従来の冷凍装置に搭載されるインバータ装置の回路基板には、発熱源となるパワーデバイスの他にも、電解コンデンサ、コイル、制御回路用のＩＣ等の電装品が実装されていることから、以下のような問題がある。

すなわち、上述した電装品はパワーデバイスの耐熱温度よりも低い温度で破損してしまうため、冷媒回路で行われる冷凍サイクルの運転条件等によってインバータ装置の周囲の冷媒温度が高温になると、冷媒温度がパワーデバイスの耐熱温度以下であったとしても、上述のような電装品が熱により破損するおそれがある。さらに、冷媒回路で行われる冷凍サイクルの運転条件等によって振動が発生し、この振動がインバータ装置側に伝達されることで、電装品が振動により破損するおそれがある。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、インバータ装置に実装される電装品が熱や振動により破損してしまうのを防止することにある。

前記の目的を達成するため、本発明では、回路基板の一方の面にパワーデバイスを、他方の面に電装品をそれぞれ実装し、パワーデバイスのみを高温冷媒と熱交換させるようにした。

すなわち、第１の発明は、冷媒を圧縮して吐出管（11）から送り出す圧縮機（20）と、パワーデバイス（62）及び電装品（63）が実装された回路基板（61）を有し該圧縮機（20）を駆動制御するインバータ装置（60）とを備え、冷媒を循環させて冷凍サイクルを行う冷凍装置であって、
前記インバータ装置（60）の回路基板（61）の一方の面には前記パワーデバイス（62）が、他方の面には前記電装品（63）がそれぞれ実装され、
前記インバータ装置（60）は、前記パワーデバイス（62）と前記吐出管（11）とが対向した状態で該吐出管（11）に取り付けられていることを特徴とするものである。

第１の発明では、インバータ装置（60）の回路基板（61）の一方の面にパワーデバイス（62）が、他方の面に電装品（63）がそれぞれ実装され、パワーデバイス（62）と吐出管（11）とが対向した状態で、インバータ装置（60）が吐出管（11）に取り付けられる。

このため、発熱部品であるパワーデバイス（62）の冷却を圧縮機（20）の吐出管（11）を流れる冷媒との熱交換により行う一方、回路基板（61）が断熱材となってパワーデバイス（62）よりも耐熱温度の低い電解コンデンサ、制御回路用のＩＣ等の電装品（63）側に冷媒の熱が伝導することを防止できる。すなわち、冷媒の熱により電装品（63）が破損することを防止することができる。

第２の発明は、前記電装品（63）は、前記回路基板（61）上において前記パワーデバイス（62）から離隔して配置されていることを特徴とするものである。

第２の発明では、回路基板（61）上において、電装品（63）がパワーデバイス（62）から離隔して配置される。このため、冷媒の熱がパワーデバイス（62）を介して回路基板（61）の反対面に伝導されたとしても、電装品（63）側には熱が伝導されにくくなり、熱による電装品（63）の破損を防止する上で有利となる。なお、耐熱温度の低い電装品（63）、例えば、電解コンデンサやコイル等をパワーデバイス（62）から最も遠くに離隔させるようにし、耐熱温度の比較的高い電装品（63）、例えば、小型抵抗やチップコンデンサ等を上述した電解コンデンサやコイル等よりもパワーデバイス（62）寄りに配置するようにすれば、熱による電装品（63）の破損を効果的に防止することができる。

第３の発明は、前記吐出管（11）から前記電装品（63）までの間には、該吐出管（11）から該電装品（63）側に向かう振動の伝達を防止する防振手段（70）が設けられていることを特徴とするものである。

第３の発明では、吐出管（11）から電装品（63）までの間に、吐出管（11）から電装品（63）側に向かう振動の伝達を防止する防振手段（70）が設けられる。このため、圧縮機（20）の運転動作によって振動が発生しても、その振動が防振手段（70）で防振され、パワーデバイス（62）や回路基板（61）を介して電装品（63）側に振動が伝達されることがなく、振動に弱い電装品（63）を保護する上で有利となる。

第４の発明は、前記防振手段（70）は、前記吐出管（11）と前記パワーデバイス（62）との間に配設される、振動を吸収する防振部材（71）であることを特徴とするものである。

第４の発明では、吐出管（11）とパワーデバイス（62）との間に、振動を吸収する防振部材（71）が配設される。このため、圧縮機（20）の運転動作によって振動が発生しても、その振動が防振部材で吸収されてパワーデバイス（62）や電装品（63）側に伝達されることがなく、振動に弱い電装品（63）を保護する上で有利となる。なお、パワーデバイス（62）で生じた熱が確実に吐出管（11）側に放熱されるように、防振部材（71）として熱伝導率の高い伝熱材料を用いることが好ましい。

第５の発明は、前記防振手段（70）は、前記パワーデバイス（62）と前記回路基板（61）との間に配設される、振動を吸収する防振部材（71）であることを特徴とするものである。

第５の発明では、パワーデバイス（62）と回路基板（61）との間に、振動を吸収する防振部材（71）が配設される。このため、圧縮機（20）の運転動作によって振動が発生しても、その振動が防振部材（71）で吸収されて回路基板（61）や電装品（63）側に伝達されることがなく、振動に弱い電装品（63）を保護する上で有利となる。

第６の発明は、前記防振手段（70）は、弾性変形可能に形成された前記パワーデバイス（62）のリード線（65）であることを特徴とするものである。

第６の発明では、弾性変形可能に形成されたパワーデバイス（62）のリード線（65）により防振手段（70）が構成される。このため、圧縮機（20）の運転動作によって振動が発生しても、その振動がパワーデバイス（62）のリード線（65）の弾性変形により減衰されて電装品（63）側に伝達されることがなく、振動に弱い電装品（63）を保護する上で有利となる。また、パワーデバイス（62）と回路基板（61）との間に、リード線（65）の弾性変形の変位を許容するための隙間が設けられることで、パワーデバイス（62）から電装品（63）に熱が伝導することが防止されるという付随的な効果を奏する。

第７の発明は、前記防振手段（70）は、弾性変形可能に形成された前記回路基板（61）であることを特徴とするものである。

第７の発明では、弾性変形可能に形成された前記回路基板（61）により防振手段（70）が構成される。このため、例えば、回路基板（61）を防振効果の高いフレキシブル基板等で形成すれば、圧縮機（20）の運転動作によって振動が発生しても、その振動が回路基板（61）の弾性変形により減衰されて電装品（63）側に伝達されることがなく、振動に弱い電装品（63）を保護する上で有利となる。

第８の発明は、前記防振手段（70）は、前記吐出管（11）から前記電装品（63）側に向かう熱を遮断する断熱手段として機能するように構成されていることを特徴とするものである。

第８の発明では、防振手段（70）は、吐出管（11）から電装品（63）側に向かう熱を遮断する断熱手段として機能するように構成される。このため、圧縮機（20）の運転動作によって振動が発生しても、その振動が防振手段（70）により減衰されて電装品（63）側に伝達されることがなく、振動に弱い電装品（63）を保護する上で有利である。さらに、防振手段（70）が断熱手段として機能することから、冷媒の熱が電装品（63）側に伝導することを防止して、冷媒の熱による電装品（63）の破損を防止することができる。

第９の発明は、前記回路基板（61）には、前記パワーデバイス（62）が実装された領域と前記電装品（63）が実装された領域とを区画するスリット（74）が形成されていることを特徴とするものである。

第９の発明では、回路基板（61）に、パワーデバイス（62）が実装された領域と電装品（63）が実装された領域とを区画するスリット（74）が形成される。このため、冷媒の熱や圧縮機（20）で生じる振動がパワーデバイス（62）や回路基板（61）を介して電装品（63）が実装された領域に伝達されることを防止でき、冷媒の熱や振動による電装品（63）の破損を防止することができる。

第１０の発明は、前記回路基板（61）は、前記パワーデバイス（62）が実装された第１の回路基板（72）と、前記電装品（63）が実装された第２の回路基板（73）とに分離されていることを特徴とするものである。

第１０の発明では、回路基板（61）が、パワーデバイス（62）が実装された第１の回路基板（72）と、電装品（63）が実装された第２の回路基板（73）とに分離される。このため、冷媒の熱や圧縮機（20）で生じる振動がパワーデバイス（62）や第１の回路基板（72）を介して電装品（63）が実装された第２の回路基板（73）に伝達されることを防止でき、冷媒の熱や振動による電装品（63）の破損を防止することができる。

第１１の発明は、前記パワーデバイス（62）は、ワイドバンドギャップ半導体素子を備えていることを特徴とするものである。

なお、上述した「ワイドバンドギャップ半導体素子」とは、炭化シリコン（ＳｉＣ）素子、窒化ガリウム（ＧａＮ）、ダイヤモンド素子等に代表される、比較的大きなバンドギャップを有する半導体素子であり、具体的には、２．０ｅＶ以上のバンドギャップを有するものを意味する。

第１１の発明では、パワーデバイス（62）がワイドバンドギャップ半導体素子を備えている。ワイドバンドギャップ半導体素子は、一般的な素子（例えばＳｉ素子）と比較して耐熱性に優れている。このため、ワイドバンドギャップ半導体素子の周囲の冷媒温度が比較的高温となっても、このワイドバンドギャップ半導体素子が熱により破損してしまうのを確実に回避できる。

また、ワイドバンドギャップ半導体素子は、耐熱温度が高いことから、その動作温度も比較的高くなる。このため、ワイドバンドギャップ半導体素子の表面温度は、冷媒の温度よりも高くなる。従って、ワイドバンドギャップ半導体素子から発する熱は、冷媒に放出される。その結果、本発明では、冷媒によってワイドバンドギャップ半導体素子の冷却が行われる。

本発明によれば、発熱部品であるパワーデバイス（62）の冷却を圧縮機（20）の吐出管（11）を流れる冷媒との熱交換により行う一方、回路基板（61）が断熱層となってパワーデバイス（62）よりも耐熱温度の低い電解コンデンサ、制御回路用のＩＣ等の電装品（63）側に冷媒の熱が伝導することを防止できる。すなわち、冷媒の熱により電装品（63）が破損することを防止することができる。

また、第２の発明によれば、冷媒の熱がパワーデバイス（62）を介して回路基板（61）の反対面に伝導されたとしても、電装品（63）側には熱が伝導されにくくなり、熱による電装品（63）の破損を防止する上で有利となる。なお、耐熱温度の低い電装品（63）、例えば、電解コンデンサやコイル等をパワーデバイス（62）から最も遠くに離隔させるようにし、耐熱温度の比較的高い電装品（63）、例えば、小型抵抗やチップコンデンサ等を上述した電解コンデンサやコイル等よりもパワーデバイス（62）寄りに配置するようにすれば、熱による電装品（63）の破損を効果的に防止することができる。

また、第３の発明によれば、圧縮機（20）の運転動作によって振動が発生しても、その振動が防振手段（70）で防振され、パワーデバイス（62）や回路基板（61）を介して電装品（63）側に振動が伝達されることがなく、振動に弱い電装品（63）を保護する上で有利となる。

また、第４の発明によれば、圧縮機（20）の運転動作によって振動が発生しても、その振動が防振部材で吸収されてパワーデバイス（62）や電装品（63）側に伝達されることがなく、振動に弱い電装品（63）を保護する上で有利となる。なお、パワーデバイス（62）で生じた熱が確実に吐出管（11）側に放熱されるように、防振部材（71）として熱伝導率の高い伝熱材料を用いることが好ましい。

また、第５の発明によれば、圧縮機（20）の運転動作によって振動が発生しても、その振動が防振部材（71）で吸収されて回路基板（61）や電装品（63）側に伝達されることがなく、振動に弱い電装品（63）を保護する上で有利となる。

また、第６の発明によれば、圧縮機（20）の運転動作によって振動が発生しても、その振動がパワーデバイス（62）のリード線（65）の弾性変形により減衰されて電装品（63）側に伝達されることがなく、振動に弱い電装品（63）を保護する上で有利となる。また、パワーデバイス（62）と回路基板（61）との間に、リード線（65）の弾性変形の変位を許容するための隙間が設けられることで、パワーデバイス（62）から電装品（63）に熱が伝導することが防止されるという付随的な効果を奏する。

また、第７の発明によれば、例えば、回路基板（61）を防振効果の高いフレキシブル基板等で形成すれば、圧縮機（20）の運転動作によって振動が発生しても、その振動が回路基板（61）の弾性変形により減衰されて電装品（63）側に伝達されることがなく、振動に弱い電装品（63）を保護する上で有利となる。

また、第８の発明によれば、圧縮機（20）の運転動作によって振動が発生しても、その振動が防振手段（70）により減衰されて電装品（63）側に伝達されることがなく、振動に弱い電装品（63）を保護する上で有利である。さらに、防振手段（70）が断熱手段として機能することから、冷媒の熱が電装品（63）側に伝導することを防止して、冷媒の熱による電装品（63）の破損を防止することができる。

また、第９の発明によれば、冷媒の熱や圧縮機（20）で生じる振動がパワーデバイス（62）や回路基板（61）を介して電装品（63）が実装された領域に伝達されることを防止でき、冷媒の熱や振動による電装品（63）の破損を防止することができる。

また、第１０の発明によれば、冷媒の熱や圧縮機（20）で生じる振動がパワーデバイス（62）や第１の回路基板（72）を介して電装品（63）が実装された第２の回路基板（73）に伝達されることを防止でき、冷媒の熱や振動による電装品（63）の破損を防止することができる。

また、第１１の発明によれば、ワイドバンドギャップ半導体素子は、一般的な素子（例えばＳｉ素子）と比較して耐熱性に優れているため、ワイドバンドギャップ半導体素子の周囲の冷媒温度が比較的高温となっても、このワイドバンドギャップ半導体素子が熱により破損してしまうのを確実に回避できる。

また、ワイドバンドギャップ半導体素子は耐熱温度が高いことから、その動作温度も比較的高く、その表面温度は冷媒の温度よりも高くなり、ワイドバンドギャップ半導体素子から発する熱は冷媒に放出されて、ワイドバンドギャップ半導体素子の冷却を行うことができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。

本発明の実施形態に係る冷凍装置は、室内の冷房と暖房とを切り換えて行う空気調和装置（1）を構成している。図１に示すように、空気調和装置（1）は、冷媒が循環して蒸気圧縮式の冷凍サイクルが行われる冷媒回路（10）を備えている。冷媒回路（10）には、冷媒としてのフルオロカーボンが充填されている。この冷媒回路（10）では、冷媒が循環することで蒸気圧縮式の冷凍サイクルが行われる。

−冷媒回路の構成−
冷媒回路（10）には、圧縮機（20）と室内熱交換器（21）と膨張弁（22）と室外熱交換器（23）と四路切換弁（24）とが接続されている。

前記圧縮機（20）は、容積型の圧縮機で構成されており、中空で密閉型のケーシング（30）を備えている。ケーシング（30）の下側寄りに吸入管（14）が接続され、ケーシング（30）の天板に吐出管（11）が接続されている。吐出管（11）は、ケーシング（30）の天板を上下に貫通しており、その下端部がケーシング（30）の内部空間に開口している。なお、ケーシング（30）は、例えば鉄等の金属材料で構成されている。

前記圧縮機（20）のケーシング（30）内には、ロータリー型の圧縮機構（図示せず）と、圧縮機構を作動させる駆動モータ（図示せず）とが収容されている。この圧縮機（20）の圧縮機構では、ガス冷媒が凝縮圧力まで圧縮される。本実施形態の圧縮機（20）は、ケーシング（30）の内部空間が高圧冷媒で満たされる、いわゆる高圧ドーム型の圧縮機を構成している。圧縮された冷媒は、圧縮機（20）の吐出側に設けられた吐出管（11）を介して四路切換弁（24）に送り出される。

前記四路切換弁（24）は、第１から第４までの４つのポートを備えている。四路切換弁（24）は、第１ポートが圧縮機（20）の吐出側と、第２ポートが室内熱交換器（21）と、第３ポートが圧縮機（20）の吸入側と、第４ポートが室外熱交換器（23）とそれぞれ繋がっている。四路切換弁（24）は、第１ポートと第２ポートとが繋がると同時に第３ポートと第４ポートとが繋がる状態（図１の実線で示す状態）と、第１ポートと第４ポートとが繋がると同時に第２ポートと第３ポートとが繋がる状態（図１の破線で示す状態）とに設定が切り換わるように構成されている。

前記室内熱交換器（21）は、室内に設置されており、フィンアンドチューブ式の熱交換器で構成されている。室内熱交換器（21）では、冷媒と室内空気との間で熱交換が行われる。室外熱交換器（23）は、室外に設置されており、フィンアンドチューブ式の熱交換器で構成されている。室外熱交換器（23）では、冷媒と室外空気との間で熱交換が行われる。膨張弁（22）は、冷媒を減圧する減圧手段であり、例えば電子膨張弁で構成されている。

−インバータ装置の構成−
圧縮機（20）は、駆動モータを駆動制御するためのインバータ装置（60）を備えている。図２に示すように、インバータ装置（60）は、各種の電子部品を実装した回路基板（61）を有している。この回路基板（61）の一方の面には、スイッチング素子等を構成する炭化シリコン（ＳｉＣ）素子、シリコン（Ｓｉ）素子等で構成されたパワーデバイス（62）がリード線（65）を介して実装され、他方の面には、電解コンデンサ、制御回路用のＩＣ等の電装品（63）が実装されている。

なお、炭化シリコン（ＳｉＣ）素子は、「ワイドバンドギャップ半導体素子」と呼ばれるものであり、窒化ガリウム（ＧａＮ）、ダイヤモンド素子等に代表される、比較的大きなバンドギャップを有する半導体素子であり、具体的には、２．０ｅＶ以上のバンドギャップを有するものを意味する。

インバータ装置（60）をなす回路基板（61）は、パワーデバイス（62）の実装面を吐出管（11）側に対向させた状態で、伝熱部材（64）を介して吐出管（11）に取り付けられている。

ここで、例えば、吐出管（11）が円筒状の配管である場合に、パワーデバイス（62）を吐出管（11）に直接接触させた場合には、チップ面積の一部に吐出管（11）と接触していない箇所が生じてしまい、熱交換効率が低下するおそれがあるが、本実施形態のように、伝熱部材（64）の形状を吐出管（11）の外形形状に対応した円弧形状とし、パワーデバイス（62）側を平面とすることで、チップ表面全体が吐出管（11）と密着した状態となることから、熱交換効率を向上させる上で有利となる。また、伝熱部材（64）としてアルミニウム等の熱伝導率の高い材料を用いるようにすれば、パワーデバイス（62）で生じた熱が確実に吐出管（11）側に放熱されるため好ましい。

また、インバータ装置（60）は、空気調和装置（1）の室外ユニット内部に配設されており、具体的には、回路基板（61）が取付部材（67）を介して室外ユニットの筐体内壁（68）に取り付けられている。

ここで、回路基板（61）は樹脂製の基板で構成されており、回路基板（61）が断熱材や防振材としての役割を果たし、また、パワーデバイス（62）の実装面の反対面に電装品（63）が実装されていることから、吐出管（11）から放出される熱の伝導や振動の伝達を回路基板（61）で吸収し、電装品（63）を熱や振動から保護する上で有利となる。

なお、電装品（63）は、回路基板（61）上において、パワーデバイス（62）から離隔させて配置するのが好ましい。このようにすれば、冷媒の熱がパワーデバイス（62）を介して回路基板（61）の反対面に伝導されたとしても、電装品（63）側には熱が伝導されにくくなり、熱による電装品（63）の破損を防止する上で有利となる。なお、耐熱温度の低い電装品（63）、例えば、電解コンデンサやコイル等をパワーデバイス（62）から最も遠くに離隔させるようにし、耐熱温度の比較的高い電装品（63）、例えば、小型抵抗やチップコンデンサ等を上述した電解コンデンサやコイル等よりもパワーデバイス（62）寄りに配置するようにすれば、熱による電装品（63）の破損を効果的に防止することができる。

−運転動作−
次に、この空気調和装置（1）の運転動作について説明する。この空気調和装置（1）は、冷房運転と暖房運転とが可能となっている。これらの運転では、インバータ装置（60）により、圧縮機（20）の駆動モータが駆動されることで圧縮室の容積が拡縮され、圧縮機構で冷媒の圧縮動作が行われる。

−暖房運転−
暖房運転では、四路切換弁（24）が図１の実線で示す状態となる。また、膨張弁（22）の開度が適宜調節される。

圧縮機（20）で圧縮された冷媒が高圧冷媒となって吐出管（11）を流通する。吐出管（11）には、インバータ装置（60）をなす回路基板（61）に実装されたパワーデバイス（62）が伝熱部材（64）を介して取り付けられている。パワーデバイス（62）は、スイッチング動作に伴い発熱している。このため、パワーデバイス（62）から発生する熱は、伝熱部材（64）を介して吐出管（11）を流れる高圧冷媒へ付与される。その結果、パワーデバイス（62）が冷却される一方、高圧冷媒が昇温する。

ここで、本発明では、パワーデバイス（62）よりも耐熱温度の低い電解コンデンサやＩＣ等の電装品（63）を、回路基板（61）のパワーデバイス（62）の実装面の反対面に実装しているから、冷凍サイクルの運転条件等によって圧縮機（20）に一時的に負荷がかかり、吐出管（11）を流れる冷媒の温度が上昇したり振動が発生したとしても、回路基板（61）自身が断熱部材や防振部材として機能するため、電装品（63）が熱や振動で破損するおそれがない。

パワーデバイス（62）の熱を奪った高圧冷媒は、吐出管（11）から室内熱交換器（21）を流れる。室内熱交換器（21）では、冷媒が室内空気へ放熱する。その結果、室内の暖房が行われる。この際、室内熱交換器（21）では、上述のようにしてパワーデバイス（62）から奪った熱も室内へ放出される。つまり、この暖房運転では、パワーデバイス（62）から回収した熱が室内の暖房に利用される。

室内熱交換器（21）で放熱した後の冷媒は、膨張弁（22）を通過する際に減圧されて、室外熱交換器（23）を流れる。室外熱交換器（23）では、冷媒が室外空気から吸熱して蒸発する。室外熱交換器（23）で蒸発した冷媒は、吸入管（14）を介して圧縮機（20）の圧縮機構内へ吸入される。

−冷房運転−
冷房運転では、四路切換弁（24）が図１の破線で示す状態となる。また、膨張弁（22）の開度が適宜調節される。

圧縮機（20）で圧縮された冷媒が高圧冷媒となって吐出管（11）を流通する。パワーデバイス（62）から発生した熱は、上述の暖房運転と同様、伝熱部材（64）を介して吐出管（11）を流れる高圧冷媒へ付与される。その結果、パワーデバイス（62）が冷却される。

パワーデバイス（62）の冷却に利用された高圧冷媒は、吐出管（11）から室外熱交換器（23）を流れる。室外熱交換器（23）では、冷媒が室外空気へ放熱する。この際、室外熱交換器（23）では、上述のようにしてパワーデバイス（62）から奪った熱も室外へ放出される。

室外熱交換器（23）で放熱した後の冷媒は、膨張弁（22）を通過する際に減圧されて、室内熱交換器（21）を流れる。室内熱交換器（21）では、冷媒が室内空気から吸熱して蒸発する。その結果、室内の冷房が行われる。室内熱交換器（21）で蒸発した冷媒は、吸入管（14）を介して圧縮機（20）の圧縮機構内へ吸入される。

−実施形態の変形例１−
図３に示すように、前記実施形態のインバータ装置（60）の回路基板（61）に実装されたパワーデバイス（62）と圧縮機（20）の吐出管（11）との間（より正確には、パワーデバイス（62）と伝熱部材（64）との間）に、吐出管（11）から電装品（63）側に向かう振動の伝達を防止する防振部材（71）を設けるようにしてもよい。具体的に、この防振部材（71）は、熱伝導性で弾性変形可能な熱伝導ゴム等で形成され、振動の伝達を防止する防振手段（70）を構成している。

この変形例１においても、パワーデバイス（62）と吐出管（11）を流れる冷媒とを熱交換させることで、発熱したパワーデバイス（62）を冷却することができる。また、吐出管（11）から電装品（63）側に向かう振動の伝達が防振部材（71）で遮断されることから、振動に弱い電解コンデンサやＩＣ等の電装品（63）の破損を防止する上で有利となる。

−変形例２−
図４に示すように、前記実施形態のインバータ装置（60）の回路基板（61）とパワーデバイス（62）との間に、吐出管（11）から電装品（63）側に向かう振動の伝達を防止する防振部材（71）を設けるようにしてもよい。具体的に、この防振部材（71）は、断熱効果があり弾性変形可能な発泡ゴム等で形成され、振動の伝達を防止する防振手段（70）を構成している。

この変形例２においても、パワーデバイス（62）と吐出管（11）を流れる冷媒とを熱交換させることで、発熱したパワーデバイス（62）を冷却することができる。また、吐出管（11）から電装品（63）側に向かう熱の伝導や振動の伝達が防振部材（71）で遮断されることから、熱や振動に弱い電解コンデンサやＩＣ等の電装品（63）の破損を防止する上で有利となる。

−変形例３−
図５に示すように、前記実施形態のインバータ装置（60）の回路基板（61）に実装されたパワーデバイス（62）のリード線（65）が、弾性変形可能に形成されていてもよい。具体的に、このリード線（65）はバネ状に形成され、振動の伝達を防止する防振手段（70）を構成している。

この変形例３においても、パワーデバイス（62）と吐出管（11）を流れる冷媒とを熱交換させることで、発熱したパワーデバイス（62）を冷却することができる。また、圧縮機（20）の運転動作によって振動が発生しても、その振動がパワーデバイス（62）のリード線（65）の弾性変形により減衰されて電装品（63）側に伝達されることがなく、振動に弱い電装品（63）を保護する上で有利となる。

また、パワーデバイス（62）と回路基板（61）との間に、リード線（65）の弾性変形の変位を許容するための隙間が設けられることで、パワーデバイス（62）から電装品（63）側に熱が伝導することが防止されるという付随的な効果を奏する。

−変形例４−
図６に示すように、前記実施形態のインバータ装置（60）の回路基板（61）は、防振効果の高いフレキシブル基板（61a）と、断熱効果の高いソリッド基板（61b）とを貼着させた２層構造の基板で構成され、パワーデバイス（62）を実装する領域のソリッド基板（61b）が除去されて、パワーデバイス（62）がフレキシブル基板（61a）のみに実装された構成となっている。

この変形例４においては、防振効果の高いフレキシブル基板（61a）に直接パワーデバイス（62）を実装させ、フレキシブル基板（61a）の支持用及び電装品（63）の断熱用としてソリッド基板（61b）を積層した回路基板（61）を用いているから、高い防振効果と断熱効果とを効率的に得ることができる。

−変形例５−
図７に示すように、前記実施形態のインバータ装置（60）の回路基板（61）には、パワーデバイス（62）が実装された領域と、電装品（63）が実装された領域とを区画するスリット（74）が形成されている。このスリット（74）により、冷媒の熱や圧縮機（20）で生じる振動がパワーデバイス（62）や回路基板（61）を介して電装品（63）が実装された領域に伝達されることを防止でき、冷媒の熱や振動による電装品（63）の破損を防止することができる。ここで、パワーデバイス（62）と電装品（63）とは、配線部材（75）を介して接続されている。

なお、回路基板（61）にスリット（74）を形成した構成ではなく、回路基板（61）を、パワーデバイス（62）を実装した第１の回路基板（72）と、電装品（63）を実装した第２の回路基板（73）とに分離した構成としても構わない。この場合にも、冷媒の熱や圧縮機（20）で生じる振動がパワーデバイス（62）や第１の回路基板（72）を介して電装品（63）が実装された第２の回路基板（73）に伝達されることを防止でき、冷媒の熱や振動による電装品（63）の破損をより確実に防止することができる。

−変形例６−
図８に示すように、前記実施形態のインバータ装置（60）の回路基板（61）は、パワーデバイス（62）を実装する領域のみに防振効果の高いフレキシブル基板（61a）を用いた構成としたものである。

この変形例６では、防振効果の高いフレキシブル基板（61a）をパワーデバイス（62）周辺のみに用いて、断熱効果が必要な電装品（63）の実装領域には断熱効果の高いソリッド基板（61b）を用いているので、高い断熱効果や防振効果が得られる。

−その他の実施形態−
前記各実施形態については、以下のような構成としてもよい。

前記各実施形態では、ロータリー型の圧縮機について、本発明を適用している。しかしながら、例えばスクロール型の圧縮機や、揺動スイング型の圧縮機、さらに他の型式の圧縮機に本発明を適用しても良い。

前記各実施形態では、いわゆる高圧ドーム型の圧縮機において、高圧冷媒雰囲気となる吐出管（11）やケーシング（30）にパワーデバイス（62）が実装された回路基板（61）を取り付けるようにしている。しかしながら、ケーシング（30）内が圧縮機構の吸入冷媒で満たされる、いわゆる低圧ドーム型の圧縮機において、吐出管（11）や低圧冷媒雰囲気となるケーシング（30）に回路基板（61）を配置するようにしても良い。このようにケーシング（30）内を低圧冷媒雰囲気とすると、高圧冷媒と比較してパワーデバイス（62）の周囲温度が低くなるので、パワーデバイス（62）を一層効果的に冷却することができる。

前記各実施形態では、室内の冷房と暖房とを切り換えて行う空気調和装置（1）において、本発明を適用するようにしている。しかしながら、冷媒回路（10）で冷凍サイクルを行いながら、水を加熱する給湯器や、他の冷凍装置に本発明を適用するようにしても良い。

なお、以上の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。

以上説明したように、本発明は、インバータ装置に実装される電装品が熱や振動により破損してしまうのを防止できるという実用性の高い効果が得られることから、きわめて有用で産業上の利用可能性は高い。

本発明の実施形態に係る冷凍装置の冷媒回路の配管系統図である。 冷凍装置におけるインバータ装置の取付構造を示す図である。 インバータ装置の取付構造の変形例１を示す図である。 インバータ装置の取付構造の変形例２を示す図である。 インバータ装置の取付構造の変形例３を示す図である。 インバータ装置の取付構造の変形例４を示す図である。 インバータ装置の取付構造の変形例５を示す図である。 インバータ装置の取付構造の変形例６を示す図である。

符号の説明

1 空気調和装置（冷凍装置）
10 冷媒回路
11 吐出管
20 圧縮機
30 ケーシング
60 インバータ装置
61 回路基板
61a フレキシブル基板
61b ソリッド基板
62 パワーデバイス
63 電装品
65 リード線
70 防振手段
71 防振部材
72 第１の回路基板
73 第２の回路基板
74 スリット

Claims (11)

1. 冷媒を圧縮して吐出管（11）から送り出す圧縮機（20）と、パワーデバイス（62）及び電装品（63）が実装された回路基板（61）を有し該圧縮機（20）を駆動制御するインバータ装置（60）とを備え、冷媒を循環させて冷凍サイクルを行う冷凍装置であって、
   前記インバータ装置（60）の回路基板（61）の一方の面には前記パワーデバイス（62）が、他方の面には前記電装品（63）がそれぞれ実装され、
   前記インバータ装置（60）は、前記パワーデバイス（62）と前記吐出管（11）とが対向した状態で該吐出管（11）に取り付けられていることを特徴とする冷凍装置。
2. 請求項１において、
   前記電装品（63）は、前記回路基板（61）上において前記パワーデバイス（62）から離隔して配置されていることを特徴とする冷凍装置。
3. 請求項１において、
   前記吐出管（11）から前記電装品（63）までの間には、該吐出管（11）から該電装品（63）側に向かう振動の伝達を防止する防振手段（70）が設けられていることを特徴とする冷凍装置。
4. 請求項３において、
   前記防振手段（70）は、前記吐出管（11）と前記パワーデバイス（62）との間に配設される、振動を吸収する防振部材（71）であることを特徴とする冷凍装置。
5. 請求項３において、
   前記防振手段（70）は、前記パワーデバイス（62）と前記回路基板（61）との間に配設される、振動を吸収する防振部材（71）であることを特徴とする冷凍装置。
6. 請求項３において、
   前記防振手段（70）は、弾性変形可能に形成された前記パワーデバイス（62）のリード線（65）であることを特徴とする冷凍装置。
7. 請求項３において、
   前記防振手段（70）は、弾性変形可能に形成された前記回路基板（61）であることを特徴とする冷凍装置。
8. 請求項５乃至７のうち何れか１項において、
   前記防振手段（70）は、前記吐出管（11）から前記電装品（63）側に向かう熱を遮断する断熱手段として機能するように構成されていることを特徴とする冷凍装置。
9. 請求項１において、
   前記回路基板（61）には、前記パワーデバイス（62）が実装された領域と前記電装品（63）が実装された領域とを区画するスリット（74）が形成されていることを特徴とする冷凍装置。
10. 請求項１において、
    前記回路基板（61）は、前記パワーデバイス（62）が実装された第１の回路基板（72）と、前記電装品（63）が実装された第２の回路基板（73）とに分離されていることを特徴とする冷凍装置。
11. 請求項１において、
    前記パワーデバイス（62）は、ワイドバンドギャップ半導体素子を備えていることを特徴とする冷凍装置。

Images