JP2010002160A - 冷凍装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電装品箱の振動を防止しつつ、電装品箱を冷却する。
【解決手段】冷媒が循環する冷媒回路と、冷媒回路を制御するインバータ回路（27）が収容される電装品箱（25）とを備えた冷凍装置を対象としている。電装品箱（25）に対して所定間隔を置いて対向する位置に設置されて電装品箱（25）を輻射により放熱させる天板（13）と、天板（13）に接触して設けられ、冷媒回路を循環する冷媒が流れ、冷媒と天板（13）とが熱交換して天板（13）を冷却する冷却用冷媒管（17）とを備えている。
【選択図】図３

Description

本発明は、冷凍装置に関し、特に、電装品箱の冷却対策に係るものである。

従来、空気調和装置として構成される冷凍装置には室外機が設けられ、該室外機には電装品箱が設けられている。この電装品箱は、その内部に冷凍装置の各種制御を行うための電子機器を収容している。そして、上記室外機は、一般に屋外に設置されるため、室外機の内部に雨水や露等が侵入し、電装品箱内に水分が滴下する可能性がある。水分が電装品箱の内部に滴下すると、電装品箱内の電子機器がショート等するおそれがある。このため、上記電装品箱を密閉状態とすることで電装品内部への水分の侵入を防止する対策が考えられるが、電装品箱を密閉状態にすると、電装品内の電子機器の自己発熱により、電装品箱内の温度が上昇してしまう。

このような問題に対する対策として、特許文献１に示すように、密閉させた電装品箱と、低温冷媒が循環する冷媒管とを冷媒ジャケットを介して接触させることで、該電装品箱内の電子機器を放熱させる冷却対策が開示されている。
特開２００８−１０１８６２号公報

しかしながら、特許文献１に示す冷却対策では、冷媒管と電装品箱とが冷媒ジャケットを介して接触している。このため、電装品箱に対して冷媒が循環する冷媒管の振動が直接伝達することになる。つまり、冷媒管の振動と共に電装品箱も振動するため、電装品箱内に収容された精密電子部品である電子機器の動作を妨害してしまうという問題があった。

本発明は、斯かる点に鑑みてなされたものであり、電装品箱を振動させることなく、冷却させることを目的とする。

第１の発明は、冷媒が循環する冷媒回路（10）と、該冷媒回路（10）を制御する電子機器（27）が収容される電装品箱（25）とを備えた冷凍装置であって、上記電装品箱（25）に対して所定間隔を置いて対向する位置に設置されて該電装品箱（25）を輻射により放熱させる冷却板（13）と、該冷却板（13）に接触して設けられ、上記冷媒回路（10）を循環する冷媒が流れ、該冷媒と上記冷却板（13）とが熱交換して該冷却板（13）を冷却する冷媒冷却手段（17）とを備えている。

上記第１の発明では、冷媒が冷媒回路（10）内を循環する。循環する冷媒は、冷媒冷却手段（17）を流れ、冷媒冷却手段（17）と接触する冷却板（13）と熱交換して冷却板（13）を冷却する。そして、電装品箱（25）が、電装品箱（25）内の電子機器（27）の発熱等によって温度上昇すると、電装品箱（25）が、冷却板（13）へ輻射により放熱する。電装品箱（25）が放熱するのに伴って、電装品箱（25）内の電子機器（27）が電装品箱（25）へ放熱する。

第２の発明は、上記第１の発明において、上記電装品箱（25）の放熱面（25a）と、該放熱面に対向する上記冷却板（13）の吸熱面（13a）とのうち、少なくとも一方の面には、輻射塗料（26）が塗布される。

上記第２の発明では、輻射塗料（26）を塗布することで、電装品箱（25）から冷却板（13）への輻射による放熱を促進する。

第３の発明は、上記電装品箱（25）は、電子機器（27）を収容する閉空間に構成されている。

上記第３の発明では、電装品箱（25）は、電子機器（27）を内部に密閉状態で収容している。

上記第１の発明では、冷媒冷却手段（17）によって冷却板（13）を冷却させる一方、電装品箱（25）から上記冷却させた冷却板（13）へ輻射により放熱させるようにした。つまり、上記冷却板（13）を予め冷却しておくことで、該冷却板（13）と電装品箱（25）との間の温度差を拡大させるようにしている。これにより、電装品箱（25）から冷却板（13）への放熱を促進させることができる。したがって、電装品箱（25）が冷却されるため、該電装品箱（25）内の電子機器（27）を確実に放熱させることができる。

また、冷媒冷却手段（17）が接触する冷却板（13）と、電装品箱（25）とは、所定間隔を隔てて設置した。このため、循環する冷媒の影響により生じる冷媒冷却手段（17）の振動が電装品箱（25）に伝達するのを確実に防止することができる。これにより、電装品箱（25）が振動するのを防止することができる。したがって、電装品箱（25）内の精密電子部品である電子機器（27）に対する振動の伝達を確実に防止することができる。

上記の結果、電装品箱（25）内の電子機器（27）を十分に冷却させることができると共に、冷媒冷却手段（17）の振動が電装品箱（25）へ伝達するのを確実に防止することができる。

上記第２の発明によれば、電装品箱（25）の放熱面（25a）および該放熱面（25a）と向かい合う冷却板（13）の吸熱面（13a）に輻射塗料（26）を塗布したため、電装品箱（25）から冷却板（13）への放熱をさらに促進させることができる。したがって、電装品箱（25）内の電子機器（27）の放熱も促進させることができる。

上記第３の発明によれば、電装品箱（25）の内部を閉空間に構成したため、精密電子部品である電子機器（27）を密閉状態で収容することができる。これにより、電装品箱（25）の外表面に水分が付着しても、電装品箱（25）の内部の電子機器（27）が水に濡れるのを確実に防止することができる。この結果、電装品箱（25）内の電子機器（27）のショートを確実に防止することができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

本実施形態は、本発明に係る冷凍装置が空気調和装置を構成するものである。この空気調和装置は、室内機（図示なし）と、図１に示す室外機（11）とで構成され、図２に示すように冷媒が充填されて冷凍サイクルを行う冷媒回路（10）を備えている。

上記冷媒回路（10）は、室外機（11）に収容される室外回路（10a）と、室内機に収容される室内回路（10b）とで構成される。この室内回路（10b）は、液側冷媒管（20）およびガス側冷媒管（21）によって室外回路（10a）に接続されている。尚、圧縮機（14）の吸入手前におけるガス側冷媒管（21）の一部は、後述する電装品箱（25）を放熱させる天板（13）を冷却するための冷却用冷媒管（17）を構成している。

上記室内機は、室内熱交換器（30）が設けられて室内回路（10b）を構成している。

上記室内熱交換器（30）は、クロスフィン型のフィン・アンド・チューブ熱交換器として構成されている。室内熱交換器（30）の近傍には、室内ファンが設けられている（図示省略）。室内熱交換器（30）では、室内空気と冷媒との間で熱交換が行われる。

上記室外機（11）は、図１に示すように、室外ケーシング（12）と、圧縮機（14）と、室外熱交換器（15）と、室外膨張弁（18）と、四路切換弁（19）と、室外ファン（16）と、電装品箱（25）と、冷却用冷媒管（17）とを備えている。尚、図１において、室外膨張弁（18）および四路切換弁（19）は図示を省略している。また、図２に示すように、上記圧縮機（14）、室外熱交換器（15）、室外膨張弁（18）、四路切換弁（19）および冷却用冷媒管（17）は、室外回路（10a）を構成している。

上記室外ケーシング（12）は、横長で矩形の箱状に形成され、その内部に、圧縮機（14）と、室外熱交換器（15）と、室外膨張弁（18）と、四路切換弁（19）と、室外ファン（16）と、電装品箱（25）とを収容している。この室外ケーシング（12）の上端面は、冷却板を構成する天板（13）によって上側から覆われている。尚、上記天板（13）については、後述する。

上記室外ファン（16）は、室外ケーシング（12）内に室外空気を取り込む送風ファンとして構成されている。室外ファン（16）は、室外ケーシング（12）の室外空気に面する側の側面に取り付けられている。室外ファン（16）の近傍には、後述する室外熱交換器（15）が設けられ、室外ファン（16）によって室外ケーシング（12）に取り込まれる室外空気が室外熱交換器（15）を通過する。

上記圧縮機（14）は、例えば全密閉型の高圧ドーム型のスクロール圧縮機として構成されている。圧縮機（14）は、室外ケーシング（12）内の隅に設置されている。圧縮機（14）には、インバータを介して電力が供給される。室外回路（10a）において、圧縮機（14）は、吐出側が四路切換弁（19）の第２ポート（P2）に接続され、吸入側が四路切換弁（19）の第１ポート（P1）に接続されている。

上記室外熱交換器（15）は、クロスフィン型のフィン・アンド・チューブ熱交換器として構成されている。室外熱交換器（15）は、室外ケーシング（12）内の上記室外ファン（16）の空気の上流側に設けられている。室外熱交換器（15）では、上記室外ファン（16）から吸い込まれた室外空気と冷媒との間で熱交換が行われる。室外回路（10a）において、室外熱交換器（15）は、一端が四路切換弁（19）の第３ポート（P3）に接続され、他端が室外膨張弁（18）に接続されている。また、四路切換弁（19）の第４ポート（P4）は、室外回路（10a）のガス側端に接続されている。

上記室外膨張弁（18）は、開度可変の電子膨張弁として構成されている。室外回路（10a）において、室外膨張弁（18）は、室外熱交換器（15）と室外回路（10a）の液側端との間に設けられている。

上記四路切換弁（19）は、室外回路（10a）において、第１ポート（P1）と第４ポート（P4）が連通して第２ポート（P2）と第３ポート（P3）とが連通する第１状態（図２に実線で示す状態）と、第１ポートと第３ポート（P3）とが連通して第２ポート（P2）と第４ポート（P4）とが連通する第２状態（図２に破線で示す状態）とが切り換え自在に構成されている。

ここで、本発明の特徴部分である電装品箱（25）、天板（13）および冷却用冷媒管（17）について図面を用いて説明する。

上記電装品箱（25）は、図１、図２、および図３に示すように、冷媒回路（10）を制御するための電子機器を収容するためのものである。この電装品箱（25）は、本発明の冷却対象である電装品箱を構成している。電装品箱（25）は、略長方形状の箱体に形成され、室外ケーシング（12）の上端面を構成する天板（13）の下側に取り付けられている。電装品箱（25）の内部には、電子機器であるインバータ回路（27）等が密閉状態で収容されている。つまり、電装品箱（25）は、インバータ回路（27）等を閉空間に収容するよう構成されている。このインバータ回路（27）は、圧縮機（14）のモータを駆動させるためのものである。したがって、空気調和装置が稼動すると、インバータ回路（27）等は電流が流れて発熱し、それに伴って電装品箱（25）自体の温度も上昇することになる。

上記天板（13）は、上記室外ケーシング（12）の上端面を覆う蓋部材を構成するものである一方、電装品箱（25）から輻射によって放熱された熱を吸熱する吸熱部材である冷却板を構成するものである。天板（13）は、アルミニウムを材料とした扁平な矩形の薄板状に形成され、上記室外ケーシング（12）の上端面を覆っている。尚、上記天板（13）を構成する材料は、本実施形態のアルミニウムに限られず、他の金属材料、その他の熱伝達部材であってもよい。ここで、上記電装品箱（25）は、上記天板（13）の内面（13a）と所定間隔（例えば、数ｃｍ程度）を置いて対向するように設けられている。そして、電装品箱（25）の上側面（25a）と、該上側面（25a）に対向する上記天板（13）の内面（13a）には輻射塗料（26）が塗布されており、電装品箱（25）から天板（13）への輻射による放熱を促進するよう構成されている。つまり、電装品箱（25）の上側面（25a）が、放熱面を構成する一方、天板（13）の内面（13a）が、吸熱面を構成している。尚、上記輻射塗料（26）は、セラミックスおよび樹脂等を原材料として構成されるものである。

上記冷却用冷媒管（17）は、冷媒回路（10）のガス側冷媒管（21）の一部を構成する一方、上記天板（13）を冷却する冷媒冷却手段を構成するものである。この冷却用冷媒管（17）は、その内部を冷媒が循環する配管に形成され、室外回路（10a）において上記圧縮機（14）の吸入側の冷媒管の途中に設けられている。冷却用冷媒管（17）は、天板（13）の内面（13a）に接触して設置されている。つまり、冷却用冷媒管（17）は、冷媒回路（10）を循環する冷媒のうち、圧縮機（14）の吸入側を通過する冷媒と、天板（13）との間で熱交換を行っている。これにより、天板（13）が冷却されて、電装品箱（25）から天板（13）への輻射による放熱が促進される。

−運転動作−
上記空気調和装置の運転動作について説明する。この空気調和装置は、冷房運転と暖房運転とが実行可能になっており、四路切換弁（19）によって冷房運転と暖房運転との切り換えが行われる。

≪冷房運転≫
まず、冷房運転について説明する。冷房運転には、四路切換弁（19）が第１状態に設定される。この状態で、圧縮機（14）の運転が行われると、圧縮機（14）から吐出された高圧冷媒が、室外熱交換器（15）において室外空気へ放熱して凝縮する。室外熱交換器（15）で凝縮した冷媒は、室外膨張弁（18）で減圧された後に、室内熱交換器（30）において、室内空気から吸熱して蒸発する。一方、室内空気は冷却されて室内へ供給される。そして、室内熱交換器（30）において蒸発した冷媒は、湿り状態（冷媒の気液二相状態）となってガス側冷媒管（21）内を通過する。そして、冷却用冷媒管（17）において、天板（13）との間で熱交換する。このとき、冷媒は天板（13）から吸熱して蒸発する。その後、蒸発した冷媒は、ガス状態で圧縮機（14）に吸入される。

ここで、空気調和装置が稼動状態であると、電装品箱（25）は、内部のインバータ回路（27）等が発熱して高温となる。そして、高温の電装品箱（25）から天板（13）へ輻射熱が伝わり、電装品箱（25）が放熱する。このとき、天板（13）は、空気調和装置の稼動時より上記冷却用冷媒管（17）を循環する冷媒によって冷却されているため、電装品箱（25）から天板（13）への放熱が促進されることになる。

≪暖房運転≫
暖房運転時には、四路切換弁（19）が第２状態に設定される。この状態で、圧縮機（14）の運転が行われると、圧縮機（14）から吐出された高圧冷媒が、室内熱交換器（30）において室内空気へ放熱して凝縮する。一方、室内空気は、加熱されて室内へ供給される。室内熱交換器（30）で凝縮した冷媒は、室外膨張弁（18）で減圧された後に、室外熱交換器（15）において室外空気から吸熱して蒸発する。次に、室外熱交換器（15）で蒸発した冷媒は、ガス側冷媒管（21）内を通過する。そして、冷却用冷媒管（17）において、天板（13）との間で熱交換する。このとき、冷媒は天板（13）から吸熱して蒸発する。その後、蒸発した冷媒は、ガス状態で圧縮機（14）に吸入される。

ここで、空気調和装置が稼動状態であると、電装品箱（25）は、内部のインバータ回路（27）等が発熱して高温となる。そして、高温の電装品箱（25）から天板（13）へ輻射熱が伝わり、電装品箱（25）が放熱する。このとき、天板（13）は、空気調和装置の稼動時より上記冷却用冷媒管（17）を循環する冷媒によって冷却されているため、電装品箱（25）から天板（13）への放熱が促進されることになる。

−実施形態の効果−
上記本実施形態では、冷却用冷媒管（17）によって天板（13）を冷却させる一方、電装品箱（25）から上記冷却させた天板（13）へ輻射により放熱させるようにした。つまり、上記天板（13）を予め冷却させておくことで、該天板（13）と電装品箱（25）との間の温度差を拡大させるようにしている。これにより、電装品箱（25）から天板（13）への放熱を促進させることができる。したがって、電装品箱（25）が冷却されるため、該電装品箱（25）内のインバータ回路（27）等を確実に放熱させることができる。

また、冷却用冷媒管（17）が接触する天板（13）と、電装品箱（25）とは、所定間隔を隔てて設置した。このため、循環する冷媒の影響により生じる冷却用冷媒管（17）の振動が電装品箱（25）に伝達するのを確実に防止することができる。これにより、電装品箱（25）が振動するのを防止することができる。したがって、電装品箱（25）内の精密電子部品である電子機器に対する振動の伝達を確実に防止することができる。

さらに、電装品箱（25）の上側面（25a）および該上側面（25a）と向かい合う天板（13）の内面（13a）に輻射塗料（26）を塗布したため、電装品箱（25）から天板（13）への放熱をさらに促進させることができる。したがって、電装品箱（25）内のインバータ回路（27）等の放熱も促進させることができる。

上記の結果、電装品箱（25）内のインバータ回路（27）等を十分に冷却させることができると共に、冷却用冷媒管（17）の振動が電装品箱（25）へ伝達するのを確実に防止することができる。

また、電装品箱（25）を内部を閉空間に構成したため、精密電子部品で構成されるインバータ回路（27）等を電装品箱（25）の内部に密閉状態で収容することができる。これにより、電装品箱（25）の外表面に水分が付着しても、電装品箱（25）内のインバータ回路（27）等が水に濡れるのを確実に防止することができる。この結果、電装品箱（25）内のインバータ回路（27）等のショートを確実に防止することができる。

〈その他の実施形態〉
本発明は、上記実施形態について、以下のような構成としてもよい。

上記実施形態では、本発明を空気調和装置に適用したが、本発明は、空気調和装置に限られず、冷蔵庫等の冷凍装置全般に適用することができる。

尚、以上の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。

以上説明したように、本発明は、電装品箱の冷却対策について有用である。

（Ａ）は、本実施形態に係る室外機を示す概略側面断面図であり、（Ｂ）は、本実施形態に係る室外機を示す概略水平断面図である。 本実施形態に係る冷媒回路を示す回路図である。 本実施形態に係る電装品箱を示す要部断面図である。

符号の説明

１０ 冷媒回路
１３ 天板
１３ａ （天板）内面
１７ 冷却用冷媒管
２５ 電装品箱
２５ａ 上側面
２６ 輻射塗料
２７ インバータ回路

Claims (3)

1. 冷媒が循環する冷媒回路（10）と、該冷媒回路（10）を制御する電子機器（27）が収容される電装品箱（25）とを備えた冷凍装置であって、
   上記電装品箱（25）に対して所定間隔を置いて対向する位置に設置されて該電装品箱（25）を輻射により放熱させる冷却板（13）と、
   該冷却板（13）に接触して設けられ、上記冷媒回路（10）を循環する冷媒が流れ、該冷媒と上記冷却板（13）とが熱交換して該冷却板（13）を冷却する冷媒冷却手段（17）とを備えている
   ことを特徴とする冷凍装置。
2. 請求項１において、
   上記電装品箱（25）の放熱面（25a）と、該放熱面に対向する上記冷却板（13）の吸熱面（13a）とのうち、少なくとも一方の面には、輻射塗料（26）が塗布される
   ことを特徴とする冷凍装置。
3. 請求項１において、
   上記電装品箱（25）は、電子機器（27）を収容する閉空間に構成されている
   ことを特徴とする冷凍装置。

Images