JP2010054168A - 空気調和機の室外機 - Google Patents

Abstract

【課題】簡素な構造で制御基板の十分な放熱を行なうことができる空気調和機の室外機を提供する。
【解決手段】筐体２０内のスペースに底板から起立して設けられた熱交換器室３１と機械室３２とに区画する仕切板４０を有し、この仕切板上部の上仕切板に機械室側面に電気部品取付け面部４１ａを備え、この部分に、電気部品を実装した制御基板１１０を取り付け、その外周面を基板カバー１２０で覆った電気部品取付け構造を備え、上仕切板４１には、基板カバー外側一端側に熱交換器室からの空気導入口１４０を、基板カバー外側他端側に空気排出口１４１を夫々形成し、前記空気導入口と空気排出口を連通するように基板カバー外側面を間隙を持って覆い、空気導入口から流入した空気が基板カバー外側を通って空気排出口に送られるダクト部１５０ａを形成させるダクト板１５０を備えた。
【選択図】 図７

Description

本発明は、空気調和機の室外機に関し、特に室外機に配置される電気部品の保護と冷却効果を高める技術に関する。

空気調和機の室外機は、筐体内部が仕切板によって圧縮機と四方切換え弁等の配管類を収容する機械室と室外熱交換器と室外送風機を収容する熱交換器室とに区画形成されている。

前記圧縮機や四方切換え弁及び室外送風機等の電動部品は、制御基板に設けられる圧縮機駆動素子や整流器等の電気部品によって駆動制御される。これら電気部品は電気部品箱内に収容されており、この電気部品箱は仕切板の上端に設けられる切欠部に熱交換器室と機械室に跨って配置されている。

しかしながら、前記電気部品箱は金属板を折り曲げたり、樹脂成型品により箱状に構成させ、また、電気部品箱を仕切板上端の切欠部に取り付けるのにあたって、電気部品箱の仕切板の切欠部との間に、熱交換器室からの空気を導入して冷却するため、熱交換器室から機械室への水の侵入を阻止するためのシール構造をとらなければならないなど、構造が複雑化し、製造コストが高くなる。

一方、放熱性の高いインバータ基板を、ケーシングの外板、または仕切板の機械室側面に接触させている室外機が開示されている（例えば、特許文献１参照）。これによると、インバータ制御素子が生じる排熱は、外板または仕切板を介して放散させることができ、熱交換器室に延設させて構成する電気部品箱を使用する必要がなく、部品点数、組立工数が減少できる。
特開２００６−２１４６３２号公報

上述した空気調和機の室外機では、次のような問題があった。仕切板の機械室側面に直接電気部品を配置させた場合、圧縮機駆動素子や整流器等は、ヒートシンクを介して仕切板への放熱作用を行うことができるが、制御基板に装填されている電解コンデンサなどの部品については、放熱が行われないので、機械室内の空気で放熱作用を行うため、空気を流すため電気部品の外周を覆う基板カバーに開口部を設けて空気が流通するようにしている。しかしながら、機械室内の基板カバーは、電解コンデンサなどの電気部品が万が一発火した場合でも、機械室内への延焼防止を図るための構造をとらなければいけないため、開口部を大きくとることが出来ず、そのため、電気部品の冷却効果を十分取ることが出来なかった。

そこで本発明は、簡素な構造で制御基板の十分な放熱と機械室内の安全性を確保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。

前記課題を解決し目的を達成するために、本発明の空気調和機の室外機は次のように構成されている。

筐体内のスペースに底板から垂直方向に起立して設けられ室外熱交換器及び室外送風機を収容する熱交換器室と少なくとも圧縮機および圧縮機と接続された冷凍サイクル配管部品を収容する機械室とに区画する仕切板を有し、この仕切板上部の前記機械室側面に電気部品取付け面部を備え、この電気部品取付け面部に、少なくとも室外送風機及び圧縮機を制御する半導体部品および電解コンデンサを含む電気部品を実装した制御基板を取り付け、その外周面を基板カバーで覆った電気部品取付け構造を備えた空気調和機の室外機において、前記仕切板には、前記基板カバー外側一端側に熱交換器室からの空気導入口を、基板カバー外側他端側に空気排出口を夫々形成し、前記電気部品の前記基板カバー外周面には、前記空気導入口と空気排出口を連通するように間隙を持って覆い、前記空気導入口から流入した空気が基板カバー外側を通って空気排出口に送られる通風路を形成させるダクト板を備えたことを特徴とする。

本発明の空気調和機の室外機によれば、簡素な構造で制御基板の十分な放熱を行なうと共に、機械室内の安全性を確保することができる。

図１は本発明の一実施の形態に係る空気調和機の室外機１０の一部をダクト板を省略して示す斜視図、図２は室外機を天板を外しダクト板を省略した状態で示す平面図、図３は室外機の送風機を省略した内部下側部分の構成を示す平面図、図４は室外機を右側板を省略した状態で示す右側面図、図５はダクト板及び基板カバーを省略した仕切板の電気部品取付け面部を構成する上仕切板に配置される電気部品取付け構造を示す正面図、図６は基板カバーの上側カバーを省略した仕切板上部の電気部品取付け面部に配置される電気部品取付け構造を示す斜視図、図７は仕切板の電気部品取付け面部に配置される電気部品取付け構造を示す断平面図である。

図１〜図４に示すように、室外機１０は、筐体２０により外郭を構成する。この筐体２０は、底面を矩形状の底板２１、側面部をこの底板２１からそれぞれ垂直に起立して設けられる前板２２、右側板２３、左側板２４、上面を天板２６で構成する。

筐体２０内は、仕切板４０によって熱交換器室３１と機械室３２とに区画される。

この熱交換器室３１には、底板上の背面側に沿って垂直に起立して設けられた室外熱交換器５０と、室外熱交換器５０に対し前板２２側に設置された室外送風機６０とが設けられている。室外送風機６０はファンモータ６１と、ファンモータ６１の回転軸に取り付けられたプロペラファン６２とを有している。室外送風機６０は、底板２１等に固定される送風機支持部材６３によって支持され、前板２２に形成したベルマウス２７が縁部に形成する吹出口２８側に送風を行なうように構成されている。

機械室３２には、圧縮機９１と、気液分離器９２などの圧縮機９１の吐出側および吸込側配管、室外熱交換器５０、室内機と接続される配管と接続される冷凍サイクルの配管部品が収納されている。また、詳細を後述する制御基板１１０等の電気部品が配置されている。

この仕切板４０は、底板２１から垂直に起立して前面側から背面側にわたって設けられ、下端は底板２１に固定され、前面側の端部は、前板２２の裏面に当接され、背面側は室外熱交換器５０の端板に当接され、仕切板４０の上端は天板２６に当接されている。

図１、４に示すように、仕切板４０は、天板２６側に設けられた上仕切板４１と、底板２１側に設けられ上仕切板４１よりも大きい下仕切板４２とによって形成されている。

上仕切板４１は、例えばアルミニウム等の熱伝導率の高い素材により形成され、多段的に折り曲げられ前板２２側の熱交換器室３１に対向する面を有する前面側折曲端部４１ａと、制御基板１１０等の電気部品を取り付ける平面部分である電気部品取付け面部４１ｂとを有している。

下仕切板４２は、上下方向にわたって前面側折曲端部４１ａと同形状に連続して設けられた前面側折曲端部４２ａを備えると共に、上仕切板４１の下端から熱交換器室３１側に突出形成する突出部４２ｂと、上仕切板４１の下辺と突出部４２ｂの上端との間を閉塞する閉塞部４２ｃとを有している。下仕切板４２は例えば鉄等の剛性が大であるとともに遮音性の高い素材により上記形状に成型加工されて構成される。

図２に示すように、室外熱交換器５０と、下仕切板４２の突出部４２ｂにおける室外熱交換器５０と対向する面との間には、角度αが存する。室外熱交換器５０と、上仕切板４１との間には、角度αの２倍の大きさの角度である角度２αが存する。

図５〜図７に示すように、上仕切板４１の電気部品取付け面部４１ｂには、リアクタ１００と、制御基板１１０と、制御基板１１０を覆い、制御基板の保護と、制御基板の電気部品が何らかの要因でショートしたりすることで万が一発火した場合でも、その火炎が機械室３２内に収納された他の部品に延焼しないように周囲を遮蔽する基板カバー１２０と、が取り付けられている。 制御基板１１０は矩形のプリント基板からなり、取付ねじとスペーサー等の固定手段１１５によって、隙間を介して電気部品取付け面部４１ｂに取り付けられている。

制御基板１１０と電気部品取付け面部４１ｂとの間の隙間には、電気部品取付け面部４１ｂに密着して放熱板１３０が設けられている。放熱板１３０は制御基板１１０の左右方向の幅より広い幅を有しており、放熱板１３０の面上に制御基板１１０の下部が一部係る位置に設けられている。図７に示すように、放熱板１３０は左右に分割されており、それぞれアルミニウム等の熱伝導率の高い素材によって形成されている。

制御基板１１０には制御プログラムを格納するメモリ等の制御回路が形成されている。制御基板１１０は、機械室３２側の面に取り付けられた複数の電解コンデンサ１１１と、コネクタ類１１２と、熱交換器室３１側の面に取り付けられた圧縮機駆動素子（パワートランジスタ）１１３と、整流器（レクチ）１１４とを有している。

圧縮機駆動素子１１３及び整流器１１４は、それぞれ所定の作用に伴って発熱し、周囲を高温化する高発熱電気部品である。

圧縮機駆動素子１１３は制御基板１１０の面上に取り付けられている。一方、整流器１１４の本体部分は制御基板１１０の面上領域の下端から下方に突き出て取り付けられており、圧縮機駆動素子１１３と離間している。これにより、圧縮機駆動素子１１３と整流器１１４とは、それぞれ高熱を発熱しても互いに熱による影響が少ない。

圧縮機駆動素子１１３及び整流器１１４は特定の発熱部位を有している。圧縮機駆動素子１１３及び整流器１１４は、当該発熱部位を対向する放熱板１３０に密着して取り付けられている。

上仕切板４１には、電気部品取付け面部４１ｂの前記基板カバー１２０の外側一端側１２０ａに、基板カバー１２０とリアクタ１００との間にスリット状の熱交換器室３１からの空気導入口１４０が、また、基板カバー１２０の外側他端側１２０ｂに、前面側折曲端部４１ａにはスリット状の空気排出口１４１が夫々設けられている。この空気排出口１４１は、熱交換器室３１の吹出口２８近傍に連通するように構成している。なお、空気導入口１４０は空気排出口１４１よりも大きい。

図６，７に示すように、前記基板カバー１２０の外周には、前記空気導入口１４０と空気排出口１４１を連通するように間隙を持って全体を覆い、前記空気導入口１４０から流入した空気が基板カバー１２０外側面を通って空気排出口１４１に送られる通風路を構成するダクト部１５０ａを形成させるダクト板１５０を備えた。すなわち、基板カバー１２０の外側一端部１２０ａと基板カバー１２０の外側他端部１２０ｂとがダクト部１５０ａにより連通しており、室外送風機６０の運転で、ダクト部１５０ａ内を熱交換器室３１側から送られてくる空気が流通できるようになっている。基板カバー１２０は、熱的に強く熱伝導率の高いアルミニウム等の金属性素材により形成される。

基板カバー１２０は上仕切板４１の電気部品取付け面部４１ｂに取り付けられ、制御基板１１０を覆っている。基板カバー１２０の外側一端部１２０ａは空気導入口１４０の手前側に、電気部品取付け面部４１ｂに密着し取り付けられている。基板カバー１２０の外側他端部１２０ｂは空気排出口１４１の手前側に、電気部品取付け面部４１ｂに密着し取り付けられている。

基板カバー１２０は上側カバー１２１と、下側カバー１２２によって構成され、上側カバー１２１と下側カバー１２２とが嵌め合わされ基板カバー１２０を構成する。これにより、上側カバー１２１を外すことで、制御基板１１０が露出し、電気部品の点検作業を行いやすくしている。なお、ダクト板１５０は、基板カバー１２０の外周面を熱交換器室３１からの空気が流通し、基板カバーの周囲を機械室下面に配置された圧縮機９１などの部品と遮蔽される壁面を構成される構造でよく、上面側は、天板２６で覆われるため、特にカバーで覆わなくてもよい。

このように構成された室外機１０の作用について説明する。

空気調和機に空調運転開始の信号が入力されると、室外機１０において圧縮機９１が駆動制御されて冷凍サイクル運転が行なわれる。同時に室外送風機６０が駆動されることで、空気が熱交換器室３１の背面に形成される室外熱交換器５０外側より吸気される。吸気された空気は室外熱交換器５０を通過する。

室外熱交換器５０には、冷房運転時、圧縮機９１で圧縮された冷媒が四方切換弁を介して流通しており、室外熱交換器５０の冷媒と空気が熱交換する。室内熱交換器５０で空気と熱交換した冷媒は前記室内機へ導かれ、室内空気と熱交換し室内を空調する。

室外熱交換器５０で冷媒と熱交換した空気は室外送風機６０の送風作用により、ベルマウス２７に案内され、吹出口２８から外部へ吹出される。

制御基板１１０において、高発熱電気部品である圧縮機駆動素子１１３と整流器１１４は、それぞれ発熱部位を放熱板１３０に密着させている。放熱板１３０と、放熱板１３０が取り付けられている上仕切板４１は熱伝導率の高い素材で形成されているので、圧縮機駆動素子１１３と整流器１１４とが発する高熱は放熱板１３０において拡散し、上仕切板４１に伝熱する。

また、室外送風機６０の送風作用により、熱交換された空気が仕切板４０の熱交換器室３１側の面に沿って流れている。これにより、伝熱した上仕切板４１は、上仕切板４１の熱交換器室３１側の面に沿って流れる空気により冷却される。

底板２１の背面側に沿って設けられた室外熱交換器５０に対し、下仕切板４２における突出部４２ｂの室外熱交換器５０に対向する面は、間に傾斜角度αを存して形成されており、上仕切板４１は間に角度αの２倍の角度である傾斜角度２αを存して形成されている。したがって、上仕切板４１と室外熱交換器５０との間の空間は、下仕切板４２と室外熱交換器５０との間の空間の２倍の大きさを有している。

そのため、室外送風機６０の送風作用により流通する空気は、下仕切板４２と室外熱交換器５０との間の空間よりも空間の大きい上仕切板４１と室外熱交換器５０との間の空間に多く流通する。

上仕切板４１の前面側折曲端部４１ａに設けた空気排出口１４１は、熱交換器室３１の吹出口２８近傍に連通するように構成しているため、室外送風機６０の送風作用により、吹出口２８側に空気が吹き出されるため、熱交換器室３１の空気排出口１４１出口側付近は負圧状態となり、ダクト部１５０ａ内の空気が吸引される。このため、上仕切板４１の熱交換器室３１側の面に沿って流れる空気の一部は、上仕切板４１に設けられた空気導入口１４０からダクト部１５０ａ内に流入される。ダクト部１５０ａ内に流入した空気は、ダクト部１５０ａを図７中矢印方向に流通し、空気排出口１４１より、熱交換器室３１の空気排出口１４１出口側付近に流出する。

ダクト部１５０ａの上流側に設けられた空気導入口１４０は、下流側に設けられた空気排出口１４１よりも大きいため、ダクト部１５０ａを通流する空気は、空気排出口１４１より流出する際に流速を速める。これにより、空気導入口１４０より流入した空気は、ダクト部１５０ａを流速を速めて通過し、冷却効率を高めることができる。

制御基板１１０に設けられる圧縮機駆動素子１１３と整流器１１４とが発する高熱は、放熱板１３０に拡散する他に、基板カバー１２０に覆われる空間に伝熱する。基板カバー１２０は熱伝導率の高い素材により形成されているので、基板カバー１２０に覆われる空間の熱は基板カバー１２０に伝熱する。

ダクト板１５０と基板カバー１２０の間のダクト部１５０ａを流通する空気は、伝熱した基板カバー１２０を冷却する。したがって、ダクト部１５０ａを流通する空気は基板カバー１２０と、基板カバー１２０が覆う空間と、当該空間に設けられた制御基板１１０等の電気部品を冷却する。

次に、前記構成の室外機１０の効果について説明する。

上仕切板４１には放熱板１３０が密着固定され、これら放熱板１３０は高発熱電気部品である圧縮機駆動素子１１３と整流器１１４の放熱面が密着して取り付けられている。室外送風機６０の送風作用により、この上仕切板４１の熱交換器室３１側の面に沿って大量の空気が流れるため、圧縮機駆動素子１１３と整流器１１４により伝熱された放熱板１３０及び上仕切板４１が効率よく冷却される。

また、空気導入口１４０より、上仕切板４１の熱交換器室３１側の面に沿って流れる空気の一部がダクト板１５０と基板カバー１２０の間のダクト部１５０ａ内に流入する。空気導入口１４０と空気排出口１４１との大きさの差によりダクト部１５０ａ内を効率よく空気が流通し、圧縮機駆動素子１１３と整流器１１４により伝熱された基板カバー１２０が流通する空気により冷却される。

上述したように、本実施の形態に係る空気調和機の室外機１０によれば、室外送風機６０の送風作用により流れる空気が、上仕切板４１と基板カバー１２０の両方から制御基板１１０等の電気部品を冷却する。したがって、制御基板１１０等の電気部品が効率よく冷却され、熱的悪影響が防止される。

仕切板４０を構成する上仕切板４１の機械室３２側に制御基板１１０等の電気部品を取り付けたので、従来のような仕切板上端に熱交換器室と機械室にまたがって水平に配置される電機部品箱が不要となり、組立作業性の削減化と、部品点数の低減化によるコストの低減化を図ることができる。

上記の電気部品箱が存在しないため、機械室３２上部の空間スペースが拡大して、圧縮機９１の運転音の減衰作用が促進され、騒音低減を図ることができる。また、制御基板１１０等の電気部品を仕切板４０自体に取り付けるため、従来のような電気部品箱と仕切板との間から機械室への水侵入を阻止するためのシール材が不要となる。

仕切板４０を、上仕切板４１と、下仕切板４２とに分割したので、下仕切板４２は機械室３２に収容される圧縮機９１の配置スペースに応じて折曲形成でき、製造性を高めることができる。

上仕切板４１は、熱伝導率の高いアルミニウム等の素材を用い、下仕切板４２は剛性が大で遮音性の高い鉄等の素材を用いることができるなど、それぞれの機能に応じた材料を選択でき、機能性を高めて、製造性の向上と、コストの低減化を図ることができる。

また、基板カバー１２０の制御基板１１０側と上仕切板４１は、ほぼ密閉した箱体構造をなしている。これにより、万が一制御基板１１０等の電気部品に発火や発煙が発生しても、基板カバー１２０と上仕切板４１とがほぼ密閉しているため、機械室３２内の部品等に延焼することを防止できる。

なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではない。本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施可能であるのはもちろんである。

本発明の一実施の形態に係る空気調和機の室外機の一部をダクト板を省略して示す斜視図。 同室外機における天板を外しダクト板を省略した状態を示す平面図。 同室外機における送風機を省略した内部下側部分の構成一部を示す平面図。 同室外機における右側板を省略した状態を示す側面図。 同室外機におけるダクト板及び基板カバーを省略した電気部品取付け面部を示す正面図。 同上電気部品取付け面部の上側カバーを省略した状態を示す斜視図。 同上電気部品取付け面部を示す断平面図。

符号の説明

１０…室外機，２０…筐体，２１…底板，３１…熱交換器室，３２…機械室，４０…仕切板，５０…室外熱交換器，６０…室外送風機，１１０…制御基板，１２０…基板カバー，１４０…空気導入口，１４１…空気排出口，１５０…ダクト板，１５０ａ…ダクト部。

Claims (1)

1. 筐体内のスペースに底板から垂直方向に起立して設けられ室外熱交換器及び室外送風機を収容する熱交換器室と少なくとも圧縮機および圧縮機と接続された冷凍サイクル配管部品を収容する機械室とに区画する仕切板を有し、この仕切板上部の前記機械室側面に電気部品取付け面部を備え、この電気部品取付け面部に、少なくとも室外送風機及び圧縮機を制御する電気部品を実装した制御基板を取り付け、その外周面を基板カバーで覆った電気部品取付け構造を備えた空気調和機の室外機において、
   前記仕切板には、前記基板カバー外側一端側に熱交換器室からの空気導入口を、基板カバー外側他端側に空気排出口を夫々形成し、
   前記電気部品の前記基板カバー外周面には、前記空気導入口と空気排出口を連通するように間隙を持って覆い、前記空気導入口から流入した空気が基板カバー外側面を通って空気排出口に送られる通風路を形成させるダクト板を備えたことを特徴とする空気調和機の室外機。

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