JP4156082B2 - 空気調和機の室外ユニット - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スプリット型空気調和機の室外ユニットに係り、特に室外ユニットの制御器冷却構造を改善した空気調和機の室外ユニットに関する。
【０００２】
【従来の技術】
室内の冷暖房・除湿等の空気調和を行なう空気調和機には、室内ユニットと室外ユニットとをセパレートしたスプリット型空気調和機がある。このスプリット型空気調和機の室外ユニットは図１４および図１５に示すように構成され、室内ユニットから分離されて室外に設置される。
【０００３】
従来の室外ユニット１は、ユニットケーシング２内にコンプレッサ３、Ｌ字形熱交換器４、送風機５およびコンプレッサ運転制御用の制御器６が設置される。熱交換器４はユニットケーシング２の側面から背面側にかけて平面視Ｌ字形に配置され、内部にファンモーター駆動の送風機５が設けられる。
【０００４】
送風機５の側方にコンプレッサ３が並設され、仕切板７により送風機５とコンプレッサ３の間が仕切られる。ユニットケーシング２内は仕切板７により送風機室８と機械室９との左右に区画される。コンプレッサ３の上方にコンプレッサ運転制御用のインバータ制御装置等の制御器６が設けられる。
【０００５】
ユニットケーシング２の機械室９側側方には、図１６に示すように、端子台部ａにアクセスする配線蓋ｂが設けられ、この配線蓋ｂの下方にルーバ形状の外気取入口ｃが形成され、この外気取入口ｃから制御器冷却用空気が取り入れられるようになっている。
【０００６】
制御器６は外気取入口ｃより上方に位置し、雨水がかからないように配置される一方、制御器６の開口部ｄより内部に流入した冷却用空気は、制御器６内に配置されたＰＣ基板上の電子部品を冷却し、送風機室８に向けて設けた開口部ｅより送風機５の吸込側に排風されるようになっている。
【０００７】
一方、制御器６にはヒートシンクとしての放熱フィンｆが側方に取付けられる。放熱フィンｆは送風機５の吸込側で送風機室８側に露出して設けられる一方、上記放熱フィンｆの背側にＧ−Ｔｒ等の発熱性電子素子ｇが直接取付けられ、放熱フィンｆに熱交換器４を通った風を直接当てて放熱させ、制御器６の電子素子ｇを冷却している。
【０００８】
なお、ユニットケーシング２の側方には、配管接続部を覆うバルブカバーｈが側方に膨出するように張り出して設けられる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
スプリット型空気調和機の従来の室外ユニット１はユニットケーシング２内に配置される送風機５とコンプレッサ３が仕切板７で仕切られて左右の室８，９が形成されるレイアウト構造をとるために、室外ユニット１が側方に大きく張り出し、コンパクト化を図る上で問題があったり、また、熱交換器４は仕切板７の存在により側方を熱交換部として活用できず、熱交換面積を大きくとることができない。このため、熱交換効率の向上を図る上で問題があったり、また、熱交換面積を大きくとるためには、熱交換器の大型化、ひいては室外ユニットの大型化を招いていた。
【００１０】
さらに、従来の室外ユニット１は大型のユニットケーシング２を採用し、送風機５とコンプレッサ３を仕切板７で仕切って左右に並設し、コンプレッサ３上方の設置スペースを利用して仕切板７上に制御器６を設置している。このため、室外ユニット１のコンパクト化を図ることができない。
【００１１】
室外ユニット１をコンパクト化させると、制御器６の設置に困難性を有し、制御器６をスペース効率よく配置することができない。制御器６をスペース効率よく配置するために、送風機５の上方に制御器６や端子台ａを設置しようとすると、従来の制御器６の冷却構造を採用することができず、熱や水に弱い制御器６を有効的に効率よく冷却するには、如何に構成したらよいか問題となっている。
【００１２】
本発明は、上述した事情を考慮してなされたもので、室外ユニットをコンパクト化する一方、コンパクト化しても熱交換効率を向上させた空気調和機の室外ユニットを提供することを目的とする。
【００１３】
本発明の他の目的は、室外ユニットをコンパクト化するレイアウト構造を採用しても、制御器を有効的に効率よく冷却できる空気調和機の室外ユニットを提供するにある。
【００１４】
本発明のさらに他の目的は、制御器に雨水が侵入するのを未然にかつ確実に防止しつつ冷却機を効率よく冷却し、冷却効率を向上させた空気調和機の室外ユニットを提供するにある。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る空気調和機の室外ユニットは、上述した課題を解決するために、請求項１に記載したように、ユニットケーシング内にコンプレッサ、熱交換器、送風機およびコンプレッサ運転制御用の制御器を設けた空気調和機の室外ユニットにおいて、前記ユニットケーシング内は、水平方向に延びる仕切板により上部室と下部室とに区画し、前記下部室は、熱交換器および送風機を設置した送風機室を構成し、前記上部室は、側面に外気取入口を備える一方、発熱性電子素子や電気部品が基板に取り付けられて納められた制御ボックスの一側にヒートシンクを構成する放熱板を取り付けた制御器を設置し、前記仕切板は、前記送風機の吸込側で上部室と下部室を連通させるように開口を備え、前記制御器の放熱板は、前記仕切板の開口を通して上側が上部室に位置し下側が下部室に位置するように上部室から下部室内にわたって延び、放熱板の下側を空気流通の速い空気流速中に臨ませるとともに、前記送風機の運転により上部室の外気取入口から流入した空気が放熱板の上側を通り、前記仕切板の開口を通して下部室の空気流速中の下側に流入するように構成したことを特徴とするものである。
【００２０】
この空気調和機の室外ユニットは、この制御器冷却構造を採用したので、制御器を熱交換器や送風機の上方に設置しても、制御器を外気取入口から取入れた冷却風と、送風機吸込側で制御器に設けられた放熱手段の放熱作用により、効率よく、有効的に冷却することができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
本発明に係る空気調和機の室外ユニットの実施の形態について添付図面を参照して説明する。
【００２６】
図１〜図３は本発明に係る空気調和機の室外ユニットの一実施形態を示すものである。この室外ユニット１０はスプリット系空気調和機に適用され、図示しない室内ユニットから分離されて室外に設置される。
【００２７】
室外ユニット１０はフロントキャビネット１１、リアーキャビネット１２、底板１３および天板１４から構成される略ボックス状のユニットケーシング１５を有する。ユニットケーシング１５の底板１３上に平面視Ｍ字状の熱交換器１６が設けられる。熱交換器１６はユニットケーシング１５の一方の側面から略背面側を経て他方の側面に沿って設置され、上記熱交換器１６の内側に送風機１７が、その背面側凹部にコンプレッサ１８がそれぞれ設置される。
【００２８】
送風機１７はファンモータ２０にて回転駆動されるプロペラファン等の送風ファン２１がファンベース２２に設置される。送風ファン２１の前方にはファンガード２３が設けられる。このファンガード２３はユニットケーシング１５のフロントキャビネット１１の前面側を構成している。
【００２９】
ユニットケーシング１５のリヤーキャビネット１１は平面視略コ字状に形成され、両側面および背面側に空気吸込口２５が形成される。ユニットケーシング１５の三方から吸い込まれた外気はＭ字形熱交換器１６を通って熱交換され、送風機１７によりファンガード２３に形成される前面側の空気吹出口から前方に吹き出されるようになっている。
【００３０】
一方、Ｍ字形熱交換器１６の背面側凹部に設置されるコンプレッサ１８は図２および図３に示すように縦置きタイプである。このコンプレッサ１８の吸込側にリキッドタンク２６が並設され、コンプレッサ１８はコンプレッサケース２７内に納められる。コンプレッサケース２７の背面側はユニットケーシング１５の背面側中央部に形成される弧状の湾曲膨出部内に収容される。
【００３１】
また、ユニットケーシング１５は熱交換器１６上に水平方向に延びる仕切板２９が設けられ、ユニットケーシング１５内を上部室３０と下部室３１とに区画している。仕切板２９は熱交換器１６や送風機１７の上方に配置される制御器３３と熱交換器１６とを仕切っており、上部室３０は仕切板２９と天板１４との間に形成される。
【００３２】
仕切板２９上には、図１および図３に示すようにコンプレッサ運転調節用の制御器３３と電源接続用の端子台３４とパックドバルブ等の配管接続部３５がスペース効率よく配設される。これらの制御器３３、端子台３４および配管接続部３５は天板１４で覆われ、雨水がかかるのを防止している。制御器３３は例えばコンプレッサ１８の運転を周波数制御するインバータ制御装置であり、制御ボックス３６内に図４に示すように、Ｇ−Ｔｒ等の発熱性電子素子３７や電気部品３８が納められ、取付基板であるＰＣ板３９に取付けられる。
【００３３】
制御器３３の一側には放熱手段としての放熱板４０が取付けられる。放熱板４０はアルミニウム等の熱伝導性に優れた金属材料を押出し成形あるいは引抜き成形で型成形される。放熱板４０はヒートシンクを構成して一側に垂直放熱フィン４１が、他側に電子素子３７の取付面が形成される。放熱板４０は型成形品であるため安価に製造される一方、放熱板４０は仕切板２９に形成された開口４３を通して送風機１７の吸込側で下部室である送風機室３１内に延び途中で終端している。仕切板２９の開口４３は熱交換器１６と送風機１７の吸込側との間の空気流速の速い領域に設置され、送風機１７に吸い込まれる空気流を放熱フィン４１に積極的に当てて電子素子３７の冷却、ひいては制御器３３の冷却が効率よく行なわれるようになっている。
【００３４】
また、図５に示すように、ユニットケーシング１５の背面側には外気取入口４４が形成される一方、仕切板２９の背面側にもコンプレッサ１８の上方にルーバ状の開口４５が流入口として形成される。上記外気取入口４４から仕切板２９の開口４５にかけて制御器冷却用空気の流通路４６が形成される。この流通路４６はコンプレッサケース２７とユニットケーシング１５の間に形成され、この流通路４６を通って案内される冷却用空気は仕切板２９の開口４５から上部室３０内に導かれた後、上部室３０設置の制御器３３に案内されるようになっている。
【００３５】
一方、ユニットケーシング１５の天板１４の背面側に、図３および図６に示すように、ルーバ形状の外気取入口４８が形成される。この外気取入口４８は天板１４の側面部に形成してもよい。外気取入口４８から流入した制御器冷却用空気は仕切壁４９に案内されて制御器３３の空気取入口５０や放熱フィン４に導かれる。仕切壁４９は仕切板２９と天板１４との間の上部室３０に設けられる。仕切壁４９により形成される冷却用空気流路（流通路）５１には水切り手段５２が設けられ、外気取入口４８から流入した雨水が水に弱い制御器３３にかかるのを確実に防止している。
【００３６】
水切り手段５２は仕切壁４９を屈曲させることにより形成しても、空気流路の途中に図示しないせきを設けることにより形成しても、また、外気取入口４８や制御器３３の空気取入口５０をルーバ形状に構成することにより形成してもよい。外気取入口４８から流入した雨水は流入空気から水切り手段５１で分離除去され、除去された雨水は熱交換器１６の上流側で仕切板２９に設けられた排水口（図示せず）から外部に排出される。
【００３７】
一方、外気取入口４８から仕切壁４９で区切られた冷却用空気流路５１を通って放熱フィン４１に案内された冷却用空気は、放熱フィン４１の垂直フィン間を通って図４に示された開口４３から送風機１７の吸込側に吸込まれ、熱交換器１６で熱交換された空気と合流して外部に放出される。冷却用空気が放熱フィン４１を通る間に放熱フィン４１から放熱が行なわれ、放熱板４０の取付面に取付けられたＧ−Ｔｒ等の電子素子３７を積極的に冷却している。
【００３８】
また、制御器３３の制御ボックス３６に形成される空気取入口５０から制御器３３内に案内された冷却用空気は、内部に収容された電気部品３８や電子素子３７を冷却した後、図４に示された流出用開口５２から送風機の吸込側に吸い込まれ、外部に放出されるようになっている。
【００３９】
なお、図１乃至図３において、符号５５は天板１４の両側面に設けられた把手用取手であり、符号５６は天板１４の背面側に形成される冷媒用配管や電源ケーブル取着用の案内口である。
【００４０】
第１実施形態に示された空気調和機の室外ユニット１０においては、ユニットケーシング１５内にＭ字形熱交換器１６を配置し、ユニットケーシング１５の両側面および背面側の３側方から流入する空気と熱交換器１６が熱交換する配置構成をとるので、熱交換面積を大きくとることができる。
【００４１】
その際、Ｍ字形熱交換器１６をユニットケーシング１５の両側面および背面側に沿って配置することで熱交換面積を有効に確保でき、ユニットケーシング１５のコンパクト化を図ることができる。また、Ｍ字形熱交換器１６の内側に送風機１７を、熱交換器１６の背面側凹部を利用してコンプレッサ１８を配置したので、熱交換器１６、コンプレッサ１８、送風機１７をスペース効率よく有効的に配置したレイアウト構造をとることができ、室外ユニット１０のコンパクト化を図ることができる。
【００４２】
また、室外ユニット１０は仕切板２９により上部室３０と下部室３１とに区画され、この仕切板２９を利用して熱交換器１６や送風機１７の上方に熱や水に弱い制御器３３を配置することができ、制御器３３をスペース効率よく配置でき、制御器３３の設置の自由度を向上させることができる。
【００４３】
この場合、制御器３３にはユニットケーシング１５の背面側の外気取入口４４から取り入れられた冷却用空気が、図５に示すように、仕切板２９のルーバ状開口４５を経て制御器３３の空気取入口４４に導かれる一方、天板１４背面側あるいは側面側のルーバ状外気取入口４８から流入した冷却用空気は制御器３３の他の空気取入口５０に導かれる。各空気取入口５０から制御器３３内に案内された冷却用空気は内部に収容された電気部品３８や電子素子３７を冷却して流出用開口５２から送風機１７の吸込側に吸い込まれ、続いて送風機１７の送風作用で外部に放出される。
【００４４】
また、天板１４の背面側あるいは側面側の外気取入口４８から仕切壁４９で仕切られた冷却用空気流路（流通路）５１を経て放熱フィン４１に導かれた冷却用空気は、放熱フィン４１のフィン間を通って送風機１７の吸込側に吸い込まれ、続いて外部に放出される。
【００４５】
この放熱フィン４１の一部は下部室３１に突出して熱交換器１６に対向設置され、熱交換器１６を通過した高流速の空気が接触するので、放熱フィン４１には熱交換器１６を通過しない比較的低温の冷却用空気と、熱交換器１６を通過した高速流の空気とが接触して放熱効果が高められる。
【００４６】
このように、室外ユニット１０の仕切板２９に設置された制御器３３はユニットケーシング１５の背面側外気取入口４４や天板背面側（側面側）の外気取入口４８から案内される比較的温度の低い冷却用空気を制御器３３内に導いて制御器３３を積極的に冷却する一方、天板背面側（側面側）の外気取入口４８から上部室３０内に流入される冷却用空気を放熱フィン４１に導いて熱交換し、この放熱フィン４１からの放熱作用でも制御器３３を冷却することができる。このため、制御器３３を効率よく冷却することができ、冷却効果が向上する。
【００４７】
また、制御器３３内に案内される空気は水切り手段５１により雨水を分離除去し、雨水の侵入を未然にかつ確実に防止している。したがって、制御器３３内に雨水が侵入するのを確実に防ぎつつ、冷却したい部分に冷却用空気を導入させることができる。
【００４８】
なお、図４では、制御器３３に取付けられる放熱フィン４１は垂直フィンを採用した例を示したが、放熱フィン４１は図７に示すように水平フィンで構成し、水平フィンを採用した放熱フィンでヒートシンクを形成してもよい。また、制御器３３は図４では仕切板２９上に設置する例を示したが、図７に示すように制御器３３を下部の送風機室３１に露出するように設置してもよい。
【００４９】
図８および図９は本発明に係る空気調和機の第２実施形態を示すものである。
【００５０】
この実施形態に示された空気調和機の室外ユニット１０Ａは、ユニットケーシング１５内にＭ字形熱交換器１６、送風機１７、コンプレッサ１８および制御器３３を配置したものであり、第１実施形態に示される室外ユニット１０と同一部材には同一符号を付して説明を省略する。
【００５１】
送風機１７はＭ字形熱交換器１６の内側に配置される一方、図８および図９において、送風機１７の右側方に縦置き型コンプレッサ１８が配置される。コンプレッサ１８は熱交換器１６の左側方に配置してもよい。送風機１７はファンモータ２０駆動のプロペラファン等の送風ファン２１を有し、ユニットケーシング１５の底板１３上に図示しないファンベースを介して据付けられる。
【００５２】
ユニットケーシング１５内は水平方向の仕切板２９により上部室３０と下部室３１とに区画され、この下部室３１にＭ字形熱交換器１６、送風機１７およびコンプレッサ１８が配置されるレイアウト構造を有する。上部室３０にはコンプレッサ運転制御用の制御器３３、図示しない端子台および配管接続部が配設されるレイアウト構造をとる。制御器３３は例えばコンプレッサ１８の運転を周波数制御するインバータ制御装置であり、送風機１７あるいは熱交換器１６の上方にスペース効率よく自由度を持たせて配置される。
【００５３】
制御器３３には一側方に放熱手段としての放熱板４０が設けられる。放熱板４０はヒートシンクを構成する一方、放熱板４０の一側に放熱フィン４１が、他側に取付面がそれぞれ形成される。放熱板４０の取付面にＧ−Ｔｒ等の発熱電子素子３７が取付けられる。放熱フィン４１は水平フィンであっても、垂直フィンと水平フィンを組み合せたものであってもよい。放熱フィン４１は仕切板２９の開口部４３を通って送風機１７の吸込側で下部室３１内に延設され、下部室３１内で終端し、熱交換器１６に近接して対向している。
【００５４】
放熱板４０はアルミニウム等の熱伝導性に優れた金属材料で形成される。放熱板４０は押出し成形あるいは引抜き成形で型成形された成型品である。
【００５５】
ユニットケーシング１５を構成する天板１４の側面には外気取入口４８が形成される。外気取入口４８から上部室３０に取り入れられた冷却用空気は放熱手段としての放熱板４０に導かれる。放熱板４０の放熱フィン４１には熱交換器１６を通過しない冷却用空気が案内される一方、放熱フィン４１の下部室３１側突出部には熱交換器１６を通過した空気が導かれる。放熱フィン４１には熱交換器１６を通らない冷却用空気が案内される冷却用空気流路（冷却通風路）５１と熱交換器１６通過後の空気が案内される空気流路（通風路）５８とを通って導かれるようになっている。
【００５６】
しかして、図８および図９に示される空気調和機の室外ユニット１０Ａは、制御器３３の放熱フィン４１に熱交換器１６を通過した空気と熱交換器１６を通過しない冷却用空気との双方が案内され、流通するように構成される。また、室外ユニット１０Ａの下部室３１に配設される送風機１７とコンプレッサ１８との間に仕切板を設けず、送風機１７とコンプレッサ１８の間にＭ字形熱交換器１６の一部を配置したものであり、熱交換面積を大きくとることができる。
【００５７】
室外ユニット１０Ａの下部室３１のＭ字形熱交換器１６の内部に送風機１７を配置し、さらにこの送風機１７とコンプレッサ１８とを並設したレイアウト構造を採用することにより、送風機１７廻りの三側方を熱交換面とすることができ、熱交換効率を向上させることができる。
【００５８】
この室外ユニット１０Ａを備えた空気調和機で冷却運転する場合を説明する。
【００５９】
高負荷時、例えば外気温度が４３℃の場合の冷房運転を考慮すると、室外ユニット１０Ａの熱交換器１６に吸い込まれる前の空気温度は４３℃であり、熱交換器１６の温度は５８℃〜６０℃程度になる。この熱交換条件で熱交換器１６を通過した空気の温度は約５３℃程度となる。
【００６０】
室外ユニット１０Ａが例えば上述した熱交換条件で冷房運転されるとき、制御器３３の冷却、特に電子素子３７の冷却には熱交換器１６通過前の外気温度の低い空気で冷却する方が優れている。この点から、熱交換器１６をバイパスするように空気流路を作り、この空気流路内に放熱フィンを設置することも考えられるが、この場合には、放熱フィンと接触するバイパス空気量の分だけ熱交換器１６を通過する空気量が減少する。このため、冷媒を凝縮させる熱交換量が減少し、空気調和機としての運転効率が悪化する恐れがある。この運転効率の悪化を小さくするためにバイパス空気流量を減らすと、放熱量が不足し、制御器３３の冷却が不充分となる恐れがある。
【００６１】
第２実施形態では、空気調和機の冷房運転時にも、空気調和機の運転効率の低下が少なくかつ制御器３３を有効的に効率よく冷却できる制御器冷却構造を採用したものである。
【００６２】
この第２実施形態に示された空気調和機の室外ユニット１０Ａは、制御器３３に取付けられる放熱フィン４１を空気流速の速い熱交換器１６の出口側に対向して近接配置し、放熱フィン４１を充分に速い空気流速中に臨ませる。さらに、熱交換器１６を通過しない温度の低い冷却用空気を上部室３０に流入させて制御器３３の放熱フィン４１近傍に流入させ、この比較的温度が低い空気で高流速の空気流状態を作り出し、この空気流を放熱フィン４１に積極的に接触させて放熱フィン４１からの放熱作用を促進させ、制御器３３内、ひいては電子素子３７を効率よく冷却させるようにしたものである。
【００６３】
また、放熱フィン４１は下部室３１側で熱交換器１６に対向させて近接配置する。一方、熱交換器１６を通過した空気流は、一般に熱交換面の法線方向に最大流速成分を有する。このため、放熱フィン４１を熱交換器１６に対向させて配置することにより、放熱フィン４１に衝突する空気流速が最大となり、放熱フィン４１からの放熱量を大きくとることができる。
【００６４】
この室外ユニット１０Ａにおいては、制御器３３に取付けられる放熱手段としての放熱フィン４１を、熱交換器１６通過後の空気と熱交換器１６を通過しない空気の双方が案内されるように通風路（空気流路）５１，５８に設け、しかも、熱交換器１６通過後の空気は放熱フィン４１と大きな流速で衝突させるようにしたので、放熱量が大きくなり、制御器３３の冷却効率を向上させ、効率よく有効的に冷却させることができる。
【００６５】
また、第２実施形態では、制御器３３の放熱板４０を熱交換器１６から独立させて設けた例を示したが、放熱板４０を熱交換器１６と熱的に接触させる構造を採用してもよい。熱的接触構造は、熱交換器１６に放熱板４０を直接取付けるように構成しても、また、熱交換器１６に優れた熱伝導性ブリッジを介して放熱板４０を設け、ブリッジで熱的に接触させる構造としてもよい。
【００６６】
図１０および図１１は、本発明に係る空気調和機の室外ユニットの第３実施形態を示すものである。
【００６７】
この実施形態に示された空気調和機の室外ユニット１０Ｂは、ユニットケーシング１５内に平面視Ｌ字形熱交換器１６Ａ、送風機１７、コンプレッサ１８および制御器３３を配置したものであり、第１実施形態に示される室外ユニット１０と同一部材には同一符号を付して説明を省略する。
【００６８】
送風機１７はＬ字形熱交換器１６Ａの内側に配置される一方、図１０および図１１において、送風機１７の右側方に縦置き型コンプレッサ１８が配置される。コンプレッサ１８と送風機１７は並設され、両者間に仕切板や熱交換器１６Ａの一部が介装されないレイアウト構造を有する。コンプレッサ１８は送風機１７の左側方に配置してもよい。
【００６９】
一方、ユニットケーシング１５内は水平方向の仕切板２９により上部室３０と下部室３１とに区画され、下部室３１にＬ字形熱交換器１６Ａ、送風機１７、コンプレッサ１８が設けられるレイアウト構造をとる。上部室３０にはコンプレッサ１８の運転制御用の制御器３３、図示しない電源接続用端子台、冷媒配管接続用パックドバルブ等の配管接続部が配置されるレイアウト構造をとっている。
【００７０】
ユニットケーシング１５の天板１４の側面にはルーバ状の外気取入口４８が形成され、この外気取入口４８から上部室３０に流入した比較的温度が低い冷却用空気は熱交換器１６Ａを通過することなく放熱フィン４１に案内され、この放熱フィン４１と接触した後、開口を通って送風機１７の吸込側に吸引される。
【００７１】
一方、熱交換器１６Ａの出口側に放熱フィン４１を部分的に対向させて近接配置し、熱交換器１６Ａを通る空気流速の速い空気流中に放熱フィン４１の一部を臨ませる。空気流速が速い熱交換器１６Ａの出口側に放熱フィン４１を設置して、この放熱フィン４１に充分な流速の空気流を流入させる一方、熱交換器１６Ａを通らない比較的温度が低い冷却用空気を開口４３から吸い出して高流速の空気流を生じさせ、放熱作用を促進させる。この放熱作用により制御器３３の電子素子３７を積極的に冷却することができ、空気調和機の運転効率を向上させることができる。
【００７２】
制御器３３は送風機１７の上方にスペース効率よく設置される。制御器３３は例えばコンプレッサ１８の運転周波数制御を行なうインバータ制御装置であり、制御器３３内にインバータ制御回路を構成するＧ−Ｔｒ等の発熱性電子素子３７や電気部品が収容される。
【００７３】
制御器３３の制御ボックス３６の一側方に放熱手段が設けられる。放熱手段はヒートシンクを構成する放熱板４０で構成され、この放熱板４０の一側に放熱フィン４１が一体成形される。放熱板４０はアルミニウム等の熱伝導性に優れた金属材料で形成され、この金属材料を押出し成形、あるいは引抜き成形することにより型成形される。放熱板４０には一側に複数枚の垂直あるいは水平フィンが形成され、他側は平坦な取付面として形成される。取付面に制御器３３の電子素子３７が取付けられる。
【００７４】
放熱フィン４１は仕切板２９に形成された開口４３を通って下部室３１内に突出し、この下部室３１で熱交換器１６Ａの熱交換面に近接位置で対向するように、送風機１７の吸込側に設けられる。放熱フィン４１には熱交換器１６Ａを通過した空気と熱交換器１６Ａを通過しない空気が接触するように配置され、双方の空気と接触して放熱され、放熱作用を促進している。この放熱作用により制御器３３の電子素子３７、ひいては制御器３３が積極的に冷却せしめられる。
【００７５】
図１２および図１３は本発明に係る空気調和機の室外ユニットの第４実施形態を示すものである。
【００７６】
この実施形態に示された空気調和機の室外ユニット１０Ｃは、制御器３３の側方に設けられる放熱手段としての放熱板４０の設置位置が、図１０および図１１に示された室外ユニット１０Ｂと基本的に相違し、他の構成は実質的に異ならないので、同一符号を付して説明を省略する。
【００７７】
図１２および図１３に示された空気調和機の室外ユニット１０Ｃは、放熱手段を構成する放熱板４０の放熱フィン４１を熱交換器１６Ａを通過する前に設置したものである。放熱フィン４１は、制御器３３の側方に設置され、上部室３０の側方から熱交換器１６Ａ吸入側に跨って設けられる。放熱フィン４１を熱交換器１６Ａ吸入側に設置することにより、放熱フィン４１に比較的温度の低い冷却用空気が接触するが、熱交換器１６Ａ吸入側は空気流速が低いため、放熱フィン４１と空気との熱伝達率が悪く、放熱量が不足する恐れがある。
【００７８】
この点から、放熱板４０の少なくとも一部を、熱交換器１６Ａと熱的に接触するように取付ける。この取付けは、放熱板４０を図１２および図１３に示すように直接取り付けても、また熱伝導性に優れた金属材料製のブリッジを介して取付けてもよい。このブリッジは放熱板４０と熱交換器１６Ａとを熱接触させるようになっている。
【００７９】
しかして、放熱板４０の一部を熱交換器１６Ａに熱的に接触させることにより、暖房運転時の暖房能力を向上させることができる。
【００８０】
暖房運転時には、熱交換器１６Ａは冷媒の蒸発器となる。熱交換器１６Ａと放熱板４０を熱的に接触させることにより、電子素子３７の発熱の一部は放熱板４０を経て熱交換器１６Ａに伝わり、冷媒の蒸発源として作用する。熱交換器１６Ａに冷媒の蒸発熱を付与することができ、冷凍サイクルの暖房熱源として有効に利用され、暖房能力を向上させることができる。
【００８４】
【発明の効果】
本発明に係る空気調和機の室外ユニットにおいては、上部室に設置される制御器に放熱手段を設け、この放熱手段を仕切板の開口を通して上部室から下部室に延設したので、放熱手段に熱交換器通過後の空気と熱交換器を通らない冷却用空気の双方を接触させて放熱させることができる。しかも、熱交換器通過後の空気を放熱手段と熱交換器出口側であって送風機吸込側で接触させたので、放熱手段は高流速の空気流中に放熱され、放熱効果が高く、制御器を効率よく積極的に冷却させることができ、空気調和機の運転効率を向上させることができる。さらに、外気取入口から流入した雨水は、放熱手段を伝って仕切板の開口から下部室に排水されるので、制御器内に雨水が侵入するのを効果的にかつ未然に防止できる。
【００８５】
また、仕切板の開口は熱交換器と送風機の間に設けられたので、送風機のファン作用より、熱交換器を通った高流速の空気中に放熱手段の一部が晒され、放熱効果が向上される。
【００８６】
さらに、放熱手段を構成する放熱板を熱伝導性に優れた押出し成形品あるいは引抜き成形品とすることにより、量産性に優れ、熱伝導率の高い放熱板を安価に製造できる。
【００８７】
さらに、放熱手段を熱交換器の上流側に配置すると、比較的温度の低い冷却用空気で放熱手段が冷却されるので、冷却効率を向上させることができる。
【００８８】
またさらに、放熱手段を熱交換器と熱的に接触させることにより、制御器での発熱の一部が放熱手段を介して熱交換器に伝達され、熱交換器での冷媒蒸発作用を促進させるので、暖房運転時には、暖房能力を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る空気調和機の室外ユニットの第１実施形態を示す全体斜視図。
【図２】本発明に係る空気調和機の室外ユニットの第１実施形態を背面側から見た斜視図。
【図３】本発明に係る空気調和機の室外ユニットの第１実施形態を示す平断面図。
【図４】本発明に係る空気調和機の室外ユニットの第１実施形態を示すもので、制御器の冷却構造を示す部分的な縦断面図。
【図５】本発明に係る空気調和機の室外ユニットの第１実施形態を示すユニットケーシング背面側の制御器冷却構造を示す部分的な縦断面図。
【図６】本発明に係る空気調和機の室外ユニットの第１実施形態をユニットケーシングの背面側から見た制御器冷却構造を一部破断して示す図。
【図７】本発明に係る空気調和機の室外ユニットに備えられる制御器冷却構造の変形例を示す図。
【図８】本発明に係る空気調和機の室外ユニットの第２実施形態を、前方から見た簡略的な縦断面図。
【図９】図８のIX−IX線に沿う平断面図。
【図１０】本発明に係る空気調和機の室外ユニットの第３実施形態を、前方から見た簡略的な縦断面図。
【図１１】図１０のXI−XI線に沿う平断面図。
【図１２】本発明に係る空気調和機の室外ユニットの第４実施形態を、前方から見た簡略的な縦断面図。
【図１３】図１２のXIII−XIII線に沿う平断面図。
【図１４】従来の空気調和機の室外ユニットを一部破断して示す斜視図。
【図１５】従来の空気調和機の室外ユニットを前方から見た簡略的な縦断面図。
【図１６】従来の空気調和機の室外ユニットの背面側を示すもので、制御器冷却構造を示す図。
【符号の説明】
１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ 室外ユニット
１１ フロントキャビネット
１２ リアーキャビネット
１３ 底板
１４ 天板
１５ ユニットケーシング
１６，１６Ａ 熱交換器
１７ 送風機
１８ コンプレッサ
２０ ファンモータ
２１ 送風ファン（プロペラファン）
２２ ファンベース
２５ 空気吸込口
２６ リキッドタンク
２７ コンプレッサケース
２９ 仕切板
３０ 上部室
３１ 下部室（送風機室）
３３ 制御器
３４ 端子台
３５ 配管接続部
３６ 制御ボックス
３７ 電子素子
３８ 電気部品
４０ 放熱板（放熱手段）
４１ 放熱フィン
４３ 開口
４４ 外気取入口
４５ ルーバ状開口
４６ 流通路
４８ 外気取入口
４９ 仕切壁
５０ 空気取入口
５１ 冷却用空気流路（冷却通風路）
５２ 流出用開口
５４ 水切り手段
５５ 把手用取手
５６ 案内口
５８ 空気流路（通風路）
【発明の属する技術分野】
本発明は、スプリット型空気調和機の室外ユニットに係り、特に室外ユニットの制御器冷却構造を改善した空気調和機の室外ユニットに関する。
【０００２】
【従来の技術】
室内の冷暖房・除湿等の空気調和を行なう空気調和機には、室内ユニットと室外ユニットとをセパレートしたスプリット型空気調和機がある。このスプリット型空気調和機の室外ユニットは図１４および図１５に示すように構成され、室内ユニットから分離されて室外に設置される。
【０００３】
従来の室外ユニット１は、ユニットケーシング２内にコンプレッサ３、Ｌ字形熱交換器４、送風機５およびコンプレッサ運転制御用の制御器６が設置される。熱交換器４はユニットケーシング２の側面から背面側にかけて平面視Ｌ字形に配置され、内部にファンモーター駆動の送風機５が設けられる。
【０００４】
送風機５の側方にコンプレッサ３が並設され、仕切板７により送風機５とコンプレッサ３の間が仕切られる。ユニットケーシング２内は仕切板７により送風機室８と機械室９との左右に区画される。コンプレッサ３の上方にコンプレッサ運転制御用のインバータ制御装置等の制御器６が設けられる。
【０００５】
ユニットケーシング２の機械室９側側方には、図１６に示すように、端子台部ａにアクセスする配線蓋ｂが設けられ、この配線蓋ｂの下方にルーバ形状の外気取入口ｃが形成され、この外気取入口ｃから制御器冷却用空気が取り入れられるようになっている。
【０００６】
制御器６は外気取入口ｃより上方に位置し、雨水がかからないように配置される一方、制御器６の開口部ｄより内部に流入した冷却用空気は、制御器６内に配置されたＰＣ基板上の電子部品を冷却し、送風機室８に向けて設けた開口部ｅより送風機５の吸込側に排風されるようになっている。
【０００７】
一方、制御器６にはヒートシンクとしての放熱フィンｆが側方に取付けられる。放熱フィンｆは送風機５の吸込側で送風機室８側に露出して設けられる一方、上記放熱フィンｆの背側にＧ−Ｔｒ等の発熱性電子素子ｇが直接取付けられ、放熱フィンｆに熱交換器４を通った風を直接当てて放熱させ、制御器６の電子素子ｇを冷却している。
【０００８】
なお、ユニットケーシング２の側方には、配管接続部を覆うバルブカバーｈが側方に膨出するように張り出して設けられる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
スプリット型空気調和機の従来の室外ユニット１はユニットケーシング２内に配置される送風機５とコンプレッサ３が仕切板７で仕切られて左右の室８，９が形成されるレイアウト構造をとるために、室外ユニット１が側方に大きく張り出し、コンパクト化を図る上で問題があったり、また、熱交換器４は仕切板７の存在により側方を熱交換部として活用できず、熱交換面積を大きくとることができない。このため、熱交換効率の向上を図る上で問題があったり、また、熱交換面積を大きくとるためには、熱交換器の大型化、ひいては室外ユニットの大型化を招いていた。
【００１０】
さらに、従来の室外ユニット１は大型のユニットケーシング２を採用し、送風機５とコンプレッサ３を仕切板７で仕切って左右に並設し、コンプレッサ３上方の設置スペースを利用して仕切板７上に制御器６を設置している。このため、室外ユニット１のコンパクト化を図ることができない。
【００１１】
室外ユニット１をコンパクト化させると、制御器６の設置に困難性を有し、制御器６をスペース効率よく配置することができない。制御器６をスペース効率よく配置するために、送風機５の上方に制御器６や端子台ａを設置しようとすると、従来の制御器６の冷却構造を採用することができず、熱や水に弱い制御器６を有効的に効率よく冷却するには、如何に構成したらよいか問題となっている。
【００１２】
本発明は、上述した事情を考慮してなされたもので、室外ユニットをコンパクト化する一方、コンパクト化しても熱交換効率を向上させた空気調和機の室外ユニットを提供することを目的とする。
【００１３】
本発明の他の目的は、室外ユニットをコンパクト化するレイアウト構造を採用しても、制御器を有効的に効率よく冷却できる空気調和機の室外ユニットを提供するにある。
【００１４】
本発明のさらに他の目的は、制御器に雨水が侵入するのを未然にかつ確実に防止しつつ冷却機を効率よく冷却し、冷却効率を向上させた空気調和機の室外ユニットを提供するにある。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る空気調和機の室外ユニットは、上述した課題を解決するために、請求項１に記載したように、ユニットケーシング内にコンプレッサ、熱交換器、送風機およびコンプレッサ運転制御用の制御器を設けた空気調和機の室外ユニットにおいて、前記ユニットケーシング内は、水平方向に延びる仕切板により上部室と下部室とに区画し、前記下部室は、熱交換器および送風機を設置した送風機室を構成し、前記上部室は、側面に外気取入口を備える一方、発熱性電子素子や電気部品が基板に取り付けられて納められた制御ボックスの一側にヒートシンクを構成する放熱板を取り付けた制御器を設置し、前記仕切板は、前記送風機の吸込側で上部室と下部室を連通させるように開口を備え、前記制御器の放熱板は、前記仕切板の開口を通して上側が上部室に位置し下側が下部室に位置するように上部室から下部室内にわたって延び、放熱板の下側を空気流通の速い空気流速中に臨ませるとともに、前記送風機の運転により上部室の外気取入口から流入した空気が放熱板の上側を通り、前記仕切板の開口を通して下部室の空気流速中の下側に流入するように構成したことを特徴とするものである。
【００２０】
この空気調和機の室外ユニットは、この制御器冷却構造を採用したので、制御器を熱交換器や送風機の上方に設置しても、制御器を外気取入口から取入れた冷却風と、送風機吸込側で制御器に設けられた放熱手段の放熱作用により、効率よく、有効的に冷却することができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
本発明に係る空気調和機の室外ユニットの実施の形態について添付図面を参照して説明する。
【００２６】
図１〜図３は本発明に係る空気調和機の室外ユニットの一実施形態を示すものである。この室外ユニット１０はスプリット系空気調和機に適用され、図示しない室内ユニットから分離されて室外に設置される。
【００２７】
室外ユニット１０はフロントキャビネット１１、リアーキャビネット１２、底板１３および天板１４から構成される略ボックス状のユニットケーシング１５を有する。ユニットケーシング１５の底板１３上に平面視Ｍ字状の熱交換器１６が設けられる。熱交換器１６はユニットケーシング１５の一方の側面から略背面側を経て他方の側面に沿って設置され、上記熱交換器１６の内側に送風機１７が、その背面側凹部にコンプレッサ１８がそれぞれ設置される。
【００２８】
送風機１７はファンモータ２０にて回転駆動されるプロペラファン等の送風ファン２１がファンベース２２に設置される。送風ファン２１の前方にはファンガード２３が設けられる。このファンガード２３はユニットケーシング１５のフロントキャビネット１１の前面側を構成している。
【００２９】
ユニットケーシング１５のリヤーキャビネット１１は平面視略コ字状に形成され、両側面および背面側に空気吸込口２５が形成される。ユニットケーシング１５の三方から吸い込まれた外気はＭ字形熱交換器１６を通って熱交換され、送風機１７によりファンガード２３に形成される前面側の空気吹出口から前方に吹き出されるようになっている。
【００３０】
一方、Ｍ字形熱交換器１６の背面側凹部に設置されるコンプレッサ１８は図２および図３に示すように縦置きタイプである。このコンプレッサ１８の吸込側にリキッドタンク２６が並設され、コンプレッサ１８はコンプレッサケース２７内に納められる。コンプレッサケース２７の背面側はユニットケーシング１５の背面側中央部に形成される弧状の湾曲膨出部内に収容される。
【００３１】
また、ユニットケーシング１５は熱交換器１６上に水平方向に延びる仕切板２９が設けられ、ユニットケーシング１５内を上部室３０と下部室３１とに区画している。仕切板２９は熱交換器１６や送風機１７の上方に配置される制御器３３と熱交換器１６とを仕切っており、上部室３０は仕切板２９と天板１４との間に形成される。
【００３２】
仕切板２９上には、図１および図３に示すようにコンプレッサ運転調節用の制御器３３と電源接続用の端子台３４とパックドバルブ等の配管接続部３５がスペース効率よく配設される。これらの制御器３３、端子台３４および配管接続部３５は天板１４で覆われ、雨水がかかるのを防止している。制御器３３は例えばコンプレッサ１８の運転を周波数制御するインバータ制御装置であり、制御ボックス３６内に図４に示すように、Ｇ−Ｔｒ等の発熱性電子素子３７や電気部品３８が納められ、取付基板であるＰＣ板３９に取付けられる。
【００３３】
制御器３３の一側には放熱手段としての放熱板４０が取付けられる。放熱板４０はアルミニウム等の熱伝導性に優れた金属材料を押出し成形あるいは引抜き成形で型成形される。放熱板４０はヒートシンクを構成して一側に垂直放熱フィン４１が、他側に電子素子３７の取付面が形成される。放熱板４０は型成形品であるため安価に製造される一方、放熱板４０は仕切板２９に形成された開口４３を通して送風機１７の吸込側で下部室である送風機室３１内に延び途中で終端している。仕切板２９の開口４３は熱交換器１６と送風機１７の吸込側との間の空気流速の速い領域に設置され、送風機１７に吸い込まれる空気流を放熱フィン４１に積極的に当てて電子素子３７の冷却、ひいては制御器３３の冷却が効率よく行なわれるようになっている。
【００３４】
また、図５に示すように、ユニットケーシング１５の背面側には外気取入口４４が形成される一方、仕切板２９の背面側にもコンプレッサ１８の上方にルーバ状の開口４５が流入口として形成される。上記外気取入口４４から仕切板２９の開口４５にかけて制御器冷却用空気の流通路４６が形成される。この流通路４６はコンプレッサケース２７とユニットケーシング１５の間に形成され、この流通路４６を通って案内される冷却用空気は仕切板２９の開口４５から上部室３０内に導かれた後、上部室３０設置の制御器３３に案内されるようになっている。
【００３５】
一方、ユニットケーシング１５の天板１４の背面側に、図３および図６に示すように、ルーバ形状の外気取入口４８が形成される。この外気取入口４８は天板１４の側面部に形成してもよい。外気取入口４８から流入した制御器冷却用空気は仕切壁４９に案内されて制御器３３の空気取入口５０や放熱フィン４に導かれる。仕切壁４９は仕切板２９と天板１４との間の上部室３０に設けられる。仕切壁４９により形成される冷却用空気流路（流通路）５１には水切り手段５２が設けられ、外気取入口４８から流入した雨水が水に弱い制御器３３にかかるのを確実に防止している。
【００３６】
水切り手段５２は仕切壁４９を屈曲させることにより形成しても、空気流路の途中に図示しないせきを設けることにより形成しても、また、外気取入口４８や制御器３３の空気取入口５０をルーバ形状に構成することにより形成してもよい。外気取入口４８から流入した雨水は流入空気から水切り手段５１で分離除去され、除去された雨水は熱交換器１６の上流側で仕切板２９に設けられた排水口（図示せず）から外部に排出される。
【００３７】
一方、外気取入口４８から仕切壁４９で区切られた冷却用空気流路５１を通って放熱フィン４１に案内された冷却用空気は、放熱フィン４１の垂直フィン間を通って図４に示された開口４３から送風機１７の吸込側に吸込まれ、熱交換器１６で熱交換された空気と合流して外部に放出される。冷却用空気が放熱フィン４１を通る間に放熱フィン４１から放熱が行なわれ、放熱板４０の取付面に取付けられたＧ−Ｔｒ等の電子素子３７を積極的に冷却している。
【００３８】
また、制御器３３の制御ボックス３６に形成される空気取入口５０から制御器３３内に案内された冷却用空気は、内部に収容された電気部品３８や電子素子３７を冷却した後、図４に示された流出用開口５２から送風機の吸込側に吸い込まれ、外部に放出されるようになっている。
【００３９】
なお、図１乃至図３において、符号５５は天板１４の両側面に設けられた把手用取手であり、符号５６は天板１４の背面側に形成される冷媒用配管や電源ケーブル取着用の案内口である。
【００４０】
第１実施形態に示された空気調和機の室外ユニット１０においては、ユニットケーシング１５内にＭ字形熱交換器１６を配置し、ユニットケーシング１５の両側面および背面側の３側方から流入する空気と熱交換器１６が熱交換する配置構成をとるので、熱交換面積を大きくとることができる。
【００４１】
その際、Ｍ字形熱交換器１６をユニットケーシング１５の両側面および背面側に沿って配置することで熱交換面積を有効に確保でき、ユニットケーシング１５のコンパクト化を図ることができる。また、Ｍ字形熱交換器１６の内側に送風機１７を、熱交換器１６の背面側凹部を利用してコンプレッサ１８を配置したので、熱交換器１６、コンプレッサ１８、送風機１７をスペース効率よく有効的に配置したレイアウト構造をとることができ、室外ユニット１０のコンパクト化を図ることができる。
【００４２】
また、室外ユニット１０は仕切板２９により上部室３０と下部室３１とに区画され、この仕切板２９を利用して熱交換器１６や送風機１７の上方に熱や水に弱い制御器３３を配置することができ、制御器３３をスペース効率よく配置でき、制御器３３の設置の自由度を向上させることができる。
【００４３】
この場合、制御器３３にはユニットケーシング１５の背面側の外気取入口４４から取り入れられた冷却用空気が、図５に示すように、仕切板２９のルーバ状開口４５を経て制御器３３の空気取入口４４に導かれる一方、天板１４背面側あるいは側面側のルーバ状外気取入口４８から流入した冷却用空気は制御器３３の他の空気取入口５０に導かれる。各空気取入口５０から制御器３３内に案内された冷却用空気は内部に収容された電気部品３８や電子素子３７を冷却して流出用開口５２から送風機１７の吸込側に吸い込まれ、続いて送風機１７の送風作用で外部に放出される。
【００４４】
また、天板１４の背面側あるいは側面側の外気取入口４８から仕切壁４９で仕切られた冷却用空気流路（流通路）５１を経て放熱フィン４１に導かれた冷却用空気は、放熱フィン４１のフィン間を通って送風機１７の吸込側に吸い込まれ、続いて外部に放出される。
【００４５】
この放熱フィン４１の一部は下部室３１に突出して熱交換器１６に対向設置され、熱交換器１６を通過した高流速の空気が接触するので、放熱フィン４１には熱交換器１６を通過しない比較的低温の冷却用空気と、熱交換器１６を通過した高速流の空気とが接触して放熱効果が高められる。
【００４６】
このように、室外ユニット１０の仕切板２９に設置された制御器３３はユニットケーシング１５の背面側外気取入口４４や天板背面側（側面側）の外気取入口４８から案内される比較的温度の低い冷却用空気を制御器３３内に導いて制御器３３を積極的に冷却する一方、天板背面側（側面側）の外気取入口４８から上部室３０内に流入される冷却用空気を放熱フィン４１に導いて熱交換し、この放熱フィン４１からの放熱作用でも制御器３３を冷却することができる。このため、制御器３３を効率よく冷却することができ、冷却効果が向上する。
【００４７】
また、制御器３３内に案内される空気は水切り手段５１により雨水を分離除去し、雨水の侵入を未然にかつ確実に防止している。したがって、制御器３３内に雨水が侵入するのを確実に防ぎつつ、冷却したい部分に冷却用空気を導入させることができる。
【００４８】
なお、図４では、制御器３３に取付けられる放熱フィン４１は垂直フィンを採用した例を示したが、放熱フィン４１は図７に示すように水平フィンで構成し、水平フィンを採用した放熱フィンでヒートシンクを形成してもよい。また、制御器３３は図４では仕切板２９上に設置する例を示したが、図７に示すように制御器３３を下部の送風機室３１に露出するように設置してもよい。
【００４９】
図８および図９は本発明に係る空気調和機の第２実施形態を示すものである。
【００５０】
この実施形態に示された空気調和機の室外ユニット１０Ａは、ユニットケーシング１５内にＭ字形熱交換器１６、送風機１７、コンプレッサ１８および制御器３３を配置したものであり、第１実施形態に示される室外ユニット１０と同一部材には同一符号を付して説明を省略する。
【００５１】
送風機１７はＭ字形熱交換器１６の内側に配置される一方、図８および図９において、送風機１７の右側方に縦置き型コンプレッサ１８が配置される。コンプレッサ１８は熱交換器１６の左側方に配置してもよい。送風機１７はファンモータ２０駆動のプロペラファン等の送風ファン２１を有し、ユニットケーシング１５の底板１３上に図示しないファンベースを介して据付けられる。
【００５２】
ユニットケーシング１５内は水平方向の仕切板２９により上部室３０と下部室３１とに区画され、この下部室３１にＭ字形熱交換器１６、送風機１７およびコンプレッサ１８が配置されるレイアウト構造を有する。上部室３０にはコンプレッサ運転制御用の制御器３３、図示しない端子台および配管接続部が配設されるレイアウト構造をとる。制御器３３は例えばコンプレッサ１８の運転を周波数制御するインバータ制御装置であり、送風機１７あるいは熱交換器１６の上方にスペース効率よく自由度を持たせて配置される。
【００５３】
制御器３３には一側方に放熱手段としての放熱板４０が設けられる。放熱板４０はヒートシンクを構成する一方、放熱板４０の一側に放熱フィン４１が、他側に取付面がそれぞれ形成される。放熱板４０の取付面にＧ−Ｔｒ等の発熱電子素子３７が取付けられる。放熱フィン４１は水平フィンであっても、垂直フィンと水平フィンを組み合せたものであってもよい。放熱フィン４１は仕切板２９の開口部４３を通って送風機１７の吸込側で下部室３１内に延設され、下部室３１内で終端し、熱交換器１６に近接して対向している。
【００５４】
放熱板４０はアルミニウム等の熱伝導性に優れた金属材料で形成される。放熱板４０は押出し成形あるいは引抜き成形で型成形された成型品である。
【００５５】
ユニットケーシング１５を構成する天板１４の側面には外気取入口４８が形成される。外気取入口４８から上部室３０に取り入れられた冷却用空気は放熱手段としての放熱板４０に導かれる。放熱板４０の放熱フィン４１には熱交換器１６を通過しない冷却用空気が案内される一方、放熱フィン４１の下部室３１側突出部には熱交換器１６を通過した空気が導かれる。放熱フィン４１には熱交換器１６を通らない冷却用空気が案内される冷却用空気流路（冷却通風路）５１と熱交換器１６通過後の空気が案内される空気流路（通風路）５８とを通って導かれるようになっている。
【００５６】
しかして、図８および図９に示される空気調和機の室外ユニット１０Ａは、制御器３３の放熱フィン４１に熱交換器１６を通過した空気と熱交換器１６を通過しない冷却用空気との双方が案内され、流通するように構成される。また、室外ユニット１０Ａの下部室３１に配設される送風機１７とコンプレッサ１８との間に仕切板を設けず、送風機１７とコンプレッサ１８の間にＭ字形熱交換器１６の一部を配置したものであり、熱交換面積を大きくとることができる。
【００５７】
室外ユニット１０Ａの下部室３１のＭ字形熱交換器１６の内部に送風機１７を配置し、さらにこの送風機１７とコンプレッサ１８とを並設したレイアウト構造を採用することにより、送風機１７廻りの三側方を熱交換面とすることができ、熱交換効率を向上させることができる。
【００５８】
この室外ユニット１０Ａを備えた空気調和機で冷却運転する場合を説明する。
【００５９】
高負荷時、例えば外気温度が４３℃の場合の冷房運転を考慮すると、室外ユニット１０Ａの熱交換器１６に吸い込まれる前の空気温度は４３℃であり、熱交換器１６の温度は５８℃〜６０℃程度になる。この熱交換条件で熱交換器１６を通過した空気の温度は約５３℃程度となる。
【００６０】
室外ユニット１０Ａが例えば上述した熱交換条件で冷房運転されるとき、制御器３３の冷却、特に電子素子３７の冷却には熱交換器１６通過前の外気温度の低い空気で冷却する方が優れている。この点から、熱交換器１６をバイパスするように空気流路を作り、この空気流路内に放熱フィンを設置することも考えられるが、この場合には、放熱フィンと接触するバイパス空気量の分だけ熱交換器１６を通過する空気量が減少する。このため、冷媒を凝縮させる熱交換量が減少し、空気調和機としての運転効率が悪化する恐れがある。この運転効率の悪化を小さくするためにバイパス空気流量を減らすと、放熱量が不足し、制御器３３の冷却が不充分となる恐れがある。
【００６１】
第２実施形態では、空気調和機の冷房運転時にも、空気調和機の運転効率の低下が少なくかつ制御器３３を有効的に効率よく冷却できる制御器冷却構造を採用したものである。
【００６２】
この第２実施形態に示された空気調和機の室外ユニット１０Ａは、制御器３３に取付けられる放熱フィン４１を空気流速の速い熱交換器１６の出口側に対向して近接配置し、放熱フィン４１を充分に速い空気流速中に臨ませる。さらに、熱交換器１６を通過しない温度の低い冷却用空気を上部室３０に流入させて制御器３３の放熱フィン４１近傍に流入させ、この比較的温度が低い空気で高流速の空気流状態を作り出し、この空気流を放熱フィン４１に積極的に接触させて放熱フィン４１からの放熱作用を促進させ、制御器３３内、ひいては電子素子３７を効率よく冷却させるようにしたものである。
【００６３】
また、放熱フィン４１は下部室３１側で熱交換器１６に対向させて近接配置する。一方、熱交換器１６を通過した空気流は、一般に熱交換面の法線方向に最大流速成分を有する。このため、放熱フィン４１を熱交換器１６に対向させて配置することにより、放熱フィン４１に衝突する空気流速が最大となり、放熱フィン４１からの放熱量を大きくとることができる。
【００６４】
この室外ユニット１０Ａにおいては、制御器３３に取付けられる放熱手段としての放熱フィン４１を、熱交換器１６通過後の空気と熱交換器１６を通過しない空気の双方が案内されるように通風路（空気流路）５１，５８に設け、しかも、熱交換器１６通過後の空気は放熱フィン４１と大きな流速で衝突させるようにしたので、放熱量が大きくなり、制御器３３の冷却効率を向上させ、効率よく有効的に冷却させることができる。
【００６５】
また、第２実施形態では、制御器３３の放熱板４０を熱交換器１６から独立させて設けた例を示したが、放熱板４０を熱交換器１６と熱的に接触させる構造を採用してもよい。熱的接触構造は、熱交換器１６に放熱板４０を直接取付けるように構成しても、また、熱交換器１６に優れた熱伝導性ブリッジを介して放熱板４０を設け、ブリッジで熱的に接触させる構造としてもよい。
【００６６】
図１０および図１１は、本発明に係る空気調和機の室外ユニットの第３実施形態を示すものである。
【００６７】
この実施形態に示された空気調和機の室外ユニット１０Ｂは、ユニットケーシング１５内に平面視Ｌ字形熱交換器１６Ａ、送風機１７、コンプレッサ１８および制御器３３を配置したものであり、第１実施形態に示される室外ユニット１０と同一部材には同一符号を付して説明を省略する。
【００６８】
送風機１７はＬ字形熱交換器１６Ａの内側に配置される一方、図１０および図１１において、送風機１７の右側方に縦置き型コンプレッサ１８が配置される。コンプレッサ１８と送風機１７は並設され、両者間に仕切板や熱交換器１６Ａの一部が介装されないレイアウト構造を有する。コンプレッサ１８は送風機１７の左側方に配置してもよい。
【００６９】
一方、ユニットケーシング１５内は水平方向の仕切板２９により上部室３０と下部室３１とに区画され、下部室３１にＬ字形熱交換器１６Ａ、送風機１７、コンプレッサ１８が設けられるレイアウト構造をとる。上部室３０にはコンプレッサ１８の運転制御用の制御器３３、図示しない電源接続用端子台、冷媒配管接続用パックドバルブ等の配管接続部が配置されるレイアウト構造をとっている。
【００７０】
ユニットケーシング１５の天板１４の側面にはルーバ状の外気取入口４８が形成され、この外気取入口４８から上部室３０に流入した比較的温度が低い冷却用空気は熱交換器１６Ａを通過することなく放熱フィン４１に案内され、この放熱フィン４１と接触した後、開口を通って送風機１７の吸込側に吸引される。
【００７１】
一方、熱交換器１６Ａの出口側に放熱フィン４１を部分的に対向させて近接配置し、熱交換器１６Ａを通る空気流速の速い空気流中に放熱フィン４１の一部を臨ませる。空気流速が速い熱交換器１６Ａの出口側に放熱フィン４１を設置して、この放熱フィン４１に充分な流速の空気流を流入させる一方、熱交換器１６Ａを通らない比較的温度が低い冷却用空気を開口４３から吸い出して高流速の空気流を生じさせ、放熱作用を促進させる。この放熱作用により制御器３３の電子素子３７を積極的に冷却することができ、空気調和機の運転効率を向上させることができる。
【００７２】
制御器３３は送風機１７の上方にスペース効率よく設置される。制御器３３は例えばコンプレッサ１８の運転周波数制御を行なうインバータ制御装置であり、制御器３３内にインバータ制御回路を構成するＧ−Ｔｒ等の発熱性電子素子３７や電気部品が収容される。
【００７３】
制御器３３の制御ボックス３６の一側方に放熱手段が設けられる。放熱手段はヒートシンクを構成する放熱板４０で構成され、この放熱板４０の一側に放熱フィン４１が一体成形される。放熱板４０はアルミニウム等の熱伝導性に優れた金属材料で形成され、この金属材料を押出し成形、あるいは引抜き成形することにより型成形される。放熱板４０には一側に複数枚の垂直あるいは水平フィンが形成され、他側は平坦な取付面として形成される。取付面に制御器３３の電子素子３７が取付けられる。
【００７４】
放熱フィン４１は仕切板２９に形成された開口４３を通って下部室３１内に突出し、この下部室３１で熱交換器１６Ａの熱交換面に近接位置で対向するように、送風機１７の吸込側に設けられる。放熱フィン４１には熱交換器１６Ａを通過した空気と熱交換器１６Ａを通過しない空気が接触するように配置され、双方の空気と接触して放熱され、放熱作用を促進している。この放熱作用により制御器３３の電子素子３７、ひいては制御器３３が積極的に冷却せしめられる。
【００７５】
図１２および図１３は本発明に係る空気調和機の室外ユニットの第４実施形態を示すものである。
【００７６】
この実施形態に示された空気調和機の室外ユニット１０Ｃは、制御器３３の側方に設けられる放熱手段としての放熱板４０の設置位置が、図１０および図１１に示された室外ユニット１０Ｂと基本的に相違し、他の構成は実質的に異ならないので、同一符号を付して説明を省略する。
【００７７】
図１２および図１３に示された空気調和機の室外ユニット１０Ｃは、放熱手段を構成する放熱板４０の放熱フィン４１を熱交換器１６Ａを通過する前に設置したものである。放熱フィン４１は、制御器３３の側方に設置され、上部室３０の側方から熱交換器１６Ａ吸入側に跨って設けられる。放熱フィン４１を熱交換器１６Ａ吸入側に設置することにより、放熱フィン４１に比較的温度の低い冷却用空気が接触するが、熱交換器１６Ａ吸入側は空気流速が低いため、放熱フィン４１と空気との熱伝達率が悪く、放熱量が不足する恐れがある。
【００７８】
この点から、放熱板４０の少なくとも一部を、熱交換器１６Ａと熱的に接触するように取付ける。この取付けは、放熱板４０を図１２および図１３に示すように直接取り付けても、また熱伝導性に優れた金属材料製のブリッジを介して取付けてもよい。このブリッジは放熱板４０と熱交換器１６Ａとを熱接触させるようになっている。
【００７９】
しかして、放熱板４０の一部を熱交換器１６Ａに熱的に接触させることにより、暖房運転時の暖房能力を向上させることができる。
【００８０】
暖房運転時には、熱交換器１６Ａは冷媒の蒸発器となる。熱交換器１６Ａと放熱板４０を熱的に接触させることにより、電子素子３７の発熱の一部は放熱板４０を経て熱交換器１６Ａに伝わり、冷媒の蒸発源として作用する。熱交換器１６Ａに冷媒の蒸発熱を付与することができ、冷凍サイクルの暖房熱源として有効に利用され、暖房能力を向上させることができる。
【００８４】
【発明の効果】
本発明に係る空気調和機の室外ユニットにおいては、上部室に設置される制御器に放熱手段を設け、この放熱手段を仕切板の開口を通して上部室から下部室に延設したので、放熱手段に熱交換器通過後の空気と熱交換器を通らない冷却用空気の双方を接触させて放熱させることができる。しかも、熱交換器通過後の空気を放熱手段と熱交換器出口側であって送風機吸込側で接触させたので、放熱手段は高流速の空気流中に放熱され、放熱効果が高く、制御器を効率よく積極的に冷却させることができ、空気調和機の運転効率を向上させることができる。さらに、外気取入口から流入した雨水は、放熱手段を伝って仕切板の開口から下部室に排水されるので、制御器内に雨水が侵入するのを効果的にかつ未然に防止できる。
【００８５】
また、仕切板の開口は熱交換器と送風機の間に設けられたので、送風機のファン作用より、熱交換器を通った高流速の空気中に放熱手段の一部が晒され、放熱効果が向上される。
【００８６】
さらに、放熱手段を構成する放熱板を熱伝導性に優れた押出し成形品あるいは引抜き成形品とすることにより、量産性に優れ、熱伝導率の高い放熱板を安価に製造できる。
【００８７】
さらに、放熱手段を熱交換器の上流側に配置すると、比較的温度の低い冷却用空気で放熱手段が冷却されるので、冷却効率を向上させることができる。
【００８８】
またさらに、放熱手段を熱交換器と熱的に接触させることにより、制御器での発熱の一部が放熱手段を介して熱交換器に伝達され、熱交換器での冷媒蒸発作用を促進させるので、暖房運転時には、暖房能力を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る空気調和機の室外ユニットの第１実施形態を示す全体斜視図。
【図２】本発明に係る空気調和機の室外ユニットの第１実施形態を背面側から見た斜視図。
【図３】本発明に係る空気調和機の室外ユニットの第１実施形態を示す平断面図。
【図４】本発明に係る空気調和機の室外ユニットの第１実施形態を示すもので、制御器の冷却構造を示す部分的な縦断面図。
【図５】本発明に係る空気調和機の室外ユニットの第１実施形態を示すユニットケーシング背面側の制御器冷却構造を示す部分的な縦断面図。
【図６】本発明に係る空気調和機の室外ユニットの第１実施形態をユニットケーシングの背面側から見た制御器冷却構造を一部破断して示す図。
【図７】本発明に係る空気調和機の室外ユニットに備えられる制御器冷却構造の変形例を示す図。
【図８】本発明に係る空気調和機の室外ユニットの第２実施形態を、前方から見た簡略的な縦断面図。
【図９】図８のIX−IX線に沿う平断面図。
【図１０】本発明に係る空気調和機の室外ユニットの第３実施形態を、前方から見た簡略的な縦断面図。
【図１１】図１０のXI−XI線に沿う平断面図。
【図１２】本発明に係る空気調和機の室外ユニットの第４実施形態を、前方から見た簡略的な縦断面図。
【図１３】図１２のXIII−XIII線に沿う平断面図。
【図１４】従来の空気調和機の室外ユニットを一部破断して示す斜視図。
【図１５】従来の空気調和機の室外ユニットを前方から見た簡略的な縦断面図。
【図１６】従来の空気調和機の室外ユニットの背面側を示すもので、制御器冷却構造を示す図。
【符号の説明】
１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ 室外ユニット
１１ フロントキャビネット
１２ リアーキャビネット
１３ 底板
１４ 天板
１５ ユニットケーシング
１６，１６Ａ 熱交換器
１７ 送風機
１８ コンプレッサ
２０ ファンモータ
２１ 送風ファン（プロペラファン）
２２ ファンベース
２５ 空気吸込口
２６ リキッドタンク
２７ コンプレッサケース
２９ 仕切板
３０ 上部室
３１ 下部室（送風機室）
３３ 制御器
３４ 端子台
３５ 配管接続部
３６ 制御ボックス
３７ 電子素子
３８ 電気部品
４０ 放熱板（放熱手段）
４１ 放熱フィン
４３ 開口
４４ 外気取入口
４５ ルーバ状開口
４６ 流通路
４８ 外気取入口
４９ 仕切壁
５０ 空気取入口
５１ 冷却用空気流路（冷却通風路）
５２ 流出用開口
５４ 水切り手段
５５ 把手用取手
５６ 案内口
５８ 空気流路（通風路）
Claims (1)
- ユニットケーシング内にコンプレッサ、熱交換器、送風機およびコンプレッサ運転制御用の制御器を設けた空気調和機の室外ユニットにおいて、
前記ユニットケーシング内は、水平方向に延びる仕切板により上部室と下部室とに区画し、
前記下部室は、熱交換器および送風機を設置した送風機室を構成し、
前記上部室は、側面に外気取入口を備える一方、発熱性電子素子や電気部品が基板に取り付けられて納められた制御ボックスの一側にヒートシンクを構成する放熱板を取り付けた制御器を設置し、
前記仕切板は、前記送風機の吸込側で上部室と下部室を連通させるように開口を備え、
前記制御器の放熱板は、前記仕切板の開口を通して上側が上部室に位置し下側が下部室に位置するように上部室から下部室内にわたって延び、放熱板の下側を空気流通の速い空気流速中に臨ませるとともに、前記送風機の運転により上部室の外気取入口から流入した空気が放熱板の上側を通り、前記仕切板の開口を通して下部室の空気流速中の下側に流入するように構成したことを特徴とする空気調和機の室外ユニット。
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