空気調和機
【課題】 制御回路ユニットの組立て時の部品点数を減らし、組立てを容易にできる空気調和機を提供する。
【解決手段】 本発明の空気調和機は、加熱ヒータと、加熱ヒータを制御する回路基板と回路基板を保持する基板ホルダと、回路基板の放熱を行うヒートシンクと、ヒートシンクまたは基板ホルダを保持する回路ユニット固定部を備え、基板ホルダとヒートシンクと回路ユニット固定部とを熱伝導樹脂により一体に成形したことを特徴としている。
【解決手段】 本発明の空気調和機は、加熱ヒータと、加熱ヒータを制御する回路基板と回路基板を保持する基板ホルダと、回路基板の放熱を行うヒートシンクと、ヒートシンクまたは基板ホルダを保持する回路ユニット固定部を備え、基板ホルダとヒートシンクと回路ユニット固定部とを熱伝導樹脂により一体に成形したことを特徴としている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加熱ヒータと加熱ヒータの制御素子とを有する空気調和機に関する。
【背景技術】
【０００２】
空気調和機は室内に配される室内部が前部に設置され、室外に配される室外部が後部に設置された一体型に構成される。室外部内には冷凍サイクルを運転する圧縮機が配される。室外部の背面には圧縮機に接続される室外熱交換器が配され、室外熱交換器に対峙して室外熱交換器を冷却する室外ファンが設けられる。
【０００３】
室内部の前面には吸込口が開口し、吸込口の上方には吹出口が開口する。室内部には吸込口と吹出口とを連結する送風ダクトによって送風通路が形成され、送風通路内に室内ファンが設けられる。室内ファンと吸込口との間には冷媒管を介して圧縮機に接続される室内熱交換器が配される。室内ファンと室内熱交換器との間にはＰＴＣ（Ｐｏｓｉｔｉｖｅ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）ヒータが配される。
【０００４】
暖房運転を開始すると圧縮機の駆動によって冷凍サイクルが運転される。これにより、室内熱交換器が冷凍サイクルの高温側の凝縮器となり、室外熱交換器が冷凍サイクルの低温側の蒸発器となる。室外熱交換器は室外ファンの駆動により外気と熱交換して吸熱する。室内ファンの駆動によって室内の空気が吸込口から送風通路内に流入し、室内熱交換器と熱交換して昇温される。また、ＰＴＣヒータの駆動によって送風通路内の空気が更に昇温される。昇温された空気は吹出口から室内に送出され、室内の暖房が行われる。
【０００５】
ＰＴＣヒータはＰＴＣ特性を有する発熱素子を電極で挟んで形成され、電極間に電圧を印加して駆動される。発熱素子はキュリー点を超えると抵抗値が急激に増加して電流値及び発熱量が減少する。これにより、ＰＴＣヒータの発熱量が安定して所定の温度の温風を容易に発生させることができるとともに、過加熱を防止することができる。
【０００６】
この時、ＰＴＣヒータは始動時に低温であるため発熱素子の抵抗値が低く、過電流が流れて電源容量を超える可能性がある。このため、特許文献１には始動時にＰＴＣヒータに流れる電流を監視して電源容量を超えないようにＰＴＣヒータの駆動を制御する制御方法が開示されている。即ち、ＰＴＣヒータはトライアック素子を用いた制御回路によってＤＵＴＹ制御され、始動時にＤＵＴＹ比を徐々に増加して駆動される。これにより、ＰＴＣヒータの始動時の過電流が防止される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−５９６２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、制御回路ユニットは、樹脂製の基板ホルダ、アルミニウム材のヒートシンク及び樹脂製の回路ユニット固定部とが、それぞれ別部品であった。ヒートシンクに、材料の異なる回路ユニット固定部と基板ホルダを組み立てて固定しているので、組立てが容易でなく、組立てに時間を要した。 そこで、本発明は、係る課題を解決する為になされたものであり、制御回路ユニットの組立ての部品点数を減らし、組立てを容易にし、またコストを抑制できる空気調和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】
【０００９】
前記課題を解決するため、本発明に係わる空気調和機は、加熱ヒータと、加熱ヒータを制御する回路基板と回路基板を保持する基板ホルダと、回路基板の放熱を行うヒートシンクと、ヒートシンクまたは基板ホルダを保持する回路ユニット固定部とを備え、基板ホルダとヒートシンクと回路ユニット固定部とを熱伝導樹脂により一体に成形したことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、制御回路ユニットの部品点数を減らすことができ、組立てが簡略化でき、組立て時間の短縮をはかることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態の空気調和機を示す斜視図。
【図２】本発明の実施形態の空気調和機を示す側面断面図。
【図３】本発明の実施形態の空気調和機を示す正面図。
【図４】本発明の実施形態の空気調和機の制御回路ユニットを示す分解斜視図。
【図５】本発明の実施形態のヒートシンク、基板ホルダと回路ユニット固定部の取付け状態を示す上面断面図。
【図６】本発明の実施形態のヒートシンク、基板ホルダと回路ユニット固定部の取付け状態を示す正面図。
【図７】本発明の実施形態の空気調和機の制御回路ユニットを示す斜視図。
【図８】本発明の第１の実施形態のヒートシンクの取付け状態を示す側面断面図。
【図９】本発明の第２の実施形態のヒートシンクの取付け状態を示す側面断面図。
【図１０】本発明の第３の実施形態のヒートシンクの取付け状態を示す側面断面図。
【図１１】本発明と比較例のモールド材の注入方法の詳細図である。（ａ）本発明の注入方法の詳細図。（ｂ）比較例の注入方法の詳細図。
【図１２】本発明の第４の実施形態の熱電変換素子を用いた場合の回路図。
【図１３】本発明の第４の実施形態の熱電変換素子を用いた場合の概略構造図である。（ａ）平面図。（ｂ）側面図。
【図１４】本発明の第４の実施形態の熱電変換素子を用いた場合のフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。図１、図２、図３は一実施形態の空気調和機を示す斜視図、側面断面図及び正面図である。図１、図３は外装カバー３０（図２参照）を取り外した状態を示している。空気調和機１は室内に配される室内部２と、室内部２に隣接して室外に配される室外部４とを有した一体型に構成される。
【００１３】
室内部２の正面には吸込口２１が設けられ、室外部４の正面には室外熱交換器４２が設けられる。以下の説明において、吸込口２１側を前側、室外熱交換器４２側を後側（背面側）と称する。また、吸込口２１に正面対峙した際の右側及び左側を空気調和機１の右側、左側と称する。
【００１４】
室内部２と室外部４とは底板３上に設置され、仕切壁５で前後に分離される。室内部２は底板３、仕切壁５及び外装カバー３０によって外側を囲まれた筐体２０を形成する。筐体２０内の右端部には電装部品が配される電装ボックス３１が設けられる。室外部４も同様に底板３、仕切壁５及び外装カバー（不図示）によって外側を囲まれた筐体４０を形成する。
【００１５】
室外部４には冷凍サイクルを運転する圧縮機４１が右側の端部に配される。室外部４の背面には冷媒管４７を介して圧縮機４１に接続される室外熱交換器４２が配される。プロペラファンから成る室外ファン４３は室外熱交換器４２に対峙して左右方向の中央部に配され、室外熱交換器４２を冷却する。室外ファン４３及び室外熱交換器４２はブラケット４５を介して仕切壁５に支持されるハウジング４４内に配される。ハウジング４４によって室外ファン４３から気流を室外熱交換器４２に導くダクトが形成される。
【００１６】
室内部２を覆う外装カバー３０の前面には吸込口２１が開口し、吸込口２１の上方には吹出口２２が開口する。室内部２内には吸込口２１と吹出口２２とを連結する送風通路２３が設けられる。送風通路２３の背面及び側面は底板３上に取り付けられる中壁２４により形成される。送風通路２３の吹出口２２近傍の下壁は外装カバー３０を取り外した際に着脱自在のダクト部材２９により形成される。ダクト部材２９には吹出口２２の風向を可変するルーバ２６が取り付けられる。室内の空気は、室内ファンの駆動によって、吸込み方向Ａで、吸込口２１から吸込まれ、室内熱交換器２７で熱交換された後、送風通路２３を通過し、吹出口２２から吹出し方向Ｂで、室内に送出される。
【００１７】
送風通路２３内には左右方向に延びたクロスフローファンから成る室内ファン２５が設けられる。室内ファン２５と吸込口２１との間には冷媒管４７を介して圧縮機４１に接続される室内熱交換器２７が吸込口２１に対向して配される。室内熱交換器２７は室内ファン２５の長手方向に室内ファン２５と略同じ幅で設けられる。室内熱交換器２７の下方には室内熱交換器２７の結露水を回収して外部に排水するドレンパン３２が配される。ドレンパン３２は後述する制御回路ユニット５０の下方まで延び、制御回路ユニット５０から発生する結露水を回収する。
【００１８】
室内ファン２５と室内熱交換器２７との間にはヒータユニット２８が配される。ヒータユニット２８は中壁２４の側面部（不図示）にネジ止めされたアングル８０により保持される。室内熱交換器２７及びヒータユニット２８の上方はダクト部材２９により覆われる。アングル８０を取り付けるネジを外してダクト部材２９を取り外すことにより、上方からヒータユニット２８を着脱することができる。
【００１９】
ヒータユニット２８は電極により半導体素子を挟むＰＴＣヒータ２８ａとハニカム状のハニカムフィン２８ｂとを積層して形成される。加熱ヒータとしてのＰＴＣヒータ２８ａは室内ファン２５よりも長手方向に短く、送風通路２３内にはＰＴＣヒータ２８ａの右側に空間部３３が形成される。空間部３３にはヒータユニット２８の端子部２８ｃが配される。
【００２０】
端子部２８ｃの後方にはＰＴＣヒータ２８ａを制御するトライアック素子５２を有した制御回路ユニット５０が配される。回路ユニット固定部７８は中壁２４の開口部（不図示）に嵌合する。そして、回路ユニット固定部７８の上下端に設けた貫通孔７８ａにネジを挿通し、アングル８０のネジ部８０ａにネジ止めされる。これにより、制御回路ユニット５０が中壁２４に取り付けられ、固定される。
【００２１】
この時、トライアック素子５２を含む基板ホルダ６０は送風通路２３の外側に隣接して配置される。トライアック素子５２に密着するヒートシンク７０は送風通路２３内に突出し、ＰＴＣヒータ２８ａに対して長手方向の外側の室内ファン２５と室内熱交換器２７との間に配される。ＰＴＣヒータ２８ａはトライアック素子５２によりＤＵＴＹ制御され、始動時にＤＵＴＹ比を徐々に増加して駆動される。これにより、ＰＴＣヒータ２８ａの始動時の過電流を防止することができる。
【００２２】
図４は制御回路ユニット５０の分解斜視図を示している。制御回路ユニット５０の構成は回路基板５１、蓋部６８とヒートシンク組品８１とから構成される。ヒートシンク組品８１は、ヒートシンク７０、回路ユニット固定部７８及び基板ホルダ６０から構成される。射出成形で、溶けた熱伝導樹脂を金型の中に入れることにより一体で成形される。トライアック素子５２は回路基板５１に実装され、樹脂成形品から成るカップ状の基板ホルダ６０内に配される。基板ホルダ６０の開口面は樹脂成形品から成る蓋部６８により閉じられる。
【００２３】
そして、矢印Ｃ１に示すように、トライアック素子５２の上部に設けた貫通孔５２ａにネジ５７を挿通してネジ孔７４（図５参照）に螺合する。これにより、トライアック素子５２がヒートシンク７０に密着して固定される。次に、矢印Ｃ２に示すように、蓋部６８により基板ホルダ６０の開口面が閉じられる。蓋部６８の内面には基板ホルダ６０の開口部６５に対向して上下に延びる収納部６８ａが凹設される。熱伝導樹脂の一例として、ＳＡＢＩＣ Ｉｎｎｏｖａｔｉｖｅ Ｐｌａｓｔｉｃｓ Ｈｏｌｄｉｎｇ ＢＶ社製の型番ＬＮＰ*Ｋｏｎｄｕｉｔ*Ｃｏｍｐｏｕｎｄ ＰＸ０８３２１がある。ＡＳＴＭ Ｅ１４６１試験法での試験で、熱伝導率は、２．６〜１０Ｗ／ｍ−Ｋである。
【００２４】
図５、図６は基板ホルダ６０、ヒートシンク７０及び回路ユニット固定部７８を取り付けた状態を示すヒートシンク組品８１の上面断面図と正面図である。回路ユニット固定部７８を判別しやすくするために、斜線で示している。ヒートシンク７０は、一面に複数のフィン７１が突設される。
【００２５】
基板ホルダ６０とヒートシンク７０との対向面６０ａと７０ａで、基板ホルダ６０とヒートシンク７０は、一体に成型されている。対向面６０ａの底面には上下に延びる断面コ字型の溝部７２が凹設される。溝部７２の底面の上部にはネジ孔７４が設けられる。
【００２６】
基板ホルダ６０はヒートシンク７０との対向面６０ａの上部に窓部６４が開口する。基板ホルダ６０の内周面にはＬ字型の複数のリブ６２が設けられる。
【００２７】
次に、回路基板５１が基板ホルダ６０内のリブ６２上に載置される。トライアック素子５２の端子５２ｂは屈曲し、回路基板５１に対して平行にトライアック素子５２が配される。トライアック素子５２は窓部６４を介してヒートシンク７０の溝部７２に嵌合する。
【００２８】
この時、トライアック素子５２がヒートシンク７０の溝部７２に嵌合するため、ネジ５７の締め付けによるトライアック素子５２の回動が防止される。また、回路基板５１の上端には貫通孔５２ａに対向する部分を切欠いて貫通孔５２ａが露出する凹部５１ａが形成される。トライアック素子５２は凹部５１ａを通してネジ５７により固定される。このため、トライアック素子５２の回路基板５１からの平面的な突出量を小さくすることができる。従って、基板ホルダ６０とヒートシンク７０が一体であるのでトライアック素子５２をヒートシンク７０に確実に、固定できる。なお、図５の紙面に対し、下側にある一点鎖線は、モールド材５８が注入される高さを示す。
【００２９】
トライアック素子５２がヒートシンク７０に取り付けられると、基板ホルダ６０内にはウレタン等の樹脂から成るモールド材５８が充填される。モールド材５８の硬化によって回路基板５１及びトライアック素子５２がモールドされ、回路基板５１が固定される。モールド材５８の注入方法については、図１１で説明する。モールドにより、冷房運転時に低温の空気がヒートシンク７０に接触して基板ホルダ６０内に結露が発生した際に、モールド材５８によって回路基板５１及びトライアック素子５２への結露水の付着を防止することができる。
【００３０】
図７は制御回路ユニット５０の斜視図を示している。制御回路ユニット５０はヒートシンク組品８１と蓋部６８を備えている。トライアック素子５２は回路基板５１に実装され、樹脂成形品から成るカップ状の基板ホルダ６０内に配される。
【００３１】
次に、蓋部６８により基板ホルダ６０の開口面が閉じられる。蓋部６８の内面には基板ホルダ６０の開口部（不図示）に対向して上下に延びる収納部６８ａが凹設される。収納部６８ａ内にリード線（不図示）を配置することにより、リード線を曲げた際の曲率半径を大きくすることができる。これにより、リード線の破損を防止することができる。また、リード線の左右方向へのずれを防止することもできる。
【００３２】
本発明では、制御回路ユニット５０の部品点数を減らすことができ、組立てが簡略化され、組立て時間の短縮をはかることができる。
【００３３】
図８、図９、図１０は本発明の第１、第２、第３の実施形態のヒートシンクの取付け状態を示す側面断面図である。なお、制御回路ユニット５０における断面は、ヒートシンク７０のフィン７１での断面の形状を示している。
【００３４】
図８は、ヒートシンク７０のフィン７１は、室内熱交換器２７（紙面に対し、上下方向）に平行に複数設けられている。吸込み方向Ａで吸込口２１から吸われた室内の空気は、方向Ｅのように、室内ファン２５の回転軸２５ａに向かって流れ、送風通路２３を通過し、吹出口２２から吹出し方向Ｂで、室内に送出される。
【００３５】
図９については、図８との違いが、フィン７１が、室内ファン２５の回転軸２５ａに向かって平行に複数設けられている。発生する風の流れは、方向Ｆのように、室内ファン２５に向かって流れる。したがって、吸込み方向Ａの空気の流れに傾斜して沿ったフィン７１の形状であるので、複数のフィン７１間を通過する風量が多くなり、図８のフィン７１形状より効率良く、冷やすことができる。
【００３６】
図１０については、図９との違いが、吸込み方向Ａの空気の流れに沿ったフィン７１が、円形上に平行に複数設けられている。発生する風の流れは、方向Ｇのように、室内ファン２５の回転軸２５ａに向かって流れる。したがって、図９のフィン７１形状より、送風通路２３の流れに沿い、かつフィン７１の長さが長いので、熱交換の長さが長くなることから、さらに効率良く、冷やすことができる。なお、図１０のフィン７１の並びは、真円形状であるが、楕円形状でもよい。
【００３７】
上記のように、室内ファン２５によって発生する風の流れに沿うように、ヒートシンク７０のフィン７１とフィン７１の隙間を複数設けることにより、効率的に、ヒートシンク７０を冷やすことができる。
【００３８】
図１１は、本発明と比較例のモールド材５８の注入方法の詳細図である。図１１（ａ）は、本発明の注入方法である。図１１（ｂ）は、従来の注入方法を比較例として示したものである。
【００３９】
本発明では、図１１（ａ）のように、ヒートシンク組品８１を、一体成型時に、ヒートシンク７０から基板ホルダ６０に貫通する貫通孔８２を設ける。一例として、ヒートシンク７０での孔は、フィン７１とフィン７１の隙間に設けて、該隙間より狭い孔とし、矢印Ｊから、軟らかいモールド材５８をヒートシンク７０の孔に流し込むようにして注入する。なお、該ヒートシンク７０の孔と回路基板５１の上側、回路基板５１と基板ホルダ６０の隙間の両方または一方からモールド材５８を流し込むようにして注入してもよい。なお、モールド材５８の引出線が示している一点鎖線は、モールド材５８が注入される高さを示している。モールド材５８としては、シリコン系樹脂やウレタン等の樹脂がある。
【００４０】
なお、フィン７１とフィン７１の隙間より広い孔とし、孔の周囲にフィン７１を設けなくてもよい。図１１（ｂ）は、比較例で、従来の注入方法である。矢印Ｋのように、回路基板５１の上側、回路基板５１と基板ホルダ６０の隙間の両方または一方からモールド材５８を流し込むようにして注入する。
【００４１】
トライアック素子５２がヒートシンク７０に取り付けられると、基板ホルダ６０内にはモールド材５８が充填される。モールド材５８の硬化によって回路基板５１及びトライアック素子５２がモールドされ、回路基板５１が固定される。この時、硬化前に窓部６４の周囲とヒートシンク７０との隙間を伝うモールド材５８は表面張力によって基板ホルダ６０の周囲への流出が防止される。モールド材５８の流出を防止するシールド材を基板ホルダ６０の周囲に設けてもよい。
【００４２】
冷房運転時に送風通路２３を流通する低温の空気がヒートシンク７０に接触すると、基板ホルダ６０内に結露が発生する場合がある。この時、モールド材５８によって回路基板５１及びトライアック素子５２への結露水の付着を防止することができる。
【００４３】
また、トライアック素子５２は基板ホルダ６０内の上部に配置される。モールド材５８に空孔が生じた場合に、モールド材５８表面の結露水がトライアック素子５２に到達する場合がある。この時、トライアック素子５２を基板ホルダ６０内の上部に配置するので、下部に配置するよりも結露水がトライアック素子５２に到達する可能性を低減することができる。
【００４４】
従来の注入方法では、エアーが入ることがあり、絶縁が悪くなる場合があったが、基板ホルダ６０の底の設けた孔から注入することにより、基板ホルダ６０の底からモールド材５８が流し込まれるので、エアー抜きになり、空気がはいりにくいという効果があり、絶縁が悪くなりにくい。
【００４５】
上記構成の空気調和機１において、冷房運転を開始すると圧縮機４１の駆動によって冷凍サイクルが運転される。これにより、室内熱交換器２７が冷凍サイクルの低温側の蒸発器となり、室外熱交換器４２が冷凍サイクルの高温側の凝縮器となる。室外熱交換器４２は室外ファン４３の駆動により外気と熱交換して放熱する。室内ファン２５の駆動によって室内の空気が吸込口２１から送風通路２３内に流入し、室内熱交換器２７と熱交換して降温された空気が吹出口２２から室内に送出される。これにより、室内の冷房が行われる。
【００４６】
暖房運転を開始すると圧縮機４１の駆動によって冷凍サイクルが運転される。これにより、室内熱交換器２７が冷凍サイクルの高温側の凝縮器となり、室外熱交換器４２が冷凍サイクルの低温側の蒸発器となる。室外熱交換器４２は室外ファン４３の駆動により外気と熱交換して吸熱する。室内ファン２５の駆動によって室内の空気が吸込口２１から送風通路２３内に流入し、室内熱交換器２７と熱交換して昇温される。
【００４７】
また、ＰＴＣヒータ２８ａを駆動すると、送風通路２３を流通する空気が更に昇温される。この時、室内ファン２５及び室内熱交換器２７はＰＴＣヒータ２８ａよりも側方に延びて形成される。これにより、室内熱交換器２７の熱交換面積を大きくすることができる。また、ＰＴＣヒータ２８ａの側方の空間部３３を流通する空気によってヒートシンク７０を介してトライアック素子５２が冷却される。この時、空間部３３を流通する空気はヒートシンク７０と熱交換して昇温される。
【００４８】
室内熱交換器２７及びＰＴＣヒータ２８ａにより昇温された空気は吹出口２２から室内に送出され、室内の暖房が行われる。
【００４９】
暖房運転時に圧縮機４１を停止してＰＴＣヒータ２８ａのみによって空気を昇温してもよい。また、冷凍サイクルの運転によって冷房しか行うことができない冷房専用の一体型空気調和機において、ＰＴＣヒータ２８ａによる暖房運転を行えるようにしてもよい。
【００５０】
本実施形態によると、ヒートシンク組品８１は、ヒートシンク７０、回路ユニット固定部７８及び基板ホルダ６０から構成され、熱伝導樹脂により一体成型されている。 また、ヒートシンク７０と基板ホルダ６０とを一体成型することにより、ヒートシンク７０と基板ホルダ６０との接触部である外周をモールド材５８によってシールする必要がない。
【００５１】
また、ヒートシンク７０は、アルミニウムなので、アルミニウム押出機等を用いて押出し成形し、その後カットして、部品を作成していたが、樹脂で作成することで、大幅に自由な形状を変えることができる。一例として、ヒートシンク７０のフィン７１とフィン７１との空間を室内ファン２５の送風の流れに沿ったフィン７１の模様にすることができる。
【００５２】
本実施形態において、ヒートシンク７０に密着したトライアック素子５２で制御される加熱ヒータとしてのＰＴＣヒータ２８ａによって送風通路２３を流通する空気を加熱しているが、これに限らない。ヒートシンク７０に密着した他の制御素子により制御される加熱ヒータを用いて、加熱を行ってもよい。熱伝導樹脂は、熱伝導樹脂とアルミニウム粉末等の金属物との組み合わせた一体の成形でもよい。
【００５３】
図１２は、本発明の第４の実施形態の熱電変換素子を用いた場合の回路図である。商用電源８３は、電源回路８４を通して、直流１２Ｖに変換して、制御回路８５のコントロール用としての電源である。制御回路８５は、インバータ回路８６、室内ファン２５、室外ファン４３及び四方弁８７を制御している。熱電変換素子９０を、圧縮機４１近傍の入口パイプ９１と出口パイプ９２との間に配置し、配管パイプ同士の温度差を利用して、熱電変換素子９０に起電力を発生させる。
【００５４】
一例として、暖房運転を行った場合に、熱電変換素子９０に起電力が発生する。次にレギュレータ回路をＤＣ１２Ｖに設定している。レギュレータ回路９５の出力電圧が、１２Ｖに到達すれば、電圧検出回路９８が検出し、電圧検出回路９８からリレー等を用いて、電源ライン切替手段９６を、Ｔ−Ｖ接続からＴ−Ｗ接続に切替える。１２Ｖに到達してなければ、電源ライン切替手段９６は、Ｔ−Ｖ接続を保持する。
【００５５】
図１３は、本発明の第４の実施形態の熱電変換素子を用いた場合の概略構造図である。図（ａ）は、平面図で、図（ｂ）は、図（ａ）におけるＭ−Ｍ’断面図である。
【００５６】
図１３は、熱電変換素子９０を圧縮機４１近傍の入口パイプ９１と出口パイプ９２との間に取り付けた図である。熱電変換素子９０の長方形形状の左右の面を平板９４の長方形の面に接着剤等で固定し、熱電変換素子９０を平板９４で挟み込む。平板９４は、止め具９３を備えた一体形状のアルミニウム材料からなる。なお、アルミニウム材料の代わりに熱伝導の良い樹脂材料等でもよい。止め具９３は、コの字状の開口部を持ち、入口パイプ９１、出口パイプ９２をそれぞれこの開口部に圧入して、止め具９３の内側への押し圧で固定される。入口パイプ９１の配管温度が伝導して、平板９４に伝わり、次に熱電変換素子９０に伝わる。なお、入口パイプ９１、出口パイプ９２それぞれに防振ゴムで防振するようにし、熱電変換素子９０が振動しないようにする。熱電変換素子９０と平板９４との間に、防振ゴムと放熱用シール剤等を挟み込んで、振動を防止あるいは、熱伝導をよくしてもよい。
【００５７】
熱電変換素子９０の材料として、低温域材料のＢｉＴｅ合金を用いているが、たとえばＢｉ、Ｓｂ、Ｔｅ、Ｓｉなどの単一材料あるいはＦｅＳｉ合金、ＣｒＳｉ合金などの材料を用いてもよい。
【００５８】
一例として、暖房時の室内温度２０℃かつ室外温度８℃、冷房時の室内温度２７℃かつ室外温度３５℃での安定運転状態で、圧縮機４１近傍の入口パイプ９１温度と出口パイプ９２温度の温度差は、それぞれ５０℃以上となる。安定運転状態に到達した場合、入口パイプ９１温度が熱伝導で入口パイプ９１側の平板９４に伝わり、出口パイプ９２温度が熱伝導で出口パイプ９２側の平板９４に伝わり、熱電変換素子９０の両面の平板９４の温度差は、５０℃以上となる。そこで、熱電変換素子９０は、直流１２Ｖの起電力を発生させる。
【００５９】
図１４は、本発明の第４の実施形態の熱電変換素子を用いた場合のフローチャートである。図１４は、図１２の回路図の構成で、運転を開始した場合である。
【００６０】
最初のステップＳ０１で、暖房運転または、冷房運転を開始する。初めに暖房運転について説明する。ステップＳ０２で、電源ライン切換手段でＴ−Ｖ接続となる。ステップＳ０３で、熱電変換素子９０から電圧が発生する。ステップＳ０４でレギュレータ回路９５が動作する。
【００６１】
ステップＳ０５で、レギュレータ回路９５のレギュレータ出力をＤＣ１２Ｖ一定にする。冷凍サイクル９７の運転によって、ステップＳ０６で、電圧検出回路９８で、レギュレータ出力のＤＣ１２Ｖ出力を検出し、リレー等の電源ライン切替手段９６により、Ｔ−Ｗに切替え、保持する。ステップＳ０７で、レギュレータ回路からの１２Ｖ出力がない場合、電圧検出回路９８で検出できないので、ステップＳ０７で、電源ライン切替手段９６は、Ｔ−Ｖ接続を保持する。運転停止の場合は、ステップＳ０９で終了となる。運転停止でない場合は、ステップＳ０６に戻り、繰り返す。冷房運転の場合、暖房運転との違いは、四方弁８７で切替えると同時に熱電変換素子９０の電圧出力の配線のプラスマイナスを逆にするように連動させている。なお、運転を暖房運転から、冷房運転に切替えた場合は、ステップＳ０１に戻り、繰り返す。運転を冷房運転から、暖房運転に切替えた場合も、同様である。
【００６２】
本実施形態では、熱電変換素子９０から得られる電気により、制御回路８５の電源とすることにより、圧縮機４１近傍の入口パイプ９１と出口パイプ９２の廃熱を有効に利用することができる。
【００６３】
以上で説明した実施形態はあくまで本発明を実施するに当たっての一例であり、本発明はそれらに限定されるものではない。上述した実施形態に開示された技術的手段に周知慣用技術を適宜組み合わせて得られる態様についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
本発明によると、加熱ヒータと加熱ヒータの制御素子を有する空気調和機に利用することができる。
【符号の説明】
【００６５】
１ 空気調和機
２ 室内部
３ 底板
４ 室外部
５ 仕切壁
２０、４０ 筐体
２１ 吸込口
２２ 吹出口
２３ 送風通路
２４ 中壁
２５ 室内ファン
２６ ルーバ
２７ 室内熱交換器
２８ ヒータユニット
２８ａ ＰＴＣヒータ
３１ 電装ボックス
４１ 圧縮機
４２ 室外熱交換器
４３ 室外ファン
５０ 制御回路ユニット
５１ 回路基板
５２ トライアック素子
５８ モールド材
６０ 基板ホルダ
７０ ヒートシンク
７１ フィン
７８ 回路ユニット固定部
７８ａ 貫通孔
８１ ヒートシンク組品
８２ 貫通孔
９０ 熱電変換素子
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加熱ヒータと加熱ヒータの制御素子とを有する空気調和機に関する。
【背景技術】
【０００２】
空気調和機は室内に配される室内部が前部に設置され、室外に配される室外部が後部に設置された一体型に構成される。室外部内には冷凍サイクルを運転する圧縮機が配される。室外部の背面には圧縮機に接続される室外熱交換器が配され、室外熱交換器に対峙して室外熱交換器を冷却する室外ファンが設けられる。
【０００３】
室内部の前面には吸込口が開口し、吸込口の上方には吹出口が開口する。室内部には吸込口と吹出口とを連結する送風ダクトによって送風通路が形成され、送風通路内に室内ファンが設けられる。室内ファンと吸込口との間には冷媒管を介して圧縮機に接続される室内熱交換器が配される。室内ファンと室内熱交換器との間にはＰＴＣ（Ｐｏｓｉｔｉｖｅ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）ヒータが配される。
【０００４】
暖房運転を開始すると圧縮機の駆動によって冷凍サイクルが運転される。これにより、室内熱交換器が冷凍サイクルの高温側の凝縮器となり、室外熱交換器が冷凍サイクルの低温側の蒸発器となる。室外熱交換器は室外ファンの駆動により外気と熱交換して吸熱する。室内ファンの駆動によって室内の空気が吸込口から送風通路内に流入し、室内熱交換器と熱交換して昇温される。また、ＰＴＣヒータの駆動によって送風通路内の空気が更に昇温される。昇温された空気は吹出口から室内に送出され、室内の暖房が行われる。
【０００５】
ＰＴＣヒータはＰＴＣ特性を有する発熱素子を電極で挟んで形成され、電極間に電圧を印加して駆動される。発熱素子はキュリー点を超えると抵抗値が急激に増加して電流値及び発熱量が減少する。これにより、ＰＴＣヒータの発熱量が安定して所定の温度の温風を容易に発生させることができるとともに、過加熱を防止することができる。
【０００６】
この時、ＰＴＣヒータは始動時に低温であるため発熱素子の抵抗値が低く、過電流が流れて電源容量を超える可能性がある。このため、特許文献１には始動時にＰＴＣヒータに流れる電流を監視して電源容量を超えないようにＰＴＣヒータの駆動を制御する制御方法が開示されている。即ち、ＰＴＣヒータはトライアック素子を用いた制御回路によってＤＵＴＹ制御され、始動時にＤＵＴＹ比を徐々に増加して駆動される。これにより、ＰＴＣヒータの始動時の過電流が防止される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−５９６２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、制御回路ユニットは、樹脂製の基板ホルダ、アルミニウム材のヒートシンク及び樹脂製の回路ユニット固定部とが、それぞれ別部品であった。ヒートシンクに、材料の異なる回路ユニット固定部と基板ホルダを組み立てて固定しているので、組立てが容易でなく、組立てに時間を要した。 そこで、本発明は、係る課題を解決する為になされたものであり、制御回路ユニットの組立ての部品点数を減らし、組立てを容易にし、またコストを抑制できる空気調和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】
【０００９】
前記課題を解決するため、本発明に係わる空気調和機は、加熱ヒータと、加熱ヒータを制御する回路基板と回路基板を保持する基板ホルダと、回路基板の放熱を行うヒートシンクと、ヒートシンクまたは基板ホルダを保持する回路ユニット固定部とを備え、基板ホルダとヒートシンクと回路ユニット固定部とを熱伝導樹脂により一体に成形したことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、制御回路ユニットの部品点数を減らすことができ、組立てが簡略化でき、組立て時間の短縮をはかることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態の空気調和機を示す斜視図。
【図２】本発明の実施形態の空気調和機を示す側面断面図。
【図３】本発明の実施形態の空気調和機を示す正面図。
【図４】本発明の実施形態の空気調和機の制御回路ユニットを示す分解斜視図。
【図５】本発明の実施形態のヒートシンク、基板ホルダと回路ユニット固定部の取付け状態を示す上面断面図。
【図６】本発明の実施形態のヒートシンク、基板ホルダと回路ユニット固定部の取付け状態を示す正面図。
【図７】本発明の実施形態の空気調和機の制御回路ユニットを示す斜視図。
【図８】本発明の第１の実施形態のヒートシンクの取付け状態を示す側面断面図。
【図９】本発明の第２の実施形態のヒートシンクの取付け状態を示す側面断面図。
【図１０】本発明の第３の実施形態のヒートシンクの取付け状態を示す側面断面図。
【図１１】本発明と比較例のモールド材の注入方法の詳細図である。（ａ）本発明の注入方法の詳細図。（ｂ）比較例の注入方法の詳細図。
【図１２】本発明の第４の実施形態の熱電変換素子を用いた場合の回路図。
【図１３】本発明の第４の実施形態の熱電変換素子を用いた場合の概略構造図である。（ａ）平面図。（ｂ）側面図。
【図１４】本発明の第４の実施形態の熱電変換素子を用いた場合のフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。図１、図２、図３は一実施形態の空気調和機を示す斜視図、側面断面図及び正面図である。図１、図３は外装カバー３０（図２参照）を取り外した状態を示している。空気調和機１は室内に配される室内部２と、室内部２に隣接して室外に配される室外部４とを有した一体型に構成される。
【００１３】
室内部２の正面には吸込口２１が設けられ、室外部４の正面には室外熱交換器４２が設けられる。以下の説明において、吸込口２１側を前側、室外熱交換器４２側を後側（背面側）と称する。また、吸込口２１に正面対峙した際の右側及び左側を空気調和機１の右側、左側と称する。
【００１４】
室内部２と室外部４とは底板３上に設置され、仕切壁５で前後に分離される。室内部２は底板３、仕切壁５及び外装カバー３０によって外側を囲まれた筐体２０を形成する。筐体２０内の右端部には電装部品が配される電装ボックス３１が設けられる。室外部４も同様に底板３、仕切壁５及び外装カバー（不図示）によって外側を囲まれた筐体４０を形成する。
【００１５】
室外部４には冷凍サイクルを運転する圧縮機４１が右側の端部に配される。室外部４の背面には冷媒管４７を介して圧縮機４１に接続される室外熱交換器４２が配される。プロペラファンから成る室外ファン４３は室外熱交換器４２に対峙して左右方向の中央部に配され、室外熱交換器４２を冷却する。室外ファン４３及び室外熱交換器４２はブラケット４５を介して仕切壁５に支持されるハウジング４４内に配される。ハウジング４４によって室外ファン４３から気流を室外熱交換器４２に導くダクトが形成される。
【００１６】
室内部２を覆う外装カバー３０の前面には吸込口２１が開口し、吸込口２１の上方には吹出口２２が開口する。室内部２内には吸込口２１と吹出口２２とを連結する送風通路２３が設けられる。送風通路２３の背面及び側面は底板３上に取り付けられる中壁２４により形成される。送風通路２３の吹出口２２近傍の下壁は外装カバー３０を取り外した際に着脱自在のダクト部材２９により形成される。ダクト部材２９には吹出口２２の風向を可変するルーバ２６が取り付けられる。室内の空気は、室内ファンの駆動によって、吸込み方向Ａで、吸込口２１から吸込まれ、室内熱交換器２７で熱交換された後、送風通路２３を通過し、吹出口２２から吹出し方向Ｂで、室内に送出される。
【００１７】
送風通路２３内には左右方向に延びたクロスフローファンから成る室内ファン２５が設けられる。室内ファン２５と吸込口２１との間には冷媒管４７を介して圧縮機４１に接続される室内熱交換器２７が吸込口２１に対向して配される。室内熱交換器２７は室内ファン２５の長手方向に室内ファン２５と略同じ幅で設けられる。室内熱交換器２７の下方には室内熱交換器２７の結露水を回収して外部に排水するドレンパン３２が配される。ドレンパン３２は後述する制御回路ユニット５０の下方まで延び、制御回路ユニット５０から発生する結露水を回収する。
【００１８】
室内ファン２５と室内熱交換器２７との間にはヒータユニット２８が配される。ヒータユニット２８は中壁２４の側面部（不図示）にネジ止めされたアングル８０により保持される。室内熱交換器２７及びヒータユニット２８の上方はダクト部材２９により覆われる。アングル８０を取り付けるネジを外してダクト部材２９を取り外すことにより、上方からヒータユニット２８を着脱することができる。
【００１９】
ヒータユニット２８は電極により半導体素子を挟むＰＴＣヒータ２８ａとハニカム状のハニカムフィン２８ｂとを積層して形成される。加熱ヒータとしてのＰＴＣヒータ２８ａは室内ファン２５よりも長手方向に短く、送風通路２３内にはＰＴＣヒータ２８ａの右側に空間部３３が形成される。空間部３３にはヒータユニット２８の端子部２８ｃが配される。
【００２０】
端子部２８ｃの後方にはＰＴＣヒータ２８ａを制御するトライアック素子５２を有した制御回路ユニット５０が配される。回路ユニット固定部７８は中壁２４の開口部（不図示）に嵌合する。そして、回路ユニット固定部７８の上下端に設けた貫通孔７８ａにネジを挿通し、アングル８０のネジ部８０ａにネジ止めされる。これにより、制御回路ユニット５０が中壁２４に取り付けられ、固定される。
【００２１】
この時、トライアック素子５２を含む基板ホルダ６０は送風通路２３の外側に隣接して配置される。トライアック素子５２に密着するヒートシンク７０は送風通路２３内に突出し、ＰＴＣヒータ２８ａに対して長手方向の外側の室内ファン２５と室内熱交換器２７との間に配される。ＰＴＣヒータ２８ａはトライアック素子５２によりＤＵＴＹ制御され、始動時にＤＵＴＹ比を徐々に増加して駆動される。これにより、ＰＴＣヒータ２８ａの始動時の過電流を防止することができる。
【００２２】
図４は制御回路ユニット５０の分解斜視図を示している。制御回路ユニット５０の構成は回路基板５１、蓋部６８とヒートシンク組品８１とから構成される。ヒートシンク組品８１は、ヒートシンク７０、回路ユニット固定部７８及び基板ホルダ６０から構成される。射出成形で、溶けた熱伝導樹脂を金型の中に入れることにより一体で成形される。トライアック素子５２は回路基板５１に実装され、樹脂成形品から成るカップ状の基板ホルダ６０内に配される。基板ホルダ６０の開口面は樹脂成形品から成る蓋部６８により閉じられる。
【００２３】
そして、矢印Ｃ１に示すように、トライアック素子５２の上部に設けた貫通孔５２ａにネジ５７を挿通してネジ孔７４（図５参照）に螺合する。これにより、トライアック素子５２がヒートシンク７０に密着して固定される。次に、矢印Ｃ２に示すように、蓋部６８により基板ホルダ６０の開口面が閉じられる。蓋部６８の内面には基板ホルダ６０の開口部６５に対向して上下に延びる収納部６８ａが凹設される。熱伝導樹脂の一例として、ＳＡＢＩＣ Ｉｎｎｏｖａｔｉｖｅ Ｐｌａｓｔｉｃｓ Ｈｏｌｄｉｎｇ ＢＶ社製の型番ＬＮＰ*Ｋｏｎｄｕｉｔ*Ｃｏｍｐｏｕｎｄ ＰＸ０８３２１がある。ＡＳＴＭ Ｅ１４６１試験法での試験で、熱伝導率は、２．６〜１０Ｗ／ｍ−Ｋである。
【００２４】
図５、図６は基板ホルダ６０、ヒートシンク７０及び回路ユニット固定部７８を取り付けた状態を示すヒートシンク組品８１の上面断面図と正面図である。回路ユニット固定部７８を判別しやすくするために、斜線で示している。ヒートシンク７０は、一面に複数のフィン７１が突設される。
【００２５】
基板ホルダ６０とヒートシンク７０との対向面６０ａと７０ａで、基板ホルダ６０とヒートシンク７０は、一体に成型されている。対向面６０ａの底面には上下に延びる断面コ字型の溝部７２が凹設される。溝部７２の底面の上部にはネジ孔７４が設けられる。
【００２６】
基板ホルダ６０はヒートシンク７０との対向面６０ａの上部に窓部６４が開口する。基板ホルダ６０の内周面にはＬ字型の複数のリブ６２が設けられる。
【００２７】
次に、回路基板５１が基板ホルダ６０内のリブ６２上に載置される。トライアック素子５２の端子５２ｂは屈曲し、回路基板５１に対して平行にトライアック素子５２が配される。トライアック素子５２は窓部６４を介してヒートシンク７０の溝部７２に嵌合する。
【００２８】
この時、トライアック素子５２がヒートシンク７０の溝部７２に嵌合するため、ネジ５７の締め付けによるトライアック素子５２の回動が防止される。また、回路基板５１の上端には貫通孔５２ａに対向する部分を切欠いて貫通孔５２ａが露出する凹部５１ａが形成される。トライアック素子５２は凹部５１ａを通してネジ５７により固定される。このため、トライアック素子５２の回路基板５１からの平面的な突出量を小さくすることができる。従って、基板ホルダ６０とヒートシンク７０が一体であるのでトライアック素子５２をヒートシンク７０に確実に、固定できる。なお、図５の紙面に対し、下側にある一点鎖線は、モールド材５８が注入される高さを示す。
【００２９】
トライアック素子５２がヒートシンク７０に取り付けられると、基板ホルダ６０内にはウレタン等の樹脂から成るモールド材５８が充填される。モールド材５８の硬化によって回路基板５１及びトライアック素子５２がモールドされ、回路基板５１が固定される。モールド材５８の注入方法については、図１１で説明する。モールドにより、冷房運転時に低温の空気がヒートシンク７０に接触して基板ホルダ６０内に結露が発生した際に、モールド材５８によって回路基板５１及びトライアック素子５２への結露水の付着を防止することができる。
【００３０】
図７は制御回路ユニット５０の斜視図を示している。制御回路ユニット５０はヒートシンク組品８１と蓋部６８を備えている。トライアック素子５２は回路基板５１に実装され、樹脂成形品から成るカップ状の基板ホルダ６０内に配される。
【００３１】
次に、蓋部６８により基板ホルダ６０の開口面が閉じられる。蓋部６８の内面には基板ホルダ６０の開口部（不図示）に対向して上下に延びる収納部６８ａが凹設される。収納部６８ａ内にリード線（不図示）を配置することにより、リード線を曲げた際の曲率半径を大きくすることができる。これにより、リード線の破損を防止することができる。また、リード線の左右方向へのずれを防止することもできる。
【００３２】
本発明では、制御回路ユニット５０の部品点数を減らすことができ、組立てが簡略化され、組立て時間の短縮をはかることができる。
【００３３】
図８、図９、図１０は本発明の第１、第２、第３の実施形態のヒートシンクの取付け状態を示す側面断面図である。なお、制御回路ユニット５０における断面は、ヒートシンク７０のフィン７１での断面の形状を示している。
【００３４】
図８は、ヒートシンク７０のフィン７１は、室内熱交換器２７（紙面に対し、上下方向）に平行に複数設けられている。吸込み方向Ａで吸込口２１から吸われた室内の空気は、方向Ｅのように、室内ファン２５の回転軸２５ａに向かって流れ、送風通路２３を通過し、吹出口２２から吹出し方向Ｂで、室内に送出される。
【００３５】
図９については、図８との違いが、フィン７１が、室内ファン２５の回転軸２５ａに向かって平行に複数設けられている。発生する風の流れは、方向Ｆのように、室内ファン２５に向かって流れる。したがって、吸込み方向Ａの空気の流れに傾斜して沿ったフィン７１の形状であるので、複数のフィン７１間を通過する風量が多くなり、図８のフィン７１形状より効率良く、冷やすことができる。
【００３６】
図１０については、図９との違いが、吸込み方向Ａの空気の流れに沿ったフィン７１が、円形上に平行に複数設けられている。発生する風の流れは、方向Ｇのように、室内ファン２５の回転軸２５ａに向かって流れる。したがって、図９のフィン７１形状より、送風通路２３の流れに沿い、かつフィン７１の長さが長いので、熱交換の長さが長くなることから、さらに効率良く、冷やすことができる。なお、図１０のフィン７１の並びは、真円形状であるが、楕円形状でもよい。
【００３７】
上記のように、室内ファン２５によって発生する風の流れに沿うように、ヒートシンク７０のフィン７１とフィン７１の隙間を複数設けることにより、効率的に、ヒートシンク７０を冷やすことができる。
【００３８】
図１１は、本発明と比較例のモールド材５８の注入方法の詳細図である。図１１（ａ）は、本発明の注入方法である。図１１（ｂ）は、従来の注入方法を比較例として示したものである。
【００３９】
本発明では、図１１（ａ）のように、ヒートシンク組品８１を、一体成型時に、ヒートシンク７０から基板ホルダ６０に貫通する貫通孔８２を設ける。一例として、ヒートシンク７０での孔は、フィン７１とフィン７１の隙間に設けて、該隙間より狭い孔とし、矢印Ｊから、軟らかいモールド材５８をヒートシンク７０の孔に流し込むようにして注入する。なお、該ヒートシンク７０の孔と回路基板５１の上側、回路基板５１と基板ホルダ６０の隙間の両方または一方からモールド材５８を流し込むようにして注入してもよい。なお、モールド材５８の引出線が示している一点鎖線は、モールド材５８が注入される高さを示している。モールド材５８としては、シリコン系樹脂やウレタン等の樹脂がある。
【００４０】
なお、フィン７１とフィン７１の隙間より広い孔とし、孔の周囲にフィン７１を設けなくてもよい。図１１（ｂ）は、比較例で、従来の注入方法である。矢印Ｋのように、回路基板５１の上側、回路基板５１と基板ホルダ６０の隙間の両方または一方からモールド材５８を流し込むようにして注入する。
【００４１】
トライアック素子５２がヒートシンク７０に取り付けられると、基板ホルダ６０内にはモールド材５８が充填される。モールド材５８の硬化によって回路基板５１及びトライアック素子５２がモールドされ、回路基板５１が固定される。この時、硬化前に窓部６４の周囲とヒートシンク７０との隙間を伝うモールド材５８は表面張力によって基板ホルダ６０の周囲への流出が防止される。モールド材５８の流出を防止するシールド材を基板ホルダ６０の周囲に設けてもよい。
【００４２】
冷房運転時に送風通路２３を流通する低温の空気がヒートシンク７０に接触すると、基板ホルダ６０内に結露が発生する場合がある。この時、モールド材５８によって回路基板５１及びトライアック素子５２への結露水の付着を防止することができる。
【００４３】
また、トライアック素子５２は基板ホルダ６０内の上部に配置される。モールド材５８に空孔が生じた場合に、モールド材５８表面の結露水がトライアック素子５２に到達する場合がある。この時、トライアック素子５２を基板ホルダ６０内の上部に配置するので、下部に配置するよりも結露水がトライアック素子５２に到達する可能性を低減することができる。
【００４４】
従来の注入方法では、エアーが入ることがあり、絶縁が悪くなる場合があったが、基板ホルダ６０の底の設けた孔から注入することにより、基板ホルダ６０の底からモールド材５８が流し込まれるので、エアー抜きになり、空気がはいりにくいという効果があり、絶縁が悪くなりにくい。
【００４５】
上記構成の空気調和機１において、冷房運転を開始すると圧縮機４１の駆動によって冷凍サイクルが運転される。これにより、室内熱交換器２７が冷凍サイクルの低温側の蒸発器となり、室外熱交換器４２が冷凍サイクルの高温側の凝縮器となる。室外熱交換器４２は室外ファン４３の駆動により外気と熱交換して放熱する。室内ファン２５の駆動によって室内の空気が吸込口２１から送風通路２３内に流入し、室内熱交換器２７と熱交換して降温された空気が吹出口２２から室内に送出される。これにより、室内の冷房が行われる。
【００４６】
暖房運転を開始すると圧縮機４１の駆動によって冷凍サイクルが運転される。これにより、室内熱交換器２７が冷凍サイクルの高温側の凝縮器となり、室外熱交換器４２が冷凍サイクルの低温側の蒸発器となる。室外熱交換器４２は室外ファン４３の駆動により外気と熱交換して吸熱する。室内ファン２５の駆動によって室内の空気が吸込口２１から送風通路２３内に流入し、室内熱交換器２７と熱交換して昇温される。
【００４７】
また、ＰＴＣヒータ２８ａを駆動すると、送風通路２３を流通する空気が更に昇温される。この時、室内ファン２５及び室内熱交換器２７はＰＴＣヒータ２８ａよりも側方に延びて形成される。これにより、室内熱交換器２７の熱交換面積を大きくすることができる。また、ＰＴＣヒータ２８ａの側方の空間部３３を流通する空気によってヒートシンク７０を介してトライアック素子５２が冷却される。この時、空間部３３を流通する空気はヒートシンク７０と熱交換して昇温される。
【００４８】
室内熱交換器２７及びＰＴＣヒータ２８ａにより昇温された空気は吹出口２２から室内に送出され、室内の暖房が行われる。
【００４９】
暖房運転時に圧縮機４１を停止してＰＴＣヒータ２８ａのみによって空気を昇温してもよい。また、冷凍サイクルの運転によって冷房しか行うことができない冷房専用の一体型空気調和機において、ＰＴＣヒータ２８ａによる暖房運転を行えるようにしてもよい。
【００５０】
本実施形態によると、ヒートシンク組品８１は、ヒートシンク７０、回路ユニット固定部７８及び基板ホルダ６０から構成され、熱伝導樹脂により一体成型されている。 また、ヒートシンク７０と基板ホルダ６０とを一体成型することにより、ヒートシンク７０と基板ホルダ６０との接触部である外周をモールド材５８によってシールする必要がない。
【００５１】
また、ヒートシンク７０は、アルミニウムなので、アルミニウム押出機等を用いて押出し成形し、その後カットして、部品を作成していたが、樹脂で作成することで、大幅に自由な形状を変えることができる。一例として、ヒートシンク７０のフィン７１とフィン７１との空間を室内ファン２５の送風の流れに沿ったフィン７１の模様にすることができる。
【００５２】
本実施形態において、ヒートシンク７０に密着したトライアック素子５２で制御される加熱ヒータとしてのＰＴＣヒータ２８ａによって送風通路２３を流通する空気を加熱しているが、これに限らない。ヒートシンク７０に密着した他の制御素子により制御される加熱ヒータを用いて、加熱を行ってもよい。熱伝導樹脂は、熱伝導樹脂とアルミニウム粉末等の金属物との組み合わせた一体の成形でもよい。
【００５３】
図１２は、本発明の第４の実施形態の熱電変換素子を用いた場合の回路図である。商用電源８３は、電源回路８４を通して、直流１２Ｖに変換して、制御回路８５のコントロール用としての電源である。制御回路８５は、インバータ回路８６、室内ファン２５、室外ファン４３及び四方弁８７を制御している。熱電変換素子９０を、圧縮機４１近傍の入口パイプ９１と出口パイプ９２との間に配置し、配管パイプ同士の温度差を利用して、熱電変換素子９０に起電力を発生させる。
【００５４】
一例として、暖房運転を行った場合に、熱電変換素子９０に起電力が発生する。次にレギュレータ回路をＤＣ１２Ｖに設定している。レギュレータ回路９５の出力電圧が、１２Ｖに到達すれば、電圧検出回路９８が検出し、電圧検出回路９８からリレー等を用いて、電源ライン切替手段９６を、Ｔ−Ｖ接続からＴ−Ｗ接続に切替える。１２Ｖに到達してなければ、電源ライン切替手段９６は、Ｔ−Ｖ接続を保持する。
【００５５】
図１３は、本発明の第４の実施形態の熱電変換素子を用いた場合の概略構造図である。図（ａ）は、平面図で、図（ｂ）は、図（ａ）におけるＭ−Ｍ’断面図である。
【００５６】
図１３は、熱電変換素子９０を圧縮機４１近傍の入口パイプ９１と出口パイプ９２との間に取り付けた図である。熱電変換素子９０の長方形形状の左右の面を平板９４の長方形の面に接着剤等で固定し、熱電変換素子９０を平板９４で挟み込む。平板９４は、止め具９３を備えた一体形状のアルミニウム材料からなる。なお、アルミニウム材料の代わりに熱伝導の良い樹脂材料等でもよい。止め具９３は、コの字状の開口部を持ち、入口パイプ９１、出口パイプ９２をそれぞれこの開口部に圧入して、止め具９３の内側への押し圧で固定される。入口パイプ９１の配管温度が伝導して、平板９４に伝わり、次に熱電変換素子９０に伝わる。なお、入口パイプ９１、出口パイプ９２それぞれに防振ゴムで防振するようにし、熱電変換素子９０が振動しないようにする。熱電変換素子９０と平板９４との間に、防振ゴムと放熱用シール剤等を挟み込んで、振動を防止あるいは、熱伝導をよくしてもよい。
【００５７】
熱電変換素子９０の材料として、低温域材料のＢｉＴｅ合金を用いているが、たとえばＢｉ、Ｓｂ、Ｔｅ、Ｓｉなどの単一材料あるいはＦｅＳｉ合金、ＣｒＳｉ合金などの材料を用いてもよい。
【００５８】
一例として、暖房時の室内温度２０℃かつ室外温度８℃、冷房時の室内温度２７℃かつ室外温度３５℃での安定運転状態で、圧縮機４１近傍の入口パイプ９１温度と出口パイプ９２温度の温度差は、それぞれ５０℃以上となる。安定運転状態に到達した場合、入口パイプ９１温度が熱伝導で入口パイプ９１側の平板９４に伝わり、出口パイプ９２温度が熱伝導で出口パイプ９２側の平板９４に伝わり、熱電変換素子９０の両面の平板９４の温度差は、５０℃以上となる。そこで、熱電変換素子９０は、直流１２Ｖの起電力を発生させる。
【００５９】
図１４は、本発明の第４の実施形態の熱電変換素子を用いた場合のフローチャートである。図１４は、図１２の回路図の構成で、運転を開始した場合である。
【００６０】
最初のステップＳ０１で、暖房運転または、冷房運転を開始する。初めに暖房運転について説明する。ステップＳ０２で、電源ライン切換手段でＴ−Ｖ接続となる。ステップＳ０３で、熱電変換素子９０から電圧が発生する。ステップＳ０４でレギュレータ回路９５が動作する。
【００６１】
ステップＳ０５で、レギュレータ回路９５のレギュレータ出力をＤＣ１２Ｖ一定にする。冷凍サイクル９７の運転によって、ステップＳ０６で、電圧検出回路９８で、レギュレータ出力のＤＣ１２Ｖ出力を検出し、リレー等の電源ライン切替手段９６により、Ｔ−Ｗに切替え、保持する。ステップＳ０７で、レギュレータ回路からの１２Ｖ出力がない場合、電圧検出回路９８で検出できないので、ステップＳ０７で、電源ライン切替手段９６は、Ｔ−Ｖ接続を保持する。運転停止の場合は、ステップＳ０９で終了となる。運転停止でない場合は、ステップＳ０６に戻り、繰り返す。冷房運転の場合、暖房運転との違いは、四方弁８７で切替えると同時に熱電変換素子９０の電圧出力の配線のプラスマイナスを逆にするように連動させている。なお、運転を暖房運転から、冷房運転に切替えた場合は、ステップＳ０１に戻り、繰り返す。運転を冷房運転から、暖房運転に切替えた場合も、同様である。
【００６２】
本実施形態では、熱電変換素子９０から得られる電気により、制御回路８５の電源とすることにより、圧縮機４１近傍の入口パイプ９１と出口パイプ９２の廃熱を有効に利用することができる。
【００６３】
以上で説明した実施形態はあくまで本発明を実施するに当たっての一例であり、本発明はそれらに限定されるものではない。上述した実施形態に開示された技術的手段に周知慣用技術を適宜組み合わせて得られる態様についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
本発明によると、加熱ヒータと加熱ヒータの制御素子を有する空気調和機に利用することができる。
【符号の説明】
【００６５】
１ 空気調和機
２ 室内部
３ 底板
４ 室外部
５ 仕切壁
２０、４０ 筐体
２１ 吸込口
２２ 吹出口
２３ 送風通路
２４ 中壁
２５ 室内ファン
２６ ルーバ
２７ 室内熱交換器
２８ ヒータユニット
２８ａ ＰＴＣヒータ
３１ 電装ボックス
４１ 圧縮機
４２ 室外熱交換器
４３ 室外ファン
５０ 制御回路ユニット
５１ 回路基板
５２ トライアック素子
５８ モールド材
６０ 基板ホルダ
７０ ヒートシンク
７１ フィン
７８ 回路ユニット固定部
７８ａ 貫通孔
８１ ヒートシンク組品
８２ 貫通孔
９０ 熱電変換素子
【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気調和機において、
加熱ヒータと、
前記加熱ヒータを制御する回路基板と、
前記回路基板を保持する基板ホルダと、
前記回路基板の放熱を行うヒートシンクと、
前記ヒートシンクまたは前記基板ホルダを保持する回路ユニット固定部を備え、
前記基板ホルダと前記ヒートシンクと前記回路ユニット固定部とを熱伝導樹脂により一体に成形したことを特徴とする空気調和機。
【請求項２】
前記ヒートシンクのフィン形状を室内ファンの回転軸に向かって、平行に複数設けたことを特徴とする請求項１記載の空気調和機。
【請求項３】
前記ヒートシンクのフィン形状を室内ファンの回転軸に向かって、円形状に平行に複数設けたことを特徴とする請求項１または２に記載の空気調和機。
【請求項４】
前記ヒートシンクに、前記基板ホルダ内に貫通する孔を設けたことを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の空気調和機。
【請求項１】
空気調和機において、
加熱ヒータと、
前記加熱ヒータを制御する回路基板と、
前記回路基板を保持する基板ホルダと、
前記回路基板の放熱を行うヒートシンクと、
前記ヒートシンクまたは前記基板ホルダを保持する回路ユニット固定部を備え、
前記基板ホルダと前記ヒートシンクと前記回路ユニット固定部とを熱伝導樹脂により一体に成形したことを特徴とする空気調和機。
【請求項２】
前記ヒートシンクのフィン形状を室内ファンの回転軸に向かって、平行に複数設けたことを特徴とする請求項１記載の空気調和機。
【請求項３】
前記ヒートシンクのフィン形状を室内ファンの回転軸に向かって、円形状に平行に複数設けたことを特徴とする請求項１または２に記載の空気調和機。
【請求項４】
前記ヒートシンクに、前記基板ホルダ内に貫通する孔を設けたことを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の空気調和機。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１３−３６７２０（Ｐ２０１３−３６７２０Ａ）
【公開日】平成２５年２月２１日（２０１３．２．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１７５４８３（Ｐ２０１１−１７５４８３）
【出願日】平成２３年８月１１日（２０１１．８．１１）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月２１日（２０１３．２．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月１１日（２０１１．８．１１）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
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