JP5832636B2 - 分流コントローラー及びそれを備えた空気調和装置 - Google Patents
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Description
図1は、本発明の実施の形態に係る空気調和装置100の回路構成の一例を示す概略回路構成図である。図1に基づいて、空気調和装置100の詳しい回路構成について説明する。図1では、室内機20が4台接続されている場合を例に示している。なお、図1を含め、以下の図面では各構成部材の大きさの関係が実際のものとは異なる場合がある。また、図1を含め、以下の図面において、同一の符号を付したものは、同一又はこれに相当するものであり、このことは明細書の全文において共通することとする。さらに、明細書全文に表わされている構成要素の形態は、あくまでも例示であって、これらの記載に限定されるものではない。
室外機10は、室内機20に暖房又は冷房を提供する機能を有している。この室外機10には、圧縮機1と、四方弁等の流路切替装置3と、熱源側熱交換器2と、アキュムレーター4と、逆止弁5a〜5dと、冷媒配管4a、4bとが配管で接続されて搭載されている。
流路切替装置3は、圧縮機1の冷媒吐出側に接続され、暖房運転モード時における冷媒の流れと冷房運転モードおける冷媒の流れとを切り替えるものである。
アキュムレーター4は、圧縮機1の吸入側に設けられており、暖房運転モード時と冷房運転モード時との違いによる余剰冷媒、あるいは、過渡的な運転の変化(たとえば、室内機20の運転台数の変化)に対する余剰冷媒を蓄えるものである。
室内機20は、室外機10から供給される冷媒によって室内などの空調対象空間を暖房又は冷房する機能を有している。室内機20は、少なくとも、利用側熱交換器(室内側熱交換器)22と、絞り装置21とを有しており、これらが直列に接続されて搭載されている。
具体的には、絞り装置15が接続されている側から、後述の切替弁12、13が接続されている側に向かう方向に、絞り装置21、利用側熱交換器22が順に直列に接続されている。また、室内機20は、室内機20内に取り込んだ空気を利用側熱交換器22に供給する室内送風機(図示省略)を有している。
絞り装置21は、減圧弁や膨張弁としての機能を有し、冷媒を減圧して膨張させるものであり、開度が可変に制御可能なもの、たとえば電子式膨張弁等で構成するとよい。
分流コントローラー300は、室外機10と室内機20との間に設けられている。分流コントローラー300は、暖房運転モード及び冷房運転モードであるかに応じて開閉する切替弁12(12a〜12d)及び切替弁13(13a〜13d)と、冷房時に過冷却度を大きくし性能アップを図るための過冷却熱交換器16及び過冷却熱交換器17と、絞り装置14及び絞り装置15と、切替弁12及び切替弁13の開閉(ON/OFF)などを切り替えるためのリレー33と、リレー33への通電及び圧縮機1の駆動周波数などを制御する制御装置50と、室内機20と分流コントローラー300とを接続する配管接続口303(303a〜303h)と、室外機10と分流コントローラー300とを接続する配管接続口302(302a、302b)とを有している。
過冷却熱交換器17も、過冷却熱交換器16と同様に、冷房時に過冷却度を大きくし性能アップを図るための熱交換器である。過冷却熱交換器17は、その一方の流路が絞り装置14の他方側に接続され、当該一方の流路を流れる冷媒と熱交換する冷媒が流れる他方の流路が絞り装置15から流出する冷媒が流れる流路に接続されている。これにより、過冷却熱交換器17は、過冷却熱交換器16から流出する気液二相冷媒の液温を、絞り装置15から流出した気液二相冷媒によって、さらに低下させることができる。
絞り装置15は、過冷却熱交換器17から流出する冷媒を減圧させるものであり、過冷却熱交換器16、17に流入する冷媒の流量を調整するものである。絞り装置15は、一方が過冷却熱交換器17のうち冷房運転モード時において冷媒が流出する側に接続され、他方が過冷却熱交換器17のうち冷房運転モード時において冷媒が流入する側に接続されている。絞り装置15は、冷房運転モード時において所定の開度となるように制御装置50によって開度が制御される。また、絞り装置15は、暖房運転モード時においては開となるように制御される。絞り装置15は、開度が可変に制御可能なもの、たとえば電子式膨張弁等で構成するとよい。
配管接続口303e〜303hは、分流コントローラー300の絞り装置15及び過冷却熱交換器17に接続される冷媒配管と、室内機20の絞り装置21に接続される冷媒配管とを接続するものである。
配管接続口302a、302bは、分流コントローラー300の切替弁13a〜13d及び過冷却熱交換器16が接続される冷媒配管と、室外機10の逆止弁5a及び逆止弁5bが接続される冷媒配管とを接続するものである。
[冷房運転モード]
図2は、空気調和装置100の冷房運転モード時における冷媒の流れを示す冷媒回路図である。図2では、室内機20の全部が駆動している場合を例に説明する。冷房運転モードでは、流路切替装置3は、熱源側熱交換器2が放熱器として、利用側熱交換器22が蒸発器として作用するように切り替えられる。具体的には、流路切替装置3は、圧縮機1の吐出冷媒を熱源側熱交換器2に流入させるように切り替えられる。なお、図2では、冷媒の流れ方向を矢印で示している。
室内機20a〜20dに流入する方の冷媒は、過冷却熱交換器16及び過冷却熱交換器17に流れ込み、絞り装置15から流出した気液二相冷媒によって冷却され、液温が低下する。すなわち、室内機20a〜20dに流入する方の冷媒は、過冷却熱交換器16及び過冷却熱交換器17に流れ込んで過冷却度を増大する。なお、絞り装置14は、冷房運転モード時において、冷媒を減圧させないように全開としている。
図3は、空気調和装置100の暖房運転モード時における冷媒の流れを示す冷媒回路図である。図3では、室内機20の全部が駆動している場合を例に説明する。暖房運転モードでは、流路切替装置3は、熱源側熱交換器2が蒸発器として、利用側熱交換器22が放熱器として作用するように切り替えられる。具体的には、流路切替装置3は、圧縮機1の吐出冷媒を利用側熱交換器22に流入させるように切り替えられる。なお、図3では、冷媒の流れ方向を矢印で示している。
切替弁12a〜12bに流入したガス冷媒は、分流コントローラー300から流出した後に、分流コントローラー300と室内機20a〜20dとを接続する配管を通って室内機20a〜20dへ流入する。
ここで、絞り装置15は全開としている。本暖房運転モードでは、絞り装置21a〜21dによって冷媒の圧力を調整する場合を説明したが、絞り装置15によって調整してもよいし、絞り装置15及び絞り装置21a〜21dの両方で調整してもよい。
図4は、空気調和装置100の電気的な接続状態を模式的に説明する回路構成図である。図4に基づいて、空気調和装置100の電気的な構成について説明する。なお、電気品箱30の設置位置については、図5〜図7で詳細に説明する。
図5は、実施の形態に係る分流コントローラー300の外観イメージを示す概略斜視図である。図6は、図5に示す分流コントローラー300の側面のうち、電気品箱30が設置された側の側面図である。図7は、図5(a)に示す分流コントローラー300のB−C断面図である。図5〜図7を参照して分流コントローラー300について詳細に説明する。なお、図5(a)は、電気品箱30が取り付けられている側の側面における概略斜視図であり、配管接続口302、303については見えていない。図5(b)は、配管接続口302、303が取り付けられている側における概略斜視図であり、電気品箱30については見えていない。
外郭パネル301の正面と対向する面には、図5(b)に示すように、室内機20と分流コントローラー300とを接続する配管接続口303が設けられている。また、外郭パネル301の正面に対して右側の面には、図5(b)に示すように、室外機10と分流コントローラー300とを接続する配管接続口302が設けられている。
しかしながら、底面から10cmを超える高さ位置に、連通部を形成した場合には、何らかの事柄が原因で冷媒が上昇し、連通部から電気品箱に流入すると、次世代冷媒が空気より重たいことにより電気品箱内に蓄積してしまい、爆発下限界濃度を超えてしまう可能性がある。
そこで、分流コントローラー300は、連通部305の上面の位置が、外郭パネル301の底面E2から外郭パネル301の高さh1の1/3(図6の線E)より低い位置となるように連通部305が形成されている。なお、ここで言う連通部305の上面の位置とは、図6及び図7の線Fに対応している。これにより、たとえ冷媒が漏洩したとしても、冷媒は電気品箱30内に蓄積することがなく、電気品箱30が爆発下限界濃度を超える領域にさらされることはない。
図8は、電気品箱30内の電気部品の配置を模式的に示した模式図である。図8に基づいて、電気品箱30内の電気部品の配置について説明する。上述したように、電気品箱30には、電気部品である制御装置50が収容されている。そして、制御装置50は、インバータ基板31を備えている。
また、電気品箱30内には、制御装置50の他、図1〜図3には図示されていない電磁弁や切替弁12、13などをON/OFFさせるためのリレー33a〜リレー33d等の電気部品が収容されている。なお、制御装置50は、圧縮機1のモータの回転数を数Hzから数百Hzまで変化させるように制御する。
そこで、電気品箱30は、板金等の不燃材で製作されており、配線の繋ぎこみや電気部品の交換等のサービス時に対応できるように、電気品箱30のカバーが外郭パネル301の正面に対して右側からドライバー等で取り外すことができる構造が採用されている。また、電気品箱30内の空間S2と、外郭パネル301内の空間S1とを連通する連通部305が形成されるが、この連通部305はゴムブッシュ92でシールされている。すなわち、電気品箱30は、電気品箱30内の空間S2に、周囲空気が入り込み難い構造となっている。
すなわち、分流コントローラー300は、連通部305がゴムブッシュ92でシールされることで周囲空気が入り込み難い構造となっているだけでなく、上述したように、外郭パネル301の底面E2から外郭パネル301の高さh1の1/3(図6の線F)より低い位置となるように連通部305が形成されているので、仮に、冷媒が電気品箱30内に流入してしまっても蓄積してしまうことが防止される。
図9は、ワイドバンドギャップ半導体32の設置例を模式的に示す模式図である。図9に基づいて、ワイドバンドギャップ半導体32の温度上昇を抑制することで安全性を更に向上させる場合について説明する。なお、図9(a)がワイドバンドギャップ半導体32と温度検知手段34を正面から見た透視図であり、図9(b)が図8に示すH方向からワイドバンドギャップ半導体32と温度検知手段34見た図である。
本実施の形態に係る空気調和装置100の分流コントローラー300は、連通部305の上面の位置が、外郭パネル301の底面E2から外郭パネル301の高さh1の1/3(図6の線F)より低い位置となるようにしているので、たとえ冷媒が漏洩したとしても、冷媒は電気品箱30内に蓄積することがなく、電気品箱30が爆発下限界濃度を超える領域にさらされることはない。
Claims (15)
- 可燃性冷媒を用いた空気調和装置の一部を構成する分流コントローラーであって、
筐体と、
前記筐体内に設けられ、冷媒を流すか否かを切り替える切替弁と、
少なくとも前記切替弁を制御する制御装置と、
前記筐体に設置され、前記制御装置及び前記空気調和装置を構成する駆動部品の制御に利用される電気部品が少なくとも収容される電気品箱と、を有し、
前記筐体は、
前記電気品箱に連通し、前記筐体の底面から前記筐体の高さの1/3よりも低い位置に形成される開口部を有し、
前記電気品箱は、
前記筐体の前記開口部の形成面に設置され、
前記制御装置及び前記電気部品は、
それらの各底面が、前記電気品箱の底面から前記電気品箱の高さの1/3よりも高い位置に配置されている
ことを特徴とする分流コントローラー。 - 前記開口部には、
前記筐体内から前記電気品箱内とをシールするゴムブッシュが設けられ、
前記制御装置は、
前記切替弁と前記ゴムブッシュを介して接続されている
ことを特徴とする請求項1に記載の分流コントローラー。 - 前記制御装置を構成する素子の少なくとも一部は、
ワイドバンドギャップ半導体で構成されている
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の分流コントローラー。 - 前記ワイドバンドギャップ半導体の温度を検知する温度検知手段を設け、
前記温度検知手段は、
前記ワイドバンドギャップ半導体の表面に接触するように設置されている
ことを特徴とする請求項3に記載の分流コントローラー。 - 前記制御装置は、
前記温度検知手段が予め設定されている所定温度を検知したとき、前記空気調和装置の運転を停止する
ことを特徴とする請求項4に記載の分流コントローラー。 - 前記所定温度を150℃以上に設定した
ことを特徴とする請求項5に記載の分流コントローラー。 - 前記ワイドバンドギャップ半導体は、
炭化ケイ素素子、窒化ガリウム素子、及び、ダイヤモンド素子の少なくとも一つで構成されている
ことを特徴とする請求項3〜6のいずれか一項に記載の分流コントローラー。 - 前記可燃性を有する冷媒にR32を用いた
ことを特徴とする請求項1〜7のいずれか一項に記載の分流コントローラー。 - 前記可燃性を有する冷媒にHFO1234yfを用いた
ことを特徴とする請求項1〜7のいずれか一項に記載の分流コントローラー。 - 前記可燃性を有する冷媒にHFO1234ze(E)を用いた
ことを特徴とする請求項1〜7のいずれか一項に記載の分流コントローラー。 - 前記可燃性を有する冷媒にR32とHFO1234yfとの混合冷媒を用いた
ことを特徴とする請求項1〜7のいずれか一項に記載の分流コントローラー。 - 前記可燃性を有する冷媒にR32とHFO1234ze(E)との混合冷媒を用いた
ことを特徴とする請求項1〜7のいずれか一項に記載の分流コントローラー。 - 請求項1〜12のいずれか一項に記載の分流コントローラーと、
利用側熱交換器及び絞り装置が搭載され、前記分流コントローラーに冷媒配管を介して接続される室内機と、
圧縮機及び熱源側熱交換器が搭載され、前記分流コントローラーに冷媒配管を介して接続される室外機と、を備えた
ことを特徴とする空気調和装置。 - 前記制御装置は、
前記温度検知手段が予め設定されている所定温度を検知したとき、前記圧縮機の回転数を現在の回転数よりも減少させる
ことを特徴とする請求項4に従属する請求項13に記載の空気調和装置。 - 前記制御装置は、
所定時間が経過後に、前記ワイドバンドギャップ半導体の温度が所定温度未満にならないとき、前記空気調和装置の運転を停止する
ことを特徴とする請求項14に記載の空気調和装置。
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