(57)【要約】【課題】発熱する部品からその他の部品への伝熱量を小さく抑え、部品の配置に対する制約が少ない電力変換装置およびこの電力変換装置を備える室外機を提供する。【解決手段】電力変換装置が、ケース１０７と、ケース１０７内に位置し、電子部品を取り付ける取付面を有し、取付面の裏面とケース１０７とが隙間を空けて対向する取付板１０３と、を備える。取付板１０３の取付面には、発熱する部品とその他の部品が取り付けられる。取付板１０３は、取付面に取り付けられた発熱する部品とその他の部品の間に位置する第１の開口部１０８ａと、ケース１０７と取付板１０３の間の隙間に収まるように取付板１０３に固定される放熱部１０９と、を備える。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケースと、
前記ケース内に位置し、電子部品を取り付ける取付面を有し、前記取付面の裏面と前記ケースとが隙間を空けて対向する取付板と、を備え、
前記取付板の前記取付面には、発熱する部品とその他の部品が取り付けられ、
前記取付板は、
前記取付面に取り付けられた前記発熱する部品と前記その他の部品の間に位置する開口部と、
前記ケースと前記取付板の間の前記隙間に収まるように前記取付板に固定される放熱部と、を備える、
電力変換装置。
【請求項２】
設置状態において、前記取付板の前記取付面は鉛直面であって、
前記放熱部は、前記設置状態において、主面が鉛直面となる平板から形成され、前記開口部の縁部に固定される、
請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項３】
設置状態において、前記取付板の前記取付面は鉛直面であって、
前記放熱部は、前記設置状態において、凹面および凸面が鉛直面となる湾曲板から形成され、前記開口部の縁部に固定される、
請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項４】
設置状態において、前記取付板の前記取付面は鉛直面であって、
前記放熱部は、前記設置状態において、前記取付板から遠ざかるにしたがって鉛直方向の上向きに傾いている平板から形成され、前記開口部の縁部に固定される、
請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項５】
前記放熱部は第１の放熱部であり、切り欠き部を有し、
前記取付板は、主面が鉛直面となる平板から形成される第２の放熱部を備え、
前記第２の放熱部は、前記第１の放熱部の前記切り欠き部の縁部に、前記ケースと前記取付板の間の前記隙間に収まるように固定される、
請求項４に記載の電力変換装置。
【請求項６】
前記発熱する部品と前記その他の部品とを接続する配線を備え、
前記配線は、前記開口部の近傍を通る、
請求項１から５のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【請求項７】
前記開口部は第１の開口部であり、
前記取付板は、前記その他の部品を取り付けた箇所を挟んで前記第１の開口部と反対側の位置に第２の開口部を備える、
請求項１から６のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか１項に記載の電力変換装置を備える、空気調和機の室外機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力変換装置および空気調和機の室外機に関する。
【背景技術】
【０００２】
電力変換装置は、特に屋外に設置される室外機に組み込む際のように防水の必要がある場合、ケースで内部を密閉し、回路基板、電子部品等を内部の取付板に取り付ける構造となる。密閉されたケース内部で、抵抗、インバータモジュール等の発熱する電子部品の熱が他の部品に伝熱しないようにするため、これらの発熱する部品の取り付け箇所を通る風路を形成し、冷却風が発熱する部品の取り付け箇所に集中的に通るようにする技術がある。例えば、特許文献１に開示された装置は、密閉されたケースの底面に対して隙間を有して電子部品の取付板を対向させ、さらに、電子部品の取付板の裏面に接触するように、密閉されたケースの底面に溝を形成した構造となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】実公平７−３１１１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に開示された構造を適用した電力変換装置では、溝を通過する冷却風の風量が低下すると、ケースの外部への放熱量が低下し、発熱する部品からその他の部品に伝熱してしまう。したがって、冷却風の風量が小さい場合を想定すると、発熱する部品とその他の熱に弱い部品を遠くに配置する必要があるという配置の制約が生じる。
【０００５】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、発熱する部品からその他の部品への伝熱量を小さく抑え、部品の配置に対する制約が少ない電力変換装置、およびこの電力変換装置を備える室外機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】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明の電力変換装置は、ケースと、ケース内に位置し、電子部品を取り付ける取付面を有し、取付面の裏面とケースとが隙間を空けて対向する取付板と、を備える。取付板の取付面には、発熱する部品とその他の部品が取り付けられる。取付板は、取付面に取り付けられた発熱する部品とその他の部品の間に位置する開口部と、ケースと取付板の間の隙間に収まるように取付板に固定される放熱部と、を備える。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、取付板が開口部と放熱部を備え、ケースと取付板の間の隙間に上昇気流を発生させることによって、発熱する部品からその他の部品への伝熱量を小さく抑え、部品の配置に対する制約が少ない電力変換装置およびこの電力変換装置を備える室外機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施の形態１に係る電力変換装置を備える室外機の断面図であり、図２のI-I線断面に相当する断面図
【図２】図１に示す室外機のII-II線断面図であり、図３のII-II線断面に相当する断面図
【図３】図１に示す室外機のIII-III線断面図であり、図２のIII-III線断面に相当する断面図
【図４】本発明の実施の形態１に係る電力変換装置の回路ブロック図
【図５】本発明の実施の形態１に係る電力変換装置の正面図
【図６】図５に示す電力変換装置のVI-VI線断面図
【図７】図５に示す電力変換装置の第１の開口部と放熱部付近の斜視図
【図８】本発明の実施の形態１に係る電力変換装置の、第１の開口部の２辺に放熱部が固定される場合の放熱部と並列抵抗付近の上面図
【図９】仮に開口部および放熱部が無い場合における図５に示す電力変換装置の平滑コンデンサと並列抵抗付近のVI-VI線断面図
【図１０】図５に示す電力変換装置の第１の開口部と放熱部付近のVI-VI線断面図
【図１１】本発明の実施の形態１に係る電力変換装置の正面図
【図１２】本発明の実施の形態１に係る電力変換装置の、平滑コンデンサが下、並列抵抗が上に配置された場合の第１の開口部と放熱部付近の斜視図
【図１３】図５に示す電力変換装置の、平滑コンデンサが下、並列抵抗が上に配置された場合の第１の開口部と放熱部付近のVI-VI線断面図
【図１４】本発明の実施の形態１に係る電力変換装置の、平滑コンデンサが右、並列抵抗が左に配置される場合の第１の開口部と放熱部付近の斜視図
【図１５】図５に示す電力変換装置の、平滑コンデンサが右、並列抵抗が左に配置される場合の第１の開口部と放熱部付近の上面図
【図１６】本発明の実施の形態１に係る電力変換装置の、第１の開口部の１辺に放熱部が固定される場合の放熱部と並列抵抗付近の上面図
【図１７】本発明の実施の形態１に係る電力変換装置の、第１の開口部の１辺にＬ字型の放熱部が固定される場合の放熱部と並列抵抗付近の上面図
【図１８】本発明の実施の形態１に係る電力変換装置の、放熱部がコの字型に形成されている場合の第１の開口部と放熱部付近の上面図
【図１９】本発明の実施の形態１に係る電力変換装置の、放熱部が半円形に形成されている場合の第１の開口部と放熱部付近の上面図
【図２０】本発明の実施の形態２に係る電力変換装置の、第１の開口部と放熱部付近の斜視図
【図２１】図２０に示す電力変換装置の、第１の開口部と放熱部付近の上面図
【図２２】図２０に示す電力変換装置の、第１の開口部と放熱部付近の断面図であり、図５におけるVI-VI線断面に相当する断面図
【図２３】図２０に示す電力変換装置の、仮に第２の放熱部が取付板の表側にはみ出している場合における第１の開口部と放熱部付近の断面図であり、図５におけるVI-VI線断面に相当する断面図
【図２４】本発明の実施の形態３に係る電力変換装置の正面図
【図２５】本発明の実施の形態３に係る電力変換装置の、第２の開口部が取付板の幅いっぱいに形成された場合の正面図
【図２６】本発明の実施の形態３に係る電力変換装置の、第２の開口部が取付板の幅いっぱいに形成された場合の上面図
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の電力変換装置を、空気調和機の室外機に搭載した実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００１０】
（実施の形態１）
実施の形態１に係る空気調和機の室外機１は、図１、図２および図３に示すように、室外機１内に供給される交流電力を周波数、電圧等の異なる交流電力に変換して出力する電力変換装置１００と、室外機１の内部と外部の空気を入れ替えるファン２００と、冷媒と室外機１内の空気の熱を交換する熱交換器３００と、空気調和機の冷媒を圧縮する圧縮機４００とを備える。
【００１１】
電力変換装置１００は、室外機１に供給された交流電力を周波数、電圧等の異なる交流電力に変換して、ファン２００と圧縮機４００とに供給し、これらを駆動する装置である。電力変換装置１００は、室外機１の内部に取り付けられる。また、室外機１を屋外に設置すると内部に雨水が入り込むことがあるため、電力変換装置１００は防水構造となっている。また、電力変換装置１００には、冷却器１８０が取り付けられている。
【００１２】
ファン２００は、室外機１の上部に取り付けられる。ファン２００が回転することによって、室外機１の周囲の空気が室外機１の内部に吸い込まれ、室外機１の内部の３側面に配置された熱交換器３００に送り出される。かわりに、室外機１の内部の空気は、室外機１の外部に送り出される。
【００１３】
また、ファン２００は、室外機１の内部の空気と外部の空気の温度関係によって動作したり停止したりする。室外機１の内部の空気と外部の空気の温度差が小さい時は、ファン２００は停止するため、電力変換装置１００に流れる風は弱まることになる。
【００１４】
熱交換器３００は、冷媒が通過する管を備え、室外機１の内部の空気の熱と冷媒の熱とを交換する。したがって、冷媒の温度が空気よりも高ければ、冷媒の熱が空気に伝わり、冷媒の温度は下がる。逆に、冷媒の温度が空気よりも低ければ、空気の熱が冷媒に伝わり、冷媒の温度は上がる。この原理によって、冷媒の熱は、空気調和機の配置された室内の空気の熱と交換され、空気調和機は、冷房および暖房の両方の機能を果たすことができる。
【００１５】
圧縮機４００は、冷媒を圧縮することにより、冷媒の温度を上げる。空気調和機を暖房運転する場合は、室内に熱を放出するために冷媒の温度を上げ、空気調和機を冷房運転する場合は、室外に熱を放出するために冷房の温度を上げる。この原理によって、熱交換器３００の果たす熱交換の効果を高めることができる。
【００１６】
次に、電力変換装置１００の内部の構造について、図４を参照して説明する。電力変換装置１００は、交流電流を直流に変換する整流回路１１０と、電流を平滑化する平滑コンデンサ１２０と、その平滑コンデンサ１２０と並列に接続された抵抗素子である並列抵抗１３０と、直流電流を安定化して供給する電源回路１４０と、インバータ回路を制御する制御回路１５０と、直流電流を交流に変換してファンモータ６００に供給するファンインバータ回路１６０と、直流電流を交流に変換して圧縮機モータ６１０に供給する圧縮機インバータ回路１７０とを備える。
【００１７】
整流回路１１０は、電流を一方向にだけ流す作用を有する素子を備えた回路である。整流回路１１０は、外部電源５００から入力線５０１を介して入力される交流電流を直流に変換し、平滑コンデンサ１２０に直流ライン１０１ａを介して出力する。
【００１８】
平滑コンデンサ１２０は、電荷を蓄えることができる受動素子である。平滑コンデンサ１２０は、整流回路１１０から直流ライン１０１ａを介して入力される直流を平滑化して、直流ライン１０１ｂを介して、電源回路１４０とファンインバータ回路１６０と圧縮機インバータ回路１７０とに出力する。平滑コンデンサ１２０は、大きな静電容量を得るために、電解コンデンサであることが好ましいが、電解コンデンサは熱に弱い部品である。
【００１９】
並列抵抗１３０は、１つまたは複数の抵抗器を備え、平滑コンデンサ１２０に蓄えられた電荷を放出する役割を持つ。平滑コンデンサ１２０に蓄えられた電荷を早く放出するためには、並列抵抗１３０の抵抗値を小さくすることが望ましいが、そうすると並列抵抗１３０の消費電力が大きくなり、電力消費に伴う発熱量は大きくなる。例えば、並列抵抗１３０は、発熱量が大きくなると、１００℃程度の高温になる。
【００２０】
電源回路１４０は、平滑コンデンサ１２０から入力される直流電流の電圧を制御回路１５０に適した低い電圧に変換して、制御回路１５０に供給する。
【００２１】
制御回路１５０は、電源回路１４０から供給された電力で作動して、空気調和機の動作指令を、図示しない通信回線を介して受信する。そして、制御回路１５０は、受信した動作指令に基づいて、ファンインバータ制御信号線１０２ａを介してファンインバータ回路１６０に動作指令を送り、圧縮機インバータ制御信号線１０２ｂを介して圧縮機インバータ回路１７０に動作指令を送る。
【００２２】
ファンインバータ回路１６０は、インバータモジュールを備え、平滑コンデンサ１２０から入力される直流電流を交流に変換して、出力線６２０ａを介してファンモータ６００に出力する。インバータモジュールは、動作にともなって発熱する部品であり、冷却器１８０を取り付けることによって、冷却している。
【００２３】
圧縮機インバータ回路１７０は、ファンインバータ回路１６０と同様に、インバータモジュールを備え、平滑コンデンサ１２０から入力される直流電流を交流に変換して、出力線６２０ｂを介して圧縮機モータ６１０に出力する。
【００２４】
以下では、平滑コンデンサ１２０は熱に弱い部品であり、並列抵抗１３０は発熱量の大きい部品であることを前提とする。そして、ファン２００が動作を停止して冷却風が少ない環境下でも、並列抵抗１３０から平滑コンデンサ１２０への伝熱量を小さく抑えるための電力変換装置１００の構造を中心に説明する。
【００２５】
電力変換装置１００には、図５および図５のVI-VI線断面図である図６に示すように、整流回路１１０を搭載した整流回路基板１０５ａと、圧縮機インバータ回路１７０を搭載した圧縮機インバータ回路基板１０５ｂと、電源回路１４０を搭載した電源回路基板１０５ｃと、制御回路１５０を搭載した制御回路基板１０５ｄと、ファンインバータ回路１６０を搭載したファンインバータ回路基板１０５ｅとが、基板取付スペーサ１０６を挟んで取付板１０３に固定されている。
【００２６】
また、入力線５０１に接続される端子を支える端子台１０４と、外部電源５００から入力線５０１を介して入力される電流からノイズを除去するコイルである入力フィルタコイル１１１と、並列抵抗１３０とが、取付板１０３に固定されている。
【００２７】
入力フィルタコイル１１１は、入力フィルタコイル取付金具１１２と入力フィルタコイル取付ねじ１１２ａによって取付板１０３に取り付けられている。同様に、並列抵抗１３０は、並列抵抗取付金具１３１と並列抵抗取付ねじ１３１ａによって取付板１０３に取り付けられている。さらに、平滑コンデンサ１２０は、平滑コンデンサ取付金具１２１と平滑コンデンサ取付ねじ１２１ａによって取付板１０３に取り付けられている。
【００２８】
並列抵抗１３０は、配線１２２を介して、平滑コンデンサ１２０と接続されている。
【００２９】
また、電力変換装置１００は、設置状態において、各図の＋ｚ方向が鉛直方向上向きになるように設計されている。
【００３０】
また、電力変換装置１００は、防水のため、周囲を囲むケース１０７で内部が密閉されている。ただし、ケース１０７には、一部、発熱する部品を冷却するための冷却器を取り付けるための取付穴が空いている。
【００３１】
取付板１０３とケース１０７は、各図のｚ軸方向の両端または各図のｙ軸方向の両端が、それぞれかしめ加工、スポット加工等により固定される。また、取付板１０３の面は各図のｘ軸方向に直交しており、表が電子部品を取り付ける取付面、裏がケース１０７と対向する面である。
【００３２】
取付板１０３は、加工がしやすく、安価な熱伝導性の高い材料から生成され、例えば、電気亜鉛めっき鋼板が用いられる。また、ケース１０７内部を密閉するため、入力フィルタコイル取付ねじ１１２ａ、平滑コンデンサ取付ねじ１２１ａ、並列抵抗取付ねじ１３１ａ等の取付ねじ、基板取付スペーサ１０６等を取付板１０３に取り付けるスペースを確保する必要がある。そのため、取付板１０３の取付面の裏とケース１０７の間には、取付面の表の空間よりも狭い、２ｃｍ程度の隙間が空いている。また、取付板１０３には、取付ねじ、スペーサ等を通す穴、発熱する部品を冷却するための冷却器を取り付ける取付穴等が空いている。
【００３３】
圧縮機インバータ回路基板１０５ｂの部品であるインバータモジュール１７１は、ケース１０７と取付板１０３の取付穴の位置に取り付けられる。また、発熱する部品であるインバータモジュール１７１の発する熱を冷却するための冷却器１８０が、ケース１０７のインバータモジュール１７１の裏の位置に取り付けられる。取付穴から水が入らないように、ケース１０７は、冷却器１８０の取付位置に防水シーリング１８１を備える。
【００３４】
取付板１０３は、図７に示すように、平滑コンデンサ１２０と並列抵抗１３０の間に、第１の開口部１０８ａを備える。また、取付板１０３は、平滑コンデンサ１２０、並列抵抗１３０、および第１の開口部１０８ａのいずれよりも下部に第２の開口部１０８ｂを備える。さらに、取付板１０３は、第１の開口部１０８ａの縁部からケース１０７に向けて突出するフィンを含む放熱部１０９を備える。
【００３５】
放熱部１０９は、図８に示すように、第１の開口部１０８ａの左右２つの縁部の両方から、ケース１０７に向かって突き出している。
【００３６】
電力変換装置１００を製造する際、取付板１０３に第１の開口部１０８ａを形成するために切った取付板１０３の一部を折り曲げるか、または取付板１０３の一部を切り取った後に第１の開口部１０８ａの縁部に固定して、放熱部１０９を形成しても良い。あるいは、取付板１０３とは別の部材をかしめ加工、溶接加工等で固定して、放熱部１０９を形成しても良い。
【００３７】
次に、本発明の実施の形態１に係る電力変換装置１００において、第１の開口部１０８ａおよび放熱部１０９が、どのように伝熱系に影響するかについて、図９および図１０を参照して説明する。
【００３８】
仮に、開口部および放熱部を備えていない電力変換装置を使用した場合、図９に示すように、並列抵抗１３０から発生した熱が平滑コンデンサ１２０に伝わる伝熱経路は、以下の３つが存在する。すなわち、矢印１９０で表される、並列抵抗１３０から取付板１０３を通って平滑コンデンサ１２０に至る伝熱経路ａと、矢印１９１で表される、並列抵抗１３０から配線１２２を通って平滑コンデンサ１２０に至る伝熱経路ｂと、矢印１９２で表される、並列抵抗１３０から並列抵抗１３０の上部の空気を通って平滑コンデンサ１２０に至る伝熱経路ｃである。
【００３９】
並列抵抗１３０から生じる熱量を１００％とすると、これらの３つの伝熱経路を経由して平滑コンデンサ１２０に伝わる熱量は、伝熱経路ａが２０％、伝熱経路ｂが１５％、伝熱経路ｃが１０％程度である。これらの３つの伝熱経路を経由する熱量を合計すると、並列抵抗１３０から生じる熱量の半分近くとなるため、これらの３つの伝熱経路を経由する熱量が、平滑コンデンサ１２０に伝わる熱量の中で大きな割合を占めていることがわかる。
【００４０】
一方、第１の開口部１０８ａ、第２の開口部１０８ｂおよび放熱部１０９を備える電力変換装置１００を使用した場合、並列抵抗１３０から平滑コンデンサ１２０に伝わる伝熱経路がどのようになるかについて、図１０を参照して説明する。並列抵抗１３０から生じた熱は、取付板１０３から放熱部１０９まで伝わり、取付板１０３とケース１０７の間にある空気に放出される。取付板１０３とケース１０７の間にある空気の温度が上がると、矢印１９３の方向の上昇気流が生じ、取付板１０３とケース１０７の間の気圧が下がる。一方、図１０における取付板１０３の右側、すなわち取付板１０３の表側は、並列抵抗１３０から生じた熱で空気の温度が上がっても、取付板１０３とケース１０７の間よりも空間が広く、熱が拡散する。したがって、取付板１０３の表側の方が、取付板１０３とケース１０７の間よりも上昇気流が少なくなり、気圧差が発生する。この気圧差によって、第１の開口部１０８ａには、ケース１０７に向かう、矢印１９４の方向の気流が生じる。
【００４１】
そして、第１の開口部１０８ａから取付板１０３の裏側に流れた空気は、図１１に示す矢印１９３ａの方向に流れ、電力変換装置１００の上部に至るまでに自然に放熱し、ケース１０７の両側辺を通って下降する。その後、第２の開口部１０８ｂまで到達すると、一部の空気は第２の開口部１０８ｂを通過して、取付板１０３の表側に到達し、矢印１９４ａに示すように、第１の開口部１０８ａに生じた気流に引き寄せられて上昇する。
【００４２】
このように、第１の開口部１０８ａ、第２の開口部１０８ｂおよび放熱部１０９を備える電力変換装置１００を使用した場合、まず、図９の矢印１９０で表される伝熱経路ａのうち、取付板１０３を通る経路は、第１の開口部１０８ａによって狭まっている。また、第１の開口部１０８ａ付近は、矢印１９４の方向の気流によって冷却され、さらに放熱部１０９による放熱効果も作用する。したがって、伝熱経路ａの伝熱量は小さくなる。また、配線１２２が矢印１９４の方向の気流によって冷却されるため、伝熱経路ｂの伝熱量も小さくなる。さらに、並列抵抗１３０の上部の空気が矢印１９４の方向の気流によって冷却されるため、伝熱経路ｃの伝熱量も小さくなる。したがって、本実施の形態における電力変換装置１００を使用した場合は、開口部および放熱部を備えていない電力変換装置を使用した場合よりも、並列抵抗１３０から平滑コンデンサ１２０への伝熱量が小さくなる。
【００４３】
以上のように、本実施の形態における電力変換装置１００は、第１の開口部１０８ａ、第２の開口部１０８ｂおよび放熱部１０９を取付板１０３に配置することによって、ファン２００の冷却風に頼ることなく、並列抵抗１３０から平滑コンデンサ１２０への伝熱量を小さくすることができる。これによって、並列抵抗１３０と平滑コンデンサ１２０とを近くに配置することが可能となり、部品配置の自由度が高い電力変換装置１００を提供できる。
【００４４】
なお、第１の開口部１０８ａが平滑コンデンサ１２０と並列抵抗１３０の間にあり、第２の開口部１０８ｂが、平滑コンデンサ１２０、並列抵抗１３０、および第１の開口部１０８ａのいずれよりも下方に配置されていれば、平滑コンデンサ１２０と並列抵抗１３０の間の位置関係は変更可能である。例えば、図１２のように、上から順に並列抵抗１３０と、第１の開口部１０８ａと、平滑コンデンサ１２０とが並んでいても良い。
【００４５】
この場合も、図１３に示すように、並列抵抗１３０から生じた熱によって、取付板１０３とケース１０７の間にある空気の温度が上がって、矢印１９３ｂの方向の上昇気流が生じる。そして、第１の開口部１０８ａには、ケース１０７に向かう、矢印１９４ｂの方向の気流が生じる。そして、図１０に示した場合と同様に、これらの気流によって、並列抵抗１３０から平滑コンデンサ１２０への伝熱経路が冷却される。したがって、この場合も、開口部および放熱部を備えていない電力変換装置を使用した場合よりも、並列抵抗１３０から平滑コンデンサ１２０への伝熱量が小さくなる。さらにこの場合、平滑コンデンサ１２０の周囲を冷却された空気が通過するため、図１０に示した場合よりも、さらに、平滑コンデンサ１２０を冷却することができる。
【００４６】
さらに、図１４のように、例えば、左から順に、並列抵抗１３０と、第１の開口部１０８ａと、平滑コンデンサ１２０とが並んでいても良い。
【００４７】
この場合も、図１５に示すように、並列抵抗１３０から生じた熱によって、取付板１０３とケース１０７の間にある空気の温度が上がって、方向記号１９３ｃの方向の上昇気流が生じる。そして、第１の開口部１０８ａには、ケース１０７に向かう、矢印１９４ｃの方向の気流が生じる。そして、図１０に示した場合と同様に、これらの気流によって、並列抵抗１３０から平滑コンデンサ１２０への伝熱経路が冷却される。したがって、この場合も、開口部および放熱部を備えていない電力変換装置を使用した場合よりも、並列抵抗１３０から平滑コンデンサ１２０への伝熱量が小さくなる。
【００４８】
ただし、平滑コンデンサ１２０と並列抵抗１３０の間の位置関係がどのような場合でも、配線１２２は、第１の開口部１０８ａを通過する気流による冷却効果を高めるため、第１の開口部１０８ａの近傍を通ることが望ましく、例えば、第１の開口部１０８ａから５ｃｍ以内の範囲を通ることが望ましい。
【００４９】
本実施の形態における電力変換装置１００の冷却器１８０は、外気にさらされているため、インバータモジュール１７１から発生する熱を、電力変換装置１００の外部に放出することができる。ただし、冷却器１８０と同様の構造を採用すると、ケース１０７に開けた穴に防水シーリングを施す箇所が増えるため、加工コストが高くなる。そこで、ケース１０７ではなく、内部に配置された取付板１０３に回路基板、電子部品等を取り付けることによって、安価で防水機能を備える電力変換装置１００を提供できる。
【００５０】
本実施の形態では、第１の開口部１０８ａが３つの構成を例示したが、これに限られず、第１の開口部１０８ａの数はいくつでも良い。また、第１の開口部１０８ａおよび放熱部１０９は、発熱する部品と熱に弱い部品の間に配置すれば、本発明の目的または機能を維持できる限りにおいて、これらの部品の上下左右の位置関係を変更することができる。ただし、第１の開口部１０８ａおよび放熱部１０９は、できるだけ発熱する部品の近くに配置することが望ましく、発熱する部品の幅よりも広い幅で第１の開口部１０８ａを配置することが望ましい。また、第１の開口部１０８ａの形状は四角形に限られず、三角形、台形、円形等の形状でも良い。
【００５１】
また、本実施の形態では、放熱部１０９は、設置状態において、主面が鉛直面となる平板から形成される。これによって、取付板１０３とケース１０７の間に発生する上昇気流が、放熱部１０９によって遮られるのを防ぐことができる。
【００５２】
さらに、本実施の形態では、放熱部１０９が平板から形成され、第１の開口部１０８ａの左右２つの両方の縁部に固定される例を例示したが、これに限られず、放熱部１０９が、取付板１０３とケース１０７の間に発生する上昇気流を妨げなければ良い。
【００５３】
例えば、放熱部１０９は、図１６に示すように、第１の開口部１０８ａの左右２つの縁部のうち、どちらか一方に固定されても良い。その場合、放熱部１０９は、放熱効果を上げるため、第１の開口部１０８ａの左右２つの縁部のうち、並列抵抗１３０に近い方に固定されるのが望ましい。
【００５４】
また、放熱部１０９は、図１７に示すように、上から見て、Ｌ字型であっても良く、図１８に示すように、上から見て、コの字型であっても良く、図１９に示すように、上から見て、半円形であっても良い。これらの放熱部１０９は、いずれも、凹面および凸面が鉛直面となる湾曲板から形成される。また、これらの湾曲板は、平板または取付板１０３から切り取った部材をもとに、プレス加工で形成しても良い。
【００５５】
このように、放熱部１０９が、凹面および凸面が鉛直面となる湾曲板から形成されれば、ケース１０７と取付板１０３の間に発生する上昇気流は、凹面および凸面に沿って上昇するため、妨げられにくい。
【００５６】
（実施の形態２）
実施の形態１に係る電力変換装置１００と、放熱部１０９の形状が異なる実施の形態２について、実施の形態１との相違点を中心に説明する。
【００５７】
実施の形態２に係る電力変換装置１００には、図２０および図２１に示されるように、第１の開口部１０８ａの長辺に板状の第１の放熱部１０９ａが固定されている。第１の放熱部１０９ａは切り欠き部１０９ｃを有する。取付板１０３は、第１の放熱部１０９ａの切り欠き部１０９ｃに沿った辺に、平板から形成される第２の放熱部１０９ｂを備える。第２の放熱部１０９ｂの主面は、第１の放熱部１０９ａの主面と垂直であり、設置状態において、鉛直面となる。
【００５８】
第１の放熱部１０９ａは、図２２に示されるように、取付板１０３からケース１０７に向けて斜め上に突き出している。取付板１０３と第１の放熱部１０９ａの２つの面のなす角度θ１は、３０度以上９０度未満である。すなわち、第１の放熱部１０９ａは、設置状態において、取付板１０３から遠ざかるにしたがって、鉛直方向の上向きに傾いている。
【００５９】
実施の形態２においても図１０に示される場合と同様に、取付板１０３とケース１０７の間に矢印１９３ｄの方向の上昇気流が生じる。そして、第１の開口部１０８ａには、ケース１０７に向かう、矢印１９４ｄの方向の気流が生じる。そして、図１０に示した場合と同様に、これらの気流によって、並列抵抗１３０から平滑コンデンサ１２０への伝熱経路が冷却され、平滑コンデンサ１２０への伝熱量が小さくなる。さらに第１の放熱部１０９ａおよび第２の放熱部１０９ｂによる放熱効果も作用して、平滑コンデンサ１２０への伝熱量が小さくなる。
【００６０】
なお、矢印１９３ｄの方向の上昇気流は、第１の放熱部１０９ａの面にぶつかるが、取付板１０３から遠ざかるにしたがって、鉛直方向の上向きに傾いているため、ぶつかった空気はケース１０７の方向に進む。したがって、矢印１９３ｄの方向の上昇気流が妨げられにくい。また、矢印１９３ｄの方向の上昇気流が切り欠き部１０９ｃを通ることができる。すなわち、切り欠き部１０９ｃは、取付板１０３とケース１０７の間に生じる上昇気流を大きくする作用を持つ。
【００６１】
また、第１の放熱部１０９ａは、取付板１０３の表側にはみ出す形状にはしない。仮に、図２３に示されるように、第１の放熱部１０９ａの一部が取付板１０３の表側にはみ出しているとすると、そのはみ出した部分から熱が放出され、取付板１０３の表側に上昇気流が生じてしまう。それによって、取付板１０３の表側と裏側の間の気圧差が発生せず、第１の開口部１０８ａからケース１０７に向かう気流が発生しなくなってしまうからである。
【００６２】
実施の形態２における第１の放熱部１０９ａは、２つの切り欠き部１０９ｃを有する例を例示したが、切り欠き部１０９ｃが無くても良い。また、切り欠き部１０９ｃを有する場合の数は任意である。
【００６３】
また、実施の形態２では、第２の放熱部１０９ｂが、すべての切り欠き部１０９ｃの縁部に固定される例を例示したが、第２の放熱部１０９ｂが無くても良い。また、第２の放熱部１０９ｂを有する場合の数は任意である。
【００６４】
また、実施の形態２における第２の放熱部１０９ｂは、側面から見て台形の形状である例を例示したが、ケース１０７と取付板１０３の間の隙間に収まるように固定される限り、形状は任意である。
【００６５】
実施の形態２に係る電力変換装置１００は、取付板１０３に開口部１０８を形成するために切った取付板１０３の一部を折り曲げて第１の放熱部１０９ａを形成し、さらに切り欠き部１０９ｃを形成するために切った部分を折り曲げて第２の放熱部１０９ｂを形成することによって、比較的簡単に製造することができる。また、第１の放熱部１０９ａまたは第２の放熱部１０９ｂを別の部材を用いて生成し、取付板１０３に固定することによって、取付板１０３が第１の放熱部１０９ａまたは第２の放熱部１０９ｂを備えることもできる。
【００６６】
（実施の形態３）
実施の形態１に係る電力変換装置１００から、主に第２の開口部１０８ｂの位置および大きさを変えた実施の形態３について、相違点を中心に説明する。
【００６７】
電力変換装置１００は、平滑コンデンサ１２０以外にも熱に弱い部品が搭載されることがある。例えば、制御回路１５０には制御ＩＣ（Integrated Circuit）が搭載されることがある。制御ＩＣは、熱に弱い部品である。また、電力変換装置１００は、並列抵抗１３０以外にも発熱する部品が搭載されることがある。例えば、図２４に示すように、圧縮機インバータ回路基板１０５ｂには、制御回路１５０からの指令によって圧縮機インバータ回路１７０のオンオフを切り替えるリレー１１３が搭載されることがあるが、リレー１１３は発熱する部品である。また、入力フィルタコイル１１１も発熱する部品である。このように、電力変換装置１００が熱に弱い部品と発熱する部品を広範囲に備える場合に対応するために、実施の形態３に係る電力変換装置１００は、第２の開口部１０８ｂの位置および大きさを変えている。
【００６８】
実施の形態３における第２の開口部１０８ｂは、図２４に示されるように、熱に弱い部品と発熱する部品よりも下部に位置し、十分に広い幅を持つ。特に、第２の開口部１０８ｂの両端は、第１の開口部１０８ａの両端よりも外側に位置することが望ましい。
【００６９】
また、図２５に示されるように、第２の開口部１０８ｂは、取付板１０３の最下部に位置し、取付板１０３の幅いっぱいに形成されても良い。この場合、取付板１０３は、一部を切り落とした形状となるが、このような形状も、本明細書においては、広い意味で開口部が形成されたものとして取り扱う。また、この場合、取付板１０３の下端をケース１０７に固定することはできないため、図２６に示すように、取付板１０３の側面が、ケース１０７の側面にかしめ加工、溶接加工等で固定される。
【００７０】
実施の形態３に係る電力変換装置１００を使用した場合も、発熱する部品が発熱すると、実施の形態１に係る電力変換装置１００と同様に、取付板１０３とケース１０７の間に上昇気流が生じる。そして、第１の開口部１０８ａから取付板１０３の裏側に流れた空気は電力変換装置１００の上部に至るまでに自然に放熱し、ケース１０７の両側辺を通って下降する。その後、第２の開口部１０８ｂまで到達すると、一部の空気は第２の開口部１０８ｂを通過して、取付板１０３の表側に到達し、第１の開口部１０８ａに生じた気流に引き寄せられて上昇する。このように、実施の形態３に係る電力変換装置１００は、図２４に示される矢印１９５および矢印１９６の方向の気流を為す自然対流が生じる。
【００７１】
実施の形態３では、第２の開口部１０８ｂから第１の開口部１０８ａに冷却された空気の流れが発生するため、第２の開口部１０８ｂと第１の開口部１０８ａの間の領域にある部品は、受熱量を小さく抑えられる。したがって、実施の形態３に係る電力変換装置１００は、熱に弱い部品を広範囲に配置でき、実施の形態１および実施の形態２に係る電力変換装置１００よりも、部品配置の自由度がさらに高いものである。
【００７２】
また、並列抵抗１３０、入力フィルタコイル１１１、リレー１１３等の発熱する部品が第２の開口部１０８ｂの上部に配置されているため、取付板１０３の表側の第２の開口部１０８ｂから第１の開口部１０８ａにかけて、図２４に示される矢印１９６の方向の上昇気流が生じやすい。このため、前述した自然対流がスムーズに行われ、風速があがることで、熱に弱い部品をさらに冷却することができる。
【００７３】
なお、第２の開口部１０８ｂの位置は、図２４と図２５の位置に限られず、熱に弱い部品を挟んで第１の開口部１０８ａと反対側であれば良い。これによって、熱に弱い部品を、自然対流によって生じる風で冷却することができる。
【００７４】
上記実施の形態において、「鉛直」および「垂直」の用語は、発明の目的または機能を維持する限りは、厳密であることを要さない。例えば、±１０度程度の誤差は、本発明の目的を損なわないため、許容する。
【００７５】
上記実施の形態において、本発明の電力変換装置を空気調和機の室外機に適用する例を例示したが、これに限られず、屋外で使用する計測器、発電機等、防水の必要がある機器に広く適用可能である。
【００７６】
上記実施の形態は例示であり、本発明はこれらに限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した発明の趣旨を逸脱しない範囲でさまざまな実施の形態が可能である。各実施の形態や変形例で記載した構成要素は自由に組み合わせることが可能である。また、特許請求の範囲に記載した発明と均等な発明も本発明に含まれる。
【符号の説明】
【００７７】
１…室外機、１００…電力変換装置、１０１ａ，１０１ｂ…直流ライン、１０２ａ…ファンインバータ制御信号線、１０２ｂ…圧縮機インバータ制御信号線、１０３…取付板、１０４…端子台、１０５ａ…整流回路基板、１０５ｂ…圧縮機インバータ回路基板、１０５ｃ…電源回路基板、１０５ｄ…制御回路基板、１０５ｅ…ファンインバータ回路基板、１０６…基板取付スペーサ、１０７…ケース、１０８ａ…第１の開口部、１０８ｂ…第２の開口部、１０９…放熱部、１０９ａ…第１の放熱部、１０９ｂ…第２の放熱部、１０９ｃ…切り欠き部、１１０…整流回路、１１１…入力フィルタコイル、１１２…入力フィルタコイル取付金具、１１２ａ…入力フィルタコイル取付ねじ、１１３…リレー、１２０…平滑コンデンサ、１２１…平滑コンデンサ取付金具、１２１ａ…平滑コンデンサ取付ねじ、１２２…配線、１３０…並列抵抗、１３１…並列抵抗取付金具、１３１ａ…並列抵抗取付ねじ、１４０…電源回路、１５０…制御回路、１６０…ファンインバータ回路、１７０…圧縮機インバータ回路、１７１…インバータモジュール、１８０…冷却器、１８１…防水シーリング、１９０，１９１，１９２…熱経路を表す矢印、１９３，１９３ａ，１９３ｂ，１９３ｄ，１９４，１９４ａ，１９４ｂ，１９４ｂ，１９４ｃ，１９４ｄ，１９５，１９６…気流を表す矢印、１９３ｃ…気流を表す方向記号、２００…ファン、３００…熱交換器、４００…圧縮機、５００…外部電源、５０１…入力線、６００…ファンモータ、６１０…圧縮機モータ、６２０ａ，６２０ｂ…出力線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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