JP2017172930A - 冷凍サイクル装置の室外機 - Google Patents

Abstract

【課題】機械室に設けられた電装部品を効率良く冷却する。
【解決手段】冷凍サイクル装置の室外機は、箱状に形成され、ファン及び熱交換器が設けられる熱交換室と、電装部品を収容すると共に電装箱側開口部を有した電装箱が設けられる機械室と、熱交換室と外部とを連通しファンからの風を外部に吐出するための吐出口と、を有する筐体と、筐体内に設けられ筐体内の空間を機械室と熱交換室とに仕切る仕切り部材であって、当該仕切り部材を貫いて形成された仕切り部材側開口部を有する仕切り部材と、筐体内に設けられ、電装箱側開口部と仕切り部材側開口部とを接続することで電装箱内と熱交換室内とを連通させるダクト部材と、を備える。
【選択図】図２

Description

本発明の実施形態は、冷凍サイクル装置の室外機に関する。

例えば冷凍サイクル装置の一種である空気調和機の室外機は、箱状に形成された筐体を有している。そして、筐体は、その内部に、電装部品を収容した電装箱や圧縮機等が設けられる機械室と、熱交換器及びファンが設けられる熱交換室と、を有している。ここで、電装部品や圧縮機等に小動物や雨水、ホコリ等が接触すると故障の原因となる。そのため、通常、機械室は、小動物や雨水、ホコリ等の侵入を防ぐために密閉構造となっていることが多い。

しかし、圧縮機や電装部品は、発熱量が比較的大きいことから、機械室を密閉構造にすると機械室の温度が上昇し易くなる。そして、電装部品は、上限温度が設定されている場合が多く、その上限温度を超えると、能力の低下や故障、寿命の低下を引き起こし、ひいては空気調和機の性能や品質に関わる問題となり得る。そのため、電装部品を効率良く冷却することは重要である。更に近年では、品質向上のために機械室を更に密閉化したり、性能向上のために電装部品の発熱量が増大したりする傾向にあり、電装部品の冷却がますます重要となっている。

国際公開第２００９／０４１４２５号公報

そこで、機械室に設けられた電装部品を効率良く冷却することができる冷凍サイクル装置の室外機を提供する。

本実施形態の冷凍サイクル装置の室外機は、箱状に形成され、ファン及び熱交換器が設けられる熱交換室と、電装部品を収容すると共に電装箱側開口部を有した電装箱が設けられる機械室と、前記熱交換室と外部とを連通し前記ファンからの風を外部に吐出するための吐出口と、を有する筐体と、前記筐体内に設けられ前記筐体内の空間を前記機械室と前記熱交換室とに仕切る仕切り部材であって、当該仕切り部材を貫いて形成された仕切り部材側開口部を有する仕切り部材と、前記筐体内に設けられ、前記電装箱側開口部と前記仕切り部材側開口部とを接続することで前記電装箱内と前記熱交換室内とを連通させるダクト部材と、を備える。

一実施形態による空気調和機の室外機を示す斜視図 一実施形態による空気調和機の室外機を分解した状態で示す斜視図 一実施形態による空気調和機の室外機を分解した状態で示すもので、図２とは異なる角度から示す斜視図 一実施形態による空気調和機の室外機の概略構成を示す平断面図 一実施形態による空気調和機の室外機について、仕切り部材周辺で切断した状態を示す縦断面図 一実施形態による空気調和機の室外機について、吐出口と仕切り部材側開口部との位置関係を概略的に示す正面図 一実施形態による空気調和機の室外機について、ダクト部材を示す斜視図

以下、一実施形態について図面を参照しながら説明する。
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機を例に説明する。なお、冷凍サイクル装置の室外機としては、空気調和機の室外機の他に、ヒートポンプ式給湯機の熱源機や冷凍機等がある。
図１及び図２に示す空気調和機の室外機１０は、外殻を構成する筐体２０、筐体２０の内部に設けられたファン１１や熱交換器１２、及び電装箱３０や図示しない圧縮機等を備えている。筐体２０は、図１〜図３に示すように、前板２１、天板２２、左右２つの側板２３、２４、及び底板２５を組み合わせることで、矩形の箱状に形成されている。前板２１、天板２２、側板２３、２４、及び底板２５は、それぞれ金属製の板を曲げ加工等することにより形成されている。

なお、本実施形態では、前板２１側の面を室外機１０の前面又は前側とし、前板２１とは反対側の面を背面又は後側とする。また、室外機１０の設置状態における重力方向を、室外機１０の上下方向とする。そして、前後方向及び上下方向に対する直角方向を、室外機１０の横方向又は左右方向とする。

室外機１０は、図２〜図４に示すように、仕切り部材２６を備えている。仕切り部材２６は、例えば金属の板材によって構成されており、筐体２０内において上下方向に延びるように、すなわち底板２５と天板２２とに対して直角方向の面を有するように設けられている。これにより、仕切り部材２６は、筐体２０の内部空間を、熱交換室２０１と機械室２０２とに仕切っている。すなわち、筐体２０は、内部に熱交換室２０１と機械室２０２とを有している。熱交換室２０１は、当該熱交換室２０１の前側及び後側が外部に連通した開放構造となっている。そして、ファン１１及び熱交換器１２は、熱交換室２０１内に設けられている。

具体的には、筐体２０は、図１及び図４に示すように、吐出口２１１を有している。吐出口２１１は、筐体２０内に設けられたファン１１からの風を室外機１０の外部に吐出するためのものであり、前板２１のうち熱交換室２０１に対応する部分に設けられている。吐出口２１１は、前板２１のうち熱交換室２０１に対応する部分つまりファン１１の前方部分を略円形のいわゆるベルマウス形状に貫くように形成されている。したがって、吐出口２１１は、筐体２０の内部と外部つまり熱交換室２０１の内部と外部とを連通しており、これにより熱交換室２０１の前側は開放されている。

また、図４に示すように、前板２１とは反対側の熱交換室２０１に対応する部分において、左右２つの側板２３、２４間は離間している。これにより、筐体２０の背面のうち熱交換室２０１に対応する部分つまり熱交換室２０１の後側に、開放部２０３が形成されている。この場合、熱交換器１２は、熱交換室２０１内において後方寄りに設けられ、ファン１１は、熱交換室２０１内において熱交換器１２の前方に設けられている。そして、熱交換器１２は、熱交換室２０１の背面の開放部２０３から外部に露出している。

ちなみに、室外機１０は、図１に示すように、化粧カバー１３及び側面カバー１４を備えている。化粧カバー１３は、例えば合成樹脂製の部材によっていわゆるメッシュ状に形成されている。化粧カバー１３は、前板２１に取り付けられており、吐出口２１１を覆っている。側面カバー１４は、左右両側の側板２３、２４のうち一方の側板２４に着脱可能に設けられている。側面カバー１４は、図示しない室内機と室外機１０とを接続する図示しない冷媒用配管や電気配線等の接続部を覆っている。

機械室２０２は、当該機械室２０２の周囲が閉塞された略密閉構造となっている。本実施形態において「略密閉構造」とは、筐体２０の外部の空気が機械室２０２の内部に流入しないことを厳密に要求するものではない。つまり、本実施形態において、「略密閉構造」とは、空気の流入及び流出を完全に許容しない気密構造を意味するものではなく、筐体２０の外部の空気を機械室２０２の内部に取り入れることを主目的とした開口部を全く設けないことを意味するものでもない。筐体２０は、機械室２０２内の電装箱３０に悪影響を与える程度の塵埃や雨水等が機械室２０２内に侵入することがなく、また万一、機械室２０２内で発火した場合に機外に延焼しない程度に、電装箱３０の周囲を囲っていれば良い。したがって、本実施形態では、機械室２０２の周囲の構造物間、例えば天板２２、側板２４、及び底板２５の結合部分に生じた隙間等を介して空気の出入りが行われることは許容される。

具体的には、機械室２０２は、天板２２、側板２４、底板２５、及び仕切り部材２６によって囲まれた空間に形成されている。これにより、機械室２０２は、略密閉構造に構成されている。

電装箱３０及び図示しない圧縮機は、機械室２０２内に設けられている。図示しない圧縮機は、機械室２０２内において底板２５上に載置されている。電装箱３０は、図２に示すように、機械室２０２内において仕切り部材２６に取り付けられている。電装箱３０は、上下方向においてファン１１の回転中心よりも上側、具体的には仕切り部材２６の上端部付近に設けられている。電装箱３０は、例えば金属板等を曲げ加工して箱状に形成された板金部品等で構成されている。電装箱３０は、図５に示すように、一方側の面が開放された箱状に形成されている。そして、電装箱３０は、当該電装箱３０の開放側を仕切り部材２６に面して仕切り部材２６に取り付けられている。これにより、電装箱３０の開放側が仕切り部材２６によって閉塞されている。

電装箱３０は、内部に制御回路４０を収容している。制御回路４０は、例えば基板４１に電装部品４２を実装して構成されている。制御回路４０は、例えば図示しない圧縮機をインバータ制御するための電気回路で構成されている。電装部品４２は、例えばコンデンサやリアクタ等の比較的発熱量が大きい電気部品を含んでいる。電装部品４２は、基板４１上に実装された状態で、電装箱３０内に収容されている。したがって、基板４１及び電装部品４２は、電装箱３０内に収容されている。この場合、基板４１は、図５に示すように、仕切り部材２６と略平行となるように配置されている。本実施形態の場合、基板４１は、放熱部材４３を有している。放熱部材４３は、電装部品４２で生じた熱を放熱するためものものであり、仕切り部材２６を貫いて熱交換室２０１に露出している。

また、電装箱３０は、図２及び図５に示すように、流入口３１と電装箱側開口部３２とを有している。流入口３１及び電装箱側開口部３２は、それぞれ電装箱３０を貫いて形成された穴つまり開口であり、電装箱３０の内部と外部とを連通している。流入口３１は、図２及び図５に示すように、電装箱３０の上部に設けられており、例えば複数の小孔によって構成されている。本実施形態において、流入口３１は、いわゆるパンチングメッシュ状に形成されている。そして、流入口３１は、電装箱３０の上端部において、天井面３０１とは異なる周囲の面に形成されている。なお、流入口３１は、必ずしも複数の小孔で構成する必要はなく、複数の小孔が含まれる程度の大きさの１つの穴であっても良い。また、流入口３１は、天井面３０１に設けられていても良い。

電装箱側開口部３２は、図５に示すように、電装箱３０の下部に設けられている。本実施形態の場合、電装箱側開口部３２は、例えば電装箱３０の下面部を矩形状に貫いて形成した１つの穴つまり開口によって構成されている。この場合、電装箱側開口部３２は、流入口３１よりも下方の位置に設けられている。すなわち、電装箱側開口部３２は、流入口３１に対してファン１１に近い位置に設けられている。換言すれば、電装箱側開口部３２からファン１１の外形部分までの直線距離は、流入口３１からファン１１の外形部分までの直線距離よりも短い。そして、電装箱側開口部３２と流入口３１とは、制御回路４０を挟んでつまり電装部品４２を挟んで対向する位置に設けられている。この場合、電装箱側開口部３２と流入口３１とは、電装部品４２を挟んで上下方向に対向する位置に設けられている。

仕切り部材２６は、図３及び図４等に示すように、仕切り部材側開口部２６１を有している。仕切り部材側開口部２６１は、仕切り部材２６をその厚み方向へ矩形に貫いて形成されている。仕切り部材側開口部２６１は、図４に示すように、平面方向においてベルマウス形状の吐出口２１１の後端部よりも後方に設けられている。また、仕切り部材側開口部２６１は、図６に示すように、仕切り部材２６と吐出口２１１とが最接近している箇所Ｐを基準として、仕切り部材２６の長手方向、この場合、上下方向において吐出口２１１の直径Ｌの２５％以内の範囲に設けられている。

室外機１０は、図２、図５及び図７に示すように、ダクト部材５０を備えている。ダクト部材５０は、例えば合成樹脂製の部材から構成されている。ダクト部材５０は、全体として上下方向に延びる矩形状であって、仕切り部材２６側の面が開口した容器状に形成されている。この場合、仕切り部材２６の平面と平行でかつ水平方向をつまり室外機１０の前後方向を、ダクト部材５０の幅方向とする。本実施形態の場合、ダクト部材５０は、図７に示すように、上部５０１と下部５０２とを一体に有している。上部５０１は、ダクト部材５０の幅が下方へ向かって縮小するように形成されている。下部５０２は、ダクト部材５０の幅が略一定となるように形成されている。

また、ダクト部材５０の上側の面は、複数の小孔を有したメッシュ構造５１に形成されている。すなわち、ダクト部材５０は、メッシュ構造５１を一体に有している。この場合、メッシュ構造５１を構成する各小孔は、仕切り部材側開口部２６１及び電装箱側開口部３２よりも小さい。

そして、ダクト部材５０は、図５に示すように、仕切り部材側開口部２６１を覆うと共に上端部のメッシュ構造５１を電装箱側開口部３２に接続させた形態で、仕切り部材２６に取り付けられる。これにより、ダクト部材５０は、電装箱側開口部３２と仕切り部材側開口部２６１とを接続し、その結果、電装箱３０内と熱交換室２０１とがダクト部材５０を介して連通される。そして、この場合、メッシュ構造５１は、電装箱側開口部３２と仕切り部材側開口部２６１との間に配置される。

以上説明した実施形態によれば、室外機１０は、筐体２０と、仕切り部材２６と、ダクト部材５０と、を備えている。筐体２０は、熱交換室２０１と、機械室２０２と、吐出口２１１と、を有している。熱交換室２０１には、ファン１１及び熱交換器１２が設けられている。機械室２０２には、電装箱３０が設けられている。電装箱３０は、電装部品４２が実装された制御回路４０を収容すると共に電装箱側開口部３２を有している。吐出口２１１は、熱交換室２０１と外部とを連通しており、ファン１１からの風を外部に吐出するためのものである。そして、ダクト部材５０は、筐体２０内に設けられ、電装箱側開口部３２と仕切り部材側開口部２６１とを接続することで電装箱３０内と熱交換室２０１内とを連通させている。

すなわち、ファン１１が駆動すると、その送風作用によって、図４の矢印に示すように、筐体２０の外部の空気が筐体２０の背面側から筐体２０内に取り込まれ、その後、筐体２０の吐出口２１１から吐出される。そして、この送風作用によって、熱交換器１２と外部の空気とが熱交換される。その際、筐体２０内におけるファン１１の周辺の圧力つまり熱交換室２０１内の圧力は、外部の圧力すなわち大気圧に比べて低くなる。この場合、機械室２０２内つまり電装箱３０内の圧力は、略大気圧に等しい。したがって、ファン１１が駆動されると、熱交換室２０１内の圧力は、機械室２０２つまり電装箱３０内の圧力よりも低くなる。

そして、本実施形態では、電装箱３０内と熱交換室２０１内とが、ダクト部材５０によって連通されている。したがって、これによれば、ファン１１が駆動されて熱交換室２０１内が低圧になると、高圧側となる電装箱３０の空気は、ダクト部材５０を通って熱交換室２０１内に吸い出される。これにより、電装箱３０内に空気の流れが生じ、その空気の流れによって電装箱３０内の収容された電装部品４２が冷却される。したがって、機械室２０２が密閉構造であっても、機械室２０２内に設けられた電装箱３０内の電装部品４２を効率良く冷却することができる。その結果、電装部品４２の温度上昇を抑制することができ、電装部品４２の温度上昇による能力低下や故障、寿命の低下を回避でき、ひいては空気調和機の性能や品質を向上させることができる。

また、本実施形態によれば、電装箱３０内を冷却するための専用のファン等を設ける必要がない。したがって、電装箱３０内の電装部品４２を冷却するための構造が簡単になり、その結果、電装部品４２の冷却構造を設けたことによるコスト増大を抑制することができる。

ここで、本願発明者は、ファン１１の駆動時においては、吐出口２１１の周囲が最も低圧となり、吐出口２１１の周囲から離れるほど圧力が高いことを見出した。そして、本願発明者は、仕切り部材２６と吐出口２１１とが最接近している箇所Ｐを基準として、吐出口２１１の直径Ｌの２５％以内の範囲に仕切り部材側開口部２６１が設けられている場合に、電装箱３０と熱交換室２０１との圧力差により生じる空気の流れによって、電装箱３０内の電装部品４２が十分に冷却されることを見出した。すなわち、本願発明者は、仕切り部材側開口部２６１の位置が、仕切り部材２６と吐出口２１１とが最接近している箇所Ｐに対して吐出口２１１の直径Ｌの２５％以内の範囲にある場合に、差圧による冷却効果が高いことを見出した。

そこで、本実施形態において、仕切り部材側開口部２６１は、図６に示すように、仕切り部材２６と吐出口２１１とが最接近している箇所Ｐを基準として、吐出口２１１の直径Ｌの２５％以内の範囲に設けられている。これによれば、電装箱３０内と熱交換室２０１との差圧により生じる風の風量を極力多量に確保することができ、その結果、差圧による冷却効果を十分に発揮させることができる。

電装箱３０は、電装箱３０の内部と外部とを連通する流入口３１を有している。これによれば、電装箱３０内からダクト部材５０を通って電装箱３０外へ流出した分の空気を、流入口３１から電装箱３０内へ吸い込むことができる。すなわち、これによれば、機械室２０２から電装箱３０内へ流入する空気量を十分確保することができ、これにより、電装箱３０内を流れる空気量を十分確保することができる。その結果、電装箱３０内の電装部品４２を更に効率良く冷却することができる。

ちなみに、本実施形態の場合、電装箱３０内及びダクト部材５０を通って熱交換室２０１に流入した分の空気は、機械室２０２の周囲の構造物間、例えば天板２２、側板２４、及び底板２５の結合部分に生じた隙間等を介して、筐体２０外から供給される。

本実施形態において、流入口３１は、複数の小孔によっていわゆるパンチングメッシュ状に形成されている。これによれば、例えば機械室２０２内に小動物等が侵入した場合に、その小動物等が流入口３１から電装箱３０内に更に侵入してしまうことを極力防ぐことができる。また、流入口３１は、電装箱３０の天井面３０１とは異なる周囲の面に形成されている。これによれば、例えば雨水等が筐体２０に降りかかり、その雨水が機械室２０２内に侵入して電装箱３０の天井面３０１に滴下されても、その雨水等が流入口３１から電装箱３０内に侵入することを極力防ぐことができる。その結果、小動物や雨水等が電装部品４２に接触して故障することを極力防ぐことができる。

また、電装箱側開口部３２は、流入口３１に対してファン１１に近い位置に設けられている。これによれば、電装箱側開口部３２と仕切り部材側開口部２６１とを繋ぐダクト部材５０を極力短いものにすることができる。これにより、ダクト部材５０内における圧力損失を低減して、電装箱側開口部３２から吸い出される空気量を極力大きいものとすることができる。その結果、電装箱３０内の電装部品４２を更に効率良く冷却することができる。

電装箱３０に形成された流入口３１と電装箱側開口部３２とは、電装部品４２を挟んで対向する位置に設けられている。これによれば、電装部品４２は、流入口３１から電装箱側開口部３２に至る風の流れの経路上に配置される。すなわち、流入口３１から電装箱３０内に流入した空気は、基板４１の表面に沿って流れて電装部品４２に直接当たる又は電装部品４２の近傍を通ることで電装部品４２を冷却する。つまり、これによれば、電装部品４２を冷却する風の風速を増大させることができ、その結果、電装箱３０内の電装部品４２を更に効率良く冷却することができる。

ダクト部材５０は、電装箱側開口部３２と仕切り部材側開口部２６１との間において、メッシュ構造５１を有している。これによれば、吐出口２１１から熱交換室２０１内に小動物等が侵入した場合であっても、その小動物等がダクト部材５０を通って電装箱３０内に侵入してしまうことを極力防ぐことができる。その結果、電装部品４２に小動物等が接触して制御回路４０が故障してしまうことを極力回避することができる。

なお、メッシュ構造５１は、電装箱側開口部３２と仕切り部材側開口部２６１との間に設けられていれば良い。そのため、例えばメッシュ構造５１を、ダクト部材５０内の途中部分に設けても良いし、仕切り部材側開口部２６１の近傍に設けても良い。更に、メッシュ構造５１は、電装箱３０又は仕切り部材２６と一体に構成しても良い。すなわち、例えば電装箱側開口部３２を複数の小孔で構成してメッシュ構造５１と兼用しても良い。同様に、仕切り部材側開口部２６１を複数の小孔で構成してメッシュ構造５１と兼用しても良い。
また、電装箱３０とダクト部材５０とを一体構造に構成しても良い。

以上、本発明の一実施形態を説明したが、この実施形態は、例として提示したものであり、発明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、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。この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。

図面中、１０は室外機、１１はファン、１２は熱交換器、２０は筐体、２０１は熱交換室、２０２は機械室、２１１は吐出口、２６は仕切り部材、２６１は仕切り部材側開口部、３０は電装箱、３１は流入口、３２は電装箱側開口部、４２は電装部品、５０はダクト部材、５１はメッシュ構造を示す。

Claims (6)

1. 箱状に形成され、ファン及び熱交換器が設けられる熱交換室と、電装部品を収容すると共に電装箱側開口部を有した電装箱が設けられる機械室と、前記熱交換室と外部とを連通し前記ファンからの風を外部に吐出するための吐出口と、を有する筐体と、
   前記筐体内に設けられ前記筐体内の空間を前記機械室と前記熱交換室とに仕切る仕切り部材であって、当該仕切り部材を貫いて形成された仕切り部材側開口部を有する仕切り部材と、
   前記筐体内に設けられ、前記電装箱側開口部と前記仕切り部材側開口部とを接続することで前記電装箱内と前記熱交換室内とを連通させるダクト部材と、
   を備える冷凍サイクル装置の室外機。
2. 前記仕切り部材側開口部は、前記仕切り部材と前記吐出口とが最接近している箇所を基準として上下方向において前記吐出口の直径の２５％以内の範囲に設けられている、
   請求項１に記載の冷凍サイクル装置の室外機。
3. 前記電装箱は、当該電装箱の内部と外部とを連通する流入口を有している、
   請求項１又は２に記載の冷凍サイクル装置の室外機。
4. 前記電装箱側開口部は、前記流入口よりも前記ファンに近い位置に設けられている、
   請求項３に記載の冷凍サイクル装置の室外機。
5. 前記電装箱側開口部と前記流入口とは、前記電装部品を挟んで対向する位置に設けられている、
   請求項３又は４に記載の冷凍サイクル装置の室外機。
6. 前記ダクト部材は、前記電装箱側開口部と前記仕切り部材側開口部との間にメッシュ構造を有している、
   請求項１から５のいずれか一項に記載の冷凍サイクル装置の室外機。

Images