JPS63153343A - 制御モジュール冷却装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は一般に空調装置のための制御モジュール、より
詳細には屋外コイル装置に装着された制御モジュールに
於ける電子構成部品の吸熱源冷却に係る。

屋外又は凝縮器コイル装置の部分として、圧縮機やファ
ンモータのような様々なそこに含まれる要素を制御する
ための成る種の制御要素を有する必要がある。かかる制
御要素は、一般に屋外コイル装置上又は近くに配置され
た制御箱内部に収納されている。

以前は制御モジュールには、主として機械的装置及び電
気機械的装置が含まれていた。このような装置では比較
的はとんど熱が発生しないし、必要な冷却効果は伝導と
対流により自然に起こるから様々な構成部品の冷却のた
めの用意がされる必要がなかった。

固体電子制御装置の出現及び空調制御モジュールに於け
るそれらの装置の使用により、制御箱内部ではより多く
の熱が発生する。例えば、インバータ制御による可変速
度圧縮機の適用に於ては複数の比較的大きなトランジス
タがスイッチ機能を実行するために使われており、それ
によってかなりの量の熱が発生する。これらの構成部品
が損傷から保護されるためには、この熱は発散させられ
なければならない。

電子構成部品を冷却する一般的な方法は吸熱源を使用す
る方法であり、それにより熱が比較的早く電子構成部品
から吸熱源へ伝導される、というのは、それはむしろ対
流によってより早く冷却され得る比較的大きな表面積を
有するからである。

それゆえかかる吸熱源は熱的に電子構成部品と連結され
ていて、同時に周囲の雰囲気空気のような冷却媒体に曝
されている。それゆえ吸熱源は、これらの目的が達せら
れるような方法で制御箱の中に組み込まれていなければ
ならない。しかしながらそれと同時に、・製作目的のた
めには、吸熱源が制御箱の中に装着される方法は単純化
されることが望ましい。従って本発明者は、最初に吸熱
源が制御箱の側面又はその上部に装着されることを選択
した。本発明者によって、このような配置の各々の場合
に熱が周囲空気に発散する割合は不十分であることが発
見された。

吸熱源からの熱の発散が強化されるために、複数のリブ
やフィンを設けることが一般に行なわれており、それに
より表面積が増加して熱が周囲空気に伝達される割合が
増加する。周知の「煙突効果」のため、フィンは垂直に
一列に並べられてそれによりその表面を横、切って垂直
上方方向の冷却空気の流れが強化されるように吸熱源が
装着されるのが普通である。

それゆえ本発明の目的は、空調装置に於て電子構成部品
を含み改良された熱発散特性を有する制御箱を提供する
ことである。

本発明の他の一つの目的は、空調制御箱に於て設計が簡
単で所望の熱量を発散させるのに効果的である吸熱源が
装着された装置を提供することである。

本発明のもう一つの目的は、電子構成部品を有しており
それによって発生する熱が十分発散されるための空調制
御箱を提供することである。

更に本発明のもう一つの目的は、空調制御箱の電子構成
部品を効果的且経済的な゛方法で冷却するための方法を
提供することである。

これらの目的及び他の特徴及び利点は以下の記述を添付
されている図面と合わせて参照されることにより容易に
明らかになる。

発明の概要 簡単に述べれば、本発明の一面によると吸熱源は制御箱
とファンを有する屋外コイル構造体の間に配置されてお
り、冷却空気の一部はファンによってコイルを通って引
き込まれ、最初に吸熱源の上を通過するからそれによっ
て吸熱源の冷却がより早くより均一に増進される。

本発明の他の一面によると、吸熱源は屋外コイル構造体
上に垂直に配置されて、その位置はコイルに流入する空
気速度が最大であるような場所に一致する。このように
して吸熱源上を流れる空気の量が最適化されて、それに
よりそこからの熱の移動の割合が最適化される。

本発明の他の一面によると、吸熱源は冷却フィンが一般
に吸熱源の短軸上に水平に設置されるように制御箱と屋
外コイル構造体との間に位置する。

本発明者によって、隣接するフィンの間の流路に拘束さ
れない空気の流入とより短い流路の使用とによって吸熱
源上の空気の流れが強められて、それゆえ冷却が強めら
れることとなることが発見された。更に吸熱源の垂直軸
に沿った速度分布が実質的に均一であることが発見され
た。言い換えれば、その内部で作動するファンを有する
屋外コイル構造体に隣接して、吸熱フィンを水平の短軸
方向に設置して一列に配置することにより、吸熱源の表
面に比較的均一な速度分布の空気の流れが比較的早い速
度で生じて、それによりそこからの熱の発散が強められ
る。

以下に記述される説明に於ては望ましい実施例が描かれ
ている、しかし様々な他の変更及び別の構造が本発明の
真の精神と範囲から逸脱することなく為され得る。

本発明の最良の実施例 第１図及び第２図について説明すると、本発明は一般に
１０に於て示されており、凝縮器装置１２に取付けられ
た制御箱１１の背面に適用される。

凝縮器装置１２は図に示されているように、ファン１４
を囲むコイル１３をその周囲に有する。ファン１４はコ
イル１３の上端近くに配置されて、制御箱１１によって
制御されるモータにより反時計方向に駆動される。更に
凝縮器装置１２の内部には、制御箱１１によって制御さ
れる圧縮機（図示されていない）が含まれる。

制御箱１１は一対の軌道１６及び１７によって凝縮器装
置１２の側面に装着されており、軌道１６及び１７の各
々は上部及び底部から構成されている。軌道１７の上部
及び底部は、第３図にそれぞれ１８及び１９として示さ
れている。軌道の上部１８は締具２２によって凝縮器装
置の側部２１に取付けられており、そして軌道の底部１
９は締具２３によって凝縮器装置の壁２１に固定されて
いる。制御箱１１は締具２４及び２６によってそれぞれ
軌道１８及び１９に装着されており、そして更に前記装
置は第３図に示されるように締具２２及び２３により凝
縮器に取付けられている。

制御箱１１の背面には長方形の開口部２７が形成されて
おりそこを通って吸熱源２８が配置されている。同様な
開口部３０が凝縮器装置の側部２１に供えられており、
それにより凝縮器コイルを通って吸熱源２８が凝縮器装
置１２内のファン１４の作動によって生ずる負圧領域に
直接露出されている。吸熱源２８は軌道の上部１８及び
底部１９の間に配置され且それにより支持されている。

吸熱源２８の内側２９は制御箱１１の内壁３１と実質的
に同一面上にあり、そして電子構成部品３２を有してお
り当該電子構成部品はその熱を吸熱源２８に与えるよう
な状態に装着されている。吸熱源２８の背面上には垂直
に隔置されて水平方向に延びる複数のフィン３３があり
、その背面で凝縮器装置の側部２１方向に延びている。

ファン１４が作動されることによりコイル１３の内部に
負圧が生じて、それにより制御箱の両側から周囲方向に
そして更にコイル１３及び開口部３０を通ってその内部
で半径方向に空気の流れが生じて、そしてファン１４に
よって排出される。

従って制御箱１１の付近の空気の流れは、矢印に指示さ
れた方向に流れる傾向がある。このようにしてフィン３
３が水平に短軸方向に配置されることによって空気の流
れとそこからの熱の発散は、フィン３３が垂直に長軸方
向に配置された設計の場合より実質的に増加することが
本発明者によって発見された。これは主として空気の流
路長さがより短いこと、及びそれによって垂直フィンの
設計に比べて圧力降下が減することによる。この事実の
証拠は表１を参照することにより明らかにされ、同表で
は制御箱１１の中間点の温度について、吸熱源が以下の
設計の場合で比較されている。

（１）フィンが制御箱１１の側部面上に垂直に装着され
た場合 （２）フィンが制御箱１１の背面上に垂直に装着された
場合 （３）フィンが制御箱１１の背面上に水平に装着された
場合 表　　１ 周囲温度　　　　　中間点温度 側面装着　　　５１．７℃　　　　７８．９℃（垂直）
　　　（１２５，１下）　　　（１７４，０下）背面装
着　　　５１．６℃　　　　７９．６℃（垂直）　　　
（１２４，９下）　　　（１７５，２下）背面装着　　
　５１．５℃　　　　６４．９℃（水平）・（１２４，
７下）　　　（１４８，９下）表１に示されるように、
各データは各周囲温度が実質的に等しくなるように（基
準値５１．７℃（１２５，１下））選択された。三つの
装置の電力出力もまたインバータの電流が基準値１３．
５Ａに実質的に等しくなるよう選択された。以上のデー
タから吸熱源の中間点の温度は、背面に水平にフィンが
配置された場合の方が垂直に一列にフィンが配置された
二つの設計の場合より実質的に低いことが明らかになる
であろう。

制御箱１１内の臨界的位置に於ける温度がより低いとい
う証拠に加えて、水平に配置されたフィンの吸熱の場合
の方が垂直に配置されたフィンの吸熱の場合に比べてそ
の表面の空気の流速が実質的に均一性を示すことが本発
明者の試験データにより示された。背面に装着された垂
直に配置されたフィンの吸熱ではその上部に於ては良好
な空気の流れと熱の発散特性が示されるが、空気は開口
部３０を通って内部で半径方向に流れる前には吸熱源の
中間部にまでは移動しないことが明らかになった。Ｄｕ
ｅｌｌ他によって１９８６年１０月２０日に出願されて
、本出願と同一の譲渡人に譲渡された米国特許出願節９
２０．３９４号に示されており、ここで言及されている
構造体を参照することによって明らかになるように、制
御箱の下部に於ける束縛によって、垂直に配置されたフ
ィンの吸熱源の底端部からの空気の流れは必要な冷却効
果を提供するには十分ではなかった。

しかし本発明によって、フィンの長さがより短いこと及
び制御箱の両側の束縛されない流路のため、空気の流れ
はフィンの全長さに沿って必要な冷却効果を提供するに
は十分であることが明らかとなった。垂直軸に沿った空
気の流速もまた実質的に均一であることが発見された。

空気の流速のかかる均一性は、空気の流速が吸熱源の両
端に沿って垂直部分の関数として示されている第４図を
参照することにより明らかになる。これらの測定はハス
ティンゲスΦエア・メータ（Ｈａｓｔｌｎｇｓ　Ａｉｒ
Ｍｅｔｅｒ）を吸熱源の両端からおよそ１インチ（２゜
５　ｃ−）の所に置くことによりなされた。吸熱源の垂
直な中間点の流速は、上端部及び底端部に於ける流速と
実質的に同一であることが明らかになろう。更にフィン
の長さは垂直に一列に配列されたフィンの場合に比べて
短いため、吸熱源の中間点への空気の流れは所望の冷却
効果を提供するには十分であることが明らかになった。

本発明はその最良の実施例に関して記述されてきたが、
本発明の意図と範囲内にある限り如何なる他の形態をも
取り得ることが理解されるべきである。

【図面の簡単な説明】

第１図は制御モジュールが取付けられた凝縮器コイル装
置の斜視図である。 第２図は本発明に係る吸熱源を示す部分平面図である。 第３図は第″２図の線３−３に沿って見たときの断面図
である。 第４図は水平に一列に配置されたフィンを有する吸熱源
上を流れる空気の速度分布である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）コイルを通って内部で半径方向に流れる冷却空気
   を生起させるための内部ファンを有する熱交換コイル構
   造体を有する型の空調装置に於て、改良された動力モジ
   ュール装置であって、 前記装置を制御するための電子構成部品を有する制御箱
   であって、前記屋外コイル構造体に装着され且支持され
   ている前記制御箱と、 前記制御箱に付属する吸熱源であって、発生する熱を前
   記吸熱源に引渡すように前記吸熱源上に装着された前記
   電子構成部品を有する前記吸熱源であって、前記制御箱
   と前記屋外コイル構造体の間で、冷却空気の流路の中に
   位置しており、前記コイルを通る冷却空気の一部が最初
   に前記吸熱源上を通過しそれによってその冷却が強化さ
   れるように構成された前記吸熱源と、 を含むことを特徴とする動力モジュール装置。
2. （２）コイルを通って内部に空気を引込むためのコイル
   とファンを有する型の空調装置を制御するための電子構
   成部品を有する箱に於て、改良された冷却装置であって
   、 前記箱と前記コイル間に配置された吸熱源であって、前
   記電子構成部品からの熱を受入れるためにその一方の側
   面が前記電子構成部品と熱的に連結されており、そして
   その他方の側面に冷却のためにコイルを通って内部に流
   れる空気の流路の中に配置された複数のフィンを有する
   前記吸熱源、を有することを特徴とする冷却装置。