JP2015040673A - 空気調和機の室外機における電装品ユニットの冷却構造 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、空気調和機の室外機の機械室に収納された電装品ユニットに対し、水滴を付着させず、冷却性能の高い電装品ユニットの冷却構造を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明の電装品ユニットの冷却構造１０は、ケーシング１４に設けられた第１開口３８、電装品ユニット２２に対向されたカバー４０、および仕切り板１６とカバー４０に取り付けられたダクト４２を備える。カバー４０と電装品ユニット２２の間からダクト４２を介してファン室２０に排気をおこなう。
【選択図】図１

Description

本発明は、空気調和機の室外機における電装品ユニットの冷却構造に関するものである。

従来、図８のように空気調和機８０は室内機８２、室外機８４、室内機８２と室外機８４に接続される冷媒配管８６および制御用配線などを備える。図９に示す従来の室外機８４は、室外機８４のケーシング１４の中に電装品ユニット９０、圧縮機、ファン２４、熱交換器および種々の配管や配線などが収納されている。

室外機８４のケーシング１４の内部空間は仕切り板１６によって、機械室１８とファン室２０に区割りされている。ファン室２０にはファン２４や熱交換器が収納されており、機械室１８には電装品ユニット９０、圧縮機、配管などが収納されている。

電装品ユニット９０は、パワーデバイス（ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）などの高発熱素子）を含む電子部品をプリント基板に実装し、電装品箱に収納したものである。電子部品によってインバータ回路などが構成されており、その回路によって圧縮機の回転が制御されたりする。電装品箱には空気の通る穴が設けられている。

電子部品などは駆動時に発熱するため、冷却する必要がある。そのため、ケーシング１４と仕切板１６には開口９２，９４が設けられている。ファン２４が回転することによって仕切り板１６の開口９４の付近に負圧が発生し、機械室１８の空気がファン室２０に吸引され、さらに外気が機械室１８に吸引される。この空気の流れの経路に電装品ユニット９０を配置することによって、電子部品が冷却される。なお、冷媒配管に冷媒ジャケットを装着し、冷媒ジャケットにパワーデバイスを固定し、冷媒冷却をおこなう場合もある。

しかし、仕切り板１６の開口９４から機械室１８に雨水が浸入するおそれがある。特に台風などの時は、雨水の付いたファン２４が強風によって逆回転し、機械室１８内に雨水が入り込む場合がある。図９のように、防水カバー９６を設けることによって、電装品ユニット９０に水がかからないようにする。また、下記の特許文献は開口９４をラビリンス構造にしたり防水カバーを設けたりしている。しかし、ラビリンス構造などによって機械室１８の構造が複雑になり、コストアップになる。

開口９４をラビリンス構造にせずに、電装品ユニット９０を開口９４から離れた位置に配置することも考えられる。開口９４から機械室１８に雨水が入っても電装品ユニット９０まで到達しにくい。しかし、開口９４から離れるにしたがって空気の流れが遅くなり、冷却効率が低下する。

特開２００９−１４４９９５号公報 特開２０１０−１６９３９３号公報

本発明は、空気調和機の室外機の機械室に収納された電装品ユニットに対し、水滴を付着させず、冷却性能の高い電装品ユニットの冷却構造を提供することを目的とする。

空気調和機は室内機と室外機を備える。室外機はケーシングの中を仕切り板によってファン室と機械室に分けられており、ファン室にファンを配置し、機械室に電装品ユニットを配置している。本発明の空気調和機の室外機における電装品ユニットの冷却構造は、第１開口、カバーおよびダクトを備える。第１開口は、ケーシングにおける機械室の部分に設けられる。カバーは、電装品ユニットに対して間隔を空けて対向する。ダクトは、仕切り板およびカバーに取り付けられ、仕切り板の取り付け位置がカバーの取り付け位置よりも下方にある。ダクトによって、機械室の空気をファン室に排気する。

ダクトがカバーの中央に取り付けられる。電装品ユニットの周囲から電装品ユニットの中央に空気が流れ、排気される。

電装品ユニットがプリント基板に電子部品を実装しており、プリント基板の電子部品を実装した面がカバーに対向する。プリント基板とカバーとの間を空気が通過する。

電装品ユニットに取り付けられた放熱フィンを備える。放熱フィンがファン室に突出するようにして仕切り板に取り付けられ、放熱フィンで電装品ユニットを冷却する。

複数の前記電子部品の中に冷媒冷却される電子部品を含み、冷媒冷却されていない電子部品を少なくともカバーで覆う。少なくとも冷媒冷却されない電子部品の周囲の空気の流れを速くする。

本発明は、カバーによって電装品ユニットの表面上の空気の流れを速くすることができ、電装品ユニットの冷却能力を高めることができる。カバーが電装品ユニットを保護し、メンテナンス時などに感電防止の役目も果たす。ダクトがファン室に向かって下方を向いているので、ファン室から機械室に水滴が入りにくい。

本発明の電装品ユニットの冷却構造を示す上面図である。 本発明の電装品ユニットの冷却構造を示す正面図である。 電装品ユニットとカバーの拡大図である。 ヒートシンクを用いた電装品ユニットの冷却構造を示す正面図である。 電装品ユニットとカバーの拡大図であり、（ａ）は曲線状のカバーを示し、（ｂ）は平面状のカバーを示す図である。 ダクトをカバーにおける開口から遠い位置に取り付けた図である。 壁部材を使用してカバーを支える図であり、（ａ）は正面図であり、（ｂ）は上面図である。 空気調和機の構成を示す図である。 従来の室外機の構成を示す正面図である。

本発明の空気調和機の室外機における電装品ユニットの冷却構造について図面を用いて説明する。

図１、２に示す空気調和機の室外機１２は、ケーシング１４内に仕切り板１６を備える。この仕切り板１６によって、ケーシング１４内は機械室１８とファン室２０に区割りされている。仕切り板１６はケーシング１４の内部空間の底部から上部まである板であり、ケーシング１４を機械室１８とファン室２０に完全に分割している。仕切り板１６は、ケーシング１４と同じ材料で構成しても良いし、異なっていても良い。仕切り板１６は１枚の板体であっても良いし、複数の板体をつなぎ合わせて構成しても良い。

機械室１８には、電装品ユニット２２や圧縮機（図示せず）などが収納され、ファン室２０にはファン２４および熱交換器２６が収納される。また、種々の配管や配線などがケーシング１４内に収納される。

図３に示すように、電装品ユニット２２は、プリント基板２８に電子部品３０を実装した電気回路を備える。電子部品３０は高発熱のパワーデバイス（ＩＧＢＴなどの高発熱素子）を含み、インバータ回路などを構成する。この回路によって圧縮機の回転を制御したりする。冷媒の配管３２に冷媒ジャケット３４を取り付け、冷媒ジャケット３４に電子部品（パワーデバイス）３０を固定し、冷媒冷却する構成を含んでも良い。プリント基板２８は、機械室１８の所定位置に固定具によって固定される。

熱交換器２６は、冷媒が通過する配管３２やフィン３６を備える。配管３２の一部が仕切り板１６の端部付近に固定される。配管３２における圧縮機に繋がる部分などが機械室１８に入る。ファン２４と熱交換器２６が対向しており、ファン２４の回転による負圧によって発生した風が熱交換器２６を通過し、配管３２を通る冷媒を冷却する。

本発明の電装品ユニットの冷却構造１０は、ケーシング１４に設けられた第１開口３８、電装品ユニット２２に対向されたカバー４０、および仕切り板１６とカバー４０に取り付けられたダクト４２を備える。

第１開口３８は、ケーシング１４における機械室１８の部分に設けられる。第１開口３８の位置は、電装品ユニット２２よりも下である。ケーシング１４の外側において、第１開口３８の周辺に下方を向いたフードを設けて、雨水が第１開口３８から機械室１８に入らないようにしても良い。

カバー４０は、電装品ユニット２２の電子部品３０を実装した面に対して間隔を開けて対向する。プリント基板２８の端部に複数の柱部材４４を取り付け、カバー４０と柱部材４４を取り付ける。柱部材４４によってカバー４０が電子部品３０やプリント基板２８に接触しないように、電子部品３０やプリント基板２８とカバー４０との間隔を確保する。カバー４０は、樹脂や金属などで構成される。図３のカバー４０は角錐状に傾斜面を有しており、カバー４０の中央にダクト４２が取り付けられている。

上記のようにカバー４０はプリント基板２８や電子部品３０と接触しないため、空気の通過する空間が確保される。カバー４０が有ることによって、電装品ユニット２２の前方の空間が狭められる。そのため、電装品ユニット２２の表面上を通過する空気の速度が、カバー４０のない場合に比べて速くなる。電装品ユニット２２を第１開口３８から離れた位置に配置しても、電装品ユニット２２を冷却するための空気の速度を速めることができる。電装品ユニット２２とカバー４０との距離によって空気の速度が変わるため、所望の冷却がおこなえるように適宜設計する。

また、カバー４０によって電子部品３０が保護される。メンテナンス時に電子部品３０に接触して感電することを防止できる。必要に応じて電子部品３０への配線や冷媒の配管３２が通過する空間をカバー４０に設ける。また、カバー４０に電子部品３０を操作したり、電子部品３０のランプを確認するための窓を設けても良い。カバー４０は取り外しできるようにしても良い。

ダクト４２は、電装品ユニット２２とカバー４０の間からファン室２０に空気を排気するための物である。仕切り板１６およびカバー４０にそれぞれ第２開口４６および第３開口４８を設けて、ダクト４２の端部を第２開口４６および第３開口４８の形成部分に取り付ける。ダクト４２の端部がそれぞれ第２開口４６および第３開口４８と同一になる。

ファン室２０にあるファン２４の回転によって第２開口４６の付近に負圧が発生し、ダクト４２を介して機械室１８の空気を吸引するようになる。ダクト４２の端部にカバー４０が取り付けられており、電装品ユニット２２とカバー４０とが対向しているため、電装品ユニット２２とカバー４０との間の空気がダクト４２に吸い込まれる。ダクト４２に空気が吸い込まれることによって、第１開口３８から機械室１８に空気が吸い込まれて、電装品ユニット２２の周囲に到達する。すなわち、第１開口３８から機械室１８に吸引された空気は、図２と図３の矢印Ａで示す空気の流れによってダクト４２に入り、ファン室２０に排気される。

電装品ユニット２２にカバー４０を取り付け、カバー４０からダクト４２を介して排気することによって、電装品ユニット２２の電子部品３０が必ず空気の経路に配置されることになる。電子部品３０に空気を当てて冷却しやすくなっている。

ダクト４２を細くすることによって、空気の流れを速くすることができる。ダクト４２を細くしすぎると、空気が流れなくなるので、所望の速度になるように適宜設計する。

ダクト４２は、必要に応じて曲げられても良い。なお、下方にＵ字状に曲げると水が溜まるおそれがあるので、下方にＵ字状に曲げない。

仕切り板１６の第２開口４６はカバー４０の第３開口４８よりも下方に配置されるようにする。仕切り板１６とカバー４０にダクト４２を取り付けたときに、ダクト４２がカバー４０から仕切り板１６に向かって下方を向くようになる。ファン２４が逆回転して、ファン２４に付いた水滴がダクト４２に浸入しても、水滴が第３開口４８まで到達できない。図２に示すように、ダクト４２に鉛直方向を向いた部分を設けることによって、水滴が機械室１８に入りにくくなる。電装品ユニット２２に水滴が付着することを防止できる。

以上のように、本発明は電装品ユニット２２にカバー４０を取り付け、カバー４０と電装品ユニット２２の間からダクト４２を介してファン室２０に排気をおこなうことによって、電装品ユニット２２の電子部品３０を冷却するための風速を速くすることができる。特に冷媒冷却しない電子部品３０の冷却性能を改善できる。カバー４０から仕切り板１６に向かって下方を向いたダクト４２でファン室２０に排気するため、ファン２４の逆回転による水滴が電装品ユニット２２にかからない。

以上、実施例１を説明したが、実施例１と異なる構成について以下の実施例で説明する。実施例１と同一構成については説明を省略する。

電装品ユニット２２の冷却は空冷や冷媒冷却に限定されない。例えば図４に示す冷却構造５０のように、プリント基板２８における電子部品３０の反対面に放熱部材５２を取り付ける。放熱部材５２は熱伝導性の板体５４と該板体５４に取り付けられた放熱フィン５６を備える。

仕切り板１６に第４開口５８を設け、第４開口５８がふさがるように熱伝導性の板体５４を取り付ける。放熱フィン５６は仕切り板１６からファン室２０に突出するようにして配置される。電子部品３０の熱は放熱フィン５６まで熱伝導され、ファン２４の回転によって生じた風が放熱フィン５６を冷却する。

プリント基板２８における放熱部材５２の反対面には、実施例１と同様にカバー４０が取り付けられ、カバー４０からダクト４２を通じてファン室２０に排気される。複数の方法で電子部品３０の冷却をおこなっており、電子部品３０の冷却効率が良い。

カバー４０の形状は限定されず、図５（ａ）、（ｂ）に示すような曲面状や平面状のカバー６０，６２など任意の形状であっても良い。また、カバー４０，６０，６２の形状を電子部品３０の形状に合わせて凹凸を形成し、電子部品３０とカバー４０，６０，６２との隙間を一定にしても良い。電子部品３０の周囲を通過する風の風速を一定にすることができる。

カバー４０、６０，６２の中央にダクト４２を取り付けたが、他の位置に取り付けても良い。第１開口３８がケーシング１４の下部に形成されており、下方から上方に向けて空気が流れる。そのため、図６の冷却構造６４ように、カバー６２における空気の流れの下流側（図６ではカバー６２の上部）にダクト４２を取り付けても良い。電装品ユニット２２の表面の全域を風が通過した後、ダクト４２に吸い込まれて排気される。

カバー４０，６０，６２は柱部材４４で支えられたが、図７のようにプリント基板２８の３辺に壁部材７０を設け、壁部材７０でカバー６２を支えても良い。プリント基板２８における壁部材７０の無い箇所は、カバー６２とプリント基板２８で第５開口７２が形成される。この第５開口７２の反対側にダクト４２を取り付ける。第５開口７２から空気が吸い込まれ、電子部品３０を冷却して、ダクト４２から排気される。

また、壁部材７０の大きさや配置される方向は限定されず、少なくとも２箇所に壁部材７０を配置し、カバー６２を支えるようにしても良い。

なお、機械室１８内において、電装品ユニット２２とカバー４０をそれぞれ別々の手段で所定位置に固定するのであれば、柱部材４４と壁部材７０は本発明に必須の構成とはならない。

カバー４０は電装品ユニット２２のプリント基板２８の全体と対向させることに限定されず、一部の電子部品３０を覆うようにカバー４０を設けても良い。例えば、冷媒ジャケット３４と冷媒の通る配管３２を用いて冷媒冷却される電子部品（パワーデバイス）３０が有るが、冷媒冷却されていない電子部品３０を少なくともカバー４０で覆う。少なくとも冷媒冷却されていない電子部品３０の周辺の風速を速くし、冷却できるようにする。冷媒冷却しない電子部品３０の冷却性能を確保する。

その他、本発明は、その主旨を逸脱しない範囲で当業者の知識に基づき種々の改良、修正、変更を加えた態様で実施できるものである。種々の実施例を説明したが、各実施例は独立的または排他的なものではなく、適宜組み合わせて実施しても良い。

１０、５０、６４：電装品ユニットの冷却構造
１２：室外機
１４：ケーシング
１６：仕切り板
１８：機械室
２０：ファン室
２２：電装品ユニット
２４：ファン
２６：熱交換器
２８：プリント基板
３０：電子部品
３２：配管
３４：冷媒ジャケット
３６：フィン
３８：第１開口
４０、６０、６２：カバー
４２：ダクト
４４：柱部材
４６：第２開口
４８：第３開口
５２：冷却部材
５４：熱伝導性の板体
５６：放熱フィン
５８：第４開口
７０：壁部材
７２：第５開口

Claims (5)

1. 仕切り板によってケーシング内がファン室と機械室に分かれており、ファン室にファンを配置し、機械室に電装品ユニットを配置した空気調和機の室外機における電装品ユニットの冷却構造であって、
   前記ケーシングにおける機械室の部分に設けられた第１開口と、
   前記電装品ユニットに対して間隔を空けて対向するカバーと、
   前記仕切り板およびカバーに取り付けられ、仕切り板の取り付け位置がカバーの取り付け位置よりも下方にあり、機械室の空気をファン室に排気するためのダクトと、
   を備えた電装品ユニットの冷却構造。
2. 前記ダクトがカバーの中央に取り付けられた請求項１の電装品ユニットの冷却構造。
3. 前記電装品ユニットが基板に電子部品を実装しており、基板の電子部品を実装した面がカバーに対向する請求項１または２の電装品ユニットの冷却構造。
4. 前記電装品ユニットに取り付けられた放熱フィンを備え、
   前記放熱フィンがファン室に突出するようにして仕切り板に取り付けられた
   請求項１から３のいずれかの電装品ユニットの冷却構造。
5. 複数の前記電子部品の中に冷媒冷却される電子部品を含み、冷媒冷却されていない電子部品を少なくともカバーで覆う請求項３または４の電装品ユニットの冷却構造。

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