JP6785980B2 - 空気調和装置 - Google Patents

Description

本発明は、発熱部を冷媒回路の冷媒で冷却するように構成された空気調和装置に関するものである。

空気調和装置は、圧縮機、凝縮器、膨張弁及び蒸発器が配管で接続された冷媒回路を備えている。そして、従来より、たとえば圧縮機を制御するためのインバータ回路などの制御装置の発熱部を、冷媒回路を流れる冷媒を用いて冷却するようにしている（たとえば、特許文献１参照）。特許文献１では、膨張弁の上流の冷媒を分岐して圧縮機の吐出側に接続する冷却回路を、冷媒回路とは別に設け、冷却回路を流れる冷媒で発熱部を冷却している。

特開２０１５−２１６５９号公報

ところで、従来より、凝縮器と膨張弁との間に過冷却熱交換器を設け、過冷却熱交換器の高圧側の冷媒を、過冷却熱交換器の低圧側の冷媒と熱交換して過冷却することで、冷凍効率の向上を図る空気調和装置がある。このような空気調和装置に対して、特許文献１の技術を適用して制御装置の発熱部を冷却することが考えられる。

しかし、特許文献１では、発熱部を冷却するため専用の冷却回路を設ける必要があり、製品の大型化及び冷媒回路の複雑化を招く。このため、発熱部を冷却するため専用の冷却回路を設けずに冷媒回路を流れる冷媒で発熱部を冷却することが望ましい。

冷媒回路を流れる冷媒で発熱部を冷却するには、冷媒回路の低圧側の低温冷媒を用いる方法が考えられる。しかし、この方法では、発熱部が空気の露点温度以下まで冷却されて制御装置内部で結露が生じる可能性があるため、凝縮器と過冷却熱交換器との間の高圧側の冷媒を用いると良い。

発熱部の冷却に高圧側の冷媒を用いる場合には、凝縮器と過冷却熱交換器との間の配管を発熱部を冷却する冷却配管として用いると共に、冷却配管の上流に電子膨張弁を設け、電子膨張弁によって冷却配管を通過する冷媒の温度を調整して発熱部を冷却する。この構成において、発熱部の温度が過昇した場合、電子膨張弁の開度を比較的大きく絞って冷却配管を通過する冷媒温度を下げることになる。しかし、電子膨張弁の開度を絞り過ぎると、電子膨張弁の下流側の圧力が低下し、冷房運転時に、電子膨張弁の下流側に位置する過冷却熱交換器の出口で過冷却度が確保できず、冷房能力の低下を招くという問題があった。また、過冷却熱交換器の出口で過冷却度が確保できない場合、過冷却熱交換器の下流側に位置する膨張弁に流入する冷媒が気液二相状態となり、膨張弁で冷媒流動音が発生するという問題があった。

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、冷媒を用いて制御装置を冷却する構成の空気調和装置において、冷媒回路の複雑化を招くことなく制御装置の冷却を行え、また、冷房運転時の能力低下及び冷媒流動音の発生の抑制を行うことが可能な空気調和装置を提供することを目的とする。

本発明に係る空気調和装置は、圧縮機と、室外熱交換器と、膨張弁と、室内熱交換器とが配管で接続されて冷媒が循環する冷媒回路と、冷媒回路における冷媒の流れを切り替えて冷房運転と暖房運転とを可能とする四方弁と、冷媒回路を制御する制御装置と、室外熱交換器と膨張弁との間から分岐して圧縮機の吸入側に接続されたバイパス配管と、バイパス配管に設けられたバイパス流量調整弁と、室外熱交換器と膨張弁との間の冷媒とバイパス配管のバイパス流量調整弁の下流の冷媒とを熱交換する過冷却熱交換器と、室外熱交換器と過冷却熱交換器との間の配管のうち、制御装置が接触して配置されて制御装置を冷却する冷却配管と、室外熱交換器と冷却配管との間に設けられ、冷却配管を通過する冷媒の温度を調整する温度調整弁とを備え、制御装置は、冷房運転時において制御装置の発熱部の温度が予め設定された基準値未満となるように温度調整弁を制御すると共に、過冷却熱交換器の出口の過冷却度が予め設定された設定値を上回るようにバイパス流量調整弁を制御し、暖房運転時において冷却配管による冷却により制御装置で結露が生じないように温度調整弁を制御すると共に、冷媒回路における運転状態が暖房能力を発揮できない不暖状態とならないように温度調整弁を制御し、制御装置で結露が生じる可能性がある場合、温度調整弁の開度を絞る動作を、結露が生じる可能性が無くなるまで繰り返し行い、結露が生じる可能性が無くなり、そして、冷媒回路における運転状態が不暖状態となっている場合、温度調整弁の開度を開く動作を、不暖状態が解消されるまで繰り返すものである。

本発明によれば、冷媒回路の構成を複雑化することなく、冷房運転時の能力低下及び冷媒流動音の発生の抑制を行うことが可能である。

本発明の実施の形態１に係る空気調和装置の冷媒回路構成を示す冷媒回路図である。 本発明の実施の形態１に係る空気調和装置における冷房運転時の制御処理の流れを示すフローチャートである。 本発明の実施の形態２に係る空気調和装置における暖房運転時の制御処理の流れを示すフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態に係る空気調和装置について図面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、同一また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、温度及び圧力の高低については、特に絶対的な値との関係で高低が定まっているものではなく、空気調和装置における状態及び動作等において相対的に定まるものとする。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る空気調和装置の冷媒回路構成を示す冷媒回路図である。図１に基づいて、空気調和装置の回路構成及び動作について説明する。この空気調和装置は、冷媒を循環させる冷凍サイクルを利用して、冷房運転または暖房運転を行なうものである。なお、図１では、実線矢印が冷房運転時における冷媒回路を、破線矢印が暖房運転時における冷媒回路を、それぞれ示している。また、図１を含め、以下の図面では各構成部材の大きさの関係が実際のものとは異なる場合がある。

図１に示すように、空気調和装置は、熱源機である室外機１０と、利用側ユニットである室内機５０ａ及び室内機５０ｂと、が冷媒配管で接続されて構成されている。室内機５０ａ及び室内機５０ｂは、室外機１０に並列接続されている。つまり、空気調和装置は、室外機１０に搭載される各機器と、室内機５０ａ及び室内機５０ｂのそれぞれに搭載される各機器と、を冷媒配管で接続することで冷媒回路を形成している。なお、ここでは、室外機１０が１台に対して室内機が２台接続された構成を示しているが、室内機の台数は１台でも良いし、さらに複数台でもよい。また、室外機１０の台数も１台に限らず、さらに複数台としてもよい。

空気調和装置の冷媒配管は、ガス配管と液配管とを備えている。ガス配管は、室外機１０と接続されているガス配管２０４と、各室内機に接続されているガス枝管２０６ａ及びガス枝管２０６ｂとからなる。ガス枝管２０６ａは室内機５０ａに接続され、ガス枝管２０６ｂは室内機５０ｂに接続されている。液配管は、室外機１０と接続されている液配管２０５と、各室内機に接続されている液枝管２０７ａ及び液枝管２０７ｂと、からなる。液枝管２０７ａは室内機５０ａに接続され、液枝管２０７ｂは室内機５０ｂに接続されている。

室外機１０と室内機５０ａとは、ガス配管２０４、ガス枝管２０６ａ、液枝管２０７ａ及び液配管２０５、を介して接続されている。また、室外機１０と室内機５０ｂとは、ガス配管２０４、ガス枝管２０６ｂ、液枝管２０７ｂ及び液配管２０５、を介して接続されている。

［室外機］
室外機１０は、圧縮機１と、四方弁４と、室外熱交換器５と、液側開閉弁９と、ガス側開閉弁１１と、アキュムレータ１２と、を備えている。

圧縮機１は、吸入した冷媒を圧縮して高温且つ高圧の状態にするものである。圧縮機１はインバータ回路を有しており、インバータ回路による電源周波数変換により圧縮機回転数が制御され、容量制御されるタイプの圧縮機である。

四方弁４は、流路切替装置として機能し、冷房運転時と暖房運転時とで冷媒の流れを切り替えるものである。室外熱交換器５は、冷房運転時には凝縮器または放熱器として機能し、暖房運転時には蒸発器として機能し、図示省略の室外送風機から供給される空気と冷媒との間で熱交換を行なうものである。

液側開閉弁９は、制御装置２７による自動またはユーザによる手動で開閉されることで、冷媒を導通したりしなかったりするものである。ガス側開閉弁１１も同様に、制御装置２７による自動またはユーザによる手動で開閉されることで、冷媒を導通したりしなかったりするものである。液側開閉弁９及びガス側開閉弁１１は、開閉されることによって、冷凍サイクル内の圧力変動を調整するために設置されている。

アキュムレータ１２は、圧縮機１の吸入側に設けられており、冷媒回路を循環する過剰な冷媒を貯留するものである。

室外機１０はさらに、室外熱交換器５と液側開閉弁９との間の液配管２６から分岐して圧縮機１の吸入側、具体的にはアキュムレータ１２の入口側に接続されたバイパス配管２３と、バイパス配管２３に設けられたバイパス流量調整弁７とを備えている。バイパス流量調整弁７は、減圧弁または膨張弁として機能し、冷媒を減圧して膨張させるものである。このバイパス流量調整弁７は、開度が可変に制御可能なもの、たとえば電子式膨張弁等で構成するとよい。また、室外機１０は、室外熱交換器５と液側開閉弁９との間の高圧側冷媒と、バイパス配管２３のバイパス流量調整弁７で減圧した低圧側冷媒とを熱交換して高圧側冷媒を冷却する過冷却熱交換器６を備えている。

なお、以下の説明において、液配管２６とバイパス配管２３とが接続しているポイントを接続点２５、バイパス配管２３とアキュムレータ１２の上流側配管とが接続しているポイントを接続点２４と称する。アキュムレータ１２の上流側配管とは、四方弁４とアキュムレータ１２との間における冷媒配管を指す。

室外機１０はさらに、オイルセパレータ２と、返油バイパス回路３０と、逆止弁３とを備えている。オイルセパレータ２は、圧縮機１の吐出側に設けられており、圧縮機１から吐出されて冷凍機油が混在している冷媒ガスから冷凍機油成分を分離する機能を有している。

返油バイパス回路３０は、オイルセパレータ２で分離された冷凍機油を圧縮機１の吸入側に戻すものである。返油バイパス回路３０の配管には、返油バイパスキャピラリ１３と返油バイパス用電磁弁１４とを並列に接続した回路が接続されており、圧縮機１に戻す冷凍機油の流量が調整されるようになっている。具体的には、返油バイパス用電磁弁１４が開の場合、オイルセパレータ２で分離された冷凍機油は返油バイパス用電磁弁１４を通ってそのまま圧縮機１の吸入側に返油される。一方、返油バイパス用電磁弁１４が閉の場合、オイルセパレータ２で分離された冷凍機油は返油バイパスキャピラリ１３を通過して流量が低減されて圧縮機１の吸入側に返油される。

逆止弁３は、オイルセパレータ２と四方弁４との間における冷媒配管に設けられており、圧縮機１の停止時に四方弁４側から圧縮機１の吐出側への冷媒の逆流を防止するためのものである。

また、室外機１０は、室外熱交換器５と過冷却熱交換器６とを接続する配管を通る冷媒で後述の制御装置２７の発熱部を冷却するようにしている。室外熱交換器５と過冷却熱交換器６とを接続する配管のうち、制御装置２７に接触して配置されて発熱部を冷却する配管を以下では冷却配管４０という。そして、室外熱交換器５と冷却配管４０との間には、冷却配管４０を通過する冷媒の温度を調整する温度調整弁８が設けられている。温度調整弁８は、減圧弁または膨張弁として機能し、冷媒を減圧して膨張させるものである。この温度調整弁８は、開度が可変に制御可能なもの、たとえば電子式膨張弁等で構成するとよい。

また、室外機１０には、室外機１０に搭載されている各アクチュエータの駆動を制御する制御装置２７が搭載されている。制御装置２７は、後に詳述するが、各圧力センサ及び各温度センサから送信される信号に基づいて、各アクチュエータを制御するものである。アクチュエータとは、たとえば、圧縮機１、四方弁４及び図示省略の室外送風機などが該当する。この制御装置２７は、特に種類を限定するものではないが、たとえば室外機１０に搭載される各アクチュエータを制御できるようなマイクロコンピュータ等で構成するとよい。

制御装置２７は、圧縮機１のモータを駆動するインバータ回路を備えており、インバータ回路のパワーモジュールが圧縮機１の駆動時に発熱して高温となる。本実施の形態１では、このようなパワーモジュール等の発熱部を上述したように冷媒回路の冷媒で冷却するようにしている。

［室外機のセンサ］
室外機１０には、複数の圧力センサ及び複数の温度センサが設けられている。具体的には、室外機１０には、第１圧力センサ１５、第１温度センサ１８、第２温度センサ１９、第３温度センサ２０及び第４温度センサ２１が設けられている。

第１圧力センサ１５は、オイルセパレータ２と四方弁４との間に設けられ、圧縮機１から吐出された冷媒の圧力を計測するものである。

第１温度センサ１８は、制御装置２７の発熱部に設けられ、発熱部の温度を計測するものである。第２温度センサ１９は、接続点２５と液側開閉弁９との間に設けられ、接続点２５と液側開閉弁９との間における液配管２６を通る冷媒の温度を計測するものである。第３温度センサ２０は、室外機１０の周囲の外気温度を計測するものである。第４温度センサ２１は、冷却配管４０と過冷却熱交換器６との間に設けられ、冷却配管４０と過冷却熱交換器６との間を通る冷媒の温度を計測するものである。第３温度センサ２０は、本発明の外気温度センサに相当し、第４温度センサ２１は、本発明の冷却冷媒温度センサに相当する。

そして、各圧力センサで計測された圧力情報、及び、各温度センサで計測された温度情報は、信号として制御装置２７に送られるようになっている。なお、ここでは、以下の制御で用いられるセンサについて説明したが、室外機１０にはその他にもセンサが設けられ、空気調和装置における各種制御に用いられる。

［室内機］
室内機５０ａには、室内熱交換器１００ａと膨張弁１０１ａとが、ガス枝管２０６ａ及び液枝管２０７ａで直列に接続されて搭載されている。また、室内機５０ａには、室内機５０ａに搭載されている各アクチュエータの駆動を制御する制御装置１０２ａが搭載されている。アクチュエータとは、たとえば、膨張弁１０１ａ及び図示省略の室内送風機などが該当する。さらに、室内機５０ａには、室内熱交換器１００ａに接続している液枝管２０７ａに、室内熱交換器１００ａの液側出口における冷媒の温度を計測する第５温度センサ１０３ａが設けられている。

室内熱交換器１００ａは、冷房運転時には蒸発器、暖房運転時には凝縮器または放熱器として機能し、冷媒と空気との間で熱交換を行なうものである。膨張弁１０１ａは、減圧弁または膨張弁として機能し、冷媒を減圧して膨張させるものである。この膨張弁１０１ａは、開度が可変に制御可能なもの、たとえば電子式膨張弁等で構成するとよい。

そして、第５温度センサ１０３ａで計測された温度情報は、信号として制御装置１０２ａに送られるようになっている。なお、ここでは、以下の制御で用いられるセンサについて説明したが、室内機にはその他にもセンサが設けられ、制御装置１０２ａは、各温度センサから送信される信号に基づいて、各アクチュエータを制御するようになっている。この制御装置１０２ａは、特に種類を限定するものではないが、たとえば室内機５０ａに搭載される各アクチュエータを制御できるようなマイクロコンピュータ等で構成するとよい。

ところで、室内機５０ｂは、室内機５０ａと同様の構成となっている。つまり、室内機５０ａの構成部品の「ａ」を「ｂ」に変更すれば室内機５０ｂの構成部品となる。なお、以下において室内機５０ａと室内機５０ｂとを区別しない場合は室内機５０という。また、室内機５０ａと室内機５０ｂとのそれぞれにおける構成部品を区別しない場合は、「ａ」、「ｂ」を付与せず、総称してたとえば膨張弁であれば膨張弁１０１とすることがある。

なお、図１では、室内機５０ａ及び室内機５０ｂの双方に制御装置が搭載されている状態を例に示しているが、１つの制御装置で室内機５０ａ及び室内機５０ｂの双方を制御するようにしてもよい。また、室内機５０ａ及び室内機５０ｂの双方に制御装置が搭載されている状態では、互いの制御装置が有線または無線で通信可能になっている。さらに、室内機に搭載されている制御装置は、室外機１０に搭載されている制御装置と有線または無線で通信可能になっている。

ところで、従来は、冷媒回路を循環する冷媒で制御装置を冷却するにあたり、制御装置を冷却するための専用の回路を設ける必要があった。このため、冷媒回路の複雑化及び製品コストの増加を伴うことになる。一方、図１に示した本実施の形態１では、温度調整弁８と過冷却熱交換器６とを接続する配管の一部である冷却配管４０に制御装置２７の発熱部を接触させることで、発熱部の冷却を可能とする構成としている。このため、冷媒回路の複雑化を招かない。

そして、本実施の形態１は、冷房運転時に温度調整弁８及びバイパス流量調整弁７を制御して、制御装置２７の発熱部の冷却性能を確保しつつ、冷房運転時の能力低下を抑制することを特徴としている。以下、温度調整弁８及びバイパス流量調整弁７の制御について説明する。

図２は、本発明の実施の形態１に係る空気調和装置における冷房運転時の制御処理の流れを示すフローチャートである。図２に基づいて、実施の形態１の特徴事項である制御装置２７が実行する制御処理の流れについて詳細に説明する。
まず、空気調和装置を操作するためのリモコン（図示せず）のスイッチがユーザによりＯＮされると、圧縮機１が駆動を開始する。圧縮機１が駆動されることで冷房運転が開始される（ステップＳ１）。

制御装置２７は、運転開始から一定時間経過後に、制御装置２７の発熱部に取り付けられた第１温度センサ１８の計測温度ＴＨＨＳが、予め定められた基準値（たとえば、１００℃）以上であるかを判定する（ステップＳ２）。制御装置２７は、計測温度ＴＨＨＳが基準値以上の場合、発熱部の温度が許容温度を超えたと判定し、温度調整弁８を以下のように制御する。

すなわち、計測温度ＴＨＨＳに応じた開度幅ΔＬＥＶ２（ＴＨＨＳ）、温度調整弁８を閉じる旨の弁開度指令を温度調整弁８に出力する（ステップＳ３）。制御装置２７から発せられる具体的な指令開度ＬＥＶ２は以下の（１）式で求める開度となる。

指令開度ＬＥＶ２＝ＬＥＶ２（ＮＯＷ）−ΔＬＥＶ２（ＴＨＨＳ）
・・・（１）
ＬＥＶ２（ＮＯＷ）：現在の温度調整弁８の開度（前回の指令開度に相当）
ΔＬＥＶ２（ＴＨＨＳ）：計測温度ＴＨＨＳに応じたＬＥＶ２の開度幅

ここで、開度幅ΔＬＥＶ２（ＴＨＨＳ）は、計測温度ＴＨＨＳが高くなるに連れて大きくなる値であり、計測温度ＴＨＨＳと開度幅ΔＬＥＶ２（ＴＨＨＳ）との対応関係が予め求められて制御装置２７に記憶されている。

このように、温度調整弁８を開度幅ΔＬＥＶ２（ＴＨＨＳ）、閉じることで、温度調整弁８の下流側の冷媒の圧力及び温度を低下させる。つまり、制御装置２７の発熱部を冷却する冷媒の温度を低下させて冷却性能を高めることで、計測温度ＴＨＨＳを低下させる。

制御装置２７は、一定時間経過後に、計測温度ＴＨＨＳがステップＳ２と同様の基準値を下回ったかを判定する（ステップＳ４）。計測温度ＴＨＨＳが基準値を下回っていない場合、再度ステップＳ３に戻り、温度調整弁８を開度幅ΔＬＥＶ２（ＴＨＨＳ）、閉じる制御を行う（ステップＳ３）。そして、制御装置２７は、ステップＳ３及びステップＳ４の処理を、計測温度ＴＨＨＳが基準値を下回るまで、一定時間間隔で繰り返す。そして、計測温度ＴＨＨＳが基準値を下回ると、制御装置２７はステップＳ５の処理に移行する。

ステップＳ５以降では、制御装置２７は、ステップＳ３の処理を実施することでの冷房運転での弊害に対する是正処置を行う。つまり、温度調整弁８の開度が絞られることで、冷媒回路における過冷却熱交換器６の出口部分、言い換えれば室内機５０ａ及び室内機５０ｂの入口部分において過冷却度が確保されない弊害が生じる可能性がある。このため、この弊害を是正する処理を行う。

具体的には、まず、制御装置２７は、過冷却熱交換器６の出口部分の過冷却度ＳＣＣ１を算出し、過冷却度ＳＣＣ１が０℃を上回っているかを判定する（ステップＳ５）。過冷却度ＳＣＣ１は、第１圧力センサ１５で計測した高圧圧力の飽和温度ＴＣから第２温度センサ１９の計測温度ＴＨ２を減算して求められる。

過冷却度ＳＣＣ１が０℃以下の場合、過冷却度が不足しており、室内機５０ａ及び室内機５０ｂで冷房能力が不足している状態である。このため、制御装置２７は、過冷却度ＳＣＣ１に応じた開度幅ΔＬＥＶ１（ＳＣＣ１）、バイパス流量調整弁７を開く旨の弁開度指令をバイパス流量調整弁７に出力する（ステップＳ６）。制御装置２７から発せられる具体的な指令開度は以下の（２）式で求める開度となる。なお、「過冷却度」は０℃以上の温度を指すため、「ＴＣ−ＴＨ２」の演算結果が０℃未満となる場合を過冷却度ＳＣＣ１と表現するのは適切ではないが、説明の便宜上、この表現を用いることにする。

指令開度ＬＥＶ１＝ＬＥＶ１（ＮＯＷ）−ΔＬＥＶ１（ＳＣＣ１）
・・・（２）
ＬＥＶ（ＮＯＷ）：現在のバイパス流量調整弁７の開度（前回の指令開度）
ΔＬＥＶ１（ＳＣＣ１）：過冷却度ＳＣＣ１に応じたＬＥＶ１の開度幅

ここで、開度幅ΔＬＥＶ１（ＳＣＣ１）とは、過冷却度ＳＣＣ１の絶対値が大きくなるに連れて大きくなる値であり、過冷却度ＳＣＣ１の絶対値と開度幅ΔＬＥＶ１（ＳＣＣ１）との対応関係が予め求められて制御装置２７に記憶されている。

このように、制御装置２７は、ステップＳ５において過冷却度ＳＣＣ１が０℃以下の場合、過冷却度ＳＣＣ１に応じた開度幅ΔＬＥＶ１（ＳＣＣ１）、バイパス流量調整弁７を開く。これにより、バイパス配管２３への冷媒流入量が増加する。その結果、過冷却熱交換器６で熱交換される熱量が増加して過冷却度ＳＣＣ１が上昇し、過冷却度ＳＣＣ１が０℃を上回るまで、一定時間間隔でステップＳ６の処理を繰り返す。そして、過冷却度ＳＣＣ１が０℃を上回ると、ステップＳ２に戻って同様の処理を繰り返す。

以上説明したように、本実施の形態１によれば、冷媒回路を構成する室外熱交換器５と過冷却熱交換器６との間の配管で制御装置２７を冷却する構成としたので、冷却専用の回路が不要であり、冷媒回路の複雑化を招くことなく制御装置２７の冷却を行える。また、温度調整弁８とバイパス流量調整弁７の開度制御により、制御装置２７の冷却性能を確保しつつ、冷房運転時の能力低下を抑制することが可能である。また、室内機５０の入口部分において過冷却度が確保され、膨張弁１０１に流入する冷媒が液冷媒となるため、冷媒流動音の発生を抑制できる。

なお、本実施の形態１では、ステップＳ５において過冷却度ＳＣＣ１が０℃よりも上回っているかを判定したが、過冷却熱交換器６の出口で確保したい過冷却度がある場合には以下のようにしてもよい。すなわち、過冷却熱交換器６の出口で確保したい過冷却度を設定値として用い、過冷却度ＳＣＣ１が設定値よりも上回っているかを判定するようにしてもよい。

また、本実施の形態１では、開度幅ΔＬＥＶ２（ＴＨＨＳ）を、計測温度ＴＨＨＳに応じた可変幅としており、これにより計測温度ＴＨＨＳが速やかに低下するようにしたが、必ずしも可変幅に限らず、一定幅としてもよい。開度幅ΔＬＥＶ１（ＳＣＣ１）についても同様であり、一定幅としてもよい。

実施の形態２．
上記実施の形態１では冷房運転時における冷却能力の低下の抑制技術について説明したが、実施の形態２では暖房運転時における制御装置２７の結露防止技術について説明する。以下、実施の形態２が実施の形態１と異なる点を中心に説明する。空気調和装置の構成は実施の形態１と同じである。

冷房運転では、室外熱交換器５と過冷却熱交換器６との間の高圧側の高温冷媒を用いて制御装置２７を冷却していたが、暖房運転では、膨張弁１０１で減圧された後の低圧側の低温冷媒を用いて制御装置２７を冷却する。このため、暖房運転では、冷房運転と異なり、計測温度ＴＨＨＳが過昇することはない。しかし、逆に、冷却配管４０の内を通過する冷媒の温度が低すぎて制御装置２７の温度が空気の露点温度を下回った場合、制御装置２７において結露が生じる。具体的にはたとえば、制御装置２７内の制御基板（図示せず）に結露が生じる可能性がある。この場合、制御基板に実装された充電部がショートする可能性があり、冷房運転と同様、製品品質を損なう可能性がある。

そこで、実施の形態２は、温度調整弁８を制御して、このような結露を防止しつつ暖房運転時の能力低下を抑制することを特徴としている。以下、温度調整弁８の制御について説明する。

図３は、本発明の実施の形態２に係る空気調和装置における暖房運転時の制御処理の流れを示すフローチャートである。図３に基づいて、実施の形態２の特徴事項である制御装置２７が実行する制御処理の流れについて詳細に説明する。なお、暖房運転時はバイパス流量調整弁７は閉じられ、バイパス配管２３には冷媒が流れないようになっている。
まず、空気調和装置を操作するためのリモコン（図示せず）のスイッチがユーザによりＯＮされると、圧縮機１が駆動を開始する。圧縮機１が駆動されることで暖房運転が開始される（ステップＳ１１）。

制御装置２７は、運転開始から一定時間経過後、制御装置２７において結露が生じる可能性があるかを判定する。具体的には、第３温度センサ２０で計測された外気温度ＴＨ３と、第４温度センサ２１で計測された冷却配管４０に流入する冷媒の温度（以下、計測温度ＴＨ４という）とに基づいて、以下の（３）の条件式を満たす場合には結露する可能性があると判定する。

ＴＨ３＋α≧ＴＨ４ ・・・（３）
αは、補正値として、制御基板の充電部の周囲構造などにより選定するものとする（ステップＳ１２）。

制御装置２７は、ＴＨ３＋αがＴＨ４未満であれば、結露が生じる可能性はないと判定し、温度調整弁８の現在の開度を維持する。一方、ＴＨ３＋αがＴＨ４以上の場合、制御装置２７は、結露が生じる可能性があると判定し、温度調整弁８を以下のように制御する。

すなわち、まず、上記（３）の条件式の左項から右項を減算して得た温度差ＤＩＦＦ１、つまり「（ＴＨ３＋α）−ＴＨ４」を演算して温度差ＤＩＦＦ１を得る。そして、温度差ＤＩＦＦ１に応じた開度幅ΔＬＥＶ２（ＤＩＦＦ１）、温度調整弁８を閉じる旨の弁開度指令を温度調整弁８に出力する（ステップＳ１３）。制御装置２７から発せられる具体的な指令開度は以下の（４）式で求める開度となる。

指令開度ＬＥＶ２＝ＬＥＶ２（ＮＯＷ）−ΔＬＥＶ２（ＤＩＦＦ１）
・・・（４）
ＬＥＶ（ＮＯＷ）：現在の温度調整弁８の開度（前回の指令開度に相当）
ΔＬＥＶ２（ＤＩＦＦ１）：温度差ＤＩＦＦ１に応じたＬＥＶ２の開度幅

ここで、温度差ＤＩＦＦ１に応じたＬＥＶ２の開度幅ΔＬＥＶ２（ＤＩＦＦ１）は、温度差ＤＩＦＦ１が大きくなるに連れて大きくなる値であり、温度差ＤＩＦＦ１と開度幅ΔＬＥＶ２（ＤＩＦＦ１）との対応関係が予め求められて制御装置２７に記憶されている。

このように、制御装置２７は、結露が生じる可能性があると判定した場合、温度差ＤＩＦＦ１に応じた開度幅ΔＬＥＶ２（ＤＩＦＦ１）、温度調整弁８を閉じる。これにより、冷却配管４０を通過する冷媒量が減少して温度調整弁８の上流側の圧力及び温度が上昇し、第４温度センサ２１で計測される計測温度ＴＨ４が上昇する。

そして、制御装置２７は、一定時間経過後に、ＴＨ３＋αがＴＨ４未満であるかを判定する（ステップＳ１４）。ＴＨ３＋αがＴＨ４未満となっていない場合には、再度ステップＳ１３に戻り、開度幅ΔＬＥＶ２（ＤＩＦＦ１）、温度調整弁８を閉じる制御を行う。ステップＳ１３及びステップＳ１４の処理を、ＴＨ３＋αがＴＨ４未満となるまで一定時間間隔で繰り返す。そして、ＴＨ３＋αがＴＨ４未満となると、制御装置２７は、制御基板の充電部が露点温度以上となった判定し、つまり結露の防止が可能と判定し、ステップＳ１５の処理に移行する。

ステップＳ１５以降では、制御装置２７は、ステップＳ１３の処理を実施することでの暖房運転への弊害について、是正処置を行う。つまり、温度調整弁８の開度が絞られることで、室内機５０の膨張弁１０１の開度が絞り不足となる。そして、最終的に温度調整弁８の開度が小さすぎることで流量不足に陥り、十分に暖房能力が発揮できない可能性がある。

そこで、制御装置２７は、現在の運転状態が暖房能力を十分に発揮できない不暖状態となっているかどうかを判定する（ステップＳ１５）。ここで、不暖状態となっているかどうかの判定は以下のようにして行う。すなわち、以下（１）、（２）及び（３）の全てを満足する場合に不暖状態と判断する。

（１）ユーザ設定温度＞室内機吸込み温度（室温）
（２）圧縮機１の駆動周波数Ｆが、室温に応じた目標周波数よりも低い。
（３）第１圧力センサ１５で計測した圧力から換算した飽和温度＝凝縮温度が目標凝縮温度に到達している。つまり暖房能力が発揮できていると誤認識。

なお、不暖状態の判定方法はこの方法に限られたものではなく、任意の方法を採用できる。

不暖状態となっていない場合は現状の制御を継続して問題ない。このため、制御装置２７は、ステップＳ１２に戻り、これまでの制御を繰り返す。一方、不暖状態となっている場合は、不暖状態を解消するため、温度調整弁８を以下のように制御する。

すなわち、室内熱交換器１００の出口の過冷却度ＳＣＣ２に応じた開度幅ΔＬＥＶ２（ＳＣＣ２）だけ温度調整弁８を開く旨の弁開度指令を温度調整弁８に出力する（ステップＳ１６）。過冷却度ＳＣＣ２は、第１圧力センサ１５で計測した高圧圧力の飽和温度ＴＣから第２温度センサ１９の計測温度ＴＨ５を減算して得られる。制御装置２７から発せられる具体的な指令開度ＬＥＶ２は以下の（５）式で求める開度となる。

指令開度ＬＥＶ２＝ＬＥＶ２（ＮＯＷ）＋ΔＬＥＶ２（ＳＣＣ２）
・・・（５）
ＬＥＶ（ＮＯＷ）：現在の温度調整弁８の開度（前回の指令開度）
ΔＬＥＶ２（ＳＣＣ２）：過冷却度ＳＣＣ２に応じたＬＥＶ２の開度幅

ここで、開度幅ΔＬＥＶ２（ＳＣＣ２）は、過冷却度ＳＣＣ２が高くなるに連れて大きくなる値であり、過冷却度ＳＣＣ２と開度幅ΔＬＥＶ２（ＳＣＣ２）との対応関係が予め求められて制御装置２７に記憶されている。

このように、過冷却度ＳＣＣ２に応じた開度幅ΔＬＥＶ２（ＳＣＣ２）、温度調整弁８を開く。これにより、室内熱交換器１００に流れる冷媒流量が増加する。そして、制御装置２７は、不暖状態が解消されるまで、一定時間間隔でステップＳ１６の処理を繰り返す。そして、不暖状態が解消されると、制御装置２７は、ステップＳ１２に戻って同様の処理を繰り返す。

以上説明したように、本実施の形態２によれば、実施の形態１と同様の効果が得られると共に、温度調整弁８の開度制御により、暖房運転時の結露防止及び暖房能力の低下抑制が可能となる。

１ 圧縮機、２ オイルセパレータ、３ 逆止弁、４ 四方弁、５ 室外熱交換器、６ 過冷却熱交換器、７ バイパス流量調整弁、８ 温度調整弁、９ 液側開閉弁、１０ 室外機、１１ ガス側開閉弁、１２ アキュムレータ、１３ 返油バイパスキャピラリ、１４ 返油バイパス用電磁弁、１５ 第１圧力センサ、１８ 第１温度センサ、１９ 第２温度センサ、２０ 第３温度センサ、２１ 第４温度センサ、２３ バイパス配管、２４ 接続点、２５ 接続点、２６ 液配管、２７ 制御装置、３０ 返油バイパス回路、４０ 冷却配管、５０ 室内機、５０ａ 室内機、５０ｂ 室内機、１００ａ 室内熱交換器、１００ｂ 室内熱交換器、１０１ａ 膨張弁、１０１ｂ 膨張弁、１０２ａ 制御装置、１０２ｂ 制御装置、１０３ａ 第５温度センサ、１０３ｂ 第５温度センサ、２０４ ガス配管、２０５ 液配管、２０６ａ ガス枝管、２０６ｂ ガス枝管、２０７ａ 液枝管、２０７ｂ 液枝管。

Claims (4)

1. 圧縮機と、室外熱交換器と、膨張弁と、室内熱交換器とが配管で接続されて冷媒が循環する冷媒回路と、
   前記冷媒回路における冷媒の流れを切り替えて冷房運転と暖房運転とを可能とする四方弁と、
   前記冷媒回路を制御する制御装置と、
   前記室外熱交換器と前記膨張弁との間から分岐して前記圧縮機の吸入側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たバイパス流量調整弁と、
   前記室外熱交換器と前記膨張弁との間の冷媒と前記バイパス配管の前記バイパス流量調整弁の下流の冷媒とを熱交換する過冷却熱交換器と、
   前記室外熱交換器と前記過冷却熱交換器との間の前記配管のうち、前記制御装置が接触して配置されて前記制御装置を冷却する冷却配管と、
   前記室外熱交換器と前記冷却配管との間に設けられ、前記冷却配管を通過する冷媒の温度を調整する温度調整弁とを備え、
   前記制御装置は、
   前記冷房運転時において前記制御装置の発熱部の温度が予め設定された基準値未満となるように前記温度調整弁を制御すると共に、前記過冷却熱交換器の出口の過冷却度が予め設定された設定値を上回るように前記バイパス流量調整弁を制御し、
   前記暖房運転時において前記冷却配管による冷却により前記制御装置で結露が生じないように前記温度調整弁を制御すると共に、前記冷媒回路における運転状態が暖房能力を発揮できない不暖状態とならないように前記温度調整弁を制御し、
   前記制御装置で結露が生じる可能性がある場合、前記温度調整弁の開度を絞る動作を、結露が生じる可能性が無くなるまで繰り返し行い、
   結露が生じる可能性が無くなり、そして、前記冷媒回路における運転状態が前記不暖状態となっている場合、前記温度調整弁の開度を開く動作を、前記不暖状態が解消されるまで繰り返す空気調和装置。
2. 前記制御装置は、前記冷房運転時において前記発熱部の温度が前記基準値以上の場合、前記温度調整弁の開度を絞る動作を、前記発熱部の温度が前記基準値未満となるまで繰り返し行い、
   前記発熱部の温度が前記基準値未満となり、そして、前記過冷却熱交換器の出口の前記過冷却度が前記設定値以下の場合、前記バイパス流量調整弁の開度を大きくする動作を、前記過冷却度が前記設定値を上回るまで繰り返す請求項１記載の空気調和装置。
3. 圧縮機と、室外熱交換器と、膨張弁と、室内熱交換器とが配管で接続されて冷媒が循環する冷媒回路と、
   前記冷媒回路を制御する制御装置と、
   前記室外熱交換器と前記膨張弁との間から分岐して前記圧縮機の吸入側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たバイパス流量調整弁と、
   前記室外熱交換器と前記膨張弁との間の冷媒と前記バイパス配管の前記バイパス流量調整弁の下流の冷媒とを熱交換する過冷却熱交換器と、
   前記室外熱交換器と前記過冷却熱交換器との間の前記配管のうち、前記制御装置が接触して配置されて前記制御装置を冷却する冷却配管と、
   前記室外熱交換器と前記冷却配管との間に設けられ、前記冷却配管を通過する冷媒の温度を調整する温度調整弁とを備え、
   前記制御装置は、
   暖房運転時において前記冷却配管による冷却により前記制御装置で結露が生じないように前記温度調整弁を制御すると共に、前記冷媒回路における運転状態が暖房能力を発揮できない不暖状態とならないように前記温度調整弁を制御し、
   前記制御装置で結露が生じる可能性がある場合、前記温度調整弁の開度を絞る動作を、結露が生じる可能性が無くなるまで繰り返し行い、
   結露が生じる可能性が無くなり、そして、前記冷媒回路における運転状態が前記不暖状態となっている場合、前記温度調整弁の開度を開く動作を、前記不暖状態が解消されるまで繰り返す空気調和装置。
4. 外気温度を計測する外気温度センサと、
   前記暖房運転時に前記冷却配管に流入する冷媒の温度を計測する冷却冷媒温度センサとを備え、
   前記制御装置は、前記外気温度センサの計測温度と前記冷却冷媒温度センサの計測温度とに基づいて前記制御装置で結露が生じる可能性があるかどうかを判定する請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の空気調和装置。

Images