JP5155057B2

JP5155057B2 - ヒートポンプ装置

Info

Publication number: JP5155057B2
Application number: JP2008200712A
Authority: JP
Inventors: 広貴志賀; 祐二神保; 圭市田村; 俊昭高橋
Original assignee: Corona Corp
Current assignee: Corona Corp
Priority date: 2008-08-04
Filing date: 2008-08-04
Publication date: 2013-02-27
Anticipated expiration: 2028-08-04
Also published as: JP2010038423A

Description

本発明は、空気を熱源としたヒートポンプ回路を有するヒートポンプ装置に関するものである。

従来より、この種のヒートポンプ装置においては、冷媒を圧縮する圧縮機と、高温高圧の冷媒と水とを熱交換する水冷媒熱交換器と、低温低圧の冷媒と空気とを熱交換する空気熱交換器と、空気熱交換器へ空気を送風する送風ファンと、を収容した外装体と、この外装体の内部を圧縮機と水冷媒熱交換器を収容する機械室と、空気熱交換器と送風ファンを収容する送風室とに区画する仕切板を設け、制御基板を収容する電装箱を送風室の上部に配置したものがあった。

一般に、電装箱は耐燃性を有した樹脂で構成されたものや、板金部品を組み合わせて構成されたものが存在しているものである。

特開２００６−９０６５８号公報

ところが、電装箱を樹脂で構成したものでは、制御基板がトラッキングやもらい火等で万が一発火した場合、インバータの電解コンデンサ等の実装部品が高温になって、電装箱底部に落下し、電装箱底部を延焼、溶解してさらに下方へ落下して、電装箱の損傷を拡大してしまうと共に他の機能部品にまで損傷を与えてしまう可能性があった。

一方、電装箱を板金部品の組合せで構成したものでは、実装部品の電装箱からの脱落はないが、板金部品であるために隅部に隙間が生じ、この隙間からの水の浸入が避けられない。そのため、パッキンやシリコンゴムによる防水対策が必要となるため、品質の安定性、コストの面で劣るものであった。

そこで、本発明は上記課題を解決するため、冷媒を圧縮する圧縮機と、低温低圧の冷媒と空気とを熱交換する空気熱交換器と、前記空気熱交換器へ空気を送風する送風ファンとを収容した外装体と、下面に実装部品を有した制御基板を収容する耐燃性樹脂製の電装箱を前記外装体内の上部に配置し、前記電装箱の内底部に金属板を前記電装箱の内底部の間に断熱空間を設けて配置したものとした。

また、前記電装箱の内底部、または前記金属板に突起部を設けることで、前記電装箱の内底部と前記金属板との間に前記断熱空間を設けた。

また、前記金属板を容器状に形成した。

以上のように本発明によれば、耐燃性樹脂製の電装箱の内底部に金属板を設けるだけの簡易かつ安価な構成で実装部品の脱落による電装箱の焼損防止と防水対策を施すことができ、さらに、金属板と電装箱の内底部との間に断熱空間を設けたので、実装部品が高温になって落下しても、電装箱の内底部が簡単に熔解してしまうことがないものである。

さらに、前記電装箱の内底部、または前記金属板に突起部を設けることで、前記電装箱の内底部と前記金属板との間に前記断熱空間を設けたので、断熱材を用いずとも簡易かつ安価に断熱することができる。

また、金属板を容器状とすることで、制御基板からの脱落部品が金属板の上で転がったとしても、金属板に立ち上がり部分があるために電装箱に直接接触することがなく、電装箱の焼損を確実に防止できる。

次に、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
１は水を加熱するヒートポンプユニット１で、冷媒を圧縮する圧縮機２と、高温高圧の冷媒と水とを熱交換する水冷媒熱交換器３と、熱交換後の冷媒を減圧する減圧手段４と、低温低圧の冷媒と空気とを熱交換する空気熱交換器５とが順次環状に接続したヒートポンプ回路６が外装体７内に収容されて構成されている。

８は前記水冷媒熱交換器３へ被加熱水を供給するための水供給ポンプ、９は前記空気熱交換器５へ加熱源となる空気を送風するための送風ファンである。

前記外装体７は、底板１０と側板１１と天板１２とから構成され、側板１１の前面には前記送風ファン９に対向する位置が開口されベルマウス１３とファンガード１４が取り付けられ、側板１１の側面および背面の空気熱交換器５に対向する位置は空気が流通するように開放されているものである。

１５は外装体７内を長手方向の左右に仕切る仕切板で、一方に空気熱交換器５と送風ファン１７とが配置されて送風室１６を区画し、他方に圧縮機２と水冷媒熱交換器３と減圧手段４と水供給ポンプ８が配置されて機械室１７が区画されている。

１８は送風ファン９を駆動するファンモータで、空気熱交換器５の上端と側板１１の前面側上端と底板１０とで支持された支持金具１９によって固定されている。

２０はこのヒートポンプユニット１を制御する制御基板２１を収容した耐燃性樹脂成形の電装箱で、前記送風室１６内に配置され、前記仕切板１５の上端と前記支持金具１９の上部に載架固定されている。そして、この電装箱２０は、送風室１６側が浅く、機械室１７側が深い形状を有し、浅い部分の底部には、インバータのパワーモジュールを冷却するための放熱フィン２２を送風室１６に露出させるための穴部２３が設けられ、深い部分の背面の空気熱交換器５側の周壁は、下方に向かうに従い底面積が縮小するよう傾斜した形状（背面側の下角部を面取りした形状）の傾斜部２４が設けられている。

また、制御基板２１は、実装部品面が下方側、ハンダ面が上方側に位置するように電装箱フタ２５に固定されており、この電装箱フタ２５を電装箱２０に取り付けると、制御基板２１に設けられた前記放熱フィン２２が前記穴部２３を介して送風室１６に露出し、電装箱２０の深い部分の前面側に背の高いインバータの電解コンデンサ２６が位置しているものである。

電装箱２０の深い部分の内底部には金属板を絞り成形した容器状の受け皿２７が配置され、電解コンデンサ２６等の実装部品が万一脱落した際に板金部品で受ける構成としている。ここで、２８は電装箱２０の内底部に設けた突起部で、受け皿２７と電装箱２０内底部との間に断熱空間２９を形成しているものである。

３０は電装箱フタ２５の上面外周の四隅に設けられた嵌合片で、長手方向と短手方向の双方に連続して電装箱フタ２５の上面よりも上方に垂直に突出した形状を有し、制御基板２１が固定された電装箱フタ２５を天地反転して電装箱２０に載置した際に、電装箱２０の上端四隅の外周と嵌合されて、電装箱フタ２５が前後左右に移動することを規制しているものである。

そして、電装箱２０に制御基板２１を組み付ける際について説明すると、電装箱フタ２５に制御基板２１をハンダ面がフタ側、実装基板面が電装箱２０側になる方向でネジで固定し、実装部品面が上方を向くように電装箱フタ２５を天地反転して電装箱２０の上端に載置する。このとき、図７に示すように、嵌合片３０が電装箱２０の上端外周に嵌合することで、電装箱フタ２５が所定の位置に確実に固定されて前後左右に移動することが規制される。なお、このとき、嵌合片３０が電装箱２０の最外周に位置するため、目視確認しながら電装箱フタ２５を嵌合片３０が電装箱２０の上端に勘合するように載置することができ、作業性がよいものである。

そして、送風室１６や機械室１７から引き回されているリード線（図示せず）を制御基板２１のコネクタに差し込んで組み付ける。このとき、電装箱フタ２５が所定の位置に確実に固定されているため、組み付け位置が一定となるためリード線の長さを最適な長さ状態で組み付けることができ、リード線の結束作業性も向上する。

コネクタを接続してリード線を結束した後は、電装箱フタ２５の天地を元に戻して電装箱２０へ制御基板２１を収容する。このとき、リード線の長さや結束状態が一定しているため、作業性が非常に向上するものである。

次に、このヒートポンプ装置の作動を説明すると、加熱要求があると水供給ポンプ８を駆動して貯湯タンク（図示せず）から水を水冷媒熱交換器３へ供給すると同時に、圧縮機２と送風ファン９を駆動してヒートポンプ回路６を起動する。

圧縮機２によって高圧にされた冷媒は水冷媒熱交換器３で二次側の水を加熱する。放熱した冷媒は減圧手段４で減圧膨張され低温低圧状態となって空気熱交換器５へ流入し、送風ファン９によって送風される空気で加熱されて圧縮機２へ吸入される。そして、圧縮機２で圧縮されて高温高圧な冷媒が水冷媒熱交換器３へ流入するヒートポンプサイクルを形成する。

このとき、電装箱２０の背面側の下角部に傾斜部２４が設けられているため、空気熱交換器５の背面上部付近の空気の通風抵抗が減少し、空気熱交換器５の全面に渡り良好に空気が通過するため、送風ファン９駆動の消費電力を抑制できると共に、効率よく熱交換することができ、入力した電力に対する水を加熱した熱量の割合を示す成績係数ＣＯＰを向上することができた。

また、電装箱２０のほとんどの部分を送風室１６内に配置しても通風抵抗を低下させないので、機械室１７の容積を大きくすることができ、圧縮機２や水冷媒熱交換器３といった大きな機能部品を備えたヒートポンプ装置においても全体の外形を小型化できるものである。

また、空気熱交換器５を冷媒が複数に分流して流通する構成とした場合でも、空気熱交換器５の全面に渡り良好に空気が通過するため、従来の如く上部に分流した冷媒経路だけが通風抵抗が大きいために蒸発不良を起こし、圧縮機２に冷媒が液バックしてしまう不良も改善できた。

次に、万が一制御基板２１がトラッキングして発火したり、もらい火によって発火した場合は、電解コンデンサ２６等の実装部品が制御基板２１から脱落しても、電装箱２０の内底部の金属製の受け皿２７に落下するため、電装箱２０の更なる延焼、焼損を防止でき、高温になっている部品が電装箱２０より下方へ落下することがなく、電装箱２０より下方にある他の機能部品に損傷を与えることがなくなり、ヒートポンプ装置の延焼を防止することができる。

しかも、受け皿２７が周壁を有した容器状になっているため、受け皿２７に落下した電解コンデンサ２６等の実装部品が例え転がって移動しても、電装箱２０の内部に直接接触することがなく、電装箱２０の焼損を確実に防止できる。

また、電装箱２０の内底部の突起部２８を介して受け皿２７を浮かせた形で設けているため、電装箱２０の内底部と受け皿２７との間に断熱空間２９が形成され、電解コンデンサ２６等の実装部品が高温となって落下しても、電装箱２０の内底部が受け皿２７を介した伝熱によって簡単に溶解してしまうことがないものであると共に、断熱材を用いずとも簡易かつ安価に断熱することができる。なお、突起部２８は電装箱２０の内底部に一体に成形されている構成としているが、これに限らず、別部品として設けたり、受け皿２７に下方へ向けてダボ加工して突起部２８を設けるようにしてもよいものである。

なお、電装箱２０は耐燃性樹脂の成形品であるため、電装箱２０の隅部には隙間が生じず電装箱２０内に水が浸入する可能性がないため、電装箱２０を風雨に当たる送風室１６側に配置することができる。そして、この電装箱２０の内底部に金属製の受け皿２７を配置固定するだけで上記の如く焼損防止することができるため、焼損対策と防水対策を実施するに当たり、従来品と比べて簡易かつ安価である。なお、耐燃性樹脂とは、自己消火性あるいは難燃性を有した樹脂を示すものである。

また、この一実施形態では、前記電装箱フタ２５の嵌合片３０は四隅に設けているが、これに限られず、電装箱フタ２５の上面外周の四辺にそれぞれ単数または複数の嵌合片３０を設けるようにしてもよいものである。

本発明の一実施形態のヒートポンプ回路の説明図。同一実施形態の送風室での要部断面図。同一実施形態の天板を外した状態での上面図。同一実施形態の電装箱の背面側下方からの斜視図。同一実施形態の電装箱の分解斜視図。同一実施形態の電装箱の組み付け作業を説明するための図。同一実施形態の電装箱の要部断面図。

符号の説明

２圧縮機
５空気熱交換器
７外装体
９送風ファン
２０電装箱
２１制御基板
２７受け皿（金属板）

Claims

冷媒を圧縮する圧縮機と、低温低圧の冷媒と空気とを熱交換する空気熱交換器と、前記空気熱交換器へ空気を送風する送風ファンとを収容した外装体と、下面に実装部品を有した制御基板を収容する耐燃性樹脂製の電装箱を前記外装体内の上部に配置し、前記電装箱の内底部に金属板を前記電装箱の内底部の間に断熱空間を設けて配置したことを特徴とするヒートポンプ装置。
前記電装箱の内底部、または前記金属板に突起部を設けることで、前記電装箱の内底部と前記金属板との間に前記断熱空間を設けたことを特徴とする請求項１記載のヒートポンプ装置。
前記金属板を容器状に形成したことを特徴とする請求項１または２記載のヒートポンプ装置。