JP6833014B2

JP6833014B2 - 冷凍サイクル装置

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Publication number: JP6833014B2
Application number: JP2019508380A
Authority: JP
Inventors: 成雄梅原; 啓輔森
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2017-03-28
Filing date: 2017-03-28
Publication date: 2021-02-24
Anticipated expiration: 2037-03-28
Also published as: EP3604942B1; WO2018179083A1; US20200011545A1; CN110462298B; CN110462298A; JPWO2018179083A1; EP3604942A1; US11168901B2; EP3604942A4

Description

本発明は、室外機を備えた冷凍サイクル装置に関する。

特許文献１に開示されるリアクタは、基台部と、基台部に設けられたコアと、コアに形成された巻線収容空間に収容された巻線と、コアの外周面と巻線の外周面とに内周面が接触するように設けられた筒状の伝熱部材とを備える。特許文献１に開示されるリアクタでは、コアの熱を筒状の伝熱部材に伝える構造にすることで、コアの放熱性を高めている。

特開２０１４−１２７５１５号公報

しかしながら、特許文献１に開示されるリアクタでは、筒状の伝熱部材に伝えられた熱を放熱器に伝えるための別の伝達部材として、Ｌ字に形成された複雑な部材が必要であるため、リアクタの放熱構造が複雑になるという課題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、構造を複雑化することなくコアの放熱効率を向上できる冷凍サイクル装置を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の冷凍サイクル装置は、室外機の筐体内を送風機室と機械室とに仕切る仕切り板と、仕切り板の機械室側に取付けられたリアクタと、リアクタを仕切り板に固定する固定部材と、リアクタと仕切り板との間に設けられた板状の第１の伝熱部材とを備える。第１の伝熱部材の熱抵抗は、固定部材の熱抵抗よりも小さい。仕切り板には、第１の伝熱部材と対向する部分に第１の伝熱部材よりも幅広であって水平方向に延び、気泡を逃がすための複数の溝が互いに間隔をおいて形成されている。

本発明に係る冷凍サイクル装置は、構造を複雑化することなくコアの放熱効率を向上できるという効果を奏する。

本実施の形態に係る冷凍サイクル装置の一例である空気調和装置の構成図図１に示す駆動回路の一例を示す図図１の仕切り板に設けられたリアクタ及び第１の伝熱部材の拡大図図３に示す仕切り板の板面に複数の溝を設けて仕切り板と第１の伝熱部材との間に混入した気泡を逃がす構造を説明するための図図３に示すリアクタの第１の変形例を示す図図３に示すリアクタの第２の変形例を示す図図３に示すリアクタの第３の変形例を示す図図５に示すリアクタの変形例を示す図図８に示す伝熱部材保護板の挿入孔が形成された仕切り板の斜視図凸部を有する仕切り板に図５のリアクタを取付けた例を示す図

以下に、本発明の実施の形態に係る冷凍サイクル装置を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態．
図１は本実施の形態に係る冷凍サイクル装置の一例である空気調和装置の構成図である。図１に示す空気調和装置１００は、室外機１と、室内機２と、室外機１及び室内機２を相互に接続して冷媒が流れる冷媒配管３と、室外機１及び室内機２を相互に接続する室内外配線４とを備える。室内外配線４には、室内機２から室外機１へ供給される電力と、室内機２と室外機１との間において相互に伝送される信号とが伝送される。図１では、右手系のＸＹＺ座標において、鉛直方向がＸ軸方向とされ、水平方向がＹ軸方向とされ、Ｘ軸方向及びＹ軸方向の双方に直交する方向がＺ軸方向とされる。

図１に示すように室外機１は、筐体１０と、送風ファン１１と、送風ファン１１を駆動するファン駆動モータ１１ａと、筐体１０内を送風機室２０と機械室２１とに仕切る仕切り板１２と、圧縮機１３と、圧縮機１３を駆動する圧縮機駆動モータ１３ａと、モータ駆動部１４とを備える。

モータ駆動部１４は、ファン駆動モータ１１ａ及び圧縮機駆動モータ１３ａを駆動するための交流電圧を発生する駆動回路１４ａと、駆動回路１４ａが実装される回路基板１４ｂと、駆動回路１４ａで発生した熱を放熱する放熱部１４ｃとを備える。

回路基板１４ｂは、仕切り板１２のＸ軸方向の上端部に設けられ、Ｙ軸方向において仕切り板１２を跨ぐように配置される。回路基板１４ｂの送風機室２０側には、ファン駆動モータ１１ａ及び圧縮機駆動モータ１３ａの駆動時における発熱温度が高温となるインバータ回路が設置される。回路基板１４ｂの送風機室２０側には、ファン駆動モータ１１ａ及び圧縮機駆動モータ１３ａの駆動時における発熱温度がインバータ回路よりも低温となるコンバータ回路及び制御回路が設置される。放熱部１４ｃは、インバータ回路で発生した熱を送風機室２０に放熱するため回路基板１４ｂの送風機室２０側に設置される。

送風機室２０には、送風ファン１１及びファン駆動モータ１１ａが設置されている。機械室２１には、圧縮機１３、リアクタ５１及びコンデンサ５２が設置されている。リアクタ５１及びコンデンサ５２は、前述したコンバータ回路の一部を構成する。リアクタ５１は、仕切り板１２のＹ軸方向における機械室２１側の板面１２ａに固定されている。仕切り板１２の板面１２ａとリアクタ５１との間には、板状の第１の伝熱部材５が設けられている。

第１の伝熱部材５は、絶縁性及び高熱伝導性を有するシートである。具体的には、第１の伝熱部材５は、絶縁性のシートに、熱伝導性の高い粒子又は熱伝導性の高い粉体を混合させることにより製造された部材である。絶縁性のシートの材料には、シリコーンゴム、ポリイソブチレンゴム又はアクリルゴムを例示できる。熱伝導性の高い粒子又は熱伝導性の高い粉体の材料には、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、酸化亜鉛、シリカ又はマイカを例示できる。第１の伝熱部材５は、絶縁性及び高熱伝導性に加えて、柔軟で弾力も有する。

図２は図１に示す駆動回路の一例を示す図である。図２では、図１に示すファン駆動モータ１１ａを駆動する回路の一例が示され、圧縮機駆動モータ１３ａを駆動する回路の図示は省略されている。

駆動回路１４ａは、交流電源２００の交流電圧を直流電圧に変換するコンバータ回路１４１と、コンバータ回路１４１から出力される直流電圧を交流電圧に変換してファン駆動モータ１１ａを駆動するインバータ回路１４２と、コンバータ回路１４１及びインバータ回路１４２を制御するための駆動信号１４３ａ，１４３ｂを生成して出力する制御回路１４３と、インバータ回路１４２から出力される電流の値を計測する複数の電流計測部１４４ａ，１４４ｂとを備える。

コンバータ回路１４１は、交流電源２００から供給される交流電圧を整流する整流器５０と、チョークコイルとして機能するリアクタ５１と、整流器５０で整流された電圧を平滑するコンデンサ５２と、コンデンサ５２の両端電圧を検出する電圧検出部５３と、リアクタ５１を介して整流器５０に並列接続されたスイッチング素子５４と、コンデンサ５２に充電された電荷のスイッチング素子５４への逆流を防止する逆流防止素子５５とを備える。

整流器５０はダイオードブリッジによる全波整流回路である。リアクタ５１の一端は、整流器５０の正側出力端５０ａに接続され、リアクタ５１の他端は、逆流防止素子５５のアノードとスイッチング素子５４の一端とに接続される。逆流防止素子５５のカソードは、コンデンサ５２の一端と正側直流母線４０とに接続される。コンデンサ５２の他端は、スイッチング素子５４の他端と負側直流母線４１とに接続される。整流器５０の負側出力端５０ｂは、スイッチング素子５４の他端とコンデンサ５２の他端と負側直流母線４１とに接続される。

駆動回路１４ａの動作を説明する。交流電源２００の交流電圧がコンバータ回路１４１に印加され、コンバータ回路１４１で変換された直流電圧はインバータ回路１４２で可変周波数の交流電圧に変換される。インバータ回路１４２から出力される交流電圧により、ファン駆動モータ１１ａを構成する不図示の回転子が回転する。制御回路１４３は、駆動回路１４ａの外部から与えられる目標回転数の指令と電流計測部１４４ａ，１４４ｂで計測された電流とに基づいて、ファン駆動モータ１１ａを駆動するための出力電圧を演算する。制御回路１４３は、演算した出力電圧に対応するＰＷＭ信号を生成し、ＰＷＭ信号を、スイッチング素子５４とインバータ回路１４２を構成する不図示のスイッチング素子群とを駆動可能な駆動信号１４３ａ，１４３ｂに変換して出力する。

制御回路１４３から出力される駆動信号１４３ａによりコンバータ回路１４１のスイッチング素子５４がオンされたとき、リアクタ５１にエネルギーが蓄積される。その後、スイッチング素子５４がオフされたとき、逆流防止素子５５が導通してリアクタ５１に蓄積されたエネルギーがインバータ回路１４２へ出力される。スイッチング素子５４がオンオフを繰り返すことにより、整流器５０から出力された直流電圧が異なる値の電圧に変換される。

ここでリアクタ５１は、巻線とコアとを組み合わせて構成される。リアクタ５１の巻線の抵抗値をＲ、リアクタ５１の巻線に流れる電流をＩとしたとき、リアクタ５１の銅損がＲ＊Ｉ＾２で表される。抵抗値Ｒは、電流Ｉの直流成分に対しての直流抵抗と、高周波成分に対しての交流抵抗がある。交流抵抗は表皮効果により周波数が高くなるほど増加する。すなわち周波数が高くなるほど巻線の銅損が増加する。一方、リアクタ５１のコアには、鉄損である渦電流損及びヒステリシス損が発生する。従ってリアクタ５１では、銅損及び鉄損による熱が生じる。コンデンサ５２が電解コンデンサである場合、リアクタ５１で発生した熱の影響により電解コンデンサ内の電解液が蒸発すると、電解コンデンサのインピーダンスが大きくなる。電解コンデンサのインピーダンスが大きくなると、コンバータ回路１４１における電圧変換効率の低下を招くことになる。

本実施の形態では、仕切り板１２の板面１２ａとリアクタ５１との間に第１の伝熱部材５が設けられることにより、リアクタ５１が効果的に冷却される。リアクタ５１が冷却されることにより、リアクタ５１の巻線及びコアの放熱性が高まり、銅損及び鉄損に起因して発生する熱によるコンデンサ５２への影響が軽減され、また、コンデンサ５２以外の電子部品への影響も軽減される。

図３は図１の仕切り板に設けられたリアクタ及び第１の伝熱部材の拡大図である。図３に示すようにリアクタ５１は、複数の電磁鋼板をＸ軸方向に積層して構成されたコア５１ａと、コア５１ａに巻かれた巻線５１ｂと、巻線５１ｂと電気的に接続される端子台５１ｃと、コア５１ａを仕切り板１２の板面１２ａに固定するための一対の固定部材５１ｄ，５１ｅとを備える。

一対の固定部材５１ｄ，５１ｅのそれぞれの材料としては、アルミニウム合金、オーステナイト系ステンレス合金、銅合金、鋳鉄、鋼又は鉄合金を例示できる。なお、第１の伝熱部材５の熱伝導率は、一対の固定部材５１ｄ，５１ｅの熱伝導率よりも高い。また、第１の伝熱部材５の熱抵抗は、一対の固定部材５１ｄ，５１ｅの熱抵抗よりも小さい。

端子台５１ｃには一対の導電性ピン５１ｃ１，５１ｃ２が設けられている。導電性ピン５１ｃ１は、巻線５１ｂを構成するワイヤの一端と電気的に接続されると共に、図２に示す整流器５０の正側出力端５０ａと電気的に接続される。導電性ピン５１ｃ２は、巻線５１ｂを構成するワイヤの他端と電気的に接続されると共に、図２に示す整流器５０の負側出力端５０ｂと電気的に接続される。

固定部材５１ｄは、平坦な板材を折り曲げてＬ字状に形成された部材である。固定部材５１ｄは、コア５１ａのＸ軸方向の一端面５１ａ１に接する基部５１ｄ１と、基部５１ｄ１の端部からＸ軸方向に折り曲げられた屈曲部５１ｄ２と、屈曲部５１ｄ２からＸ軸方向に伸びるフランジ部５１ｄ３とを備える。フランジ部５１ｄ３が伸びる方向は、基部５１ｄ１のコア５１ａとは反対側となる方向である。基部５１ｄ１はコア５１ａの一端面５１ａ１に溶接されている。

フランジ部５１ｄ３には、Ｙ軸方向に貫通する一対の貫通孔５１ｄ３１が形成されている。一対の貫通孔５１ｄ３１のそれぞれは互いにＺ軸方向に離間している。一対の貫通孔５１ｄ３１に不図示の締結部材は挿入され、この締結部材が仕切り板１２にねじ込まれることにより、リアクタ５１が仕切り板１２に固定される。

固定部材５１ｅは、平坦な板材を折り曲げてＬ字状に形成された部材である。固定部材５１ｅは、コア５１ａのＸ軸方向の他端面５１ａ２に接する基部５１ｅ１と、基部５１ｅ１の端部からＸ軸方向に折り曲げられた屈曲部５１ｅ２と、屈曲部５１ｅ２からＸ軸方向に伸びるフランジ部５１ｅ３とを備える。フランジ部５１ｅ３が伸びる方向は、基部５１ｅ１のコア５１ａとは反対側となる方向である。基部５１ｅ１はコア５１ａの他端面５１ａ２に溶接されている。

仕切り板１２の板面１２ａには、フランジ部５１ｅ３を保持するための一対の係り止め部材１２ｂが設けられている。一対の係り止め部材１２ｂのそれぞれはＺ軸方向に互いに離間している。

リアクタ５１を仕切り板１２に固定するときの手順は以下の通りである。
（１）仕切り板１２に第１の伝熱部材５が取付けられる。
（２）仕切り板１２の板面１２ａと係り止め部材１２ｂとの間の隙間に、フランジ部５１ｅ３の角部が挿入される。これによりフランジ部５１ｅ３が一対の係り止め部材１２ｂに係り止めされる。
（３）一対の貫通孔５１ｄ３１のそれぞれに挿入された締結部材が仕切り板１２にねじ込まれることにより、リアクタ５１の固定部材５１ｄが仕切り板１２に固定される。また、締結部材がねじ込まれることにより、固定部材５１ｄに接続されたコア５１ａと仕切り板１２との間が狭まり、第１の伝熱部材５がＹ軸方向に押しつぶされる。すなわち第１の伝熱部材５に一定の圧力が加えられた状態となる。

ここで、押しつぶされる前の第１の伝熱部材５のＹ軸方向の厚みを「Ｔ」とし、第１の伝熱部材５を設けずに仕切り板１２にリアクタ５１を固定したときのコア５１ａから仕切り板１２の板面１２ａまでの隙間の幅を「Ｗ」としたとき、第１の伝熱部材５の厚みＴは、隙間の幅Ｗよりも大きい。

第１の伝熱部材５は柔軟な素材で構成されているため、第１の伝熱部材５が押しつぶされることにより、仕切り板１２の板面１２ａに第１の伝熱部材５が密着すると共に、コア５１ａに第１の伝熱部材５が密着する。従って、コア５１ａと第１の伝熱部材５と仕切り板１２とが熱的に接続されると共に、コア５１ａと一対の固定部材５１ｄ，５１ｅと仕切り板１２とが熱的に接続される。そのため、第１の伝熱部材５を用いることなく、一対の固定部材５１ｄ，５１ｅを用いてコア５１ａを仕切り板１２に固定した場合に比べて、仕切り板１２とコア５１ａとの間の熱抵抗が低減され、コア５１ａの放熱効率が向上する。

なお、仕切り板１２へのコア５１ａの固定構造は、第１の伝熱部材５へ一定の圧力が加わるようにコア５１ａを固定できれば、図示例に限定されず、第１の伝熱部材５へ一定の圧力が加わるように一対の固定部材５１ｄ，５１ｅが仕切り板１２に押し付けられた状態で、一対の固定部材５１ｄ，５１ｅが仕切り板１２に溶接されてもよい。

なお、第１の伝熱部材５をＹ軸方向から平面視したときの第１の伝熱部材５の面積は、コア５１ａの仕切り板１２側の端面の面積と同様であることが望ましいが、第１の伝熱部材５がコア５１ａに面接触する構造であればこれに限定されず、コア５１ａの仕切り板１２側の端面の面積よりも僅かに大きくてもよいし、コア５１ａの仕切り板１２側の端面の面積よりも僅かに小さくてもよい。

図４は図３に示す仕切り板の板面に複数の溝を設けて仕切り板と第１の伝熱部材との間に混入した気泡を逃がす構造を説明するための図である。図４に示すように仕切り板１２の板面１２ａには、第１の伝熱部材５よりも幅広の複数の溝１２ｃが形成されている。複数の溝１２ｃは、仕切り板１２の板面１２ａの内、第１の伝熱部材５と対向する部分に形成されている。複数の溝１２ｃのそれぞれは、互いにＸ軸方向に離間し、またＺ軸方向に伸びている。複数の溝１２ｃのそれぞれのＹ軸方向における深さは、圧力が加えられた第１の伝熱部材５が溝１２ｃの底部に接触できる寸法に設定されている。

第１の伝熱部材５は、溝１２ｃのＺ軸方向の一端から他端までの領域の内、一部を覆うようにして仕切り板１２に設けられる。

複数の溝１２ｃが形成されていない場合、第１の伝熱部材５と仕切り板１２との間に気泡が混入し、この気泡によって熱伝導率が低下して、図３に示すコア５１ａの温度が下がりに難くなる場合がある。図４に示すように仕切り板１２に複数の溝１２ｃを設けることにより、第１の伝熱部材５と仕切り板１２との間に気泡が混入した場合でも、気泡を溝１２ｃから逃がすことができる。

次に熱の移動について説明する。図３に示す巻線５１ｂに電流が流れると、前述した鉄損及び銅損が発生し、これらの損失によりコア５１ａ及び巻線５１ｂが発熱し、コア５１ａ及び巻線５１ｂの温度が上昇する。

巻線５１ｂで発生した熱がリアクタ５１の周辺の空間とコア５１ａとに伝わることにより、リアクタ５１の周辺の空間の温度とコア５１ａの温度とが上昇する。そして、巻線５１ｂの温度が、リアクタ５１の周辺の空間の温度又はコア５１ａの温度と等しくなったとき、巻線５１ｂの温度上昇が止まり、巻線５１ｂの温度は一定の値を示す。

一方、コア５１ａで発生した熱と巻線５１ｂからコア５１ａに伝わった熱とは、リアクタ５１の周辺の空間と、一対の固定部材５１ｄ，５１ｅと、第１の伝熱部材５とに伝わる。リアクタ５１の周辺の空間と、一対の固定部材５１ｄ，５１ｅと、第１の伝熱部材５とに伝わった熱により、リアクタ５１の周辺の空間の温度と、一対の固定部材５１ｄ，５１ｅの温度と、第１の伝熱部材５の温度とが上昇する。そして、コア５１ａの温度が、リアクタ５１の周辺の空間の温度、一対の固定部材５１ｄ，５１ｅの温度又は第１の伝熱部材５の温度と等しくなったとき、コア５１ａの温度上昇が止まり、コア５１ａの温度は一定の値を示す。

コア５１ａから一対の固定部材５１ｄ，５１ｅに伝わった熱は、リアクタ５１の周辺の空間と仕切り板１２とに伝わる。また、コア５１ａから第１の伝熱部材５に伝わった熱は、仕切り板１２に伝わる。前述したように、第１の伝熱部材５の熱伝導率は一対の固定部材５１ｄ，５１ｅの熱伝導率よりも高いため、コア５１ａの熱の大半は第１の伝熱部材５を介して仕切り板１２に伝わる。

図１に示される送風ファン１１が回転することにより送風機室２０に空気の流れが生じて、仕切り板１２の表面に形成される温度境界層の発達が抑制される。これにより送風機室２０に流れる空気と仕切り板１２との間における熱交換量が向上し、仕切り板１２が冷やされ、コア５１ａが効果的に冷却される。

また、本実施の形態では、第１の伝熱部材５が用いられていない場合に比べて、コア５１ａの温度上昇が抑制されるため、鉄損が大きくても安価な材料を用いて、コア５１ａの製造が可能となり、コア５１ａの製造コストが低減される。

また、固定部材５１ｄに挿入される締結部材の締結が完全でないために固定部材５１ｄと仕切り板１２との間に僅かな隙間が生じている場合でも、本実施の形態では、第１の伝熱部材５により、コア５１ａの熱を仕切り板１２へ効果的に伝えることができる。従って、本実施の形態では、固定部材５１ｄの取付け不良が生じている場合でも、コア５１ａを効果的に冷却できるため、リアクタ５１の信頼性が向上する。

また、一対の固定部材５１ｄ，５１ｅのそれぞれに僅かな歪みがあり、又は仕切り板１２に僅かな歪みがある場合でも、柔軟な部材で構成された第１の伝熱部材５がコア５１ａ及び仕切り板１２に接触しているため、コア５１ａの熱を仕切り板１２へ効果的に伝えることができる。従って、本実施の形態では、一対の固定部材５１ｄ，５１ｅ又は仕切り板１２に高い製作精度を要求しなくともコア５１ａを効果的に冷却できるため、一対の固定部材５１ｄ，５１ｅ又は仕切り板１２の製造コストの低減が可能であり、またリアクタ５１の信頼性が向上する。

図５は図３に示すリアクタの第１の変形例を示す図である。図３に示すリアクタ５１と図５に示すリアクタ５１Ａとの相違点は、リアクタ５１Ａには図３に示す一対の固定部材５１ｄ，５１ｅの代わりに板状の固定部材５１０ｄが用いられていることである。

固定部材５１０ｄはコア５１ａに溶接されている。コア５１ａへの固定部材５１０ｄの溶接箇所は、コア５１ａのＹ軸方向における仕切り板１２側の一端面５１ａ３である。固定部材５１０ｄの材料としては、アルミニウム合金、オーステナイト系ステンレス合金、銅合金、鋳鉄、鋼又は鉄合金を例示できる。第１の伝熱部材５の熱伝導率は、固定部材５１０ｄの熱伝導率よりも高い。

固定部材５１０ｄには開口部５１ｆが形成されている。開口部５１ｆは、コア５１ａのＹ軸方向の一端面５１ａ３を、仕切り板１２に向かって投影してなる領域内に形成されている。開口部５１ｆには第１の伝熱部材５が収納される。

開口部５１ｆに第１の伝熱部材５が収納された状態で、一対の貫通孔５１ｄ３１には不図示の締結部材が挿入され、当該締結部材が仕切り板１２にねじ込まれることにより、固定部材５１０ｄが仕切り板１２に固定される。このとき第１の伝熱部材５にはＹ軸方向に圧力が加えられ、第１の伝熱部材５が押しつぶされる。

押しつぶされる前の第１の伝熱部材５のＹ軸方向の厚みを「Ｔ」とし、固定部材５１０ｄのＹ軸方向の厚みを「Ｔ１」としたとき、第１の伝熱部材５の厚みＴは、固定部材５１０ｄの厚みＴ１よりも大きい。第１の伝熱部材５は柔軟な素材で構成されているため、第１の伝熱部材５がＹ軸方向に押しつぶされることにより、仕切り板１２の板面１２ａに第１の伝熱部材５が密着すると共に、コア５１ａに第１の伝熱部材５が密着する。従って、第１の伝熱部材５を用いることなく、固定部材５１０ｄを用いてコア５１ａを仕切り板１２に固定した場合に比べて、仕切り板１２とコア５１ａとの間の熱抵抗が低減され、コア５１ａの放熱効率が向上する。

このように図５に示すリアクタ５１Ａでは、図３に示すリアクタ５１と同等の効果が得られると共に、板状の１枚の固定部材５１０ｄを用いてコア５１ａを固定できるため、リアクタ５１の構造を簡素化できる。

図６は図３に示すリアクタの第２の変形例を示す図である。図３に示すリアクタ５１と図６に示すリアクタ５１Ｂとの相違点は、図６に示すリアクタ５１Ｂには、第２の伝熱部材６と、第２の伝熱部材６の周囲を覆う断熱部材７とが用いられていることである。

第２の伝熱部材６は、コア５１ａの一端面５１ａ１及び他端面５１ａ２のそれぞれからＸ軸方向に突出する巻線５１ｂの外周面を覆うと共に、コア５１ａのＺ軸方向の両端面を覆う。第２の伝熱部材６の内周面は、巻線５１ｂの外周面の一部に接すると共に、コア５１ａのＺ軸方向の両端面に接している。第２の伝熱部材６の外周面は、断熱部材７の内周面に接している。

断熱部材７の材料にはシリカエアロゲルを例示できる。断熱部材７は、シリカエアロゲルを含む繊維シートであり、柔軟で薄い断熱部材である。断熱部材７の厚さは０．２ｍｍ前後である。断熱部材７の熱伝導率は、第１の伝熱部材５及び第２の伝熱部材６のそれぞれの熱伝導率よりも低い。また断熱部材７の熱抵抗は、第１の伝熱部材５及び第２の伝熱部材６のそれぞれの熱抵抗よりも大きい。

断熱部材７は、薄い部材であるため、リアクタ５１Ｂの周辺の空間が狭くても、リアクタ５１Ｂの仕切り板１２への固定に支障を与えることがない。なお、断熱部材７の厚さは、０．２ｍｍ前後に限定されず、リアクタ５１Ｂの周辺の空間の大きさを勘案して、０．２ｍｍよりも薄くし、又は０．２ｍｍよりも厚くしてもよい。また、断熱部材７の厚さは、仕切り板１２とコア５１ａとの間の熱抵抗、すなわち必要な断熱量を勘案して、０．２ｍｍよりも薄くし、又は０．２ｍｍよりも厚くしてもよい。

第２の伝熱部材６は、その熱伝導率が断熱部材７の熱伝導率よりも高い材料を用いて製作したものであればよく、第１の伝熱部材５と同じ熱伝導率の材料を用いて製作したものでもよいし、リアクタ５１Ｂの取付け位置又は必要な断熱量を勘案して、第１の伝熱部材５とは異なる熱伝導率の材料を用いて製作したものでもよい。第２の伝熱部材６の厚さは、巻線５１ｂの発熱量と、巻線５１ｂとコア５１ａとの間の熱伝導率とを勘案して、決定される。

次に熱の移動について説明する。巻線５１ｂで発生した熱がリアクタ５１Ｂの周辺の空間とコア５１ａと第２の伝熱部材６とに伝わることにより、リアクタ５１Ｂの周辺の空間の温度とコア５１ａの温度と第２の伝熱部材６の温度とが上昇する。

リアクタ５１Ｂの周辺の空間の温度が上昇することにより、図１に示すモータ駆動部１４の温度が上昇する。温度上昇に対して、モータ駆動部１４を構成する電子部品には耐熱対策が必要であり、この対策に伴うモータ駆動部１４の製造コストが上昇する場合がある。

図６に示すリアクタ５１Ｂでは、断熱部材７により第２の伝熱部材６が覆われているため、巻線５１ｂで発生した熱のリアクタ５１Ｂの周辺の空間への放射が抑制される。なお、図６に示すリアクタ５１Ｂでは、巻線５１ｂのＹ軸方向の端部が露出しているため、リアクタ５１Ｂの周辺の空間への熱の放射をより一層抑制するためには、巻線５１ｂのＹ軸方向の端部も、第２の伝熱部材６及び断熱部材７で覆うことが望ましい。

一方、コア５１ａで発生した熱と、巻線５１ｂから直接コア５１ａに伝わった熱と、第２の伝熱部材６を介して巻線５１ｂからコア５１ａに伝わった熱とは、リアクタ５１Ｂの周辺の空間と、一対の固定部材５１ｄ，５１ｅと、第１の伝熱部材５とに伝わる。第１の伝熱部材５に伝わった熱は仕切り板１２に伝わる。

なお、図６に示すリアクタ５１Ｂでは、コア５１ａのＺ軸方向の両端面の一部と、コア５１ａのＹ軸方向の他端面５１ａ４とが露出している。そのため、リアクタ５１Ｂの周辺の空間への熱の放射をより一層抑制するためには、コア５１ａのＺ軸方向の両端面の全体と、コア５１ａのＹ軸方向の他端面５１ａ４とに関しても、第２の伝熱部材６及び断熱部材７で覆うことが望ましい。

巻線５１ｂの温度は、第２の伝熱部材６の厚さと、第２の伝熱部材６の熱伝導率と、仕切り板１２に当たる風の量と、仕切り板１２に当たる風の温度とにより変動するが、巻線５１ｂの温度を下げることができれば、リアクタ５１Ｂを小型化できる。

また、図６に示すリアクタ５１Ｂでは、断熱部材７によりリアクタ５１Ｂの周辺の空間へ伝わる熱の量を抑制できるため、断熱部材７が設けられていないときに比べて、モータ駆動部１４を構成する電子部品の熱対策を軽減でき、また、当該電子部品の寿命が向上し、またモータ駆動部１４の信頼性が向上する。また、図６に示すリアクタ５１Ｂでは、モータ駆動部１４を構成する電子部品の温度に対する要求条件を下げても、断熱部材７が設けられていない場合における電子部品の寿命を確保できる可能性があるため、相対的にモータ駆動部１４の製造コストを低減できる。これらの効果は、高負荷領域でモータ駆動部１４が動作した際、巻線５１ｂの温度が高温になる場合でも、同様である。

なお、図６に示すリアクタ５１Ｂでは、第２の伝熱部材６が用いられているが、リアクタ５１Ｂは、第２の伝熱部材６を用いずに、断熱部材７のみ用いてもよい。このように構成した場合、巻線５１ｂの温度は、第２の伝熱部材６が用いられている場合の巻線５１ｂの温度よりも高い値を示すが、断熱部材７によりリアクタ５１Ｂの周辺の空間へ伝わる熱の量を抑制できるため、モータ駆動部１４を構成する電子部品への熱の影響を軽減できる。なお、第２の伝熱部材６が用いられていない場合、リアクタ５１Ｂを小型化することはできないが、第２の伝熱部材６が併用されている場合に比べて、リアクタ５１Ｂの製造コストを低減できる。

なお、断熱部材７を第２の伝熱部材６の外周面に設ける際、第２の伝熱部材６の外周面に一定の圧力が加わるように断熱部材７を設けることが望ましい。これにより第２の伝熱部材６とコア５１ａとの間の接触圧力が向上し、また、第２の伝熱部材６と巻線５１ｂとの接触圧力が向上するため、第２の伝熱部材６とコア５１ａとの間の熱抵抗が下がり、また、第２の伝熱部材６と巻線５１ｂとの間の熱抵抗が下がることが期待できる。従って、巻線５１ｂとコア５１ａと第２の伝熱部材６と第１の伝熱部材５との間の熱伝導率が向上し、リアクタ５１Ｂの温度をより一層低減できる。

以上のように図６に示すリアクタ５１Ｂでは、第２の伝熱部材６による伝熱経路が追加されているため、リアクタ５１Ｂで発生した熱が仕切り板１２に効率良く伝わり、リアクタ５１Ｂの温度をより一層低減できる。また、図６に示すリアクタ５１Ｂでは、リアクタ５１Ｂの周辺の空間への熱の放射が抑制されるため、モータ駆動部１４の温度定格を一定にしたままコストを増加させることなく電流容量を向上させることができる。従って、空気調和装置１００の能力を向上させることができ、モータ駆動部１４の温度定格及び電流容量を一定にしたまま高外気対応型の空気調和装置１００を実現できる。

図７は図３に示すリアクタの第３の変形例を示す図である。図３に示すリアクタ５１と図６に示すリアクタ５１Ｃとの相違点は、リアクタ５１Ｃでは、図３に示す固定部材５１ｅの代わりに第３の伝熱部材３２が用いられていることである。

仕切り板１２にはリアクタ支持台３１が固定されている。リアクタ支持台３１の材料としては、アルミニウム合金、オーステナイト系ステンレス合金、銅合金、鋳鉄、鋼又は鉄合金を例示できる。リアクタ支持台３１は仕切り板１２に固定される固定部材３１ａと、固定部材３１ａからＹ軸方向に伸びる支持部材３１ｂとを備える。支持部材３１ｂは、コア５１ａのＸ軸方向の他端面５１ａ２側に設けられている。

支持部材３１ｂとコア５１ａの他端面５１ａ２との間には、第３の伝熱部材３２が設けられている。第３の伝熱部材３２のＸ軸方向の一端面は、コア５１ａの他端面５１ａ２に接しており、第３の伝熱部材３２のＸ軸方向の他端面は支持部材３１ｂに接している。また、第３の伝熱部材３２の内側には巻線５１ｂが接している。第３の伝熱部材３２の熱伝導率は、固定部材５１ｄの熱伝導率よりも高く、かつ、リアクタ支持台３１の熱伝導率よりも高い。また第３の伝熱部材３２の熱抵抗は、固定部材５１ｄの熱抵抗よりも小さく、かつ、リアクタ支持台３１の熱抵抗よりも小さい。

次に熱の移動について説明する。巻線５１ｂで発生した熱は、リアクタ５１Ｃの周辺の空間と第３の伝熱部材３２に伝わる。また、巻線５１ｂで発生した熱は、巻線５１ｂから直接コア５１ａに伝わると共に、第３の伝熱部材３２を介してコア５１ａにも伝わる。これにより、リアクタ５１Ｃの周辺の空間の温度と第３の伝熱部材３２の温度とコア５１ａの温度とが上昇する。コア５１ａの他端面５１ａ２が第３の伝熱部材３２に接し、第３の伝熱部材３２の内側がコア５１ａに接し、さらに支持部材３１ｂのＸ軸方向における端面が第３の伝熱部材３２に接しているため、巻線５１ｂで発生した熱は仕切り板１２に効率良く伝わる。

一方、コア５１ａで発生した熱と巻線５１ｂからコア５１ａに伝わった熱とは、リアクタ５１Ｃの周辺の空間と、第３の伝熱部材３２と、第１の伝熱部材５とに伝わる。リアクタ５１Ｃの周辺の空間と、第３の伝熱部材３２と、第１の伝熱部材５とに伝わった熱により、リアクタ５１Ｃの周辺の空間の温度と、第３の伝熱部材３２の温度と、第１の伝熱部材５の温度とが上昇する。コア５１ａから第３の伝熱部材３２に伝わった熱は、リアクタ５１Ｃの周辺の空間と仕切り板１２とに伝わる。また、コア５１ａから第１の伝熱部材５に伝わった熱は、仕切り板１２に伝わる。

以上のように図７に示すリアクタ５１Ｃでは、リアクタ５１Ｃで発生した熱を２つの伝熱部材を介して仕切り板１２へ伝えることができるため、仕切り板１２とコア５１ａとの間の熱抵抗がより一層低減され、コア５１ａの放熱効率が向上する。

図８は図５に示すリアクタの変形例を示す図である。図９は図８に示す伝熱部材保護板の挿入孔が形成された仕切り板の斜視図である。図８に示すリアクタ５１Ａ１では、板状の固定部材５１０ｄに一対の伝熱部材保護板６０が設けられている。図９に示すように仕切り板１２には、図８に示す伝熱部材保護板６０が挿入される一対の挿入孔１２ｄが形成されている。一対の挿入孔１２ｄは、リアクタ５１Ａ１が仕切り板１２の特定の領域に取付けられたときのみ、伝熱部材保護板６０が挿入される位置に形成されている。

図８に示すように一対の伝熱部材保護板６０は互いに離間しており、一対の伝熱部材保護板６０のそれぞれはＸ軸方向に伸びている。伝熱部材保護板６０のＸ軸方向に長さは、図９に示す挿入孔１２ｄのＸ軸方向の長さに等しい。伝熱部材保護板６０のＹ軸方向の高さは、第１の伝熱部材５のＹ軸方向の厚みよりも大きい。

仕切り板１２へのリアクタ５１Ａ１の取付け時は、まず第１の伝熱部材５がリアクタ５１Ａ１に取付けられ、次に伝熱部材保護板６０が仕切り板１２の挿入孔１２ｄに挿入される。これにより第１の伝熱部材５が仕切り板１２に接触する。その後、第１の伝熱部材５に圧力を加えられることで、第１の伝熱部材５がリアクタ５１Ａ１に密着する。

仕切り板１２の特定の領域以外の部分には、平らな面だけでなく凹凸面も存在するため、仕切り板１２の特定の領域以外の部分にリアクタ５１Ａ１が取付けられた場合、仕切り板１２の凹凸面に第１の伝熱部材５が押し付けられ、第１の伝熱部材５が変形する。この変形により第１の伝熱部材５の劣化が進むと熱伝導率が低下するため、第１の伝熱部材５の交換が必要になる。

図８に示すリアクタ５１Ａ１には伝熱部材保護板６０が設けられているため、仕切り板１２の特定の領域以外の部分、すなわち挿入孔１２ｄが形成されていない仕切り板１２の部分にリアクタ５１Ａ１を固定しようとした場合、伝熱部材保護板６０のＹ軸方向の先端が仕切り板１２に接触するため、第１の伝熱部材５が仕切り板１２に接触することはない。挿入孔１２ｄが形成された仕切り板１２のリアクタ取付面にリアクタ５１Ａ１が固定された場合には、第１の伝熱部材５が仕切り板１２に接触し、コア５１ａの放熱効率が向上する。

図１０は凸部を有する仕切り板に図５のリアクタを取付けた例を示す図である。図１０に示す仕切り板１２Ａには凸部１２ｅが形成されている。凸部１２ｅは、固定部材５１０ｄの開口部５１ｆに嵌る形状である。凸部１２ｅが開口部５１ｆに嵌ることにより、開口部５１ｆに設けられた第１の伝熱部材５がＹ軸方向に凸部１２ｅから押圧され、第１の伝熱部材５と仕切り板１２Ａとの間の熱抵抗がより一層低減される。

なお本実施の形態では、冷凍サイクル装置の一例である空気調和装置１００の室外機１の構成例を説明したが、リアクタ、固定部材、第１の伝熱部材、第２の伝熱部材、及び第３の伝熱部材は、冷凍サイクル装置の一種であるヒートポンプ給湯機及び給湯機にも適用可能である。ヒートポンプ給湯機又は給湯機にリアクタ、固定部材、第１の伝熱部材、第２の伝熱部材、及び第３の伝熱部材を適用する場合、ヒートポンプ給湯機又は給湯機が備える室外機に内蔵される仕切板へリアクタが設置される。

以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。

１室外機、２室内機、３冷媒配管、４室内外配線、５第１の伝熱部材、６第２の伝熱部材、７断熱部材、１０筐体、１１送風ファン、１１ａファン駆動モータ、１２仕切り板、１２ａ板面、１２ｂ係り止め部材、１２ｃ溝、１２ｄ挿入孔、１２ｅ凸部、１３圧縮機、１３ａ圧縮機駆動モータ、１４モータ駆動部、１４ａ駆動回路、１４ｂ回路基板、１４ｃ放熱部、２０送風機室、２１機械室、３１リアクタ支持台、３１ａ，５１ｄ，５１ｅ，５１０ｄ固定部材、３１ｂ支持部材、３２第３の伝熱部材、４０正側直流母線、４１負側直流母線、５０整流器、５０ａ正側出力端、５０ｂ負側出力端、５１，５１Ａ，５１Ａ１，５１Ｂ，５１Ｃリアクタ、５１ａコア、５１ａ１，５１ａ３一端面、５１ａ２，５１ａ４他端面、５１ｂ巻線、５１ｃ端子台、５１ｃ１，５１ｃ２導電性ピン、５１ｄ１，５１ｅ１基部、５１ｄ２，５１ｅ２屈曲部、５１ｄ３，５１ｅ３フランジ部、５１ｄ３１貫通孔、５１ｆ開口部、５２コンデンサ、５３電圧検出部、５４スイッチング素子、５５逆流防止素子、６０伝熱部材保護板、１００空気調和装置、１４１コンバータ回路、１４２インバータ回路、１４３制御回路、１４３ａ，１４３ｂ駆動信号、１４４ａ，１４４ｂ電流計測部、２００交流電源。

Claims

室外機の筐体内を送風機室と機械室とに仕切る仕切り板と、
前記仕切り板の前記機械室側に取付けられたリアクタと、
前記リアクタを前記仕切り板に固定する固定部材と、
前記リアクタと前記仕切り板との間に設けられた板状の第１の伝熱部材と
を備え、
前記第１の伝熱部材の熱抵抗は、前記固定部材の熱抵抗よりも小さく、
前記仕切り板には、前記第１の伝熱部材と対向する部分に前記第１の伝熱部材よりも幅広であって水平方向に延び、気泡を逃がすための複数の溝が互いに間隔をおいて形成されている冷凍サイクル装置。
室外機の筐体内を送風機室と機械室とに仕切る仕切り板と、
前記仕切り板の前記機械室側に取付けられたリアクタと、
前記リアクタを前記仕切り板に固定する固定部材と、
前記リアクタと前記仕切り板との間に設けられた板状の第１の伝熱部材と、
前記リアクタのコアに巻かれた巻線の外周面の一部を覆うと共に前記コアの外周面の一部を覆う第２の伝熱部材と、
前記第２の伝熱部材を外側から覆う断熱部材と、
を備え、
前記第１の伝熱部材の熱抵抗は、前記固定部材の熱抵抗よりも小さい冷凍サイクル装置。
前記断熱部材の熱抵抗は、前記第１の伝熱部材及び前記第２の伝熱部材のそれぞれの熱抵抗よりも大きい請求項２に記載の冷凍サイクル装置。
室外機の筐体内を送風機室と機械室とに仕切る仕切り板と、
前記仕切り板の前記機械室側に取付けられたリアクタと、
前記リアクタを前記仕切り板に固定する固定部材と、
前記リアクタと前記仕切り板との間に設けられた板状の第１の伝熱部材と、
を備え、
前記第１の伝熱部材の熱抵抗は、前記固定部材の熱抵抗よりも小さく、
前記仕切り板には、前記リアクタを支持する支持台が設けられ、
前記リアクタは、前記支持台と前記リアクタのコアとの間に設けられた第３の伝熱部材を備え、
前記第３の伝熱部材は、前記支持台と前記コアと前記コアに巻かれた巻線とに接しており、
前記第３の伝熱部材の熱抵抗は、前記固定部材の熱抵抗よりも小さい冷凍サイクル装置。
室外機の筐体内を送風機室と機械室とに仕切る仕切り板と、
前記仕切り板の前記機械室側に取付けられたリアクタと、
前記リアクタを前記仕切り板に固定する固定部材と、
前記リアクタと前記仕切り板との間に設けられた板状の第１の伝熱部材と、
を備え、
前記第１の伝熱部材の熱抵抗は、前記固定部材の熱抵抗よりも小さく、
前記固定部材には、前記第１の伝熱部材が挿入される開口部が形成され、
前記仕切り板には、前記開口部に嵌る形状の凸部が形成されている冷凍サイクル装置。