JP2009008282A - 熱交換システム - Google Patents

Abstract

【課題】 構造の簡素化による小型化および低コスト化を図りつつ、冷却部付近での結露の発生を有効に防止する。
【解決手段】 室外用熱交換器１１と室内用熱交換器１２と、第１の経路ＰＴ１上に設けられると共に冷媒を圧縮する圧縮機１３と、第２の経路ＰＴ２上に設けられると共に弁開度が制御可能な電子膨張弁１５と、第２の経路ＰＴ２上に設けられると共に冷却対象物３０を冷却する冷却ジャケット２５とを備える。電子膨張弁１５は第１絞り部２１ａと第２絞り部２１ｂとを備えた２段絞り構造とされている。第１絞り部２１ａと第２絞り部２１ｂ間の経路を通過する冷媒で冷却ジャケット２５により冷却対象物３０が冷却される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、空調システムなどの熱交換システムに関するものである。

空調システムなどの熱交換システムにおいて、当該熱交換システムの冷媒流路を流れる冷媒を用いて、副次的な冷却対象物（例えば、当該熱交換システムにおけるインバータ）を冷却する技術が存在する。このようなインバータは、パワートランジスタやダイオードなどの発熱素子を備えており、インバータの冷却時において結露が生じた場合、パワートランジスタやダイオードの絶縁不良を招くおそれがある。

そのため、このような結露を防止して冷却するための熱交換システムとして、例えば、特許文献１に開示の熱交換システムが提案されている。この熱交換システムでは、凝縮器と蒸発器との間に２つの電子膨張弁が直列に設けられると共に、当該２つの電子膨張弁の間に冷却部が設けられている。電子膨張弁は可変絞りであるため、これら２つの電子膨張弁の弁開度を制御して調整することによって、冷却部の両端に生じる圧力差を比較的自由に調整すること可能である。そのため、２つの電子膨張弁の間に流れる冷媒の温度調節を良好に行うことができ、結露を生じずに副次的な冷却対象を冷却することができるものである。

特開平１１−２３０８１号公報

しかしながら、特許文献１に開示の熱交換システムによれば、２個の電子膨張弁を同時に制御する必要があり、制御構造の複雑化を招くと共に、電子膨張弁は高価であるため、コストアップを余儀なくされてしまうという問題がある。

そこで、本発明の解決しようとする課題は、構造の簡素化による小型化および低コスト化を図りつつ、冷却部付近での結露の発生を有効に防止することが可能な熱交換システムを提供することにある。

上記課題を解決すべく、請求項１の発明は、第１の熱交換器（１１）と、第２の熱交換器（１２）と、第１の熱交換器（１１）と第２の熱交換器（１２）とを結ぶ２つの経路のうち一方の経路である第１の経路（ＰＴ１）上に設けられると共に冷媒を圧縮する圧縮機（１３）と、第１の熱交換器（１１）と第２の熱交換器（１２）とを結ぶ２つの経路のうち圧縮機（１３）が配置された経路とは反対側の経路である第２の経路（ＰＴ２）上に設けられると共に弁開度が制御可能な電子膨張弁（１５）と、第２の経路（ＰＴ２）上に設けられると共に冷却対象物（３０）を冷却する冷却部（２５）とを備えた熱交換システムにおいて、前記電子膨張弁（１５）に第１絞り部（２１ａ）と第２絞り部（２１ｂ）が備えられ、第１絞り部（２１ａ）と第２絞り部（２１ｂ）間の経路に位置する前記冷媒で前記冷却部（２５）が冷却されることを特徴とする。

請求項２の発明は、請求項１の発明に係る熱交換システムにおいて、前記冷却部（２５）が、前記第１絞り部（２１ａ）と前記第２絞り部（２１ｂ）間に位置する前記電子膨張弁（１５）のハウジング（１９）外面に取り付けられたことを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項１または請求項２の発明に係る熱交換システムにおいて、前記第１絞り部（２１ａ）と前記第２絞り部（２１ｂ）とのいずれか一方の弁開度が可変で、他方の弁開度は一定とされていることを特徴とする。

請求項４の発明は、請求項１ないし請求項３のいずれかの発明に係る熱交換システムにおいて、前記冷却部（２５）付近で結露する可能性が所定レベル以上であると判定される際に、前記第１の熱交換器（１１）および前記第２の熱交換器（１２）の少なくとも一方のファンの回転速度を変更する制御手段（４０）をさらに備えることを特徴とする。

請求項５の発明は、請求項４の発明に係る熱交換システムにおいて、前記第１の熱交換器（１１）は、室外に配置される室外用熱交換器であり、前記第２の熱交換器（１２）は、室内に配置される室内用熱交換器であり、前記制御手段（４０）は、冷房運転中に前記冷却部（２５）付近で結露する可能性が所定レベル以上であると判定される際に、前記第１の熱交換器（１１）のファンの回転速度を低減させることを特徴とする。

請求項６の発明は、請求項４または請求項５の発明に係る熱交換システムにおいて、前記第１の熱交換器（１１）は、室外に配置される室外用熱交換器であり、前記第２の熱交換器（１２）は、室内に配置される室内用熱交換器であり、前記制御手段（４０）は、冷房運転中に前記冷却部（２５）付近で結露する可能性が所定レベル以上であると判定される際に、前記第２の熱交換器（１２）のファンの回転速度を増大させることを特徴とする。

請求項７の発明は、請求項４ないし請求項６のいずれかの発明に係る熱交換システムにおいて、前記第１の熱交換器（１１）は、室外に配置される室外用熱交換器であり、前記第２の熱交換器（１２）は、室内に配置される室内用熱交換器であり、前記制御手段（４０）は、暖房運転中に前記冷却部（２５）付近で結露する可能性が所定レベル以上であると判定される際に、前記第１の熱交換器（１１）のファンの回転速度を増大させることを特徴とする。

請求項８の発明は、請求項４ないし請求項７のいずれかの発明に係る熱交換システムにおいて、前記第１の熱交換器（１１）は、室外に配置される室外用熱交換器であり、前記第２の熱交換器（１２）は、室内に配置される室内用熱交換器であり、前記制御手段（４０）は、暖房運転中に前記冷却部（２５）付近で結露する可能性が所定レベル以上であると判定される際に、前記第２の熱交換器（１２）のファンの回転速度を低減させることを特徴とする。

請求項１ないし請求項８に記載の発明によれば、構造の簡素化による小型化および低コスト化を図りつつ、冷却部付近での結露の発生を有効に防止することが可能である。

特に、請求項２に記載の発明によれば、より小型化が可能となる。

また、請求項３に記載の発明によれば、より構造の簡素化が図れて、より低コスト化が可能となる。

さらに、請求項５、請求項６に記載の発明によれば、特に冷房運転中における結露の発生をより確実に防止できる。

また、請求項７、請求項８に記載の発明によれば、特に暖房運転中における結露の発生をより確実に防止できる。

以下、本発明の第１の実施形態を図面に基づいて説明すると、図１は、熱交換システムの一例としての空調システム１を示している。

この空調システム１は、室外用熱交換器１１、室内用熱交換器１２、圧縮機１３、切換弁１４、電子膨張弁１５を備えており、冷凍サイクルを形成する。また、この空調システム１は、室内を冷房する冷房運転と室内を暖房する暖房運転との両方が可能とされている。なお、図１では、冷房運転中における冷媒の流路および流れの向きが実線矢印で示されており、暖房運転中における冷媒の流路（一部）および流れの向きが点線矢印で示されている。他の実施形態の説明で用いられる図面についても同様である。

室外用熱交換器１１は、室外に設けられる熱交換器である。室外用熱交換器１１は、冷房運転中には凝縮器として機能し、暖房運転中には蒸発器として機能する。

室内用熱交換器１２は、室内に設けられる熱交換器である。室内用熱交換器１２は、冷房運転中には蒸発器として動作し、暖房運転中には凝縮器として機能する。

圧縮機１３は、室外用熱交換器１１と室内用熱交換器１２との間に設けられて、冷媒を圧縮する。具体的には、圧縮機１３は、室外用熱交換器１１と室内用熱交換器１２とを結ぶ２つの経路ＰＴ１，ＰＴ２のうち一方の経路ＰＴ１上に設けられる。

切換弁１４は、経路ＰＴ１上に設けられ、圧縮機１３の吐出側１３ａを室外用熱交換器１１および室内用熱交換器１２のいずれに接続するかを選択する。具体的には、冷房運転中には圧縮機１３の吐出側１３ａが室外用熱交換器１１に接続され、暖房運転中には圧縮機１３の吐出側１３ａが室内用熱交換器１２に接続される。これにより、冷房運転中と暖房運転中とで冷媒の流れの向きが切り換えられる。

電子膨張弁１５は、室外用熱交換器１１と室内用熱交換器１２との間で、２つの経路ＰＴ１，ＰＴ２のうち圧縮機１３が配置された経路ＰＴ１とは反対側の経路ＰＴ２上に設けられる。電子膨張弁１５は、本システムにおける冷凍サイクルの膨張機構として機能する。

電子膨張弁１５は、弁開度（換言すれば絞り量）の調整が可能な開閉式膨張弁である。即ち、電子膨張弁１５は、電子的制御によって弁開度の調整が可能とされている。

本実施形態においては、電子膨張弁１５は、コイル１６に対する通電により正逆回転制御されるロータ１７に装着されたニードル１８を備えており、このニードル１８は、太径部１８ａと細径部１８ｂとを軸方向に有している。

また、ニードル１８の周囲を囲繞して筒状のハウジング１９が備えられており、ハウジング１９内は、仕切壁１９ａ，１９ｂによりニードル１８の軸方向に３室に区画されている。即ち、天井壁１９ｃと第１の仕切壁１９ａとにより第１区画室２０ａが形成され、第１の仕切壁１９ａと第２の仕切壁１９ｂとにより第２区画室２０ｂが形成され、第２の仕切壁１９ｂと底壁部１９ｄとにより第３区画室２０ｃが形成されている。

さらに、第１の仕切壁１９ａに形成されると共にニードル１８の細径部１８ｂが遊挿された弁孔と、ニードル１８の太径部１８ａにおける細径部１８ｂ側端部に形成されたテーパ部とにより、第１絞り部２１ａが構成されている。また、ニードル１８の細径部１８ｂは、第２の仕切壁１９ｂを略気密状に嵌通されており、細径部１８ｂの先端部のテーパ部と、ハウジング１９の底壁部１９ｄに形成された弁孔とにより、第２絞り部２１ｂが構成されている。そして、ニードル１８の軸方向制御により、第１絞り部２１ａや第２絞り部２１ｂの弁開度がそれぞれ調整可能とされ、ここに電子膨張弁１５は２段絞り構造とされている。

そして、ハウジング１９の第１区画室２０ａの一側に形成された第１流路２２ａに、室外用熱交換器１１からの経路ＰＴ２が接続され、第３区画室２０ｃにおける底壁部１９ｄに形成された弁孔に連通する第２流路２２ｂに、室内用熱交換器１２からの経路ＰＴ２が接続されている。

また、この空調システム１は、副次的な冷却対象物を冷却する冷却ジャケット（冷却部）２５を備えている。この冷却ジャケット２５は、ハウジング１９の第２区画室２０ｂの一側に形成された第３流路２２ｃと、第３区画室２０ｃの一側に形成された第４流路２２ｄとに接続されており、第１絞り部２１ａと第２絞り部２１ｂとの間に位置されると共に冷凍サイクルにおける主経路（分岐経路ではない）である経路ＰＴ２上に設けられた構造とされている。副次的な冷却対象物３０としては、例えば、室外に設けられたパワーモジュール（圧縮機１３のモータを駆動するインバータ回路を含む）等を採用することができる。

さらに、空調システム１は、結露センサ（湿度センサ）３５および制御部４０をさらに備える。

結露センサ３５は、冷却ジャケット２５の表面に設置され、当該設置位置付近の相対湿度を検出する。ただし、これに限定されず、結露センサ３５を冷却対象物３０の表面等に設置してもよい（図１の破線参照）。

制御部４０は、電子膨張弁１５の弁開度、圧縮機１３におけるモータの回転速度、室外用熱交換器１１のファンの回転速度、および室内用熱交換器１２のファンの回転速度等を変更することが可能である。

次に、この空調システム１において、まず冷房運転中の動作について説明する。

冷房運転中においては、冷媒が経路ＰＴ１を通って室内用熱交換器１２から室外用熱交換器１１へ向けて流れた後、今度は反対側の経路ＰＴ２を通って逆向き、即ち室外用熱交換器１１から室内用熱交換器１２へ向けて流れる。

具体的には、冷房運転中には、室内用熱交換器１２は蒸発器として機能し、低温低圧の略液体状の冷媒が室内用熱交換器１２で室内の熱を吸収して蒸発し、低温低圧のガスになる。低温低圧のガス状の冷媒は、圧縮機１３で圧縮されて高温高圧のガスになり、経路ＰＴ１を通って室外用熱交換器１１へ向けて流れる。その後、当該冷媒は、室外用熱交換器１１で熱を室外に放出して凝縮され高温高圧の液体になり、経路ＰＴ２から電子膨張弁１５の第１流路２２ａを通じて第１区画室２０ａに案内され、第１区画室２０ａに案内された冷媒は、第１絞り部２１ａで第１段階の膨張がなされる。この第１段階の膨張により、冷媒は温度と圧力が所定量降下される。

第１段階の膨張を終えた冷媒は、第２区画室２０ｂ、第３流路２２ｃを通じて冷却ジャケット２５に案内され、その後、第４流路２２ｄから第３区画室２０ｃに戻され、第２絞り部２１ｂで第２段階の膨張がなされる。この第２段階の膨張により、冷媒はさらに温度と圧力が降下され、ここに低温低圧の若干ガスが混ざった略液体状となり、その後、第２流路２２ｂ、経路ＰＴ２を通じて室内用熱交換器１２へと到達する。そして、以上のような動作が循環的に行われる。

ここにおいて、経路ＰＴ２上における冷媒は、電子膨張弁１５における第１絞り部２１ａと第２絞り部２１ｂにより２段階の膨張がなされる。具体的には、冷房運転中には室外用熱交換器１１で凝縮された冷媒が第１絞り部２１ａで膨張して、冷却ジャケット２５を通過した後に、さらに、第２絞り部２１ｂでも膨張して室内用熱交換器１２へと到達する。この際、第１絞り部２１ａから第２絞り部２１ｂに至るまでの間を流れる冷媒によって冷却ジャケット２５が冷却され、当該冷却ジャケット２５に設けられた副次的な冷却対象物３０が冷却される。

次に暖房運転中の動作について説明する。

暖房運転中においては、冷媒が経路ＰＴ１を通って室外用熱交換器１１から室内用熱交換器１２へ向けて流れた後、今度は反対側の経路ＰＴ２を通って逆向き、即ち、室内用熱交換器１２から室外用熱交換器１１へ向けて流れる。

具体的には、暖房運転中には、室外用熱交換器１１が蒸発器として機能し、低温低圧の略液体状の冷媒が室外用熱交換器１１で室外の熱を吸収して蒸発し、低温低圧のガスになる。低温低圧のガス状の冷媒は、圧縮機１３で圧縮されて高温高圧のガスになり、経路ＰＴ１を通って室内用熱交換器１２へ流れる。その後、当該冷媒は、室内用熱交換器１２で熱を室内に放出して凝縮され高温高圧の液体になり、経路ＰＴ２から電子膨張弁１５の第２流路２２ｂから第２絞り部２１ｂを通じて第３区画室２０ｃに案内される。そして、高温高圧の冷媒は、第２絞り部２１ｂで第１段階の膨張がなされ、この第１段階の膨張により、冷媒は温度と圧力が所定量降下される。

第１段階の膨張を終えた冷媒は、第３区画室２０ｃ、第４流路２２ｄを通じて冷却ジャケット２５に案内され、その後、第３流路２２ｃから第２区画室２０ｂに戻され、第１絞り部２１ａで第２段階の膨張がなされる。この第２段階の膨張により、冷媒はさらに温度と圧力が降下され、ここに低温低圧の若干ガスが混ざった略液体状となり、その後、第１区画室２０ａ、第１流路２２ａ、経路ＰＴ２を通じて室外用熱交換器１１へと到達する。そして、以上のような動作が循環的に行われる。

ここにおいて、経路ＰＴ２上における冷媒は、電子膨張弁１５における第２絞り部２１ｂと第１絞り部２１ａにより２段階の膨張がなされる。具体的には、暖房運転中には室内用熱交換器１２で凝縮された冷媒が第２絞り部２１ｂで膨張して、冷却ジャケット２５を通過した後に、さらに、第１絞り部２１ａでも膨張して室外用熱交換器１１へと到達する。この際、第２絞り部２１ｂから第１絞り部２１ａに至るまでの間を流れる冷媒によって冷却ジャケット２５が冷却され、当該冷却ジャケット２５に設けられた副次的な冷却対象物３０が冷却される。

上記のような冷房運転中および暖房運転中のいずれの動作においても、冷媒は、経路ＰＴ２において電子膨張弁１５を通過する際に２段階で膨張する。そして、冷媒の膨張に伴って、当該冷媒の圧力が低下すると共に当該冷媒の温度も低下する。

そのため、例えば冷房運転中に電子膨張弁１５の第１絞り部２１ａから流出して電子膨張弁１５の第２絞り部２１ｂへ流入するまでの間の冷媒の圧力および温度Ｔ１は、第１絞り部２１ａへの流入前の高温高圧冷媒の圧力および温度と、第２絞り部２１ｂからの流出後の低温低圧冷媒の圧力および温度との中間圧力および中間温度となる。この際、冷媒の挙動としては、第１絞り部２１ａと第２絞り部２１ｂとの開度が同じであれば、冷媒が液体の場合は圧力降下が小さく、液体中に気泡が発生するにつれて、急激に圧力降下が増加していくという性質により、中間圧力は低圧側よりも高圧側に近い圧力となり、従ってその中間温度も低温側よりも高温側に近い温度となるため、当該冷媒の温度Ｔ１が露点以下にまで低下することを効果的に回避し、冷却ジャケット２５付近での結露の発生を有効に防止することができる。

また、暖房運転中に電子膨張弁１５の第２絞り部２１ｂから流出して電子膨張弁１５の第１絞り部２１ａへ流入するまでの間の冷媒の圧力および温度Ｔ２は、第２絞り部２１ｂへの流入前の高温高圧冷媒の圧力および温度と、第１絞り部２１ａからの流出後の低温低圧冷媒の圧力および温度との中間圧力および中間温度となる。この際においても上記同様、冷媒の挙動としては、第１絞り部２１ａと第２絞り部２１ｂとの開度が同じであれば、、冷媒が液体の場合は圧力降下が小さく、液体中に気泡が発生するにつれて、急激に圧力降下が増加していくという性質により、中間圧力は低圧側よりも高圧側に近い圧力となり、従ってその中間温度も低温側よりも高温側に近い温度となるため、当該冷媒の温度Ｔ２が露点以下にまで低下することを効果的に回避し、冷却ジャケット２５付近での結露の発生を有効に防止することができる。

以上のように、冷房運転中および暖房運転中のいずれにおいても、電子膨張弁１５における第１絞り部２１ａと第２絞り部２１ｂとの両者間を流れる冷媒の温度Ｔ１，Ｔ２が高温高圧冷媒の温度と低温低圧冷媒の温度との中間温度であり、しかも、低温低圧冷媒の温度側よりも高温高圧冷媒の温度側により近い温度となるため、冷房運転中および暖房運転中のいずれにおいても、当該冷媒の温度Ｔ１，Ｔ２が露点以下にまで低下することを回避し、冷却ジャケット２５付近での結露がより発生し難く、ここに、結露の発生をより有効に防止することができる。

また、電子膨張弁１５は、弁開度が制御可能な可変絞り構造であるため、絞り部２１ａ，２１ｂの開度調整により、冷却ジャケット２５における温度調整が容易に行え、冷却ジャケット２５付近における結露をより確実に防止することが可能である。

より具体的には、空調システム１の制御部４０において、結露センサ３５によって計測された冷却ジャケット２５付近の相対湿度に応じて、電子膨張弁１５の弁開度を変更することができる。

例えば、冷房運転中において、結露センサ３５によって計測された相対湿度が高くなるにつれて、電子膨張弁１５の弁開度を大きくする（換言すれば電子膨張弁１５における第１絞り部２１ａの流量を大きくする）ようにすればよい。これによれば、電子膨張弁１５における第１絞り部２１ａでの減圧量と温度低下とを抑制することによって、上述の中間温度Ｔ１の低下を抑制して、結露の発生をより有効に防止することができる。

また、暖房運転中においても、結露センサ３５によって計測された相対湿度が高くなるにつれて、電子膨張弁１５の弁開度を大きくする（換言すれば電子膨張弁１５における第２絞り部２１ｂの流量を大きくする）ようにすればよい。これによれば、電子膨張弁１５における第２絞り部２１ｂでの減圧量および温度低下が抑制される。従って、上述の中間温度Ｔ２の低下を抑制して、結露の発生をより有効に防止することができる。

このように冷却ジャケット２５が配置される外部環境に応じて、電子膨張弁１５の弁開度を適宜調整制御することにより、効率よく、冷暖房機能が発揮できて、冷却ジャケット２５付近における結露をより確実に防止することが可能となる。

また、この空調システム１においては、電子膨張弁１５が第１絞り部２１ａと第２絞り部２１ｂとの２段絞り構造を備えた構造としているため、従来のような２つの電子膨張弁の機能を単一の電子膨張弁１５で発揮でき、構造の簡素化が図れて小型化が図れると共に低コスト化が図れる。さらに、電子膨張弁１５の制御も単一でよく、制御システムが容易となり、この点からも低コスト化が図れる利点がある。

図２は、第２の実施形態を示しており、前記第１の実施形態と同様構成部分は同一符号を付し、その説明を省略する。

即ち、本実施形態においては、電子膨張弁１５の構造が、第１の実施形態の電子膨張弁１５におけるハウジング１９の第２の仕切壁１９ｂ、第３流路２２ｃおよび第４流路２２ｄを無くした構造とされ、第１の仕切壁１９ａと底壁部１９ｄとの間に、前記第２区画室２０ｂと前記第３区画室２０ｃとを合わせてなる合同区画室２０ｄを形成した構造とされている。

そして、この合同区画室２０ｄの側面に、冷却部としての冷却ジャケット２５が取り付けられた構造とされている。その他の構造は第１の実施形態と同様とされている。

本実施形態は以上のように構成されており、第１の実施形態と同様、冷房運転中および暖房運転中のいずれにおいても、電子膨張弁１５における第１絞り部２１ａと第２絞り部２１ｂとの両者間を流れる冷媒により、冷却ジャケット２５を冷却する方式である。従って、前記同様、冷却ジャケット２５を冷却する冷媒の温度Ｔ１，Ｔ２が高温高圧冷媒の温度と低温低圧冷媒の温度との中間温度であり、しかも、低温低圧冷媒の温度側よりも高温高圧冷媒の温度側により近い温度となるため、冷房運転中および暖房運転中のいずれにおいても、当該冷媒の温度Ｔ１，Ｔ２が露点以下にまで低下することを回避し、冷却ジャケット２５付近での結露がより発生し難く、前記同様、結露の発生をより有効に防止することができる。

そして、第１の実施形態と同様に運転制御することにより、第１の実施形態と同様に効果を奏する。

また、本実施形態においては、ハウジング１９における合同区画室２０ｄの側面に、冷却ジャケット２５を直接的に取り付けて、冷却ジャケット２５を冷却する方式であり、第１の実施形態のような冷却ジャケット２５を冷却するための外部配管が不要となり、構造の簡素化が図れると共に、空調システム１全体としてのより小型化が図れる利点がある。

図３は、第３の実施形態を示しており、前記第１の実施形態と同様構成部分は同一符号を付し、その説明を省略する。

即ち、本実施形態においては、電子膨張弁１５におけるニードル１８の構造が、太径部１８ａのみからなる構造とされ、第１の仕切壁１９ａに形成された弁孔と、該弁孔に遊挿された太径部１８ａとの相互間に形成された隙間部によって、第１絞り部２１ａが構成されており、第１絞り部２１ａは弁開度が一定のいわゆる固定絞り構造とされている。これに対して、太径部１８ａの先端部のテーパ部と、ハウジング１９の底壁部１９ｄに形成された弁孔とにより、いわゆる可変絞り構造の第２絞り部２１ｂが構成されている。そして、電子膨張弁１５は、ニードル１８の軸方向移動により、第２絞り部２１ｂのみの弁開度が調整可能とされた、２段絞り構造とされている。その他の構造は第１の実施形態と同様とされている。

本実施形態は以上のように構成されており、第１の実施形態と同様にして冷媒が循環されることにより、冷房運転や暖房運転がなされる。この際、電子膨張弁１５は一方の第１絞り部２１ａは固定絞り構造であるが、他方の第２絞り部２１ｂは可変絞り構造であるため、第２絞り部２１ｂの開度調整によって、冷却ジャケット２５における温度調整が容易に行え、冷却ジャケット２５付近における結露をより確実に防止することが可能である。

より具体的には、空調システム１の制御部４０において、結露センサ３５によって計測された冷却ジャケット２５付近の相対湿度に応じて、電子膨張弁１５の弁開度を変更することができる。

例えば、冷房運転中において、結露センサ３５によって計測された相対湿度が高くなるにつれて、第２絞り部２１ｂの弁開度を小さくする（換言すれば電子膨張弁１５における流量を小さくする）ようにすればよい。これによれば、冷媒の流量が全体的に小さくなり、第１絞り部２１ａでの減圧量および温度低下が抑制される。従って、上述の中間温度Ｔ１の低下を抑制して、結露の発生を有効に防止することができる。

また、暖房運転中において、結露センサ３５によって計測された相対湿度が高くなるにつれて、第２絞り部２１ｂの弁開度を大きくする（換言すれば電子膨張弁１５における第２絞り部２１ｂの流量を大きくする）ようにすればよい。これによれば、電子膨張弁１５における第２絞り部２１ｂでの減圧量および温度低下が抑制される。従って、上述の中間温度Ｔ２の低下を抑制して、結露の発生をより有効に防止することができる。

このように冷却ジャケット２５が配置される外部環境に応じて、電子膨張弁１５における第２絞り部２１ｂの弁開度を適宜調整制御することにより、効率よく、冷暖房機能が発揮できて、冷却ジャケット２５付近における結露をより確実に防止することが可能となる。

従って、本実施形態においても、第１の実施形態と同様の効果を奏すると共に、特に、第１絞り部２１ａを固定絞り構造としたため、絞り部分の構造をより簡素化できて、より低コスト化を図れる利点がある。

図４は、第４の実施形態を示しており、前記第１の実施形態と同様構成部分は同一符号を付し、その説明を省略する。

即ち、本実施形態においては、電子膨張弁１５におけるニードル１８の構造が、太径部１８ａのみからなる構造とされ、太径部１８ａの先端部のテーパ部と、ハウジング１９の第１の仕切壁１９ａに形成された弁孔とにより、いわゆる可変絞り構造の第１絞り部２１ａが構成されている。そして、第２の仕切壁１９ｂをニードル１８が嵌通せず、第２絞り部２１ｂはハウジング１９の底壁部１９ｄに形成された弁孔による弁開度が一定のいわゆる固定絞り構造とされている。従って、電子膨張弁１５は、ニードル１８の軸方向移動により、第１絞り部２１ａのみの弁開度が調整可能とされた、２段絞り構造とされている。その他の構造は第１の実施形態と同様とされている。

本実施形態は以上のように構成されており、第１の実施形態と同様にして冷媒が循環されることにより、冷房運転や暖房運転がなされる。この際、電子膨張弁１５は一方の第２絞り部２１ｂは固定絞り構造であるが、他方の第１絞り部２１ａは可変絞り構造であるため、第１絞り部２１ａの開度調整によって、冷却ジャケット２５における温度調整が容易に行え、冷却ジャケット２５付近における結露をより確実に防止することが可能である。

より具体的には、空調システム１の制御部４０において、結露センサ３５によって計測された冷却ジャケット２５付近の相対湿度に応じて、電子膨張弁１５の弁開度を変更することができる。

例えば、冷房運転中において、結露センサ３５によって計測された相対湿度が高くなるにつれて、第１絞り部２１ａの弁開度を大きくする（換言すれば電子膨張弁１５における流量を大きくする）ようにすればよい。これによれば、第１絞り部２１ａでの減圧量および温度低下が抑制される。従って、上述の中間温度Ｔ１の低下を抑制して、結露の発生を有効に防止することができる。

また、暖房運転中において、結露センサ３５によって計測された相対湿度が高くなるにつれて、第１絞り部２１ａの弁開度を小さくする（換言すれば電子膨張弁１５における第２絞り部２１ｂの流量を小さくする）ようにすればよい。これによれば、冷媒の流量が全体的に小さくなり、電子膨張弁１５における第２絞り部２１ｂでの減圧量および温度低下が抑制される。従って、上述の中間温度Ｔ２の低下を抑制して、結露の発生をより有効に防止することができる。

このように冷却ジャケット２５が配置される外部環境に応じて、電子膨張弁１５における第２絞り部２１ｂの弁開度を適宜調整制御することにより、効率よく、冷暖房機能が発揮できて、冷却ジャケット２５付近における結露をより確実に防止することが可能となる。

従って、本実施形態においても、第１の実施形態と同様の効果を奏すると共に、特に、第２絞り部２１ｂを固定絞り構造としたため、絞り部分の構造をより簡素化できて、より低コスト化を図れる利点がある。

次に、前記第１の実施形態における変形例としての第５の実施形態について説明する。即ち、第５の実施形態における空調システム１は、第１の実施形態と同様に構成されている。

そしてこの第５の実施形態においては、室外用熱交換器１１および室内用熱交換器１２のファンの回転速度を適宜に変更することによって、より確実に結露の発生を防止する技術を例示する。

第５の実施形態における空調システム１の制御部４０は、結露センサ３５による計測結果に応じて、冷却ジャケット２５付近で結露する可能性が所定レベル以上であるか否かを判定する。具体的には、結露センサ３５によって計測された相対湿度が所定の閾値（例えば９０％）より大きいという条件Ｃ１を満たすときに、結露の可能性が所定レベル以上であると判定すればよい。

そして、制御部４０は、結露の可能性が所定レベル以上であると判定されると、冷却ジャケット２５付近における冷媒の温度が上昇するように、室外用熱交換器１１および室内用熱交換器１２のファンの回転速度を変更する。

具体的には、運転状態（冷房運転中であるのか暖房運転中であるのか）に応じて次のような動作を行えばよい。

まず、冷房運転時の動作について説明する。

図５に示すように、冷房運転中に冷却ジャケット２５付近で結露する可能性が所定レベル以上であると判定されるときには、室外用熱交換器１１のファンの回転速度を低減させればよい。例えば、室外用熱交換器１１のファンの回転速度Ｖ１を所定量ΔＶ低減させればよい（−ΔＶ）。これによれば、室外用熱交換器１１における外部への熱放出の低減によって冷媒温度が比較的高くなるため、冷房運転中における冷却ジャケット２５付近での結露の発生をより確実に防止することができる。

また、「室外用熱交換器１１のファンの回転速度の低減」に代えて、室内用熱交換器１２のファンの回転速度を増大させるようにしてもよい。例えば、冷房運転中に冷却ジャケット２５付近で結露する可能性が所定レベル以上であると判定されるときには、室内用熱交換器１２のファンの回転速度Ｖ２を所定量ΔＶ増大させる（＋ΔＶ）ようにしてもよい。これによれば、室内用熱交換器１２における室内からの吸熱量の増大によって冷媒温度が比較的高くなるため、冷房運転中における冷却ジャケット２５付近での結露の発生をより確実に防止することができる。

あるいは、冷房運転中に冷却ジャケット２５付近で結露する可能性が所定レベル以上であると判定されるときには、「室外用熱交換器１１のファンの回転速度の低減」と「室内用熱交換器１２のファンの回転速度の増大」との双方を行うようにしてもよい。

次に、暖房運転時の動作について説明する。

図６に示すように、暖房運転中に冷却ジャケット２５付近で結露する可能性が所定レベル以上であると判定されるときには、室外用熱交換器１１のファンの回転速度を増大させればよい。例えば、室外用熱交換器１１のファンの回転速度Ｖ１を所定量ΔＶ増大させる（＋ΔＶ）。これによれば、室外用熱交換器１１における外部からの吸熱量の増大によって冷媒温度が比較的高くなるため、暖房運転中における冷却ジャケット２５付近での結露の発生をより確実に防止することができる。

また、「室外用熱交換器１１のファンの回転速度の増大」に代えて、室内用熱交換器１２のファンの回転速度を低減させるようにしてもよい。例えば、暖房運転中に冷却ジャケット２５付近で結露する可能性が所定レベル以上であると判定されるときには、室内用熱交換器１２のファンの回転速度Ｖ２を所定量ΔＶ減少させる（−ΔＶ）ようにしてもよい。これによれば、室内用熱交換器１２における室内への放熱量の減少によって冷媒温度が比較的高くなるため、暖房運転中における冷却ジャケット２５付近での結露の発生をより確実に防止することができる。

あるいは、暖房運転中に冷却ジャケット２５付近で結露する可能性が所定レベル以上であると判定されるときには、「室外用熱交換器１１のファンの回転速度の増大」と「室内用熱交換器１２のファンの回転速度の低減」との双方を行うようにしてもよい。

上記第５の実施形態では、第１の実施形態においてさらに室外用熱交換器１１および室内用熱交換器１２の少なくとも一方のファンの回転速度を変更する場合を例示したが、これに限定されない。例えば、第２ないし第４の実施形態において、第５の実施形態の思想を同様に適用するようにしてもよい。

また、上記第５の実施形態においては、冷却ジャケット２５付近で結露する可能性が所定レベル以上であると判定されるときには、室外用熱交換器１１および／または室内用熱交換器１２のファンの回転速度を所定量ΔＶ変更する場合を例示したが、これに限定されない。例えば、結露の可能性を複数の段階に区分して評価し、各段階に応じて回転速度の変更量が異なるようにしてもよい。より詳細には、結露の可能性が高くなるにつれて、回転速度の変更量を大きくするようにしてもよい。これによれば、結露の発生をより確実に防止することができる。

また、上記第１の実施形態等においては、結露の可能性を考慮することなく、結露センサ３５によって計測された相対湿度に応じて、電子膨張弁１５の弁開度を変更する場合を例示したが、これに限定されない。例えば、結露の可能性が所定レベル以上であると判定されるときに、電子膨張弁１５の弁開度を変更するようにしてもよい。

また、上記各実施形態においては、冷却ジャケット２５付近に結露センサ３５を配置して、結露の可能性が所定レベル以上であるか否かを判定する場合を例示しているが、これに限定されない。例えば、次のような態様を採用してもよい。

具体的には、室外気温センサと室外湿度センサとを室外用熱交換器１１付近に設置し、当該室外気温センサによる測定温度と当該室外湿度センサによる測定湿度とに基づいて外気の露点温度を算出すると共に、冷却ジャケット２５付近（例えば冷却対象物３０の表面）に温度センサをさらに設置して冷却ジャケット２５付近の温度を測定する。そして、冷却ジャケット２５付近の測定温度が外気の露点温度よりも低いときに、結露の可能性が所定レベル以上であると判定するようにしてもよい。

なお、このような構成において、室外湿度センサを設けることなく、外気の相対湿度を所定値（例えば９０％）として仮定し、外気湿度の当該仮定値と外気温度の測定値とを用いて露点温度を算出するようにしてもよい。

また、各実施形態において、空調システム１を例示しているが、空調システム１に限らず、その他の熱交換システムであってもよい。

本発明の第１の実施形態に係る空調システムを示す概念図である。 第２の実施形態に係る空調システムを示す概念図である。 第３の実施形態に係る空調システムを示す概念図である。 第４の実施形態に係る空調システムを示す概念図である。 冷房運転中におけるファン速度の変更の様子を示す図である。 暖房運転中におけるファン速度の変更の様子を示す図である。

符号の説明

１ 空調システム
１１ 室外用熱交換器
１２ 室内用熱交換器
１３ 圧縮機
１４ 切換弁
１５ 電子膨張弁
１９ ハウジング
２１ａ 第１絞り部
２１ｂ 第２絞り部
２５ 冷却ジャケット
３０ 冷却対象物
４０ 制御部

Claims (8)

1. 第１の熱交換器（１１）と、第２の熱交換器（１２）と、第１の熱交換器（１１）と第２の熱交換器（１２）とを結ぶ２つの経路のうち一方の経路である第１の経路（ＰＴ１）上に設けられると共に冷媒を圧縮する圧縮機（１３）と、第１の熱交換器（１１）と第２の熱交換器（１２）とを結ぶ２つの経路のうち圧縮機（１３）が配置された経路とは反対側の経路である第２の経路（ＰＴ２）上に設けられると共に弁開度が制御可能な電子膨張弁（１５）と、第２の経路（ＰＴ２）上に設けられると共に冷却対象物（３０）を冷却する冷却部（２５）とを備えた熱交換システムにおいて、
   前記電子膨張弁（１５）に第１絞り部（２１ａ）と第２絞り部（２１ｂ）が備えられ、第１絞り部（２１ａ）と第２絞り部（２１ｂ）間の経路に位置する前記冷媒で前記冷却部（２５）が冷却されることを特徴とする熱交換システム。
2. 請求項１に記載の熱交換システムにおいて、
   前記冷却部（２５）が、前記第１絞り部（２１ａ）と前記第２絞り部（２１ｂ）間に位置する前記電子膨張弁（１５）のハウジング（１９）外面に取り付けられたことを特徴とする熱交換システム。
3. 請求項１または請求項２に記載の熱交換システムにおいて、
   前記第１絞り部（２１ａ）と前記第２絞り部（２１ｂ）とのいずれか一方の弁開度が可変で、他方の弁開度は一定とされていることを特徴とする熱交換システム。
4. 請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の熱交換システムにおいて、
   前記冷却部（２５）付近で結露する可能性が所定レベル以上であると判定される際に、前記第１の熱交換器（１１）および前記第２の熱交換器（１２）の少なくとも一方のファンの回転速度を変更する制御手段（４０）をさらに備えることを特徴とする熱交換システム。
5. 請求項４に記載の熱交換システムにおいて、
   前記第１の熱交換器（１１）は、室外に配置される室外用熱交換器であり、
   前記第２の熱交換器（１２）は、室内に配置される室内用熱交換器であり、
   前記制御手段（４０）は、冷房運転中に前記冷却部（２５）付近で結露する可能性が所定レベル以上であると判定される際に、前記第１の熱交換器（１１）のファンの回転速度を低減させることを特徴とする熱交換システム。
6. 請求項４または請求項５に記載の熱交換システムにおいて、
   前記第１の熱交換器（１１）は、室外に配置される室外用熱交換器であり、
   前記第２の熱交換器（１２）は、室内に配置される室内用熱交換器であり、
   前記制御手段（４０）は、冷房運転中に前記冷却部（２５）付近で結露する可能性が所定レベル以上であると判定される際に、前記第２の熱交換器（１２）のファンの回転速度を増大させることを特徴とする熱交換システム。
7. 請求項４ないし請求項６のいずれかに記載の熱交換システムにおいて、
   前記第１の熱交換器（１１）は、室外に配置される室外用熱交換器であり、
   前記第２の熱交換器（１２）は、室内に配置される室内用熱交換器であり、
   前記制御手段（４０）は、暖房運転中に前記冷却部（２５）付近で結露する可能性が所定レベル以上であると判定される際に、前記第１の熱交換器（１１）のファンの回転速度を増大させることを特徴とする熱交換システム。
8. 請求項４ないし請求項７のいずれかに記載の熱交換システムにおいて、
   前記第１の熱交換器（１１）は、室外に配置される室外用熱交換器であり、
   前記第２の熱交換器（１２）は、室内に配置される室内用熱交換器であり、
   前記制御手段（４０）は、暖房運転中に前記冷却部（２５）付近で結露する可能性が所定レベル以上であると判定される際に、前記第２の熱交換器（１２）のファンの回転速度を低減させることを特徴とする熱交換システム。

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