(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機、凝縮器及び冷却器を含む冷凍サイクルによって貯蔵室内を冷却するようにした冷却貯蔵庫であって、前記圧縮機駆動用のモータを半導体スイッチング素子を備えたインバータ回路によって駆動するようにしたものにおいて、
前記インバータ回路が、外表面の一部にヒートシンクプレートを構成した閉鎖型の金属製ケーシング内に収容され、かつ前記半導体スイッチング素子が前記ヒートシンクプレートに熱伝達可能に取り付けられることでインバータユニットが構成されるとともに、
前記貯蔵室を構成する断熱箱の天井部に形成した開口部を塞いで着脱可能に取り付けられる断熱性のユニット台が具備され、
このユニット台の下面部に前記冷却器が設けられる一方、
前記ユニット台の上面部に、正面側から順次に前記凝縮器、同凝縮器を前方から後方に通過して流れる冷却風を生じさせる冷却ファン装置、及び前記圧縮機が設けられるとともに、
前記圧縮機の側方における近傍に、前記インバータユニットが、前記ヒートシンクプレート側が前記冷却ファン装置からの冷却風が通る冷却風路側を向いた姿勢で設置されており、
かつ、前記ヒートシンクプレートは、前記冷却風路に面した立ち上がり壁部と、前記ユニット台に沿った取付基板部とからなるＬ型に形成され、このヒートシンクプレートの前記取付基板部が前記ユニット台に熱伝達可能に取り付けられていることを特徴とする冷却貯蔵庫。
【請求項２】
前記ヒートシンクプレートの前記立ち上がり壁部の外表面には前記冷却風の流路に沿って延びる放熱フィンが突設されていることを特徴とする請求項１記載の冷却貯蔵庫。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷凍サイクルの圧縮機をインバータ回路により駆動するようにした冷却貯蔵庫に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の冷却貯蔵庫では、圧縮機駆動用のモータの速度制御を行うことができるため省電力化できる等の利点があり、近年、その開発が進められている。ところが、インバータ回路には発熱量が大きな半導体スイッチング素子が含まれるから、その冷却に苦慮する。また、半導体スイッチング素子は高い周波数で電流のオンオフを繰り返すから、出力ラインに多量の高調波が含まれ、ノイズ発生源となり易いという問題がある。また、圧縮機を一定速度で駆動する従来タイプの冷却貯蔵庫とは、インバータ回路やその制御回路等が余分になる分、全体の回路構成が複雑化する上に機械室内での回路配置も異なることになり、このために全く別機種として設計・製造しなくてはならないという問題があった。
【０００３】
なお、半導体スイッチング素子の放熱を考慮した従来技術としては、特許文献１の図３に示される冷蔵庫が公知である。これは、インバータ装置の半導体スイッチング素子を多数のフィンを有する放熱器に取付けて空冷している。
【０００４】
しかし、このような放熱器を利用した空冷方式では、家庭用の冷蔵庫ならばともかく、油分を含んだ空気が多量に発生する厨房で使用される業務用の冷蔵庫の場合には、放熱器に油と塵埃が付着して早期に冷却効率を低下させるという問題がある。また、同文献１の図１に示されるように、放熱器を省略して半導体スイッチング素子を冷蔵庫の箱体を構成する金属板に取り付ける構成とすると、今度は半導体スイッチング素子と圧縮機との距離が長くなる上に、冷蔵庫の箱体を通じたノイズの輻射が現れるため、ノイズ対策に苦慮することになる。
【特許文献１】特開平９−３２４９８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、インバータ駆動タイプでありながら構造が簡単であり、しかもインバータ装置の十分な冷却を図りながら、ノイズの発生も抑えることができる冷却貯蔵庫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】
請求項１の発明は、圧縮機、凝縮器及び冷却器を含む冷凍サイクルによって貯蔵室内を冷却するようにした冷却貯蔵庫であって、前記圧縮機駆動用のモータを半導体スイッチング素子を備えたインバータ回路によって駆動するようにしたものにおいて、前記インバータ回路が、外表面の一部にヒートシンクプレートを構成した閉鎖型の金属製ケーシング内に収容され、かつ前記半導体スイッチング素子が前記ヒートシンクプレートに熱伝達可能に取り付けられることでインバータユニットが構成されるとともに、前記貯蔵室を構成する断熱箱の天井部に形成した開口部を塞いで着脱可能に取り付けられる断熱性のユニット台が具備され、このユニット台の下面部に前記冷却器が設けられる一方、前記ユニット台の上面部に、正面側から順次に前記凝縮器、同凝縮器を前方から後方に通過して流れる冷却風を生じさせる冷却ファン装置、及び前記圧縮機が設けられるとともに、前記圧縮機の側方における近傍に、前記インバータユニットが、前記ヒートシンクプレート側が前記冷却ファン装置からの冷却風が通る冷却風路側を向いた姿勢で設置されており、かつ、前記ヒートシンクプレートは、前記冷却風路に面した立ち上がり壁部と、前記ユニット台に沿った取付基板部とからなるＬ型に形成され、このヒートシンクプレートの前記取付基板部が前記ユニット台に熱伝達可能に取り付けられているところに特徴を有する。
【０００９】
請求項２の発明は、請求項１に記載のものにおいて、前記ヒートシンクプレートの前記立ち上がり壁部の外表面には前記冷却風の流路に沿って延びる放熱フィンが突設されているところに特徴を有する。
【発明の効果】
【００１４】
＜請求項１の発明＞
請求項１の発明によれば、インバータ回路を閉鎖型の金属製ケーシング内に収容しつつ半導体スイッチング素子を金属製ケーシングの外表面の一部構成するヒートシンクプレートに熱伝達可能に取付けてインバータユニットを構成したから、半導体スイッチング素子から発生した熱は、ヒートシンクプレートに伝達され、圧縮機等を冷却する冷却風によって併せて冷却される。この場合、インバータユニットは、圧縮機等を冷却する冷却風が通る冷却風路を隔てて圧縮機の近傍に配置されているから、冷却風が圧縮機と金属製ケーシング特にヒートシンクプレートとの間を円滑に流れることになり、優れた冷却効率が得られる。
【００１５】
また、圧縮機にインバータユニットを取り付ける構成に比べて、圧縮機からの熱を受けにくく、半導体スイッチング素子の冷却性に優れる。さらには、インバータユニットのケーシングは閉鎖型の金属製ケーシングであるから、シールド効果が発揮されてノイズの輻射が抑えられる。また、圧縮機の近傍に配置されるから、インバータ回路の出力ライン長が短くなり、この面からもノイズ輻射の抑制に効果がある。
【００１６】
さらには、圧縮機、凝縮器、冷却ファン装置及びインバータユニットがユニット台上に集約されるから、製造やメンテナンスも極めて容易になる。
ユニット台が天井断熱壁となり、その上面に圧縮機、凝縮器、冷却ファン装置及びインバータユニットが設けられているから、これらから発生する熱は上方に散逸して熱がこもることが無く、放熱性に優れて温度上昇を抑えることができる。
また、ヒートシンクプレートの取付基板部がユニット台に熱伝達可能に取り付けられており、一方、ユニット台の下面側には冷却器が設けられて僅かながらも冷熱がユニット台を通して漏洩し、言い換えるとユニット台を通した熱の放散も可能になり、それによってインバータユニットを一層効率的に冷却することができる。
【００１８】
＜請求項２の発明＞
ヒートシンクプレートの立ち上がり壁部の外表面には冷却風の流路に沿って延びる放熱フィンが突設されているので、ヒートシンクプレートを小型にしても高い放熱性を維持することができ、放熱性と小型化を両立させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
＜実施形態＞
以下、本発明の一実施形態を図１ないし図６によって説明する。この実施形態では、本発明を業務用の冷凍冷蔵庫に適用した場合を例示している。
【００２１】
冷凍冷蔵庫は例えば４ドアタイプであって、図１及び図２に示すように、前面が開口された断熱箱体からなる本体１０を備えており、この前面開口が十字形の仕切枠１１で仕切られて４個の出入口１２が形成されているとともに、正面から見た右上部の出入口１２と対応した略１／４の内部空間が、断熱性の仕切壁１３により仕切られて冷凍室１６が形成され、残りの略３／４の領域が冷蔵室１５とされている。各出入口１２にはそれぞれ断熱性の扉１７が揺動開閉可能に装着されている。
【００２２】
本体１０の天井面には、回りに幕板１９（図１参照）が立てられる等によって機械室２０が構成されている。機械室２０の底面となる本体１０の上面には、上記した冷蔵室１５の天井壁、冷凍室１６の天井部とにそれぞれ対応して、同じ大きさの方形の開口部２１が形成されている。各開口部２１には、それぞれ冷却ユニット３０が個別に装着されるようになっている。なお、本体１０の天井部の前縁右端部には、温度制御部や表示部を備えた操作用電装箱１８が配置されている。
【００２３】
冷却ユニット３０は、図３及び図４に示すように、図示しないモータを内蔵した圧縮機３２、凝縮器３３、冷却ファン装置３４、冷却器３５を冷媒配管３６によって循環接続することで周知の冷凍サイクルを構成し、これらを上記した開口部２１を塞いで載せられるユニット台３８に一括して搭載したものである。ユニット台３８は、金属製の上部外殻体３８Ａとプラスチック製の内殻体３８Ｂとの間に断熱材３８Ｃを充填して構成されており、天井断熱壁として機能する。冷凍サイクルの構成部材のうちの冷却器３５はユニット台３８の上面部に取り付けられ、他の構成部材は上面部に取り付けられている。なお、上記冷媒配管３６の一部には、前記圧縮機３２の上方において断熱管によって覆われた例えば二巻き程度の環状部３６Ａが形成されており、これを冷却ファン装置３４側に寄せて庇状に圧縮機３２の上方を覆うようにされている。
【００２４】
一方、冷蔵室１５と冷凍室１６の天井部には、図４に示すように、冷却ダクトを兼ねたドレンパン２２が奥側に向けて下り勾配で張設され、ユニット台３８との間に冷却器室２３が形成されている。ドレンパン２２の上部側には吸込口２４が設けられ、冷却ファン２５が装備されているとともに、下部側には吐出口２６が形成されている。  
そして基本的には、冷却ユニット３０と冷却ファン２５とが駆動されると、同図の矢線に示すように、冷蔵室１５（冷凍室１６）内の空気が吸込口２４から冷却器室２３内に吸引され、冷却器３５を通過する間に熱交換により生成された冷気が、吐出口２６から冷蔵室１５（冷凍室１６）に吹き出されるといったように循環されることで、冷蔵室１５（冷凍室１６）内が冷却されるようになっている。
さて、上記圧縮機３２の駆動用のモータは、半導体スイッチング素子を備えて可変周波数の交流を出力するインバータ回路によって駆動される。そのインバータ回路は、上記半導体スイッチング素子と共に制御回路を金属製ケーシングに収容してインバータユニット４０として構成されており、以下にこれを詳述する。
【００２５】
このインバータユニット４０は大まかには、図５及び図６に示すように、インバータ回路とＤＣ電源回路とが形成された回路基板４１を、縦長の箱形をなす金属製のケーシング４２内に収容したものである。上記インバータ回路における発熱部品となるＭＯＳ形ＦＥＴ４３（本願の半導体スイッチング素子に相当する。以下、単にＦＥＴ４３という）は、回路基板４１の下縁側に沿って６個が配されており、例えば３個ずつが２つの伝熱板４５に分けて熱伝達可能に取り付けられている。なお、図６に示すように、ＤＣ電源回路は回路基板４１の左側領域に形成され、このＤＣ電源回路における発熱部品となるダイオード４６が上記のＦＥＴ４３と横一列に並んで別の伝熱板４５に取り付けられている。
【００２６】
ケーシング４２は、図４に示すように平面視が長方形をなし、かつ図３に示すように凝縮器３３よりも少し背が低い程度の縦長の箱形をなし、ユニット台３８上における圧縮機３２の右側近傍位置に、所定間隔の冷却風路４７を開けて、平面長方形の長辺側が奥行方向（前後方向）に向けて取り付けられている。このケーシング４２は、図５に示すように、アルミニウム等の伝熱性に優れた金属によって形成したヒートシンクプレート４８と、亜鉛鋼板等の金属板によって形成したカバー４９とからなる。ヒートシンクプレート４８はケーシング４２の底面を構成する取付基板部４８Ａと、これにほぼ直角に連なってケーシング４２の平面を構成する立ち上がり壁部４８ＢとからなるＬ型プレート状に形成されている。カバー４９は、ケーシング４２のうちヒートシンクプレート４８により構成される底面及び背面を除く四面を覆う形状であり、これをヒートシンクプレート４８に被せることにより、空気の出入りが実質的に抑制された閉鎖型のケーシング４２が構成されている。
【００２７】
上記ケーシング４２内において、ヒートシンクプレート４８の上面には伝熱ブロック５０がネジ５１によって固定され、さらにその伝熱ブロック５０の上面に前述の伝熱板４５が絶縁スリーブ５３を介した絶縁状態でネジ５４により固定されている。なお、上記伝熱ブロック５０及び伝熱板４５との間には、熱伝導性に優れた伝熱シート５５を挟んで、伝熱板５２とケーシング４２との間が絶縁されている。なお、ヒートシンクプレート４８の内面の上部位置には、幅方向のほぼ中央部において、ＤＣ電源回路の平滑用のリアクタ５６が取り付けられている。
【００２８】
また、上記ヒートシンクプレート４８の背面（外面）側には、放熱フィン５７が例えば６段にわたって形成されている。これらの放熱フィン５７は、アルミニウム等の伝熱性に優れた金属製であって、上５段がチャンネル形で、最下段がアングル形であって、スポット溶接によってヒートシンクプレート４０に固定されている。これらの放熱フィン５７は、横方向に延びるように固定されており、冷却風路４７を通る冷却風の風向きに沿わせてある。なお、チャンネル形の放熱フィン５７では、それぞれの溝幅が、例えば人の指を入れることができる程度に幅広に形成され、また上下の放熱フィン５７の間隔も、同程度に広い寸法が採られている。
【００２９】
そして、最下段の放熱フィン５７と、前記ヒートシンクプレート４８の取付基板部４８Ａとを、ユニット台３８の上部外殻体３８Ａに密着させた状態で、ケーシング４２がユニット台３８に固定され、ヒートシンクプレート４８からの熱がユニット台３８の上部外殻体３８Ａにも伝達可能となっている。
【００３０】
上記構成によれば、インバータ回路のＦＥＴ４３やダイオード４６にて発生した熱は、伝熱板４５及び伝熱ブロック５０を通してヒートシンクプレート４８の取付基板部４８Ａに伝達される。ヒートシンクプレート４８は熱伝導性に優れたアルミニウム製であるから、その熱は速やかに立ち上がり壁部４８Ｂにも伝達され、さらに放熱フィン５０群に伝達される。
【００３１】
一方、インバータ回路が駆動されて圧縮機３２が運転されているときには、同時に冷却ファン装置３４も運転されるようになっており、その結果、図４に矢印で示すように、凝縮器３３の前面に着脱可能に取り付けたエアフィルタ３３Ａを通って空気が凝縮器３３を通過し、ここれを冷却しながら、さらに圧縮機３２の外表面に当たるように流れる。圧縮機３２の外表面は円筒形をなすから、その円弧面に沿って冷却風が圧縮機３２の両側に振り分けられるように流れることになる。
【００３２】
ここで、インバータユニット４０は圧縮機３２の近傍に配置されており、そのケーシング４２を構成するヒートシンクプレート４８が冷却ファン装置３４からの冷却風が通る冷却風路４７を隔てて対向するように設けられているから、冷却風路４７を通る冷却風によってヒートシンクプレート４８表面から放熱が促進され、その温度上昇が効果的に抑制される。この結果、ケーシング４２内のＦＥＴ４３等の電子部品の温度上昇が抑えられ、安定的な動作が期待できる。もちろん、圧縮機３２の運転中は圧縮機３２においても多くの熱が発生するが、これはその外表面を流れる冷却風によって冷却されて温度上昇が抑制され、かつ、冷却風路４７を隔ててインバータユニット４０が配置されているから、圧縮機３２の熱がインバータユニット４０側に達して温度上昇を引き起こすことはない。
【００３３】
しかも、このようにＦＥＴ４３等を効率的に冷却できながら、インバータユニット４０のケーシング４２は閉鎖型に構成してあるから、内部に冷却風は進入せず、ケーシング４２の外表面から熱が放散される。したがって、仮に、この冷却貯蔵庫が設置されている厨房の空気中に調理に伴う油分が含まれているとしても、これがケーシング４２内に進入して回路基板４１表面に埃と共に付着することで絶縁劣化を引き起こすおそれはないから、業務用等の厳しい環境下でも使用することができる。さらには、冷却ファン装置３４によって凝縮器３３に引き込まれる空気はエアフィルタ３３Ａによって塵や油分が除去され、ケーシング４２の表面も清浄に保たれて冷却性能を長期間にわたり高く維持できる。
【００３４】
さらに、インバータユニット４０内のＦＥＴ４３は高速でスイッチング動作を行うため、高調波ノイズを放射し易いという事情があるが、本発明ではＦＥＴ４３等の電子部品を含めて回路基板４１を金属製のケーシング４２によって覆っているから、それらの電子部品からのノイズの輻射を確実にシールドすることができる。また、このインバータユニット４０を圧縮機３２の近傍に配置しているから、インバータユニット４０から圧縮機３２までの出力ラインの全長が短くなるので、出力ラインからのノイズの輻射も抑えることができ、冷却性の向上だけでなくノイズ抑制効果も併せて期待できる。しかも、各インバータユニット４０はユニット台３８上のうち操作用電装箱１８と同じ右側に寄せて取り付けてあるから、操作用電装箱１８との間の配線を短くすることができ、高調波ノイズの輻射を一層抑えることができるという効果を奏する。
【００３５】
特に、本実施例ではケーシング４２のヒートシンクプレート４０を圧縮機３２側に向け、かつ、そこに多数の放熱フィン５０を冷却風の流れに沿って配置してあるので、ケーシング４２からの放熱性がより高くなり、全体の小型化も図ることができる。また、特に本実施例では、ユニット台３８を、冷蔵室を構成する断熱箱本体１０の天井部に形成した開口部２１を塞ぐべく着脱可能に取り付けられる天井断熱壁として構成し、その下面部に冷却器２３を設ける構成としているから、ユニット台３８の上面側で発生する熱は上方に散逸して機械室に熱がこもることが無い。また、インバータユニット４０のケーシング４２をユニット台３８の上部外殻体３８Ａに接触させて固定したから、ユニット台３８からの熱が上部外殻体３８Ａに伝達され、その下面の断熱材３８Ｃひいては冷却器２３からの冷熱によりインバータユニット４０を一層効率的に冷却することができる。
【００３６】
＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。
【００３７】
（１）上記実施形態では、断熱箱本体１０の上面に２台の冷却ユニット３０を配置し、各ユニット台３８にそれぞれ冷凍サイクル及びインバータユニット４０を設ける構成としたが、図７に示すように、ユニット台３８を１台のみ設ける構成としてもよいことはもちろんである。また、例えば冷蔵室用及び冷凍室用の２台（或いは３台以上）の冷却ユニットを配置する場合でも、一方だけにインバータユニットを設けて圧縮機をインバータ駆動とし、他方にはインバータユニットを設けずに圧縮機を固定回転数で駆動する構成としてもよい。
【００３８】
（２）上記実施形態では、半導体スイッチング素子をヒートシンクプレート４０の取付基板部４８Ａに固定する構造としたが、これに限らず、立ち上がり壁部４８Ｂに取り付けて冷却するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の一実施形態を示す冷却貯蔵庫の斜視図
【図２】冷却貯蔵庫の分解斜視図
【図３】冷却ユニットの縦断面図
【図４】冷却ユニットの平面図
【図５】インバータユニットを一部破断して示す側面図
【図６】インバータユニットの側面図
【図７】本発明の異なる実施形態を示す冷却貯蔵庫の平面図
【符号の説明】
【００４０】
１０…断熱箱本体
２１…開口部
２３…冷却器
３０…冷却ユニット
３２…圧縮機
３３…凝縮器
３４…冷却ファン装置
３８…ユニット台
４０…インバータユニット
４２…ケーシング
４３…ＦＥＴ（半導体スイッチング素子）
４８…ヒートシンクプレート
【図１】
0004776222.tif 000002
【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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【図７】
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