JP2005331141A - Cooling system, air conditioner, refrigeration air conditioning device, and cooling method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、冷却システム、空調機、冷凍空調装置、および冷却方法に関する。 The present invention relates to a cooling system, an air conditioner, a refrigeration air conditioner, and a cooling method.
図２４は、空気調和機（以下「空調機」と称す）に装備された冷凍サイクルを模式的に説明する構成図である。図２４において、空調機９００に装備された冷凍サイクル９０は、冷媒を圧縮する圧縮機９１と、冷媒と大気との間で熱交換をする熱源側熱交換器９３と、冷媒を減圧する減圧手段９４（キャピラリーチューブ、電子膨張機構等）と、冷媒と大気との間で熱交換をする利用側熱交換器９５と、これらを接続して冷媒が循環する冷媒回路を形成する冷媒管９６とによって形成されている。そして、該冷媒回路には冷媒の循環方向を切り換える循環方向変更手段９２（四方弁等）が設置されている。
また、冷凍サイクル９０に対峙して、熱源側熱交換器９３を通過する風路を形成する熱源側ファン９３ｆ（以下「室外ファン」と称す）と、利用側熱交換器９５を通過する風路を形成する利用側ファン９５ｆ（以下「室内ファン」と称す）とが配置されている。
FIG. 24 is a configuration diagram schematically illustrating a refrigeration cycle equipped in an air conditioner (hereinafter referred to as “air conditioner”). In FIG. 24, the refrigeration cycle 90 equipped in the
In addition, a heat
そして、空調機９００は、圧縮機９１、循環方向変更手段９２、熱源側熱交換器９３（室外熱交換器に同じ）、減圧手段９４、および室外ファン９３ｆを収納する室外ユニット９１０と、利用側熱交換器９５（室内熱交換器に同じ）および室内ファン９５ｆを収納する室内ユニット９２０とを有している。そして、室外ユニッ９１０と室内ユニット９２０とは冷媒管９６の一部によって連結され、該連結部の内、気液二相状態の冷媒が流れる範囲を冷媒液配管９６ｃと、ガス状態の冷媒が流れる範囲を冷媒ガス配管９６ｇと称す。
The
図２４の（ａ）は、室内ユニット９２０によって室内を冷房する状況、すなわち、室外ユニット９１０において冷媒が凝縮され、室内ユニット９２０において冷媒が蒸発する状況を示している。
まず、圧縮機９１において圧縮されて高温高圧になったガス状の冷媒は、循環方向変更手段９２において熱源側熱交換器９３に向かう（図中、位置Ａから位置Ｂに向かう）流れ方向に切り換えられ、熱源側熱交換器９３に流入する。熱源側熱交換器９３は室外ファン９３ｆの形成する風路内にあって、大気との間で熱交換しているため、ガス状の冷媒は冷却されて凝縮（液化に同じ）する。
そして、凝縮した低温高圧冷媒（位置Ｃから位置Ｄの間）は減圧手段９４に流入し、そこで、減圧された低温低圧冷媒は冷媒液配管９６ｃ（位置Ｅから位置Ｆの間）を経由して利用側熱交換器９５に流入する。利用側熱交換器９５は室内ファン９５ｆの形成する風路内にあって、室内空気との間で熱交換しているため、低温低圧冷媒は加熱されて蒸発するから、このときの蒸発熱によって室内空気は冷却されることになる。
さらに、蒸発ガス化した冷媒は循環方向変更手段９２において熱源側熱交換器９１に向かう（位置Ｇから位置Ｈに向かう）流れ方向に切り換えられ、熱源側熱交換器９１に再度流入、すなわち、循環する。
FIG. 24A shows a situation where the indoor unit 920 cools the room, that is, a situation where the refrigerant is condensed in the
First, the gaseous refrigerant compressed to high temperature and high pressure in the
The condensed low-temperature and high-pressure refrigerant (between position C and position D) flows into the decompression means 94, where the decompressed low-temperature and low-pressure refrigerant passes through the refrigerant liquid pipe 96c (between position E and position F). It flows into the use side heat exchanger 95. Since the use side heat exchanger 95 is in the air passage formed by the indoor fan 95f and exchanges heat with the indoor air, the low-temperature and low-pressure refrigerant is heated and evaporates. The room air will be cooled.
Further, the evaporated gas refrigerant is switched in the circulation direction changing means 92 to the flow direction toward the heat source side heat exchanger 91 (from the position G toward the position H) and flows again into the heat source
図２４の（ｂ）は、室内ユニット９２０によって室内を暖房する状況、すなわち、室外ユニット９１０において冷媒は蒸発し、室内ユニット９２０において冷媒が凝縮して室内空気を加熱する状況を示している。
まず、圧縮機９１において圧縮されて高温高圧になったガス状の冷媒は、循環方向変更手段９２において利用側熱交換器９５に向かう（図中、位置Ａから位置Ｇに向かう）流れ方向に切り換えられ、冷媒ガス配管９６ｇを経由して利用側熱交換器９５に流入する。利用側熱交換器９５は室内ファン９５ｆの形成する風路内にあって、室内空気と熱交換しているため、ガス状の冷媒は冷却されて凝縮（液化に同じ）するから、このときの凝縮熱によって室内空気が加熱される。
そして、液状になった低温高圧冷媒は冷媒液配管９６ｃ（位置Ｆから位置Ｅの間）を経由して減圧手段９４に流入し、そこで、減圧されて気液二相状態の低温低圧冷媒（位置Ｄから位置Ｃの間）となり、さらに、熱源側熱交換器９３に流入する。熱源側熱交換器９３は室外ファン９３ｆの形成する風路内にあって、大気との間で熱交換しているから、低温低圧冷媒は加熱されて蒸発することになる。そして、蒸発ガス化した冷媒は循環方向変更手段９２において熱源側熱交換器９１に向かう（位置Ｂから位置Ｈに向かう）流れ方向に切り換えられ、熱源側熱交換器９１に再度流入、すなわち、循環する。
FIG. 24B shows a situation where the room is heated by the indoor unit 920, that is, a situation where the refrigerant evaporates in the
First, the gaseous refrigerant compressed to a high temperature and high pressure in the
Then, the low-temperature and high-pressure refrigerant that has become liquid flows into the decompression means 94 via the refrigerant liquid pipe 96c (between position F and position E), where it is decompressed and the gas-liquid two-phase state low-temperature and low-pressure refrigerant (position Between D and position C) and further flows into the heat source
図２５は従来の空調機を模式的に示す、（ａ）は室外ユニットの正面図、（ｂ）は電気品室の拡大正面図である。
図２５の（ａ）において、空調機９００の室外ユニット９１０には、圧縮器９１の上方に電気品室９７と、圧縮器９１の側方に室外ファン９３ｆと、室外ファン９３ｆに対峙して熱源側熱交換器９３（室外熱交換器に同じ）が配置されている。そして、電気品室９７の側壁（外面）で室外ファン９３ｆに近い位置に配にヒートシンク９９が設置されている。
図２５の（ｂ）において、電気品室９７の内部には電気品９８が収納されている。電気品９８とは、発熱性の半導体素子９８ｈ（電力変換素子等）およびその他の電気素子９８ｓ（電気部品や電子部品類を含む）の総称であって、それぞれ、基板９８ｋに形成された回路の所定位置に設置され、基板９８ｋが電気品室９７内に収納されている。
FIG. 25 schematically shows a conventional air conditioner, (a) is a front view of an outdoor unit, and (b) is an enlarged front view of an electrical component room.
In FIG. 25A, the
In FIG. 25B, an electrical product 98 is housed in the
したがって、発熱性半導体素子９８ｈは、電気品室９７の側壁を介してヒートシンク９９に熱的に結合しているから、発熱性半導体素子９８ｈにおいて発生した熱は直接または電気品室９７の側壁を介してヒートシンク９９に伝達され、大気中に放散されることになる。なお、ヒートシンク９９は、熱伝導性の良好な板材（金属板等）を所定間隔で並設したものである（いわゆるラジエータに同じ）。
また、その他の電気素子９８ｓにおいて発生した熱（発熱量は僅かである）を放散するため、電気品室９７に開口部９７ａ、９７ｂ、９７ｃを設け、積極的に空気流れ（図中、矢印で模式的に示す）を形成している。
なお、発熱性半導体素子９８ｈやその他の電気素子９８ｓの数や配置の形態、並びにヒートシンク９９の形態や開口部９７ａ、９７ｂ、９７ｃの数量等は図示するものに限定しない。
Therefore, since the heat-generating
In addition, in order to dissipate the heat generated in the other
It should be noted that the number and arrangement of the heat-generating
ところで、近年、空調機の大型化に伴い前記発熱性の半導体素子から発生する熱量が増大し、該増大に対応するためヒートシンクの放熱面積の増大や放熱効率の向上、すなわち、前記金属板の面積や枚数の増大あるいは並設間隔の拡大が要請されている。しかしながら、かかる要請は空調機の室外ユニットの小型化に逆行したり、また、室外ユニットを大型にしないようにしようとすると、ヒートシンクの設置エリアの限界から放熱量に限界が生じたりしていた。このため、発熱性半導体素子の駆動限界から空調機の性能を低下させる運転を強いられることになっていた。
そこで、ヒートシンクに代えてヒータパイプを用い、発熱性半導体素子から発生する熱を冷凍サイクルの低圧部に熱輸送して熱放散を促進し、放熱効率を向上させる発明が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
By the way, in recent years, the amount of heat generated from the exothermic semiconductor element has increased with the increase in size of the air conditioner. There is also a demand for an increase in the number of sheets or an increase in the parallel interval. However, such a request goes against the downsizing of the outdoor unit of the air conditioner, and if the outdoor unit is not made large, the heat dissipation amount is limited due to the limit of the heat sink installation area. For this reason, the driving | running which reduces the performance of an air conditioning machine was to be forced from the drive limit of an exothermic semiconductor element.
Thus, an invention has been disclosed in which a heater pipe is used instead of a heat sink, heat generated from the heat-generating semiconductor element is heat-transported to the low-pressure part of the refrigeration cycle, heat dissipation is promoted, and heat dissipation efficiency is improved (for example, Patent Document 1).
前記特許文献１に開示された発明は、発熱性半導体素子の発熱部に取付金具を設置して、該取付金具と冷凍サイクルの低圧部との間をヒートパイプによって熱的に結合したものである。このため、発熱性半導体素子の発熱部の放熱に有効であって、高い能力で冷凍サイクルを運転する場合でも、該発熱部の十分な放熱が得られるものである。
しかしながら、発熱性半導体素子と冷凍サイクルの低圧部とをヒートパイプを用いて熱的に結合するため以下の問題がある。
In the invention disclosed in
However, since the exothermic semiconductor element and the low-pressure part of the refrigeration cycle are thermally coupled using a heat pipe, there are the following problems.
（あ）ヒートパイプの蒸発側（受熱側に同じ）を発熱性半導体素子に、凝縮側（放熱側に同じ）をアキュムレータ又はその近傍の冷媒管（低圧の冷媒が通過する範囲）に設置するため、凝縮側の配置位置が限定され、かつ、凝縮側を蒸発側よりも鉛直方向で高い位置に配置する必要から機器配置の自由度が低下する。
（い）発熱性半導体素子以外の電気素子からの発熱は僅かではあるが、その放熱は電気品室内を流れる空気流れに依存しているため、かかる空気流れを形成するため電気品室を密閉構造にすることができない。
（う）このため、前記空気流れを形成するために設けた開口部から、塩分、水分、粉塵、あるいは昆虫や小動物等が電気品室内に侵入することがあり、保全性が低下する。
(A) To install the evaporation side (same as the heat receiving side) of the heat pipe in the exothermic semiconductor element and the condensing side (same as the heat dissipation side) in the accumulator or the nearby refrigerant pipe (the range through which the low-pressure refrigerant passes) The arrangement position on the condensing side is limited, and the degree of freedom of equipment arrangement is reduced because the condensing side needs to be arranged at a position higher in the vertical direction than the evaporation side.
(Ii) Although heat generation from electrical elements other than exothermic semiconductor elements is slight, the heat dissipation depends on the air flow flowing in the electrical component chamber, so the electrical component chamber is sealed to form such an air flow. I can't.
(Iii) For this reason, salt, moisture, dust, insects, small animals, or the like may enter the electrical component room from the opening provided to form the air flow, and the maintainability deteriorates.
本発明は上記に鑑みてなされたものであって、電気品を冷却する十分な能力を有する信頼性の高い冷却システム、空調機、冷凍空調装置、および冷却方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and an object thereof is to provide a highly reliable cooling system, an air conditioner, a refrigeration air conditioner, and a cooling method having a sufficient ability to cool an electrical product.
本発明に係る冷却システムは、冷媒を圧縮する圧縮機と、冷媒と大気との間で熱交換をする熱源側熱交換器と、冷媒を減圧する減圧手段と、冷媒と大気との間で熱交換をする利用側熱交換器と、これらの機器を接続して冷媒が循環する冷媒回路を形成する冷媒管と、前記熱源側熱交換器を通過する風路を形成する熱源側ファンと、前記利用側熱交換器を通過する風路を形成する利用側ファンと、これらの機器の１または２以上を制御するための電気品と、該電気品の一部または全部を収納する電気品室と、該電気品室に収納された電気品の発熱を放散するための冷却モジュールとを有し、
前記冷却モジュールがヒートパイプによって形成され、該ヒートパイプの蒸発側が、前記電気品室に収納された電気品の略全部の電気品に直接または受熱ブロックを介して設置され、前記電気品室から離隔して配置されることを特徴とする。
The cooling system according to the present invention includes a compressor that compresses a refrigerant, a heat source side heat exchanger that exchanges heat between the refrigerant and the atmosphere, a decompression unit that depressurizes the refrigerant, and heat between the refrigerant and the atmosphere. A use side heat exchanger that exchanges, a refrigerant pipe that forms a refrigerant circuit through which the refrigerant circulates by connecting these devices, a heat source side fan that forms an air passage that passes through the heat source side heat exchanger, and A use-side fan that forms an air passage that passes through the use-side heat exchanger, an electrical component for controlling one or more of these devices, and an electrical component room that houses part or all of the electrical component, And a cooling module for dissipating heat generated by the electrical equipment stored in the electrical equipment room,
The cooling module is formed by a heat pipe, and the evaporation side of the heat pipe is installed directly or via a heat receiving block on almost all electric components stored in the electric component chamber, and is separated from the electric component chamber. It is characterized by being arranged.
したがって、本発明に係る冷却システムは、電気品を冷却する十分な放熱能力を有し、かつ、機器配置に制約されない構成であって、高い冷却性能と信頼性とを有する。 Therefore, the cooling system according to the present invention has a sufficient heat dissipation capability for cooling an electrical product and is not limited by the arrangement of devices, and has high cooling performance and reliability.
以下、本発明に係る冷却システム、空調機、冷凍空調装置、および冷却方法を説明する。なお、以下の各図において、同じ部分または相当する部分には同じ符号を付し、一部の説明を省略する。 Hereinafter, a cooling system, an air conditioner, a refrigeration air conditioner, and a cooling method according to the present invention will be described. In the following drawings, the same or corresponding portions are denoted by the same reference numerals, and a part of the description is omitted.
［実施の形態１］
（冷却システム）
図１〜１２は本発明に係る冷却システムの実施の形態１を説明するための模式図であって、図１は斜視図、図２は電気品室の断面図、図３および４は冷却モジュールの斜視図、図５〜１２はバリエーションを示す斜視図である。
図１〜１２において、冷却システム１０１〜１０９は、冷凍サイクルを構成する各機器と、冷凍サイクルを制御する電気系と、電気系からの発熱を放散する放熱手段とを有している。以下、まず、冷却システム１０１〜１０９に共通する内容を、冷却システム１０１（図１〜５）について説明し、その後、バリエーションである冷却システム１０２〜１０９について、その特徴を説明する。
[Embodiment 1]
(Cooling system)
1 to 12 are schematic views for explaining a first embodiment of a cooling system according to the present invention. FIG. 1 is a perspective view, FIG. 2 is a sectional view of an electrical component room, and FIGS. 3 and 4 are cooling modules. FIGS. 5 to 12 are perspective views showing variations.
1-12, the cooling systems 101-109 have each apparatus which comprises a refrigerating cycle, the electric system which controls a refrigerating cycle, and the thermal radiation means to dissipate the heat_generation | fever from an electric system. Hereinafter, first, the contents common to the cooling systems 101 to 109 will be described for the cooling system 101 (FIGS. 1 to 5), and then the characteristics of the
（冷凍サイクル）
冷却システム１０１における冷凍サイクルは背景技術における冷凍サイクル９０（図２４参照）に同じであって、冷媒を圧縮する圧縮機３と、冷媒と大気との間で熱交換をする熱源側熱交換器５（以下「熱交換器」と称す）と、冷媒を減圧する減圧手段（キャピラリーチューブ、電子膨張機構等、図示しない）と、冷媒と大気との間で熱交換をする利用側熱交換器（図示しない）と、これらを接続して冷媒が循環する冷媒回路を形成する冷媒管（図示しない）とによって形成され、該冷媒回路には冷媒の循環方向を切り換える循環方向変更手段（四方弁等、図示しない）が設置されている。
また、該冷凍サイクルに対峙して、熱交換器５を通過する風路を形成する熱源側ファン４（以下「冷却ファン」と称す）と、利用側熱交換器を通過する風路を形成する利用側ファン（図示しない）とが配置されている。
(Refrigeration cycle)
The refrigeration cycle in the cooling system 101 is the same as the refrigeration cycle 90 (see FIG. 24) in the background art, and the heat source
Also, facing the refrigeration cycle, a heat source side fan 4 (hereinafter referred to as a “cooling fan”) that forms an air path that passes through the
（冷却ファン）
冷却ファン４は、熱交換器５と大気との熱交換を促進するために、風の流れ（以下「冷却風」または「風路」と称す）を形成するものである。図中、風の流れを矢印で模式的に示す。なお、熱交換器５は冷却ファン４に対して風路の上流側に配置されるものに限定するものではなく、下流側に配置されてもよい。
(cooling fan)
The cooling
（電気系）
電気系は、前記冷凍サイクルを制御するための電気品２と、電気品２を収納する電気品室１とを有する。電気品２とは、発熱性半導体素子（電力変換素子等）２１と、その他の電気素子２２であって、通常、回路が形成された基板２３上に配置されている。なお、発熱性半導体素子２１やその他の電気素子２２の数や配置の形態は図示するものに限定しない。
(Electrical system)
The electrical system includes an
（冷却モジュール）
放熱手段６（以下「ヒートパイプ冷却モジュール」または単に「冷却モジュール」と称す）は、ヒートパイプ８と、放熱フィン７と、受熱ブロック８２とを有している。
すなわち、ヒートパイプ８の蒸発側８１（以下「受熱側」と称す）には受熱ブロック８２が設置され、受熱ブロック８２が発熱性半導体素子２１およびその他の電気素子２２に当接し、一方、ヒートパイプ８の凝縮側８７（以下「放熱側」と称す）には放熱フィン７が設置され、放熱フィン７は冷却ファン４の形成する風路内に配置されている。
したがって、発熱性半導体素子２１およびその他の電気素子２２において発生した熱は、受熱ブロック８２を経由してヒートパイプ８の受熱側８１に熱伝導され、ヒートパイプ８によって放熱側８７に熱輸送され、ヒートパイプ８の放熱側８７からは放熱フィン７に熱伝導され、そして、放熱フィン７から前記風路内に効果的に放散される。
(Cooling module)
The heat dissipating means 6 (hereinafter referred to as “heat pipe cooling module” or simply “cooling module”) includes a
That is, a
Therefore, the heat generated in the exothermic semiconductor element 21 and the other
図４の（ａ）において、冷却モジュール６ａでは、ヒートパイプ８ａの受熱側８１ａが、略Ｘ方向に配置され、放熱側８７ａが略Ｙ方向に配置されている。このため、受熱ブロック８２ａはＸＹ面に略平行で、放熱フィン７ａはＹＺ面に略平行になっている。なお、ヒートパイプ８ａの受熱側８１ａは放熱側８７ａに対して、Ｚ方向（鉛直方向に同じ）で下方に配置される。
In FIG. 4A, in the
図４の（ｂ）において、冷却モジュール６ｂでは、ヒートパイプ８ｂの受熱側８１ｂが、略Ｙ方向に配置され、放熱側８７ｂが略Ｚ方向に配置されている。このため、受熱ブロック８２ｂはＸＹ面に略平行で、放熱フィン７ｂもＸＹ面に略平行になっている。なお、ヒートパイプ８ｂの受熱側８１ｂは放熱側８７ｂに対して、Ｚ方向（鉛直方向に同じ）で下方に配置される。
In FIG. 4B, in the
図４の（ｃ）において、冷却モジュール６ｃでは、ヒートパイプ８ｃが直線上であって略Ｚ方向に配置され、受熱ブロック８２ｃはＸＺ面に略平行で、放熱フィン７ｂはＸＹ面に略平行になっている。なお、ヒートパイプ８ｃの受熱側８１ｃは放熱側８７ｃに対して、Ｚ方向（鉛直方向に同じ）で下方に配置される。
In FIG. 4C, in the
図４の（ｄ）において、冷却モジュール６ｄは冷却モジュール６ａ（図４の（ａ））に略同一形状であるが、冷却モジュール６ｄは受熱ブロック８２ｄを電気品（図示しない）に摺動させながら当接するのに対して、前記冷却モジュール６ａは受熱ブロック８２ａを電気品（図示しない）に押し当てる点で相違する。
なお、以上は実施例の一部であって、ヒートパイプ８の本数や形態、受熱ブロック８２や放熱フィンの形態や、これらの位置関係は適宜変更されるものある。
In FIG. 4D, the
In addition, the above is a part of Example, The number and form of the
（ヒートパイプ）
ヒートパイプ８は、内部に作動液（水、代替フロン等）が封入された管体であって、熱伝導性の良好な金属（たとえば、銅、アルミニウム）等で形成されている。
すなわち、ヒートパイプ８の受熱側８１は放熱側８７より鉛直方向で低い位置または略同じ位置に配置されるから、作動液は、ヒートパイプ８の受熱側８１に熱伝達された熱によって蒸発し、蒸気流れとなって放熱側８７に移動し、放熱側８７の管壁に接触して冷却、凝縮され、そして、凝縮した作動液は重力によって受熱側８１に戻ることになる。
つまり、受熱側８１では蒸発潜熱を吸収して電気品２を冷却し、一方、放熱側では凝縮潜熱を放出し、該凝縮潜熱が放熱フィン７から前記風路内に放散されるから、効率の良い熱輸送が達成されている。
(heat pipe)
The
That is, since the
That is, the
ヒートパイプ８は１本または複数本であって、それぞれが略直線状で互いに略平行に配置されたり、あるいは発熱性半導体素子２１またはその他の電気素子２２の配置に対応してそれぞれ屈曲して配置されたりしている。
また、ヒートパイプ８の形状は断面円形や断面楕円形の管体に限定するものではなく、いずれの形状（たとえば、扁平な空洞等）であってもよい。また、大きさ（内径や長さ）はいずれであってもよい。さらに、ヒートパイプ８の内面は平滑なものに限定されず、微細な凹溝または凸条を設けてもよい。このとき、凝縮した作動液は毛細管現象によって移動が促進されることになる。
There are one or a plurality of
Moreover, the shape of the
（受熱ブロック）
受熱ブロック８２はヒートパイプ８に密着し、熱伝導性の良好な材料（たとえば、銅、アルミニウム等の金属）で略平面状に形成されている。そして、平面を形成するように配置された発熱性半導体素子２１およびその他の電気素子２２の面（図２において、下面）に当接しているから、広い面積で熱伝達され、これらが発生する熱を効果的にヒートパイプ８に熱伝導・熱伝達・熱輸送している。なお、受熱ブロック８２を撤去して、発熱性半導体素子２１およびその他の電気素子２２にヒートパイプ８の受熱側８１を直接当接してもよい。
さらに、発熱性半導体素子２１の面およびその他の電気素子２２の面が不揃いであって、凹凸面が形成される場合には、該凹凸面に対応して受熱ブロック８２に凹凸面を形成ししたり、熱伝導グリースの塗布または熱伝導シートの貼付等の伝熱対策をしたりしてもよい。
(Heat receiving block)
The
Further, when the surface of the exothermic semiconductor element 21 and the surface of the other
（放熱フィン）
放熱フィン７は、熱伝導性の良好な板材（たとえば、銅、アルミニウム等の金属板）を所定間隔で並設したものであって、ヒートパイプ８の放熱側８７からの熱放散を促進するものである（いわゆるラジエータに同じ）。なお、各板材の形状、大きさ、厚さおよび配置の間隔等は、設計的事項であって、放熱フィン７が配置される位置における風路の状況に対応して選定されるものである。
なお、放熱フィン７は冷凍サイクルを構成する熱交換器５と離隔、すなわち、空気絶縁されているから、放熱フィン７からの放熱が冷凍サイクルに影響することはない。
(Heat radiation fin)
The radiating
In addition, since the
（電気品室）
電気品室１は、ヒートパイプ８が貫通する貫通孔１１を有するだけで、それ以外に開口部を具備しない筐体である。すなわち、電気品室１は電気品２を収納した状態で密閉構造になっているため、外部から、塩分、水分、粉塵、あるいは昆虫や小動物等が侵入することがなく、電気品２の劣化や損傷が防止されるから、保全性が維持される。
また、ヒートパイプ８の外周と電気品室１の貫通孔１１の内周との間に、断熱性のシール材を配置して、気密性ないし水密性の向上と、電気品室１の側壁への熱伝導の防止とを図ってもよい。
なお、前記密閉とは厳密な意味の密閉あるいは密封に限定するものではなく、電気品室に外部に通じる隙間があってもよい。このとき、冷却モジュールによって十分に放熱されるため、電気品を冷却する風流れ（電気品室を通過する）を積極的に形成する必要がなく、かかる風流れが形成されないから、前記効果が奏されることになる。
(Electrical room)
The
Further, a heat-insulating sealing material is disposed between the outer periphery of the
The sealing is not limited to a strict meaning of sealing or sealing, and there may be a gap that leads to the outside in the electrical component room. At this time, since the heat is sufficiently radiated by the cooling module, it is not necessary to actively form a wind flow for cooling the electrical product (passing through the electrical component chamber), and the wind flow is not formed, and thus the above effect is achieved. Will be.
以上より、冷却システム１０１は、電気品２の発熱をヒートパイプによって冷却効率の高い位置（風路内の所望の位置）に熱輸送して、該位置において放散するから以下の効果を奏する。
（１）冷却モジュールの放熱フィンを設置する位置選定の自由度が増す。
（２）放熱フィンおよびヒートパイプを小型にすることができる。
（３）冷凍サイクルの冷却のための風路設計の自由度が増す。
（４）電気品を収納する電気品室の構造形態の自由度が増す。
（５）電気品室を小型にすることができる。
（６）電気品室を密閉構造にすることができる。
（７）また、冷却モジュールと冷凍サイクルが熱的に絶縁されているから、発熱性半導体素子の発熱を放散しても、冷凍サイクルに影響が生じない。
よって、冷却システム１０１は、電気品を冷却する十分な能力を有するため、大出力であっても冷却効率が保証され、かつ、冷凍サイクルを構成する機器配置に制約されない構成で設計の自由度が高いから、小型化の推進並びに保全性の向上が可能になる。
なお、後記冷却システム１０２〜１０９もかかる作用効果を有している。
As described above, the cooling system 101 has the following effects because it heat-transports the heat generated by the
(1) The degree of freedom of position selection for installing the cooling fins of the cooling module is increased.
(2) The radiating fin and the heat pipe can be reduced in size.
(3) The degree of freedom in designing the air path for cooling the refrigeration cycle is increased.
(4) The degree of freedom of the structural form of the electrical component room for storing electrical components is increased.
(5) The electrical component room can be made small.
(6) The electrical component room can be a sealed structure.
(7) Moreover, since the cooling module and the refrigeration cycle are thermally insulated, the refrigeration cycle is not affected even if the heat generated by the heat-generating semiconductor element is dissipated.
Therefore, since the cooling system 101 has a sufficient ability to cool electrical products, the cooling efficiency is guaranteed even with a large output, and the degree of freedom in design is not limited by the arrangement of the devices constituting the refrigeration cycle. Since it is high, miniaturization can be promoted and maintainability can be improved.
Note that the cooling
（冷却システム−その２）
図５において、冷却システム１０２は、電気品室１が圧縮器３の下方に配置され、冷却モジュール６ｂ（図４の（ｂ）参照）が設置されたものである。このとき、冷却モジュール６ｂを構成する放熱フィン７ｂは圧縮器３の側方に位置し、冷却ファン４が形成する風路内に位置している。たとえば、冷却ファン４の回転範囲を熱交換５に投影した際の投影範囲内、放熱フィン７ｂの投影範囲が重なって位置している。
よって、前記冷却システム１０１と同様の作用効果を奏する。特に、冷却モジュール６ｂの受熱ブロック（図示しない）が電気品室１の天井面または床面の近くにあって、冷却システム１０２における鉛直方向の低い位置にあるから、該受熱ブロックよりも高い位置に配置される放熱フィン７ｂは、その配置する位置選定の自由度がさらに拡大する。さらに、冷却モジュール６ｂに替えて、冷却モジュール６ａ、６ｃ、６ｄを設置してもよい。
(Cooling system-2)
In FIG. 5, the
Therefore, the same effect as the cooling system 101 is exhibited. In particular, since the heat receiving block (not shown) of the
（冷却システム−その３）
図６において、冷却システム１０３は、電気品室１が圧縮器３と冷却ファン４との間に配置され、冷却モジュール６ｃ（図４の（ｃ）参照）を設置したものである。このとき、冷却モジュール６ｃを構成する放熱フィン７ｃは圧縮器３の斜め上方に位置し、冷却ファン４が形成する風路内に位置している。また、電気品室１は冷却ファン４と圧縮器３との隔壁の一部となって風の流れを案内するため、電気品室１の側壁が該風の流れに曝されて直接冷却されている。
(Cooling system-3)
In FIG. 6, the
（冷却システム−その４）
図７において、冷却システム１０４は、電気品室１が圧縮器３に対して風路の下流側に配置され、冷却モジュール６ｃ（図４の（ｃ）参照）を設置したものである。このとき、冷却モジュール６ｃを構成する放熱フィン７ｃは圧縮器３の斜め上方に位置し、冷却ファン４が形成する風路内に位置している。また、冷却ファン４と圧縮器３との間には風路の障害となるものがないため、広い範囲に風路が形成されるから、熱交換器５の有効熱交換面積が拡大することになる。
(Cooling system-4)
In FIG. 7, the
（冷却システム−その５）
図８において、冷却システム１０５は、冷却システム１０１（図１参照）における、熱交換器５の熱交換フィン５２の間隔を一部変更したものである。
すなわち、熱交換器５は冷媒管から分岐した複数本の冷媒細管５１と、冷媒細管５１に設置された複数枚の熱交換フィン５２から構成されて、熱交換フィン５２は冷却ファン４が形成する風路において、所定の放熱効率を奏するように所定間隔５３（以下「フィンピッチ」を設けて略平行に配置されている。そして、熱交換フィン５２の間を通過することによって熱交換された空気は、冷却モジュール６の放熱フィン７の間に流れ込むことになる。
(Cooling system-5)
In FIG. 8, the
That is, the
そこで、上流側に熱交換フィン５２が配置されていることによる下流側の放熱フィン７への冷却風の流れ難さを解消するため、熱交換フィン５２のフィンピッチ５３を一部不均一にしている。具体的には、冷却モジュール６の放熱フィン７に流れ込む風路に相当する範囲の熱交換フィン５２について（放熱フィン７に流れ込む風路について流線を描いた場合、該流線が熱交換フィン５２を通過する範囲に同じ）、その間隔５４をフィンピッチ５３よりも広くしている（以下「フィン粗ピッチ」と称す）。
よって、冷却システム１０５において、熱交換フィン５２を流れる風の風速を均一または不均一にすることが可能になるから、均一にすることによって、冷却モジュール６の放熱フィン７の設置場所の自由度が上がり、また、不均一にする（フィン粗ピッチを設けるに同じ）ことによって、多くの風量を放熱フィン７に流すことができる。
なお、冷却システム１０２〜１０４（図５〜７参照）においても、同様に熱交換器におけるフィンピッチを不均一にする（フィン粗ピッチを設けるに同じ）ことができる。
Therefore, in order to eliminate the difficulty of the flow of cooling air to the radiating
Therefore, in the
In the
（冷却システム−その６）
図９において、冷却システム１０６は、冷却システム１０１（図１参照）における冷却モジュール６から放熱フィン７を撤去して、ヒートパイプ８を熱交換器５の熱交換フィン５２に接合したものである（以下、放熱フィン７を撤去した冷却モジュール６を「冷却モジュール９」と称す）。
したがって、冷却モジュール９は簡素な構成になると共に、放熱フィン７が風路内に配置されないため、冷却ファン４によって形成される風路が影響を受けることがない。また、熱交換フィン５２自体が風路において風冷されているから、ヒートパイプ８から冷媒細管５１（冷凍サイクルに同じ）への熱伝達は無視できる程度に小さい。
なお、図中、熱交換フィン５２に貫通孔を設け、該貫通孔にヒートパイプ８を直接嵌挿しているが、該貫通孔の内周とヒートパイプ８の外周との間に伝熱リングを配置して両者を熱的に接合してもよい。
(Cooling system-6)
In FIG. 9, the
Therefore, the
In the figure, a through hole is provided in the heat exchange fin 52, and the
（冷却システム−その７）
図１０は本発明に係る冷却システムの実施の形態１のバリエーションを模式的に示すものであって、（ａ）は斜視図、（ｂ）および（ｃ）は一部を示す拡大図である。図１０において、冷却システム１０７は、冷却モジュール９（放熱フィン７を撤去した冷却モジュール６に同じ）を構成するヒートパイプ８を、熱交換器５の冷媒細管５１に熱的に結合したものである。
図１０の（ａ）において、ヒートパイプ８を、図示しない冷媒管から分岐した冷媒細管５１に直接当接している。
(Cooling system-7)
FIG. 10 schematically shows a variation of the first embodiment of the cooling system according to the present invention, in which (a) is a perspective view, and (b) and (c) are enlarged views showing a part. In FIG. 10, the
In FIG. 10A, the
また、図１０の（ｂ）および（ｃ）において、ヒートパイプ８を、冷媒細管５１に放熱ブロック８３ａまたは放熱ブロック８３ｂを介して熱的に接合している。放熱ブロック８３ａは熱伝導性の良好な材料（銅、アルミニウム等の金属等）で形成され、貫通孔８４ａ、８５ａ設けられている。そして、貫通孔８４ａにヒートパイプ８の放熱側８７が嵌挿され、一方、貫通孔８５ａには冷媒細管５１が嵌挿されている（図１０の（ｂ）参照）。
10B and 10C, the
また、放熱ブロック８３ｂは熱伝導性の良好な材料（銅、アルミニウム等の金属等）で形成され、溝８４ｂ、８５ｂが設けられている。そして、溝８４ｂにヒートパイプ８の放熱側が載置され熱的に接合され、一方、溝８５ｂには冷媒細管５１が載置され熱的に接合されている（図１０の（ｃ）参照）。なお、一対の放熱ブロック８３ｂを貼り合わせて放熱ブロック８３ａを形成してもよい。
したがって、冷却モジュール９は簡素な構成になると共に、放熱フィン７が風路内に配置されないため、冷却ファン４によって形成される風路が影響を受けることがない。また、ヒートパイプ８と冷媒細管５１（高圧冷媒が流れている）とが熱的に結合しているものの、熱交換フィン５２自体が風路において風冷されるから、冷凍サイクルへの熱流入は無視できる程度に小さい。
The heat dissipation block 83b is made of a material having good thermal conductivity (metal such as copper or aluminum) and provided with grooves 84b and 85b. The heat radiation side of the
Therefore, the
（冷却システム−その８、サーモサイフォン）
図１１は本発明に係る冷却システムの実施の形態１のバリエーションを模式的に示すものであって、（ａ）は斜視図、（ｂ）はサーモサイフォン型ヒートパイプ（以下「サーモサイフォン」と称す）を模式的に示す一部断面の斜視図である。
図１１の（ｂ）において、サーモサイフォン１０は、熱伝導性の良好な材料からなる板材１１ａと板材１１ｂとを貼り合わせたものであって、板材１１ａ、１１ｂにそれぞれ形成された列状の溝１２ａ、１２ｂ（凹部に同じ）、回路状の溝１３ａ、１３ｂ（凹部に同じ）、これらに交差する溝１４ａ、１４ｂ（凹部に同じ）によって、それぞれ空洞１２、１３、１４が形成されている。そして、空洞１２、１３、１４には作動液（水、代替フロン等）が封入されている。
また、一部に平面状の受熱部１５が形成されているから、受熱部１５を発熱体に当接すれば。受熱部１５に近い範囲で作動液は蒸発し、一方、受熱部１５から離れた範囲を冷却すれば蒸発した作動液は凝縮することになる。すなわち、複数のヒートパイプ８（図３参照）を平面状に並べて、該平面内に、ヒートパイプ８同士を連結する放熱フィンを設けたものと熱力学的に同様に作用する。
(Cooling system-
FIG. 11 schematically shows a variation of the first embodiment of the cooling system according to the present invention, where (a) is a perspective view and (b) is a thermosiphon heat pipe (hereinafter referred to as “thermosiphon”). Is a perspective view of a partial cross section schematically showing.
In FIG. 11B, the thermosiphon 10 is obtained by bonding a
Moreover, since the planar heat receiving part 15 is formed in part, if the heat receiving part 15 contacts the heating element. The working fluid evaporates in a range close to the heat receiving unit 15, while if the range away from the heat receiving unit 15 is cooled, the evaporated working fluid is condensed. That is, a plurality of heat pipes 8 (see FIG. 3) are arranged in a planar shape, and act in the same thermodynamic manner as those provided with heat radiation fins for connecting the
なお、板材１１ａおよび板材１１ｂは平面に限定するものではなく、断面円弧状や断面Ｌ字状ないし断面コ字状にしてもよい。
また、空洞１２、１３、１４や受熱部１５の形状や数量は例示であって、これに限定するものでなく、これらは適宜、添削ないし増減したり、分岐ないし統合したりすることができる。さらに、受熱部１５は、これに当接する放熱体の形状に合わせて凹凸に形成したものでもよく、放熱のために放熱面（平面または凹凸面）を設けてもよい。
さらに、一方の板材１１ａにのみ溝１２ａ、１３ａ、１４ａを形成して、他方の板材１１ｂを平坦にしてもよい。このとき、受熱する面（発熱体との当接部に同じ）や放熱する面（放熱体（風路等）との当接部に同じ）の位置選定の自由度が増す。
なお、空洞１２、１３、１４は、平坦な板材１１ａと板材１１ｂとを貼り合わせた後で形成しても、あるいは、あらかじめ溝１２ａ等、１２ｂ等が加工されている板材１１ａと板材１１ｂとを貼り合わせて形成してもよい。
Note that the
Further, the shapes and quantities of the cavities 12, 13, 14 and the heat receiving portion 15 are merely examples, and are not limited thereto, and these can be corrected or increased / decreased or branched / integrated as appropriate. Furthermore, the heat receiving portion 15 may be formed in an uneven shape in accordance with the shape of the heat sink that abuts on the heat receiving portion 15, and a heat radiating surface (a flat surface or an uneven surface) may be provided for heat dissipation.
Furthermore, the
The cavities 12, 13, and 14 may be formed after the
図１１の（ａ）において、冷却システム１０８は、圧縮器３（図示しない）を包囲する隔壁３２の内、冷却ファン４に対峙する面の下方を電気品室１の側壁で、該面の上方をサーモサイフォン１０で形成している。そして、電気品室１に収納された電気品２にサーモサイフォン１０の受熱部１５を直接または受熱ブロックを介して当接している（図示しない、図２参照）。また、電気品室２は実施の形態１と同様に密閉構造になっている。
したがって、サーモサイフォン１０は冷却ファン４が形成する風路に接するため、これによって冷却されることになる。このとき、風路内には障害となるものがないため、風路が影響を受けることがなく、熱交換器５の放熱効率が保証される。
11A, the
Therefore, since the thermosiphon 10 is in contact with the air path formed by the cooling
（冷却システム−その９、サーモサイフォン）
図１２は本発明に係る冷却システムの実施の形態１のバリエーションを模式的に示す斜視図である。図１２において、冷却システム１０９は、電気品室２の一方の面をサーモサイフォン１０によって形成し、これを密閉構造にしたものである。そして、電気品室１に収納された電気品２をサーモサイフォン１０の受熱部１５に当接している（図示しない）。
なお、該当接の要領は限定するものではなく、たとえば、発熱性半導体素子２１やその他の電気素子２２の面が平面になるように基板２３に設置し（図２参照）、基板２３を受熱部１５に対して僅かに斜めに摺動して、緊密に当接させてもよい（いわゆるスロット式に同じ）。
(Cooling system-
FIG. 12 is a perspective view schematically showing a variation of the first embodiment of the cooling system according to the present invention. In FIG. 12, the
In addition, the point of applicable contact is not limited, For example, it installs in the board | substrate 23 so that the surface of the exothermic semiconductor element 21 and the other
そして、サーモサイフォン１０が冷却ファン４に対峙するように、電気品室２が冷却ファン４と圧縮器３との間に配置されている。したがって、サーモサイフォン１０は冷却ファン４が形成する風路に接するから、これによって冷却されることになる。
さらに、サーモサイフォン１０を断面Ｌ字状に形成して、一方の面でもって電気品室１の一面を形成し、他方の面を熱交換器５に対峙させれば、サーモサイフォン１０の冷却が促進されることになる。なお、サーモサイフォン１０と電気品室１のサーモサイフォン１０以外の側壁との間に断熱性のシール材を配置してもよい。
The
Furthermore, if the thermosiphon 10 is formed in an L-shaped cross section, one surface of the thermosyphon 10 is formed and the other surface is opposed to the
図１３〜２０は本発明に係る空調機の実施の形態１を模式的に示す斜視図である。
図１３〜１５に示す空調機２０１〜２０５は冷却モジュール６を具備するもの、図１６〜１８に示す空調機３０１〜３０４は冷却モジュール９（放熱フィン７を具備しない冷却モジュール６に同じ）を具備するもの、図１９に示す空調器４０１は室内ユニットに冷却モジュール９を具備するもの、図２０に示す空調器５０１は室外ユニットの底板にヒートパイプが設置されたものである。なお、図１３〜１８、２０は空調機の室外ユニットの一部を示すものであって、別途、図示しない室内ユニットを有している（実施の形態１の説明に準じる）。
13 to 20 are perspective views schematically showing
The
（空調機−その１）
図１３の（ａ）において、空調機２０１の室外ユニットは、底板３１と、底板３１に設置された平面視Ｌ字状の熱交換器５と、熱交換器５に対峙した冷却ファン４と、底板３１に設置された圧縮器３と、冷却ファン４と圧縮器３との間に設置された隔壁３２と、隔壁３２の上端に設置された電気品室１（図示しない電気品を収納している）とを有している。
そして、電気品室１に収納された図示しない電気品（発熱性半導体素子およびその他の電気素子）には冷却モジュール６の受熱ブロック８２が当接し、一方、冷却モジュール６の放熱フィン７は冷却ファン４の形成する風路内で、冷却ファン４の下流側に配置されている。すなわち、冷却モジュール６と冷凍サイクルとが熱的に絶縁（空気絶縁）されている。
すなわち、空調機２０１は前述の冷却システム１０１を装備しているため、図示しない電気品を冷却する十分な放熱能力を有し、適宜放熱フィン７の位置を選定できるから、室外ユニットは小型であって、高い冷却能力を発揮する。また、電気品室を密閉構造にすることができるから、保全性が保証される。
(Air conditioner-1)
In FIG. 13A, the outdoor unit of the
A
That is, since the
（空調機−その２）
図１３の（ｂ）において、空調機２０２の室外ユニットは、冷却モジュール６の放熱フィン７を冷却ファン４の形成する風路の上流側、すなわち、熱交換器５と冷却ファン４との間に配置したものであって、その他は空調機２０１（図１３の（ａ）参照）に同じであるから、空調機２０１と同様の作用効果を奏する。
(Air conditioner-2)
In FIG. 13B, the outdoor unit of the
（空調機−その３）
図１４の（ａ）において、空調機２０３の室外ユニットは、冷却モジュール６の放熱フィン７を熱交換器５に載置したものであって、空調機２０１と同様の作用効果を奏する。
すなわち、冷却ファン４によって熱交換器５の周囲にも風路が形成されるから、該風路内において放熱フィン７は冷却されることになる。このとき、熱交換器５の熱交換フィンと放熱フィン７との間に放熱フィン７が位置していないため、この間の風路に影響がでることはない。
なお、圧縮器３や熱交換器５等は図示しない筐体に収納され、該筐体の開口部を連結するように冷却ファン４によって風路が形成されるから、放熱フィン７の位置に対応して筐体に開口部を設けておけば、放熱フィン７の冷却が促進されることになる。
(Air conditioner-3)
In FIG. 14A, the outdoor unit of the
That is, since the cooling
The
（空調機−その４）
図１４の（ｂ）において、空調機２０４の室外ユニットは、冷却モジュール６の放熱フィン７を熱交換器５の側方に配置したものである。すなわち、冷却ファン４によって熱交換器５の周囲にも風路が形成されるから、該風路内において放熱フィン７は冷却されることになる。このとき、熱交換器５の熱交換フィンと放熱フィン７との間に放熱フィン７が位置していないため、この間の風路に影響がでることはない。
また、当該室外ユニットの筐体に、放熱フィン７の位置に対応して開口部を設けておけば、放熱フィン７の冷却が促進されることになる。
(Air conditioner-4)
In FIG. 14B, the outdoor unit of the
Moreover, if the opening part is provided in the housing | casing of the said outdoor unit corresponding to the position of the
（空調機−その５）
図１５において、空調機２０５の室外ユニットは、冷却モジュール６の放熱フィン７を熱交換器５の側方に配置し、放熱フィン７に向けて換気ファン４１から室内空気を吹き付けるものである。すなわち、図示しない室内ユニット（利用側熱交換器（室内熱交換器）等を装備している）から、室内空気を吸引して室外に排出する換気ファン４１が設置され、換気ファン４１の吹出側に放熱フィン７が配置されている。
このとき、冷却モジュール６の放熱フィン７は、室内を冷房する際には冷却された室内空気によって冷却されるため、十分な放熱効果が得られる。また、放熱フィン７とは別個に換気ファン４１によって冷却されるから、放熱フィン７が形成する風の流れは全て、熱交換器５における熱交換に供されることになる。
(Air conditioner-5)
In FIG. 15, the outdoor unit of the
At this time, since the radiating
（空調機−その６）
図１６において、空調機３０１の室外ユニットは、底板３１と、底板３１に設置された断面略Ｌ字状の熱交換器５と、図示しない冷却ファンと、底板３１に設置された圧縮器３と、前記冷却ファンと圧縮器３との間に設置された隔壁３２と、隔壁３２の上端に設置された電気品室１（発熱性半導体素子およびその他の電気素子（図示しない）を収納している）とを有している。
そして、電気品室１に収納された発熱性半導体素子およびその他の電気素子（図示しない）には冷却モジュール９（放熱フィンを具備しない冷却モジュール６に同じ）の受熱ブロック８２が当接し、一方、冷却モジュール９のヒートパイプ８の放熱側８７は、電気品室１の上方で、電気品室１の上壁から離隔した位置に配置されている。したがって、冷却ファン４に吸引されて電気品室１の上方に形成される風路内に、ヒートパイプ８の放熱側８７が配置されているから、該風路において冷却されることになる。
また、空調機３０１の電気品室１は前記空調機２０１等の電気品室１と同様に密閉構造である。よって、空調機３０１は空調機２０１等と同様の作用効果を奏する。
なお、ヒートパイプ８の放熱側８７を圧縮器３とは反対の方向で、熱交換器５の上端に沿って、あるいは熱交換器５と送風ファンとの間、若しくは送風ファンの下流側に配置してもよい。さらに、ヒートパイプ８の放熱側８７を熱交換器５の冷媒細管または熱交換ファンに熱的に結合してもよい。
(Air conditioner-6)
In FIG. 16, the outdoor unit of the
Then, the
In addition, the
In addition, the
（空調機−その７）
図１７の（ａ）において、空調機３０２の室外ユニットは、底板３１と、底板３１に直接設置された電気品室１と、電気品室１（発熱性半導体素子およびその他の電気素子（図示しない）を収納している）の上面に設置された圧縮器３と、底板３１に設置された断面略Ｌ字状の熱交換器５と、図示しない冷却ファンと、該冷却ファンと熱交換器５との間で電気品室１の上面に設置された隔壁３２とを有している。
そして、電気品室１に収納された発熱性半導体素子およびその他の電気素子（図示しない）には冷却モジュール９の受熱ブロック８２が当接し、一方、冷却モジュール９のヒートパイプ８の放熱側８７は、圧縮器３とは反対の方向で、熱交換器５の下流側に配置されている。このため、ヒートパイプ８の放熱側８７の配置（いわゆる「引き回し」に同じ）の自由度がさらに増す。よって、空調機３０２は空調機２０１等と同様の作用効果を奏する。なお、ヒートパイプ８の放熱側８７を熱交換器５の冷媒細管または熱交換ファンに熱的に結合してもよい。
(Air conditioner-7)
In FIG. 17A, the outdoor unit of the
The
（空調機−その８）
図１７の（ｂ）において、空調機３０３の室外ユニットは、前記空調機３０２における冷却モジュール９のヒートパイプ８の放熱側８７を、隔壁３２に略平行に配置したものである。すなわち、冷却ファンによって形成される風路は隔壁３２によって案内され、隔壁３２に沿った風流れ形成するから、放熱側８７は、かかる風流れの中において、効果的に冷却されることになる。よって、空調機３０３は空調機２０１等と同様の作用効果を奏する。なお、ヒートパイプ８の放熱側８７を隔壁３２に熱的に結合して、隔壁３２への熱伝達を図ってもよい。また、ヒートパイプ８に替えて、サーモサイフォン１０（図１１参照）を設置してもよい。
(Air conditioner-8)
In FIG. 17B, the outdoor unit of the
（空調機−その９）
図１８において、空調機３０４の室外ユニットは、熱交換器５の側方に水槽３３（以下「ドレンピット」と称す）を有している。ドレンピット３３には、図示しない室内ユニットにおいて回収された水（以下「ドレン」と称す）が誘導され蓄積されている。
そして、冷却モジュール９のヒートパイプ８の放熱側８７がドレンピット３３に侵入し、ドレンによって水冷されている。すなわち、前記空調機３０１におけるヒートパイプ８の放熱側８７の風冷に替えて、これを水冷するものであるから、空調機３０４は空調機２０５と同様の作用効果を奏する。
なお、ドレンピット３３を設置する位置は図示するものに限定するものではない。たとえば、空調機３０２、３０３にドレンピットを設置してもよい。
(Air conditioner-9)
In FIG. 18, the outdoor unit of the
The
In addition, the position where the
（空調機−その１０）
図１９において、空調機４０１の室内ユニットは、室内空気の吸込口と吹出口を具備する筐体であって、その内部に当該冷却システムを制御する電気品（図示しない）を収納した室内電気品室１ｒと、利用側熱交換器（室内熱交換器に同じ、図示しない）と、利用側ファン（室内ファンに同じ、図示しない）とが配置されている。
そして、室内電気品室１ｒは密閉構造であって、冷却モジュール９（放熱フィン７を具備しない冷却モジュール６に同じ）が設置され、冷却モジュール９を構成するヒートパイプ８の放熱側８７が、前記室内送風ファンによって形成される風路内、すなわち、吹出口に配置されている。
したがって、空調機４０１の室内電気品室１ｒは効果的に冷却され、保全性が保証されることになる。なお、空調機４０１における室外ユニットについては、空調機２０１〜２０５または３０１〜２０４の何れの室外ユニットを採用してもよい。
(Air conditioner-10)
In FIG. 19, the indoor unit of the
The indoor
Therefore, the indoor
（空調機−その１１）
図２０において、空調機５０１の室外ユニットの底板３１にヒートパイプ８の放熱側８７が設置され、一方、ヒートパイプ８の受熱側８１が圧縮器３に設置されている。
したがって、室内を暖房する際、室外ユニットの熱交換器（図示しない）が蒸発器として動作し、熱交換器において冷媒は外気から熱を受け取って蒸発ガス化するから、この時に冷却された外気は結露して熱交換器に付着することがある。そして、該結露した水（以下「結露水」と称す）が底板３１に流れ落ちた場合であっても、該結露水は、ヒートパイプ８を経由して底板３１に熱輸送される圧縮器３の温熱によって加熱されることになる。すなわち、該結露水が凍結することがないから、これによる機器の損傷が防止される。
なお、本発明は放熱側８７を底板３１に直接設置するものに限定するものではなく、放熱ブロックを介して設置してもよい。また、空調機５０１のかかる構成は、空調機２０１〜２０５、３０１〜２０４または４０１の何れにも採用することができるものである。
(Air conditioner-11)
In FIG. 20, the
Therefore, when heating the room, the heat exchanger (not shown) of the outdoor unit operates as an evaporator, and in the heat exchanger, the refrigerant receives heat from the outside air and evaporates, so the outside air cooled at this time is Condensation may adhere to the heat exchanger. Even when the condensed water (hereinafter referred to as “condensed water”) flows down to the
In addition, this invention is not limited to what installs the
（冷蔵庫）
図２１、２２は本発明に係る冷凍空調装置の実施の形態１を模式的に示すものであって、図２１は冷蔵庫の斜視図、図２２は 給湯機の正面図である。
図２１において、冷蔵庫６００は、冷蔵室（または冷凍室）６１０の下方または最下段の冷蔵室（または冷凍室）の後部に機械室６２０が設けられ、機械室６２０に、冷凍システム１０１〜１０５に準じる冷凍サイクルを構成する圧縮器６０３および熱源側熱交換器（図示しない）と、該熱源側熱交換器を冷却する冷却ファン６０４と、冷凍サイクルを制御する電気品を収納する電気品室６０１と、前記電気品からの発熱を放散する冷却モジュール６０６とが収納されている。
そして、機械室６２０には冷却ファン６０４によって略Ｕ字状の風路が形成され（図中、矢印にて示す）、該風路の上流から下流に向かって、放熱フィン６０７、熱源側熱交換器（図示しない）、圧縮器６０３が順次配置されている。したがって、冷却モジュール６０６の放熱フィン６０７は確実に冷却されている。
すなわち、冷却モジュール６０６は前述の冷却モジュール６に準じるから、放熱フィン６０７は小型であって、所望の位置において良好な放熱性能を発揮するため、電気品室６０１を機械室６２０内に収納することが可能になる。また、冷却モジュ−ルの十分な放熱能力によって冷蔵庫の冷却能力は保証されるものである。
なお、従来は、図中、斜線で示す位置に電気品室を配置していたため、冷蔵室（または冷凍室）の容積が減少していたのに対し、本発明の冷蔵庫６００では該電気品室を機械室６２０内に移設することが可能になるため、電気品室の容積分だけ冷蔵室（または冷凍室）の容積が増大している。
(refrigerator)
21 and 22 schematically show
In FIG. 21, a refrigerator 600 is provided with a machine room 620 below the refrigerator room (or freezer room) 610 or at the rear of the lowermost refrigerator room (or freezer room). A compressor 603 and a heat source side heat exchanger (not shown) constituting a conforming refrigeration cycle, a cooling fan 604 for cooling the heat source side heat exchanger, and an electrical component chamber 601 for storing electrical components for controlling the refrigeration cycle And a cooling module 606 for dissipating heat generated from the electrical product.
Then, a substantially U-shaped air passage is formed in the machine room 620 by the cooling fan 604 (indicated by an arrow in the figure), and the heat radiation fins 607 and the heat source side heat exchange are performed from upstream to downstream of the air passage. A compressor (not shown) and a compressor 603 are sequentially arranged. Therefore, the radiation fins 607 of the cooling module 606 are reliably cooled.
That is, since the cooling module 606 conforms to the above-described
Conventionally, since the electrical component room is arranged at the position indicated by hatching in the figure, the volume of the refrigerator compartment (or the freezer compartment) has been reduced, whereas in the refrigerator 600 of the present invention, the electrical component room is reduced. Therefore, the volume of the refrigerator compartment (or the freezer compartment) is increased by the volume of the electrical component room.
（給湯機）
図２２において、給湯機７００は冷却システム１０１を装備している。すなわち、給湯機７００は、底板７３１と、底板７３１に設置された平面視略Ｌ字状の熱交換器７０５（熱源側熱交換器に相当）と、熱交換器７０５に対峙した冷却ファン７０４と、底板７３１に設置された圧縮器７０３と、圧縮器７０３の上方に設置された電気品室７０１（図示しない電気品を収納している）と、底板７３１に設置された冷媒−水熱交換器７１０（利用側熱交換器を具備している）とを有している。
そして、電気品室７０１に収納された発熱性半導体素子およびその他の電気素子（図示しない）には冷却モジュール７０６（冷却モジュール６に準じる）の受熱ブロック（図示しない）が当接し、一方、冷却モジュール７０６の放熱フィン７０７は冷却ファン７０４が形成する風路内に配置されている。
したがって、給湯機７００の室外ユニットは小型であっても、電気品を冷却する十分な放熱能力を有し、適宜放熱フィン７０７の位置を選定でき、さらに、電気品室７０１を密閉構造にすることができることになる。なお、冷媒−水熱交換器７１０において、利用側ファン（図示しない）は水撹拌手段と読み替えるものである。
(Water heater)
In FIG. 22, a water heater 700 is equipped with a cooling system 101. That is, the water heater 700 includes a bottom plate 731, a substantially L-shaped heat exchanger 705 (corresponding to a heat source side heat exchanger) installed on the bottom plate 731, and a cooling
A heat receiving block (not shown) of a cooling module 706 (according to the cooling module 6) is in contact with a heat generating semiconductor element and other electric elements (not shown) housed in the electrical component chamber 701, while the cooling module The heat radiation fins 707 of 706 are arranged in the air path formed by the cooling
Therefore, even if the outdoor unit of the water heater 700 is small, it has a sufficient heat dissipation capability to cool the electrical product, the position of the radiation fins 707 can be selected as appropriate, and the electrical product chamber 701 has a sealed structure. Will be able to. In the refrigerant-water heat exchanger 710, the use side fan (not shown) is replaced with water agitation means.
次に、空調機２０２（図４および図１３の（ｂ）参照）における冷却性能の確認結果を示す。まず、冷却モジュールについて熱モデルの作成し、これに基づいて冷却モジュールの熱特性を計算し、該計算結果に基づいた冷却モジュールを試作した。
以下、まず、冷却モジュールの設計、特に、電子機器筐体（電気品室に同じ）にて比較的遅い風速にて冷却を行う冷却モジュールについてフィンピッチの最適値の評価について簡単に説明する。
Next, the confirmation result of the cooling performance in the air conditioner 202 (see FIG. 4 and FIG. 13B) will be shown. First, a thermal model was created for the cooling module, the thermal characteristics of the cooling module were calculated based on this, and a cooling module based on the calculation results was prototyped.
Hereinafter, first, the design of the cooling module, in particular, the evaluation of the optimum value of the fin pitch for the cooling module that performs cooling at a relatively slow wind speed in the electronic device casing (same as the electrical component room) will be briefly described.
（熱モデル）
図２３の（ａ）は熱モデルを示す説明図である。すなわち、冷却モジュール６を蒸発部６１、凝縮部６２、およびフィン部６３の３部分の構成にモデル化している。そして、それぞれの部分における熱抵抗を、蒸発部熱抵抗Ｒｅ、凝縮部熱抵抗Ｒｃ、およびフィン−空気間熱抵抗Ｒｆとし、これらの合計をモジュール全熱抵抗Ｒａｌｌ（＝Ｒｅ＋Ｒｃ＋Ｒｆ）とする。このとき、
蒸発部熱抵抗 ：Ｒｅ＝１／（αｅ×Ａｅ）・・・・・式（１）
凝縮部熱抵抗 ：Ｒｃ＝１／（αｃ×Ａｃ）・・・・・式（２）
フィン−空気間熱抵抗：Ｒｆ＝１／（η×ｈｆ×Ａｆ）・・・式（３）
ここで、
αｅ：作動液の蒸発熱伝達率
αｃ：作動液の凝縮熱伝達率
Ａｅ：蒸発部の表面積［ｍ2］
Ａｃ：凝縮部の表面積［ｍ2］
Ａｆ：フィンの放熱面積［ｍ2］
η ：フィン効率
ｈｆ：フィン部熱伝達率［（Ｗ／（ｍ2・Ｋ）］
である。なお、フィン−空気間熱抵抗Ｒｆは、小列パイプ数で比較的遅い風速域を対称とするフィン部モデルに基づいている。また、蒸発部６１の入熱側の温度（受熱ブロックの温度に同じ）をＴｂ、蒸発部６１と凝縮部６２との接点の温度をＴｖ、凝縮部６２とフィン部６３との接点の温度をＴｃ、およびフィン部６３の放熱側の温度（室温に同じ）をＴａとする。
(Thermal model)
(A) of FIG. 23 is explanatory drawing which shows a thermal model. That is, the
Evaporation section thermal resistance: Re = 1 / (αe × Ae) (1)
Condenser thermal resistance: Rc = 1 / (αc × Ac) (2)
Fin-air thermal resistance: Rf = 1 / (η × hf × Af) (3)
here,
αe: Evaporative heat transfer coefficient of hydraulic fluid αc: Condensation heat transfer coefficient of hydraulic fluid Ae: Surface area [m 2 ] of the evaporation part
Ac: surface area of the condensing part [m 2 ]
Af: Fin heat dissipation area [m 2 ]
η: fin efficiency hf: fin part heat transfer coefficient [(W / (m 2 · K)]
It is. Note that the fin-air thermal resistance Rf is based on a fin part model in which a relatively slow wind speed region is symmetric with the number of small rows of pipes. Further, Tb is the temperature on the heat input side of the evaporation unit 61 (same as the temperature of the heat receiving block), Tv is the temperature of the contact point between the evaporation unit 61 and the condensation unit 62, and the temperature of the contact point between the condensation unit 62 and the fin unit 63 is. Tc and the temperature on the heat radiation side of the fin portion 63 (same as room temperature) are Ta.
（熱特性）
図２３の（ｂ）は熱伝達率とフィンピッチとの関係を示す熱特性図であって、縦軸は熱伝達率、横軸はフィンピッチである。すなわち、風速を０．５〜２．０ｍ／秒、フィンピッチＰｆを１．５〜５ｍｍ、フィン厚さを０．２〜０．５ｍｍのパラメータ範囲を想定して、パラメータ検討を行い、風速１ｍ／秒、フィンピッチ３ｍｍのとき、放熱フィンの上流側と下流側との圧力損失（圧力差）が一定値となるように、各フィンピッチにて風速を調整（変更）した条件で、熱特性を示している。なお、フィン厚さも熱特性に影響するものの、フィンピッチに比較するとその影響が小さいため、熱特性に影響が大きい設計パラメータともなりやすいフィンピッチについて評価している。
(Thermal characteristics)
FIG. 23B is a thermal characteristic diagram showing the relationship between the heat transfer coefficient and the fin pitch, where the vertical axis represents the heat transfer coefficient and the horizontal axis represents the fin pitch. That is, the parameters were examined assuming a parameter range of a wind speed of 0.5 to 2.0 m / sec, a fin pitch Pf of 1.5 to 5 mm, and a fin thickness of 0.2 to 0.5 mm. / Sec, when fin pitch is 3mm, under the condition that the wind speed is adjusted (changed) at each fin pitch so that the pressure loss (pressure difference) between the upstream side and downstream side of the radiating fin becomes a constant value. Is shown. Although the fin thickness also affects the thermal characteristics, since the influence is small compared to the fin pitch, the fin pitch that tends to be a design parameter that has a large influence on the thermal characteristics is evaluated.
すなわち、フィンピッチを狭め、熱伝達率を上げると圧損も大きくなる傾向であることから、前記条件（常に一定のファン駆動力が得られる場合）において、フィンピッチ（Ｐｆ）が３．５ｍｍで熱的特性が最大となり、これが、フィン部の最適設計の目安となる。
つまり、フィンピッチ（Ｐｆ）を３．５ｍｍ以上とすると、外的なパラメータに左右されず熱的な特性は一定になる。一方、フィンピッチ（Ｐｆ）を３．５ｍｍ以下とすると、熱的特性は大きく向上するが圧力損失も大きくなり、空調機の冷凍サイクルにおける性能への影響が懸念される。
That is, if the fin pitch is narrowed and the heat transfer coefficient is increased, the pressure loss tends to increase. Therefore, under the above conditions (when a constant fan driving force is always obtained), the fin pitch (Pf) is 3.5 mm. Characteristic is maximized, and this is a guideline for the optimum design of the fins.
That is, when the fin pitch (Pf) is 3.5 mm or more, the thermal characteristics are constant regardless of external parameters. On the other hand, when the fin pitch (Pf) is 3.5 mm or less, the thermal characteristics are greatly improved, but the pressure loss is also increased, and there is a concern about the influence on the performance in the refrigeration cycle of the air conditioner.
（確認試験）
そこで、放熱フィンのフィンピッチ（Ｐｆ）を３ｍｍとした後記試作冷却モジュールを空調機に搭載して確認試験を行ったところ、以下の事項が明かになった。
冷却能力の実測値が前記設計における計算値とも比較して良好な精度であることが確認され、該試作冷却モジュールの冷却能力は充分にあり、かつ、空調能力（冷凍サイクルの特性）にも影響がないことが確認された。
すなわち、冷却モジュールの放熱フィンには、放熱能力を最大にするフィンピッチが存在することが確認された。
また、冷却モジュールのフィンピッチを最適値（熱伝達率を極大にするフィンピッチに同じ）に設計しておけば、該最適値（３ｍｍ）が熱交換器の熱交換フィンのフィンピッチ（１〜２ｍｍ）よりも十分大きく、放熱フィンを小型にすることができるから、空気通過面積比を小さくする（２〜３％、これについては後述する）ことが可能になる。
これより、その程度のフィンピッチでその程度の空気通過面積比の冷却モジュールを配置しても冷却モジュールによる圧力損失（空気抵抗に同じ）は発生するも、熱交換器全体の圧力損失と比較してその割合は小さく全体としてその増加分は無視できる程度にあるから、冷凍サイクルへの影響はないことが確認された。すなわち、本発明が顕著な作用効果を奏することが確認された。
(Confirmation test)
Then, when the confirmation cooling test was carried out by mounting a prototype cooling module, which will be described later, on the air conditioner with the fin pitch (Pf) of the radiation fins set to 3 mm, the following matters were revealed.
It was confirmed that the actual measurement value of the cooling capacity was better than the calculated value in the above design, the cooling capacity of the prototype cooling module was sufficient, and the air conditioning capacity (refrigeration cycle characteristics) was also affected. It was confirmed that there was no.
That is, it was confirmed that the fin pitch that maximizes the heat dissipation capability exists in the heat dissipation fins of the cooling module.
In addition, if the fin pitch of the cooling module is designed to an optimum value (same as the fin pitch that maximizes the heat transfer coefficient), the optimum value (3 mm) is the fin pitch of the heat exchange fin of the heat exchanger (1 to 1). 2 mm), and the radiating fin can be made small, so that the air passage area ratio can be reduced (2 to 3%, which will be described later).
As a result, even if a cooling module with such a fin pitch and an air passage area ratio of that degree is arranged, a pressure loss (same as air resistance) is generated by the cooling module, but compared with the pressure loss of the entire heat exchanger. The ratio was small and the increase was negligible as a whole, so it was confirmed that there was no effect on the refrigeration cycle. That is, it was confirmed that the present invention has a remarkable effect.
（試作冷却モジュール−その１）
・ヒートパイプ ：外径６ｍｍ×２本（リン脱酸銅製）
・フィン形状 ：６０×４５ｍｍ、厚さ０．５ｍｍ（アルミニウム製）
・フィンピッチ ：３ｍｍ
・フィン枚数 ：２７枚
・フィン投影面積：６０×７８．５ｍｍ
・形式 ：冷却モジュール６ａ（図４の（ａ）参照）
(Prototype cooling module-1)
-Heat pipe:
-Fin shape: 60x45mm, thickness 0.5mm (made of aluminum)
・ Fin pitch: 3mm
・ Number of fins: 27 ・ Fin projection area: 60 × 78.5 mm
・ Type: Cooling
（試作冷却モジュール−その２）
・ヒートパイプ ：外径６ｍｍ×２本、外径８ｍｍ×２本（何れもリン脱酸銅製）
・フィン形状 ：６０×４５ｍｍ、厚さ０．５ｍｍ（アルミニウム製）
・フィンピッチ ：３ｍｍ
・フィン枚数 ：４２枚
・フィン投影面積：６０×１２３．５ｍｍ
・形式 ：冷却モジュール６ａ（図４の（ａ）参照）
(Prototype cooling module-2)
・ Heat pipe: Outer diameter 6mm x 2, Outer diameter 8mm x 2 (both made of phosphorous deoxidized copper)
-Fin shape: 60x45mm, thickness 0.5mm (made of aluminum)
・ Fin pitch: 3mm
・ Number of fins: 42 ・ Fin projection area: 60 × 123.5 mm
・ Type: Cooling
（空調機と試作冷却モジュールとの関係）
・空気通過面積比（空調機の熱交換器の空気通過面積に対する冷却モジュ−ルの空気通過面積（熱交換器への投影面積）の割合）：２〜３％
・空調機の熱交換フィン（アルミニウム製）のフィンピッチ：１〜５ｍｍ
・空調機の熱交換フィンの種類：フラットフィン、スリットフィン、切り起しフィン、折り曲げフィン
・空調機の冷媒細管（リン脱酸銅製）の外径：５〜１５ｍｍ
・空調機の熱交換フィンと冷却モジュールの放熱フィンとの間隔は数ｍｍ確保して直接の熱伝導がない。
・空調機の冷却ファンと冷却モジュールの放熱フィンとの距離は数十ｍｍ確保。
冷却モジュールの放熱フィンの設置位置は、空調機の冷却ファンの投影部分に重なる範囲にする（正面視のとき重なって見えるに同じ）。
(Relationship between air conditioner and prototype cooling module)
-Air passage area ratio (ratio of the air passage area of the cooling module to the air passage area of the heat exchanger of the air conditioner (projection area on the heat exchanger)): 2-3%
・ Fin pitch of heat exchange fins (made of aluminum) for air conditioners: 1 to 5 mm
・ Types of heat exchange fins for air conditioners: Flat fins, slit fins, raised fins, bent fins ・ Outer diameter of refrigerant thin tubes (made of phosphorous deoxidized copper) for air conditioners: 5 to 15 mm
-The space between the heat exchange fin of the air conditioner and the heat dissipating fin of the cooling module is secured several millimeters so that there is no direct heat conduction.
・ The distance between the cooling fan of the air conditioner and the heat dissipating fin of the cooling module should be several tens of millimeters.
The installation position of the cooling fins of the cooling module should be in a range that overlaps the projected part of the cooling fan of the air conditioner (same as overlapping when viewed from the front).
凝縮器、蒸発器およびこれらを連結する冷媒配管の内部に冷媒を循環させ、送風機である冷却フアンの通風にて凝縮器からの放熱もしくは蒸発器への吸熱を行う冷凍サイクルを設け、空調機あるいは冷凍装置を動作させるこの冷凍サイクル内を圧縮機の様に冷媒を循環させもしくは流量調整弁や四方弁の様に冷媒の流れを制御する機械部品を構成部品とし、更には冷凍サイクルの近傍に配置してこれら機械部品もしくは冷却フアンの運転動作を基板に設けたマイコンなど電気品にて制御する。
機械部品もしくは電気品の発熱部に設けた受熱部と冷却フアンの通風を行う主とする風路に配置した放熱部により形成し、機械部品もしくは電気品に対し冷却を行う冷却モジュールを凝縮器や蒸発器などの熱交換器とは独立させて設ける。
この冷却モジュールの放熱部と受熱部の間を自然循環冷媒を内部に封入した金属体等の熱の良導体で熱輸送させるとともに、冷却モジュールの放熱部の断面積は主とする風路の断面積の数パーセント以下とする補助的な熱交換器である放熱部は、主とする風路の通風をほとんど妨害することなく、冷却モジュールの放熱部フィンピッチを凝縮器もしくは蒸発器のフィンピッチより大きくする等して、冷却フアンの通風量が変化しても放熱部から通風への熱伝達の変化の少ない形状寸法となる様にすることで、冷凍サイクルに影響を与えない形で冷凍サイクルなどを形成する部品、機器類の冷却を行える補助的な冷却システムを形成させることが出来る。
A refrigeration cycle is provided in which a refrigerant is circulated inside a condenser, an evaporator and a refrigerant pipe connecting them, and heat is dissipated from the condenser or absorbed into the evaporator by ventilation of a cooling fan as a blower. This refrigeration cycle, which operates the refrigeration system, is made up of mechanical parts that circulate the refrigerant like a compressor or control the flow of refrigerant like a flow control valve or a four-way valve, and are placed near the refrigeration cycle. Then, the operation of these mechanical parts or cooling fan is controlled by an electrical product such as a microcomputer provided on the board.
A cooling module that cools mechanical parts or electrical equipment is formed by a heat receiving part provided in the heat generating part of mechanical parts or electrical goods and a heat radiating part arranged in the main air passage that ventilates the cooling fan. It is provided independently of a heat exchanger such as an evaporator.
The cooling module's heat dissipation section and the heat receiving section are transported by a good heat conductor such as a metal body enclosing natural circulation refrigerant inside, and the cooling module's heat dissipation section has a cross-sectional area of the main air passage. The heat dissipating part, which is an auxiliary heat exchanger that is less than a few percent of the heat sink, has a fin pitch of the heat dissipating part of the cooling module that is larger than the fin pitch of the condenser or evaporator without substantially obstructing the ventilation of the main air passage. For example, the refrigeration cycle can be used in a form that does not affect the refrigeration cycle by reducing the heat transfer from the heat radiation part to the ventilation even if the ventilation amount of the cooling fan changes. An auxiliary cooling system that can cool the components and devices to be formed can be formed.
この様に本発明の冷却システムや冷却方法を利用した空調機や冷蔵庫などの冷凍空調装置では、室外機や室内機などの送風機を設けた本体の熱源側熱交換器や利用側熱交換器を外気などの大気、あるいは室内空気などの大気で冷却する主たる風路内に、部品などの冷却を行う冷却モジュールの放熱部を設けるが、主たる風路の通風を出来るだけ妨げない様に、放熱用のフィン、あるいはフィンを設けずに放熱パイプそのままの通風方向の面積を主たる風路の断面積、例えば凝縮器あるいは蒸発器である主とする熱交換器の通風面積に対し、数％以下、例えば1パーセント程度にする。 Thus, in the refrigeration air conditioner such as an air conditioner or a refrigerator using the cooling system or cooling method of the present invention, the heat source side heat exchanger or the use side heat exchanger of the main body provided with a blower such as an outdoor unit or an indoor unit is provided. In the main air path that is cooled by the atmosphere such as the outside air or the air such as the room air, the heat radiation part of the cooling module that cools the parts etc. is provided, but it is used for heat dissipation so as not to disturb the ventilation of the main air path as much as possible. The cross-sectional area of the main air passage, for example, the air flow area of the main heat exchanger that is a condenser or an evaporator, for example, several percent or less, for example, Make it about 1 percent.
本発明では上述した様に、実験や計算によりこの主たる風路内に主とする熱交換器とは離して補助的な空気熱交換器である冷却モジュールの放熱部を通過して大気に熱伝達され放熱される冷却熱特性の効果、冷却フアンとその通風回路による通風特性の通風効果に与える影響は所定の条件の時に最も都合の良い効果が得られることが判明している。
即ち図２３の（ｂ）は熱伝達率とフィンピッチとの関係を示す熱特性図の様に、縦軸は熱伝達率、横軸は放熱部のフィンピッチで、放熱部を流れる風速を０．５〜２．０ｍ／秒、フィンピッチＰｆを１．５〜５ｍｍ、フィン厚さを０．２〜０．５ｍｍのパラメータ範囲を想定して、パラメータ検討を行い、風速１ｍ／秒、フィンピッチ３ｍｍのとき、放熱フィンの上流側と下流側との圧力損失（圧力差）が一定値となるように、各フィンピッチにて風速を調整（変更）した条件で、熱特性を示すとフィンピッチ３．５ｍｍで最適になると報告している。
この放熱部の最適な効果の算出は、実験結果で裏付けられているが、この算出には、先ず前提として冷凍サイクルにおける発熱体の熱量を設定し、発熱体の許容温度を決定し、熱量と許容温度から求まる冷却モジュールとして必要な全体の熱抵抗を算出し、この全体の熱抵抗を満足させる放熱部の形状、寸法全体の範囲を設定する。次にフィン枚数、フィンピッチを仮定して熱特性、通風特性を計算し、各パラメータを変更した計算をカットアンドトライで繰返し、熱特性、通風特性の変化を求めれば良い。
As described above, in the present invention, heat and heat are transferred to the atmosphere by passing through the heat radiation part of the cooling module, which is an auxiliary air heat exchanger, separated from the main heat exchanger in the main air passage by experiments and calculations. It has been found that the effect of the cooling heat characteristic that is radiated and the influence of the cooling fan and its ventilation circuit on the ventilation effect is the most advantageous effect under predetermined conditions.
23 (b) is a thermal characteristic diagram showing the relationship between the heat transfer coefficient and the fin pitch, the vertical axis is the heat transfer coefficient, the horizontal axis is the fin pitch of the heat dissipating part, and the wind speed flowing through the heat dissipating part is 0. Assuming a parameter range of 5 to 2.0 m / sec, fin pitch Pf of 1.5 to 5 mm, and fin thickness of 0.2 to 0.5 mm, the parameters were examined, and the wind speed was 1 m / sec and the fin pitch. When the thermal characteristics are shown under the condition that the wind speed is adjusted (changed) at each fin pitch so that the pressure loss (pressure difference) between the upstream side and the downstream side of the radiating fin becomes a constant value at 3 mm, the fin pitch Reported to be optimal at 3.5 mm.
The calculation of the optimal effect of this heat dissipation part is supported by experimental results.For this calculation, the heat amount of the heating element in the refrigeration cycle is first set as a premise, the allowable temperature of the heating element is determined, and the heat amount and The overall thermal resistance required for the cooling module determined from the allowable temperature is calculated, and the shape and size range of the heat radiating part that satisfies the overall thermal resistance are set. Next, assuming the number of fins and fin pitch, the thermal characteristics and ventilation characteristics are calculated, and the calculation with each parameter changed is repeated by cut-and-try to determine the changes in the thermal characteristics and ventilation characteristics.
更に加えて冷却フアンのＰＱ特性や通風回路の風路抵抗などの要素を考慮すると、フィンピーチは１〜５ｍｍ程度が望ましく、この中でも１．５〜４ｍｍ程度のピッチにすると良い。その場合、放熱部の風速は０．１〜３ｍ／秒程度が得られ、主たる熱交換器の通風風速０．５〜５ｍ／秒よりも少ない風速となる。
言いかえるとフィンピッチをこの程度の値より狭く小さくすると圧力損失が大きくなるのでフアンの能力を大きくしなければならず、更に風速が大きくなるとフィンの熱伝達率は良くなるが、フィンの熱伝導効率（フィン効率）は悪くなる。一方、フィンピッチを広く大きな寸法とすると、熱伝達率が低下していく。この様にあらかじめ設定されたフアン能力一定、即ち放熱部の静圧一定とすると放熱部の通風断面積を抑え、フィンピッチを１〜５ｍｍ程度とすることにより主たる通風回路への影響を出来るだけ押さえ、熱特性の変化が少なく特性バランスの良好な構造が得られる。
In addition, considering factors such as the PQ characteristics of the cooling fan and the wind path resistance of the ventilation circuit, the fin pitch is preferably about 1 to 5 mm, and a pitch of about 1.5 to 4 mm is preferable. In that case, the wind speed of the heat radiating section is about 0.1 to 3 m / sec, and the wind speed is lower than the ventilation wind speed of 0.5 to 5 m / sec of the main heat exchanger.
In other words, if the fin pitch is narrower and smaller than this value, the pressure loss increases, so the capacity of the fan must be increased, and if the wind speed is increased, the heat transfer coefficient of the fin improves, but the heat conduction of the fin increases. Efficiency (fin efficiency) deteriorates. On the other hand, when the fin pitch is wide and large, the heat transfer coefficient is lowered. In this way, if the preset fan capacity is constant, that is, the static pressure of the heat radiating part is constant, the ventilation cross-sectional area of the heat radiating part is suppressed, and the influence on the main ventilation circuit is suppressed as much as possible by setting the fin pitch to about 1 to 5 mm. Thus, a structure with a good balance of properties can be obtained with little change in thermal properties.
当然ながらヒートパイプは凝縮し蒸発を行う発熱都に設けた受熱部と通風域に存在する放熱部の間を自然循環する冷媒により熱輸送が行われるので、凝縮側が蒸発側より高い位置にすると、重力の利用により効率の良い熱輸送が行える。
但し位置の高い低いの高低差がない状態や逆の位置になっても、毛細管材料の入ったヒートパイプでの熱輸送は可能である。
更にこのようなヒートパイプは通常熱伝導の良い金属をケースとするが、板状のフィン取り付けにこだわらない等の場合、内部に冷媒を封入する平板状や屈曲パイブ形状のようなものであれば金属以外でも良いことは当然である。また、冷却モジュールの放熱部に凝緒器もしくは蒸発器のフィンの一部を利用することも可能である。
Naturally, the heat pipe is transported by the refrigerant that naturally circulates between the heat receiving part provided in the heat generating city where condensation and evaporation occur and the heat radiating part existing in the ventilation area, so if the condensation side is higher than the evaporation side, Efficient heat transport can be performed by using gravity.
However, even if the position is not high or low, or in the opposite position, heat transport using a heat pipe containing a capillary material is possible.
Furthermore, such heat pipes are usually made of metal with good heat conduction, but if they are not particular about plate-like fin mounting, etc., if it is something like a flat plate shape or bent pipe shape that encloses the refrigerant inside Naturally, it may be other than metal. It is also possible to use a part of the fin of the condenser or the evaporator for the heat radiating part of the cooling module.
本発明は主熱交換器を冷却する風路に冷却フアンを設け通風し、この風路内に配置された補助熱交換器である冷却モジュールの放熱部へ、主熱交換器の放熱する熱源とは異なる熱源であって風路外の熱源部からヒートパイプで熱を伝達し、冷却モジュールの放熱部より通風により放熱させるものであって、冷却モジュールの放熱部は風路の通風を妨げないように放熱部の断面積を主回路の風路断面積の数パーセント以下とするが、この放熱部はフィン付きの熱交換器であっても、あるいはフィンを設けないパイブや平板だけの熱交換器であっても良いし、ヒートパイプは往復のある複数の本数でも1本だけのパイプでも良いし、放熱部が室外機や室内機の本体内部の風路に設けられても、あるいは本体外部の風路に設けられても良いことは以上の説明から明かである。 The present invention provides a cooling fan in the air passage that cools the main heat exchanger and ventilates, and a heat source that radiates heat from the main heat exchanger to the heat radiating portion of the cooling module that is an auxiliary heat exchanger disposed in the air passage; Is a different heat source that transfers heat from the heat source part outside the air path with a heat pipe and dissipates heat from the heat radiation part of the cooling module by ventilation, so that the heat radiation part of the cooling module does not hinder ventilation of the air path The heat dissipation section has a cross-sectional area of several percent or less of the air circuit cross section of the main circuit, but this heat dissipation section is a heat exchanger with fins, or a heat exchanger with only fins or flat plates without fins. The heat pipe may be a plurality of reciprocating pipes or a single pipe, or a heat radiating part may be provided in the air passage inside the outdoor unit or indoor unit main body, or outside the main unit. That's all that may be provided in the air path It is clear from the explanation.
１:電気品室、１ｒ: 室内電気品室、２:電気品、３:圧縮器、４:冷却ファン、５:熱源側熱交換器、５:熱交換器、６:冷却モジュール、７:放熱フィン、８:ヒートパイプ、９:冷却モジュール、１０:サーモサイフォン、１１:貫通孔、１１ａ:板材、１１ｂ:板材、１２:空洞、１２ａ:溝、１２ｂ:溝、１３:空洞、１３ａ:溝、１３ｂ:溝、１４:空洞、１４ａ:溝、１４ｂ:溝、１５:受熱部、２１:発熱性半導体素子、２２その他の電気素子、２３:基板、３１:底板、３２:隔壁、３３:ドレンピット、４１:換気ファン、５１:熱源側冷媒細管、５２:熱交換フィン、５３:フィンピッチ、５４:フィン粗ピッチ、８１:受熱側、８２:受熱ブロック、８３ａ:放熱ブロック、８３ｂ:放熱ブロック、８４ａ:貫通孔、８４ｂ:溝、８５ａ:貫通孔、８５ｂ:溝、８７:放熱側、１０１〜１０９:冷却システム、２０１〜２０５:空調機、３０１〜３０４:空調機、４０１:空調機、５０１:空調機、６００:冷蔵庫、６１０:冷蔵室、６２０:機械室、７００:給湯機、７１０:冷媒−水熱交換器
1: electric room, 1r: indoor electric room, 2: electric, 3: compressor, 4: cooling fan, 5: heat source side heat exchanger, 5: heat exchanger, 6: cooling module, 7: heat dissipation Fins, 8: heat pipe, 9: cooling module, 10: thermosiphon, 11: through hole, 11a: plate material, 11b: plate material, 12: cavity, 12a: groove, 12b: groove, 13: cavity, 13a: groove, 13b: groove, 14: cavity, 14a: groove, 14b: groove, 15: heat receiving part, 21: exothermic semiconductor element, 22 other electric elements, 23: substrate, 31: bottom plate, 32: partition wall, 33: drain pit 41: Ventilation fan, 51: Heat source side refrigerant thin tube, 52: Heat exchange fin, 53: Fin pitch, 54: Fin coarse pitch, 81: Heat receiving side, 82: Heat receiving block, 83a: Heat radiation block, 83b: Heat radiation block, 84a: through hole, 84b: groove, 85a: through hole, 85b: groove, 87: heat dissipation side, 1 1-109: Cooling system, 201-205: Air conditioner, 301-304: Air conditioner, 401: Air conditioner, 501: Air conditioner, 600: Refrigerator, 610: Refrigerating room, 620: Machine room, 700: Water heater, 710: Refrigerant-water heat exchanger
Claims (21)
前記冷却モジュールがヒートパイプによって形成され、該ヒートパイプの蒸発側が、前記電気品室に収納された電気品の略全部の電気品に直接または受熱ブロックを介して設置され、前記電気品室から離隔して配置されることを特徴とする冷却システム。 Compressor for compressing refrigerant, heat source side heat exchanger for exchanging heat between refrigerant and atmosphere, decompression means for depressurizing refrigerant, and use side heat exchanger for exchanging heat between refrigerant and atmosphere And a refrigerant pipe that forms a refrigerant circuit in which the refrigerant circulates by connecting these devices, a heat source side fan that forms an air passage that passes through the heat source side heat exchanger, and the use side heat exchanger. A use-side fan that forms an air passage, an electrical product for controlling one or more of these devices, an electrical product room that houses part or all of the electrical product, and an electrical product room A cooling system having a cooling module for dissipating heat generated by the electrical component,
The cooling module is formed by a heat pipe, and the evaporation side of the heat pipe is installed directly or via a heat receiving block on almost all electric components stored in the electric component chamber, and is separated from the electric component chamber. A cooling system characterized by being arranged in the form of
前記冷却モジュールのヒートパイプの放熱フィンに流れ込む風路に相当する範囲に限り、前記熱源側熱交換器の熱源側フィンの間隔が前記所定間隔よりも広く配置されることを特徴とする請求項２記載の冷却システム。 The heat source side heat exchanger includes a plurality of heat source side refrigerant narrow tubes branched from the refrigerant tube, and a plurality of heat source side fins installed at predetermined intervals on the heat source side refrigerant thin tubes,
The space between the heat source side fins of the heat source side heat exchanger is arranged wider than the predetermined interval only in a range corresponding to the air path flowing into the heat radiating fins of the heat pipe of the cooling module. The cooling system described.
前記冷却モジュールのヒートパイプの凝縮側が前記熱源側冷媒細管または熱源側フィンに直接または放熱ブロックを介して設置されることを特徴とする請求項１記載の冷却システム。 The heat source side heat exchanger includes a plurality of heat source side refrigerant thin tubes branched from the refrigerant tube, and a plurality of heat source side fins installed at predetermined intervals on the heat source side refrigerant thin tubes,
The cooling system according to claim 1, wherein a condensation side of a heat pipe of the cooling module is installed directly or via a heat radiation block on the heat source side refrigerant thin tube or the heat source side fin.
前記室内ユニットが、前記利用側熱交換器と、利用側フアンと、前記電気品の一部を収納する室内電気品室と、該室内電気品室に収納された電気品の発熱を放散するための室内冷却モジュールとを収納し、
前記室内冷却モジュールがヒートパイプによって形成され、該ヒートパイプの蒸発側が、前記室内電気品室に収納された電気品に直接または受熱ブロックを介して設置され、且つ、前記ヒートパイプの凝縮側が、前記利用側フアンの形成する風路内に配置されることを特徴とする空調機。 12. A cooling system according to claim 1, comprising an outdoor unit on a heat source side, an indoor unit on a usage side, and a refrigerant liquid pipe and a refrigerant gas pipe connecting the outdoor unit and the indoor unit. And comprising
For the indoor unit to dissipate heat generated by the use-side heat exchanger, the use-side fan, an indoor electrical product room that houses a part of the electrical product, and the electrical product stored in the indoor electrical product room. Of the indoor cooling module,
The indoor cooling module is formed by a heat pipe, the evaporation side of the heat pipe is installed directly or via a heat receiving block on an electrical product housed in the indoor electrical component room, and the condensation side of the heat pipe is the An air conditioner that is disposed in an air passage formed by a use-side fan.
前記室外ユニットの底板にヒートパイプの凝縮側が直接または伝熱ブロックを介して設置され、前記圧縮機に該ヒートパイプの蒸発側が直接または伝熱ブロックを介して設置されることを特徴とする空調機。 12. The cooling system according to claim 1, comprising an outdoor unit on a heat source side, an indoor unit on a usage side, and a refrigerant liquid pipe and a cooling gas pipe connecting the outdoor unit and the indoor unit. And comprising
An air conditioner characterized in that a condensation side of a heat pipe is directly or via a heat transfer block on the bottom plate of the outdoor unit, and an evaporation side of the heat pipe is directly or via a heat transfer block on the compressor. .
前記冷凍サイクルを形成するとともに前記冷媒を循環させもしくは前記冷媒の流れを制御する機械部品と、
前記冷凍サイクルの近傍に配置され前記機械部品もしくは前記冷却フアンの運転動作を制御する電気品と、
前記機械部品もしくは前記電気品の発熱部に設けた受熱部と前記冷却フアンの通風を行う風路に配置した放熱部により形成し前記機械部品もしくは前記電気品に対し冷却を行う冷却モジュールと、を備え、
前記冷却モジュールの放熱部と受熱部の間を自然循環冷媒を内部に封入した金属体等の熱の良導体で熱輸送させるとともに、前記放熱部は前記風路の通風をほとんど妨害することなく且つ前記冷却フアンの通風量が変化しても前記放熱部から通風への熱伝達の変化の少ない形状寸法とすることを特徴とする冷凍空調装置。 A refrigeration cycle that circulates a refrigerant in a condenser, an evaporator and a refrigerant pipe connecting them, and performs heat dissipation from the condenser or heat absorption to the evaporator by ventilation of a cooling fan;
Mechanical parts that form the refrigeration cycle and circulate the refrigerant or control the flow of the refrigerant;
An electrical component that is arranged near the refrigeration cycle and controls the operation of the mechanical component or the cooling fan;
A cooling module that is formed by a heat receiving portion provided in a heat generating portion of the mechanical component or the electrical product and a heat radiating portion disposed in an air passage that ventilates the cooling fan and cools the mechanical component or the electrical product; Prepared,
While heat transporting between the heat radiating part and the heat receiving part of the cooling module by a good heat conductor such as a metal body enclosing a natural circulation refrigerant, the heat radiating part hardly interferes with the ventilation of the air path and A refrigerating and air-conditioning apparatus characterized by having a shape and dimension with little change in heat transfer from the heat dissipating part to the ventilation even when the ventilation amount of the cooling fan changes.
前記風路内に配置された冷却モジュールの放熱部へ前記熱交換器の放熱する熱源とは異なる熱源であって前記風路外の熱源部からヒートパイプで熱を伝達するステップと、
前記冷却モジュールの放熱部より前記通風により放熱させるステップと、を備え、
前記冷却モジュールの放熱部は前記風路の通風を妨げないように前記放熱部の断面積を前記風路の断面積の数パーセント以下とすることを特徴とする冷却方法。
A step of passing a cooling fan through an air passage for cooling the heat exchanger;
A heat source that is different from a heat source that radiates heat from the heat exchanger to a heat radiating portion of a cooling module disposed in the air passage, and transferring heat from a heat source portion outside the air passage by a heat pipe;
Radiating heat by the ventilation from the heat radiating part of the cooling module,
The cooling method according to claim 1, wherein the heat radiating portion of the cooling module has a cross-sectional area of the heat radiating portion of several percent or less of the cross-sectional area of the air passage so as not to prevent ventilation of the air passage.
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