JP7355492B2 - 電装箱、及び冷凍サイクル装置 - Google Patents

Description

本発明は、電装箱、及び冷凍サイクル装置に関する。

冷凍サイクルを利用した装置の一例として、ヒートポンプチラーと呼ばれる装置が従来知られている。この種の装置は、空気熱交換器と、空気熱交換器に送風する送風機と、冷凍サイクル内の冷媒を圧縮する圧縮機と、を主に有している。送風機による送風が空気熱交換器に触れることで、冷凍サイクル内を循環する冷媒と、外部の空気との間で熱交換が行われる。このような装置は、装置の電源回路や制御回路を収容するための電装箱をさらに備えている。電装箱の内部に収容される回路素子の一つとして、インダクタンスを発生させるためのリアクトルと呼ばれる素子がある。

電装箱内に設置されたリアクトルから他の素子への発熱を伝わりにくくするために、リアクトルを壁部材に取り付けた支持部材によって間接的に固定する方法が知られている。例えば特許文献１にはリアクトルを支持部材によって壁部材から浮いた状態で支持する方法が開示されている。

特開２０１３－２４２１３２号公報

電装箱に設置されたリアクトルは、該電装箱を構成する壁部材に支持部材を介して固定する場合がある。しかしながら特許文献１の技術では、リアクトルの振動が支持部材を介して電装箱全体に伝わる。これにより、電装箱全体が振動してしまう。また、リアクトルは発熱するため、適切に冷却する必要がある。

本発明は上記課題を解決するためになされたものであって、リアクトルの振動が外部に伝わりにくく、かつリアクトルを効率的に冷却することができる電装箱、及び冷凍サイクル装置を提供することを目的とする。

本発明の一態様に係る電装箱は、流路を形成するパネルと、前記流路に沿って空気を流通させるファンと、前記パネルにおける前記流路とは反対側の面に取り付けられたリアクトルと、前記パネルとともに前記リアクトルを収容する収容空間を形成するカバーと、を備え、前記パネルは、パネル本体と、該パネル本体に囲われて前記リアクトルを支持する支持パネルと、前記パネル本体よりも剛性が小さく形成されて、前記支持パネルの周囲にわたって該支持パネルを前記パネル本体に接続するとともに、該パネル内外を前記リアクトルを冷却するための前記空気が流通可能とする低剛性部と、を有し、前記低剛性部は、前記支持パネルの周囲に間隔をあけて放射状に設けられて、前記パネル本体と前記支持パネルとを接続する支持片を有し、互いに隣り合う支持片同士の間に、前記パネルを貫通することで、前記リアクトルを冷却するための前記空気が流通する孔部が形成されている。

上記構成によれば、リアクトルは、支持パネルによって支持され、当該支持パネルの周囲は低剛性部によってパネル本体に接続されている。低剛性部は、パネル本体よりも剛性が小さいことから、リアクトルに振動が生じた場合には、この低剛性部、及び支持パネルが優先的に振動する。これにより、パネル本体にリアクトルの振動を伝播させにくくすることができる。さらに、上記の構成では、低剛性部によって、パネル内外を空気が流通可能とされていることから、リアクトルが発熱した場合にその熱を空気によって発散させ、冷却することができる。

上記電装箱では、前記低剛性部は、前記支持パネルの周囲に間隔をあけて設けられて、前記パネル本体と前記支持パネルとを接続する支持片を有し、互いに隣り合う支持片同士の間に、前記パネルを貫通する孔部が形成されていてもよい。

上記構成によれば、支持片によって支持パネルとパネル本体とが接続され、隣り合う支持片同士の間に孔部が形成されていることから、支持片の剛性をパネル本体に比べて十分に小さくすることができる。さらに、孔部を通じてパネル内外が連通されることから、当該孔部を通る空気によってリアクトルの熱を発散させ、冷却することができる。

上記電装箱では、前記カバーに、前記収容空間内に外部から空気を導入させる導入部が形成されていてもよい。

上記構成によれば、導入部を通じてカバーの外部から収容空間内に空気を導入することで、リアクトルを効率的に冷却することができる。

本発明の一態様に係る冷凍サイクル装置は、床面上に機械室を形成するとともに該機械室の上方に熱交換室を形成するケーシングと、前記熱交換室に設けられた熱交換器と、前記機械室に設けられた圧縮機と、前記機械室に設けられた上記のいずれか一態様に係る電装箱と、を備える。

上記構成によれば、リアクトルによる振動が抑制されるとともに、リアクトルを効率的に冷却することで、より安定的に動作することが可能な冷凍サイクル装置を提供することができる。

本発明によれば、リアクトルの振動が外部に伝わりにくく、かつリアクトルを効率的に冷却することができる電装箱、及び冷凍サイクル装置を提供することができる。

本発明の実施形態に係る冷凍サイクル装置の系統図である。 本発明の実施形態に係る冷凍サイクル装置の構成を示す模式図である。 図２のＩＩＩ－ＩＩＩ線における断面図である。 本発明の実施形態に係る電装箱の要部拡大図である。 本発明の実施形態に係る電装箱の変形例を示す要部拡大図である。

本発明の第一実施形態について、図１から図４を参照して説明する。本実施形態に係る冷凍サイクル装置１は、水等の液体を、温度をコントロールしながら循環させるための装置（ヒートポンプチラー）であり、空調機や給湯機を含む様々な産業機械に付随して設置される。

図１に示すように、冷凍サイクル装置１は、圧縮機５と、四方弁６と、水熱交換器７と、膨張弁８と、空気熱交換器９と、アキュムレータ１０と、ファン１１と、ポンプ１２と、電装箱１３と、を備えている。圧縮機５と、四方弁６と、水熱交換器７と、膨張弁８と、空気熱交換器９と、アキュムレータ１０は、冷媒配管３によって結ばれ、冷媒回路を構成する。

圧縮機５は、内部にモータ（不図示）を有しており、インバータによって当該モータが駆動される。圧縮機５では、インバータの出力周波数によってモータの回転数、すなわち冷媒の吐出量が調整される。

空気熱交換器９は、ファン１１の送風によって導入された外気と、冷媒とを熱交換させる。水熱交換器７は、ポンプ１２によって圧送された水と冷媒とを熱交換させる。アキュムレータ１０は、蒸発器（水熱交換器７又は空気熱交換器９）でガス化しきれなかった冷媒が液状のまま圧縮機５に吸入されるのを防ぐ。

冷凍サイクル装置１において、加熱運転と冷却（又は除霜）運転とは、四方弁６の切り替えに伴って、冷媒の流れ方向を変化させることによって切り替わる。四方弁の開閉状態の制御や運転温度の調整等は、電装箱１３内に収容された制御回路や電源回路によって行われる。加熱運転時には、圧縮機５から吐出された冷媒は、水熱交換器７、膨張弁８、空気熱交換器９、アキュムレータ１０の順に流れる。このとき、水熱交換器７は凝縮器として機能し、空気熱交換器９は蒸発器として機能する。水熱交換器７で加熱された温水が水配管を介して外部へ供給される。

一方で、冷却（除霜）運転時には、圧縮機５から吐出された冷媒は、空気熱交換器９、膨張弁８、水熱交換器７、アキュムレータ１０の順に流れる。空気熱交換器９は凝縮器として機能し、水熱交換器７は蒸発器として機能する。水熱交換器７で冷却された冷水が水配管を介して外部へ供給される。

以上のように構成された冷凍サイクル装置１は、図２に示すような位置関係のもとでケーシング２０内に収容されている。同図に示すように、ケーシング２０内の空間は、水平方向に広がる仕切板２１によって、上下方向に２つに区画されている。仕切板２１よりも上方の空間は熱交換室Ｒ１とされ、仕切板２１よりも下方の空間は機械室Ｒ２とされている。

上記の空気熱交換器９、及びファン１１は、熱交換室Ｒ１に収容されている。より具体的には、空気熱交換器９の上方に複数（４つ）のファン１１が配列されている。上記の圧縮機５と、四方弁６と、水熱交換器７と、膨張弁８と、アキュムレータ１０と、ポンプ１２と、電装箱１３とは、機械室Ｒ２に収容されている。より具体的には、一例として、水熱交換器７とポンプ１２とは、機械室Ｒ２内で上下方向に隣接して配置されている。これら水熱交換器７及びポンプ１２の水平方向一方側には、一方側から他方側に向かって、四方弁６、膨張弁８、アキュムレータ１０、圧縮機５、及び電装箱１３がこの順に配列されている。

上記の各機器のうち、電装箱１３について図３を参照して説明する。同図に示すように、この電装箱１３は、一対のパネル３０と、ファン４０と、カバー５０と、電装部品６０と、底板８０と、を備えている。

一対のパネル３０は、水平方向に互いに対向するとともに、上下方向にわたって延びている。これにより、一対のパネル３０同士の間には、上下方向に延びる冷却流路Ｆ（流路）が形成されている。パネル３０の厚さ方向における両面のうち、冷却流路Ｆを臨む側の面は流路形成面３０Ｓとされている。冷却流路Ｆの上方には、ファン４０が配置されている。ファン４０は、冷却流路Ｆ中で、下方から上方に向かって空気を流通させる。また、この冷却流路Ｆ中には、後述する電装部品６０の流路形成面３０Ｓ側に取り付けられたフィン６１が露出している。詳しくは図示しないが、フィン６１は電装部品６０で生じた発熱を冷却流路Ｆ中に放散させるための放熱部材である。

パネル３０における流路形成面３０Ｓとは反対側の面は電装部品６０が固定される取付面３１Ｓとされている。電装部品６０としては、圧縮機５を制御する制御回路や電源回路を形成する回路素子が設計や仕様に応じて適宜選択される。より具体的には、電装部品６０として、リアクタンスを発生させるためのリアクトルが挙げられる。リアクトルは、他の素子に比べて大型かつ重く、動作に伴って自励振動を発生するという特徴がある。

取付面３１Ｓは、カバー５０によって外側から覆われている。即ち、カバー５０は取付面３１Ｓ、及び底板８０とともに、上記の電装部品６０を収容する収容空間Ｖを画成する。底板８０は、一対のパネル３０から互いに離れる方向に向かって水平面内に広がっている。底板８０は、当該底板８０の下方に間隔をあけて床面９０との間に、空気が流通するダクト９１を画成する。このダクト９１は、冷却流路Ｆの下端に接続され、パネル３０の対向する方向の外側から内側に向かって外部の空気を導入する。より具体的には、上記のファン４０の送風によって、ダクト９１内に空気の流れが形成される。

さらに、カバー５０には、収容空間Ｖ内に外部から空気を導入させる導入部７０が形成されている。導入部７０は、カバー５０を厚さ方向に貫通する開口である。この導入部７０を通じて収容空間Ｖ内に導かれた空気の流れは、上述の電装部品６０としてのリアクトルに接触することで、当該リアクトルで生じた熱を放散させる（冷却する。）

次に、図４を参照して、電装部品６０（リアクトル）とパネル３０の構成について説明する。同図に示すように、電装部品６０の周囲において、パネル３０は、パネル本体４１と、支持パネル４２と、低剛性部４３と、を有している。

パネル本体４１は、電装部品６０の周囲を囲むようにして板状に広がっている。支持パネル４２は、電装部品６０に取り付けられた板状の部材であり、その周囲がパネル本体４１によって囲われている。本実施形態では、電装部品６０（リアクトル）の平面形状に合わせて支持パネルは矩形に形成されている。

低剛性部４３は、複数（４つ）の支持片４４を有している。これら支持片４４は、上記の支持パネル４２の４つの角部と、パネル本体４１とを互いに接続している。支持片４４は、支持パネル４２の周囲に間隔をあけて設けられている。互いに隣り合う支持片４４同士の間には、パネル３０を厚さ方向に貫通する孔部４５が形成されている。これにより、低剛性部４３は、パネル本体４１よりも剛性が小さくなっている。さらに、孔部４５によって、パネル３０の内外が連通され、空気が流通可能とされている。それぞれの孔部４５は、等脚台形状に形成されている。

続いて、本実施形態に係る冷凍サイクル装置１、及び電装箱１３の動作について説明する。冷凍サイクル装置１を運転すると、内部抵抗等によって上述の電装部品６０（リアクトル）が発熱する。また、リアクトルは、動作中に自励振動を生じる。したがって、このリアクトルの振動がパネル３０を通じて他の素子や装置に伝播してしまう可能性がある。

そこで、本実施形態では、電装部品６０（リアクトル）を、パネル３０に対して上記の低剛性部４３（支持片４４）を介して支持固定している。上記構成によれば、リアクトルは、支持パネル４２によって支持され、当該支持パネル４２の周囲は低剛性部４３によってパネル本体４１に接続されている。低剛性部４３は、パネル本体４１よりも剛性が小さいことから、リアクトルに振動が生じた場合には、この低剛性部４３、及び支持パネル４２が優先的に振動する。これにより、パネル本体４１にリアクトルの振動を伝播させにくくすることができる。さらに、上記の構成では、低剛性部４３によって、パネル３０内外を空気が流通可能とされていることから、リアクトルが発熱した場合にその熱を空気によって発散させ、冷却することができる。

さらに、上記構成によれば、支持片４４によって支持パネル４２とパネル本体４１とが接続され、隣り合う支持片４４同士の間に孔部４５が形成されていることから、支持片４４の剛性をパネル本体４１に比べて十分に小さくすることができる。さらに、孔部４５を通じてパネル３０内外が連通されることから、当該孔部４５を通る空気によってリアクトルの熱を発散させ、冷却することができる。

加えて、上記構成によれば、導入部７０を通じてカバー５０の外部から収容空間Ｖ内に空気を導入することで、リアクトルを効率的に冷却することができる。

以上、本発明の実施形態について説明した。なお、本発明の要旨を逸脱しない限りにおいて、上記の構成に種々の変更や改修を施すことが可能である。例えば、上記実施形態では、支持片４４が４つ設けられている例について説明した。しかしながら、支持片４４の数は４つに限定されず、３つ以下や、５つ以上であってもよい。

さらに、低剛性部４３として、図５に示す構成を採ることも可能である。同図の例では、低剛性部４３として、複数の小径の孔部４６が形成されたパンチングメタルＭを用いている。孔部４６は、支持パネル４２の周囲のみにおいて、互いに間隔をあけて複数形成されている。このような孔部４６により、支持パネル４２の周囲のみ、剛性を小さくし、かつ空気の流通を促すことができる。なお、パンチングメタルＭはパネル本体４１に対して一体に形成されていてもよいし、他部材として別個に形成されていてもよい。

１ 冷凍サイクル装置
３ 冷媒配管
５ 圧縮機
６ 四方弁
７ 水熱交換器
８ 膨張弁
９ 空気熱交換器
１０ アキュムレータ
１１ ファン
１２ ポンプ
１３ 電装ボックス
２０ ケーシング
２１ 仕切板
Ｒ１ 熱交換室
Ｒ２ 機械室
３０ パネル
３０Ｓ 流路形成面
３１Ｓ 取付面
４０ ファン
４１ パネル本体
４２ 支持パネル
４３ 低剛性部
４４ 支持片
４５，４６ 孔部
５０ カバー
６０ 電装部品（リアクトル）
６１ フィン
７０ 導入部
９０ 床面
９１ ダクト
Ｆ 冷却流路（流路）
Ｍ パンチングメタル
Ｖ 収容空間

Claims (3)

1. 流路を形成するパネルと、
   前記流路に沿って空気を流通させるファンと、
   前記パネルにおける前記流路とは反対側の面に取り付けられたリアクトルと、
   前記パネルとともに前記リアクトルを収容する収容空間を形成するカバーと、
   を備え、
   前記パネルは、
   パネル本体と、
   該パネル本体に囲われて前記リアクトルを支持する支持パネルと、
   前記パネル本体よりも剛性が小さく形成されて、前記支持パネルの周囲にわたって該支持パネルを前記パネル本体に接続するとともに、該パネル内外を前記リアクトルを冷却するための前記空気が流通可能とする低剛性部と、
   を有し、
   前記低剛性部は、
   前記支持パネルの周囲に間隔をあけて放射状に設けられて、前記パネル本体と前記支持パネルとを接続する支持片を有し、
   互いに隣り合う支持片同士の間に、前記パネルを貫通することで、前記リアクトルを冷却するための前記空気が流通する孔部が形成されている電装箱。
2. 前記カバーに、前記収容空間内に外部から空気を導入させる導入部が形成されている請求項１に記載の電装箱。
3. 床面上に機械室を形成するとともに該機械室の上方に熱交換室を形成するケーシングと、
   前記熱交換室に設けられた熱交換器と、
   前記機械室に設けられた圧縮機と、
   前記機械室に設けられた請求項１又は２に記載の電装箱と、
   を備えた冷凍サイクル装置。

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