JP6188431B2 - 空気調和装置 - Google Patents

Description

本発明は、大型の巻線部品を有する制御装置が搭載された空気調和装置に関するものである。

従来から、圧縮機のモータを駆動するためのインバータ回路や高調波抑制回路等を構成する電気部品が空気調和装置内に収容されている。室外機内に収容されている電気部品として比較的に大型の巻線部品（リアクトル）が含まれており、巻線部品及びその他の電子部品等は制御箱に収容された状態で、空気調和装置の筐体内に収容されている。

制御箱に収容された電気部品には、大型の巻線部品に代表されるように空気調和装置の駆動時に発熱するものであるため、これらの電気部品の放熱を行うことが好ましい。そこで、空気調和装置には風路が形成されていることを利用し、送風路上にインバータ回路等を収容した制御装置を配置することが提案されている（例えば特許文献１参照）。特許文献１には、インバータ主機器及び高調波抑制回路が空気調和装置の蒸発器へ送風する冷媒回路の送風路上に配置されており、インバータ主機器及び高調波抑制回路を送風により放熱することが開示されている。

特開平１１−７５３６３号公報（段落００５３、図２参照）

制御箱に収容された電気部品のうち、大型の巻線部品からの発熱は他の電気部品に比べて大きく、巻線部品を主に冷却することが望まれている。しかしながら、特許文献１においては、インバータ主機器及び高調波抑制回路が収容された箱に対し送風が行われ冷却される構成になっているため、巻線部品を効率的に冷却することができない。一方、巻線部品に直接風を当てるために制御箱内を送風することが考えられるが、埃や粉塵等により不具合が生じる可能性があるため、制御箱内への送風を行うことができない。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、巻線部品を効率的に冷却することができる空気調和装置を提供することを目的とする。

本発明の空気調和装置は、風路が形成された筐体と、筐体に取り付けられ、風路内に空気を送風するファンと、筐体内における風路に隣接する位置に配置され、装置の動作を制御する制御装置とを備え、制御装置は、制御基板が収容された制御箱と、制御箱の外面から風路内に突出して配置された巻線部品とを有し、巻線部品は、制御箱に着脱可能に取り付けられるケースに収容されたものであって、ケースに収容された状態で風路側へ突出して配置され、ケースには、巻線部品を収容するための開口の周縁にフランジ部が設けられ、制御箱は、ケースを挿入するための穴を有し、ケースは、制御箱の内面側から穴に挿入されるとともに、フランジ部において制御箱に固定されたものである。

本発明の空気調和装置によれば、巻線部品が制御箱から突出して風路内に配置されているため、巻線部品の効率的な冷却を行うことができる。

本発明の空気調和装置の実施形態１を示す外観斜視図である。 図１の空気調和装置に搭載された制御装置の一例を示す斜視図である。 図２の制御箱に取り付けられた巻線部品及びケースの一例を示す分解斜視図である。 図２の制御箱に取り付けられた巻線部品及びケースの一例を示す平面図である。 図３のケースの一例を示す斜視図である。 図３のケースの一例を示す斜視図である。 図３の巻線部品及びケースの一例を示す断面図である。 図３の巻線部品及びケースの一例を示す断面図である。 図３の巻線部品及びケースが制御箱に取り付けられる様子を示す斜視図である。 図９のフランジ部を固定する固定部材の周辺部位を示す断面模式図である。 図７の閉塞板の一例を示す平面図である。 図９のケースと制御箱との接続部位を示す断面図である。 図９のケースと制御箱との接続部位を示す断面図である。 本発明の空気調和装置におけるケースの実施形態２を示す斜視図である。

実施形態１．
以下、図面を参照しながら本発明の空気調和装置の実施形態について説明する。図１は本発明の空気調和装置の実施形態１を示す外観斜視図である。図１の空気調和装置１は、例えば暖房又は冷房を行う際の室外機であって、筐体２、ファン３、制御装置１０を備えている。筐体２はたとえば冷凍サイクルを構成する圧縮機及び熱交換器等を収容したものであって、筐体２には熱交換器に送風するための風の通路となる風路２Ａが形成されている。ファン３は、筐体２に形成された風路２Ａ内に風を送風するものであって、例えば筐体２の上部に取り付けられている。そして、ファン３が回転駆動することにより、風路２Ａ内に下側から上側に向かって空気が流れる。

図２は図１の空気調和装置に搭載された制御装置の一例を示す斜視図であり、図１及び図２を参照して制御装置１０について説明する。制御装置１０は、空気調和装置１を制御するものであって、制御基板１０Ａ〜１０Ｃ、制御箱１１、巻線部品２０を有している。制御基板１０Ａ〜１０Ｃは、巻線部品２０とともに例えばインバータ回路や高調波抑制回路等が形成された基板であって、制御箱１１内に収容されている。制御箱１１は筐体２内の風路２Ａに隣接する位置に配置されており、制御箱１１の背面１１Ａ側を風が流れるようになっている。巻線部品２０は、コイルボビンに導線が巻線された大型のリアクトルであって、制御箱１１の背面１１Ａから外面側に突出して配置されている。制御箱１１の背面１１Ａは風路２Ａに隣接しているため、巻線部品２０は風路２Ａ内に配置された状態になっている。そして、風路２Ａを流れる風が直接巻線部品２０に当たることにより冷却が行われる。

ここで、巻線部品２０が露出した状態で風路２Ａ内に配置された場合、雨水による漏電や金属導体の腐食など様々は問題が発生するため、電気品を雨水などの外的要因から保護する必要がある。そこで、巻線部品２０は、樹脂モールドされた状態で制御箱１１の背面１１Ａ側に配置されている。

図３は図２の制御箱に取り付けられた巻線部品及びケースの一例を示す分解斜視図、図４は、図２の制御箱に取り付けられた巻線部品及びケースの一例を示す平面図である。図３及び図４に示すように、巻線部品２０は、ケース３０内において充填剤４０により樹脂モールドされた状態で制御箱１１に取り付けられている。言い換えれば、巻線部品２０が充填剤４０（内装樹脂）によりモールドコイル化されているとともに、巻線部品２０及び充填剤４０の全体がケース３０（外装）でモールドされた構造を有している。

ケース３０は、制御箱１１の背面１１Ａに着脱可能に取り付けられるものであって、巻線部品２０を外的要因から保護するカバーの役割を果たすものである。ケース３０は、風路２Ａ内において雨水以外にも紫外線や油成分に晒される可能性があるため、耐候性や耐油性を有する材質からなることが望ましく、例えば樹脂又は金属材料からなっている。

図５及び図６は、図３のケースの一例を示す斜視図である。図５及び図６のケース３０は、巻線部品２０を収容する巻線収容部３１と、開口３１Ａの周縁に外側へ向かって突出したフランジ部３２とを有している。巻線収容部３１は巻線部品２０を収容するための中空部を有しており、中空部は巻線部品２０の外形に合った形状を有している。特に、巻線部品２０には３つの突起部２１が形成されており（図３参照）、巻線収容部３１には突起部２１を収容する３つの取付ガイド部３１Ｐが設けられている。そして、巻線部品２０の突起部２１が取付ガイド部３１Ｐに嵌り込み、巻線部品２０が巻線収容部３１の所定の位置に位置決めされ固定される。また、巻線収容部３１の底部３１Ｂの外面側にはケース３０の強度を確保するための放射状のリブが形成されている。

図７及び図８は、図３の巻線部品及びケースの一例を示す断面図である。図７及び図８に示すように、巻線部品２０と巻線収容部３１との間には充填剤４０が充填されている。充填剤４０は、たとえばシリコン樹脂からなり、巻線部品２０から発生した熱をケース３０側に伝導する機能を有している。なお、この充填剤４０は、例えばケース３０の底部３１Ｂの中心に設けられた１箇所の樹脂注入用ゲート３３から巻線収容部３１内へ注入される。このように、底部３１Ｂの中心に１箇所だけ樹脂注入用ゲート３３を設けることにより、樹脂成形時のウエルドラインの発生を抑制し樹脂の強度向上を図ることができる。また、巻線部品２０には、制御基板１０Ａ〜１０Ｃに電気的に接続するための配線２２が設けられている。

ここで、上述のケース３０は熱伝導性の良い金属材料からなっていてもよいが、金属材料を用いた場合には巻線部品２０との絶縁距離が必要となるため、充填剤４０の使用量が増加して熱伝導距離が長くなる場合がある。したがって、熱伝達距離を短くして充填剤４０の使用量を少なくして熱伝達性を高めるべく、ケース３０はＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）等の硬化樹脂を用いて形成されることが好ましい。

一方、ケース３０がＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）等の硬化樹脂からなり、充填剤４０がシリコン樹脂からなる場合、充填剤４０からケース３０に対し熱膨張による応力負荷が掛かる。具体的には、シリコン樹脂の熱膨張係数は３．０×１０^−４／Ｋに対し、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）の熱膨張係数は２．４×１０^−５／Ｋであり、熱膨張係数が約１桁異なる。したがって、巻線部品２０が発熱した際、充填剤４０はケース３０に比べて大きく膨張する。その結果、巻線収容部３１の内壁には充填剤４０からの応力が発生する。このとき、巻線収容部３１において、充填剤４０に接触する内面は曲率を大きくした曲面からなっているため、ケース３０及び充填剤４０に上述した樹脂を用いた場合であっても、応力の集中箇所を無くし強度の確保を実現することができる。

フランジ部３２は開口３１Ａの周縁に外側へ向かって突出したものであって、ネジ等の固定部材５０を貫通させるための複数の穴が形成されている。そして、フランジ部３２は固定部材５０を用いて制御箱１１の背面１１Ａ側に固定されることにより、巻線部品２０及びケース３０が制御箱１１に固定される。このように、ケース３０は巻線部品２０を制御装置１０へ取り付ける際の取付構造体の役割を担っている。

図９は、図３の巻線部品及びケースが制御箱に取り付けられる様子を示す斜視図、図１０は図９のフランジ部を固定する固定部材の周辺部位を示す断面模式図である。図９及び図１０に示すように、制御箱１１には、巻線収容部３１の外形とほぼ同一の形状を有する穴１２が形成されており、ケース３０は背面１１Ａの内面側から穴１２に挿入される。その際、穴１２と同一形状のシール材３４を制御箱１１とケース３０との間に挟みこむことで、穴１２から制御箱１１内に水が入り込むのを防止している。その後、フランジ部３２が背面１１Ａにネジ等の固定部材５０により内面側から固定される。なお、図１０に示すように、固定部材５０には防水加工が施されており、ネジ穴から制御箱１１内に水が入り込むのを防止している。このように、ケース３０の取付作業は制御箱１１の内面側から行うようになっている。通常、制御装置１０に実装される制御基板１０Ａ〜１０Ｃ等の部品は内面側から取り付けられる構造になっているため、巻線部品２０及びケース３０を取り付ける際も、他の部品と同様、手前面からの一方向作業が可能となり、作業効率の向上を図ることができる。

さらに、図７に示すように、制御箱１１の背面１１Ａの内面側には穴１２及びケース３０を覆う閉塞板６０が取り付けられている。図１１は閉塞板６０の一例を示す平面模式図である。図１１の閉塞板６０は、巻線部品２０の配線２２を通すための開口６１を有する板状の部材であって、穴１２及びケース３０上にネジ等により固定されている。そして、閉塞板６０は、制御箱１１の制御基板１０Ａ〜１０Ｃ等が配置された内部空間と、巻線部品２０及びケース３０が配置された空間とを隔てている。この閉塞板６０を設けることにより制御箱１１内への水の浸入を確実に防止することができる。すなわち、ケース３０は風路２Ａ上に露出しているため、雨水などに晒される。一方、制御箱１１とケース３０とは別部材からなるものであるため、取付時に両者の間に隙間が発生し、この隙間からの雨水が浸入する場合がある。図１２及び図１３は、制御箱１１とケース３０との間に隙間が生じた場合の水の浸入経路を示す断面模式図である。制御装置１０には複数の電気部品が実装されているため、これらを水から保護するために電気部品の配置スペース内に雨水が浸入しない構造とする必要がある。そこで、ケース３０の外郭に沿って、雨水の浸入経路にて水が浸入した場合も、閉塞板６０が制御箱１１内の電気部品の配置スペースと隔離しているため、制御箱１１内へ水が浸入するのを防ぐことができる。

以上のように、発熱体である巻線部品２０を空気調和装置１の風路２Ａに配置することにより、巻線部品２０の冷却性能を高め、大型の巻線部品２０などの発熱体の小型、軽量化を図ることができる。また、巻線部品２０は、充填剤４０により樹脂モールドされているとともにケース３０内に収容されているため、風路２Ａ上に配置された場合であっても、巻線部品２０に水や塵埃等により不具合が発生するのを防止することができる。さらに、ケース３０が制御箱１１の内面側から穴１２に挿入されるとともに、フランジ部３２において制御箱１１に固定されている場合、巻線部品２０を設置する際の作業効率を向上させることができる。また、制御箱１１には、ケース３０及び穴１２を塞ぐ閉塞板６０が取り付けられているとき、制御箱１１内への水の浸入を確実に防止することができる。

実施形態２．
図１４は本発明の空気調和装置におけるケースの実施形態２を示す斜視図であり、図１４を参照してケース１３０について説明する。なお、図１４において、図１〜図１３の空気調和装置と同一の構成を有する部位には同一の符号を付してその説明を省略する。図１４のケース１３０が図１〜図１３のケース３０と異なる点は、フランジ部３２に水の流れをガイドするガイド部１３１が設けられている点である。

具体的には、フランジ部３２の上面には、フランジ部３２の内周側から外周側へ向かって形成され、水の流れをガイドするガイド部１３１が設けられている。このガイド部１３１は、フランジ部３２の上面から３〜５ｍｍ程度突出した形状を有している。そして、ネジ穴から制御箱１１の内部に雨水が浸入した場合、水がガイド部１３１に沿ってフランジ部３２の内周側から外周側に誘導されて排出される。

このように、フランジ部３２に水の流れをガイドするガイド部１３１が形成されていることにより、巻線部品２０を効率的に冷却する取付構造にした際に、水が制御箱１１の内面側に回り込む場合であっても、ガイド部１３１により電気部品である巻線部品２０を水から保護することができる。さらに、ガイド部１３１に加えて、上述した閉塞板６０が取り付けられている場合、回り込んだ水が制御箱１１の内部に流れ込むのを確実に防止することができる。

本発明の実施形態は、上記実施形態に限定されない。例えば、図５及び図６においてケース３０の外形が円柱状に形成された場合について例示しているが、ケースの放熱特性を向上させるために、ケース３０の外周の表面に放熱板（ヒートシンク）が設置されたものであってもよい。また、実施形態１、２において、巻線部品２０がケース３０に収容された場合について例示しているが、ケース３０を用いずに樹脂モールドされた状態で風路２Ａ内に配置されたものであってもよい。さらに、実施形態１、２において、巻線部品２０及びケース３０は制御箱１１の穴１２に内面側から挿入されて固定される場合について例示しているが、制御箱１１に配線用の穴を開けておき、配線を通すようにしてもよい。この場合であっても、巻線部品２０及びケース３０は風路２Ａ内に配置することができるため、巻線部品２０を効率的に冷却することができる。

１ 空気調和装置、２ 筐体、２Ａ 風路、３ ファン、１０ 制御装置、１０Ａ〜１０Ｃ 制御基板、１１ 制御箱、１１Ａ 背面、１２ 穴、２０ 巻線部品、３０、１３０ ケース、３１ 巻線収容部、３１Ａ 開口、３１Ｂ 底部、３１Ｐ 取付ガイド部、３２ フランジ部、３３ 樹脂注入用ゲート、３４ シール材、４０ 充填剤、５０ 固定部材、６０ 閉塞板、６１ 開口、１３１ ガイド部。

Claims (4)

1. 風路が形成された筐体と、
   前記筐体に取り付けられ、前記風路内に空気を送風するファンと、
   前記筐体内における前記風路に隣接する位置に配置され、装置の動作を制御する制御装置と
   を備え、
   前記制御装置は、
   制御基板が収容された制御箱と、
   前記制御箱の外面から前記風路内に突出して配置された巻線部品と
   を有し、
   前記巻線部品は、前記制御箱に着脱可能に取り付けられるケースに収容されたものであって、前記ケースに収容された状態で前記風路側へ突出して配置され、
   前記ケースには、前記巻線部品を収容するための開口の周縁にフランジ部が設けられ、
   前記制御箱は、前記ケースを挿入するための穴を有し、
   前記ケースは、前記制御箱の内面側から前記穴に挿入されるとともに、前記フランジ部において前記制御箱に固定されたものである
   空気調和装置。
2. 前記巻線部品は、樹脂モールドされていることを特徴とする請求項１に記載の空気調和装置。
3. 前記フランジ部の前記制御箱の内面側の面には、前記フランジ部の内周側から外周側へ向かって形成された、水の流れをガイドするガイド部を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の空気調和装置。
4. 前記制御箱には、前記ケース及び前記穴を塞ぐ閉塞板が取り付けられていることを特徴
   とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の空気調和装置。

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