JP2009192147A - 冷却ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】電装室におけるインバータ回路を冷却しながら冷却ユニットを運転させることにより、室内温度が高温状態にあっても電装室内温度を低温状態に保持して冷却運転を継続できるようにした冷却ユニットを提供する。
【解決手段】圧縮機７と凝縮器８と蒸発器11とを連結して冷凍サイクル６を形成し、前記蒸発器を断熱壁体17、18で形成され冷却ファン20と冷気の吹き出し風路30および戻り風路28を有する冷却室19内に収納し、圧縮機と凝縮器とを機械室５内に配設するとともに、基板37など電気部品を収納する電装室35を本体最上部に配置し、前記冷却室内の吹き出し風路を流れる冷気の一部を前記電装室内に導入するようにしたことを特徴とする。
【選択図】 図６

Description

本発明は、冷却対象物に冷気を供給してこれを冷却するようにした冷却ユニットの構成に関する。

従来、食品などを収納冷蔵する冷蔵貯蔵庫などのキャビネット装置に連結して、キャビネット内部を所定温度に冷却保持するようにした冷却ユニットが存在する（例えば、特許文献１参照）。

これに対して、本出願人らは、比較的小型の冷却対象物、例えば、トラックや乗用車などの車内で仮眠するような場合に、エンジンをアイドリング状態にしておこなうカーエアコンによる冷房ではなく、冷凍サイクルをユニット化してコンパクト化するとともに、これらの設置スペースを可能な限り小さくして据え付け安定性を良好にして車内に取り付け、冷風の吹き出しによって限られた空間を外部雰囲気温度に拘わらずに冷却して快適な睡眠環境を形成する冷却性能の高い冷却ユニットを発明し、特願２００７−１６４８９３号として出願している。

この冷却ユニット（51）は、図７に示すように、圧縮機（57）と凝縮器（58）と蒸発器（61）とを連結して冷凍サイクル（56）を形成し、前記蒸発器（61）を断熱壁体（67）で形成した冷却室（69）内に収納するとともに、圧縮機（57）と凝縮器（58）とを機械室（55）内に配設し、前記冷却室（69）を機械室（55）の上部に載置することで冷凍サイクル（56）をユニット化しコンパクト化するとともに、これらの設置スペースを可能な限り小さくして据え付け安定性を良好にしたものである。
特開２００６−３２９５５４号公報

しかしながら、前記構成の冷却ユニット（51）を、例えば、夏場におけるトラックの車内に据え付け運転した場合は、冷却ユニット（51）を設置した室内の温度は、密閉状態にある車内であることから、夜間においても、例えば、５０℃を超える高温となる可能性がある。そして、その場合には、冷却ユニット（51）の最上部に配置されている電装室（85）内温度も高温となり、室内に設置されている送風ファンの運転だけでは冷却能力が不足し、室内に配設しているＤＣ−ＡＣインバータ回路がオーバーヒートして壊れることになる。

それゆえ、車内温度が５０℃を超えた場合は、ＤＣ−ＡＣインバータを破壊から保護するために冷却ユニット（51）を停止せざるを得なくなるため、冷却ユニットの運転を維持するためには、別個のインバータ冷却装置や制御装置を設置する必要があり、構成として煩雑、且つ、コストアップになる不具合があった。

本発明は上記の点に着目してなされたものであり、電装室におけるインバータ回路を冷却しながら冷却ユニットを運転させることにより、室内温度が高温状態にあっても電装室内温度を低温状態に保持して冷却運転を継続できるようにした冷却ユニットを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために本発明の冷却ユニットは、圧縮機と凝縮器と蒸発器とを連結して冷凍サイクルを形成し、前記蒸発器を断熱壁体で形成され冷却ファンと冷気の吹き出し風路および戻り風路を有する冷却室内に収納し、圧縮機と凝縮器とを機械室内に配設するとともに、基板など電気部品を収納する電装室を本体最上部に配置し、前記冷却室内の吹き出し風路を流れる冷気の一部を前記電装室内に導入するようにしたことを特徴とするものである。

本発明によれば、冷却ユニットの運転とともに冷気の一部が電装室内に流入するので、室内が高温の雰囲気にあっても冷却ユニットを停止させる必要がなく、また、別個の冷却手段を設けることなく効果的にインバータ回路を冷却して破壊を防ぐことができる。

以下、図面に基づき本発明の１実施形態について説明する。冷却ユニット（１）の正面からの断面図である図１、および図１の側断面図である図２に示すように、薄鋼板製の外板（２）で横長の箱体状の外郭を形成し、高さ方向のほぼ中央部を断熱仕切壁（３）で上下の空間に区分している。

前記外板（２）の底部を形成する剛体の底板（４）上には、冷凍サイクル（６）の一環をなす冷媒を圧縮して吐出する圧縮機（７）と、吐出された高温高圧の冷媒を受けて放熱し凝縮する凝縮器（８）およびこれら凝縮器（８）などの高温部品を冷却する放熱ファン（９）を設置し、機械室（５）としている。

前記冷凍サイクル（６）は、図３に示すように、前記圧縮機（７）、凝縮器（８）、減圧器である毛細管（10）、蒸発器（11）を環状に連結して、圧縮機（７）の駆動により冷媒を循環し蒸発器（11）で蒸発させることによって冷気を生成するものであり、前記機械室（５）内の横断面図である図４に示すように、重量物である圧縮機（７）は、前記底板（４）上の幅方向の一側に偏倚して振動吸収用のクッション体（12）を介して固着されている。

蛇行曲げした冷媒管を多数のフィンに嵌入させて奥行き寸法を薄くした直方体状の凝縮器（８）は、面積の大きなその前面を外板（２）の前面に形成した吸込み開口（13）に沿わせて立設させ、この吸込み開口（13）と凝縮器（８）との間には埃などを遮蔽するためにフィルター（14）を設けている。

凝縮器（８）の背面には、前記圧縮機（７）の運転に同期して駆動する放熱ファン（９）をケーシング（15）内に配置しており、駆動時には、外気を開口（13）から内部に吸引して凝縮器（８）を冷却し、熱交換した空気を外板（２）背部の排気口（16）からユニット外部に放出するようにしている。

なお、このとき、前述したように、圧縮機（７）は機械室（５）内の側部に偏倚しているため放熱ファン（９）による冷却作用を直接受けないようにしており、過冷却による蒸発温度を低下を防いでいるとともに、偏倚している分奥行き方向で放熱ファン（９）と圧縮機（７）が重ならないように配置することで、機械室（５）の奥行き寸法の短縮化をはかっている。

そして、前記断熱仕切壁（３）から上部の空間は、周囲に発泡スチロールなどの断熱側壁（17）および上部断熱壁（18）を設けて断熱空間とした冷却室（19）としており、図５の横断面図で示すように、そのほぼ中央部には、冷凍サイクルの一部であって前記凝縮器（８）からの冷媒を受けてこれを蒸発させることで低温化し冷気を生成する蒸発器（11）を立設状態で配置している。

この蒸発器（11）も前記凝縮器（８）と同様に、蛇行曲げした冷媒管と冷媒管に嵌着した多数のフィンとから奥行き寸法を薄くした直方体をなしており、その背部にはこの蒸発器（11）の幅寸法より幅狭の直径としたシロッコファンからなる冷却ファン（20）およびケーシング（21）を断熱仕切壁（３）の平面部位に前記蒸発器（11）に併置して立設している。

蒸発器（11）の載置部に対応する前記断熱仕切壁（３）の上面は、一側に向かって下方傾斜させた樋部（22）を形成しており、蒸発器（11）に付着する霜の融解水を集めて下方の機械室（５）内の圧縮機（７）の上部に設けた蒸発皿（24）に導くように排水口（23）を設けている。

冷却室（19）における蒸発器（11）の立設位置のやや前方に位置する側壁上部には、冷却対象物、例えば、断熱側壁（17）に相対向して配置した低温貯蔵庫（25）内からの戻りダクト（26）に連結される冷気の戻り口（27）を開口させ、戻り風路（28）を介して蒸発器（11）から冷却ファン（20）のケーシング（21）に向かうようにしている。冷却ファン（20）のケーシング（21）からは吹き出し風路（30）と冷気の吹き出し口（31）およびこれに繋がる吐出ダクト（29）を介して前記低温貯蔵庫（25）内に冷気を供給し、これを冷却するようにしている。

このとき、前記冷気の戻り口（27）および冷気吹き出し口（31）は、冷却室（19）の断熱側壁（18）の上下高さ方向および奥行き方向における互いの軸中心を合致させない位置にずらして開口させることにより、２つの開口（27）（31）を充分離間して配設することができるとともに、冷却ユニット（１）としての奥行き寸法を小さくしている。

なお、前記冷却対象物としての低温貯蔵庫（25）は、断熱箱体の内部を冷蔵食品の収納室とし、その前面開口に設けた扉を開閉することで室内の冷却貯蔵品を取り出し、あるいは収納貯蔵して使用する業務用あるいは家庭用の貯蔵庫であるが、冷却対象物はこれに限るものではなく、その形態や設置スペースから、冷却ユニットと冷却対象物とが一体化できない構成のものであればよく、床に敷いて使用する冷却マットや、小部屋や室内の一部の空気冷却に用いることを目的としたスポットクーラーでもよい。また、これらの冷却対象物を戸外で使用する場合を考慮すれば、電源は、交流電源に限らず電池を使用するようにしてもよい。

前記冷却ファン（20）を配置したケーシング（21）の側方外面部は、前記ケーシング（21）が前記蒸発器（11）に比して幅狭であることから、外板（２）の直方体形状の外郭から断熱壁（17）ごと内方に凹陥させて凹陥部（32）を形成しており、この凹陥部（32）に蒸発器（11）からの配管（33）を導出し下部の機械室（５）からの圧縮機（７）および凝縮器（８）からの延出管（34）とを接続する配管スペースとしている。このように、前記凹陥部（32）を配管スペースとして冷却室（19）と機械室（５）双方からの配管を接続するようにしたので、外板（２）の外部空間に接続スペースを設ける必要がなく冷却ユニット（１）自体の外形寸法の拡大を防ぐことができる。

以上の構成により、冷却ユニット（１）における圧縮機（７）を運転した場合には、凝縮器（８）からの冷媒が蒸発器（11）で蒸発することで冷気を生成し、この冷気を冷却ファン（20）によって冷気吹き出し口（31）から低温貯蔵庫（25）などの冷却対象物に送流して冷却し、貯蔵室内などを循環後は冷気の戻り口（27）から冷却室（19）内の蒸発器（11）に流入させるものであり、再び冷却して吹き出す冷気循環をおこなうものである。

前記冷却室（19）の上面の断熱壁（17）の上部には、ＰＣ基板（37）上にトランス（38）などを配したＤＣ−ＡＣインバータ（36）を収納する幅方向に長く筒状に形成した電装室（35）を配設するとともに、その前面には操作パネル（39）を配置して冷却ユニット（１）の運転を制御するようにしている。さらに、冷却ユニット（１）が車載用などの場合、前記電装室（35）に配設されたＤＣ−ＡＣインバータ（36）は、５０℃以上の高温度になるとオーバーヒートして回路が壊れるため、破壊から保護することを目的として、送風ファン（40）を配設し、車内温度が５０℃を超えないように運転することによってインバータ回路を空冷している。

しかして、前記冷却室（19）における冷気の吹き出し風路（30）と前記電装室（35）とは連通管（41）によって空気の流通が可能なように連通させている。前記連通管（41）は、該当部の拡大図である図６に示すように、前記吹き出し風路（30）と同様に合成樹脂で形成され、吹き出し風路（30）と比較して流通断面積を小さくした管体で形成しており、その一端を吹き出し風路（30）の上壁に接続して吹き出し風路（30）内に開口させるとともに、他端は電装室（35）の底壁に接続し、内部の前記送風ファン（40）の近傍に開口させている。

そして、冷却ユニット（１）を運転した場合には、冷却室（19）内の吹き出し風路（30）から冷却対象物である低温貯蔵庫（25）へ流れる冷気の一部を連通管（41）を介して電装室（35）内に導入させ、電装室（35）内に流入した冷気は、送風ファン（40）によって電装室（35）内を後方に流下し、ＤＣ−ＡＣインバータ（36）部分を通過してこれを効果的に冷却し、背面に穿設した通気口（42）から外方に排出される。

なお、前記送風ファン（40）は、上記のように、外付けのファンでもよく、また、前記ＤＣ−ＡＣインバータ（36）に内蔵されているファンであってもよい。

このとき、前記吹き出し風路（30）側に接続した連通管（41）は、その先端を風路内部に突出させるとともに先端形状を下方に向かって斜めに切断し、その開口を風上側に向けるように形成すれば、冷却ファン（20）から低温貯蔵庫（25）側へ吹き出される冷気の一部をより多く連通管（41）内に取り込んでスムースに電装室（35）に供給することができる。

なお、連通管（41）の形態は、上記に限らず、空気の流れに沿うように屈曲部を形成したり接続部への係合部を形成することで、吹き出し風路（30）からの冷気を効率的に取り込めるようにすることができ、また、吹き出し風路（30）や電装室（35）の底壁への取り付けを容易にすることができる。

また、前記連通管（41）内に、回動自在にして連通路を開放あるいは遮蔽するダンパー（43）を設け、冷却ユニット（１）周囲の室温を検出して所定温度、例えば、４０℃になれば風路を開放し、所定温度以下では風路を遮蔽するように制御することで、ＤＣ−ＡＣインバータ（36）のオーバーヒートを防止してインバータ回路を保護するとともに、室温が所定温度以下の場合には、吹き出し風路（30）からの吹き出し冷気のすべてを低温貯蔵庫（25）に供給できるので、冷却を効果的におこなうことができる。

上記構成により、冷却ユニット（１）を設置している室内温度が高温状態にあっても、冷却ユニット（１）の運転とともに冷気の一部が電装室（35）内に流入するので、別個の冷却手段を設けることなく、電装室（35）内温度を低温状態に保持し、ＤＣ−ＡＣインバータ（36）の回路を冷却して破壊を防止できるとともに、室温が、例えば６０℃近くの高温状態になっても冷却ユニット（１）を停止させる必要がないことから、冷却運転を継続して冷却対象物を冷却することができる。

なお、前記実施例においては、冷却室（19）を機械室（５）の上部に配設したが、これに限らず、機械室（５）を冷却室（19）の上部に配設した形態に対しても適用できるものであり、その場合には、前記連通管（41）は、電装室（35）から機械室（５）を介して冷却室（19）に至る長尺体となるが、冷却室（19）からの冷気の吹き出し口（31）の引き出し位置が冷却ユニット（１）の低部となるので、冷却対象物が冷却マットなどのように床面近傍に配置するものの場合は、その接続構成が容易となり、熱損失が少ないので冷気の伝達効率を向上させることができる。

本発明の１実施形態を示す冷却ユニットの正面からの断面図である。 図１の側断面図である。 図１に配設した冷凍サイクルの概略構成図である。 図１における下部機械室部分の横断面図である。 図１における上部冷却室部分の横断面図である。 図１の連通管部分の拡大図である。 従来の冷却ユニットの正面からの断面図である。

符号の説明

１ 冷却ユニット ２ 外板 ３ 断熱仕切壁
４ 底板 ５ 機械室 ６ 冷凍サイクル
７ 圧縮機 ８ 凝縮器 ９ 放熱ファン
11 蒸発器 13 吸込み開口 14 フィルター
17 断熱側壁 18 上部断熱壁 19 冷却室
20 冷却ファン 21 ケーシング 25 低温貯蔵庫
26 戻りダクト 27 戻り口 28 戻り風路
29 吐出ダクト 30 吹き出し風路 31 吹き出し口
35 電装室 36 ＤＣ−ＡＣインバータ 37 ＰＣ基板
38 トランス 39 操作パネル 40 送風ファン
41 連通管 42 通気口 43 ダンパー

Claims (6)

1. 圧縮機と凝縮器と蒸発器とを連結して冷凍サイクルを形成し、前記蒸発器を断熱壁体で形成され冷却ファンと冷気の吹き出し風路および戻り風路を有する冷却室内に収納し、圧縮機と凝縮器とを機械室内に配設するとともに、基板など電気部品を収納する電装室を本体最上部に配置し、前記冷却室内の吹き出し風路を流れる冷気の一部を前記電装室内に導入するようにしたことを特徴とする冷却ユニット。
2. 冷却室と電装室とは連通管で連通され、連通管の一端は吹き出し風路の上壁に接続して吹き出し風路内に開口させるとともに、他端は送風ファンを設置した電装室の底壁に接続し内部の前記送風ファンの近傍に開口させることを特徴とする請求項１記載の冷却ユニット。
3. 電装室内に流入した冷気はインバータ回路部を冷却し、流入した開口の対向側に形成した通気口から外方に流出するようにしたことを特徴とする請求項１または２記載の冷却ユニット。
4. 連通管内に通風を制御するダンパーを設け、冷却ユニット周囲の室温が所定温度以上になれば風路を開放し、所定温度以下では風路を遮蔽するようにしたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の冷却ユニット。
5. 冷却室を機械室の上部に配置したことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の冷却ユニット。
6. 冷却室を機械室の下部に配置したことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の冷却ユニット。

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