(57)【要約】  冷媒が封入された冷媒配管に接続される熱交換器ユニットであって、発熱量の異なる複数の熱源と、複数の熱源のそれぞれを冷却する複数の冷却手段とを備えている。複数の冷却手段は、複数の熱源の発熱量に応じて冷却方法が異なっている。
2019058472.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒が封入された冷媒配管に接続される熱交換器ユニットであって、
発熱量の異なる複数の熱源と、
前記複数の熱源のそれぞれを冷却する複数の冷却手段とを備え、
前記複数の冷却手段は、前記複数の熱源の発熱量に応じて冷却方法が異なっている熱交換器ユニット。
【請求項２】
前記熱交換器ユニットは圧縮機とファンとを備えた室外機であり、
前記複数の熱源には、前記圧縮機を駆動するための第１パワーモジュールと、前記ファンを駆動するための第２パワーモジュールとが含まれ、
前記複数の冷却手段には、前記第１パワーモジュールを冷却するための第１冷却手段と、前記第２パワーモジュールを冷却するための第２冷却手段とが含まれている請求項１に記載の熱交換器ユニット。
【請求項３】
前記第１冷却手段は、前記圧縮機に接続されている前記冷媒配管の冷媒との熱交換による冷媒冷却で前記第１パワーモジュールを冷却する冷却用部材であり、
前記第２冷却手段は、前記第２パワーモジュールを空冷で冷却する放熱部材である請求項２に記載の熱交換器ユニット。
【請求項４】
前記第１冷却手段は、前記第１パワーモジュールに接触しているプレートと、前記冷媒配管の一部とを有し、
前記冷媒配管の一部は、前記プレートの下側から接続されている請求項３に記載の熱交換器ユニット。
【請求項５】
前記ファンが配置されるファン部と、
複数の熱交換器が配置される熱交換部と、
電子部品が搭載されている電気品箱と前記圧縮機が配置される機械部とを備え、
前記ファン部の下方に前記熱交換部が配置され、前記熱交換部の下方に前記機械部が配置されている請求項２〜４のいずれか一項に記載の熱交換器ユニット。
【請求項６】
前記電気品箱は、
前記第１パワーモジュール、前記第２パワーモジュール、前記第１冷却手段、及び前記第２冷却手段が搭載されている本体と、
前記第２パワーモジュールが放熱した空気を前記本体の外部へ導くダクトとを有し、
前記ダクトは前記熱交換部の下端よりも上方まで延びている請求項５に記載の熱交換器ユニット。
【請求項７】
前記第２冷却手段は前記第１パワーモジュール及び前記第１冷却手段の上方に配置され、前記ダクトは直線状に延びている請求項６に記載の熱交換器ユニット。
【請求項８】
前記熱交換部の側面の全周にわたって前記複数の熱交換器が配置されている請求項５〜７のいずれか一項に記載の熱交換器ユニット。
【請求項９】
前記電気品箱は、前記室外機の筐体に着脱自在に取り付けられている第１ボックスと、前記室外機の前記筐体に固定されている第２ボックスとを有し、前記第２ボックスに搭載される前記電子部品には、前記第１パワーモジュール、前記第２パワーモジュール、前記第１冷却手段、及び前記第２冷却手段が含まれている請求項８に記載の熱交換器ユニット。
【請求項１０】
前記室外機はアキュムレータを備え、
前記圧縮機は、前記第１ボックスの、前記筐体の内面と対向している側面とは反対側の、前記筐体の内方を向いている側面に対向するよう配置され、
前記アキュムレータは、前記第２ボックスの、前記筐体の内面と対向している側面とは反対側の、前記筐体の内方を向いている側面に対向するよう配置されている請求項９に記載の熱交換器ユニット。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか一項に記載の熱交換器ユニットを備えた空気調和装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱交換器ユニットに設けられた電子部品の冷却に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、空気調和装置は、圧縮機、室外機、室内機、及び減圧装置などが配管で接続されており、配管内に封入された冷媒が循環することにより、室内機が配置された室内の空調が行われる。空気調和装置において、室外機及び室内機は冷媒を配管内で循環させる熱交換器ユニットとして機能する。このような空気調和装置の室外機は、ファン、熱交換器、圧縮機、及び電気品箱などを備えている。電気品箱には、制御用電子部品が実装された回路基板、インバータ回路を構成するパワーモジュールが実装された回路基板、及びリアクタなどが搭載されている。パワーモジュールの発熱量は大きく、電気品箱に搭載された他の電装部品の動作に影響を及ぼす熱源となる可能性がある。従って、パワーモジュールは冷却する必要がある。【０００３】
従来、パワーモジュールを冷却する方法として冷媒冷却がある。冷媒冷却は、パワーモジュールと配管内の冷媒との間で熱交換することにより、パワーモジュールを冷却する方法である。冷媒冷却によれば、配管における冷媒の流量を制御することにより、熱源としてのパワーモジュールを冷却することができる。一方、パワーモジュールが過度に冷却されると、パワーモジュールの周辺で結露が生じるおそれがある。特許文献１においては、結露の有無を検知する結露センサを用いて膨張弁を制御し、冷媒の温度が低くなりすぎることを防ぎ、パワー素子及びその周辺の結露を防止している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２９９９８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の冷凍装置において、冷却の対象とするパワー素子、すなわち熱源は一つである。しかしながら、室外機の電気品箱には、ファン駆動用パワーモジュールと圧縮機駆動用パワーモジュールが実装されている。そして、これらのパワーモジュールの発熱量は異なっている。このように、発熱量の異なる熱源が複数存在する場合、冷媒冷却において発熱量の大きい熱源に合わせて冷媒の流量を制御すると、発熱量の小さい熱源の周辺で結露が生じるおそれがある。すなわち、一般的に発熱量の大きい圧縮機駆動用のパワーモジュールの温度をもとに冷媒流量を制御すると、発熱量が小さいファン駆動用のパワーモジュール自体及びその周辺部の温度が低くなりすぎ、結露が生じるおそれがある。このような場所で結露が生じると、パワーモジュールの電極又はパワーモジュールが取り付けられる基板の配線部分等の腐食を招くおそれがあり、また、パワーモジュール自体の絶縁性の低下を招くおそれがある。【０００６】
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、結露を防止しながら発熱量の異なる複数の熱源を十分に冷却することができる信頼性の高い熱交換器ユニット及び空気調和装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る熱交換器ユニットは、冷媒が封入された冷媒配管に接続される熱交換器ユニットであって、発熱量の異なる複数の熱源と、前記複数の熱源のそれぞれを冷却する複数の冷却手段とを備え、前記複数の冷却手段は、前記複数の熱源の発熱量に応じて冷却方法が異なっているものである。また、本発明に係る空気調和装置は、上記の熱交換器ユニットを備えたものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係る熱交換器ユニット及び空気調和装置によると、発熱量の異なる複数の熱源のそれぞれが、発熱量に応じた冷却方法で冷却される。従って、複数の熱源をそれぞれ十分に冷却することができると共に、発熱量の低い熱源を過度に冷却することはなく、当該熱源の周辺における結露の発生が防止される。その結果、熱交換器ユニットの信頼性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施の形態１に係る熱交換器ユニットにおける電気品箱の冷却構造を説明するための模式図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る熱交換器ユニットの正面図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る熱交換器ユニットを概略的に示す斜視図である。
【図４】熱交換器ユニットの内部構成を側方から模式的に示す図である。
【図５】熱交換器ユニットの内部構成を側方から模式的に示す図である。
【図６】本発明の実施の形態２に係る熱交換器ユニットを概略的に示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に、本発明における熱交換器ユニットの実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、以下に説明する実施の形態によって本発明が限定されるものではない。また、以下の図面においては各構成部材の大きさは実際の装置とは異なる場合がある。
【００１１】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る熱交換器ユニットにおける電気品箱の冷却構造を説明するための模式図である。図１には、熱源３１と熱源３２が示されている。熱源３１の発熱量は熱源３２の発熱量よりも大きい。発熱量の大きい熱源３１には冷却用部材４が取り付けられている。発熱量の小さい熱源３２には、放熱部材５が取り付けられている。冷却用部材４は、本発明の第１冷却手段であり、放熱部材５は、本発明の第２冷却手段である。
【００１２】
冷却用部材４は、熱源３１を冷媒により冷却する冷媒冷却用の部材である。冷却用部材４は、アルミニウム等の熱伝導率の高い金属からなるプレート６を有している。プレート６には銅製の冷媒配管７が埋設されている。冷媒配管７は、熱交換器ユニットに接続され、冷媒が封入されている冷媒配管の一部を構成している。冷媒配管７の一方の端部は、冷媒配管に設けられている膨張弁に接続される。膨張弁は、冷媒配管における冷媒の流量を調節するものである。プレート６において、冷媒配管７を流れる冷媒と熱源３１との間で熱交換が行われ、熱源３１が吸熱される。放熱部材５は、冷却対象である熱源３２を空気により冷却する空冷用の部材であり、熱源３２の放熱面積を拡大するためのものである。本実施の形態１では、放熱部材５として放熱フィンが使用される。放熱部材５は、フィンの羽根が垂直方向と平行となるよう設置されている。
【００１３】
従来技術では、冷却用部材を用いた冷媒冷却で複数の熱源の全てを冷却している。従って、それら複数の熱源の発熱量の異なる場合、発熱量の大きい熱源の冷却不足を回避するため、発熱量の大きい熱源に合わせて冷媒の流量を制御すると、発熱量の小さい熱源の周辺で結露が生じるおそれがある。これに対し、本実施の形態１の構造では、発熱量の大きい熱源３１は冷却用部材４で冷媒冷却し、発熱量の小さい熱源３２は放熱部材５で空冷する。従って、熱源３２における結露の発生を防止することができる。
【００１４】
図２は、本発明の実施の形態１に係る熱交換器ユニットの正面図である。図３は、本発明の実施の形態１に係る熱交換器ユニットを概略的に示す斜視図である。図２及び図３において、熱交換器ユニットとして室外機１が示されている。図３は、室外機１の内部構成を明示するため、内部に設けられている一部の要素が点線で示されている。
【００１５】
室外機１は筐体１００を備えている。筐体１００は、底面１０と第１側面１１と第２側面１２と第３側面１３と第４側面１４とを有している。底面１０は矩形を呈している。第１側面１１、第２側面１２、第３側面１３、及び第４側面１４は、それぞれ、底面１０の辺部において、上方向の延びるよう設けられている。第１側面１１は室外機１の正面である。第１側面１１と第３側面１３は対向しており、上下方向に沿って平行に延びている。第２側面１２と第４側面１４は対向しており、上下方向に沿って平行に延びている。第１側面１１は、第２側面１２に接続されている。第３側面１３は、第２側面１２に接続されている。第４側面１４は、第１側面１１及び第３側面１３に接続されている。
【００１６】
室外機１はファン部２０と熱交換部３０と機械部４０とを有している。ファン部２０は、筐体１００の天面１５に配置されており、第１側面１１、第２側面１２、第３側面１３、及び第４側面１４の上方に配置されている。熱交換部３０は、ファン部２０の下方に配置されており、第１側面１１、第２側面１２、第３側面１３、及び第４側面１４で構成されている四角柱状の部分の上側に配置されている。機械部４０は、熱交換部３０の下方であって、筐体１００の最下部に配置されている。すなわち、機械部４０は、第１側面１１、第２側面１２、第３側面１３、及び第４側面１４で構成されている四角柱状の部分の下側に配置されている。
【００１７】
ファン部２０にはファン２１が設けられている。ファン２１はファンガード２２により覆われている。ファン２１により、筐体１００の内部の空気が上方へ流れ、その影響で筐体１００の外部の空気が熱交換器１３１及び熱交換器１３２を通して筐体１００の内部に供給される。
【００１８】
熱交換部３０には熱交換器１３１及び熱交換器１３２が設けられている。熱交換器１３１及び熱交換器１３２は、それぞれ断面形状がＬ字型を呈している。熱交換器１３１は、Ｌ字を構成する一方の面が筐体１００の第１側面１１に沿い、Ｌ字を構成する他方の面が筐体１００の第２側面１２に沿うよう配設されている。熱交換器１３２は、Ｌ字を構成する一方の面が筐体１００の第３側面１３に沿い、Ｌ字を構成する他方の面が筐体１００の第４側面１４に沿うよう配設されている。すなわち、筐体１００の第１側面１１、第２側面１２、第３側面１３、及び第４側面１４の４面全てに、熱交換器１３１若しくは熱交換器１３２が配設されている。換言すると、熱交換部３０の側面の全周にわたって、熱交換器１３１若しくは熱交換器１３２が配設されている。
【００１９】
機械部４０には、電気品箱５０と圧縮機６０とアキュムレータ７０が設けられている。電気品箱５０と圧縮機６０とアキュムレータ７０は、底面１０に配置されている。従って、筐体１００の下部から電気品箱５０への水侵入及び雪侵入の可能性が高くなる。本実施の形態１では、電気品箱５０への水侵入及び雪侵入を防止するため、室外機１の筐体１００の底面１０には開口が形成されていない。また、底面１０と第１側面１１、第２側面１２、第３側面１３、及び第４側面１４との間にも開口は形成されていない。
【００２０】
図４及び図５は、室外機の内部構成を側方から模式的に示す図である。図４は、室外機１を図２の線Ａ−Ａの位置で切断し、矢印の方向から示す図である。図５は、室外機１の中心を第１側面１１及び第３側面１３に平行な面で切断し、第３側面１３の側から示す図である。図３〜図５を参照しながら、室外機１の内部構成について説明する。
【００２１】
電気品箱５０は、底面１０において、筐体１００の第１側面１１に沿って配置されている。本実施の形態１において、電気品箱５０は、メインボックス５１とインバータボックス５２とを有している。メインボックス５１には、発熱量が極めて小さく、冷却が不要の電子部品が搭載されている。インバータボックス５２には、発熱量が大きく、冷却が必要な電子部品が搭載されている。インバータボックス５２に搭載されている電子部品については後述する。圧縮機６０は、メインボックス５１の、筐体１００の第１側面１１の内面と対向している側面とは反対側の、筐体１００の内方を向いている側面に対向するよう配置されている。換言すると、圧縮機６０は、メインボックス５１の背後、すなわち第３側面１３の側に配置されている。アキュムレータ７０は、インバータボックス５２の、筐体１００の第１側面１１の内面と対向している側面とは反対側の、筐体１００の内方を向いている側面に対向するよう配置されている。換言すると、アキュムレータ７０は、インバータボックス５２の背後、すなわち第３側面１３の側に配置されている。インバータボックス５２は筐体１００の底面１０に固定されている。インバータボックス５２には、電源からの配線を短くするため、図示省略の電源端子台及び後述するインバータが収容されている。メインボックス５１は可動式であり、筐体１００の外部へ取り出せるよう、底面１０に着脱自在に取り付けられている。メインボックス５１とインバータボックス５２とを接続する配線は、メインボックス５１を底面１０から取り外し、筐体１００の外側へ引き出すことが可能なよう、十分な長さを有している。メインボックス５１は、本発明の第１ボックスであり、インバータボックス５２は、本発明の第２ボックスである。
【００２２】
本実施の形態１によれば、圧縮機６０の交換及びメンテナンスの際、メインボックス５１を筐体１００の前方に引き出すだけで作業が可能になるので、作業効率及びメンテナンス性が向上する。また、電源配線が接続されているインバータボックス５２を移動させてこれらの作業を行う場合と比較すると、電源配線の取り外し作業等が省略できるので安全面についてもメリットがある。
【００２３】
インバータボックス５２は、本体５３とダクト５４とを有している。本体５３は、全体として箱形の部材であり、側面５３Ａに開口部５３Ｂと開口部５３Ｃが形成されている。開口部５３Ｂと開口部５３Ｃは上下方向に沿って配置されており、側面５３Ａにおいて、開口部５３Ｂは上側に位置し、開口部５３Ｃは下側に位置している。ダクト５４は、筒状の部材であり四角柱状の外形を有している。ダクト５４は、本体５３の側面５３Ａの上縁部において、筐体１００の底面１０に対して直交方向に、すなわち筐体１００の上下方向に沿って直線状に延びるよう本体５３と一体的に形成されている。本体５３の開口部５３Ｂを介して、本体５３とダクト５４は連通している。ダクト５４の上端には開口部５４Ａが形成され、下端には開口部５４Ｂが形成されている。ダクト５４の上端は、熱交換部３０の下端よりも上方に突出している。すなわち、ダクト５４の上端の開口部５４Ａは、低くとも熱交換部３０に達する高さに位置している。
【００２４】
上述のように、ダクト５４を直線状に形成することにより、ダクト５４の内部を流れる空気の通風抵抗を減少させることができ、圧力損失を減少させることができる。
【００２５】
インバータボックス５２は、本体５３の側面５３Ａが筐体１００の第３側面１３と対向するよう、筐体１００の底面１０に配置されている。すなわち、インバータボックス５２は、本体５３の側面５３Ａが筐体１００の内方を向いている。また、ダクト５４は、室外機１の熱交換部３０まで延びており、ダクト５４の上端は、熱交換部３０の下端よりも上方に突出している。すなわち、上端は熱交換器１３１と熱交換器１３２に囲まれている。
【００２６】
図４に示されるように、インバータボックス５２の本体５３の内部には圧縮機駆動用の第１制御基板８０とファン駆動用の第２制御基板９０が搭載されている。第１制御基板８０は、本体５３の側面５３Ａの開口部５３Ｃと重なり合うよう配置されている。第２制御基板９０は、本体５３の側面５３Ａの開口部５３Ｂと重なり合うよう配置されている。すなわち、電気品箱５０の背面において、第１制御基板８０は第２制御基板９０より下方に配置されている。第１制御基板８０には、圧縮機駆動用の第１パワーモジュール８１が搭載されている。第１パワーモジュール８１は、第１制御基板８０にはんだ付けされることにより固定されている。第２制御基板９０には、ファン駆動用の第２パワーモジュール９１が搭載されている。第２パワーモジュール９１は、第２制御基板９０にはんだ付けされることにより固定されている。第１パワーモジュール８１を構成する回路に圧縮機６０の駆動に必要な電流が流されると、第１パワーモジュール８１は発熱し、熱源となる。また、第２パワーモジュール９１を構成する回路にファン２１の駆動に必要な電流が流されると、第２パワーモジュール９１は発熱し、熱源となる。一般的にファン２１を駆動する場合より圧縮機６０を駆動する場合の方が大きい電流を流す必要がある。従って、第２パワーモジュール９１と比較すると、第１パワーモジュール８１の方が発熱量は大きくなる。すなわち、第１パワーモジュール８１は図１に示す熱源３１に相当し、第２パワーモジュール９１は、図１に示す熱源３２に相当する。
【００２７】
放熱部材５及び冷却用部材４は、インバータボックス５２において、筐体１００の第１側面１１と対向している前面とは反対側の背面である側面５３Ａに取り付けられている。放熱部材５は、ファン駆動用の第２パワーモジュール９１と接触するよう設けられている。放熱部材５は、本体５３の側面５３Ａの開口部５３Ｂを介して第２パワーモジュール９１と接触している。冷却用部材４は、圧縮機駆動用の第１パワーモジュール８１と接触するよう設けられている。冷却用部材４は、本体５３の側面５３Ａの開口部５３Ｃを介して第１パワーモジュール８１と接触している。放熱部材５及び冷却用部材４の構成及び機能は、図１を参照して上述した通りである。
【００２８】
電気品箱５０の側面５３Ａに取り付けられている放熱部材５は、ダクト５４の内部に収容されている。換言すると、ダクト５４は、筐体１００の内部において放熱部材５の少なくとも一部を収容している。
【００２９】
ファン部２０に搭載されたファン２１が回転することで、熱交換部３０では、筐体１００内において空気が上方向へ誘導される。これによって、ダクト５４の上端の開口部５４Ａの周辺には上方向に向かう空気の流れが生じる。この空気の流れにより、ダクト５４の上端の開口部５４Ａの周囲の空気が上方へ引き上げられるため、ダクト５４内部の空気も上方へ引き上げられる。このようにして、ダクト５４の下端の開口部５４Ｂから上端の開口部５４Ａに向かう空気の流れが形成される。
【００３０】
本実施の形態において、冷却用部材４と接続される冷媒配管７は、図１に示すようにプレート６の下側から接続されている。銅製の冷媒配管７とアルミニウム製のプレート６との上下関係を、冷媒配管７が上、プレート６を下とすると、銅イオンを含んだ水が重力によってアルミニウム製のプレート６に流れ込む可能性がある。その結果、電食を引き起こす恐れがある。本実施の形態のように、冷媒配管７をプレート６の下側から接続することによって、このような電食を防ぐことができる。
【００３１】
本実施の形態では、電気品箱５０の背面において、圧縮機駆動用の第１制御基板８０は、ファン駆動用の第２制御基板９０より下方に配置されている。第２制御基板９０を第１制御基板８０より下方に配置すると、ダクト５４を、筐体１００の下部から熱交換部３０へ向かって、第１制御基板８０、第１パワーモジュール８１、及び冷却用部材４を迂回しながら上方向へ延びるよう、構成しなければならない。その結果、ダクト５４の内部での圧力損失が発生する。これに対し、本実施の形態のように、第２制御基板９０を上側に配置することにより、ダクト５４を垂直方向に沿って直線状に延ばすことができ、ダクト５４の内部での圧力損失を抑制することができる。
【００３２】
また、圧縮機駆動用の第１制御基板８０から圧縮機６０に接続される配線には、圧縮機６０の駆動電流が大きいため太いものを使用する。本実施の形態のように、第１制御基板８０がファン駆動用の第２制御基板９０より下側に配置することにより、第１制御基板８０から圧縮機６０に接続される配線の配線長を短くすることができる。従って、圧縮機６０に接続される配線に太いものを使用しても、配線と第１制御基板８０を接続する端子にかかる張力を小さくすることができる。また、配線長を短くすることによってノイズの発生も抑制することができる。
【００３３】
本実施の形態１の電気品箱５０では、冷却方式の組み合わせとして空冷と冷媒冷却としているが、組み合わせについてはこの限りではない。
【００３４】
次に、本実施の形態１の作用効果について説明する。上述の通り、室外機１の電気品箱５０において、圧縮機駆動用の第１パワーモジュール８１は、図１における発熱量の大きい熱源３１であり、ファン駆動用の第２パワーモジュール９１は、図１における発熱量の小さい熱源３２である。本実施の形態１に係る室外機１において、発熱量の大きい熱源３１である第１パワーモジュール８１は、冷却用部材４によって冷媒に吸熱させることで冷却する。冷却用部材４を用いた冷媒冷却を行うのは、第１パワーモジュール８１に限定されている。従って、第１パワーモジュール８１の温度を監視し、冷却用部材４の冷媒配管７内の冷媒流量を制御することによって、第１パワーモジュール８１の温度を適切な温度に抑えることができる。このような冷媒冷却によれば、電気品箱５０の設置環境の影響を受けることなく、第１パワーモジュール８１の冷却を行うことができる。
【００３５】
一方、発熱量の小さい熱源３２である第２パワーモジュール９１の放熱を促進する放熱部材５は、ダクト５４内を通る空気で冷却される。図２で示すように、電気品箱５０が筐体１００の底面１０に設置されている場合でも、ダクト５４の上端は、熱交換部３０の下端よりも上方に突出している。すなわち、ダクト５４の上端は、熱交換部３０の下端よりもファン２１に近づけられている。従って、ダクト５４の上端の周囲において上方向に流れる空気の流速を、ファン２１により速くすることができる。そして、ダクト５４内の空気は、ダクト５４の上端の空気の流れによって上方に引き上げられるので、ダクト５４内の空気の流速を速くすることができる。これにより、ダクト５４を設けない場合と比較して、放熱部材５に当たる空気の流速が速くなり、第２パワーモジュール９１を十分に冷却することができる。
【００３６】
本実施の形態１の電気品箱５０では、上記の通り、発熱量の異なるパワーモジュールに対して、異なる冷却方式を採用している。これによって各パワーモジュールについて、他のパワーモジュールの発熱量の影響を受けることなく、それぞれのパワーモジュールの特性に適した温度を維持することができる。従って、異なる発熱量の複数のパワーモジュールを同一の冷媒及び冷却用部材４を用いて冷却することに起因する、発熱量の小さいパワーモジュール周辺での結露の発生を防ぐことができる。さらに、結露を未然に防ぐことによって、結露によって起こり得るパワーモジュールの電極の腐食、及びパワーモジュールが取り付けられる制御基板の配線部分等の腐食、並びにパワーモジュール自体の絶縁性の低下を防ぐことができる。その結果、空気調和装置自体の信頼性が向上する。
【００３７】
ファン２１の回転数が大きいほど、ファン駆動用の第２パワーモジュール９１の発熱量は大きくなる。ファン２１の回転数が大きければ、ファン２１によって筐体１００の外部から内部へ吸い込まれる空気の風量が大きくなる。従って、第２パワーモジュール９１の発熱量は、ファン２１によって筐体１００の外部から内部へ吸い込まれる空気の風量に比例する。ファン２１が高速で回転しているときは発熱量が大きいが、風量も大きくなるので、第２パワーモジュール９１を十分に冷却することができる。ファン２１が低速で回転しているときは風量は小さくなるが、発熱量も小さいので冷却不足にはならない。第２パワーモジュール９１の発熱量がファン２１によって筐体１００の外部から内部へ吸い込む風量に比例することから、ファン駆動用の第２パワーモジュール９１の冷却方法として空冷を用いることが適切である。
【００３８】
圧縮機６０の回転数が大きいほど圧縮機駆動用の第１パワーモジュール８１の発熱量は大きくなる。第１パワーモジュール８１の発熱量は、ファン２１によって筐体１００の外部から内部へ吸い込まれる空気の風量には依存しない。従って、第１パワーモジュール８１の冷却方法としては、空冷が必ずしも適切ではない。すなわち、圧縮機駆動用の第１パワーモジュール８１の冷却方法を冷媒冷却とすることで、上述のように電気品箱５０の設置環境によらず最適な冷却を行うことができるという利点がある。
【００３９】
また、パワーモジュールごとに異なる冷却方法を採用することにより、圧縮機駆動とファン駆動のタイミングの同期をとる必要性がなくなる。圧縮機駆動用の第１パワーモジュール８１とファン駆動用の第２パワーモジュール９１を同一の冷媒及び冷却用部材４で冷却する構成では、第２パワーモジュール９１を冷却するためには圧縮機６０を駆動する必要がある。しかしながら、室外機１においてファン駆動と圧縮機駆動の制御は連動しているものではなく、室外機１の制御は各々を独立して駆動できる仕様になっていることが一般的である。本実施の形態１の電気品箱５０は、ファン駆動用の第２パワーモジュール９１の冷却に、冷却用部材４による冷媒冷却を適用せず、ファン２１が駆動されることによって生じる空気の流れを利用している。従って、圧縮機６０が駆動していなくても、ファン２１を駆動している間は、第２パワーモジュール９１を冷却することができる。
【００４０】
また、圧縮機駆動用の第１パワーモジュール８１を、冷却用部材４による冷媒冷却ではなく、本実施の形態１のファン駆動用の第２パワーモジュール９１の冷却と同様の構成で冷却することも考えられる。つまり、冷却用部材４に替えて放熱部材５で第１パワーモジュール８１を冷却し、放熱部材５をダクト５４で覆うという構成である。しかしながら、図２に示すように、機械部４０が熱交換部３０より下方に位置する場合、上述のように、電気品箱５０への水侵入及び雪侵入を防止するため、筐体１００の下部に開口部は形成されておらず、速い空気の流れは発生しにくい。従って、ダクト５４を用いたとしても、放熱部材５を大型化しなければ、第２パワーモジュール９１と第１パワーモジュール８１の双方を冷却するのは困難である。これに対し、本実施の形態１の電気品箱５０は、空冷を適用するパワーモジュールは発熱量の小さいファン駆動用の第２パワーモジュール９１に限定しているので、放熱部材５を小型化できる。
【００４１】
また、本実施の形態１においては、図２〜図４に示すように、熱交換部３０は筐体１００の上部に配置され、機械部４０は筐体１００の下部に配置されており、熱交換部３０と機械部４０は分離されている。このような構成において、ダクトを介した空冷冷却と冷媒冷却とを組み合わせて用いることにより、電気品箱５０の設置条件に依存せずに冷却することができる。すなわち、熱交換部３０と機械部４０が上下に配置されているため、電気品箱５０の冷却が困難な環境においても、本実施の形態１の構成であれば冷却を問題なく行うことができる。また、熱交換器１３１及び熱交換器１３２を、筐体１００のすべての側面、すなわち第１側面１１、第２側面１２、第３側面１３、及び第４側面１４に沿って配置することができる。一般的な室外機では筐体の側面のうち少なくとも１つの側面には、熱交換器が配置されておらず、当該一面には電気品箱が配置されることが多い。しかしながら、本実施の形態１のように、熱交換器１３１及び熱交換器１３２を筐体１００のすべての側面に沿って配置することにより、一般的な室外機に比べ、熱交換器１３１及び熱交換器１３２の空気と接触する面積を拡大することができる。その結果、室外機１の熱交換効率を向上することができる。
【００４２】
実施の形態２．
図６は、本発明の実施の形態２に係る熱交換器ユニットを概略的に示す斜視図である。図６において、実施の形態１と同様の構成には同一の符号が付されている。本実施の形態２の電気品箱１５０、圧縮機６０、及びアキュムレータ７０は、実施の形態１と同様、底面１０に配置されている。圧縮機６０は電気品箱１５０の背面側に配置され、アキュムレータ７０は圧縮機６０の背面側に配置されている。電気品箱１５０には、圧縮機駆動用の第１制御基板８０、第１パワーモジュール８１、ファン駆動用の第２制御基板９０、第２パワーモジュール９１、放熱部材５、及び冷却用部材４が搭載されている。また、実施の形態１において、メインボックス５１に搭載されている電子部品も、電気品箱１５０に搭載されている。尚、図６において、電気品箱１５０に搭載されているこれらの電子部品は、図の複雑化を避けるため省略されている。その他の構成は、実施の形態１と同様である。
【００４３】
本実施の形態２によれば、上述の電子部品を単一の電気品箱１５０に収容しているため、部品点数の増加が抑えられる。
【符号の説明】
【００４４】
１  室外機、４  冷却用部材、５  放熱部材、６  プレート、７  冷媒配管、１０  底面、１１  第１側面、１２  第２側面、１３  第３側面、１４  第４側面、１５  天面、２０  ファン部、２１  ファン、２２  ファンガード、３０  熱交換部、３１  熱源、３２  熱源、４０  機械部、５０  電気品箱、５１  メインボックス、５２  インバータボックス、５３  本体、５３Ａ  側面、５３Ｂ  開口部、５３Ｃ  開口部、５４  ダクト、５４Ａ  開口部、５４Ｂ  開口部、６０  圧縮機、７０  アキュムレータ、８０  第１制御基板、８１  第１パワーモジュール、９０  第２制御基板、９１  第２パワーモジュール、１００  筐体、１３１  熱交換器、１３２  熱交換器、１５０  電気品箱。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【手続補正書】
【提出日】令和1年11月15日(2019.11.15)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
本発明に係る熱交換器ユニットは、冷媒が封入された冷媒配管に接続される熱交換器ユニットであって、発熱量の異なる複数の熱源と、前記複数の熱源のそれぞれを冷却する複数の冷却手段とを備え、前記複数の冷却手段は、前記複数の熱源の発熱量に応じて冷却方法が異なっており、前記熱交換器ユニットは圧縮機とファンとを備えた室外機であり、前記複数の熱源には、前記圧縮機を駆動するための第１パワーモジュールと、前記ファンを駆動するための第２パワーモジュールとが含まれ、前記複数の冷却手段には、前記第１パワーモジュールを冷却するための第１冷却手段と、前記第２パワーモジュールを冷却するための第２冷却手段とが含まれ、前記室外機は、前記ファンが配置されるファン部と、複数の熱交換器が配置される熱交換部と、電子部品が搭載されている電気品箱と前記圧縮機が配置される機械部とを備え、前記ファン部の下方に前記熱交換部が配置され、前記熱交換部の下方に前記機械部が配置され、前記電気品箱は、前記第１パワーモジュール、前記第２パワーモジュール、前記第１冷却手段、及び前記第２冷却手段が搭載されている本体と、前記第２パワーモジュールが放熱した空気を前記本体の外部へ導くダクトとを有し、前記本体の側面には、第１開口部と第２開口部とが形成され、前記第２開口部は前記第１開口部の上方に位置しており、前記本体と前記ダクトは前記第２開口部を介して連通しており、前記第２冷却手段は前記第２開口部を介して前記第２パワーモジュールと接触し、前記第１冷却手段は前記第１開口部を介して前記第１パワーモジュールと接触しており、前記ダクトは前記熱交換部の下端よりも上方まで延びているものである。また、本発明に係る空気調和装置は、上記の熱交換器ユニットを備えたものである。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒が封入された冷媒配管に接続される熱交換器ユニットであって、
発熱量の異なる複数の熱源と、
前記複数の熱源のそれぞれを冷却する複数の冷却手段とを備え、
前記複数の冷却手段は、前記複数の熱源の発熱量に応じて冷却方法が異なっており、
前記熱交換器ユニットは圧縮機とファンとを備えた室外機であり、
前記複数の熱源には、前記圧縮機を駆動するための第１パワーモジュールと、前記ファンを駆動するための第２パワーモジュールとが含まれ、
前記複数の冷却手段には、前記第１パワーモジュールを冷却するための第１冷却手段と、前記第２パワーモジュールを冷却するための第２冷却手段とが含まれ、
前記室外機は、
前記ファンが配置されるファン部と、
複数の熱交換器が配置される熱交換部と、
電子部品が搭載されている電気品箱と前記圧縮機が配置される機械部とを備え、
前記ファン部の下方に前記熱交換部が配置され、前記熱交換部の下方に前記機械部が配置され、
前記電気品箱は、
前記第１パワーモジュール、前記第２パワーモジュール、前記第１冷却手段、及び前記第２冷却手段が搭載されている本体と、
前記第２パワーモジュールが放熱した空気を前記本体の外部へ導くダクトとを有し、
前記本体の側面には、第１開口部と第２開口部とが形成され、前記第２開口部は前記第１開口部の上方に位置しており、
前記本体と前記ダクトは前記第２開口部を介して連通しており、
前記第２冷却手段は前記第２開口部を介して前記第２パワーモジュールと接触し、
前記第１冷却手段は前記第１開口部を介して前記第１パワーモジュールと接触しており、
前記ダクトは前記熱交換部の下端よりも上方まで延びている
熱交換器ユニット。
【請求項２】
前記第１冷却手段は、前記圧縮機に接続されている前記冷媒配管の冷媒との熱交換による冷媒冷却で前記第１パワーモジュールを冷却する冷却用部材であり、
前記第２冷却手段は、前記第２パワーモジュールを空冷で冷却する放熱部材である請求項１に記載の熱交換器ユニット。
【請求項３】
前記第１冷却手段は、前記第１パワーモジュールに接触しているプレートと、前記冷媒配管の一部とを有し、
前記冷媒配管の一部は、前記プレートの下側から接続されている請求項２に記載の熱交換器ユニット。
【請求項４】
前記第２冷却手段は前記第１パワーモジュール及び前記第１冷却手段の上方に配置され、前記ダクトは直線状に延びている請求項１に記載の熱交換器ユニット。
【請求項５】
前記熱交換部の側面の全周にわたって前記複数の熱交換器が配置されている請求項１〜４のいずれか一項に記載の熱交換器ユニット。
【請求項６】
前記電気品箱は、前記室外機の筐体に着脱自在に取り付けられている第１ボックスと、前記室外機の前記筐体に固定されている第２ボックスとを有し、前記第２ボックスに搭載される前記電子部品には、前記第１パワーモジュール、前記第２パワーモジュール、前記第１冷却手段、及び前記第２冷却手段が含まれている請求項５に記載の熱交換器ユニット。
【請求項７】
前記室外機はアキュムレータを備え、
前記圧縮機は、前記第１ボックスの、前記筐体の内面と対向している側面とは反対側の、前記筐体の内方を向いている側面に対向するよう配置され、
前記アキュムレータは、前記第２ボックスの、前記筐体の内面と対向している側面とは反対側の、前記筐体の内方を向いている側面に対向するよう配置されている請求項６に記載の熱交換器ユニット。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか一項に記載の熱交換器ユニットを備えた空気調和装置。
【国際調査報告】
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