JP5493813B2

JP5493813B2 - 室外機、空気調和装置、空気調和装置の運転方法

Info

Publication number: JP5493813B2
Application number: JP2009285101A
Authority: JP
Inventors: 豊青山
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2009-12-16
Filing date: 2009-12-16
Publication date: 2014-05-14
Anticipated expiration: 2029-12-16
Also published as: JP2011127807A

Description

本発明は、制御装置を冷却するヒートシンクを有する室外機を備えた空気調和装置及び空気調和装置の運転方法に関する。

空気調和装置は、圧縮機、熱交換器等を備えた室外機と室内を冷暖房する利用側熱交換器等を備える室内機とを冷媒配管で接続して冷媒回路を構成する。空気調和装置では操作部で設定される室内設定温度や風量設定に対応して、熱交換器にて周囲空気とで熱交換する熱量を調整する必要がある。熱交換する熱量は圧縮機の容量や熱交換器の近傍に設けられた送風機の回転数によって調整され、近年、制御装置に設けられたインバータ回路で圧縮機や送風機を駆動してその容量や回転数を調整することが多い。その場合、制御装置のインバータ回路おいて熱損失が発生して発熱する。そのため、制御装置を冷却するためにヒートシンクを取り付ける。尚、ヒートシンクの放熱は周囲温度とヒートシンクとの温度差と風速により決まる。

従来の室外機として、筐体の上部に送風機が２台並べて設けられ、筐体の内部に側壁から対向する他方の側壁に渡って熱交換器が設けられ、ヒートシンクを備えた制御装置が筐体の内壁の一部に設けられた室外機が記載されている。（特許文献１参照）

特開２００６−１３８５７３号公報（００１２〜００１５欄、図１）

従来の室外機では、部分負荷運転時に２台の送風機をそれぞれ独立して駆動すると、ヒートシンクの設置場所によっては送風機の風を有効に利用できずに制御装置の温度が過剰に上がってしまう問題があった。

本発明は、部分負荷運転時に複数の送風機をそれぞれ独立に駆動しても、送風機の風が常に当たる位置にヒートシンクを配置して制御装置の温度上昇を防止できる室外機、空気調和装置を提供することを目的とする。

また、本発明は部分負荷運転時にヒートシンクに効率よく風を送風して制御装置の温度上昇を防止できる空気調和装置の運転方法を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明の室外機は側面に開口を有する筐体と、筐体の内部に配置された圧縮機と、インバータ回路を有して圧縮機を制御する制御装置と、制御装置に設けられたヒートシンクと、圧縮機の運転容量が所定値以下の部分負荷運転時に冷媒が流れる第１の熱交換器と、部分負荷運転時に冷媒が流れない第２の熱交換器と、第１の熱交換器の上方に設けられて部分負荷運転時に第１の熱交換器に送風する第１の送風機と、第２の熱交換器の上方に設けられて部分負荷運転時に停止する第２の送風機と、を備え、圧縮機は第２の熱交換器側に配置され、制御装置は筐体の上部であって第１の熱交換器側に配置され、ヒートシンクは筐体の上部であって第１の送風機の翼の下方に配置されていることを特徴する。

また、側面に開口を有する筐体と、筐体の内部に配置された圧縮機と、インバータ回路を有して圧縮機を制御する制御装置と、制御装置に設けられたヒートシンクと、圧縮機の運転容量が所定値以下の部分負荷運転時に冷媒が流れる第１の熱交換器と、部分負荷運転時に冷媒が流れない第２の熱交換器と、第１の熱交換器の上方に設けられて部分負荷運転時に順回転で下から上に送風する第１の送風機と、第２の熱交換器の上方に設けられて部分負荷運転時に逆回転で上から下に送風する第２の送風機と、を備え、圧縮機は第２の熱交換器側に配置され、制御装置は筐体の上部であって第１の熱交換器側に配置され、ヒートシンクは筐体の上部であって第１の送風機の翼の下方に配置されていることを特徴とする。

また、側面に開口を有する筐体と、筐体の内部に配置された圧縮機と、インバータ回路を有して圧縮機を制御する制御装置と、制御装置に設けられたヒートシンクと、圧縮機の運転容量が所定値以下の部分負荷運転時に圧縮機で圧縮された高温高圧冷媒が流れる第１の熱交換器と、部分負荷運転時に第１の熱交換器で熱交換されて低温高圧となった冷媒を減圧する減圧手段と、部分負荷運転時に減圧手段を通過して低温低圧となった冷媒が流れる第２の熱交換器と、第１の熱交換器の上方に設けられて部分負荷運転時に第１の熱交換器に送風する第１の送風機と、第２の熱交換器の上方に設けられて部分負荷運転時に第２の熱交換器に送風する第２の送風機と、を備え、圧縮機は第２の熱交換器側に配置され、制御装置は筐体の上部であって第１の熱交換器側に配置され、ヒートシンクは筐体の上部であって第１の送風機の翼の下方に配置されていることを特徴とする。

本発明の室外機と空気調和装置は、最大負荷運転時と部分負荷運転時のどちらの運転時にも駆動しているファンの下方にヒートシンクを配置しているので制御基板の温度上昇を防止することができる効果を奏する。

また、本発明の空気調和装置の運転方法は、最大負荷運転時と部分負荷運転時のどちらの運転時にもヒートシンクの上方に配置された送風機を駆動するので制御基板の温度上昇を防止することができる効果を奏する。

本発明の実施の形態１の室外機の正面図である。本発明の実施の形態１の室外機の上面図である。本発明の実施の形態１の室外機の側面図である。本発明の実施の形態１の制御箱及びヒートシンクの断面図である。本発明の実施の形態１のファンの位置と風量の関係図である。本発明の実施の形態１の空気調和装置の冷媒配管図である。本発明の実施の形態２の室外機の正面図である。本発明の実施の形態２の室外機の上面図である。本発明の実施の形態１、２の空気調和装置の運転方法のフローチャートである。本発明の実施の形態３の空気調和装置の冷暖房運転時の冷媒の流れを示す冷媒配管図である。本発明の実施の形態３の空気調和装置の冷房運転時の冷媒配管図である。本発明の実施の形態３の空気調和装置の運転方法のフローチャートである。

実施の形態１．
図１乃至図３に基づいて本発明にかかる室外機１０の構成について説明する。図１は本実施の形態１における室外機１０の正面図、図２は室外機の上面図、図３は室外機１０の側面図である。尚、図１は前面パネルを取外して室外機１０の内部が前方から見える状態の正面図であり、図２は天板を取外して室外機１０の内部が上から見える状態の上面図である。図中の矢印は風向きを表している。室外機１０は略直方体形状をしており、底部に略長方形の底板１２ａであって、底板１２ａの上に熱源側熱交換器１ａ、１ｂや圧縮機２等が載っている。底板１２ａの四隅には４本の柱１１ａと、室外機１０の前面中央部に柱１１ｂが設けられており、４本の柱１１ａと柱１１ｂの上に設置される天板１２ｂを支持している。天板１２ｂにはファンガード７ａ、７ｂが設けられおり、そのファンガード７ａ、７ｂの内側にファン６ａ、６ｂが配置されている。ファンガード７ａ、７ｂは上下に開口を有し通風可能であり、ファン６ａ、６ｂは順回転時には下から上に風を送風し、逆回転時には上から下に風を送風する。室外機１０の側面は前面、左側面、右側面、背面とから構成されており、前面には前面パネル１３が設けられている。左側面１４ａ、右側面１４ｂ、背面１５にはパネルが設けられておらず通風可能である。ファン６ａ、６ｂが順回転すると左側面１４ａ、右側面１４ｂ、背面１５から風を吸い込む。吸い込まれた風は熱源側熱交換器１ａ、１ｂを通過してファン６ａ、６ｂの上方へ送風する。尚、本実施の形態１では前面以外の側面にはパネルを設けていないが、フェンスやスリットなどの開口を有して通風可能なパネル等を設けてもよい。

ファン６ａの下方に熱源側熱交換器１ａ、ファン６ｂの下方に熱源側熱交換器１ｂが設置されている。熱源側熱交換器１ａ、１ｂは水平断面略コ字状をしており、開口面が前方を向いて２台並んで配置されている。図１では図中の左側に熱源側熱交換器１ａが配置されており、熱源側熱交換器１ｂが右側に配置されている。室外機１０の右側であって熱源側熱交換器１ｂのコ字状の内側空間には底板１２ｂの上に圧縮機２が配置されており、圧縮機２には四方弁２１が接続されている。冷房運転時には圧縮機２から吐出された高温高圧冷媒は四方弁２１から熱源側熱交換器１ａ、１ｂへ流れ、暖房運転時には冷媒は圧縮機２から四方弁２１を介して室内の利用側熱交換器へ流れる。熱源側熱交換器１ａと熱源側熱交換器１ｂの間には四方弁２１と接続されたヘッダ３が設けられており、冷媒は熱源側熱交換器１ａと熱源側熱交換器１ｂにヘッダ３で分配され、また熱源側熱交換器１ａ、１ｂを流れた冷媒は暖房運転時にはヘッダ３から室内の利用側熱交換器へ流れ、冷房運転時にはヘッダ３から四方弁２１を介して圧縮機２へ流れる。

略直方体の制御箱４が熱源側熱交換器１ａの前方であって前面パネル１３の内壁面と近接する位置に前面右側の柱１１ａと前面中央部の柱１１ｂに挟持または前面右側の柱１１ａと前面中央部の柱１１ｂで挟持された板の上に設置されている。制御箱４の内部には圧縮機２やファン６ａ、６ｂに可変周波数の交流電力を供給して駆動するインバータ回路を含む制御基板が設けられている。制御箱４の熱源側熱交換器１ａと対面する面にはインバータ回路で発生する熱を放熱するヒートシンク５が貼り付けて設けられており、ヒートシンク５の上方をファン６ａの回転する翼の端部が通過する。ファン６ａの翼が最も制御箱４に近接したときにファン６ａの翼の端部の下方近傍にヒートシンク５が位置している。

図４には図３の制御箱４のＡＡ線断面図を図示している。制御箱４は略直方体でヒートシンクの設置穴や配線の取り出し口が開いた筐体４ａの内部の空間に制御基板４ｂとその一部にインバータ回路４ｃとが設置されている。インバータ回路４ｃはヒートシンク５のベース５ａと接しており、インバータ回路４ｃの熱がベース５ａに伝わる。ベース５ａには複数枚の放熱フィン５ｂが平行に一体に成形されており、ベース５ａに伝わった熱が放熱フィン５ｂで放熱される。尚、筐体４ａは前面パネル１３と対向する前面４ｄが開閉可能に構成されており、前面パネル１３を取外して前面４ｄを開くと制御基板４ｂのメンテナンスを行うことができる。

尚、制御基板４ｂは四方弁２１の切り替え、ファン６ａ、６ｂの回転数や以下説明する減圧手段の開度や開閉弁の開閉などを制御する。さらに制御基板４ｂはインバータ回路から圧縮機２へ印加する電圧やその周波数やデューティー比から圧縮機２の回転数を制御して、圧縮機２から吐出される冷媒の流量やその圧力を変更する。

図５にはファンの位置と風速の関係を図示している。図中の矢印の長さが風速を表しており、矢印が長いほど風速が大きい。図に示すとおり、ファンの翼の端ほど風速が大きい。また、ファンに近いほど風速が大きい。つまり、翼端の真下が最も風速が大きいので、ヒートシンク５を配置する位置は図３に図示するように底板１２ａから天板１２ｂの間であって天板１２ｂから１／２以内の高さであって、またファン６ａの回転軸から翼の先端の間で翼の端から１／３以内の範囲であってファン６ａの翼の直下にあることが望ましい。以上のような位置にヒートシンク５を配置することによりファン６ａから送風される風を有効に利用してヒートシンク５を冷却することができる。

尚、冷媒がハイドロフルオロカーボン（ＨＦＣ）系の冷媒、例えばＲ４１０ａ冷媒である場合、圧縮機２から吐出される冷媒の温度は最高６０．５℃（圧力３８ｋｇ／ｃｍ^２）となるように予め定めている。制御基板４ｂの耐熱温度は７５℃以上であり、冷媒の最高温度を制御基板４ｂの耐熱温度よりも低く設定しているので、冷房運転時に圧縮機２からの吐出される高温冷媒を熱源側熱交換器１ａ、１ｂに流しても、外部から熱源側熱交換器１ａを通ってきた風でも耐熱温度以下に制御基板４ｂを冷却することができる。また、圧縮機２の吐出する冷媒の温度、圧力を検出するための温度、圧力検出センサが圧縮機２の冷媒の吐出口近傍の設置されており、その検出値を制御基板４ｂに出力する。制御基板４ｂは冷媒の温度、圧力が予め定めた最高値以上である場合は、異常であると判断して圧縮機２を停止させる。尚、使用する冷媒の種類に応じて設定する冷媒の温度、圧力の最高値は変更するものとする。

図６には本実施の形態１における空気調和装置の冷媒回路図を図示している。図中の実線矢印は暖房運転時の冷媒の流れを示しており、図中の破線矢印は冷房運転時の冷媒の流れを示している。図６には熱源側熱交換器１ａ、１ｂの両方に冷媒を流す最大負荷運転時の冷媒の流れを示している。尚、圧縮機２の運転容量が所定値以上になる場合を最大負荷運転とし、所定値以下になる場合を部分負荷運転とする。

圧縮機２の運転容量は以下の「数１」に基づいて制御装置１０に組み込まれたインバータ回路４ｃが圧縮機２に印加する電圧の周波数から判断することができる。圧縮機２の予め定められた最大の仕事量を発揮する定格能力運転時に圧縮機２に印加する電圧の周波数を分母とし、運転時に圧縮機２に印加する電圧の周波数を分子として運転容量を求め、運転容量が所定値以下である場合に部分負荷運転とする。尚、周波数以外にインバータ回路のデューティー比からも最大負荷運転時を分母として同様に求めることができる。尚、圧縮機２に印加する印加電圧の周波数に運転容量が比例しない場合は「数１」の右辺に予め求めた周波数と運転容量のずれを補正する関数を掛けて判断してもよい。

また、部分負荷運転の判断は圧縮機２が吐出する冷媒量からも判断することができ、圧縮機２の吐出口に流量センサを設けて「数１」と同様に運転中の圧縮機２が吐出する冷媒量を最大負荷運転時に圧縮機２が吐出する冷媒量で割った値から判断しても良い。また、圧縮機２が吐出する冷媒圧力の圧力値から判断することもできる。尚、圧縮機２に印加する印加電圧の周波数に運転容量が比例しない場合は「数１」の右辺に予め求めた周波数と運転容量のずれを補正する関数を掛けて判断してもよい。

また、部分負荷運転の判断は、圧縮機２に流入前の低圧冷媒と吐出後の高圧冷媒の圧力値又はファン６ａ、６ｂの回転数から判断してもよい。冷房運転時に、例えば室外温度が低かった場合や使用者が室内の設定温度を高くした場合、高圧冷媒の圧力が低下してくるので、制御基板４ｂは高圧冷媒の圧力値を一定に維持するため、熱源側熱交換器１ａ、１ｂの熱交換量を下げるためにファン６ａ、６ｂの回転数を下げる制御を行う。制御基板４ｂは高圧冷媒の圧力値が所定値以下又はファン６ａ、６ｂの回転数が予め定めた最小回転数以下になると、部分負荷運転であると判断する。暖房運転時は室外温度が高い場合や使用者が室内の設定温度を低くした場合、低圧冷媒の圧力値が上昇してくるので、熱源側熱交換器１ａ、１ｂの熱交換量を下げるためにファン６ａ、６ｂの回転数を下げる制御を行う。制御基板４ｂは低圧冷媒の圧力値が所定値以上又はファン６ａ、６ｂの回転数が予め定めた最小回転数以下になると、部分負荷運転であると判断する。尚、圧縮機２の冷媒流入口と冷媒吐出口に圧力検出センサを設置して冷媒圧力を検出し、ファン６ａ、６ｂの回転数はインバータ回路４ｃが供給する交流電流の周波数やその電力値から制御基板４ｂが算出する。

まず、冷房運転時に熱源側熱交換器１ａ、１ｂの両方に冷媒を流す最大負荷運転について説明する。圧縮機２で圧縮された高温高圧冷媒は四方弁２１を介してヘッダ３ａに流れる。ヘッダ３ａで２本に分かれた冷媒配管を通じて冷媒が熱源側熱交換器１ａ、１ｂにそれぞれ流れて、ファン６ａ、６ｂがそれぞれ順回転で送風する空気と熱交換した低温高圧の冷媒がヘッダ３ｂで合流した後、室内機へ流れて行く。冷媒は減圧手段２２ａで減圧されて低温低圧となって利用側熱交換器２２に流入する。一台の室外機に複数台の室内機が接続されているマルチユニット型の空気調和装置では冷媒がそれぞれの室内機に流れるように利用側熱交換器２２と減圧手段２２ａの前後で冷媒配管が分岐している。利用側熱交換器２２で熱交換して高温低圧となった冷媒は四方弁２１を介して圧縮機２に流入する。尚、図１に図示するヘッダ３はヘッダ３ａとヘッダ３ｂとから構成されている。減圧手段２２ａは毛細管や開度が調整可能な電磁弁である。

次に暖房運転時熱源側熱交換器１ａ、１ｂの両方に冷媒を流す最大負荷運転について説明する。圧縮機２で圧縮された高温高圧冷媒は四方弁２１を介して室内機の利用側熱交換器２２に流入し、室内空気と熱交換して低温高圧冷媒となる。その後冷媒は減圧手段２２ａにて低温低圧となり、ヘッダ３ｂで２本に分かれた冷媒配管を通じて熱源側熱交換器１ａ、１ｂにそれぞれ流入する。熱源側熱交換器１ａ、１ｂでファン６ａ、６ｂがそれぞれ順回転で送風する空気と熱交換した冷媒は高温低圧となり、ヘッダ３ａで合流した後、四方弁２１を介して圧縮機２に流入する。

ここで、部分負荷運転時の冷房運転時と暖房運転時の冷媒の流れについて説明する。熱源側熱交換器１ｂとヘッダ３ｂの間の冷媒配管には開閉弁２３が設けられている。開閉弁２３が開くと冷媒は流れ、閉じると冷媒は流れない。部分負荷運転時には冷房運転時と暖房運転時ともに開閉弁２３を閉じることにより熱源側熱交換器１ｂに流れる冷媒を止める。その場合ファン６ｂは停止しており、ファン６ａは順回転で駆動している。尚、ヘッダ３ａと熱源側熱交換器１ｂの間にさらに開閉弁を設けると部分負荷運転時に熱源側熱交換器１ｂでの冷媒のたまりこみを防ぐことができる。冷房運転時において部分負荷運転に切換えるときにヘッダ３ａと熱源側熱交換器１ｂの間に設けた開閉弁を閉じた後に開閉弁２３を閉じるとよく、暖房運転時では開閉弁２３を先に閉じるとよい。

以上のように、本実施の形態１にかかる空気調和装置は最大負荷運転時と部分負荷運転時のどちらの運転時にも駆動しているファン６ａの下方にヒートシンク５を配置しているので、制御基板４ｂの温度上昇を防止することができる。また、ファン６ｂを停止しているので、部分負荷運転時の空気調和装置の運転効率を上げることができる。

また、部分負荷運転時は熱源側熱交換器１ａにのみ冷媒を流して熱源側熱交換器１ｂに流れる冷媒を止めるので、熱源側熱交換器の熱交換量が大きすぎて、冷房運転では利用側熱交換器の入口で冷媒温度が極端に低下することで凍結したり、減圧手段２２ａ周辺配管から冷媒流動音が発生したりすることを防止できる。また、暖房運転の場合には、圧縮機２が吐出する冷媒の圧力が過剰に上昇することを防止することができる。また、部分負荷運転時にはファン６ｂを停止させるので運転効率を上げることができる。

実施の形態２．
本実施の形態２では部分負荷運転時にファン６ｂを逆回転で駆動する場合の室外機１０について図７と図８を用いて説明する。図７は本実施の形態２のファン６ｂを逆回転させた場合の空気調和装置の室外機１０の正面図であり、図８は上面図である。尚、本実施の形態２における空気調和装置の構成は実施の形態１と同様であり、同一部分には同一符号を付している。

部分負荷運転時には冷媒は熱源側熱交換器１ａには流れているが熱源側熱交換器１ｂには流れていない。また、ファン６ａは順回転で駆動され、本実施の形態２ではファン６ｂは逆回転で駆動されている。図７に示すようにファン６ｂを逆回転させるとファン６ｂによって送風される風が順回転の時は反対になり、ファン６ｂの上から吸気して下へ送風する。図８に示すようにファン６ｂの上から吸気された空気は熱源側熱交換器１ｂの内側から外側へ排気される。排気される空気の一部は室外機１０の中央部を通過して熱源側熱交換器１ａへ流れてからファン６ａに送風されるので、熱源側熱交換器１ａの内側を流れる空気の流量が増加する。

熱源側熱交換器１ｂから熱源側熱交換器１ａに風が流れるので、ヒートシンク５は制御箱４の中央より右側に配置すると熱源側熱交換器１ｂから流れてくる風が効率良くヒートシンク５に当て、ヒートシンク５の放熱量を増やすことができる。

尚、本実施の形態２では制御基板４ｂの温度を検出する温度検出回路を制御基板４ｂに内蔵したり、温度温度検出回路に代えてヒートシンク５にサーミスタ、熱電対等の温度検出手段を取り付け、部分負荷運転時に温度検出手段が検出する温度が所定値以下の場合はファン６ｂは停止しているが、所定値以上になると制御基板４ｂがファン６ｂを逆回転で駆動する構成としてもよい。

また、ファン６ｂはインバータ回路が出力する交流電力ではなく制御基板４ａの内蔵されたコンバータ回路が出力する直流電力によって駆動される構成とすると、ファン６ｂを駆動することによる制御基板４ｂの発熱量を下げることができる。

以上のように、本実施の形態２の空気調和装置は部分負荷運転時にファン６ｂを逆回転して熱源側熱交換器１ｂ側から熱源側熱交換器１ａ側へ流れる気流を作るので、ヒートシンク５に当たる風量が増え、ヒートシンク５の放熱量を増やすことができる。

ここで、図９のフローチャートを用いて実施の形態１と実施の形態２の空気調和装置の運転方法について説明する。まず空気調和装置の運転が開始されると制御基板４ｂが圧縮機２の運転容量を算出して部分負荷運転か最大負荷運転かを判断する（Ｓ１０）。Ｓ１０で最大負荷運転であると判断されると、Ｓ１１に移行する。Ｓ１１では制御基板４ｂが制御してファン６ａとファン６ｂを順回転で駆動し、開閉弁２３を制御して開き熱源側熱交換器６ａと熱源側熱交換器６ｂの両方に冷媒を流す。Ｓ１０で部分負荷運転であると判断されると、Ｓ１２に移行する。Ｓ１２では制御基板４ｂが制御してファン６ｂを停止、ファン６ａを順回転で駆動し、開閉弁２３を制御して閉じて熱源側熱交換器６ｂに流れる冷媒を止める。Ｓ１２の後、Ｓ１３に移行する。Ｓ１３では制御基板４ｂ若しくはヒートシンク５の温度を検出する温度検出手段の検出値が所定値以上か所定値以下かを制御基板４ｂが判断する。Ｓ１３で検出値が所定値以下であるとＳ１０に戻り、所定値以上であると判断されるとＳ１４に移行する。Ｓ１４では制御基板４ｂが制御してファン６ｂを逆回転で駆動する。

尚、Ｓ１２では制御基板４ｂがファン６ｂを停止させずに逆回転させてＳ１３に移行せずにＳ１０に戻る運転方法でもよい。
尚、Ｓ１４で制御基板４ｂが行う制御をＳ１２で行い、Ｓ１２の後Ｓ１３を省略してＳ１０に戻ってもよい。また、ファン６ｂはインバータ回路４ｃが出力する交流電力ではなく制御基板４ａの内蔵されたコンバータ回路が出力する直流電力や商用交流電力によって駆動される構成とすると、ファン６ｂを駆動することによる制御基板４ｂの発熱量を下げることができる。

以上のように、本実施の形態１と本実施の形態２の空気調和装置の運転方法は、最大負荷運転時と部分負荷運転時の両方の運転時にファン６ａを駆動しているので、ファン６ａの下に配置されたヒートシンク５の放熱を効率よく行うことができる。また、ファン６ｂを逆回転させてファン６ａの送風量を増加させるので、ヒートシンク５の放熱量を増やすことができる。

実施の形態３．
本実施の形態３では冷房運転中の部分負荷運転時に熱源側熱交換器１ｂに低温の冷媒を流してファン６ｂを順回転で駆動する場合について図１０と図１１を用いて説明する。図１０は本実施の形態３における冷暖房運転時の冷媒の流れを示す冷媒回路図である。図１１は冷房運転の部分負荷運転時に熱源側熱交換器１ｂに冷媒を流す場合の冷媒の流れを示す冷媒回路図である。図中の実線矢印は冷房運転時の冷媒の流れを示しており、図中の破線矢印は暖房運転時の冷媒の流れを示している。尚、本実施の形態３における空気調和装置の構成と実施の形態１の同一部分には同一符号を付している。

本実施の形態３の空気調和装置は実施の形態１の構成に加えて、第２の四方弁２４、第１の四方弁２１から圧縮機２に冷媒が流れる配管と第２の四方弁２４を接続した接続配管２５、ヘッダ３ｂと減圧手段２２ａの配管と開閉弁２３を繋ぐ分岐配管２６、分岐配管２６に設けられた減圧手段２７が設けられている。尚、本実施の形態３の開閉弁２３は熱源側熱交換器１ｂとヘッダ３ｂを繋ぐ配管と分岐配管２６の接続箇所に設けられた三方弁とする。

まず、図１０に基づいて本実施の形態３における冷房運転時と暖房運転時に熱源側熱交換器１ａ、１ｂの両方に冷媒を流す最大負荷運転の冷媒の流れについて説明する。
冷房運転時は、圧縮機２で圧縮された高温高圧冷媒は四方弁２１を介してヘッダ３ａへ流れる。ヘッダ３ａで２本に分かれた冷媒配管のうち１本は熱源側熱交換器１ａに繋がり、他方の１本は第２の四方弁２４を介して熱源側熱交換器１ｂに繋がっている。熱源側熱交換器１ａ、１ｂに流入した冷媒がファン６ａ、６ｂがそれぞれ順回転で送風する空気と熱交換して低温高圧の冷媒となる。熱源側熱交換器１ａ、１ｂそれぞれから流出した冷媒がヘッダ３ｂで合流した後、室内機へ流れていく。この際、分岐配管２６に冷媒が流れないように開閉弁２３の分岐配管２６側の弁と減圧手段２７は閉じられている。冷媒は減圧手段２２ａで減圧されて低温低圧となって利用側熱交換器２２に流入する。利用側熱交換器２２で熱交換して高温低圧となった冷媒は四方弁２１を介して圧縮機２に流入する。

暖房運転時は、圧縮機２で圧縮された高温高圧冷媒は四方弁２１を介して室内機の利用側熱交換器２２に流入し、室内空気と熱交換して低温高圧冷媒となる。その後冷媒は減圧手段２２ａにて低温低圧となり、ヘッダ３ｂで２本に分かれた冷媒配管を通じて熱源側熱交換器１ａ、１ｂにそれぞれ流入する。この際、分岐配管２６に冷媒が流れないように開閉弁２３の分岐配管２６側の弁と減圧手段２７は閉じられている。熱源側熱交換器１ａ、１ｂでファン６ａ、６ｂがそれぞれ順回転で送風する空気と熱交換した冷媒は高温低圧となる。熱源側熱交換器１ａから流出する冷媒はヘッダ３ａと四方弁２１を介して圧縮機２に戻り、熱源側熱交換器１ｂから流出する冷媒は第２の四方弁２４を介して接続配管２５を通って圧縮機２に戻る。

本実施の形態３では実施の形態２と同様に制御基板４ｂの温度を検出する温度検出回路を制御基板４ｂに内蔵している。部分負荷運転時において温度検出回路が検出する温度が所定値以下の場合は冷房運転時と暖房運転時ともに開閉弁２３のすべての弁が閉じることにより熱源側熱交換器１ｂに流れる冷媒を止めている。その場合ファン６ｂは停止または逆回転しており、ファン６ａは順回転で駆動している。冷房運転時に部分負荷運転時に温度検出回路が検出する温度が所定値以上になると熱源側熱交換器１ｂに低温の冷媒を流して、ファン６ｂは順回転する。以下その動作について図１１を用いて説明する。

温度検出回路が検出する温度が所定値以上なると開閉弁２３の分岐配管２６側の弁と熱源側熱交換器１ｂ側の弁が開き冷媒が分岐配管２６から熱源側熱交換器１ｂに冷媒が流れる。圧縮機２で圧縮された高温高圧の冷媒は四方弁２１を介してヘッダ３ａに流入する。ヘッダ３ａで２本に分かれた冷媒配管のうち１本は熱源側熱交換器１ａに繋がっている。他方の１本は四方弁２４に繋がっているが四方弁２４の先で冷媒配管が閉じているので熱源側熱交換器１ａにしか冷媒が流れない。熱源側熱交換器１ａを流れた冷媒はファン６ａが順回転で送風する空気と熱交換して低温高圧の冷媒となる。その後冷媒はヘッダ３ｂを介して減圧手段２２ａ、利用側熱交換器２２へと流れていくが、ヘッダ３ｂと減圧手段２２ａの間で接続された分岐配管２６へ冷媒の一部が流れる。分岐配管２６を流れる冷媒は分岐配管２６に設けられた減圧手段２７で減圧されて低温低圧の冷媒となる。低温低圧の冷媒は熱源側熱交換器１ｂとヘッダ３ｂの間に設けられた開閉弁２３を介して熱源側熱交換器１ｂへと流れる。熱源側熱交換器１ｂを流れた冷媒はファン６ｂが順回転で送風する空気と熱交換して高温低圧の冷媒となる。熱源側熱交換器１ｂから流出する冷媒は第２の四方弁２４を介して接続配管２５を流れて圧縮機２に戻る。また、ヘッダ３ｂから減圧手段２２ａ、利用側熱交換器２２を通過した冷媒は四方弁２１を介して接続配管２５から流れてくる冷媒と合流して圧縮機２に戻る。

以上のように、本実施の形態３の空気調和装置は冷房運転時であっても室外機１０の熱源側熱交換器１ｂに低温の冷媒を流すことでき室外機１０の内部の空気温度を下げるので、ヒートシンク５の放熱を増やし制御基板４ｂの温度上昇を防ぐことができる。また、ファン６ｂの回転数よりファン６ａの回転数を上げることで、熱源側熱交換器１ａに流れる風量を変えずに室外機１０の中央部を通過する低温空気の風量を増やし、効率的にヒートシンクを冷やすことができる。

次に本実施の形態３の空気調和装置の運転方法について図１２を用いて説明する。まず、空気調和装置の運転が開始されて冷房運転が行われる（Ｓ２）とＳ２０に移行する。Ｓ２０では制御基板４ｂ制御基板４ｂが圧縮機２の運転容量を算出して部分負荷運転か最大負荷運転かを判断する（Ｓ２０）。Ｓ２０で最大負荷運転であると判断されるとＳ２１に移行する。Ｓ２１では制御基板４ｂが制御してファン６ａとファン６ｂを順回転で駆動する。さらに、制御基板４ｂが四方弁２４を切替えてヘッダ３ａと熱源側熱交換器１ｂを繋き、開閉弁２３を開いて熱源側熱交換器６ａと熱源側熱交換器６ｂの両方に冷媒を流す。Ｓ２１の後、Ｓ２０に戻る。Ｓ２０で部分負荷運転であると判断されるとＳ２２に移行する。Ｓ２２では制御基板４ｂが制御してファン６ｂを停止、ファン６ａを順回転で駆動し、開閉弁２３を制御して閉じて熱源側熱交換器６ｂに流れる冷媒を止める。Ｓ２２の後、Ｓ２３に移行する。Ｓ２３では制御基板４ｂ若しくはヒートシンク５の温度を検出する温度検出手段の検出値が所定値以上か所定値以下かを制御基板４ｂが判断する。Ｓ２３で検出値が所定値以下であるとＳ２０に戻り、所定値以上であると判断されるとＳ２４に移行する。Ｓ２４では制御基板４ｂが制御してファン６ａとファン６ｂを順回転で駆動する。また、制御基板４ｂが四方弁２４を切替えて熱源側熱交換器１ｂと接続配管２５を繋ぐ。さらに分岐配管２６から熱源側熱交換器１ｂへ冷媒が流れるように制御基板４ｂが開閉弁２３を開く。Ｓ２４の制御により、圧縮機２から吐出された高温高圧冷媒が熱源側熱交換器１ａで低温高圧冷媒となった後、分岐配管２６に設けられた減圧手段２７で減圧された低温低圧冷媒を熱源側熱交換器１ｂに流すことができる。

尚、Ｓ２４で制御基板４ｂが行う制御をＳ２２で行い、Ｓ２２の後Ｓ２３を省略してＳ２０に戻ってもよい。また、ファン６ｂはインバータ回路が出力する交流電力ではなく制御基板４ａの内蔵されたコンバータ回路が出力する直流電力や商用交流電力によって駆動される構成とすると、ファン６ｂを駆動することによる制御基板４ｂの発熱量を下げることができる。

以上のように、本実施の形態３の空気調和装置の運転方法は、最大負荷運転時と部分負荷運転時の両方の運転時にファン６ａを駆動しているので、ファン６ａの下に配置されたヒートシンク５の放熱を効率よく行うことができる。また、冷房運転時に熱源側熱交換器６ｂに低温低圧の冷媒を流して室外機１０の内部の温度を下げるので、ヒートシンク５の放熱量を増やすことができる。

本願発明は、室外機を備えた空気調和装置に利用することができる。

１ａ、１ｂ熱源側熱交換器、２圧縮機、３ヘッダ、４制御箱、４ａ筐体、４ｂ制御基板、４ｃインバータ回路、５ヒートシンク、５ａベース、５ｂフィン、６ａ、６ｂファン、６ｃ翼、７ａ、７ｂファンガード、１０室外機、１１ａ、１１ｂ柱、１２ａ底板、１２ｂ天板、１３前面パネル、１４ａ左側面、１４ｂ右側面、１５背面、２１四方弁、２２利用側熱交換器、２２ａ減圧手段、２３開閉弁、２４第２の四方弁、２５接続配管、２６分離配管、２７減圧手段。

Claims

側面に開口を有する筐体と、
前記筐体の内部に配置された圧縮機と、
インバータ回路を有して前記圧縮機を制御する制御装置と、
前記制御装置に設けられたヒートシンクと、
前記圧縮機の運転容量が所定値以下の部分負荷運転時に冷媒が流れる第１の熱交換器と、
前記部分負荷運転時に冷媒が流れない第２の熱交換器と、
前記第１の熱交換器の上方に設けられて前記部分負荷運転時に前記第１の熱交換器に送風する第１の送風機と、
前記第２の熱交換器の上方に設けられて前記部分負荷運転時に停止する第２の送風機と、を備え、
前記圧縮機は前記第２の熱交換器側に配置され、
前記制御装置は前記筐体の上部であって前記第１の熱交換器側に配置され、
前記ヒートシンクは前記筐体の上部であって前記第１の送風機の翼の下方に配置されている
ことを特徴する室外機。
側面に開口を有する筐体と、
前記筐体の内部に配置された圧縮機と、
インバータ回路を有して前記圧縮機を制御する制御装置と、
前記制御装置に設けられたヒートシンクと、
前記圧縮機の運転容量が所定値以下の部分負荷運転時に冷媒が流れる第１の熱交換器と、
前記部分負荷運転時に冷媒が流れない第２の熱交換器と、
前記第１の熱交換器の上方に設けられて前記部分負荷運転時に順回転で下から上に送風する第１の送風機と、
前記第２の熱交換器の上方に設けられて前記部分負荷運転時に逆回転で上から下に送風する第２の送風機と、を備え、
前記圧縮機は前記第２の熱交換器側に配置され、
前記制御装置は前記筐体の上部であって前記第１の熱交換器側に配置され、
前記ヒートシンクは前記筐体の上部であって前記第１の送風機の翼の下方に配置されている
ことを特徴とする室外機。
側面に開口を有する筐体と、
前記筐体の内部に配置された圧縮機と、
インバータ回路を有して前記圧縮機を制御する制御装置と、
前記制御装置に設けられたヒートシンクと、
前記圧縮機の運転容量が所定値以下の部分負荷運転時に前記圧縮機で圧縮された高温高圧冷媒が流れる第１の熱交換器と、
前記部分負荷運転時に前記第１の熱交換器で熱交換されて低温高圧となった冷媒を減圧する減圧手段と、
前記部分負荷運転時に前記減圧手段を通過して低温低圧となった冷媒が流れる第２の熱交換器と、
前記第１の熱交換器の上方に設けられて前記部分負荷運転時に前記第１の熱交換器に送風する第１の送風機と、
前記第２の熱交換器の上方に設けられて前記部分負荷運転時に前記第２の熱交換器に送風する第２の送風機と、を備え、
前記圧縮機は前記第２の熱交換器側に配置され、
前記制御装置は前記筐体の上部であって前記第１の熱交換器側に配置され、
前記ヒートシンクは前記筐体の上部であって前記第１の送風機の翼の下方に配置されている
ことを特徴とする室外機。
前記第１の熱交換器及び前記第２の熱交換器は水平断面がコ字状であり、
前記第１の熱交換器及び前記第２の熱交換器は前記コ字状の開口面が前方を向いて並んで設けられており、
前記圧縮機はコ字状の前記第１の熱交換器の内側の空間に設置されており、
前記制御装置は前記第２の熱交換器の前方にて前記筐体に固定されている
ことを特徴する請求項１乃至３のいずれかに記載の室外機。
前記筐体は天板と底板を有しており、
前記ヒートシンクは前記底板から前記天板の間で前記天板から１／２以内の高さであって、前記第１の送風機の翼の回転軸から前記翼の先端の間で前記翼の先端から１／３以内の範囲にある
ことを特徴する請求項１乃至３のいずれかに記載の室外機。
前記制御装置又は前記ヒートシンクの温度を検出する温度検出手段を備え、
前記温度検出手段の検出値が所定値以下の場合は前記第２の送風機は停止し、所定値以上の場合に前記第２の送風機を逆回転する
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の室外機。
前記第２の送風機は直流電力又は商用交流電力で駆動される
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の空気調和装置の室外機。
前記制御装置は前記インバータ回路から前記圧縮機に印加する電圧の周波数が所定値以下の場合に部分負荷運転と判断する
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の室外機。
冷房運転と暖房運転を切替える四方弁と、を有する請求項１乃至６のいずれかに記載の空気調和装置の室外機と、
前記四方弁と接続されて室内を冷暖房する利用側熱交換器と、
を備えたことを特徴とする空気調和装置。