JPWO2019073535A1 - 空気調和機の室外機 - Google Patents

Abstract

本発明の空気調和機（C）の室外機（Co）は、冷凍サイクルに使用する冷媒が流れる配管（17）を備えた冷却部品（11）と、電気部品箱（4）に設けられて冷却部品（15）によって冷却される被冷却部品（15）と、被冷却部品（15）に対向するサービス用開口部（2）を有する筐体（1）とを備え、サービス用開口部（2）から見て、被冷却部品（15）が手前側に配置され、冷却部品（11）が背面側に配置されており、冷却部品（11）と被冷却部品（15）との間に設けられ、冷却部品（11）と被冷却部品（15）とを熱的に接続する伝熱シート（18）を備えている。

Description

本発明は、空気調和機の室外機および室内機に関する。

従来、空気調和機の運転制御に使われる電気部品の中で、発熱量が大きいインバータ部品（パワー素子）の冷却のために、冷凍サイクルの冷媒を使う方法がある。一例として、冷媒が流れる配管に伝熱用の冷媒ジャケットを設け、この冷媒ジャケットとインバータ部品を密着させて固定し冷却する方法がある。

例えば、特許文献1の空気調和機では、この冷媒を使った冷却方式おいて製造時やサービス時などにおいて冷媒ジャケットとパワー素子との接続状態をサービス用開口部（特許文献1の図５）から視認できる構造とするため、空気調和機ケーシングに設けたサービス用開口部に対向し、かつ冷媒ジャケットをサービス用開口部から見てパワー素子よりも手前側に配置する構造が開示されている。

特開2009-299975号公報（図５、図６等）

ところで、特許文献１で開示された冷媒ジャケットをサービス用開口部から見てパワー素子よりも手前側に配置した場合、インバータ部品の交換や電気部品箱の取り付けや取り外し時、電気部品箱より手前に配管と冷媒ジャケットが配置されているため、配管と冷媒ジャケットを移動させる必要があり、配管の曲がりや損傷の可能性がある。

また、インバータ部品と冷媒ジャケットとは熱的な接続を高めるためにシリコーン性のグリスを両部品の間に塗布するのが一般的である。
そこで、インバータ部品と冷媒ジャケットとを一度取り外すと再利用ができないため、塗布されたグリスのふき取りと再度の塗布が部品交換時に必要となる。さらに、グリスが周囲に付着するのを防ぐため交換部品の周辺の養生も必要となる。従って、グリスを用いるので、作業性が悪く、汚れ易く、使い勝手が悪い。

本発明は上記実状に鑑み創案されたものであり、インバータ部品の交換や取り外し取り付け時に冷媒冷却の配管やジャケットを損傷させることなく作業でき、グリスによる汚れも抑制できる空気調和機の室外機および室内機の提供を目的とする。

前記課題を解決するため、第１の本発明の空気調和機の室外機および第２の本発明の空気調和機の室内機は、それぞれ、冷凍サイクルに使用する冷媒が流れる配管を備えた冷却部品と、電気部品箱に設けられて前記冷却部品によって冷却される被冷却部品と、前記被冷却部品に対向するサービス用開口部を有する筐体とを備え、前記サービス用開口部から見て、前記被冷却部品が手前側に配置され、前記冷却部品が背面側に配置されており、前記冷却部品と前記被冷却部品との間に設けられ、前記冷却部品と前記被冷却部品とを熱的に接続する伝熱シートを備えている。

インバータ部品の交換や取り外し取り付け時に冷媒冷却の配管やジャケットを損傷させることなく作業でき、グリスによる汚れも解消する空気調和機の室外機および室内機を実現できる。

本発明に係る第１実施形態の空気調和機の室外機の前板を外した状態の前面図。 第1実施形態の空気調和機の室外機の右側面図。 第1実施形態のインバータ部品の側面図。 冷媒配管が固定された冷媒ジャケットの斜視図。 インバータ部品と冷媒ジャケットとが接続された状態の一部断面を含む側面図。 ヒートシンクの側に伝熱シートを設置した場合のインバータ部品の一部断面を含む側面図。 第2実施形態の冷媒ジャケットの側に伝熱シートを設置した場合の側面図。

以下、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
＜＜第1実施形態＞＞
図1は、本発明に係る第１実施形態の空気調和機Cの室外機Coの前板を外した状態の前面図である。図2は、第1実施形態の空気調和機Cの室外機Coの右側面図である。

第1実施形態の空気調和機Cを図1から図6を参照しながら説明する。
第1実施形態の空気調和機Cの室外機Coは、筐体1の内部に、熱交換器3、電気部品箱4が格納されている。
熱交換器3は、冷凍サイクルを構成する。熱交換器3は、冷媒を熱源と熱交換させる部品であり、熱源は空気や水などを採用できる。図1、図2に示す空気調和機Cの室外機Coは、水熱源を採用したものを例示する。

電気部品箱4は、板金で形成されており、内部に電気部品が格納されている。電気部品箱4は、筐体1の側面側や前面側に設置されるが、図1、図2では筐体1の正面側に設けた例を示す。
電気部品箱4の内部には、インバータ部品5、制御基板6、ノイズフィルタ7、および端子台8が格納されている。

また、筐体1の前面側には、電気部品箱4に格納される部品のメンテナンスに際して開放されるサービス開口部2が設けられている。サービス開口部2は、筐体1の不図示の前板で閉塞される。

室外機Coの右側面図である図２に示すように、室外機Coの筐体1の内部には、圧縮機9、アキュームレータ10、冷媒ジャケット11を備えている。筐体１は、熱交換器3、電気部品箱4、圧縮機9、アキュームレータ10、冷媒ジャケット11などを格納する鉄製の箱である。
圧縮機9、アキュームレータ10は、上述の熱交換器3とともに冷凍サイクルを構成する。

圧縮機9は、冷凍サイクルを循環する冷媒を吸入して圧縮し、圧縮した冷媒を高圧ガスとして吐出する。なお、圧縮機9には、スクロール圧縮機、ロータリー圧縮機、スクリュー圧縮機などの種々の圧縮機を採用できる。
アキュームレータ10は、流入する冷媒を気液分離して分離したガス冷媒を圧縮機9に送る。

図2に示すように、電気部品箱4の後面には、冷媒ジャケット11が設置される。冷媒ジャケット11には、冷媒が流れる冷媒配管17が挿通されている。冷媒ジャケット11は、冷媒配管17を流れる冷媒により、電気部品で冷却が必要となる被冷却部品のインバータ部品5を冷却する。

サービス開口部2は、電気部品箱4（インバータ部品5を含む）に対向して形成され、作業員などが手を入れて容易にインバータ部品5にアクセスできる構成である。
冷媒ジャケット11および冷媒配管17は、サービス開口部2と対向し、かつサービス開口部2から目視して電気部品箱4、冷媒ジャケット11および冷媒配管17の順で配置されている。

図１に示す電気部品箱4の内部に設置される主な電気部品は、インバータ部品5、制御基板6、ノイズフィルタ7、端子台8がある。
図3に第1実施形態のインバータ部品5の側面図を示す。
インバータ部品5は、インバータ基板12、基板ベース13、パワー素子14、ヒートシンク15、ヒートシンク取り付けネジ16で構成される。

制御基板6は、空気調和機Ｃの室外機Ｃｏと室内機（図示せず）の間の信号を伝送し、空気調和機Ｃが所定の運転ができるよう各種アクチュエータへ信号を出力する。
ノイズフィルタ7はインバータ基板12が発生する電気ノイズを抑制する。

＜インバータ部品5＞
インバータ部品5を構成するインバータ基板12は、インバータ回路で駆動する圧縮機9などに電力を供給する。
インバータ部品5を構成する基板ベース13は、例えば樹脂製であり、パワー素子14が実装されている。インバータ基板12は、基板ベース13に成形される爪（図示せず）を弾性変形することで、基板ベース13に取り付けられる。

インバータ基板12にはピンホール12hが成形され、パワー素子14の端子14tが、ピンホール12hをパワー素子14の一方面側12iから他方面側12tに挿通している。他方面側12tに挿通したパワー素子14の端子14tは、他方面側12tに半田付け12dされ、圧縮機9などに電気的に接続されている。

パワー素子14は、圧縮機9に電力を供給するインバータ基板12のインバータ回路のスイッチング素子である。パワー素子14は、圧縮機9の運転時には発熱する発熱部品である。そのため、パワー素子14は冷却が必要な部品の一つであり、許容温度以上となると故障の原因となるため、十分に冷却する必要がある。
ヒートシンク15は、パワー素子14で発生する熱を蓄積し、冷媒ジャケット11に伝熱するための部品である。

そこで、ヒートシンク15は、パワー素子14と密着して熱的に接続され、冷却用の冷媒ジャケット11に圧接して取り付けられる。これにより、パワー素子14で発生した熱がヒートシンク15を介して冷媒ジャケット11へと伝えられる。ヒートシンク15は、例えばアルミニウムが用いられ、ダイカスト成形される。ヒートシンク15は、熱伝導性がよければ、銅などの他の材料を用いてもよい。

図4に冷媒配管17が固定された冷媒ジャケット11の斜視図を示す。
冷媒ジャケット11は、冷媒が流れる冷媒配管17を組み込んだアルミ製の冷却用の部品である。
冷媒ジャケット11に接触して冷媒配管17が挿入されている。冷媒ジャケット11と冷媒配管17とは熱的に接続されている。そこで、冷媒配管17は、冷媒ジャケット11に挿入後に、内径拡管され密着性を高めることで、冷媒ジャケット11との伝熱性を確保している。

冷媒配管17に低温の冷媒を流すことで冷媒ジャケット11から吸熱し、冷媒ジャケット11を冷却する。これにより、発熱したパワー素子14が、ヒートシンク15、冷媒ジャケット11を介して冷却され、高温になることを抑制している。
冷媒ジャケット11には、パワー素子14を固定したヒートシンク15を取り付けるための雌ねじ11mが一対螺刻されている。

図5にインバータ部品5と冷媒ジャケット11とが接続された状態の一部断面を含む側面図を示す。
ヒートシンク15と冷媒ジャケット11とを熱的に接続するため、ヒートシンク15と冷媒ジャケット11との間に伝熱シート18が設置されている。伝熱シート18は、一方の片面18cが粘着剤付きのシリコーン製の熱伝導性が高いシートである。この例では、伝熱シート18の他方の片面18hは粘着剤は設けられない。

伝熱シート18は、ヒートシンク15と冷媒ジャケット11とを熱的に接続するための部材であれば、シリコーン製のシート以外の他の部材を採用してもよい。例えば、伝熱シート18は、シリコーン製に代えて、アクリル製を採用してもよいが、シリコーン製が耐候性や強度に優れており、シリコーン製が望ましい。
インバータ部品5と冷媒ジャケット11とは、伝熱シート18を間に挟み、パワー素子取付用ネジ19で固定される。

具体的には、パワー素子14とヒートシンク15と伝熱シート18とにねじ挿通孔（図示せず）が形成され、冷媒ジャケット11に雌ねじ11mが螺刻されている。パワー素子取付用ネジ19を、パワー素子14、ヒートシンク15、および伝熱シート18の各ねじ挿通孔を挿通させ、冷媒ジャケット11の雌ねじ11mに締結する。これにより、インバータ部品5のパワー素子14、ヒートシンク15と、冷媒ジャケット11とが、伝熱シート18を介して密着して固定され、熱的に接続されている。

冷媒配管17を流れる低温の冷媒により冷媒ジャケット11が冷却される。そして、冷媒ジャケット11により、伝熱シート18を介して、パワー素子14の熱で高温となったヒートシンク15が冷却される。これにより、ヒートシンク15がパワー素子14から吸熱することで、パワー素子14が冷却される。

ここで、冷媒配管17は、熱交換器3、アキュームレータ10、圧縮機9などを配管で連結する冷凍サイクルの一部である。冷媒配管17は、筐体1に固定されているため動かしたり、容易に取り外したりできない。また、冷媒ジャケット11は、筐体1と固定されているため動かしたり、容易に取り外したりできない。

そのため、図2に示すように、作業員などがインバータ部品5にアクセスし易いように、インバータ部品5の側がメンテナンス用の開口であるサービス開口部2の側とする。一方、冷媒ジャケット11の側は、メンテナンス開口のサービス開口部2に対してインバータ部品5の反対側に配置される。
この配置により、インバータ部品5が故障した場合、交換するインバータ部品5と一緒に伝熱シート18を取り外し、伝熱シート18も一緒に交換できる。

＜インバータ部品5の組立て＞
インバータ部品5の組立てについて説明する。
まず、図3に示すように、ヒートシンク取り付けネジ16を、基板ベース13の挿通孔（図示せず）を挿通させてヒートシンク15の雌ねじ15mに締結する。これにより、パワー素子14が実装された基板ベース13に、ヒートシンク15をパワー素子14に接触させて固定する。こうして、パワー素子14とヒートシンク15とが熱的に接続される。その後、基板ベース13にインバータ基板12が取り付けられる。

図6に、ヒートシンク15の側に伝熱シート18を設置した場合のインバータ部品5の一部断面を含む側面図を示す。
パワー素子14に接触して固定されたヒートシンク15に、図6に示すように、伝熱シート18の粘着面である一方の片面18cを貼り付ける。これにより、パワー素子14に接触したヒートシンク15と伝熱シート18とが熱的に接続される。

伝熱シート18と一体となったインバータ部品5（図6）は、パワー素子取付用ネジ19をパワー素子14、ヒートシンク15、伝熱シート18の各挿通孔（図示せず）を挿通させヒートシンク15の雌ねじ11mに螺合することで、伝熱シート18を介して、冷媒ジャケット11に固定される（図５）。なお、冷媒ジャケット11は筐体1に固定されている。
こうして、筐体1に固定された冷媒ジャケット11と、パワー素子14と熱的に接続したヒートシンク15とが、伝熱シート18を介して、熱的に接続される。

＜インバータ部品5のメンテナンス作業＞
上述の構成により、インバータ部品5のメンテナンス、交換作業に際しては、図5に示すパワー素子取付用ネジ19を取り外すことで、伝熱シート18が貼着されたインバータ部品5が、冷媒配管17が取り付けられた冷媒ジャケット11から取り外し可能となる。

この際、インバータ部品5と伝熱シート18とが一緒に取り外され、インバータ部品5と伝熱シート18とをともに交換できる。この場合、伝熱シート18はインバータ部品5に付いているので、交換し易い。

上記構成によれば、筐体1のサービス開口部2は、電気部品箱4に対向して配置される。そして、サービス開口部2から見て、インバータ部品5が格納される電気部品箱4、冷媒ジャケット11および冷媒配管17の順で配置される。

従って、電気部品箱4のインバータ部品5の手前側に移動や容易に取り外しができない部品がないため、インバータ部品5を目視し易い。また、サービス開口部2（図１、図２）を覆うサービスカバーなどの簡単な部品の取り外しのみで、インバータ部品5のメンテナンスや部品の交換作業が可能である。そのため、組立て性、メンテナンス性が良い。

また、従来のグリスの代わりに、伝熱シート18を用いるので、メンテナンスなどに際して、従来のグリスの拭き取り、再塗布などの作業が解消し、使い勝手がよく、かつ作業性が良好である。

伝熱シート18の一方の片面18cは粘着剤により被冷却部品のヒートシンク15と固定されている。そして、伝熱シート18の粘着面の一方の片面18cの反対側の他方の片面18hは粘着剤がない。そのため、インバータ部品5を接続先の部品の冷媒ジャケット11と容易に分離や接続できる。
また、伝熱シート18をインバータ部品5の交換時に同時に交換し易い。

さらに、冷媒ジャケット11とヒートシンク15を外した際、伝熱シート18がヒートシンク15側に張り付いているので、伝熱シート18を保持する必要がなく、メンテナンスや組立てがし易い。

電気部品の冷却に冷媒を用いる空気調和機Ｃにおいて、インバータ部品5の交換や電気部品箱4の取り付け、取り外しなどの際に、冷媒配管17や冷媒ジャケット11を損傷させることなく作業可能となる。

また、従来のグリスに代えて、粘着面の片面18cが形成される伝熱シート18を用いるので、従来のグリスによる汚れを防止できるサービス性がよい。
従って、電気部品の交換、電気部品箱の取り付け取り外し時、他の部品の損傷や汚れの可能性がなく作業容易な空気調和機Cを提供できる。

＜＜第2実施形態＞＞
図7に、第2実施形態の冷媒ジャケット11の側に伝熱シート18を設置した場合を示す。
第2実施形態では、第1実施形態の伝熱シート18とは異なり、冷媒ジャケット11の他方の片面18hに粘着剤を施し、被冷却部品であるヒートシンク15の側の一方の片面18cに粘着剤を施さない構成である。

上記構成によれば、伝熱シート18の他方の片面18hは粘着剤により冷却部品のヒートシンク15と固定されており、反対側の一方の片面18cは粘着剤がないため、接続先の部品のインバータ部品5と容易に分離や接続できる。
また、インバータ部品5を取り外しても、伝熱シート18は冷媒ジャケット11に貼り付いており、取り外されないので再利用し易い。

さらに、冷媒ジャケット11とヒートシンク15を外した際、伝熱シート18が冷媒ジャケット11側に張り付いているので、伝熱シート18を保持する必要がなく、組立て、メンテナンスなどの作業性がよい。

このように、伝熱シート18の一方面に粘着剤を形成し、他方面に粘着剤を形成しないことで、冷媒ジャケット11とヒートシンク15を外した際、伝熱シート18が冷媒ジャケット11の側またはヒートシンク15の側に張り付いているので、伝熱シート18を保持する必要がなく、メンテナンスや組立てし易い。

＜＜その他の実施形態＞＞
１．前記実施形態では、空気調和機Cの室外機Coに本発明を適用した場合を説明したが、空気調和機Cの室内機に本発明を適用してもよい。

２．前記実施形態では、被冷却部品としてパワー素子を例示して説明したが、発熱して冷却が必要な部品であれば、パワー素子以外の部品でもよい。

３．なお、本発明は、前記の実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、前記した実施形態は、本発明を分かり易く説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。

2 サービス用開口部
4 電気部品箱
11 冷媒ジャケット（冷却部品）
14 パワー素子（被冷却部品）
15 ヒートシンク（被冷却部品）
17 冷媒配管（配管）
18 伝熱シート
18c 一方の片面（被冷却部品側の面、一方面）
18h 他方の片面（冷却部品側の面、他方面、一方面）
C 空気調和機
Co 室外機

本発明は、空気調和機の室外機に関する。

本発明は上記実状に鑑み創案されたものであり、インバータ部品の交換や取り外し取り付け時に冷媒冷却の配管やジャケットを損傷させることなく作業でき、グリスによる汚れも抑制できる空気調和機の室外機の提供を目的とする。

前記課題を解決するため、本発明の空気調和機の室外機は、冷凍サイクルに使用する冷媒が流れる配管を備えた冷却部品と、電気部品箱に設けられて前記冷却部品によって冷却される被冷却部品と、前記冷却部品と前記被冷却部品との間に設けられ、前記冷却部品と前記被冷却部品とを熱的に接続する伝熱シートとを備えており、前記冷却部品、前記被冷却部品及び前記伝熱シートは挿通孔を有し、前記冷却部品は、背面側に設けられた雌ネジに、前記被冷却部品及び前記伝熱シートの挿通孔を挿通した取り付けネジが締結されることによって固定されている。

インバータ部品の交換や取り外し取り付け時に冷媒冷却の配管やジャケットを損傷させることなく作業でき、グリスによる汚れも解消する空気調和機の室外機を実現できる。

2 サービス用開口部
4 電気部品箱
11 冷媒ジャケット（冷却部品）
13 基板ベース
14 パワー素子（被冷却部品）
15 ヒートシンク（被冷却部品）
17 冷媒配管（配管）
18 伝熱シート
18c 一方の片面（被冷却部品側の面、一方面）
18h 他方の片面（冷却部品側の面、他方面、一方面）
C 空気調和機
Co 室外機

Claims (10)

1. 冷凍サイクルに使用する冷媒が流れる配管を備えた冷却部品と、
   電気部品箱に設けられて前記冷却部品によって冷却される被冷却部品と、
   前記被冷却部品に対向するサービス用開口部を有する筐体とを備え、
   前記サービス用開口部から見て、前記被冷却部品が手前側に配置され、前記冷却部品が背面側に配置されており、
   前記冷却部品と前記被冷却部品との間に設けられ、前記冷却部品と前記被冷却部品とを熱的に接続する伝熱シートを備えている
   ことを特徴とする空気調和機の室外機。
2. 請求項１に記載の空気調和機の室外機において、
   前記伝熱シートは、
   前記冷却部品の側と前記被冷却部品の側のうち前記被冷却部品側の面に粘着剤が設けられ、前記粘着剤を介して、前記被冷却部品に貼り付けられている
   ことを特徴とする空気調和機の室外機。
3. 請求項１に記載の空気調和機の室外機において、
   前記伝熱シートは
   前記冷却部品の側と前記被冷却部品の側のうち前記冷却部品側の面に粘着剤が設けられ、前記粘着剤を介して、前記冷却部品に貼り付けられている
   ことを特徴とする空気調和機の室外機。
4. 請求項１に記載の空気調和機の室外機において、
   前記伝熱シートはシリコーン製のシートである
   ことを特徴とする空気調和機の室外機。
5. 請求項１に記載の空気調和機の室外機において、
   前記伝熱シートは、
   一方面が粘着剤を備え、他方面は粘着剤を備えていない
   ことを特徴とする空気調和機の室外機。
6. 冷凍サイクルに使用する冷媒が流れる配管を備えた冷却部品と、
   電気部品箱に設けられて前記冷却部品によって冷却される被冷却部品と、
   前記被冷却部品に対向するサービス用開口部を有する筐体とを備え、
   前記サービス用開口部から見て、前記被冷却部品が手前側に配置され、前記冷却部品が背面側に配置されており、
   前記冷却部品と前記被冷却部品との間に設けられ、前記冷却部品と前記被冷却部品とを熱的に接続する伝熱シートを備えている
   ことを特徴とする空気調和機の室内機。
7. 請求項６に記載の空気調和機の室内機において、
   前記伝熱シートは、
   前記冷却部品の側と前記被冷却部品の側のうち前記被冷却部品側の面に粘着剤が設けられ、前記粘着剤を介して、前記被冷却部品に貼り付けられている
   ことを特徴とする空気調和機の室内機。
8. 請求項６に記載の空気調和機の室内機において、
   前記伝熱シートは
   前記冷却部品の側と前記被冷却部品の側のうち前記冷却部品側の面に粘着剤が設けられ、前記粘着剤を介して、前記冷却部品に貼り付けられている
   ことを特徴とする空気調和機の室内機。
9. 請求項６に記載の空気調和機の室内機において、
   前記伝熱シートはシリコーン製のシートである
   ことを特徴とする空気調和機の室内機。
10. 請求項６に記載の空気調和機の室内機において、
    前記伝熱シートは、
    一方面が粘着剤を備え、他方面は粘着剤を備えていない
    ことを特徴とする空気調和機の室内機。

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