WO2019176030A1

WO2019176030A1 - 給湯器用室外機

Info

Publication number: WO2019176030A1
Application number: PCT/JP2018/010045
Authority: WO
Inventors: 覚菊川
Original assignee: 三菱電機株式会社
Priority date: 2018-03-14
Filing date: 2018-03-14
Publication date: 2019-09-19
Also published as: JP6910536B2; JPWO2019176030A1

Abstract

給湯器用室外機（１）は、冷媒を循環させる圧縮機（２）と、高圧の暖められた冷媒で水を加熱する水熱交換器（３）と、低圧で冷やされた冷媒に外気から熱を取り込む空気熱交換器（４）と、空気熱交換器（４）に外気を送る送風機（５）と、圧縮機（２）が設置された第１の空間と送風機（５）が設置された第２の空間とを隔てる仕切り板（６）と、圧縮機（２）の駆動時に発熱する電力用半導体素子（９）及び電力用半導体素子（９）に取り付けられたヒートシンク（１０）を有し、仕切り板（６）の上方に設置された電子制御基板（８）と、仕切り板（６）の第１の空間側に固定されたリアクタ（７）と、仕切り板（６）の第２の空間側かつリアクタ（７）の真裏の部分に設置され、仕切り板（６）とともに煙突状風路をなすカバー（１１）とを備え、ヒートシンク（１０）は、煙突状風路の直上かつ空気熱交換器（４）を通過した外気が通過する位置に配置されている。

Description

給湯器用室外機

　本発明は、ヒートポンプ式の給湯器用室外機に関する。

　給湯器用室外機には、圧縮機の回転数を制御する電力用半導体素子が設けられている。電力用半導体素子が結露すると、リード間が結露水でショートして破壊されてしまう恐れがある。電力用半導体素子の結露は、電力用半導体素子の温度が低下した場合に発生しやすくなる。

　従来、特許文献１に開示されるように、電力用半導体素子の結露防止対策は、結露状態と判断したときに圧縮機の回転数を上げたり、電力用半導体素子で構成するスイッチング素子のスイッチング損失を増大させたりすることにより、電力用半導体素子自体の温度を上昇させ、結露が発生しないようにする方法が用いられていた。

特開２０１０－２５３７３号公報

　圧縮機の運転が停止した直後は、室外機に設けられた空気熱交換器が低温である。したがって、空気熱交換器によって周囲の空気が冷却され、冷却された空気によって電力用半導体素子が冷却される。そのため、圧縮機の運転が停止した直後は、電力用半導体素子に結露が発生しやすい状態となる。しかし、圧縮機が停止している状態では、圧縮機の回転数を上げて電力用半導体素子を上昇させることができないため、電力用半導体素子の結露を防ぐことが難しい。

　特許文献１に開示される結露防止制御は、圧縮機の運転停止後には結露の発生要因となる冷却された空気熱交換器がそのままとなるため、圧縮機の運転停止後は結露しやすい条件が長時間続く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、圧縮機の運転停止後に電力用半導体素子に結露が発生することを防止できる給湯器用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、本発明に係る給湯器用室外機は、冷媒を循環させる圧縮機と、高圧の暖められた冷媒で水を加熱する水熱交換器と、低圧で冷やされた冷媒に外気から熱を取り込む空気熱交換器と、空気熱交換器に外気を送る送風機と、圧縮機が設置された第１の空間と送風機が設置された第２の空間とを隔てる仕切り板と、圧縮機の駆動時に発熱する電力用半導体素子及び電力用半導体素子に取り付けられたヒートシンクを有し、仕切り板の上方に設置された電子制御基板と、仕切り板の第１の空間側に固定された力率改善用のリアクタと、仕切り板の第２の空間側かつリアクタの真裏の部分に設置され、仕切り板とともに上下が開口した煙突状風路をなすカバーとを備える。ヒートシンクは、煙突状風路の直上かつ空気熱交換器を通過した外気が通過する位置に配置されている。

　本発明に係る給湯器用室外機は、圧縮機の運転停止後に電力用半導体素子に結露が発生することを防止できるという効果を奏する。

本発明の実施の形態１に係る給湯器用室外機を前面から見た内部透視図実施の形態１に係る給湯器用室外機の電子制御基板にヒートシンクを取り付ける方法を示す図実施の形態１に係る給湯器用室外機の仕切り板にカバーを取り付けた状態を示す図実施の形態１に係る給湯器用室外機の仕切り板にカバーを取り付ける方法を示す図実施の形態１に係る給湯器用室外機の仕切り板にカバーを取り付ける方法を示す図実施の形態１に係る給湯器用室外機の沸き上げ運転中の空気の流れを示す図実施の形態２に係る給湯器用室外機の仕切り板にカバーを取り付けた状態を示す図

　以下に、本発明の実施の形態に係る給湯器用室外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、本発明の実施の形態１に係る給湯器用室外機を前面から見た内部透視図である。給湯器用室外機１は、ヒートポンプ式であり、冷媒を循環させる圧縮機２と、沸き上げ運転中に高圧の暖められた冷媒で水を加熱する水熱交換器３と、低圧で冷やされた冷媒に外気から熱を取り込む空気熱交換器４と、空気熱交換器４に外気を送る送風機５と、圧縮機２が設置された第１の空間と送風機５が設置されていて外気を通す第２の空間とを隔てる仕切り板６とを有する。

　仕切り板６の第１の空間側には、電気的力率を改善するリアクタ７が固定されている。リアクタ７は、空気熱交換器４よりも大きい熱容量を持っている。

　図２は、実施の形態１に係る給湯器用室外機の電子制御基板にヒートシンクを取り付ける方法を示す図である。仕切り板６の上部には、給湯器用室外機１を制御する電子制御基板８が設置されている。電子制御基板８の上には、圧縮機２及び送風機５を駆動する電力用半導体素子９が実装されている。電力用半導体素子９には、放熱用のヒートシンク１０がねじ１６で固定されている。

　図３は、実施の形態１に係る給湯器用室外機の仕切り板にカバーを取り付けた状態を示す図である。仕切り板６のリアクタ７が取り付けられた面とは反対側の面には、上下が開口した煙突状風路２０を仕切り板６とともになすカバー１１が取り付けられている。ヒートシンク１０は、煙突状風路２０の直上かつ空気熱交換器４を通過した外気が通過する位置に配置されている。カバー１１は、リアクタ７が取り付けられた部分の真裏の部分を覆うように仕切り板６に固定されている。なお、仕切り板６のリアクタ７が取り付けられた部分の真裏の部分とは、仕切り板６のうちリアクタ７が取り付けられた側の裏側であって、リアクタ７と同じ高さにある部分を指す。図４は、実施の形態１に係る給湯器用室外機の仕切り板にカバーを取り付ける方法を示す図である。カバー１１は、ねじ１７で仕切り板６にねじ止めして取り付けることができる。図５は、実施の形態１に係る給湯器用室外機の仕切り板にカバーを取り付ける方法を示す図である。カバー１１は、仕切り板６にスポット溶接による溶着部１８を形成して取り付けることができる。なお、カバー１１を仕切り板６に取り付ける方法は、ねじ止め又はスポット溶接に限定されない。

　実施の形態１に係る給湯器用室外機１の動作について説明する。仕切り板６とともに煙突状風路２０をなすカバー１１は、仕切り板６のリアクタ７が取り付けられた部分の真裏に配置されている。リアクタ７は、沸き上げ運転中に発熱するため、沸き上げ運転中にリアクタ７で発生した熱は仕切り板６に伝わり、煙突状風路２０内の空気が暖められる。第２の空間の空気は、沸き上げ運転中は空気熱交換器４によって冷やされるため、煙突状風路２０内の暖められた空気は、煙突状風路２０内を上昇し、煙突状風路２０の直上に配置されているヒートシンク１０にぶつかり、ヒートシンク１０を暖める。

　図６は、実施の形態１に係る給湯器用室外機の沸き上げ運転中の空気の流れを示す図である。沸き上げ運転中は送風機５を駆動し、空気熱交換器４を通して冷やした外気をヒートシンク１０に当てて冷やしている。したがって、少量の暖められた空気が煙突状風路２０内から上昇してきても、ヒートシンク１０を冷やす効果が低下することはない。

　沸き上げ運転が終了し、電子制御基板８上の電力用半導体素子９が発熱しなくなると、ヒートシンク１０を冷やす必要がなくなる。さらに、沸き上げ運転が終了した後に冷やされた空気熱交換器４の影響を受けてヒートシンク１０が冷えてしまうと、電力用半導体素子９の本体及びリード部も冷やされてしまうため、周囲の温度が高い電子制御基板８で、電力用半導体素子９のみに結露が発生してしまう。

　しかし、沸き上げ運転終了後、カバー１１の上部出口から仕切り板６を介してリアクタ７によって温められた空気が煙突効果により上昇し、空気熱交換器４の影響でヒートシンク１０が冷やされるのを防ぐため、電力用半導体素子９に結露が発生し故障することを防ぐことができる。

　実施の形態１に係る給湯器用室外機１において、仕切り板６の第１の空間側に取り付けたリアクタ７は、沸き上げ運転中に通電され発熱するため、仕切り板６のリアクタ７が取り付けられた部分は温められる。仕切り板６の第２の空間側には、リアクタ７で暖められた部分の仕切り板６を覆うカバー１１を取り付けて、仕切り板６及びカバー１１で煙突状風路２０を形成している。したがって、沸き上げ運転終了後には、煙突状風路２０内で暖められた空気が煙突状風路２０内を上昇し、カバー１１の上方に設置されているヒートシンク１０を暖める。このため、特別な制御を行わなくても、ヒートシンク１０及び電力用半導体素子９が冷えた空気熱交換器４の影響によって冷却されて結露することを防ぐことができる。

　以上のように、実施の形態１に係る給湯器用室外機１において、仕切り板６に取り付けるカバー１１は、単純な形状であるため、板金の折り曲げ又は樹脂での金型成型といった方法によって容易に製作することができる。また、仕切り板６へのカバ－１１の取り付けも、ネジ止め又はスポット溶接といった方法で容易に行うことができる。また、リアクタ７は、空気熱交換器４よりも熱容量が大きいため、沸き上げ運転終了後に、空気熱交換器４が暖まって電力用半導体素子９を冷やさなくなるまでヒートシンク１０を暖め続けることができる。したがって、実施の形態１に係る給湯器用室外機１は、圧縮機２の運転停止後に電力用半導体素子９に結露が発生することを防止できる。

実施の形態２．
　図７は、実施の形態２に係る給湯器用室外機の仕切り板にカバーを取り付けた状態を示す図である。実施の形態２に係る給湯器用室外機１において、仕切り板６は、カバー１１で覆われかつリアクタ７が設置された箇所よりも上側に穴１２が形成されている。穴１２は、圧縮機２が設置された第１の空間と、送風機５が設置された第２の空間とを繋いでいる。

　実施の形態２に係る給湯器用室外機１の動作について説明する。沸き上げ運転を行うときに駆動する送風機５により仕切り板６の第１の空間側の空気が穴１２を通って第２の空間側に吸い込まれる。圧縮機２及びリアクタ７での発熱により暖められた第１の空間の空気は、穴１２を通って第２の空間に移動するため、リアクタ７が設置された第１の空間では、圧縮機２及びリアクタ７から電子制御基板８に伝わる熱が減少する。圧縮機２及びリアクタ７から電子制御基板８に伝わる熱が減少することにより、電子制御基板８上の部品周囲温度が低下するため、部品を熱から守ることができる。

　穴１２は、仕切り板６のカバー１１で覆われた部分に形成されているため、第２の空間側から第１の空間側に雨水が侵入するのを防止することができるとともに、カバー１１による煙突効果が損なわれることもない。

　実施の形態２に係る給湯器用室外機１は、第１の空間側の熱せられた空気を効率良く第２の空間側に吸い出し、電子制御基板８を下部から上昇してくる熱から守ることができる。

　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　給湯器用室外機、２　圧縮機、３　水熱交換器、４　空気熱交換器、５　送風機、６　仕切り板、７　リアクタ、８　電子制御基板、９　電力用半導体素子、１０　ヒートシンク、１１　カバー、１２　穴、１６，１７　ねじ、１８　溶着部、２０　煙突状風路。

Claims

　冷媒を循環させる圧縮機と、
　高圧の暖められた前記冷媒で水を加熱する水熱交換器と、
　低圧で冷やされた前記冷媒に外気から熱を取り込む空気熱交換器と、
　前記空気熱交換器に外気を送る送風機と、
　前記圧縮機が設置された第１の空間と前記送風機が設置された第２の空間とを隔てる仕切り板と、
　前記圧縮機の駆動時に発熱する電力用半導体素子及び前記電力用半導体素子に取り付けられたヒートシンクを有し、前記仕切り板の上方に設置された電子制御基板と、
　前記仕切り板の前記第１の空間側に固定された力率改善用のリアクタと、
　前記仕切り板の前記第２の空間側かつ前記リアクタの真裏の部分に設置され、前記仕切り板とともに上下が開口した煙突状風路をなすカバーとを備え、
　前記ヒートシンクは、前記煙突状風路の直上かつ前記空気熱交換器を通過した外気が通過する位置に配置されている給湯器用室外機。
　前記仕切り板は、前記カバーで覆われた部分かつ前記リアクタが固定された箇所よりも上側に、前記第１の空間と前記第２の空間とを繋ぐ穴が形成されている請求項１に記載の給湯器用室外機。