JP4023373B2 - 冷凍装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、冷凍装置に関し、特に、圧縮機を容量制御するインバータ回路の冷却対策に係るものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、冷凍装置には、インバータ回路を搭載した容量可変の圧縮機が設けられているが、このインバータ回路は、パワートランジスタやダイオードなどの発熱素子を備えている。これらの発熱素子は、インバータ回路駆動時に発熱するため冷却する必要があった。
【０００３】
その冷却方法としては、冷媒回路を循環する冷媒によってインバータ回路の発熱素子を冷却する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。具体的に、この冷凍装置は、冷媒が循環されて蒸気圧縮式冷凍サイクルを行う冷媒回路を備えている。そして、この冷凍装置は、冷媒回路における低圧側の冷媒配管に流れる冷媒を発熱素子に取り付けた放熱フィンに流通させることによって、発熱素子を冷却するようにしている。
【０００４】
ところが、上記の冷凍装置では、冷凍運転の全範囲に亘って放熱フィンを継続して冷却するため、放熱フィンの温度が次第に外気温度よりも低くなり、放熱フィンに結露が発生する。この結果、パワートランジスタやダイオードなどの絶縁不良が発生するという問題があった。
【０００５】
そこで、上記放熱フィンに結露を発生させることなく、低圧側の冷媒により発熱素子を冷却する冷凍装置が提案されている（例えば、特許文献２参照）。具体的に、この冷凍装置は、圧縮機の吸入側配管と並列に設けられたバイパス冷媒配管に流れる低圧の冷媒により発熱素子を冷却するようにしている。そして、この冷凍装置は、外気の温度を検知する外気温度センサーと発熱素子の温度を検知する発熱素子温度センサーとを備えると共に、両センサーの出力信号により冷媒の流れを遮断する制御手段を備えている。
【０００６】
つまり、上記冷凍装置は、発熱素子の温度が外気温度に応じて定めた結露防止基準温度よりも低くなった場合、バイパス冷媒配管における冷媒の流れを遮断することにより、発熱素子の冷却を停止し、結露の発生を防止しようとしている。
【０００７】
【特許文献１】
特開平３− ７５４２４号公報
【０００８】
【特許文献２】
特開平６−１５９７３８号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した冷凍装置では、発熱素子の温度と外気温度とを検出して比較判定を要することから、部品点数が多くなると共に、制御が複雑になるという問題があった。
【００１０】
本発明は、斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、簡易な方法で確実に結露の発生を防止してインバータ回路を冷却するようにした冷凍装置を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
具体的に、請求項１に係る発明は、圧縮機構（1A）と熱源側熱交換器（22）と膨張機構（32）と利用側熱交換器（31）とが冷媒配管によって接続されて蒸気圧縮式冷凍サイクルを行う冷媒回路（11）を備えており、上記圧縮機構（1A）は、インバータ回路が搭載された容量可変の圧縮機（52）を備えた冷凍装置を前提としている。そして、上記冷媒回路（11）には、高圧液冷媒を過冷却する過冷却熱交換器（81）が設けられる一方、該過冷却熱交換器（81）で過冷却された過冷却状態の高圧液冷媒の一部を分岐し且つ該高圧液冷媒を圧縮機（52）の吸入側にガス相に変態して戻す過冷却回路（80）が設けられ、該過冷却回路（80）には、上記過冷却熱交換器（ 81 ）で過冷却された過冷却状態の高圧液冷媒の一部によって上記インバータ回路を冷却するインバータ冷却部（84）が設けられている。
【００１２】
上記の発明では、熱源側熱交換器（24）で凝縮した高圧液冷媒が過冷却熱交換器（81）で過冷却され、その過冷却された高圧液冷媒の一部が分岐して過冷却回路（80）に流れ、該過冷却回路（80）の高圧液冷媒は、その後ガス相に変態して圧縮機（52）に吸入される。そして、上記過冷却回路（80）におけるインバータ冷却部（84）では、過冷却熱交換器（81）で過冷却された高圧液冷媒の一部によってインバータ回路を冷却する。
【００１３】
また、上記の発明では、インバータ回路が高圧液冷媒によって冷却されるため、冷凍運転の全範囲に亘ってインバータ回路を冷却し続けた場合であっても、インバータ回路の温度が外気温度より低下することはない。したがって、インバータ回路における結露の発生が抑制される。この結果、安全なインバータ回路の冷却が行われる。
【００１４】
また、請求項２に係る発明は、請求項１において、過冷却熱交換器（81）は、高圧液冷媒が流れる第１流路（82）と、該第１流路（82）の高圧液冷媒と熱交換する冷媒が流れる第２流路（83）とを備え、上記過冷却回路（80）は、第１流路（82）を流れた過冷却状態の高圧液冷媒の一部が分岐する過冷却分岐管（86）を備えている。そして、上記過冷却分岐管（86）は、過冷却膨張機構（85）と第２流路（83）とが直列に接続されて形成され、上記過冷却分岐管（86）の出口端が冷媒回路（11）における圧縮機（52）の吸入側に接続される一方、上記インバータ冷却部（84）は、過冷却分岐管（86）における過冷却膨張機構（85）の上流側に設けられている。
【００１５】
上記の発明では、過冷却熱交換器（81）の第１流路（82）で過冷却されて過冷却状態になった高圧液冷媒の一部が過冷却分岐管（86）に分流する。この分流した過冷却状態の高圧液冷媒は、インバータ冷却部（84）を流通し、過冷却膨張弁（85）で減圧された後、第２流路（83）で第１流路（82）を流れる高圧液冷媒と熱交換して蒸発気化し、圧縮機（52）に吸入される。そして、上記インバータ冷却部（84）を過冷却状態の高圧液冷媒が流通することによって、インバータ回路が冷却される。
【００１６】
また、請求項３に係る発明は、請求項２において、圧縮機構（1A）は、低圧のガス冷媒を吸入して圧縮する第１圧縮機（52）と、該第１圧縮機（52）から吐出された冷媒を二段圧縮して吐出する第２圧縮機（21）とを備えている。そして、上記第１圧縮機（52）は、インバータ回路が搭載されて容量可変に構成され、該第１圧縮機（52）の吸入側に過冷却分岐管（86）の出口端が接続されている。
【００１７】
上記の発明では、二段圧縮式の蒸気圧縮式冷凍サイクルを行う冷媒回路（11）においても、過冷却状態の高圧液冷媒によってインバータ回路が冷却される。
【００１８】
また、請求項４に係る発明は、請求項３において、第１圧縮機（52）の吐出側には、油分離器（57）が設けられ、該油分離器（57）には、過冷却回路（80）における過冷却膨張機構（85）と第２流路（83）との間に接続された油戻し通路（60）が接続されている。
【００１９】
上記の発明では、油分離器（57）で分離された冷凍機油が過冷却回路（80）における過冷却膨張機構（85）で減圧された液冷媒とともに第２流路（83）に流れる。したがって、上記第１圧縮機（52）には、気相のガス冷媒と液相の冷凍機油との混合流体が吸入される。これにより、気相のガス冷媒が第１圧縮機（52）に吸入される際に発生する吸入音は、液相の冷凍機油に吸収される。この結果、ガス冷媒の気相のみが第１圧縮機（52）に吸入される場合に比べて、第１圧縮機（52）における騒音低減が図られる。
【００２０】
また、請求項５に係る発明は、請求項２において、過冷却回路（80）の過冷却膨張機構（85）は、過冷却熱交換器（81）を流れた過冷却状態の高圧液冷媒が所定温度になるように開度制御される膨張弁で構成されている。
【００２１】
上記の発明では、膨張弁の開度を制御し、インバータ回路の温度が外気温度より低くならないように、高圧液冷媒の過冷却度が定められる。この結果、インバータ回路における結露の発生が確実に抑制される。
【００２２】
【発明の実施の形態１】
以下、本発明の実施形態１を図面に基づいて詳細に説明する。
【００２３】
図１に示すように、本実施形態１の冷凍装置（10）は、室外ユニット（20）、第１冷凍ユニット（30）、第２冷凍ユニット（40）およびブースタユニット（50）を有し、蒸気圧縮式冷凍サイクルを行う冷媒回路（11）を備えている。
【００２４】
そして、上記ブースタユニット（50）は、ガス連絡管（15）および液連絡管（16）によって室外ユニット（20）に接続され、液接続管（17）およびガス接続管（18）によって第１冷凍ユニット（30）と第２冷凍ユニット（40）とにそれぞれ接続されている。また、上記冷媒回路（11）は、冷却サイクルのみを行うように構成されている。
【００２５】
上記室外ユニット（20）は、室外圧縮機（21）を備えると共に、熱源側熱交換器である室外熱交換器（22）を備えている。上記室外圧縮機（21）は、例えば、密閉型の高圧ドーム型スクロール圧縮機で構成され、電動機が常に一定回転数で駆動される定容量のものである。
【００２６】
上記室外圧縮機（21）の吐出側には、高圧ガス管（27）の一端が接続される一方、上記室外圧縮機（21）の吸入側には、低圧ガス管（28）の一端が接続されている。
【００２７】
上記高圧ガス管（27）の他端は、室外熱交換器（22）の一端であるガス側端部に接続され、該室外熱交換器（22）の他端である液側端部には、液管（29）の一端が接続されている。上記室外熱交換器（22）は、例えば、クロスフィン式のフィン・アンド・チューブ型熱交換器であって、室外ファン（25）および外気温センサ（26）が近接して配置されている。上記外気温センサ（26）は、室外ファン（25）によって取り込まれる室外空気の温度を検出する。
【００２８】
上記低圧ガス管（28）および液管（29）の他端は、室外ユニット（20）内の閉鎖弁（2a）を介してガス連絡管（15）および液連絡管（16）にそれぞれ接続されている。
【００２９】
上記第１冷凍ユニット（30）は、利用側熱交換器である第１冷凍熱交換器（31）を備え、該第１冷凍熱交換器（31）の上流側に位置して第１電磁弁（33）と膨張機構である第１冷凍膨張弁（32）とを備えている。そして、上記第１冷凍熱交換器（31）の一端である液側端部には、液接続管（17）が分岐して接続される一方、第１冷凍熱交換器（31）の他端であるガス側端部には、第１冷凍膨張弁（32）と第１電磁弁（33）とを介してガス接続管（18）が分岐して接続されている。
【００３０】
上記第１冷凍膨張弁（32）は、感温式の膨張弁であって、第１感温筒（34）が第１冷凍熱交換器（31）のガス側に設置されている。また、上記第１冷凍熱交換器（31）は、例えば、クロスフィン式のフィン・アンド・チューブ型熱交換器であって、第１冷凍ファン（35）および第１冷凍温度センサ（36）が近接して配置されている。上記第１冷凍温度センサ（36）は、第１冷凍ファン（35）によって取り込まれる冷凍庫内空気の温度を検出する。
【００３１】
上記第２冷凍ユニット（40）は、利用側熱交換器である第２冷凍熱交換器（41）を備え、該第２冷凍熱交換器（41）の上流側に位置して第２電磁弁（43）と膨張機構である第２冷凍膨張弁（42）とを備えている。そして、上記第２冷凍熱交換器（41）の一端である液側端部には、液接続管（17）が分岐して接続される一方、第２冷凍熱交換器（41）の他端であるガス側端部には、第２冷凍膨張弁（42）と第２電磁弁（43）とを介してガス接続管（18）が分岐して接続されている。
【００３２】
上記第２冷凍膨張弁（42）は、感温式の膨張弁であって、第２感温筒（44）が第２冷凍熱交換器（41）のガス側に設置されている。また、上記第２冷凍熱交換器（41）は、例えば、クロスフィン式のフィン・アンド・チューブ型熱交換器であって、第２冷凍ファン（45）および第２冷凍温度センサ（46）が近接して配置されている。上記第２冷凍温度センサ（46）は、第２冷凍ファン（45）によって取り込まれる冷凍庫内空気の温度を検出する。
【００３３】
上記ブースタユニット（50）には、ブースタ回路（51）が収納されている。該ブースタ回路（51）は、ブースタ圧縮機（52）を備えている。上記ブースタ圧縮機（52）は、例えば、密閉型の高圧ドーム型スクロール圧縮機で構成されている。また、上記ブースタ圧縮機（52）は、インバータ回路が搭載され、電動機の回転数が段階的または連続的に変化して容量可変に構成されている。
【００３４】
上記ブースタ回路（51）において、ブースタ圧縮機（52）の吐出側の吐出配管（5a）は、油分離器（57）と逆止弁（CV-1）とが順に設けられて、ガス連絡管（15）に接続されている。一方、上記ブースタ圧縮機（52）の吸入側の吸入配管（5b）は、フィルタ（53）を介してガス接続管（18）に接続されている。上記ブースタ圧縮機（52）と室外圧縮機（21）とによって、圧縮機構（1A）が構成されている。そして、上記ブースタ圧縮機（52）が第１圧縮機を構成し、室外圧縮機（21）が第２圧縮機を構成している。
【００３５】
上記油分離器（57）は、ブースタ圧縮機（52）の吐出冷媒から冷凍機油を分離するように構成されている。一方、上記逆止弁（CV-1）は、ブースタ圧縮機（52）からガス連絡管（15）に向かう冷媒の流れのみを許容するように構成されている。
【００３６】
また、上記ブースタ回路（51）は、逆止弁（CV-2）を有するバイパス管（58）を備えている。上記バイパス管（58）の入口端は、吸入配管（5b）におけるフィルタ（53）の上流側に接続される一方、出口端は、吐出配管（5a）における油分離器（57）と逆止弁（CV-1）との間に接続されている。上記逆止弁（CV-2）は、バイパス管（58）の入口端から出口端に向かう冷媒の流れのみを許容するように構成されている。そして、上記バイパス管（58）は、ブースタ圧縮機（52）の故障等の停止時に該ブースタ圧縮機（52）をバイパスして冷媒が流れるように構成されている。
【００３７】
上記ブースタ回路（51）には、各種センサや圧力スイッチが設けられている。具体的に、上記ブースタ圧縮機（52）の吸入側には、吸入温度センサ（54）が設置されており、ブースタ圧縮機（52）の吐出側には、吐出温度センサ（55）および高圧圧力スイッチ（56）が設置されている。また、上記バイパス管（58）における逆止弁（CV-2）の上流側には、圧力センサ（59）が設置されている。
【００３８】
また、上記ブースタユニット（50）には、本発明の特徴として、インバータ回路を冷却するために冷媒を循環させる過冷却回路（80）と過冷却熱交換器（81）とが収納されている。
【００３９】
上記過冷却回路（80）は、インバータ冷却部である放熱板（84）と過冷却膨張機構である過冷却膨張弁（85）とを備えている。
【００４０】
上記過冷却熱交換器（81）は、いわゆるプレート式熱交換器であって、積層された伝熱プレート（図示しない）を挟んで交互に複数ずつ形成された第１流路（82）と第２流路（83）とを備えている。そして、上記過冷却熱交換器（81）は、第１流路（82）を流れる冷媒と、第２流路（83）を流れる冷媒とを熱交換させるように構成されている。
【００４１】
上記過冷却熱交換器（81）の第１流路（82）の入口端は、高圧液管（8c）を介して液連絡管（16）に接続される一方、第１流路（82）の出口端は、過冷却管（88）の一端に接続されている。そして、上記過冷却管（88）の他端は、液接続管（17）に接続されている。
【００４２】
上記過冷却回路（80）は、過冷却管（88）より分岐した過冷却分岐管（86）を備えている。上記過冷却分岐管（86）は、一端が過冷却管（88）に接続される一方、放熱板（84）と過冷却膨張弁（85）と第２流路（83）とが順に直列に接続されて形成され、他端がブースタ回路（51）の吸入配管（5b）におけるフィルタ（53）の上流側に接続されている。
【００４３】
上記過冷却分岐管（86）は、過冷却熱交換器（81）の第１流路（82）を流れた過冷却状態の高圧液冷媒の一部が分流し、放熱板（84）を通過して、過冷却膨張弁（85）で減圧された後、第２流路（83）で第１流路（82）を流れる冷媒と熱交換して蒸発しブースタ圧縮機（52）に吸入されるように構成されている。つまり、上記過冷却熱交換器（81）は、室外ユニット（20）の室外熱交換器（22）で凝縮した高圧液冷媒が第１流路（82）に流れ、第２流路（83）を流れる冷媒と熱交換して過冷却され、過冷却状態の高圧液冷媒となって過冷却管（88）に流れるように構成されている。
【００４４】
上記放熱板（84）は、熱伝導板（A）が取り付けられ、該該熱伝導板（A）には、インバータ回路が形成された回路基板（B）が搭載されている。そして、上記放熱板（84）は、過冷却状態の液冷媒が流通することによって、インバータ回路から吸熱し、インバータ回路が冷却されるように構成されている。
【００４５】
また、上記ブースタ回路（51）の油分離器（57）には、冷凍機油が流れる油戻し通路（60）が設けられている。該油戻し通路（60）は、油分離器（57）に接続される一方、過冷却分岐管（86）における過冷却膨張弁（85）と第２流路（83）との間に接続されている。上記油戻し通路（60）には、油膨張機構であるキャピラリチューブ（61）が設けられている。そして、上記油戻し通路（60）は、油分離器（57）で分離された冷凍機油がキャピラリチューブ（61）で減圧された後、過冷却分岐管（86）で冷媒に混合して第２流路（83）に流れるように構成されている。なお、上記液接続管（17）とガス接続管（18）との間には、熱回収熱交換器（19）が設けられている。
【００４６】
−運転動作−
次に、上記冷凍装置（10）が行う冷凍運転動作について説明する。
【００４７】
先ず、上記室外圧縮機（21）を駆動すると、該室外圧縮機（21）から吐出された冷媒は、高圧ガス管（27）を通って室外熱交換器（22）に流れる。この室外熱交換器（22）に流入した冷媒は、室外ファン（25）により取り込まれた室外空気に放熱して凝縮液化する。この凝縮した液冷媒は、液管（29）および閉鎖弁（2a）を介し液連絡管（16）を流れてブースタユニット（50）に流入し、高圧液管（8c）を通って高圧液冷媒として過冷却熱交換器（81）の第１流路（82）に流れる。
【００４８】
上記過冷却熱交換器（81）では、第１流路（82）の高圧液冷媒が過冷却されて過冷却状態の高圧液冷媒となる。この過冷却の液冷媒は、過冷却管（88）を通って液接続管（17）に流れる。上記液接続管（17）に流入した液冷媒は、分流して第１冷凍ユニット（30）および第２冷凍ユニット（40）のそれぞれに流入する。
【００４９】
上記各冷凍ユニット（30,40）に流入した液冷媒は、それぞれ第１電磁弁（33）および第２電磁弁（43）を介し、第１冷凍膨張弁（32）および第２冷凍膨張弁（42）で減圧され、その後、第１冷凍熱交換器（31）および第２冷凍熱交換器（41）を流れる。
【００５０】
上記各冷凍熱交換器（31,41）では、液冷媒がそれぞれ第１冷凍ファン（35）および第２冷凍ファン（45）により取り込まれた冷凍庫内の空気から吸熱して蒸発気化し、冷凍庫内の空気が冷却される。上記各冷凍熱交換器（31,41）で蒸発した低圧のガス冷媒は、各冷凍ユニット（30,40）を出てから合流し、ガス接続管（18）を通ってブースタユニット（50）に流入し、ブースタ回路（51）の吸入配管（5b）に流入する。
【００５１】
上記吸入配管（5b）に流入した低圧のガス冷媒は、フィルタ（53）を通過して、ブースタ圧縮機（52）で圧縮されて吐出配管（5a）に吐出される。この吐出されたガス冷媒は、油分離器（57）で冷凍機油が分離除去された後、逆止弁（CV-1）およびガス連絡管（15）を通って室外ユニット（20）に流入する。該室外ユニット（20）に流入したガス冷媒は、閉鎖弁（2a）および低圧ガス管（28）を通って、再び室外圧縮機（21）に戻って圧縮され、この冷媒循環が繰り返される。
【００５２】
次に、上記ブースタユニット（50）の過冷却回路（80）における冷媒の循環作用について説明する。
【００５３】
上記過冷却熱交換器（81）の第１流路（82）で過冷却された過冷却状態の高圧液冷媒は、過冷却管（88）を通って、一部が過冷却分岐管（86）に分流される。一方、その一部が分流した後の残りの高圧液冷媒は、上述したように、そのまま過冷却管（88）を通過し、液接続管（17）に流れる。
【００５４】
上記過冷却分岐管（86）に流れた過冷却状態の高圧液冷媒は、放熱板（84）を通過し、過冷却膨張弁（85）で減圧され、低圧液冷媒となって過冷却熱交換器（81）の第２流路（83）に流れる。該第２流路（83）に流れた低圧液冷媒は、第１流路（82）を流れる高圧液冷媒から吸熱して蒸発気化し、第１流路（82）の高圧液冷媒が過冷却される。上記第２流路（83）で蒸発した低圧のガス冷媒は、ブースタ回路（51）の吸入配管（5b）に流れ、上述した各冷凍ユニット（31,41）からガス接続管（18）を介してブースタユニット（50）に流入したガス冷媒とともにフィルタ（53）を通過して、ブースタ圧縮機（52）で圧縮され吐出される。そして、この過冷却回路（80）における冷媒循環が繰り返される。
【００５５】
ところで、上記過冷却状態の高圧液冷媒が放熱板（84）を通過する際、この過冷却状態の高圧液冷媒は、インバータ回路が形成された回路基板（B）と熱交換を行う。つまり、上記高圧液冷媒は、放熱板（84）および熱伝導板（A）を介して回路基板（B）から吸熱して、該回路基板（B）が冷却される。
【００５６】
また、上記過冷却回路（80）において、過冷却膨張弁（85）で減圧された低圧液冷媒は、ブースタ回路（51）の油分離器（57）から油戻し通路（60）を通じて導入された冷凍機油とともに第２流路（83）に流れる。つまり、上記ブースタ圧縮機（52）には、気相のガス冷媒と液相の冷凍機油との混合流体が吸入される。これにより、気相のガス冷媒がブースタ圧縮機（52）に吸入される際に発生する吸入音は、液相の冷凍機油に吸収される。この結果、ガス冷媒の気相のみがブースタ圧縮機（52）に吸入される場合に比べて、ブースタ圧縮機（52）における騒音低減を図ることができる。
【００５７】
−実施形態の効果−
以上説明したように、本実施形態１によれば、冷媒回路（11）における高圧液冷媒を過冷却する過冷却熱交換器（81）を設けて、該過冷却熱交換器（81）で過冷却された過冷却状態の高圧液冷媒の一部を放熱板（84）に流し、インバータ回路が形成された回路基板（B）と熱交換させるようにしたので、過冷却状態の高圧液冷媒が回路基板（B）から吸熱することによって、インバータ回路の回路基板（B）を冷却することができる。
【００５８】
また、上述したように、高圧液冷媒でインバータ回路の回路基板（B）を冷却するようにしたので、冷凍運転の全範囲に亘って回路基板（B）を冷却し続けた場合であっても、回路基板（B）の温度は外気温度より低下することはない。したがって、インバータ回路の回路基板（B）における結露発生を防止することができる。この結果、少ない部品点数でもって複雑な制御を行うことなく、安全なインバータ回路の冷却を行うことができる。
【００５９】
また、過冷却熱交換器（81）で蒸発したガス冷媒を油分離器（57）で分離された冷凍機油とともにブースタ圧縮機（52）に吸入させるようにしたために、ガス冷媒がブースタ圧縮機（52）に吸入される際に発生する吸入音は、液相の冷凍機油に吸収される。この結果、ブースタ圧縮機（52）における騒音低減を図ることができる。
【００６０】
【発明の実施の形態２】
次に、本発明の実施形態２を図面に基づいて詳細に説明する。
【００６１】
本実施形態２は、図２に示すように、上記実施形態１のブースタユニット（50）において、ブースタユニット（50）に代えて、過冷却ユニット（70）を設けたものである。さらに、上記実施形態１が室外ユニット（20）における室外圧縮機（21）に電動機が常に一定回転数で駆動される定容量の圧縮機を用いていたのに代えて、インバータ回路が搭載され電動機の回転数が段階的または連続的に変化する容量可変の圧縮機を用いたものである。つまり、上記圧縮機構（1A）として、インバータ回路が搭載された容量可変の室外圧縮機（21）を１台のみ用いるようにしたものである。
【００６２】
具体的に、上記過冷却ユニット（70）は、実施形態１のブースタユニット（50）のブースタ回路（51）を省略したもので、実施形態１のブースタユニット（50）における、ブースタ圧縮機（52）、フィルタ（53）および油分離器（57）などのブースタ回路（51）を省略し、さらに油戻し通路（60）およびキャピラリチューブ（61）を省略し、逆止弁（CV-3）を有するガス管（7c）を備えている。そして、上記ガス管（7c）は、ガス連絡管（15）とガス接続管（18）とに接続されている。また、上記過冷却ユニット（70）では、過冷却回路（80）における過冷却分岐管（86）の出口端がガス管（7c）の入口端部に接続されている。
【００６３】
この場合、上記第１冷凍ユニット（30）および第２冷凍ユニット（40）で蒸発したガス冷媒は、ガス接続管（18）を介して過冷却ユニット（70）に流入する。該過冷却ユニット（70）に流入したガス冷媒は、ガス管（7c）およびガス連絡管（15）を通って、室外ユニット（20）に流入する。該室外ユニット（20）に流入したガス冷媒は、低圧ガス管（28）を通って室外圧縮機（21）に吸入されて再び吐出される。
【００６４】
上記過冷却回路（80）においては、過冷却熱交換器（81）で過冷却された過冷却状態の高圧液冷媒の一部が過冷却分岐管（86）に分流して、放熱板（84）を流通し、過冷却膨張弁（85）で減圧され、第２流路（83）で蒸発気化した後、ガス管（7c）に流れる。
【００６５】
したがって、上記放熱板（84）を過冷却状態の高圧液冷媒が流通することによって、室外圧縮機（21）のインバータ回路の回路基板（B）を冷却することができる。その他の構成、作用および効果は、実施形態１と同様である。
【００６６】
【発明のその他の実施の形態】
本発明は、上記各実施形態について、以下のような構成としてもよい。
【００６７】
例えば、上記各実施形態において、過冷却管（88）における過冷却分岐管（86）の分岐点より下流側に、過冷却状態の高圧液冷媒の温度を検知するための過冷却温度センサ（8a）を設置するようにしてもよい（図１参照）。そして、上記過冷却回路（80）の過冷却膨張弁（85）を過冷却温度センサ（8a）の検出温度に基づいて開度制御されるように構成してもよい。この場合、過冷却状態の高圧液冷媒の温度を所定温度より低下しないように過冷却膨張弁（85）の開度を制御することによって、インバータ回路の回路基板（B）を外気温度より高い温度で保持することができる。したがって、インバータ回路冷却の際、回路基板（B）における結露の発生を確実に抑制することができる。
【００６８】
また、上記実施形態１では、室外ユニット（20）における室外圧縮機（21）に電動機が常に一定回転数で駆動される定容量の圧縮機を用いるようにしたが、インバータ回路が搭載され電動機の回転数が段階的または連続的に変化する容量可変の圧縮機を用いるようにしてもよい。つまり、上記室外ユニット（20）の室外圧縮機（21）およびブースタユニット（50）のブースタ圧縮機（52）の両方に、インバータ回路が搭載された容量可変の圧縮機を用いてもよい。この場合、上記放熱板（84）は、室外圧縮機（21）およびブースタ圧縮機（52）の両方に取り付けられ、それぞれのインバータ回路の回路基板（B）を過冷却状態の高圧液冷媒によって冷却することができる。
【００６９】
また、上記各実施形態では、冷凍ユニット（31,41）を２台用いるようにしたが、１台あるいは複数台用いるようにしてもよいことは勿論である。
【００７０】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、冷媒回路（11）における高圧液冷媒を過冷却する過冷却熱交換器（81）を設け、該過冷却熱交換器（81）で過冷却された過冷却状態の高圧液冷媒の一部をインバータ冷却部（84）に流通させる過冷却回路（80）を設けて過冷却状態の高圧液冷媒によってインバータ回路を冷却するようにしたので、インバータ回路の冷却温度は外気温度より低下することはない。したがって、冷凍運転の全範囲に亘ってインバータ回路を冷却し続けた場合であっても、インバータ回路における結露の発生を抑制することができる。この結果、複雑な制御を行うことなく確実に結露を防止して、安全にインバータ回路を冷却する冷凍装置を提供することができる。
【００７１】
また、請求項２に係る発明によれば、インバータ回路を冷却した冷媒によって、液冷媒を過冷却するので、インバータ回路の冷却と液冷媒の過冷却とを効率よく行うことができる。
【００７２】
また、請求項３に係る発明によれば、冷媒を二段圧縮するので、低温冷却を行うことができる。
【００７３】
また、請求項４に係る発明によれば、過冷却熱交換器（81）の第２流路（83）で蒸発気化したガス冷媒を油分離器（57）で分離された冷凍機油とともに、つまり、ガス液二相流で第１圧縮機（52）に吸入させるようにしたので、気相のガス冷媒が第１圧縮機（52）に吸入される際に発生する吸入音が液相の冷凍機油に吸収される。この結果、ガス冷媒の気相のみが第１圧縮機（52）に吸入される場合に比べて、第１圧縮機（52）における騒音低減を図ることができる。
【００７４】
また、請求項５に係る発明によれば、過冷却回路（80）の過冷却膨張機構（85）を開度制御可能な膨張弁で構成し、過冷却熱交換器（81）で過冷却された高圧液冷媒が所定温度になるように膨張弁の開度を制御するようにしたので、冷却されたインバータ回路の温度が外気温度より低くならないようにすることができる。したがって、インバータ回路冷却の際、インバータ回路における結露の発生を確実に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 実施形態１に係る冷凍装置の冷媒回路図である。
【図２】 実施形態２に係る冷凍装置の冷媒回路図である。
【符号の説明】
（1A）圧縮機構
（10）冷凍装置
（11）冷媒回路
（21）室外圧縮機（第２圧縮機）
（22）室外熱交換器（熱源側熱交換器）
（31）冷凍熱交換器（利用側熱交換器）
（32）冷凍膨張弁（膨張機構）
（52）ブースタ圧縮機（第１圧縮機）
（57）油分離器
（60）油戻し通路
（80）過冷却回路
（81）過冷却熱交換器
（82）第１流路
（83）第２流路
（84）放熱板（インバータ冷却部）
（85）過冷却膨張弁（過冷却膨張機構）
（86）過冷却分岐管
【発明の属する技術分野】
本発明は、冷凍装置に関し、特に、圧縮機を容量制御するインバータ回路の冷却対策に係るものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、冷凍装置には、インバータ回路を搭載した容量可変の圧縮機が設けられているが、このインバータ回路は、パワートランジスタやダイオードなどの発熱素子を備えている。これらの発熱素子は、インバータ回路駆動時に発熱するため冷却する必要があった。
【０００３】
その冷却方法としては、冷媒回路を循環する冷媒によってインバータ回路の発熱素子を冷却する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。具体的に、この冷凍装置は、冷媒が循環されて蒸気圧縮式冷凍サイクルを行う冷媒回路を備えている。そして、この冷凍装置は、冷媒回路における低圧側の冷媒配管に流れる冷媒を発熱素子に取り付けた放熱フィンに流通させることによって、発熱素子を冷却するようにしている。
【０００４】
ところが、上記の冷凍装置では、冷凍運転の全範囲に亘って放熱フィンを継続して冷却するため、放熱フィンの温度が次第に外気温度よりも低くなり、放熱フィンに結露が発生する。この結果、パワートランジスタやダイオードなどの絶縁不良が発生するという問題があった。
【０００５】
そこで、上記放熱フィンに結露を発生させることなく、低圧側の冷媒により発熱素子を冷却する冷凍装置が提案されている（例えば、特許文献２参照）。具体的に、この冷凍装置は、圧縮機の吸入側配管と並列に設けられたバイパス冷媒配管に流れる低圧の冷媒により発熱素子を冷却するようにしている。そして、この冷凍装置は、外気の温度を検知する外気温度センサーと発熱素子の温度を検知する発熱素子温度センサーとを備えると共に、両センサーの出力信号により冷媒の流れを遮断する制御手段を備えている。
【０００６】
つまり、上記冷凍装置は、発熱素子の温度が外気温度に応じて定めた結露防止基準温度よりも低くなった場合、バイパス冷媒配管における冷媒の流れを遮断することにより、発熱素子の冷却を停止し、結露の発生を防止しようとしている。
【０００７】
【特許文献１】
特開平３− ７５４２４号公報
【０００８】
【特許文献２】
特開平６−１５９７３８号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した冷凍装置では、発熱素子の温度と外気温度とを検出して比較判定を要することから、部品点数が多くなると共に、制御が複雑になるという問題があった。
【００１０】
本発明は、斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、簡易な方法で確実に結露の発生を防止してインバータ回路を冷却するようにした冷凍装置を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
具体的に、請求項１に係る発明は、圧縮機構（1A）と熱源側熱交換器（22）と膨張機構（32）と利用側熱交換器（31）とが冷媒配管によって接続されて蒸気圧縮式冷凍サイクルを行う冷媒回路（11）を備えており、上記圧縮機構（1A）は、インバータ回路が搭載された容量可変の圧縮機（52）を備えた冷凍装置を前提としている。そして、上記冷媒回路（11）には、高圧液冷媒を過冷却する過冷却熱交換器（81）が設けられる一方、該過冷却熱交換器（81）で過冷却された過冷却状態の高圧液冷媒の一部を分岐し且つ該高圧液冷媒を圧縮機（52）の吸入側にガス相に変態して戻す過冷却回路（80）が設けられ、該過冷却回路（80）には、上記過冷却熱交換器（ 81 ）で過冷却された過冷却状態の高圧液冷媒の一部によって上記インバータ回路を冷却するインバータ冷却部（84）が設けられている。
【００１２】
上記の発明では、熱源側熱交換器（24）で凝縮した高圧液冷媒が過冷却熱交換器（81）で過冷却され、その過冷却された高圧液冷媒の一部が分岐して過冷却回路（80）に流れ、該過冷却回路（80）の高圧液冷媒は、その後ガス相に変態して圧縮機（52）に吸入される。そして、上記過冷却回路（80）におけるインバータ冷却部（84）では、過冷却熱交換器（81）で過冷却された高圧液冷媒の一部によってインバータ回路を冷却する。
【００１３】
また、上記の発明では、インバータ回路が高圧液冷媒によって冷却されるため、冷凍運転の全範囲に亘ってインバータ回路を冷却し続けた場合であっても、インバータ回路の温度が外気温度より低下することはない。したがって、インバータ回路における結露の発生が抑制される。この結果、安全なインバータ回路の冷却が行われる。
【００１４】
また、請求項２に係る発明は、請求項１において、過冷却熱交換器（81）は、高圧液冷媒が流れる第１流路（82）と、該第１流路（82）の高圧液冷媒と熱交換する冷媒が流れる第２流路（83）とを備え、上記過冷却回路（80）は、第１流路（82）を流れた過冷却状態の高圧液冷媒の一部が分岐する過冷却分岐管（86）を備えている。そして、上記過冷却分岐管（86）は、過冷却膨張機構（85）と第２流路（83）とが直列に接続されて形成され、上記過冷却分岐管（86）の出口端が冷媒回路（11）における圧縮機（52）の吸入側に接続される一方、上記インバータ冷却部（84）は、過冷却分岐管（86）における過冷却膨張機構（85）の上流側に設けられている。
【００１５】
上記の発明では、過冷却熱交換器（81）の第１流路（82）で過冷却されて過冷却状態になった高圧液冷媒の一部が過冷却分岐管（86）に分流する。この分流した過冷却状態の高圧液冷媒は、インバータ冷却部（84）を流通し、過冷却膨張弁（85）で減圧された後、第２流路（83）で第１流路（82）を流れる高圧液冷媒と熱交換して蒸発気化し、圧縮機（52）に吸入される。そして、上記インバータ冷却部（84）を過冷却状態の高圧液冷媒が流通することによって、インバータ回路が冷却される。
【００１６】
また、請求項３に係る発明は、請求項２において、圧縮機構（1A）は、低圧のガス冷媒を吸入して圧縮する第１圧縮機（52）と、該第１圧縮機（52）から吐出された冷媒を二段圧縮して吐出する第２圧縮機（21）とを備えている。そして、上記第１圧縮機（52）は、インバータ回路が搭載されて容量可変に構成され、該第１圧縮機（52）の吸入側に過冷却分岐管（86）の出口端が接続されている。
【００１７】
上記の発明では、二段圧縮式の蒸気圧縮式冷凍サイクルを行う冷媒回路（11）においても、過冷却状態の高圧液冷媒によってインバータ回路が冷却される。
【００１８】
また、請求項４に係る発明は、請求項３において、第１圧縮機（52）の吐出側には、油分離器（57）が設けられ、該油分離器（57）には、過冷却回路（80）における過冷却膨張機構（85）と第２流路（83）との間に接続された油戻し通路（60）が接続されている。
【００１９】
上記の発明では、油分離器（57）で分離された冷凍機油が過冷却回路（80）における過冷却膨張機構（85）で減圧された液冷媒とともに第２流路（83）に流れる。したがって、上記第１圧縮機（52）には、気相のガス冷媒と液相の冷凍機油との混合流体が吸入される。これにより、気相のガス冷媒が第１圧縮機（52）に吸入される際に発生する吸入音は、液相の冷凍機油に吸収される。この結果、ガス冷媒の気相のみが第１圧縮機（52）に吸入される場合に比べて、第１圧縮機（52）における騒音低減が図られる。
【００２０】
また、請求項５に係る発明は、請求項２において、過冷却回路（80）の過冷却膨張機構（85）は、過冷却熱交換器（81）を流れた過冷却状態の高圧液冷媒が所定温度になるように開度制御される膨張弁で構成されている。
【００２１】
上記の発明では、膨張弁の開度を制御し、インバータ回路の温度が外気温度より低くならないように、高圧液冷媒の過冷却度が定められる。この結果、インバータ回路における結露の発生が確実に抑制される。
【００２２】
【発明の実施の形態１】
以下、本発明の実施形態１を図面に基づいて詳細に説明する。
【００２３】
図１に示すように、本実施形態１の冷凍装置（10）は、室外ユニット（20）、第１冷凍ユニット（30）、第２冷凍ユニット（40）およびブースタユニット（50）を有し、蒸気圧縮式冷凍サイクルを行う冷媒回路（11）を備えている。
【００２４】
そして、上記ブースタユニット（50）は、ガス連絡管（15）および液連絡管（16）によって室外ユニット（20）に接続され、液接続管（17）およびガス接続管（18）によって第１冷凍ユニット（30）と第２冷凍ユニット（40）とにそれぞれ接続されている。また、上記冷媒回路（11）は、冷却サイクルのみを行うように構成されている。
【００２５】
上記室外ユニット（20）は、室外圧縮機（21）を備えると共に、熱源側熱交換器である室外熱交換器（22）を備えている。上記室外圧縮機（21）は、例えば、密閉型の高圧ドーム型スクロール圧縮機で構成され、電動機が常に一定回転数で駆動される定容量のものである。
【００２６】
上記室外圧縮機（21）の吐出側には、高圧ガス管（27）の一端が接続される一方、上記室外圧縮機（21）の吸入側には、低圧ガス管（28）の一端が接続されている。
【００２７】
上記高圧ガス管（27）の他端は、室外熱交換器（22）の一端であるガス側端部に接続され、該室外熱交換器（22）の他端である液側端部には、液管（29）の一端が接続されている。上記室外熱交換器（22）は、例えば、クロスフィン式のフィン・アンド・チューブ型熱交換器であって、室外ファン（25）および外気温センサ（26）が近接して配置されている。上記外気温センサ（26）は、室外ファン（25）によって取り込まれる室外空気の温度を検出する。
【００２８】
上記低圧ガス管（28）および液管（29）の他端は、室外ユニット（20）内の閉鎖弁（2a）を介してガス連絡管（15）および液連絡管（16）にそれぞれ接続されている。
【００２９】
上記第１冷凍ユニット（30）は、利用側熱交換器である第１冷凍熱交換器（31）を備え、該第１冷凍熱交換器（31）の上流側に位置して第１電磁弁（33）と膨張機構である第１冷凍膨張弁（32）とを備えている。そして、上記第１冷凍熱交換器（31）の一端である液側端部には、液接続管（17）が分岐して接続される一方、第１冷凍熱交換器（31）の他端であるガス側端部には、第１冷凍膨張弁（32）と第１電磁弁（33）とを介してガス接続管（18）が分岐して接続されている。
【００３０】
上記第１冷凍膨張弁（32）は、感温式の膨張弁であって、第１感温筒（34）が第１冷凍熱交換器（31）のガス側に設置されている。また、上記第１冷凍熱交換器（31）は、例えば、クロスフィン式のフィン・アンド・チューブ型熱交換器であって、第１冷凍ファン（35）および第１冷凍温度センサ（36）が近接して配置されている。上記第１冷凍温度センサ（36）は、第１冷凍ファン（35）によって取り込まれる冷凍庫内空気の温度を検出する。
【００３１】
上記第２冷凍ユニット（40）は、利用側熱交換器である第２冷凍熱交換器（41）を備え、該第２冷凍熱交換器（41）の上流側に位置して第２電磁弁（43）と膨張機構である第２冷凍膨張弁（42）とを備えている。そして、上記第２冷凍熱交換器（41）の一端である液側端部には、液接続管（17）が分岐して接続される一方、第２冷凍熱交換器（41）の他端であるガス側端部には、第２冷凍膨張弁（42）と第２電磁弁（43）とを介してガス接続管（18）が分岐して接続されている。
【００３２】
上記第２冷凍膨張弁（42）は、感温式の膨張弁であって、第２感温筒（44）が第２冷凍熱交換器（41）のガス側に設置されている。また、上記第２冷凍熱交換器（41）は、例えば、クロスフィン式のフィン・アンド・チューブ型熱交換器であって、第２冷凍ファン（45）および第２冷凍温度センサ（46）が近接して配置されている。上記第２冷凍温度センサ（46）は、第２冷凍ファン（45）によって取り込まれる冷凍庫内空気の温度を検出する。
【００３３】
上記ブースタユニット（50）には、ブースタ回路（51）が収納されている。該ブースタ回路（51）は、ブースタ圧縮機（52）を備えている。上記ブースタ圧縮機（52）は、例えば、密閉型の高圧ドーム型スクロール圧縮機で構成されている。また、上記ブースタ圧縮機（52）は、インバータ回路が搭載され、電動機の回転数が段階的または連続的に変化して容量可変に構成されている。
【００３４】
上記ブースタ回路（51）において、ブースタ圧縮機（52）の吐出側の吐出配管（5a）は、油分離器（57）と逆止弁（CV-1）とが順に設けられて、ガス連絡管（15）に接続されている。一方、上記ブースタ圧縮機（52）の吸入側の吸入配管（5b）は、フィルタ（53）を介してガス接続管（18）に接続されている。上記ブースタ圧縮機（52）と室外圧縮機（21）とによって、圧縮機構（1A）が構成されている。そして、上記ブースタ圧縮機（52）が第１圧縮機を構成し、室外圧縮機（21）が第２圧縮機を構成している。
【００３５】
上記油分離器（57）は、ブースタ圧縮機（52）の吐出冷媒から冷凍機油を分離するように構成されている。一方、上記逆止弁（CV-1）は、ブースタ圧縮機（52）からガス連絡管（15）に向かう冷媒の流れのみを許容するように構成されている。
【００３６】
また、上記ブースタ回路（51）は、逆止弁（CV-2）を有するバイパス管（58）を備えている。上記バイパス管（58）の入口端は、吸入配管（5b）におけるフィルタ（53）の上流側に接続される一方、出口端は、吐出配管（5a）における油分離器（57）と逆止弁（CV-1）との間に接続されている。上記逆止弁（CV-2）は、バイパス管（58）の入口端から出口端に向かう冷媒の流れのみを許容するように構成されている。そして、上記バイパス管（58）は、ブースタ圧縮機（52）の故障等の停止時に該ブースタ圧縮機（52）をバイパスして冷媒が流れるように構成されている。
【００３７】
上記ブースタ回路（51）には、各種センサや圧力スイッチが設けられている。具体的に、上記ブースタ圧縮機（52）の吸入側には、吸入温度センサ（54）が設置されており、ブースタ圧縮機（52）の吐出側には、吐出温度センサ（55）および高圧圧力スイッチ（56）が設置されている。また、上記バイパス管（58）における逆止弁（CV-2）の上流側には、圧力センサ（59）が設置されている。
【００３８】
また、上記ブースタユニット（50）には、本発明の特徴として、インバータ回路を冷却するために冷媒を循環させる過冷却回路（80）と過冷却熱交換器（81）とが収納されている。
【００３９】
上記過冷却回路（80）は、インバータ冷却部である放熱板（84）と過冷却膨張機構である過冷却膨張弁（85）とを備えている。
【００４０】
上記過冷却熱交換器（81）は、いわゆるプレート式熱交換器であって、積層された伝熱プレート（図示しない）を挟んで交互に複数ずつ形成された第１流路（82）と第２流路（83）とを備えている。そして、上記過冷却熱交換器（81）は、第１流路（82）を流れる冷媒と、第２流路（83）を流れる冷媒とを熱交換させるように構成されている。
【００４１】
上記過冷却熱交換器（81）の第１流路（82）の入口端は、高圧液管（8c）を介して液連絡管（16）に接続される一方、第１流路（82）の出口端は、過冷却管（88）の一端に接続されている。そして、上記過冷却管（88）の他端は、液接続管（17）に接続されている。
【００４２】
上記過冷却回路（80）は、過冷却管（88）より分岐した過冷却分岐管（86）を備えている。上記過冷却分岐管（86）は、一端が過冷却管（88）に接続される一方、放熱板（84）と過冷却膨張弁（85）と第２流路（83）とが順に直列に接続されて形成され、他端がブースタ回路（51）の吸入配管（5b）におけるフィルタ（53）の上流側に接続されている。
【００４３】
上記過冷却分岐管（86）は、過冷却熱交換器（81）の第１流路（82）を流れた過冷却状態の高圧液冷媒の一部が分流し、放熱板（84）を通過して、過冷却膨張弁（85）で減圧された後、第２流路（83）で第１流路（82）を流れる冷媒と熱交換して蒸発しブースタ圧縮機（52）に吸入されるように構成されている。つまり、上記過冷却熱交換器（81）は、室外ユニット（20）の室外熱交換器（22）で凝縮した高圧液冷媒が第１流路（82）に流れ、第２流路（83）を流れる冷媒と熱交換して過冷却され、過冷却状態の高圧液冷媒となって過冷却管（88）に流れるように構成されている。
【００４４】
上記放熱板（84）は、熱伝導板（A）が取り付けられ、該該熱伝導板（A）には、インバータ回路が形成された回路基板（B）が搭載されている。そして、上記放熱板（84）は、過冷却状態の液冷媒が流通することによって、インバータ回路から吸熱し、インバータ回路が冷却されるように構成されている。
【００４５】
また、上記ブースタ回路（51）の油分離器（57）には、冷凍機油が流れる油戻し通路（60）が設けられている。該油戻し通路（60）は、油分離器（57）に接続される一方、過冷却分岐管（86）における過冷却膨張弁（85）と第２流路（83）との間に接続されている。上記油戻し通路（60）には、油膨張機構であるキャピラリチューブ（61）が設けられている。そして、上記油戻し通路（60）は、油分離器（57）で分離された冷凍機油がキャピラリチューブ（61）で減圧された後、過冷却分岐管（86）で冷媒に混合して第２流路（83）に流れるように構成されている。なお、上記液接続管（17）とガス接続管（18）との間には、熱回収熱交換器（19）が設けられている。
【００４６】
−運転動作−
次に、上記冷凍装置（10）が行う冷凍運転動作について説明する。
【００４７】
先ず、上記室外圧縮機（21）を駆動すると、該室外圧縮機（21）から吐出された冷媒は、高圧ガス管（27）を通って室外熱交換器（22）に流れる。この室外熱交換器（22）に流入した冷媒は、室外ファン（25）により取り込まれた室外空気に放熱して凝縮液化する。この凝縮した液冷媒は、液管（29）および閉鎖弁（2a）を介し液連絡管（16）を流れてブースタユニット（50）に流入し、高圧液管（8c）を通って高圧液冷媒として過冷却熱交換器（81）の第１流路（82）に流れる。
【００４８】
上記過冷却熱交換器（81）では、第１流路（82）の高圧液冷媒が過冷却されて過冷却状態の高圧液冷媒となる。この過冷却の液冷媒は、過冷却管（88）を通って液接続管（17）に流れる。上記液接続管（17）に流入した液冷媒は、分流して第１冷凍ユニット（30）および第２冷凍ユニット（40）のそれぞれに流入する。
【００４９】
上記各冷凍ユニット（30,40）に流入した液冷媒は、それぞれ第１電磁弁（33）および第２電磁弁（43）を介し、第１冷凍膨張弁（32）および第２冷凍膨張弁（42）で減圧され、その後、第１冷凍熱交換器（31）および第２冷凍熱交換器（41）を流れる。
【００５０】
上記各冷凍熱交換器（31,41）では、液冷媒がそれぞれ第１冷凍ファン（35）および第２冷凍ファン（45）により取り込まれた冷凍庫内の空気から吸熱して蒸発気化し、冷凍庫内の空気が冷却される。上記各冷凍熱交換器（31,41）で蒸発した低圧のガス冷媒は、各冷凍ユニット（30,40）を出てから合流し、ガス接続管（18）を通ってブースタユニット（50）に流入し、ブースタ回路（51）の吸入配管（5b）に流入する。
【００５１】
上記吸入配管（5b）に流入した低圧のガス冷媒は、フィルタ（53）を通過して、ブースタ圧縮機（52）で圧縮されて吐出配管（5a）に吐出される。この吐出されたガス冷媒は、油分離器（57）で冷凍機油が分離除去された後、逆止弁（CV-1）およびガス連絡管（15）を通って室外ユニット（20）に流入する。該室外ユニット（20）に流入したガス冷媒は、閉鎖弁（2a）および低圧ガス管（28）を通って、再び室外圧縮機（21）に戻って圧縮され、この冷媒循環が繰り返される。
【００５２】
次に、上記ブースタユニット（50）の過冷却回路（80）における冷媒の循環作用について説明する。
【００５３】
上記過冷却熱交換器（81）の第１流路（82）で過冷却された過冷却状態の高圧液冷媒は、過冷却管（88）を通って、一部が過冷却分岐管（86）に分流される。一方、その一部が分流した後の残りの高圧液冷媒は、上述したように、そのまま過冷却管（88）を通過し、液接続管（17）に流れる。
【００５４】
上記過冷却分岐管（86）に流れた過冷却状態の高圧液冷媒は、放熱板（84）を通過し、過冷却膨張弁（85）で減圧され、低圧液冷媒となって過冷却熱交換器（81）の第２流路（83）に流れる。該第２流路（83）に流れた低圧液冷媒は、第１流路（82）を流れる高圧液冷媒から吸熱して蒸発気化し、第１流路（82）の高圧液冷媒が過冷却される。上記第２流路（83）で蒸発した低圧のガス冷媒は、ブースタ回路（51）の吸入配管（5b）に流れ、上述した各冷凍ユニット（31,41）からガス接続管（18）を介してブースタユニット（50）に流入したガス冷媒とともにフィルタ（53）を通過して、ブースタ圧縮機（52）で圧縮され吐出される。そして、この過冷却回路（80）における冷媒循環が繰り返される。
【００５５】
ところで、上記過冷却状態の高圧液冷媒が放熱板（84）を通過する際、この過冷却状態の高圧液冷媒は、インバータ回路が形成された回路基板（B）と熱交換を行う。つまり、上記高圧液冷媒は、放熱板（84）および熱伝導板（A）を介して回路基板（B）から吸熱して、該回路基板（B）が冷却される。
【００５６】
また、上記過冷却回路（80）において、過冷却膨張弁（85）で減圧された低圧液冷媒は、ブースタ回路（51）の油分離器（57）から油戻し通路（60）を通じて導入された冷凍機油とともに第２流路（83）に流れる。つまり、上記ブースタ圧縮機（52）には、気相のガス冷媒と液相の冷凍機油との混合流体が吸入される。これにより、気相のガス冷媒がブースタ圧縮機（52）に吸入される際に発生する吸入音は、液相の冷凍機油に吸収される。この結果、ガス冷媒の気相のみがブースタ圧縮機（52）に吸入される場合に比べて、ブースタ圧縮機（52）における騒音低減を図ることができる。
【００５７】
−実施形態の効果−
以上説明したように、本実施形態１によれば、冷媒回路（11）における高圧液冷媒を過冷却する過冷却熱交換器（81）を設けて、該過冷却熱交換器（81）で過冷却された過冷却状態の高圧液冷媒の一部を放熱板（84）に流し、インバータ回路が形成された回路基板（B）と熱交換させるようにしたので、過冷却状態の高圧液冷媒が回路基板（B）から吸熱することによって、インバータ回路の回路基板（B）を冷却することができる。
【００５８】
また、上述したように、高圧液冷媒でインバータ回路の回路基板（B）を冷却するようにしたので、冷凍運転の全範囲に亘って回路基板（B）を冷却し続けた場合であっても、回路基板（B）の温度は外気温度より低下することはない。したがって、インバータ回路の回路基板（B）における結露発生を防止することができる。この結果、少ない部品点数でもって複雑な制御を行うことなく、安全なインバータ回路の冷却を行うことができる。
【００５９】
また、過冷却熱交換器（81）で蒸発したガス冷媒を油分離器（57）で分離された冷凍機油とともにブースタ圧縮機（52）に吸入させるようにしたために、ガス冷媒がブースタ圧縮機（52）に吸入される際に発生する吸入音は、液相の冷凍機油に吸収される。この結果、ブースタ圧縮機（52）における騒音低減を図ることができる。
【００６０】
【発明の実施の形態２】
次に、本発明の実施形態２を図面に基づいて詳細に説明する。
【００６１】
本実施形態２は、図２に示すように、上記実施形態１のブースタユニット（50）において、ブースタユニット（50）に代えて、過冷却ユニット（70）を設けたものである。さらに、上記実施形態１が室外ユニット（20）における室外圧縮機（21）に電動機が常に一定回転数で駆動される定容量の圧縮機を用いていたのに代えて、インバータ回路が搭載され電動機の回転数が段階的または連続的に変化する容量可変の圧縮機を用いたものである。つまり、上記圧縮機構（1A）として、インバータ回路が搭載された容量可変の室外圧縮機（21）を１台のみ用いるようにしたものである。
【００６２】
具体的に、上記過冷却ユニット（70）は、実施形態１のブースタユニット（50）のブースタ回路（51）を省略したもので、実施形態１のブースタユニット（50）における、ブースタ圧縮機（52）、フィルタ（53）および油分離器（57）などのブースタ回路（51）を省略し、さらに油戻し通路（60）およびキャピラリチューブ（61）を省略し、逆止弁（CV-3）を有するガス管（7c）を備えている。そして、上記ガス管（7c）は、ガス連絡管（15）とガス接続管（18）とに接続されている。また、上記過冷却ユニット（70）では、過冷却回路（80）における過冷却分岐管（86）の出口端がガス管（7c）の入口端部に接続されている。
【００６３】
この場合、上記第１冷凍ユニット（30）および第２冷凍ユニット（40）で蒸発したガス冷媒は、ガス接続管（18）を介して過冷却ユニット（70）に流入する。該過冷却ユニット（70）に流入したガス冷媒は、ガス管（7c）およびガス連絡管（15）を通って、室外ユニット（20）に流入する。該室外ユニット（20）に流入したガス冷媒は、低圧ガス管（28）を通って室外圧縮機（21）に吸入されて再び吐出される。
【００６４】
上記過冷却回路（80）においては、過冷却熱交換器（81）で過冷却された過冷却状態の高圧液冷媒の一部が過冷却分岐管（86）に分流して、放熱板（84）を流通し、過冷却膨張弁（85）で減圧され、第２流路（83）で蒸発気化した後、ガス管（7c）に流れる。
【００６５】
したがって、上記放熱板（84）を過冷却状態の高圧液冷媒が流通することによって、室外圧縮機（21）のインバータ回路の回路基板（B）を冷却することができる。その他の構成、作用および効果は、実施形態１と同様である。
【００６６】
【発明のその他の実施の形態】
本発明は、上記各実施形態について、以下のような構成としてもよい。
【００６７】
例えば、上記各実施形態において、過冷却管（88）における過冷却分岐管（86）の分岐点より下流側に、過冷却状態の高圧液冷媒の温度を検知するための過冷却温度センサ（8a）を設置するようにしてもよい（図１参照）。そして、上記過冷却回路（80）の過冷却膨張弁（85）を過冷却温度センサ（8a）の検出温度に基づいて開度制御されるように構成してもよい。この場合、過冷却状態の高圧液冷媒の温度を所定温度より低下しないように過冷却膨張弁（85）の開度を制御することによって、インバータ回路の回路基板（B）を外気温度より高い温度で保持することができる。したがって、インバータ回路冷却の際、回路基板（B）における結露の発生を確実に抑制することができる。
【００６８】
また、上記実施形態１では、室外ユニット（20）における室外圧縮機（21）に電動機が常に一定回転数で駆動される定容量の圧縮機を用いるようにしたが、インバータ回路が搭載され電動機の回転数が段階的または連続的に変化する容量可変の圧縮機を用いるようにしてもよい。つまり、上記室外ユニット（20）の室外圧縮機（21）およびブースタユニット（50）のブースタ圧縮機（52）の両方に、インバータ回路が搭載された容量可変の圧縮機を用いてもよい。この場合、上記放熱板（84）は、室外圧縮機（21）およびブースタ圧縮機（52）の両方に取り付けられ、それぞれのインバータ回路の回路基板（B）を過冷却状態の高圧液冷媒によって冷却することができる。
【００６９】
また、上記各実施形態では、冷凍ユニット（31,41）を２台用いるようにしたが、１台あるいは複数台用いるようにしてもよいことは勿論である。
【００７０】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、冷媒回路（11）における高圧液冷媒を過冷却する過冷却熱交換器（81）を設け、該過冷却熱交換器（81）で過冷却された過冷却状態の高圧液冷媒の一部をインバータ冷却部（84）に流通させる過冷却回路（80）を設けて過冷却状態の高圧液冷媒によってインバータ回路を冷却するようにしたので、インバータ回路の冷却温度は外気温度より低下することはない。したがって、冷凍運転の全範囲に亘ってインバータ回路を冷却し続けた場合であっても、インバータ回路における結露の発生を抑制することができる。この結果、複雑な制御を行うことなく確実に結露を防止して、安全にインバータ回路を冷却する冷凍装置を提供することができる。
【００７１】
また、請求項２に係る発明によれば、インバータ回路を冷却した冷媒によって、液冷媒を過冷却するので、インバータ回路の冷却と液冷媒の過冷却とを効率よく行うことができる。
【００７２】
また、請求項３に係る発明によれば、冷媒を二段圧縮するので、低温冷却を行うことができる。
【００７３】
また、請求項４に係る発明によれば、過冷却熱交換器（81）の第２流路（83）で蒸発気化したガス冷媒を油分離器（57）で分離された冷凍機油とともに、つまり、ガス液二相流で第１圧縮機（52）に吸入させるようにしたので、気相のガス冷媒が第１圧縮機（52）に吸入される際に発生する吸入音が液相の冷凍機油に吸収される。この結果、ガス冷媒の気相のみが第１圧縮機（52）に吸入される場合に比べて、第１圧縮機（52）における騒音低減を図ることができる。
【００７４】
また、請求項５に係る発明によれば、過冷却回路（80）の過冷却膨張機構（85）を開度制御可能な膨張弁で構成し、過冷却熱交換器（81）で過冷却された高圧液冷媒が所定温度になるように膨張弁の開度を制御するようにしたので、冷却されたインバータ回路の温度が外気温度より低くならないようにすることができる。したがって、インバータ回路冷却の際、インバータ回路における結露の発生を確実に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 実施形態１に係る冷凍装置の冷媒回路図である。
【図２】 実施形態２に係る冷凍装置の冷媒回路図である。
【符号の説明】
（1A）圧縮機構
（10）冷凍装置
（11）冷媒回路
（21）室外圧縮機（第２圧縮機）
（22）室外熱交換器（熱源側熱交換器）
（31）冷凍熱交換器（利用側熱交換器）
（32）冷凍膨張弁（膨張機構）
（52）ブースタ圧縮機（第１圧縮機）
（57）油分離器
（60）油戻し通路
（80）過冷却回路
（81）過冷却熱交換器
（82）第１流路
（83）第２流路
（84）放熱板（インバータ冷却部）
（85）過冷却膨張弁（過冷却膨張機構）
（86）過冷却分岐管
Claims (5)
- 圧縮機構（1A）と熱源側熱交換器（22）と膨張機構（32）と利用側熱交換器（31）とが冷媒配管によって接続されて蒸気圧縮式冷凍サイクルを行う冷媒回路（11）を備え、
上記圧縮機構（1A）は、インバータ回路が搭載された容量可変の圧縮機（52）を備えた冷凍装置であって、
上記冷媒回路（11）には、高圧液冷媒を過冷却する過冷却熱交換器（81）が設けられる一方、該過冷却熱交換器（81）で過冷却された過冷却状態の高圧液冷媒の一部を分岐し且つ該高圧液冷媒を圧縮機（52）の吸入側にガス相に変態して戻す過冷却回路（80）が設けられ、
上記過冷却回路（80）には、上記過冷却熱交換器（ 81 ）で過冷却された過冷却状態の高圧液冷媒の一部によって上記インバータ回路を冷却するインバータ冷却部（84）が設けられている
ことを特徴とする冷凍装置。 - 請求項１において、
上記過冷却熱交換器（81）は、高圧液冷媒が流れる第１流路（82）と、該第１流路（82）の高圧液冷媒と熱交換する冷媒が流れる第２流路（83）とを備え、
上記過冷却回路（80）は、第１流路（82）を流れた過冷却状態の高圧液冷媒の一部が分岐する過冷却分岐管（86）を備え、
上記過冷却分岐管（86）は、過冷却膨張機構（85）と第２流路（83）とが直列に接続されて形成され、上記過冷却分岐管（86）の出口端が冷媒回路（11）における圧縮機（52）の吸入側に接続される一方、
上記インバータ冷却部（84）は、過冷却分岐管（86）における過冷却膨張機構（85）の上流側に設けられている
ことを特徴とする冷凍装置。 - 請求項２において、
上記圧縮機構（1A）は、低圧のガス冷媒を吸入して圧縮する第１圧縮機（52）と、該第１圧縮機（52）から吐出された冷媒を二段圧縮して吐出する第２圧縮機（21）とを備え、
上記第１圧縮機（52）は、インバータ回路が搭載されて容量可変に構成され、該第１圧縮機（52）の吸入側に過冷却分岐管（86）の出口端が接続されている
ことを特徴とする冷凍装置。 - 請求項３において、
上記第１圧縮機（52）の吐出側には、油分離器（57）が設けられ、
上記油分離器（57）には、過冷却回路（80）における過冷却膨張機構（85）と第２流路（83）との間に接続された油戻し通路（60）が接続されている
ことを特徴とする冷凍装置。 - 請求項２において、
上記過冷却回路（80）の過冷却膨張機構（85）は、過冷却熱交換器（81）を流れた過冷却状態の高圧液冷媒が所定温度になるように開度制御される膨張弁で構成されている
ことを特徴とする冷凍装置。
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