JP2017048960A - 空気調和機の室外機、およびそれを用いた空気調和機 - Google Patents

Abstract

【課題】冷房機能を有する空調調和機においても、既存の構造物を利用して電装品を効率よく冷却できる空気調和機の室外機、およびそれを用いた空気調和機を提供すること。
【解決手段】外郭を構成する筐体１０ａ，１０ｂと、前記筐体１０ａ，１０ｂの内部に収容された圧縮機３および室外熱交換器２と、前記室外熱交換器２に外気を送風する送風機７と、前記筐体１０ａ，１０ｂの内部空間を、前記圧縮機３が収容される機械室９ａと前記室外熱交換器２および前記送風機７が収容される送風機室９ｂとに仕切る仕切板２０と、前記仕切板２０に対して垂直に設置されるとともに前記圧縮機３の上方に設置され、少なくとも前記圧縮機３および前記室外熱交換器２を制御する電装品が収容される電装品箱１９と、前記仕切板２０に面接触する放熱部品１７と、を備えることを特徴とする。
【選択図】 図４

Description

本発明は、空気調和機の室外機、およびそれを用いた空気調和機に関する。

特許文献１によれば、「大型の放熱部品等を搭載しなくても、筐体内の構造物を利用して発熱性電気部品を効率よく冷却する」ヒートポンプ室外機が記載されている（要約参照）。

特開２０１３−０６４５３９号公報

特許文献１に記載のヒートポンプ室外機では、室外機の筐体内に冷媒回路を備えて冷媒を循環させている（特許文献１の段落００１１参照）。冷媒回路中、水冷媒熱交換器では加熱対象水と冷媒との間で熱交換が行われる。つまり、水冷媒熱交換器が加熱対象水を加熱する工程を含む。このとき、特許文献１に記載の室外機は冷媒が外気から吸熱した熱を加熱対象水の加熱に利用する。

すると、外気は熱を冷媒に吸熱されるので、室外機の筐体内の気温は筐体外の気温（外気温）と比べて低温になる。このため筐体内にある、放熱部品となる仕切板の温度はもともと上がりにくく、電装品（例えば発熱性電気部品）と当該仕切板とでは温度差が生じやすくなっている。したがって、電装品の放熱が促進される。なお、冷却効果は一般に、電装品（例えば発熱性電気部品）と放熱部品である仕切板との当該温度差に依存している。

一方、本発明の一実施形態にかかる空調調和機においては、特許文献１の場合とは異なって、例えば冷房機能を有している。一般に、冷房運転時には室外機の筐体内の気温が筐体外の気温（外気温）と比べて高温になる。それに伴って、筐体内にある放熱部品の温度も上昇するので、電装品（例えば発熱性電気部品）と放熱部品との温度差は生じにくくなっている。この場合、電装品を効率よく冷却することはできなくなる。

そこで本発明は前記の課題に鑑みて為されたものであり、その目的は、冷房機能を有する空調調和機においても、既存の構造物を利用して電装品を効率よく冷却できる空気調和機の室外機、およびそれを用いた空気調和機を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明の一実施形態は、外郭を構成する筐体と、前記筐体の内部に収容された圧縮機および室外熱交換器と、前記室外熱交換器に外気を送風する送風機と、前記筐体の内部空間を、前記圧縮機が収容される機械室と前記室外熱交換器および前記送風機が収容される送風機室とに仕切る仕切板と、前記仕切板に対して垂直に設置されるとともに前記圧縮機の上方に設置され、少なくとも前記圧縮機および前記室外熱交換器を制御する電装品が収容される電装品箱と、前記仕切板に面接触する放熱部品と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、冷房機能を有する空調調和機においても、既存の構造物を利用して電装品を効率よく冷却できる空気調和機の室外機、およびそれを用いた空気調和機を提供できる。

本発明の実施形態にかかる空気調和機の冷凍サイクルの構成図である。 本発明の実施形態にかかる空気調和機の室外機の、概略の外観を説明する図である。 本発明の実施形態にかかる空気調和機の室外機の正面図であって、フロントカバーおよびトップカバーを取り外した図である。 本発明の実施形態にかかる空気調和機の室外機の正面図であって、電装品箱と、放熱部品と、仕切板とにかかわる部分の図３の拡大図である。 本発明の変形例にかかる空気調和機の室外機の正面図であって、電装品箱と、放熱部品と、仕切板とにかかわる部分の拡大図である。 比較例にかかる空気調和機の室外機の正面図であって、電装品箱と、放熱部品と、仕切板とにかかわる部分の拡大図である。

以下、本発明の一実施形態に係わる空気調和機の室外機について、詳細に説明する。
以下では説明の便宜上、各図面で共通する部材には同一の符号を付して重複する説明を省略する。前後上下左右の方向軸については、各図の記載によるものとする。
なお、以下では空気調和機の室外機を例に挙げて説明するが、本発明の一実施形態は、あらゆるヒートポンプ室外機にも適用することができる。

（実施形態）
まず、図１を参照しながら、本発明の実施形態にかかる空気調和機の冷凍サイクルの構成を説明する。
図１に示すように、空気調和機は、室内熱交換器１と、室外熱交換器２と、圧縮機３と、膨張弁４と、四方弁５と、室内送風ファン６および室外送風ファン７とを備えている。このうち、圧縮機３と四方弁５と室外熱交換器２と室外送風ファン（プロペラファン）７と膨張弁４は、室外機１Ａ（後記図２も参照）に配置されている。また、室内熱交換器１および室内送風ファン６は室内機に配置されている。

冷房運転時において、圧縮機３より吐出された高温高圧の冷媒は、四方弁５を介して室外熱交換器２に流入する。室外熱交換器２に流入した冷媒は、室外送風ファン７によって送られる室外の空気（外気）と熱交換することによって、凝縮されて液冷媒となる。

液冷媒は、膨張弁４を通過することで低温低圧の気液二相冷媒になり、室内熱交換器１に流入する。室内熱交換器１に流入した低温低圧の気液二相冷媒は、室内送風ファン６によって送られる室内の空気と熱交換する。
このとき、室内熱交換器１に送られた室内の空気は、室内熱交換器１に流入した低温低圧の気液二相冷媒によって冷却され、室内機の吹出口（不図示）から室内に吐出される。

なお、このとき図示しない吹出口から室内に吐出される空気は、吸込口における空気の温度よりも低いため、室内の温度を下げることができる。室内熱交換器１で熱交換された冷媒はガス冷媒となり、四方弁５を介して再び圧縮機３に戻る。

また、暖房運転時においては、圧縮機３より吐出された高温高圧の冷媒は、四方弁５を介して室内熱交換器1に流入する。そして、膨張弁４、室外熱交換器２を通過して、四方弁５を介して再び圧縮機３に戻る。

図２は、本発明の実施形態にかかる空気調和機の室外機１Ａの、概略の外観を説明する図である。
図２に示すように、本発明の実施形態にかかる空調調和機の室外機１Ａは、外郭をフロントカバー１０ｂと、トップカバー１０ａと、室外熱交換器２とを含んで構成される。また、室外機１Ａは、その内部に室外送風ファン７と、圧縮機３と、電装品箱１９と、仕切板２０とを備えている。

室外機１Ａの内部の空間は、放熱部品１７（図２では不図示）および仕切板２０を挟んで、圧縮機３が設置される側の圧縮機室９ａ（機械室）と、室外送風ファン７（送風機）が設置される側の送風機室９ｂに分割されている（後記図３も併せて参照）。

また、電装品箱１９は、仕切板２０に対して略垂直に設置されるとともに圧縮機３の上方に設置されている。電装品箱１９の内部には、少なくとも圧縮機３および室外熱交換器２の運転を制御する電装品が収容される。換言すると、電装品箱１９の内部には、例えばパワーモジュールなどの発熱性電気部品箱１８が含まれている（後記する図４ないし図６も併せて参照）。

なお、図２において、圧縮機室９ａ内の圧縮機３に接続される配管類などは簡略化のため省略して記載している。

図３は、本発明の実施形態にかかる空気調和機の室外機１Ａの正面図であって、フロントカバー１０ｂおよびトップカバー１０ａ（いずれも図２参照）を取り外した図である。
前記したように、室外機１Ａの内部の空間は、仕切板２０を挟んで、圧縮機３が設置される圧縮機室９ａと、室外送風ファン７が設置される送風機室９ｂに分割されている。仕切板２０の上方であって圧縮機室９ａの側には、電装品箱１９が設置される。電装品箱１９に取り付けられた放熱部品１７は、放熱効果を促すため風が当たる送風機室９ｂに面して配置される。

外気である空気は、室外送風ファン７が回転することによって、室外機１Ａの背面側から吸い込まれる。そして、室外熱交換器２を通過した後、室外機１Ａの前面側から吹き出される。この際、放熱部品１７に風が当たることによって、放熱部品１７が冷却される。そして、電装品箱１９を冷却する。

また、本発明の実施形態にかかる空気調和機の室外機１Ａは、仕切板２０に放熱部品１７を面接触させている。これによって放熱部品１７から仕切板２０へと放熱を促進させることができ、電装品箱１９およびその内部に配置された後記するパワーモジュールなどの発熱性電気部品箱１８を効率的に冷却できる。すなわち放熱部品１７の大型化を抑制することができる。

また、本発明の実施形態にかかる空気調和機の室外機１Ａによれば、放熱部品１７に電装品箱１９の送風機室９ｂ側の左側面部１９Ｓ，１９Ｓ２を面接触させている。つまり、図３（または図２も併せて参照）に示す正面視で略階段状の矩形部１９Ｋを含んで形成された電装品箱１９の送風機室９ｂ側の左側面部１９Ｓ１，１９Ｓ２が、この矩形部１９Ｋの形状に対応するように正面視略矩形に形成された放熱部品１７と面接触している。これによって電装品箱１９から放熱部品１７へと放熱を促進させることができる。

図４は、本発明の実施形態にかかる空気調和機の室外機１Ａの正面図であって、電装品箱１９と、放熱部品１７と、仕切板２０とにかかわる部分の図３の拡大図である。なお、図３の状態から電装品箱１９のカバーを取り外した状態を示している。
図４に示すように、電装品箱１９の内部に搭載されるインバータモジュールなどの発熱性電気部品箱１８は、放熱部品１７と天面１８Ｔにおいて面接触している。

放熱部品１７は例えば、図４に示す正面視で略Ｌ字と略逆Ｌ字が結合した形状を呈している。詳しく説明すると、図４に示す正面視で一端が電装品箱１９の天面に当接するとともに、他端は下方に延伸したのち略Ｌ字状に屈曲して発熱性電気品箱１８の天面１８Ｔと面接触する形状を呈している。また、当該下方に延伸する途中でこれと直交方向に分岐し、さらに略逆Ｌ字状に屈曲して下方に延伸して仕切板２０と面接触する形状を呈している。

図６は、比較例にかかる空気調和機の室外機１Ｃの正面図であって、電装品箱１９と、放熱部品１７Ｃと、仕切板２０Ｃとにかかわる部分の拡大図である。なお、図６は実施形態における図４に対応する図である。
図６に示されるように、比較例にかかる空気調和機の室外機１Ｃは、仕切板２０Ｃと、放熱部品１７Ｃが面接触していない点が実施形態の室外機１Ａとは異なっている。

この場合、仕切板２０Ｃと、放熱部品１７Ｃが距離ＬＣだけ離間しているので、仕切板２０の冷熱を、放熱部品１７に伝導させることはできなかった。または、放熱部品１７Ｃが有している熱を仕切板２０Ｃへと放熱して逃がすことはできなかった。

ところで、暖房運転時には、室外熱交換器２で冷媒によって外気の熱が吸熱される。つまり、外気の熱が吸い取られるので、室外機１Ａの内部は低温になる。その一方で、冷房運転時には室外熱交換器２で外気は冷媒から熱を受け取るので、室外機１Ａの内部は高温になる。

したがって、図６に示される比較例にかかる空気調和機の室外機１Ｃでは、冷房運転時には、インバータモジュールなどを収容する発熱性電気部品箱１８の放熱が困難となっていた。そこで、発熱性電気部品箱１８の熱を放熱させるために、放熱部品１７の大型化につながっていた。

ここで一般に、熱を伝導する経路は短いほうが効率がよい。ゆえに、本発明の実施形態では、発熱性電気部品箱１８は、図４に示すように、電装品箱１９の内部でも仕切板２０に近い側に設置する。このように、発熱性電気部品箱１８を仕切板２０に近い側に設置すれば、冷熱を伝導する放熱部品１７のサイズを小型化できる。そして、冷熱を伝導する経路が短くなることによって、電装品箱１９はもとより、発熱性電気部品箱１８の冷却効率をも向上させることができる。

なお、本実施形態の放熱部品１７は送風機室９ｂ側に突出する形状の冷却フィン１７ａ（空冷フィン）を備えている。この冷却フィン１７ａは、室外送風ファン７によって送風機室９ｂの内部で巻き起る風を利用して、放熱部品１７を空冷する。これによって、発熱性電気部品箱１８の放熱効果を高めることができる。
但し、冷却フィン１７ａの構成は、室外送風ファン７が巻き起こす風を利用して冷却効果を生ずるものであれば、特にこれには限定されない。

また、本発明の実施形態にかかる室外機１Ａは、放熱部品１７と電装品箱１９の左側面部１９Ｓ１，１９Ｓ２（図３を併せて参照）との合計の接触面積Ｓ２は、放熱部品１７と発熱性電気部品箱１８の天面１８Ｔとの接触面積Ｓ１よりも大きくされている（Ｓ２＞Ｓ１）。
さらには、放熱部品１７と仕切板２０との接触面積Ｓ３は、放熱部品１７と発熱性電気部品箱１８の天面１８Ｔとの接触面積Ｓ１よりも大きくされている（Ｓ３＞Ｓ１）。
このようにすると、図６の室外機１Ｃの場合と比較して、室外機１Ａの電装品箱１９および発熱性電気部品箱１８の放熱効果をより一層促進させることができるので、より好適であると言える。

以上のようにして、本発明の実施形態にかかる空気調和機の室外機１Ａによれば、室外機１Ａの内部が高温となる例えば冷房運転時であっても、既存の構造物である仕切板２０を活用して、効率よく電装品箱１９および発熱性電気部品箱１８の冷却を行うことができる。

つまり、仕切板２０と面接触する放熱部品１７によって、仕切板２０に放熱部品１７の熱を放熱することができる。すなわち、仕切板２０の冷熱を放熱部品１７に伝導させることができる。これによって、放熱部品１７が冷却される。そして、放熱部品１７と面接触している電装品箱１９および発熱性電気部品箱１８を効率よく冷却することができる。

また、本発明の実施形態にかかる空気調和機の室外機１Ａによれば、電装品箱１９および発熱性電気部品箱１８の冷却に、仕切板２０の冷熱を利用することができる。換言すると、電装品箱１９およびその内部の発熱性電気部品箱１８の熱を、仕切板２０へと放熱して逃がすことができる。

（作用・効果）
本発明の実施形態にかかる空気調和機の室外機１Ａの作用・効果をまとめると、以下のようになる。
一般に、空気調和機の冷房運転時には、室外機１Ｃの内部温度が上昇して高温になる。このため、比較例の空気調和機の室外機１Ｃでは，放熱部品１７Ｃの温度が室外機１Ｃの内部の温度と温度差が小さくなり、放熱部品１７Ｃによっては充分に電装品箱１９および発熱性電気部品箱１８を冷却することが難しかった。また、放熱部品１７Ｃの大きさは、室外機１Ｃの内部温度が高温時の場合に対応させるため、大型化する傾向にあった。

そこで本発明の実施形態にかかる空気調和機の室外機１Ａは、仕切板２０に放熱部品１７を面接触（接触面積Ｓ３）させた。これによって、放熱部品１７から仕切板２０へと放熱を促進させることができる。
また、放熱部品１７は電装品箱１９と面接触するとともに、電装品箱１９の内部に収容された発熱性電気部品箱１８とも面接触するようにされている。
また、放熱部品１７と電装品箱１９との接触面積Ｓ２は、放熱部品１７と電装品箱１９の内部に収容された発熱性電気部品箱１８との接触面積Ｓ１よりも大きくされている。
また、放熱部品１７と仕切板２０との接触面積Ｓ３は、放熱部品１７と電装品箱１９の内部に収容された発熱性電気部品箱１８との接触面積Ｓ１よりも大きくされている。
以上によって、本実施形態の室外機１Ａは、電装品箱１９およびパワーモジュールなどが収容される発熱性電気部品箱１８を効率的に冷却することができる。また、放熱部品１７の大型化を抑制することができる。

つまり、本発明の実施形態にかかる空気調和機の室外機１Ａによれば、室外機１Ａの内部が高温となる例えば冷房運転時であっても、既存の構造物、具体的には仕切板２０を冷却に活用して、効率よく電装品（電装品箱１９および発熱性電気部品箱１８）の冷却を行うことができる。また、放熱部品１７の小型化を図ることができる。これによって、製造費用のコストダウンを図ることができるとともに、室外機１Ａ全体の設計の自由度を高めることができる。

（変形例）
次に、図５を参照しながら、変形例にかかる空気調和機の室外機１Ｂの正面図であって、電装品箱１９と、放熱部品１７Ｂと、仕切板２０とにかかわる部分の拡大図を説明する。なお、図５は例えば実施形態の図４に対応する図であって、電装品箱１９のカバーは取り外した状態で記載している。また、実施形態と同様の構成については同一の符号を付して、詳しい説明を省略する。

室外機１Ｂの放熱部品１７Ｂは、図５に示す正面視において、発熱性電気部品箱１８の天面１８ＴＢと面接触するとともに、不図示の電装品箱１９の側面を介して発熱性電気部品箱１８の左側面１８ＳＢとも面接触している点が、室外機１Ａとは異なっている。それ以外の点は、実施形態の室外機１Ａと同様である。

このような室外機１Ｂとしても、実施形態の室外機１Ａと同様の効果を奏することができる。むしろ、本変形例の放熱部品１７Ｂは、発熱性電気部品箱１８の天面１８ＴＢはもとより側面１８ＳＢとも面接触しているので、実施形態よりも効率的に発熱性電気部品１８を冷却することができ、より好適であると言える。

なお、本変形例においては、放熱部品１７Ｂの形状を、放熱部品１７Ｂと発熱性電気部品１８の天面１８Ｂとの接触面積が、実施形態で前記した接触面積Ｓ１と少なくとも等しくなるような形状とする。または放熱部品１７Ｂと発熱性電気部品１８の天面１８Ｂとの接触面積が、実施形態の接触面積Ｓ１以上となるような形状にする。このようにすると、冷却効率を上げることができるので、なお一層好適である。

上記した実施形態または変形例は、本発明を分かりやすくするために詳細に説明したものであり、必ずしも、説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。

また、ある実施形態または変形例の構成の一部を他の実施形態または変形例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態または変形例の構成に、他の実施形態または変形例の構成の一部もしくは全てを加えることも可能である。
また、実施形態または変形例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

１Ａ，１Ｂ，１Ｃ 室外機
１ 室内熱交換器
２ 室外熱交換器
３ 圧縮機
４ 膨張弁
５ 四方弁
６ 室内送風ファン
７ 室外送風ファン（送風機）
９ａ 圧縮機室（機械室）
９ｂ 送風機室
１０ａ トップカバー
１０ｂ フロントカバー
１７，１７Ｂ，１７Ｃ 放熱部品
１７ａ 冷却フィン（空冷フィン）
１８ 発熱性電気部品箱
１８Ｔ，１８ＴＢ 天面
１８ＳＢ 左側面
１９ 電装品箱
１９Ｓ１，１９Ｓ２ 左側面部
２０，２０Ｃ 仕切板
Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３ 接触面積
ＬＣ 距離

Claims (5)

1. 外郭を構成する筐体と、
   前記筐体の内部に収容された圧縮機および室外熱交換器と、
   前記室外熱交換器に外気を送風する送風機と、
   前記筐体の内部空間を、前記圧縮機が収容される機械室と前記室外熱交換器および前記送風機が収容される送風機室とに仕切る仕切板と、
   前記仕切板に対して垂直に設置されるとともに前記圧縮機の上方に設置され、少なくとも前記圧縮機および前記室外熱交換器を制御する電装品が収容される電装品箱と、
   前記仕切板に面接触する放熱部品と、
   を備えることを特徴とする、空気調和機の室外機。
2. 前記放熱部品はさらに前記電装品箱と面接触するとともに、
   前記放熱部品は前記電装品箱の内部に収容された発熱性電気部品箱とも面接触していること
   を特徴とする、請求項１に記載の空気調和機の室外機。
3. 前記放熱部品と前記電装品箱との接触面積は、前記放熱部品と前記発熱性電気部品箱との接触面積よりも大きいこと
   を特徴とする、請求項２に記載の空気調和機の室外機。
4. 前記放熱部品と仕切板との接触面積は、前記放熱部品と前記発熱性電気部品箱との接触面積よりも大きいこと
   を特徴とする、請求項２に記載の空気調和機の室外機。
5. 請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の空気調和機の室外機を用いた空気調和機。

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