JP6818558B2 - 空気調和機の室外機 - Google Patents

Description

本発明は空気調和機の室外機に係り、特に発熱部品の冷却に関する。

発熱部品を冷却するヒートシンクに関する技術分野の背景技術として、特開２００３−２４３５８６号公報（特許文献１）がある。特許文献１には、「発熱部品を搭載した部品取付ベースの片面に複数のフインを設けると共に、該フインの間に冷却風を部品取付ベース面に沿って送るファンを備えた空冷ヒートシンクにおいて、前記フインとフインの間に前記冷却風の流れを部品取付ベースの方向に偏向させる冷却風案内体を設けた。前記冷却風案内体は冷却風の流れ方向のフインの略全長にわたる長さを有し、その冷却風入口側先端部と前記ベースとの間隔Ａが冷却風出口側の端部とベースとの間隔Ｂよりも大きくなるように傾斜して設けられることを特徴とする」と記載されている。

特開２００３−２４３５８６号公報

特許文献１には、ファンを備えた空冷ヒートシンクが記載されている。しかし、特許文献１に記載されたファンを備えた空冷ヒートシンクは、ファンを設置するスペース、製品としてのコストアップの問題がある。また、近年、空気調和機の制御に使用されている電装品の発熱を抑えるヒートシンクは放熱性能向上の為、フィンの枚数の増加及びフィン間のピッチの狭小化が望まれており、このような構造をとるとフィン間を通る風の剥離によりフィン間を風が通りにくくなるという問題がある。また、制御基板には強発熱のパワーモジュールが２つ以上使われていることがあり、パワーモジュールに合わせてヒートシンクも２つ以上搭載されることがあるが、風の流れ方向にヒートシンクを２つ以上並べると、上流側のヒートシンクにより風の剥離、および風の温度が上昇してしまい、下流側のヒートシンクを通過する風量・風速が低下し、空気温度の上昇が起こることにより、ヒートシンクの放熱性能を低下させてしまう。

本発明の目的は、新たにファン等を設けず、ヒートシンクを通過する風量・風速を増大させ、かつ空気調和機の性能を低下させることなくヒートシンクの放熱性能を向上できるようにした空気調和機の室外機を提供することである。

本発明は、上記背景技術及び課題に鑑み、その一例を挙げるならば、空気調和機の室外機であって、冷媒を圧縮して吐出する圧縮機と、圧縮機と接続され圧縮された冷媒で熱交換をする熱交換機と、外部から内部に空気を取り込み熱交換機を通して外部または上方に排出する送風機と、ベルマウス形状を有したシュラウドと、制御基板と、制御基板上に実装した電気部品の熱を逃がすヒートシンクを有する電気部品ケーシングとを有する電装品ユニット、を有し、ヒートシンクを、上面から見たときに、シュラウドのベルマウス形状の開口面積が広い部分の外周と開口面積が狭い部分の内周との間に配置した構成とする。

本発明によれば、新たに空冷用ファン等を設けずヒートシンクを通過する風量、風速を向上させることが可能となり、結果、ヒートシンクの放熱性能を向上することができる。

実施例１における空気調和機の室外機の正面から見た概略縦断面図である 実施例１における空気調和機の室外機の概略上面図である。 実施例１における空気調和機の室外機の電装品ユニット周辺の横断面図である。 実施例１における風集束部材の概略構成図である。 実施例１における空気調和機の室外機の電装品ユニット周辺の縦断面図である。 実施例２における空気調和機の室外機の正面から見た概略縦断面図である。 実施例２における空気調和機の室外機の電装品ユニット周辺の縦断面図である。

以下、本発明の実施例について図面を用いて説明する。

図１は、本実施例における空気調和機の室外機の正面から見た概略縦断面図である。また、図２は、本実施例における空気調和機の室外機の概略上面図である。

図１において、空気調和機の室外機１は、熱交換機２と、圧縮機３と、送風機４と、電装品ユニット５と、風集束部材６と、ヒートシンク７と、樹脂製のシュラウド１０とを備える。

樹脂製のシュラウド１０は送風機４の上方が開口面積が狭く、送風機４の下方および室外機内９側の開口面積が広いベルマウス形状を有している。

電装品ユニット５は、電気部品と、電気部品を収容する電気部品ケーシング８と、室外機内９に露出し電気部品の熱を逃がすヒートシンク７と、風集束部材６とを有する。なお、ヒートシンク７、風集束部材６は、本来、正面から見た場合は、電気部品ケーシング８の背面に固定されているので見えないが、説明のために図示している。また、ヒートシンク７は、図２に示すように、上面から見たときに、シュラウド１０のベルマウス形状の開口面積が広い部分の外周２４より内周側に配置されている。

風集束部材６は、室外機内９においてヒートシンク７を覆い、室外機内９を熱交換機２側から送風機４側に向けて流れる空気の一部が流れるように構成する。また、風集束部材６は、室外機１の下方が開口面積が広く室外機１の上方が開口面積が狭い構造となっている。

熱交換機２は、図２において、凹型に屈曲した形状を有しており、室外機１の熱交換機左側吸込面２１および熱交換機右側吸込面２２および熱交換器後側吸込面２３に沿って配置されている。

圧縮機３は、熱交換機２に接続されており、冷媒を圧縮して吐出する装置であり、室外機内９に配置されている。

送風機４は、外部から室外機内９に空気を取り込んだ空気を熱交換機２を通して外部に排出する装置であり、樹脂製のプロペラファン４１と、プロペラファン４１を回転駆動するファンモータ４２とを有する。送風機４は、室外機１の上方に配置されており、室外機内９を左右・後方の熱交換機２、すなわち、熱交換機左側吸込面２１および熱交換機右側吸込面２２および熱交換器後側吸込面２３側から、上方すなわち送風機４側に向けて流れる空気の流れを生成する。

図３に、図１における符号Ａ−Ａから見た、電装品ユニット５周辺の横断面図を示す。図３において、制御基板５１には、インバータやファンを制御し強発熱するパワーモジュール５２が実装されている。ヒートシンク７は強発熱するパワーモジュール５２の熱を逃がす為の部材であり、熱伝導率の高いアルミ等の金属材料から形成されている。ヒートシンク７には、放熱性能を高めるため、複数の放熱フィン７ａが形成されている。また、ヒートシンク７とパワーモジュール５２は密着した構造となっており、パワーモジュール５２からヒートシンク７に伝熱された熱は、放熱フィン７ａ間を通る空気によって放散され、パワーモジュール５２が冷却される。また、電気部品ケーシング８に固定され、ヒートシンク７を覆う風集束部材６を有している。

図４に風集束部材６の概略構成図を示す。図４において、風集束部材６は、上面８０及び左側面８１および右側面８２からなるコ字状の流路と、集束部上面８３および集束部左側面８４および集束部右側面８５からなる集束部で構成される。

風集束部材６には矢印Ａのように空気が流入し、空気流入側６１に、集束部上面８３、集束部左側面８４および集束部右側面８５からなる集束部を形成し、空気を取り込み、空気流出側６２から空気を送出する。空気流入側６１が空気流出側６２より開口面積を広くすることで、多くの風を取り込む構造となっている。

なお、風集束部材６は、上面８０、左側面８１および右側面８２のうち、少なくとも上面８０を有していれば風集束量は低下するが本来の機能としては問題なく、また、集束部上面８３、集束部左側面８４および集束部右側面８５のうち、少なくとも２面を有していれば風集束としての機能を持つ。また、コ字状の流路のみで、集束部がなくてもよい。

また、風集束部材６は、それを構成する各面の全部または一部が直線的な形状ではなく、曲面状に湾曲した形状であってもよい。

また、風集束部材６は樹脂製であって、電気部品ケーシング８も樹脂であって、電気部品ケーシング８と樹脂一体成型であってもよい。また、風集束部材６は板金製であって、電装品ユニット５と一体成型又は、板金成型されていてもよい。

図５に、図１及び図２における符号Ｂ−Ｂから見た、電装品ユニット５周辺の縦断面図を示す。図５において、前述したように、送風機４が駆動しているときには、外部の空気は、熱交換機左側吸込面２１、熱交換機右側吸込面２２、熱交換機後側吸込面２３から吸引され熱交換し、シュラウド１０上方から外部へ吹出す。室外機内９の上方に吸引される空気の流れＡは、ヒートシンク７の放熱フィン７a間を通過して、送風機４のプロペラファン４１によって吸引され、吹出し口１１から外部へ吹出しされる。パワーモジュール５２からヒートシンク７に放熱された熱は、放熱フィン７a間を通過する空気により放散され、パワーモジュール５２が冷却される。その時、ヒートシンク７を風集束部材６で覆っていること及び風集束部材６の空気流入側６１が空気流出側６２より開口面積が広いことにより、多くの風が流入することで風速・風量が向上し、ヒートシンク７の放熱性能を向上できる。

また、熱交換機２を介して取り込んだ空気が送風機４に向けて流れるが、上面から見たときに、シュラウド１０のベルマウス形状の開口面積が広い部分の外周２４より内周側は、熱交換機２を介して吸入された空気が集まるので風量・風速が向上する。そのため、その部分に、ヒートシンク７を配置することで更なるヒートシンク７の放熱性能を向上できる。

なお、ヒートシンク７を、上面から見たときに、シュラウド１０のベルマウス形状の開口面積が広い部分の外周２４と開口面積が狭い部分の内周２５との間に配置すればよいが、ヒートシンク７全体を、シュラウド１０の形状により風量・風速が向上する位置に配置するのが効果的であるので、上面から見たときに、外周２４の内径にヒートシンク７の外周側の角部が接する配置、または、ヒートシンク７の外周側が外周２４の内径に接するように配置してもよい。また、ヒートシンク７への風を取り込む風集束部材６を、上面から見たときに、シュラウド１０のベルマウス形状の開口面積が広い部分の外周２４と開口面積が狭い部分の内周２５との間に配置してもよい。

以上のように、本実施例では、空気調和機の室外機であって、冷媒を圧縮して吐出する圧縮機と、圧縮機と接続され圧縮された冷媒で熱交換をする熱交換機と、外部から内部に空気を取り込み熱交換機を通して外部または上方に排出する送風機と、ベルマウス形状を有したシュラウドと、制御基板と、制御基板上に実装した電気部品の熱を逃がすヒートシンクを有する電気部品ケーシングとを有する電装品ユニット、を有し、ヒートシンクを、上面から見たときに、シュラウドのベルマウス形状の開口面積が広い部分の外周と開口面積が狭い部分の内周との間に配置した構成とする。

これにより、新たに空冷用ファン等を設けずヒートシンクを通過する風量、風速を向上させることが可能となり、結果、ヒートシンクの放熱性能を向上することができる。

次に、図６及び図７を用いて実施例２を説明する。尚、図１〜図５と同一符号は同一部品を示すので、再度の説明は省略する。

本実施例は、実施例１ではパワーモジュールの熱を放熱するヒートシンクが１つの場合について説明したが、ヒートシンクが２つ以上の場合について説明する。本実施例では、ヒートシンクが２つ以上でも風集束部材を１つとした構成が実施例１と比較した場合の変更点である。

図６は本実施例における空気調和機の室外機の正面から見た概略縦断面図である。図６に示すように、本実施例は、ヒートシンク上流側７１とヒートシンク下流側７２の２つが搭載されているが、風集束部材６５は１つでヒートシンク上流側７１とヒートシンク下流側７２を覆う構造となっている。

図７に、図６における符号Ｂ−Ｂから見た、電装品ユニット５周辺の縦断面図を示す。図７において、空気の流れＡは、ヒートシンク上流側７１の放熱フィン上流側７１a間とヒートシンク下流側７２の放熱フィン下流側７２a間を通過して、送風機４のプロペラファン４１によって吸引され、吹出し口１１から外部へ吹出しされる。パワーモジュール５２からヒートシンク上流側７１及びヒートシンク下流側７２に放熱された熱は、放熱フィン上流側７１aと放熱フィン下流側７２a間を通過する空気により放散され、パワーモジュール５２が冷却される。その時、ヒートシンク上流側７１及びヒートシンク下流側７２を風集束部材６５で覆い、かつ、風集束部材６５の空気流入側６６が空気流出側６７より開口面積が広いことにより、多くの風を流入することで風速・風量が向上し、ヒートシンク上流側７１及びヒートシンク下流側７２の放熱性能を向上できる。この時、風集束部材６５がない場合は、ヒートシンク下流側７２へ流れる風はヒートシンク上流側７１間を流れる風より風量・風速が下がってしまう。ヒートシンク上流側７１間を流れる風は、ヒートシンク上流側７１間を流れる時に剥離してしまい、ヒートシンク下流側７２へ流れる風が低下してしまう。しかし、本実施例である風集束部材６５を設定することにより、剥離する風も風集束部材６５を通じてヒートシンク下流側７２へ導くことができる。

これにより、ヒートシンクが空気の流れ方向に２つ以上並んでいても下流側のヒートシンクの放熱性能低下を抑制できる。

なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、さまざまな変形例が含まれる。例えば、上気した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

１：室外機、２：熱交換機、３：圧縮機、４：送風機、５：電装品ユニット、６：風集束部材、７：ヒートシンク、７a：放熱フィン、８：電気部品ケーシング、９：室外機内、１０：シュラウド、１１：吹出し口、２１：熱交換機左側吸込面、２２：熱交換機右側吸込面、２３：熱交換機後側吸込面、２４：ベルマウス形状の開口面積が広い部分の外周、２５：ベルマウス形状の開口面積が狭い部分の内周、４１：プロペラファン、４２：ファンモータ、５１：制御基板、５２：パワーモジュール、６１：空気流入側、６２：空気流出側、６５：風集束部材、７０：室外機、７１：ヒートシンク上流側、７２：ヒートシンク下流側、７１a：放熱フィン上流側、７２a：放熱フィン下流側

Claims (5)

1. 冷媒を圧縮して吐出する圧縮機と、
   前記圧縮機と接続され圧縮された冷媒で熱交換をする熱交換機と、
   外部から内部に空気を取り込み該熱交換機を通して外部または上方に排出する送風機と、
   ベルマウス形状を有したシュラウドと、
   制御基板と、該制御基板上に実装した電気部品の熱を逃がすヒートシンクを有する電気部品ケーシングとを有する電装品ユニット、とを有し、
   前記ヒートシンクを、上面から見たときに、前記シュラウドのベルマウス形状の開口面積が広い部分の外周と開口面積が狭い部分の内周との間に配置し、
   コ字状の流路を有する風集束部材を有し、該風集束部材で前記ヒートシンクを覆い、
   前記風集束部材は樹脂製であって、前記電気部品ケーシングも樹脂であって、該電気部品ケーシングと樹脂一体成型されていることを特徴とする空気調和機の室外機。
2. 冷媒を圧縮して吐出する圧縮機と、
   前記圧縮機と接続され圧縮された冷媒で熱交換をする熱交換機と、
   外部から内部に空気を取り込み該熱交換機を通して外部または上方に排出する送風機と、
   ベルマウス形状を有したシュラウドと、
   制御基板と、該制御基板上に実装した電気部品の熱を逃がすヒートシンクを有する電気部品ケーシングとを有する電装品ユニット、とを有し、
   前記ヒートシンクを、上面から見たときに、前記シュラウドのベルマウス形状の開口面積が広い部分の外周と開口面積が狭い部分の内周との間に配置し、
   コ字状の流路を有する風集束部材を有し、該風集束部材で前記ヒートシンクを覆い、
   前記風集束部材は板金製であって、前記電装品ユニットと一体成型又は板金成型されていることを特徴とする空気調和機の室外機。
3. 冷媒を圧縮して吐出する圧縮機と、
   前記圧縮機と接続され圧縮された冷媒で熱交換をする熱交換機と、
   外部から内部に空気を取り込み該熱交換機を通して外部または上方に排出する送風機と、
   ベルマウス形状を有したシュラウドと、
   制御基板と、該制御基板上に実装した電気部品の熱を逃がすヒートシンクを有する電気部品ケーシングとを有する電装品ユニット、とを有し、
   前記ヒートシンクを、上面から見たときに、前記シュラウドのベルマウス形状の開口面積が広い部分の外周と開口面積が狭い部分の内周との間に配置し、
   前記ヒートシンクを、上面から見たときに、前記シュラウドのベルマウス形状の開口面積が広い部分の外周の内径に該ヒートシンクの外周側の角部が接する位置に配置したことを特徴とする空気調和機の室外機。
4. 冷媒を圧縮して吐出する圧縮機と、
   前記圧縮機と接続され圧縮された冷媒で熱交換をする熱交換機と、
   外部から内部に空気を取り込み該熱交換機を通して外部または上方に排出する送風機と、
   ベルマウス形状を有したシュラウドと、
   制御基板と、該制御基板上に実装した電気部品の熱を逃がすヒートシンクを有する電気部品ケーシングとを有する電装品ユニット、とを有し、
   前記ヒートシンクを、上面から見たときに、前記シュラウドのベルマウス形状の開口面積が広い部分の外周と開口面積が狭い部分の内周との間に配置し、
   前記ヒートシンクを、上面から見たときに、前記シュラウドのベルマウス形状の開口面積が広い部分の外周の内径に接するように配置したことを特徴とする空気調和機の室外機。
5. 冷媒を圧縮して吐出する圧縮機と、
   前記圧縮機と接続され圧縮された冷媒で熱交換をする熱交換機と、
   外部から内部に空気を取り込み該熱交換機を通して外部または上方に排出する送風機と、
   ベルマウス形状を有したシュラウドと、
   制御基板と、該制御基板上に実装した電気部品の熱を逃がすヒートシンクを有する電気部品ケーシングとを有する電装品ユニット、とを有し、
   前記ヒートシンクを、上面から見たときに、前記シュラウドのベルマウス形状の開口面積が広い部分の外周と開口面積が狭い部分の内周との間に配置し、
   コ字状の流路を有する風集束部材を有し、該風集束部材で前記ヒートシンクを覆い、
   前記風集束部材を、上面から見たときに、前記シュラウドのベルマウス形状の開口面積が広い部分の外周と開口面積が狭い部分の内周との間に配置したことを特徴とする空気調和機の室外機。

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