(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、特許文献1に開示された冷凍装置では、湾曲部に伝熱シートが設けられているため、冷却管及び湾曲部に対する接着性が悪くなる恐れがあった。
このように、冷却管及び湾曲部に対する伝熱シートの接着性が低下すると、冷却管と冷却ジャケットとが直接接触する可能性があった。
そして、冷却管の材料と冷却ジャケットの材料とが異種金属である場合、これらの金属のイオン化傾向が異なるため、異種金属接合による界面腐食が発生する可能性があった。
【0006】
そこで、本発明は、異種金属が接触することに起因する界面腐食を抑制可能
な冷凍装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記課題を解決するため、本発明の一態様に係る
冷凍装置は、
一面に回路パターンが形成された回路基板本体及び前記回路パターンに実装された複数の発熱部品を有する回路基板と、複合管と、を備える冷凍装置であって、前記複合管は、金属により形成されており、
前記回路基板本体に対して傾斜する方向に並んで配置されるとともに冷媒が流れる
一対の管状部を有するU字状の冷媒配管と、前記金属と同種の金属により形成されており、
前記一対の管状部が並ぶ方向に沿って設けられ、前記
一対の管状部の外周面
のそれぞれに接触する一平面、及び該一平面の反対側に配置された他平面を有する板状部材と、前記板状部材の一平面と前記
一対の管状部の外周面との間に
それぞれ設けられ、前記板状部材に前記冷媒配管を接合させる接合部と、前記冷媒配管及び前記板状部材とは異なる金属で形成され、前記板状部材の他平面と対向する平面、及び該平面の反対側に配置され、
前記複数の発熱部品と接触する面を有しており、前記板状部材を介して伝わる前記冷媒の冷熱により前記
複数の発熱部品を冷却する冷却用部材と、前記板状部材と前記冷却用部材との間に、前記板状部材の他平面及び前記冷却用部材の平面と接着して設けられたシート状伝熱部材と、を備え、前記冷却用部材の平面の外形
は、前記板状部材の他平面の外形よりも大きくなるように構成されており、前記シート状伝熱部材は、前記他平面と接触するとともに、該他平面の外側まで配置され
、前記冷却用部材の前記複数の発熱部品と接触する前記面は、前記回路基板本体に沿う方向に配置される第一平面と、前記回路基板本体から立ち上がる方向に配置される第二平面とで構成されており、前記複数の発熱部品のうち一の発熱部品は、前記第一平面に接触し、他の発熱部品は、前記第二平面に接触している。
【0008】
本発明によれば、冷媒配管とは異なる金属で形成された冷却用部材と冷媒配管との間に、板状部材及びシート状伝熱部材を介在させることで、冷却用部材と冷媒配管とが直接接触することを抑制可能となる。これにより、異種金属で形成された冷却用部材と冷媒配管が接触することに起因する界面腐食を抑制することができる。
【0009】
また、冷媒配管と同じ金属で形成された板状部材と冷却用部材との間に、シート状伝熱部材を介在させることで、異種金属よりなる板状部材と冷却用部材とが直接接触することを抑制可能となる。これにより、板状部材と冷却用部材との界面における界面腐食を抑制することができる。
【0010】
また、シート状伝熱部材と接着する板状部材の面(他平面)及び冷却用部材の面(一平面)を平面とすることで、板状部材の他平面及び冷却用部材の平面とシート状伝熱部材との接着性を向上させることが可能となる。これにより、冷却用部材と冷媒配管とが直接接触することをさらに抑制することが可能となるので、冷却用部材と冷媒配管が接触することに起因する界面腐食をさらに抑制することができる。
【0011】
また、上記本発明の一態様に係る複合管において、前記シート状伝熱部材は、熱伝導性シートまたは熱伝導性フェイズチェンジシートであってもよい。
【0012】
このように、シート状伝熱部材としては、熱伝導性シートまたは熱伝導性フェイズチェンジシートを用いるとよい。特に、熱伝導性フェイズチェンジシートは、熱により軟化するため、板状部材と冷却用部材との間の熱伝導性を高めることができる。
また、熱伝導性シートまたは熱伝導性フェイズチェンジシートを用いることで、シリコングリスを用いた場合に発生する厚さムラの発生を抑制することができる。
【発明の効果】
【0017】
本発明によれば、異種金属が接触することに起因する界面腐食を抑制することができる。
【発明を実施するための形態】
【0019】
(実施形態)
図1〜
図3を参照して、本実施形態の冷凍装置1について説明する。
図1では、冷凍装置1の一例として、空気調和機を例に挙げて図示している。
図1〜
図3に示す構造体において、同一構成部分には同一符号を付す。
【0020】
冷凍装置1(空気調和機)は、冷凍サイクル11と、コントローラ12と、基板収容部14と、筐体23と、を有する。
冷凍サイクル11は、圧縮機2と、四方切換弁3と、室外ファン4と、室外熱交換器5と、電子膨張弁6(EEV)と、室内ファン7と、室内熱交換器8と、アキュムレータ9と、冷媒配管10と、を有する。
【0021】
冷凍サイクル11は、冷媒配管10により、圧縮機2、四方切換弁3、室外ファン4、室外熱交換器5、電子膨張弁6、室内ファン7、室内熱交換器8、及びアキュムレータ9が接続されることで、閉サイクルを構成している。
【0022】
圧縮機2、四方切換弁3、室外ファン4、室外熱交換器5、電子膨張弁6、及びアキュムレータ9は、室外機の筐体23内に収容されている。室内ファン7及び室内熱交換器8は、室内機の筐体(図示せず)に収容されている。
【0023】
圧縮機2は、冷媒配管10を流れる冷媒を圧縮する。四方切換弁3は、冷媒の循環方向を切り替える。
室外熱交換器5は、冷媒配管10を流れる冷媒と室外ファン4からの外気とを熱交換させる。電子膨張弁6は、冷媒配管10を流れる冷媒を断熱膨張させる。
【0024】
室内熱交換器8は、冷媒配管10を流れる冷媒と室内ファン7からの室内空気とを熱交換させる。
アキュムレータ9は、蒸発器で蒸発し切れなかった冷媒の液相を分離し、液相が圧縮機2に流入することを抑制する。
【0025】
基板収容部14は、筐体23内に収容されている。基板収容部14には、コントローラ12が取り付けられている。
基板収容部14は、室外機の筐体23内に筐体23の手前側の内面と奥側の内面と間隔をあけて配置されている。ここで、「手前側」とは室外機が設置された際の正面側を意味し、「奥側」とは室外機が設置された際の裏面側を意味する。
【0026】
コントローラ12は、リモコン等の操作部からの運転指令に基づいて冷凍装置1の運転を制御する。コントローラ12は、室外機の筐体23に収容されている。
コントローラ12は、例えば、圧縮機2の回転数を制御するインバータを搭載するとともに、運転モードに応じて四方切換弁3を切り換え、さらに室外ファン4、室内ファン7の回転数、電子膨張弁6の開度等を制御する。
【0027】
コントローラ12は、基板収容部14に取付けられた回路基板21と、発熱部品25A,25Bを含む各種電子部品と、を有する。
回路基板21は、絶縁材料よりなる板状の回路基板本体と、回路基板本体の一面及び他面に形成された回路パターンと、を有する。
回路基板21は、表面21a(回路基板本体の他面側に配置された面)、及び裏面21b(回路基板本体の一面側に配置された面)を有する。
【0028】
回路基板21は、後述するブロック着脱ネジ31と対向する部分にブロック着脱ネジ31を着脱させるための着脱用貫通孔27を有してもよい。
なお、本実施形態では、回路基板21の表面21aが手前側に向けて配置され、回路基板21の裏面21bが奥側に向けて配置されている。
【0029】
各種電子部品としては、例えば、インバータを構成するアクティブコンバータ、ダイオードモジュール、パワートランジスタ等を例示することが可能である。
上記各種電子部品の一部は、回路基板本体の他面に形成された回路パターン(回路基板21の表面21a)に実装されている。
【0030】
発熱部品25Aは、後述する第2ブロック26bの平面26d2と接触している。発熱部品25Bは、後述する第2ブロック26bの平面26d1と接触している。
発熱部品25A,25Bは、それぞれリードフレームを備える。発熱部品25A,25Bのリードフレームは、それぞれ回路基板本体の他面に形成された回路パターン(回路基板21の裏面21b)と電気的に接続されている。
これにより、発熱部品25A,25Bは、回路基板21と電気的に接続されている。発熱部品25A,25Bとしては、例えば、パワーデバイスを例示することが可能である。
【0031】
次に、
図2〜
図4を参照して、冷媒配管10について説明する。
図4において、
図2及び
図3に示す構造体と同一構成部分には同一符号を付す。
【0032】
冷媒配管10は、電子膨張弁6と室内熱交換器8との間に設けられた部位10Aを有する。部位10Aは、回路基板21の裏面21b側であって、筐体23内の基板収容部14の奥側に配置されている。
部位10Aでは、冷媒配管10がU字状に形成されることで一対の管状部10Bが設けられている。これにより、冷媒配管10は一対の管状部10Bを有している。
【0033】
一対の管状部10Bは、筐体23の奥行方向(手前側から奥側に向かう方向)に対して、傾斜する方向に並んで配置されている。より詳しくは、一方の管状部10Bに対して他方の管状部10Bは、筐体23内の奥側であって、筐体23の幅方向の端面である側面24の側に配置されている。
【0034】
上記構成とされた冷媒配管10は、後述する冷却用部材26を形成する際に使用する金属(金属材料)とは異なる金属(金属材料)で形成されている。冷媒配管10の金属材料としては、例えば、熱伝導性に優れた金属材料を用いるとよい。具体的には、冷媒配管10の金属材料としては、例えば、CuまたはCu合金等を用いることが可能である。
【0035】
冷凍装置1(空気調和機)は、複合管22をさらに有する。
ここで、
図2〜
図6を参照して、複合管22について説明する。
図5では、
図2〜
図4に示す構造体と同一構成部分には同一符号を付す。
図6では、
図5に示す構造体と同一構成部分には同一符号を付す。
【0036】
複合管22は、冷媒配管10の一部である管状部10Bと、板状部材28と、接合部34と、冷却用部材26と、シート状伝熱部材33と、を有する。
【0037】
管状部10Bは、板状部材28の下方で基板収容部14から背面側に突出して設けられた上面視略三角形状のブラケット29の傾斜面、及び該傾斜面に対向した挟持片30により所定位置及び向きで挟持されている。
【0038】
板状部材28は、管状部10Bと同種の金属で形成されている。板状部材28は、管状部10B(冷媒配管10)の外周面と接触する一平面28aと、一平面28aの反対側に配置された他平面28bと、を有する。他平面28bは、シート状伝熱部材33と接触する平面である。
板状部材28は、一対の管状部10Bが並ぶ方向に沿って、管状部10Bに対応して斜めに傾斜して設けられている。
【0039】
板状部材28の外形は、冷却用部材26の外形よりも大きくなるように構成されている(
図6参照)。
また、板状部材28の厚さは、特に限定されるものではないが、例えば、0.5mm以上10mm以下の範囲内で適宜設定することが可能である。
【0040】
接合部34は、板状部材28の一平面28aと管状部10Bの外周面との間に設けられている。接合部34は、冷媒配管10を板状部材28に沿って配置した状態で軸方向と直交する左右両側において施されている。また、接合部34は、冷媒配管10(管状部10B)と板状部材28との対向部分の略全長に亘って連続して設けられている。
【0041】
接合部34は、板状部材28に管状部10Bを接合させるための部材である。接合部34としては、例えば、溶接法を用いる際に形成される溶接部、或いは板状部材28及び管状部10Bよりも融点の低い合金(ろう)を用いることが可能である。
【0042】
なお、冷媒配管10及び板状部材28の金属材料として、例えば、Cu合金を用いる場合、接合部34としては、例えば、Cu合金よりなる合金を用いて、板状部材28と管状部10Bとを接合させることが好ましい。
【0043】
冷却用部材26は、第1ブロック26aと、第2ブロック26bと、ブロック着脱ネジ31と、配管着脱ネジ32と、を有する。
【0044】
第1ブロック26aは、板状部材28の傾斜方向に沿って、回路基板21の裏面21bに対して斜めに設けられている。
第1ブロック26aは、冷却用部材26の一平面となる平面26cと、平面26cの反対側に配置された面26eと、を有する。
【0045】
平面26cは、シート状伝熱部材33と接触する平面である。面26eは、板状部材28から回路基板21の裏面21bに向かって凸となる湾曲面とされている。
また、面26eには、筐体23の幅方向に突出する突起26gが設けられている。突起26gは、面26eにおける回路基板21から離れる端部寄りの位置に設けられている。
【0046】
なお、
図4では、一例として、面26eが湾曲面の場合を例に挙げて説明したが、面26eは、例えば、平面であってもよいし、或いは上方から見て階段形状とされていてもよい。
【0047】
第2ブロック26bは、面26eと接触した状態で、第1ブロック26aに設けられている。第2ブロック26bは、面26eと接触する面26fと、面26fの反対側に配置された面26dと、を有する。
面26fは、面26eの湾曲形状に対応する凹んだ湾曲面とされている。これにより、面26fは、面26eと面接触している。また、面26fと面26eとが面接触した状態において、第2ブロック26bの端部のうち、回路基板21から離れる側の端部は、突起26gに当接されている。
【0048】
面26dは、交差する2つの平面26d1,26d2で構成されている。
平面26d1は、回路基板21の裏面21bと対向している。平面26d2は、筐体23の幅方向をむいている。これにより、平面26d1,26d2は、回路基板21に沿う方向と回路基板21から立ち上がる方向とに配置されている。
【0049】
ブロック着脱ネジ31は、回路基板21に形成された着脱用貫通孔27と対向する平面26d1側から軸部(図示せず)が第1ブロック26aに到達するように、第2ブロック26b及び第1ブロック26aに螺合されている。
【0050】
ブロック着脱ネジ31の頭部31aは、平面26d1から露出されるとともに、着脱用貫通孔27と対向している。ブロック着脱ネジ31の頭部31aは、着脱用貫通孔27を通過可能なように、着脱用貫通孔27よりも小さく構成されている。これにより、回路基板21の表面21a側からブロック着脱ネジ31を操作することができる。
【0051】
上記構成とされた冷却用部材26は、板状部材28を介して伝わる冷媒の冷熱により発熱部品を25A,25Bを冷却する。
【0052】
基板収容部14には、開口部14aが設けられている。回路基板21の裏面21bに実装された発熱部品25A,25Bは、開口部14aを介して、基板収容部14の奥側に突出している。発熱部品25A,25Bは、それぞれ取付ネジ等(図示せず)により面26d(具体的には、平面26d1,26d2)に固定されている。
【0053】
シート状伝熱部材33は、板状部材28と冷却用部材26との間に、板状部材28の他平面28b及び冷却用部材26の平面26cと接着して設けられている。
シート状伝熱部材33は、異種金属よりなる板状部材28と冷却用部材26とが直接接触することを抑制した上で、管状部10B内を流れる冷媒の冷熱を冷却用部材26に伝熱させる。
【0054】
このように、冷媒配管10(管状部10B)とは異なる金属で形成された冷却用部材26と冷媒配管10との間に、板状部材28及びシート状伝熱部材33を介在させることで、冷却用部材26と冷媒配管10とが直接接触することを抑制可能となるため、異種金属で形成された冷却用部材26と冷媒配管10が接触することで発生する界面腐食を抑制することができる。
【0055】
また、冷媒配管10と同じ金属で形成された板状部材28と冷却用部材26との間に、シート状伝熱部材33を介在させることで、異種金属よりなる板状部材28と冷却用部材26とが直接接触することを抑制可能となるので、板状部材28と冷却用部材26との界面における界面腐食を抑制することができる。
【0056】
また、2つの平面(平面26c,他平面28b)にシート状伝熱部材33を接着することで、板状部材28及び冷却用部材26とシート状伝熱部材33との間の接着性を向上させることが可能となる。これにより、冷却用部材26と冷媒配管10が接触することに起因する界面腐食をさらに抑制することができる。
【0057】
シート状伝熱部材33としては、例えば、熱伝導性粘度シート、熱伝導性粘着シート、熱伝導性ラバー等の熱伝導性シート、及び熱伝導性フェイズチェンジシート等を用いることが可能である。熱伝導性ラバーとしては、例えば、熱伝導性シリコンラバーを用いてもよいし、熱伝導性シリコンラバー以外のものを用いてもよい。
シート状伝熱部材33としては、例えば、熱伝導性シートまたは熱伝導性フェイズチェンジシートを用いることが好ましい。特に、熱伝導性フェイズチェンジシートは、熱により軟化するため、板状部材28と冷却用部材26との間の熱伝導性を高めることができる。
また、熱伝導性シートまたは熱伝導性フェイズチェンジシートを用いることで、シリコングリスを用いた場合に発生する厚さムラの発生を抑制することができる。
【0058】
図6に示すように、板状部材28の他平面28bの外形が冷却用部材26の平面26cの外形よりも大きい場合、シート状伝熱部材33は、冷却用部材26の平面26cの外側まで設けるとよい。
このように、板状部材28の他平面28bの外形が冷却用部材26の平面26cの外形よりも大きいにおいて、冷却用部材26の平面26cの外側までシート状伝熱部材33を設けることで、冷却用部材26と冷媒配管10とが直接接触することをさらに抑制することができる。
【0059】
また、シート状伝熱部材33を平面(板状部材28の他平面28b及び冷却用部材26の平面26c)に接着させることで、板状部材28の他平面28b及び冷却用部材26の平面26cの表面粗さRaが粗い場合でも板状部材28の他平面28b及び冷却用部材26の平面26cとシート状伝熱部材33との間の接着力を十分に確保することが可能となる。
これにより、板状部材28の他平面28b及び冷却用部材26の平面26cの表面加工をする際に高い表面加工精度が必要にならないため、複合管22の加工コストを低減することができる。
【0060】
本実施形態の複合管22によれば、冷媒配管10(管状部10B)とは異なる金属で形成された冷却用部材26と冷媒配管10との間に、板状部材28及びシート状伝熱部材33を介在させることで、冷却用部材26と冷媒配管10とが直接接触することを抑制可能となるため、異種金属で形成された冷却用部材26と冷媒配管10が接触することで発生する界面腐食を抑制することができる。
【0061】
また、冷媒配管10と同じ金属で形成された板状部材28と冷却用部材26との間に、シート状伝熱部材33を介在させることで、板状部材28と冷却用部材26との界面における界面腐食を抑制することができる。
【0062】
また、2つの平面(平面26c,他平面28b)にシート状伝熱部材33を接着することで、板状部材28及び冷却用部材26とシート状伝熱部材との間の接着性を向上させることが可能となるので、冷却用部材26と冷媒配管10が接触することに起因する界面腐食をさらに抑制することができる。
【0063】
また、上記複合管22を備えた冷凍装置1によれば、冷却用部材26と冷媒配管10との接触に起因する界面腐食を抑制した上で、発熱部品25A,25Bを十分に冷却することができる。
【0064】
次に、
図7及び
図8は、本実施形態の変形例に係る複合管40について説明する。
図7において、
図5に示す構造体と同一構成部分には同一符号を付す。
図8において、
図7に示す構造体と同一構成部分には同一符号を付す。
【0065】
複合管40は、板状部材28の他平面28bの外形を冷却用部材26の平面26cの外形よりも小さく構成し、かつ板状部材28の他平面28bの外側までシート状伝熱部材33を設けたこと以外は、先に説明した複合管22と同様に構成されている。
【0066】
このような構成とされた複合管40は、先に説明した複合管22と同様な効果を得ることができる。
【0067】
以上、本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【0068】
例えば、冷却用部材26に接触して配置される冷媒配管10の部位は、電子膨張弁6と室内熱交換器8との間の部位10Aに限定されない。
冷却用部材26に接触して配置される冷媒配管10の部位は、例えば、コントローラ12上に設けられた発熱部品25A,25Bを冷却可能な冷媒配管10の他の部位でもよい。具体的には、例えば、電子膨張弁6と室外熱交換器5との間の部位でもよい。即ち、上記の複合管22を、冷凍サイクル11における様々な部位に適用可能である。
【0069】
また、上記実施形態では、冷凍装置1の一例として空気調和機を例に挙げて説明したが、冷凍サイクルを備えた他の冷凍装置に、冷凍装置1の構成を適用してもよい。