JP5147990B2 - 空気調和装置 - Google Patents

Description

本発明は、対象空間の空気調和を行うための空気調和装置に関するものである。特に制御器内で発生する熱エネルギーを有効利用するようにしたものである。

対象空間の空気調和を行うための空気調和装置では、冷媒、外気等の温度、冷媒の圧力等に基づいて、空気調和装置の手段の制御を行う必要がある。このため、通常、空気調和装置の熱源機（室外機、熱源側ユニット）に制御器（制御装置）を設置する。この制御器は熱源機（空気調和装置）運転時には常に処理を行うことで電力を消費しており、それに伴い発熱もしている。制御器内の機器としては例えばインバータ装置が挙げられる。

空気調和装置の圧縮機における駆動周波数を変化させ、可変速駆動するために設置されたインバータ装置は、その動作に伴い制御器の中でも発熱量が多い装置である。発熱によりインバータ装置自身の温度が高温になると、インバータ装置が誤作動を起こしたり、破損したりする恐れがあるため、高温にならないよう冷却する必要がある。ここでは、インバータ装置を例に挙げたが、その他の電気用品についても同じことがいえる。従来は、制御器にヒートシンク等を設け、制御器内の電気用品からヒートシンクへと熱を放出させて制御器内の電気用品を冷却させていた。さらに例えば冷却ファンによる送風を行ってヒートシンクを冷却させていた（例えば特許文献１参照）。

特開昭６２−６９０６６号公報（図３）

上述のように、従来は、制御器に発生した熱エネルギーは、ヒートシンク、冷却ファンにより熱源機外の空中に散逸していることとなる。
本発明は、上記のように制御器の廃熱エネルギーが散逸する課題を解決するためになされたもので、制御器が発生した熱エネルギーを有効利用することができる空気調和装置を提供することを目的とする。さらに、運転の省エネルギー化、水配管の凍結防止手段の効率化および熱源機待機電力の省エネルギー化を図ることができる空気調和装置を提供する。

本発明に係る空気調和装置は、圧縮機、四方切換弁及び熱源側水冷式熱交換器を有する熱源機と、絞り装置及び利用側熱交換器を有する利用側負荷機器とを配管接続し、四方切換弁により冷媒の循環経路を切り換えて冷暖房を行うための冷媒回路を構成する空気調和装置において、少なくとも圧縮機及び四方切換弁の動作制御を行う制御器を、制御器が発する熱エネルギーを冷媒により熱交換させる蒸発器として冷媒回路に設けるものである。

本発明に係る空気調和装置によれば、制御器を冷媒回路において蒸発器として用い、例えば暖房運転時に制御器が処理を行うことで発する熱エネルギーと冷媒との熱交換を行うことにより、冷媒をさらに吸熱蒸発させることができる。このため、熱源機における熱交換に係る能力を高めることができ、圧縮機に供給する電力を軽減できるため、暖房運転時における消費電力を低減することができる。

実施の形態１に係る空気調和装置の構成を示す図である。 実施の形態２に係る空気調和装置の構成を示す図である。 実施の形態２に係る凍結防止制御の流れを示すフローチャートを表す図である。 実施の形態３に係る空気調和装置の構成を示す図である。

以下、本発明の空気調和装置について、各図面に基づいて説明する。
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１００の構成を示す図である。図１に基づいて、空気調和装置１００の回路構成について説明する。空気調和装置１００は、冷媒を循環させる冷凍サイクル（ヒートポンプサイクル）を利用して、冷房運転および暖房運転を行うものである。ここで、複数の熱源機に便宜的に主従を付して説明するものとする。

図１に示すように、本実施の形態の冷凍空気調和装置１００は、複数系統の熱源機（主熱源機１および従熱源機１０１）と、２台の利用側負荷機器５０とを、液配管、および、ガス配管からなる冷媒配管４０で配管接続することで冷媒回路を構成している。ここで、２台の利用側負荷機器５０（５０ａ、５０ｂ）は、冷媒配管４０で２台の熱源機と並列接続している。この冷媒回路を冷媒が循環し、利用側負荷機器５０ａ、５０ｂにおいて、冷媒に吸放熱させることにより、冷凍空気調和装置１００は対象空間等に対して冷房運転および暖房運転をすることができる。以下、利用側負荷機器５０ａ、５０ｂ等について、特に区別しない場合には添え字を省略して記載する。

また、冷媒配管４０上には、液体の冷媒（以下、液冷媒という。気液二相冷媒の場合もある）について、冷房運転の際には熱源機１および従熱源機１０１からの冷媒が合流し、暖房運転の際には主熱源機１および従熱源機１０１に冷媒が分岐する液側合流分岐部４１を設けている。同様に、気体の冷媒（以下、ガス冷媒という。気液二相冷媒の場合もある）について、冷房運転の際には主熱源機１および従熱源機１０１に冷媒が分岐し、暖房運転の際には熱源機１および従熱源機１０１からの冷媒が合流するガス側合流分岐部４２を冷媒配管４０上に設けている。

主熱源機１は、主圧縮機２、主四方切換弁３、主水冷式熱交換器４、主逆止弁５、６、７および８並びに主制御器１０を有している。主圧縮機２は、冷媒を吸入して圧縮し、高温・高圧の状態にして吐出するものである。ここで、圧力の高低については、基準となる圧力（数値）との関係により定められているものではない。例えば、主圧縮機２、従圧縮機１０２の加圧、各絞り装置（流量制御装置）の開閉状態（開度）の制御等により、冷媒回路内において、相対的な高低に基づいて表すものであるとする。温度に関しても同じであるものとする。

主四方切換弁３は、冷房運転時と暖房運転時とにおいて冷媒の流れを切り換えるものである。主水冷式熱交換器４は、冷房運転時には凝縮器として機能し、暖房運転時には蒸発器として機能する。主水配管９から供給される水と冷媒と熱交換させ、冷媒を凝縮液化または蒸発ガス化するものである。主逆止弁５、６、７、８は主熱源機１内において、主水冷式熱交換器４の出入口における冷媒の流通方向を一定にするものである。

主制御器１０は、インバータ装置等により構成し、主熱源機１の各機器の制御を行うための機器である。また、本実施の形態の主制御器１０は、冷媒回路において、暖房運転時に蒸発器として機能し、処理動作により発する熱エネルギー（以下、単に熱という）により冷媒との間で熱交換を行い、冷媒を蒸発ガス化するものである。このため、本実施の形態では、冷媒回路上、主熱源機１においてバイパス管により、主バイパス回路１４を構成する。このとき、バイパス管の一端（主水冷式熱交換器出口側合流部１２）を、主水冷式熱交換器４と液配管となる冷媒配管４０に至るまでの配管と接続する。また、他端（主圧縮機吸入部側合流部１３）を主四方切換弁３と主圧縮機２の吸入側との間の配管と接続する。

主バイパス回路用絞り装置１１は主制御器１０と直列に配管接続する。主バイパス回路用絞り装置１１は減圧弁や膨張弁として機能し、冷媒を減圧して膨張させるものである。主バイパス回路用絞り装置１１は、例えば電子式膨張弁等のように開度を変化させることができる手段で構成するとよい。ここで、主制御器１０、主バイパス回路用絞り装置１１を通過する冷媒による回路を主バイパス回路１４とする。

また、従熱源機１０１は、従圧縮機１０２、従四方切換弁１０３、従水冷式熱交換器１０４、従逆止弁１０５、１０６、１０７、１０８、従制御器１１０および従バイパス回路用絞り装置１１１を有している。従熱源機１０１の構成は、基本的には主熱源機１と同じである。そして、従熱源機１０１が有する各機器は、主熱源機１の対応する各機器と同様の動作を行い、機能を果たすようになっている。

一方、利用側負荷機器５０は利用側熱交換器５１、利用側絞り装置５２および送風機５３を有している。ここで、利用側負荷機器５０内では、利用側熱交換器５１と利用側絞り装置５２とを直列に配管接続している。利用側熱交換器５１は、冷房運転時には蒸発器として機能し、暖房運転時には凝縮器として機能する。冷媒と空調対象空間の空気とを熱交換させ、冷媒を蒸発ガス化または凝縮液化するものである。また、利用側絞り装置５２は、減圧弁や膨張弁として機能し、冷媒を減圧して膨張させるものである。利用側絞り装置５２は、例えば電子式膨張弁等のように開度を変化させることができる手段で構成するとよい。また、ファン等で構成した送風機５３は、利用側熱交換器５１の近傍に設ける。送風機５３は、冷媒と空調対象空間の空気との熱交換を促し、例えば室内に空気を送る。ここでは、利用側負荷機器５０ａ、５０ｂの利用側熱交換器５１ａ、５１ｂにおける熱交換に係る容量（熱交換容量）が同一であるものとして説明するが、特に限定するものではなく、熱交換容量が異なっていてもよい。

ここで、冷凍空気調和装置１００の動作による冷媒の流れ等について説明する。まず、図１に実線矢印で示す冷房運転の場合における冷媒の流れ等について説明する。主熱源機１の主圧縮機２が圧縮により吐出した高温・高圧のガス冷媒は、主四方切換弁３、主逆止弁５を経て、主水冷式熱交換器４に流入する。ガス冷媒は、流入に係る主水冷式熱交換器４において、主水配管９から供給される水との熱交換により放熱し、低温・高圧の液冷媒に状態変化する。そして、主逆止弁６を経て主水用熱交換器４（主熱源機１）から流出した液冷媒は、液側合流分岐部４１に到達し、従熱源機１０１からの液冷媒と合流する。

また、従熱源機１０１においても主熱源機１の場合と同様に、従圧縮機１０２が吐出した高温・高圧のガス冷媒が、従四方切換弁１０３、従逆止弁１０５を経て、従水冷式熱交換器１０４に流入し、液冷媒に状態変化する。液冷媒は、従逆止弁１０６を経て、従熱源機１０１から流出して、液側合流分岐部４１に到達し、主熱源機１０１からの液冷媒と合流する。

次いで、液側合流分岐部４１において合流した液冷媒は、利用側負荷機器５０に流入し、利用側絞り装置５２を通過する際に減圧されて低温・低圧の気液二相冷媒に状態変化する。その後、気液二相冷媒は、利用側熱交換器５１に流入し、空調対象空間の空気との熱交換により吸熱し、そのほとんどがガス冷媒に状態変化する。この低圧のガス冷媒は、ガス側合流分岐部４２で主熱源機１側と従熱源機１０１側とに分岐する。

主熱源機１に流入した冷媒は、主四方切換弁３を経て主圧縮機２に戻って（吸入されて）再度冷媒回路を循環することになる。また、従熱源機１０１に流入した冷媒も、主熱源機１側と同様に、従四方切換弁１０３を経て従圧縮機１０２に戻ることになる。以上のように、冷媒が冷凍空気調和装置１００の各機器が行う動作により状態を変化しつつ、循環することによって冷凍空気調和装置１００の冷房運転を実現している。

次に、図１に破線矢印で示す暖房運転の場合における冷媒の流れ等について説明する。主熱源機１の主圧縮機２が吐出した高温・高圧のガス冷媒は、主四方切換弁３を経てガス側合流分岐部４２に到達し、従熱源機１０１からのガス冷媒と合流する。従熱源機１０１の従圧縮機１０２が吐出した高温・高圧のガス冷媒についても同様に、ガス側合流分岐部４２に到達し、主熱源機１からのガス冷媒と合流する。次いで、合流したガス冷媒は、利用側負荷機器５０の利用側熱交換器５１に流入する。利用側熱交換器５１に流入したガス冷媒は、この利用側熱交換器５１で空調対象空間の空気との熱交換により放熱凝縮して低温・高圧の液冷媒に状態変化する。

そして、利用側熱交換器５１から流出した液冷媒は、さらに利用側絞り装置５２を通過する際に減圧されて低圧の気液二相冷媒に状態変化する。この気液二相冷媒は、利用側負荷機器５０から流出し、そのまま液側合流分岐部４１に到達し、そこで主熱源機１側と従熱源機１０１側とに分岐する。主熱源機１側に流れた冷媒は、主逆止弁７を経て、主水冷式熱交換器４に流入する。主水用熱交換器４において、主水配管１９から供給される水との熱交換により、気液二相冷媒の液部のほとんどが吸熱、蒸発する。そして、主逆止弁８および主四方切換弁３側と、主バイパス回路１４側とを流れ、主圧縮機２に戻って再度冷媒回路を循環する。また、従熱源機１０１に流れた冷媒も、主熱源機１側の場合と同様に、主逆止弁７、従水用熱交換器１０４を流れる。そして、従逆止弁１０８および従四方切換弁１０３側と従バイパス回路１１４側とを流れ、従圧縮機１０２に戻ることになる。

ここで、暖房運転における主バイパス回路１４（従バイパス回路１１４）側を流れる冷媒について説明する。ここでは、主バイパス回路１４について説明する。主水冷式熱交換器４を通過することで気液二相冷媒の液部のほとんどが吸熱蒸発した冷媒は、主水冷式熱交換器出口側合流部１２に流れる。そして、主水冷式熱交換器出口側合流部１２において、主逆止弁８および主四方切換弁３側と主バイパス回路１４側とに分岐する。

主バイパス回路用絞り装置１１を経て主制御器１０に流入した冷媒は、主制御器１０との熱交換により、さらに吸熱蒸発する。そして、主圧縮機吸入部側合流部１３で、主四方切換弁３側から流れてきた冷媒と合流する。このとき、主制御手段１５は、主制御器１０が発する熱量に基づいて、主バイパス回路用絞り装置１１の開度を調整し、主バイパス回路１４側に流れる冷媒量を調整する。

また、従熱源機１０１においても同様に、従バイパス回路１１４側に分岐した冷媒は、主制御器１０との熱交換により吸熱蒸発し、従圧縮機吸入部側合流部１１３で、従四方切換弁１０３側から流れてきた冷媒と合流する。このとき、従制御手段１１５は、従制御器１１０が発する熱量に基づいて、主バイパス回路用絞り装置１１の開度を調整する。

以上のように、実施の形態１の空気調和装置１００によれば、主制御器１０、従制御器１１０を冷媒回路において蒸発器として用い、暖房運転時に主制御器１０、従制御器１１０が処理を行うことで発する熱と冷媒との熱交換を行うことにより、冷媒をさらに吸熱蒸発させることができる。このため、主熱源機１、従熱源機１００における熱交換に係る能力を高めることができ、主圧縮機２、従圧縮機１０２に供給する電力を軽減できるため、暖房運転時における消費電力を低減することができる。

実施の形態２．
図２は、本発明の実施の形態２に係る空気調和装置１００の構成を示す図である。図２において、図１と同じ符号を付している機器等については、実施の形態１において説明したことと同様の動作を行う。

主熱源機１は、さらに主第一開閉弁２０、主第二開閉弁２１、主水入口温度検知手段２２、主熱源機側循環水出口検知手段２３、主水量検知手段２４および主凍結防止制御手段２５を有している。

主第一開閉弁２０および主第二開閉弁２１は、凍結防止運転実行時に閉止させて冷媒の流れを制限するために設けている。主水入口温度検知手段２２および主水出口温度検知手段２３は、サーミスタ等の温度センサで構成する。主水配管９により主水冷式熱交換器４を循環する水の出入口温度をそれぞれ検知した信号を主凍結防止制御手段２５に送信する機能を有している。ここで、入口水温をＴｗｉｎとし、出口水温をＴｗｏｕｔとする。また、主水量検知手段２４は、例えば流量計等で構成する。主水配管９により主水冷式熱交換器４を循環する水量Ｑｗを検知した信号を主凍結防止制御手段２５に送信する機能を有している。そして、主凍結防止制御手段２５は、主水冷式熱交換器４内および主水配管９内に滞留する水の凍結防止運転に係る判断処理等を行う。このため、主水入口温度検知手段２２、主水出口温度検知手段２３および主水量検知手段２４から信号が送信される。ここで、本実施の形態では主凍結防止制御手段２５を別構成としているが、主凍結防止制御手段２５が行う処理等を、主制御器１０が行うようにしてもよい。

一方、従熱源機１０１の構成は、基本的には主熱源機１と同じである。このため、従熱源機１０１は、主熱源機１と同様に、従第一開閉弁１２０、従第二開閉弁１２１、従水入口温度検知手段１２２、従熱源機側循環水出口検知手段１２３、従水量検知手段１２４および従凍結防止制御手段１２５をさらに有している。そして、従熱源機１０１が有する各機器は、主熱源機１の対応する各機器と同様の動作を行い、機能を果たすようになっている。

ここで、熱源機停止時における水凍結について、例えば主熱源機１が暖房運転を行い、従熱源機１０１が停止している場合について説明する。主熱源機１および従熱源機１０１は、利用側負荷機器５０における負荷の大きさに基づいて運転または停止し、冷媒による熱量供給を制御して対象空間の空気調和を実施している。ここで、暖房運転を行っている主熱源機１においては、主水冷式熱交換器４に熱交換に係る水を供給し、循環させる必要がある。一方、停止している従熱源機１０１には、従水冷式熱交換器１０４に水を循環させる必要はない。このため、停止している従熱源機１０１の従水冷式熱交換器１０４内および従水配管１０９内には水が滞留することになる。例えば冬期において、従熱源機１０１の周囲温度が低下すると、従熱源機１０１の従水冷式熱交換器１０４内および従水配管１０９内の水の温度が低下する。このため、従水冷式熱交換器１０４内および水配管１０９内の水が凍結して従水冷式熱交換器１０４および従水配管１０９の破損につながることになる。

そこで、従熱源機１０１の従水冷式熱交換器１０４内および従水配管１０９内の水の凍結を防止するため、従熱源機１０１を冷房運転と同様に運転し、従水冷式熱交換器１０４を凝縮器として機能させる。これにより、水が冷媒から吸熱して温度が上昇するようにする。ただし、主熱源機１は暖房運転を実施しているため、従熱源機１０１の冷房運転は、主熱源機１の暖房運転に影響を与えないようにすることが望ましい。

以上の説明における状況に基づいて、凍結防止運転時の従熱源機１０１における冷媒の流れについて説明する。凍結防止運転時においては、従凍結防止制御手段１２５は従第一開閉弁１２０および従第二開閉弁１２１を閉止させて、冷媒配管４０側との間の冷媒の流入出を行わないようにする。

従圧縮機１０２から吐出した高温・高圧のガス冷媒は、従四方切換弁１０３、従逆止弁１０５を経て、従水冷式熱交換器１０４に流入する。従水冷式熱交換器１０４を通過するガス冷媒は、水との熱交換により放熱し、低温・高圧の液冷媒に状態変化する。このとき、水は吸熱することで凍結しない。その後、液冷媒は、従バイパス回路用絞り装置１１１を経て従制御器１１０に流入して、従制御器１１０で吸熱蒸発する。そして、従圧縮機吸入部側合流部１１３を経て従圧縮機１０２に戻る。

ここでは、主熱源機１が暖房運転を行い、従熱源機１０１が停止している場合について説明したが、また、主熱源機１が停止しており、従熱源機１０１が暖房運転している場合においても、主熱源機１は同様の動作を行う。

図３は、実施の形態２に係る主凍結防止制御手段２５、従凍結防止制御手段１２５が、主熱源機１、従熱源機１００の停止中に行う判断処理の流れを示すフローチャートを表す図である。図３に基づいて、主凍結防止制御手段２５、従凍結防止制御手段１２５が行う凍結防止制御を行うかどうかの判断処理について説明する。ここでは主凍結防止制御手段２５について説明するが、従凍結防止制御手段１２５についても同様である。

まず、主水入口温度検知手段２２、主水出口温度検知手段２３および主水量検知手段２４から送信される信号に基づいて、入口水温Ｔｗｉｎ、出口水温Ｔｗｏｕｔおよび水量Ｑｗを検知する（ステップＳ２０１）。そして、入口水温Ｔｗｉｎまたは出口水温Ｔｗｏｕｔの少なくともいずれか一方が、それぞれにあらかじめ設定している所定値Ａ、Ｂよりも小さいかどうかを判断する（ステップＳ２０２）。

入口水温Ｔｗｉｎまたは出口水温Ｔｗｏｕｔの少なくともいずれか一方が所定値Ａ、Ｂよりも小さいと判断すると（ステップＳ２０２；ＹＥＳ）、主熱源機側循環水量Ｑｗがあらかじめ設定している所定値Ｃよりも小さいかどうかを判断する（ステップＳ２０３）。主熱源機側循環水量Ｑｗがあらかじめ設定している所定値Ｃよりも小さいと判断すると（ステップＳ２０３；ＹＥＳ）、上述したように、主水冷式熱交換器４内および主水配管９内に滞留する水に対する凍結防止運転を実行させる（ステップＳ２０４）。入口水温Ｔｗｉｎと出口水温Ｔｗｏｕｔが共にあらかじめ設定している所定値ＡとＢよりも大きいと判断するまで（ステップＳ２０６；ＹＥＳ）、凍結防止運転の実行を継続する。

一方、入口水温Ｔｗｉｎと出口水温Ｔｗｏｕｔが共にあらかじめ設定している所定値ＡとＢよりも大きいと判断した場合（ステップＳ２０２；ＮＯ）には、通常停止を継続するようにする（ステップＳ２０５）。また、水量Ｑｗがあらかじめ設定している所定値Ｃよりも大きいと判断した場合（ステップＳ２０３；ＮＯ）にも、通常停止を継続するようにする（ステップＳ２０５）。

このようにして、入口水温Ｔｗｉｎ、出口水温Ｔｗｏｕｔおよび水量Ｑｗに基づいて、主熱源機１の主水冷式熱交換器４内および主水配管９内に水が滞留し凍結していることを検知し、凍結防止運転を実行させるかどうかの判断を行う。

以上のように、実施の形態２の空気調和装置１００によれば、例えば主凍結防止制御手段２５が、主水入口温度検知手段２２、主水出口温度検知手段２３および主水量検知手段２４から送信される信号に基づいて、入口水温Ｔｗｉｎ、出口水温Ｔｗｏｕｔおよび水量Ｑｗを検知して、凍結防止運転を実行させるかどうかを判断し、凍結防止運転を行う際には、主水冷式熱交換器４を凝縮器、主制御器１０を蒸発器として用いて、熱源機１内で冷媒を循環させ、水に吸熱させて凍結防止を図るようにしたので、主水冷式熱交換器４および主水配管９の破損を未然に防ぎ、主熱源機１の動作信頼性を向上することができる。また、主熱源機１内の保温仕様の低減を実施できるので、コストを低減することができる。この効果は、従熱源機１００側でも同様である。

実施の形態３．
図４は、本発明の実施の形態３に係る空気調和装置１００の構成を示す図である。図４において、図１と同じ符号を付している機器等については、実施の形態１において説明したことと同様の動作を行う。

主熱源機１は、主第一のヒートパイプ３０および主第二のヒートパイプ３３をさらに有している。主第一のヒートパイプ３０において、主第一のヒートパイプの一端３１は、熱の移動が可能なように主制御器１０と接触させている。また、主第一のヒートパイプの他端３２は主水配管９と接触させている。そして、主第二のヒートパイプ３３においても、主第二のヒートパイプの一端３４は主制御器１０と接触させている。また、主第二のヒートパイプの他端３５は主圧縮機２吸入側の冷媒配管と接触させている。ここで、主第一のヒートパイプ３０および主第二のヒートパイプ３３は、一端、他端において流路を遮断しているわけではなく、冷媒を循環させることができる。また、ここでは、主第一のヒートパイプ３０、主第二のヒートパイプ３３は、熱源機と利用側負荷機器との間を冷媒を循環させる、主となる冷媒回路とはそれぞれ独立して構成しているものとする。ただ、この構成に限定せず、例えば主制御器１０の近辺において主となる冷媒回路に配管接続し、冷媒の分岐・合流をさせるようにしてもよい。

一方、従熱源機１０１の構成は、基本的には主熱源機１と同じである。このため、従熱源機１０１は、主熱源機１と同様に、さらに主第一のヒートパイプ３０および主第二のヒートパイプ３３を有している。そして、従熱源機１０１が有する各機器は、主熱源機１の対応する各機器と同様の動作を行い、機能を果たすようになっている。

ここで、熱源機停止時における圧縮機油濃度低下および水凍結について主熱源機１が停止した場合を例に説明する。主熱源機１停止時には、冷媒の圧力差によって主圧縮機２側に冷媒が流れ込み、主圧縮機２にたまった潤滑油中に溶け込む。このため、潤滑油は、濃度（粘度）が低下して主圧縮機２が駆動した場合に潤滑油としての役割をうまく果たせなくなる。そして、摺動部の損傷または圧縮機の故障につながることになる。このため、従来は、例えば圧縮機底部にクランクケースヒータ等を設け、冷媒の流れ込み防止、潤滑油の温度低下を防止させていた。主水配管９内の水の凍結においては、実施の形態２で説明したことと同様である。

そこで、圧縮機内の圧縮機油濃度確保および水の凍結防止を行うために、本実施の形態では、主第一のヒートパイプ３０および主第二のヒートパイプ３３を介して、主制御器１０から発した熱を吸熱させ、圧縮機油および水の温度を低下させないようにする。

以上の説明における状況に基づいて、運転停止時の主熱源機１における動作について説明する。ここでは主熱源機１について説明しているが、従熱源機１０１が停止した場合も同様の動作を行う。

主熱源機１における運転停止時においても主制御器１０は電力を消費して発熱している。このとき、主第一のヒートパイプの一端３１における冷媒は、主制御器１０からの吸熱により蒸発する。蒸発した冷媒は主第一のヒートパイプの他端３２に流れていき、主水配管９と熱交換し、主水配管９に放熱する。主水配管９の吸熱により主水配管９および主水冷式熱交換器４における水の凍結を防止することができる。一方、熱交換により凝縮した冷媒は、再度、主第一のヒートパイプの一端３１に流れる。主第一のヒートパイプ３０内で、以上のような冷媒の循環を繰り返す。

また、主第二のヒートパイプ３３においても、主第二のヒートパイプの一端３４における冷媒は、主制御器１０からの吸熱により蒸発する。蒸発した冷媒は主第二のヒートパイプの他端３５に流れていき、主圧縮機１の吸入側にある冷媒配管と熱交換し、放熱する。冷媒配管の吸熱により、圧縮機油の温度は低下しない。一方、熱交換により凝縮した冷媒は、再度、主第二のヒートパイプの一端３４に流れる。主第二のヒートパイプ３３内で、以上のような冷媒の循環を繰り返す。ここで、例えば主熱源機１停止時における主制御器１０の発熱量が不足する場合には、主圧縮機２に拘束電流を発生させて、圧縮機油への熱量を確保するようにすることもできる。

以上のように、実施の形態３の空気調和装置１００によれば、例えば主第一のヒートパイプ３０を設け、例えば主熱源機１停止時においても、主制御器１０が発する熱により冷媒を蒸発させ、主第一のヒートパイプの他端３２において、蒸発した冷媒と主水配管９と熱交換させることで主水配管９を加熱するようにしたので、主水冷式熱交換器４内および主水配管９内の水の凍結を防止することができる。このため、主水冷式熱交換器４および主水配管９の破損を未然に防ぎ、主熱源機１の動作信頼性を向上することができる。また、これまで凍結対策として主水配管に設置していたサーミスタ等の温度検知手段、保温手段等の削減をはかることができるので、コストを低減することができる。

また、例えば主第二のヒートパイプ３３を設け、例えば主熱源機１停止時においても、主制御器１０が発する熱により冷媒を蒸発させ、主第二のヒートパイプの他端３５において、蒸発した冷媒と主圧縮機１の吸入側にある冷媒配管とを熱交換させて冷媒配管を加熱するようにしたので、例えば、主熱源機１停止時に周囲温度の影響を受けて、主圧縮機２に冷媒が流れ込み潤滑油中に冷媒が溶け込むことを未然に防ぎ、潤滑油の濃度低下を防止することができる。このため、潤滑油は、主圧縮機２の駆動時において潤滑作用を奏することができ、主圧縮機２、また空気調和装置１００の動作信頼性を向上することができる。また、これまで油濃度低下対策として主圧縮機２底部に設置していたクランクケースヒータを削除することができるので、コストおよび熱源機の待機電力を低減させることができる。この効果は、従熱源機１００側でも同様である。

実施の形態４．
上述した実施の形態１〜３においては、主熱源機１および従熱源機１０１の２台の熱源機を備えた空気調和装置１００を一例として説明したが、本発明においては熱源機の台数を限定するものではない。例えば３台以上の熱源機を備えるようにしてもよい。場合によっては、１台の熱源機においても上記の効果を奏することができる。

また、実施の形態１〜３においては、利用側負荷機器５０についても、２台の利用側負荷機器５０ａ、５０ｂを備える場合について説明したが、本発明においては利用側負荷機器５０の台数を限定するものではない。例えば３台以上の利用側負荷機器５０を備えるようにしてもよいし、１台の利用側負荷機器５０であってもよい。

１ 主熱源機、２ 主圧縮機、３ 主四方切換弁、４ 主水冷式熱交換器、５，６，７，８ 主逆止弁、９ 主水配管、１０ 主制御器、１１ 主バイパス回路用絞り装置、１２ 主水冷式熱交換器出口側合流部、１３ 主圧縮機吸入部側合流部、１４ 主バイパス回路、２０ 主第一開閉弁、２１ 主第二開閉弁、２２ 主水入口温度検知手段、２３ 主水出口温度検知手段、２４ 主水量検知手段、２５ 主凍結防止制御手段、３０ 主第一のヒートパイプ、３１ 主第一のヒートパイプの一端、３２ 主第一のヒートパイプの他端、３３ 主第二のヒートパイプ、３４ 主第二のヒートパイプの一端、３５ 主第二のヒートパイプの他端、４０ 冷媒配管、４１ 液側合流部、４２ ガス側合流部、５０，５０ａ、５０ｂ 利用側負荷機器、５１，５１ａ、５１ｂ 利用側熱交換器、５２，５２ａ、５２ｂ 利用側絞り装置、５３，５３ａ、５３ｂ 送風機、１００ 空気調和装置、１０１ 従熱源機、１０２ 従圧縮機、１０３ 従四方切換弁、１０４ 従水冷式熱交換器、１０５，１０６，１０７，１０８ 従逆止弁、１０９ 従水配管、１１０ 従制御器、１１１ 従バイパス回路用絞り装置、１１２ 従水冷式熱交換器出口側合流部、１１３ 従圧縮機吸入部側合流部、１１４ 従バイパス回路、１２０ 従第一開閉弁、１２１ 従第二開閉弁、１２２ 従水入口温度検知手段、１２３ 従水出口温度検知手段、１２４ 従水量検知手段、１２５ 従凍結防止制御手段、１３０ 従第一のヒートパイプ、１３１ 従第一のヒートパイプの一端、１３２ 従第一のヒートパイプの他端、１３３ 従第二のヒートパイプ、１３４ 従第二のヒートパイプの一端、１３５ 従第二のヒートパイプの他端。

Claims (6)

1. 圧縮機、四方切換弁及び熱源側水冷式熱交換器を有する熱源機と、絞り装置及び利用側熱交換器を有する利用側負荷機器とを配管接続し、四方切換弁により冷媒の循環経路を切り換えて冷暖房を行うための冷媒回路を構成する空気調和装置において、
   少なくとも前記圧縮機及び前記四方切換弁の動作制御を行う制御器を、該制御器が発する熱を前記冷媒により熱交換させる蒸発器として前記冷媒回路に設け、
   また、前記熱源機は、
   前記熱源機からの冷媒の流入出を制限するための第一開閉弁および第二開閉弁と、
   前記熱源機側水冷式熱交換器に流入する水の温度を検知する水入口温度検知手段と、
   前記熱源機側水冷式熱交換器から流出する水の温度を検知する水出口温度検知手段と、
   前記熱源機側水冷式熱交換器を流れる水の流量を検知する水量検知手段と、
   水入口温度検知手段及び水出口温度検知手段の検知に係る水温及び水量検知手段の検知に係る前記水の流量とそれぞれに定めた所定値とを比較し、水凍結防止運転を行うかどうかを判断する凍結防止制御手段とを備えることを特徴とする空気調和装置。
2. 前記制御器を、前記熱源機側水冷式熱交換器から前記絞り装置までの配管と、前記四方切換弁と前記圧縮機の吸入側とを接続する配管との間を接続するバイバス配管上に設けることを特徴とする請求項１記載の空気調和装置。
3. 前記凍結防止制御手段は、前記第一開閉弁および前記第二開閉弁を閉止させ、前記熱源側水冷式熱交換器を凝縮器とし、前記制御器を蒸発器として、前記水凍結防止運転を実行させることを特徴とする請求項１又は２に記載の空気調和装置。
4. 前記凍結防止制御手段は、水入口温度検知手段及び水出口温度検知手段の検知に係る水温が前記所定値以上となったものと判断するまで、前記水凍結防止運転を実行させることを特徴とする請求項３に記載の空気調和装置。
5. 一端を前記制御器と配管接続し、他端を前記熱源機側水冷式熱交換器に水を供給するための水配管と接触させて、前記制御器が発生する熱により蒸発させた冷媒を、前記水配管との熱交換により凝縮させる第一のヒートパイプを前記熱源機にさらに備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の空気調和装置。
6. 一端を前記制御器と配管接続し、他端を前記圧縮機の吸入側と接続する吸入側冷媒配管と接触させて、前記制御器が発生する熱により蒸発させた冷媒を、前記吸入側冷媒配管との熱交換により凝縮させる第二のヒートパイプを前記熱源機にさらに備えることを特徴とする請求項１、２又は５に記載の空気調和装置。

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