JP6320581B2 - 空気調和装置の室外機 - Google Patents

Description

本発明は、大型のリアクトルユニットを有する制御ユニットが搭載された空気調和装置の室外機に関するものである。

従来から、圧縮機のモータを駆動するためのインバータ回路や高調波抑制回路等を構成する電気部品が空気調和装置内に収容されている（例えば特許文献１参照）。特許文献１に示すように、室外機内に収容されている電気部品として比較的に大型のリアクトルが含まれており、リアクトルユニット及びその他の電子部品等は制御箱に収容された状態で、空気調和装置の筐体内に収容されている。そして、制御箱にはリアクトルを用いたインバータ回路が構成されており、インバータ回路から圧縮機及びファンのモータに駆動電力が供給される。

特開平１１−７５３６３号公報

近年、室外機の高馬力化により、入力電力が増加し、インバータの消費電力（発熱量）増加に合わせて、リアクトルの発熱量も増加することが見込まれる。すると、リアクトルが発熱体となり、制御箱内の他部品への熱ストレスの影響は無視できない。そのため、発熱体であるリアクトルを制御箱の内部から切り離し、室外ファンモータにより冷却し、制御箱内への熱ストレスを軽減することが考えられる。一方、リアクトルが制御箱の内部から切り離した場合、リアクトルと制御箱の隙間等から水が入り込まないように、リアクトルの防水性を考慮する必要がある。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、リアクトルの断熱性能及び防水性能を向上させることができる空気調和装置の室外機を提供することを目的とする。

本発明の空気調和装置の室外機は、風路が形成された筐体と、筐体に取り付けられ、風路内に空気を送風するファンと、筐体内における風路に隣接する位置に配置された制御ユニットとを備え、制御ユニットは、制御基板を収容し、風路に接する取付面に開口を有する制御箱と、制御基板に電気的に接続されるリアクトルユニットと、制御箱の取付面の内面側から開口上に固定され、リアクトルユニットを制御箱の開口から風路内に突出させて保持する取付板と、取付板とリアクトルユニットとの間に設けられ、弾性体からなるシーリング材とを有し、リアクトルユニットは、取付板にユニット用固定部材を用いて固定されており、取付板は、リアクトルユニットと対向する部位にシーリング材を押圧して弾性変形させる突起部を有し、突起部は、ユニット用固定部材を囲むように複数設けられているものである。

本発明の空気調和装置の室外機によれば、リアクトルユニットを制御箱から突出して風路内に配置してリアクトルユニットの効率的な冷却を行うことができる。また、取付板の突起部がシーリング材を押圧していることにより、水の浸入を防ぎ防水性を確保するとともに、リアクトルユニットから制御箱への熱伝達を抑制して断熱性を向上させることができる。

本発明の空気調和装置の実施形態１を示す外観斜視図である。 図１の空気調和装置に搭載された制御ユニットの一例を示す斜視図である。 図２の制御箱内の制御基板により構成される電源回路の一例を示す回路図である。 図２の制御箱にリアクトルユニットが取り付けられた様子を示す斜視図である。 図２の制御箱にリアクトルユニットが取り付けられた様子を示す別の斜視図である。 図２の制御箱に取り付けられたリアクトルユニットの一例を示す平面図である。 図６の制御箱にリアクトルユニットが取り付けられた様子を示す断面図である。 図８は風路上にリアクトルユニットが取り付けられた比較例を示す模式図である。 リアクトルユニットが制御箱の外側の風路内に取り付けられた比較例を示す断面図である。 図９のリアクトルユニットにおける固定部の周辺部位を示す断面図である。 本発明の空気調和装置における取付板の実施形態２を示す断面図である。 図１１の取付板における突起部の先端形状を示す断面図である。 本発明の空気調和装置における取付板の実施形態３を示す平面図である。平面図である。

実施形態１．
以下、図面を参照しながら本発明の空気調和装置の実施形態について説明する。図１は本発明の空気調和装置の実施形態１を示す外観斜視図である。図１の空気調和装置１は、例えば暖房又は冷房を行う際の室外機であって、筐体２、ファン３、制御ユニット１０を備えている。筐体２はたとえば冷凍サイクルを構成する圧縮機及び熱交換器等を収容したものであって、筐体２には熱交換器に送風するための風の通路となる風路２Ａが形成されている。ファン３は、筐体２に形成された風路２Ａ内に風を送風するものであり、例えば筐体２の上部に取り付けられている。そして、ファン３が回転駆動することにより、風路２Ａ内に下側から上側に向かって空気が流れる。また、ファン３は空気調和装置の運転状態により回転数が変化するため、風路２Ａ内の風量も変化することになる。

図２は図１の空気調和装置に搭載された制御ユニットの一例を示す斜視図であり、図１及び図２を参照して制御ユニット１０について説明する。制御ユニット１０は、空気調和装置１を制御するものであり、制御箱１１、制御基板１２、リアクトルユニット２０を有している。制御基板１２は、リアクトルユニット２０とともに例えばインバータ回路等の電力変換回路が形成された基板であり、制御箱１１内に収容されている。制御箱１１は、例えば矩形状に形成されており、筐体２内の風路２Ａに隣接する位置に配置されている。したがって、制御箱１１の取付面１１Ａ側には風が流れるようになっている。なお、制御箱１１の形状は、矩形状に形成されている場合について例示しているが、これに限定されず、例えば角部に切欠が形成されている等の収容スペースに合わせた形状になっていてもよい。

リアクトルユニット２０は、コイルボビンに導線が巻線された大型のリアクトルであり、制御箱１１の取付面１１Ａから風路２Ａ側に突出して配置されている。制御箱１１の取付面１１Ａは風路２Ａに隣接しているため、リアクトルユニット２０は風路２Ａ内に配置された状態になっている。

図３は図２の制御箱内の制御基板により構成される電力変換回路の一例を示す回路図である。図３の電力変換回路は、ファンのモータ及び図示しない圧縮機のモータを駆動するものであり、制御基板１２上に実装されたノイズフィルタ１２Ａ、整流器１２Ｂ、平滑コンデンサ１２Ｃ及びインバータ回路１２Ｄと、リアクトルユニット２０から構成される力率改善用の直流リアクトルとを備えている。商用電源ＰＳから供給される交流電力は、ノイズフィルタ１２Ａにおいてノイズが除去された後に整流器１２Ｂにおいて直流に整流される。その後、整流された直流電力は、リアクトルユニット２０及び平滑コンデンサ１２Ｃにおいて平滑化され、インバータ回路１２Ｄに供給される。そして、インバータ回路１２Ｄにおいて所定のスイッチング動作が行われることにより、ファン及び圧縮機のモードＭが駆動される。

ここで、室外機の高馬力化に伴い、インバータ回路１２Ｄの消費電力及び発熱量が増大し、これに伴いリアクトルユニットの発熱量も増加する。そこで、リアクトルユニット２０の発熱が制御箱１１内の他の電子部品の熱ストレスになることを抑制するために、リアクトルユニット２０が風路２Ａ内に配置され、ファン３により形成される風路２Ａを流れる風が直接リアクトルユニット２０に当たることにより冷却が行われる。

図４及び図５は、図２の制御箱にリアクトルユニットが取り付けられた様子を示す斜視図であり、図６は、図２の制御箱に取り付けられたリアクトルユニットの一例を示す平面図である。図４及び図５に示すように、制御ユニット１０は、リアクトルユニット２０を制御箱１１に固定するための取付板３０を有している。制御箱１１には、風路２Ａに接する取付面１１Ａに開口１１ｘを有しており、取付板３０は、制御箱１１の開口１１ｘ上にネジ等の取付板用固定部材４１を用いて固定されている。

リアクトルユニット２０は、コイルボビン及び導線が樹脂封止されたリアクトル本体２１と、リアクトル本体２１の側面に取り付けられた保持治具２２と、リアクトル本体２１から延びる配線２３を備えている。保持治具２２は、例えばＬ字状に形成された金具であり、リアクトルユニット２０の両側面にそれぞれ固定されている。そして、保持治具２２は取付板３０にネジ等のユニット用固定部材４２により固定されることにより、リアクトルユニット２０が取付板３０に固定される。

取付板３０は、例えば平板形状に形成されており、リアクトルユニット２０の配線２３が挿入される配線穴３０ｘを有している。そして、取付板３０の配線穴３０ｘ上にリアクトルユニット２０がネジ等のユニット用固定部材４２により取付面１１Ａの内面側に固定される。また、リアクトルユニット２０の配線２３は、開口１１ｘ及び配線穴３０ｘを介して制御箱１１内の制御基板１２と電気的に接続される。このように、リアクトルユニット２０は、取付板３０を用いて、制御箱１１の取付面１１Ａから外側に突出するように制御箱１１に固定された状態になっている。

図７は図６の制御箱にリアクトルユニットが取り付けられた様子を示す断面図である。制御ユニット１０は、リアクトルユニット２０（リアクトル本体２１及び保持治具２２）と取付板３０との間に設けられたシーリング材５０を有している。シーリング材５０は、例えばエプトシーラ等の弾性体からなっており、リアクトルユニット２０と取付板３０との間に水が浸入するのを防止するものである。

ここで、取付板３０には、シーリング材５０に対向する対向面において、保持治具２２が取り付けられる部位に複数の突起部３１が形成されている。突起部３１は、例えば幅方向（矢印Ｘ方向）に延びるスリット状に形成されたものであって、高さ方向（矢印Ｚ方向）に複数形成されている。そして、リアクトルユニット２０の保持治具２２が取付板３０に取り付けられる際、突起部３１がシーリング材５０を押圧して圧縮する。すると、シーリング材５０が弾性変形し、リアクトルユニット２０（保持治具２２）と取付板３０との間の防水性が確保される。特に、図７においては、突起部３１は、ユニット用固定部材４２を囲むように複数設けられている。

このとき、突起部３１の高さによりシーリング材５０を押圧する圧縮率を管理し、防水性を担保することができる。この突起部３１の高さは、圧縮するシーリング材５０の特性に合わせた圧縮率になるように設定される。たとえば、シーリング材５０が１０ｍｍ厚であり、突起部３１の高さが２ｍｍである場合、シーリング材５０への圧縮率は８０％になり、シーリング材５０の防水性を担保することができる。さらに、リアクトルユニット２０は、シーリング材５０及び取付板３０を介して制御箱１１に取り付けられている。したがって、リアクトルユニット２０から発生した熱が制御箱１１側に熱伝達するのを抑制することができる。

また、シーリング材５０は、制御箱１１と取付板３０との間にも設けられており、取付板３０の制御箱１１に対向する部位にも突起部３１が設けられている。したがって、制御箱１１と取付板３０との間もシーリング材５０により防水性が担保された状態になっている。特に、図７において、突起部３１は、取付板用固定部材４１を囲うように複数設けられており、取付板用固定部材４１からの水の浸入を防止している。

なお、シーリング材５０は、取付板３０の配線穴３０ｘ上には設けられておらず、その部分が開口されている。一方、取付板３０の配線穴３０ｘの周縁とリアクトルユニット２０との間には例えば防水シリコン等からなる防水材５１が設けられている。これにより、配線穴３０ｘから水が浸入することを確実に防止することができる。

次に、図１〜図７を参照して、リアクトルユニット２０の取付工程について説明する。まず、リアクトルユニット２０の保持治具２２がユニット用固定部材４２を用いて取付板３０にシーリング材５０を挟み込むように取り付けられる。この際、シーリング材５０は、取付板３０の突起部３１から押圧され弾性変形する。その後、リアクトルユニット２０と取付板３０との間には、防水性を上げるために防水材５１が塗布される。そして、リアクトルユニット２０が制御箱１１の開口１１ｘに内側から挿入され、取付板３０が取付面１１Ａの内面側に取付板用固定部材４１を用いて取り付けられる。

上記実施形態１によれば、リアクトルユニット２０を制御箱１１から突出させて風路２Ａ内に配置してリアクトルユニット２０の効率的な冷却を行うことができる。また、取付板３０の突起部３１がシーリング材５０を押圧していることにより、水の浸入を防ぎ防水性を確保するとともに、リアクトルユニット２０から制御箱１１への熱伝達を抑制して断熱性を向上させることができる。

図８は図７の制御ユニットにおける水の浸入経路を示す模式図である。図８に示すように、水の浸入経路として、制御箱１１に形成された取付板用固定部材４１及びユニット用固定部材４２の挿入穴及び制御箱１１とリアクトルユニット２０（保持治具２２）との隙間が挙げられる。このとき、リアクトルユニット２０と取付板３０との間及び制御箱１１と取付板３０との間には、突起部３１により圧縮されたシーリング材５０が介在しているため、挿入穴からの浸入を防ぐことができる。なお、取付板用固定部材４１及びユニット用固定部材４２として防水性のあるネジ（例えばネジ山に防水性のある薬剤を塗布など）が使用されることで、浸入経路からの水の浸入をさらに防ぐことができる。

図９はリアクトルユニットが制御箱の外側の風路内に取り付けられた比較例を示す模式図、図１０は、図９のリアクトルユニットにおける固定部の周辺部位を示す断面図である。図９及び図１０において、リアクトル本体６１が取付カバー６２に収容された構造を有し、取付カバー６２のフランジ部においてシーリング材５０を介して制御箱１１に固定されている。そして、リアクトルユニットが風路２Ａ内に配置された状態になっている。しかしながら、リアクトルユニットが風路２Ａに露出していると雨水による漏電や金属導体の腐食など様々は問題が発生する。そのため、リアクトルユニットを雨水などの外的要因から保護する必要がある。また、リアクトルユニットが風路２Ａに配置される構造になっているが、リアクトル本体６１をカバーする取付カバー６２自体もリアクトル本体６１の影響を受けて高温になる。リアクトルユニットが制御箱１１に取り付けられているため、リアクトルユニットから制御箱１１へ熱伝達しやすい可能性がある。

また、制御箱１１が内側板金（ＢＡＳＥ板金）と外側板金（ＣＡＳＥ板金）の二重構造を有し、制御箱１１の外側板金側にリアクトルユニットを取り付けることも考えられる。この場合、内側板金には制御基板やその他の電気品を取り付け、電気品の取り付け時のネジの突出を二重構造により防ぎ防水性を担保する。この場合であっても、リアクトルユニットと外側板金との間にシーリング材５０が挿入され、防水性を確保することとなる。しかしながら、この構造では、シーリング材５０を潰しきるため、図８のような浸入経路に対しての防水性の確保が困難である。また、ユニット用固定部材４２のネジ先が外へ露出されるため、ユニット用固定部材４２における浸入経路に対しての防水性の確保が困難となる。

一方、図７に示すリアクトルユニット２０の取付構造において、突起部３１がシーリング材５０を圧縮させているため、シーリング材５０における防水性能を高め、水の浸入を確実に防止することができる。また、リアクトルユニット２０は取付板３０及びシーリング材５０を介して制御板に固定されているため、リアクトルユニット２０において発生した熱はシーリング材５０及び取付板３０を経由して制御箱１１へ伝わる経路になる。このように、リアクトルユニット２０で発生した熱の制御箱１１への熱伝達は取付板３０を介して行われるため、リアクトルユニット２０の発熱による制御箱１１内の制御基板等の他の電子部品への影響を抑制することができる。また、リアクトルユニット２０からの空気を介しての制御箱１１内への熱伝達に関しても、取付板３０により配線穴３０ｘを小さくできるため、その影響は小さくなる。

実施形態２．
図１１は本発明の空気調和装置における制御ユニットの取付板の実施形態２を示す斜視図であり、図１１を参照して取付板１３０について説明する。なお、図１１の取付板１３０において、図７の取付板３０と同一の構成を有する部位には同一の符号を付してその説明を省略する。図１１の取付板１３０が図７の取付板３０と異なる点は、突起部１３１の形状である。

図１２は図１１の突起部の一例を示す模式図である。図１２に示すように、突起部１３１は、先端１３１ｔが丸みを帯びた円弧形状を有しており、リアクトルユニット２０側に向かって先細り形状になるように形成されている。その結果、突起部１３１の先端１３１ｔにおいて、シーリング材５０を介して制御箱１１及び保持治具２２対向する面積が、平面状に形成されている場合に比べて小さくなっている。

上記実施形態２によれば、突起部１３１の先端１３１ｔが円弧形状を有していることにより、突起部１３１と制御箱１１及びリアクトルユニット２０との接触面積を小さくすることができるので、リアクトルユニット２０から制御箱１１への熱の伝達量を抑制することができる。この場合であっても、実施形態１と同様、突起部１３１がシーリング材５０を押圧して圧縮していることにより、防水性を向上させることができる。

実施形態３．
図１３は本発明の空気調和装置における制御ユニットの取付板の実施形態３を示す平面図であり、図１３を参照して取付板２３０について説明する。なお、図１３において、図１〜図１１の取付板３０、１３０と同一の構成を有する部位には同一の符号を付してその説明を省略する。図１３の取付板２３０が図１〜図１１の取付板３０、１３０と異なる点は、水の流れをガイドするガイドリブ２４１が設けられている点である。

図１３において、取付板２３０における取付板用固定部材４１に当たる部位の下方には、取付板用固定部材４１から滴下する水を配線穴３０ｘから外方へガイドするガイドリブ２４１が設けられている。このように、取付板用固定部材４１の下にガイドリブ２４１を配置することで、仮に取付板２３０の上部に水が染み出た場合、ガイドリブ２４１を伝って外へ誘導することができる。

例えば、各取付板用固定部材４１は防水性能を持ったネジを使用するが、仮に防水性能の劣化などが起き、ネジ山を伝って水が浸入し、取付板３０上部に染み出た場合、配線穴３０ｘまで水が浸入すると、配線２３を伝って水が制御箱１１内にまで浸入する可能性がある。一方、上記実施形態３によれば、このため、配線穴３０ｘには水が到達しないため、水に対しての制御箱１１の内部を保護することができる。このときのガイドリブ２４１の配置は、配線穴３０ｘへ到達しない配置であればよく、図１３の配置に限定するものではない。なお、ガイドリブ２４１を有する取付板２３０に実施形態２に示す突起部１３１を用いられてもよい。

本発明の実施形態は、上記実施形態に限定されない。例えば、突起部３１、１３１の設置位置及び高さは、上記実施の形態に限らず、適宜設定することができる。また、リアクトルユニット２０が保持治具２２を用いて取付板３０に固定される場合について例示しているが、リアクトルユニット２０が取付板３０に固定される構造を有するものであれば、取付構造は問わない。

１ 空気調和装置、２ 筐体、２Ａ 風路、３ ファン、１０ 制御ユニット、１１ 制御箱、１１Ａ 取付面、１１ｘ 開口、１２ 制御基板、１２Ａ ノイズフィルタ、１２Ｂ 整流器、１２Ｃ 平滑コンデンサ、１２Ｄ インバータ回路、２０ リアクトルユニット、２１ リアクトル本体、２２ 保持治具、２３ 配線、３０、１３０、２３０ 取付板、３０ｘ 配線穴、３１、１３１ 突起部、４１ 取付板用固定部材、４２ ユニット用固定部材、５０ シーリング材、５１ 防水材、１３１ｔ 先端、２４１ ガイドリブ。

Claims (5)

1. 風路が形成された筐体と、
   前記筐体に取り付けられ、前記風路内に空気を送風するファンと、
   前記筐体内における前記風路に隣接する位置に配置された制御ユニットと
   を備え、
   前記制御ユニットは、
   制御基板を収容し、前記風路に接する取付面に開口を有する制御箱と、
   前記制御基板に電気的に接続されるリアクトルユニットと、
   前記制御箱の取付面の内面側から前記開口上に固定され、前記リアクトルユニットを前記制御箱の前記開口から前記風路内に突出させて保持する取付板と、
   前記取付板と前記リアクトルユニットとの間に設けられ、弾性体からなるシーリング材と
   を有し、
   前記リアクトルユニットは、前記取付板にユニット用固定部材を用いて固定されており、
   前記取付板は、前記リアクトルユニットと対向する部位に前記シーリング材を押圧して弾性変形させる突起部を有し、
   前記突起部は、前記ユニット用固定部材を囲むように複数設けられている
   空気調和装置の室外機。
2. 前記シーリング材は、前記取付板と前記制御箱との間に設けられており、
   前記取付板は、複数の前記突起部を有するものであって、前記制御箱と対向する部位に前記突起部を有し、
   前記取付板は、前記制御箱に取付板用固定部材を用いて固定されており、
   前記突起部は、前記取付板用固定部材を囲むように設けられている
   請求項１に記載の空気調和装置の室外機。
3. 前記取付板は、前記リアクトルユニットの配線が挿入される配線穴を有し、
   前記配線穴の周縁と前記リアクトルユニットとの間には防水材が設けられている請求項１又は２に記載の空気調和装置の室外機。
4. 前記取付板の突起部は、先端が円弧形状を有するものである請求項１〜３のいずれか１項に記載の空気調和装置の室外機。
5. 前記取付板は、前記制御箱に取付板用固定部材を用いて固定されており、
   前記取付板の前記取付板用固定部材が設けられた部位の下方には、前記取付板用固定部材から滴下する水を前記開口から外方へガイドするガイドリブが設けられている請求項１〜４のいずれか１項に記載の空気調和装置の室外機。

Images