JPWO2006054547A1 - 空気調和機の室外機 - Google Patents

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昌和 浦川
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Abstract

ケーシング1内を仕切板6で圧縮機室7と熱交換器室8とに仕切り、圧縮機室7内に圧縮機3を配置する一方、熱交換器室8内に熱交換器4とファン5とベルマウス14を配置する。ケーシング1内の上部に、電装部品を収容する電装部品箱10を配置する。電装部品に熱的に接続されたヒートシンク11を、電装部品箱10の側面に配置して熱交換器室8に臨ませる。ヒートシンク11の熱交換器4側の端面に、熱交換器4からの空気がヒートシンク11に入ることを妨げる遮蔽板12を配置する。熱交換器4の上部の冷媒入口から流入する高温の冷媒ガスと熱交換して高温になった空気が、ヒートシンク11に入ることを防止できるので、ヒートシンク11の熱交換能力を従来よりも向上できる。

Description

本発明は、空気調和機の室外機に関し、詳しくは、電装部品のヒートシンクの取付部の構造を改良した空気調和機の室外機に関する。
従来、空気調和機の室外機としては、箱状のケーシング内を仕切部材で区画して、熱交換器およびファンを収容する熱交換室と、電装部品を収容する電装部品室とを形成し、上記仕切部材の熱交換室側に冷却フィンを設けると共に、上記電装品室の上記冷却フィンに対応する位置に、インバータ制御素子を取り付けたものがある(例えば特開平9−236286号公報参照)。
上記インバータ制御素子は、上記電装部品室の下方に配置された圧縮機に電力を供給するものであり、この圧縮機への電力供給に伴って発生した熱を、上記冷却フィンを介して熱交換室側に排出するようにしている。上記冷却フィンは、上記熱交換器に近接して配置されている。
しかしながら、上記従来の空気調和機の室外機は、冷房運転時に、熱負荷や外気温等の条件により、約80℃程度の高温の風が、上記熱交換器から冷却フィンに直接流れる場合がある。この場合、上記冷却フィンは、温度が約90℃程度になる上記インバータ制御素子を、殆ど冷却できなくなる。その結果、上記インバータ制御素子を含む電装部品の冷却効率が、大幅に悪化するという問題がある。
そこで、本発明の課題は、冷房運転時に、電装部品を効果的に冷却できる空気調和機の室外機を提供することにある。
上記課題を解決するため、本発明の空気調和機の室外機は、
圧縮機と、
上記圧縮機を収容する圧縮機室と、
冷媒と空気との熱交換を行う熱交換器と、
上記熱交換器に風を送るファンと、
上記ファンの外周囲に位置するベルマウスと、
上記熱交換器、ファンおよびベルマウスを収容すると共に、上記熱交換器からの風が通る風通路を有する熱交換器室と、
上記圧縮機室と熱交換器室とを仕切る仕切板と、
電装部品と、
上記仕切板よりも風通路側に配置されていると共に、上記電装部品に熱的に接続されたヒートシンクと、
上記熱交換器と上記ヒートシンクとの間、かつ、上記ヒートシンクよりも上記風通路における上流側に設けられて、上記熱交換器の局部を通った風が直接上記ヒートシンクに当たるのを遮る遮蔽部材と
を備えることを特徴としている。
上記構成によれば、冷房運転時に、上記圧縮機で圧縮された冷媒が上記熱交換器に供給され、この熱交換器に上記ファンで風が送られて、上記冷媒と空気の熱交換が行われる。ここで、上記遮蔽部材によって、上記熱交換器の局部を通った風が直接上記ヒートシンクに当たることが妨げられるので、このヒートシンクには、上記熱交換器の局部以外の部分を通ってミキシングされた風が導かれる。この熱交換器の局部以外の部分を通ってミキシングされた風は、温度が平均化されているから、熱交換器の局部を通った風よりも温度が低い。したがって、上記ヒートシンクの温度を従来よりも低くできるので、このヒートシンクを介した上記電装部品の冷却効率を、従来よりも向上することができる。
なお、上記遮蔽部材は、上記熱交換器の局部を通った風がヒートシンクに当たることを妨ぐことができればよく、上記ヒートシンクには、熱交換器の局部以外の熱交換器の部分を通った風が流れてもよい。
本発明の他の側面による空気調和機の室外機は、
圧縮機と、
上記圧縮機を収容する圧縮機室と、
冷媒と空気との熱交換を行う熱交換器と、
上記熱交換器に風を送るファンと、
上記熱交換器及びファンを収容すると共に、上記熱交換器からの風が通る風通路を有する熱交換器室と、
上記圧縮機室と熱交換器室とを仕切る仕切板と、
電装部品と、
上記仕切板よりも風通路側に配置されていると共に、上記電装部品に熱的に接続されたヒートシンクと、
上記熱交換器と上記ヒートシンクとの間に設けられて、上記熱交換器の局部からの輻射熱が上記ヒートシンクに入射することを遮る遮蔽部材と
を備えることを特徴とする空気調和機の室外機。
上記構成によれば、冷房運転時に、上記圧縮機で圧縮された冷媒が上記熱交換器に供給され、この熱交換器に上記ファンで風が送られて、上記冷媒と空気の熱交換が行われる。ここで、上記遮蔽部材によって、上記熱交換器の局部から輻射熱がヒートシンクに入射することを防止できる。したがって、上記ヒートシンクの温度を従来よりも低くできるので、このヒートシンクを介した上記電装部品の冷却効率を、従来よりも向上することができる。なお、上記遮蔽部材は、上記ヒートシンクよりも上記風通路における上流側に設けられて、上記熱交換器の局部を通った風が直接上記ヒートシンクに当たるのを遮る機能を有してもよい。これにより、上記ヒートシンクの温度を効果的に低くできて、このヒートシンクを介した上記電装部品の冷却効率を、一層向上することができる。
一実施形態の空気調和機の室外機は、上記ヒートシンクは、上記熱交換器室の風通路の上部に位置する。
上記実施形態によれば、上記ヒートシンクが上記風通路の上部に位置することにより上記熱交換器から高温の風を受け易い場合であっても、上記遮蔽部材によって、上記熱交換器からヒートシンクへ風が流れることが妨げられる。したがって、上記電装部品の冷却効率が従来よりも向上する。
なお、上部とは、空気調和機の室外機を設置したときに接地位置から遠い部分をいう。
一実施形態の空気調和機の室外機は、上記熱交換器の上部に、上記圧縮機で圧縮された上記冷媒が入る冷媒入口が設けられている。
上記実施形態によれば、上記冷媒入口から、上記圧縮機で圧縮されて温度が上昇した上記冷媒が、上記熱交換器内に入るので、この熱交換器の上部からの風は高温になり易い。したがって、上記遮蔽部材により、上記高温の風がヒートシンクへ流れることが妨げられるので、上記電装部品の冷却効率が、いっそう効果的に向上する。
一実施形態の空気調和機の室外機は、上記ヒートシンクは、上記ベルマウスの外周面に沿って流れる風によって冷却される。
上記実施形態によれば、上記ヒートシンクは、上記ベルマウスの外周面に沿って流れる風によって冷却されるので、上記熱交換器から直接流れる風によって冷却されるよりも、冷却効率がいっそう効果的に向上する。
以上のように、本発明の空気調和機の室外機は、圧縮機と、上記圧縮機を収容する圧縮機室と、冷媒と空気との熱交換を行う熱交換器と、上記熱交換器に風を送るファンと、上記ファンの外周囲に位置するベルマウスと、上記熱交換器、ファンおよびベルマウスを収容すると共に、上記熱交換器からの風が通る風通路を有する熱交換器室と、上記圧縮機室と熱交換器室とを仕切る仕切板と、電装部品と、上記仕切板よりも風通路側に配置されていると共に、上記電装部品に熱的に接続されたヒートシンクと、上記熱交換器と上記ヒートシンクとの間、かつ、上記ヒートシンクよりも上記風通路における上流側に設けられて、上記熱交換器の局部を通った風が直接上記ヒートシンクに当たるのを遮る遮蔽部材とを備えるので、冷房運転時に、上記熱交換器の局部から高温の風がヒートシンクへ直接流れることを防止できるので、上記ヒートシンクを介した電装部品の冷却効率を、従来よりも向上することができる。
本発明は以下の詳細な説明と添付の図面からより十分に理解できるであろう。添付の図面は説明のためだけのものであって、本発明を制限するものではない。図面において、
本発明の実施形態としての空気調和機の室外機を示す概略正断面図である。 図1に示す空気調和機の室外機の平断面図である。 図1に示す空気調和機の室外機の切断斜視図である。
以下、本発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。
図1は、本発明の実施形態としての空気調和機の室外機を示す概略正断面図であり、ファン5による風の吹出し側から室外機内部を見た図である。
図2は、上記空気調和機の室外機の平断面図であり、室外機をファン5の回転軸近傍で水平方向に切断して下方から見たである。図3は、上記室外機の切断斜視図であり、熱交換器室8を仕切板6の近傍部分で鉛直方向に切断して斜め前方から見た図である。図2及び3では、ケーシングは省略している。
この空気調和機の室外機は、ケーシング1内に、冷媒を圧縮する圧縮機3と、上記冷媒と空気との間で熱交換を行う熱交換器4と、この熱交換器4に送風するファン5を備える。上記ケーシング1の内部は、仕切板6によって仕切られて、上記圧縮機3を収容する圧縮機室7と、上記熱交換器4およびファン5を収容する熱交換器室8とに概略区画されている。
上記圧縮機室7の上部には、上記ケーシング1の天板に近接して電装部品箱10が設けられており、この電装部品箱10は上記仕切板6の上端に連結されている。この電装部品箱10内に、上記圧縮機3に電力を供給するための電装部品が収容されている。上記電装部品は、上記圧縮機3に供給する電力の周波数を変更するインバータ素子と、このインバータ素子のスイッチング動作を制御するインバータ制御部とを含んでいる。また、上記電装部品箱10内には、この室外機の動作を制御する室外機制御部が収容されている。
上記電装部品箱10は、概略直方体の樹脂で形成されており、下側面に設けられた溝に、上記仕切板6の上端が挿入されている。この電装部品箱10の側面に、上記仕切板6で区画された熱交換器室8内に臨むように、ヒートシンク11が設けられている。このヒートシンク11は、上記電装部品箱10内のインバータ素子に熱的に接続されている。
上記ヒートシンク11は、比較的高い熱伝導性を有する金属材料からなり、上記ケーシング1の天板と略平行な基体部と、この基体部から鉛直下側に向かって延びる複数のフィンとが一体に形成されている。上記複数のフィンは、平面がケーシング1の奥行き方向と平行に延びている。また、上記ヒートシンク11は、奥行き寸法が、上記電装部品箱10の奥行き寸法と略同じに形成されている。
上記ヒートシンク11の熱交換器4側の端面には、この熱交換器4の局部を通った空気が直接ヒートシンク11に入ることを防止する遮蔽部材の一例としての遮蔽板12が設けられている。この遮蔽板12は、上記ヒートシンク11の基体の幅と概略同じ幅を有すると共に、上記基体からフィンの先端に達する高さを有する。
上記仕切板6は、ケーシング1の前面から熱交換器4側に向かって、奥行きの概略中央まで延びる横断部61と、この横断部61に連なり、圧縮機3の背面と熱交換器4の正面との間を、ケーシング1の背面の図1における右側の縁に向かって延びる斜め横断部62とを有する。
上記圧縮機3は、概略円筒形状のケーシング内に、圧縮要素とこの圧縮要素に圧縮動作を行わせるモータを収容している。この圧縮機3のモータに、上記電装部品箱10内のインバータ素子および制御部で周波数制御した電力を供給して、上記圧縮機3の容量を制御するようになっている。
上記熱交換器4は、ケーシング1の背面から左側面に亘って延在しており、水平方向の断面において、概略L字状の断面を有している。この熱交換器4は、冷媒を流す伝熱管と、この伝熱管に連結された複数のフィンとを有し、上記伝熱管に冷媒が入る冷媒入口が、熱交換器4の上部に設けられている。図1乃至3において、上記伝熱管およびフィンは図示しておらず、熱交換器4の概略の外形のみを図示している。上記伝熱管は、水平方向に延びると共に、鉛直方向に平行に配置された複数の水平部と、この水平部の端部を順次接続するU字部とで形成されており、上記冷媒入口から入った冷媒を、幅方向に蛇行しながら下方に流すように配管されている。上記フィンは、上記伝熱管の水平部と略直角に延びる金属製の板で形成されている。上記ケーシング1の背面と左側面に、上記熱交換器4に対向する位置に、吸気用の開口が設けられている。
上記ファン5は、駆動モータ51で回転駆動されて、図1の紙面の奥側から手前側に向かう風を生成するようになっている。上記駆動モータ51は、上記電装部品箱10内のスイッチ回路によって、駆動電力の供給がオンオフされるようになっている。
上記ケーシング1内の正面側には、上記ファン5の外周囲を覆うベルマウス14が配置されている。このベルマウス14は、上記ファン5の径方向の先端に近接して開口を形成すると共に湾曲した断面を有する湾曲部14aと、この湾曲部14aの前面側に連なると共に、熱交換器室8の正面側を覆うフランジ部14bとを有する。上記湾曲部14aは、熱交換器4側に向かうに伴って開口径が拡大しており、また、上記フランジ部14bに向かうに伴って開口径が拡大している。
上記圧縮機室7には、冷媒配管に介設されて冷媒圧力を降下させる図示しない膨張弁が配置されている。また、上記圧縮機室7には、図示しない四方切換弁が収容されており、この四方切替弁は、冷房運転と暖房運転に対応して、上記圧縮機3の吐出側を室外熱交換器4または室内熱交換器に選択的に接続して、冷媒の循環回路を切り替えるようになっている。
上記構成の空気調和機の室外機は、以下のように動作する。まず、室内機の入力部に冷房運転を行う指令が入力されると、この指令を示す信号が、室内機から信号線を介して室外機の電装部品箱10内の室外機制御部に入力される。この信号を受けた室外機制御部は、四方切替弁の接続状態を確認し、暖房接続状態である場合は四方切替弁を冷房接続状態に切り替える。また、上記室外機制御部は、室内機から受け取った室内の気温および設定温度の情報に基づいて、上記インバータ制御部に信号を出力する。また、上記室外機制御部は、上記スイッチ回路をオンにして、上記ファンの駆動モータ51に駆動電力を供給する。
上記インバータ制御部は、上記室外機制御部からの信号に基づいて上記インバータ素子のスイッチング動作を制御し、このインバータ素子から所定周波数の電力を圧縮機3に供給する。この圧縮機3は、供給電力の周波数に応じた回転数でモータが駆動されることにより、圧縮要素が所定容量で動作して、所定圧力および流量の高圧冷媒ガスを吐出する。
また、上記ファン5は、上記駆動モータ51によって回転駆動されて、室外機の左側面および背面から前面に向かう風を生成する。これにより、ケーシング1の熱交換器室8内に、風通路が形成される。すなわち、ケーシング1の背面および左側面に形成された吸気用開口から空気が吸い込まれ、この空気が、図2および3の矢印Aで示すように熱交換器4を通過する。この熱交換器4には、上記圧縮機からの高圧冷媒ガスが、四方切換弁を介して供給される。この熱交換器4で、上記高圧冷媒ガスと空気との熱交換が行われて、上記冷媒ガスが凝縮すると共に、上記空気の温度が上昇する。上記熱交換器4からの空気は、ベルマウスの湾曲部14aで形成された開口を通り、ケーシング1の前面から室外機の外に吹き出される。上記熱交換機4からの冷媒は、膨張弁で減圧されて温度が低下し、室内機に送出される。
上記熱交換器4で冷媒ガスと熱交換を行った空気は、外気温度や室内の熱負荷等の条件により、約80℃程度の高温になる場合がある。特に、上記熱交換器4の上部は、冷媒入口が設けられおり、この冷媒入口から高圧冷媒ガスが流入するので、この熱交換器4の上部からの空気は高温になり易い。この熱交換器4の上部に近接して、上記ヒートシンク11が配置されているものの、本実施形態の室外機では、上記ヒートシンク11の熱交換器4側に遮蔽板12が設けられているので、高温の空気がヒートシンク11に入ることが防止される。具体的には、図2及び3の矢印Bで示すように、熱交換器4の上部からの空気は、上記遮蔽板12によってヒートシンク11を迂回する。これにより、ベルマウス14の湾曲部14aの開口を形成する面と逆側の面、すなわち、上記ベルマウス14の湾曲部14aの外周面を矢印Cで示すように流れる旋回流が、上記ヒートシンク11に流入する。この旋回流によってヒートシンク11に導かれる空気の殆どは、熱交換器4の下部を通過した空気である。この上記熱交換器4の下部を通過してベルマウス14の湾曲部14aの外周面を流れる間にミキシングされた空気は、温度が平均化されているので、上記熱交換器4の上部を通過した空気よりも温度が低い。さらに、上記遮蔽板12によって、上記ヒートシンクの比較的高温となる上部からの輻射熱が、上記ヒートシンク11に入ることが防止される。その結果、上記ヒートシンク11を、従来よりも効果的に冷却することができる。例えば、上記ヒートシンク11が、インバータ素子の発熱によって90℃程度の温度になる場合においても、上記旋回流によって導かれて温度が80℃よりも低い空気により、上記ヒートシンク11を従来よりも高い効率で冷却できる。その結果、上記ヒートシンク11に熱的に接続されたインバータ素子等の電装部品を、従来よりも高い効率で冷却することができる。
上記実施形態において、ヒートシンク11は、フィンの配列方向がケーシング1の奥行き方向と平行であったが、フィンの配列方向をケーシング1の幅方向と平行にして、ベルマウスの湾曲部14bを流れる旋回流の流れ方向と略平行にしてもよい。
また、上記ヒートシンク11の配置位置は、ケーシング1の上部以外であってもよい。
また、上記熱交換器4は、冷媒が流入する冷媒入口が、上部以外の部分に設けられていてもよい。
また、上記遮蔽部材は、板状の遮蔽板12であったが、熱交換器4の局部を通過した風がヒートシンク11に当たることを防止できれば、他の形態を有するものでもよい。
また、上記遮蔽部材としての遮蔽板12は、上記熱交換器室8における空気の流れに関係無く、上記熱交換器4とヒートシンク11との間に設けられて、上記熱交換器4の局部から輻射熱が入射することを防止するものであってもよい。この場合、上記熱交換器室8のベルマウス14は無くてもよい。
以上、本発明の実施形態を説明したが、これは種々変更してもよいことは明らかである。そのような変更は、本発明の精神と範囲からの逸脱ではあるとみなされるべきではなく、当業者にとって自明であるような変更はすべて、次に続く特許請求の範囲の中に含まれるものである。

Claims (5)

  1. 圧縮機(3)と、
    上記圧縮機(3)を収容する圧縮機室(7)と、
    冷媒と空気との熱交換を行う熱交換器(4)と、
    上記熱交換器(4)に風を送るファン(5)と、
    上記ファン(5)の外周囲に位置するベルマウス(14)と、
    上記熱交換器(4)、ファン(5)およびベルマウス(14)を収容すると共に、上記熱交換器(4)からの風が通る風通路を有する熱交換器室(8)と、
    上記圧縮機室(7)と熱交換器室(8)とを仕切る仕切板(6)と、
    電装部品と、
    上記仕切板(6)よりも風通路側に配置されていると共に、上記電装部品に熱的に接続されたヒートシンク(11)と、
    上記熱交換器(4)と上記ヒートシンク(11)との間、かつ、上記ヒートシンク(11)よりも上記風通路における上流側に設けられて、上記熱交換器(4)の局部を通った風が直接上記ヒートシンク(11)に当たるのを遮る遮蔽部材(12)と
    を備えることを特徴とする空気調和機の室外機。
  2. 圧縮機(3)と、
    上記圧縮機(3)を収容する圧縮機室(7)と、
    冷媒と空気との熱交換を行う熱交換器(4)と、
    上記熱交換器(4)に風を送るファン(5)と、
    上記熱交換器(4)及びファン(5)を収容すると共に、上記熱交換器(4)からの風が通る風通路を有する熱交換器室(8)と、
    上記圧縮機室(7)と熱交換器室(8)とを仕切る仕切板(6)と、
    電装部品と、
    上記仕切板(6)よりも風通路側に配置されていると共に、上記電装部品に熱的に接続されたヒートシンク(11)と、
    上記熱交換器(4)と上記ヒートシンク(11)との間に設けられて、上記熱交換器(4)の局部からの輻射熱が上記ヒートシンク(11)に入射することを遮る遮蔽部材(12)と
    を備えることを特徴とする空気調和機の室外機。
  3. 請求項1又は2に記載の空気調和機の室外機において、
    上記ヒートシンク(11)は、上記熱交換器室(8)の風通路の上部に位置することを特徴とする空気調和機の室外機。
  4. 請求項3に記載の空気調和機の室外機において、
    上記熱交換器(4)の上部に、上記圧縮機(3)で圧縮された上記冷媒が入る冷媒入口が設けられていることを特徴とする空気調和機の室外機。
  5. 請求項1乃至4のいずれか1つに記載の空気調和機の室外機において、
    上記ヒートシンクは、上記ベルマウスの外周面に沿って流れる風によって冷却されることを特徴とする空気調和機の室外機。
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