JP4883981B2 - 空気調和装置 - Google Patents

Description

本発明は、室外機の電装箱にＩＰＭ（パワー素子）が設けられている空気調和装置に関する。

従来の一般的な空気調和装置には、室内機と連動運転される室外機の内部に電装箱が設けられており、この電装箱の内部には、制御基板と、ＩＰＭ（パワー素子）と、放熱板とが組み込まれている。制御基板には、商用電源に電気的に接続されるようになっており、この制御基板からの制御信号によって室外機に設けられたファンモータやコンプレッサーが運転されるようになっている。ＩＰＭは、ファンモータを駆動するための電源を供給するためのものである。放熱板にはＩＰＭが取り付けられており、この放熱板は、ＩＰＭから発生する熱を大気中に放熱するためのものである。

他方、電装箱の筐体は板金加工によって作成されており、制御基板のアースは、この電装箱の筐体に接触させることにより行われている。（例えば、特許文献１参照）。
また、上術の放熱板を電装箱の外壁面の外側から取り付けるものはなかった。
特開平１１−２８７４８２号公報

上述の放熱板は、電装箱の筐体に取り付けられている。そのため、例えば、商用電源を経由して制御基板内に落雷電流が侵入すると、電装箱の接地電位が上昇し、制御基板のアースから電装箱の筐体を介して放熱板に向かってサージ電流が流れ、放熱板に取り付けられたＩＰＭに過大な電圧が作用するおそれがあった。

また、放熱板のフィンは、電装箱の筐体に設けられた孔部から電装箱の外側に突出させて放熱性を高める必要がある。しかしながら、放熱板を電装箱の筐体に取り付けるには、フィンを孔部に通す必要があり、取付作業に手間がかかっていた。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、サージ電流によって電装箱の電位が上昇したとしてもＩＰＭに過大な電圧が作用することがなく、かつ電装箱の筐体に放熱板を取り付ける作業が容易な空気調和装置を提供することを目的とする。

本発明では、上部にファンを設けて空気を上方に吹き出す室外機のユニット部の内部に、室外熱交換器、アキュムレーター及び圧縮機と一緒に電装箱を設け、この電装箱の筐体に、商用電源に電気的に接続される制御基板と、前記ファンのファンモータを駆動するためのパワー素子が取り付けられた放熱板とが組み付けられ、前記制御基板のアースが前記電装箱の筐体で成されている空気調和装置において、前記ユニット部の外側部に着脱パネルによって塞がれた開口部を備え、前記開口部に臨む位置に縦長に形成された前記電装箱を配置し、前記放熱板を前記圧縮機の上方に位置する前記電装箱の筐体の外壁面に外側から取り付ける一方、前記外壁面と前記放熱板との間に絶縁シートを介在させたことを特徴とする。
この場合において、前記放熱板と前記電装箱の筐体とを締結具で取り付ける一方、前記電装箱の筐体と前記締結具との間に絶縁部材が設けられていてもよい。
また、前記絶縁プレートを前記パワー素子と前記放熱板との間にも介在させることもできる。

本発明によれば、室外機の内部に取り付けられた電装箱の筐体に、商用電源に電気的に接続される制御基板と、前記室外機のファンモータを駆動するためのパワー素子が取り付けられた放熱板とが組み付けられ、前記制御基板のアースが前記電装箱の筐体で成されている空気調和装置において、前記放熱板を前記筐体の外壁面に外側から取り付ける一方、前記外壁面と前記放熱板との間に絶縁シートを介在させることにより、放熱板と電装箱の筐体とが電気的に絶縁されるので、サージ電流によって電装箱の電位が上昇したとしても、パワー素子に過大な電圧が作用することがない。また、放熱板のフィンを電装箱の孔に通す作業がないので、放熱板を取り付ける作業が容易になる。

以下、本発明の実施の形態に係る空気調和装置について、図面を参照しながら説明する。なお、本実施の形態では、空気調和装置に使用される室外機の一例として、上方に向けて空気を排出する型式について説明する。

図１は本発明の実施の形態に係る空気調和装置に使用される室外機の分解斜視図、図２は図１のＡ−Ａ線で切断して上側から見た状態を示す断面図である。図１に示す室外機１は、詳細は省略する室内機と配管等で連結されて空気調和装置を構成し、室内機と連動運転されるものである。この室外機１は、略角柱形状に形成されたユニット部２と、このユニット部２の上側に設けられたファン３とを備えている。

ユニット部２は、図１に示すように、下側に鋼板製の底板４を備えている。この底板４には、図２に示すように、外気を取り込むための取込み孔４ａが設けられている。この底板４の下側には、１組の対辺にＬ字形状の据付足４ｂが設けられており、この据付足４ｂによって室外機１が支持されている。

ユニット部２の外側部にある角部には、図１および図２に示すように、底板４から上方向に延びる柱部材５と、ユニット部２の側面の一部を形成する側板６とが設けられている。柱部材５は、図２に示すように、図２における上側の２つの角部を構成している。側板６は、図２における下側の角部を構成しており、図２の右側面に位置する側板６ａと、以下時計回りに側板６ｂ、６ｃ、６ｄとがある。
側板６ｂと側板６ｃとの間には、ユニット部２から取り外し可能な着脱パネル７が設けられている。この着脱パネル７は、室外機１のメンテナンス用開口部８を塞ぐためのものであり、この着脱パネル７を外して室外機１の内部のメンテナンスを行うようになっている。

ユニット部２の内部には、室外熱交換器１０、アキュムレーター２０、圧縮機３０、レシーバータンク４０、電装箱５０等が設けられている。
室外熱交換器１０は、図２に示すように、略コ字形状に折り曲げられて２枚１組で構成されており、室外機１の３つの辺に沿って配置されている。室外熱交換器１０は、フィンアンドチューブ式であり、このフィンの端面が室外機の外側に向けて露出している。この室内熱交換器１０の下側には、結露水を受けるための図示しないドレンパンが設けられている。
アキュムレーター２０、圧縮機３０，レシーバータンク４０等は、一般的な空気調和装置に使用される室外機のものと同等の機能を備えるものであり、その配管や機能等の詳細説明は省略する。

電装箱５０は、メンテナンス用開口部８に臨む位置に配置されており、着脱パネル７を取り外すと電装箱５０の内部を容易にメンテナンスすることができるようになっている。この電装箱５０のメンテナンス用開口部８と反対側の外側面からは、後述する放熱板６２のフィン部６２ｂが室外機１の内側に向けて突出しており、この突出したフィン部６２ｂは、圧縮機３０の上方の空間に位置している。

ファン３は、図示しないファンモータによって駆動されており、このファンモータには、電装箱５０に設けられた後述するＩＰＭ６１と電気的に接続されており、このＩＰＭ６１から駆動電源が供給されている。なお、ＩＰＭ６１は、圧縮機３０等にも電源を供給することができる。

上述の構成により、ファン３が運転されると、外気は底板４の取込み孔４ａおよび室外熱交換器１０のフィンの間から室外機１の内部に取り込まれた後、室外機１の上方に向けて排出されることになる。

図３は、空気調和装置の室外機に取り付けられる電装箱の概要を示す全体斜視図である。電装箱５０は、板金によって矩形の箱形形状に形成されており、底面部５０ａと、両側部を構成する左右の側面部５０ｂと、上面部５０ｃと、奥側面部５０ｄとで構成されており、図３における手前側に開口部５３を有している。奥側面部５０ｄの上側部分には、角孔５１と、角孔５１の周囲に複数の取付孔５２とが形成されている。

電装箱５０には、コンプレッサーに電源を供給するためのインテリジェント型電源モジュール（ＩＰＭ，パワー素子）６１が取り付けられた放熱板６２と、室外機のコンプレッサーやファンモータ等を制御するための図示しない制御基板とが装着されるようになっている。放熱板６２は、奥側面部５０ｄに電装箱５０の外側から取り付けられるようになっており、放熱板６２と奥側面部５０ｄとの間に絶縁プレート６３が介在する態様で取り付けられている。

ＩＰＭ６１は、スイッチング用パワー素子に加えて、それらの駆動回路・保護回路などを一緒にして１パックのモジュールとしたものであり、放熱の効率化と制御回路を簡素化及び小形化するのに優れたものである。

放熱板６２は、アルミニウム等の放熱性及び加工性に優れた素材が用いられており、平板状に形成された矩形形状の取付部６２ａと、複数の放熱フィン６２ｂとが一体に構成されている。この取付部６２ａには、奥側面部５０ｄ側に向けて取り付けられる取付平面６２ｃが形成されている一方、取付平面６２ｃから放熱フィン６２ｂ側に向けて穿孔された複数のねじ孔６２ｄが設けられている。このねじ孔６２ｄの位置は、奥側面部５０ｄの取付孔５２の位置に合わせてある。

絶縁プレート６３は、取付部６２ａの取付平面６２ｃとほぼ同じ大きさの矩形形状に形成されている。絶縁プレート６３の中央部には、ＩＰＭ６１の外形形状よりも大きく、かつ放熱板６２が電装箱５０と直接に接触しない大きさの角孔６３ａが形成されている。また、絶縁プレート６３には、取付孔５２及びねじ孔６２ｄの位置に合わせて複数の取付孔６３ｂが形成されている。

上述した放熱板６２を電装箱５０へ組み立てる手順としては、まず、放熱板６２にＩＰＭ６１をねじ７０（締結具）によって取り付ける。次に、放熱板６２を電装箱５０の奥側面部５０ｄの外壁面にねじ７１を用いて取り付ける。このとき、放熱板６２と電装箱５０との間に、絶縁プレート６３を介在させる。ねじ７１は、図３および図４に示すように、後述する絶縁スペーサー（絶縁部材）８０に挿通した後に、電装箱５０の開口部５３側から奥側面部５０ｄの取付孔５１、絶縁プレート６３の取付孔６３ｂに順次に挿通し、放熱板６２のねじ孔６２ｄと螺合する。

図４は、ねじ７１を締結した状態を示す断面図である。絶縁スペーサー８０は、絶縁材料で形成されており、円筒形状に形成された本体部８０ａと、本体部８０ａの外周面から本体部８０ａの法線方向に突出するフランジ部８０ｂとが一体に形成されている。絶縁スペーサー８０の断面形状は、図４に示すように、略Ｔ字形になっている。

締結されたねじ７１のねじ山部７１ａは、図４に示すように、放熱板６２と螺合して接触していることにより、ねじ７１と放熱板６２とが電気的に導通した状態である一方、ねじ７１の頭部７１ｂは、絶縁スペーサー８０のフランジ部８０ｂと当接することにより、電装箱５０および放熱板６２とは電気的に絶縁された状態となる。他方、放熱板６２と電装箱５０とは、絶縁プレート６３によって電気的に絶縁された状態となる。これにより、放熱板６２と電装箱５０とは、完全に絶縁された状態になる。

本発明の実施の形態に係る空気調和装置によれば、絶縁シート６３および絶縁スペーサー８０とによって、電装箱５０とＩＰＭ６１が取り付けられた放熱板６２とが電気的に絶縁されているので、制御基板内に商用電源からサージ電流が侵入して電装箱５０の接地電位が上昇したとしても、制御基板から電装箱５０の筐体を介して放熱板６２に向かってサージ電流が流れて、ＩＰＭ６１に過大な電圧が作用することがない。そのため、サージ電流によってＩＰＭ６１が故障することを防止することができる。

また、放熱板６２が電装箱５０の筐体の外側から取り付けられるようになっているので、放熱板６２を取り付ける作業が容易になる。
さらに、放熱板６２のフィン部６２ｂを圧縮機３０の上方に突出させて、室外機１の内部の空いているスペースを有効に利用しているので、室外機１の外形を大型化させることがない。

以上、本発明を実施するための最良の形態について述べたが、本発明は既述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術思想に基づいて各種の変形および変更が可能である。
本実施の形態では、電装箱５０に放熱板６２をねじ７１で取り付けているが、絶縁性のある樹脂製のねじ等で取り付けることもできる。これにより、絶縁スペーサー８０を設けずに、放熱板６２を取り付けることができる。また、絶縁性のある接着剤等で放熱板６２を取り付けてもよい。

また、本実施の形態では、絶縁プレート６３に角孔６３ａを形成しているが、絶縁プレート６３が熱伝導性に優れた素材であって、ＩＰＭ６１によって生じる熱が放熱板６２に熱伝導するものであれば、角孔６３ａを形成しなくてもよい。これにより、電装箱５０と放熱板６２とが電気的に絶縁された状態にすると共に、絶縁プレート６３の製造を容易化することができる。

本発明の実施の形態に係る空気調和装置に使用される室外機の概要を示す全体斜視図である 図１のＡ−Ａ線で切断して上側から見た状態を示す断面図である。 本発明の実施の形態に係る空気調和装置の室外機に設けられた電装箱の概要を示す全体斜視図である。 放熱板と電装箱とを取り付けているねじ部の断面図である。

符号の説明

１ 室外機
２ ユニット部
３ ファン
４ 底板
４ａ 取込み孔
５ 柱部材
６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ 側板
７ 着脱パネル
８ メンテナンス用開口部
１０ 室外熱交換器
２０ アキュムレーター
３０ 圧縮機
４０ レシーバータンク
５０ 電装箱
５０ａ 底面部
５０ｂ 側面部
５０ｃ 上面部
５０ｄ 奥側面部（筐体）
５１ 角孔
５２ 取付孔
５３ 開口部
６１ インテリジェント型電源モジュール（ＩＰＭ，パワー素子）
６２ 放熱板
６２ａ 取付部
６２ｂ 放熱フィン
６２ｃ 取付平面
６２ｄ ねじ孔
６３ 絶縁プレート
６３ａ 角孔
６３ｂ 取付孔
７０ ねじ
７１ ねじ（締結具）
７１ａ ねじ山部
７１ｂ 頭部
８０ 絶縁スペーサー（絶縁部材）
８０ａ 本体部
８０ｂ フランジ部

Claims (3)

1. 上部にファンを設けて空気を上方に吹き出す室外機のユニット部の内部に、室外熱交換器、アキュムレーター及び圧縮機と一緒に電装箱を設け、この電装箱の筐体に、商用電源に電気的に接続される制御基板と、前記ファンのファンモータを駆動するためのパワー素子が取り付けられた放熱板とが組み付けられ、前記制御基板のアースが前記電装箱の筐体で成されている空気調和装置において、
   前記ユニット部の外側部に着脱パネルによって塞がれた開口部を備え、前記開口部に臨む位置に縦長に形成された前記電装箱を配置し、前記放熱板を前記圧縮機の上方に位置する前記電装箱の筐体の外壁面に外側から取り付ける一方、前記外壁面と前記放熱板との間に絶縁シートを介在させたことを特徴とする空気調和装置。
2. 前記放熱板と前記電装箱の筐体とを締結具で取り付ける一方、前記電装箱の筐体と前記締結具との間に絶縁部材を設けたことを特徴とする請求項１に記載の空気調和装置。
3. 前記絶縁プレートを前記パワー素子と前記放熱板との間にも介在させたことを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載の空気調和装置。

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