(57)【要約】【課題】製造時や修理時などに、容易にスイッチボックスを組み込めるようにする。【解決手段】パワー素子（33）が取り付けられたプリント基板（31）と、該パワー素子（33）が熱的に接続されるとともに冷凍サイクルに使用する冷媒が内部に流通する冷媒ジャケット（20）とを室外機ケーシング（70）内に設ける。プリント基板（31）は、スイッチボックス（40）に収納する。また、室外機ケーシング（70）に対し、設置状態で側面となる面に、スイッチボックス（40）を挿入するサービス用開口部（71）を形成する。そして、スイッチボックス（40）を、サービス用開口部（71）に対向し、且つサービス用開口部（71）から見て冷媒ジャケット（20）よりも手前側に配置する。【選択図】図３
2009299957.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パワー素子（33）が取り付けられたプリント基板（31）と、該パワー素子（33）が熱的に接続されるとともに冷凍サイクルに使用する冷媒が内部に流通する冷媒ジャケット（20）とを室外機（100）のケーシング（70）内に備えて、該冷媒ジャケット（20）を流通する冷媒によって該パワー素子（33）を冷却する空気調和機であって、
前記プリント基板（31）は、スイッチボックス（40）に収納され、
前記ケーシング（70）には、設置状態で側面となる面に、前記スイッチボックス（40）を組み入れるサービス用開口部（71）が形成され、
前記スイッチボックス（40）は、前記サービス用開口部（71）に対向し、且つサービス用開口部（71）から見て前記冷媒ジャケット（20）よりも手前側に配置されていることを特徴とする空気調和機。
【請求項２】
請求項１の空気調和機において、
前記冷媒ジャケット（20）と対向する前記スイッチボックス（40）の面に固定されるとともに、前記冷媒ジャケット（20）に対して冷媒ジャケット取り付けネジ（52）によって固定されて、前記パワー素子（33）と前記冷媒ジャケット（20）との間で熱を伝導する伝熱板（50）をさらに備え、
前記プリント基板（31）には、前記冷媒ジャケット取り付けネジ（52）を該冷媒ジャケット取り付けネジ（52）の取り付け位置に向かって通す貫通孔（31a）が設けられていることを特徴とする空気調和機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷媒が循環して蒸気圧縮式の冷凍サイクルを行う空気調和機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
冷媒が循環して蒸気圧縮式の冷凍サイクルを行う空気調和機では、圧縮機の電動機の運転状態を制御するために、インバータ回路などの電気回路が搭載される。一般的にこのインバータ回路には高熱を生ずるパワー素子が用いられ、従来の空気調和機ではこのパワー素子が動作可能な温度よりも高温にならないように、パワー素子を冷却する手段が設けられている。このような冷却手段の一例としては、冷凍サイクルに用いる冷媒によってパワー素子を冷却するようにしたものがある（例えば特許文献１を参照）。特許文献１の空気調和機では、冷凍サイクルに用いる冷媒が流れる冷媒通路を冷媒ジャケット（この文献ではヒートシンク）に設け、この冷媒ジャケットにパワー素子（同文献ではジャイアント・トランジスタ）を固定するとともに、冷媒ジャケットをスイッチボックス（電気部品箱）に収めている。
【特許文献１】特開昭６２-６９０６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、パワー素子を冷却するために、冷凍サイクルに用いる冷媒を使う場合には、冷媒の温度などの関係から、スイッチボックスは、圧縮機とともに同じケーシング内に設けると都合がよい場合がある。しかしながら、圧縮機などを収納したケーシングは、冷媒配管が入り組んでいるため、スイッチボックスをケーシング内に入れるには冷媒配管を避けたり、冷媒ジャケットを乗り越えさせたりする必要がある場合があり、スイッチボックスの組み込みは容易ではなかった。
【０００４】
本発明は上記の問題に着目してなされたものであり、製造時や修理時などに、容易にスイッチボックスを組み込めるようにすることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の課題を解決するため、第１の発明は、
パワー素子（33）が取り付けられたプリント基板（31）と、該パワー素子（33）が熱的に接続されるとともに冷凍サイクルに使用する冷媒が内部に流通する冷媒ジャケット（20）とを室外機（100）のケーシング（70）内に備えて、該冷媒ジャケット（20）を流通する冷媒によって該パワー素子（33）を冷却する空気調和機であって、
前記プリント基板（31）は、スイッチボックス（40）に収納され、
前記ケーシング（70）には、設置状態で側面となる面に、前記スイッチボックス（40）を組み入れるサービス用開口部（71）が形成され、
前記スイッチボックス（40）は、前記サービス用開口部（71）に対向し、且つサービス用開口部（71）から見て前記冷媒ジャケット（20）よりも手前側に配置されていることを特徴とする。
【０００６】
これにより、冷媒ジャケット（20）を乗り越えたり、冷媒ジャケット（20）に繋がる冷媒配管（21）を避けたりせずに、スイッチボックス（40）がケーシング（70）内に組み入れられる。
【０００７】
また、第２の発明は、
第１の発明の空気調和機において、
前記冷媒ジャケット（20）と対向する前記スイッチボックス（40）の面に固定されるとともに、前記冷媒ジャケット（20）に対して冷媒ジャケット取り付けネジ（52）によって固定されて、前記パワー素子（33）と前記冷媒ジャケット（20）との間で熱を伝導する伝熱板（50）をさらに備え、
前記プリント基板（31）には、前記冷媒ジャケット取り付けネジ（52）を該冷媒ジャケット取り付けネジ（52）の取り付け位置に向かって通す貫通孔（31a）が設けられていることを特徴とする。
【０００８】
これにより、伝熱板（50）と冷媒ジャケット（20）とを締結する冷媒ジャケット取り付けネジ（52）の挿入と締結が、プリント基板（31）に設けてある貫通孔（31a）を通して行われる。
【発明の効果】
【０００９】
第１の発明によれば、スイッチボックス（40）をケーシング（70）に組み入れる際に、冷媒ジャケット（20）を乗り越えさせたり、冷媒ジャケット（20）に繋がる冷媒配管（21）を避けたりする必要がないので、スイッチボックス（40）の組み付けが容易になる。
【００１０】
また、第２の発明によれば、冷媒ジャケット（20）とパワー素子（33）とを、容易に熱的に接続することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。
【００１２】
図１は、本発明の実施形態に係る空気調和機（1）における冷媒回路（10）の配管系統図である。この空気調和機（1）は、冷房運転と暖房運転とが可能なヒートポンプ式の空気調和機である。図１に示すように、空気調和機（1）は、室外に設置される室外機（100）と、室内に設置される室内機（200）とを備えている。室外機（100）と室内機（200）とは、第１の接続配管（11）及び第２の接続配管（12）を介して互いに接続され、冷媒が循環して蒸気圧縮式の冷凍サイクルを行う冷媒回路（10）を構成している。
【００１３】
〈室内機〉
室内機（200）には、冷媒を室外空気と熱交換させるための室内熱交換器（210）が設けられている。この室内熱交換器（210）には、例えばクロスフィン型のフィン・アンド・チューブ熱交換器などを採用できる。また、室内熱交換器（210）の近傍には、室内ファン（図示省略）が設置されている。
【００１４】
〈室外機〉
室外機（100）には、圧縮機（13）、油分離器（14）、室外熱交換器（15）、室外ファン（16）、膨張弁（17）、アキュムレータ（18）、四方切換弁（19）、冷媒ジャケット（20）、及び電気回路（30）が設けられ、ケーシング（後述する室外機ケーシング（70））に収められている。
【００１５】
圧縮機（13）は、冷媒を吸入ポートから吸入して圧縮し、圧縮した冷媒を吐出ポートから吐出する。この圧縮機（13）には、例えばスクロール圧縮機などの種々の圧縮機を採用できる。
【００１６】
油分離器（14）は、圧縮機（13）から吐出された潤滑油が混じった冷媒を、冷媒と潤滑油とに分離して、冷媒は四方切換弁（19）に送り、潤滑油は圧縮機（13）に戻すようになっている。
【００１７】
室外熱交換器（15）は、冷媒を室外空気と熱交換させるための空気熱交換器であり、例えばクロスフィン型のフィン・アンド・チューブ熱交換器などを採用できる。室外熱交換器（15）の近傍には、室外熱交換器（15）へ室外空気を送風する室外ファン（16）が設置されている。
【００１８】
膨張弁（17）は、室外熱交換器（15）と室内熱交換器（210）に接続され、流入した冷媒を膨張させて、所定の圧力まで減圧させてから流出させる。膨張弁（17）は、例えば、開度可変の電子膨張弁で構成できる。
【００１９】
アキュムレータ（18）は、流入する冷媒を気液分離し、分離したガス冷媒を圧縮機（13）に送る。
【００２０】
四方切換弁（19）は、第１から第４の４つのポートが設けられ、第１ポートと第３ポートが連通すると同時に第２ポートと第４ポートが連通する第１状態（図１に実線で示す状態）と、第１ポートと第４ポートが連通すると同時に第２ポートと第３ポートが連通する第２状態（図１に破線で示す状態）とに切り換え可能となっている。この室外機（100）では、第１ポートは油分離器（14）を介して圧縮機（13）の吐出ポートに、第２ポートはアキュムレータ（18）を介して圧縮機（13）の吸入ポートにそれぞれ接続されている。また、第３ポートは室外熱交換器（15）及び膨張弁（17）を介して第２の接続配管（12）に、第４ポートは第１の接続配管（11）にそれぞれ接続されている。そして、空気調和機（1）において冷房運転が行われる場合には第１状態に切り替えられ、暖房運転が行われる場合には第２状態に切り替えられる。
【００２１】
冷媒ジャケット（20）は、例えば、アルミニウムなどの金属を扁平な直方体状に形成したものであり、室外熱交換器（15）と膨張弁（17）とを接続する冷媒配管（21）の一部を覆って、冷媒配管（21）と熱的に接続されている。詳しくは、この冷媒ジャケット（20）には、図２に示すように冷媒配管（21）を嵌めこむ２つの貫通孔が設けられ、冷媒配管（21）は、一方の貫通孔を通り抜けた後にＵ字状に折り返して、もう一方の貫通孔を通り抜けている。つまり、冷媒ジャケット（20）は、冷凍サイクルに使用する冷媒が内部に流通していると見ることができる。なお、この冷媒ジャケット（20）には、室外機ケーシング（70）内に取り付けネジで固定するために、ネジ穴（20a）が設けられている。
【００２２】
電気回路（30）は、圧縮機（13）の電動機の回転数などの制御を行う。この電気回路（30）は、プリント基板（31）上に形成され、プリント基板（31）はスイッチボックス（40）内にスペーサ（32）によって固定されている。このプリント基板（31）上には、図２に示すように、パワー素子（33）などが配置されている。このパワー素子（33）は、例えば圧縮機（13）の電動機に電力を供給するインバータ回路のスイッチング素子であり、圧縮機（13）の運転時には発熱し、パワー素子（33）を冷却しておかないと、パワー素子（33）が動作可能な温度（例えば９０℃）を超える可能性がある。そのため、空気調和機（1）では、冷媒ジャケット（20）を流通する冷媒によってパワー素子（33）を冷却するようになっている。
【００２３】
具体的には、空気調和機（1）では、図２に示すように、冷媒ジャケット（20）をスイッチボックス（40）に固定してスイッチボックス（40）内のパワー素子（33）を冷却する。より詳しくは、スイッチボックス（40）は、一つの面が開口した扁平な箱状に形成され、開口部が対向した面には貫通孔（40a）が設けられ、板状に形成された伝熱板（50）が貫通孔（40a）を覆うように取り付けネジ（51）によって固定されている。伝熱板（50）は、アルミニウムなどの比較的熱抵抗が小さい材料で構成される。
【００２４】
この伝熱板（50）に対しては、スイッチボックス（40）の内側からはパワー素子（33）が取り付けネジ（51）で固定されている。また、スイッチボックス（40）の外側からは冷媒ジャケット（20）が冷媒ジャケット取り付けネジ（52）で固定されている。この実施形態では、プリント基板（31）には、この冷媒ジャケット取り付けネジ（52）の頭径よりも大きく、冷媒ジャケット取り付けネジ（52）を該冷媒ジャケット取り付けネジ（52）の取り付け位置に向かって通す貫通孔（31a）が、形成してあり、プリント基板（31）をスイッチボックス（40）内に固定した状態であっても、この貫通孔（31a）から冷媒ジャケット取り付けネジ（52）を通して、伝熱板（50）と冷媒ジャケット（20）とを締結できるようにしている。
【００２５】
この構造では、パワー素子（33）の熱は、伝熱板（50）を介して冷媒ジャケット（20）に伝導し、冷媒ジャケット（20）を流通する冷媒に放熱することになる。詳しくは、冷媒ジャケット（20）では、冷房運転時には室外熱交換器（15）で凝縮してパワー素子（33）の温度よりも低温の冷媒が流れ、暖房運転時には、室内熱交換器（210）で凝縮してパワー素子（33）の温度よりも低温の冷媒が流れる。これらの場合、冷媒ジャケット（20）を流れる冷媒の温度は、運転条件や外気条件などによって異なるが、冷房運転時には例えば４０〜４５℃程度になる。そのため、電気回路（30）のパワー素子（33）で生じた熱は、伝熱板（50）を介して冷媒ジャケット（20）に伝熱し、冷媒ジャケット（20）において冷媒配管（21）内の冷媒に放熱する。これにより、パワー素子（33）は、動作可能な温度に維持されることになる。
【００２６】
図３、図４は、それぞれ室外機（100）の横断面形状及び正面形状を模式的に示した図であり、圧縮機（13）等の主要部品の配置を示している。図３に示すように、室外機ケーシング（70）は仕切り板（60）によって２つに仕切られている。一方の区画（熱交換室）には、断面形状がＬ字型に形成された室外熱交換器（15）が、室外機ケーシング（70）の側面及び背面に面して配置され、この室外熱交換器（15）の近傍には、室外ファン（16）が設置されている。また、もう一方の区画（機械室）には冷媒ジャケット（20）、圧縮機（13）、スイッチボックス（40）等が配置されている。具体的には、この室外機ケーシング（70）は、設置状態で側面となる面（この例では、設置状態で正面側となる面）に、機械室に貫通するサービス用開口部（71）が設けられ、スイッチボックス（40）は、サービス用開口部（71）に対向し、且つ、サービス用開口部（71）から見て、つまり室外機ケーシング（70）の正面から見て、冷媒ジャケット（20）よりも手前側に配置されている。このときスイッチボックス（40）は、伝熱板（50）側が、サービス用開口部（71）からみて奥側に向いている。
【００２７】
-スイッチボックス（40）等の室外機ケーシング（70）内への組み付け-
図5は、冷媒ジャケット（20）、スイッチボックス（40）の組み込み順を説明する図である。本実施形態の室外機（100）では、図５(a）に示すように、冷媒ジャケット（20）を取り付けるために、機械室内に、室外機ケーシング（70）の側面板と仕切り板（60）とに、取り付け板（61,62）を取り付けネジで固定している。この例では取り付け板（61）は、室外機ケーシング（70）の側面板と仕切り板（60）とを橋渡しするように取り付けてあり、この取り付け板（61）と取り付け板（62）とを側面板に、取り付けネジで共締めしている。そして、冷媒ジャケット（20）は、該冷媒ジャケット（20）に設けてあるネジ穴（20a）を使って、取り付け板（61）に対して取り付けネジで固定する。また、冷媒ジャケット（20）に対しては、これに繋がる冷媒配管（21）等の配管を済ませておく。
【００２８】
プリント基板（31）と伝熱板（50）とは予めスイッチボックス（40）に取り付けておく。これにはまず、伝熱板（50）をスイッチボックス（40）に対して取り付けネジ（51）で固定する。そしてその状態で、プリント基板（31）をスイッチボックス（40）の中に入れて、スペーサ（32）を介してスイッチボックス（40）に固定するとともに、パワー素子（33）を伝熱板（50）に、取り付けネジ（51）で固定して熱的に接続する。
【００２９】
このようにして組み立てたスイッチボックス（40）は、空気調和機（1）の製造時や、修理等でプリント基板（31）を再度組み付ける場合などに、サービス用開口部（71）から組み入れる。この際、伝熱板（50）側が、サービス用開口部（71）からみて奥側に向くように、スイッチボックス（40）を室外機ケーシング（70）内に入れる。このとき、冷媒ジャケット（20）は、サービス用開口部（71）から見てスイッチボックス（40）よりも奥側になる。したがって、スイッチボックス（40）を組み入れる際に、冷媒ジャケット（20）やそれに繋がる冷媒配管（21）などの干渉の影響が小さく、容易にスイッチボックス（40）を室外機ケーシング（70）内に入れることができる。
【００３０】
スイッチボックス（40）を室外機ケーシング（70）内に入れた後は、伝熱板（50）と冷媒ジャケット（20）との熱的な接続と、スイッチボックス（40）の固定を行う。この室外機（100）では、図５（ｂ）に示すように、伝熱板（50）と冷媒ジャケット（20）とを当接させるとともに、プリント基板（31）に設けてある貫通孔（31a）を通して冷媒ジャケット取り付けネジ（52）を挿入し、伝熱板（50）と冷媒ジャケット（20）とを締結する。このように、プリント基板（31）に貫通孔（31a）が設けられているので、プリント基板（31）をスイッチボックス（40）内に固定した状態で、伝熱板（50）と冷媒ジャケット（20）とを容易に締結することができる。これにより、冷媒ジャケット（20）と伝熱板（50）（すなわちパワー素子（33））とが熱的に接続される。また、スイッチボックス（40）も取り付けネジ（51）を用いて、取り付け板（61,62）に締結する。以上によりスイッチボックス（40）の組みつけが完成する（図５（c）を参照）。
【００３１】
以上のように本実施形態では、スイッチボックス（40）を組み込む際に、冷媒配管（21）を避けたり、冷媒ジャケット（20）を乗り越えさせたりする必要がない。つまり、本実施形態によれば、圧縮機（13）や冷媒配管（21）などが入り組んで配置されている機械室内に、スイッチボックス（40）（プリント基板（31））を容易に組み込むことができ、確実に冷媒ジャケット（20）と伝熱板（50）（すなわちパワー素子（33））とを熱的に接続することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本発明に係る空気調和機は、冷媒が循環して蒸気圧縮式の冷凍サイクルを行う空気調和機として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の実施形態に係る空気調和機（1）における冷媒回路（10）の配管系統図である。
【図２】パワー素子（33）、冷媒ジャケット（20）、伝熱板（50）の取り付け構造を示す図である。
【図３】本発明の実施形態に係る室外機（100）の横断面形状を模式的に示した図である。
【図４】本発明の実施形態に係る室外機（100）の正面形状を模式的に示した図である。
【図５】冷媒ジャケット（20）、スイッチボックス（40）の組み込み順を説明する図である。
【符号の説明】
【００３４】
１      空気調和機
２０      冷媒ジャケット
３１      プリント基板
３１ａ    貫通孔
３３      パワー素子
４０      スイッチボックス
５０      伝熱板
５２      冷媒ジャケット取り付けネジ
７０      室外機ケーシング（ケーシング）
７１      サービス用開口部
１００      室外機
【図１】
2009299957.tif 000003
【図２】
2009299957.tif 000004
【図３】
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【図４】
2009299957.tif 000006
【図５】
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