(57)【要約】【課題】信頼性を向上する電源装置及び冷蔵庫を提供する。【解決手段】本発明の電源装置１０ａは、基板１２と、この基板１２に実装される制御部品を集合させた制御部品群１３と、基板１２に実装されるとともに、作動時の発熱量が所定値以上の発熱部品１４ａ〜１４ｃを集合させた発熱部品群１４とを備え、発熱部品群１４は、制御部品群１３よりも鉛直方向Ｖにおいて上方に位置する。本発明の冷蔵庫は、電源装置１０ａとコンプレッサとを備え、電源装置１０ａはコンプレッサを制御する。【選択図】図２
2018148613.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板に実装される制御部品を集合させた制御部品群と、
前記基板に実装されるとともに、作動時の発熱量が所定値以上の発熱部品を集合させた発熱部品群と、
を備え、
前記発熱部品群は、前記制御部品群よりも鉛直方向において上方に位置する、電源装置。
【請求項２】
前記基板は、鉛直方向に延びるように配置される、請求項１に記載の電源装置。
【請求項３】
鉛直方向において前記発熱部品群と前記制御部品群との間に配置される中間部品をさらに備える、請求項２に記載の電源装置。
【請求項４】
前記基板は、水平方向に延びるように配置され、
前記基板の上面に前記発熱部品群が配置され、かつ前記基板の下面に前記制御部品群が配置される、請求項１に記載の電源装置。
【請求項５】
前記発熱部品群において、前記発熱部品のそれぞれが水平方向に並設されている、請求項１〜４のいずれか１項に記載の電源装置。
【請求項６】
鉛直方向上方から見た際に、前記発熱部品群と前記制御部品群とは、異なる領域に配置されている、請求項１〜５のいずれか１項に記載の電源装置。
【請求項７】
前記基板、前記制御部品群及び前記発熱部品群を包含する筐体をさらに備える、請求項１〜６のいずれか１項に記載の電源装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の電源装置と、
コンプレッサと、
を備え、
前記電源装置は前記コンプレッサを制御する、冷蔵庫。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電源装置及び冷蔵庫に関する。
【背景技術】
【０００２】
作動時の発熱量が大きい高発熱部品を基板に実装した電源装置は、高発熱部品から生じる熱を放熱する構造を有している。このような放熱構造を有する電源装置として、特開２０１４−１１７１０６号公報（特許文献１）及び特開２０１５−１２３８４６号公報（特許文献２）が挙げられる。
【０００３】
特許文献１に開示の電源装置は、第１基板と第２基板とに分離して上下２段に配置した構造であって、上方に位置する第１基板には低発熱部品が実装され、下方に位置する第２基板には高発熱部品が実装されている。特許文献２に開示の電源装置は、基板の上面及び下面に高発熱部品が実装され、当該基板の下面に制御部品が実装されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−１１７１０６号公報
【特許文献２】特開２０１５−１２３８４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１及び２の電源装置では、高発熱部品が鉛直方向において制御部品と同等または下方に位置しているので、放熱効果が十分ではない。放熱効果が十分でないと、制御部品の誤作動を招く可能性があるので、信頼性が低下する。
【０００６】
本発明は、上記問題点に鑑み、信頼性を向上する電源装置及び冷蔵庫を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者は、放熱効果が十分でないという問題は、高発熱部品から生じる熱が上方に拡散することに起因することを見出した。そこで、本発明者は、自然対流により熱が上方に拡散することに着眼し、制御部品が受ける熱を低減するために鋭意検討した結果、本発明を完成させた。
【０００８】
すなわち、本発明の電源装置は、基板と、この基板に実装される制御部品を集合させた制御部品群と、基板に実装されるとともに、作動時の発熱量が所定値以上の発熱部品を集合させた発熱部品群とを備え、発熱部品群は、制御部品群よりも鉛直方向において上方に位置している。
【０００９】
本発明によれば、発熱量が所定値以上の発熱部品を相対的に上方に集合させ、信頼性に寄与する制御部品を相対的に下方に集合させている。このため、作動時に発生する発熱部品の熱が上方に拡散しても、発熱部品群よりも下方に制御部品群が位置しているので、発熱部品群による熱を制御部品のそれぞれが受けることを抑制できる。したがって、制御部品のそれぞれの誤作動を低減できるので、信頼性を向上することができる。
【００１０】
本発明の電源装置において好ましくは、基板は、鉛直方向に延びるように配置されている。
【００１１】
これにより、発熱部品及び制御部品のそれぞれを鉛直方向の上方及び下方に配置しやすいので、発熱部品群による熱を制御部品群が受けることを抑制できる電源装置を容易に実現できる。
【００１２】
本発明の電源装置において好ましくは、鉛直方向において発熱部品群と制御部品群との間に配置される中間部品をさらに備えている。
【００１３】
制御部品よりも熱の影響が小さい部品を発熱部品群と制御部品群との間に配置することによって、制御部品群と発熱部品群との間隔を大きくでき、または制御部品よりも熱の影響が小さい部品が壁となり自然対流による熱拡散を低減できるので、発熱部品群による熱を制御部品群が受けることをより抑制できる。
【００１４】
なお、「間に位置する中間部品」は、電源装置の動作に必要な部品と、電源装置の動作に不要な部品とを含む。
【００１５】
本発明の電源装置において、基板は水平方向に延びるように配置され、基板の上面に発熱部品群が配置され、かつ基板の下面に制御部品群が配置されてもよい。
【００１６】
この場合、基板を境界として、上方に発熱部品が実装され、かつ下方に制御部品が実装されるので、発熱部品群による熱を制御部品群が受けることをより抑制できる。
【００１７】
本発明の電源装置において好ましくは、発熱部品群において、発熱部品のそれぞれが水平方向に並設されている。
【００１８】
これにより、発熱部品群の発生する熱の拡散が効率的であるので、放熱効率を向上できる。
【００１９】
本発明の電源装置において好ましくは、鉛直方向上方から見た際に、発熱部品群と制御部品群とは、異なる領域に配置されている。
【００２０】
これにより、発熱部品群が発する熱が拡散する領域から、制御部品群をさらに遠ざけることができるので、発熱部品群による熱を制御部品群が受けることをより抑制できる。
【００２１】
本発明の電源装置において好ましくは、基板、制御部品群及び発熱部品群を包含する筐体をさらに備えている。
【００２２】
筐体により、電源装置の近傍にある部材の影響を、基板、制御部品群及び発熱部品群が受けにくいので、信頼性をより向上できる。
【００２３】
本発明の冷蔵庫は、上記いずれかに記載の電源装置と、コンプレッサとを備え、電源装置はコンプレッサを制御する。
【００２４】
本発明の冷蔵庫によれば、発熱部品群による熱を制御部品群が受けることを抑制できる電源装置を備えているので、信頼性を向上する冷蔵庫を実現できる。
【発明の効果】
【００２５】
以上説明したように、本発明は、信頼性を向上する電源装置及び冷蔵庫を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施の形態１における冷蔵庫の内部を示す模式図である。
【図２】本発明の実施の形態１における電源装置を模式的に示す側面図である。
【図３】本発明の実施の形態２における電源装置を模式的に示す側面図である。
【図４】本発明の実施の形態３における電源装置を模式的に示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照符号を付しその説明は繰り返さない。また、本明細書における「上」及び「下」は、鉛直方向における「上」及び「下」を意味する。図１〜図４において、Ｖは、鉛直方向を示し、矢印の方向が上方向である。
【００２８】
（実施の形態１）
図１〜図４を参照して、本発明の一実施の形態である電源装置及び冷蔵庫について説明する。
【００２９】
図１に示すように、実施の形態１の冷蔵庫１は、コンプレッサ２と、配線３と、電源装置１０ａとを主に備えている。コンプレッサ２は、冷蔵庫１の内部に収容された冷媒を圧縮する。冷媒は、特に限定されないが、例えばフロンガス、可燃ガスなどであり、環境への負荷が小さい観点から可燃ガスなどを用いることが好ましい。電源装置１０ａは、このコンプレッサ２のオン及びオフを制御する。配線３は、コンプレッサ２と電源装置１０ａとを電気的に接続する。
【００３０】
電源装置１０ａは、冷蔵庫１のコンプレッサ室に設置され、コンプレッサ２近傍に配置されている。図２に示すように、電源装置１０ａは、基板１２と、制御部品群１３と、発熱部品群１４と、中間部品１５とを備えている。
【００３１】
基板１２は、鉛直方向Ｖに延びるように配置されている。つまり、基板１２は、垂直に立てた状態に設置（縦置き）されている。
【００３２】
制御部品群１３は、基板１２に実装される制御部品を集合させたものである。制御部品は、高発熱部品の作動を制御することで、コンプレッサ２を制御する。制御部品のそれぞれは、水平方向に並設されている。
【００３３】
発熱部品群１４は、基板１２に実装されるとともに、作動時の発熱量が所定値以上の発熱部品１４ａ〜１４ｃを集合させたものである。発熱部品１４ａ〜１４ｃのそれぞれは、水平方向に並設されている。なお、発熱部品群に含まれる複数の発熱部品のうち、すべての発熱部品が水平方向に並設されていてもよく、一部の発熱部品が水平方向に並設されていてもよい。また、「水平方向に並設」とは、基板１２の一方面側に発熱部品が実装されて並んでいることを意味し、鉛直方向の位置が異なっていることを含む。
【００３４】
発熱部品群１４は、制御部品群１３よりも鉛直方向Ｖにおいて上方に位置する。換言すると、複数の発熱部品１４ａ〜１４ｃを集めたグループとしての発熱部品群１４が、複数の制御部品を集めたグループとしての制御部品群１３よりも鉛直方向上方に位置している。さらに換言すると、全ての発熱部品１４ａ〜１４ｃは、全ての制御部品よりも上方に位置しており、制御部品の下方に発熱部品は存在していない。
【００３５】
また、複数の発熱部品１４ａ〜１４ｃの上方には、基板１２に実装される他の部品が配置されていない。つまり、発熱部品１４ａ〜１４ｃから発生する熱の拡散を妨げる部品が存在しない。
【００３６】
中間部品１５は、鉛直方向Ｖにおいて制御部品群１３と発熱部品群１４との間に配置されている。中間部品１５は、単数であっても、複数であってもよい。中間部品１５は、電源装置１０ａの動作に必要な部品と、電源装置の動作に不要な部品とを含む。後者は、例えば、発熱部品から生じる熱の拡散を防止するために設ける部品などであり、具体的には、水平方向に延びる樹脂製の部材である。この部材は、下方への熱拡散を防止する観点から、鉛直方向Ｖの高さが大きいことが好ましい。
【００３７】
なお、基板１２において、制御部品、発熱部品及び中間部品が実装される面は、コンプレッサ２に近い側の一方面であってもよく、この一方面と反対側の面であってもよく、両面であってもよい。また、冷蔵庫１内において基板１２が配置される向きは限定されず、基板１２の一方面及び他方面と、コンプレッサ２との距離は、同じであっても、異なっていてもよい。
【００３８】
ここで、制御部品とは、ＩＣ類、但し回路動作上（ノイズ等）発熱部品の近くに配置したいＩＣは除く部品であり、例えば、マイコン、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡ、オペアンプ、コンパレータ、メモリＩＣ（ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュメモリ等）などである。発熱部品とは、作動時に周囲の温度に対し２０℃程度以上温度が高くなる部品、但し制御部品に含まれるものを除く部品であり、例えば、インバータ、スイッチング素子（MOSFET、IGBT等）、パワーダイオード、ブリッジダイオード、トランス、コイル、サーミスタ、スナバ抵抗などである。中間部品とは、上記発熱部品と制御部品に含まれない部品であり、例えば、リレー、樹脂製の板、コンデンサ、ヒューズなどである。
【００３９】
また、電源装置１０ａを構成する部品を、制御部品群１３と、発熱部品群１４と、中間部品１５（複数の場合には中間部品を集合させた中間部品群）とに分類して、基板１２の鉛直方向に分類した３つの領域に分けて配置している。この配置のために、適宜導線などを用いている。
【００４０】
本実施の形態の電源装置１０ａは、図１に示すように、基板１２、制御部品群１３、発熱部品群１４及び中間部品１５を包含する筐体１６をさらに備えている。筐体１６は、内部を密閉可能に構成されている。また、内部が高温になった際に、内部の熱を逃がすための放熱口が筐体１６には設けられている。筐体１６は、導電性または絶縁性のいずれの材料で形成されていてもよく、例えば、アルミニウム、メッキ鋼板、ステンレス、ポリカーボネート、ＡＢＳ樹脂、ポリスチレン等などで形成されている。また、筐体１６は、絶縁性材料または導電性材料で形成した筐体を、導電性材料または絶縁性材料で被覆するような形状であってもよい。
【００４１】
続いて、本実施の形態の冷蔵庫１及び電源装置１０ａの効果について説明する。本実施の形態の電源装置１０ａは、基板１２と、この基板１２に実装される制御部品を集合させた制御部品群１３と、基板１２に実装されるとともに、作動時の発熱量が所定値以上の発熱部品１４ａ〜１４ｃを集合させた発熱部品群１４とを備え、発熱部品群１４は、制御部品群１３よりも鉛直方向において上方に位置している。
【００４２】
本実施の形態によれば、電源装置１０ａを構成する部品のうち、発熱量が所定値以上の発熱部品を集合させた発熱部品群１４と、発熱量が所定値未満の部品で、かつ電源装置の信頼性に関わる制御部品を集合させた制御部品群１３とに分類し、発熱部品群１４を制御部品群１３の上方に設けている。制御部品によって発熱部品１４ａ〜１４ｃが作動し、それに伴って発生する熱は、上方に拡散する。しかし、制御部品群１３は、発熱部品群１４よりも下方に位置しているので、発熱部品群１４の生じる熱を制御部品のそれぞれが受けることを防止できる。つまり、制御部品から生じる熱の拡散経路には制御部品群１３が配置されていないので、発熱部品群１４から制御部品群１３への熱拡散を抑制している。このように、電源装置１０ａを構成する部品は熱的に有利な配置であるので、制御部品のそれぞれが熱による誤作動を防止できるため、信頼性を向上することができる。
【００４３】
また、本実施の形態の電源装置１０ａは、１枚の基板１２に制御部品群１３及び発熱部品群１４を実装しているので、コスト低減の効果を有している。したがって、本実施の形態の電源装置１０ａは、低コストで、かつ信頼性が高い。
【００４４】
なお、電源装置１０ａは、ヒートシンクをさらに備えていてもよい。しかし、本実施の形態の電源装置１０ａにおいては、基板１２における制御部品群１３及び発熱部品群１４の配置によって、制御部品が受ける熱を低減している。このため、電源装置１０ａは、ヒートシンクを備えていない場合であっても、制御部品の熱による誤動作を防止できる。ヒートシンクを備えていない場合には、コストをさらに低減できる。
【００４５】
本実施の形態の電源装置１０ａにおいて、基板１２は、鉛直方向に延びるように配置されている。このため、基板１２において、発熱部品を上方に、制御部品を下方に実装しやすいので、発熱部品群１４による熱を制御部品群１３が受けることを抑制できる電源装置１０ａを容易に実現できる。
【００４６】
本実施の形態の電源装置１０ａにおいて、鉛直方向において発熱部品群１４と制御部品群１３との間に配置される中間部品１５をさらに備えている。制御部品よりも熱の影響が小さい中間部品１５を発熱部品群１４と制御部品群１３との間に配置することによって、制御部品群１３と発熱部品群１４との間隔を大きくでき、また中間部品１５が壁となり自然対流を抑制できる。このため、発熱部品群１４から制御部品群１３への熱拡散をより抑制できるので、発熱部品群１４の熱の影響をより抑制できる。鉛直方向に延びるように基板１２が配置されている場合には、中間部品１５を容易に配置できるので、この効果は顕著である。
【００４７】
本実施の形態の電源装置１０ａにおいて、発熱部品群１４を構成する発熱部品１４ａ〜１４ｃのそれぞれが水平方向に並設されている。この場合、発熱部品１４ａ〜１４ｃのそれぞれが発する熱は上方に拡散するので、発熱部品における他の発熱部品による熱の影響を低減できる。また、発熱部品群１４の発生する熱の拡散が効率的である。さらに、発熱部品群１４よりも下方に制御部品群１３を位置することが容易である。
【００４８】
本実施の形態の電源装置１０ａにおいて、基板１２、制御部品群１３及び発熱部品群１４を包含する筐体１６をさらに備えている。筐体１６により、電源装置１０ａの近傍にある部材（制御対象がコンプレッサ２である場合には、コンプレッサ２の冷媒である可燃ガスなど）の影響を受けにくいので、信頼性をより向上できる。
【００４９】
本実施の形態の冷蔵庫１は、電源装置１０ａとコンプレッサ２とを備え、電源装置１０ａはコンプレッサ２を制御する。
【００５０】
本実施の形態の冷蔵庫１によれば、発熱部品群１４による熱を制御部品群１３が受けることを抑制できる電源装置１０ａを備えている。このため、コンプレッサ２の誤作動を防止できるので、冷蔵庫１の信頼性を向上することができる。
【００５１】
また、コンプレッサ２が圧縮する冷媒が可燃ガスである場合には、内部を密閉可能な筐体１６を有する電源装置１０ａを冷蔵庫１が備えることによって、可燃ガスに対する安全対策となる。また、鉛直方向に延びるように配置される基板１２を有する電源装置１０ａを冷蔵庫１が備えることによって、冷蔵庫１のスペースを有効に利用できる。
【００５２】
ここで、本実施の形態の電源装置１０ａにおいては、発熱量が所定値以上の発熱部品を集合させた発熱部品群１４と、発熱量が所定値未満で、かつ電源装置の信頼性に大きく関わる制御部品を集合させた制御部品群１３と、発熱量が所定未満で、かつ電源装置の信頼性に大きく関わらない中間部品１５（中間部品１５が複数の場合には中間部品群）とに分類するとともに、基板１２の鉛直方向を３つの領域に分けて、下方から順に制御部品群１３、中間部品１５及び発熱部品群１４を実装している。しかし、本発明の電源装置は、中間部品を備えていなくてもよい。この場合には、発熱量が所定値未満で、かつ電源装置の信頼性に大きく関わらない部品のうち、熱の影響が大きい部品を制御部品群に配置し、熱の影響が小さい部品を制御部品群または発熱部品群に配置する。
【００５３】
また、本実施の形態の電源装置１０ａは、発熱部品群１４において、発熱部品１４ａ〜１４ｃは水平方向に並設されているが、鉛直方向に並設されていてもよい。後者の場合には、作動時の発熱量が相対的に大きい部品が上方に配置されることが好ましい。
【００５４】
また、本実施の形態の電源装置１０ａは、制御部品群１３において、制御部品は水平方向に並設されているが、鉛直方向に並設されていてもよい。後者の場合には、信頼性への寄与が相対的に大きい部品が下方に配置されることが好ましい。
【００５５】
また、本実施の形態では、冷蔵庫１のコンプレッサ２を制御する電源装置１０ａを例に挙げて説明したが、本発明の電源装置の制御対象はコンプレッサに限定されず、冷蔵庫を構成する他の部材であってもよく、冷蔵庫以外の装置であってもよい。
【００５６】
また、本実施の形態の電源装置１０ａは、基板１２、制御部品群１３、発熱部品群１４及び中間部品１５を内部に包含する筐体１６を備えているが、用途に応じて、筐体１６は省略されてもよい。
【００５７】
（実施の形態２）
図３に示す実施の形態２の電源装置１０ｂは、基本的には実施の形態１の電源装置１０ａと同様の構成を備えているが、鉛直方向上方から見た際に、制御部品群１３と発熱部品群１４とが異なる領域に配置されている点において異なる。実施の形態２の電源装置１０ｂを上方から見た際に、全ての発熱部品と、全ての制御部品とは、重なり合っていない。
【００５８】
実施の形態２の電源装置１０ｂによれば、発熱部品群１４から生じる熱の上方への拡散経路から制御部品群１３をさらに遠ざけることができるので、発熱部品群１４による熱を制御部品群１３が受けることをより抑制できる。
【００５９】
（実施の形態３）
図４に示す実施の形態３の電源装置１０ｃは、基本的には実施の形態２の電源装置１０ｂと同様の構成を備えているが、基板１２が水平方向に延びるように配置されている点において異なる。
【００６０】
基板１２は、横置きされている。基板１２の上面に発熱部品群１４が配置され、かつ基板１２の下面に制御部品群１３が配置されている。実施の形態３では、図２及び図３に示す中間部品１５は省略されている。
【００６１】
実施の形態３の電源装置１０ａによれば、基板１２を境界として、上方に発熱部品が実装され、かつ下方に制御部品が実装される。このため、鉛直方向において基板１２の厚み分、制御部品群１３と発熱部品群１４とを離隔できる。また、基板１２により、発熱部品群１４からの熱の拡散を遮ることができる。したがって、発熱部品群１４から生じる熱を制御部品群１３が受けることを抑制できる。
【００６２】
以上のように本発明の実施の形態について説明を行なったが、各実施の形態の特徴を適宜組み合わせることも当初から予定している。また、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した実施の形態ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００６３】
１  冷蔵庫、２  コンプレッサ、３  配線、１０ａ，１０ｂ，１０ｃ  電源装置、１２  基板、１３  制御部品群、１４  発熱部品群、１４ａ，１４ｂ，１４ｃ  発熱部品、１５  中間部品、１６  筐体、Ｖ  鉛直方向。
【図１】
2018148613.tif 000003
【図２】
2018148613.tif 000004
【図３】
2018148613.tif 000005
【図４】
2018148613.tif 000006