WO2020240732A1

WO2020240732A1 - 冷凍サイクル装置

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Publication number: WO2020240732A1
Application number: PCT/JP2019/021302
Authority: WO
Inventors: 孝典小池; 直道田村; 裕之森本
Original assignee: 三菱電機株式会社
Priority date: 2019-05-29
Filing date: 2019-05-29
Publication date: 2020-12-03
Also published as: EP3978828A4; US20220011028A1; JP7241866B2; EP3978828B1; EP3978828A1; JPWO2020240732A1; US11976857B2

Abstract

本発明に係る冷凍サイクル装置は、圧縮機、熱源側熱交換器、第１絞り装置及び負荷側熱交換器とを備え、冷媒が圧縮機、熱源側熱交換器、第１絞り装置及び負荷側熱交換器を循環する冷媒回路と、冷媒回路を制御する複数の制御装置と、圧縮機の吐出側の高圧配管から分岐して圧縮機の吸入側の低圧配管に接続されたバイパス配管と、バイパス配管に設けられ、バイパス配管を流れる冷媒の冷媒流量を調整する第２絞り装置と、バイパス配管に設けられ、第２絞り装置により冷媒流量が調整された冷媒を用いて複数の制御装置を冷却する複数の冷媒冷却器とを具備し、複数の冷媒冷却器の各々は、バイパス配管を構成する冷媒冷却配管と、冷媒冷却配管と制御装置との間に接合されたプレートを具備する。

Description

冷凍サイクル装置

　本発明は、制御装置の冷却機構を備えた冷凍サイクル装置に関するものである。

　制御装置を冷却する場合、冷媒回路の高圧側の主流から冷媒を一部バイパスする。このバイパスされた冷媒は、予冷熱交換器において放熱された後、放熱された冷媒が冷媒冷却器に流れる。そして、冷媒冷却器を流れる冷媒と制御装置との間で熱交換を行なうことにより、制御装置を冷却する技術が知られている。高圧側の主流から一部バイパスされた冷媒は、冷媒冷却器で制御装置を冷却した後、冷媒冷却器の冷媒流量を制御する絞り装置を経て冷媒回路の低圧側へ流れる。

特許第５５１６６０２号公報

　特許文献１では、制御装置の温度が結露温度以上と温度過昇以下の間となるように、絞り装置により冷媒流量の制御を行なっている。しかしながら、発熱量の異なる複数発熱体を1つの流路及び1つの絞り装置により直列で冷却する構造とすると、複数発熱体を同時に結露温度以上と温度過昇以下の間で制御することができなくなる状況が発生する。複数の絞り装置により並列で冷却する構造とすると、絞り装置及び配管が発熱体分必要となり、コストの増大につながる。

　また、複数発熱体を同時に冷却しても、冷媒冷却器の配管に冷媒が通り冷媒冷却器のプレートが冷却される。１つでも制御器付近のプレートの温度が空気中の露点温度以下となると、結露が発生する。結露水が制御器にかかると、制御器の故障につながる。特に制御器が取り付けられている側のプレートへの結露の発生が問題である。

　本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、複数の冷媒冷却機器の制御装置を安全かつ低コストで冷却できる冷媒冷却器を有する冷凍サイクル装置を提供することを目的とする。

　本発明に係る冷凍サイクル装置によれば、圧縮機、熱源側熱交換器、第１絞り装置及び負荷側熱交換器とを備え、冷媒が前記圧縮機、前記熱源側熱交換器、前記第１絞り装置及び前記負荷側熱交換器を循環する冷媒回路と、前記冷媒回路を制御する複数の制御装置と、前記圧縮機の吐出側の高圧配管から分岐して前記圧縮機の吸入側の低圧配管に接続されたバイパス配管と、前記バイパス配管に設けられ、前記バイパス配管を流れる冷媒の冷媒流量を調整する第２絞り装置と、前記バイパス配管に設けられ、前記第２絞り装置により冷媒流量が調整された冷媒を用いて前記複数の制御装置を冷却する複数の冷媒冷却器とを具備し、前記複数の冷媒冷却器の各々は、前記バイパス配管を構成する冷媒冷却配管と、前記冷媒冷却配管と前記制御装置との間に接合されたプレートを具備する。

　本発明によれば、第２絞り装置によりバイパス配管を流れる冷媒流量を調整することができるので、バイパス配管に設けられた複数の冷媒冷却器の制御装置を安全かつ低コストで冷却できる。

実施の形態に係る空気調和装置の冷媒回路構成の一例を示す概略構成図である。実施の形態に係る空気調和装置の冷房運転モード時の冷媒の流れを示す図である。実施の形態に係る空気調和装置の暖房運転モード時の冷媒の流れを示す冷媒回路図である。実施の形態に係る空気調和装置の冷房運転モード時の冷媒冷却制御における冷媒の流れを示す冷媒回路図である。実施の形態に係る制御装置の制御を説明するための機能ブロック図である。実施の形態に係る空気調和装置の冷媒冷却制御時の絞り装置の制御を示すフローチャートである。実施の形態に係る冷媒冷却器のプレートの一方の面をそれぞれ説明するための図である。実施の形態に係る冷媒冷却器のプレートと冷媒冷却配管及び制御装置との接合関係を説明するための図である。実施の形態に係る冷媒冷却器のプレートと冷媒冷却配管及び制御装置との接合関係を説明するための図である。

　以下、冷凍サイクル装置の一例である空気調和装置について図面等を参照しながら説明する。ここで、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、以下に記載する実施の形態の全文において共通することとする。そして、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、明細書に記載された形態に限定するものではない。また、温度、圧力等の高低については、特に絶対的な値との関係で高低等が定まっているものではなく、システム、装置等における状態、動作等において相対的に定まるものとする。

実施の形態．
　図１は、実施の形態に係る空気調和装置５００の冷媒回路構成の一例を示す概略構成図である。冷媒冷却の説明の前に、冷凍サイクルでの冷媒の流れについて説明する。本説明では、図１に基づいて、空気調和装置５００の冷媒回路構成について説明する。この空気調和装置５００は、例えばビル、マンション等に設置され、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、冷房運転又は暖房運転を実行できるものである。

　空気調和装置５００は、熱源側ユニット１００と、複数台（図１では２台）の負荷側ユニット３００とを有している。負荷側ユニット３００は、負荷側ユニット３００ａ及び負荷側ユニット３００ｂを有する。ここで、空気調和装置５００では、熱源側ユニット１００と負荷側ユニット３００ａ及び負荷側ユニット３００ｂとがガス延長配管４０１と液延長配管４０２とで接続され、冷凍サイクルを形成している。ガス延長配管４０１は、ガス主管４０１Ａ、ガス枝管４０１ａ及びガス枝管４０１ｂとを有している。液延長配管４０２は、液主管４０２Ａ、液枝管４０２ａ及び液枝管４０２ｂを有している。

［熱源側ユニット１００］
　熱源側ユニット１００は、負荷側ユニット３００に冷熱又は温熱を供給する機能を有している。

　熱源側ユニット１００は、圧縮機１０１、流路切替え装置である四方切替え弁１０２、熱源側熱交換器１０３及びアキュムレータ１０４を搭載する。これらの機器を直列に接続し、メインの冷媒回路の一部を構成する。また、熱源側ユニット１００には熱源側ファン１０６が搭載されている。

　圧縮機１０１は、低温低圧のガス冷媒を吸入し、その冷媒を圧縮して高温高圧のガス冷媒にして吐出し、冷媒回路内に冷媒を循環させることによって空気調和に係る運転をさせるものである。圧縮機１０１は、例えば容量制御可能なインバータタイプの圧縮機等で構成するとよい。ただし、圧縮機１０１を容量制御可能なインバータタイプの圧縮機に限定するものではない。例えば一定速のタイプの圧縮機、インバータタイプと一定速タイプと組み合わせた圧縮機等で構成してもよい。圧縮機１０１は、吸入した冷媒を高圧状態に圧縮できるものであればよく、特にタイプを限定するものではない。例えば、レシプロ、ロータリー、スクロールあるいはスクリュー等の各種タイプを利用して圧縮機１０１を構成することができる。

　四方切替え弁１０２は、圧縮機１０１の吐出側に設けられ、冷房運転時と暖房運転時とで冷媒流路を切替える。そして、熱源側熱交換器１０３が運転モードに応じて蒸発器又は凝縮器として機能するように冷媒の流れを制御する。

　熱源側熱交換器１０３は、例えば、周囲空気、水等の熱媒体と冷媒との間で熱交換を行なう。暖房運転時には熱源側熱交換器１０３は蒸発器として機能し、冷媒を蒸発してガス化する。また、冷房運転時には熱源側熱交換器１０３は放熱器である凝縮器として機能し、冷媒を凝縮して液化する。

　本実施の形態のように、熱源側熱交換器１０３が空冷式熱交換器であれば、熱源側ユニット１００は熱源側ファン１０６等の送風機を有している。熱源側熱交換器１０３の凝縮能力又は蒸発能力を制御するには、例えば、後述する制御装置１１８が熱源側ファン１０６の回転数を制御することにより行なう。また、熱源側熱交換器１０３が水冷式熱交換器であれば、水循環ポンプ（図示せず）の回転数を制御して熱源側熱交換器１０３の凝縮能力又は蒸発能力を制御する。

　アキュムレータ１０４は、圧縮機１０１の吸入側に設けられ、液冷媒とガス冷媒とを分離する機能と余剰冷媒を貯留する機能とを有している。

　また、熱源側ユニット１００は、圧縮機１０１から吐出された冷媒の圧力（高圧圧力）を検知する高圧センサ１４１を有している。また、熱源側ユニット１００は、圧縮機１０１に吸入される冷媒の圧力（低圧圧力）を検知する低圧センサ１４２を有している。熱源側ユニット１００は更に、外気温度を検知する外気温度センサ６０４と、制御装置１１８の温度を検知する制御装置温度センサ６０５と、冷媒冷却器６０３の下流の配管温度を検知する温度センサ６０６とを備えている。これらの各センサは、検知した圧力に係る信号、検知した温度に係る信号を、空気調和装置５００の動作を制御する制御装置１１８に送る。

　制御装置１１８は、高圧圧力及び低圧圧力に基づいて、圧縮機１０１の駆動周波数、熱源側ファン１０６の回転数、四方切替え弁１０２の切替え制御等を行なう。また、制御装置１１８は、各センサからの検知圧力及び検知温度に基づいて後述の絞り装置６０２の制御を行なう。

　制御装置１１８は、熱源側ユニット１００が有する機器を中心に、空気調和装置５００の制御を行なう。ここで、制御装置１１８は、例えばマイクロコンピュータ等で構成されている。例えばＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）等の制御演算処理手段を有する。また、記憶手段（図示せず）を有しており、制御等に係る処理手順をプログラムとしたデータを有している。そして、制御演算処理手段がプログラムのデータに基づく処理を実行して熱源側ユニット１００を構成する機器等の制御を実現する。ここで、本実施の形態では、熱源側ユニット１００内に制御装置１１８を設置しているが、機器等の制御を行なうことができれば、設置場所は問わない。

　熱源側ユニット１００は更に、圧縮機１０１から吐出された高圧ガス冷媒が通過する高圧配管６１１から分岐して、圧縮機１０１の吸入側の低圧配管６１０に接続されるバイパス配管６０８を有している。バイパス配管６０８は、主流の高圧ガス冷媒をバイパスする。バイパス配管６０８には、バイパス配管６０８に流入した高圧ガス冷媒を冷却する予冷熱交換器６０１が設けられる。予冷熱交換器６０１の下流には、バイパス流量を調整する絞り装置６０２と、制御装置１１８を冷却する冷媒冷却器６０３とが設けられている。

　絞り装置６０２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る。絞り装置６０２は、予冷熱交換器６０１で冷却された高圧冷媒を減圧し、冷媒温度を更に下げた上で冷媒冷却器６０３に流入させる役割を有するものである。この絞り装置６０２は、開度が可変に制御可能なもの、例えば電子式膨張弁で構成される。

　予冷熱交換器６０１は、熱源側熱交換器１０３と共に一体の熱交換器として構成されており、一体の熱交換器の一部を予冷熱交換器６０１として構成している。なお、予冷熱交換器６０１は熱源側熱交換器１０３と別体で構成してもよい。

　冷媒冷却器６０３は、冷媒が通過する冷媒配管を有し、冷媒配管を制御装置１１８に接触させることによって構成されている。バイパス配管６０８に流入した冷媒は、予冷熱交換器６０１で冷却されて液冷媒となり、絞り装置６０２で流量が調整されて冷媒冷却器６０３に流入する。冷媒冷却器６０３に流入した液冷媒は、制御装置１１８の発熱を吸熱し、ガス冷媒となる。ガス冷媒となった冷媒は、下流の冷媒冷却器下流配管６０９を通り、低圧配管６１０を通過し、アキュムレータ１０４へと流れる。

［負荷側ユニット３００］
　負荷側ユニット３００は、冷房負荷又は暖房負荷に対し、熱源側ユニット１００からの冷熱又は温熱を供給する。例えば、図１では、「負荷側ユニット３００ａ」に備えられている各機器の符号の後に「ａ」を付加し、「負荷側ユニット３００ｂ」に備えられている各機器の符号の後に「ｂ」を付加して図示している。

　そして、以下の説明においては、符号の後の「ａ」、「ｂ」を省略する場合があるが、負荷側ユニット３００ａ、負荷側ユニット３００ｂの何れにも各機器が備えられている。

　負荷側ユニット３００には、負荷側熱交換器３１２と、絞り装置３１１とが、直列に接続されて搭載されており、熱源側ユニット１００と共に冷媒回路を構成している。負荷側熱交換器３１２は、負荷側熱交換器３１２ａ及び負荷側熱交換器３１２ｂを有する。絞り装置３１１は、絞り装置３１１ａ及び絞り装置３１１ｂを有する。また、負荷側熱交換器３１２に空気を供給するための図示省略の送風機を設けるとよい。ただし、負荷側熱交換器３１２が、冷媒と水等の冷媒とは異なる熱媒体とで熱交換を実行するものであってもよい。

　負荷側熱交換器３１２は、例えば、周囲空気や水等の熱媒体と冷媒との間で熱交換を行い、暖房運転時には放熱器としての凝縮器として冷媒を凝縮して液化し、冷房運転時には蒸発器として冷媒を蒸発してガス化する。負荷側熱交換器３１２は、一般的には、図では省略されている送風機を合わせて構成され、送風機の回転数によって凝縮能力又は蒸発能力が制御される。

　絞り装置３１１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る。この絞り装置３１１は、開度が可変に制御可能なもの、例えば電子式膨張弁による緻密な流量制御装置や、毛細管等の安価な冷媒流量調節手段等で構成するとよい。

　負荷側ユニット３００は、負荷側ユニット３００ａ及び負荷側ユニット３００ｂを有する。負荷側ユニット３００ａには、絞り装置３１１ａ、負荷側熱交換器３１２ａ、負荷側熱交換器３１２と四方切替え弁１０２との間における冷媒配管の温度を検知する温度センサ３１３ａ及び絞り装置３１１ａと負荷側熱交換器３１２ａとの間における冷媒配管の温度を検知する温度センサ３１４ａが少なくとも設けられている。負荷側ユニット３００ｂには、絞り装置３１１ｂ、負荷側熱交換器３１２ｂ、負荷側熱交換器３１２と四方切替え弁１０２との間における冷媒配管の温度を検知する温度センサ３１３ｂ及び絞り装置３１１ｂと負荷側熱交換器３１２ｂとの間における冷媒配管の温度を検知する温度センサ３１４ｂが少なくとも設けられている。

　これらの各種検知手段で検知された温度情報は、空気調和装置５００の動作を制御する制御装置１１８に送られて、空気調和装置５００を構成している各種アクチュエーターの制御に利用される。つまり、温度センサ３１３及び温度センサ３１４からの情報は、負荷側ユニット３００に設けられている絞り装置３１１の開度、図示省略の送風機の回転数等の制御に利用されることになる。

　ここで、空気調和装置５００に使用する冷媒の種類は、特に限定するものではなく、例えば二酸化炭素や炭化水素、ヘリウム等の自然冷媒、ＨＦＣ４１０Ａ、ＨＦＣ４０７Ｃ、又はＨＦＣ４０４Ａ等の塩素を含まない代替冷媒、若しくは既存の製品に使用されているＲ２２やＲ１３４ａ等のフロン系冷媒の何れを使用してもよい。

　図１では、空気調和装置５００の動作を制御する制御装置１１８を熱源側ユニット１００に搭載した場合を例に示しているが、負荷側ユニット３００に設けるようにしてもよい。

　また、制御装置１１８を、熱源側ユニット１００及び負荷側ユニット３００の外部に設けるようにしてもよい。また、制御装置１１８を機能に応じて複数に分けて、熱源側ユニット１００と負荷側ユニット３００とのそれぞれに設けるようにしてもよい。この場合、各制御装置を無線又は有線で接続し、通信可能にしておくとよい。

　次に空気調和装置５００が実行する運転動作について説明する。
　空気調和装置５００においては、例えば室内等に設置されたリモートコントローラ等からの冷房要求、暖房要求を受信する。空気調和装置５００は、要求に応じて２つの運転モードのうち、何れかの空気調和動作を行なう。２つの運転モードとして、冷房運転モードと暖房運転モードとがある。

［冷房運転モード］
　図２は、実施の形態に係る空気調和装置５００の冷房運転モード時の冷媒の流れを示す図である。図２に基づいて、冷房運転モード時における空気調和装置５００の運転動作について説明する。

　圧縮機１０１は低温低圧の冷媒を圧縮して、高温高圧のガス冷媒を吐出する。圧縮機１０１から吐出された高温高圧のガス冷媒は、高圧配管６１１、四方切替え弁１０２及び低圧配管４０３を通り、熱源側熱交換器１０３へ流れる。熱源側熱交換器１０３は凝縮器として働いているので、冷媒は、周囲の空気と熱交換して凝縮、液化する。熱源側熱交換器１０３から流出した液冷媒は、液主管４０２Ａを通って熱源側ユニット１００から流出する。

　熱源側ユニット１００から流出した高圧液冷媒は、液枝管４０２ａ及び液枝管４０２ｂを通って負荷側ユニット３００ａ及び負荷側ユニット３００ｂにそれぞれ流入する。負荷側ユニット３００ａ及び負荷側ユニット３００ｂに流入した液冷媒は、絞り装置３１１ａ及び絞り装置３１１ｂにて絞られ、低温の気液二相冷媒となる。この低温の気液二相冷媒は、負荷側熱交換器３１２ａ及び負荷側熱交換器３１２ｂに流入する。

　負荷側熱交換器３１２ａ及び３１２ｂは蒸発器として働いているので、冷媒は、周囲の空気と熱交換して蒸発、ガス化する。このとき冷媒が周囲から吸熱することによって室内は冷房される。その後、負荷側熱交換器３１２ａ及び負荷側熱交換器３１２ｂから流出した冷媒は、ガス枝管４０１ａ及びガス枝管４０１ａ４０１ｂを通って負荷側ユニット３００ａ及び負荷側ユニット３００ｂからそれぞれ流出する。

　負荷側ユニット３００ａ及び３００ｂから流出した冷媒は、ガス主管４０１Ａを通って熱源側ユニット１００に戻る。熱源側ユニット１００に戻ったガス冷媒は、四方切替え弁１０２、アキュムレータ１０４を介して圧縮機１０１に再度吸入される。以上の流れで、空気調和装置５００は冷房運転モードを実行する。

［暖房運転モード］
　図３は、実施の形態に係る空気調和装置５００の暖房運転モード時の冷媒の流れを示す冷媒回路図である。図３に基づいて、空気調和装置５００の暖房運転モード時の運転動作について説明する。

　低温低圧の冷媒が圧縮機１０１によって圧縮され、高温高圧のガス冷媒となって吐出される。圧縮機１０１から吐出された高温高圧のガス冷媒は、高圧配管６１１、四方切替え弁１０２を通り、ガス主管４０１Ａへ流れる。この冷媒は、その後、熱源側ユニット１００から流出する。熱源側ユニット１００から流出した高温高圧のガス冷媒は、ガス枝管４０１ａ及びガス枝管４０１ｂを通って負荷側ユニット３００ａ及び負荷側ユニット３００ｂにそれぞれ流入する。

　負荷側ユニット３００ａ及び負荷側ユニット３００ｂに流入したガス冷媒は、負荷側熱交換器３１２ａ及び負荷側熱交換器３１２ｂに流入する。負荷側熱交換器３１２ａ及び負荷側熱交換器３１２ｂは凝縮器として働いているので、冷媒は、周囲の空気と熱交換して凝縮、液化する。このとき冷媒が周囲に放熱することによって室内等の空調対象空間は暖房される。その後、負荷側熱交換器３１２ａ及び負荷側熱交換器３１２ｂから流出した液冷媒は、絞り装置３１１ａ及び絞り装置３１１ｂでそれぞれ減圧される。減圧された液冷媒は、液枝管４０２ａ及び液枝管４０２ｂを通って負荷側ユニット３００ａ及び負荷側ユニット３００ｂからそれぞれ流出する。

　負荷側ユニット３００ａ及び負荷側ユニット３００ｂから流出した冷媒は、液主管４０２Ａを通って熱源側ユニット１００に戻る。熱源側ユニット１００に戻ったガス冷媒は、熱源側熱交換器１０３に流入する。熱源側熱交換器１０３は蒸発器として働いているので、冷媒は、周囲の空気と熱交換して冷媒は蒸発、ガス化する。その後、熱源側熱交換器１０３から流出した冷媒は、四方切替え弁１０２を経由してアキュムレータ１０４へ流入される。そして、アキュムレータ１０４内の冷媒を圧縮機１０１が吸入し、冷媒回路内を循環させることで冷凍サイクルが成り立っている。以上の流れで、空気調和装置５００は暖房運転モードを実行する。

［冷媒冷却器構造］
　次に、実施の形態における冷媒冷却器６０３の構造について説明する。

　実施の形態において、冷媒冷却器６０３は、２つの冷媒冷却器６０３Ａ及び冷媒冷却器６０３Ｂを有し、冷媒冷却器６０３Ａが制御装置１１８Ａを冷却し、冷媒冷却器６０３Ｂが制御装置１１８Ｂを冷却する場合について説明する。なお、制御装置が３つ以上ある場合には、それに対応する冷媒冷却器６０３が存在する。

　図７は、実施の形態に係る冷媒冷却器６０３Ａ及び冷媒冷却器６０３Ｂのプレート６０３ＡＢ及びプレート６０３ＢＢの一方の面をそれぞれ説明するための図である。図８は、実施の形態に係る冷媒冷却器６０３Ａのプレート６０３ＡＢと冷媒冷却配管６０３ＡＡ及び制御装置１１８Ａとの接合関係を説明するための図である。図９は、実施の形態に係る冷媒冷却器６０３Ｂのプレート６０３ＢＢと冷媒冷却配管６０３ＢＡ及び制御装置１１８Ｂとの接合関係を説明するための図である。

　冷媒冷却器６０３Ａは、冷媒冷却配管６０３ＡＡ及びプレート６０３ＡＢを有する。

　以下では、代表として冷媒冷却器６０３Ａの冷媒冷却配管６０３ＡＡ及びプレート６０３ＡＢについて説明する。冷媒冷却器６０３Ｂの冷媒冷却配管６０３ＢＡ及びプレート６０３ＢＢについても同様である。

　図７に示すように、プレート６０３ＡＢの一方の面には、冷媒冷却配管６０３ＡＡがプレート６０３ＡＢに熱伝導するように接合されている。接合方式は、例えば、ろう付け、カシメ、ねじ止め、シリコン／グリスによる接触等である。

　冷媒冷却器６０３Ａの冷媒冷却配管６０３ＡＡは、冷媒冷却器６０３Ｂの冷媒冷却配管６０３ＢＡに直列に接続されている。冷媒冷却配管６０３ＡＡの入り口には、絞り装置６０２からの冷媒が入力される。冷媒冷却配管６０３ＡＡの出口は、冷媒冷却器６０３Ｂの冷媒冷却配管６０３ＢＡの入り口に接続される。冷媒冷却器６０３Ｂの冷媒冷却配管６０３ＢＡの入り口には、冷媒冷却器６０３Ａの冷媒冷却配管６０３ＡＡからの冷媒が入力される。冷媒冷却配管６０３ＢＡの出口には、冷媒冷却器下流配管６０９が接続される。

　なお、冷媒冷却器６０３が３つ以上の場合には、他の冷媒冷却器の冷媒冷却配管に順次直列に同様に直列接続される。また、図８に示すように、プレート６０３ＡＢの他方の面には、制御装置１１８Ａがプレート６０３ＡＢに熱伝導するように接合されている。すなわち、実施の形態の冷媒冷却器６０３Ａは、バイパス配管６０８に設けられた冷媒冷却配管６０３ＡＡと、冷媒冷却配管６０３ＡＡと制御装置１１８Ａとの間に接合されたプレート６０３ＡＢとを具備する。

　また、冷媒冷却器６０３Ｂは、バイパス配管６０８に設けられた冷媒冷却配管６０３ＢＡと、冷媒冷却配管６０３ＢＡと制御装置１１８Ｂとの間に接合されたプレート６０３ＢＢとを具備する。これにより、冷媒冷却配管６０３ＡＡの熱がプレート６０３ＡＢを介して制御装置１１８Ａに伝熱される。また、冷媒冷却配管６０３ＢＡの熱がプレート６０３ＢＢを介して制御装置１１８Ｂに伝熱される。

　プレート６０３ＡＢの一方の面には、冷媒冷却配管６０３ＡＡとプレート６０３ＡＢの接触部１００４Ａが形成される。また、プレート６０３ＡＢの真裏である他方の面には、制御装置１１８Ａとプレート６０３ＡＢの接触部１００２Ａが形成される。

　接触部１００４Ａに対応するプレート６０３ＡＢの真裏である他方の面の対応領域１００１Ａは、接触部１００２Ａの領域１００３Ａの範囲内である。すなわち、接触部１００４Ａの領域１００３Ａは、接触部１００２Ａの領域よりも狭い。

　接触部１００４Ａの対応領域１００１Ａが、接触部１００２Ａの領域１００３Ａの範囲を超えると、次の問題がある。例えば冷媒冷却配管６０３ＡＡが結露温度以下となった場合、制御装置１１８Ａの温度を結露温度以上で制御しても、接触部１００２Ａの領域１００３Ａ外の面の温度が結露温度以下となり結露が発生する。発生した結露水が制御装置１１８Ａにかかると、制御装置１１８Ａの故障につながる。

　上記問題を防止するため、冷媒冷却配管６０３ＡＡとプレート６０３ＡＢの接触部１００４Ａの対応領域１００１Ａは、制御装置１１８Ａとプレート６０３ＡＢの接触部１００２Ａの領域１００３Ａの範囲以内とする。これにより、冷媒冷却配管６０３ＡＡが結露温度以下となった場合でも、制御装置１１８Ａの温度を結露温度以上で制御すれば、制御装置１１８Ａとプレート６０３ＡＢの接合の領域１００３Ａ外の面の温度も結露温度以上となり結露は発生しない。

　冷媒冷却配管６０３ＡＡとプレート６０３ＡＢの接触部１００４Ａの面積と、冷媒冷却配管６０３ＢＡとプレート６０３ＢＢの接触部１００４Ｂの面積は、制御装置１１８Ａと制御装置１１８Ｂの発熱量に合わせた大きさである。例えば、接触部１００４Ａの面積と接触部１００４Ｂの面積とを制御装置１１８Ａと制御装置１１８Ｂとの発熱量に比例した大きさとする。

　発熱量の異なる制御装置１１８Ａと制御装置１１８Ｂを、同じ接触部の領域の面積で接続すると、発熱量の低い側の制御装置には、結露が発生し、発熱量が高い側の制御装置は、温度過昇となってしまう。その結果、直列の冷媒冷却配管６０３ＡＡ、冷媒冷却配管６０３ＢＡでは、過昇温度＞制御装置１１８Ａ、制御装置１１８Ｂ＞結露温度で制御ができなくなる。

　実施の形態によれば、上記構成とすることで、発熱量の異なる制御装置１１８Ａと制御装置１１８を直列の冷媒冷却配管６０３ＡＡ、６０３ＢＡで過不足なく過昇温度＞制御装置１１８Ａ、制御装置１１８Ｂ＞結露温度で冷却することが可能となる。

　上記説明は、例として２発熱体としたが、３発熱体以上についても、上記対応を適用できる。

［冷媒冷却制御］
　次に、本実施の形態を適用する場合の一例である冷媒冷却制御について説明する。

　制御装置１１８を冷媒で冷却する制御である冷媒冷却制御は、冷房運転モード及び暖房運転モードのどちらの運転モードにおいても同様の制御となる。このため、以下では、冷房運転モード時の冷媒の流れを示す図を用いて、冷媒冷却制御を説明する。

　図４は、実施の形態に係る空気調和装置５００の冷房運転モード時の冷媒冷却制御における冷媒の流れを示す冷媒回路図である。

　冷媒冷却制御では、高圧配管６１１を通る高圧ガス冷媒の一部がバイパス配管６０８へバイパスされ、予冷熱交換器６０１に流入する。予冷熱交換器６０１に流入した液冷媒は、熱源側ファン１０６からの空気と熱交換して冷却される。予冷熱交換器６０１で冷却されて低圧となった液冷媒は、絞り装置６０２で減圧されて更に低圧となった後、冷媒冷却器６０３に流入する。冷媒冷却器６０３において冷媒は制御装置１１８と熱交換して蒸発する。このとき、冷媒は制御装置１１８から吸熱することによって制御装置１１８を冷却する。制御装置１１８を冷却した冷媒はガス冷媒又は二相冷媒となり、低圧配管６１０を流れ、アキュムレータ１０４へ流入する。

　冷媒冷却器６０３を流れる冷媒流量は、絞り装置６０２によって調整される。絞り装置６０２の制御は、制御装置温度センサ６０５から得られる情報を基に、制御装置１１８によって行われる。以下、絞り装置６０２の具体的な制御について説明する。

　図５は、実施の形態に係る制御装置１１８の制御を説明するための機能ブロック図である。なお、以下に示す機能は、制御装置１１８Ａ及び／又は制御装置１１８Ｂであっても良い。また、制御装置１１８Ａ及び制御装置１１８Ｂとは別に設けられた制御装置により実現されても良い。

　図５に示すように、制御装置１１８は、開度制御部１２及び制御装置制御部１３を具備する。
　開度制御部１２は、制御装置温度センサ６０５Ａからの制御装置１１８Ａの温度信号及び制御装置温度センサ６０５Ｂからの制御装置１１８Ｂの温度信号に基づいて、絞り装置６０２の開度の制御を行なう。

　開度制御部１２は、第１開度制御部１２ａ、第２開度制御部１２ｂ、第３開度制御部１２ｃ及び第４開度制御部１２ｄを有する。

　第１開度制御部１２ａは、制御装置１１８Ａ及び制御装置１１８Ｂの温度の中で最大の温度が所定の温度以上かつ、最低の温度が所定の温度以上の場合に、絞り装置６０２の開度を開ける制御を行なう。

　第２開度制御部１２ｂは、制御装置１１８Ａ及び制御装置１１８Ｂの温度の中で最大の温度が所定の温度未満かつ、最低の温度が所定の温度未満となっている場合に、絞り装置６０２の開度を閉める制御を行なう。

　第３開度制御部１２ｃは、制御装置１１８Ａ及び制御装置１１８Ｂの温度の中で最大の温度が所定の温度未満かつ、最低の温度が所定の温度未満でない場合であって、制御装置１１８Ａ及び制御装置１１８Ｂの温度の平均値が目標温度未満の場合は、制御装置１１８Ａ及び制御装置１１８Ｂの温度の平均値が目標温度となるように絞り装置６０２の開度を閉める制御を行なう。

　第４開度制御部１２ｄは、制御装置１１８Ａ及び制御装置１１８Ｂの温度の中で最大の温度が所定の温度未満かつ、最低の温度が所定の温度未満でない場合であって、制御装置１１８Ａ及び制御装置１１８Ｂの温度の平均値が目標温度以上の場合は、制御装置１１８Ａ及び制御装置１１８Ｂの温度の平均値が目標温度となるように絞り装置６０２の開度を開ける制御を行なう。

　制御装置制御部１３は、制御装置温度センサ６０５Ａからの制御装置１１８Ａの温度信号及び制御装置温度センサ６０５Ｂからの制御装置１１８Ｂの温度信号に基づいて、制御装置１１８Ａ及び制御装置１１８Ｂの出力の制御を行なう。

　制御装置制御部１３は、出力抑制部１３ａ及び出力補足部１３ｂを有する。

　出力抑制部１３ａは、制御装置１１８Ａ及び制御装置１１８Ｂの温度の中で最大の温度が所定の温度以上かつ、最低の温度が所定の温度以上ではない場合であって、制御装置１１８Ａ及び制御装置１１８Ｂの温度の中で最大の温度が所定の温度以上の場合に、最大の温度の制御装置の出力を抑える制御を行なう。

　出力補足部１３ｂは、出力抑制部１３ａにより最大の温度の制御装置１１８Ａ又は制御装置１１８Ｂの出力を抑えた場合、他方の制御装置１１８Ａ又は制御装置１１８Ｂで最大の温度の制御装置１１８Ａ又は制御装置１１８Ｂの出力を補なう。

　図６は、実施の形態に係る空気調和装置５００の冷媒冷却制御時の絞り装置６０２の制御を示すフローチャートである。以下の説明において、温度を示す（Ａ）～（Ｃ）は、（Ｂ）＜（Ｃ）＜（Ａ）の関係にあるものとする。

　初期状態では、絞り装置６０２は閉じた状態にある。そして、制御装置１１８は、空気調和装置５００の運転開始後、制御装置温度センサ６０５Ａ及び制御装置温度センサ６０５Ｂのうち最高の検知温度が、例えば、７５℃の予め設定した開始温度（Ａ）以上かつ、最低の検知温度が例えば、６０℃の終了温度（Ｂ）以上かを判断する（Ｓ１）。

　ステップＳ１において、最高の検知温度が、予め設定した開始温度（Ａ）以上かつ、最低の検知温度が終了温度（Ｂ）以上ではないと判断された場合（Ｓ１のＮＯ）、制御装置１１８Ａ又は制御装置１１８Ｂの最高の検知温度が予め設定した開始温度（Ａ）以上であるかの判断が行なわれる（Ｓ２）。

　ステップＳ２において、最高の検知温度が予め設定した開始温度（Ａ）以上であると判断された場合（Ｓ２のＹＥＳ）、出力抑制部１３ａは、最高の検知温度の制御装置１１８Ａ又は制御装置１１８Ｂの温度を冷媒冷却無しで低下させる必要があるため、最高の検知温度の制御装置１１８Ａ又は制御装置１１８Ｂの出力を低下し、発熱量を下げる。また、出力を低下した制御装置１１８Ａ又は制御装置１１８Ｂを最低の検知温度の制御装置１１８Ａ又は制御装置１１８Ｂの出力で補える場合は、出力補足部１３ｂは、最低の検知温度の制御装置１１８Ａ又は制御装置１１８Ｂの出力を上げて出力の不足を補う（Ｓ３）。

　ステップＳ３の処理後又はステップＳ２において、最高の検知温度が予め設定した開始温度（Ａ）以上でないと判断された場合（Ｓ２のＮＯ）、すなわち、検知温度が開始温度（Ａ）未満または、検知温度が終了温度（Ｂ）未満の場合は、制御装置１１８を冷却する必要がないため、絞り装置６０２の開度を現状維持、つまり閉じた状態とし（Ｓ４）、冷媒冷却器６０３に冷媒を流さないようにする。

　ステップＳ１において、最高の検知温度が、予め設定した開始温度（Ａ）以上かつ、最低の検知温度が終了温度（Ｂ）以上であると判断した場合（Ｓ１のＹＥＳ）、第１開度制御部１２ａは絞り装置６０２を予め設定した固定開度に開く（Ｓ５）。これにより、冷媒冷却器６０３に冷媒が流れて制御装置１１８の冷却が開始され、制御装置１１８の温度が下がっていくことになる。

　そして、制御装置１１８は、制御装置温度センサ６０５の検知温度をチェックし、制御装置温度センサ６０５の最高の検知温度が予め設定した開始温度（Ａ）未満かつ、最低の検知温度が終了温度（Ｂ）未満かを判断する（Ｓ６）。

　ステップＳ６において、制御装置温度センサ６０５の検知温度の最高の検知温度が予め設定した開始温度（Ａ）未満かつ、最低の検知温度が終了温度（Ｂ）未満であると判断された場合（Ｓ６のＹＥＳ）、第２開度制御部１２ｂは、絞り装置６０２を閉じて制御装置１１８Ａ及び制御装置１１８Ｂの冷却を終了し（Ｓ７）、ステップＳ１に戻る。

　一方、ステップＳ６において、制御装置温度センサ６０５の検知温度の最高の検知温度が予め設定した開始温度（Ａ）未満かつ、最低の検知温度が終了温度（Ｂ）未満ではないと判断された場合（Ｓ６のＮＯ）、次に、ステップＳ８の処理を行なう。

　ステップＳ８では、最高の検知温度が開始温度（Ａ）以上であるかの判断が行なわれる。ステップＳ８において、最高の検知温度が開始温度（Ａ）以上であると判断された場合（Ｓ８のＹＥＳ）、出力抑制部１３ａは、最高の検知温度の制御装置１１８Ａ又は制御装置１１８Ｂの温度を現在の冷媒冷却能力で低下させる必要があるため、最高の検知温度の制御装置１１８Ａ又は制御装置１１８Ｂの出力を低下し、発熱量を下げる。また、出力が低下した制御装置１１８Ａ又は制御装置１１８Ｂを最低の検知温度の制御装置１１８Ａ又は制御装置１１８Ｂの出力で補える場合は、出力補足部１３ｂは、最低の検知温度の制御装置１１８Ａ又は制御装置１１８Ｂの出力を上げて出力の不足を補う（Ｓ９）。

　続いて、制御装置温度センサ６０５Ａ及び制御装置温度センサ６０５Ｂの平均の検知温度が、例えば、７０℃の予め設定した目標温度（Ｃ）未満かを判断する（Ｓ１０）。

　ステップＳ１０において、制御装置温度センサ６０５Ａ及び制御装置温度センサ６０５Ｂの平均の検知温度が、予め設定した目標温度（Ｃ）未満であると判断された場合（Ｓ１０のＹＥＳ）、第３開度制御部１２ｃは、制御装置１１８Ａ及び制御装置１１８Ｂの温度の平均値が目標温度未満の場合は、制御装置１１８Ａ及び制御装置１１８Ｂの温度が目標温度（Ｃ）となるように絞り装置６０２の開度を閉める制御を行ない（Ｓ１１）、ステップＳ６の処理に戻る。

　なお、制御装置温度センサ６０５Ａ及び制御装置温度センサ６０５Ｂの検知温度が目標温度（Ｃ）に一致するときは、現状の開度を維持するようにしてもよい。

　一方、制御装置温度センサ６０５Ａ及び制御装置温度センサ６０５Ｂの平均の検知温度が目標温度（Ｃ）以上の場合（Ｓ１０のＮＯ）、第４開度制御部１２ｄは、制御装置温度センサ６０５Ａ及び制御装置温度センサ６０５Ｂの平均の検知温度が目標温度（Ｃ）となるように絞り装置６０２の開度を開く（Ｓ１２）。そして、ステップＳ６に戻り、同様の処理を繰り返す。

　以上の冷媒冷却制御により制御装置１１８の冷却を行なう。なお、上記の説明における各温度の具体的数値は一例を示したに過ぎず、それらは実使用条件等に応じて適宜設定すれば良い。
　また、実施の形態の絞り装置３１１は第１絞り装置とも称し、第２絞り装置は実施の形態の絞り装置６０２とも称する。また、接触部１００４を第１接触部とも称し、接触部１００２を第２接触部とも称する。

　なお、本実施の形態では、熱源側ユニット１００Ａを１台、負荷側ユニット３００を２台とした空気調和装置５００の例を示したが、各ユニットの台数を特に限定するものではない。また、本実施の形態では、負荷側ユニット３００が冷房又は暖房のどちらか一方に切替えて運転可能な空気調和装置５００Ａを例に説明したが、実施の形態が適用される装置は、この装置に限定するものではない。実施の形態を適用可能な他の装置としては例えば、能力供給により負荷を加熱する冷凍サイクル装置、冷凍システム等、冷凍サイクルを利用して冷媒回路を構成する他の装置等にも実施の形態を適用することができる。

　以上の説明は本実施の形態を代表して説明したが、特許第５５１６６０２号公報等の形態で冷媒冷却装置の冷媒流量を調整する絞り装置が備わった空気調和装置であっても実施できる。

　実施の形態は、例として提示したものであり、実施の形態の範囲を限定することは意図していない。実施の形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、実施の形態の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行なうことができる。これら実施の形態やその変形は、実施の形態の範囲や要旨に含まれる。

　１２、１２ａ～１２ｄ　開度制御部、１３、１３ａ、１３ｂ　制御装置制御部、１００　熱源側ユニット、１０１　圧縮機、１０２　四方切替え弁、１０３　熱源側熱交換器、１０４　アキュムレータ、１０６　熱源側ファン、１１８、１１８Ａ、１１８Ｂ　制御装置、１４１　高圧センサ、１４２　低圧センサ、３００（３００ａ、３００ｂ）　負荷側ユニット、３１１、３１１ａ、３１１ｂ　絞り装置、３１２、３１２ａ、３１２ｂ　負荷側熱交換器、３１３ａ、３１３ｂ　温度センサ、３１４、３１４ａ、３１４ｂ　温度センサ、４０１　ガス延長配管、４０１Ａ　ガス主管、４０１ａ　ガス枝管、４０１ｂ　ガス枝管、４０２　液延長配管、４０２Ａ　液主管、４０２ａ　液枝管、４０２ｂ　液枝管、４０３　低圧配管、５００　空気調和装置、６０１　予冷熱交換器、６０２　絞り装置、６０３、６０３Ａ、６０３Ｂ　冷媒冷却器、６０３ＡＡ、６０３ＢＡ　冷媒冷却配管、６０３ＡＢ、６０３ＢＢ　プレート、６０４　外気温度センサ、６０５、６０５Ａ、６０５Ｂ　制御装置温度センサ、６０６　温度センサ、６０８　バイパス配管、６０９　冷媒冷却器下流配管、６１０　低圧配管、６１１　高圧配管、１００１　冷媒冷却配管とプレートの接触部の対応領域、１００２　制御装置とプレートの接触部、１００３　制御器とプレートの接触部の領域、１００４　冷媒冷却配管とプレートとの接触部。

Claims

　圧縮機、熱源側熱交換器、第１絞り装置及び負荷側熱交換器とを備え、冷媒が前記圧縮機、前記熱源側熱交換器、前記第１絞り装置及び前記負荷側熱交換器を循環する冷媒回路と、
　前記冷媒回路を制御する複数の制御装置と、
　前記圧縮機の吐出側の高圧配管から分岐して前記圧縮機の吸入側の低圧配管に接続されたバイパス配管と、
　前記バイパス配管に設けられ、前記バイパス配管を流れる冷媒の冷媒流量を調整する第２絞り装置と、
　前記バイパス配管に設けられ、前記第２絞り装置により冷媒流量が調整された冷媒を用いて前記複数の制御装置を冷却する複数の冷媒冷却器とを具備し、
　前記複数の冷媒冷却器の各々は、前記バイパス配管を構成する冷媒冷却配管と、前記冷媒冷却配管と前記制御装置との間に接合されたプレートを具備する、
冷凍サイクル装置。
　前記複数の冷媒冷却器の各々において、前記冷媒冷却配管と前記プレートとの第１接触部の領域は、前記制御装置と前記プレートとの第２接触部の領域よりも狭く、かつ、前記第１接触部の領域に対応する前記プレートの真裏の面の対応領域は、前記第２接触部の領域の範囲内である、
請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
　前記複数の冷媒冷却器の各々において、前記冷媒冷却配管と前記プレートの第１接触部の領域の面積は、前記各制御装置の発熱量にそれぞれ応じた大きさである、請求項１又は請求項２に記載の冷凍サイクル装置。
　前記複数の制御装置の温度の中で最大の温度が所定の温度以上かつ、最低の温度が所定の温度以上の場合に、前記第２絞り装置の開度を開ける制御を行なう第１開度制御部をさらに具備する、請求項１～請求項３のいずれか１項に記載の冷凍サイクル装置。
　前記複数の制御装置の温度の中で最大の温度が所定の温度以上かつ、最低の温度が所定の温度以上ではない場合であって、前記複数の制御装置の温度の中で最大の温度が所定の温度以上の場合に、最大の温度の制御装置の出力を抑える制御を行なう出力抑制部をさらに具備する、請求項４に記載の冷凍サイクル装置。
　前記出力抑制部により前記最大の温度の制御装置の出力を抑えた場合、前記複数の制御装置のうち、前記最大の温度の制御装置以外の制御装置で出力を補なう出力補足部をさらに具備する、請求項５に記載の冷凍サイクル装置。
　前記複数の制御装置の温度の中で最大の温度が所定の温度未満かつ、最低の温度が所定の温度未満となっている場合に、前記第２絞り装置の開度を閉める制御を行なう第２開度制御部をさらに具備する、請求項４～請求項６のいずれか１項に記載の冷凍サイクル装置。
　前記複数の制御装置の温度の中で最大の温度が所定の温度未満かつ、最低の温度が所定の温度未満でない場合であって、前記複数の制御装置の温度の平均値が目標温度未満の場合は、前記複数の制御装置の温度の平均値が目標温度となるように前記第２絞り装置の開度を閉める制御を行なう第３開度制御部をさらに具備する、請求項７に記載の冷凍サイクル装置。
　前記複数の制御装置の温度の中で最大の温度が所定の温度未満かつ、最低の温度が所定の温度未満でない場合であって、前記複数の制御装置の温度の平均値が目標温度以上の場合は、前記複数の制御装置の温度の平均値が目標温度となるように前記第２絞り装置の開度を開ける制御を行なう第４開度制御部をさらに具備する、請求項７に記載の冷凍サイクル装置。