JP2000022363A - 電気回路素子用放熱フィン、室外ユニット、及び空気調和機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電気回路素子の放熱を、より促すような高性
能の放熱フィンを提供する。また、当該放熱フィンを適
用した室外ユニット及び空気調和機を提供する。 【解決手段】 放熱フィンＦは、パワートランジスタ
（電気回路素子）Ｐ面に密着する基礎板１と、その基礎
板１上に立設された複数の主放熱板２が備えられた構成
となっている。これら主放熱板２には、板表面に直線的
に伸びた樹枝状形態の副放熱板３が複数形成されたもの
となっている。これら副放熱板３によって、放熱フィン
Ｆ全体の表面積は増大することになる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電気回路素子から
発生する熱を放散させる放熱フィンに関し、特に当該放
熱フィンを、暖房又は冷房により快適な室内環境を提供
する空気調和機に適用したものに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】空気調和機は、室内ユニット及び室外ユ
ニットの二つの大きな構成要素からなっている。これら
それぞれには、冷媒と室内気との間及び冷媒と室外気と
の間における熱交換を行う室内熱交換器及び室外熱交換
器が備えられている。

【０００３】これら室内熱交換器及び室外熱交換器は、
他に圧縮機、膨張弁等の要素を加えて冷媒回路を構成す
る要素になっている。冷媒はこの回路を物理的に循環す
ることで、熱的にも高温高圧気体、低温低圧気体、高温
高圧液体、低温低圧液体という状態変化の循環プロセス
を辿り、室内の冷暖房を実現することになる。なお、こ
の室内の冷暖房は、直接的には前記室内熱交換器内の冷
媒と室内気との熱交換により実現されることになる。

【０００４】ちなみに、暖房は、圧縮機で高温高圧の気
体とされた気体冷媒を室内熱交換器に送出して、当該冷
媒と室内気との間で熱交換を行うことにより実現され
る。また冷房は、高温高圧の気体冷媒を室外熱交換器に
送出して室外気と熱交換させて高温高圧の液冷媒とし、
これをさらに膨張弁に通すことで低温低圧化させて室内
熱交換器に送出し、この冷媒と室内気との間で熱交換を
行うことにより実現される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前記室外ユ
ニットには、当該室外ユニットに関する動作制御等を行
うコントロールボックスが備えられている。このコント
ロールボックスは、各種電気回路素子で構成されている
が、その中で中心的な役割を担うものの一つが、パワー
トランジスタである。

【０００６】このパワートランジスタは運転時に多量の
熱を発生する。この熱を放置しておくとパワートランジ
スタ自身の動作不良を招くばかりでなく、周囲の電気回
路素子にも悪影響を与える。したがって、熱を放散させ
るような手段が必要となる。パワートランジスタには、
この熱の放散を目的として、放熱フィンが備えられてい
る。放熱フィンとは、図４に示すように、パワートラン
ジスタＰ面に密着する基礎板１と、この基礎板１上に立
設された複数の主放熱板２とを備えた構成となってい
る。放熱フィンはパワートランジスタＰから発せられた
熱を吸収するとともに、各主放熱板２間を抜ける空気に
より冷やされる。これによりパワートランジスタＰの放
熱を行うものである。

【０００７】しかし、パワートランジスタＰ周囲にこも
る熱は相当量に達するため、上記放熱フィンのような形
態では十分であるとはいえず、さらなる放熱性の向上が
望まれている現状にある。特に、夏期等、外部温度が比
較的高い場合には、上記した熱の問題はより明らかに認
められ、このような状況でも十分な放熱を促さなければ
パワートランジスタＰの動作、そして室外ユニット、空
気調和機の動作に影響を及ぼすことが考えられる。

【０００８】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、その目的とするところは、パワートランジスタの放
熱を、より促すような高性能の放熱フィンを提供するこ
とにある。また、当該放熱フィンを適用した室外ユニッ
ト及び空気調和機を提供する。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の課題を
解決するために以下の手段をとった。すなわち、請求項
１記載の電気回路素子用放熱フィンは、電気回路素子に
取り付けられる基礎板と、該基礎板上に立設された複数
の主放熱板と、該主放熱板のそれぞれに対して直線的に
伸びた複数の副放熱板とにより構成されていることを特
徴とするものである。

【００１０】これによれば、主放熱板の表面積に加え
て、副放熱板を加えたことによって放熱フィン全体の表
面積が増加することから、放熱性能の向上が見込めるこ
とになる。また、副放熱板は直線的に伸びた形態となっ
ているから、形状的には比較的単純であって、当該副放
熱板を備えた主放熱板の加工ひいては前記基礎板をも含
めた放熱フィン全体の加工が容易となる。

【００１１】さらに、請求項２記載の室外ユニットは、
室外熱交換器と、該室外熱交換器又は室内熱交換器に高
温高圧の気体冷媒を送出する圧縮機とを備えた室外ユニ
ットであって、該室外ユニットには、各種電気回路素子
により構成された制御部が備えられており、前記電気回
路素子のうち少なくとも一つには、該電気回路素子に取
り付けられる基礎板と、該基礎板上に立設された複数の
主放熱板と、該主放熱板のそれぞれに対して形成された
複数の副放熱板とにより構成されている電気回路素子用
放熱フィンが付設されていることを特徴とする。

【００１２】これによれば、室外ユニットに備えられて
いる制御部を構成する電気回路素子には上述した放熱フ
ィンが設けられていることから、当該電気回路素子から
発する熱を効率的に外部へと放散することとなり、結
果、室外ユニットを安定的に動作させることが可能であ
る。

【００１３】加えて請求項３記載の空気調和機は、室外
熱交換器と、該室外熱交換器又は室内熱交換器に高温高
圧の気体冷媒を送出する圧縮機と、各種電気回路素子に
より構成された制御部と、前記電気回路素子のうち少な
くとも一つに付設され該電気回路素子に取り付けられる
基礎板と、該基礎板上に立設された複数の主放熱板と、
該主放熱板のそれぞれに対して形成された複数の副放熱
板とにより構成されている電気回路素子用放熱フィンと
が備えられている室外ユニットと、吸込口から室内気を
吸い込みかつ吹出口から吹き出すためのファンと、前記
室内気と前記室外ユニットから供給された冷媒との間で
熱交換を行う室内熱交換器とを備えた室内ユニットとを
備えたことを特徴とする。

【００１４】この空気調和機は、請求項２記載の室外ユ
ニットを備えたものであると言うことができる。すなわ
ち、本空気調和機は、制御部における電気回路素子から
発する熱を外部へと効率的に放散することによって、室
外ユニットの安定した動作が保障されるという作用を有
した空気調和機であるということがいえる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下では、本発明の実施の形態に
ついて、図を参照して説明する。図１は空気調和機の全
体構成を示す説明図である。空気調和機は、室内ユニッ
ト１０及び室外ユニット２０から構成されている。これ
ら室内ユニット１０及び室外ユニット２０は、冷媒が導
通する冷媒配管３０や図示しない電気配線等により接続
されている。冷媒配管３０は２本備えられており、冷媒
は、その一方において室内ユニット１０から室外ユニッ
ト２０へ、また他方において室外ユニット２０から室内
ユニット１０へと流れることになる。

【００１６】室内ユニット１０は、ベース１１と前面パ
ネル１２とが一体的に構成されたものとなっている。ベ
ース１１にはプレートフィンチューブ型の室内熱交換
器、略円筒形状のクロスフローファン（ファン）等の各
種機器が備えられている。なお、これらはともに図示さ
れていない。ベース１１には、この他室内ユニット１０
に関する動作制御等を行う、各種電気回路素子から構成
されたコントロール部１１ａが備えられている。コント
ロール部１１ａには運転状況やエラーモードを表示する
ための適当なインジケータ１１ｂが備えられている。こ
のインジケータ１１ｂは、前面パネル１２に設けられた
透視部１２ａにより、外部から確認可能となっている。
なお、ベース１１の後方には、据え付け板１３が備えら
れ、これにより室内ユニット１０を室内の壁等に設置す
ることが可能となっている。

【００１７】前面パネル１２には、吸込グリル（吸込
口）１２ｂが前面及び上面のそれぞれに形成されてい
る。室内の空気は、これら吸込グリル１２ｂにより多方
向から室内ユニット１０内に吸い込まれるようになって
いる。ちなみに、吸込グリル１２ｂの背後にはエアフィ
ルタ１２ｃが備えられており、吸い込まれた空気等の粉
塵を除く働きをしている。また、前面パネル１２には、
その下方に吹出口１２ｄが形成されており、ここから暖
められた空気あるいは冷やされた空気が吹き出されるよ
うになっている。なお、この空気吸込及び空気吹出は、
前記クロスフローファンが回転することによって行われ
る。

【００１８】室外ユニット２０には、筐体２０ａ内に室
外熱交換器２０ｂ、プロペラファン２０ｃ、圧縮機２０
ｆ、コントロールボックス（制御部）２０ｇ等が備えら
れている。室外熱交換器２０ｂは、周囲に多数のコルゲ
ートフィンを備えた冷媒配管により構成されており、冷
媒と室外気との熱交換を実現するためのものである。プ
ロペラファン２０ｃは、筐体２０ａ内に背面から前面へ
と抜ける風を生じさせることにより新たな空気を常に筐
体２０ａ内に取り込んで、熱交換効率の向上を図るため
に設けられている。

【００１９】なお、前記室外熱交換器２０ｂ及びプロペ
ラファン２０ｃが外部と向き合う筐体２０ａ面には、そ
れぞれフィンガード２０ｄ及びファンガード２０ｅが設
けられている。フィンガード２０ｄは、前記コルゲート
フィンが外部からの不意の衝撃により破損することなど
がないように設けられているものである。ファンガード
２０ｅも、これと同様にプロペラファン２０ｃを外部衝
撃から保護することを一つの目的とするとともに、外気
に含まれる粉塵等を筐体２０ａ内に取り込ませないこと
を目的として備えられているものである。

【００２０】圧縮機２０ｆは、低温低圧の気体冷媒を、
高温高圧の気体冷媒に変換して吐出するものであり、冷
媒回路を構成する部品の中では最も中心的な働きを担う
ものである。ちなみに冷媒回路とは、この圧縮機２０ｆ
に加えて、上記した室内熱交換器、室外熱交換器２０
ｂ、冷媒配管３０、膨張弁、及び冷媒の流れ方向を規定
する四方弁（膨張弁及び四方弁は共に不図示）等から概
略構成され、冷媒を室内ユニット１０と室外ユニット２
０との間で循環させる回路である。

【００２１】コントロールボックス２０ｇは、前記プロ
ペラファン２０ｃ、圧縮機２０ｆ、その他室外ユニット
２０に備えられた各種機器に関する動作制御等を行うも
ので、各種電気回路素子から構成されているものであ
る。

【００２２】室外ユニット２０には、上記の他、筐体２
０ａを支持するとともに外部振動等の影響を回避するた
め、台座２０ｈが備えられている。また、前記圧縮機２
０ｆに近い筐体２０ａの壁は、前記圧縮機２０ｆのメン
テナンス等を実施するため取り外し可能なパネル２０ｉ
を備えたものとなっている。

【００２３】以下では、これらの構成となる空気調和機
の作用について、暖房運転時及び冷房運転時のそれぞれ
の場合に分けて説明する。まず、暖房運転時には、圧縮
機２０ｆで高温高圧の気体とされた冷媒は、冷媒配管３
０を通り室内ユニット１０における図示しない室内熱交
換器に送られる。室内ユニット１０内では、クロスフロ
ーファンにより吸込グリル１２ｂから取り込まれた室内
気に対して、室内熱交換器を通過する高温高圧の気体冷
媒から熱が与えられる。このことにより、前面パネル１
２下方の吹出口１２ｄから温風が吹き出されることにな
る。また同時に、高温高圧の気体冷媒は、前記室内熱交
換器において凝縮液化し、高温高圧の液冷媒となる。

【００２４】この高温高圧の液冷媒は、再び冷媒配管３
０を通って室外ユニット２０における室外熱交換器２０
ｂに送られる。室外ユニット２０では、プロペラファン
２０ｃにより筐体２０ａ内に取り込まれた新しい室外気
から、室外熱交換器２０ｂを通過する高温高圧の液冷媒
が熱を奪うことになる。高温高圧の液冷媒は、このこと
により蒸発気化して低温低圧の気体冷媒となる。これが
再び圧縮機２０ｆに送出され、上記過程を繰り返すこと
になる。

【００２５】冷房運転時には、冷媒は上記とは逆方向に
冷媒回路中を流れる。すなわち、圧縮機２０ｆで高温高
圧の気体とされた冷媒が、冷媒配管３０を通過して室外
熱交換器２０ｂに送られ、室外気に熱を与えて凝縮液化
し高温高圧の液冷媒となる。この高温高圧の液冷媒は、
図示しない膨張弁を通過して低温低圧の液冷媒となり、
再び冷媒配管３０を通り図示しない室内熱交換器に送ら
れる。低温低圧の液冷媒は、ここで室内気から熱を奪っ
て当該室内気を冷却するとともに、冷媒自身は蒸発気化
して低温低圧の気体冷媒となる。これが再び圧縮機２０
ｆに送出され、上記過程を繰り返すことになる。

【００２６】これらの運転は、室内ユニット１０内に収
められたコントロール部１１ａ及び室外ユニット２０内
に収められたコントロールボックス２０ｇが協調するこ
とによって制御される。

【００２７】以下では、本発明の特徴的部分について説
明する。室外ユニット２０内に収められている前記コン
トロールボックス２０ｇは、先述した通り各電気回路素
子により構成されているが、その内の一つにパワートラ
ンジスタ（電気回路素子）がある。パワートランジスタ
Ｐには、図２に示すように、その下面に密着するように
電気回路素子用放熱フィンＦ（以下放熱フィンと略す）
が取り付けられている。放熱フィンＦは、パワートラン
ジスタＰから発生する熱を吸収するとともに、当該熱を
外部に放散するために設けられているものである。

【００２８】放熱フィンＦは、図２に示すように、パワ
ートランジスタＰ下面に密着する基礎板１と、その基礎
板１上に立設された複数の主放熱板２が備えられた構成
となっている。これら主放熱板２には、その板表面にお
いて直線的に伸びた樹枝状形態の副放熱板３が複数形成
されている。なお、図２においては、これらの副放熱板
３が斜め方向を向くように形成された例を示したが、こ
れら副放熱板３は主放熱板２に対して垂直方向に形成す
るようにしてもよい。ちなみに、本実施形態における放
熱フィンＦは、熱拡散率が大きくかつ軽量であるアルミ
ニウムにより構成されている。

【００２９】放熱フィンＦを備えたパワートランジスタ
Ｐは、コントロールボックス２０ｇ内に配置される。ま
た、コントロールボックス２０ｇは、図１に示すように
室外ユニット２０の筐体２０ａ内に収められる。図１に
おいては、パネル２０ｉ上方に風穴２０ｊが形成されて
いる。この風穴２０ｊからは、プロペラファン２０ｃが
回転することによって、コントロールボックス２０ｇ付
近を風が抜けることになり、これが主放熱板２間を通り
抜けることによって、パワートランジスタＰの熱放散が
促されることになる。

【００３０】このとき、主放熱板２表面に形成された副
放熱板３は、放熱フィンＦ全体としての表面積を増大さ
せることになっているため、前記風との接触面積が、副
放熱板３がない場合と比較して増加していることがわか
る。すなわち、放熱性能が高まっていることになる。し
たがって、パワートランジスタＰは、速やかに熱を放散
させ常に安定した動作を行うことができる。このこと
は、当該パワートランジスタＰを配置するコントロール
ボックス２０ｇを備えた室外ユニット２０の安定した動
作、ひいては空気調和機の安定した動作に寄与すること
が明白である。

【００３１】また、上記のように放熱性能が向上するこ
とは、本実施形態における放熱フィンＦと従来の放熱フ
ィンとを、ある一定の性能を発揮するという観点から比
較した場合に、前者の放熱フィンＦは小型化が図れるこ
とがわかる。換言すれば、本実施形態における放熱フィ
ンＦは、小型化した場合でも従来の放熱フィンに比肩す
る表面積を確保することができるから、十分な放熱性能
を備えているということがいえる。

【００３２】さらに本実施形態における放熱フィンＦ
は、図２の矢印Ａの方向に押し出し加工によって形成さ
れるものである。したがって、副放熱板３が上述したよ
うな直線的に伸びた樹枝状形態で形成されていること
は、前記同様の加工方法、すなわち矢印Ａ方向への押し
出し加工を適用することが可能であるとともに、それに
用いられる金型の成形も容易となる。したがって、本実
施形態における放熱フィンＦは、容易にかつ安価に形成
され得る。

【００３３】なお、上記においては、放熱フィンＦが、
室外ユニット及び空気調和機に適用された例を示した
が、放熱フィンＦ自体は他の機器に備えられる電気回路
素子に適用することが可能である。例えば、テレビ、ビ
デオデッキ等の他の家電製品に用いられているパワート
ランジスタに、本発明の放熱フィンＦを適用することは
可能である。

【００３４】また、放熱フィンＦの形態としては、上記
以外にも、図３に示すような副放熱板４を備えたような
形態のものであってもよい。これは、図２における副放
熱板３に対して、さらに分岐する板４ａを備えたような
形態となっている。これにより、放熱フィンＦの表面積
はさらに増すことになり、それにともなって放熱性能も
向上することになる。要は、本発明が規定する放熱フィ
ンＦとは、主放熱板に対して直線的に伸びた副放熱板が
形成されたものであればよい。

【００３５】また、室内ユニット１０や室外ユニット２
０の具体的構成は、上記形態に特に限定されるものでは
ない。すなわち、室内ユニット、室外ユニット、及び当
該室外ユニットに搭載されるコントロールボックスを備
えた空気調和機であれば、いかなる形態の空気調和機に
対しても本発明は適用可能である。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１記載の放
熱フィンは、主放熱板に副放熱板を形成したものとなっ
ている。これにより、放熱フィン全体として表面積は増
大することとなり、電気回路素子に対する放熱性能はよ
り高まる。したがって、当該放熱フィンを取り付けられ
た電気回路素子は、安定した動作が保障される。また、
前記副放熱板は主放熱板に対して直線的に伸びた形態と
なっていることにより、副放熱板を備えた主放熱板の加
工、ひいては前記基礎板をも含めた放熱フィン全体の加
工が容易となる。特に、実施形態において示したよう
に、当該放熱フィンを押し出し加工する場合を考えれ
ば、容易にかつ安価に形成することができる。

【００３７】さらに請求項２記載の室外ユニットは、そ
の内部に備えられた制御部における電気回路素子に前記
した放熱フィンを備えたものであるから、当該電気回路
素子から発する熱を効率的に外部へと放散することとな
り、電気回路素子の安定動作、すなわち室外ユニットの
安定的な動作制御を実現することができる。より直截的
に言えば、室外ユニットを安定的に動作させることが可
能となる。

【００３８】加えて請求項３記載の空気調和機は、前記
室外ユニットを備えたものであると言うことができるか
ら、前記効果をそのまま享受できる。すなわち、安定し
た室外ユニットの動作が保障されることにより、結果的
に空気調和機の安定的な動作を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 空気調和機の全体構成を示す説明図である。

【図２】 放熱フィンの構成を示す断面図である。

【図３】 図２に示す放熱フィンとは別形態となるもの
の構成を示す断面図である。

【図４】 従来の放熱フィンの構成を示す断面図であ
る。

【符号の説明】

１ 基礎板 ２ 主放熱板 ３ 副放熱板 １０ 室内ユニット １２ｂ 吸込グリル（吸込口） １２ｄ 吹出口 ２０ 室外ユニット ２０ｂ 室外熱交換器 ２０ｆ 圧縮機 ２０ｇ コントロールボックス（制御部） Ｐ パワートランジスタ（電気回路素子） Ｆ 放熱フィン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小林 国浩 愛知県西春日井郡西枇杷島町旭町３丁目１ 番地 三菱重工業株式会社エアコン製作所 内 (72)発明者 後藤 隆司 愛知県西春日井郡西枇杷島町旭町３丁目１ 番地 三菱重工業株式会社エアコン製作所 内 Ｆターム(参考） 5E322 AA01 AA02 AA11 AB11 BA01 BA05 BB03 BB10 BC02 DB01 FA01

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電気回路素子に取り付けられる基礎板
   と、該基礎板上に立設された複数の主放熱板と、該主放
   熱板のそれぞれに対して直線的に伸びた複数の副放熱板
   とにより構成されていることを特徴とする電気回路素子
   用放熱フィン。
2. 【請求項２】 室外熱交換器と、 該室外熱交換器又は室内熱交換器に高温高圧の気体冷媒
   を送出する圧縮機とを備えた室外ユニットであって、 該室外ユニットには、各種電気回路素子により構成され
   た制御部が備えられており、前記電気回路素子のうち少
   なくとも一つには、該電気回路素子に取り付けられる基
   礎板と、該基礎板上に立設された複数の主放熱板と、該
   主放熱板のそれぞれに対して形成された複数の副放熱板
   とにより構成されている電気回路素子用放熱フィンが付
   設されていることを特徴とする室外ユニット。
3. 【請求項３】 室外熱交換器と、 該室外熱交換器又は室内熱交換器に高温高圧の気体冷媒
   を送出する圧縮機と、 各種電気回路素子により構成された制御部と、 前記電気回路素子のうち少なくとも一つに付設され該電
   気回路素子に取り付けられる基礎板と、該基礎板上に立
   設された複数の主放熱板と、該主放熱板のそれぞれに対
   して形成された複数の副放熱板とにより構成されている
   電気回路素子用放熱フィンとが備えられている室外ユニ
   ットと、 吸込口から室内気を吸い込みかつ吹出口から吹き出すた
   めのファンと、前記室内気と前記室外ユニットから供給
   された冷媒との間で熱交換を行う室内熱交換器とを備え
   た室内ユニットとを備えたことを特徴とする空気調和
   機。