特開 2025-19435 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】P2025019435

(43)【公開日】2025-02-07

(54)【発明の名称】空気調和装置

(51)【国際特許分類】

   F25B 1/00 20060101AFI20250131BHJP

   F25B 43/00 20060101ALI20250131BHJP

   F24F 1/24 20110101ALI20250131BHJP

【ＦＩ】

F25B1/00 321L

F25B1/00 311C

F25B43/00 L

F24F1/24

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023123049

(22)【出願日】2023-07-28

(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】田中 稜

(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、室外熱交換器と、室内熱交換器と、第１の配管と、第２の配管と、圧縮機と、第１の四方弁と、第２の四方弁と、気液分離器と、膨張弁と、冷却用熱交換器と、エジェクタと、第３の配管と、を備える。冷却用熱交換器は、第１の配管において圧縮機の吸入口に接続されて、室外機に設けられて当該室外機を制御する制御ユニットを冷却する。エジェクタは、第１の配管に設けられ、気液分離器の第３の開口から冷媒が流入する第１の流入口と、第１の四方弁から冷媒が流入する第２の流入口と、冷却用熱交換器に第１の流入口から流入した冷媒と第２の流入口から流入した冷媒とを混合させて流出させる流出口と、を備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

室外機に設けられた室外熱交換器と、
室内機に設けられた室内熱交換器と、
前記室内熱交換器と前記室外熱交換器とを接続し、冷媒が流れる、第１の配管と、
前記室外熱交換器と前記室内熱交換器とを接続し、前記冷媒が流れる、第２の配管と、
前記第１の配管に設けられ、前記冷媒を吸入する吸入口と、前記冷媒を吐出する吐出口と、を有する圧縮機と、
前記第１の配管に設けられ、前記冷媒が流れる方向を変更可能な第１の四方弁と、
前記第２の配管に設けられ、前記冷媒が流れる方向を変更可能な第２の四方弁と、
前記第２の配管に設けられ、前記第２の四方弁と接続されて前記冷媒が流入可能な第１の開口と、前記第２の四方弁に接続されて液状の前記冷媒が流出可能な第２の開口と、前記第１の配管に少なくとも液状の前記冷媒を流出可能な第３の開口と、が設けられた気液分離器と、
前記気液分離器の前記第２の開口と前記第２の四方弁との間に設けられた膨張弁と、
前記第１の配管において前記圧縮機の前記吸入口に接続されて、前記室外機に設けられて当該室外機を制御する制御ユニットを冷却する冷却用熱交換器と、
前記第１の配管に設けられ、前記気液分離器の前記第３の開口から冷媒が流入する第１の流入口と、前記第１の四方弁から前記冷媒が流入する第２の流入口と、前記冷却用熱交換器に前記第１の流入口から流入した前記冷媒と前記第２の流入口から流入した前記冷媒とを混合させて流出させる流出口と、を備える、エジェクタと、
前記気液分離器の第３の開口と前記エジェクタの第１の流入口とを接続する第３の配管と、
を備える、空気調和装置。

【請求項2】

前記冷却用熱交換器は、前記制御ユニットに含まれる電子部品と接触している、請求項１に記載の空気調和装置。

【請求項3】

前記室外熱交換器は、冷媒が通過する冷媒管と当該冷媒管が貫通する熱交換フィンとを備え、
前記冷却用熱交換器は、放熱フィンを備えるとともに、前記流出口から流出する冷媒が前記冷媒管の一部に流れ、当該冷媒管に前記放熱フィンを接触させる、請求項１に記載の空気調和装置。

【請求項4】

前記室外機は、
前記室外熱交換器と当該室外熱交換器に空気を供給するファンとを含む主風路と、
前記主風路とは独立した風路であって、前記制御ユニットに含まれる電子部品と冷却用熱交換器とを含む冷却用風路と、
を備える、請求項１に記載の空気調和装置。

【請求項5】

前記冷却用風路の空気取り入れ口は、前記冷却用風路の孔形状の内部側から端部側に向かって広がるベルマウス形状である、請求項４に記載の空気調和装置。

【請求項6】

前記冷却用風路は、冷却風用ファンを備える、請求項４または請求項５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い。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。このような状況でショートサーキットが形成されると、制御ユニット（電子部品等）の冷却が十分に行われず、制御ユニットの温度が上昇する場合があった。また、ショートサーキットが形成されない場合でも、制御ユニットは、なるべく高温にならないよう冷却することが望ましい。

【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、室外熱交換器と、室内熱交換器と、第１の配管と、第２の配管と、圧縮機と、第１の四方弁と、第２の四方弁と、気液分離器と、膨張弁と、冷却用熱交換器と、エジェクタと、第３の配管と、を備える。室外熱交換器は、室外機に設けられる。室内熱交換器は、室内機に設けられる。第１の配管は、前記室内熱交換器と前記室外熱交換器とを接続し、冷媒が流れる。第２の配管は、前記室外熱交換器と前記室内熱交換器とを接続し、前記冷媒が流れる。圧縮機は、前記第１の配管に設けられ、前記冷媒を吸入する吸入口と、前記冷媒を吐出する吐出口と、を有する。第１の四方弁は、前記第１の配管に設けられ、前記冷媒が流れる方向を変更可能である。第２の四方弁は、前記第２の配管に設けられ、前記冷媒が流れる方向を変更可能である。気液分離器は、前記第２の配管に設けられ、前記第２の四方弁と接続されて前記冷媒が流入可能な第１の開口と、前記第２の四方弁に接続されて液状の前記冷媒が流出可能な第２の開口と、前記第１の配管に少なくとも液状の前記冷媒を流出可能な第３の開口と、が設けられている。膨張弁は、前記気液分離器の前記第２の開口と前記第２の四方弁との間に設けられる。冷却用熱交換器は、前記第１の配管において前記圧縮機の前記吸入口に接続されて、前記室外機に設けられて当該室外機を制御する制御ユニットを冷却する。エジェクタは、前記第１の配管に設けられ、前記気液分離器の前記第３の開口から冷媒が流入する第１の流入口と、前記第１の四方弁から前記冷媒が流入する第２の流入口と、前記冷却用熱交換器に前記第１の流入口から流入した前記冷媒と前記第２の流入口から流入した前記冷媒とを混合させて流出させる流出口と、を備える。第３の配管は、前記気液分離器の第３の開口と前記エジェクタの第１の流入口とを接続する。

【0007】

また、空気調和装置の前記冷却用熱交換器は、例えば、前記制御ユニットに含まれる電子部品と接触していてもよい。

【0008】

また、空気調和装置の前記室外熱交換器は、例えば、冷媒が通過する冷媒管と当該冷媒管が貫通する熱交換フィンとを備え、前記冷却用熱交換器は、放熱フィンを備えるとともに、前記流出口から流出する冷媒が前記冷媒管の一部に流れ、当該冷媒管に前記放熱フィンを接触させるようにしてもよい。

【0009】

また、空気調和装置の前記室外機は、例えば、前記室外熱交換器と当該室外熱交換器に空気を供給するファンとを含む主風路と、前記主風路とは独立した風路であって、前記制御ユニットに含まれる電子部品と冷却用熱交換器とを含む冷却用風路と、を備えてもよい。

【0010】

また、空気調和装置の前記冷却用風路の空気取り入れ口は、例えば、前記冷却用風路の孔形状の内部側から端部側に向かって広がるベルマウス形状であってもよい。

【0011】

また、空気調和装置の前記冷却用風路は、例えば、冷却風用ファンを備えてもよい。

【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であり、併せて冷房運転時の冷媒の流れ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冷媒系統図であり、併せて暖房運転時の冷媒の流れを示す例示的かつ模式的な図である。

【図3】図３は、実施形態に係る空気調和装置の室外機に搭載されるエジェクタの構成を説明する例示的かつ模式的な断面図である。

【図4】図４は、実施形態に係る空気調和装置の制御装置およびその制御装置によって制御される構成を示す例示的かつ模式的なブロック図である。

【図5】図５は、第１実施形態に係る空気調和装置の室外機の構成および冷却用熱交換器の配置位置を示す例示的かつ模式的な図である。

【図6】図６は、図５に示す冷却用熱交換器の構成および制御ユニット（電子部品）の冷却構造を示す例示的かつ模式的な断面図である。

【図7】図７は、第２実施形態に係る空気調和装置の室外機の構成および冷却用熱交換器の配置位置を示す例示的かつ模式的な図である。

【図8】図８は、図７に示す室外機の構成を示す例示的かつ模式的な上面図である。

【図9】図９は、図８のＡ－Ａ断面を示す例示的かつ模式的な構成図である。

【図10】図１０は、第３実施形態に係る空気調和装置の室外機の構成および冷却用熱交換器の配置位置を示す例示的かつ模式的な図である。

【図11】図１１は、図１０に示す冷却用熱交換器の構成を示す例示的かつ模式的な断面図である。

【図12】図１２は、第４実施形態に係る空気調和装置の室外機の構成および冷却用熱交換器の配置位置を示す例示的かつ模式的な図である。

【図13】図１３は、図１２に示す冷却用熱交換器を備えるベルマウス付きの冷却用風路のおよび制御ユニット（電子部品）の冷却構造を示す例示的かつ模式的な図である。

【図14】図１４は、冷却用風路がベルマウスを備えない場合に圧力損失が発生する場合を示す例示的かつ模式的な比較図である。

【図15】図１５は、図１３に示す冷却用風路の変形例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１５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およ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。構成要素およびその説明は、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。なお、図１は、冷房運転時の冷媒の流れを示す例示的かつ模式的な図であり、図２は、暖房運転時の冷媒の流れを示す例示的かつ模式的な図である。

【0015】

図１、図２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。なお、図１と図２は、冷媒の流れる方向が異なるのみで、各構成は同じである。

【0016】

図１、図２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。

【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と、圧縮機２３と、アキュムレータ２４と、第１の四方弁２５と、第２の四方弁２６と、エジェクタ２７と、気液分離器２８と、膨張弁２９と、冷却用熱交換器３０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、第３の配管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、第１の四方弁２５、エジェクタ２７、冷却用熱交換器３０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、第５の領域５１ｅ、第６の領域５１ｆを有する。第１の領域５１ａは、第１の四方弁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、第１の四方弁２５とエジェクタ２７の第２の流入口２７ｂとを接続する配管領域である。第３の領域５１ｃは、第１の四方弁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、第１の四方弁２５と圧縮機２３の吐出口２３ｂとを接続する配管領域である。第５の領域５１ｅは、エジェクタ２７の流出口２７ｃと冷却用熱交換器３０の流入口３０ａとを接続する配管領域である。第６の領域５１ｆは、冷却用熱交換器３０の流出口３０ｂとアキュムレータ２４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２の四方弁２６、気液分離器２８、膨張弁２９は、第２の配管５２に設けられる。第２の配管５２は、第７の領域５２ａ、第８の領域５２ｂ、第９の領域５２ｃ、第１０の領域５２ｄ、第１１の領域５２ｅを有する。第７の領域５２ａは、室外熱交換器２１と第２の四方弁２６とを接続する配管領域である。第８の領域５２ｂは、第２の四方弁２６と気液分離器２８の第１の開口２８ａとを接続する配管領域である。第９の領域５２ｃは、気液分離器２８の第２の開口２８ｂと膨張弁２９とを接続する配管領域である。第１０の領域５２ｄは、膨張弁２９と第２の四方弁２６とを接続する配管領域である。第１１の領域５２ｅは、第２の四方弁２６と室内熱交換器４１とを接続する配管領域である。

【0022】

第３の配管５３は、気液分離器２８の第３の開口（液用第３の開口２８ｃ、ガス用第３の開口２８ｄ）とエジェクタの第１の流入口２７ａとを接続する配管領域である。第３の配管５３は、第１２の領域５３ａ、第１３の領域５３ｂを有する。第１２の領域５３ａは、気液分離器２８の液用第３の開口２８ｃとエジェクタの第１の流入口２７ａとを接続する配管領域である。また、第１３の領域５３ｂは、気液分離器２８のガス用第３の開口２８ｄとエジェクタの第１の流入口２７ａとを接続する配管領域である。つまり、気液分離器２８で気液分離された冷媒のうち液冷媒の一部は、膨張弁２９に供給される。また、気液分離器２８で気液分離された冷媒のうち液冷媒の一部と分離されたガス冷媒は、エジェクタ２７の第１の流入口２７ａに、液ガスの状態で供給される。なお、図１、図２において、第３の配管５３は、液冷媒用の第１２の領域５３ａとガス冷媒用の第１３の領域５３ｂを分けた構成としたが、液ガス二相の冷媒をエジェクタの第１の流入口２７ａの供給する単一の液ガス用の配管領域を有するものとしてもよい。この場合、第１２の領域５３ａと第１３の領域５３ｂとのいずれか一方の配管領域が省略可能となり、第３の配管５３のシンプル化に寄与することができる。

【0023】

図１に示されるように、空気調和装置１０の冷房運転および除湿運転時において、冷媒は、第１の配管５１を通って室内熱交換器４１からエジェクタ２７、冷却用熱交換器３０、アキュムレータ２４、圧縮機２３を介して、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から気液分離器２８、膨張弁２９を介して、室内熱交換器４１へ流れる。また、図２に示されるように、空気調和装置１０の暖房運転において、冷媒は、第１の配管５１を通って室外熱交換器２１からエジェクタ２７、冷却用熱交換器３０、アキュムレータ２４、圧縮機２３を介して、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から気液分離器２８を介して、膨張弁２９を介して、室外熱交換器２１へ流れる。なお、気液分離器２８に一時的に貯留された液ガス状態の冷媒は、エジェクタ２７を介して第１の配管５１に流れ、さらに冷却用熱交換器３０、アキュムレータ２４を介して圧縮機２３に戻される。

【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、ガス状の冷媒と液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を通過したガス状の冷媒を吸入口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】

第１の四方弁２５は、圧縮機２３の吐出口２３ｂと、室外熱交換器２１と、エジェクタ２７の第２の流入口２７ｂと、室内熱交換器４１と、に接続される。第１の四方弁２５は、暖房運転時と冷房運転時（除湿運転時）とで、圧縮機２３の吐出口２３ｂと、室外熱交換器２１と、エジェクタ２７の第２の流入口２７ｂと、室内熱交換器４１と、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】

冷房運転時および除湿運転時において、第１の四方弁２５は、圧縮機２３の吐出口２３ｂを室外熱交換器２１に接続し、高温高圧のガス状の冷媒を凝縮器として機能する室外熱交換器２１に供給する。室外熱交換器２１で熱交換された冷媒は、第２の四方弁２６、気液分離器２８を介して膨張弁２９に供給され、膨張弁２９の膨張作用により低温低圧の冷媒に変化し、第２の四方弁２６を介して、蒸発器として機能する室内熱交換器４１に流れる。そして、室内熱交換器４１で熱交換が行われ、冷房運転時には、室内に向けて冷風を放出する。また、除湿運転時には結露（結露水）を発生させるとともに結露水を回収して除湿を行う。冷房運転時および除湿運転時において、第１の四方弁２５は、室内熱交換器４１とエジェクタ２７の第２の流入口２７ｂとを接続し、室内熱交換器４１から吐出される低温低圧のガス状の冷媒をエジェクタ２７に吸引流として供給する。エジェクタ２７に供給された吸引流は、エジェクタ２７に気液分離器２８から供給される気液二相状態の冷媒（駆動流）と混合される。エジェクタ２７におけるエジェクタ効果により温度調整および昇圧された状態の冷媒は蒸発器として機能する冷却用熱交換器３０でガス化されて圧縮機２３に戻される。冷却用熱交換器３０で熱交換が行われる際に、制御ユニット（電子部品）の冷却を行う。

【0029】

また、暖房運転時において、図２に示されるように、第１の四方弁２５は、圧縮機２３の吐出口２３ｂと室内熱交換器４１とを接続し、高温高圧の気体状の冷媒を凝縮器として機能する室内熱交換器４１に供給する。暖房運転時には、室内に向けて温風を放出する。室内熱交換器４１で熱交換（凝縮）された冷媒は、第２の四方弁２６を介して気液分離器２８に供給され、分離された液状の冷媒は、膨張弁２９の膨張作用により低温低圧の冷媒に変化し、第２の四方弁２６を介して、蒸発器として機能する室外熱交換器２１に流れる。そして、室外熱交換器２１で熱交換が行われた（蒸発した）冷媒は、第１の四方弁２５を介してエジェクタ２７の第２の流入口２７ｂに吸引流として供給する。エジェクタ２７に供給された吸引流は、エジェクタ２７に気液分離器２８から供給される気液二相状態の冷媒（駆動流）と混合される。エジェクタ２７におけるエジェクタ効果により温度調整および昇圧された状態の冷媒は蒸発器として機能する冷却用熱交換器３０でガス化されて圧縮機２３に戻される。冷却用熱交換器３０で熱交換が行われる際に、制御ユニット（電子部品）の冷却を行う。

【0030】

第２の四方弁２６は、室内熱交換器４１と、膨張弁２９と、室外熱交換器２１と、気液分離器２８の第１の開口２８ａに接続される。第２の四方弁２６は、冷房運転時（除湿運転時）と暖房運転時とで、室内熱交換器４１と、膨張弁２９と、室外熱交換器２１と、気液分離器２８の第１の開口２８ａ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。なお、第２の四方弁２６としては、一般的な四方弁に限らず、冷媒の流れる方向を変更できれば、その他の構成の弁であってもよい。例えば、４つの逆止弁を環状に繋いだブリッジ回路で置き替えてもよい。なお、第２の四方弁としてブリッジ回路を採用した場合は、後述する第２の四方弁駆動回路は省略が可能である。

【0031】

冷房運転時または除湿運転時において、図１に示さるように、第２の四方弁２６は、室内熱交換器４１と膨張弁２９とを接続し、膨張弁２９での膨張の結果として低温低圧になった液状の冷媒を室内熱交換器４１に供給する。また、第２の四方弁２６は、室外熱交換器２１と気液分離器２８の第１の開口２８ａとを接続することにより、室外熱交換器２１での熱交換の結果として中温高圧になった液状の冷媒を気液分離器２８の第１の開口２８ａに供給する。

【0032】

また、暖房運転時において、図２に示されるように、第２の四方弁２６は、室内熱交換器４１と気液分離器２８の第１の開口２８ａを接続し、室内熱交換器４１で熱交換の結果として凝縮した中温高圧の液状の冷媒を気液分離器２８の第１の開口２８ａに供給する。また、第２の四方弁２６は、膨張弁２９と室外熱交換器２１を接続することで、膨張弁２９の膨張作用により低圧低温になった液状の冷媒を室外熱交換器２１に供給する。

【0033】

気液分離器２８は、第２の配管５２に設けられる。気液分離器２８は、例えば表面張力式気液分離器である。なお、気液分離器２８は、液体状態の冷媒を一時的に貯留できれば、レシーバータンク等の他の気液分離器であってもよい。気液分離器２８に、第１の開口２８ａ（液ガス冷媒入口）と、第２の開口２８ｂ（液冷媒出口）と、第３の開口として液用第３の開口２８ｃ（液冷媒出口）、ガス用第３の開口２８ｄ(ガス冷媒出口）とが設けられる。気液分離器２８は、冷房運転時（除湿運転時）および暖房運転時において、第１の開口２８ａは、液ガス二相の冷媒を受け入れ、第２の開口２８ｂは、液冷媒を流出させる。また、液用第３の開口２８ｃは、液冷媒を流出させ、ガス用第３の開口２８ｄは、ガス冷媒を流出する。なお、上述したように、第３の配管５３を液ガス二相の冷媒を流出させるように構成する場合、気液分離器２８は、液ガス二相の冷媒を受け入る第１の開口２８ａと、膨張弁２９に液冷媒を流出させる第２の開口２８ｂと、液ガス二相の冷媒をエジェクタの第１の流入口２７ａに流出させる第３の開口としてもよい。この場合、気液分離器２８は、入口一つ、出口二つのシンプルな構成とすることができる。

【0034】

エジェクタ２７は、第１の配管５１に設けられる。より具体的には、エジェクタ２７は、第１の流入口２７ａと第２の流入口２７ｂと流出口２７ｃとを備える。第１の流入口２７ａには、冷房運転時および暖房運転時において気液分離器２８の液用第３の開口２８ｃから液冷媒が駆動流として流入し、ガス用第３の開口２８ｄからガス冷媒が駆動流として流入する。また、第２の流入口２７ｂには、冷房運転時に第１の四方弁２５を介して室内熱交換器４１から低温低圧のガス冷媒が流入する。また、第２の流入口２７ｂには、暖房運転時に第１の四方弁２５を介して室外熱交換器２１から低温低圧のガス冷媒が流入する。そして、流出口２７ｃは、冷房運転時および暖房運転時において第１の流入口２７ａに供給された冷媒と第２の流入口２７ｂに供給された冷媒とを混合するとともに昇圧した状態の低温の冷媒を冷却用熱交換器３０に流出させる。

【0035】

図３は、本実施形態のエジェクタ２７の構造を示す例示的かつ模式的に示す断面図である。図２に示すように、エジェクタ２７は、簡素な構造を有するため、保守及び空気調和装置１０への組み込みが容易である。なお、エジェクタ２７の構造は、図２の例に限られない。エジェクタ２７には、第１の流入口２７ａと、第２の流入口２７ｂと、流出口２７ｃと、ノズル部６１と、吸引部６２と、混合部６３と、ディフューザ部６４とが設けられる。

【0036】

エジェクタ２７の場合、図１に示すように、第１の流入口２７ａは、第３の配管５３の第１２の領域５３ａおよび第１３の領域５３ｂを介して気液分離器２８に接続されている。つまり、冷房運転時および暖房運転時において、第１の流入口２７ａには、気液二相の冷媒が駆動流として流れ込む。また、第２の流入口２７ｂは、第１の配管５１の第２の領域５１ｂに接続される。冷房運転時には、室内熱交換器４１から、暖房運転時には、室外熱交換器２１からガス状の冷媒が流れ込む。この場合、液状の冷媒が含まれていてもよい。流出口２７ｃは、第１の配管５１の第５の領域５１ｅに第１の流入口２７ａと第２の流入口２７ｂとから流入した冷媒が混合され昇圧された状態で吐出される。エジェクタ２７は、流量制御により温度調整が行われた低温の冷媒を冷却用熱交換器３０に供給する。

【0037】

図３に示すように、エジェクタ２７のノズル部６１は、第１の流入口２７ａと混合部６３との間に設けられる。ノズル部６１は、混合部６３に向かって先細る部分と徐々に拡大する部分とを有した流路である。なお、ノズル部６１の形状は、これには限らず、流入した冷媒を減圧して高速で噴射することができれば、どのような構造であってもよい。ノズル部６１は、第１の流入口２７ａに流入した冷媒を、減圧膨張させて混合部６３に噴出する。ノズル部６１の出口近傍における圧力が低いため、ノズル部６１に接続された第１の流入口２７ａは、冷媒を駆動流として吸引できる。

【0038】

吸引部６２は、第２の流入口２７ｂと混合部６３との間に設けられる。吸引部６２は、ノズル部６１の周りに設けられ、混合部６３に向かって先細る部分を有した略円筒状の流路である。吸引部６２は、第２の流入口２７ｂに流入した冷媒を、減圧膨張させて混合部６３に噴出する。吸引部６２の出口近傍における圧力が低いため、吸引部６２に接続された第２の流入口２７ｂは、冷媒を吸引流として吸引できる。

【0039】

混合部６３は、ノズル部６１及び吸引部６２と、ディフューザ部６４との間に設けられる。エジェクタ２７は、混合部６３において、吸引部６２から噴出した冷媒を、ノズル部６１から噴出した冷媒と混合する。

【0040】

ディフューザ部６４は、混合部６３と流出口２７ｃとの間に設けられる。ディフューザ部６４は、流出口２７ｃに向かって拡大する部分を有した流路である。混合部６３で混合された冷媒は、ディフューザ部６４で減速して昇圧し、流出口２７ｃから放出される。

【0041】

エジェクタ２７は、エジェクタ電磁弁６５を有する。エジェクタ電磁弁６５は、第１の流入口２７ａを開閉することが可能で、駆動流の流量制御が可能で、エジェクタ効果（ゼロ～最大）の調整が可能である。なお、図３において、エジェクタ電磁弁６５はノズル部６１の外部に位置する例を示しているが、エジェクタ電磁弁６５はノズル部６１内部または他の部分に設けられてもよい。例えば、ノズル部６１に挿入して開度を調整するニードル状の弁であってもよい。エジェクタ電磁弁６５は、開度を制御されることで、第１の流入口２７ａに供給される冷媒の量を調節する。なお、エジェクタ２７において、第２の流入口２７ｂに供給される冷媒の量は、第１の流入口２７ａと同様にエジェクタ電磁弁を第２の流入口２７ｂの部分または内部に設けてもよく、エジェクタ効果の調整を行うようにしてもよい。

【0042】

膨張弁２９は、気液分離器２８の第２の開口２８ｂと第２の四方弁２６との間に設けられる。膨張弁２９は、例えば、電磁膨張弁である。なお、膨張弁２９は、他の膨張弁であってもよい。膨張弁２９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。

【0043】

冷却用熱交換器３０は、第１の配管５１においてエジェクタ２７の流出口２７ｃと圧縮機２３の吸入口２３ａ（アキュムレータ２４）との間に接続されて、室外機１１に設けられて当該室外機１１を制御する室外制御装置１４ａに含まれる制御ユニットの電子部品（発熱部品）を冷却する。つまり、冷却用熱交換器３０は、蒸発器として機能して、周囲から熱を吸収することで電子部品の冷却を行い、室外機１１の機能の維持に寄与することができる。なお、冷却用熱交換器３０の冷却能力を、より高めたい場合には、膨張弁２９の開度を絞り側に制御する。膨張弁２９の開度を絞ることにより、冷媒の膨張率が上がり、冷媒をより低温低圧の状態にすることができる。例えば、冷房運転時には、低温低圧の冷媒が、室内熱交換器４１を介してエジェクタ２７の第２の流入口２７ｂに吸引流として供給される。また、暖房運転時には、低温低圧の冷媒が室外熱交換器２１を介してエジェクタ２７の第２の流入口２７ｂに吸引流として供給される。その結果、エジェクタ２７の流出口２７ｃから流出する混合流の温度を下げ、冷却用熱交換器３０の冷却能力を向上することができる。逆に、膨張弁２９の開度を開き側に制御すると、エジェクタ２７の第２の流入口２７ｂに吸引流として供給される冷媒の温度を高めることができる。つまり、エジェクタ２７の流出口２７ｃから流出する混合流の温度を上げて、冷却用熱交換器３０の冷却能力を抑制することができる。

【0044】

また、冷却用熱交換器３０は、制御ユニット（発熱部品）と熱交換を行うことにより、内部に流れる冷媒のガス化を行うことができる。例えば、冷却用熱交換器３０が存在しない構成の場合、蒸発器として機能する室外熱交換器２１または室内熱交換器４１で、圧縮機２３に戻す冷媒のガス化を行っていた。一方、本実施形態のように、冷却用熱交換器３０を備える場合、冷却用熱交換器３０で制御ユニとの冷却を行う際に冷媒のガス化を行うことができる。つまり、室外熱交換器２１または室内熱交換器４１が蒸発器として機能する場合の負荷を軽減することができる。その結果、室外熱交換器２１や室内熱交換器４１の小型化に寄与することができる。このような冷却用熱交換器３０を用いた冷却構造の詳細は後述する。

【0045】

制御装置１４は、室外機１１および室内機１２に設けられる上述した室外送風ファン２２、室内送風ファン４２、圧縮機２３、および各制御弁等の制御を行い、冷房運転、暖房運転、除湿運転、除霜運転、および他の運転制御を行う。制御装置１４は、例えば、室外機１１に設けられた室外制御装置１４ａ、室内機１２に設けられた室内制御装置１４ｂ等で構成される。室外制御装置１４ａと室内制御装置１４ｂとは、電気的に接続され相互に制御信号の送受を行い、協働して室外機１１と室内機１２の制御を行う。室内機１２に設けられた室内制御装置１４ｂは、例えば、利用者が操作するリモートコントローラから信号を入力されて制御されてもよいし、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制御されてもよい。なお、室外制御装置１４ａと室内制御装置１４ｂとは、まとめて一つの制御装置１４としてもよい。この場合、制御装置１４は、室外機１１に設けても室内機１２に設けてもよいが、例えば室内機１２に設けることができる。

【0046】

制御装置１４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。

【0047】

図４は、本実施形態の空気調和装置１０の制御装置１４およびその制御装置１４によって制御される構成を示す例示的かつ模式的なブロック図である。図４に示すように、本実施形態の空気調和装置１０は、室外ファン駆動回路８１と、室内ファン駆動回路８２と、インバータ回路８３と、第１の四方弁駆動回路８４と、第２の四方弁駆動回路８５、膨張弁駆動回路８６、エジェクタ電磁弁駆動回路８７等とを有する。

【0048】

室外ファン駆動回路８１は、室外送風ファン２２の駆動回路である。室内ファン駆動回路８２は、室内送風ファン４２の駆動回路である。インバータ回路８３は、圧縮機２３をインバータ制御し、圧縮機２３の周波数を変更する。インバータ回路８３は、例えば、ＰＡＭ（Ｐｕｌｓｅ Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）方式のインバータ回路である。なお、インバータ回路８３は、この例に限られない。

【0049】

第１の四方弁駆動回路８４は、第１の四方弁２５の駆動回路である。第２の四方弁駆動回路８５は、第２の四方弁２６の駆動回路である。膨張弁駆動回路８６は、膨張弁４３の駆動回路である。エジェクタ電磁弁駆動回路８７は、エジェクタ電磁弁６５の駆動回路である。

【0050】

制御装置１４は、温度センサＴ１，Ｔ２・・・と、室外ファン駆動回路８１と、室内ファン駆動回路８２と、インバータ回路８３と、第１の四方弁駆動回路８４と、第２の四方弁駆動回路８５、膨張弁駆動回路８６、エジェクタ電磁弁駆動回路８７とに接続される。なお、図１、図２、図４では、図示の簡略化のため、温度センサは、室内熱交換器４１の温度を測定する温度センサＴ１、冷却用熱交換器３０の温度を測定する温度センサＴ２のみを図示しているが、室外機１１、室内機１２の各構成部品や冷媒配管１３の各所の温度を測定する温度センサが複数設けられている。制御装置１４は、温度取得部９１と、運転切替部９２と、室外ファン制御部９３と、室内ファン制御部９４と、圧縮機制御部９５と、弁制御部９６とを備える。

【0051】

温度取得部９１は、温度センサＴ１，Ｔ２・・・を用いて、冷凍サイクル内の各部分の温度を測定し、測定した温度に基づき、室外機１１および室内機１２の制御を実行する。

【0052】

運転切替部９２は、空気調和装置１０における冷房運転、暖房運転、除湿運転、除霜運転、および他の運転の切り替えを行う。

【0053】

室外ファン制御部９３は、室外送風ファン２２を制御する。例えば、室外ファン制御部９３は、室外ファン駆動回路８１を制御することで、室外送風ファン２２のモータの回転数を制御する。

【0054】

室内ファン制御部９４は、室内送風ファン４２を制御する。例えば、室内ファン制御部９４は、室内ファン駆動回路８２を制御することで、室内送風ファン４２のモータの回転数を制御する。

【0055】

圧縮機制御部９５は、圧縮機２３を制御する。例えば、圧縮機制御部９５は、インバータ回路８３を制御することで、インバータ制御により圧縮機２３の周波数（運転周波数）を制御する。

【0056】

弁制御部９６は、第１の四方弁２５、第２の四方弁２６、膨張弁２９、エジェクタ電磁弁６５を制御する。弁制御部９６は、第１の四方弁駆動回路８４を制御することで、第１の四方弁２５のアクチュエータを駆動し、第１の四方弁２５の冷媒が流れる方向を変更させる。弁制御部９６は、第２の四方弁駆動回路８５を制御することで、第２の四方弁２６のアクチュエータを駆動し、第２の四方弁２６の冷媒が流れる方向を変更させる。弁制御部９６は、膨張弁駆動回路８６を制御することで、膨張弁４３の開度を変更させて、媒体の膨張量を調整する。また、弁制御部９６は、エジェクタ電磁弁駆動回路８７を制御することで、エジェクタ電磁弁６５の開度を変更させて、エジェクタ２７に流れる媒体の流量を調整し、エジェクタ効果量（流出口から流出させる冷媒の昇圧量や温度）の調整を行う。

【0057】

ところで、空気調和装置１０が、例えば、冷房運転行う場合、高温の冷媒が室外熱交換器２１を通過して熱交換を行う結果、熱を放出する。放出された熱は、室外送風ファン２２によって室外機１１の外部に排出される。この時、室外機１１の周囲に遮蔽物等が存在する場合、室外機１１の周囲で当該室外機１１から排出された空気（熱風）が滞留し、室外機１１の外気取入口から再び室外機１１内部に吸い込まれる場合がある。空気調和装置１０が冷房運転されている場合、一般に戸外の温度は高く、吸い込む空気は周囲の空気と混合され、その温度がさらに上昇して外気温より高くなり、室外機１１を制御する室外制御装置１４ａ（制御ユニット）の冷却が不十分になる場合がある。例えば、室外機１１には、圧縮機２３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い。

【0058】

そこで、本実施形態の空気調和装置１０では、エジェクタ２７を用いた冷凍サイクルの途中、具体的には、エジェクタ２７の流出口２７ｃの下流に、冷却用熱交換器３０を配置し、圧縮機２３（アキュムレータ２４）に戻る前の低温の冷媒を利用して、制御ユニット（発熱する電子部品）の冷却を行う。以下、冷却用熱交換器３０を用いた制御ユニット（発熱する電子部品）の冷却構造のバリエーションの詳細を説明する。

【0059】

＜第１実施形態＞
図５は、第１実施形態に係る空気調和装置１０Ａの室外機１１Ａの構成および冷却用熱交換器３０Ａの配置位置を示す例示的かつ模式的な図である。また、図６は、図５に示す冷却用熱交換器３０Ａの構成および制御ユニット１００（電子部品１００ａ）の冷却構造を示す例示的かつ模式的な断面図である。

【0060】

空気調和装置１０Ａおよび室外機１１Ａの基本構成は、図１で示す空気調和装置１０および室外機１１と同じである。第１実施形態では、図１に示す冷却用熱交換器３０の一形態としての冷却用熱交換器３０Ａの構成を示す。

【0061】

図５は、室外機１１Ａの前面側パネルを外した状態が図示されている。上述したように、室外機１１Ａには、当該室外機１１Ａ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と、室外熱交換器２１と、室外熱交換器２１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とがハウジング内に収容されている。なお、室外熱交換器２１は、室外送風ファン２２の例えば後ろ側に広がり、室外送風ファン２２の駆動による風が効率的に当たるように配置されるが、詳細な図示は省略している。そして、空気調和装置１０Ａ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１１Ａ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１１Ａの一部に配置された制御ユニット１００（室外制御装置１４ａ）によって実行される。

【0062】

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１００には、スイッチング素子等の電子部品１００ａ（発熱部品）が含まれる。そして、第１実施形態においては、図５、図６に示されるように、制御ユニット１００（電子部品１００ａ）と冷却用熱交換器３０Ａとが直接接触している。冷却用熱交換器３０Ａには、図５に示されるように、第１の配管５１の第５の領域５１ｅが接続された複数の冷媒管３０Ａｐが貫通している。また、図６に示されるように、冷却用熱交換器３０Ａの表面には複数の放熱フィン３０Ａａが形成されている。つまり、電子部品１００ａと放熱フィン３０Ａａとの間に、エジェクタ２７の流出口２７ｃから流出する低温の冷媒が流れる配管が存在し、冷却用熱交換器３０Ａは蒸発器として機能する。冷却用熱交換器３０Ａは、空気調和装置１０Ａの運転状態（冷房運転、暖房運転等）にかかわらず電子部品１００ａ（制御ユニット１００）との間で熱交換を行い、制御ユニット１００が冷却される。また、室外送風ファン２２により発生する風が放熱フィン３０Ａａに当たることで、冷却用熱交換器３０Ａにおける熱交換を促進し、電子部品の冷却効率を向上させる。

【0063】

このように、第１実施形態の冷却用熱交換器３０Ａでは、室外機１１Ａにおいて、エジェクタ２７の流出口２７ｃから流出する低温の冷媒を、冷媒管３０Ａｐによって冷却用熱交換器３０Ａを通過させることによって制御ユニット１００（電子部品１００ａ）の液冷冷却を実現する。また、冷却用熱交換器３０Ａは、室外送風ファン２２により発生する風による制御ユニット１００（電子部品１００ａ）の空冷冷却を実現する。その結果、冷却用熱交換器３０Ａは、制御ユニット１００（電子部品１００ａ）の冷却を効果的に実行することができる。また、上述したように、冷却用熱交換器３０Ａは、制御ユニット（発熱部品）と熱交換を行うことにより、内部を流れる冷媒のガス化を行うことができる。その結果、蒸発器として機能する室外熱交換器２１または室内熱交換器４１で、圧縮機２３に戻す冷媒の完全ガス化を行う必要がなくなり、室外熱交換器２１または室内熱交換器４１が蒸発器として機能する場合の負荷を軽減することができる。つまり、室外熱交換器２１や室内熱交換器４１の小型化に寄与することができる。なお、冷却用熱交換器３０Ａの冷却能力の調整は、上述したように、膨張弁２９の開度調整によって行うことができる。

【0064】

＜第２実施形態＞
図７は、第２実施形態に係る空気調和装置１０Ｂの室外機１１Ｂの構成および冷却用熱交換器３０Ｂの配置位置を示す例示的かつ模式的な図である。また、図８は、図７に示す室外機１１Ｂの構成を示す例示的かつ模式的な上面図である。図９は、図８のＡ－Ａ断面を示す例示的かつ模式的な構成図である。

【0065】

空気調和装置１０Ｂおよび室外機１１Ｂの基本構成は、図１で示す空気調和装置１０および室外機１１と同じである。第２実施形態では、図１に示す冷却用熱交換器３０の一形態としての冷却用熱交換器３０Ｂの構成を示す。

【0066】

図７は、室外機１１Ｂの前面側パネルを外した状態が図示されている。上述したように、室外機１１Ｂには、当該室外機１１Ｂ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と、室外熱交換器２１と、室外熱交換器２１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とがハウジング内に収容されている。なお、室外熱交換器２１は、室外送風ファン２２の例えば後ろ側に広がり、室外送風ファン２２の駆動による風が効率的に当たるように配置される。図７では、室外熱交換器２１において、冷媒が通過する冷媒管２１ａの一部が図示されている。そして、空気調和装置１０Ｂ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１１Ｂ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１１Ｂの一部に配置された制御ユニット１００（室外制御装置１４ａ）によって実行される。

【0067】

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１００には、スイッチング素子等の電子部品１００ａ（発熱部品）が含まれる。そして、第２実施形態においては、室外熱交換器２１は、図７～図９に示されるように、冷媒が通過する冷媒管２１ａと当該冷媒管２１ａが貫通する熱交換フィン２１ｂとを備えている。なお、この構成は、第１実施形態の室外熱交換器２１も同様である。また、冷却用熱交換器３０Ｂは、放熱フィン３０Ｂａを備えるとともに、エジェクタ２７の流出口２７ｃから流出する冷媒が、室外熱交換器２１の冷媒管２１ａの一部に流れるように構成されている。例えば、室外熱交換器２１の冷媒管２１ａの上部の何本かが、エジェクタ２７の流出口２７ｃに接続された第１の配管５１の第５の領域５１ｅに接続された冷却用冷媒管２１ａａとして利用されるように構成されている。そして、この冷却用冷媒管２１ａａに放熱フィン３０Ｂａを接触している（例えば貫通している）。冷却用熱交換器３０Ｂは、放熱フィン３０Ｂａに電子部品１００ａ（制御ユニット１００）が熱的に接続される。この場合、空気調和装置１０Ｂの運転状態（冷房運転、暖房運転等）にかかわらず、冷却用冷媒管２１ａａには常に、低温の冷媒が流れるようにすることができる。その結果、空気調和装置１０Ｂの運転状態にかかわらず、室外熱交換器２１の冷媒管２１ａの一部として構成される冷却用冷媒管２１ａａを流れる低温の冷媒と電子部品１００ａ（制御ユニット１００）との熱交換が可能になり、電子部品１００ａ（制御ユニット１００）の冷却が行われる。なお、第２実施形態の場合も室外送風ファン２２により発生する風が放熱フィン３０Ｂａに当たることで、冷却用熱交換器３０Ｂにおける熱交換を促進し、電子部品の冷却効率を向上させることができる。

【0068】

このように、第２実施形態の冷却用熱交換器３０Ｂでは、室外機１１Ｂにおいて、基本構成として存在する室外熱交換器２１の冷媒管２１ａの一部にエジェクタ２７の流出口２７ｃから流出する低温の冷媒を流し、冷却用冷媒管２１ａａを構成し、当該冷却用冷媒管２１ａａに放熱フィン３０Ｂａを接続することにより、制御ユニット１００（電子部品１００ａ）の液冷冷却を実現する。また、冷却用熱交換器３０Ｂは、室外送風ファン２２により発生する風を放熱フィン３０Ｂａに当たることにより制御ユニット１００（電子部品１００ａ）の空冷冷却を実現する。その結果、冷却用熱交換器３０Ｂは、制御ユニット１００（電子部品１００ａ）の冷却を効果的に実行することができる。また、上述したように、冷却用熱交換器３０Ｂは、制御ユニット（発熱部品）と熱交換を行うことにより、内部に流れる冷媒のガス化を行うことができる。その結果、蒸発器として機能する室外熱交換器２１または室内熱交換器４１で、圧縮機２３に戻す冷媒の完全ガス化を行う必要がなくなり、室外熱交換器２１または室内熱交換器４１が蒸発器として機能する場合の負荷を軽減することができる。つまり、室外熱交換器２１や室内熱交換器４１の小型化に寄与することができる。なお、冷却用熱交換器３０Ｂの冷却能力の調整は、上述したように、膨張弁２９の開度調整によって行うことができる。

【0069】

また、第２実施形態において冷却用熱交換器３０Ｂは、既存の室外熱交換器２１の冷媒管２１ａの一部にエジェクタ２７の流出口２７ｃから流出する低温の冷媒を流して、冷却用冷媒管２１ａａとして機能させ、そこに放熱フィン３０Ｂａを接続する、簡易な構造で構成できる。その結果、冷却用熱交換器３０Ｂを備える空気調和装置１０Ｂを低コストで実現することができる。

【0070】

なお、図８に示す構成の場合、冷却用熱交換器３０Ｂの放熱フィン３０Ｂａは、電子部品１００ａ（制御ユニット１００）と熱的に接続される（例えば、直接接触されている）例を示したが、これに限られない。例えば、放熱フィン３０Ｂａと電子部品１００ａ（制御ユニット１００）とが分離された状態で、放熱フィン３０Ｂａの風下に電子部品１００ａ（制御ユニット１００）が配置されてもよい。この配置により、冷却用熱交換器３０Ｂの放熱フィン３０Ｂａを通過させて冷却された空気（気流）を、放熱フィン３０Ｂａの風下に位置する電子部品１００ａ（制御ユニット１００）に供給して、空冷するようにしてもよい。この場合、電子部品１００ａ（制御ユニット１００）の冷却を行いつつ、電子部品１００ａの配置自由度、すなわち、制御ユニット１００の設計自由度の向上に寄与することができる。

【0071】

＜第３実施形態＞
図１０は、第３実施形態に係る空気調和装置１０Ｃの室外機１１Ｃの構成および冷却用熱交換器３０Ｃの配置位置を示す例示的かつ模式的な図である。また、図１１は、図１０に示す冷却用熱交換器３０Ｃの構成を示す例示的かつ模式的な断面図である。

【0072】

空気調和装置１０Ｃおよび室外機１１Ｃの基本構成は、図１で示す空気調和装置１０および室外機１１と同じである。第３実施形態では、図１に示す冷却用熱交換器３０の一形態としての冷却用熱交換器３０Ｃの構成を示す。

【0073】

図１０は、室外機１１Ｃの前面側パネルを外した状態が図示されている。上述したように、室外機１１Ｃには、当該室外機１１Ｃ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と、室外熱交換器２１と、室外熱交換器２１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とがハウジング内に収容されている。なお、室外熱交換器２１は、室外送風ファン２２の例えば後ろ側に広がり室外送風ファン２２の駆動による風が効率的に当たるように配置されるが、詳細な図示は省略している。そして、空気調和装置１０Ｃ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１１Ｃ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１１Ｃの一部に配置された制御ユニット１００（室外制御装置１４ａ）によって実行される。

【0074】

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１００には、スイッチング素子等の電子部品１００ａ（発熱部品）が含まれる。そして、第３実施形態においては、図１０に示されるように、室外機１１Ｃは、例えば、室外熱交換器２１と当該室外熱交換器２１に空気を供給する室外送風ファン２２とを含む主風路１１Ｆａと、この主風路１１Ｆａとは独立した風路であって、制御ユニット１００に含まれる電子部品１００ａと冷却用熱交換器３０Ｃとを含む冷却用風路１１Ｆｂと、を備える。なお、主風路１１Ｆａと冷却用風路１１Ｆｂとは独立した流路であるが、第３実施形態の場合、両者は連通している。

【0075】

冷却用風路１１Ｆｂは、室外機１１Ｃに設けられた、例えば円筒状の風路であり、一端が外気に開放した流入口１１Ｆｂａを有し、他端に室外機１１Ｃの内部空間（主風路１１Ｆａ）に開放された流出口１１Ｆｂｂを有する。そして、冷却用風路１１Ｆｂの内部で、流入口１１Ｆｂａに近い側には、冷却用熱交換器３０Ｃが配置されている。また、流入口１１Ｆｂａに対して冷却用熱交換器３０Ｃより下流側、すなわち、流出口１１Ｆｂｂに近い側には、制御ユニット１００に熱的に接続された放熱フィン１００ｆが冷却用風路１１Ｆｂの内部に、例えば突出した状態で形成されている。

【0076】

また、冷却用熱交換器３０Ｃの内部には、図１１に示されるように、第１の配管５１の第５の領域５１ｅが接続された、複数の冷媒管３０Ｃｐが貫通している。また、冷媒管３０Ｃｐの延設方向と例えば、直交する方向には、流入口１１Ｆｂａに開口した通風路３０Ｃｓが流出口１１Ｆｂｂに向けて貫通形成されている。つまり、流入口１１Ｆｂａから流入した外気が流出口１１Ｆｂｂに向けて流動可能であり、その流動途中で、冷媒管３０Ｃｐの内部を流れる低温の冷媒と熱交換を行い、冷却される。前述したように、冷却用熱交換器３０Ｃより下流側、すなわち、流出口１１Ｆｂｂに近い側には、制御ユニット１００に熱的に接続された放熱フィン１００ｆが冷却用風路１１Ｆｂに、例えば突出した状態で形成されている。したがって、放熱フィン１００ｆを介して、冷媒管３０Ｃｐの内部を流れる低温の冷媒により冷却された空気（外気）との間で熱交換が行われ、制御ユニット１００（電子部品１００ａ）が冷却される。なお、室外送風ファン２２の駆動による気流により主風路１１Ｆａと連通する冷却用風路１１Ｆｂが負圧になるため、室外送風ファン２２の駆動中、冷却用風路１１Ｆｂには、流入口１１Ｆｂａから外気が効率的に吸い込まれ、冷却用熱交換器３０Ｃに供給され、冷風が生成される。

【0077】

このように、第３実施形態の冷却用熱交換器３０Ｃでは、室外機１１Ｃにおいては、室外熱交換器２１の熱交換を効果的に行うための風が通る主風路１１Ｆａとは独立した冷却用風路１１Ｆｂを形成している。そして、冷却用風路１１Ｆｂに外気が取り入れられ、その外気を冷却用熱交換器３０Ｃで冷却し、さらに、その冷却された空気で、制御ユニット１００（電子部品１００ａ）を冷却する。その結果、制御ユニット１００（電子部品１００ａ）を優先的に効率的に冷却することができる。

【0078】

また、上述したように、冷却用熱交換器３０Ｃは、冷却用熱交換器３０Ａ，３０Ｂと同様に、制御ユニット１００（発熱部品）と熱交換を行うことにより、内部を流れる冷媒のガス化を行うことができる。その結果、蒸発器として機能する室外熱交換器２１または室内熱交換器４１で、圧縮機２３に戻す冷媒の完全ガス化を行う必要がなくなり、室外熱交換器２１または室内熱交換器４１が蒸発器として機能する場合の負荷を軽減することができる。つまり、室外熱交換器２１や室内熱交換器４１の小型化に寄与することができる。なお、冷却用熱交換器３０Ｃの冷却能力の調整は、上述したように、膨張弁２９の開度調整によって行うことができる。また、冷却用熱交換器３０Ｃの場合、制御ユニット１００（電子部品１００ａ）が発生する熱との熱交換に加え、外気との熱交換が可能になるので、冷媒管３０Ｃｐを流れる冷媒のガス化をより確実に行うことが可能になる。

【0079】

＜第４実施形態＞
図１２～図１４は、第４実施形態に係る空気調和装置１０Ｄの室外機１１Ｄの構成および冷却用熱交換器３０Ｃの配置位置を示す例示的かつ模式的な図である。なお、第４実施形態は、第３実施形態の変形例であり、冷却用風路１１Ｆｃの形状が第３実施形態の冷却用風路１１Ｆｂと異なる点以外は実質的に同じ構成であり、同等の部材には同じ符号を付し、その説明の詳細は省略する。図１３は、図１２に示す冷却用熱交換器３０Ｃを備えるベルマウス１１Ｆｃｍ付きの冷却用風路１１Ｆｃおよび制御ユニット１００（電子部品１００ａ）の冷却構造を示す例示的かつ模式的な図である。また、図１４は、比較例として冷却用風路Ｆがベルマウスを備えない場合に圧力損失が発生する場合を示す例示的かつ模式的な図である。

【0080】

上述したように、第４実施形態の空気調和装置１０Ｄの室外機１１Ｄは、冷却用風路１１Ｆｃの流入口１１Ｆｃａの形状がベルマウス１１Ｆｃｍになっている点以外は、第３実施形態の冷却用風路１１Ｆｂと同じである。すなわち、冷却用風路１１Ｆｃは、室外機１１Ｄに設けられた、例えば円筒状の風路であり、一端が外気に開放した流入口１１Ｆｃａを有している。この流入口１１Ｆｃａは、端部が冷却用風路１１Ｆｃの中央部の直径より拡径されたベルマウス１１Ｆｃｍを備える。同様に、冷却用風路１１Ｆｃの他端は、室外機１１Ｄの内部空間に開放された流出口１１Ｆｃｂを有している。この流出口１１Ｆｃｂは、端部が冷却用風路１１Ｆｃの中央部の直径より拡径されたベルマウス１１Ｆｃｍを備える。そして、冷却用風路１１Ｆｃの内部で、流入口１１Ｆｂｃに近い側には、冷却用熱交換器３０Ｃが配置されている。また、流入口１１Ｆｃａに対して冷却用熱交換器３０Ｃより下流側、すなわち、流出口１１Ｆｃｂに近い側には、制御ユニット１００に熱的に接続された放熱フィン１００ｆが冷却用風路１１Ｆｃに、例えば突出した状態で形成されている。冷却用風路１１Ｆｃの内部に配置される冷却用熱交換器３０Ｃの構成は、図１１に示す構成と同じであり、同様の効果を有するので、その説明は省略する。

【0081】

冷却用風路１１Ｆｃの流入口１１Ｆｃａおよび流出口１１Ｆｃｂにベルマウス１１Ｆｃｍを設けることにより、縮流Ｓによる圧力損出を低減し、冷却用風路１１Ｆｃにおける外気の流れを改善する。例えば、図１４に示すように、冷却用風路Ｆの流入口Ｆａにベルマウスが設けられていない場合、流入口Ｆａの縁部に縮流Ｓが生じて、冷却用風路Ｆの風路径ｒ１（例えば、図１３において放熱フィン１００ｆが設けられている位置の風路径）より流入口Ｆａの実質的な外気の流入径ｒ２が縮径されてしまう。つまり、圧力損失が大きくなり、外気の流動量（冷却される空気の量）が減って、制御ユニット１００（電子部品１００ａ）の冷却効率が低下する。

【0082】

一方、冷却用風路１１Ｆｃの流入口１１Ｆｃａにベルマウス１１Ｆｃｍを設けることにより縮流Ｓの形成位置を外径側に移動させ、流入口１１Ｆｃａにおける外気の流入径を例えば、冷却用風路１１Ｆｃの風路径に近づける。その結果、冷却用風路１１Ｆｃにおける圧力損失を軽減し、外気の流動量（冷却される空気の量）の低下を抑制し、制御ユニット１００（電子部品１００ａ）の冷却効率を、ベルマウス１１Ｆｃｍを設けない場合に比べて向上することができる。

【0083】

図１５は、図１３に示す冷却用風路１１Ｆｃの変形例を示す例示的かつ模式的な図である。第３実施形態で説明したように、冷却用風路１１Ｆｃは、室外送風ファン２２の駆動により発生する負圧により、外気を取り入れている。この場合、室外機１１Ｄの周囲環境により負圧のみでは、十分に外気を引き込めない場合がある。このような場合は、図１５に示すように、冷却用風路１１Ｆｃの一部、例えば、放熱フィン１００ｆと流出口１１Ｆｃｂとの間に冷却風用ファン１０２（プロペラファン、送風機）を配置し、冷却用風路１１Ｆｃへの外気の吸気能力を増大させて、冷却用熱交換器３０Ｃによる冷風の生成効率および冷却用熱交換器３０Ｃの内部を流れる冷媒のガス化効率を向上させる。つまり、冷却用熱交換器３０Ｃの能力を向上させる。なお、冷却風用ファン１０２の配置位置は、図１５の位置に限定されず、冷却用風路１１Ｆｃの内部または、流出口１１Ｆｃｂ、流出口１１Ｆｃｂの近傍であればよく、同様の効果を得ることができる。また、ベルマウス１１Ｆｃｍを備えない、第３実施形態の冷却用風路１１Ｆｂに冷却風用ファン１０２を設けてもよく、同様の効果を得ることができる。

【0084】

以上説明された実施形態に係る空気調和装置１０は、室外熱交換器２１と、室内熱交換器４１と、第１の配管５１と、第２の配管５２と、圧縮機２３と、第１の四方弁２５と、第２の四方弁２６と、気液分離器２８と、膨張弁２９と、冷却用熱交換器３０と、エジェクタ２７と、第３の配管５３と、を備える。室外熱交換器２１は、室外機１１に設けられる。室内熱交換器４１は、室内機１２に設けられる。第１の配管５１は、室内熱交換器４１と室外熱交換器２１とを接続し、冷媒が流れる。第２の配管５２は、室外熱交換器２１と室内熱交換器４１とを接続し、冷媒が流れる。圧縮機２３は、第１の配管５１に設けられ、冷媒を吸入する吸入口２３ａと、冷媒を吐出する吐出口２３ｂと、を有する。第１の四方弁２５は、第１の配管５１に設けられ、冷媒が流れる方向を変更可能である。第２の四方弁２６は、第２の配管５２に設けられ、冷媒が流れる方向を変更可能である。気液分離器２８は、第２の配管５２に設けられ、第２の四方弁２６と接続されて冷媒が流入可能な第１の開口２８ａと、第２の四方弁２６に接続されて液状の冷媒が流出可能な第２の開口２８ｂと、第１の配管５１に少なくとも液状の冷媒を流出可能な第３の開口（液用第３の開口２８ｃ）と、が設けられている。膨張弁２９は、気液分離器２８の第２の開口２８ｂと第２の四方弁２６との間に設けられる。冷却用熱交換器３０は、第１の配管５１において圧縮機２３の吸入口２３ａ（アキュムレータ２４）に接続されて、室外機１１に設けられて当該室外機１１を制御する制御ユニット１００を冷却する。エジェクタ２７は、第１の配管５１に設けられ、気液分離器２８の第３の開口（液用第３の開口２８ｃ）から冷媒が流入する第１の流入口２７ａと、第１の四方弁２５から冷媒が流入する第２の流入口２７ｂと、冷却用熱交換器３０に第１の流入口２７ａから流入した冷媒と第２の流入口２７ｂから流入した冷媒とを混合させて流出させる流出口２７ｃと、を備える。第３の配管５３は、気液分離器２８の第３の開口（液用第３の開口２８ｃ）とエジェクタ２７の第１の流入口２７ａとを接続する。この構成によれば、例えば、制御ユニット１００（電子部品１００ａ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１０を提供可能となる。

【0085】

また、空気調和装置１０の冷却用熱交換器３０は、例えば、制御ユニット１００に含まれる電子部品１００ａと接触していてもよい。この構成によれば、例えば、電子部品１００ａの冷却を効率的に行うことができる。

【0086】

また、空気調和装置１０の室外熱交換器２１は、例えば、冷媒が通過する冷媒管２１ａと当該冷媒管２１ａが貫通する熱交換フィン２１ｂとを備え、冷却用熱交換器３０は、放熱フィン３０Ｂａを備えるとともに、流出口２７ｃから流出する冷媒が冷媒管２１ａの一部（冷却用冷媒管２１ａａ）に流れ、当該冷却用冷媒管２１ａａに放熱フィン３０Ｂａを接触させるようにしてもよい。この構成によれば、既存の室外熱交換器２１の構成を利用して、制御ユニット１００に含まれる電子部品１００ａの冷却を行う冷却用熱交換器３０を設置することができる。その結果、構造の簡略化、製造コストの軽減に寄与できる。

【0087】

また、空気調和装置１０の室外機１１は、例えば、室外熱交換器２１と当該室外熱交換器２１に空気を供給する室外送風ファン２２とを含む主風路１１Ｆａと、主風路１１Ｆａとは独立した風路であって、制御ユニット１００に含まれる電子部品１００ａと冷却用熱交換器３０とを含む冷却用風路１１Ｆｂと、を備えてもよい。この構成によれば、例えば、外気を取り入れて、その外気を電子部品１００ａの冷却専用に冷却することができるので、電子部品１００ａの冷却効率を向上させることができる。

【0088】

また、空気調和装置１０の冷却用風路１１Ｆｃの少なくとも空気取り入れ口（流入口１１Ｆｃａ）は、冷却用風路１１Ｆｃの孔形状の内部側から端部側に向かって広がるベルマウス１１Ｆｃｍの形状（ホーン形状）であってもよい。この構成によれば、冷却用風路１１Ｆｃにおける圧力損失を軽減し、外気の流動量（冷却される空気の量）の低下を抑制し、制御ユニット１００（電子部品１００ａ）の冷却効率を、ベルマウス１１Ｆｃｍを設けない場合に比べて向上することができる。

【0089】

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】

【0090】

１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ…空気調和装置、１１…室外機、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、２３…圧縮機、２５…第１の四方弁、２６…第２の四方弁、２７…エジェクタ、２８…気液分離器、２９…膨張弁、３０…冷却用熱交換器、４１…室内熱交換器、５１…第１の配管、５２…第２の配管、５３…第３の配管、１００…制御ユニット、１００ａ…電子部品。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】