JP6021423B2 - 熱交換ユニット - Google Patents

Description

本発明は、圧縮機や熱交換器等が搭載され、空気調和機やチラー等に用いられる熱交換ユニットに関するものである。

空気調和機やチラー等に用いられる圧縮機やファン、各種電磁弁、その他の駆動機器等が搭載されている熱交換ユニットにおいては、通常、それらの駆動機器を制御する電源変圧回路を含む全てのユニット制御回路およびその電装部品等をコントロールボックス内に収容配置している。

このようなコントロールボックスとしては、特許文献１に示されるように、駆動機器毎にコントロールボックスを分け、その近傍にそれぞれスペースを確保してコントロールボックスを分散して配置したものや、特許文献２に示されるように、１つのコントロールボックスに集約化すべく、コントロールボックスを多層構造とし、メンテナンス時に開閉できるように、各ボックスをヒンジ結合した構成とすることにより、コンパクト化を図ったもの等が知られている。

特許第３２５３５９７号公報 特開２００９−２９６７９９号公報

しかしながら、特許文献１のように、複数のコントロールボックスを分散配置したものでは、複数箇所に配置スペースを確保しなければならないため、ユニットが大型化するのみならず、１箇所でメンテナンスができない場合が生じる等、メンテナンス面から見ても必ずしも有利とは云えない等の課題を有している。

また、特許文献２のように、多層構造としたものでは、コンパクト化することができる反面、内層側の基板の部品等を交換する際、前層の基板を取り外したり、止めネジを外して基板を回転させたりする必要があり、余分な作業のためメンテナンス時間が長くなる傾向があるとともに、ネジ等の保管管理や作業中の落下等の問題もあり、必ずしも作業性が良くなかった。また、故障解析を行う際、運転状態で内層側の回路、機器類を確認することは、危険を伴う場合があることから困難であった。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、全ての制御回路および電装部品を平面構造のベース基板上に配設した単一のコントロールボックスを用い、ユニットの小型コンパクト化、メンテナンスの容易化、故障解析の容易化等を図った熱交換ユニットを提供することを目的とする。

上記した課題を解決するために、本発明の熱交換ユニットは、以下の手段を採用する。
すなわち、本発明にかかる熱交換ユニットは、圧縮機が配設される機械室と、空気熱交換器およびファンが配設される熱交換器室と、を備え、前記熱交換器室内に一対の前記空気熱交換器が略Ｖ字状に配設され、その上方部位に前記ファンが配設されている熱交換ユニットにおいて、略Ｖ字状に配設された一対の前記空気熱交換器の一端側面に、平面構造のベース基板を有し、そのベース基板の表裏両面に、ユニットの制御部を構成する圧縮機駆動回路、ファン駆動回路、電磁弁駆動回路、その他機器の駆動回路等の電源変圧回路を含む全ての制御回路およびその電装部品が集約して設置された単一のコントロールボックスが配設され、前記ベース基板および前記コントロールボックスは、略Ｖ字状に配設された一対の前記空気熱交換器の前記一端側面の略全面を覆う略Ｖ字形状とされていることを特徴とする。

本発明によれば、熱交換器室内に一対の空気熱交換器が略Ｖ字状に配設され、その上方部位にファンが配設されている熱交換ユニットにおいて、略Ｖ字状に配設されている一対の空気熱交換器の一端側面に、平面構造のベース基板を有し、そのベース基板の表裏両面に、ユニットの制御部を構成する圧縮機駆動回路、ファン駆動回路、電磁弁駆動回路、その他機器の駆動回路等の電源変圧回路を含む全ての制御回路およびその電装部品が集約して設置された単一のコントロールボックスが配設されているため、略Ｖ字状に配設されている一対の空気熱交換器の一端側面を利用することにより、空気熱交換器への通風を妨げることなく、比較的大きな面積を有する平面構造のベース基板を備えたコントロールボックスを配設することができ、コントロールボックスを１箇所に集約し、ユニットをコンパクト化することができる。また、メンテナンス時には、前面パネルを開放するだけで、ベース基板の表面に設けられている制御回路およびその電装部品の点検、交換等を１箇所で集中的に行うことができるとともに、故障解析等を行う場合も、ベース基板上で運転状態を確認しながら実施することができる。従って、ユニットの小型化、メンテナンス作業の簡素化、容易化を図ることができるとともに、運転状態で故障解析することをも容易化することができる。

さらに、本発明の熱交換ユニットは、上記の熱交換ユニットにおいて、前記コントロールボックスの前記ベース基板には、表面側に市場にてメンテナンスが必要となる制御回路および電装部品が配設され、裏面側にメンテナンスが略不要な制御回路および電装部品が配設されていることを特徴とする。

本発明によれば、コントロールボックスのベース基板の表面側に、市場にてメンテナンスが必要となる制御回路および電装部品が配設され、裏面側にメンテナンスが略不要な制御回路および電装部品が配設されているため、市場においてメンテナンスが必要になると考えられる制御回路および電装部品を、予めベース基板の表面側に集約して配設しておくことにより、コントロールボックスの前面を覆う前面パネルを開くだけで、ベース基板の表面に配設されているメンテナンスが必要な制御回路および電装部品を全て露出させ、それらを点検することができる。従って、コントロールボックスに対するメンテナンス等の作業の全てを１箇所で集中的に効率よく、かつ容易に実施することができる。

さらに、本発明の熱交換ユニットは、上述のいずれかの熱交換ユニットにおいて、前記ベース基板および前記コントロールボックスは、略Ｖ字状に配設された前記空気熱交換器の側面と相似形をなす略Ｖ字形状とされていることを特徴とする。

本発明によれば、ベース基板およびコントロールボックスが、略Ｖ字状に配設された空気熱交換器の側面と相似形をなす略Ｖ字形状とされているため、コントロールボックスを空気熱交換器の側面に配設した構成としても、双方がＶ字状の略同一の相似形状とされていることから、熱交換ユニットの基本外形が損なわれることがなく、その外形形状を維持することができる。従って、外形パネル等も変形部の少ない、スッキリとした形状とすることができる。

さらに、本発明の熱交換ユニットは、上述のいずれかの熱交換ユニットにおいて、前記コントロールボックスは、外気を吸い込み、それを通風して前記電装部品の中の発熱性を有する電装部品を冷却する冷却ファンを備えていることを特徴とする。

本発明によれば、コントロールボックスが、外気を吸い込み、それを通風して電装部品の中の発熱性を有する電装部品を冷却する冷却ファンを備えているため、圧縮機駆動回路等に組み込まれているパワートランジスタやダイオードモジュール等の発熱性を有する電装部品を、冷却ファンを介して通風される外気により強制的に冷却することができる。従って、コントロールボックス内に配設されている制御回路および電装部品等の冷却性能を確保し、その製品性能を維持することによって、熱交換ユニットの信頼性を向上することができる。

さらに、本発明の熱交換ユニットは、上記の熱交換ユニットにおいて、前記冷却ファンは、外気の吸気口および排気口を有し、前記吸気口から吸い込まれた外気を、発熱性を有する前記電装部品と一体の放熱フィンに対して導風する導風路中に配設されていることを特徴とする。

本発明によれば、冷却ファンが、外気の吸気口および排気口を有し、吸気口から吸い込まれた外気を、発熱性を有する電装部品と一体の放熱フィンに対して導風する導風路中に配設されているため、冷却ファンを介して吸気口から吸い込まれた外気を、導風路を介して発熱性の電装部品と一体の放熱フィンに導風することにより、発熱性の電装部品を外気で強制的に冷却することができる。従って、発熱性の電装部品を安定的に冷却することができ、それらの製品性能を維持することができる。

本発明によると、略Ｖ字状に配設されている一対の空気熱交換器の一端側面を利用することにより、空気熱交換器への通風を妨げることなく、比較的大きな面積を有する平面構造のベース基板を備えたコントロールボックスを配設することができ、コントロールボックスを１箇所に集約し、ユニットをコンパクト化することができる。また、メンテナンス時には、前面パネルを開放するだけで、ベース基板の表面に設けられている制御回路およびその電装部品の点検、交換等を１箇所で集中的に行うことができるとともに、故障解析等を行う場合も、ベース基板上で運転状態を確認しながら実施することができるため、ユニットの小型化、メンテナンス作業の簡素化、容易化を図ることができるとともに、運転状態で故障解析することをも容易化することができる。

本発明の一実施形態に係る熱交換ユニットのコントロールボックス側から見た正面図である。 図１に示す熱交換ユニットの側面図である。 図１に示す熱交換ユニットに組み付けられるコントロールボックスの正面図である。 図３に示すコントロールボックスの背面図である。 図３に示すコントロールボックスの側面図である。

以下に、本発明の一実施形態について、図１ないし図５を参照して説明する。
図１には、本発明の一実施形態に係る熱交換ユニットの正面図が示され、図２には、その側面図が示されている。
熱交換ユニット１は、圧縮機やレシーバ、アキュームレータ、各種電磁弁等が配設される機械室２と、空気熱交換器４およびファン５等が配設される熱交換器室３とから構成されている。

熱交換器室３には、長方形状の一対の空気熱交換器４がＶ字状に配設されており、その上方部位に複数台（本実施形態の場合、２台）のファン５が配設され、ユニット側面から室内に吸い込んだ外気を、空気熱交換器４に通風して冷媒と熱交換させた後、ファン５を介してユニット上面から上方に向けて吹出すように構成されている。

Ｖ字状に配設されている一対の空気熱交換器４の一端側面には、平面構造とされたベース基板７を有する単一のコントロールボックス６が配設されている。このコントロールボックス６のベース基板７の表・裏両面には、熱交換ユニット１の制御部を構成する電源変圧回路を含む圧縮機駆動回路８、電源変圧回路を含むファン駆動回路９および電磁弁駆動回路１０、その他機器の駆動回路１１、並びら圧縮機駆動回路８の放熱フィン１２等を含む全ての制御回路およびその電装部品が集約して配設されている。

これら制御回路およびその電装部品のうち、特に、市場においてメンテナンスが必要となる圧縮機駆動回路８、ファン駆動回路９、電磁弁駆動回路１０等とその回路を構成する電装部品等が、ベース基板７の表面７Ａ側に配設され、その裏面７Ｂ側に、メンテナンスが略不必要と考えられるリアクタ等の電装部品とそれを含むその他回路１１および放熱フィン１２等が配設された構成とされている。そして、ベース基板７の表面７Ａ側に配設されている制御回路および電装部品等は、コントロールボックス６の前面を覆う前面パネル１３を開き、ベース基板７の表面７Ａ側を露出させることによって、容易に点検、交換等のメンテナンスが可能とされている。

また、コントロールボックス６は、略Ｖ字状に配設された一対の空気熱交換器４の一端側面と相似形をなす略Ｖ字形状とされ、図１に示されるように、その一端面側に対向するように配設されており、ベース基板７も同一の略Ｖ字形状され、その略全面を有効に利用して上記の如く制御回路およびその電装部品等が識別し易く、またメンテナンスがし易い状態に配設されている。

さらに、コントロールボックス６には、冷却ファン１４が配設されている。この冷却ファン１４は、コントロールボックス６内に配設されている制御回路を構成する電装部品の中の発熱性を有する電装部品を、外気によって冷却するためのものであり、特に圧縮機駆動回路８を構成しているインバータ回路のパワートランジスタやダイオードモジュール等を効率よく冷却すべく、吸気口１５から吸い込んだ外気を導風し、排気口１６から排出するように形成される導風路１７中に配設されている。

この導風路１７中には、上記したような発熱性電装部品と一体に設けられている放熱フィン１２が露出されており、冷却ファン１４から送風される外気により強制冷却される構成とされている。なお、吸気口１５は、便宜上、冷却ファン１４に対向してその前面に設けているが、必ずしも対向する前面である必要はなく、冷却風を通風したい電装部品等の近傍に適宜開口され、外気が吸い込み可能とされておればよく、複数箇所に設けてもよいことは云うまでもない。

以上に説明の構成により、本実施形態によると、以下の作用効果を奏する。
熱交換ユニット１は、運転時、コントロールボックス６に配設されている圧縮機駆動回路８、ファン駆動回路９、電磁弁駆動回路１０、その他機器の駆動回路１１等を介して適宜制御され、冷暖房や冷温水製造等の運転動作が実行される。そして、定期点検時や故障発生時に所要のメンテナンスが実施される。

熱交換ユニット１は、略Ｖ字状に配設された一対の空気熱交換器４の一端側面に、全ての制御回路およびその電装部品が集約して設置された単一のコントロールボックス６が配設されているため、メンテナンスを実施する際、その作業を１箇所で集中的に行うことができる。つまり、本実施形態の熱交換ユニット１は、略Ｖ字状に配設されている一対の空気熱交換器４の一端側面に、平面構造のベース基板７を有しており、そのベース基板７の表裏両面７Ａ，７Ｂに、ユニット１の制御部を構成する圧縮機駆動回路８、ファン駆動回路９、電磁弁駆動回路１０、その他機器の駆動回路１１等の電源変圧回路を含む全ての制御回路およびその電装部品が集約して設置された単一のコントロールボックス６が配設された構成とされている。

このため、略Ｖ字状に配設されている一対の空気熱交換器４の一端側面を利用することにより、空気熱交換器４への通風を妨げることなく、比較的大きな面積を有する平面構造のベース基板７を備えたコントロールボックス６を配設することができ、コントロールボックス６を１箇所に集約し、ユニット１をコンパクト化することができる。また、メンテナンス時には、コントロールボックス６の前面を覆う前面パネル１３を開くだけで、ベース基板７の表面７Ａに設けられている制御回路およびその電装部品の点検、交換等を１箇所で集中的に行うことができるとともに、故障解析等を行う場合も、ベース基板７上で運転状態を確認しながら実施することができる。

従って、ユニット１の小型化、メンテナンス作業の簡素化、容易化を図ることができるとともに、運転状態で故障解析することをも容易化することができる。
特に、コントロールボックス６のベース基板７には、その表面７Ａ側に、市場にてメンテナンスが必要となる制御回路および電装部品、すなわち圧縮機駆動回路８、ファン駆動回路９、電磁弁駆動回路１０およびそれらの電装部品が配設され、裏面側にメンテナンスが略不要な制御回路１１およびその電装部品等が配設されている。

このように、市場においてメンテナンスが必要になると考えられる制御回路および電装部品を、予めベース基板７の表面７Ａ側に集約して配設しておくことにより、コントロールボックス６の前面を覆う前面パネル１３を開くだけで、ベース基板７の表面７Ａに配設されているメンテナンスが必要となる制御回路および電装部品を全て露出させ、それらを点検することが可能となる。このため、コントロールボックス６に対するメンテナンス等の作業の全てを１箇所で集中的に効率よく、かつ容易に実施することができる。

また、上記ベース基板７およびコントロールボックス６は、略Ｖ字状に配設された空気熱交換器４の側面と相似形をなす略Ｖ字形状とされているため、コントロールボックス６を空気熱交換器の側面に配設した構成としても、双方がＶ字状の略同一の相似形状とされていることから、熱交換ユニット１の基本外形が損なわれることがなく、その外形形状を維持することができる。従って、外形パネル等も変形部の少ない、スッキリとした形状とすることができる。

さらに、本実施形態では、コントロールボックス６が、外気を吸い込み、それを通風して電装部品の中の発熱性を有する電装部品を冷却する冷却ファン１４を備えている。このため、圧縮機駆動回路８等に組み込まれているインバータ回路のパワートランジスタやダイオードモジュール等の発熱性を有する電装部品を、冷却ファン１４を介して通風される外気により強制的に冷却することができる。従って、コントロールボックス６内に配設されている制御回路および電装部品等の冷却性能を確保し、その製品性能を維持することにより、熱交換ユニット１の信頼性を向上することができる。

また、上記冷却ファン１４は、外気の吸気口１５および排気口１６を有し、吸気口１５から吸い込まれた外気を、発熱性を有する電装部品と一体の放熱フィン１２に対して導風する導風路１７中に配設された構成とされているため、冷却ファン１４を介して吸気口１５から吸い込まれた外気を、導風路１７を介して発熱性の電装部品と一体の放熱フィン１２に導風することにより、発熱性の電装部品を外気で強制的に冷却することができる。従って、発熱性の電装部品を安定的に冷却することができ、それらの製品性能を維持することができる。

なお、本発明は、上記実施形態にかかる発明に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、適宜変形が可能である。例えば、上記実施形態の熱交換ユニット１が、空気調和機の熱源ユニットに適用される場合、上記の如く、機械室２内に圧縮機やレシーバ、アキュームレータ、各種電磁弁等が設置されるが、チリングユニットに適用される場合、機械室２内に更に冷・温水熱交換器が設けられる場合もあり、本発明は、いずれのものをも含むことは云うまでもない。

１ 熱交換ユニット
２ 機械室
３ 熱交換器室
４ 空気熱交換器
５ ファン
６ コントロールボックス
７ ベース基板
７Ａ 表面
７Ｂ 裏面
８ 圧縮機駆動回路
９ ファン駆動回路
１０ 電磁弁駆動回路
１１ その他機器の駆動回路
１２ 放熱フィン
１３ 前面パネル
１４ 冷却ファン
１５ 吸気口
１６ 排気口
１７ 導風路

Claims (4)

1. 圧縮機が配設される機械室と、空気熱交換器およびファンが配設される熱交換器室と、を備え、前記熱交換器室内に一対の前記空気熱交換器が略Ｖ字状に配設され、その上方部位に前記ファンが配設されている熱交換ユニットにおいて、
   略Ｖ字状に配設された一対の前記空気熱交換器の一端側面に、平面構造のベース基板を有し、そのベース基板の表裏両面に、ユニットの制御部を構成する圧縮機駆動回路、ファン駆動回路、電磁弁駆動回路、その他機器の駆動回路等の電源変圧回路を含む全ての制御回路およびその電装部品が集約して設置された単一のコントロールボックスが配設され、
   前記ベース基板および前記コントロールボックスは、略Ｖ字状に配設された一対の前記空気熱交換器の前記一端側面の略全面を覆う略Ｖ字形状とされていることを特徴とする熱交換ユニット。
2. 前記コントロールボックスの前記ベース基板には、表面側に市場にてメンテナンスが必要となる制御回路および電装部品が配設され、裏面側にメンテナンスが略不要な制御回路および電装部品が配設されていることを特徴とする請求項１に記載の熱交換ユニット。
3. 前記コントロールボックスは、外気を吸い込み、それを通風して前記電装部品の中の発熱性を有する電装部品を冷却する冷却ファンを備えていることを特徴とする請求項１または２に記載の熱交換ユニット。
4. 前記冷却ファンは、外気の吸気口および排気口を有し、前記吸気口から吸い込まれた外気を、発熱性を有する前記電装部品と一体の放熱フィンに対して導風する導風路中に配設されていることを特徴とする請求項３に記載の熱交換ユニット。

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