特開 2024-46837 空気調和装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024046837

(43)【公開日】2024-04-05

(54)【発明の名称】空気調和装置

(51)【国際特許分類】

   F24F 1/24 20110101AFI20240329BHJP

   F24F 1/48 20110101ALI20240329BHJP

   H05K 7/20 20060101ALI20240329BHJP

【ＦＩ】

F24F1/24

F24F1/48

H05K7/20 H

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022152160

(22)【出願日】2022-09-26

(71)【出願人】

【識別番号】503376518

【氏名又は名称】東芝ライフスタイル株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】河村 佳憲

【テーマコード（参考）】

3L054

5E322

【Ｆターム（参考）】

3L054BA03

3L054BB01

3L054BB03

5E322AA01

5E322BA01

5E322BA03

5E322BB03

5E322BC01

5E322EA11

5E322FA03

(57)【要約】

【課題】制御ユニットの冷却を効率的に行うことができる冷却構造を備える空気調和装置を提供する。
【解決手段】空気調和装置は、室外機筐体と、送風室と、制御ユニットと、第２のファンと、外気取入口と、を備える。送風室は、室外機筐体の内部に設けられた室外熱交換器に対して室外機筐体の後方から前方に向かう第１の方向に外気を流すための第１のファンを備える。制御ユニットは、室外機筐体において送風室の外側の領域に設けられて室外機の制御を行う。第２のファンは、制御ユニットに対して第１の方向と異なる第２の方向に外気を流す、第１のファンより小型のファンである。外気取入口は、室外機筐体の外壁の一部で第２のファンと対向しない位置に設けられて前記第２のファンと連通する。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

室外機筐体と、
前記室外機筐体の内部に設けられた室外熱交換器に対して前記室外機筐体の後方から前方に向かう第１の方向に外気を流すための第１のファンを備える送風室と、
前記室外機筐体において前記送風室の外側の領域に設けられて室外機の制御を行う制御ユニットと、
前記制御ユニットに対して前記第１の方向と異なる第２の方向に外気を流す、前記第１のファンより小型の第２のファンと、
前記室外機筐体の外壁の一部で前記第２のファンと対向しない位置に設けられて前記第２のファンと連通する外気取入口と、
を備える、空気調和装置。

【請求項2】

前記外気取入口は、前記室外機筐体において前記第２のファンと対向する位置に配置された前記制御ユニットより底面側の下方領域に形成される、請求項１に記載の空気調和装置。

【請求項3】

前記外気取入口と前記第２のファンとが連通する連通領域の一部に、前記外気取入口から流れ込む外気が当たる風当て部が設けられている、請求項１に記載の空気調和装置。

【請求項4】

前記制御ユニット側に対して外気を流す前記第２のファンの前記制御ユニット側と対向する第１の面側と、当該第１の面側と逆側の第２の面側の少なくとも一方に、内部に冷媒が循環する冷媒配管が配置されるとともに前記制御ユニットに向かって流れる外気が通過可能な貫通路が形成された蓄熱材を備える、請求項１に記載の空気調和装置。

【請求項5】

前記蓄熱材は、前記制御ユニットの少なくとも一部に接触する、請求項４に記載の空気調和装置。

【請求項6】

前記制御ユニットを接触支持する第１放熱面と、前記第２のファンが流す外気が接触する前記第１放熱面とは異なる第２放熱面とを有する放熱部材を備える、請求項１に記載の空気調和装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、空気調和装置に関する。

【背景技術】

【0002】

エアコンディショナのような空気調和装置は、冷凍サイクルにおける冷媒の凝縮及び蒸発により、室内の温度を調節する。室外機は、内蔵する室外送風ファンの駆動によって室外熱交換器の周囲の空気を外部に排出させるとともに、外気を吸い込んで室外熱交換器の周囲を通過させることにより熱交換を促進している。このような室外機には、圧縮機等の機器を駆動するための電子部品を実装した制御ユニットが収められている。電子部品は、駆動時に発熱しやすく、また周囲温度の上昇の影響を受けやすく、許容温度以上になった場合に機能低下や故障の原因の一つになっていた。そのため、電子部品を適切な温度範囲で動作させるための冷却構造を備える空気調和装置（室外機）が種々提案されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１４－１２２７２４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、一般家庭用の室外機は、屋外の僅かなスペースを利用して設置される場合が多い。特に、マンション等でバルコニー等に設置される場合には、周囲に遮蔽物が存在する場合が多い。そのため、例えば、冷房運転時において、室外機から排出される熱交換後の温風（熱風）が遮蔽物で拡散を阻まれ、室外機の周囲で滞留し易く、高温の空気が再び室外機の外気吸込み口から室外機内部に吸い込まれ、ショートサーキットを形成し易い場合がある。特に猛暑等で室外機の周囲温度自体が高い場合には、外気と排出された熱風の混合により、吸込み空気の温度が上昇する。このような状況で、制御ユニット（電子部品等）の冷却が十分に行われないと、室外機の運転効率の低下の原因になる場合があった。

【0005】

本発明が解決する課題の一例は、制御ユニット（電子部品等）の冷却を効率的に行うことができる冷却構造を備える空気調和装置、を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の一つの実施形態に係る空気調和装置は、室外機筐体と、送風室と、制御ユニットと、第２のファンと、外気取入口と、を備える。送風室は、前記室外機筐体の内部に設けられた室外熱交換器に対して前記室外機筐体の後方から前方に向かう第１の方向に外気を流すための第１のファンを備える。制御ユニットは、前記室外機筐体において前記送風室の外側の領域に設けられて室外機の制御を行う。第２のファンは、前記制御ユニットに対して前記第１の方向と異なる第２の方向に外気を流す、前記第１のファンより小型のファンである。外気取入口は、前記室外機筐体の外壁の一部で前記第２のファンと対向しない位置に設けられて前記第２のファンと連通する。

【0007】

また、前記空気調和装置の前記外気取入口は、例えば、前記室外機筐体において前記第２のファンと対向する位置に配置された前記制御ユニットより底面側の下方領域に形成されてもよい。

【0008】

また、前記空気調和装置は、例えば、前記外気取入口と前記第２のファンとが連通する連通領域の一部に、前記外気取入口から流れ込む外気が当たる風当て部が設けられていてもよい。

【0009】

また、前記空気調和装置は、例えば、前記制御ユニット側に対して外気を流す前記第２のファンの前記制御ユニット側と対向する第１の面側と、当該第１の面側と逆側の第２の面側の少なくとも一方に、内部に冷媒が循環する冷媒配管が配置されるとともに前記制御ユニットに向かって流れる外気が通過可能な貫通路が形成された蓄熱材を備えてもよい。

【0010】

また、前記空気調和装置の前記蓄熱材は、例えば、前記制御ユニットの少なくとも一部に接触してもよい。

【0011】

また、前記空気調和装置は、例えば、前記制御ユニットを接触支持する第１放熱面と、前記第２のファンが流す外気が接触する前記第１放熱面とは異なる第２放熱面とを有する放熱部材を備えてもよい。

【0012】

以上の空気調和装置によれば、例えば、室外機の内部に設けられた制御ユニットをより効率的に冷却しやすい空気調和装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】図１は、実施形態に係る空気調和装置の冷媒系統図を示す例示的かつ模式的な図である。

【図2】図２は、実施形態に係る空気調和装置の室外機の構成を示す例示的かつ模式的な正面図である。

【図3】図３は、実施形態の空気調和装置の第２のファンの配置及びその周辺の構造を示す例示的かつ模式的な断面図である。

【図4】図４は、実施形態の空気調和装置の風当て部を示す例示的かつ模式的な拡大断面図である。

【図5】図５は、実施形態の空気調和装置の第２のファンの配置及びその周辺の他の構造を示す例示的かつ模式的な断面図である。

【図6】図６は、実施形態に係る空気調和装置の冷媒系統図において、第２のファンの他の配置を示す例示的かつ模式的な図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下に、いくつかの実施形態について、図１～図６を参照して説明する。なお、本明細書において、実施形態に係る構成要素及び当該要素の説明が、複数の表現で記載されることがある。構成要素及びその説明は、一例であり、本明細書の表現によって限定されない。構成要素は、本明細書におけるものとは異なる名称でも特定され得る。また、構成要素は、本明細書の表現とは異なる表現によっても説明され得る。

【0015】

図１は、実施形態に係る空気調和装置１０の冷媒系統図を示す例示的かつ模式的な図である。空気調和装置１０は、例えば、家庭用のエアコンディショナである。なお、空気調和装置１０は、この例に限られず、業務用のエアコンディショナのような他の空気調和装置であってもよい。

【0016】

図１に示すように、空気調和装置１０は、室外機１１と、室内機１２と、冷媒配管１３と、制御装置１４とを有する。室外機１１は、例えば、屋外に配置される。室内機１２は、例えば、屋内に配置される。なお、本実施形態の場合、室外機１１は、マンションのバルコニー等のように周囲に遮蔽物（外壁面等）が存在し、室外機１１から排出される空気（冷房運転時の熱風）が室外機１１の周囲で滞留し易い位置に設置されている場合を想定する。

【0017】

空気調和装置１０は、室外機１１と室内機１２とが冷媒配管１３により接続された冷凍サイクルを備える。室外機１１と室内機１２との間で、冷媒配管１３を通り、冷媒が流れる。また、室外機１１と室内機１２とは、例えば電気配線により互いに電気的に接続される。

【0018】

室外機１１は、室外熱交換器２１と、室外送風ファン２２（第１のファンという場合もある）と、圧縮機２３と、アキュムレータ２４と、四方弁２５と、第１の膨張弁３１（単に膨張弁という場合もある）と、第１の開閉弁３３と、第２の開閉弁３２と、第２の膨張弁３４（流量調整弁という場合もある）と、第１の蓄熱材６１と、第２のファン６２と、放熱部材６３（ヒートシンクという場合もある）と、制御ユニット７１、第２の蓄熱材９０等を有する。また、室内機１２は、室内熱交換器４１と、室内送風ファン４２とを有する。

【0019】

冷媒配管１３は、例えば、銅またはアルミニウムのような金属で作られた管である。冷媒配管１３は、第１の配管５１と、第２の配管５２と、バイパス配管５３等を含む。

【0020】

第１の配管５１は、室内熱交換器４１と室外熱交換器２１とを接続する。圧縮機２３、アキュムレータ２４、四方弁２５、第１の開閉弁３３は、第１の配管５１に設けられる。第１の配管５１は、第１の領域５１ａ、第２の領域５１ｂ、第３の領域５１ｃ、第４の領域５１ｄと、を有する。第１の領域５１ａは、四方弁２５と室内熱交換器４１とを接続する配管領域である。第２の領域５１ｂは、四方弁２５とアキュムレータ２４とを接続する配管領域である。第３の領域５１ｃは、四方弁２５と室外熱交換器２１とを接続する配管領域である。第４の領域５１ｄは、四方弁２５と圧縮機２３の吐出口２３ｂとを接続する配管領域である。

【0021】

第２の配管５２は、室外熱交換器２１と室内熱交換器４１とを接続する。第１の膨張弁３１と第２の開閉弁３２と、第２の蓄熱材９０は、第２の配管５２に設けられる。第２の配管５２は、第５の領域５２ａと第６の領域５２ｂを有する。第５の領域５２ａは、第１の膨張弁３１と室内熱交換器４１とを接続する領域である。第６の領域５２ｂは、第１の膨張弁３１と室外熱交換器２１とを接続する領域である。

【0022】

バイパス配管５３は、第１の配管５１と第２の配管５２とを接続する。第２の膨張弁３４と第１の蓄熱材６１は、バイパス配管５３に設けられる。バイパス配管５３は、第７の領域５３ａと第８の領域５３ｂを有する。第７の領域５３ａは、第２の配管５２の第５の領域５２ａと第１の蓄熱材６１を接続する領域である。第８の領域５３ｂは、第１の蓄熱材６１と第１の配管５１の第２の領域５１ｂとを接続する領域である。バイパス配管５３及び第１の蓄熱材６１の詳細は後述する。

【0023】

冷房運転において、冷媒は、第１の配管５１を通って室内熱交換器４１から室外熱交換器２１へ流れ、第２の配管５２を通って室外熱交換器２１から室内熱交換器４１へ流れる。また、暖房運転において、冷媒は、第１の配管５１を通って室外熱交換器２１から室内熱交換器４１へ流れ、第２の配管５２を通って室内熱交換器４１から室外熱交換器２１へ流れる。

【0024】

室外機１１の室外熱交換器２１は、冷媒の流れる方向に応じて、蒸発器として冷媒の吸熱を行い、または凝縮器として冷媒の放熱を行う。室外送風ファン２２は、室外熱交換器２１に対して送風し、室外熱交換器２１における冷媒と空気との熱交換を促進する。言い換えると、室外送風ファン２２は、室外熱交換器２１と熱交換する気流を生成する。

【0025】

圧縮機２３は、吸入口２３ａと吐出口２３ｂとを有する。圧縮機２３は、吸入口２３ａから冷媒を吸入し、圧縮した冷媒を吐出口２３ｂから吐出する。これにより、圧縮機２３は、冷凍サイクルにおいて冷媒を圧縮するとともに、冷媒の循環を生じさせる。

【0026】

アキュムレータ２４は、圧縮機２３の吸入口２３ａに接続される。アキュムレータ２４は、気体状の冷媒と液体状の冷媒とを分離する。これにより、圧縮機２３は、アキュムレータ２４を通過した気体状の冷媒を吸入口２３ａから吸入することができる。アキュムレータ２４は、圧縮機２３と一体に構成されることで、圧縮機２３の吸入口となることもできる。

【0027】

四方弁２５は、室外熱交換器２１と、室内熱交換器４１と、圧縮機２３の吐出口２３ｂと、アキュムレータ２４（圧縮機２３の吸入口２３ａ）とに接続される。四方弁２５は、暖房運転時と冷房運転時とで、室外熱交換器２１、室内熱交換器４１、圧縮機２３の吐出口２３ｂ、及びアキュムレータ２４のそれぞれに接続される流路を切り替え、冷媒が流れる方向を変更する。

【0028】

冷房運転時において、四方弁２５は、圧縮機２３の吐出口２３ｂと室外熱交換器２１とを接続する。さらに、冷房運転時において、四方弁２５は、室内熱交換器４１とアキュムレータ２４とを接続する。これにより、圧縮機２３で圧縮された冷媒が室外熱交換器２１へ流れ、室内熱交換器４１で熱交換が行われた（蒸発した）冷媒がアキュムレータ２４へ流れる。

【0029】

また、暖房運転時において、四方弁２５は、室外熱交換器２１とアキュムレータ２４とを接続する。さらに、暖房運転時において、四方弁２５は、圧縮機２３の吐出口２３ｂと室内熱交換器４１とを接続する。これにより、圧縮機２３で圧縮された冷媒が室内熱交換器４１へ流れ、室外熱交換器２１で熱交換が行われた（蒸発した）冷媒がアキュムレータ２４へ流れる。

【0030】

第２の配管５２に設けられた第１の膨張弁３１は、例えば、電磁膨張弁である。なお、第１の膨張弁３１は、他の膨張弁であってもよい。第１の膨張弁３１は、開度を制御されることで、通過する冷媒の量を調節する。

【0031】

第１の配管に設けられた第１の開閉弁３３、第２の配管に設けられた第２の開閉弁３２は、例えば、手動の開閉弁である。第１の開閉弁３３及び第２の開閉弁３２は、例えば、工場等で、室外機１１の製造時等に室外機１１の第１の配管５１及び第２の配管５２に冷媒が充填された状態で閉弁される。そして、空気調和装置１０の設置時（室外機１１及び室内機１２の設置時）に、第１の開閉弁３３及び第２の開閉弁３２を開弁することで室外機１１側に充填された冷媒を室内機１２側にも充填し、設置作業を完了させる。したがって、第１の開閉弁３３及び第２の開閉弁３２は設置作業が完了した後、通常運転開始前に開弁状態を維持するように固定される。

【0032】

室内機１２の室内熱交換器４１は、冷媒の流れる方向に応じて、蒸発器として吸熱し、または凝縮器として放熱する。室内送風ファン４２は、室内熱交換器４１に向かって送風し、室内熱交換器４１と空気との熱交換を促進する。言い換えると、室内送風ファン４２は、室内熱交換器４１と熱交換する気流を生成する。

【0033】

制御装置１４は、例えば、室外制御装置１４ａと、室内制御装置１４ｂとを有する。室外制御装置１４ａと室内制御装置１４ｂとは、互いに電気配線により電気的に接続される。室外制御装置１４ａ及び室内制御装置１４ｂのうち少なくとも一方は、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）またはマイクロコントローラのような制御装置と、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）と、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）と、フラッシュメモリのような記憶装置とを有するコンピュータである。なお、制御装置１４は、この例に限られない。例えば、制御装置１４は、室外制御装置１４ａ及び室内制御装置１４ｂのうち一方のみを有してもよい。

【0034】

室外制御装置１４ａは、室外機１１の室外送風ファン２２、圧縮機２３、四方弁２５、第１の膨張弁３１、第２の膨張弁３４、第２のファン６２等を制御する。なお、室外制御装置１４ａは、制御ユニット７１に含まれてもよい。室内制御装置１４ｂは、室内機１２の室内送風ファン４２を制御する。

【0035】

制御装置１４が室外機１１及び室内機１２を制御することで、空気調和装置１０は、冷房運転、暖房運転、除湿運転、除霜運転、及び他の運転を行う。室内制御装置１４ｂは、例えば、リモートコントローラから信号を入力されてもよいし、通信装置を通じてスマートフォンのような情報端末から信号を入力されてもよい。

【0036】

図２は、空気調和装置１０の室外機１１の構成を示す例示的かつ模式的な正面図である。上述したように、室外機１１の外郭を構成する室外機筐体１１Ａは、例えば、金属製の直方体の箱型であり、屋外に設置される。室外機１１には、当該室外機１１と室内機１２との間を流れる冷媒を圧縮して循環させる圧縮機２３（不図示）と、室外熱交換器２１(不図示)に外気を供給して熱交換を促進させるための室外送風ファン２２（第１のファン）とを室外機筐体１１Ａ内に収容している。室外送風ファン２２は、駆動時に室外機筐体１１Ａの内部に設けられた室外熱交換器２１に対して室外機筐体１１Ａの後方から前方に向かう第１の方向（例えば、図２の紙面裏面から表面に向かう方向：図２中のＹ方向）に外気を流す。室外機筐体１１Ａは、背面、下面、側面等から室外送風ファン２２の吸引力によって外気の吸込みが可能で、吸い込まれる外気が室外熱交換器２１を通過する際に熱交換が行われる。

【0037】

室外機１１は、簡易的な隔壁により幅方向（Ｘ方向）に送風室１１Ｗと機械室１１Ｍに分離されている。なお、送風室１１Ｗと機械室１１Ｍとの間は隔壁で簡易的に区分けされているものの、空気は相互に流通可能である。送風室１１Ｗには、主として室外送風ファン２２や室外熱交換器２１等が収容されている。また、機械室１１Ｍには、図２において図示を省略した圧縮機２３やアキュムレータ２４等の他、第１の蓄熱材６１、第２のファン６２、放熱部材６３、制御ユニット７１等が配置されている。そして、空気調和装置１０が運転中の場合、圧縮機２３は、室内機１２が設置された室内温度と設定温度及び室外機１１が設置された戸外の外気温度等に応じて、冷媒配管１３を循環する冷媒が最適な状態になるように、圧縮駆動状態の切替制御を頻繁に調整している。圧縮機２３の制御状態の切り替えは、室外機１１を構成する機械室１１Ｍに配置された制御ユニット７１（室外制御装置１４ａ）によって実行される。

【0038】

上述したように圧縮機２３の運転状態の制御を行う制御ユニット７１には、スイッチング素子等の発熱電子部品が含まれる。そのため、制御ユニット７１は、室外送風ファン２２が吸い込む外気を用いた空冷による冷却構造を備える場合がある。例えば、図２示されるように、制御ユニット７１は、室外機筐体１１Ａにおいて送風室１１Ｗの外側の領域、つまり機械室１１Ｍに設けられている。詳細は図３で示すが、制御ユニット７１の近傍には、当該制御ユニット７１に対して室外送風ファン２２による送風方向である第１の方向と異なる第２の方向に外気を流すことが可能な室外送風ファン２２より小型の第２のファン６２が配置されている。第２のファン６２は、室外送風ファン２２（第１のファン）とは別に機能して、主として外気取入口１１Ａａから外気を取入れ（吸引して）制御ユニット７１の冷却を行う。外気取入口１１Ａａは、室外機筐体１１Ａの外壁の一部で第２のファン６２と対向しない位置に設けられ、第２のファン６２と連通している。第２のファン６２と外気取入口１１Ａａとの間には、専用の外気通風路が形成されていてもよいし、室外機１１を構成する部品で囲まれた領域を通風路として利用するようにしてもよい。外気取入口１１Ａａは、第２のファン６２の吸引力によって外気を吸込み制御ユニット７１の位置まで導ければ、いずれの位置に形成されてもよいが、制御ユニット７１に対して雨滴や雪等の水分の接触を回避しやすくするためには、設置位置を制限することが望ましい。例えば、外気取入口１１Ａａは、室外機筐体１１Ａにおいて第２のファン６２と対向する位置に配置された制御ユニット７１より底面側（図２中、－Ｚ方向）の下方領域に形成することが望ましい。

【0039】

図３は、室外機１１（空気調和装置１０）の第２のファン６２の配置及びその周辺の構造を示す例示的かつ模式的な断面図である。図３の場合、制御ユニット７１は、室外機筐体１１Ａの内壁の一部に固定されたブラケットに固定されて放熱部材６３に支持固定されている。放熱部材６３は、制御ユニット７１を接触支持する第１放熱面６３ａと、第２のファン６２が流す外気が接触する、第１放熱面と６３ａは異なる第２放熱面６３ｂとを有する。放熱部材６３は、アルミニュウム等の熱伝導率の高い金属等で構成され、制御ユニット７１と放熱部材６３の第１放熱面６３ａとの接触面には、熱伝導性の高い接続材料、例えば、熱伝導パテや熱伝導グリス、熱伝導シート等を介在させている。その結果、制御ユニット７１の冷却（放熱）をスムーズかつ効率的に行えるようにしている。また、放熱部材６３の第２放熱面６３ｂは、例えば、放熱フィン形状で構成され、制御ユニット７１から移動した熱の放熱及び放熱部材６３自体の冷却の効率を向上するようにしている。なお、放熱部材６３は、放熱性が確保できれば、その形状は適宜変更可能であり、例えば、放熱フィン形状を省略してもよいし、放熱フィン形状を他の形状に置き換えてもよい。また、制御ユニット７１と第２のファン６２との間に放熱部材６３を介在させることにより、仮に第２のファン６２によって流動する空気に水分や塵埃等が含まれていたとしても、直接制御ユニット７１に接触することを回避しやすくなる。その結果、制御ユニット７１を構成する電子部品等にショート等の不具合が発生することを軽減または回避することができる。

【0040】

また、図３に示されるように、放熱部材６３に効率的に外気を誘導し冷却効率を高められるように、放熱部材６３には第２のファン６２が隣接配置されている。第２のファン６２は、制御ユニット７１側と対向する第１の面６２ａと、当該第１の面６２ａと逆側の第２の面６２ｂとを備え、外気を第２の面６２ｂ側から第１の面６２ａ側に流し、放熱部材６３に外気を導入するようにしている。さらに、図３に示される室外機１１の場合、第２のファン６２の第２の面６２ｂに隣接した第１の蓄熱材６１が配置されている。第１の蓄熱材６１の内部には、室外機１１と室内機１２との間を流れる冷媒が循環する冷媒配管１３が配置されるとともに制御ユニット７１に向かって流れる外気が通過可能な貫通路６１ａが形成されている。第１の蓄熱材６１は、図１で説明したように、冷媒配管１３にバイパス配管５３を設け、低温の冷媒が供給され当該第１の蓄熱材６１が冷却される。

【0041】

前述したように、バイパス配管５３は、第１の配管５１と第２の配管５２とを接続する配管であり、第１の蓄熱材６１と第２の膨張弁３４とがバイパス配管５３に設けられている。バイパス配管５３を構成する第７の領域５３ａは、第２の配管５２の第５の領域５２ａと第１の蓄熱材６１を接続する。また、バイパス配管５３を構成する第８の領域５３ｂは、第１の蓄熱材６１と第１の配管５１の第２の領域５１ｂとを接続する。

【0042】

バイパス配管５３は、空気調和装置１０の冷房運転時等に、室外熱交換器２１から室内熱交換器４１に向かう途中で第１の膨張弁３１の通過により低温・低圧になった液冷媒の一部を第７の領域５３ａを介して第１の蓄熱材６１に導入し、第１の蓄熱材６１を冷却する。例えば、外気取入口１１Ａａから吸い込む空気の温度を測定し、その温度が例えば、４２℃以上になった場合に、第２の膨張弁３４を開弁制御して冷媒を第１の蓄熱材６１に導入して、当該第１の蓄熱材６１を冷却する。なお、室外機１１がマンションのバルコニー等で周囲に外壁等が存在する狭い場所に設置されている場合、外気温があまり高くない場合でも、前述したように室外機１１から排出された熱風により吸込み空気の温度が高くなる場合がある。したがって、第２の膨張弁３４を開弁制御の基準となる温度の測定は、制御ユニット７１の近傍で実施することが望ましい。

【0043】

図３に示されるように、第１の蓄熱材６１は、例えば、ブロック状の容器に潜熱蓄熱材を充填することで形成可能である。潜熱蓄熱材は、例えば、塩化カルシウムである。第１の蓄熱材６１は、他の潜熱蓄熱材を有してもよい。

【0044】

第１の蓄熱材６１は、冷媒配管１３の一部であるバイパス配管５３が、挿入領域５３ｐを介して貫通するとともに、バイパス配管５３（挿入領域５３ｐ）の貫通方向に沿う方向に延在し、バイパス配管５３（挿入領域５３ｐ）を囲むように複数の貫通路６１ａが配置されている。すなわち、貫通路６１ａは、バイパス配管５３に沿って図３の紙面表裏方向に延在する。なお、バイパス配管５３（挿入領域５３ｐ）と第１の蓄熱材６１の少なくとも一部とが接触する構成であれば、バイパス配管５３（挿入領域５３ｐ）と貫通路６１ａとの配置関係は適宜変更可能である。第１の蓄熱材６１を、挿入領域５３ｐを介して通過する低温の冷媒は、第１の蓄熱材６１を冷却するとともに、貫通路６１ａを通過する、第２のファン６２によって吸引される外気を冷却可能である。第１の蓄熱材６１の通過により冷却された外気は、第２のファン６２を通過し放熱部材６３に導かれ、放熱部材６３を冷却する。その結果、制御ユニット７１の冷却（放熱）を行うことができる。なお、図３では、バイパス配管５３の挿入領域５３ｐが二カ所に配置されている例を示しているが、これに限定されず、バイパス配管５３を３以上の配管に分岐させ、挿入領域５３ｐを増加させてもよい。また、挿入領域５３ｐの断面形状を円とした例を示しているが、第１の蓄熱材６１の冷却及び、貫通路６１ａを流れる空気の冷却が効率的に行えればよく、例えば、矩形でもよい。なお、貫通路６１ａの向きは、図３に示されるように、第２のファン６２の駆動により空気の流れ方向に沿うように形成することが望ましい。この場合、貫通路６１ａに効率的、かつ低負荷で外気を取り込むことが可能になり、冷却効率をより向上することができる。

【0045】

なお、制御ユニット７１（熱対策部品７１ａ）の良好な動作状態を維持するためには、冷却により適切な動作温度を維持することが必要になるが、冷却しすぎると、結露の原因になり、制御ユニット７１（熱対策部品７１ａ）に悪影響を及ぼすおそれがある。室外機１１の制御ユニット７１（熱対策部品７１ａ）は、一般的には、２５℃程度に維持することが望ましいことが、事前の試験等により認識されている。そこで、本実施形態のバイパス配管５３の場合、第７の領域５３ａ、すなわち、第２の配管５２と第１の蓄熱材６１との間に第２の膨張弁３４を備えている。第２の膨張弁３４は、第１の膨張弁３１と同様に、例えば、電磁膨張弁である。なお、第２の膨張弁３４は、他の膨張弁であってもよし、単に媒体の流量を調整（制御）する流量調整弁であってもよい。第２の膨張弁３４は、開度を制御されることで、通過する冷媒の量を調節する。例えば外気温や第１の蓄熱材６１の内部温度等に基づいて開閉量の制御を行い、第１の蓄熱材６１に流れ込む冷媒の流量を調整する。なお、結露が発生する温度は、室外機１１の周囲の環境（温度や湿度等）に応じて変化するので、第１の蓄熱材６１の目標温度についても室外機１１の周囲の環境に応じて変更可能としてもよい。例えば、アキュムレータ２４にもどる冷媒の温度を測定する温度センサＳｕの検出値をＳｕ値とし、室内熱交換器４１に内部温度を検出する温度センサＴ２の検出値をＴ２値とする。この場合、過熱度ＳＨ＝Ｓｕ値－Ｔ２値≧２℃となるように第１の膨張弁３１を制御して、第１の蓄熱材６１に流れる冷媒の温度の制御を行う。しかしながら、猛暑等で外気温度が高く過熱度ＳＨ≧２℃が実現し難い場合は、第２の膨張弁３４による流量制御により第１の蓄熱材６１の温度の調整を行ってもよい。

【0046】

また、猛暑時等の場合、室外機１１で十分な過冷却が困難な場合があり、制御ユニット７１（熱対策部品７１ａ）を第１の蓄熱材６１（冷媒）で十分に冷却することができないことがある。そこで、本実施形態の室外機１１は、第２の配管５２の第１の膨張弁３１とバイパス配管５３の第２の膨張弁３４との間に第２の蓄熱材９０を備えている。例えば、空気調和装置１０の非使用時（外出時や夜間等）に第２の蓄熱材９０を冷却しておく蓄冷運転を行い、空気調和装置１０の冷房運転時に冷媒をさらに冷却し、第１の蓄熱材６１の冷却不足を補うようにしてもよい。なお、第２の蓄熱材９０による冷媒の追加冷却は、室内熱交換器４１に流れる冷媒の温度も同様に下げる。その結果、猛暑時等でも室内機１２の冷房効率が低下する現象を軽減することが可能になる。

【0047】

なお、蓄冷運転を行う場合は、室内機１２（室内熱交換器４１）に冷媒を流しても流さなくてもよい。室内機１２（室内熱交換器４１）に冷媒を流す場合、室内送風ファン４２を停止または微弱運転する。その結果、室内機１２を設置した室内の温度変化を抑制しつつ、蓄冷動作を実現することができる。室内機１２（室内熱交換器４１）に冷媒を流さない場合は、例えば、第１の開閉弁３３及び第２の開閉弁３２を利用する。上述の説明では、第１の開閉弁３３及び第２の開閉弁３２は、空気調和装置１０の設置工事の際に冷媒を室内熱交換器４１に充填することのみに利用する手動開閉弁とする例を示した。一方、第１の開閉弁３３及び第２の開閉弁３２を蓄冷運転に流用する場合、当該第１の開閉弁３３及び第２の開閉弁３２を制御可能な自動開閉弁（電磁弁等）として、蓄冷運転時に、第１の開閉弁３３及び第２の開閉弁３２を閉弁する。その結果、室外機１１が冷房運転を行っても冷媒は、室内機１２側に流れず、第２の蓄熱材９０及び第１の蓄熱材６１を効率的に冷却し蓄冷を実現することができる。なお、この場合、冷媒を室内機１２の室内熱交換器４１に流して熱交換が行われる場合に比べて冷媒の温度上昇を抑制することができるため、圧縮機２３の駆動量も軽減できて、省エネルギー運転、静音運転等が可能になる。なお、第２の蓄熱材９０の設置は必須ではなく、例えば、冷媒配管１３を循環する冷媒の量が十分にあり冷却能力が十分に確保できる場合や第１の蓄熱材６１の蓄冷性能が十分に確保できる場合は、第２の蓄熱材９０を省略してもよい。

【0048】

前述したように、第２のファン６２によって流動する外気は、主として外気取入口１１Ａａから導入される。前述したように、制御ユニット７１に雨滴や雪等の水分が接触することは好ましくないため、外気取入口１１Ａａは、例えば、斜め下方に傾斜したルーバを備える。その結果、雨滴や雪が外気取入口１１Ａａから進入することをさらに抑制している。しかしながら、細かい雨滴や雪は外気とともに上昇方向へ移動する可能性があり、斜め下向きのルーバを通過してしまう場合がある。そこで、本実施形態の室外機１１（空気調和装置１０）は、外気取入口１１Ａａと第２のファン６２（第１の蓄熱材６１）とが連通する連通領域ＷＲの一部に、風当て部８０が設けられている。風当て部８０は、例えば、外気取入口１１Ａａからの流れ込む外気を衝突させてから第２のファン６２側に流れることを許容する。つまり、外気取入口１１Ａａを通過した雨滴や雪等を風当て部８０に衝突させることで捕集し、雨滴や雪が除去（軽減）された外気（空気）のみが第２のファン６２側に流れるようにしている。

【0049】

風当て部８０は、図４に拡大断面図で示されるように、断面が例えば略Ｌ字形状であり、例えば、薄板の曲げ加工や溶接等に形成され、返し領域８０ａ、衝突領域８０ｂ、誘導領域８０ｃ等を含んでいる。外気Ｗに含まれる雨滴や雪等は、衝突領域８０ｂや返し領域８０ａに接触することにより、当該衝突領域８０ｂや返し領域８０ａに捕集される。捕集された雨滴や雪等の水分は、例えば誘導領域８０ｃに付着し集合体Ｄとなったり、空中で相互に衝突し結合して集合体Ｄとなったりする。自重の重くなった集合体Ｄは、外気Ｗの流れに逆らい自重により落下し、室外機筐体１１Ａの底面側領域に設けられたドレン（不図示）に溜められたり、直接、室外機筐体１１Ａの外壁の隙間から排出されたりする。なお、風当て部８０の衝突領域８０ｂや返し領域８０ａには、スポンジや繊維材等で形成される吸湿部材を貼り付けておいてもよく、水分の捕集効率を向上するようにしてもよい。なお、図４においては、断面が略Ｌ字形状の風当て部８０を示しているが、通風領域ＷＲに侵入した外気Ｗを、一旦、衝突させることができれば、形状は適宜選択可能であり、同様の効果を得ることができる。

【0050】

このように、図３に示す本実施形態の空気調和装置１０（室外機１１）は、第２のファン６２によって、取り入れた外気を第１の蓄熱材６１によって冷却した後、放熱部材６３に支持された制御ユニット７１側に供給するため、制御ユニット７１の効率的な冷却が可能になる。

【0051】

図５は、空気調和装置１０における第２のファン６２の配置及びその周辺の部材の他の構造を示す例示的かつ模式的な断面図である。

【0052】

図５に示される構造の場合、制御ユニット７１を支持する放熱部材６３Ａに第１の蓄熱材６１を接触させ、その背面（上流側）に第２のファン６２を配置している。つまり、第２のファン６２を通過した外気が冷却され、直接放熱部材６３Ａを冷却するように構成されている。なお、図５においては、一例として第１の蓄熱材６１と第２のファン６２とを密着態様で示しているが、第２のファン６２を通過する外気Ｗが第１の蓄熱材６１に提供できれば適宜配置変更可能であり、例えば、第１の蓄熱材６１と第２のファン６２との間に隙間が形成されていてもよく、同様の効果を得ることができる。

【0053】

第１の蓄熱材６１の構成は、図３で説明した構成と実質的に同じであり、冷媒配管１３との接続も同様である。すなわち、第１の蓄熱材６１は、バイパス配管５３の挿入領域５３ｐが貫通するとともに、バイパス配管５３（挿入領域５３ｐ）の貫通方向に沿う方向に延在し、バイパス配管５３（挿入領域５３ｐ）を囲むように複数の貫通路６１ａが配置されている。図５の場合、放熱部材６３Ａは、放熱フィンを備えない板形状の部材であり、制御ユニット７１と接触する第１放熱面６３Ａａの逆側の面である第２放熱面６３Ａｂが第１の蓄熱材６１に接触している。その結果、第１の蓄熱材６１に形成された貫通路６１ａは、放熱部材６３Ａ側が封止され、溝形状となる。したがって、貫通路６１ａは、バイパス配管５３に沿って図５の紙面表裏方向に延在する溝部となる。なお、バイパス配管５３（挿入領域５３ｐ）と第１の蓄熱材６１の少なくとも一部とが接触する構成であれば、バイパス配管５３（挿入領域５３ｐ）と貫通路６１ａ（溝部）との配置関係は適宜変更可能である。したがって、第１の蓄熱材６１は、放熱部材６３を介して、制御ユニット７１を支持することになる。放熱部材６３Ａは、放熱部材６３と同様に、例えば、アルミニュウム等の熱伝導率の高い金属等であり、放熱部材６３Ａと制御ユニット７１の接触面及び放熱部材６３Ａと第１の蓄熱材６１の接触面には、熱伝導性の高い接続材料、例えば、熱伝導パテや熱伝導グリス、熱伝導シート等を介在させて、制御ユニット７１の冷却（放熱）をスムーズかつ効率的に行えるようにしている。

【0054】

図５に示されるように、第１の蓄熱材６１は、放熱部材６３Ａの第２放熱面６３Ａｂ（非接続）側を第２のファン６２の第１の面６２ａ（室外機１１の外気取入口１１Ａａ）に向けて設置され、貫通路６１ａに外気Ｗ（空気流）が直接入り込むようにされている。その結果、第２のファン６２の第２の面６２ｂ側から導入された外気Ｗは流速を増しながら第１の蓄熱材６１に供給される。そして、第１の蓄熱材６１を貫通するバイパス配管５３（挿入領域５３ｐ）の冷媒は、流速を増して貫通路６１ａを流れる外気Ｗを冷却するとともに、第１の蓄熱材６１自身を冷却する。一端側が放熱部材６３Ａによって封止された貫通路６１ａを流れる冷却された空気流は、貫通路６１ａに沿って、図５の紙面表裏方向に流れ、放熱部材６３Ａを介して制御ユニット７１から熱を効率的に奪い貫通路６１ａから排出される。第１の蓄熱材６１の内部を紙面表裏方向に冷却された空気を流動させることにより、第１の蓄熱材６１及び放熱部材６３Ａ、さらには、制御ユニット７１の冷却を効率的に行うことができる。なお、図５の場合も、バイパス配管５３の挿入領域５３ｐが二カ所に配置されている例を示しているが、これに限定されず、バイパス配管５３を３以上の配管に分岐させ、挿入領域５３ｐを増加させてもよい。また、挿入領域５３ｐの断面形状を円とした例を示しているが、第１の蓄熱材６１の冷却及び、貫通路６１ａを流れる空気の冷却が効率的に行えればよく、例えば、矩形でもよい。また、図５では、貫通路６１ａは、第１の蓄熱材６１を貫通して放熱部材６３Ａまで達している（第１の蓄熱材６１の厚み方向に貫通している）例を示した。別の実施形態では、溝形状として、第１の蓄熱材６１を貫通せず、第１の蓄熱材６１の厚み方向の途中までの深さで止まるように形成されていてもよい。この場合、第１の蓄熱材６１の剛性を向上することができる。

【0055】

図５の場合、説明のため、制御ユニット７１より大きな載置面積を有する第１の蓄熱材６１を示しているが、第１の蓄熱材６１は、必ずしも制御ユニット７１より大きくする必要はない。例えば、制御ユニット７１に実装される電子部品は、その特性は既知なので、どの部分に実装した電子部品が制御ユニット７１の動作に影響を及ぼす可能性のある熱対策部品であるか、また、どの部品が熱に弱い部品であるか等、熱対策（冷却対策）が必要な熱対策部品７１ａであるかは予め試験等により認識することができる。そこで、第１の蓄熱材６１に対して制御ユニット７１を配置する場合、熱対策部品７１ａの実装領域が、第１の蓄熱材６１の少なくとも一部と対向するように配置するようにしてもよい。つまり、熱対策部品７１ａにポイントを絞って冷却することが可能となり、第１の蓄熱材６１の小型化、すなわち、第１の蓄熱材６１に供給する冷媒量の低減に寄与しつつ、熱対策部品７１ａ（制御ユニット７１）の冷却を効率的に行うことができる。なお、第１の蓄熱材６１による、より効率的な制御ユニット７１の冷却を行うために、第１の蓄熱材６１の内部を貫通するバイパス配管５３（挿入領域５３ｐ）の分布や挿入領域５３ｐの管径を制御ユニット７１の発熱分布に応じて決定するようにしてもよい。なお、図３に示す構成の場合も同様であり、第１の蓄熱材６１や第２のファン６２の大きさ、冷却空気を供給する位置等を適宜変更し、熱対策部品７１ａにポイントを絞って冷却するようにしてもよく、同様の効果を得ることができる。

【0056】

図６は、制御ユニット７１を冷却するための簡易な構成示す冷媒系統図であり、第２のファン６２によってのみ、制御ユニット７１及び放熱部材６３Ｂを冷却する例示的かつ模式的な図である。

【0057】

図６の場合、制御ユニット７１を冷却するために冷媒を利用しないため、バイパス配管５３や第２の蓄熱材９０、第２の膨張弁３４等は省略されている。制御ユニット７１を支持する放熱部材６３Ｂは、図５に示した放熱部材６３Ａと同様である。また、他の例では、図３に示す放熱フィン付きの放熱部材６３と同様な構成してもよい。この場合、図６に示す構成の場合、第１の蓄熱材６１が省略されているため、第１の蓄熱材６１を利用する場合に比べて、制御ユニット７１の冷却能力は、低下するが、制御ユニット７１の冷却を行いつつも、冷媒配管１３を含め室外機１１の全体構成が簡略化され、コスト軽減やメンテナンスの簡略化に寄与することができる。

【0058】

なお、上述したいずれの構成においても、制御ユニット７１を冷却するための構造は、室外機１１（機械室１１Ｍ）内のいずれの位置に配置してもよいが、上述したように、雨滴や雪等の水分の影響を回避し易くするためには、外気取入口１１Ａａより上方の位置に設置することが望ましい。また、図３に示されるように、室外機１１（機械室１１Ｍ）において、前面側(図３中、＋Ｙ方向側)に配置することが望ましい。これは、室外機１１において、背面側（図３中、－Ｙ方向側）に比べて、前面側の方が空気温度は低いとう実験結果に基づくものである。したがって、図６に示すように、第２のファン６２によってのみ制御ユニット７１を冷却する場合は、制御ユニット７１及び第２のファン６２は、外気取入口１１Ａａの上方かつ室外機１１の前面側に配置することで、制御ユニット７１の温度対策を容易に行うことができる。なお、図３の構成の場合、外気取入口１１Ａａは、室外機筐体１１Ａの前面に設けているが、例えば、室外機筐体１１Ａの側面で且つ前面に近い位置に形成してもよく、同様な効果を得ることができる。また。上述したように、室外機１１から排出される熱交換後の温風（熱風）が遮蔽物で拡散を阻まれたり、室外機１１の周囲で滞留したりしないような場合、すなわち、室外機１１が比較的開放された空間に設置されている場合、外気取入口１１Ａａの形成位置の選択自由度は増加し、例えば、室外機１１の底面や背面でもよい。また、雨滴や雪等が外気取入口１１Ａａから侵入することを回避する構造を備える場合、外気取入口１１Ａａを室外機１１の上面に設けることも可能である。

【0059】

以上説明された実施形態に係る空気調和装置１０は、室外機筐体１１Ａと、送風室１１Ｗと、制御ユニット７１と、第２のファン６２と、外気取入口１１Ａａと、を備える。送風室１１Ｗは、室外機筐体１１Ａの内部に設けられた室外熱交換器２１に対して室外機筐体１１Ａの後方から前方に向かう第１の方向（＋Ｙ方向）に外気Ｗを流すための室外送風ファン２２（第１のファン）を備える。制御ユニット７１は、室外機筐体１１Ａにおいて送風室１１Ｗの外側の領域に設けられて室外機１１の制御を行う。第２のファン６２は、制御ユニット７１に対して第１の方向と異なる第２の方向（－Ｙ方向）に外気Ｗを流す、室外送風ファン２２（第１のファン）より小型のファンである。外気取入口１１Ａａは、室外機筐体１１Ａの外壁の一部で第２のファン６２と対向しない位置に設けられて第２のファンと連通する。この構成によれば、例えば、室外機１１の内部に設けられた制御ユニット７１をより効率的に冷却しやすい空気調和装置１０を提供することができる。

【0060】

また、空気調和装置１０の外気取入口１１Ａａは、室外機筐体１１Ａにおいて第２のファン６２と対向する位置に配置された制御ユニット７１より底面側の下方領域に形成されてもよい。この構成によれば、例えば、仮に外気取入口１１Ａａから雨滴や雪等の水分や塵埃等が侵入しても制御ユニット７１まで至ることを軽減または抑制することができる。

【0061】

また、空気調和装置１０は、例えば、外気取入口１１Ａａと第２のファン６２とが連通する連通領域ＷＲの一部に、外気取入口１１Ａａから流れ込む外気Ｗが当たる風当て部８０が設けられていてもよい。この構成によれば、例えば、仮に外気取入口１１Ａａから雨滴や雪等の水分が侵入しても制御ユニット７１まで至ることをより確実に軽減または抑制することができる。

【0062】

また、空気調和装置１０は、例えば、制御ユニット７１側に対して外気Ｗを流す第２のファン６２の制御ユニット７１側と対向する第１の面６２ａ側と、当該第１の面６２ａ側と逆側の第２の面６２ｂ側の少なくとも一方に、内部に冷媒が循環する冷媒配管１３（挿入領域５３ｐを貫通するバイパス配管５３）が配置されるとともに制御ユニット７１に向かって流れる外気Ｗが通過可能な貫通路６１ａが形成された第１の蓄熱材６１を備えてもよい。この構成によれば、例えば、第２のファン６２によって流動する外気Ｗの冷却を効率的に行うことが可能になり、制御ユニット７１の冷却をより確実かつ効果的に行うことができる。

【0063】

また、空気調和装置１０の第１の蓄熱材６１は、制御ユニット７１の少なくとも一部に接触するようにしてもよい。この構成によれば、例えば、より効果的に制御ユニット７１の冷却を行うことができる。

【0064】

また、空気調和装置１０は、例えば、制御ユニット７１を接触支持する第１放熱面６３ａと、第２のファン６２が流す外気Ｗが接触する第１放熱面６３ａとは異なる第２放熱面６３ｂとを有する放熱部材６３を備えてもよい。この構成によれは、例えば、制御ユニット７１の放熱効率を向上させることができるとともに、仮に外気Ｗに水分や塵埃等が含まれていたとしても、その外気Ｗが直接制御ユニット７１に接触すること回避することができる。

【0065】

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0066】

１０…空気調和装置、１１…室外機、１１Ａ…室外機筐体、１１Ａａ…外気取入口、１２…室内機、１３…冷媒配管、１４…制御装置、２１…室外熱交換器、２２…室外送風ファン（第１のファン）、２３…圧縮機、５１…第１の配管、５２…第２の配管、５３…バイパス配管、６１…第１の蓄熱材、６１ａ…貫通路、６２…第２のファン、６３…放熱部材、７１…制御ユニット、８０…風当て部。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】