JP6636200B2 - Air conditioner - Google Patents
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Description
本発明は、空気調和機に関する。 The present invention relates to an air conditioner.
従来、冷媒が循環して蒸気圧縮式の冷凍サイクルを行う空気調和機では圧縮機の運転状態を制御するため、圧縮機の回転速度を制御するインバータ回路などの電気回路が搭載される。一般的にインバータ回路には、電源の制御や供給により高熱を生ずるパワー素子が用いられる。 2. Description of the Related Art Conventionally, an air conditioner in which a refrigerant circulates to perform a vapor compression refrigeration cycle is equipped with an electric circuit such as an inverter circuit for controlling a rotation speed of the compressor in order to control an operation state of the compressor. Generally, a power element that generates high heat by controlling and supplying power is used for the inverter circuit.
従来の空気調和機では、パワー素子が動作可能な温度よりも高温にならないように、パワー素子を冷却する手段が設けられている。この冷却手段の一例として、冷媒回路を流れる冷媒によってパワー素子を冷却する冷媒冷却技術が提示されている。 In a conventional air conditioner, means for cooling the power element is provided so that the temperature does not become higher than the temperature at which the power element can operate. As one example of the cooling means, a refrigerant cooling technique for cooling a power element by a refrigerant flowing in a refrigerant circuit has been proposed.
特許文献1では、「圧縮機(32)、熱源側熱交換器(30)、第1膨張弁(34)および利用側熱交換器(20)を含み冷媒が流れる主冷媒回路(11)」と、「前記主冷媒回路(11)から分岐された冷媒が流れる分岐冷媒回路(12)」と、を備え、「前記分岐冷媒回路(12)に設けられ前記冷却部(53)へと流れる冷媒を膨張させる第2膨張弁(61、62)と、前記第2膨張弁(61、62)を制御する制御部(60)と、をさらに備える」ことで、「冷却部(53)の冷却能力を制御することができ、電装品(50a〜50d)(添付図4)の温度を適切に調整することができる」ことが記載されている。
In
特許文献2では、「複数台の圧縮機(23A、23B)が備えられ、各圧縮機(23A、23B)毎にパワー基板(35A、35B)及び冷却部(37A、37B)が設けられている場合に、冷媒調節機構が、各圧縮機(23A、23B)の動作又は性能に応じて、当該各圧縮機(23A、23B)のパワー基板(35A、35B)に対応するそれぞれの冷却部(37A、37B)に供給される冷媒の量を調節する」ことで、「冷媒回路(18)を流れる冷媒による電装部品(35A、35B)の冷却をより効率よく行うことが可能になる」ことが記載されている。
In
ところで、パワー素子を冷却する冷媒の温度が低くなり過ぎると、パワー素子の表面やその周辺部の温度が周囲空気の露点温度よりも低くなり、パワー素子の表面やその周辺部において結露が生じるおそれがある。 By the way, if the temperature of the coolant that cools the power element becomes too low, the temperature of the surface of the power element and its peripheral part becomes lower than the dew point temperature of the surrounding air, and dew condensation may occur on the surface of the power element and its peripheral part. There is.
しかしながら、特許文献2で開示された構造、つまり冷却部により複数のパワー素子が冷却される場合、運転中の圧縮機に対応するパワー素子は発熱する一方で、停止中の圧縮機に対応するパワー素子は発熱しない。このような場合であってもすべてのパワー素子が冷却部により冷却されるので、停止中の圧縮機に対応するパワー素子及びその周辺部が露点以下となり、結露が生じる可能性がある。 However, when a plurality of power elements are cooled by the cooling unit, the power element corresponding to the operating compressor generates heat, while the power corresponding to the stopped compressor is generated. The element does not generate heat. Even in such a case, since all the power elements are cooled by the cooling unit, the power element corresponding to the stopped compressor and the peripheral portion thereof become lower than the dew point, and dew condensation may occur.
また、特許文献1で開示された構造、つまり分岐冷媒回路に膨張弁を設けて冷却部の冷却能力を制御した場合であっても、すべてのパワー素子が冷却部により冷却されるので、停止中の圧縮機に対応するパワー素子およびその周辺部が露点以下となり、結露が生じる可能性がある。
Further, even when the structure disclosed in
本発明は上記実状に鑑み創案されたものであり、発熱体及びその周辺部における結露の発生を抑制できる空気調和機の提供を目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and has as its object to provide an air conditioner capable of suppressing the occurrence of dew condensation on a heating element and its peripheral portion.
前記課題を解決するため、第1の本発明の空気調和機は、圧縮機、熱源側熱交換器、第1膨張弁および利用側熱交換器が設けられ、冷媒が流れる主冷媒回路と、前記主冷媒回路から分岐された冷媒が流れる冷却部材が設けられ、前記主冷媒回路から分岐された冷媒が流れる副冷媒回路と、前記冷却部材によって冷却される発熱体とを備え、前記副冷媒回路 には前記冷却部材へと流れる冷媒を膨張させる第2膨張弁が設けられ、前記圧縮機から吐出した冷媒の一部を流す配管が、前記冷却部材と前記第2膨張弁との間の配管に接続されており、前記冷却部材は、冷媒ジャケットと、前記冷媒ジャケットに埋設された冷媒管を 備えている。In order to solve the above problems, an air conditioner according to a first aspect of the present invention includes a main refrigerant circuit in which a compressor, a heat source side heat exchanger, a first expansion valve, and a use side heat exchanger are provided, and a refrigerant flows, A cooling member through which the refrigerant branched from the main refrigerant circuit flows is provided, and a sub-refrigerant circuit through which the refrigerant branched from the main refrigerant circuit flows, and a heating element cooled by the cooling member, are provided in the sub-refrigerant circuit . Is provided with a second expansion valve for expanding the refrigerant flowing to the cooling member, and a pipe for flowing a part of the refrigerant discharged from the compressor is connected to a pipe between the cooling member and the second expansion valve. It is, the cooling member includes a coolant jacket, the coolant tubes embedded in the coolant jacket.
第2の本発明の空気調和機は、圧縮機、熱源側熱交換器、第1膨張弁および利用側熱交換器が設けられ、冷媒が流れる主冷媒回路と、前記主冷媒回路から分岐された冷媒が流れる冷却部材、及び前記冷却部材と前記熱源側熱交換器との間に設けられた第2膨張弁を有 する副冷媒回路と、前記冷却部材によって冷却される発熱体と冷房運転時と暖房運転時と で冷媒の流れを切り替える四方弁とを備え、前記副冷媒回路は、前記熱源側熱交換器と前 記第1膨張弁との間から前記第1膨張弁と利用ユニットとの間までの部分に、前記主冷媒 回路と並列に設けられて、前記主冷媒回路から分岐された冷媒が流れ、前記圧縮機から吐 出した冷媒の一部を流す配管が、前記冷却部材と前記第2膨張弁との間の配管に接続され ており、冷媒は、冷房運転時には前記主冷媒回路から分岐した後に前記第2膨張弁、前記 冷却部材の順に流れて前記主冷媒回路に合流し、暖房運転時には前記主冷媒回路から分岐 した後に前記冷却部材、前記第2膨張弁の順に流れて前記主冷媒回路に合流する。An air conditioner according to a second aspect of the present invention is provided with a compressor, a heat source side heat exchanger, a first expansion valve, and a use side heat exchanger, and is branched from a main refrigerant circuit through which a refrigerant flows and the main refrigerant circuit. cooling member in which the refrigerant flows, and a secondary refrigerant circuit which have a second expansion valve disposed between the cooling member and the heat-source-side heat exchanger, the heating element and the cooling operation to be cooled by the cooling member and a four-way valve for switching the flow of the refrigerant in the heating operation, the secondary refrigerant circuit is between between the heat source-side heat exchanger and the front Symbol first expansion valve between the utilization unit and the first expansion valve the portion up to the provided main parallel with the refrigerant circuit, the main refrigerant circuit branch refrigerant flows from the piping for flowing a part of the refrigerant out ejection from the compressor, the said cooling member first It is connected to the pipe between the second expansion valve, the refrigerant during cooling operation The second expansion valve after branching from the main refrigerant circuit, flows in the order of the cooling member joined to the main refrigerant circuit, during heating operation the cooling member after branch from the main refrigerant circuit, the second expansion valve you merge into the main refrigerant circuit flows in order.
本発明によれば、冷媒回路を流れる冷媒によって複数の発熱体を冷却する冷却器を備える空気調和機において、複数の発熱体のうち停止中の機器に対応する発熱体及びその周辺部において結露が生じるのを抑制できる。 According to the present invention, in an air conditioner including a cooler that cools a plurality of heating elements by a refrigerant flowing through a refrigerant circuit, dew condensation occurs on a heating element corresponding to a stopped device among the plurality of heating elements and a peripheral portion thereof. This can be suppressed.
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。以下で特に断りなく冷媒または冷凍サイクルと称する場合、冷却または加熱、もしくはその両方で使用可能な冷媒または冷凍サイクルを指すものとする。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Hereinafter, when referred to as a refrigerant or a refrigeration cycle unless otherwise specified, it refers to a refrigerant or a refrigeration cycle that can be used for cooling and / or heating.
<<第1実施形態>>
図1Aは第1実施形態に係る空気調和機1の冷凍サイクルを示す図である。図1Bは第1実施形態に係る熱源側熱交換器13が水と冷媒との間で熱交換する熱交換器である場合を示す図である。
<< 1st Embodiment >>
FIG. 1A is a diagram illustrating a refrigeration cycle of the
図1Aに示す第1実施形態に係わる空気調和機1は、熱を供給する熱源ユニット2(例えば室外機)と、当該熱を用いて冷暖房を行う利用ユニット3(例えば室内機)とを含んで構成されている。熱源ユニット2と利用ユニット3とは冷媒配管1L、1Vを介して接続されている。熱源ユニット2および利用ユニット3の台数はそれぞれ1台ずつには限定されず、複数台でもよい。
The
利用ユニット3は、利用ユニット3側の減圧装置である利用側膨張弁17、利用側熱交換器16、および、送風機18を含んで成る。送風機18は、利用側熱交換器16の空気との熱交換を促進するために利用側熱交換器16へ空気を送り込む。
熱源ユニット2は、主冷媒回路4、分岐冷媒回路(副冷媒回路)5、および吐出ガス分岐冷媒回路(配管)6を有している。
The usage unit 3 includes a usage-
The
主冷媒回路4は、空気調和機1が冷暖房等を行うための主要な回路である。
分岐冷媒回路5は、空気調和機1の制御に用いるパワー素子(発熱体)31、32を冷却するために低温の冷媒が流れる回路である。
吐出ガス分岐冷媒回路6は、パワー素子31、32の露付きを抑制するため、高温の冷媒が流れる回路である。
The
The
The discharge gas
<主冷媒回路4>
主冷媒回路4は、熱源ユニット2の主要構成要素が接続される回路である。
主冷媒回路4は、第1圧縮機11、第2圧縮機12、冷房運転時と暖房運転時で冷媒の流路方向を切り替える役割を果たす四方弁20、ガス側閉鎖弁21、液側閉鎖弁22、熱源側熱交換器13、および熱源ユニット2側の減圧装置である第1膨張弁15を含んでいる。
<
The
The main
ここで、熱源ユニット2は、熱源側熱交換器13が、空気と主冷媒回路4を流れる冷媒との間で熱交換する熱交換器である場合は、熱源側熱交換器13へ熱交換を促進するために空気を送り込む送風機14を含む。
なお、図1Bに示すように、熱源側熱交換器13が水と冷媒との間で熱交換する熱交換器である場合は、送風機14は省略できる。
Here, when the heat source
In addition, as shown in FIG. 1B, when the heat source
<冷房運転>
空気調和機1の冷房運転では、第1・第2圧縮機11、12から吐出された冷媒は、四方弁20を通って熱源側熱交換器13へ流入し、熱交換により空気または水へ放熱して凝縮される。第1・第2圧縮機11、12から吐出された高圧のガス冷媒は、熱源側熱交換器13での熱交換により高圧の液冷媒となる。高圧の液冷媒は、第1膨張弁15を通過する際に、第1膨張弁15の開度に応じて減圧される。
<Cooling operation>
In the cooling operation of the
すなわち、第1膨張弁15の開度が大きければ少なく減圧され、第1膨張弁15の開度が小さければ大きく減圧される。なお、冷房運転時には、第1膨張弁15は全開状態とされる場合もある。第1膨張弁15により減圧された液冷媒は、液側閉鎖弁22および冷媒配管1Lを経由し、利用ユニット3に送られる。
That is, if the opening degree of the
利用ユニット3に送られた低圧の液冷媒(または気液二相状態の冷媒)は、さらに利用側膨張弁17を通過する際に減圧され、利用側熱交換器16に送られる。利用側熱交換器16に送られた低圧の気液二相状態の冷媒は、室内空気と熱交換を行うことによって吸熱し冷房が行われ、蒸発して低圧のガス冷媒となる。低圧のガス冷媒は、冷媒配管1Vを経由して熱源ユニット2に送られ、ガス側閉鎖弁21及び四方弁20を経由して、第1・第2圧縮機11、12に吸入される。
The low-pressure liquid refrigerant (or refrigerant in a gas-liquid two-phase state) sent to the use unit 3 is further decompressed when passing through the use-
<暖房運転>
空気調和機1の暖房運転では、第1・第2圧縮機11、12から吐出された冷媒は、四方弁20、ガス側閉鎖弁21および冷媒配管1Vを経由して利用ユニット3に送られる。利用ユニット3に送られた高圧のガス冷媒は、利用側熱交換器16において、外部の室内空気と熱交換し放熱し、暖房が行われる。利用側熱交換器16での熱交換により、高圧のガス冷媒は放熱して凝縮して高圧の液冷媒となる。高圧の液冷媒は、利用側膨張弁17を通過する際に、利用側膨張弁17の開度に応じて減圧される。なお、利用側膨張弁17は全開状態とされる場合もある。
<Heating operation>
In the heating operation of the
利用側膨張弁17を通過した冷媒は、冷媒配管1Lを経由して熱源ユニット2に送られる。熱源ユニット2に送られた液冷媒は、液側閉鎖弁22を経由して第1膨張弁15を通過する際に開度に応じてさらに減圧され、熱源側熱交換器13に流入する。熱源側熱交換器13に流入した低圧の気液二相状態の冷媒は、外部の空気または水から吸熱して蒸発する。これにより、低圧の気液二相状態の冷媒は低圧のガス冷媒となる。熱源側熱交換器13から流出した低圧のガス冷媒は、四方弁20を経由して第1・第2圧縮機11、12に吸入される。
The refrigerant that has passed through the use-
<分岐冷媒回路5>
分岐冷媒回路5は、主冷媒回路4から分岐された冷媒が流れる回路である。分岐冷媒回路5は、発熱するパワー素子31、32を冷却する。
分岐冷媒回路5は、主冷媒回路4の熱源側熱交換器13と第1膨張弁15との間から、第1膨張弁15と液側閉鎖弁22との間までの部分に、主冷媒回路4と並列に設けられている。分岐冷媒回路5は、パワー素子31の冷却部材41、パワー素子32の冷却部材42、および第2膨張弁43を含んでいる。
<Branch
The
The
第2膨張弁43を用いることで、パワー素子31、32を冷却する場合のみ分岐冷媒回路5を使用状態とする。一方、パワー素子31、32を冷却する必要が無い場合、第2膨張弁43を閉じ、分岐冷媒回路5を未使用状態とする。
冷却部材41は、発熱して高温となるパワー素子31を冷却するための部材である。冷却部材42は、発熱して高温となるパワー素子32を冷却するための部材である。
By using the
The cooling
冷房運転時には、主冷媒回路4を流れる冷媒の一部が、熱源側熱交換器13と第1膨張弁15との間から分岐冷媒回路5に分岐される。分岐された冷媒は、第2膨張弁43、冷却部材41および冷却部材42の順に流れて、第1膨張弁15と液側閉鎖弁22との間で、主冷媒回路4に合流する。
During the cooling operation, a part of the refrigerant flowing through the main
一方、暖房運転時には、主冷媒回路4流れる冷媒の一部が、液側閉鎖弁22と第1膨張弁15との間から分岐冷媒回路5に分岐される。分岐された冷媒は、冷房運転時とは逆に、冷却部材42および冷却部材41、第2膨張弁43の順に流れて、第1膨張弁15と熱源側熱交換器13との間の位置で、主冷媒回路4に合流する。すなわち、冷房運転時と暖房運転時とで、分岐冷媒回路での冷媒の流れが逆になる。
On the other hand, during the heating operation, a part of the refrigerant flowing in the main
分岐冷媒回路5を流れる冷媒流量は、主冷媒回路4を流れる冷媒流量と同じとしてもよいが、主冷媒回路4を流れる冷媒流量に対して少なくすることもできる。前者の場合は冷却部材41、42の冷却能力が高くなるためパワー素子31、32の過熱を抑制できる。後者の場合は冷却部材41、42の冷却能力が低くなるためパワー素子31、32の過冷却を防止できる。これにより、パワー素子31、32およびその周辺部において結露が生じるのを抑制できる。
The flow rate of the refrigerant flowing through the
なお、図1Aの例では、パワー素子31、32のうちパワー素子31が、冷却部材41、42のうち冷却部材41が、第2膨張弁43近傍に設けられているが、パワー素子32および冷却部材42が第2膨張弁43近傍に設けられていてもよい。
In the example of FIG. 1A, the
<吐出ガス分岐冷媒回路6>
吐出ガス分岐冷媒回路6は、パワー素子31、32の露付きを抑制するために、パワー素子31、32を加熱する回路である。吐出ガス分岐冷媒回路6は、第1・第2圧縮機11、12のそれぞれの吐出配管11t、12tから分岐された冷媒が流れる。
<Discharge gas
The discharge gas
吐出ガス分岐冷媒回路6は、第1圧縮機11、第2圧縮機12と四方弁20との間から、第2膨張弁43と冷却部材41、42との間までの部分に、主冷媒回路4と並列に設けられている。
吐出ガス分岐冷媒回路6は、吐出ガス分岐冷媒回路6を使用状態と未使用状態とに切り替える電磁弁50を含んでいる。
The discharge gas
The discharge gas
電磁弁50は平常状態(定常状態)では閉じており、吐出ガス分岐冷媒回路6は未使用状態とする。電磁弁50を開くと第1・第2圧縮機11、12から吐出された高圧高温のガス冷媒の一部が、第1・第2圧縮機11、12と四方弁20との間から吐出ガス分岐冷媒回路6に流れて使用状態となり、第2膨張弁43と冷却部材41、42との間で、分岐冷媒回路5に合流する。
The
<インバータ装置30>
図2Aは、インバータ装置30の一部の正面図であり、図2Bは、インバータ装置30の一部のA方向矢視図である。
インバータ装置30は、空気調和機1の電源を制御する回路であり、構成要素のパワー素子31、32が発熱して高温となる。
<
FIG. 2A is a front view of a part of the
The
図2Aに示すように、インバータ装置30では、パワー素子31、32がプリント基板33の一方側に取付けられている。
図2Bに示すように、冷却部材41、42は、それぞれアルミニウムや銅等の熱伝導率の高い金属からなる冷媒ジャケット43a、43bと、冷媒ジャケット43a、43bに各々埋設された冷媒管44を備えている。冷媒管44には、主冷媒回路4から分岐された冷媒が分岐冷媒回路5(図1A参照)を流れる。冷媒が流れる冷却部材41、42は冷却器を構成する。
なお、冷媒ジャケット43a、43bは熱伝導率が高い材料であれば、金属以外の材料を用いてもよい。
As shown in FIG. 2A, in the
As shown in FIG. 2B, the cooling
The
冷媒ジャケット43a、43bは、図2Aに示すように、熱容量を増加するため、やや肉厚の平板状に形成されている。冷媒ジャケット43a、43bは、パワー素子31、32の一方側にそれぞれ取り付けられている。
つまり、冷媒ジャケット43a、43bの一面43a1、43b1が、それぞれパワー素子31、32の一面に密着している。分岐冷媒回路5の冷媒管44を流れる冷媒は、冷媒ジャケット43a、43bを介してそれぞれパワー素子31、32から吸熱する。
As shown in FIG. 2A, the
That is, the surfaces 43a1 and 43b1 of the
冷却部材41、42は、それぞれ冷却部温度センサ71a、71bを備えている。冷却部温度センサ71a、71bは、冷媒ジャケット43a、43bの表面における温度を検知する。そのため、冷却部温度センサ71a、71bは、冷却部材41、42の各パワー素子31、32と接している一面43a1、43b1に取付けられている。なお、冷却部温度センサ71a、71bは、それぞれパワー素子31、32の内部に設けられていてもよく、パワー素子31、32の表面に設けられていてもよい。
The cooling
<空気調和機1の制御系>
図3は、空気調和機1の制御系を示す図である。
制御部60は、空気調和機1に設けられた各種センサから受信する検出信号に基づいて空気調和機1の運転を制御する。制御部60は、熱源ユニット2に設けられていてもよく、利用ユニット3に設けられていてもよい。また、制御部60は、機能別に熱源ユニット2と利用ユニット3とに分かれて設けられていてもよい。
<Control system of
FIG. 3 is a diagram illustrating a control system of the
The
制御部60は、例えば不図示のマイクロコンピュータなどを備える。そして、制御部60は、熱源ユニット2に搭載される第1・第2圧縮機11、12(パワー素子31、32)、四方弁20、第1膨張弁15、第2膨張弁43、電磁弁50、送風機14、利用側膨張弁17、および送風機18を、それぞれ制御する。この際、制御部60は、冷却部材41、42に各々設置される冷却部温度センサ71a、71bの計測値が制御情報として入力されている。
The
<空気調和機1の制御フロー>
以下、空気調和機1の具体的な制御フローを図4に示す制御フローチャートを参照して説明する。図4は、第1実施形態の空気調和機1の制御フローを示す図である。
空気調和機1の制御フローは、例えば熱源ユニット2に設けられた制御部60(図3参照)に搭載されたマイクロコンピュータによって実行される。
空気調和機1の運転が開始されると、ステップS1において、制御部60は冷却部温度センサ71a、71b(図2A)によって冷媒ジャケット43a、43bの各冷却部温度を検出する。
<Control flow of
Hereinafter, a specific control flow of the
The control flow of the
When the operation of the
続いて、ステップS2において、制御部60は、ステップS1で検出した冷媒ジャケット43a、43bの各冷却部温度が冷却部目標温度となるように、分岐冷媒回路5の第2膨張弁43の開度を調整する。具体的には、冷媒ジャケット43a、43bの各冷却部温度が冷却部目標温度よりも高い場合は、冷却を促進するために第2膨張弁43を開き、冷却部材41、42に流れる冷媒の流量を増やす。一方、冷媒ジャケット43a、43bの冷却部温度が冷却部目標温度よりも低い場合は、第2膨張弁43を閉じて、冷却部材41、42に流れる冷媒の流量を減らす。なお、冷房運転時には、第2膨張弁43、冷却部材41、冷却部材42の順に冷媒が流れ、暖房運転時には、冷却部材42、冷却部材41、第2膨張弁43の順に冷媒が流れる。
Subsequently, in step S2, the
ここで、冷却部目標温度は固定の温度でもよい。また、パワー素子31、32の発熱量によって必要な冷却能力が変化するため第1・第2圧縮機11、12の各回転速度、インバータ電流値などによって可変する温度値でもよい。また、冷却部材41、42を流れる冷媒温度によって冷却器である冷却部材41、42の冷却能力は変化する。そのため、図2Aに示す冷却部材41、42を流れる冷媒温度やその周囲の冷媒温度によって可変する温度値でもよい。なお、冷却部目標温度は結露発生抑制のためにも後記する結露温度よりも高く設定しておく。
Here, the cooling unit target temperature may be a fixed temperature. Further, since the required cooling capacity changes depending on the amount of heat generated by the
ステップS3において、制御部60は、パワー素子31、32またはパワー素子31、32の周辺部材に結露が発生し得ると判定される結露発生条件を満たすか否かを判定する。
結露発生条件を満たしていない場合(ステップS3でNO)、制御部60はステップS4へ移行する。一方、結露発生条件を満たしている場合(ステップS3でYES)、制御部60はステップS6へ移行する。
In step S <b> 3, the
When the dew condensation occurrence condition is not satisfied (NO in step S3),
ここで、結露発生条件を満たすか否かは、冷却部温度センサ71a、71bの温度が結露温度を下回るかどうかで判定する。結露温度は、固定の温度値でもよいが、パワー素子31、32や冷媒ジャケット43a、43bの周囲温度によって露点温度が変化することを考慮し、パワー素子31、32や冷媒ジャケット43a、43bの周囲温度によって可変されるような温度値にしてもよい。
Here, whether or not the dew condensation occurrence condition is satisfied is determined by whether or not the temperatures of the cooling
ステップS4において、制御部60は、電磁弁50が開いているか否かを判定する。電磁弁50が開いていない場合(ステップS4でNO)、制御部60はステップS1へ戻る。電磁弁50が開いている場合(ステップS4でYES)、制御部60はステップS5へ移行する。
In step S4, the
ステップS5において、制御部60は、電磁弁50を閉じた後、ステップS1へ戻る。すなわち、電磁弁は閉である。
ステップS6において、制御部60は、電磁弁50が閉じているかどうかを判定する。電磁弁50が閉じていない場合(ステップS6でNO)、制御部60はステップS1へ戻る。電磁弁50が閉じている場合(ステップS6でYES)、制御部60はステップS7へ移行する。
In step S5, the
In step S6, the
ステップS7において、制御部60は、電磁弁50を開いた後、ステップS1へ戻る。
上述した通り、冷却部材41、42により複数のパワー素子31、32が冷却される場合、例えば、運転中の第1圧縮機11に対応するパワー素子31は発熱する一方で、停止中の第2圧縮機12に対応するパワー素子32は発熱しない。このような場合であってもすべてのパワー素子31、32が冷却部材41、42により冷却されるので、停止中の第2圧縮機12に対応するパワー素子32およびその周辺部の温度が露点以下に低下し、結露が生じる可能性がある。
In step S7, the
As described above, when the plurality of
また、分岐冷媒回路5に第2膨張弁43を設けて冷却部の冷却能力を制御した場合であっても、すべてのパワー素子31、32が冷却部材41、42により冷却されるので、停止中の第2圧縮機12に対応するパワー素子32およびその周辺部の温度が露点以下に低下し、結露が生じる可能性がある。
Also, even when the
パワー素子31、32およびその周辺部において結露が生じるか否かは、冷却部材41、42の温度がパワー素子31、32や冷媒ジャケット43a、43bの周囲温度の露点温度を下回るか否かで決まる。特に、図1Bに示すように、熱源側熱交換器13が水と冷媒の間で熱交換する熱交換器である場合は、水温とパワー素子31、32や冷媒ジャケット43a、43bの周囲温度は依存せず、水温が低い場合でもパワー素子31、32や冷媒ジャケット43a、43bの周囲温度が高い場合がある。
Whether or not dew condensation occurs in the
水温が低いと冷却部材41、42を流れる冷媒温度も低下するため、この場合にパワー素子31、32や冷媒ジャケット43a、43bの周囲温度が高いとパワー素子31、32およびその周辺部において結露が生じる可能性が高くなる。
If the water temperature is low, the temperature of the refrigerant flowing through the cooling
ここで、電磁弁50を開くと第1・第2圧縮機11、12から吐出された高圧高温のガス冷媒の一部が、第1・第2圧縮機11、12と四方弁20との間から吐出ガス分岐冷媒回路6に流れて、第2膨張弁43と冷却部材41、42との間の分岐冷媒回路5に合流する。
Here, when the
冷却部材41、42の温度が結露温度を下回る場合は、制御部60は分岐冷媒回路5の第2膨張弁43を閉じる方向に制御するため第2膨張弁43を流れる冷媒流量は少なくなる。
したがって、冷房運転の場合、分岐冷媒回路5に合流した冷媒の大半は冷却部材41および冷却部材42の順に流れて、第1膨張弁15と液側閉鎖弁22との間で、主冷媒回路4に合流する。
When the temperature of the cooling
Therefore, in the cooling operation, most of the refrigerant that has joined the
一方、暖房運転の場合も同様に、第2膨張弁43を閉じることで、分岐冷媒回路5に合流した冷媒の大半は冷却部材41および冷却部材42の順に流れて、第1膨張弁15と液側閉鎖弁22との間で、主冷媒回路4に合流する。
このため、吐出ガス分岐冷媒回路6からの冷媒により、結露温度を下回った冷却部材41、42の温度を上昇させることができ、パワー素子31、32やその周辺での結露発生を防止することが可能になる。
On the other hand, in the case of the heating operation as well, by closing the
Therefore, the refrigerant from the discharge gas
また、第1・第2圧縮機11、12がともに運転中の場合であっても、冷却部材41、42の温度が結露温度を下回った場合は冷却部材41、42の温度を上昇させるため電磁弁50を開いて温度を上げることができる。
Further, even when both the first and
上述したように、空気調和機1は、主冷媒回路4と、分岐冷媒回路5とを備える。主冷媒回路4は、第1・第2圧縮機11、12、熱源側熱交換器13、第1膨張弁15および利用側熱交換器16を含み冷媒が流れる。分岐冷媒回路5は、第1・第2圧縮機11、12から吐出した冷媒の一部を流す吐出ガス分岐冷媒回路6の配管を含み、主冷媒回路4から分岐された冷媒が流れる。
As described above, the
空気調和機1では、第1・第2圧縮機11、12から吐出した高温冷媒を副冷媒回路の分岐冷媒回路5に流すことで、冷却部材41、42を流れる冷媒温度を上げることができ、パワー素子31、32の表面やその周辺部の温度を周囲空気の露点温度よりも高く保つことができる。そのため、複数のパワー素子31、32やその周辺部に露が付くことを抑制できる。
In the
また、副冷媒回路の分岐冷媒回路5に流れる冷媒流量を、主冷媒回路4に流れる冷媒流量よりも少なくすることで、冷房運転や暖房運転の性能の低下を抑えつつ、パワー素子31、32の露付きを抑制できる。
In addition, the flow rate of the refrigerant flowing through the
<<第2実施形態>>
図5に、第2実施形態の空気調和機1の制御フローチャートを示す。
吐出ガス分岐冷媒回路6の電磁弁50を開放し、冷媒を主冷媒回路4から分岐冷媒回路5に流すと、主冷媒回路4の冷媒量が減り、冷房能力、暖房能力に影響する。
そこで、第2実施形態は、電磁弁50の開放を抑えて、冷房能力、暖房能力の低下を抑えるようにしている。
<< 2nd Embodiment >>
FIG. 5 shows a control flowchart of the
When the
Therefore, in the second embodiment, the opening of the
第2実施形態の制御フローは、一部、図4に示す第2実施形態の制御フローと同じであるので、第1実施形態と異なる制御についてのみ説明を行う。
第2実施形態は、第1実施形態と異なり、ステップS3で結露発生条件を満たしている場合(ステップS3でYES)、制御部60は、ステップS8(図5)へ移行する。
Since the control flow of the second embodiment is partially the same as the control flow of the second embodiment shown in FIG. 4, only the control different from that of the first embodiment will be described.
In the second embodiment, unlike the first embodiment, if the dew condensation occurrence condition is satisfied in step S3 (YES in step S3), the
ステップS8において、制御部60は、第2膨張弁43が全閉であるかを判定する。これは、第2膨張弁43を全閉にしても、パワー素子31、32の温度が上昇しない場合に限ってのみ、結露防止を目的として、電磁弁50を開き、吐出ガス分岐冷媒回路6を使用するためである。
In step S8, the
第2膨張弁43が全閉でない場合(ステップS8でNO)は、第2膨張弁43の開度を絞る余地があるので、ステップS1へ戻る。
第2膨張弁43が全閉である場合(ステップS8でYES)は、第2膨張弁43の開度を絞る余地がないので、ステップS6へ移行する。
If the
If the
前記したように、電磁弁50を開いて第1・第2圧縮機11、12から吐出されたガス冷媒の一部を吐出ガス分岐冷媒回路6に流すと、冷房運転時は熱源側熱交換器13を流れる冷媒流量が減少して冷房能力が低下し、暖房運転時は利用側熱交換器16を流れる冷媒流量が減少して暖房能力が低下する。したがって、電磁弁50の過度な開閉は減らすほうがよい。
As described above, when the
第1実施形態に記載の通り、冷却部材41、42の温度が結露温度を下回る場合は、制御部60は第2膨張弁43を閉じる方向に制御するため、第2膨張弁43を流れる冷媒流量は少なくなる。そこで、第2実施形態では、第2膨張弁43を閉じて、冷却部材41、42を流れる冷媒流量が減少して冷却器の冷却能力が低下しても冷却部材41、42の温度が結露温度を下回っている場合にのみ、電磁弁50を開く。
As described in the first embodiment, when the temperature of the cooling
ステップS6において、制御部60は電磁弁50が閉じているか否かを判定する。
電磁弁50が閉じていない場合、つまり電磁弁50が開いている場合(ステップS6でNO)、ステップS1へ戻る。
電磁弁50が閉じている場合(ステップS6でYES)、ステップS7に移行して、制御部60は電磁弁50を開く。その後、制御部60はステップS1へ戻る。
In step S6, the
If the
If the
以上の制御により、電磁弁50の過度な開閉を抑制できる。電磁弁50の過度な開閉を抑制することで、吐出ガス分岐冷媒回路6を使用する場合の冷房能力と暖房能力の低下を抑制できる。
According to the above control, the
<<第3実施形態>>
図6は、第3実施形態に係る空気調和機1の冷凍サイクルの一例を示す図である。
図1Aに示す第1実施形態では、熱源ユニット2に複数の第1・第2圧縮機11、12、複数のパワー素子31、32、複数の冷却部材41、42が設けられている冷媒回路を例示したが、これに限られない。図6に示すように、熱源ユニット2に単一の圧縮機11、単一のパワー素子31、単一の冷却部材41が設けられた冷媒回路であってもよい。また、図6では電磁弁50の代わりとして、膨張弁51を用いている。膨張弁51の開度を制御することで、圧縮機11から吐出されたガス冷媒から分岐冷媒回路6へ流す冷媒流量の割合を調整することができる。
<<< 3rd Embodiment >>>
FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a refrigeration cycle of the
In the first embodiment shown in FIG. 1A, a refrigerant circuit in which the
図7は、第3実施形態に係る空気調和機1の冷凍サイクルの他例を示す図である。
図7に示すように、吐出ガス分岐冷媒回路6は複数の電磁弁50、52を備えていてもよい。複数の電磁弁50、52を開閉することで、圧縮機11から吐出されたガス冷媒から分岐冷媒回路6へ流す冷媒流量の割合を細かく調整、すなわち微調整することができる。
FIG. 7 is a diagram illustrating another example of the refrigeration cycle of the
As shown in FIG. 7, the discharge gas
<<第4実施形態>>
図1Aに示す実施形態では、吐出ガス分岐冷媒回路6は、主冷媒回路4の第1圧縮機11、第2圧縮機12と四方弁20との間から分岐し、第2膨張弁43と冷却部材41、42との間に合流するが、これに限られない。
図8は、第4実施形態に係る空気調和機1の冷凍サイクルの一例を示す図である。
<< 4th Embodiment >>
In the embodiment shown in FIG. 1A, the discharge gas
FIG. 8 is a diagram illustrating an example of a refrigeration cycle of the
第4実施形態では、吐出ガス分岐冷媒回路6が、配管6aを通じて、冷却部材41を分岐冷媒回路5と並列に流れ、第一膨張弁15と液側閉鎖弁22との間に合流する構成である。第4実施形態においては、電磁弁50を開くと圧縮機11から吐出された高圧高温のガス冷媒の一部が、圧縮機11と四方弁20との間から吐出ガス分岐冷媒回路6に流れて、分岐冷媒回路5の冷却部材41を流れ、第1膨張弁15と液側閉鎖弁22との間の主冷媒回路4に合流する。
In the fourth embodiment, the discharge gas
これにより、第2膨張弁43の開閉に係ることなく、吐出ガス分岐冷媒回路6からの高圧ガスを冷却部材41に流せる。
この場合も、吐出ガス分岐冷媒回路6からの冷媒は冷却部材41を流れるため、冷却部温度(冷却部材41とパワー素子31の温度)を上昇させることができる。そのため、パワー素子31とその周辺の結露の発生を抑制できる。
Thereby, the high-pressure gas from the discharge gas
Also in this case, since the refrigerant from the discharge gas
<<変形形態>>
また、前記した第1実施形態では、図2A、図2Bに示す冷却部材41、42を例示したが、これに限定されない。図9A〜図9Dは、それぞれ第1実施形態の冷却部材41、42の変形例1〜4を示す概略図である。なお、図9A〜図9D中の矢印は冷媒の流れを示す。
<< modified form >>
Further, in the above-described first embodiment, the cooling
図9Aに示す変形例1では、分岐冷媒回路5を構成する配管80はパワー素子32を冷却する冷却部材42、パワー素子31を冷却する冷却部材41、冷却部材41、冷却部材42の順に流れる。
図9Bに示す変形例2では、冷却部材41、42を、パワー素子31およびパワー素子32を冷却する単一の冷媒ジャケット45に置き換えている。
In the first modification shown in FIG. 9A, the
In the
図9Cに示す変形例3では、冷却部材41は、パワー素子31を冷却する冷媒ジャケットであり、冷却部材42は、パワー素子32を冷却する冷媒ジャケット42である。冷媒ジャケット41は、冷媒の配管80の一部の冷却部80aに取り付けられている。冷媒ジャケット42は、冷媒の配管80の一部の冷却部80bに取り付けられている。変形例3では、冷却部80aと冷却部80bとは、上流側と下流側の配管80に対して互いに並列に接続されている。
In Modification 3 shown in FIG. 9C, the cooling
図9Dに示す変形例4では、冷却部80a、80bは、前記第1〜第4実施形態、変形例1〜3のようにU字形状に折り曲げられておらず、ほぼ直線状に延びている。
In
<<その他の実施形態>>
1.なお、前記実施形態では、冷却対象の発熱体として、パワー素子31、32を例示して説明したが、発熱体は、発熱する物体であればパワー素子31、32以外のものでもよい。
<< Other embodiments >>
1. In the above embodiment, the
2.なお、本発明は、前記の実施形態、変形例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、前記した実施形態は、本発明を分かり易く説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、実施形態の構成の一部についても他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。 2. Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment and modified examples, but includes various modified examples. For example, the above-described embodiments have been described in detail for easy understanding of the present invention, and are not necessarily limited to those having all the configurations described above. In addition, it is possible to add, delete, or replace another configuration with respect to a part of the configuration of the embodiment.
1 空気調和機
4 主冷媒回路
5 副冷媒回路(分岐冷媒回路)
6 配管
6a 配管
11 第1の圧縮機(圧縮機)
12 第2の圧縮機(圧縮機)
13 熱源側熱交換器
15 第1膨張弁
16 利用側熱交換器
31 パワー素子(発熱体、第1の発熱体)
32 パワー素子(発熱体、第2の発熱体)
41、42 冷却部材
43 第2膨張弁
43a 冷媒ジャケット
43b 冷媒ジャケッ
44 冷媒管
60 制御部
1
6 piping 6a piping 11 first compressor (compressor)
12 Second compressor (compressor)
13 heat source
32 Power element (heating element, second heating element)
41, 42 Cooling
43a Refrigerant jacket
43b Refrigerant jacket
44
Claims (5)
前記主冷媒回路から分岐された冷媒が流れる冷却部材が設けられ、前記主冷媒回路から分岐された冷媒が流れる副冷媒回路と、
前記冷却部材によって冷却される発熱体とを備え、
前記副冷媒回路には前記冷却部材へと流れる冷媒を膨張させる第2膨張弁が設けられ、
前記圧縮機から吐出した冷媒の一部を流す配管が、前記冷却部材と前記第2膨張弁との間の配管に接続されており、
前記冷却部材は、冷媒ジャケットと、前記冷媒ジャケットに埋設された冷媒管を備えて いる
ことを特徴とする空気調和機。A main refrigerant circuit in which a compressor, a heat source side heat exchanger, a first expansion valve, and a use side heat exchanger are provided, and a refrigerant flows;
A cooling member through which the refrigerant branched from the main refrigerant circuit flows is provided, and a sub-refrigerant circuit through which the refrigerant branched from the main refrigerant circuit flows,
A heating element cooled by the cooling member,
The auxiliary refrigerant circuit is provided with a second expansion valve for expanding the refrigerant flowing to the cooling member,
A pipe for flowing a part of the refrigerant discharged from the compressor is connected to a pipe between the cooling member and the second expansion valve ,
The cooling member, the air conditioner characterized in that it comprises a refrigerant jacket, a refrigerant tube embedded in the coolant jacket.
ことを特徴とする請求項1に記載の空気調和機。 The refrigerant jacket is in close contact with the heating element
The air conditioner according to claim 1, wherein:
前記発熱体は前記プリント基板の一方側に設けられているThe heating element is provided on one side of the printed circuit board
ことを特徴とする請求項2に記載の空気調和機。The air conditioner according to claim 2, wherein:
前記冷却部温度センサは、前記冷却部材の前記発熱体と接している一面に取付けられてThe cooling unit temperature sensor is attached to one surface of the cooling member that is in contact with the heating element. いるIs
ことを特徴とする請求項2に記載の空気調和機。The air conditioner according to claim 2, wherein:
前記主冷媒回路から分岐された冷媒が流れる冷却部材、及び前記冷却部材と前記熱源側A cooling member through which the refrigerant branched from the main refrigerant circuit flows, and the cooling member and the heat source side 熱交換器との間に設けられた第2膨張弁を有する副冷媒回路と、A sub-refrigerant circuit having a second expansion valve provided between the heat exchanger,
前記冷却部材によって冷却される発熱体とA heating element cooled by the cooling member;
冷房運転時と暖房運転時とで冷媒の流れを切り替える四方弁とを備え、With a four-way valve that switches the flow of the refrigerant during cooling operation and heating operation,
前記副冷媒回路は、前記熱源側熱交換器と前記第1膨張弁との間から前記第1膨張弁とThe sub-refrigerant circuit is connected to the first expansion valve from between the heat source side heat exchanger and the first expansion valve. 利用ユニットとの間までの部分に、前記主冷媒回路と並列に設けられて、前記主冷媒回路The main refrigerant circuit is provided in parallel with the main refrigerant circuit in a portion up to a use unit. から分岐された冷媒が流れ、The refrigerant branched from
前記圧縮機から吐出した冷媒の一部を流す配管が、前記冷却部材と前記第2膨張弁とのA pipe for flowing a part of the refrigerant discharged from the compressor is provided between the cooling member and the second expansion valve. 間の配管に接続されており、Is connected to the piping between
冷媒は、冷房運転時には前記主冷媒回路から分岐した後に前記第2膨張弁、前記冷却部The refrigerant branches off from the main refrigerant circuit during the cooling operation, and then the second expansion valve and the cooling unit 材の順に流れて前記主冷媒回路に合流し、暖房運転時には前記主冷媒回路から分岐した後After flowing in the order of materials and joining the main refrigerant circuit, after branching from the main refrigerant circuit during the heating operation に前記冷却部材、前記第2膨張弁の順に流れて前記主冷媒回路に合流するFlows into the cooling member and the second expansion valve in this order, and joins the main refrigerant circuit.
ことを特徴とする空気調和機。An air conditioner characterized by that:
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