JP2014035134A - 冷凍サイクル装置の室外ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】基本的に小サイズの構成部品からなり、要求される熱交換能力に対応して小サイズの構成部品を複数、上下方向に積み重ねて大熱交換能力となすことができる冷凍サイクル装置の室外ユニットを提供する。
【解決手段】複数の送風機組立て３と、複数の室外熱交換器２と、１つの送風機組立て３および１つの室外熱交換器２を収容する複数の筐体側面部１２とをそれぞれ同数備えてなり、前記送風機組立て３、前記室外熱交換器２および前記筐体側面部１２は、他の送風機組立て３、室外熱交換器２および筐体側面部１２と、互いに上下方向に積み重ねられて１つの室外ユニットとして構成される。
【選択図】 図３

Description

本発明の実施態様は、冷凍サイクル装置の室外ユニットに関する。

冷凍サイクル装置として、例えば１台の室外ユニットに複数台の室内ユニットを接続して、複数室または大空間の空気調和をなす、マルチタイプの空気調和装置がある。被空調スペースの広さに応じて室内ユニットの数が異なり、それとともに室外ユニットは空調能力が異なるよう対応しなければならない。すなわち、室外ユニットは要求される最大空調能力の大きさにより構成部品のサイズが異なってくる。

特開２００８−１３３９８６号公報

このように室外ユニットは、要求される最大空調能力の大きさによって構成部品である熱交換器、送風機および筐体等のサイズが異なる。したがって、その都度、それぞれ要求されるサイズに適応する型投資をなす必要があった。
特に、大能力の室外ユニットを開発する場合は、金型サイズも大型化し、高額な型投資を余儀なくされる。このような大型室外ユニットの需要は小型室外ユニットに比べて少なく、投資資金を回収するために価格が高騰する傾向がある。

このような事情から、基本的に小サイズの構成部品からなり、要求される能力に対応して小サイズの構成部品を複数、上下方向に積み重ねて大熱交換能力となすことができる冷凍サイクル装置の室外ユニットが望まれていた。

上記課題を達成するために、本実施形態の冷凍サイクル装置の室外ユニットは、複数の送風機組立てと、複数の室外熱交換器と、１つの送風機組立ておよび１つの室外熱交換器を収容する複数の筐体側面部とをそれぞれ同数備えてなり、前記送風機組立て、前記室外熱交換器および前記筐体側面部は、他の送風機組立て、室外熱交換器および筐体側面部と、互いに上下方向に積み重ねられて１つの室外ユニットとして構成される。

本実施形態に係る、冷凍サイクル装置の室外ユニットの外観斜視図。 同実施形態に係る、室外ユニットの主要構成部品組立て体の斜視図。 同実施形態に係る、室外ユニットを分解して示す外観斜視図。 同実施形態に係る、室外ユニット内部の斜視図。 同実施形態に係る、送風機支持枠の斜視図と、側面図。 同実施形態に係る、側面後板の斜視図と、上下の側面後板の連結構造を説明する図。 同実施形態に係る、電装品ユニットの斜視図。 同実施形態に係る、電装品ユニットの一部を取り外した状態の斜視図。 同実施形態に係る、冷凍サイクルの構成を示す図。 同実施形態に係る、冷凍サイクル装置の電気部品の電気的な接続状態を示す図。 同実施形態に係る、室外ユニットの側面前板を取り外した状態を示す図。 同実施形態に係る、各種の室外ユニットのラインアップ構成図。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
なお、本実施形態においては、冷凍サイクル装置として空気調和装置を例に説明する。

図９は、本実施形態に係る空気調和装置の冷凍サイクルの構成を示す図である。
冷凍サイクルの構成を冷房運転時の冷媒の流れに沿って説明する。

能力可変型の圧縮機２１の吐出部に接続された冷媒管Ｐは、マフラ２２及び逆止弁２３を介して四方弁２４の第１のポートに接続され、この四方弁２４の第２のポートと室外熱交換器２の一端が冷媒管Ｐを介して接続される。

３つの室外熱交換器２（２Ａ〜２Ｃ）に対向して３つの回転数可変形の送風機８（８Ａ〜８Ｃ）が上下に並んで配置される。室外熱交換器２の他端に接続された冷媒管Ｐは、冷媒タンク２５及び室外膨張弁２６を介して液側パックドバルブ２７に接続される。

冷媒タンク２５は、冷凍サイクル内の余剰冷媒を貯める。室外膨張弁２６は、第１の室外膨張弁２６ａと第２の室外膨張弁２６ｂの２つが並列に設けられる。液側パックドバルブ２７に液側渡り配管Ｐｌの一端が接続され、その他端が室内ユニットＮに接続される。

ここでは、４台の室内ユニットＮ１〜Ｎ４が接続され、室内ユニットＮ１〜Ｎ４にはそれぞれ室内膨張弁Ｎａ１〜Ｎａ４と室内熱交換器Ｎｂ１〜Ｎｂ４及び図示しない室内ファンが設けられる。室内ユニットＮにガス側渡り配管Ｐｇの一端が接続され、その他端が室外ユニットＭのガス側パックドバルブ２８に接続される。

ガス側パックドバルブ２８は、冷媒管Ｐを介して四方弁２４の第３のポートに接続され、四方弁２４の第４のポートに接続された冷媒管Ｐは、アキュムレータ２９を介して圧縮機２１の吸込部に接続される。アキュムレータ２９は冷媒を液冷媒とガス冷媒に分離する。

圧縮機２１の吐出部とアキュムレータ２９の底部を接続する第１のバイパス回路Ｂ１が設けられ、この第１のバイパス回路には開閉弁Ｖ１が設けられる。第１のバイパス回路Ｂ１は、低外気温時などにアキュムレータ２９に冷媒が寝込んだときに、アキュムレータ２９の液冷媒を加熱して圧縮機２１に多量の液冷媒が戻らないようにするために、アキュムレータ２９の底部に圧縮機２１の吐出ガスを送るためのバイパス回路である。

また、圧縮機２１の吐出部と吸込部を接続する第２のバイパス回路Ｂ２が設けられ、この第２のバイパス回路には開閉弁Ｖ２が設けられる。第２のバイパス回路Ｂ２は、低外気温時などの起動時に圧縮機２１を加熱するために、吐出ガスを送るためのバイパス回路である。

さらに、圧縮機２１の吐出部と、室外熱交換器２と冷媒タンク２５の間とを接続する第３のバイパス回路Ｂ３が設けられ、この第３のバイパス回路には開閉弁Ｖ３が設けられる。第３のバイパス回路Ｂ３は、暖房負荷が小さいときの冷凍サイクル内の高圧上昇を防ぐために、圧縮機２１の吐出ガスの一部を室内ユニットＮをバイパスして室外熱交換器２に送るためのバイパス回路である。
以上のように構成された冷凍サイクル内を圧縮機２１が駆動することによって冷媒が循環する。

室外ユニットＭにおいて、圧縮機２１の吐出側の冷媒管Ｐに温度センサＴＤ及び高圧側圧力センサＨＰＳが設けられる。温度センサＴＤは圧縮機２１から吐出されるガス冷媒の温度を検知し、高圧側圧力センサＨＰＳは圧縮機２１吐出側の圧力を検知する。
室外熱交換器２の背面側外部に温度センサＴＯが設けられ、室外熱交換器２に温度センサＴＥが設けられる。温度センサＴＯは室外温度を検知し、温度センサＴＥは室外熱交換器２の冷媒温度を検知する。
室外膨張弁２６と液側パックドバルブ２７の間の冷媒管Ｐに温度センサＴＬが設けられる。温度センサＴＬは液冷媒の温度を検知する。圧縮機２１の吸込側の冷媒管Ｐに温度センサＴＳ及び低圧側圧力センサＬＰＳが設けられる。
温度センサＴＳは圧縮機２１に吸い込まれるガス冷媒の温度を検知し、低圧側圧力センサＬＰＳは圧縮機２１の吸込側の圧力を検知する。これらのセンサは、後述する電装品ユニットＨのメイン制御基板４４に接続される。

図１は、空気調和装置の室外ユニットＭの外観斜視図である。図２は、室外ユニットＭの主要構成部品組立て体Ｓを分解して示す斜視図である。図３は、室外ユニットＭの分解斜視図である。図４は、室外ユニットＭ内部の斜視図である。

図１および図３に示すように、室外ユニットＭは、基本的に３つの主要構成部品組立て体Ｓが上下に積み重なって構成される。

図２に示すように、この主要構成部品組立て体Ｓは、熱交換器２（２Ａ〜２Ｃ）と、送風機組立て３（３Ａ〜３Ｃ）と、筐体４の一部である筐体側面部１２（１２Ａ〜１２Ｃ）と、仕切り板１３（１３Ａ〜１３Ｃ）と、ファンガード２０（２０Ａ〜２０Ｃ）とで構成される。

筐体側面部１２（１２Ａ〜１２Ｃ）は、筐体４前面の一部を形成する前面板１５（１５Ａ〜１５Ｃ）と、筐体４前面および右側面の一部を形成する前側面板１６（１６Ａ〜１６Ｃ）と、筐体４右側面の一部と背面の一部を形成する側面後板１７（１７Ａ〜１７Ｃ）とで構成される。

図３に示すように、室外ユニットＭの筐体４は、底部を形成する底板１０と、天井部を形成する天板１１と、これら底板１０と天板１１との間にある３つの筐体側面部１２（１２Ａ〜１２Ｃ）と、筐体４内部を熱交換室３０と機械室３１に仕切る仕切り板１３（１３Ａ〜１３Ｃ）と、筐体４の左側面と背面部の角部に、底板１０と天板１１に亘って設けられる支柱１９（図４に示す）とで構成される。

図２に示すように、熱交換器２は、平面視で略Ｌ字状に形成されるフィン・チューブタイプのものである。この一側部に沿って熱交換パイプのＵベンドが突出し、他側部に沿ってＵベンド、分配管および集合管５が設けられる。

送風機組立て３（３Ａ〜３Ｃ）は、それぞれ、ファンモータ６（６Ａ〜６Ｃ）およびファンモータ６の回転軸に取付けられる送風機ファン７（７Ａ〜７Ｃ）とで構成される送風機８（８Ａ〜８Ｃ）と、この送風機８を支持する送風機支持枠９（９Ａ〜９Ｃ）とからなる。

送風機支持枠９は、上下方向に長い枠体であって、略中央部にファンモータ６が支持される。送風機支持枠９の下端は略Ｌ字状に折曲された底板取付け部９ａが設けられ、この底板取付け部９ａは、後述する底板１０の突部ｃ２の突出形状に対応する。
送風機支持枠９の上端は前方に折曲された前面板取付け部９ｂと背面側に折曲された熱交換器支持部９ｃが設けられる。
さらに、前面板取付け部９ｂと熱交換器支持部９ｃとの間に上部取付け部９ｄが設けられ、この上部取付け部９ｄは、底板１０の突部ｃ２と同様の突出形状を有している。

筐体側面部１２を構成する前面板１５、前側面板１６、側面後板１７のそれぞれが対向する側辺部には、互いに連結するための接続部ｄが設けられる。
さらに、前面板１５、前側面板１６、側面後板１７の上端部には、上方に配置される前面板１５、前側面板１６、側面後板１７または天板１１が嵌合する接続部ｅが設けられる。
一方、前面板１５、前側面板１６、側面後板１７の下端部には、下方に配置される前面板１５、前側面板１６、側面後板１７または底板１０に嵌め込まれた状態で取付け具を挿通し固定するための掛合凹部ｆが設けられる。

前面板１５上端の接続部ｅには、送風機支持枠９の前面板取付け部９ｂを固定するための送風機支持枠固定部１５ｂが設けられ、この部分に送風機支持枠９の前面取付け部９ｂを掛止し、取付け具を介して固定する。この送風機支持枠固定部１５ｂのみ、他の接続部ｅよりも凹陥形成されているので、天板１１や上方に配置される前面板１５の取り付けの邪魔にならない。

さらに、前面板１５には、ベルマウス１５ａが一体に設けられ、このベルマウス１５ａは、前面板１５が筐体４として組立てられた状態で送風機ファン７の前面に対向する。ベルマウス１５ａを覆うように、上端縁と左右両測縁が直状で、下端縁は円形状をなすファンガード２０が着脱自在に取付けられる。

フィンガード１８は、針金状のものを縦横複数本、組合せてなり、筐体４として組立てた状態で室外熱交換器２に対向する位置にある。フィンガード１８は、支柱１９を介して一側部は前面板１５に取付けられ、他側部は側面後板１７に取付けられる。

図２および図３に示すように、１段目となる筐体側面部１２Ａには、運搬用の把手３２、室外ユニットと室内機とを接続する冷媒管が連通するためのノックアウト部３３、機械室３１に外気を取り入れる通気孔３４、室外温度センサＴＯを保持する温度センサホルダ３５、温度センサホルダ３５を取付けるための取付け部３６（図２のみ示す）が設けられる。一方、２段目および３段目となる筐体側面部１２Ｂ、１２Ｃには、これら把手３２やノックアウト部３３は設けられない。

図４に示すように、室外ユニットＭの内部は、仕切り板１３（１３Ａ〜１３Ｃ）により、熱交換室３０と機械室３１に区画される。熱交換室３０には、室外熱交換器２（２A〜２C）および送風機組立て３（３A〜３C）が収容され、熱交換器２（２A〜２C）および送風機８（８A〜８C）が上下に並んで配置される。
機械室３１には、圧縮機２１、アキュムレータ２９、電装品ユニットＨが収容される。

図３に示すように、底板１０は、平面視で矩形状をなすとともに、この周縁に沿って折返し部１０ａが設けられる。底板１０の下面には、２つの支持脚１０ｂが筐体４の幅方向に平行に取付けられ、底板１０の四隅から取付け部１０ｃが突出する。この取付け部１０ｃに据付場所に予め設けられる、例えばアンカーボルト等の固定具を挿入し、ナット等を介して室外ユニットＭを据付場所に固定することができる。このとき、ファンガード２０の下端縁が円形状をなしているので、据付時にファンガード２０が邪魔になりにくく、ナット等を締結しやすい。

さらに、底板１０には、室外熱交換器２を位置決めするための突部ｃ１と、送風機支持枠９を位置決めするための突部ｃ２と、仕切り板１３を位置決めするための突部ｃ３とが、一体に設けられる。これら突部ｃ１〜ｃ３の突出高さは、全て同一である。

天板１１は、平面視で底板１０と同一の矩形状をなし、平面部に剛性保持用の突部が設けられる。この周縁に沿って折り返し部１１ａが設けられるとともに、筐体側面部１２に取付け具を挿通し固定するための掛合凹部ｆが設けられる。

図２に示すように、仕切り板１３には、前面に沿って前側折り返し部１３ａが設けられ、背面に沿って後側折り返し部１３ｂが設けられ、下端部に沿って下端接続部１３ｃが設けられ、上端部に沿って上端接続部１３ｅが設けられる。

このようにして構成される室外熱交換器２（２Ａ〜２Ｃ）と、送風機支持枠９（９Ａ〜９Ｃ）の底板取付け部９ａから上部の熱交換器支持部９ｃまでの部分と、仕切り板１３（１３Ａ〜１３Ｃ）は、全て同一の高さ寸法に設定される。
したがって、１段目の室外熱交換器２Ａ、送風機支持枠９Ａおよび仕切り板１３Ａを、底板１０の突部ｃ１〜ｃ３上に載置したとき、これらの上端の高さ位置は、互いに同一となる。
そして、筐体側面部１２（１２Ａ〜１２Ｃ）を構成する前面板１５（１５Ａ〜１５Ｃ）、前側面板１６（１６Ａ〜１６Ｃ）、側面後板１７（１７Ａ〜１７Ｃ）の上端に設けられた接続部ｅの高さ寸法と底板１０に設けられる突部ｃの高さ寸法が一致する。
これにより、上記接続部ｅの下端部と、底板１０上にある室外熱交換器２Ａ、送風機支持枠９Ａの熱交換器支持部９ｃ、仕切り板１３Ａの上端の高さ位置が、全て一致するように構成される。
さらに、底板１０の折り返し部１０ａに、１段目の筐体側面部１２Ａ（１段目の前面板１５Ａ、前側面板１６Ａ、側面後板１７Ａ）を嵌め込んで組立てた状態で、底板１０の底部と、筐体側面部１２Ａの下端縁とが全て一致するように構成される。

同様に、１段目の上に載置された２段目の室外熱交換器２Ｂ、送風機支持枠９Ｂの熱交換器支持部９ｃ、仕切り板１３Ｂ（電装品ユニットＨ）の上端の高さ位置が全て一致し、２段目の上に載置された３段目の室外熱交換器２Ｃ、送風機支持枠９Ｃの熱交換器支持部９ｃ、仕切り板１３Ｃの上端の高さ位置が全て一致する。

これにより、主要構成部品組立て体Ｓを上下に積み重ねて１つの室外ユニットＭを構成することができる。

次に、電装品ユニットＨについて説明する。
図４は、電装品ユニットＨを取付けた室外ユニット内の一部斜視図。図７は、電装品ユニットＹの斜視図。図８は、電装品ユニットＨの内部を示す斜視図。図１０は、冷凍サイクル装置の電気部品の電気的な接続状態を示す図である。

図４に示すように、電装品ユニットＨは、２段目の仕切り板１３Ｂを兼ね、機械室３１の２段目のスペース内に収められる。後述するヒートシンク４７（４７Ａ〜４７Ｃ）が熱交換室３０に突出して設けられる。

図８に示すように、電装品ユニットＨは、第１の送風機用インバータ基板４１Ａと圧縮機用インバータ基板４２と第２の送風機用インバータ基板４１Ｂを収容する仕切り板側収容部５１と、ノイズフィルタ基板４３とメイン制御基板４４を収容する正面収容部５２と、端子台４５ａ、ｂを取付けた端子台ベース板５３とで構成される。

仕切り板側収容部５１は、機械室３１側が開口した箱体で、板金を折り曲げ形成してなり、図４に示すように、１段目の仕切り板１３Ａと３段目の仕切り板１３Ｃの間に配置され、２段目の仕切り板１３Ｂを兼ねる。
図８に示すように、仕切り板側収容部５１に、下方から上方に向けて、第１の送風機用インバータ基板４１Ａ、圧縮機用インバータ基板４２、第２の送風機用インバータ基板４１Ｂが配置される。つまり、第１の送風機用インバータ基板４１Aと第２の送風機用インバータ基板４１Bとが上下に並んで配置される。

仕切り板側収容部５１の前面側には、メイン基板ベース５５を電装品ユニットＨに固定するための爪部５１ａが上下に２つ間隔を在して設けられる。そして、これら爪部５１ａの近傍には、スリット状の仮掛け用孔部５１ｂがそれぞれ設けられ、図７で示すメイン基板ベース５５に設けられた仮掛け用爪部５５ｂ３をこの仮掛け用孔部５１ｂに挿入することで、メンテナンス作業時等に一時的に電装品ユニットＨから取り外したメイン基板ベース５５を仮置きすることができる。
さらに、仕切り板側収容部５１の前側面には、図２で示すファンモータ６（６Ａ〜６Ｃ）と各送風機用インバータ４１Ａ、４１Ｂとを接続する電源線６Ａ１〜６Ｃ１（図４に示す）を機械室３１内へ導入するための電源線導入部５１ｃが上下に２つ間隔を在して凹設される。

図４および図７に示すように、仕切り板側収容部５１の熱交換室３０側から、第１のヒートシンク４７Ａ、第２のヒートシンク４７Ｂおよび第３のヒートシンク４７Ｃが上下に並んで突出する。第１のヒートシンク４７Ａは第１の送風機用インバータ基板４１Ａに取付けられ、第２のヒートシンク４７Ｂは圧縮機用インバータ基板４２に取付けられ、第３のヒートシンク４７Ｃは第２の送風機用インバータ基板４１Ｂに取り付けられる。
これらヒートシンク４７Ａ〜４７Ｃは、放熱性の良好なアルミニウム材もしくはアルミニウム合金材からなるフィン材を複数枚、互いに狭小の間隙を存した状態で並設されてなる。

図７に示すように、第１のヒートシンク４７Ａおよび第３のヒートシンク４７Ｃは、同一形状のものが用いられ、第２のヒートシンク４７Ｂに比べて高さ方向の長さ寸法が小さく、熱交換室３０側に大きく突出する。第１のヒートシンク４７Ａの上部は、２段目の送風機ファン７Ｂとの衝突を避けるために、熱交換室３０側への突出寸法が小さく設けられる。
一方、第２のヒートシンク４８Ｂは、第１のヒートシンク４７Ａと第３のヒートシンク４７Ｃの間に配置され、第１、第３のヒートシンク４７Ａ、４７Ｃに比べて高さ方向の長さ寸法が大きく、熱交換室３０側への突出寸法が小さく設けられる。この第２のヒートシンク４８Ｂも２段目の送風機ファン７Ｂと衝突しないようになっている。

図８に示すように、正面収容部５２には、下方にノイズフィルタ基板４３が配置され、その上方にリレー４６が配置される。図７に示すように、正面収容部５２のノイズフィルタ基板４３およびリレー４６を覆うように、メイン基板ベース５５が配置され、このメイン基板ベース５５にメイン制御基板４４が取付けられる。

図８に示すように、正面収容部５２は、ノイズフィルタ基板４３やリレー４６が取付けられるノイズフィルタ基板固定板５２ａと、このノイズフィルタ基板固定板５２ａの左側端部から後方に折り曲げ形成される左側固定板５２ｂと、ノイズフィルタ基板固定板５２ａの右側端部から前方に折り曲げ形成される右側固定板５２ｃを備える。左側固定板５２ｂが仕切り板側収容部５１の一部を覆うようにして仕切り板側収容部５１に固定される。右側固定板５２ｃの前方端部はさらに右方向に折り曲げ形成された固定片５２ｃ１を備え、この固定片５２ｃ１には、メイン基板ベース５５を固定するための固定用孔５２ｃ２が設けられる。

さらに、正面収容部５２には、ノイズフィルタ基板固定板５２ａの上端および下端からそれぞれ前方に折り曲げ形成される上面板５２ｄと下面板５２ｅが設けられる。この下面板５２ｅには、前方端部からさらに斜め前方に延びる端子台ベース板５３が一体に設けられる。この端子台ベース板５３には、電源用端子台４５ａと通信用端子台４５ｂが取付けられる。

図７に示すように、メイン基板ベース５５は、メイン制御基板固定板５５ａと、このメイン制御基板固定板５５ａの左側端部から前方に向かって折り曲げ形成される左側折曲片５５ｂと、メイン制御基板固定板５５ａの右側端部から後方に向かって折り曲げ形成される右側折曲片５５ｃとを備える。
さらに、左側折曲片５５ｂには、その前方端部からさらに左側に折り曲げ形成される仮掛け用片部５５ｂ１が設けられ、この仮掛け用片部５５ｂ１には、仕切り板側収容部５１に設けられた爪部５１ａと掛止する掛止部５５ｂ２と、仕切り板側収容部５１に設けられた仮掛け用孔部５１ｂに引っ掛ける仮掛け用爪部５５ｂ３とが一体に設けられる。
右側折曲片５５ｃには、その後方端部からさらに右側に折り曲げ形成される固定片５５ｃ１が設けられ、この固定片５５ｃ１には、筐体４を構成する側面後板１７Ｂの接続部ｄに取付け具を挿通し固定するための固定用孔５５ｃ２が設けられる。

次に、本実施形態に係る空気調和装置の電気部品の電気的な接続状態について図１０を用いて説明する。

図１０中の６０は、商用三相４線式電源（交流３８０Ｖ）で、電源用端子台４５ａを介してノイズフィルタ基板４３に接続され、さらにリレー４６を介して圧縮機用インバータ基板４２に接続される。ノイズフィルタ基板４３から交流２２０Ｖ電源が第２の送風機用インバータ基板４１Ｂおよびメイン制御基板４４に供給され、圧縮機用インバータ基板４２から交流２２０Ｖ電源が第１の送風機用インバータ基板４１Ａに供給される。また、第２の送風機用インバータ基板４１Ｂと圧縮機用インバータ基板４２およびメイン制御基板４４は信号線Ｗにより接続され、第１の送風機用インバータ基板４１Ａと圧縮機用インバータ基板４２は信号線Ｗにより接続される。

第２の送風機用インバータ基板４１Ｂは、ノイズフィルタ基板４３から供給される三相電源の一相と中性点ライン間の２２０Ｖ単相交流電源の単相交流を直流電圧に整流するコンバータと、その直流電圧を平滑する平滑コンデンサと、２段目の送風機８Ｂのファンモータ６Ｂおよび３段目の送風機８Ｃのファンモータ６Ｃに印加する電圧及び周波数を制御するインバータ等の電気部品が実装されたファンモータ６Ｂ、６Ｃ駆動用の制御基板であり、運転にともなってコンバータの整流素子やインバータのスイッチング素子から多量の発熱がある。また、第２の送風機用インバータ基板４１Ｂには力率改善用のリアクタ６１が接続される。

圧縮機用インバータ基板４２は、３８０Ｖ三相商用電源６０の三相交流を直流電圧に整流するコンバータと、その直流電圧を平滑する平滑コンデンサと、圧縮機用モータ２１ａに印加する電圧及び周波数を制御するインバータ等の電気部品が実装された圧縮機モータ２１ａ駆動用の制御基板であり、運転にともなってコンバータの整流素子やインバータのスイッチング素子から多量の発熱がある。また、圧縮機用インバータ基板４２には力率改善用のリアクタ６２が接続される。

リアクタ６１、６２は、図４に示すように、３段目の仕切り板１３Ｃに取り付けられ、機械室３１の３段目のスペースに配置される。

第１の送風機用インバータ基板４１Ａは、圧縮機用インバータ基板４２から供給される三相電源の一相と中性点ライン間の２２０Ｖ単相交流電源の単相交流を直流電圧に整流するコンバータと、その直流電圧を平滑する平滑コンデンサと、１段目の送風機８Ａのファンモータ６Ａに印加する電圧及び周波数を制御するインバータ等の電気部品が実装されたファンモータ６Ａ駆動用の制御基板であり、運転にともなってコンバータの整流素子やインバータのスイッチング素子から多量の発熱がある。

ノイズフィルタ基板４３は、三相交流電源６０のノイズを除去する電子部品が実装される基板であり、第１の送風機用インバータ基板４１Ａ、第２の送風機用インバータ基板４１Ｂおよび圧縮機用インバータ基板４２に比べて運転にともなう発熱は小さい。

メイン制御基板４４は、室内ユニットＮからの信号や温度センサＴＯ等の各種センサからの信号を受け、第１の送風機用インバータ４１Ａ、第２の送風機用インバータ基板４１Ｂ、圧縮機用インバータ４２、四方弁２４、室外膨張弁２６等に制御信号を与えて室外ユニットＭを制御する。

以上のように構成される空気調和装置において、室外ユニットＭに室内ユニットＮ側から冷凍サイクル運転開始の指示が入ると、電装品ユニットＨから必要な制御信号が圧縮機２１や送風機８などの電動部品へ送られる。圧縮機２１が駆動して冷凍サイクル運転がなされる。３つの送風機８Ａ〜８Ｃが駆動して室外空気を室外ユニットＭの背面と左側面から内部に吸込み、室外熱交換器２を流通させる。
室外熱交換器２において、圧縮機２１および四方弁２４等を介して導かれた冷媒と外部空気が熱交換する。熱交換した後の外部空気は、室外ユニットＭ前面のベルマウス１５ａからファンガード２０を介して室外ユニットＭ前面外部へ吹出される。

電装品ユニットＨにおいて、圧縮機用インバータ基板４２と送風機用インバータ基板４１Ａ、４１Ｂに実装される整流素子およびスイッチング素子等の電気部品は、運転にともなう発熱量が極めて大である。圧縮機用インバータ基板４２ではその発熱が第２のヒートシンク４７Ｂに集中して放熱される。第１の送風機用インバータ基板４１Ａではその発熱が第１のヒートシンク４７Ａに集中して放熱される。第２の送風機用インバータ基板４１Ｂではその発熱が第３のヒートシンク４７Ｃに集中して放熱される。

その一方で、３つの送風機８Ａ〜８Ｃにより、室外空気が室外ユニットＭの熱交換室３０に取り入れられて室外熱交換器２を流通する。室外熱交換器２を流通した後の一部の室外空気は、第１〜第３のヒートシンク４７Ａ〜４７Ｃを冷却する。各ヒートシンク４７Ａ〜４７Ｃにより温められた空気は、室外熱交換器２と熱交換した空気とともに速やかに外部へ排出される。
これにより、熱交換室３０に各ヒートシンク４７Ａ〜４７Ｃから放熱される熱が篭ることはなく、他の電気部品に対する熱的悪影響の発生もない。

各ヒートシンク４７Ａ〜４７Ｃは、２段目の仕切り板１３Ｂを兼ねる仕切り板側収容部５１の熱交換室３０側に突出して取り付けられるので、２段目の送風機８Ｂだけではなく、１段目および３段目の送風機８Ａ、８Ｃによって吹き付けられる室外空気によっても冷却されるので、冷却効率が向上する。

また、１段目の送風機８Ａのファンモータ６Ａを駆動する第１の送風機用インバータ４１Ａを１段目の送風機８Ａ寄りに配置し、２段目および３段目の送風機８Ｂ、８Ｃのファンモータ６Ｂ、６Ｃを駆動する第２の送風機用インバータ４１Ｂを３段目の送風機８Ｃ寄りに配置した。これにより、各ファンモータ６Ａ〜６Ｃと各送風機用インバータ基板４１Ａ、４１Ｂを接続する電源線６Ａ１〜６Ｃ１の長さを短くでき、それらの配線・接続の作業性が向上する。

図４に示すように、機械室３１の３段目のスペースは、空きスペースとなっているので、電装品ユニットＨからの発生する熱は、電装品ユニットＨ付近で篭らずに３段目のスペースに上昇する。これにより、ヒートシンク４７により直接冷却されないメイン制御基板４４やノイズフィルタ基板４３が熱の影響を受け難くなり、これら制御基板４４、４３に実装される電子部品の信頼性を保持し、誤作動の発生を防止できる。

また、３つの送風機８Ａ〜８Ｃを駆動する送風機用インバータ４１を、第１の送風機用インバータ基板４１Ａと第２の送風機用インバータ基板４１Ｂとに分けたので、どちらか一方が故障した場合でも、送風機８Ａ〜８Ｃのいずれか１つを運転することができ、空調能力を落として室外ユニットＭの運転を継続することができる。

次に、室外ユニットＭの組み立て手順について説明する。
先ず、底板１０上に、圧縮機２１およびアキュムレータ２９を配置し、取付け具を介して固定する。ここで、アキュムレータ２９には、図示しない固定具を介して冷媒タンク２５が一体に設けられており、アキュムレータ２９の配置とともに冷媒タンク２５の配置が完了するので作業性が向上する。

底板１０の突部ｃ１上に、１段目の室外熱交換器２Ａを配置し、底板１０の突部ｃ２上に、１段目の送風機支持枠９Ａを配置し、取付け具を介して取付ける。ここで、送風機支持枠９Ａに設けられる熱交換器支持部９ｃを室外熱交換器２Ａの上端部に掛止する。

次に、２段目の送風機支持枠９Ｂを１段目の送風機支持枠９Ａ上に積み重ねる。詳しくは、１段目の送風機支持枠９Ａの上端部に形成される上部取付け部９ｄに、２段目の送風機支持枠９Ｂの底板取付け部９ａを載せて、例えば、ねじ等の手段で固定する。この上部取付け部９ｄは、底板１０の突部ｃ２と同様の突出形状を有しており、２段目の送風機支持枠９Ｂの位置決めが確実に行える。

さらに、２段目の室外熱交換器２Ｂを、底板１０上に載置済みの１段目の室外熱交換器２Ａ上に積み重ねる。この２段目の室外熱交換器２Ｂの下端部は、１段目の室外熱交換器２Ａとともに１段目の送風機支持枠９Ａの熱交換器支持部９ｃを挟み込む。そして、２段目の送風機支持枠９Ｂの熱交換器支持部９ｃを２段目の室外熱交換器２Ｂの上端部に掛止する。

次に、３段目の送風機支持枠９Ｃを２段目の送風機支持枠９Ｂ上に積み重ねる。詳しくは、２段目の送風機支持枠９Ｂの上部に形成される上部取付け部９ｄに、３段目の送風機支持枠９Ｃの底板取付け部９ａを載せて位置決めし、例えば、ねじ等の手段で固定する。

さらに、最上段となる３段目の室外熱交換器２Ｃを２段目の室外熱交換器２Ｂ上に積み重ねる。この３段目の室外熱交換器２Ｃの下端部は、２段目の室外熱交換器２Ｂとともに２段目の送風機支持枠９Ｂの熱交換器支持部９ｃを挟み込む。そして、３段目の送風機支持枠９Ｃの熱交換器支持部９ｃを３段目の室外熱交換器２Ｃの上端部に掛止する。

このように、室外熱交換器２Ａ〜２Ｃを載置することで、図４に示すように、それぞれの室外熱交換器２Ａ〜２Ｃの側部にある集合管５相互が互いに接触するので、これらをろう付け加工などにより一体に連通する。

次に、底板１０の突部ｃ３上に、１段目の仕切り板１３Ａを取付ける。そして、この仕切り板１３Ａの上部に電装品ユニットＨを取付ける。

次に、３つの送風機支持枠９にそれぞれファンモータ６を取付け、ファンモータ６に送風機ファン７を取付ける。

この状態で、各種センサ類の信号線および圧縮機２１や送風機８の電源線を電装品ユニットＨに接続する。

ファンモータ６Ａ〜６Ｃには、電源線６Ａ１〜６Ｃ１の一端がそれぞれ接続されている。
図４に示すように、１段目のファンモータ６Ａに接続される電源線６Ａ１は、１段目の送風機支持枠９Ａに沿って上方に配線され、電装品ユニットＨに設けられた下部の電源線導入部５１ｃ（図７および図８に示す）を介して機械室３１に導入される。２段目のファンモータ６Ｂに接続される電源線６Ｂ１は、２段目の送風機支持枠９Ｂに沿って上方に配線され、電装品ユニットＨに設けられた上部の電源線導入部５１ｃ（図７および図８に示す）を介して機械室３１に導入される。３段目のファンモータ６Ｃに接続される電源線６Ｃ１は、３段目の送風機支持枠９Ｃに沿って下方に配線され、２段目の電源線６Ｂ１と共に上部の電源線導入部５１ｃを介して機械室３１に導入される。機械室３１に導入された電源線６Ａ１の他端は、第１の送風機用インバータ基板４１Ａに接続され、電源線６Ｂ１および６Ｃ１の他端は、第２の送風機用インバータ基板４１Ｂに接続される。

次に、１段目の前面板１５Ａを取付け、その上に２段目の前面板１５Ｂを取付け、その上に３段目の前面板１５Ｃを取付ける。そして、これら前面板１５Ａ〜１５Ｃのそれぞれにファンガード２０を取付ける。

次に、１段目の側面後板１７Ａを取付け、その上に２段目の側面後板１７Ｂを取付け、その上に３段目の側面後板１７Ｃを取付ける。
そして、最上段となる３段目の前面板１５Ｃおよび側面後板１７Ｃの上端の接続部ｅに天板１１を嵌め込む。

次に、筐体４左側面と背面部の角部に、底板１０と天板１１に亘って支柱１９を取付ける。この支柱１９を介して上下方向に３組のフィンガード１８を前面板１５および側面後板１７を取付ける。

次に、最上段となる３段目の側面前板１６Ｃを３段目の前面板１５Ｃと側面後板１７Ｃの間に配置し、側面前板１６Ｃ上端の接続部ｅを天板１１の折り返し部１１ａに嵌め込み、取付け具を介して取り付ける。３段目の側面前板１６Ｃの下方に、２段目の側面前板１６Ｂを配置し、２段目の側面前板１６Ｂ上端の接続部ｅを３段目の側面前板１６Ｃ下端に嵌め込み、取付け具を介して取付ける。
最後に、２段目の側面前板１６Ｂの下方に、最下段となる１段目の側面前板１６Ａを配置し、１段目の側面前板１６Ａ上端の接続部ｅを２段目の側面前板１６Ｂ下端に嵌め込み、取付け具を介して取付ける。そして、１段目の側面前板１６Ａの下部を底板１０の折り返し部１０ａに取付け具を介して取り付ける。
以上で、室外ユニットＭが完成する。

以下、筐体４を構成する筐体側面部１２の上下方向の接続構造について側面後板１７を例に説明する。

図６（Ａ）は、筐体４の右側部と背面を形成する側面後板１７Ａ〜１７Ｂを一体化した状態を示す図。図６（Ｂ）は、上下の側面後板１７の連結構造図である。

側面後板１７の場合、１段目の側面後板１７Ａの上端部に形成される接続部ｅに、２段目の側面後板１７Ｂの下端部を嵌め込む。
このとき、図６（Ｂ）に示すように、１段目の側面後板１７Ａの接続部ｅに設けられる孔部ｆａに、２段目の側面後板１７Ｂの下端部に設けられる掛合凹部ｆが対向する。そこで、図示しない取付け具を掛合凹部ｆと孔部ｆａに挿入し固定することで、１段目の側面後板１７Ａと２段目の側面後板１７Ｂ相互が連結固定される。
同様に、２段目の側面後板１７Ｂの上端部に形成される接続部ｅに、３段目の側面後板１７Ｃの下端部を嵌め込む。このとき、２段目の側面後板１７Ｂの接続部ｅに設けられる孔部ｆａに、３段目の側面後板１７Ｃの下端部に設けられる掛合凹部ｆが対向するので、取付け具で連結固定する。このようにして、３つの側面後板１７Ａ〜１７Ｃが連結される。

以上、筐体４を構成する筐体側面部１２の上下方向の接続構造について側面後板１７を例に説明したが、前面板１５および側面前板１６も側面後板１７と同様の構造で連結される。

図４に示すように、室外ユニットＭは、冷媒管Ｐや開閉弁Ｖ１〜Ｖ３および圧縮機２１等の冷凍サイクル部品が、機械室３１の１段目と２段目までに相当するスペース内に収められる。最上段となる３段目の機械室３１に相当するスペースは、前述のとおり空きスペースとなっており、３段目の熱交換器２Ｃに接続する分配管および集合管５およびリアクタ６１、６２が設けられるのみで、圧縮機２１や室外膨張弁２６等の主要な冷凍サイクル部品や電装品ユニットＨを備えない。
そして、開閉弁Ｖ１〜Ｖ３は、２段目のスペースの最上部に略横並びに配置される。これにより開閉弁Ｖ１〜Ｖ３の位置関係を把握しやくなるとともに目視しやすくなり、製造性やメンテナンス性が向上する。

図５に示すように、室外ユニットＭは、３つの送風機支持枠９Ａ〜９Ｃを積み重ねて一体化している。図５（Ａ）は、３つの送風機支持枠９Ａ〜９Ｃを積み重ねて一体化した状態を示す斜視図、図５（Ｂ）は、図５（Ａ）の側面図である。
送風機支持枠９Ａ〜９Ｃにおいては、下段の上部取付け部９ｄと上段の底板取付け部９ａとが確実に固定されるとともに、各送風機支持枠９Ａ〜９Ｃは、前面板取り付け部９ｂが前面板１５上端の接続部ｅの送風機支持枠固定部１５ｂに固定され、熱交換器支持部９ｃが熱交換器２の上端部を挟み込む構成となっている。このため、送風機支持枠９全体の強度が向上する。例えば、３つの送風機を上下方向に１つからなる送風機支持枠で固定した場合、高さ方向の寸法が大きくなり、送風機の運転に伴って送風機支持枠が弓状に反りやすくなる。これによりベルマウス１５ａと送風機ファン７との距離が設計値から外れ、異音や騒音の原因となるおそれがある。本実施形態では、送風機支持枠９（９Ａ〜９Ｃ）をそれぞれ前面板１５（１５Ａ〜１５Ｃ）と熱交換器２（２Ａ〜２Ｃ）に固定することで、送風機支持枠９全体が弓状に反りにくくなる。

室外ユニットＭは、上述した筐体側面部１２の上下方向の接続構造によって、据付時やメンテナンス時、側面前板１６を、１段目、２段目の順に取り外し可能である。１段目と２段目の側面前板１６Ａ、１６Ｂを取り外した状態を図１１にそれぞれ示す。上述したように圧縮機２１、四方弁２４、室外膨張弁２６等の主要な冷凍サイクル部品や電装品ユニットＨは、機械室３１の１段目と２段目に相当するスペース内に収められる。このため、据付時やメンテナンス時に最上段の側面前板１６Ｃを取り外す必要がなく、側面前板１６Ａ、１６Ｂを下から順に取り外すようにしたので、作業性が向上する。

以上のように、室外ユニットＭは、室外熱交換器２（２Ａ〜２Ｃ）と、送風機組立て３（３Ａ〜３Ｃ）と、筐体側面部１２（１２Ａ〜１２Ｃ）と、仕切り板１３（１３Ａ〜１３Ｃ）とで構成される主要構成部品組立て体Ｓを、上下方向に積み立て可能に構成したので、小サイズの設備と、小サイズの金型により製作した部品で、大型（３段）の室外ユニットＭを構成できる。

そして、上下方向に積み重ねられる構成部品の合せ目を、全て同一高さ位置に設定したので、隙間が発生する余地が無く、寸法調整用の異部品を不要として、手間がかからずコストの低減化が得られる。

さらに、主要構成部品組立て体Ｓを構成する各部品の基本形状を、上下方向で全て同一の形状に設定したので、１段分の構成部品を製作するための型投資で、３段のサイズの室外ユニットである室外ユニットＭを製作することが可能となる。

なお、１段目の側面前板１６Ａおよび側面後板１７Ａには、運搬用の把手３２、室内機と接続する冷媒管を取り出すためのノックアウト部３３、機械室３１に外気を取り入れる通気孔３４、室外温度センサＴＯを保持する温度センサホルダ３５を取付けるための取付け部３６が設けられる。これらは２、３段目には不要であり、１段目と２、３段目とで側面前板１６および側面後板１７の形状が若干異なるが、２、３段目用の金型を基本の金型とし、製造時に形状が異なる部分のみ部分的に金型を差替えれば良く、最小限の型投資で室外ユニットＭを作成することが可能となる。

また、室外ユニットＭは、上述したように圧縮機２１、四方弁２４、室外膨張弁２６等の主要な冷凍サイクル部品や電装品ユニットＨが、機械室３１の下から２段目までに相当するスペース内に収められ、３段目に相当するスペースは空きスペースとなっている。
そこで、３段目の室外熱交換器２Ｃと、送風機８Ｃを含む送風機組立て３Ｃと、筐体側面部１２Ｃと仕切板１３Ｃおよびを取り除くことで、図１２で示す２段型室外ユニットを得られることとなる。このとき、電装品ユニットＨでは、１段目のファンモータ６Ａを駆動していた第１の送風機用インバータ基板４１Ａと取り除き、２段目と３段目のファンモータ６Ｂ、６Ｃを駆動していた第２の送風機用インバータ基板４１Ｂに１段目と２段目のファンモータ６Ａ、６Ｂの電源線６Ａ１、６Ｂ１を接続すればよい。または、第２の送風機用インバータ基板４１Ｂを取り除き、その替わりに第１の送風機用インバータ基板４１Ａをもう１つ取り付けて、これに２段目のファンモータ６Ｂの電源線６Ｂ１を接続するようにしてもよい。

さらに大容量の冷媒タンク２５やアキュムレータ２９を配置するために、機械室３１の１段目と２段目により多くの収容スペースを必要とする場合は、電装品ユニットＨを空きスペースとなっている機械室３１の３段目のスペースに移動させることで、容易に収容スペースを確保することもできる。

図１２は、室外ユニットＭを構成する主要構成部品組立て体Ｓを基に展開可能な室外ユニットのラインアップ構成図である。
大きく３種類に分けられていて、室外熱交換器と送風機が１つずつの「１ＦＡＮ筐体」と、室外熱交換器と送風機が２つずつの「２ＦＡＮ筐体」と、室外熱交換器と送風機および筐体が３つずつの「３ＦＡＮ筐体」である。

１ＦＡＮ筐体においては、１つの主要構成部品組立て体Ｓを用いた「単段型室外ユニット」と、主要構成部品組立て体Ｓを基礎として高さ方向に延長した変形主要構成部品組立て体ＳＨを用いた「変形単段型室外ユニット」がある。
「単段型室外ユニット」は、最大空調能力が２ｈｐ（２馬力）で、筐体高さ寸法Ｈは、６００ｍｍである。
「変形単段型室外ユニット」は、最大空調能力が３ｈｐもしくは４ｈｐで、筐体高さ寸法Ｈは８９０ｍｍである。

２ＦＡＮ筐体においては、主要構成部品組立て体Ｓを２つ積み重ねた「２段型室外ユニット」と、変形主要構成部品組立て体ＳＨと主要構成部品組立て体Ｓをそれぞれ1つずつ積み重ねた「混合２段型室外ユニット」と、変形主要構成部品組立て体ＳＨを２つ積み重ねた「変形２段型室外ユニット」がある。
２段型室外ユニットの高さ寸法Ｈは、６００ｍｍ＊２であり、最大空調能力は５ｈｐもしくは６ｈｐである。混合型室外ユニットの高さ寸法Ｈは、６００ｍｍ＋８９０ｍｍであり、最大空調能力は８ｈｐである。変形２段型室外ユニットの高さ寸法Ｈは、８９０ｍｍ＊２であり、最大空調能力は１０ｈｐである。

３ＦＡＮ筐体においては、主要構成部品組立て体Ｓを３つ積み重ねた３段型室外ユニット（室外ユニットＭ）がある。この３段型室外ユニットの高さ寸法Ｈは、６００ｍｍ＊３であり、最大空調能力は１０ｈｐもしくは１２ｈｐである。全高寸法は約１８００ｍｍであって、貨物運搬用エレベータ内に収納できるほぼ最大限の大きさである。
「４段型室外ユニット」と、それ以上の大きさの室外ユニットは、理論上、製作が可能ではあるが、運搬および配置に支障をきたす虞れがあり、例えばマンション等の各階に設置する室外ユニットとしては現実的ではないので、ここでは説明を省略する。

このように主要構成部品組立て体Ｓを基本として、合計６タイプの室外ユニットのラインアップ構成が得られることとなり、設計自由度の拡大が図れる。
２ＦＡＮ筐体と、３ＦＡＮ筐体ともに、それぞれの構成部品を上下方向に積み重ねたので、小サイズの設備と、小サイズの金型により製作した部品で、要求される最大熱交換能力に応じた大型の空気調和機の室外ユニットを製作することが可能となる。

上下方向の高さ寸法が異なる構成部品を積み重ねる場合であっても、個々の室外ユニットにおける上下方向の合せ目を、各構成部品相互で同一高さとした。したがって、積み重ね分割ラインが揃うこととなり、１つのセットで異なるサイズの部品を必要とすることが無くなる。

室外熱交換器２、送風機組立て３、および筐体側面部１２、仕切り板１３は、全て上下方向で互いに同一形状に設定したから、１段分を製作するための型投資で、複数段に積み重ねた室外ユニットＭを製作することが可能となる。

室外熱交換器２、送風機組立て３、筐体側面部１２は、上下方向に積み重ねられる他の室外熱交換器２、送風機組立て３および筐体側面部１２と連結可能な接続部（接続部ｅ、掛合突部ｆ）を備えたから、確実に積み重ねることができる。

以上、本実施形態を説明したが、上述の実施形態は、例として提示したものであり、実施形態の範囲を限定することは意図していない。この新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

２…室外熱交換器、８…送風機、３…送風機組立て、４…筐体、１２…筐体側面部、ｆ…掛合凹部（接続部）、ｆａ…孔部（接続部）、２１…圧縮機、Ｈ…電装品ユニット。

Claims (4)

1. 複数の送風機組立てと、複数の室外熱交換器と、１つの送風機組立ておよび１つの室外熱交換器を収容する複数の筐体側面部とをそれぞれ同数備えてなり、
   前記送風機組立て、前記室外熱交換器および前記筐体側面部は、他の送風機組立て、室外熱交換器および筐体側面部と、互いに上下方向に積み重ねられて１つの室外ユニットとして構成されることを特徴とする冷凍サイクル装置の室外ユニット。
2. 前記室外ユニットは、その内部を熱交換室と機械室に区分けする仕切り板を備え、
   前記前記筐体側面部は、前記機械室の前面を覆う側面前板を備え、
   前記側面前板は、下段から順に取り外し可能としたことを特徴とする請求項１に記載の冷凍サイクル装置の室外ユニット。
3. 前記送風機組立ては、送風機を支持する送風機支持枠を備え、
   前記各送風機支持枠は、前記各室外熱交換器および前記各筐体側面部に固定されることを特徴とする請求項１または２に記載の冷凍サイクル装置の室外ユニット。
4. 前記送風機組立て、前記室外熱交換器および前記筐体側面部の数は、それぞれ３つであることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の冷凍サイクル装置の室外ユニット。

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