JP6320731B2

JP6320731B2 - 空気調和機

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Publication number: JP6320731B2
Application number: JP2013243961A
Authority: JP
Inventors: 哲爾藤野; 大石　剛士; 剛士大石
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Thermal Systems Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Thermal Systems Ltd
Priority date: 2013-11-26
Filing date: 2013-11-26
Publication date: 2018-05-09
Anticipated expiration: 2033-11-26
Also published as: EP2876385A3; JP2015102295A; EP2876385A2; EP3587961A1; EP2876385B1; ES2750251T3

Description

本発明は、冷凍サイクルを構成する冷媒配管によりコントローラが冷却可能とされている空気調和機に関するものである。

空気調和機のコントローラにおいては、インバータ装置やそのパワー素子の大容量化等に伴い冷却性能の向上が求められている。このため、従来から採用されている空冷方式の場合、冷却用のフィンを大型化しなければならず、コスト高となる等の問題があった。そこで、冷媒を用いた冷却方式が採用されつつある。例えば、特許文献１には、電子部品が収納されているケーシングに対して、冷却ジャケットを介在させて冷媒配管を熱的に結合したものが提供されている。

この特許文献１には、コントローラのケーシングに対して、下記（１）ないし（４）の冷媒配管を熱的に結合し、コントローラを冷却するようにしたものが開示されている。
（１）室外熱交換器と膨張弁間の冷媒配管（冷房時は、高圧液冷媒、暖房時は、低圧二相冷媒）
（２）室外熱交換器の中間部配管（冷房時は、高圧二相冷媒、暖房時は、高圧液冷媒）
（３）膨張弁と室内熱交換器間の冷媒配管（冷房時は、低圧二相冷媒、暖房時は、高圧液冷媒）
（４）圧縮機の吸入配管（冷房時、暖房時共に、低圧ガス冷媒）

特開２００８−１０１８６２号公報

しかしながら、コントローラに対して冷媒配管の結合が容易な上記（１）の場合、室外熱交換器と膨張弁間の冷媒配管で、冷房時は高圧液冷媒、暖房時は低圧二相冷媒によりコントローラを冷却することになるため、低外気温下での暖房時、冷媒配管に着霜し、その氷結による配管の損傷やそのドレン水がコントローラ上に配設されている電子部品上に滴下することによる故障の発生、電子部品の損傷等のリスクがあった。

同様に、上記（３）の場合、室内熱交換器と膨張弁間の冷媒配管で、冷房時は低圧二相冷媒、暖房時は高圧液冷媒によりコントローラを冷却することになるため、冷房時、室温が低く、低圧が低い場合に、冷媒配管の表面で結露が発生し、そのドレン水がコントローラ上に設けられている電子部品上に滴下することによる故障の発生や電子部品の損傷等のリスクがあった。さらに、冷媒配管上で結露や着霜が発生した場合、そのドレン水がコントローラ上に滞留し、運転中に下部の電子部品上に滴下したり、氷結したりする等のリスクもあった。

また、冷媒配管をアルミ製の冷却ジャケットを介在させてコントローラのケーシングに熱的に結合しているが、組み立てライン上において、アルミ製のジャケットに冷媒配管を密着させて結合するのは難しく、グリス等を塗布して密着させることになるが、ライン上でグリスの塗布量を管理しながら作業するのも煩雑な作業となる等の課題があった。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、冷房時、低圧二相冷媒が流れる冷媒配管によりコントローラを冷却する場合の結露の発生を解消し、また冷媒配管で結露や着霜が発生しても、そのドレン水が滴下することによるコントローラの故障、電子部品の損傷等を防止でき、更にコントローラに対して冷媒配管を容易に密着させて接触配置することができる空気調和機を提供することを目的とする。

上記した課題を解決するために、本発明の空気調和機は、以下の手段を採用する。
すなわち、本発明にかかる空気調和機は、圧縮機、四方切換弁、室外熱交換器、電子膨張弁、室内熱交換器を冷媒配管により接続した可逆サイクルの冷凍サイクルと、冷房時、前記電子膨張弁で絞られた低圧二相冷媒が流れる冷媒配管と接触されることにより冷却されるコントローラとを備えた空気調和機において、前記コントローラを冷却する前記冷媒配管で結露が発生する条件が検知されたとき、室内ファンの回転数制御、室外ファンの回転数制御、前記電子膨張弁の開度制御、前記圧縮機の回転数制御のいずれかにより結露の発生を阻止する結露阻止制御部が設けられており、前記結露阻止制御部は、結露の発生を阻止する制御時、外気温に応じて予め設定された冷媒温度もしくはその代替温度の目標温度に対して、結露の阻止制御を行う構成とされていることを特徴とする。

本発明によれば、冷房時、電子膨張弁で絞られた低圧二相冷媒が流れる冷媒配管と接触されることにより冷却されるコントローラを備えた空気調和機にあって、コントローラを冷却する冷媒配管で結露が発生する条件が検知されたとき、室内ファンの回転数制御、室外ファンの回転数制御、電子膨張弁の開度制御、圧縮機の回転数制御のいずれかにより結露の発生を阻止する結露阻止制御部が設けられているため、冷房時、コントローラを冷却する冷媒配管に電子膨張弁で絞られた低圧二相冷媒が流れることから、運転状況により冷媒配管表面で結露が発生する虞があるが、結露の発生条件が検知されたとき、結露阻止制御部により室内ファンの回転数制御、室外ファンの回転数制御、電子膨張弁の開度制御、圧縮機の回転数制御のいずれかの制御を行って冷媒温度を上げることにより、冷媒配管での結露の発生を防ぐことができる。従って、コントローラにおいて、ドレン水の滴下による故障の発生や電子部品の損傷等を防止しつつ、発熱部品の冷却性能を高め、製品の品質および信頼性を向上することができる。
また、前記結露阻止制御部は、外気温に応じて予め設定された冷媒温度もしくはその代替温度の目標温度に対して結露の阻止制御を実行することにより、結露が発生しない温度に冷媒温度を上昇させることができる。従って、冷媒配管に対する結露の発生を確実に防止することができ、ドレン水の滴下からコントローラ、電子部品等を保護することができる。

さらに、本発明の空気調和機は、上記の空気調和機において、前記結露阻止制御部は、結露の発生を阻止する制御時、前記室内ファンの回転数制御、前記室外ファンの回転数制御、前記電子膨張弁の開度制御、前記圧縮機の回転数制御の順序で順次結露の阻止制御を行う構成とされていることを特徴とする。

本発明によれば、結露阻止制御部が、結露の発生を阻止する制御時、室内ファンの回転数制御、室外側ファンの回転数制御、電子膨張弁の開度制御、圧縮機の回転数制御の順序で順次結露の阻止制御を行う構成とされているため、冷房時、運転状況により電子膨張弁で絞られた低圧冷媒が流れる冷媒配管上で結露の虞が生じたとしても、冷房能力に影響を及ぼす度合いが小さい室内ファンの回転数制御、室外ファンの回転数制御、電子膨張弁の開度制御、圧縮機の回転数制御の順序で順次結露の阻止制御を実行することにより、結露が発生しない温度に冷媒温度を上昇させることができる。従って、冷媒配管に対する結露の発生を確実に防止することができ、ドレン水の滴下からコントローラ、電子部品等を保護することができる。

さらに、本発明にかかる空気調和機は、圧縮機、四方切換弁、室外熱交換器、電子膨張弁、室内熱交換器を冷媒配管により接続した可逆サイクルの冷凍サイクルと、冷房時または暖房時、前記電子膨張弁で絞られた低圧冷媒が流れる冷媒配管と接触されることにより冷却されるコントローラとを備えた空気調和機において、前記冷媒配管は、前記コントローラに対して傾斜配置されていることを特徴とする。

本発明によれば、冷房時または暖房時、電子膨張弁で絞られた低圧冷媒が流れる冷媒配管と接触されることにより冷却されるコントローラを備えている空気調和機にあって、冷媒配管が、コントローラに対して傾斜配置されているため、運転状況により仮に冷媒配管の表面において結露もしくは着霜が発生したとしても、そのドレン水を傾斜配置されている冷媒配管の傾斜に沿わせて速やかに特定の方向に排出することができる。従って、コントローラ上でのドレン水の滞留を防止することができるとともに、そのドレン水が電子部品上に滴下することによる故障の発生や電子部品の損傷等を防止し、コントローラを保護することができる。

さらに、本発明にかかる空気調和機は、圧縮機、四方切換弁、室外熱交換器、電子膨張弁、室内熱交換器を冷媒配管により接続した可逆サイクルの冷凍サイクルと、冷房時または暖房時、前記電子膨張弁で絞られた低圧冷媒が流れる冷媒配管と接触されることにより冷却されるコントローラとを備えた空気調和機において、前記冷媒配管は、前記コントローラの発熱部品に対して伝熱材製ブロックを介して配置され、該伝熱材製ブロックは、前記発熱部品側に接触配置される第１ブロックと、前記冷媒配管が接触配置される第２ブロックとに２分割され、２分割された前記第１ブロックおよび前記第２ブロック同士が一体に組み付け可能な構成とされていることを特徴とする。

本発明によれば、冷房時または暖房時、膨張弁で絞られた低圧冷媒が流れる冷媒配管と接触されることにより冷却されるコントローラを備えている空気調和機にあって、冷媒配管が、コントローラの発熱部品に対して伝熱材製ブロックを介して配置され、該伝熱材製ブロックが、発熱部品側に接触配置される第１ブロックと、冷媒配管が接触配置される第２ブロックとに２分割され、２分割された第１ブロックおよび第２ブロック同士が一体に組み付け可能な構成とされているため、コントローラの発熱部品に接触配置されている伝熱材製ブロックに対して、冷媒配管を組み立てライン上で密着させて接触配置することは難しいが、２分割された第１ブロックを発熱部品側、第２ブロックを冷媒配管にそれぞれ密着配置して予めサブアセンブリしておき、ライン上で第１ブロックと第２ブロックとを一体に組み付けるようにすることで、比較的容易に伝熱材製ブロックに対して冷媒配管を密着させて接触配置することができる。従って、伝熱材製ブロックに対する冷媒配管の接触熱抵抗を低減して伝熱効率を向上させ、コントローラおよびその発熱部品の冷却性能を高めることにより、製品の品質および信頼性を向上することができる。

さらに、本発明の空気調和機は、上記の空気調和機において、前記第２ブロックには、前記冷媒配管を沿わせて配置するための半円形溝が設けられていることを特徴とする。

本発明によれば、第２ブロックに、冷媒配管を沿わせて配置するための半円形溝が設けられているため、冷媒配管を第２ブロックに対して半円形溝に沿わせて接触配置し、それを押え金具等を介して固定することにより、冷媒配管を第２ブロックに確実に密着させて接触配置することができる。従って、冷媒配管と伝熱材製ブロック、ひいてはコントローラとの間の伝熱効率を高め、コントローラおよびその発熱部品の冷却性能を一段と向上することができる。

さらに、本発明にかかる空気調和機は、圧縮機、四方切換弁、室外熱交換器、電子膨張弁、室内熱交換器を冷媒配管により接続した可逆サイクルの冷凍サイクルと、冷房時または暖房時、前記電子膨張弁で絞られた低圧冷媒が流れる冷媒配管と接触されることにより冷却されるコントローラとを備えた空気調和機において、前記コントローラ側の発熱部品は、該コントローラの下方部位に集中配置され、その下方部位に対して前記冷媒配管が接触配置されていることを特徴とする。

本発明によれば、冷房時または暖房時、電子膨張弁で絞られた低圧冷媒が流れる冷媒配管と接触されることにより冷却されるコントローラを備えている空気調和機にあって、コントローラ側の発熱部品が、該コントローラの下方部位に集中して配置され、その下方部位に対して冷媒配管が接触配置されているため、運転状況により仮に冷媒配管の表面において結露もしくは着霜が発生したとしても、そのドレン水が発熱部品よりも下方部位に電子部品が配置されていないことから他の電子部品上に滴下することがない。従って、ドレン水がコントローラに設けられている他の電子部品上に滴下することによる故障の発生や電子部品の損傷等を防止し、コントローラを保護することができる。

本発明の空気調和機によると、冷房時、コントローラを冷却する冷媒配管に電子膨張弁で絞られた低圧二相冷媒が流れることから、運転状況により冷媒配管表面で結露が発生する虞があるが、結露の発生条件が検知されたとき、結露阻止制御部により室内ファンの回転数制御、室外ファンの回転数制御、電子膨張弁の開度制御、圧縮機の回転数制御のいずれかの制御を行って冷媒温度を上げることにより、冷媒配管での結露の発生を防ぐことができるため、コントローラにおいて、ドレン水の滴下による故障の発生や電子部品の損傷等を防止しつつ、発熱部品の冷却性能を高め、製品の品質および信頼性を向上することができる。

また、本発明の空気調和機によると、コントローラの発熱部品に接触配置されているアルミ製ブロックに対して、冷媒配管を組み立てライン上で密着させて接触配置することは難しいが、２分割された第１ブロックを発熱部品側、第２ブロックを冷媒配管にそれぞれ密着配置して予めサブアセンブリしておき、ライン上で第１ブロックと第２ブロックとを一体に組み付けるようにすることで、比較的容易にアルミ製ブロックに対して冷媒配管を密着させて接触配置することができるため、アルミ製ブロックに対する冷媒配管の接触熱抵抗を低減して伝熱効率を向上させ、コントローラおよびその発熱部品の冷却性能を高めることにより、製品の品質および信頼性を向上することができる。

また、本発明の空気調和機によると、運転状況により仮に冷媒配管の表面において結露もしくは着霜が発生したとしても、そのドレン水を傾斜配置されている冷媒配管の傾斜に沿わせて速やかに特定の方向に排出することができるため、コントローラ上でのドレン水の滞留を防止することができるとともに、そのドレン水が電子部品上に滴下することによる故障の発生や電子部品の損傷等を防止し、コントローラを保護することができる。

さらに、本発明の空気調和機によると、運転状況により仮に冷媒配管の表面において結露もしくは着霜が発生したとしても、そのドレン水が発熱部品よりも下方部位に電子部品が配置されていないことから他の電子部品上に滴下することがなく、従って、ドレン水がコントローラに設けられている他の電子部品上に滴下することによる故障の発生や電子部品の損傷等を防止し、コントローラを保護することができる。

本発明の第１実施形態に係る空気調和機の冷凍サイクル図である。上記冷凍サイクルを構成する冷媒配管で冷却されるコントローラの斜視図である。上記コントローラにおける冷媒配管の接触配置部の斜視図である。上記コントローラにおける冷媒配管の接触配置部の分解斜視図である。上記コントローラにおける発熱部品の配置構成を示す正面図である。上記コントローラの結露阻止制御部による制御フローチャート図である。上記コントローラの結露阻止制御部による制御目標温度の設定例の説明図である。本発明の第２実施形態に係るコントローラの斜視図である。本発明の第３実施形態に係るコントローラの正面図である。

以下に、本発明にかかる実施形態について、図面を参照して説明する。
［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態について、図１ないし図７を用いて説明する。
図１には、本実施形態に係る空気調和機の冷凍サイクル図が示され、図２には、その冷凍サイクルを構成する冷媒配管で冷却されるコントローラの斜視図が示されている。
空気調和機１は、冷媒を圧縮する圧縮機２と、冷媒の循環方向を切換える四方切換弁３と、冷媒と室外ファン４からの外気とを熱交換させる室外熱交換器５と、冷媒を断熱膨張する電子膨張弁（膨張弁；ＥＥＶ）６と、冷媒と室内ファン７からの室内空気とを熱交換させる室内熱交換器８と、アキュームレータ９とを具備し、それを冷媒配管１０により接続した可逆サイクルの冷凍サイクル１１を備えた構成とされている。

また、空気調和機１は、リモコン等からの運転指令に基づいて空気調和機１の運転を制御するコントローラ１２を備えている。コントローラ１２は、圧縮機２の回転数を制御するインバータを搭載するとともに、運転モードに応じて四方切換弁３を切換え、更に室外ファン４の回転数、室内ファン７の回転数、電子膨張弁６の開度等を制御する機能を備えたものであり、基本構成は公知のコントローラと変わるものではない。

コントローラ１２には、インバータを構成するパワートランジスタ等の発熱部品が搭載されているため、コントローラ１２を冷却する必要がある。本実施形態では、図１に示されるように、コントローラ１２に対して、冷凍サイクル１１を構成する電子膨張弁（ＥＥＶ）６と室内熱交換器８間の冷媒配管１０Ａを接触配置した構成とし、冷房時には、冷媒配管１０Ａ内を流れる電子膨張弁６で絞られた低圧二相冷媒でコントローラ１２を冷却するとともに、暖房時には、冷媒配管１０Ａ内を流れる室内熱交換器８で凝縮液化された高圧液冷媒でコントローラ１２を冷却する構成としている。

コントローラ１２は、空気調和機１の室外ユニット側の適所に設置されるもので、図２に示されるように、各種制御回路やその回路を構成する各種制御基板、電子部品等が配設される鉛直面とされた複数の取付け面１３や設置用のフランジ１４等を備えた構成とされている。ここでは、主にコントローラ１２に搭載されるインバータ用のアクティブコンバータ１５、ダイオードモジュール１６、パワートランジスタ１７等の発熱部品周りの冷却構造について、図２ないし図５を用いて説明する。

上記のアクティブコンバータ１５、ダイオードモジュール１６およびパワートランジスタ１７は、各々基板１８，１９，２０上に設けられ、その基板１８，１９，２０が取付け面１３に固定設置されるようになっている。この基板１８，１９，２０の背面には、ヒートシンクを構成する伝熱材製ブロック（アルミ製ブロック）２１，２２が密着されて接触配置されている。以下に、伝熱材製ブロック（アルミ製ブロック）２１の構成を、図４に基づいて詳しく説明する。なお、伝熱材製ブロック２２は、伝熱材製ブロック２１の構成と同様であり、説明は省略する。

伝熱材製ブロック２１は、基板１８，１９に対して接触配置される板状の第１ブロック２１Ａと、冷却用の冷媒配管１０Ａが接触配置される板状の第２ブロック２１Ｂとに２分割され、第１ブロック２１Ａおよび第２ブロック２１Ｂ同士がネジ等を介して一体に結合可能な構成とされている。つまり、ヒートシンクとされる伝熱材製ブロック２１の２分割された第１ブロック２１Ａは、基板１８，１９の背面に対して密着された状態で取付け面１３に固定設置されることによりサブアセンブリされる一方、第２ブロック２１Ｂは、冷媒配管１０Ａが接触配置されることによりサブアセンブリされ、この第１ブロック２１Ａと第２ブロック２１Ｂとが組み立てライン上で一体に結合可能とされている。

第２ブロック２１Ｂの表面には、Ｕ字状に屈曲された冷媒配管１０Ａを沿わせる２本の半円形溝２１Ｃが形成されており、その半円形溝２１Ｃに冷媒配管１０Ａを嵌め込み、外側を押え金具２３で押えてネジ止め固定することにより、冷媒配管１０Ａを第２ブロック２１Ｂに密着させて一体に組み付け、サブアセンブリする構成としている。なお、冷媒配管１０Ａの組み付けに際し、グリスの塗布を妨げるものではない。これによって、伝熱材製ブロック２１に対する冷媒配管１０Ａの組み付け精度を高め、冷媒配管１０Ａから基板１８，１９側のアクティブコンバータ１５やダイオードモジュール１６等の発熱部品への伝熱効率を向上し、冷却効果を高めるようにしている。

なお、パワートランジスタ１７が設けられている基板２０についても、伝熱材製ブロック２２を伝熱材製ブロック２１と同様の構成とすることにより、低圧二相冷媒が流れる冷媒配管１０Ａを介して発熱部品であるパワートランジスタ１７を冷却可能としている。

また、上記のように、冷房時、電子膨張弁（ＥＥＶ）６で絞られた低圧二相冷媒が流れる冷媒配管１０Ａをコントローラ１２に接触配置し、コントローラ１２を冷却する構成とした場合、室温が低く、低圧が低いと、冷媒配管１０Ａの表面で結露が発生するリスクがある。冷媒配管１０Ａの表面で結露が発生すると、そのドレン水がアクティブコンバータ１５、ダイオードモジュール１６、パワートランジスタ１７等の電子部品やそれら部品を配設した基板１８，１９，２０、あるいはそれら以外の電装部品、回路上に滴下し、故障の発生や電子部品類の損傷の要因となるため、結露の発生を阻止する必要がある。

本実施形態では、冷媒配管１０Ａでの結露を阻止するため、コントローラ１２に結露阻止制御部２４（図１参照）を設けている。この結露阻止制御部２４は、図６に示される制御フローチャートに基づいて、結露の発生を阻止する機能を有するものである。
ここでは、結露阻止制御部２４を、外気温センサ２５により検知された室外温度が設定値Ａ（例えば、−５℃）以上で、かつ電子膨張弁（ＥＥＶ）６とコントローラ１２間の冷媒配管１０Ａに設けられた冷媒温度センサ２６で検知されるＥＥＶ後の冷媒温度が、図７に示すように、外気温センサ２５により検知される室外温度に対して予め設定されている目標温度１ないし目標温度４以下の場合に、以下の順序で順次結露阻止制御を行う構成としている。

冷房運転モード時、ステップＳ１において、「室外温度＞設定値Ａ（−５℃）」で、かつ「ＥＥＶ後の冷媒温度＜目標温度１」が検知され、冷媒配管１０Ａで結露発生の虞があることが検知されると、ステップＳ２で、室内ファン７の回転数制御（回転数アップ）が実行される。これによって、ＥＥＶ後の冷媒温度が目標温度１以上に上昇され、結露が阻止されることになる。室内ファン７の回転数制御（回転数アップ）が実行されても、冷媒温度センサ２６で検知されるＥＥＶ後の冷媒温度が低下し、ステップＳ３において、「ＥＥＶ後の冷媒温度＜目標温度２」が検知されると、ステップＳ４で、更に室外ファン４の回転数制御（回転数ダウン）が実行され、ＥＥＶ後の冷媒温度が上昇されることになる。

同様に、ステップＳ５で、「ＥＥＶ後の冷媒温度＜目標温度３」が検知されると、ステップＳ６において、電子膨張弁（ＥＥＶ）６の開度制御（開度アップ）が実行され、それでもＥＥＶ後の冷媒温度が低下し、ステップＳ７で、「ＥＥＶ後の冷媒温度＜目標温度４」が検知されると、ステップＳ８において、圧縮機２の回転数制御（回転数ダウン）が実行される。これにより、冷媒温度を上昇させ、結露を阻止する構成とされている。

このように、冷媒温度センサ２６で検知されるＥＥＶ後の冷媒温度が目標温度１ないし目標温度４以下となり、結露の発生条件が検知されると、結露阻止制御部２４は、室内ファン７の回転数制御（回転数アップ）、室外ファン４の回転数制御（回転数ダウン）、電子膨張弁（ＥＥＶ）の開度制御（開度アップ）、圧縮機の回転数制御（回転数ダウン）の順序で順次結露の阻止制御を実行することにより、冷媒配管１０Ａでの結露の発生を防止する構成とされている。この順序は、結露阻止制御が性能（冷房能力）を及ぼす影響を極力抑えるため、影響度合いの小さい制御から順次実行する設定としている。

なお、上記実施形態では、結露阻止制御部２４により、結露が発生する条件が検知されたとき、室内ファン７の回転数制御（回転数アップ）、室外ファン４の回転数制御（回転数ダウン）、電子膨張弁（ＥＥＶ）の開度制御（開度アップ）、圧縮機の回転数制御（回転数ダウン）の順序で順次結露の阻止制御を実行する構成としているが、結露が発生する条件が検知されたとき、室内ファン７の回転数制御（回転数アップ）、室外ファン４の回転数制御（回転数ダウン）、電子膨張弁（ＥＥＶ）の開度制御（開度アップ）、圧縮機の回転数制御（回転数ダウン）のいずれか１つを実行する構成としてもよいことはもちろんである。

また、結露発生の条件を検知するため、ＥＥＶ後の冷媒温度を冷媒配管１０Ａに冷媒温度センサ２６を設けて検知しているが、この冷媒温度センサ２６を省略し、既設の温度センサを用いてＥＥＶ後の冷媒温度に代替可能な温度等を検知して上記の結露阻止制御を行う構成としてもよい。例えば、疑似ＥＥＶ後の冷媒温度として、室外熱交換器５に設けられている室外熱交温度センサ２７、室内熱交換器８に設けられている室内熱交温度センサ２８の検出値に基づいて、下記（１）式から疑似ＥＥＶ後の冷媒温度を算出し、上記の結露阻止制御に用いてもよい。
疑似ＥＥＶ後の冷媒温度＝室内熱交温度＋（室外熱交温度−室内熱交温度）×Ｃ（ただし、Ｃは定数）・・・（１）

以上に説明の構成により、本実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
上記の空気調和機１において、冷房運転時、圧縮機２で圧縮された冷媒は、四方切換弁３により室外熱交換器５、電子膨張弁６、室内熱交換器８、四方切換弁３、アキュームレータ９および圧縮機２の順に循環される。この間、室外熱交換器５で外気に放熱して凝縮液化された冷媒は、電子膨張弁６で断熱膨張され、低圧二相冷媒となって室内熱交換器８に導入されることにより、室内熱交換器８で室内ファン７を介して送風される室内空気と熱交換されて蒸発され、室内空気を冷却することにより冷房に供されることになる。

また、暖房運転時、圧縮機２により圧縮された冷媒は、四方切換弁３を介して室内熱交換器８、電子膨張弁６、室外熱交換器５、四方切換弁３、アキュームレータ９および圧縮機２の順に循環される。この間、冷媒は、室内熱交換器８において室内空気に放熱して凝縮液化され、室内空気を加熱することにより暖房に供されることになる。

上記の冷暖房運転時、コントローラ１２は、電子膨張弁６と室内熱交換器８間を接続している冷媒配管１０Ａ内を流れる冷媒により冷却される。この冷媒配管１０Ａ内を流れる冷媒は、冷房時、電子膨張弁６で断熱膨張された低圧二相冷媒であり、暖房時、室内熱交換器８で凝縮液化された高圧液冷媒であり、コントローラ１２に設けられているアクティブコンバータ１５、ダイオードモジュール１６、パワートランジスタ１７等の発熱部品に対して十分温度が低く、これらの発熱部品を冷却することができる。

このように、暖房時に高圧液冷媒、冷房時に低圧二相冷媒を用いてコントローラ１２を冷却する構成とした場合、暖房時には、低外気温下であっても、高圧液冷媒の温度が着霜となることはなく、従って、コントローラ１２を冷却する冷媒配管１０Ａ上で着霜のリスクはない。一方、冷房時には、通常冷房条件下で低圧冷媒の温度が０℃以下になることはなく、配管圧損等からコントローラ１２に流れる冷媒の温度は通常２０℃以上になると考えられ、結露のリスクはないが、室温が低く、低圧が低くなった場合に結露するケースが生じ得る。

本実施形態においては、コントローラ１２を冷却する冷媒配管１０Ａの表面で結露が発生する虞が生じた場合、つまり、結露の発生条件が検知された場合、結露阻止制御部２４を介して、室内ファン７の回転数制御（回転数アップ）、室外ファン４の回転数制御（回転数ダウン）、電子膨張弁（ＥＥＶ）の開度制御（開度アップ）、圧縮機の回転数制御（回転数ダウン）のいずれか結露の阻止制御、もしくはその順序で順次結露の阻止制御を行うことにより、結露の発生を防止することができる。

従って、コントローラ１２を冷却する冷媒配管１０Ａでの結露の発生を確実に防止することができ、コントローラ１２において、結露により発生したドレン水の滴下による故障の発生や電子部品の損傷等を防止しつつ、インバータやパワー素子の大容量化に伴って冷却性能の向上が求められているコントローラ１２の冷却機能を高めることができ、製品の品質および信頼性を向上することができる。

一方、コントローラ１２側において、冷媒配管１０Ａは、ヒートシンクとして機能する伝熱材製ブロック２１，２２を介して、アクティブコンバータ１５、ダイオードモジュール１６、パワートランジスタ１７等の発熱部品が配設された基板１８，１９，２０の背面に密着されるように接触配置されている。そして、伝熱材製ブロック２１（伝熱材製ブロック２２も同様）は、発熱部品側に接触配置される第１ブロック２１Ａと、冷媒配管１０Ａが接触配置される第２ブロック２１Ｂとに２分割され、２分割された第１ブロック２１Ａおよび第２ブロック２１Ｂ同士が一体に組み付け可能な構成とされている。

このため、コントローラ１２側において、発熱部品に接触配置されている伝熱材製ブロック２１に対して、冷媒配管１０Ａを組み立てライン上で密着させて接触配置することは中々難しいが、２分割された第１ブロック２１Ａを発熱部品側、第２ブロック２１Ｂを冷媒配管１０Ａにそれぞれ密着配置して予めサブアセンブリしておき、ライン上で第１ブロック２１Ａと第２ブロック２１Ｂとを一体に組み付けるようにすることで、比較的容易に伝熱材製ブロック２１に対して冷媒配管１０Ａを密着させて接触配置することができる。従って、伝熱材製ブロック２１，２２に対する冷媒配管１０Ａの接触熱抵抗を低減して伝熱効率を向上させ、コントローラ２１上の発熱部品の冷却性能を高めることにより、製品の品質および信頼性を向上することができる。

また、本実施形態では、第２ブロック２１Ｂに対して、冷媒配管１０Ａを沿わせて配置するための半円形溝２１Ｃを設けた構成としている。このため、冷媒配管１０Ａを第２ブロック２１Ｂに対して半円形溝２１Ｃに沿わせて接触配置し、それを押え金具２３等を介して固定することにより、冷媒配管１０Ａを第２ブロック２１Ｂに確実に密着させて接触配置することができ、これによって、冷媒配管１０Ａと伝熱材製ブロック２１、ひいてはコントローラ１２との間の伝熱効率を高め、コントローラ１２およびその発熱部品の冷却性能を一段と向上することができる。

なお、ヒートシンクとして機能する伝熱材製ブロック２１を２分割し、その２分割された伝熱材製ブロック２１を介して上記の如く冷媒配管１０Ａをコントローラ１２に接触配置する構成は、電子膨張弁６と室内熱交換器８間を接続している冷媒配管１０Ａをコントローラ１２に接触配置したものに限らず、電子膨張弁６と室外熱交換器５間を接続する冷媒配管等をコントローラ１２に接触配置し、暖房時に低圧二相冷媒でコントローラ１２を冷却するタイプのものに対しても同様に適用できるものである。

［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について、図８を用いて説明する。
本実施形態は、上記した第１実施形態に対して、コントローラ１２に接触配置される冷媒配管１０Ａを傾斜配置している点が異なる。その他の点については、第１実施形態と同様であるので説明は省略する。
本実施形態においては、図８に示されるように、伝熱材製ブロック２１の第２ブロック２１Ｂに設けられる半円形溝２１Ｃを、水平方向に対して一定の角度α傾けて設け、冷媒配管１０Ａをア伝熱材製ブロック２１に対して傾斜配置した構成としている。

なお、冷媒配管１０Ａの傾きは、ドレン水が一方向に流れる程度の傾きでよく、角度αについては特に限定されるものではないが、十数度もあれば十分である。また、本実施形態は、図１に示すように、電子膨張弁６と室内熱交換器８間を接続している冷媒配管１０Ａをコントローラ１２に接触配置したものに限らず、電子膨張弁６と室外熱交換器５間を接続する冷媒配管等をコントローラ１２に接触配置し、暖房時に低圧二相冷媒でコントローラ１２を冷却するタイプのものにも同様に適用できるものである。

このように、冷媒配管１０Ａをコントローラ１２に対して、傾斜配置した構成とすることによって、運転状況により仮に冷媒配管１０Ａの表面において結露もしくは着霜が発生したとしても、そのドレン水を傾斜配置されている冷媒配管１０Ａの傾斜に沿わせて速やかに特定の方向に排出することができる。従って、コントローラ１２上でのドレン水の滞留を防止することができるとともに、そのドレン水がコントローラ１２やその電子部品上に滴下することによる故障の発生、電子部品の損傷等を防止し、コントローラを保護することができる。

［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態について、図９を用いて説明する。
本実施形態は、上記した第１実施形態に対して、コントローラ１２上に設けられる発熱部品の配置構成を変えている点が異なる。その他の点については、第１実施形態と同様であるので説明は省略する。
本実施形態では、図９に示されるように、アクティブコンバータ１５、ダイオードモジュール１６、パワートランジスタ１７等の発熱部品を配設した基板１８，１９，２０をコントローラ１２の下方部位に集中配置し、それらの基板１８，１９，２０に対して上記構成の伝熱材製ブロック２１を介在させて冷媒配管１０Ａを接触配置したものである。

なお、本実施形態の場合も、図１に示すように、電子膨張弁６と室内熱交換器８間を接続している冷媒配管１０Ａをコントローラ１２に接触配置したものに限らず、電子膨張弁６と室外熱交換器５間を接続する冷媒配管等をコントローラ１２に接触配置し、暖房時に低圧二相冷媒によりコントローラ１２を冷却するタイプのものに対しても同様に適用できるものである。

上記のように、コントローラ１２に設けられる発熱部品がコントローラ１２の下方部位に集中して配置され、その下方部位に対して冷媒配管１０Ａを接触配置した構成としているため、運転状況により仮に冷媒配管１０Ａの表面において結露もしくは着霜が発生したとしても、そのドレン水が発熱部品よりも下方部位に電子部品が配置されていないことから他の電子部品上に滴下することがない。従って、ドレン水がコントローラに設けられている他の電子部品上に滴下することによる故障の発生や電子部品の損傷等を防止し、コントローラを保護することができる。

なお、本発明は、上記実施形態にかかる発明に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、適宜変形が可能である。例えば、上記実施形態では、コントローラ１２について、オープン構造のものを例に説明したが、コントローラ１２の構造については、上記実施形態のものに限定されず、ボックス構造のもの等、他構造のコントローラにも同様に適用できることは云うまでもない。また、上記実施形態では、ＥＥＶ後の冷媒温度を冷媒配管に冷媒温度センサ２６を設けて直接検知するようにした例および既設の温度センサを用いてＥＥＶ後の冷媒温度に代替可能な温度を疑似温度として検知するようにした例について説明したが、この２例に限定されるものでないことはもちろんである。

１空気調和機
２圧縮機
３四方切換弁
４室外ファン
５室外熱交換器
６電子膨張弁
７室内ファン
８室内熱交換器
１０冷媒配管
１０Ａ冷媒配管
１１冷凍サイクル
１２コントローラ
１５アクティブコンバータ
１６ダイオードモジュール
１７パワートランジスタ
１８，１９，２０基板
２１，２２伝熱材製ブロック
２１Ａ第１ブロック
２１Ｂ第２ブロック
２１Ｃ半円形溝
２４結露阻止制御部
２５外気温センサ
２６冷媒温度センサ
２７室外熱交温度センサ
２８室内熱交温度センサ

Claims

圧縮機、四方切換弁、室外熱交換器、電子膨張弁、室内熱交換器を冷媒配管により接続した可逆サイクルの冷凍サイクルと、冷房時、前記電子膨張弁で絞られた低圧二相冷媒が流れる冷媒配管と接触されることにより冷却されるコントローラとを備えた空気調和機において、
前記コントローラを冷却する前記冷媒配管で結露が発生する条件が検知されたとき、室内ファンの回転数制御、室外ファンの回転数制御、前記電子膨張弁の開度制御、前記圧縮機の回転数制御のいずれかにより結露の発生を阻止する結露阻止制御部が設けられており、
前記結露阻止制御部は、結露の発生を阻止する制御時、外気温に応じて予め設定された冷媒温度もしくはその代替温度の目標温度に対して、結露の阻止制御を行う構成とされていることを特徴とする空気調和機。
前記結露阻止制御部は、結露の発生を阻止する制御時、前記室内ファンの回転数制御、前記室外ファンの回転数制御、前記電子膨張弁の開度制御、前記圧縮機の回転数制御の順序で順次結露の阻止制御を行う構成とされていることを特徴とする請求項１に記載の空気調和機。
圧縮機、四方切換弁、室外熱交換器、電子膨張弁、室内熱交換器を冷媒配管により接続した可逆サイクルの冷凍サイクルと、冷房時または暖房時、前記電子膨張弁で絞られた低圧冷媒が流れる冷媒配管と接触されることにより冷却されるコントローラとを備えた空気調和機において、
前記冷媒配管は、前記コントローラに対して傾斜配置されていることを特徴とする空気調和機。
前記冷媒配管は、前記コントローラの発熱部品に対して伝熱材製ブロックを介して配置され、該伝熱材製ブロックは、前記発熱部品側に接触配置される第１ブロックと、前記冷媒配管が接触配置される第２ブロックとに２分割され、２分割された前記第１ブロックおよび前記第２ブロック同士が一体に組み付け可能な構成とされていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の空気調和機。
前記第２ブロックには、前記冷媒配管を沿わせて配置するための半円形溝が設けられていることを特徴とする請求項４に記載の空気調和機。
前記コントローラ側の発熱部品は、該コントローラの下方部位に集中配置され、その下方部位に対して前記冷媒配管が接触配置されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の空気調和機。