JP6884213B2

JP6884213B2 - 冷凍サイクル装置

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Publication number: JP6884213B2
Application number: JP2019533860A
Authority: JP
Inventors: 康平名島
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2017-08-04
Filing date: 2017-08-04
Publication date: 2021-06-09
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Description

本発明は、冷媒回路を利用して制御装置の温度を調節する冷凍サイクル装置に関する。

冷凍サイクル装置において、熱源機（室外機）と利用側機（室内機）とを備え、冷凍サイクルを利用して空調対象空間の暖房及び冷房を行う空気調和装置がある。室外機は、建物の外部に配置され、圧縮機及び熱源側熱交換器等を有する。一方、室内機は、建物の内部に配置され、利用側熱交換器及び減圧装置等を有する。そして、室内機に搭載された各機器と室外機に搭載された各機器とは、配管により接続されて冷媒回路を形成する。冷媒回路を循環する冷媒は、暖房運転時に、室内機の利用側熱交換器に供給される空気へ放熱し、暖められた空気が空調対象空間へ送られる。また冷媒回路を循環する冷媒は、冷房運転時に、利用側熱交換器に供給される空気から吸熱し、冷却された空気が空調対象空間へ送られる。

空気調和装置は、冷媒回路の各機器を制御する制御装置を有しており、制御装置は、一般に、室外機に配置されている。制御装置は、発熱する半導体素子等の電子部品を備えているので、高温になる場合がある。そこで、冷媒を用いて制御装置を冷却する技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１において、電子部品が取り付けられる冷媒ジャケットには、冷媒配管が取り付けられており、冷媒配管を流れる冷媒により電子部品が冷却される。

特開２０１３−２３２５１９号公報

ところで、空気調和装置の室外機は屋外に設置されるため、冬季に外気温度が氷点下を大きく下回る地域で空気調和装置が使用される場合、室外機に配置された制御装置の周囲温度が使用環境温度を逸脱することがある。特に、室外機の熱源側熱交換器が蒸発器として機能する暖房運転時には、室外機内の温度が外気温度より低くなり、制御装置の周囲温度をさらに低下させる。しかしながら、特許文献１のように、冷媒により電子部品を冷却する場合、極低温の環境下で暖房運転が行われるときには、制御装置が正常に動作せず、暖房運転を行うことができない場合がある。

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、暖房運転時において制御装置の異常の発生を抑制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は、圧縮機と利用側熱交換器と減圧装置と熱源側熱交換器とを備え、暖房運転時と冷房運転時とで冷媒が逆方向に循環する主回路と、電気部品を備え、前記圧縮機の運転を制御する制御装置と、前記制御装置の装置温度を検出する装置温度センサと、前記熱源側熱交換器が蒸発器として機能する暖房運転時において、前記装置温度センサにより検出された前記装置温度が、前記電子部品が正常に動作するための使用環境温度に基づいて予め設定された下限温度未満であるとき、前記圧縮機から吐出された冷媒の一部の冷媒が流れ、前記一部の冷媒により前記制御装置を加熱する温度調節器と、前記圧縮機の吐出側と前記温度調節器の流入口とを接続する第１バイパス配管と、前記温度調節器の流出口と前記圧縮機の吸入側とを接続する第２バイパス配管と、前記第１バイパス配管に設けられ、冷媒の流量を調整する加熱側装置と、前記圧縮機の吐出側と前記温度調節器の前記流入口とを、冷媒を冷却する予冷熱交換器を介して接続する第３バイパス配管と、前記第３バイパス配管に設けられ、冷媒を減圧させる冷却側装置と、を備え、前記温度調節器は、前記冷房運転時には、一部の冷媒により前記制御装置を冷却するものであり、前記制御装置は、前記暖房運転時において、前記装置温度センサにより検出された前記装置温度が前記下限温度未満であるとき、前記加熱側装置を開放し、前記冷却側装置を閉止するように制御する。

本発明の冷凍サイクル装置によれば、暖房運転が行われているとき、圧縮機から吐出された冷媒の一部の冷媒は温度調節器に流入するので、温度調節器は、冷媒回路の冷媒を利用し、高温の冷媒によって制御装置の加熱を行う。これにより、冷凍サイクル装置の暖房運転中に、制御装置が低温になることによる制御装置の異常の発生を抑制することができる。

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の一例を示す概略構成図である。本発明の実施の形態１に係る温度調節器を制御装置に取り付けた状態の一例を示す背面斜視図である。本発明の実施の形態１に係る温度調節器を制御装置に取り付けた状態の他の一例を示す正面斜視図である。本発明の実施の形態１に係る制御装置の機能を示すブロック図である。本発明の実施の形態１に係る制御装置が暖房運転時に行う冷媒加熱制御を示すフローチャートである。本発明の実施の形態１に係る制御装置が冷房運転時に行う冷媒冷却制御を示すフローチャートである。

以下、冷凍サイクル装置が空気調和装置である場合について説明するが、実施の形態１に示される構成は、冷媒回路を備えるものであればどのような装置に適用されてもよい。また、以下の説明に示される温度は一例であって、適用する装置において適宜定まるものとする。

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の一例を示す概略構成図である。図１に基づき、空気調和装置１００の構成について説明する。空気調和装置１００は、例えばビル等に設置され、冷媒を循環させる冷凍サイクルを利用して、暖房運転及び冷房運転を実行できるものである。空気調和装置１００は、熱源機である室外機１と、室外機１にガス配管３と液配管４とを介して接続された利用側機である複数の室内機５と、電子部品７を備える制御装置６等とを有している。空気調和装置１００は、複数の室内機５からの信号に応じて暖房運転及び冷房運転を実施する。図１中、暖房運転時の冷媒の流れは実線矢印で示され、冷房運転時の冷媒の流れは破線矢印で示されている。

冷媒としては、非共沸混合冷媒、擬似共沸混合冷媒又は単一冷媒等が使用される。例えば、非共沸混合冷媒には、ＨＦＣ（ハイドロフルオロカーボン）冷媒であるＲ４０７Ｃ（Ｒ３２／Ｒ１２５／Ｒ１３４ａ）等がある。擬似共沸混合冷媒には、ＨＦＣ冷媒であるＲ４１０Ａ（Ｒ３２／Ｒ１２５）又はＲ４０４Ａ（Ｒ１２５／Ｒ１４３ａ／Ｒ１３４ａ）等がある。単一冷媒には、ＨＣＦＣ（ハイドロクロロフルオロカーボン）冷媒であるＲ２２、ＨＦＣ冷媒であるＲ１３４ａ又はＨＦＯ冷媒であるＲ１２３４ｙｆ若しくはＲ１２３４ｚｅ等がある。その他、自然冷媒である二酸化炭素、プロパン、イソブタン又はアンモニア等が使用されてもよい。

室外機１は、屋外に設置されており、複数の室内機５に冷熱又は温熱を供給する機能を有する。室外機１は、圧縮機１１と、逆止弁１２と、流路切替装置１３と、熱源側熱交換器１４と、アキュムレータ１５等とを有する。また室外機１は、室外ファン１６と、外気の温度を検出する外気温度センサ１７とを有する。

圧縮機１１は、低温低圧の冷媒を吸入し、吸入した冷媒を高温高圧の冷媒に圧縮して吐出させるものである。圧縮機１１は、例えばロータリ圧縮機、スクロール圧縮機、スクリュー圧縮機又は往復圧縮機等から成る。また圧縮機１１は、容量制御可能なインバータ圧縮機であるとよい。逆止弁１２は、圧縮機１１の吐出側に設けられており、冷媒の流れを一方向のみに許容するものである。なお、逆止弁１２は省略してもよい。

流路切替装置１３は、圧縮機１１の吐出側に、逆止弁１２を介して設けられている。流路切替装置１３は、例えば四方弁等から成り、暖房運転と冷房運転とで圧縮機１１から吐出された冷媒の流路を切り替える。なお、流路切替装置１３は、二方弁又は三方弁を組み合わせたものでもよい。なお、空気調和装置１００が暖房専用機である場合には、流路切替装置１３を設ける必要はない。

熱源側熱交換器１４は、冷媒と空気との間で熱交換を行うものであり、暖房運転時には蒸発器として機能し、冷房運転時には凝縮器として機能する。熱源側熱交換器１４は、例えばフィンアンドチューブ型熱交換器、マイクロチャネル熱交換器、シェルアンドチューブ式熱交換器、ヒートパイプ式熱交換器、二重管式熱交換器又はプレート熱交換器等のどのような熱交換器であってもよい。熱源側熱交換器１４の一方は、暖房運転時には、流路切替装置１３により圧縮機１１の吸入側に接続され、冷房運転時には、流路切替装置１３により圧縮機１１の吐出側に接続される。また熱源側熱交換器１４の他方は、液配管４を介して室内機５に接続されている。

アキュムレータ１５は、圧縮機１１の吸入側に設けられており、過渡的な運転の変化又は負荷の変化により生じた余剰の冷媒を貯留するものである。アキュムレータ１５において、液冷媒とガス冷媒とが分離され、ガス冷媒のみが圧縮機１１へ供給される。なお、アキュムレータ１５は省略されてもよい。

室外ファン１６は、例えば複数の翼を有するプロペラファンから成り、熱源側熱交換器１４に空気を供給するものである。なお、室外ファン１６は、熱源側熱交換器１４に空気を供給することができる場所に設置されていればどこに設置されていてもよい。また、冷媒との間で熱交換する熱交換流体として水又はブライン等が使用される場合には、室外ファン１６に代えてポンプ等が使用される。

複数の室内機５は、屋内に設置されており、室外機１から供給される冷熱又は温熱により各空調対象空間を冷房又は暖房する機能を有する。各室内機５は、利用側熱交換器５１と、室内ファン５２と、減圧装置５３等とを有している。また各室内機５には、図示していないが、各空調対象空間の温度を検出する複数の室内温度センサ等が設置されている。

利用側熱交換器５１は、冷媒と空気との間で熱交換を行うものであり、暖房運転時には凝縮器として機能し、冷房運転時には蒸発器として機能する。利用側熱交換器５１は、例えばフィンアンドチューブ型熱交換器等である。暖房運転時には、圧縮機１１から吐出された冷媒がガス配管３を介して利用側熱交換器５１に流入する。一方、冷房運転時には、圧縮機１１から吐出されて熱源側熱交換器１４を経由した冷媒が、液配管４を介して利用側熱交換器５１に流入する。

室内ファン５２は、例えば複数の翼を有するプロペラファンから成り、利用側熱交換器５１に空気を供給する。なお、室内ファン５２は、利用側熱交換器５１に空気を供給することができる場所に設置されていればよい。また、冷媒との間で熱交換する熱交換流体として水又はブライン等が使用される場合には、室内ファン５２に代えて例えばポンプが使用される。

減圧装置５３は、例えば、冷媒の流量を調整可能な電動膨張弁等から成り、利用側熱交換器５１と熱源側熱交換器１４との間の配管に設けられている。減圧装置５３は、暖房運転時には、利用側熱交換器５１から流入する冷媒を減圧して膨張させ、冷房運転時には熱源側熱交換器１４から流入する冷媒を減圧して膨張させる。なお、減圧装置５３として、受圧部にダイアフラムを採用した機械式膨張弁、又はキャピラリーチューブ等が使用されてもよい。

そして、圧縮機１１と、逆止弁１２と、流路切替装置１３と、熱源側熱交換器１４と、減圧装置５３と、利用側熱交換器５１と、アキュムレータ１５とが冷媒配管により接続されて空気調和装置１００の主回路１０を成す。また空気調和装置１００は、制御装置６の温度を調節するためのバイパス回路２０を有する。バイパス回路２０は、温度調節器２１と、第１バイパス配管２２と、第２バイパス配管２３と、第３バイパス配管２４と、予冷熱交換器２５と、加熱側装置２６と、冷却側装置２７とを有する。また空気調和装置１００は、制御装置６の温度を検出する装置温度センサ２８を備える。

温度調節器２１は、例えばアルミニウム等の伝熱性の良い配管等から成り、冷媒が流入する流入口２１ａ及び冷媒が流出する流出口２１ｂを有している。温度調節器２１は、制御装置６に設置され、流通する冷媒の熱により制御装置６を加熱又は冷却する。

図２は、本発明の実施の形態１に係る温度調節器を制御装置に取り付けた状態の一例を示す背面斜視図である。図２に示されるように、温度調節器２１は、制御装置６の筐体の外側に取り付けられている。温度調節器２１は、複数の曲管部２１ｘが形成されるように蛇行しており、制御装置６の背面６ａに取り付けられている。また、温度調節器２１が取り付けられた制御装置６の背面６ａを、例えば、パイプカバー又は樹脂等の断熱性の高い部材で覆うことにより、放熱による冷媒熱の損失を低減させるように構成してもよい。なお、温度調節器２１は、制御装置６のどの面に設置されてもよく、制御装置６の外側と内側のいずれに取り付けられても良い。温度調節器２１が外側に取り付けられる場合には、制御装置６と温度調節器２１とは、熱伝導度の良い金属等で接続されていると良い。

図３は、本発明の実施の形態１に係る温度調節器を制御装置に取り付けた状態の他の一例を示す正面斜視図である。温度調節器２１は、図３に示されるように、制御装置６の内側に取り付けられていてもよい。温度調節器２１は、Ｕ字形状を有しており、制御装置６の両側面６ｂ及び上面６ｃの内面を這うように取付けられている。温度調節器２１が内側に設置される場合には、温度調節器２１が制御装置６の電子部品７と接触しないように取り付けられる。このように温度調節器２１が制御装置６の内側に設けられる場合には、温度調節器２１は加熱装置としてのみ機能し、冷却装置としては機能しない。

図１に示されるように、第１バイパス配管２２は、圧縮機１１の吐出側と、温度調節器２１の流入口２１ａとを接続する冷媒配管である。具体的には、第１バイパス配管２２の一方は流路切替装置１３とガス配管３との間の配管に接続され、他方は流入口２１ａに接続されている。第２バイパス配管２３は、温度調節器２１の流出口２１ｂと、圧縮機１１の吸入側とを接続する冷媒配管である。具体的には、第２バイパス配管２３の一方は流出口２１ｂに接続され、他方は流路切替装置１３とアキュムレータ１５との間の配管に接続されている。第３バイパス配管２４は、第１バイパス配管２２とは別に設けられ、圧縮機１１の吐出側と、温度調節器２１の流入口２１ａとを接続する。具体的には、第３バイパス配管２４の一方は、圧縮機１１と流路切替装置１３との間の配管に接続され、他方は、第１バイパス配管２２の他方と合流するように、温度調節器２１の流入口２１ａに接続されている。

予冷熱交換器２５は、第３バイパス配管２４に設けられている。予冷熱交換器２５は、冷媒と空気との間で熱交換を行うものであり、主回路１０から第３バイパス配管２４に流入した冷媒を冷却する。予冷熱交換器２５は、熱源側熱交換器１４と一体に構成されており、熱源側熱交換器１４の一部が予冷熱交換器２５として用いられる。なお、予冷熱交換器２５と熱源側熱交換器１４とは別体として構成されてもよいが、一体として構成される場合には、熱源側熱交換器１４及び予冷熱交換器２５への空気の供給を、１台の室外ファン１６により行うことができる。

加熱側装置２６は、第１バイパス配管２２に設けられている。加熱側装置２６は、例えば電磁弁等で構成され、第１バイパス配管２２に流れる冷媒の流量を調整する。加熱側装置２６は、開閉弁であってもよく、あるいは開度が調整可能なものでもよい。冷却側装置２７は、第３バイパス配管２４に設けられている。冷却側装置２７は、例えば冷媒の流量を調整可能な電動膨張弁等から成り、第３バイパス配管２４に流れる冷媒を減圧させ膨張させる。

図４は、本発明の実施の形態１に係る制御装置の機能を示すブロック図である。制御装置６は、例えばマイコン等から成り、各アクチュエータ（駆動部品）の動作を制御する。図４に示されるように、制御装置６は、運転制御部６１と、バイパス回路制御部６２とから成る。運転制御部６１には、図示しないリモコンからの指令、各室内温度センサの検出値、外気温度センサ１７により検出された外気温度及び装置温度センサ２８により検出された装置温度Ｔａ等が入力される。運転制御部６１は、各空調対象空間の室内温度が、予め設定された設定温度になるように、圧縮機１１の周波数、流路切替装置１３の切り替え、室外ファン１６の回転数、室内ファン５２の回転数及び減圧装置５３の開度を制御する。また運転制御部６１は、冷房運転又は暖房運転といった実行中の運転モードと、圧縮機１１の運転又は停止等の運転情報とをバイパス回路制御部６２へ出力する。

バイパス回路制御部６２には、運転制御部６１から出力された情報、外気温度センサ１７により検出された外気温度及び装置温度センサ２８により検出された装置温度Ｔａが入力される。バイパス回路制御部６２は、入力された情報に基づき、温度調節器２１への冷媒の流れを制御する。具体的には、バイパス回路制御部６２は、実行中の運転モードが暖房運転であり、装置温度Ｔａが、予め設定された下限温度Ｔｍｉｎ（例えば−２８℃）未満であるときに加熱側装置２６を開放し、冷却側装置２７を閉止するように制御する。これにより、圧縮機１１から吐出された高温高圧の冷媒の一部が第１バイパス配管２２を介して温度調節器２１へ流入し、制御装置６が加熱される。またバイパス回路制御部６２は、制御装置６の加熱中、加熱の必要が無くなったときには、加熱側装置２６を閉止するように制御する。加熱の必要が無くなったときとは、例えば、装置温度Ｔａが予め設定された上限温度Ｔｂ（例えば−２５℃）以上であるとき、あるいは、圧縮機１１が停止されたことを示す運転情報が入力されたとき等である。ここで、加熱時の下限温度Ｔｍｉｎ及び上限温度Ｔｂは、電子部品７の耐熱温度等により適宜定められるものである。なお、装置温度Ｔａに替えて外気温度により、バイパス回路２０へ冷媒を流すタイミングが判断されてもよい。

一方、バイパス回路制御部６２は、実行中の運転モードが冷房運転である場合に、冷却側装置２７を開放し、加熱側装置２６を閉止するように制御する。これにより、圧縮機１１から吐出された高温高圧の冷媒の一部が、第３バイパス配管２４を通り、第３バイパス配管２４に設けられた予冷熱交換器２５で冷却されて温度調節器２１へ流入し、制御装置６が冷却される。なお、バイパス回路制御部６２は、冷房運転時に装置温度Ｔａが設定温度となった場合にのみ、冷却側装置２７を開放するように制御してもよい。

またバイパス回路制御部６２は、加熱側装置２６及び冷却側装置２７のうち開放されている弁の開度を制御し、温度調節器２１へ流れる冷媒量を調整してもよい。この場合、加熱側装置２６及び冷却側装置２７の開閉のタイミング及び開度は、外気温度、装置温度Ｔａ又は外気温度と装置温度Ｔａとの組合せにより制御されてもよい。例えば、バイパス回路制御部６２は、暖房運転中に加熱側装置２６を開放するように制御している間、外気温度に合わせて加熱側装置２６の開度を調整する。つまり、バイパス回路制御部６２は、装置温度Ｔａによりバイパス回路２０へ冷媒を流すタイミングを判断し、外気温度によりバイパス回路２０へ流す冷媒量を制御してもよい。具体的には、バイパス回路制御部６２は、外気温度が低いほど加熱側装置２６の開度が大きくなるように制御し、制御装置６の加熱に使用する冷媒量を増加させる。

図１を参照して、主回路１０の冷媒の流れについて説明する。
（暖房運転）
低温低圧の冷媒が圧縮機１１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１１から吐出された冷媒は、逆止弁１２及び流路切替装置１３を経由し、ガス配管３を通って各室内機５に流入する。各室内機５に流入した冷媒は、各利用側熱交換器５１に流入し、各室内ファン５２により供給される空気と熱交換され、高温高圧の液冷媒となって各利用側熱交換器５１から流出する。このとき、各利用側熱交換器５１において冷媒が空気に放熱することで、各空調対象空間が暖房される。

各利用側熱交換器５１から流出した冷媒は、各減圧装置５３によって低温低圧の液冷媒（又は二相冷媒）となり、液配管４を通って室外機１の熱源側熱交換器１４に流入する。熱源側熱交換器１４に流入した冷媒は、室外ファン１６により供給される空気と熱交換され、低温低圧のガス冷媒となって熱源側熱交換器１４から流出する。熱源側熱交換器１４から流出した冷媒は、流路切替装置１３及びアキュムレータ１５を介して圧縮機１１へ再度吸入される。以下、このサイクルが繰り返される。

（冷房運転）
低温低圧の冷媒が圧縮機１１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１１から吐出された冷媒は、逆止弁１２及び流路切替装置１３を経由して、熱源側熱交換器１４に流入する。熱源側熱交換器１４に流入した冷媒は、室外ファン１６により供給される空気と熱交換され、高温高圧の液冷媒となって熱源側熱交換器１４から流出する。熱源側熱交換器１４から流出した冷媒は、液配管４を通って各室内機５に流入する。

各室内機５に流入した冷媒は、各減圧装置５３によって低温低圧の液冷媒（又は二相冷媒）となり、各利用側熱交換器５１に流入する。各利用側熱交換器５１に流入した冷媒は、各室内ファン５２により供給される空気と熱交換され、低温低圧のガス冷媒となって各利用側熱交換器５１から流出する。各利用側熱交換器５１において冷媒が空気から吸熱することで、各空調対象空間が冷房される。このとき、各利用側熱交換器５１から流出した冷媒は、ガス配管３を通って再び室外機１に流入する。室外機１に流入した冷媒は、流路切替装置１３及びアキュムレータ１５を介して圧縮機１１へ再度吸入される。以下、このサイクルが繰り返される。

図５は、本発明の実施の形態１に係る制御装置が暖房運転時に行う冷媒加熱制御を示すフローチャートである。暖房運転が開始されると、図５の冷媒加熱制御が開始される。
（冷媒加熱制御）
初期状態において、加熱側装置２６及び冷却側装置２７は閉止されており、圧縮機１１から吐出される冷媒は全て主回路１０を循環している。運転制御部６１は、設定時間ごとに、実行中の運転モード及び圧縮機１１の運転情報をバイパス回路制御部６２へ送信する。

バイパス回路制御部６２は、装置温度センサ２８により検出された装置温度Ｔａが、予め設定された下限温度Ｔｍｉｎ（例えば、−２８℃）未満であるか否かを判定する（ステップＳＴ１０１）。装置温度Ｔａが下限温度Ｔｍｉｎ以上である場合（ステップＳＴ１０１；ＮＯ）、バイパス回路制御部６２は、制御装置６を加熱する必要がないと判断し、予め設定された時間が経過するまで待機する。そして、予め設定された時間が経過すると、バイパス回路制御部６２は、再びステップＳＴ１０１の判定を行う。このように、装置温度Ｔａが下限温度Ｔｍｉｎ未満になるまで、ステップＳＴ１０１の処理が繰り返される。

一方、装置温度Ｔａが下限温度Ｔｍｉｎ未満である場合（ステップＳＴ１０１；ＹＥＳ）、バイパス回路制御部６２は、制御装置６の加熱が必要であると判断し、加熱側装置２６を開放するように制御する（ステップＳＴ１０２）。このとき、圧縮機１１から吐出された高温高圧の冷媒の一部が第１バイパス配管２２を通って温度調節器２１に流れ、制御装置６が加熱される。

次に、バイパス回路制御部６２は、運転制御部６１から受信した圧縮機１１の運転情報に基づき、圧縮機１１の運転が停止されたか否かを判定する（ステップＳＴ１０３）。圧縮機１１の運転が停止された場合（ステップＳＴ１０３；ＹＥＳ）、バイパス回路制御部６２は、制御装置６を加熱する必要がないと判断し、加熱側装置２６を閉止するように制御する（ステップＳＴ１０４）。ステップＳＴ１０４が行われた後、冷媒加熱制御は終了する。

一方、圧縮機１１が運転中である場合（ステップＳＴ１０３；ＮＯ）、バイパス回路制御部６２は、装置温度Ｔａが上限温度Ｔｂ（例えば、−２５℃）以上であるか否かを判定する（ステップＳＴ１０５）。装置温度Ｔａが上限温度Ｔｂ未満である場合（ステップＳＴ１０５；ＮＯ）、バイパス回路制御部６２は、制御装置６の温度が十分に回復していないと判断し、加熱側装置２６の状態を維持し、予め設定された時間が経過するまで待機する。そして、予め設定された時間が経過すると、バイパス回路制御部６２は、再びステップＳＴ１０３の判定を行う。

ステップＳＴ１０５において、装置温度Ｔａが上限温度Ｔｂ以上になると（ステップＳＴ１０５；ＹＥＳ）、バイパス回路制御部６２は、制御装置６の温度が十分に回復したと判断し、加熱側装置２６を閉止するように制御する（ステップＳＴ１０６）。ステップＳＴ１０６が行われた後、バイパス回路制御部６２はＳＴ１０１の処理に戻り、冷媒加熱制御が続行される。

このように、暖房運転において、温度調節器２１は加熱装置として機能する。暖房運転において、装置温度センサ２８により検出される装置温度Ｔａが下限温度Ｔｍｉｎ（−２８℃）未満になると、加熱側装置２６が開放され、冷却側装置２７が閉止される。これにより、高温高圧の冷媒が温度調節器２１へ流れ、装置温度Ｔａが上限温度Ｔｂ（−２５℃）以上に回復するまで、あるいは圧縮機１１の運転が停止されるまで、制御装置６の加熱が行われる。

図６は、本発明の実施の形態１に係る制御装置が冷房運転時に行う冷媒冷却制御を示すフローチャートである。電子部品７がパワーモジュール等のような発熱する電子部品である場合、熱源側熱交換器１４に高温高圧の冷媒が流れる冷房運転では、電子部品７のオーバーヒートを防止するために制御装置６を冷却する必要がある。空気調和装置１００において冷房運転が開始されると、図６の冷媒冷却制御が開始される。
（冷媒冷却制御）
初期状態において、加熱側装置２６及び冷却側装置２７は閉止されている。運転制御部６１は、設定時間ごとに、実行中の運転モード及び圧縮機１１の運転情報をバイパス回路制御部６２へ送信する。

冷媒冷却制御が開始されると、バイパス回路制御部６２は、冷却側装置２７を開放するように制御する（ステップＳＴ２０１）。このとき、圧縮機１１から吐出された高温高圧の冷媒の一部が、第３バイパス配管２４を通り、予冷熱交換器２５で冷却されて温度調節器２１に流れ、制御装置６が冷却される。

次に、バイパス回路制御部６２は、運転制御部６１から受信した運転モード及び圧縮機１１の運転情報に基づき、冷房運転が停止されたか否かを判定する（ステップＳＴ２０２）。冷房運転が運転中である場合（ステップＳＴ２０２；ＮＯ）、バイパス回路制御部６２は、制御装置６の冷却を続行する必要があると判断し、冷却側装置２７の状態を維持しつつ、運転制御部６１から次の情報を受信するまで待機する。設定時間が経過してバイパス回路制御部６２が次の情報を受信すると、再びステップＳＴ２０２の処理を行う。冷房運転が行われている間、ステップＳＴ２０２の処理が繰り返される。

一方、冷房運転が停止されると（ステップＳＴ２０２；ＹＥＳ）、バイパス回路制御部６２は、制御装置６を冷却する必要がないと判断し、冷却側装置２７を閉止するように制御する（ステップＳＴ２０３）。そして、ステップＳＴ２０３が行われた後、冷媒冷却制御が終了する。

このように、冷房運転において、温度調節器２１は冷却装置として機能する。冷房運転において、冷却側装置２７が開放され、加熱側装置２６が閉止される。これにより、低温低圧の冷媒が温度調節器２１へ流れ、冷房運転が停止されるまで制御装置６の冷却が行われる。

以上のように、実施の形態１において、冷凍サイクル装置（例えば、空気調和装置１００）は、暖房運転時に、圧縮機１１から吐出された冷媒の一部の冷媒を用いて制御装置６を加熱する温度調節器２１を備える。これにより、暖房運転において、冷媒回路を循環する冷媒を利用して制御装置６の加熱を行うことができ、制御装置６の過剰な温度低下を防止し、制御装置６及び空気調和装置１００の正常な動作を維持することができる。

一般に、制御装置に使用されている電子部品には正常に動作するための使用環境温度（例えば、−３０℃以上）が設定されている。暖房運転時に外気温度が極低温（例えば、−３０℃未満）になると、制御装置の電子部品が正常に動作しなくなることがある。従来の空気調和装置において、制御装置の周囲温度が使用環境温度を下回っても良いように制御装置の仕様を高性能にしたものがある。しかし、この場合、制御装置の電子部品として、空気調和装置が設置される地域の気候に適した使用環境温度を有するものを選択する必要があり、使用する電子部品が制限される。一方、空気調和装置１００は、外気温度が低温である場合でも冷媒の熱により制御装置６を加熱することができ、制御装置６の仕様を高性能なものにする必要がない。

また冷凍サイクル装置（例えば、空気調和装置１００）は、第１バイパス配管２２と、第２バイパス配管２３と、第１バイパス配管２２における冷媒の流量を調整する加熱側装置２６とを備える。これにより、制御装置６の加熱に必要な冷媒量を温度調節器２１に流入させることができるとともに、主回路１０に流れる冷媒量を確保して暖房能力の低下を最小限にすることができる。

また制御装置６は、暖房運転時、装置温度センサ２８により検出された装置温度Ｔａに応じて加熱側装置２６の開度を制御する。これにより、暖房運転時に、装置温度Ｔａに応じて、温度調節器２１への冷媒の流れを制御することができるとともに、制御装置６の加熱が不要なときには、圧縮機１１から吐出される全ての冷媒を空調に利用することができる。また空気調和装置１００は、図５に示されるような冷媒加熱制御を行うことで、制御装置６の周囲温度を使用環境温度（例えば、−３０℃以上）に維持し、暖房運転時の制御装置６の異常の発生をさらに抑制することができる。

また制御装置６は、暖房運転時、外気温度センサ１７により検出された外気温度に応じて加熱側装置２６の開度を制御してもよい。これにより、例えば、外気温度の高低に基づいて、加熱の開始及び停止のタイミング、並びに、温度調節器２１へ流入する冷媒量等を設定することができ、温度調節器２１における加熱能力の調整を行うことができる。

また主回路１０は、流路切替装置１３を備えており、温度調節器２１は、冷房運転時には、冷媒により制御装置６を冷却する。これにより、暖房運転時には、制御装置６を加熱して制御装置６の温度低下を抑制することができるとともに、冷房運転時には、制御装置６を冷却して制御装置６の温度上昇を抑制することができる。

従来の空気調和装置において、暖房運転時における制御装置６の温度低下を抑制するために制御装置６の断熱性能を強化したものがあるが、このような構成では、冷却が必要とされる冷房運転時に、外気への放熱が抑制されて冷却能力が低下する場合がある。一方、空気調和装置１００では、実行されている運転モードに応じて制御装置６が加熱又は冷却されるので、冷房運転及び暖房運転の双方において、それぞれ適した温度調節が行われる。

また冷凍サイクル装置（空気調和装置１００）は、圧縮機１１の吐出側と温度調節器２１の流入口２１ａとを予冷熱交換器２５を介して接続する第３バイパス配管２４と、第３バイパス配管２４に設けられた冷却側装置２７とを備える。これにより、簡易的な構造及び制御によって、冷房運転における温度調節器２１への冷媒の流れを制御し、冷却の開始及び停止を制御することができる。

なお、本発明の実施の形態は上記実施の形態に限定されず、種々の変更を行うことができる。例えば、図１には、１台の室外機１に対して２台の室内機５が並列接続される場合が示されているが、接続台数及び接続方法はこれに限定されない。室外機１の台数及び室外機１に接続される室内機５の台数は何台でもよく、また室内機５同士は直列接続されていてもよい。

また、冷媒加熱制御及び冷媒冷却制御は、図５及び図６に示されるものに限定されない。例えば、バイパス回路制御部６２は、加熱側装置２６を開放するように制御しているとき、装置温度Ｔａが上限温度Ｔｂに近づくにつれ加熱側装置２６の開度を小さくするように制御してもよい。これにより、装置温度Ｔａを上限温度Ｔｂに収束させることができる。さらに、バイパス回路制御部６２は装置温度Ｔａと外気温度の双方を用いて制御を行ってもよい。例えば、バイパス回路制御部６２は、冷却側装置２７を開放するように制御しているとき、装置温度Ｔａが外気温度以下である場合には冷却側装置２７を閉止するよう制御してもよい。これにより、制御装置６が外気温度以下に冷却されることを防止し、制御装置６における結露の発生を抑制することができる。

１室外機、３ガス配管、４液配管、５室内機、６制御装置、６ａ背面、６ｂ両側面、６ｃ上面、７電子部品、１０主回路、１１圧縮機、１２逆止弁、１３流路切替装置、１４熱源側熱交換器、１５アキュムレータ、１６室外ファン、１７外気温度センサ、２０バイパス回路、２１温度調節器、２１ａ流入口、２１ｂ流出口、２１ｘ曲管部、２２第１バイパス配管、２３第２バイパス配管、２４第３バイパス配管、２５予冷熱交換器、２６加熱側装置、２７冷却側装置、２８装置温度センサ、５１利用側熱交換器、５２室内ファン、５３減圧装置、６１運転制御部、６２バイパス回路制御部、１００空気調和装置、Ｔａ装置温度、Ｔｂ上限温度、Ｔｍｉｎ下限温度。

Claims

圧縮機と利用側熱交換器と減圧装置と熱源側熱交換器とを備え、暖房運転時と冷房運転時とで冷媒が逆方向に循環する主回路と、
電気部品を備え、前記圧縮機の運転を制御する制御装置と、
前記制御装置の装置温度を検出する装置温度センサと、
前記熱源側熱交換器が蒸発器として機能する暖房運転時において、前記装置温度センサにより検出された前記装置温度が、前記電気部品が正常に動作するための使用環境温度に基づいて予め設定された下限温度未満であるとき、前記圧縮機から吐出された冷媒の一部の冷媒が流れ、前記一部の冷媒により前記制御装置を加熱する温度調節器と、
前記圧縮機の吐出側と前記温度調節器の流入口とを接続する第１バイパス配管と、
前記温度調節器の流出口と前記圧縮機の吸入側とを接続する第２バイパス配管と、
前記第１バイパス配管に設けられ、冷媒の流量を調整する加熱側装置と、
前記圧縮機の吐出側と前記温度調節器の前記流入口とを、冷媒を冷却する予冷熱交換器を介して接続する第３バイパス配管と、
前記第３バイパス配管に設けられ、冷媒を減圧させる冷却側装置と、を備え、
前記温度調節器は、前記冷房運転時には、一部の冷媒により前記制御装置を冷却するものであり、
前記制御装置は、前記暖房運転時において、前記装置温度センサにより検出された前記装置温度が前記下限温度未満であるとき、前記加熱側装置を開放し、前記冷却側装置を閉止するように制御する
冷凍サイクル装置。
前記制御装置は、前記暖房運転時に、前記装置温度センサにより検出された前記装置温度に応じて前記加熱側装置の開度を制御する
請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
外気温度を検出する外気温度センサを備え、
前記制御装置は、前記暖房運転時に、前記外気温度センサにより検出された前記外気温度に応じて前記加熱側装置の開度を制御する
請求項１又は２に記載の冷凍サイクル装置。