(57)【要約】【課題】電装品箱に収納されている複数のインバータ基板からその周囲の部品が受ける熱影響を少なくし、周囲の部品の劣化を抑制する。【解決手段】空気調和装置１０の室外側ユニット１１は、複数の能力可変型の圧縮機３０ａ，３０ｂをそれぞれ駆動するための複数のインバータ基板３２ａ，３２ｂと、このインバータ基板３２ａ，３２ｂを収納するとともに、冷却空気が導入される電装品箱２３とを備える。インバータ基板３２ａ，３２ｂは、より発熱の小さいものが冷却空気の流れ方向のより上流側に位置するように配置されている。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の能力可変型の圧縮機（３０ａ，３０ｂ）をそれぞれ駆動制御するための複数の駆動制御部品（３２ａ，３２ｂ）と、この駆動制御部品（３２ａ，３２ｂ）を収納するとともに、冷却空気が導入される電装品箱（２３）とを備えている空気調和装置における電気部品の冷却構造において、
前記駆動制御部品（３２ａ，３２ｂ）は、より発熱の小さいものが前記冷却空気の流れ方向のより上流側に位置するように配置されていることを特徴とする空気調和装置における電気部品の冷却構造。
【請求項２】
互いに同一の能力を有しかつ運転状態が所定の垂下設定値に達したときに能力の垂下制御が行われる複数の能力可変型の圧縮機（３０ａ，３０ｂ）をそれぞれ駆動制御するための複数の駆動制御部品（３２ａ，３２ｂ）と、この駆動制御部品（３２ａ，３２ｂ）を収納するとともに、冷却空気が導入される電装品箱（２３）とを備えている空気調和装置における電気部品の冷却構造において、
前記駆動制御部品（３２ａ，３２ｂ）は、前記垂下設定値のより小さい圧縮機（３０ｂ）を駆動制御するものが冷却空気の流れ方向のより上流側に位置するように配置されていることを特徴とする空気調和装置における電気部品の冷却構造。
【請求項３】
前記垂下設定値は、前記駆動制御部品（３２ａ，３２ｂ）に入力される電流値により設定される請求項２に記載の空気調和装置における電気部品の冷却構造。
【請求項４】
前記垂下設定値は、前記駆動制御部品（３２ａ，３２ｂ）の温度又はその周囲温度により設定される請求項２に記載の空気調和装置における電気部品の冷却構造。
【請求項５】
互いに異なる能力を有する複数の能力可変型の圧縮機（３０ａ，３０ｂ）をそれぞれ駆動制御するための複数の駆動制御部品（３２ａ，３２ｂ）と、この駆動制御部品（３２ａ，３２ｂ）を収納するとともに、内部に冷却空気が導入される電装品箱（２３）とを備えている空気調和装置における電気部品の冷却構造において、
駆動制御部品（３２ａ，３２ｂ）は、より能力の小さい圧縮機（３０ｂ）を駆動するものが冷却空気の流れ方向のより上流側に位置するように配置されていることを特徴とする空気調和装置における電気部品の冷却構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気調和装置における電気部品の冷却構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
室内の温度や湿度を調節するための空気調和装置は、より細かい空調制御を可能にするために、インバータ制御によって運転回転数を可変設定可能な能力可変（容量可変）型の圧縮機を内蔵した室外側ユニットを備えたものが主流である。また、ビルや大店舗等の大規模設備で使用される比較的大型の空気調和装置には、複数の圧縮機を搭載した室外側ユニットが使用されることがあり、複数の圧縮機のうちの全てが能力可変型とされたものもある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
一方、室外側ユニットの内部には、制御基板や圧縮機駆動用のインバータ基板、リアクタ、コンデンサ等の電気部品が内蔵され、これらは、水滴や塵埃の付着や虫の侵入から保護するために電装品箱に収納されている。また、電装品箱に収納されるインバータ基板やリアクタは発熱が大きく、その発熱によって周囲の部品の劣化が早まる虞があるため、室外側ユニットに導入される空気を電装品箱内にも導入することによって、電装品箱内の冷却が行われている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第２００４／０８８２１２号
【特許文献２】特開２００２−２２８１８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
室外側ユニットに複数の能力可変型の圧縮機が内蔵されている場合、各圧縮機を駆動するための複数のインバータ基板が電装品箱に収納される。しかし、上述のようにインバータ基板は発熱が大きいので、特に、圧縮機の運転回転数が高い場合に、複数のインバータ基板が周囲の部品に与える熱の影響はより顕著となる。そのため、電装品箱内でより効果的に冷却が行われるようにインバータ基板の配置を考慮する必要がある。
【０００６】
本発明は、電装品箱に収納されている複数の駆動制御部品からその周囲の部品が受ける熱影響を少なくし、周囲の部品の劣化を抑制することができる空気調和装置における電気部品の冷却構造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】
（１）本発明は、複数の能力可変型の圧縮機をそれぞれ駆動制御するための複数の駆動制御部品と、この駆動制御部品を収納するとともに、冷却空気が導入される電装品箱とを備えている空気調和装置における電気部品の冷却構造において、
前記駆動制御部品は、より発熱の小さいものが前記冷却空気の流れ方向のより上流側に位置するように配置されていることを特徴とする。
【０００８】
この構成によれば、電装品箱の内部において、より発熱の小さい駆動制御部品が冷却空気の流れ方向の上流側に配置されるので、この駆動制御部品を冷却した後の冷却空気の温度上昇はそれほど大きくなく、同方向の下流側に配置された、より発熱の大きい駆動制御部品をも好適に冷却することができる。したがって、上流側及び下流側の双方に配置された駆動制御部品の発熱が周囲の部品に及ぼす影響を小さくすることができ、これらの周囲の部品の劣化を抑制することができる。
【０００９】
（２）本発明は、互いに同一の能力を有しかつ運転状態が所定の垂下設定値に達したときに能力の垂下制御が行われる複数の能力可変型の圧縮機をそれぞれ駆動制御するための複数の駆動制御部品と、この駆動制御部品を収納するとともに、冷却空気が導入される電装品箱とを備えている空気調和装置における電気部品の冷却構造において、
前記駆動制御部品は、より前記垂下設定値の小さい圧縮機を駆動制御するものが冷却空気の流れ方向のより上流側に位置するように配置されていることを特徴とする。
【００１０】
一般に、空気調和装置においては、例えば所定の運転範囲を超えるような空調負荷が生じたときに、圧縮機の運転回転数を低下させ、圧縮機を保護する垂下制御が行われている。本発明では、垂下制御が働くような圧縮機の高回転域では、所定の垂下設定値がより小さい圧縮機を駆動制御する駆動制御部品は、当該垂下設定値がより大きい圧縮機の駆動制御部品よりも流れる電流が小さくなり、発熱も小さい。したがって、本発明では、電装品箱の内部において、より発熱の小さい駆動制御部品が冷却空気の流れ方向の上流側に配置されることになり、この駆動制御部品を冷却した後の冷却空気の温度上昇はそれほど大きくならず、同方向の下流側に配置されたより発熱の大きい駆動制御部品をも好適に冷却することができる。そのため、上流側及び下流側の双方に配置された駆動制御部品の周囲に配置された部品に対する熱影響が少なくなり、これらの周囲の部品の劣化を抑制することができる。
【００１１】
（３）  前記垂下設定値は、前記駆動制御部品に入力される電流値であってもよい。駆動制御部品に入力される電流値が大きいほど発熱が大きくなるので、その上限値（垂下設定値）を低く設定することによって発熱を抑制することが可能となる。
【００１２】
（４）  前記垂下設定値は、前記駆動制御部品の温度又はその周囲温度であってもよい。このように駆動制御部品の温度又はその周囲の温度が大きいということは、当該駆動制御部品の発熱が大きいことになるので、その上限値（垂下設定値）を低く設定することによって発熱を抑制することができる。
【００１３】
（５）また、本発明は、互いに異なる能力を有する複数の能力可変型の圧縮機をそれぞれ駆動制御するための複数の駆動制御部品と、この駆動制御部品を収納するとともに、内部に冷却空気が導入される電装品箱とを備えている空気調和装置における電気部品の冷却構造において、
前記駆動制御部品は、より能力の小さい圧縮機を駆動制御するものが冷却空気の流れ方向のより上流側に位置するように配置されていることを特徴とする。
【００１４】
この構成によれば、各圧縮機が最大の運転回転数で駆動されているとき、より能力の小さい圧縮機を駆動するための駆動制御部品は、より能力の大きい圧縮機を駆動するための駆動制御部品よりも流れる電流値が小さく、発熱も小さくなる。したがって、本発明では、電装品箱の内部において、より発熱の小さい駆動制御部品が冷却空気の流れ方向のより上流側に配置されることになり、この駆動制御部品を冷却した後の冷却空気の温度上昇はそれほど大きくならず、同方向の下流側に配置された、より発熱の大きい駆動制御部品をも好適に冷却することができる。そのため、上流側及び下流側の双方に配置された駆動制御部品の発熱が周囲の部品に及ぼす影響を小さくすることができ、これらの周囲の部品の劣化を抑制することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、電装品箱に収納されている複数の駆動制御部品からその周囲の部品が受ける熱影響を少なくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る空気調和装置を示す概略構成図である。
【図２】空気調和装置の室外側ユニットを示す模式図である。
【図３】電装品箱を示す模式図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係る空気調和装置の電装品箱を示す模式図である。
【図５】本発明の第３の実施の形態に係る空気調和装置の電装品箱を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
《第１の実施の形態》
〔空気調和装置の全体構成〕
図１は、本発明の実施の形態に係る空気調和装置１０を示す構成図である。
本実施の形態の空気調和装置１０は、冷媒の循環により蒸気圧縮式の冷凍サイクルを行う冷媒回路を備えている。冷媒回路は、室外側ユニット（熱源ユニット）１１と、室内側ユニット（利用側ユニット）１２と、これらを接続する冷媒配管１３とを備えている。
【００１８】
室内側ユニット１２は、膨張機構１５と、室内側熱交換器１６と、ファン１７とを備えている。膨張機構１５は、冷媒圧力の調節や冷媒流量の調節を行うことが可能な電動膨張弁が用いられている。
室内側熱交換器１６は、例えばクロスフィンチューブ式の熱交換器とされており、室内の空気と熱交換するために用いられる。室内側ユニット１２は、室内の空気をファン１７によって室内側ユニット１２内に取り込み、室内側熱交換器１６との間で熱交換を行った後に室内に吹き出すように構成されている。なお、本実施の形態の空気調和装置１０では、室内側ユニット１２が１台とされているが、２台以上の室内側ユニット１２が並列に接続されていてもよい。
【００１９】
室外側ユニット１１は、圧縮機３０ａ，３０ｂと、室外側熱交換器１８と、四路切換弁１９と、ファン２０とを備えている。室外側ユニット１１には、２台の圧縮機３０ａ，３０ｂが設けられており、これら２台の圧縮機３０ａ，３０ｂは並列に接続されている。各圧縮機３０ａ，３０ｂは、容量可変型（能力可変型）の圧縮機であり、内蔵されている電動機をコントローラ２１によりインバータ制御することによって、この電動機の運転回転数を段階的又は連続的に変更することが可能である。
【００２０】
室外側熱交換器１８は、例えばクロスフィンチューブ式の熱交換器であり、空気を熱源として冷媒との熱交換するために用いられる。室外側ユニット１１は、ファン２０によって外気を内部に取り込み、室外側熱交換器１８との間で熱交換を行った後に外部に吹き出すように構成されている。
【００２１】
四路切換弁１９は、冷媒の流れを反転させ、圧縮機３０ａ，３０ｂから吐出される冷媒を室外側熱交換器１８と室内側熱交換器１６とに切り換えて供給し、冷房運転と暖房運転とを切り換えることが可能となっている。
具体的に、冷房運転時には、四路切換弁１９を実線のように切り換えることによって、冷媒を実線矢印で示す方向に流し、これによって圧縮機３０ａ，３０ｂから吐出された冷媒を室外側熱交換器１８に供給し、膨張機構１５を通過した冷媒を室内側熱交換器１６に供給する。この際、室外側熱交換器１８は凝縮器とし機能し、圧縮機３０ａ，３０ｂによって圧縮された高温高圧のガス冷媒を凝縮・液化させ、室内側熱交換器１６は蒸発器として機能し、膨張機構１５を通過した後の低温低圧の液冷媒を蒸発・気化させる。
【００２２】
暖房運転時には、四路切換弁１９を点線のように切り換えることによって冷媒の流れを反転させ、点線矢印で示す方向に冷媒を流す。これにより、室外側熱交換器１８は蒸発器として機能して膨張機構１５を通過した後の低温低圧の液冷媒を蒸発・気化させ、室内側熱交換器１６は凝縮器として機能して圧縮機３０ａ，３０ｂによって圧縮された高温高圧のガス冷媒を凝縮・液化させる。
【００２３】
膨張機構１５、四路切換弁１９、圧縮機３０ａ，３０ｂ等は、空気調和装置１０の運転スイッチのオンオフ操作や、温度センサ、圧力センサ等のセンサ出力に応じてコントローラ（制御部）２１により動作制御される。特に、圧縮機３０ａ，３０ｂは、室内側ユニット１２の空調負荷に応じた要求能力を満たすように、コントローラ２１によって運転制御される。なお、空調負荷は、例えば、室内の空気の状態（温度、湿度）に応じて変動し、また、複数の室内側ユニット１２が接続されている場合には、いずれかの室内側ユニット１２の運転が開始された場合や停止された場合にも変動する。
【００２４】
〔室外側ユニットの構成〕
図２は、図１に示される空気調和装置の室外側ユニットの模式図である。
室外側ユニットは、上下方向に長く形成された筐体２３を備え、この筐体２３内に、室外側熱交換器１８、圧縮機３０ａ，３０ｂ、ファン２０、コントローラ２１が収納されている。また、ファン２０は、筐体２１の上部に配置されており、空気を下方から上方へ流動させるように構成されている。
【００２５】
室外側熱交換器１８は、筐体２１の左右側面と背面に沿うように平面視でコの字に形成されている。また、筐体２１の左右側面と背面とには空気の取り入れ口が形成されている。そして、室外側熱交換器１８は、ファン２０の駆動によって筐体２３内に取り入れられた空気と冷媒とを熱交換させるように構成されている。
【００２６】
圧縮機３０ａ，３０ｂは、筐体２３の下部に配置されており、室外側熱交換器１８と冷媒配管１３（図１参照）によって接続されるとともに、コントローラ２１と電気配線で接続されている。また、２台の圧縮機３０ａ，３０ｂは、いずれも運転回転数を調整することによって容量を可変設定することができる容量可変型の圧縮機とされている。また、圧縮機３０ａ，３０ｂは、互いに異なる容量を具備したものとされている。本実施の形態では、圧縮機（第１圧縮機）３０ａが大容量の圧縮機とされ、圧縮機（第２圧縮機）３０ｂが小容量の圧縮機とされている。
【００２７】
コントローラ２１は、電装品箱４０に収められた状態で筐体２１内に内蔵されている。この電装品箱４０内には、コントローラ２１を構成する制御基板３１及びインバータ基板３２ａ，３２ｂの他、リアクタ、ノイズフィルタ、電気配線等の各種電気部品が収納されている。
【００２８】
図３に示すように電装品箱２３の下面には、空気導入口２３ａが形成され、上面には空気排出口２３ｂが形成されている。そして、電装品箱２３は、ファン２０によって形成された空気流を空気導入口２３ａから電装品箱２３内に取り入れ、内部の電気部品を冷却したあと、空気排出口２３ｂから排出するように構成されている。すなわち、電装品箱２３内には冷却空気が下方から上方へ流動する。
【００２９】
制御基板３１は、エポキシ樹脂等の樹脂板に導体パターンが印刷された基板上にプロセッサやメモリ等が実装されたプリント基板である。
インバータ基板３２ａ，３２ｂは、導体パターンが印刷された樹脂製の基板に、整流平滑回路を形成するダイオード、コンデンサ等の素子や、駆動回路（インバータ回路）を形成するＩＧＢＴ等のパワー素子が実装されたプリント基板とされている。また、インバータ基板３２ａ，３２ｂは、商用電源から電力の供給を受け、制御基板３１からの制御信号に基づいてパワー素子を動作させることで、圧縮機３０ａ，３０ｂに駆動電流を供給する駆動制御部品を構成している。
【００３０】
インバータ基板３２ａ，３２ｂは、大容量の第１圧縮機３０ａを駆動制御する第１インバータ基板３２ａと、小容量の第２圧縮機３０ｂを駆動制御する第２インバータ基板３２ｂとからなり、これらは電装品箱２３内で上下方向に並べて配置されている。より具体的には、電装品箱２３内の冷却空気の流れ方向を基準として、その上流側に第２インバータ基板３２ｂが配置され、下流側に第１インバータ基板３２ａが配置されている。したがって、電装品箱２３内に導入された冷却空気は、まず、上流側の第２インバータ基板３２ｂを冷却し、その後に下流側の第１インバータ基板３２ａを冷却する。
【００３１】
第２インバータ基板３２ｂは、小容量の第２圧縮機３０ｂに駆動電流を供給するものであるため、特に圧縮機３０ａ，３０ｂの高回転域（最大回転数付近）において、大容量の圧縮機３０ａに駆動電流を供給する第１インバータ基板３２ａに比べて発熱が小さくなっている。そのため、電装品箱２３内に導入された冷却空気は、第２インバータ基板３２ｂの冷却に伴う昇温が小さくなる。したがって、下流側に配置されている第１インバータ基板３２ａを比較的低温の冷却空気によって冷却することができ、より発熱する第１インバータ基板３２ａを効果的に冷却することができる。
【００３２】
そのため、発熱が小さい第２インバータ基板３２ｂの周囲に配置されている電気配線等の電気部品は勿論のこと、発熱が大きい第１インバータ基板３２ａの周囲に配置されている電気部品についても、インバータ基板３２ｂの発熱による熱影響を受け難くなっており、当該熱に伴う劣化を抑制することができる。そのため、電装品箱２３内に収納されている電気部品の耐久性を高め、耐用年数を高めることが可能となる。
【００３３】
なお、本実施の形態では、室外側ユニット１１に２台の圧縮機３０ａ，３０ｂを備えているが、３台以上の圧縮機を備えていてもよい。この場合にも、各圧縮機は、互いの容量の異なる容量可変型の圧縮機とされ、それぞれに駆動電流を供給するインバータ基板が電装品箱２３内に備えられる。
【００３４】
《第２の実施の形態》
次に本発明の第２の実施の形態を説明する。本実施の形態と第１の実施の形態との主な相違点は、圧縮機３０ａ，３０ｂの構成であり、第１の実施の形態では、複数の圧縮機３０ａ，３０ｂは互いに容量の異なるものとされていたが、本実施の形態では、複数の圧縮機３０ａ，３０ｂが同容量のものとされている。ただし、各圧縮機３０ａ，３０ｂがいずれも容量可変型である点では、第１の実施の形態と同様である。
【００３５】
また、図４に示すように、コントローラ２１の制御基板３１は、例えば室内の空調負荷が所定の運転範囲を超えて増大したような場合に、各圧縮機３０ａ，３０ｂの運転回転数を減少させて過負荷運転を防止するための垂下手段５０を備えている。この垂下手段５０は、第１，第２インバータ基板３２ａ，３２ｂのインバータ回路に入力される電流値を検出する電流センサ５１ａ，５１ｂの検出値を監視し、当該検出値が所定の垂下設定値に達すると、第１，第２圧縮機３０ａ，３０ｂに供給される電流値を減少させるように第１，第２インバータ基板３２ａ，３２ｂの駆動回路を制御するものである。
【００３６】
また、本実施の形態の垂下手段５０は、第１インバータ基板３２ａに対する垂下設定値α１と、第２インバータ基板３２ｂに対する垂下設定値α２とを、α１＞α２  の関係となるように設定している。したがって、第１インバータ基板３２ａによって駆動制御される第１圧縮機３０ａは、より高回転まで駆動可能であり、第２インバータ基板３２ｂによって駆動制御される第２圧縮機３０ｂは、第１圧縮機３０ａよりも低回転で駆動が制限される。
【００３７】
そのため、垂下制御が働くような第１，第２圧縮機３０ａ，３０ｂの高回転域では、第２インバータ基板３２ｂの発熱は、第１インバータ基板３２ａの発熱よりも小さくなり、その結果、電装品箱２３内に導入された冷却空気は、上流側の第２インバータ基板３２ｂを冷却してもそれほど温度が上昇せず、より発熱する下流側の第１インバータ基板３２ａを好適に冷却することができる。これにより、第１の実施の形態と同様に、発熱が小さい第２インバータ基板３２ｂの周囲に配置されている電気部品は勿論のこと、発熱が大きい第１インバータ基板３２ａの周囲に配置されている電気部品についてもインバータ基板３２ａからの熱影響を受け難くなっており、当該熱に伴う劣化を抑制することができる。そのため、電装品箱２３内に収納されている電気部品の耐久性を高めることができる。
【００３８】
《第３の実施の形態》
次に、本発明の第３の実施の形態を説明する。
図５に示すように、本実施の形態では、制御基板３１（コントローラ２１）が垂下手段５２を備えている点で第２の実施の形態と共通するが、この垂下手段５２の態様が異なっている。すなわち、本実施の形態の垂下手段５２は、第１，第２インバータ基板３２ａ，３２ｂの温度又はその周囲（近傍）の温度を検出する温度センサ５３ａ，５３ｂの検出値を監視し、当該検出値が所定の垂下設定値に達すると、第１，第２圧縮機３０ａ，３０ｂに供給する駆動電流値を減少させるように第１，第２インバータ基板３２ａ，３２ｂの駆動回路を制御するものである。
【００３９】
また、本実施の形態の垂下手段５２は、第１インバータ基板３２ａに対する垂下設定値β１と、第２インバータ基板３２ｂに対する垂下設定値β２とを、β１＞β２  の関係となるように設定している。したがって、第１インバータ基板３２ａは、より高温になるまで発熱が許容され、逆に、第２インバータ基板３２ｂは、第１インバータ基板３２ａよりも低温で発熱が制限されることになる。
【００４０】
そのため、垂下制御が働くような第１，第２圧縮機３０ａ，３０ｂの高回転域では、第２インバータ基板３２ｂの発熱は、第１インバータ基板３２ａの発熱よりも小さくなり、その結果、電装品箱２３内に導入された冷却空気は、上流側の第２インバータ基板３２ｂを冷却してもそれほど温度が上昇せず、より発熱する下流側の第１インバータ基板３２ａを好適に冷却することができる。これにより、第１の実施の形態と同様に、発熱が小さい第２インバータ基板３２ｂの周囲に配置されている電気部品は勿論のこと、発熱が大きい第１インバータ基板３２ａの周囲に配置されている電気部品についてもインバータ基板３２ａからの熱影響を受け難くなっており、当該熱に伴う劣化を抑制することができる。そのため、電装品箱２３内に収納されている電気部品の耐久性を高めることができる。
【００４１】
本発明は、上記実施の形態に限定されることなく適宜設計変更可能である。
例えば、上記第２，第３の実施の形態において、垂下手段５０，５２は、垂下設定値として第１，第２インバータ基板３２ａ，３２ｂの駆動回路に入力される電流の検出値や、第１，第２インバータ基板３２ａ，３２ｂの温度又はその周囲温度の検出値を採用しているが、他の値を採用してもよい。例えば、垂下設定値として、圧縮機３０ａ，３０ｂの吐出圧力や、冷媒の凝縮温度、インバータ基板３２ａ，３２ｂの駆動回路への入力電圧などを採用することができる。
【符号の説明】
【００４２】
１０：  空気調和装置
３０ａ：  第１圧縮機
３０ｂ：  第２圧縮機
３１：  制御基板
３２ａ：  第１インバータ基板（駆動制御部品）
３２ｂ：  第２インバータ基板（駆動制御部品）
５０：  垂下手段
５１ａ，５１ｂ：  電流センサ
５２：  垂下手段
５３ａ，５３ｂ：  温度センサ
【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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