JP6632733B2 - 空気調和機の室外機 - Google Patents

Description

本発明は、発熱した電気品の冷却能力を向上させる機能を備えた空気調和機の室外機に関するものである。

従来、空気調和機の室外機は、外郭を形成する筐体の内部が仕切り板で仕切られており、機械室、電気品室、及び送風機室等の複数の収納室を備えた構成が知られている。電気品室には、機械室に配置された圧縮機を駆動する電力基板、及び圧縮機等で構成された冷媒回路を制御する制御基板等の電気品が収納されている。電気品は、空気調和機の駆動時に発熱するものであり、排熱が追いつかず高温になりすぎると、熱による膨張で基板が損傷したり、半導体としての特性が変わったり、或いは基板上の部品が劣化したりする問題がある。そこで、空気調和機の室外機では、電気品の発熱を抑制するために、様々な風路設計が行われている。

例えば特許文献１では、プロペラファンを有する送風機室と、電装箱を有する機械室とが仕切り板で仕切られた構成である。機械室は、圧縮機を有する圧縮機室と、外部と送風機室との間を連通する風路室とを有している。圧縮機室と風路室は、上面に放熱フィンが取り付けられた電装箱によって仕切られている。電装箱には、例えば圧縮機等を駆動させるための電力基板、及び冷媒回路等を制御する制御基板が収納されている。

実開平６−３５８３５号公報

特許文献１の空気調和機の室外機のように、電装箱の上面に放熱フィンを取り付けた構成では、放熱フィンに接触している電装箱の上面近傍に配置された電気部品しか冷却させることができず、放熱フィンから離れた位置に配置された電気部品を十分に冷却させることができない。つまり、特許文献１の空気調和機の室外機では、電装箱全体を十分に冷却させることができないため、発熱した電気部品の排熱が追いつかず、高温になり過ぎて熱による膨張で基板が損傷したり、半導体としての特性が変わったり、基板上の部品が劣化してしまう虞がある。

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あり、電力基板及び制御基板を配置した電気品室全体の温度を低下させて、電気部品を十分に冷却することができ、電気部品の劣化を防止することができる、空気調和機の室外機を提供することを目的とする。

本発明に係る空気調和機の室外機は、吸入口及び吹出口が形成された筐体の内部を仕切り板で仕切り、それぞれ隣接して配置された複数の収納室を有する空気調和機の室外機であって、前記収納室は、圧縮機を有する冷媒回路が配置された機械室と、前記圧縮機を駆動する電力基板、及び前記圧縮機を制御する制御基板が配置された電気品室と、冷却フィンを有するヒートシンクが配置されており、前記筐体に形成された吸入口を通じて外気を取り込む通風室と、熱交換器及びファンが配置された熱交換器室と、から成り、前記通風室と前記電気品室とを仕切る仕切り板には、前記通風室と前記電気品室とを連通させる通風路が形成されており、前記熱交換器室には、前記熱交換器室と前記通風室との間、及び前記熱交換器室と前記電気品室との間を連通させるダクトが、前記熱交換器室側の開口面を下方に向けて設けられているものである。

本発明に係る空気調和機の室外機によれば、吸入口を通じて外気を取り込む通風室と、電力基板及び制御基板を有する電気品室とを仕切る仕切り板に、通風室から取り込んだ外気を電気品室へ送るための通風路が形成されているので、電気品室に流入した風によって、ヒートシンクから離れた電気部品を冷却することができ、電気品室全体の温度を低下させて、電気部品の劣化を防止することができる。

本発明の実施の形態に係る空気調和機の室外機の内部構造を正面側から示した斜視図である。 本発明の実施の形態に係る空気調和機の室外機の内部構造を背面側から示した斜視図である。 本発明の実施の形態に係る空気調和機の室外機の内部構造を示した平面図である。 本発明の実施の形態に係る空気調和機の室外機を構成するヒートシンクを概略的に示した斜視図である。 本発明の実施の形態に係る空気調和機の室外機を構成するダクトを概略的に示した斜視図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。なお、各図中、同一又は相当する部分には、同一符号を付して、その説明を適宜省略又は簡略化する。また、各図に記載の構成について、その形状、大きさ、及び配置等は、本発明の範囲内で適宜変更することができる。

実施の形態．
図１は、本発明の実施の形態に係る空気調和機の室外機の内部構造を正面側から示した斜視図である。図２は、本発明の実施の形態に係る空気調和機の室外機の内部構造を背面側から示した斜視図である。図３は、本発明の実施の形態に係る空気調和機の室外機の内部構造を示した平面図である。なお、図２では、機械室２の内部を省略している。

本実施の形態の空気調和機の室外機１は、図１及び２に示すように、外郭が略直方体形状の筐体１４で構成されている。筐体１４は、一例として、Ｌ字状の前側面パネル、右側面パネル、底面パネル、天面パネル、及び背面パネルを組み合わせて構成される。この室外機１は、図１〜図３に示すように、筐体１４の内部が、板金から成る仕切り板８〜１０によって仕切られ、互いに隣接する複数の収納室を有している。収納室は、機械室２、電気品室３、通風室４、及び熱交換器室５の４つで構成されている。なお、詳細に図示することは省略したが、前側面パネルには、一例として円形状に形成された吹出口が設けられている。吹出口は、ファンガードによって覆われている。また、背面パネルには、通風室４に外気を吸入する吸入口が設けられている。吸入口には、下向きに開口された流入口を有するガラリ１６が取り付けられている。なお、ガラリ１６は、一例としてブラインド状の羽根板を、下向きに平行に取り付けた構成である。

機械室２は、熱交換器室５との間が仕切り板１０で仕切られ、電気品室３及び通風室４との間が仕切り板９で仕切られている。機械室２には、筐体１４の底面パネル上に設置された圧縮機１８、四方弁、膨張弁、室内機等を冷媒配管で接続した冷媒回路１７が収納されている。

電気品室３は、熱交換器室５との間が仕切り板１０で仕切られ、通風室４との間が仕切り板８で仕切られ、機械室２との間が仕切り板９で仕切られている。電気品室３には、インバータ用のパワーモジュール、半導体、マイコン等が実装された電力基板１１と、圧縮機１８の回転数等を制御する制御基板１２と、が収納されている。制御基板１２は、例えば、この機能を実現する回路デバイスなどのハードウェア、又はマイコン若しくはＣＰＵなどの演算装置上で実行されるソフトウェアで構成される。電力基板１１は、通風室４と電気品室３とを仕切る仕切り板８に背面側を接触させて取り付けられている。制御基板１２は、電力基板１１と間隔Ｓをあけて配置されている。仕切り板１０には、間隔Ｓをあけた隙間の位置において、電気品室３と熱交換器室５と連通させる開口が形成されている。

通風室４は、熱交換器室５との間が仕切り板１０で仕切られ、電気品室３との間が仕切り板８で仕切られ、機械室２との間が仕切り板９で仕切られており、筐体１４に形成された吸入口（ガラリ１６）を通じて外気を筐体１４の内部に取り込む。通風室４には、図１〜３に示すように、電気品室３内に収納された電力基板１１を冷却するヒートシンク６が収納されている。

図４は、本発明の実施の形態に係る空気調和機の室外機を構成するヒートシンクを概略的に示した斜視図である。ヒートシンク６は、アルミ製又は銅製等の放熱性に優れた金属板であり、平板状のベース板（図示は省略）と、ベース板の上面に間隔をあけて複数立設させた冷却フィン６１とで構成されている。ヒートシンク６は、例えばアルミ製、銅製等の金属製、又は樹脂製の枠体６０の内部に固定されて、電気品室３と通風室４とを仕切る仕切り板８に取り付けられており、その仕切り板８を隔てて対向する位置に電気品室３の電力基板１１が配置されている。

ヒートシンク６の枠体６０には、通風室４内に流入した外気を内部に取り込む開口としてヒートシンク入口６ａが、ガラリ１６と対向する位置に形成されている。また、ヒートシンク６の枠体６０には、熱交換器室５側に向く側面に内部に取り込んだ空気を排出させる開口としてヒートシンク出口６ｂが形成されている。つまり、ヒートシンク６は、筐体１４の側面に設けられたガラリ１６から通風室４内に吸込んだ外気を、ヒートシンク入口６ａを通じて内部に取り込み、ヒートシンク出口６ｂを通じて外部へ排出させる。ヒートシンク６は、ヒートシンク入口６ａをガラリ１６と対向させた配置としているので、ガラリ１６から流入した外気を内部に取り込み易くなり、冷却効果を高めることができる。

ヒートシンク６の冷却フィン６１は、図４に示すように、間隔をあけて水平方向に配置することで、進入した風に対する抵抗を最小限にすることができ、風量を十分確保して冷却効果を高めることができる。但し、冷却フィン６１は、水平方向に配置した構成に限定されず、他の配置とした構成でもよい。

通風室４と電気品室３とを仕切る仕切り板８には、通風室４と電気品室３とを連通する通風路８０が形成されている。通風路８０は、通風室４から吸入した外気を、通風路８０を通じて電気品室３へ送るために形成されている。通風路８０は、仕切り板８の上端部の隅部に矩形状の切り欠きとして形成されている。通風路８０を仕切り板８の上端部の隅部に形成する理由は、筐体１４の内部に発生した水滴が、電気品室３内に侵入することを防止するためである。水滴は、重力作用で下方へ滴るため、通風路８０を超えることができないことによる。よって、室外機１は、通風路８０を通じて通風室４から電気品室３にある程度の風を流入させて電力基板１１及び制御基板１２を冷却することができると共に、電気品室３内へ水滴が侵入することを効果的に防止することができる。なお、通風路８０は、仕切り板８の上端部近傍に形成すれば良く、図示したように、上端部に限定されない。また、通風路８０は、仕切り板８の上端部近傍に形成することが望ましいが、仕切り板８の下部領域に設けてもよい。更に、通風路８０は、複数並列させた構成でもよいし、矩形状の切り欠きに限定されず、例えば円形状でも良い。要するに、通風路８０は、通風室４と電気品室３とを連通させて、通風室４の空気を電気品室３へ流出させることできれば良く、位置、形状、大きい等は、実施の状況を勘案して適宜変更して設けるものとする。

熱交換器室５は、機械室２、電気品室３及び通風室４との間が仕切り板１０で仕切られている。熱交換器室５には、室外熱交換器７、室外ファン１５、室外ファンモータ（図示は省略）等が収納されている。また、熱交換器室５には、熱交換器室５と通風室４との間、及び熱交換器室５と電気品室３との間を連通するダクト１３が設けられている。

室外熱交換器７は、図３に示すように、例えば平面視がＬ字形状のものであり、前側面パネルにおける左側面部分、及び背面パネルに沿うように設けられる。室外ファン１５は、例えばプロペラファンで構成される送風手段であり、熱交換を効率的に行うための空気循環を生成する。室外ファン１５は、室外機１の背面側から室外機１内部に外気を吸入し、室外機１内部に吸入された外気を室外機１の前面側に向かって吹出す機能を有する。室外ファンモータは、室外ファン１５を駆動する駆動手段であり、熱交換器室５に設けられた支持板に、例えばネジ等の固定手段を用いて取り付けられる。

図５は、本発明の実施の形態に係る空気調和機の室外機を構成するダクトを概略的に示した斜視図である。図５に示したダクト１３は、背面側から見た状態を示している。ダクト１３は、通風室４及び電気品室３から熱交換器室５に風をスムーズに引き込むために設けられている。ダクト１３は、図１〜図３に示すように、通風室４と電気品室３とを仕切る仕切り板８を跨がるように、仕切り板１０に取り付けられている。図５に示すように、ダクト１３の背面側には、通風室４に連通する第１ダクト入口１３ａと、電気品室３と連通する第２ダクト入口１３ｂが形成されている。また、ダクト１３は、ダクト１３の内部に流入した空気を流出させるダクト出口１３ｃとして、熱交換器室５側の開口面を下方に向けて設けられている。

通風室４と連通する第１ダクト入口１３ａは、通風室４に収納したヒートシンク６のヒートシンク出口６ｂと連通している。ヒートシンク出口６ｂから排出された空気は、第１ダクト入口１３ａからダクト１３の内部に流入し、ダクト出口１３ｃから熱交換器室５に流出される。

一方、電気品室３と連通する第２ダクト入口１３ｂは、電力基板１１と制御基板１２との間に設けた隙間に位置するように配置されている。仕切り板１０の隙間に位置する箇所には、第２ダクト入口１３ｂに連通する開口が形成されている。電気品室３に流入した空気は、電気品室３を冷却した後、第２ダクト入口１３ｂからダクト１３内に流入し、ダクト出口１３ｃから熱交換器室５に流出される。

ここで、図１〜図３に基づいて、室外機１の空気の流れについて説明する。本実施の形態の空気調和機の室外機１は、熱交換器室５に収納された室外ファン１５が回転すると、熱交換器室５の内部が負圧になることによって、図２に示すように、ガラリ１６から通風室４内へ外気が流入する。通風室４に流入した外気は、ヒートシンク６に流入する空気と、通風室４と電気品室３とを仕切る仕切り板８に形成された通風路８０を通じて電気品室３内に流入する空気とに分離される。

ヒートシンク６に流入する空気は、ヒートシンク入口６ａから枠体６０の内部に流入し、複数の冷却フィン６１を通過した後、ヒートシンク出口６ｂから流出される。ヒートシンク６は、内部に空気が流れることで、電気品室３に収納された電力基板１１を冷却する。ヒートシンク出口６ｂから流出した空気は、ヒートシンク出口６ｂと連通する第１ダクト入口１３ａからダクト１３の内部に流入し、その後、鉛直下向きに向きを変えてダクト出口１３ｃから熱交換器室５に流出される。熱交換器室５に流入された空気は、室外熱交換器７によって冷媒と空気との間で熱交換が行われた後、室外ファン１５をよって前側面パネルの吹出口から吹き出される。

一方、仕切り板８に形成された通風路８０を通じて電気品室３に流入した空気は、制御基板１２と電力基板１１との間の隙間を通り、熱交換器室５と連通する第２ダクト入口１３ｂからダクト１３の内部に流入し、その後、鉛直下向きに向きを変えてダクト出口１３ｃから熱交換器室５に流出される。そして、熱交換器室５に流入した空気は、室外熱交換器７によって冷媒と空気との間で熱交換が行われた後、室外ファン１５によって前側面パネルの吹出口から吹き出される。

本実施の形態に係る空気調和機の室外機１は、通風室４と電気品室３とを仕切る仕切り板８に、通風室４と電気品室３とを連通する通風路８０が形成されているので、通風室４から吸入された外気を、通風路８０を通じて電気品室３へ送ることができる。よって、この室外機１は、電気品室３に流入した空気によって、ヒートシンク６から離れた冷却の必要性の高い制御基板１２等の電気部品を十分に冷却することができ、電気品室３全体の温度を低下させて、電気部品の劣化を防止することができる。

また、室外機１は、ヒートシンク６が、仕切り板８を隔てて電気品室３に配置された電力基板１１と隣接させて配置されており、制御基板１２が、電力基板１１と間隔Ｓをあけて配置されている。よって、この室外機１は、電力基板１１の背面側をヒートシンク６で直に冷却することができ、制御基板１２と対向する電力基板１１の前面側を、電力基板１１と制御基板１２との隙間に流入した空気によって冷却することができ、最も発熱する電力基板１１の冷却効果を高めることができる。

また、室外機１は、通風室４及び電気品室３と、機械室２との間が仕切り板９で仕切られているため、通風室４に流入した外気を冷却の必要性の低い機械室２には流入させず、冷却の必要性の高い電気品室３に多くの風を流入させることができ、冷却効果を高めることができる。また、室外機１は、機械室２で発生した音が仕切り板９、１０で遮られてガラリ１６から外部へ伝わり難くなるので、騒音防止の効果も奏する。

また、室外機１は、電気品室３と通風室４との間が仕切り板８で仕切られているので、ガラリ１６から流入した雨などの水滴が電気品室３内に侵入し難くなり、電気品室３内に配置された電気品の錆等を防止することができ、品質を維持することができる。

また、室外機１は、通風路８０が仕切り板８の上部近傍に設けられているので、内部に水滴が発生しても、重力作用で下方へ滴る水滴が通風路８０を超えることができない。よって、この室外機１は、通風室４から電気品室３に空気を流入させて電力基板１１及び制御基板１２を冷却することができると共に、電気品室３内へ水が侵入することを効果的に防止することができる。

また、室外機１は、熱交換器室５と通風室４との間、及び熱交換器室５と電気品室３との間を連通するダクト１３が、熱交換器室５側の開口面を下方に向けて設けられているので、例えば暴風雨時でも、熱交換器室５の吹出口から入り込んだ雨がダクト１３を通じて電気品室３に入り込む事態を防止することができる。よって、この室外機１は、電気品室３に収納された電気部品が錆びる事態を防止でき、品質を維持することができる。また、室外機１は、ダクト１３の下方に室外ファン１５が配置されている場合において、室外ファン１５の負圧による風を内部に引き込み易くなる効果も奏する。

また、室外機１は、ヒートシンク６が、筐体１４に形成された吸入口と対向する位置に開口（ヒートシンク入口６ａ）を有する枠体６０の内部に配置されているので、ガラリ１６から吸入した外気を開口から内部に取り込み易くなり、冷却効果を高めることができる。

また、室外機１は、ヒートシンク６の冷却フィン６１が水平方向に配置されているので、枠体６０の内部に侵入した風に対する抵抗を最小限にすることができ、風量を十分確保して冷却効果を高めることができる。

また、室外機１は、筐体１４の吸入口に、下向きに開口された流入口を有するガラリ１６が設けられているので、暴風時でも雨が通風室４に侵入し難くなり、電気品室３への侵入も防ぐことができる。よって、室外機１は、雨の侵入による電気品の錆び等を防止することができ、品質を維持することができる。

以上に本発明を実施の形態に基づいて説明したが、本発明は上述した実施の形態の構成に限定されるものではない。例えば、各収納部には、上記した部材以外に、他の部材を収納した構成であってもよい。また、ダクト１３は、通風室４側と、電気品室３側とで別々に設けもよい。要するに、いわゆる当業者が必要に応じてなす種々なる変更、応用、利用の範囲をも本発明の要旨（技術的範囲）に含むことを念のため申し添える。

１ 室外機、２ 機械室、３ 電気品室、４ 通風室、５ 熱交換器室、６ ヒートシンク、６ａ ヒートシンク入口、６ｂ ヒートシンク出口、７ 室外熱交換器、８、９、１０ 仕切り板、１１ 電力基板、１２ 制御基板、１３ ダクト、１３ａ 第１ダクト入口、１３ｂ 第２ダクト入口、１３ｃ ダクト出口、１４ 筐体、１５ 室外ファン、１６ ガラリ、１７ 冷媒回路、１８ 圧縮機、６０ 枠体、６１ 冷却フィン、８０ 通風路。

Claims (8)

1. 吸入口及び吹出口が形成された筐体の内部を仕切り板で仕切り、それぞれ隣接して配置された複数の収納室を有する空気調和機の室外機であって、
   前記収納室は、
   圧縮機を有する冷媒回路が配置された機械室と、
   前記圧縮機を駆動する電力基板、及び前記圧縮機を制御する制御基板が配置された電気品室と、
   冷却フィンを有するヒートシンクが配置されており、前記筐体に形成された吸入口を通じて外気を取り込む通風室と、
   熱交換器及びファンが配置された熱交換器室と、から成り、
   前記通風室と前記電気品室とを仕切る仕切り板には、前記通風室と前記電気品室とを連通させる通風路が形成されており、
   前記熱交換器室には、前記熱交換器室と前記通風室との間、及び前記熱交換器室と前記電気品室との間を連通させるダクトが、前記熱交換器室側の開口面を下方に向けて設けられている、空気調和機の室外機。
2. 吸入口及び吹出口が形成された筐体の内部を仕切り板で仕切り、それぞれ隣接して配置された複数の収納室を有する空気調和機の室外機であって、
   前記収納室は、
   圧縮機を有する冷媒回路が配置された機械室と、
   前記圧縮機を駆動する電力基板、及び前記圧縮機を制御する制御基板が配置された電気品室と、
   冷却フィンを有するヒートシンクが配置されており、前記筐体に形成された吸入口を通じて外気を取り込む通風室と、
   熱交換器及びファンが配置された熱交換器室と、から成り、
   前記通風室と前記電気品室とを仕切る仕切り板には、前記通風室と前記電気品室とを連通させる通風路が形成されており、
   前記ヒートシンクは、前記筐体に形成された吸入口と対向する位置に開口を有する枠体の内部に配置されている、空気調和機の室外機。
3. 前記ヒートシンクは、前記筐体に形成された吸入口と対向する位置に開口を有する枠体の内部に配置されている、請求項１に記載の空気調和機の室外機。
4. 前記熱交換器室には、前記熱交換器室と前記通風室との間、及び前記熱交換器室と前記電気品室との間を連通させるダクトが、前記熱交換器室側の開口面を下方に向けて設けられている、請求項２に記載の空気調和機の室外機。
5. 前記ヒートシンクは、前記仕切り板を隔てて前記電気品室に配置された前記電力基板と隣接させて配置されており、
   前記制御基板は、前記電力基板と間隔をあけて配置されている、請求項１〜４のいずれか一項に記載の空気調和機の室外機。
6. 前記通風路は、前記通風室と前記電気品室とを仕切る仕切り板の上端部近傍に形成されている、請求項１〜５のいずれか一項に記載の空気調和機の室外機。
7. 前記ヒートシンクの冷却フィンは、水平方向に配置されている、請求項１〜６のいずれか一項に記載の空気調和機の室外機。
8. 前記筐体の吸入口には、下向きに開口された流入口を有するガラリが設けられている、請求項１〜７のいずれか一項に記載の空気調和機の室外機。

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