JPWO2020157871A1 - 室外機および空気調和機 - Google Patents

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Abstract

室外機(2)は、吸込口(201)が背面(211)に形成され、吹出口が前面(222)に形成された筐体(20)と、筐体に収容されて吸込口から空気を吸い込んで吹出口から吹き出させるファン(8)と、筐体に収容されて冷媒を圧縮する圧縮機(4)と、筐体の内部を圧縮機が設置される機械室(51)とファンが設置される送風室(50)とに隔てる仕切り板(11)と、仕切り板の上部に機械室と送風室とに渡って水平に設置される制御基板(9)と、制御基板を覆う電気品箱(10)と、圧縮機およびファンを駆動させ、制御基板の送風室側に設置される発熱部品と、発熱部品に接続されて電気品箱から露出する複数のフィンを有する冷却器と、を備え、複数のフィンは、主面が前面を向いており、前面からみて冷却器の中心よりも背面側のフィンの中で最も低いフィンが、前面からみて冷却器の中心よりも前面側のフィンの中で最も高いフィンよりも高い。

Description

本発明は、圧縮機、ファン、および制御基板を備えた室外機および空気調和機に関する。
従来の空気調和機は、圧縮機と、ファンと、熱交換器と、制御基板とを備えた室外機を有する。室外機の筐体内は、ファンが設置される送風室と、圧縮機が設置される機械室とに仕切り板によって仕切られている。特許文献1に開示された室外機では、制御基板は、仕切り板の上部に水平状態で設置される。また、制御基板は、送風室と機械室とに渡って設置される。機械室では、制御基板は、電気品箱に収容される。制御基板には、パワーモジュールが実装される。電気品箱には、パワーモジュールで発生した熱を放熱させる冷却器が設けられる。冷却器は送風室に露出する。冷却器は複数のフィンを備える。ファンの運転によって送風室で流動する空気を複数のフィンの表面に通過させることで、複数のフィンを介した放熱が図られる。
特開2011−7363号公報
しかしながら、特許文献1に記載の室外機では、送風室内での空気の流れと、冷却器のフィンの向きとの最適化が図られておらず、パワーモジュールで発生した熱を十分に放熱できない場合がある。このため、冷却器を大型化したり、空気調和機の運転能力を抑えてパワーモジュールからの熱の発生を抑えたりする必要があるという問題があった。
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、冷却器からの放熱効率の向上を図り、空気調和機の運転能力の低下を抑制することができる室外機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、本発明に係る室外機は、吸込口が背面に形成され、吹出口が前面に形成された筐体と、筐体に収容されて吸込口から空気を吸い込んで吹出口から吹き出させるファンと、筐体に収容されて冷媒を圧縮する圧縮機と、筐体に収容されて冷媒と空気との間で熱交換を行わせる熱交換器と、筐体の内部を圧縮機が設置される機械室とファンが設置される送風室とに隔てる仕切り板と、仕切り板の上部に機械室と送風室とに渡って水平に設置される制御基板と、制御基板を覆う電気品箱と、圧縮機およびファンを駆動させ、制御基板の送風室側に設置される発熱部品と、発熱部品に接続されて電気品箱から露出する複数のフィンを有する冷却器と、を備え、複数のフィンは、主面が前面を向いており、前面からみて冷却器の中心よりも背面側のフィンの中で最も低いフィンが、前面からみて冷却器の中心よりも前面側のフィンの中で最も高いフィンよりも高い。
本発明によれば、冷却器からの放熱効率の向上を図り、空気調和機の運転能力の低下を抑制することができる室外機を得ることができるという効果を奏する。
実施の形態1にかかる空気調和機の構成を示す図 実施の形態1にかかる制御基板および電気品箱の構成例を示す図 実施の形態1にかかる制御基板および電気品箱の室外機の下面から見た底面図 実施の形態1にかかる制御基板および電気品箱の正面図 実施の形態1にかかる制御基板および電気品箱の右側面図 実施の形態1にかかる室外機を上面から見た透視図 実施の形態1にかかる室外機を側面から見た透視図 実施の形態2にかかる冷却器の形状を示す第1の図 実施の形態2にかかる冷却器の形状を示す第2の図 実施の形態2にかかる冷却器の形状を示す第3の図 実施の形態2にかかる冷却器の形状を示す第4の図
以下に、本発明の実施の形態に係る室外機および空気調和機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1.
図1は、実施の形態1にかかる空気調和機の構成を示す図である。空気調和機100は、室内機1と室外機2とを備える。室内機1と室外機2とはガス接続配管3aおよび液接続配管3bを介して接続される。ガス接続配管3aと液接続配管3bとを合わせて冷媒配管3とも呼ぶ。冷媒が冷媒配管3に充填され、冷媒配管3を介して室内機1と室外機2との間を循環することで、空気調和機100は室内と室外との間で熱交換を行う。
室外機2は、筐体20と、圧縮機4と、膨張弁5と、四方弁6と、熱交換器7と、ファン8と、制御基板9と、電気品箱10と、仕切り板11と、を備える。筐体20は、圧縮機4と、膨張弁5と、四方弁6と、熱交換器7と、ファン8と、制御基板9と、電気品箱10と、仕切り板11と、を内部に収容する。筐体20は、吸込口201が形成された背面211と、吹出口であるベルマウス202が形成された前面222とを有する。また、筐体20の側面221側に冷媒配管3が接続される。
冷媒配管3、圧縮機4、膨張弁5、四方弁6、熱交換器7、および室内機1に備えられる熱交換器に冷媒が循環することにより、冷凍サイクルが構成される。熱交換器7は、背面211を覆う。圧縮機4は、冷媒を圧縮する。熱交換器7は、冷媒と空気との間で熱交換を行わせる。ファン8は回転することで、吸込口201から空気を吸い込んでベルマウス202から吹き出させる。吸込口201から吸い込まれた空気は熱交換器7を通過する。空気は熱交換器7を通過する際に、熱交換器7との間で熱交換が行われる。制御基板9に備わる制御部は、圧縮機4、膨張弁5、四方弁6、ファン8を制御する。仕切り板11は、筐体20の内部を、熱交換器7、ファン8が設置される送風室50と、圧縮機4、膨張弁5、四方弁6が設置される機械室51とに隔てる。制御基板9は、仕切り板11の上部に機械室51と送風室50とに渡って水平に固定される。電気品箱10は、制御基板9を覆う。
図2は、実施の形態1にかかる制御基板9および電気品箱10の構成例を示す図である。制御基板9には、圧縮機4およびファン8を駆動させる第1のパワーモジュール13と、2つの電子部品17と、が実装される。本実施の形態では、制御基板9には第1のパワーモジュール13が実装されるとするが、第1のパワーモジュール13に限らず、熱が発生する発熱部品であってもよい。発熱部品には第1のパワーモジュールが含まれる。第1のパワーモジュール13は、制御基板9の送風室50側に実装され、電気品箱10から露出している。電子部品17は、電解コンデンサなどである。電子部品17は、制御基板9の機械室51側に実装されて、冷却器14から離れて配置されている。第1のパワーモジュール13には、冷却器14が接続されている。冷却器14は、複数のフィン141を備え、第1のパワーモジュール13で発生された熱を放熱させる。また、冷却器14は、電気品箱10から露出している。複数のフィン141は、室外機2を前面222からみて、フィン141の面積の大きい面である主面が前面222を向いている。また、室外機2を前面222からみて、冷却器14の中心よりも背面211側のフィン141の中で最も低いフィンは、冷却器14の中心よりも前面222側の中で最も高いフィンよりも高くなっている。電子部品17は、複数のフィン141の中で最も低いフィン141よりも高い。
電気品箱10は、電子部品17が収納される収納室110を有する。収納室110を構成する面のうち、機械室51側を向く分離面15は、背面211に向うにしたがって、筐体20のうち機械室51側の側面221に近づく。仕切り板11も分離面15と同様に、背面211に向うにしたがって、筐体20のうち機械室51側の側面221に近づく。分離面15は図2における斜線で示される部分である。
図3は、実施の形態1にかかる制御基板9および電気品箱10の室外機2の下面から見た底面図である。図4は、実施の形態1にかかる制御基板9および電気品箱10の正面図である。図5は、実施の形態1にかかる制御基板9および電気品箱10の右側面図である。図3から図5に示されるように、電気品箱10を構成する分離面15によって、電気品箱10と冷却器14とに空間ができる。電気品箱10に備わる電子部品17は、電気品箱10と冷却器14との間の空間には設置することができないため、冷却器14から離して設置される。また、分離面15によって、分離面15と冷却器14との間の風が流れやすくなる。
図6は、実施の形態1にかかる室外機2を上面から見た透視図である。室外機2を正面からみて、背面211側から前面222側に進む風を矢印で示している。実施の形態1では、水平面で切断した分離面15の断面は、弧を描くように曲がっている。この構成によって、機械室51の背面211側で、背面211から吸い込まれた空気の流れが、仕切り板11および分離面15によって阻害されにくくなる。したがって、より多くの空気を熱交換器7に通過させて熱交換の効率の向上を図ることができる。分離面15の断面が弧を描くように曲がっているため、電気品箱10の底面の面積は小さくなる。このため、分離面の断面がL字である場合に比べて、電気品箱10と冷却器14との間に空間ができる。分離面15は、仕切り板11と同様の弧を描く。このため、複数のフィン141の間により多くの空気を流すことが可能となる。
冷却器14に当たる風の流れについて説明する。ファン8の中心の空気は背面211から前面222に向かってまっすぐ早く流れる。ファン8の中心から離れた箇所の空気は、前面222のベルマウス202に向かって斜めに早く流れる。このため、分離面15と冷却器14との間に風が流れやすく、冷却器14を冷却することができる。なお、従来の室外機の電気品箱の、電子部品が収納される収納室と送風室とを隔てる分離面の断面は、L字の形状となっている。このため、従来の電気品箱の分離面が斜めに抜ける風を妨害しているため、一部の風のみが当たるようになっている。また、複数のフィン141が主面を前面222に向けて形成されているので、複数のフィン141の間に形成される空気の流路の向きと、上述した斜めに流れる空気の向きとが平行に近づくため、複数のフィン141の間の流路に円滑に空気が流入する。これにより、複数のフィン141の間の流路を通過する空気の増加を図ることができる。
図7は、実施の形態1にかかる室外機2を側面から見た透視図である。室外機2を正面からみて、背面211から前面222に進む風を矢印で示している。ファン8の中心に流れる空気はまっすぐ流れるが、室外機2の上部および下部から流れる空気は、前面222のベルマウス202に向かって流れる。なお、矢印で記載はしていないが、前述しない方向、例えば、一度前面222にあたって跳ね返る空気も室外機2に流れる。しかし、前面222から跳ね返る空気の速度は、ファン8の中心に流れる空気より遅く、流量は少なくなるので、冷却器14を冷却する効果は小さい。なお、従来の空気調和機の冷却器の複数のフィンは高さがそれぞれ同じである。このため、流速の遅い前面側の部分にもフィンが形成されており、前面側の部分のフィンの材料が無駄になってしまう。
以上のように、実施の形態1では、冷却器14は複数のフィン141を備え、複数のフィン141は、室外機2を前面222からみて、フィン141の面積の大きい面である主面が前面222側を向いている。室外機2の背面211側のフィン141が高く、前面222側のフィン141が低くなっている。このため、フィン141に空気が効率良く流れるようになっている。したがって、冷却器14は、従来の冷却器と比べて、フィン141のサイズを小さくすることができる。また、室外機2を軽量化および低コスト化することができる。また、分離面15が、冷却器14との間に空間ができるように、円弧状の形状とし、電子部品17を冷却器14から離れて実装する配置としたので、冷却器14のフィン141に風が当たりやすくなっている。また、室外機2に流れる空気が多く当たるフィン141を、空気が多く当たらないフィン141に比べて高くした。このため、冷却器14による第1のパワーモジュール13の冷却効率の向上を図ることができる。したがって、第1のパワーモジュール13の発熱を抑えるために空気調和機100の運転能力を抑える必要もなくなる。また、室外機2の重量を低減すること、および室外機2のコストを低減することができる。つまり、室外機2の製造コストの増加を抑制することができる。なお、従来の冷却器と同等の重量、コストとし、従来の冷却器よりも冷却器の冷却能力を高めるようにしても良い。このようにすれば、従来よりも空気調和機100の運転能力を向上することができる。
また、フィン141の形状が従来と同じであっても、分離面15が、冷却器14との間に空間ができるように、円弧状の形状となっているだけでも、冷却器14のフィン141を従来よりも冷却することができる効果を得られる。また、分離面15の形状が従来と同じであっても、冷却器14のフィン141が、室外機2の背面211側のフィン141が高く、前面222側のフィン141が低くなっているだけでも、冷却器を従来よりも小型化、軽量化、低コスト化することができる効果を得られる。
実施の形態2.
図8は、実施の形態2にかかる冷却器の形状を示す第1の図である。冷却器14aは実施の形態1と同様に室外機2に備えられる。なお、本実施の形態において実施の形態1と同一の機能を有する構成要素は、実施の形態1と同一の符号を付して重複する説明を省略する。本実施の形態では冷却器14aは、第2のパワーモジュール16に接続される。第2のパワーモジュール16は、第1のパワーモジュール13と同一平面上に配置される。第2のパワーモジュール16は、第1のパワーモジュール13と比較して、電力の損失が小さい。このため、第2のパワーモジュール16は、第1のパワーモジュール13と比較して、発熱が小さい。第2のパワーモジュール16は、室外機2を正面からみて、冷却器14aの中心よりも前面222側に配置される。また、第1のパワーモジュール13は、室外機2を正面からみて、冷却器14aの中心よりも背面211側に配置される。第2のパワーモジュール16は、発熱部品に含まれる。
また、冷却器14aは、第1のパワーモジュール13および第2のパワーモジュール16が実装されている部分の直下にのみフィン141を配置して、第1のパワーモジュール13および第2のパワーモジュール16が実装されていない部分のフィン141を廃している。第1のパワーモジュール13および第2のパワーモジュール16で発生した熱の多くは、直下にある冷却器14のフィン141に移動して冷却される。このため、第1のパワーモジュール13、および第2のパワーモジュール16から遠いフィン141には、発生した熱が伝わりにくい。したがって、第1のパワーモジュール13、および第2のパワーモジュール16から遠い部分にフィン141を設けてもこれらを冷却する効果が小さい。また、冷却器14aのフィン141は、最も前面222側のフィン141から最も背面211側のフィン141に向かうにしたがって高くなる。冷却器14aは、第1のパワーモジュール13および第2のパワーモジュール16がない部分のフィン141を削除しているので、アルミ部材を抑制して製造される。このため、冷却器14aは、軽量化および低コスト化される。従来の冷却器は、パワーモジュールが配置されていない部分に多くのフィン141が配置されているため、パワーモジュールの冷却効率が悪い。
また、冷却器14aは、実施の形態1で説明したように、室外機2の背面211側に第2のパワーモジュール16よりも発熱の大きい第1のパワーモジュール13を配置して、前面222側に第2のパワーモジュール16を配置している。このように、発熱の大きいパワーモジュールをより冷却しやすい位置に配置することで、発熱の大きいパワーモジュールを冷却するためのファンを実装することを抑制することができ、冷却器14aのサイズを小さくすることができる。
以上のように、本実施の形態では、第1のパワーモジュール13および第2のパワーモジュール16の直下にフィン141を配置するようにして、第1のパワーモジュール13および第2のパワーモジュール16がない部分のフィン141を削除するようにしている。このため、冷却器14aは、第1のパワーモジュール13および第2のパワーモジュール16を冷却する機能が劣化することを抑制でき、空気調和機100の運転能力の低下を抑制することができる。また、冷却器14aは小型化、軽量化、および低コスト化される。
図9は、実施の形態2にかかる冷却器の形状を示す第2の図である。冷却器14bは、冷却器14aと同様に、第1のパワーモジュール13および第2のパワーモジュール16が実装されている部分の直下にのみフィン141を配置しているが、第1のパワーモジュール13の直下に配置される複数のフィン141はそれぞれ高さが同じである。また、第2のパワーモジュール16の直下に配置される複数のフィン141はそれぞれ高さが同じである。冷却器14bの第1のパワーモジュール13の直下に配置される複数のフィン141は、第2のパワーモジュール16の直下に配置される複数のフィン141よりも高い。一方、冷却器14aは、フィン141の高さが第1のパワーモジュール13から第2のパワーモジュール16に向かって、高くなっている。
図10は、実施の形態2にかかる冷却器の形状を示す第3の図である。冷却器14cは、冷却器14bと同様に、第1のパワーモジュール13および第2のパワーモジュール16が実装されている部分の直下にのみフィン141を配置しているが、第1のパワーモジュール13の直下に配置される複数のフィン141はそれぞれ高さが異なる。また、冷却器14cの第2のパワーモジュール16の直下に配置される複数のフィン141もそれぞれ高さが異なる。また、室外機2を正面にして冷却器14cの中心よりも背面211側のフィン141の平均高さは、冷却器14cの中心よりも前面222側のフィン141の平均の高さよりも高い。
図11は、実施の形態2にかかる冷却器の形状を示す第4の図である。冷却器14dは、室外機2の正面からみて背面211側のフィン141が高く、前面222側のフィン141が低くなっており、直下に第1のパワーモジュール13および第2のパワーモジュール16がない部分のフィン141は、第1のパワーモジュール13および第2のパワーモジュール16の直下のフィン141のいずれか1つよりも低いフィン141で構成されている。
冷却器14b〜14dのように、フィン141の高さを冷却器14aとは異なる高さとしても、冷却器14aと同様の効果を得ることができる。
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 室内機、2 室外機、3 冷媒配管、3a ガス接続配管、3b 液接続配管、4 圧縮機、5 膨張弁、6 四方弁、7 熱交換器、8 ファン、9 制御基板、10 電気品箱、11 仕切り板、13 第1のパワーモジュール、14,14a,14b,14c,14d 冷却器、15 分離面、16 第2のパワーモジュール、17 電子部品、20 筐体、50 送風室、51 機械室、100 空気調和機、110 収納室、141 フィン、201 吸込口、202 ベルマウス、211 背面、221 側面、222 前面。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る室外機は、吸込口が背面に形成され、吹出口が前面に形成された筐体と、筐体に収容されて吸込口から空気を吸い込んで吹出口から吹き出させるファンと、筐体に収容されて冷媒を圧縮する圧縮機と、筐体に収容されて冷媒と空気との間で熱交換を行わせる熱交換器と、筐体の内部を圧縮機が設置される機械室とファンが設置される送風室とに隔てる仕切り板と、仕切り板の上部に機械室と送風室とに渡って水平に設置される制御基板と、制御基板を覆う電気品箱と、圧縮機およびファンを駆動させ、制御基板の送風室側に設置される発熱部品と、発熱部品に接続されて電気品箱から露出する複数のフィンを有する冷却器と、制御基板の機械室側に設置される電子部品と、を備え、電気品箱は、電子部品を収納する収納室を有し、収納室を構成する面のうち機械室側を向く分離面は、背面に向うにしたがって筐体のうち機械室側の側面に近づく

Claims (7)

  1. 吸込口が背面に形成され、吹出口が前面に形成された筐体と、
    前記筐体に収容されて前記吸込口から空気を吸い込んで前記吹出口から吹き出させるファンと、
    前記筐体に収容されて冷媒を圧縮する圧縮機と、
    前記筐体に収容されて前記冷媒と前記空気との間で熱交換を行わせる熱交換器と、
    前記筐体の内部を前記圧縮機が設置される機械室と前記ファンが設置される送風室とに隔てる仕切り板と、
    前記仕切り板の上部に前記機械室と前記送風室とに渡って水平に設置される制御基板と、
    前記制御基板を覆う電気品箱と、
    前記圧縮機および前記ファンを駆動させ、前記制御基板の前記送風室側に設置される発熱部品と、
    前記発熱部品に接続されて前記電気品箱から露出する複数のフィンを有する冷却器と、
    を備え、
    前記複数のフィンは、
    主面が前記前面を向いており、前記前面からみて前記冷却器の中心よりも前記背面側のフィンの中で最も低いフィンが、前記前面からみて前記冷却器の中心よりも前記前面側のフィンの中で最も高いフィンよりも高い室外機。
  2. 前記制御基板の前記機械室側に設置されて、前記複数のフィンの中で最も低いフィンよりも高い電子部品をさらに備え、
    前記電気品箱は、
    前記電子部品を収納する収納室を有し、
    前記収納室を構成する面のうち前記機械室側を向く分離面は、
    前記背面に向うにしたがって前記筐体のうち前記機械室側の側面に近づく請求項1に記載の室外機。
  3. 前記中心よりも前記背面側のフィンの平均の高さが、前記中心よりも前記前面側のフィンの平均の高さよりも高い請求項1または2に記載の室外機。
  4. 前記複数のフィンの高さは、
    最も前記前面側のフィンから最も前記背面側のフィンに向かうにしたがって高くなる請求項1から3のいずれか1つに記載の室外機。
  5. 前記発熱部品は、
    第1のパワーモジュールと前記第1のパワーモジュールよりも電力損失が小さい第2のパワーモジュールとを含み、
    前記冷却器は、
    前記第1のパワーモジュールと前記第2のパワーモジュールと接続し、
    前記複数のフィンは、
    前記第1のパワーモジュールおよび前記第2のパワーモジュールの直下に配置され、
    前記第1のパワーモジュールは、
    前記中心よりも前記背面側に設置され、
    前記第2のパワーモジュールは、
    前記中心よりも前記前面側に設置される請求項1から4のいずれか1つに記載の室外機。
  6. 直下に前記第1のパワーモジュールおよび前記第2のパワーモジュールがない部分のフィンは、
    前記第1のパワーモジュールおよび前記第2のパワーモジュールの直下に設置されるフィンのいずれか1つよりも低い請求項5に記載の室外機。
  7. 請求項1から6のいずれか1つに記載の室外機と、
    前記室外機と冷媒配管を介して接続される室内機と、
    を備える空気調和機。
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