WO2020075266A1

WO2020075266A1 - 室外機

Info

Publication number: WO2020075266A1
Application number: PCT/JP2018/037925
Authority: WO
Inventors: 有澤　浩一; 卓也下麥; 崇山川; 憲嗣岩崎; 啓輔森
Original assignee: 三菱電機株式会社
Priority date: 2018-10-11
Filing date: 2018-10-11
Publication date: 2020-04-16
Also published as: CN112789449B; JP6942267B2; US11906177B2; JPWO2020075266A1; US20210318000A1; CN112789449A

Abstract

室外機は、筐体と、筐体の内部に設けられた圧縮機と、筐体の内部に設けられた熱交換器（１６）と、筐体の内部に設けられて、筐体の外部から空気を取り込んで熱交換器（１６）に通過させる送風機（１３）と、を備える。また、室外機は、筐体の内部を圧縮機室（１２）と送風機室（１１）とに仕切る仕切板（１０）と、電子部品が搭載された基板と、仕切板（１０）に隣接して送風機室（１１）に配置されるとともに、フィン形成面を有するベース（２１）とフィン形成面から突出する複数のフィン（２２）とを有し、電子部品の熱を放熱させる放熱部（１９）と、放熱部（１９）を覆うダクト（２４）と、を備える。複数のフィン（２２）は、フィン形成面側から見た場合に、仕切板（１０）側から送風機（１３）側に向けて延びる。

Description

室外機

　本発明は、空気調和機の室外機に関する。

　空気調和機の室外機の外郭を構成する筐体の内部には、気流を発生させる送風機と、冷媒を圧縮させる圧縮機とが設けられている。また、筐体の内部には、送風機が配置された送風機室と圧縮機が配置された圧縮機室とを仕切る仕切板が設けられる。また、筐体の内部には、ワイドバンドギャップ半導体またはリアクタのように圧縮機を駆動するための半導体素子が搭載された基板が設けられている。半導体素子は、圧縮機の駆動時に発熱する発熱部品である。

　発熱部が過度に高温となることを防ぐために、発熱部品で発生した熱を放熱させる放熱部が基板に設けられる。放熱部は、発熱部品に接触するベースと、ベースに形成されて互いに間隔を空けて並べられた複数のフィンとを有している。発熱部品で発生した熱は放熱部に伝わる。送風機の駆動によって発生された気流がフィンの間を通過することで、放熱部に伝わった熱がフィンを介して放熱される。放熱部が有するフィンは、筐体の内部での空気の流れを考慮して仕切板と平行に延びている。

特開２０００－１６１７１７号公報

　上記従来の技術によれば、放熱部が有するフィンが仕切板と平行に延びているため、フィンの間に形成される流路が長くなりやすい。流路が長くなることで、フィンの間の流路全体での抵抗が増してしまい、流路を通過する空気の流速が途中で低下して、放熱効率が低下してしまう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、筐体の内部に設けられる発熱部品で発生した熱の放熱効率の向上を図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、筐体と、筐体の内部に設けられた圧縮機と、筐体の内部に設けられた熱交換器と、筐体の内部に設けられて、筐体の外部から空気を取り込んで熱交換器に通過させる送風機と、を備える。また、室外機は、筐体の内部を圧縮機が配置された圧縮機室と送風機が配置された送風機室とに仕切る仕切板と、圧縮機を駆動させる電子部品が搭載された基板と、仕切板に隣接して送風機室に配置されるとともに、フィン形成面を有するベースとフィン形成面から突出する複数のフィンとを有し、電子部品の熱を放熱させる放熱部と、放熱部の複数のフィンの先端側を覆って空気を通過させる流路を形成するダクトと、を備える。複数のフィンは、フィン形成面側から見た場合に、仕切板側から送風機側に向けて延びる。

　本発明に係る室外機は、筐体の内部に設けられる発熱部品で発生した熱の放熱効率の向上を図ることができるという効果を奏する。

本発明の実施の形態１に係る室外機の正面図図１に示すＩＩ－ＩＩ線に沿った断面図図２に示すＩＩＩ－ＩＩＩ線に沿った断面図実施の形態１における放熱部部分を拡大して模式的に示した斜視図実施の形態１における放熱部部分を拡大して模式的に示した平面図比較例にかかる室外機の放熱部部分を拡大して模式的に示した平面図実施の形態１の変形例にかかる放熱部部分を拡大して模式的に示した平面図

　以下に、本発明の実施の形態に係る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に係る室外機１００の正面図である。図２は、図１に示すＩＩ－ＩＩ線に沿った断面図である。室外機１００は、空気調和機の室外ユニットであって、室外に配置される。空気調和機は、室外機１００と室内に配置される室内機との間を循環する冷媒を使用して室内の空気と室外の空気との間の熱移動を行い、室内の空調を行う。

　室外機１００は、室外機１００の外郭を構成する筐体１を有する。筐体１は、壁面である前面２、背面３、側面４，５、底面６および天面７を有する箱体である。筐体１の背面３および側面４には、第１の開口である吸込口８が形成されている。筐体１の前面には、第２の開口である吹出口９が形成されている。吹出口９は、円形形状である。吹出口９の開口縁には、筐体１の内部に向けて突出するベルマウス９ａが形成されている。

　なお、以下の説明において、前面２が向く方向を前方、前方とは逆の方向を後方と称することがある。また、前方と後方とを合わせて前後方向と称することがある。前後方向は、重力の方向である鉛直方向と垂直な方向である。また、室外機１００を前方から見た場合における左側を左方、右側を右方と称することがある。また、左方と右方とを合わせて左右方向と称することがある。左右方向は、鉛直方向と前後方向とに垂直な方向である。また、室外機１００を前方から見た場合における上側を上方、下側を下方と称することがある。また、上方と下方とを合わせて上下方向と称することがある。上下方向は鉛直方向に平行な方向である。側面４は、室外機１００を前方から見た場合における一方側となる左方の側面である。側面５は、室外機１００を前方から見た場合における他方側となる右方の側面である。

　筐体１の内部には仕切板１０が設けられている。仕切板１０は、筐体１の内部の空間を、左方の空間である送風機室１１と右方の空間である圧縮機室１２とに仕切っている。上述した吸込口８および吹出口９は、送風機室１１を囲む壁面に形成されている。なお、送風機室１１が右方の空間であり、圧縮機室１２が左方の空間であってもよい。また、仕切板１０は、図２に示すように、上方から見た場合に前面２から背面３に向けて延びているが、背面３に到達せずに途中で側面５側に折り曲げられている。これにより、筐体１の内部空間のうち、背面３に近い空間はほとんどの領域で送風機室１１に含まれることになり、背面３の全体に吸込口８を形成することが可能となる。

　送風機室１１には、送風機１３が配置されている。送風機１３は、吹出口９の後方に位置している。送風機１３は、羽根車１４と、羽根車１４の動力源であるファンモータ１５とを有する。送風機１３は、ファンモータ１５の駆動に伴って羽根車１４を回転させることで、送風機１３の周囲の空気を流動させる。送風機１３によって流動された空気は、吸込口８を通じて筐体１の外部から筐体１の内部に取り込まれ、吹出口９を通じて筐体１の外部に排出される。各図面では、送風機１３によって流動された空気の流れを破線の矢印によって示している。また、以下の説明では、ファンモータ１５が駆動することを、送風機１３が駆動するともいう。

　送風機室１１の内部には、筐体１の背面３および側面４に沿って設けられて吸込口８を覆う熱交換器１６が設けられている。熱交換器１６には、図示を省略した流路が設けられており、その流路を冷媒が通過可能となっている。また、送風機１３が駆動することで吸込口８を通じて筐体１の内部に取り込まれる空気は熱交換器１６を通過する。

　圧縮機室１２には、圧縮機１７が配置されている。圧縮機１７は、冷媒を圧縮する。圧縮機１７で圧縮された冷媒は、熱交換器１６の流路に送られる。熱交換器１６は流路を通過する冷媒と筐体１の内部に取り込まれる空気との間で熱交換を行わせる。

　室外機１００は、発熱部品である電子部品２３が搭載された基板１８と、電子部品２３から発せられた熱を放熱させる放熱部１９とを備える。基板１８と電子部品２３とは、電装品箱２０に収納されている。電装品箱２０は、圧縮機１７の上方に設けられている。また、電装品箱２０は、圧縮機室１２に露出する部分と、送風機室１１に露出する部分とを有する。より具体的には、筐体１の内部を仕切る仕切板１０は、底面６から上方に向けて延びているが、その一部は天面７に到達しておらず、天面７との間に隙間が形成されている。この隙間に電装品箱２０が設けられる。電装品箱２０に収納された基板１８は、電装品箱２０のうち送風機室１１に露出する部分に収納される第１の部分１８ａと、圧縮機室１２に露出する部分に収納される第２の部分１８ｂとを有する。なお、第１の部分１８ａは、基板１８のうち仕切板１０よりも左方に位置する部分とも換言でき、第２の部分１８ｂは、基板１８のうち仕切板１０よりも右方に位置する部分とも換言できる。

　放熱部１９は、複数のフィン２２を含むヒートシンクである。放熱部１９は、基板１８の第１の部分１８ａの第１面である下面、すなわち仕切板１０よりも左方に位置する部分の下面に設けられている。また、放熱部１９は、上方から見た場合に、送風機１３と圧縮機１７との間となる位置に設けられている。なお、図１では、筐体１の内部に設けられている構成要素のうち、圧縮機１７と、仕切板１０と、基板１８と、放熱部１９と、電装品箱２０とを、破線により示している。また、図２では、ベース２１と電子部品２３とを、破線により示している。

　放熱部１９は、ベース２１と、複数のフィン２２とを有する。ベース２１は、直方体形状であり、上方を向く面が基板１８に搭載された電子部品２３に接している。ベース２１は、下方を向く面が、複数のフィン２２が設けられるフィン形成面２１ａとなる。フィン形成面２１ａは、前後方向が長手方向であり、左右方向が短手方向となる矩形形状となっている。

　複数のフィン２２は、フィン形成面２１ａから突出し、互いに間隔を空けて並べて形成されている。複数のフィン２２は、電装品箱２０の外部に突出しており、送風機室１１に露出している。複数のフィン２２のそれぞれは、フィン形成面２１ａ側から見た場合、すなわち下方から見た場合に、仕切板１０側から送風機１３側に向けて延びるように形成されている。これにより、下方から見た場合に、複数のフィン２２のそれぞれの長さは、フィン形成面２１ａの短手方向に沿った長さ以上であって、長手方向に沿った長さよりも短くなっている。図２に示す例では、複数のフィン２２のそれぞれが、筐体１の前面２と平行に形成されている。

　基板１８に搭載された複数の電子部品２３には、圧縮機１７を駆動させる電子部品２３と送風機１３を駆動させる電子部品２３とが含まれている。電子部品２３には、半導体素子またはリアクトルが例示される。半導体素子には、炭化ケイ素、窒化ガリウム、酸化ガリウム、ダイヤモンドを用いたワイドバンドギャップ半導体が例示される。複数の電子部品２３は、基板１８のうち第１の部分１８ａの第１面である上面に搭載されている。これにより、電子部品２３と放熱部１９とは、基板１８の第１の部分１８ａ上で互いに対向する。図２に示すように、複数の電子部品２３は、前後方向に並べて配置されている。圧縮機１７および送風機１３の少なくとも一方の駆動時に電子部品２３で発せられた熱は、放熱部１９に伝わることで放熱される。より具体的には、電子部品２３で発せられた熱は、ベース２１を通じてフィン２２に伝わる。送風機１３の駆動時によって筐体１の内部で流動する空気が、フィン２２の表面上を通過することで、フィン２２から空気への放熱が行われる。

　図３は、図２に示すＩＩＩ－ＩＩＩ線に沿った断面図であって、放熱部１９部分を拡大した図である。図４は、実施の形態１における放熱部１９部分を拡大して模式的に示した斜視図である。図５は、実施の形態１における放熱部１９部分を拡大して模式的に示した平面図である。室外機１００は、放熱部１９を囲むダクト２４を備える。ダクト２４の内部は、空気が通過する流路２５となる。

　ダクト２４のうち送風機１３側には、流路２５から空気を流出させる流出口２６が形成されている。ダクト２４のうち背面３側には、流路２５に空気を流入させる流入口２７が形成されている。なお、本実施の形態１では、ダクト２４のうち仕切板１０側となる全面が開口となっており、その開口の縁が仕切板１０に当接されている。そのため、仕切板１０側に形成されたダクト２４の開口のうち、仕切板１０に塞がれない部分、すなわち背面３に近い部分は、流入口２７の一部となっている。

　ダクト２４は、放熱部１９のフィン形成面２１ａと対向する対向面２８を有する。対向面２８は段差が設けられ、送風機１３側となる領域２８ａよりも仕切板１０側となる領域２８ｂのほうがフィン形成面２１ａとの距離が離れている。これにより、フィン２２と領域２８ｂとの間に、流入口２７から流入した空気がフィン２２に遮られずに通過できる空間が形成される。

　図５に示すように、ダクト２４のうち背面３側となる部分は、背面３に向って流路が広がるガイド部２９となっている。図５に示すようにガイド部２９は曲面で構成されてもよいし、平面で構成されてもよい。

　図６は、比較例にかかる室外機の放熱部１１９部分を拡大して模式的に示した平面図である。比較例では、実施の形態１と同様に、放熱部１１９が備えるベース１２１が、上方から見た場合に前後方向を長手方向とする矩形形状となっている。また、比較例では、実施の形態１と異なり、上方から見た場合に複数のフィン１２２のそれぞれが前後方向と平行な方向、すなわち仕切板１０と平行な方向に延びている。したがって、上方から見た場合の複数のフィン１２２のそれぞれの長さは、ベースの長手方向に沿った長さと等しくなっており、本実施の形態１にかかる複数のフィン２２よりも長くなっている。

　ここで、送風機１３の駆動によって流動された空気は、複数のフィン１２２の間を通過する。すなわち、複数のフィン１２２の間が、空気が通過する流路となる。これは、本実施の形態１におけるフィン２２についても同様である。そのため、複数のフィン１２２の間に形成される流路は、複数のフィン２２の間に形成される流路よりも長くなる。

　送風機１３の駆動によって流動された空気は、複数のフィン１２２の間を背面３側から前面２側に向って通過する。複数のフィン１２２の間に形成される流路が長いため、流路全体での抵抗が増してしまい、背面３側から複数のフィン１２２の間に流入した空気は、前面２側に到達する前に流路を通過する空気の流速が低下して、放熱効率が低下してしまう。

　図５に示すように、複数のフィン２２の間に形成される流路では、仕切板１０側から送風機１３側に向けて空気が通過する。本実施の形態１では、比較例に比べて複数のフィン２２の間に形成される流路の長さが短くなっている。そのため、複数のフィン２２の間に形成される流路を通過する空気は速度が低下する前に送風機１３側に到達することができるため、流路内での空気の速度の低下を抑えることができ、放熱効率の低下を抑えることができる。

　さらに、本実施の形態１では、放熱部１９を囲むダクト２４を設けることで、複数のフィン２２の間の流路での空気の誘導および空気の円滑な通過を図っている。前面２に形成された吹出口９に比べて、背面３に形成された吸込口８は右方に広がっているため、図２に示すように、放熱部１９が設けられた領域では、送風機１３の駆動時に右背面側から吹出口９に向って斜めに空気が進行しようとする。

　ダクト２４は、図５に示すように、斜めに進行しようとする空気を流入口２７から流路２５の内部に取り込む。流路２５に取り込まれた空気は、フィン２２で遮られていない空間、すなわち仕切板１０側となる対向面２８の領域２８ｂとフィン２２との間となる空間を前面２に向けて通過する。領域２８ｂとフィン２２との間となる空間を通過した空気は、図３に示すように、フィン２２の下方から複数のフィン２２の間に形成された流路に入り込んでいく。

　複数のフィン２２の間に形成された流路に入り込んだ空気は、送風機１３側に向けて進行し、ダクト２４に形成された流出口２６から流出される。このように、放熱部１９の周囲で斜めに進行する空気を、フィン２２の間に形成された流路に向けてダクト２４によって誘導することで、フィン２２の間に形成された流路に空気を円滑に通過させることが可能となる。これにより、フィン２２の間に形成された流路を通過する空気の流量を増やして、放熱効率の向上を図ることができる。

　また、複数の電子部品２３が前後方向に沿って並べて配置されているが、比較例に示すようにフィン１２２が前後方向に延びている場合には、複数のフィン１２２の間に形成された流路の上流部分の上方に配置される電子部品２３と、同じ流路の下流部分の上方に配置される電子部品２３とが存在することになる。この場合、流路の上流部分でフィン１２２から伝熱されて温度が上昇した空気が下流部分に向かって流れるため、下流部分の上方に配置された電子部品２３からの放熱が不十分となる場合がある。

　一方、本実施の形態１では、フィン２２が左右方向に延びているため、複数のフィン２２の間に形成された同じ流路に対して、上流と下流とに電子部品２３が配置されることが生じにくい。したがって、前後方向に沿って並べて配置された電子部品２３に対して放熱の均等化を図ることができる。これにより、一部の電子部品２３からの放熱が不十分となることを防ぐことができる。

　対向面２８の領域２８ｂとフィン２２との間に空気の通過可能な空間が形成され、その空間からフィン２２の間に形成された流路に空気を入り込ませることができるので、放熱部１９と仕切板１０との間に隙間を設けなくてもよい。そのため、放熱部１９と仕切板１０とを近接させて、室外機１００の左右方向の幅の縮小化を図ることができる。例えば、放熱部１９と仕切板１０との距離が、フィン２２の上下方向の高さよりも短くてもよい。なお、室外機１００の左右方向の幅を考慮せずに、放熱部１９と仕切板１０との間を広げて、空気が通過しやすい空間を設けてもよい。

　ダクト２４の流入口２７には、ガイド部２９が形成されているため、ダクト２４内への空気の取り込みの円滑化を図ることができる。なお、流入口２７は、ダクト２４の背面３側にのみ形成されていてもよいし、側面５側にのみ形成されていてもよい。

　本実施の形態１では、基板１８の下面に電子部品２３と放熱部１９とダクト２４とが設けられた例を示しているが、これらを上下反転させて設けてもよい。すなわち、基板１８の上面に電子部品２３と放熱部１９とダクト２４とが設けられていてもよい。

　図７は、実施の形態１の変形例にかかる放熱部１９部分を拡大して模式的に示した平面図である。図７に示すように、フィン２２は、上方から見た場合に、仕切板１０側から送風機１３側に向かうほど、前面２との距離が短くなるように形成されていてもよい。この場合であっても、比較例に比べて上方から見た場合のフィン２２の長さが短くなるので、放熱効率の向上が図られる。

　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　筐体、２　前面、３　背面、４，５　側面、６　底面、７　天面、８　吸込口、９　吹出口、９ａ　ベルマウス、１０　仕切板、１１　送風機室、１２　圧縮機室、１３　送風機、１４　羽根車、１５　ファンモータ、１６　熱交換器、１７　圧縮機、１８　基板、１８ａ　第１の部分、１８ｂ　第２の部分、１９，１１９　放熱部、２０　電装品箱、２１，１２１　ベース、２１ａ　フィン形成面、２２，１２２　フィン、２３　電子部品、２４　ダクト、２５　流路、２６　流出口、２７　流入口、２８　対向面、２８ａ，２８ｂ　領域、２９　ガイド部、１００　室外機。

Claims

　筐体と、
　前記筐体の内部に設けられた圧縮機と、
　前記筐体の内部に設けられた熱交換器と、
　前記筐体の内部に設けられて、前記筐体の外部から空気を取り込んで前記熱交換器に通過させる送風機と、
　前記筐体の内部を前記圧縮機が配置された圧縮機室と前記送風機が配置された送風機室とに仕切る仕切板と、
　前記圧縮機を駆動させる電子部品が搭載された基板と、
　前記仕切板に隣接して前記送風機室に配置されるとともに、フィン形成面を有するベースと前記フィン形成面から突出する複数のフィンとを有し、前記電子部品の熱を放熱させる放熱部と、
　前記放熱部の前記複数のフィンの先端側を覆って前記空気を通過させる流路を形成するダクトと、を備え、
　前記複数のフィンは、前記フィン形成面側から見た場合に、前記仕切板側から前記送風機側に向けて延びる室外機。
　前記複数のフィンと前記仕切板との間には隙間が設けられている請求項１に記載の室外機。
　前記ダクトは、前記フィン形成面と対向する対向面を有し、
　前記対向面は前記送風機側となる領域よりも前記仕切板側となる領域のほうが前記フィン形成面との距離が離れており、
　前記ダクトのうち前記送風機側には、前記流路から前記空気を流出させる流出口が形成されている請求項１または２に記載の室外機。
　前記複数のフィンと前記仕切板との距離よりも、前記複数のフィンの高さのほうが長い請求項３に記載の室外機。
　前記筐体の背面には、前記空気を取り込む第１の開口が形成され、
　前記筐体の前面のうち前記送風機室を囲む壁面には、前記空気を排出する第２の開口が形成され、
　前記ダクトのうち前記背面側には、前記流路に前記空気を流入させる流入口が形成されている請求項３または４に記載の室外機。
　前記放熱部は、前記基板の第１面に設けられており、
　前記電子部品は複数個設けられており、
　複数の前記電子部品は、前記基板と前記放熱部との間に搭載されており、前記背面側から前記前面側に向けて並べて配置されている請求項１から５のいずれか１つに記載の室外機。