JP2012242024A - 冷凍装置の室外ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】ケーシングの側面に沿ってプリント基板が配置された室外ユニットにおいて、その組立作業や保守作業の煩雑化を回避する。
【解決手段】冷凍装置の室外ユニット（10）では、ケーシング（20）に電装品ユニット（60）が収容される。電装品ユニット（60）は、ケーシング（20）の側面に沿って配置される。電装品ユニット（60）のケース部材（61）には、ケーシング（20）の側面に沿って、プリント基板（62）が配置される。プリント基板（62）には、パワー素子（63）を冷却するための素子冷却器（80）が取り付けられる。素子冷却器（80）の熱伝導部材（81）は、三角柱状に形成される。ケーシング（20）の側面を向く熱伝導部材（81）の吸熱面（82）は、パワー素子（63）に熱的に接続される。ケーシング（20）の側面を向く熱伝導部材（81）の配管設置面（83）には、冷却管（85）が着脱可能に取り付けられる。
【選択図】図４

Description

本発明は、電装品ユニットを冷媒によって冷却する冷却器を備えた冷凍装置の室外ユニットに関するものである。

従来より、室内や庫内に設置される室内ユニットと、屋外に設置される室外ユニットとを備えた冷凍装置が知られている。特許文献１及び２に開示されているように、通常、室外ユニットのケーシングには、圧縮機と熱交換器が接続された冷媒回路やファンが収容されている。また、そのケーシングには、電装品ユニットが収容されている。この電装品ユニットは、冷凍装置の運転を制御する制御器や、圧縮機等へ電力を供給する電源を構成する。

室外ユニットに設けられる電装品ユニットは、インバータを構成するパワー素子等が取り付けられたプリント基板を備えている。特許文献１の室外ユニットは、パワー素子を冷媒で冷却するための冷却器を備えている。また、この室外ユニットの冷却器は、パワー素子に熱的に接続する平坦な伝熱板と、冷媒が流れる冷却管とを備えている。冷却管は、ボルトによって伝熱板に固定されている。

特許文献１の室外ユニットにおいて、冷却管は、ケーシングの前面側から伝熱板に固定されている。通常、ケーシングの前面には、保守作業等を行うための点検扉が設けられている。このため、保守作業の際に点検扉を開いた状態において、作業者は、冷却管を伝熱板に固定するためのボルトを、ケーシングの前面側から回すことができる。

特開２０１０−１７５２２８号公報 特開２００９−１２７９９１号公報

ところで、ケーシング内の機器配置によっては、ケーシングの前面ではなく側面に沿ってプリント基板を配置するのが望ましい場合がある。この場合に特許文献１と同様の平坦な伝熱板を用いると、伝熱板に冷却管を固定するためのボルトは、ケーシングの前面側から見て横方向に取り付けられることとなる。つまり、この場合に冷却管を着脱するには、横向きに配置されたボルト等の締結具をケーシングの前面側から操作しなければならない。このため、伝熱板に対して冷却管を着脱する作業がやりにくくなり、組立作業や保守作業が煩雑化するという問題があった。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、ケーシングの側面に沿ってプリント基板が配置された室外ユニットにおいて、その組立作業や保守作業の煩雑化を回避することにある。

第１の発明は、熱交換器（30）及び圧縮機（5a）が接続されて冷媒が流通する室外回路（11）と、ファン（40）と、電装品ユニット（60）とを収容するケーシング（20）を備えた冷凍装置の室外ユニットを対象とする。そして、上記電装品ユニット（60）は、パワー素子（63）を有すると共に上記ケーシング（20）の側面に沿って配置されたプリント基板（62）を備え、上記ケーシング（20）の前面には、上記電装品ユニット（60）の保守作業時に開かれる点検扉（70）が設けられ、上記プリント基板（62）には、上記室外回路（11）の冷媒が流通する冷却管（85）を有して上記パワー素子（63）を冷却する素子冷却器（80）が取り付けられ、上記素子冷却器（80）は、上記プリント基板（62）と対面して上記パワー素子（63）に熱的に接続される吸熱面（82）と、上記ケーシング（20）の点検扉（70）側を向いて上記冷却管（85）が着脱可能に取り付けられる配管設置面（83）とが形成された熱伝導部材（81）を備えるものである。

第１の発明では、電装品ユニット（60）を構成するプリント基板（62）が、ケーシング（20）の側面に沿って配置される。このプリント基板（62）には、パワー素子（63）が設けられている。また、ケーシング（20）の前面には、点検扉（70）が設けられる。この点検扉（70）は、電装品ユニット（60）の保守作業を行う際に開かれる。

第１の発明において、プリント基板（62）には、パワー素子（63）を冷却する素子冷却器（80）が取り付けられる。素子冷却器（80）は、熱伝導部材（81）と冷却管（85）とを備えている。熱伝導部材（81）には、吸熱面（82）と配管設置面（83）とが形成されている。吸熱面（82）は、パワー素子（63）に熱的に接続される。配管設置面（83）には、冷却管（85）が取り付けられる。パワー素子（63）で発生した熱は、熱伝導部材（81）の吸熱面（82）から配管設置面（83）へ伝わり、その後に冷却管（85）内を流れる冷媒に吸収される。つまり、パワー素子（63）は、冷却管（85）内を流れる冷媒によって冷却される。

第１の発明の熱伝導部材（81）において、吸熱面（82）は、ケーシング（20）の側面に沿って配置されたプリント基板（62）と対面する。また、その配管設置面（83）は、ケーシング（20）の点検扉（70）側を向いている。つまり、熱伝導部材（81）では、吸熱面（82）がケーシング（20）の側面側を向き、配管設置面（83）がケーシング（20）の前面側を向いている。熱伝導部材（81）では、ケーシング（20）の点検扉（70）側を向いた配管設置面（83）に、冷却管（85）が着脱可能に取り付けられる。

第２の発明は、上記第１の発明において、上記電装品ユニット（60）は、上記ケーシング（20）の側面に沿って設置されて上記プリント基板（62）を収容するケース部材（61）を備え、上記ケース部材（61）は、上記ケーシング（20）の点検扉（70）側に引き出し可能となっているものである。

第２の発明では、プリント基板（62）を収容するケース部材（61）が、ケーシング（20）の点検扉（70）側に引き出し可能となっている。電装品ユニット（60）の保守作業を行う場合、作業者は、先ず点検扉（70）を開き、続いて冷却管（85）を熱伝導部材（81）から取り外し、その後にケース部材（61）をケーシング（20）から引き出す。

第３の発明は、上記第１又は第２の発明において、上記熱交換器（30）は、上記圧縮機（5a）を囲うように配置され、上記ファン（40）は、上記ケーシング（20）の上部に配置され、上記熱交換器（30）を通過した空気を上方へ吹き出す一方、上記ケーシング（20）には、上記ファン（40）の周囲を囲うベルマウス（43）が収容され、上記電装品ユニット（60）は、上記ベルマウス（43）の側方に配置されるものである。

第３の発明では、ケーシング（20）の上部にファン（40）とベルマウス（43）が配置される。また、ケーシング（20）内では、ベルマウス（43）の側方に電装品ユニット（60）が配置される。つまり、電装品ユニット（60）は、ケーシング（20）の上端寄りに設置される。

本発明では、電装品ユニット（60）を構成するプリント基板（62）が、ケーシング（20）の側面に沿って配置される。また、本発明では、パワー素子（63）を冷却する素子冷却器（80）に、熱伝導部材（81）と冷却管（85）とが設けられる。熱伝導部材（81）では、ケーシング（20）の側面側を向いた吸熱面（82）がパワー素子（63）に熱的に接続され、ケーシング（20）の前面側を向いた配管設置面（83）に冷却管（85）が着脱可能に取り付けられる。このため、電装品ユニット（60）の保守作業時に冷却管（85）を熱伝導部材（81）から取り外す際には、点検扉（70）側を向いた配管設置面（83）から冷却管（85）を取り外せばよいこととなり、冷却管（85）の着脱作業が容易となる。従って、本発明によれば、ケーシング（20）の側面に沿ってプリント基板（62）が配置された室外ユニット（10）において、その組立作業や保守作業が煩雑化するのを回避できる。

室外ユニットの斜視図である。 室外ユニットをその一部を省略して示す斜視図である。 室外ユニットをその一部を省略して示す斜視図である。 室外ユニットをその一部を省略して示す概略平面図である。 素子冷却器の概略斜視図であって、(Ａ)は熱伝導部材に冷却管が取り付けられた状態を示し、(Ｂ)は熱伝導部材と冷却管が分離された状態を示す。 実施形態の変形例の素子冷却器の概略斜視図である。 実施形態の変形例の素子冷却器の概略斜視図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

本実施形態の室外ユニット（10）は、冷凍装置である空気調和装置に用いられるものである。

室外ユニット（10）は、例えば、ビルの屋上等に設置され、ケーシング（20）と室外熱交換器（30）と室外ファン（40）と圧縮機構（50）とを備えている。室外熱交換器（30）と圧縮機構（50）は、室外ユニット（10）に収容された室外回路（11）に接続されている。室外回路（11）は、室内ユニット内の室内回路と連絡配管を介して接続されている。この室外回路（11）は、室内ユニット内の室内回路と共に、冷媒を循環させて冷凍サイクルを行う冷媒回路を構成している。

図１に示すように、ケーシング（20）は、平面視矩形状に形成され、４本の支柱（21）と、底フレーム（22）と、側面パネル（23）と、天板（24）とを備えている。

支柱（21）は、ケーシング（20）の四隅に１本ずつ設けられ、それぞれの下部に底フレーム（22）が固定されている。

側面パネル（23）は、ケーシング（20）の上半部四面を形成する上側面パネル（23a）と、ケーシング（20）の下半部における前面を形成し且つ左半分を形成する前側面パネル（23b）と、ケーシング（20）の下半部における左側の横側面を形成し且つ前半分を形成する横側面パネル（23c）とを備えている。ケーシング（20）の前面に位置する１枚の上側面パネル（23a）は、着脱可能な点検扉（70）となっている。ケーシング（20）の側面には、下半部における前面の右半分と、下半部における右側の横側面と、下半部における背面と、下半部における左側の横側面の後半分に吸込口（25）が形成されている。

天板（24）は、支柱（21）の上端に固定され、吹出口（26）が形成されると共に、吹出口（26）を覆うグリル（24a）を備えている。

図２に示すように、室外熱交換器（30）は、フィンアンドチューブ型熱交換器であって、冷媒を室外空気と熱交換させるように構成されている。室外熱交換器（30）は、上下に起立した状態設けられ、ケーシング（20）の全ての側面に亘る折曲熱交換器に構成されている。さらに、室外熱交換器（30）の両側端の間には、ケーシング（20）の前側の左隅角部を挟んで所定の開口（3a）が形成されている。つまり、ケーシング（20）は、室外熱交換器（30）の開口（3a）に対応して前側面パネル（23b）と横側面パネル（23c）が設けられている。

底フレーム（22）には、圧縮機構（50）と油分離器（51）とアキュムレータ（52）とが取り付けられている。圧縮機構（50）は、１台の圧縮機（5a）で構成されている。

図３にも示すように、ケーシング（20）は、室外熱交換器（30）が収納される下部空間（2a）と、室外ファン（40）が収納される上部空間（2b）との間に位置して、水平方向に延びるステー（20a,20b,20c,20d）が４面に取り付けられている。

ケーシング（20）には、室外ファン（40）が設けられている。室外ファン（40）は、ファン本体（41）と、図外のファンモータとを備え、ステー（20a,20c）に取り付けられている。また、ケーシング（20）には、ベルマウス（43）が設けられている。ベルマウス（43）は、ステー（20a〜20d）の上に設置され、ファン本体（41）の周囲を囲っている。

図２及び図４に示すように、ケーシング（20）には、電装品ユニット（60）が設けられている。電装品ユニット（60）は、箱状のケース部材（61）を備えている。ケース部材（61）には、空気調和装置の運転を制御する制御器を構成するプリント基板や、圧縮機構（50）等へ電力を供給する電源を構成するプリント基板（62）などが収容されている。電源を構成するプリント基板（62）には、インバータを構成するスイッチング素子が、パワー素子（63）として設けられている。本実施形態のプリント基板（62）に設けられたパワー素子（63）は、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）である。

電装品ユニット（60）は、ケーシング（20）を正面から見て左側に位置するステー（20d）の上に、同じくケーシング（20）の左側面に位置する上側面パネル（23a）に沿って設けられている。つまり、この電装品ユニット（60）は、ケーシング（20）の上側面パネル（23a）とベルマウス（43）の間の空間（即ち、ベルマウス（43）の側方）に配置されている。また、電装品ユニット（60）は、ケーシング（20）の前面側（即ち、点検扉（70）側）へ引き出し可能となっている。

図４に示すように、電装品ユニット（60）には、素子冷却器（80）が取り付けられている。素子冷却器（80）は、熱伝導部材（81）と冷却管（85）とを備えている。

図５に示すように、熱伝導部材（81）は、断面が直角三角形に形成された中実の柱状の部材である。この熱伝導部材（81）の材質は、熱伝導率が比較的高い金属（例えば、アルミニウム）である。熱伝導部材（81）では、互いに直交する側面の一方が吸熱面（82）を、他方が配管設置面（83）をそれぞれ構成している。

熱伝導部材（81）の吸熱面（82）は、プリント基板（62）上のパワー素子（63）に熱的に接続されている。一方、熱伝導部材（81）の配管設置面（83）には、冷却管（85）が取付板（86）を介して取り付けられている。冷却管（85）は、逆Ｕ字状に形成されている。取付板（86）は、例えばロウ付け等によって冷却管（85）と接合されている。熱伝導部材（81）の配管設置面（83）には、２つのねじ穴（84）が形成されている。取付板（86）には２つ貫通孔（88）が形成されている。この貫通孔（88）に挿入されたねじ（87）を熱伝導部材（81）のねじ穴（84）に締め込むと、冷却管（85）が熱伝導部材（81）に固定される。

冷却管（85）は、室外回路（11）に接続されている。冷却管（85）には、室外回路（11）の冷媒が流通している。パワー素子（63）で発生した熱は、熱伝導部材（81）の吸熱面（82）から配管設置面（83）へ伝わり、その後に冷却管（85）内を流れる冷媒に吸収される。

図４に示すように、電装品ユニット（60）のケース部材（61）に収容されたプリント基板（62）は、ケーシング（20）の側面に沿って配置されている。このプリント基板（62）では、その外側面にパワー素子（63）が取り付けられ、その内側面に素子冷却器（80）の熱伝導部材（81）が取り付けられている。この熱伝導部材（81）は、その吸熱面（82）がプリント基板（62）側（即ち、ケーシング（20）の側面側）を向き、その配管設置面（83）がケーシング（20）の前面側（即ち、点検扉（70）側）を向く姿勢で設置されている。

−電装品ユニットの着脱工程−
電装品ユニット（60）をケーシング（20）から取り外す工程を説明する。先ず、作業者は、ケーシング（20）の点検扉（70）を取り外す。次に、作業者は、素子冷却器（80）の冷却管（85）を固定しているねじ（87）を外し、冷却管（85）を熱伝導部材（81）から分離する。熱伝導部材（81）の配管設置面（83）は、点検扉（70）側を向いている。従って、作業者は、点検扉（70）側を向いたねじ（87）を容易に回すことができる。最後に、作業者は、冷却管（85）を横へ押しのけながら、電装品ユニット（60）を手前側に引き出す。

電装品ユニット（60）をケーシング（20）に取り付ける工程を説明する。先ず、作業者は、電装品ユニット（60）をケーシング（20）の側面に沿って押し込む。その際、作業者は、冷却管（85）を横へ押しのけながら、電装品ユニット（60）を奥側へ押し込む。電装品ユニット（60）の押し込みが完了すると、冷却管（85）と接合された取付板（86）は、熱伝導部材（81）の配管設置面（83）の前方に位置する。その後、作業者は、取付板（86）を熱伝導部材（81）にねじ（87）で固定する。熱伝導部材（81）の配管設置面（83）と取付板（86）とは、ケーシング（20）の前面側を向いている。このため、作業者は、熱伝導部材（81）のねじ穴（84）と取付板（86）の貫通孔（88）との位置を目視しながら、ねじ（87）を挿入することができる。そして、作業者がねじ（87）を締め込むと、冷却管（85）が熱伝導部材（81）に固定される。最後に、作業者は、点検扉（70）をケーシング（20）に取り付ける。

−実施形態の効果−
本実施形態の室外ユニット（10）では、電装品ユニット（60）のプリント基板（62）が、ケーシング（20）の側面に沿って配置される。また、本実施形態では、パワー素子（63）を冷却する素子冷却器（80）に、熱伝導部材（81）と冷却管（85）とが設けられる。熱伝導部材（81）では、ケーシング（20）の側面側を向いた吸熱面（82）がパワー素子（63）に熱的に接続され、ケーシング（20）の前面側を向いた配管設置面（83）に冷却管（85）がねじ（87）によって固定される。

このため、電装品ユニット（60）の保守作業時に冷却管（85）を熱伝導部材（81）から取り外す際には、点検扉（70）側を向いたねじ（87）を回して冷却管（85）を熱伝導部材（81）を取り外せばよいこととなり、冷却管（85）の着脱作業が容易となる。従って、本実施形態によれば、ケーシング（20）の側面に沿ってプリント基板（62）が配置された室外ユニット（10）において、その組立作業や保守作業の煩雑化を回避できる。

−実施形態の変形例−
上記実施形態において、素子冷却器（80）の熱伝導部材（81）の形状は、三角柱形状には限定されない。例えば、熱伝導部材（81）は、図６に示すような四角柱状に形成されていてもよいし、図７に示すような断面がＬ字型の柱状に形成されていてもよい。つまり、この熱伝導部材（81）の形状は、伝熱面と配管設置面（83）が互いに概ね直交するような形状であればよい。

なお、上記の実施形態および変形例は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。

以上説明したように、本発明は、ケーシングの側面に沿ってプリント基板が配置された室外ユニットについて有用である。

5a 圧縮機
10 室外ユニット
11 室外回路
20 ケーシング
30 室外熱交換器（熱交換器）
40 室外ファン（ファン）
43 ベルマウス
60 電装品ユニット
62 プリント基板
63 パワー素子
70 点検扉
80 素子冷却器
81 熱伝導部材
82 吸熱面
83 配管設置面
85 冷却管

Claims (3)

1. 熱交換器（30）及び圧縮機（5a）が接続されて冷媒が流通する室外回路（11）と、ファン（40）と、電装品ユニット（60）とを収容するケーシング（20）を備えた冷凍装置の室外ユニットであって、
   上記電装品ユニット（60）は、パワー素子（63）を有すると共に上記ケーシング（20）の側面に沿って配置されたプリント基板（62）を備え、
   上記ケーシング（20）の前面には、上記電装品ユニット（60）の保守作業時に開かれる点検扉（70）が設けられ、
   上記プリント基板（62）には、上記室外回路（11）の冷媒が流通する冷却管（85）を有して上記パワー素子（63）を冷却する素子冷却器（80）が取り付けられ、
   上記素子冷却器（80）は、上記プリント基板（62）と対面して上記パワー素子（63）に熱的に接続される吸熱面（82）と、上記ケーシング（20）の点検扉（70）側を向いて上記冷却管（85）が着脱可能に取り付けられる配管設置面（83）とが形成された熱伝導部材（81）を備えていることを特徴とする冷凍装置の室外ユニット。
2. 請求項１において、
   上記電装品ユニット（60）は、上記ケーシング（20）の側面に沿って設置されて上記プリント基板（62）を収容するケース部材（61）を備え、
   上記ケース部材（61）は、上記ケーシング（20）の点検扉（70）側に引き出し可能となっていることを特徴とする冷凍装置の室外ユニット。
3. 請求項１又は２において、
   上記熱交換器（30）は、上記圧縮機（5a）を囲うように配置され、
   上記ファン（40）は、上記ケーシング（20）の上部に配置され、上記熱交換器（30）を通過した空気を上方へ吹き出す一方、
   上記ケーシング（20）には、上記ファン（40）の周囲を囲うベルマウス（43）が収容され、
   上記電装品ユニット（60）は、上記ベルマウス（43）の側方に配置されていることを特徴とする冷凍装置の室外ユニット。