特表-19026276IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2015.5.11 β版

知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」

▶ 三菱電機株式会社の特許一覧
<>
  • 再表WO2019026276-冷凍サイクル装置 図000003
  • 再表WO2019026276-冷凍サイクル装置 図000004
  • 再表WO2019026276-冷凍サイクル装置 図000005
  • 再表WO2019026276-冷凍サイクル装置 図000006
  • 再表WO2019026276-冷凍サイクル装置 図000007
  • 再表WO2019026276-冷凍サイクル装置 図000008
< >
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
【公報種別】再公表特許(A1)
(11)【国際公開番号】WO/0
(43)【国際公開日】2019年2月7日
【発行日】2020年5月28日
(54)【発明の名称】冷凍サイクル装置
(51)【国際特許分類】
   F25B 1/00 20060101AFI20200501BHJP
【FI】
   F25B1/00 321J
   F25B1/00 321L
   F25B1/00 101Z
   F25B1/00 321A
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
【全頁数】19
【出願番号】特願2019-533860(P2019-533860)
(21)【国際出願番号】PCT/0/0
(22)【国際出願日】2017年8月4日
(81)【指定国】 AP(BW,GH,GM,KE,LR,LS,MW,MZ,NA,RW,SD,SL,ST,SZ,TZ,UG,ZM,ZW),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ,RU,TJ,TM),EP(AL,AT,BE,BG,CH,CY,CZ,DE,DK,EE,ES,FI,FR,GB,GR,HR,HU,IE,IS,IT,LT,LU,LV,MC,MK,MT,NL,NO,PL,PT,RO,RS,SE,SI,SK,SM,TR),OA(BF,BJ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GQ,GW,KM,ML,MR,NE,SN,TD,TG),AE,AG,AL,AM,AO,AT,AU,AZ,BA,BB,BG,BH,BN,BR,BW,BY,BZ,CA,CH,CL,CN,CO,CR,CU,CZ,DE,DJ,DK,DM,DO,DZ,EC,EE,EG,ES,FI,GB,GD,GE,GH,GM,GT,HN,HR,HU,ID,IL,IN,IR,IS,JO,JP,KE,KG,KH,KN,KP,KR,KW,KZ,LA,LC,LK,LR,LS,LU,LY,MA,MD,ME,MG,MK,MN,MW,MX,MY,MZ,NA,NG,NI,NO,NZ,OM,PA,PE,PG,PH,PL,PT,QA,RO,RS,RU,RW,SA,SC,SD,SE,SG,SK,SL,SM,ST,SV,SY,TH,TJ,TM,TN,TR,TT
(71)【出願人】
【識別番号】000006013
【氏名又は名称】三菱電機株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001461
【氏名又は名称】特許業務法人きさ特許商標事務所
(72)【発明者】
【氏名】名島 康平
(57)【要約】
冷凍サイクル装置は、圧縮機と利用側熱交換器と減圧装置と熱源側熱交換器とを備え、冷媒が循環する主回路と、圧縮機の運転を制御する制御装置と、熱源側熱交換器が蒸発器として機能する暖房運転時に、圧縮機から吐出された冷媒の一部の冷媒が流れ、一部の冷媒により制御装置を加熱する温度調節器と、を備える。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
圧縮機と利用側熱交換器と減圧装置と熱源側熱交換器とを備え、冷媒が循環する主回路と、
前記圧縮機の運転を制御する制御装置と、
前記熱源側熱交換器が蒸発器として機能する暖房運転時に、前記圧縮機から吐出された冷媒の一部の冷媒が流れ、前記一部の冷媒により前記制御装置を加熱する温度調節器と、
を備える冷凍サイクル装置。
【請求項2】
前記圧縮機の吐出側と前記温度調節器の流入口とを接続する第1バイパス配管と、
前記温度調節器の流出口と前記圧縮機の吸入側とを接続する第2バイパス配管と、
前記第1バイパス配管に設けられ、冷媒の流量を調整する加熱側装置と、
を備える請求項1に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項3】
前記制御装置の温度を検出する装置温度センサを備え、
前記制御装置は、暖房運転時に、前記装置温度センサにより検出された温度に応じて前記加熱側装置の開度を制御する
請求項2に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項4】
外気温度を検出する外気温度センサを備え、
前記制御装置は、暖房運転時に、前記外気温度センサにより検出された外気温度に応じて前記加熱側装置の開度を制御する
請求項2又は3に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項5】
前記主回路は、暖房運転と、前記熱源側熱交換器が凝縮器として機能する冷房運転とで、前記圧縮機から吐出された冷媒の流路を切り替える流路切替装置を備え、
前記温度調節器は、冷房運転時には、一部の冷媒により前記制御装置を冷却するものである
請求項1〜4のいずれか一項に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項6】
前記圧縮機の吐出側と前記温度調節器の流入口とを、冷媒を冷却する予冷熱交換器を介して接続する第3バイパス配管と、
前記第3バイパス配管に設けられ、冷媒を減圧させる冷却側装置と、
を備える請求項5に記載の冷凍サイクル装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、冷媒回路を利用して制御装置の温度を調節する冷凍サイクル装置に関する。
【背景技術】
【0002】
冷凍サイクル装置において、熱源機(室外機)と利用側機(室内機)とを備え、冷凍サイクルを利用して空調対象空間の暖房及び冷房を行う空気調和装置がある。室外機は、建物の外部に配置され、圧縮機及び熱源側熱交換器等を有する。一方、室内機は、建物の内部に配置され、利用側熱交換器及び減圧装置等を有する。そして、室内機に搭載された各機器と室外機に搭載された各機器とは、配管により接続されて冷媒回路を形成する。冷媒回路を循環する冷媒は、暖房運転時に、室内機の利用側熱交換器に供給される空気へ放熱し、暖められた空気が空調対象空間へ送られる。また冷媒回路を循環する冷媒は、冷房運転時に、利用側熱交換器に供給される空気から吸熱し、冷却された空気が空調対象空間へ送られる。
【0003】
空気調和装置は、冷媒回路の各機器を制御する制御装置を有しており、制御装置は、一般に、室外機に配置されている。制御装置は、発熱する半導体素子等の電子部品を備えているので、高温になる場合がある。そこで、冷媒を用いて制御装置を冷却する技術が開示されている(例えば、特許文献1参照)。特許文献1において、電子部品が取り付けられる冷媒ジャケットには、冷媒配管が取り付けられており、冷媒配管を流れる冷媒により電子部品が冷却される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開2013−232519号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
ところで、空気調和装置の室外機は屋外に設置されるため、冬季に外気温度が氷点下を大きく下回る地域で空気調和装置が使用される場合、室外機に配置された制御装置の周囲温度が使用環境温度を逸脱することがある。特に、室外機の熱源側熱交換器が蒸発器として機能する暖房運転時には、室外機内の温度が外気温度より低くなり、制御装置の周囲温度をさらに低下させる。しかしながら、特許文献1のように、冷媒により電子部品を冷却する場合、極低温の環境下で暖房運転が行われるときには、制御装置が正常に動作せず、暖房運転を行うことができない場合がある。
【0006】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、暖房運転時において制御装置の異常の発生を抑制する冷凍サイクル装置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】
本発明に係る冷凍サイクル装置は、圧縮機と利用側熱交換器と減圧装置と熱源側熱交換器とを備え、冷媒が循環する主回路と、前記圧縮機の運転を制御する制御装置と、前記熱源側熱交換器が蒸発器として機能する暖房運転時に、前記圧縮機から吐出された冷媒の一部の冷媒が流れ、前記一部の冷媒により前記制御装置を加熱する温度調節器と、を備える。
【発明の効果】
【0008】
本発明の冷凍サイクル装置によれば、暖房運転が行われているとき、圧縮機から吐出された冷媒の一部の冷媒は温度調節器に流入するので、温度調節器は、冷媒回路の冷媒を利用し、高温の冷媒によって制御装置の加熱を行う。これにより、冷凍サイクル装置の暖房運転中に、制御装置が低温になることによる制御装置の異常の発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
図1】本発明の実施の形態1に係る空気調和装置の冷媒回路構成の一例を示す概略構成図である。
図2】本発明の実施の形態1に係る温度調節器を制御装置に取り付けた状態の一例を示す背面斜視図である。
図3】本発明の実施の形態1に係る温度調節器を制御装置に取り付けた状態の他の一例を示す正面斜視図である。
図4】本発明の実施の形態1に係る制御装置の機能を示すブロック図である。
図5】本発明の実施の形態1に係る制御装置が暖房運転時に行う冷媒加熱制御を示すフローチャートである。
図6】本発明の実施の形態1に係る制御装置が冷房運転時に行う冷媒冷却制御を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下、冷凍サイクル装置が空気調和装置である場合について説明するが、実施の形態1に示される構成は、冷媒回路を備えるものであればどのような装置に適用されてもよい。また、以下の説明に示される温度は一例であって、適用する装置において適宜定まるものとする。
【0011】
実施の形態1.
図1は、本発明の実施の形態1に係る空気調和装置の冷媒回路構成の一例を示す概略構成図である。図1に基づき、空気調和装置100の構成について説明する。空気調和装置100は、例えばビル等に設置され、冷媒を循環させる冷凍サイクルを利用して、暖房運転及び冷房運転を実行できるものである。空気調和装置100は、熱源機である室外機1と、室外機1にガス配管3と液配管4とを介して接続された利用側機である複数の室内機5と、電子部品7を備える制御装置6等とを有している。空気調和装置100は、複数の室内機5からの信号に応じて暖房運転及び冷房運転を実施する。図1中、暖房運転時の冷媒の流れは実線矢印で示され、冷房運転時の冷媒の流れは破線矢印で示されている。
【0012】
冷媒としては、非共沸混合冷媒、擬似共沸混合冷媒又は単一冷媒等が使用される。例えば、非共沸混合冷媒には、HFC(ハイドロフルオロカーボン)冷媒であるR407C(R32/R125/R134a)等がある。擬似共沸混合冷媒には、HFC冷媒であるR410A(R32/R125)又はR404A(R125/R143a/R134a)等がある。単一冷媒には、HCFC(ハイドロクロロフルオロカーボン)冷媒であるR22、HFC冷媒であるR134a又はHFO冷媒であるR1234yf若しくはR1234ze等がある。その他、自然冷媒である二酸化炭素、プロパン、イソブタン又はアンモニア等が使用されてもよい。
【0013】
室外機1は、屋外に設置されており、複数の室内機5に冷熱又は温熱を供給する機能を有する。室外機1は、圧縮機11と、逆止弁12と、流路切替装置13と、熱源側熱交換器14と、アキュムレータ15等とを有する。また室外機1は、室外ファン16と、外気の温度を検出する外気温度センサ17とを有する。
【0014】
圧縮機11は、低温低圧の冷媒を吸入し、吸入した冷媒を高温高圧の冷媒に圧縮して吐出させるものである。圧縮機11は、例えばロータリ圧縮機、スクロール圧縮機、スクリュー圧縮機又は往復圧縮機等から成る。また圧縮機11は、容量制御可能なインバータ圧縮機であるとよい。逆止弁12は、圧縮機11の吐出側に設けられており、冷媒の流れを一方向のみに許容するものである。なお、逆止弁12は省略してもよい。
【0015】
流路切替装置13は、圧縮機11の吐出側に、逆止弁12を介して設けられている。流路切替装置13は、例えば四方弁等から成り、暖房運転と冷房運転とで圧縮機11から吐出された冷媒の流路を切り替える。なお、流路切替装置13は、二方弁又は三方弁を組み合わせたものでもよい。なお、空気調和装置100が暖房専用機である場合には、流路切替装置13を設ける必要はない。
【0016】
熱源側熱交換器14は、冷媒と空気との間で熱交換を行うものであり、暖房運転時には蒸発器として機能し、冷房運転時には凝縮器として機能する。熱源側熱交換器14は、例えばフィンアンドチューブ型熱交換器、マイクロチャネル熱交換器、シェルアンドチューブ式熱交換器、ヒートパイプ式熱交換器、二重管式熱交換器又はプレート熱交換器等のどのような熱交換器であってもよい。熱源側熱交換器14の一方は、暖房運転時には、流路切替装置13により圧縮機11の吸入側に接続され、冷房運転時には、流路切替装置13により圧縮機11の吐出側に接続される。また熱源側熱交換器14の他方は、液配管4を介して室内機5に接続されている。
【0017】
アキュムレータ15は、圧縮機11の吸入側に設けられており、過渡的な運転の変化又は負荷の変化により生じた余剰の冷媒を貯留するものである。アキュムレータ15において、液冷媒とガス冷媒とが分離され、ガス冷媒のみが圧縮機11へ供給される。なお、アキュムレータ15は省略されてもよい。
【0018】
室外ファン16は、例えば複数の翼を有するプロペラファンから成り、熱源側熱交換器14に空気を供給するものである。なお、室外ファン16は、熱源側熱交換器14に空気を供給することができる場所に設置されていればどこに設置されていてもよい。また、冷媒との間で熱交換する熱交換流体として水又はブライン等が使用される場合には、室外ファン16に代えてポンプ等が使用される。
【0019】
複数の室内機5は、屋内に設置されており、室外機1から供給される冷熱又は温熱により各空調対象空間を冷房又は暖房する機能を有する。各室内機5は、利用側熱交換器51と、室内ファン52と、減圧装置53等とを有している。また各室内機5には、図示していないが、各空調対象空間の温度を検出する複数の室内温度センサ等が設置されている。
【0020】
利用側熱交換器51は、冷媒と空気との間で熱交換を行うものであり、暖房運転時には凝縮器として機能し、冷房運転時には蒸発器として機能する。利用側熱交換器51は、例えばフィンアンドチューブ型熱交換器等である。暖房運転時には、圧縮機11から吐出された冷媒がガス配管3を介して利用側熱交換器51に流入する。一方、冷房運転時には、圧縮機11から吐出されて熱源側熱交換器14を経由した冷媒が、液配管4を介して利用側熱交換器51に流入する。
【0021】
室内ファン52は、例えば複数の翼を有するプロペラファンから成り、利用側熱交換器51に空気を供給する。なお、室内ファン52は、利用側熱交換器51に空気を供給することができる場所に設置されていればよい。また、冷媒との間で熱交換する熱交換流体として水又はブライン等が使用される場合には、室内ファン52に代えて例えばポンプが使用される。
【0022】
減圧装置53は、例えば、冷媒の流量を調整可能な電動膨張弁等から成り、利用側熱交換器51と熱源側熱交換器14との間の配管に設けられている。減圧装置53は、暖房運転時には、利用側熱交換器51から流入する冷媒を減圧して膨張させ、冷房運転時には熱源側熱交換器14から流入する冷媒を減圧して膨張させる。なお、減圧装置53として、受圧部にダイアフラムを採用した機械式膨張弁、又はキャピラリーチューブ等が使用されてもよい。
【0023】
そして、圧縮機11と、逆止弁12と、流路切替装置13と、熱源側熱交換器14と、減圧装置53と、利用側熱交換器51と、アキュムレータ15とが冷媒配管により接続されて空気調和装置100の主回路10を成す。また空気調和装置100は、制御装置6の温度を調節するためのバイパス回路20を有する。バイパス回路20は、温度調節器21と、第1バイパス配管22と、第2バイパス配管23と、第3バイパス配管24と、予冷熱交換器25と、加熱側装置26と、冷却側装置27とを有する。また空気調和装置100は、制御装置6の温度を検出する装置温度センサ28を備える。
【0024】
温度調節器21は、例えばアルミニウム等の伝熱性の良い配管等から成り、冷媒が流入する流入口21a及び冷媒が流出する流出口21bを有している。温度調節器21は、制御装置6に設置され、流通する冷媒の熱により制御装置6を加熱又は冷却する。
【0025】
図2は、本発明の実施の形態1に係る温度調節器を制御装置に取り付けた状態の一例を示す背面斜視図である。図2に示されるように、温度調節器21は、制御装置6の筐体の外側に取り付けられている。温度調節器21は、複数の曲管部21xが形成されるように蛇行しており、制御装置6の背面6aに取り付けられている。また、温度調節器21が取り付けられた制御装置6の背面6aを、例えば、パイプカバー又は樹脂等の断熱性の高い部材で覆うことにより、放熱による冷媒熱の損失を低減させるように構成してもよい。なお、温度調節器21は、制御装置6のどの面に設置されてもよく、制御装置6の外側と内側のいずれに取り付けられても良い。温度調節器21が外側に取り付けられる場合には、制御装置6と温度調節器21とは、熱伝導度の良い金属等で接続されていると良い。
【0026】
図3は、本発明の実施の形態1に係る温度調節器を制御装置に取り付けた状態の他の一例を示す正面斜視図である。温度調節器21は、図3に示されるように、制御装置6の内側に取り付けられていてもよい。温度調節器21は、U字形状を有しており、制御装置6の両側面6b及び上面6cの内面を這うように取付けられている。温度調節器21が内側に設置される場合には、温度調節器21が制御装置6の電子部品7と接触しないように取り付けられる。このように温度調節器21が制御装置6の内側に設けられる場合には、温度調節器21は加熱装置としてのみ機能し、冷却装置としては機能しない。
【0027】
図1に示されるように、第1バイパス配管22は、圧縮機11の吐出側と、温度調節器21の流入口21aとを接続する冷媒配管である。具体的には、第1バイパス配管22の一方は流路切替装置13とガス配管3との間の配管に接続され、他方は流入口21aに接続されている。第2バイパス配管23は、温度調節器21の流出口21bと、圧縮機11の吸入側とを接続する冷媒配管である。具体的には、第2バイパス配管23の一方は流出口21bに接続され、他方は流路切替装置13とアキュムレータ15との間の配管に接続されている。第3バイパス配管24は、第1バイパス配管22とは別に設けられ、圧縮機11の吐出側と、温度調節器21の流入口21aとを接続する。具体的には、第3バイパス配管24の一方は、圧縮機11と流路切替装置13との間の配管に接続され、他方は、第1バイパス配管22の他方と合流するように、温度調節器21の流入口21aに接続されている。
【0028】
予冷熱交換器25は、第3バイパス配管24に設けられている。予冷熱交換器25は、冷媒と空気との間で熱交換を行うものであり、主回路10から第3バイパス配管24に流入した冷媒を冷却する。予冷熱交換器25は、熱源側熱交換器14と一体に構成されており、熱源側熱交換器14の一部が予冷熱交換器25として用いられる。なお、予冷熱交換器25と熱源側熱交換器14とは別体として構成されてもよいが、一体として構成される場合には、熱源側熱交換器14及び予冷熱交換器25への空気の供給を、1台の室外ファン16により行うことができる。
【0029】
加熱側装置26は、第1バイパス配管22に設けられている。加熱側装置26は、例えば電磁弁等で構成され、第1バイパス配管22に流れる冷媒の流量を調整する。加熱側装置26は、開閉弁であってもよく、あるいは開度が調整可能なものでもよい。冷却側装置27は、第3バイパス配管24に設けられている。冷却側装置27は、例えば冷媒の流量を調整可能な電動膨張弁等から成り、第3バイパス配管24に流れる冷媒を減圧させ膨張させる。
【0030】
図4は、本発明の実施の形態1に係る制御装置の機能を示すブロック図である。制御装置6は、例えばマイコン等から成り、各アクチュエータ(駆動部品)の動作を制御する。図4に示されるように、制御装置6は、運転制御部61と、バイパス回路制御部62とから成る。運転制御部61には、図示しないリモコンからの指令、各室内温度センサの検出値、外気温度センサ17により検出された外気温度及び装置温度センサ28により検出された装置温度Ta等が入力される。運転制御部61は、各空調対象空間の室内温度が、予め設定された設定温度になるように、圧縮機11の周波数、流路切替装置13の切り替え、室外ファン16の回転数、室内ファン52の回転数及び減圧装置53の開度を制御する。また運転制御部61は、冷房運転又は暖房運転といった実行中の運転モードと、圧縮機11の運転又は停止等の運転情報とをバイパス回路制御部62へ出力する。
【0031】
バイパス回路制御部62には、運転制御部61から出力された情報、外気温度センサ17により検出された外気温度及び装置温度センサ28により検出された装置温度Taが入力される。バイパス回路制御部62は、入力された情報に基づき、温度調節器21への冷媒の流れを制御する。具体的には、バイパス回路制御部62は、実行中の運転モードが暖房運転であり、装置温度Taが、予め設定された下限温度Tmin(例えば−28℃)未満であるときに加熱側装置26を開放し、冷却側装置27を閉止するように制御する。これにより、圧縮機11から吐出された高温高圧の冷媒の一部が第1バイパス配管22を介して温度調節器21へ流入し、制御装置6が加熱される。またバイパス回路制御部62は、制御装置6の加熱中、加熱の必要が無くなったときには、加熱側装置26を閉止するように制御する。加熱の必要が無くなったときとは、例えば、装置温度Taが予め設定された上限温度Tb(例えば−25℃)以上であるとき、あるいは、圧縮機11が停止されたことを示す運転情報が入力されたとき等である。ここで、加熱時の下限温度Tmin及び上限温度Tbは、電子部品7の耐熱温度等により適宜定められるものである。なお、装置温度Taに替えて外気温度により、バイパス回路20へ冷媒を流すタイミングが判断されてもよい。
【0032】
一方、バイパス回路制御部62は、実行中の運転モードが冷房運転である場合に、冷却側装置27を開放し、加熱側装置26を閉止するように制御する。これにより、圧縮機11から吐出された高温高圧の冷媒の一部が、第3バイパス配管24を通り、第3バイパス配管24に設けられた予冷熱交換器25で冷却されて温度調節器21へ流入し、制御装置6が冷却される。なお、バイパス回路制御部62は、冷房運転時に装置温度Taが設定温度となった場合にのみ、冷却側装置27を開放するように制御してもよい。
【0033】
またバイパス回路制御部62は、加熱側装置26及び冷却側装置27のうち開放されている弁の開度を制御し、温度調節器21へ流れる冷媒量を調整してもよい。この場合、加熱側装置26及び冷却側装置27の開閉のタイミング及び開度は、外気温度、装置温度Ta又は外気温度と装置温度Taとの組合せにより制御されてもよい。例えば、バイパス回路制御部62は、暖房運転中に加熱側装置26を開放するように制御している間、外気温度に合わせて加熱側装置26の開度を調整する。つまり、バイパス回路制御部62は、装置温度Taによりバイパス回路20へ冷媒を流すタイミングを判断し、外気温度によりバイパス回路20へ流す冷媒量を制御してもよい。具体的には、バイパス回路制御部62は、外気温度が低いほど加熱側装置26の開度が大きくなるように制御し、制御装置6の加熱に使用する冷媒量を増加させる。
【0034】
図1を参照して、主回路10の冷媒の流れについて説明する。
(暖房運転)
低温低圧の冷媒が圧縮機11によって圧縮され、高温高圧のガス冷媒となって吐出される。圧縮機11から吐出された冷媒は、逆止弁12及び流路切替装置13を経由し、ガス配管3を通って各室内機5に流入する。各室内機5に流入した冷媒は、各利用側熱交換器51に流入し、各室内ファン52により供給される空気と熱交換され、高温高圧の液冷媒となって各利用側熱交換器51から流出する。このとき、各利用側熱交換器51において冷媒が空気に放熱することで、各空調対象空間が暖房される。
【0035】
各利用側熱交換器51から流出した冷媒は、各減圧装置53によって低温低圧の液冷媒(又は二相冷媒)となり、液配管4を通って室外機1の熱源側熱交換器14に流入する。熱源側熱交換器14に流入した冷媒は、室外ファン16により供給される空気と熱交換され、低温低圧のガス冷媒となって熱源側熱交換器14から流出する。熱源側熱交換器14から流出した冷媒は、流路切替装置13及びアキュムレータ15を介して圧縮機11へ再度吸入される。以下、このサイクルが繰り返される。
【0036】
(冷房運転)
低温低圧の冷媒が圧縮機11によって圧縮され、高温高圧のガス冷媒となって吐出される。圧縮機11から吐出された冷媒は、逆止弁12及び流路切替装置13を経由して、熱源側熱交換器14に流入する。熱源側熱交換器14に流入した冷媒は、室外ファン16により供給される空気と熱交換され、高温高圧の液冷媒となって熱源側熱交換器14から流出する。熱源側熱交換器14から流出した冷媒は、液配管4を通って各室内機5に流入する。
【0037】
各室内機5に流入した冷媒は、各減圧装置53によって低温低圧の液冷媒(又は二相冷媒)となり、各利用側熱交換器51に流入する。各利用側熱交換器51に流入した冷媒は、各室内ファン52により供給される空気と熱交換され、低温低圧のガス冷媒となって各利用側熱交換器51から流出する。各利用側熱交換器51において冷媒が空気から吸熱することで、各空調対象空間が冷房される。このとき、各利用側熱交換器51から流出した冷媒は、ガス配管3を通って再び室外機1に流入する。室外機1に流入した冷媒は、流路切替装置13及びアキュムレータ15を介して圧縮機11へ再度吸入される。以下、このサイクルが繰り返される。
【0038】
図5は、本発明の実施の形態1に係る制御装置が暖房運転時に行う冷媒加熱制御を示すフローチャートである。暖房運転が開始されると、図5の冷媒加熱制御が開始される。
(冷媒加熱制御)
初期状態において、加熱側装置26及び冷却側装置27は閉止されており、圧縮機11から吐出される冷媒は全て主回路10を循環している。運転制御部61は、設定時間ごとに、実行中の運転モード及び圧縮機11の運転情報をバイパス回路制御部62へ送信する。
【0039】
バイパス回路制御部62は、装置温度センサ28により検出された装置温度Taが、予め設定された下限温度Tmin(例えば、−28℃)未満であるか否かを判定する(ステップST101)。装置温度Taが下限温度Tmin以上である場合(ステップST101;NO)、バイパス回路制御部62は、制御装置6を加熱する必要がないと判断し、予め設定された時間が経過するまで待機する。そして、予め設定された時間が経過すると、バイパス回路制御部62は、再びステップST101の判定を行う。このように、装置温度Taが下限温度Tmin未満になるまで、ステップST101の処理が繰り返される。
【0040】
一方、装置温度Taが下限温度Tmin未満である場合(ステップST101;YES)、バイパス回路制御部62は、制御装置6の加熱が必要であると判断し、加熱側装置26を開放するように制御する(ステップST102)。このとき、圧縮機11から吐出された高温高圧の冷媒の一部が第1バイパス配管22を通って温度調節器21に流れ、制御装置6が加熱される。
【0041】
次に、バイパス回路制御部62は、運転制御部61から受信した圧縮機11の運転情報に基づき、圧縮機11の運転が停止されたか否かを判定する(ステップST103)。圧縮機11の運転が停止された場合(ステップST103;YES)、バイパス回路制御部62は、制御装置6を加熱する必要がないと判断し、加熱側装置26を閉止するように制御する(ステップST104)。ステップST104が行われた後、冷媒加熱制御は終了する。
【0042】
一方、圧縮機11が運転中である場合(ステップST103;NO)、バイパス回路制御部62は、装置温度Taが上限温度Tb(例えば、−25℃)以上であるか否かを判定する(ステップST105)。装置温度Taが上限温度Tb未満である場合(ステップST105;NO)、バイパス回路制御部62は、制御装置6の温度が十分に回復していないと判断し、加熱側装置26の状態を維持し、予め設定された時間が経過するまで待機する。そして、予め設定された時間が経過すると、バイパス回路制御部62は、再びステップST103の判定を行う。
【0043】
ステップST105において、装置温度Taが上限温度Tb以上になると(ステップST105;YES)、バイパス回路制御部62は、制御装置6の温度が十分に回復したと判断し、加熱側装置26を閉止するように制御する(ステップST106)。ステップST106が行われた後、バイパス回路制御部62はST101の処理に戻り、冷媒加熱制御が続行される。
【0044】
このように、暖房運転において、温度調節器21は加熱装置として機能する。暖房運転において、装置温度センサ28により検出される装置温度Taが下限温度Tmin(−28℃)未満になると、加熱側装置26が開放され、冷却側装置27が閉止される。これにより、高温高圧の冷媒が温度調節器21へ流れ、装置温度Taが上限温度Tb(−25℃)以上に回復するまで、あるいは圧縮機11の運転が停止されるまで、制御装置6の加熱が行われる。
【0045】
図6は、本発明の実施の形態1に係る制御装置が冷房運転時に行う冷媒冷却制御を示すフローチャートである。電子部品7がパワーモジュール等のような発熱する電子部品である場合、熱源側熱交換器14に高温高圧の冷媒が流れる冷房運転では、電子部品7のオーバーヒートを防止するために制御装置6を冷却する必要がある。空気調和装置100において冷房運転が開始されると、図6の冷媒冷却制御が開始される。
(冷媒冷却制御)
初期状態において、加熱側装置26及び冷却側装置27は閉止されている。運転制御部61は、設定時間ごとに、実行中の運転モード及び圧縮機11の運転情報をバイパス回路制御部62へ送信する。
【0046】
冷媒冷却制御が開始されると、バイパス回路制御部62は、冷却側装置27を開放するように制御する(ステップST201)。このとき、圧縮機11から吐出された高温高圧の冷媒の一部が、第3バイパス配管24を通り、予冷熱交換器25で冷却されて温度調節器21に流れ、制御装置6が冷却される。
【0047】
次に、バイパス回路制御部62は、運転制御部61から受信した運転モード及び圧縮機11の運転情報に基づき、冷房運転が停止されたか否かを判定する(ステップST202)。冷房運転が運転中である場合(ステップST202;NO)、バイパス回路制御部62は、制御装置6の冷却を続行する必要があると判断し、冷却側装置27の状態を維持しつつ、運転制御部61から次の情報を受信するまで待機する。設定時間が経過してバイパス回路制御部62が次の情報を受信すると、再びステップST202の処理を行う。冷房運転が行われている間、ステップST202の処理が繰り返される。
【0048】
一方、冷房運転が停止されると(ステップST202;YES)、バイパス回路制御部62は、制御装置6を冷却する必要がないと判断し、冷却側装置27を閉止するように制御する(ステップST203)。そして、ステップST203が行われた後、冷媒冷却制御が終了する。
【0049】
このように、冷房運転において、温度調節器21は冷却装置として機能する。冷房運転において、冷却側装置27が開放され、加熱側装置26が閉止される。これにより、低温低圧の冷媒が温度調節器21へ流れ、冷房運転が停止されるまで制御装置6の冷却が行われる。
【0050】
以上のように、実施の形態1において、冷凍サイクル装置(例えば、空気調和装置100)は、暖房運転時に、圧縮機11から吐出された冷媒の一部の冷媒を用いて制御装置6を加熱する温度調節器21を備える。これにより、暖房運転において、冷媒回路を循環する冷媒を利用して制御装置6の加熱を行うことができ、制御装置6の過剰な温度低下を防止し、制御装置6及び空気調和装置100の正常な動作を維持することができる。
【0051】
一般に、制御装置に使用されている電子部品には正常に動作するための使用環境温度(例えば、−30℃以上)が設定されている。暖房運転時に外気温度が極低温(例えば、−30℃未満)になると、制御装置の電子部品が正常に動作しなくなることがある。従来の空気調和装置において、制御装置の周囲温度が使用環境温度を下回っても良いように制御装置の仕様を高性能にしたものがある。しかし、この場合、制御装置の電子部品として、空気調和装置が設置される地域の気候に適した使用環境温度を有するものを選択する必要があり、使用する電子部品が制限される。一方、空気調和装置100は、外気温度が低温である場合でも冷媒の熱により制御装置6を加熱することができ、制御装置6の仕様を高性能なものにする必要がない。
【0052】
また冷凍サイクル装置(例えば、空気調和装置100)は、第1バイパス配管22と、第2バイパス配管23と、第1バイパス配管22における冷媒の流量を調整する加熱側装置26とを備える。これにより、制御装置6の加熱に必要な冷媒量を温度調節器21に流入させることができるとともに、主回路10に流れる冷媒量を確保して暖房能力の低下を最小限にすることができる。
【0053】
また制御装置6は、暖房運転時、装置温度センサ28により検出された装置温度Taに応じて加熱側装置26の開度を制御する。これにより、暖房運転時に、装置温度Taに応じて、温度調節器21への冷媒の流れを制御することができるとともに、制御装置6の加熱が不要なときには、圧縮機11から吐出される全ての冷媒を空調に利用することができる。また空気調和装置100は、図5に示されるような冷媒加熱制御を行うことで、制御装置6の周囲温度を使用環境温度(例えば、−30℃以上)に維持し、暖房運転時の制御装置6の異常の発生をさらに抑制することができる。
【0054】
また制御装置6は、暖房運転時、外気温度センサ17により検出された外気温度に応じて加熱側装置26の開度を制御してもよい。これにより、例えば、外気温度の高低に基づいて、加熱の開始及び停止のタイミング、並びに、温度調節器21へ流入する冷媒量等を設定することができ、温度調節器21における加熱能力の調整を行うことができる。
【0055】
また主回路10は、流路切替装置13を備えており、温度調節器21は、冷房運転時には、冷媒により制御装置6を冷却する。これにより、暖房運転時には、制御装置6を加熱して制御装置6の温度低下を抑制することができるとともに、冷房運転時には、制御装置6を冷却して制御装置6の温度上昇を抑制することができる。
【0056】
従来の空気調和装置において、暖房運転時における制御装置6の温度低下を抑制するために制御装置6の断熱性能を強化したものがあるが、このような構成では、冷却が必要とされる冷房運転時に、外気への放熱が抑制されて冷却能力が低下する場合がある。一方、空気調和装置100では、実行されている運転モードに応じて制御装置6が加熱又は冷却されるので、冷房運転及び暖房運転の双方において、それぞれ適した温度調節が行われる。
【0057】
また冷凍サイクル装置(空気調和装置100)は、圧縮機11の吐出側と温度調節器21の流入口21aとを予冷熱交換器25を介して接続する第3バイパス配管24と、第3バイパス配管24に設けられた冷却側装置27とを備える。これにより、簡易的な構造及び制御によって、冷房運転における温度調節器21への冷媒の流れを制御し、冷却の開始及び停止を制御することができる。
【0058】
なお、本発明の実施の形態は上記実施の形態に限定されず、種々の変更を行うことができる。例えば、図1には、1台の室外機1に対して2台の室内機5が並列接続される場合が示されているが、接続台数及び接続方法はこれに限定されない。室外機1の台数及び室外機1に接続される室内機5の台数は何台でもよく、また室内機5同士は直列接続されていてもよい。
【0059】
また、冷媒加熱制御及び冷媒冷却制御は、図5及び図6に示されるものに限定されない。例えば、バイパス回路制御部62は、加熱側装置26を開放するように制御しているとき、装置温度Taが上限温度Tbに近づくにつれ加熱側装置26の開度を小さくするように制御してもよい。これにより、装置温度Taを上限温度Tbに収束させることができる。さらに、バイパス回路制御部62は装置温度Taと外気温度の双方を用いて制御を行ってもよい。例えば、バイパス回路制御部62は、冷却側装置27を開放するように制御しているとき、装置温度Taが外気温度以下である場合には冷却側装置27を閉止するよう制御してもよい。これにより、制御装置6が外気温度以下に冷却されることを防止し、制御装置6における結露の発生を抑制することができる。
【符号の説明】
【0060】
1 室外機、3 ガス配管、4 液配管、5 室内機、6 制御装置、6a 背面、6b 両側面、6c 上面、7 電子部品、10 主回路、11 圧縮機、12 逆止弁、13 流路切替装置、14 熱源側熱交換器、15 アキュムレータ、16 室外ファン、17 外気温度センサ、20 バイパス回路、21 温度調節器、21a 流入口、21b 流出口、21x 曲管部、22 第1バイパス配管、23 第2バイパス配管、24 第3バイパス配管、25 予冷熱交換器、26 加熱側装置、27 冷却側装置、28 装置温度センサ、51 利用側熱交換器、52 室内ファン、53 減圧装置、61 運転制御部、62 バイパス回路制御部、100 空気調和装置、Ta 装置温度、Tb 上限温度、Tmin 下限温度。
図1
図2
図3
図4
図5
図6

【手続補正書】
【提出日】2019年10月10日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0007
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0007】
本発明に係る冷凍サイクル装置は、圧縮機と利用側熱交換器と減圧装置と熱源側熱交換器とを備え、冷媒が循環する主回路と、電気部品を備え、前記圧縮機の運転を制御する制御装置と、前記制御装置の装置温度を検出する装置温度センサと、前記熱源側熱交換器が蒸発器として機能する暖房運転時において、前記装置温度センサにより検出された前記装置温度が、前記電子部品が正常に動作するための使用環境温度に基づいて予め設定された下限温度未満であるとき、前記圧縮機から吐出された冷媒の一部の冷媒が流れ、前記一部の冷媒により前記制御装置を加熱する温度調節器と、を備える。
【手続補正2】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
圧縮機と利用側熱交換器と減圧装置と熱源側熱交換器とを備え、冷媒が循環する主回路と、
電気部品を備え、前記圧縮機の運転を制御する制御装置と、
前記制御装置の装置温度を検出する装置温度センサと、
前記熱源側熱交換器が蒸発器として機能する暖房運転時において、前記装置温度センサにより検出された前記装置温度が、前記電気部品が正常に動作するための使用環境温度に基づいて予め設定された下限温度未満であるとき、前記圧縮機から吐出された冷媒の一部の冷媒が流れ、前記一部の冷媒により前記制御装置を加熱する温度調節器と、
を備える冷凍サイクル装置。
【請求項2】
前記圧縮機の吐出側と前記温度調節器の流入口とを接続する第1バイパス配管と、
前記温度調節器の流出口と前記圧縮機の吸入側とを接続する第2バイパス配管と、
前記第1バイパス配管に設けられ、冷媒の流量を調整する加熱側装置と、
を備える請求項1に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項3】
記制御装置は、前記暖房運転時に、前記装置温度センサにより検出された前記装置温度に応じて前記加熱側装置の開度を制御する
請求項2に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項4】
外気温度を検出する外気温度センサを備え、
前記制御装置は、前記暖房運転時に、前記外気温度センサにより検出された前記外気温度に応じて前記加熱側装置の開度を制御する
請求項2又は3に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項5】
前記主回路は、前記暖房運転と、前記熱源側熱交換器が凝縮器として機能する冷房運転とで、前記圧縮機から吐出された冷媒の流路を切り替える流路切替装置を備え、
前記温度調節器は、前記冷房運転時には、一部の冷媒により前記制御装置を冷却するものである
請求項1〜4のいずれか一項に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項6】
前記圧縮機の吐出側と前記温度調節器の流入口とを、冷媒を冷却する予冷熱交換器を介して接続する第3バイパス配管と、
前記第3バイパス配管に設けられ、冷媒を減圧させる冷却側装置と、
を備える請求項5に記載の冷凍サイクル装置。
【国際調査報告】