JP2014122724A - 空気調和装置及び冷凍装置 - Google Patents

Abstract

【課題】発熱部品からの熱が冷媒に伝達する際の熱抵抗を低減することができる空気調和装置及び冷凍装置を得る。
【解決手段】圧縮機１、利用側熱交換器３、膨張弁４、及び熱源側熱交換器５が冷媒配管で接続され、冷媒を循環させる冷媒回路と、外形の一部が平面状に形成された発熱部品８を有し、少なくとも圧縮機１を駆動する制御回路７と、外形の一部が平面状に形成され、内部に冷媒が流通する伝熱器６と、を備え、発熱部品８と伝熱器６とが面接触したものである。
【選択図】図３

Description

本発明は、冷媒を循環させる冷媒回路を備えた空気調和装置及び冷凍装置に関するものである。

従来の技術においては、被冷却部としての伝熱板と、この伝熱板に面接触する冷却ジャケットとを備え、冷却ジャケットに形成された半円弧状の溝に冷媒配管が圧入される冷媒冷却構造が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１１−０９９５７７号公報（段落［００６５］〜［００６７］、図９）

上記特許文献１に記載の技術では、被冷却部（発熱部品）に面接触する冷却ジャケットに、冷媒配管を圧入することで、冷却ジャケットと冷媒配管とを組み合わせ、冷媒回路の冷媒によって被冷却部を冷却している。
しかし、冷媒ジャケットを介して熱が伝達するため熱抵抗が増大する、という問題点があった。特に、冷媒ジャケットと冷媒配管とが異種金属である場合には、接触部分で発生する電食を防止するため、冷媒配管を樹脂等で被覆する必要があり、さらに熱抵抗が増大する、という問題点があった。
また、冷媒ジャケットに冷媒配管を圧入するために半円弧状の溝を形成するとともに、冷媒ジャケットを被冷却部に固定するための固定手段等が必要となる。このため、冷却構造が大型化、複雑化し、製造コストが向上する、という問題点があった。

また、冷媒を循環させる冷媒回路を備えた空気調和装置及び冷凍装置においては、発熱部品からの熱を有効利用して、効率及び性能を向上することが望まれている。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、第１の目的は、発熱部品からの熱が冷媒に伝達する際の熱抵抗を低減することができる空気調和装置及び冷凍装置を得るものである。
第２の目的は、発熱部品からの熱を有効利用して、効率及び性能を向上することができる空気調和装置及び冷凍装置を得るものである。
第３の目的は、発熱部品からの熱を冷媒に伝達するための構成を簡素化することができ、製造コストを低減することができる空気調和装置及び冷凍装置を得るものである。

本発明に係る空気調和装置は、圧縮機、利用側熱交換器、絞り装置、及び熱源側熱交換器が冷媒配管で接続され、冷媒を循環させる冷媒回路と、外形の一部が平面状に形成された発熱部品を有し、少なくとも前記圧縮機を駆動する制御回路と、外形の一部が平面状に形成され、内部に前記冷媒が流通する伝熱器と、を備え、前記発熱部品と前記伝熱器とが面接触したことを特徴とする。

本発明は、発熱部品からの熱が冷媒に伝達する際の熱抵抗を低減することができる。また、発熱部品からの熱を有効利用して、効率及び性能を向上することができる。また、発熱部品からの熱を冷媒に伝達するための構成を簡素化することができ、製造コストを低減することができる。

本発明の実施の形態１における空気調和装置の冷媒回路図である。 本発明の実施の形態１における制御回路７の構成の一部を示す図である。 本発明の実施の形態１における伝熱器６及び発熱部品８の構成を示す図である。 本発明の実施の形態１における冷媒回路の暖房運転時の冷媒の流れを示す図である。 本発明の実施の形態１における冷媒回路の冷房運転時の冷媒の流れを示す図である。 本発明の実施の形態１における冷媒回路のＰ−ｈ線図である。 本発明の実施の形態２における伝熱器６及び発熱部品８の配置例を説明する図である。 本発明の実施の形態２における伝熱器６及び発熱部品８の他の配置例を説明する図である。 本発明の実施の形態３における空気調和装置の冷媒回路図である。 本発明の実施の形態４における伝熱器４０の構成を示す図である。 本発明の実施の形態４における空気調和装置の冷媒回路図である。 本発明の実施の形態５における空気調和装置の冷媒回路図である。 本発明の実施の形態６における空気調和装置の冷媒回路図である。 本発明の実施の形態７における空気調和装置の冷媒回路図である。 本発明の実施の形態７における空気調和装置の除霜運転時の冷媒回路図である。 本発明の実施の形態７における冷媒回路のＰ−ｈ線図である。 本発明の実施の形態８における空気調和装置の冷媒回路図である。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１における空気調和装置の冷媒回路図である。
図１に示すように、空気調和装置は、圧縮機１、四方弁２、利用側熱交換器３、膨張弁４、及び熱源側熱交換器５が、冷媒配管で接続され冷媒を循環させる冷媒回路を備えている。
また、空気調和装置は、制御回路７を備えている。制御回路７は、圧縮機１、四方弁２、膨張弁４等を制御する。
なお、圧縮機１、四方弁２、利用側熱交換器３、制御回路７は、室外機に搭載されている。利用側熱交換器３、膨張弁４は、室内機に搭載されている。

なお、四方弁２は、本発明における「切替装置」に相当する。
また、膨張弁４は、本発明における「絞り装置」に相当する。

四方弁２は、冷媒回路内の冷媒の流れる方向を切り替えることで、暖房運転、冷房運転の切り替えを行う。なお、冷房専用または暖房専用の空気調和装置とする場合には四方弁２を省略しても良い。
利用側熱交換器３は、例えば伝熱管と多数のフィンにより構成されたフィンアンドチューブ型熱交換器により構成される。利用側熱交換器３は、冷房運転時には冷媒の蒸発器として機能し、暖房運転時には冷媒の凝縮器として機能する。
熱源側熱交換器５は、例えば伝熱管と多数のフィンにより構成されたフィンアンドチューブ型熱交換器により構成される。熱源側熱交換器５は、冷房運転時には、冷媒の熱により空気等を加熱する凝縮器として機能し、暖房運転時には、冷媒を蒸発させその際の気化熱により空気等を冷却する蒸発器として機能する。
圧縮機１は、運転容量を可変することが可能な圧縮機であり、例えば、インバータにより制御されるモータによって駆動される容積式圧縮機から構成されている。圧縮機１は、蒸発器から排出された冷媒を圧縮し、高温にして凝縮器に供給する。
膨張弁４は、例えば電子膨張弁により構成され、開度が設定されることで冷媒流量を調整し、冷媒を減圧して膨張させるものである。膨張弁４は、凝縮器から排出された冷媒を膨張させ、低温にして蒸発器に供給する。

また、空気調和装置は、内部に冷媒が流通する伝熱器６を備えている。この伝熱器６は、制御回路７が有する発熱部品８と接触し、発熱部品８からの熱を冷媒に伝熱する。本実施の形態１における伝熱器６は、圧縮機１の吸入側の冷媒配管に設けられている。伝熱器６の内部には、蒸発器から排出されて圧縮機１へ吸入される冷媒が流通する。詳細は後述する。

ここで、発熱部品８（熱損失器）の一例について説明する。
図２は、本発明の実施の形態１における制御回路７の構成の一部を示す図である。
図２に示すように、制御回路７は、圧縮機１を駆動する構成として、整流回路部１００、昇圧回路部１０１、及びインバータ回路部１０２を備えている。

整流回路部１００は、整流ダイオードをブリッジ接続して構成され、電源からの交流電圧を整流して昇圧回路部１０１に供給する。
昇圧回路部１０１は、リアクトル、スイッチング素子、及びダイオードにより構成される。昇圧回路部１０１は、スイッチング素子のＯＮ期間にリアクトルに電流を流し込み、ＯＦＦ期間にリアクトルに蓄えられたエネルギーを、ダイオードを介して出力することで整流回路部１００からの直流電圧を昇圧して出力する。昇圧回路部１０１の出力は平滑コンデンサにより平滑されてインバータ回路部１０２に供給される。
インバータ回路部１０２は、スイッチング素子を各々ブリッジ接続して構成され、例えば、ＰＷＭ制御を行い、入力された直流電圧を任意電圧、任意周波数の交流に変換することで、圧縮機１のモータを駆動して、圧縮機１の回転速度を可変する。

インバータ回路部１０２の各スイッチング素子（逆流防止ダイオードを含む）は、１つのパッケージに内蔵されて半導体モジュールを構成している。半導体モジュールの外形は例えば金属製である。このような半導体モジュールは、圧縮機１の運転時には通電に伴うジュール熱により発熱するため、発熱部品８を構成する。例えば、Ｓｉによって形成された半導体モジュールでは、通電に伴うジュール熱の放熱が十分でない場合には温度が１００℃を超える場合もある。

なお、インバータ回路部１０２の各スイッチング素子、及び半導体モジュールは、本発明における「パワー素子」に相当する。

なお、整流回路部１００の各ダイオードを１つのパッケージに内蔵して半導体モジュールを構成しても良い。また、昇圧回路部１０１のスイッチング素子及びダイオードを１つのパッケージに内蔵して半導体モジュールを構成しても良い。
なお、半導体モジュールを構成せずに、各素子を基板等に個別に配置するようにしても良い。この場合には、通電により発熱する素子が発熱部品８を構成する。

なお、上記の説明では圧縮機１を駆動する構成を説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。制御回路７の内部に配置され、通電によって発熱する任意の部品を発熱部品８としても良い。

次に、伝熱器６と発熱部品８とが接触する構造について説明する。
図３は、本発明の実施の形態１における伝熱器６及び発熱部品８の構成を示す図である。なお、図３においては、伝熱器６の冷媒流通方向に直交する断面を示している。
伝熱器６は、例えばアルミニウム製であり、断面が扁平形状を有する扁平管により構成されている。この伝熱器６は、長尺側の外形が平面状に形成されている。また、伝熱器６の内部には複数の冷媒流路６ａが形成されており、冷媒配管と接続されて、冷媒回路における冷媒が流通する。
発熱部品８は、外形の一部が平面状に形成されている。例えば発熱部品８が半導体モジュールによって構成される場合、回路基板への接合部とは反対面（図３の下側）が平面状に形成されている。

伝熱器６と発熱部品８とは、それぞれの平面が面接触している。なお、伝熱器６と発熱部品８との固定は、例えば、伝熱フィラーが混練された伝熱性接着剤等を用いて固定する。
なお、伝熱器６と発熱部品８との固定方法は、上記に限定されず、制御回路７の筐体または発熱部品８が搭載された回路基板に、伝熱器６を、結束バンドまたはビスなどの固定部材等によって固定しても良い。

なお、伝熱器６と発熱部品８とが面接触する面は、完全な平面に限定されるものではない。例えば、伝熱器６及び発熱部品８の一方に凹部形状、他方に凸部形状を形成してこれらが嵌合することで位置決めするようにしても良い。また、伝熱器６と発熱部品８とが面接触する面が湾曲していても良い。また、接触面の断面形状が、のこぎり状または波形状であっても良い。即ち、本発明における「平面状」は、完全な平面に限定されず、伝熱器６と発熱部品８とが面接触する任意の形状を含むものである。

次に、空気調和装置の運転動作について説明する。
図４は、本発明の実施の形態１における冷媒回路の暖房運転時の冷媒の流れを示す図である。
図５は、本発明の実施の形態１における冷媒回路の冷房運転時の冷媒の流れを示す図である。
図６は、本発明の実施の形態１における冷媒回路のＰ−ｈ線図である。なお、図６の点（ａ）〜点（ｅ）は、図４及び図５の同じ記号を付した部分での冷媒の状態を示す。

（暖房運転）
まず、暖房運転の動作について説明する。
四方弁２は、図４の実線方向に接続される。この場合、冷媒の流れは以下のようになる。
圧縮機１を駆動すると、高温、高圧のガス冷媒が圧縮機１から吐出され（点（ｂ））、四方弁２を介して利用側熱交換器３へ流入する。利用側熱交換器３へ流入した高温の冷媒は、利用側熱交換器３で周囲室内空気と熱交換し、凝縮、液化して暖房を行う（点（ｃ））。利用側熱交換器３を流出した冷媒は膨張弁４で低圧に絞られ、低温、低圧の気液二相状態または液相状態の冷媒となり（点（ｄ））、熱源側熱交換器５へ流入する。
熱源側熱交換器５に流入した冷媒は、熱源側熱交換器５で周囲室外空気と熱交換して蒸発、気化し、ガス冷媒となる（点（ｅ））。熱源側熱交換器５を流出したガス冷媒は、四方弁２を介し、伝熱器６へ流入する。
伝熱器６に流入したガス冷媒は、制御回路７の発熱部品８と熱交換する。ここで、伝熱器６の内部には複数の冷媒流路６ａを設けているので、伝熱器６内の冷媒と伝熱器６表面間の熱抵抗が低くなり、伝熱器６の外表面温度が冷媒温度に応じた温度となる。
伝熱器６によって発熱部品８と熱交換した冷媒は、過熱度の付いたガス冷媒となり（点（ａ））、圧縮機１に吸入される。
このような暖房運転により、互いに伝熱器６と発熱部品８とが面接触し、伝熱器６と発熱部品８との間で熱交換が行われる。これにより、発熱部品８からのジュール熱による熱エネルギー（熱損失エネルギー）が、冷媒回路の冷媒に伝達される。

（冷房運転）
次に、冷房運転の動作について説明する。
四方弁２は、図５の実線方向に接続される。この場合、冷媒の流れは以下のようになる。
圧縮機１を駆動すると、高温、高圧のガス冷媒が圧縮機１から吐出され（点（ｂ））、四方弁２を介して熱源側熱交換器５へ流入する。熱源側熱交換器５へ流入した高温の冷媒は、熱源側熱交換器５で周囲室外空気と熱交換し、凝縮、液化して、低温、高圧の液冷媒となる（点（ｃ））。熱源側熱交換器５を流出した冷媒は膨張弁４で低圧に絞られ、低温、低圧の気液二相状態または液相状態の冷媒となり（点（ｄ））、利用側熱交換器３へ流入する。
利用側熱交換器３に流入した冷媒は、利用側熱交換器３で周囲室内空気と熱交換して蒸発、気化し冷房を行う（点（ｅ））。利用側熱交換器３を流出したガス冷媒は、四方弁２を介し、伝熱器６へ流入する。
伝熱器６に流入したガス冷媒は、制御回路７の発熱部品８と熱交換する。ここで、伝熱器６の内部には複数の冷媒流路６ａを設けているので、伝熱器６内の冷媒と伝熱器６表面間の熱抵抗が低くなり、伝熱器６の外表面温度が冷媒温度に応じた温度となる。
伝熱器６によって発熱部品８と熱交換した冷媒は、過熱度の付いたガス冷媒となり（点（ａ））、圧縮機１に吸入される。
このような冷房運転により、互いに伝熱器６と発熱部品８とが面接触し、伝熱器６と発熱部品８との間で熱交換が行われる。これにより、発熱部品８からのジュール熱による熱エネルギー（熱損失エネルギー）が、冷媒回路の冷媒に伝達される。

以上のように本実施の形態１においては、内部に冷媒が流通する伝熱器６と、発熱部品８とが面接触するので、発熱部品８からの熱が冷媒に伝達する際の熱抵抗を低減することができる。また、伝熱器６の内部には複数の冷媒流路６ａを設けているので、伝熱器６内の冷媒と伝熱器６表面間の熱抵抗が低くなり、冷媒回路の冷媒と、伝熱器６の表面との間の熱抵抗が低くなる。
また、発熱部品８からのジュール熱による熱エネルギー（熱損失エネルギー）が、冷媒回路の冷媒に伝達されるので、発熱部品８からの熱を有効利用して、効率及び性能を向上することができる。

また本実施の形態１においては、伝熱器６は、断面が扁平形状を有する扁平管によって構成されている。このため、伝熱器６を、均一材料で平面を容易に確保することができる。例えば上記特許文献１に記載の技術のように、冷媒配管と平面度を確保し熱を拡散するための冷媒ジャケットとの組み合わせ、電食を考慮して接合部に熱抵抗が発生する樹脂部材を介す必要が無い。よって、構造が簡素となり、また、熱抵抗及び製造コストを低減できる効果が得られる。

また本実施の形態１においては、伝熱器６は、圧縮機１の吸入側の冷媒配管に設けている。
このため、蒸発器における冷媒と空気との熱交換量を減少させることなく、伝熱器６からの熱エネルギーと冷媒とを熱交換することができる。例えば、伝熱器６を、蒸発器（暖房運転時の熱源側熱交換器５、冷房運転時の利用側熱交換器３）の通過前に配置した場合には、伝熱器６からの熱エネルギーにより蒸発器に流入する冷媒の温度が上昇する。この場合、蒸発器内の冷媒温度と空気温度との差が小さくなり、蒸発器での熱交換量が減少する。

また本実施の形態１においては、伝熱器６の内部には、蒸発器から排出されて圧縮機１へ吸入される冷媒が流通する。
このため、伝熱器６に入る冷媒の温度が、周囲の空気温度に近くなるため、伝熱器６内の冷媒と周辺空気との間での熱交換量が抑制され、発熱部品８の熱エネルギーを冷媒に効率よく変換することが可能となる。

なお、本実施の形態１では、伝熱器６は、圧縮機１の吸入側の冷媒配管に設けた場合を説明したが、本発明はこれに限定されない。発熱部品８の温度より冷媒の温度が低くなると想定される位置であれば、伝熱器６を冷媒回路の何れの位置に設けても良い。例えば、圧縮機１の吐出側における冷媒の温度が、発熱部品８の発熱温度よりも低いと想定される場合には圧縮機１の吐出側の冷媒配管に伝熱器６を設けても良い。このような配置であれば、また、発熱部品８からのジュール熱による熱エネルギー（熱損失エネルギー）が、冷媒回路の冷媒に伝達されるので、発熱部品８からの熱を有効利用して、効率及び性能を向上することができる。

実施の形態２．
図７は、本発明の実施の形態２における伝熱器６及び発熱部品８の配置例を説明する図である。
図７に示すように、空気調和装置は、制御回路７を収納する制御回路筐体１０を備えている。制御回路筐体１０は、発熱部品８の配置位置に開口が形成されている。
伝熱器６は、制御回路筐体１０の開口を覆うように配置される。また、制御回路筐体１０と伝熱器６との間に防水材１１を設けて、水密状態を保っている。
このような構成により、発熱部品８と伝熱器６とが面接触した部分が、制御回路筐体１０内に配置されている。
なお、その他の構成は上記実施の形態１と同様である。

このような構成により、伝熱器６と発熱部品８とが異種金属である場合であっても、伝熱器６と発熱部品８が面接触した部分が、風雨等の異種金属間の電食を促進する媒体に晒されることを防止できる。

図８は、本発明の実施の形態２における伝熱器６及び発熱部品８の他の配置例を説明する図である。
図８に示すように、伝熱器６を構成する扁平管の端部の肉厚を薄くし、この部分を、防水材１１を介して制御回路筐体１０と接合するようにしても良い。これにより、発熱部品８の配置位置を、図７の例と比較して制御回路筐体１０の内部側にすることができる。よって、発熱部品８の配置位置、形状にも対応可能であることを示す図である。

以上のように本実施の形態２においては、伝熱器６と発熱部品８の接触面を制御回路筐体１０の内部に配置している。
このため、伝熱器６と発熱部品８が異種金属であっても異種金属間の電食が促進され、不具合に至ることはない。
また、外形の一部が平面状に形成された伝熱器６を用いているため、平面が確保されており、防水材１１を用いて制御回路筐体１０との間の距離が安定し、止水性も容易に確保できる。
さらに、伝熱器６として扁平管を用いることで、均質材料で一体的な成型が可能であり、発熱部品８の配置、形状にも対応可能である。

なお、上記の説明では、制御回路筐体１０と伝熱器６との間に防水材１１を設けて水密状態を保つ構成を説明したが、本発明はこれに限定されない。発熱部品８と伝熱器６とが面接触した部分が、電食を促進する媒体に晒されることを防止できる構成であれば良い。例えば、伝熱器６及び発熱部品８を共に制御回路筐体１０内に配置しても良い。

実施の形態３．
図９は、本発明の実施の形態３における空気調和装置の冷媒回路図である。
図９に示すように、本実施の形態３における空気調和装置は、圧縮機１の吸入側に接続された冷媒配管を分岐し、冷媒の流量を調整する流量調整装置２１を介して、圧縮機１の吸入側に接続するバイパス配管２０を備えている。
本実施の形態３の伝熱器６は、バイパス配管２０に設けられている。
本実施の形態３の制御回路７は、流量調整装置２１を制御して、伝熱器６を流通する冷媒の流量を制御する。
なお、その他の構成は上記実施の形態１または２と同様であり、同一部分には同一の符号を付する。

なお、制御回路７は、本発明における「流量制御装置」を含んでいる。

以上のように本実施の形態３においては、発熱部品８の熱エネルギーを冷媒に変換する量を調整でき、伝熱器６の温度を調整できる。例えば、伝熱器６で結露が発生することを抑制することが容易となる。
例えば、伝熱器６の温度を計測する温度センサを設け、制御回路７は、伝熱器６の温度が所定の温度となるように、流量調整装置２１を制御する。また例えば、発熱部品８の温度を計測する温度センサを設け、発熱部品８の温度が所定の閾値を超えた場合には、バイパス配管２０に冷媒を流通させる。また例えば、外気温度を計測する温度センサと発熱部品８の温度を計測する温度センサを設け、外気温度と発熱部品８との温度差に応じて、伝熱器６を流通する冷媒の流量を調整するようにしても良い。

実施の形態４．
図１０は、本発明の実施の形態４における伝熱器４０の構成を示す図である。
図１０に示すように、本実施の形態４における伝熱器４０は、空気と冷媒及び発熱部品８とを熱交換する放熱フィン４１が形成されている。
伝熱器４０は、例えばアルミニウム製であり、内部には複数の冷媒流路４０ａが形成されており、冷媒配管と接続されて、冷媒回路における冷媒が流通する。また、伝熱器４０の一方の側面は平面状に形成されており、発熱部品８と面接触している。
放熱フィン４１は、例えば、発熱部品８が面接触している面とは反対側の面に板状に設けられ、周囲空気との伝熱面積を拡張する。
なお、その他の構成は上記実施の形態１〜３の何れかと同様であり、同一部分には同一の符号を付する。

このような構成により、発熱部品８からの熱エネルギーを放熱フィン４１によって空気に放出することで、発熱部品８の温度上昇を抑制することができる。

図１１は、本発明の実施の形態４における空気調和装置の冷媒回路図である。
図１１においては、上記実施の形態３の冷媒回路の構成に、本実施の形態４における伝熱器４０を適用した例を示している。
図１１の構成においては、運転状態等に応じて、圧縮機１へ吸入される冷媒と発熱部品８との熱交換量を少なくする場合には、流量調整装置２１を制御して、伝熱器４０を流通する冷媒量を少なくする。このような場合であっても、本実施の形態４における伝熱器４０は、発熱部品８からの熱エネルギーを放熱フィン４１によって空気に放出することで、発熱部品８の温度上昇を抑制することができる。

以上のように本実施の形態４においては、伝熱器６は、空気と冷媒及び発熱部品８とを熱交換する放熱フィン４１が形成されている。
このため、発熱部品８からの熱エネルギーを冷媒と熱交換する機能と、空気と熱交換する機能を同時に実現することができる。

実施の形態５．
図１２は、本発明の実施の形態５における空気調和装置の冷媒回路図である。
図１２に示すように、本実施の形態５の空気調和装置は、上記実施の形態４の伝熱器４０と、伝熱器４０の放熱フィン４１へ空気を送風する送風ファン４２とを備えている。
本実施の形態５の制御回路７は、送風ファン４２を制御して、伝熱器４０の放熱フィン４１を流通する空気の風量を制御する。
なお、その他の構成は上記実施の形態１〜４の何れかと同様であり、同一部分には同一の符号を付する。

なお、制御回路７は、本発明における「通風量制御装置」を含んでいる。
また、送風ファン４２は、本発明における「送風機」に相当する。

図１２の構成においては、運転状態等に応じて、圧縮機１へ吸入される冷媒と発熱部品８との熱交換量を少なくする場合には、流量調整装置２１を制御して、伝熱器４０を流通する冷媒量を少なくする。そして、送風ファン４２の風量を増加させる。これにより、本実施の形態５における伝熱器４０の放熱フィン４１から空気に放出する熱エネルギー量を増加させることができ、発熱部品８の温度上昇を抑制することができる。

以上のように本実施の形態５においては、伝熱器４０の放熱フィン４１から空気へ熱エネルギーを放熱する量を調整できる。

なお、例えば、発熱部品８の温度を計測する温度センサを設け、発熱部品８の温度が所定の閾値を超えた場合には、送風ファン４２を動作させるようにしても良い。また例えば、外気温度を計測する温度センサと発熱部品８の温度を計測する温度センサを設け、外気温度と発熱部品８との温度差に応じて、送風ファン４２の風量を調整するようにしても良い。

実施の形態６．
図１３は、本発明の実施の形態６における空気調和装置の冷媒回路図である。
図１３に示すように、本実施の形態６の空気調和装置は、伝熱器６から流出した冷媒が流通する凍結防止配管６０を備えている。
凍結防止配管６０は、熱源側熱交換器５の下方に配置されている。例えば、熱源側熱交換器５が搭載された室外機に設けられたドレンパンの近傍に配置されている。
その他の構成は、上記実施の形態１〜５の何れかと同様であり、同一部分には同一の符号を付する。
なお、図１３の例では、上記実施の形態５の構成に凍結防止配管６０を追加した例を示しているが、本発明はこれに限定されない。

熱源側熱交換器５は暖房運転時に蒸発器として機能する。このため、熱源側熱交換器５と熱交換した外気に含まれる水蒸気が凝縮し、水分が滴下する。または、熱源側熱交換器５に霜が付着し、除霜運転等により霜が溶けて水分が滴下する。このような水分は室外機内で再氷結する場合がある。

本実施の形態６の空気調和装置は、発熱部品８によって加熱された冷媒が、凍結防止配管６０を流通することで、発熱部品８から発生する熱エネルギーを用いて凍結防止配管６０の温度を上昇させ、熱源側熱交換器５から滴下した水分の氷結を抑制することが可能となる。
よって、他のエネルギー源（例えば電熱ヒータ）を用いずに、または他のエネルギー源を抑制して、水分の再氷結、及び氷結の成長を抑制することが可能となる。

なお、上記構成に加え、伝熱器６を通過した冷媒を他のエネルギー源による熱源で、加熱する構成を追加しても良い。また、他のエネルギー源による熱源を併用して熱源側熱交換器５から発生した水分が滴下し、室外機で再氷結、及びその成長を抑制する構造を設けても良い。

実施の形態７．
図１４は、本発明の実施の形態７における空気調和装置の冷媒回路図である。
図１４に示すように、本実施の形態７の空気調和装置は、第２の四方弁７０、伝熱器６、及び蓄熱熱交換器７３が冷媒配管によって環状に接続された蓄熱回路を備えている。また、空気調和装置は、蓄熱媒体７２（例えば水、ブライン等）を貯えた蓄熱槽７１を備えている。
蓄熱熱交換器７３は、伝熱器６から流出した冷媒と蓄熱媒体７２とを熱交換器する。
第２の四方弁７０は、圧縮機１の吸入側の冷媒配管に設けられ、蓄熱熱交換器７３の冷媒回路への接続と分離とを切り替える。
なお、その他の構成は、実施の形態１または２と同様であり、同一部分には同一の符号を付する。

なお、第２の四方弁７０は、本発明における「第２切替装置」に相当する。

次に、本実施の形態７における空気調和装置の運転動作について説明する。
（暖房運転）
暖房運転時、第２の四方弁７０は、図１４の実線方向に接続される。これにより、蓄熱回路は冷媒回路から分離される。
この場合、伝熱器６において発熱部品８の熱エネルギーによって加熱された冷媒は、蓄熱熱交換器７３に流入し、蓄熱媒体７２と熱交換する。蓄熱熱交換器７３を流出した冷媒は、再び伝熱器６に流入し、再度、発熱部品８の熱エネルギーによって加熱される。
このように、暖房運転時には、冷媒回路から分離された蓄熱回路において、発熱部品８の熱エネルギーが蓄熱槽７１内の蓄熱媒体７２に蓄熱される。

なお、暖房運転中は、熱源側熱交換器５用の送風ファン７４を回転し、外気からの吸熱により暖房に必要な熱エネルギーを吸熱しつつ、発熱部品８で発生した熱エネルギーにより蓄熱槽７１に蓄熱を行う。

なお、蓄熱回路において冷媒を循環させるための搬送動力（例えばポンプ等）を設けても良い。なお、蓄熱槽７１を伝熱器６よりも高い位置に配置することで、自然対流またはヒートパイプによって、蓄熱時に外部からの搬送動力がなくとも冷媒循環が可能となる。
なお、本構成において、伝熱器６を通過した冷媒を、他のエネルギー源（例えば電熱ヒータ等）による熱源を併用し、加熱するようにしても良い。

（除霜運転）
次に、除霜運転の動作について説明する。
暖房運転を実施すると、蒸発器として機能する熱源側熱交換器５には低温の冷媒が流通する。このとき、熱源側熱交換器５の表面に、室外の空気に含まれる水分が付着して霜を形成する。暖房運転が継続すると熱源側熱交換器５は霜で覆われ、通風抵抗が増加して風量が低下すると共に、冷媒と空気の間の熱抵抗が増加して冷却能力が低下する。このため、制御回路７は、暖房運転中に冷媒の流路を切り替えて、圧縮機１からの吐出冷媒を熱源側熱交換器５に流し、熱源側熱交換器５に付着した霜を溶かす除霜運転を実行する。

図１５は、本発明の実施の形態７における空気調和装置の除霜運転時の冷媒回路図である。
図１６は、本発明の実施の形態７における冷媒回路のＰ−ｈ線図である。なお、図１６の点（ａ）〜点（ｆ）は、図１５の同じ記号を付した部分での冷媒の状態を示す。
除霜運転において四方弁２は、図１５の実線方向に接続される。また、第２の四方弁７０は、図１５の実線方向に接続される。これにより、蓄熱回路は冷媒回路に接続される。この場合、冷媒の流れは以下のようになる。
圧縮機１を吐出した高温、高圧のガス冷媒（点（ｂ））が、四方弁２を介し熱源側熱交換器５へ流入し、熱源側熱交換器５に付着した霜と熱交換し、凝縮・液化し、高圧低温の冷媒となる（点（ｃ））。この時、霜は熱を奪い溶けていき、熱源側熱交換器５から霜が取り除かれる。
熱源側熱交換器５を流出した高圧低温の液冷媒は、膨張弁４で低圧に絞られ低圧低乾き度の気液二相冷媒となり（点（ｄ））、利用側熱交換器３で周囲室内空気と熱交換し、蒸発する（点（ｅ））。利用側熱交換器３を流出したガス冷媒は、四方弁２を通り、第２の四方弁７０から蓄熱回路に流入する。蓄熱回路に流入した冷媒は、制御回路７の発熱部品８と熱交換し、さらに蒸発し、乾き度が上昇する（点（ｆ））。伝熱器６を流出した冷媒は、蓄熱熱交換器７３に流入し、蓄熱媒体７２と熱交換し、さらに蒸発、気化し過熱度の付いたガス冷媒となり（点（ａ））、第２の四方弁７０を通り、圧縮機１に吸入される。
このように、除霜運転時には、除霜時に、蓄熱熱交換器７３を冷媒回路に接続し、冷媒と蓄熱媒体７２とを熱交換させる。

以上のように本実施の形態７においては、蓄熱媒体７２を貯えた蓄熱槽７１と、伝熱器６から流出した冷媒と蓄熱媒体７２とを熱交換する蓄熱熱交換器７３と、蓄熱熱交換器７３の冷媒回路への接続と分離とを切り替える第２の四方弁７０とを備えている。そして、暖房時に、蓄熱熱交換器７３を冷媒回路から分離し、発熱部品８の熱を蓄熱媒体７２に蓄熱させ、除霜時に、蓄熱熱交換器７３を冷媒回路に接続し、冷媒と蓄熱媒体７２とを熱交換させる。
このため、除霜運転時に、蓄熱槽７１の熱エネルギーを冷媒回路内の冷媒に放出することで、除霜速度の向上と共に、発熱部品８の熱エネルギーの有効利用が可能となる。
また、除霜運転時における利用側熱交換器３の熱交換量を少なくすることができ、除霜運転時に室内空気の冷却量を少なくすることができる。

なお、本実施の形態７においては、暖房運転中に発熱部品８の熱エネルギーを蓄熱し、除霜運転時にその熱エネルギーを利用する場合を説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、通常の暖房運転時または通常の冷房運転時に、蓄熱回路によって発熱部品８からの熱エネルギーを蓄熱槽７１に蓄熱し、暖房運転または冷房運転における運転負荷の増加等に応じて、蓄熱した熱エネルギーを利用するようにしても良い。

実施の形態８．
本実施の形態８では、半導体モジュールの内部素子に、シリコンカーバイト（ＳｉＣ）素子などのワイドバンドギャップ半導体を使用する形態について説明する。

シリコンカーバイト素子などのワイドバンドギャップ半導体は、従来のシリコン素子に対して耐熱温度が高く、素子の接合部温度が約２００℃まで使用する事ができるため、冷却条件が緩和される。例えばシリコン素子では約１００℃が限界温度であったため、１００℃以下の冷却構造が必要であったが、シリコンカーバイトの場合は１００℃以上でも冷却効果が期待できる。

なお、ワイドバンドギャップ半導体としては、シリコンカーバイト素子の他、例えば、窒化ガリウム系材料、ダイヤモンド等がある。

図１７は、本発明の実施の形態８における空気調和装置の冷媒回路図である。
図１７に示すように、本発明の実施の形態８の伝熱器６は、熱源側熱交換器５１を構成する伝熱管の一部で構成されている。例えば、熱源側熱交換器５１の伝熱管を扁平管によって構成する。そして、この扁平管の平面状の外面に、ワイドバンドギャップ半導体の発熱部品８０を直接、面接触させるように配置する。
その他の構成は、上記実施の形態１〜７の何れかと同様であり、同一部分には同一の符号を付する。

このような構成により、暖房運転時には、蒸発器として機能する熱源側熱交換器５１を通過する低温の冷媒と発熱部品８０とが熱交換される。
また、冷房運転時には、凝縮器として機能する熱源側熱交換器５１を通過する高温の冷媒と発熱部品８０とが熱交換される。冷房運転時において、熱源側熱交換器５１には圧縮機１から吐出された高温の冷媒（例えば１００℃程度）が通過するが、発熱部品８０がワイドバンドギャップ半導体によって構成されているため、冷却効果が期待できる。また、シリコン素子と比較して、発熱部品８０から冷媒に伝達される熱エネルギーが大きくなるため、さらに、効率及び性能を向上することが期待できる。

以上のように本実施の形態８においては、伝熱器６は、熱源側熱交換器５を構成する伝熱管の一部で構成されている。
このため、冷媒回路の冷媒配管を、制御回路７の発熱部品８０まで引き回す必要が無く、構造が簡素となる。
また、伝熱器６を、熱源側熱交換器５１を構成する伝熱管の一部によって構成しているので、発熱部品８０を面接触するための平面を容易に確保することができる。例えば上記特許文献１に記載の技術のように、冷媒配管と平面度を確保し熱を拡散するための冷媒ジャケットとの組み合わせ、電食を考慮して接合部に熱抵抗が発生する樹脂部材を介す必要が無い。よって、構造が簡素となり、また、熱抵抗及び製造コストを低減できる効果が得られる。

また、発熱部品８０は、ワイドバンドギャップ半導体によって構成されている。
このため、発熱部品８０からのジュール熱による熱エネルギー（熱損失エネルギー）が、冷媒回路の冷媒に伝達されるので、発熱部品８からの熱を有効利用して、効率及び性能を向上することができる。

なお、本実施の形態８では、熱源側熱交換器５１の伝熱管の一部で構成された伝熱器６に発熱部品８０を面接触させる場合を説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、上記実施の形態１〜７の構成において、圧縮機１の吸入側配管に設けられた伝熱器６と面接触する発熱部品８を、ワイドバンドギャップ半導体によって構成しても良い。このような構成により、従来のシリコン素子の半導体モジュールより大きな熱エネルギーを冷媒に伝達することができる。

なお、上記実施の形態１〜８においては空気調和装置について説明したが、これに限らず、冷媒回路を有する冷凍装置であっても、上記実施の形態１〜８の動作を適用することができる。例えば、冷凍冷蔵庫、冷凍冷蔵用ショーケース、ヒートポンプ式給湯器等、任意の冷凍装置においても、本発明を適用することができる。

１ 圧縮機、２ 四方弁、３ 利用側熱交換器、４ 膨張弁、５ 熱源側熱交換器、６ 伝熱器、６ａ 冷媒流路、７ 制御回路、８ 発熱部品、１０ 制御回路筐体、１１ 防水材、２０ バイパス配管、２１ 流量調整装置、４０ 伝熱器、４０ａ 冷媒流路、４１ 放熱フィン、４２ 送風ファン、５１ 熱源側熱交換器、６０ 凍結防止配管、７０ 第２の四方弁、７１ 蓄熱槽、７２ 蓄熱媒体、７３ 蓄熱熱交換器、７４ 送風ファン、８０ 発熱部品、１００ 整流回路部、１０１ 昇圧回路部、１０２ インバータ回路部。

Claims (15)

1. 圧縮機、利用側熱交換器、絞り装置、及び熱源側熱交換器が冷媒配管で接続され、冷媒を循環させる冷媒回路と、
   外形の一部が平面状に形成された発熱部品を有し、少なくとも前記圧縮機を駆動する制御回路と、
   外形の一部が平面状に形成され、内部に前記冷媒が流通する伝熱器と、
   を備え、
   前記発熱部品と前記伝熱器とが面接触した
   ことを特徴とする空気調和装置。
2. 前記伝熱器は、
   前記圧縮機の吸入側の前記冷媒配管に設けられた
   ことを特徴とする請求項１に記載の空気調和装置。
3. 前記圧縮機の吸入側に接続された前記冷媒配管を分岐し、前記冷媒の流量を調整する流量調整装置を介して、前記圧縮機の吸入側に接続するバイパス配管と、
   前記流量調整装置を制御する流量制御装置と、
   を備え、
   前記伝熱器は、前記バイパス配管に設けられた
   ことを特徴とする請求項１に記載の空気調和装置。
4. 前記伝熱器は、
   空気と前記冷媒及び前記発熱部品とを熱交換する放熱フィンが形成された
   ことを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の空気調和装置。
5. 前記放熱フィンへ空気を送風する送風機と、
   前記送風機を制御する通風量制御装置と、
   を備えた
   ことを特徴とする請求項４に記載の空気調和装置。
6. 前記熱源側熱交換器の下方に配置され、前記伝熱器から流出した前記冷媒が流通する凍結防止配管を備えた
   ことを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載の空気調和装置。
7. 蓄熱媒体を貯えた蓄熱槽と、
   前記伝熱器から流出した前記冷媒と前記蓄熱媒体との熱交換をする蓄熱熱交換器と、
   前記蓄熱熱交換器の前記冷媒回路への接続と分離とを切り替える第２切替装置と、
   を備えた
   ことを特徴とする請求項１〜６の何れか一項に記載の空気調和装置。
8. 前記圧縮機から吐出した前記冷媒の流れ方向を切り替えて、暖房と除霜とを切り替える切替装置と、
   蓄熱媒体を貯えた蓄熱槽と、
   前記伝熱器から流出した前記冷媒と前記蓄熱媒体との熱交換をする蓄熱熱交換器と、
   前記蓄熱熱交換器の前記冷媒回路への接続と分離とを切り替える第２切替装置と、
   を備え、
   暖房時に、前記蓄熱熱交換器を前記冷媒回路から分離し、前記発熱部品の熱を前記蓄熱媒体に蓄熱させ、
   除霜時に、前記蓄熱熱交換器を前記冷媒回路に接続し、前記冷媒と前記蓄熱媒体とを熱交換させる
   ことを特徴とする請求項１に記載の空気調和装置。
9. 前記伝熱器は、
   前記熱源側熱交換器を構成する伝熱管の一部で構成された
   ことを特徴とする請求項１に記載の空気調和装置。
10. 前記発熱部品は、
    ワイドバンドギャップ半導体である
    ことを特徴とする請求項９に記載の空気調和装置。
11. 前記ワイドバンドギャップ半導体は、
    炭化珪素、窒化ガリウム系材料又はダイヤモンドである
    ことを特徴とする請求項１０に記載の空気調和装置。
12. 前記制御回路を収納する制御回路筐体を備え、
    前記発熱部品と前記伝熱器とが面接触した部分が、前記制御回路筐体内に配置された
    ことを特徴とする請求項１〜１１の何れか一項に記載の空気調和装置。
13. 前記伝熱器は、
    断面が扁平形状を有する扁平管である
    ことを特徴とする請求項１〜１２の何れか一項に記載の空気調和装置。
14. 前記発熱部品は、
    インバータ回路を構成するパワー素子である
    ことを特徴とする請求項１〜１３の何れか一項に記載の空気調和装置。
15. 圧縮機、利用側熱交換器、絞り装置、及び熱源側熱交換器が冷媒配管で接続され冷媒を循環させる冷媒回路と、
    外形の一部が平面状に形成された発熱部品を有し、少なくとも前記圧縮機を駆動する制御回路と、
    外形の一部が平面状に形成され、内部に前記冷媒が流通する伝熱器と、
    を備え、
    前記発熱部品と前記伝熱器とが面接触した
    ことを特徴とする冷凍装置。

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