JP7415026B2 - 冷凍サイクル装置 - Google Patents

Description

本開示は、冷凍サイクル装置に関する。

従来、冷媒を循環させるように構成された冷媒回路を備える冷凍サイクル装置においては、冷媒回路を制御する制御装置の放熱を行うことが知られている。

特開２００９－２５７６０１号公報（特許文献１）には、冷媒回路を制御する電子機器を備え、冷媒回路内を循環する冷媒と電子機器との間で熱交換を行うことで電子機器を冷却する空気調和装置が開示されている。

特開２００９－２５７６０１号公報

特開２００９－２５７６０１号公報に開示された空気調和装置は、蒸発器から流出した低温低圧の冷媒によって電子機器を冷却するように構成されている。このため、蒸発器から流出した冷媒がガスと液体とが混在する気液二相状態である場合には、電子機器および配管において結露が生じ易くなり、電子機器ひいては装置全体の信頼性が低下する虞がある。

本開示は、上記課題を解決するためになされたものであって、装置の信頼性を極力低下させることなく冷媒回路を制御する制御装置の放熱を行う冷凍サイクル装置を提供することを目的とする。

本開示に係る冷凍サイクル装置は、冷媒を循環させるように構成された冷媒回路と、冷媒回路を制御する制御装置とを備える。冷媒回路は、圧縮機と、第１熱交換器と、第１膨張装置と、第２膨張装置と、第３膨張装置と、第２熱交換器と、制御装置の基板を冷却する冷却部とを備える。冷媒回路の第１経路において、圧縮機と、第１熱交換器と、第１膨張装置と、第２膨張装置と、第２熱交換器とが順に接続されている。冷媒回路の第２経路において、第１膨張装置と第２膨張装置との間の第１点から圧縮機と第２熱交換器との間の第２点へと、冷却部と、第３膨張装置とが順に接続されている。

本開示によれば、冷媒回路の第１経路において、第１膨張装置および第２膨張装置の各々によって減圧された冷媒が第２熱交換器に流入する一方で、冷媒回路の第２経路において、第１膨張装置によって減圧された冷媒が制御装置の基板を冷却する冷却部に流入する。このように、第１膨張装置および第２膨張装置の各々によって減圧された第１経路上の冷媒ではなく、第１膨張装置によって減圧された第２経路上の冷媒によって制御装置の基板が冷却されるため、制御装置の基板において結露が生じることを極力防ぐことができ、制御装置ひいては冷凍サイクル装置全体の信頼性を極力低下させることなく制御装置の放熱を行うことができる。

実施の形態１に係る冷凍サイクル装置の構成を示す図である。 実施の形態１に係る冷凍サイクル装置における冷凍サイクルのｐ－ｈ線図である。 実施の形態１の変形例１に係る冷凍サイクル装置の構成を示す図である。 実施の形態１の変形例１に係る冷凍サイクル装置における冷凍サイクルのｐ－ｈ線図である。 実施の形態１の変形例１に係る冷凍サイクル装置における制御装置の制御を説明するためのフローチャートである。 実施の形態１の変形例２に係る冷凍サイクル装置の構成を示す図である。 実施の形態１の変形例３に係る冷凍サイクル装置の構成を示す図である。 実施の形態１の変形例３に係る冷凍サイクル装置における制御装置の制御を説明するためのフローチャートである。 実施の形態１の変形例４に係る冷凍サイクル装置の構成を示す図である。 実施の形態１の変形例４に係る冷凍サイクル装置における制御装置の制御を説明するためのフローチャートである。 実施の形態２に係る冷凍サイクル装置の構成を示す図である。 実施の形態２に係る冷凍サイクル装置における冷凍サイクルのｐ－ｈ線図である。 実施の形態２の変形例に係る冷凍サイクル装置における受液器の構成を示す図である。 実施の形態２の変形例に係る冷凍サイクル装置における冷凍サイクルのｐ－ｈ線図である。 実施の形態３に係る冷凍サイクル装置の構成を示す図である。

以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。以下では、複数の実施の形態について説明するが、各実施の形態で説明された構成を適宜組み合わせることは出願当初から予定されている。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る冷凍サイクル装置１１の構成を示す図である。なお、図１では、冷凍サイクル装置１１における各機器の接続関係および配置構成を機能的に示しており、物理的な空間における配置を必ずしも示すものではない。

図１を参照して、冷凍サイクル装置１１は、冷媒回路２０と、制御装置１００とを備える。冷媒回路２０は、圧縮機１と、第１熱交換器２と、第１膨張装置３と、第２膨張装置８と、第３膨張装置９と、第２熱交換器４と、複数の配管８１～配管８７とを備える。

圧縮機１と第１熱交換器２とは、配管８１によって接続されている。第１熱交換器２と第１膨張装置３とは、配管８２によって接続されている。第１膨張装置３と第２膨張装置８とは、配管８３および配管８４によって接続されている。第２膨張装置８と第２熱交換器４とは、配管８５によって接続されている。第２熱交換器４と圧縮機１とは、配管８６および配管８７によって接続されている。

圧縮機１は、配管８６および配管８７を介して第２熱交換器４から流出した低温低圧の冷媒の圧力を上げるように構成されている。圧縮機１の吸入口側における冷媒の圧力値を第１値とし、圧縮機１の吐出口側における冷媒の圧力値を第２値とした場合、第２値は、第１値よりも大きくなる。圧縮機１によって得られた高温高圧の冷媒は、配管８１を介して第１熱交換器２へと流出する。

圧縮機１は、制御装置１００からの制御信号に従って、運転および停止、さらには運転時の回転速度を調整するように構成されている。制御装置１００は、圧縮機１の回転速度を調整することによって、冷媒の循環量を調整し、その結果、冷凍サイクル装置１１の冷凍能力を調整することができる。圧縮機１には種々のタイプのものを採用可能であり、たとえば、スクロールタイプ、ロータリータイプ、スクリュータイプなどのものを採用可能である。

実施の形態１に係る冷凍サイクル装置１１では、第１熱交換器２は、凝縮器として機能する。第１熱交換器２は、配管８１を介して圧縮機１から流出した高温高圧の冷媒を、外気との間で熱交換を行うように構成されている。このような熱交換により、高温高圧の冷媒は凝縮する。第１熱交換器２には、熱交換の効率を上げるために外気を送るファン２１が取り付けられている。ファン２１は、第１熱交換器２において冷媒が熱交換を行うための外気を第１熱交換器２に供給する。第１熱交換器２を通過した高温高圧の冷媒は、配管８２へと流出する。

第１膨張装置３は、配管８２を介して第１熱交換器２から流出した高温高圧の冷媒の圧力を下げるように構成されている。第１膨張装置３の流出口側における冷媒の圧力値を第３値とした場合、第３値は、第１膨張装置３の流入口側における冷媒の圧力値（圧縮機１の吐出口側における冷媒の圧力値である第２値）よりも小さくなる。第１膨張装置３によって得られた中温中圧の冷媒は、配管８３および配管８４を介して第２膨張装置８へと流出する。

第２膨張装置８は、配管８３および配管８４を介して第１膨張装置３から流出した中温中圧の冷媒の圧力を下げるように構成されている。第２膨張装置８の流出口側における冷媒の圧力値（圧縮機１の吸入口側における冷媒の圧力値である第１値）は、第２膨張装置８の流入口側における冷媒の圧力値（第１膨張装置３の流出口側における冷媒の圧力値である第３値）よりも小さくなる。第２膨張装置８によって得られた低温低圧の冷媒は、配管８５を介して第２熱交換器４へと流出する。

実施の形態１に係る冷凍サイクル装置１１では、第２熱交換器４は、蒸発器として機能する。第２熱交換器４は、配管８５を介して第２膨張装置８から流出した低温低圧の冷媒を、空気との間で熱交換を行うように構成されている。このような熱交換により、低温低圧の冷媒は蒸発する。第２熱交換器４を通過した低温低圧の冷媒は、配管８６および配管８７を介して圧縮機１へと流出する。

このように、冷媒回路２０においては、圧縮機１と、第１熱交換器２と、第１膨張装置３と、第２膨張装置８と、第２熱交換器４とが、配管８１～配管８７を介して順に接続されており、冷媒は、これら各構成が環状に接続されることで形成された経路を循環する。以下では、このような経路を「第１経路」とも称する。

制御装置１００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１０１と、記憶媒体であるメモリ１０２（ＲＯＭ（Read Only Memory）およびＲＡＭ（Random Access Memory））と、各種信号を入出力するための入出力バッファ（図示せず）などを含んで構成されている。ＣＰＵ１０１は、ＲＯＭに格納されているプログラムをＲＡＭなどに展開して実行する。ＲＯＭに格納されるプログラムは、制御装置１００の処理手順が記された制御プログラムを含む。制御装置１００は、これらの制御プログラムに従って、冷媒回路２０における各部の制御を実行する。この制御については、ソフトウェアによる処理に限られず、専用のハードウェア（電子回路）で処理することも可能である。

このような構成を備える冷凍サイクル装置１１においては、制御装置１００が圧縮機１などの各アクチュエータを駆動するが、その駆動の際に制御装置１００の基板（図示は省略する）の温度が過度に上昇することがある。制御装置１００においては、予め規定温度が設定されており、信頼性を確保するためには、基板の温度が規定温度未満に維持されなければならない。

一般的にはヒートシンクを基板に設置することで基板の放熱を行う技術が知られているが、ヒートシンクが大型になればなるほど、基板を保持する力が必要になり、冷凍サイクル装置の構造が複雑になる。また、ヒートシンクの設置によって冷凍サイクルの性能が低下する虞もある。

また、冷凍サイクルに主に寄与する第１経路を通過する冷媒によって制御装置１００の基板を冷却することも考えられるが、この場合、第１経路上で圧力損失が増大することで冷凍サイクルの性能が低下する虞もある。

さらに、第２熱交換器４から流出した低温低圧の冷媒によって制御装置１００の基板を冷却した場合、第２熱交換器４から流出した冷媒が気液二相状態である場合には、基板および配管において結露が生じ易くなり、制御装置１００ひいては冷凍サイクル装置１１全体の信頼性が低下する虞がある。

そこで、冷凍サイクル装置１１は、第１経路にバイパス経路を設け、そのバイパス経路を通る中温中圧の冷媒によって制御装置１００の基板を冷却するように構成されている。

具体的には、冷媒回路２０は、第３膨張装置９と、冷却部６と、複数の配管８８～配管９０とをさらに備える。さらに、冷媒回路２０は、第１膨張装置３と第２膨張装置８との間の第１点５と、圧縮機１と第２熱交換器４との間の第２点７とを接続するバイパス経路を備える。以下では、このようなバイパス経路を「第２経路」とも称する。

第２経路においては、第１点５から第２点７へと、冷却部６と、第３膨張装置９とが順に接続されている。第１点５と冷却部６とは、配管８８によって接続されている。冷却部６と第３膨張装置９とは、配管８９によって接続されている。第３膨張装置９と第２点７とは、配管９０によって接続されている。このように、第２経路は、分岐点である第１点５において第１経路から分岐し、合流点である第２点７において第１経路に合流する。

第１膨張装置３によって得られた中温中圧の冷媒は、配管８３を通った後に第１点５で分岐し、一部の冷媒は配管８４を介して第２膨張装置８へと流出する一方で、他の一部の冷媒は配管８８を介して冷却部６へと流出する。

冷却部６は、配管８８を介して流出した中温中圧の冷媒を、制御装置１００の基板との間で熱交換を行うように構成されている。このような熱交換により、冷却部６は、制御装置１００の基板を冷却する。また、このような熱交換により、中温中圧の冷媒は蒸発する。冷却部６を通過した中温中圧の冷媒は、配管８９を介して第３膨張装置９へと流出する。

第３膨張装置９は、配管８９を介して冷却部６から流出した中温中圧の冷媒の圧力を下げるように構成されている。第３膨張装置９の流出口側における冷媒の圧力値（圧縮機１の吸入口側における冷媒の圧力値である第１値）は、第３膨張装置９の流入口側における冷媒の圧力値（第１膨張装置３の流出口側における冷媒の圧力値である第３値）よりも小さくなる。第３膨張装置９によって得られた低温低圧の冷媒は、配管９０および配管８７を介して圧縮機１へと流出する。これにより、第１点５で第１経路から分岐した第２経路を通った冷媒は、第２点７で再び第１経路を通る冷媒と合流する。

上述した第１膨張装置３、第２膨張装置８、および第３膨張装置９の各々は、温度変化に応じて冷媒の流量を調整可能な温度膨張弁、または、圧力差によって冷媒の流量を調整可能なキャピラリーチューブなど、冷媒を減圧する構成を備える装置であれば、いずれのものを採用可能である。制御装置１００は、第１膨張装置３、第２膨張装置８、および第３膨張装置９の各々について、冷媒が通過する開口部（図示は省略する）を開ける方向に制御すれば減圧前と減圧後との圧力差を小さくすることができ、開口部を閉じる方向に制御すれば減圧前と減圧後との圧力差を大きくすることができる。

図２は、実施の形態１に係る冷凍サイクル装置１１における冷凍サイクルのｐ－ｈ線図である。図２では、縦軸に絶対圧力ｐ、横軸に比エンタルピーｈをとる。冷媒回路２０の第１経路を冷媒が通る場合の冷凍サイクルは、符号Ｃ１で示される。第１経路における第１点５で第２経路を冷媒が通る場合の冷凍サイクルは、符号Ｃ２で示される。

図２に示す点ａ～点ｊの各々は、図１に示す点ａ～点ｊの各々に対応している。点ａは、圧縮機１の吐出口側でありかつ第１熱交換器２の流入口側の位置を示す。点ｂは、第１熱交換器２の流出口でありかつ第１膨張装置３の流入口側の位置を示す。点ｃは、第１膨張装置３の流出口側の位置を示す。点ｄは、第２膨張装置８の流入口側の位置を示す。点ｅは、第２膨張装置８の流出口側の位置でありかつ第２熱交換器４の流入口側の位置を示す。点ｆは、第２熱交換器４の流出口側の位置を示す。点ｇは、冷却部６の流入口側の位置を示す。点ｈは、冷却部６の流出口側の位置でありかつ第３膨張装置９の流入口側の位置を示す。点ｉは、第３膨張装置９の流出口側の位置を示す。点ｊは、圧縮機１の吸入口側の位置を示す。

冷凍サイクルＣ１において、点ｊから点ａに至るまでのグラフの変化は、圧縮機１を通過した場合の冷媒の変化を示す。点ａから点ｂに至るまでのグラフの変化は、第１熱交換器２を通過した場合の冷媒の変化を示す。点ｂから点ｃ，点ｄ，点ｇに至るまでのグラフの変化は、第１膨張装置３を通過した場合の冷媒の変化を示す。点ｃ，点ｄ，点ｇから点ｅに至るまでのグラフの変化は、第２膨張装置８を通過した場合の冷媒の変化を示す。点ｅから点ｆに至るまでのグラフの変化は、第２熱交換器４を通過した場合の冷媒の変化を示す。

冷凍サイクルＣ２において、点ｃ，点ｄ，点ｇから点ｈに至るまでのグラフの変化は、冷却部６を通過した場合の冷媒の変化を示す。点ｈから点ｉに至るまでのグラフの変化は、第３膨張装置９を通過した場合の冷媒の変化を示す。

上述した第１値は、点ｅ、点ｆ、点ｉ、および点ｊの各々の圧力値に対応する。第２値は、点ａおよび点ｂの各々の圧力値に対応する。第３値は、点ｃ、点ｄ、点ｇ、および点ｈの各々の圧力値に対応する。

冷凍サイクルＣ１について、第１膨張装置３によって冷媒が減圧されると、冷媒の圧力値は、点ｂの圧力値から点ｃ，点ｄ，点ｇの圧力値にまで下がる。このとき、点ｃ，点ｄ，点ｇにおける冷媒は、ガスと液体とが混在する気液二相状態である。その後、第２膨張装置８によって冷媒がさらに減圧されると、冷媒の圧力値は、点ｃ，点ｄ，点ｇの圧力値から点ｅの圧力値にまで下がる。このとき、点ｅにおける冷媒は、気液二相状態である。その後、第２膨張装置８によって減圧された冷媒が第２熱交換器４を通過すると、冷媒は熱交換によって点ｆに示す状態となる。このとき、点ｆにおける冷媒は、気液二相状態である。すなわち、第２熱交換器４内においては、全て気液二相状態で冷媒が通過する。

冷凍サイクルＣ２について、第１膨張装置３によって減圧された冷媒が冷却部６を通過すると、冷媒は熱交換によって点ｈに示す状態となる。このとき、点ｈにおける冷媒は、ガス状態である。その後、第３膨張装置９によって冷媒がさらに減圧されると、冷媒の圧力値は、点ｈの圧力値から点ｉの圧力値にまで下がる。このとき、点ｉにおける冷媒は、ガス状態である。

点ｆにおける冷媒と点ｉにおける冷媒とが第２点７で合流すると、冷媒は点ｊに示すようにガス状態となる。

なお、仮に、第２経路が設けられることなく、冷媒が第１経路のみを通過する場合、冷凍サイクルは、点ｅから点ｊへと状態遷移する。すなわち、第２熱交換器４における熱交換によって冷媒が気液二相状態からガス状態へと変化するため、第２熱交換器４内の一部においては、完全なガス状態の冷媒が通過する。

以上のように、冷凍サイクル装置１１においては、冷媒が主に通過するメイン経路となる第１経路からバイパス経路となる第２経路が分岐し、その第２経路を通過する一部の冷媒によって制御装置１００の基板が冷却される。これにより、ヒートシンクを基板に設置する必要がない。さらに、冷凍サイクルに主に寄与する第１経路を通過する冷媒によって制御装置１００の基板が冷却されることがないため、第１経路上で圧力損失が増大することで冷凍サイクルの性能が低下してしまうことを回避することができる。

冷凍サイクル装置１１においては、第２熱交換器４から流出した低温低圧の冷媒よりも圧力値が大きい中温中圧の冷媒によって制御装置１００の基板が冷却される。具体的には、第１膨張装置３および第２膨張装置８の各々によって減圧された第１経路上の冷媒ではなく、第１膨張装置３によって減圧された第２経路上の冷媒によって制御装置１００の基板が冷却される。これにより、制御装置１００の基板および配管において結露が生じることを極力防ぐことができ、制御装置１００ひいては冷凍サイクル装置１１全体の信頼性を極力低下させることなく制御装置１００の放熱を行うことができる。

図２の点ｆに示すように、第２熱交換器４の流出口側における冷媒は、気液二相状態であり、第２熱交換器４の流出口側における冷媒の乾き度が抑えられている。このため、冷媒回路２０における伝熱性能を向上させることができる。

実施の形態１の変形例１．
図３～図５を参照しながら、実施の形態１に係る冷凍サイクル装置１１の変形例１として、冷凍サイクル装置１２を説明する。なお、以下では、冷凍サイクル装置１２について、実施の形態１に係る冷凍サイクル装置１１と異なる部分のみを説明する。

図３は、実施の形態１の変形例１に係る冷凍サイクル装置１２の構成を示す図である。図３を参照して、冷凍サイクル装置１２は、検知センサ４０と、検知センサ５０とをさらに備える。

検知センサ４０は、冷媒回路２０の周囲（たとえば、第１熱交換器２の周囲）に設けられている。検知センサ４０は、冷媒回路２０の周囲の外気の温度Ｔ１０を測定し、その測定値を制御装置１００に出力する。

検知センサ５０は、第１点５付近の配管８８に設けられている。検知センサ５０は、配管８８を通過する冷媒の温度Ｔ１および圧力Ｐ１の少なくともいずれか一方を測定し、その測定値を制御装置１００に出力する。

制御装置１００は、検知センサ５０によって得られた検知温度Ｔ１が露点温度Ｔ１１よりも大きくかつ外気温度Ｔ１０以下となるように、第１膨張装置３および第２膨張装置８の少なくともいずれか一方を制御する。なお、露点温度Ｔ１１は、予め設定された固定値であってもよいし、検知センサ（図示は省略する）によって測定された値であってもよい。

あるいは、制御装置１００は、検知センサ５０によって得られた検知圧力Ｐ１が露点温度Ｔ１１に対応する露点圧力Ｐ１１よりも大きくかつ外気温度Ｔ１０に対応する外気圧力Ｐ１０以下となるように、第１膨張装置３および第２膨張装置８の少なくともいずれか一方を制御する。

図４は、実施の形態１の変形例１に係る冷凍サイクル装置１２における冷凍サイクルのｐ－ｈ線図である。たとえば、図４に示すように、制御装置１００は、第１膨張装置３および第２膨張装置８の少なくともいずれか一方の開度を調整することで、点ｃ，点ｄ，点ｇにおける冷媒の圧力値を調整し、それによって検知温度Ｔ１を、露点温度Ｔ１１よりも大きくかつ外気温度Ｔ１０以下とする。

図５は、実施の形態１の変形例１に係る冷凍サイクル装置１２における制御装置１００の制御を説明するためのフローチャートである。制御装置１００は、メモリ１０２に格納された制御プログラムを実行することで、図５に示すフローチャートの処理を実行する。このフローチャートの処理は、一定時間ごとに冷凍サイクル装置１２の主制御ルーチンから呼び出されて実行される。なお、図中において、「Ｓ」は「ＳＴＥＰ」の略称として用いられる。

制御装置１００は、冷凍サイクル装置１２が運転中であるか否かを判定する（Ｓ１）。制御装置１００は、冷凍サイクル装置１２が運転中でない場合（Ｓ１でＮＯ）、主制御ルーチンに制御を戻す。

制御装置１００は、冷凍サイクル装置１２が運転中である場合（Ｓ１でＹＥＳ）、検知センサ５０から測定値（検知温度Ｔ１，検知圧力Ｐ１）を取得する（Ｓ２）。制御装置１００は、検知温度Ｔ１が外気温度Ｔ１０よりも大きいか否かを判定する（Ｓ３）。あるいは、制御装置１００は、検知圧力Ｐ１が外気圧力Ｐ１０よりも大きいか否かを判定する（Ｓ３）。

制御装置１００は、検知温度Ｔ１が外気温度Ｔ１０よりも大きい場合（Ｓ３でＹＥＳ）、あるいは、検知圧力Ｐ１が外気圧力Ｐ１０よりも大きい場合（Ｓ３でＹＥＳ）、第１膨張装置３および第２膨張装置８の少なくともいずれか一方を制御する（Ｓ５）。具体的には、制御装置１００は、第１膨張装置３を閉じる方向に制御するとともに、第２膨張装置８を開ける方向に制御する。

制御装置１００は、検知温度Ｔ１が外気温度Ｔ１０以下である場合（Ｓ３でＮＯ）、検知温度Ｔ１が露点温度Ｔ１１以下であるか否かを判定する（Ｓ４）。あるいは、制御装置１００は、検知圧力Ｐ１が露点圧力Ｐ１１以下であるか否かを判定する（Ｓ４）。

制御装置１００は、検知温度Ｔ１が露点温度Ｔ１１以下である場合（Ｓ４でＹＥＳ）、あるいは、検知圧力Ｐ１が露点圧力Ｐ１１以下である場合（Ｓ４でＹＥＳ）、第１膨張装置３および第２膨張装置８の少なくともいずれか一方を制御する（Ｓ５）。具体的には、制御装置１００は、第１膨張装置３を開ける方向に制御するとともに、第２膨張装置８を閉じる方向に制御する。

制御装置１００は、検知温度Ｔ１が露点温度Ｔ１１未満である場合（Ｓ４でＮＯ）、あるいは、検知圧力Ｐ１が露点圧力Ｐ１１未満である場合（Ｓ４でＮＯ）、または、Ｓ５の処理の後、主制御ルーチンに制御を戻す。

以上のように、冷凍サイクル装置１２は、冷却部６に流入する冷媒の温度Ｔ１を、露点温度Ｔ１１よりも大きくかつ外気温度Ｔ１０以下とすることができるため、制御装置１００の基板および配管において結露が生じることをより効果的に防ぐことができる。

実施の形態１の変形例２．
図６を参照しながら、実施の形態１に係る冷凍サイクル装置１１の変形例２として、冷凍サイクル装置１３を説明する。なお、以下では、冷凍サイクル装置１３について、実施の形態１の変形例１に係る冷凍サイクル装置１２と異なる部分のみを説明する。

図６は、実施の形態１の変形例２に係る冷凍サイクル装置１３の構成を示す図である。図６を参照して、冷凍サイクル装置１３は、検知センサ５１をさらに備える。

検知センサ５１は、外気の乾球温度および湿球温度、あるいは湿度を測定し、その測定値を制御装置１００に出力する。制御装置１００は、検知センサ５１によって得られた測定値Ｔ２に基づき、露点温度Ｔ１１を算出する。そして、上述した冷凍サイクル装置１２と同様に、制御装置１００は、検知センサ５０によって得られた検知温度Ｔ１が露点温度Ｔ１１よりも大きくかつ外気温度Ｔ１０以下となるように、第１膨張装置３および第２膨張装置８の少なくともいずれか一方を制御する。

以上のように、冷凍サイクル装置１３は、冷却部６に流入する冷媒の温度Ｔ１を制御するにあたって、露点温度Ｔ１１として固定値を用いるのではなく、検知センサ５１によって得られた測定値Ｔ２に基づき露点温度Ｔ１１を算出するため、制御装置１００の基板および配管において結露が生じることをより精度よく防ぐことができる。

実施の形態１の変形例３．
図７および図８を参照しながら、実施の形態１に係る冷凍サイクル装置１１の変形例３として、冷凍サイクル装置１４を説明する。なお、以下では、冷凍サイクル装置１４について、実施の形態１に係る冷凍サイクル装置１１と異なる部分のみを説明する。

図７は、実施の形態１の変形例３に係る冷凍サイクル装置の構成を示す図である。図７を参照して、冷凍サイクル装置１４は、検知センサ５２をさらに備える。

検知センサ５２は、制御装置１００の温度Ｔ３を測定し、その測定値を制御装置１００に出力する。

制御装置１００は、検知センサ５２によって得られた検知温度Ｔ３が予め設定された規定温度Ｔ１２未満となるように、第３膨張装置９を制御する。規定温度Ｔ１２は、露点温度よりも高くかつ制御装置１００の動作が保証される温度である。

図８は、実施の形態１の変形例３に係る冷凍サイクル装置１４における制御装置１００の制御を説明するためのフローチャートである。制御装置１００は、メモリ１０２に格納された制御プログラムを実行することで、図８に示すフローチャートの処理を実行する。このフローチャートの処理は、一定時間ごとに冷凍サイクル装置１４の主制御ルーチンから呼び出されて実行される。なお、図中において、「Ｓ」は「ＳＴＥＰ」の略称として用いられる。

制御装置１００は、冷凍サイクル装置１４が運転中であるか否かを判定する（Ｓ１１）。制御装置１００は、冷凍サイクル装置１４が運転中でない場合（Ｓ１１でＮＯ）、主制御ルーチンに制御を戻す。

制御装置１００は、冷凍サイクル装置１４が運転中である場合（Ｓ１１でＹＥＳ）、検知センサ５２から検知温度Ｔ３を取得する（Ｓ１２）。制御装置１００は、検知温度Ｔ３が規定温度Ｔ１２以上であるか否かを判定する（Ｓ１３）。

制御装置１００は、検知温度Ｔ３が規定温度Ｔ１２以上である場合（Ｓ１３でＹＥＳ）、第３膨張装置９を制御する（Ｓ１４）。具体的には、制御装置１００は、第３膨張装置９を開ける方向に制御する。

制御装置１００は、検知温度Ｔ３が規定温度Ｔ１２未満である場合（Ｓ１３でＮＯ）、または、Ｓ１４の処理の後、主制御ルーチンに制御を戻す。

以上のように、冷凍サイクル装置１４は、制御装置１００の温度を規定温度Ｔ１２未満とすることができるため、制御装置１００の信頼性を確保することができる。

実施の形態１の変形例４．
図９および図１０を参照しながら、実施の形態１に係る冷凍サイクル装置１１の変形例４として、冷凍サイクル装置１５を説明する。なお、以下では、冷凍サイクル装置１５について、実施の形態１の変形例３に係る冷凍サイクル装置１４と異なる部分のみを説明する。

図９は、実施の形態１の変形例４に係る冷凍サイクル装置１５の構成を示す図である。図９を参照して、冷凍サイクル装置１５は、検知センサ５３をさらに備える。

検知センサ５３は、冷却部６と第３膨張装置９との間の配管８９を通る冷媒の温度Ｔ４を測定し、その測定値を制御装置１００に出力する。

制御装置１００は、検知センサ５３によって得られた検知温度Ｔ４が予め設定された規定温度Ｔ１３となるように、第３膨張装置９をさらに制御する。

図１０は、実施の形態１の変形例４に係る冷凍サイクル装置１５における制御装置１００の制御を説明するためのフローチャートである。制御装置１００は、メモリ１０２に格納された制御プログラムを実行することで、図１０に示すフローチャートの処理を実行する。このフローチャートの処理は、一定時間ごとに冷凍サイクル装置１５の主制御ルーチンから呼び出されて実行される。なお、図中において、「Ｓ」は「ＳＴＥＰ」の略称として用いられる。

制御装置１００は、冷凍サイクル装置１５が運転中であるか否かを判定する（Ｓ２１）。制御装置１００は、冷凍サイクル装置１５が運転中でない場合（Ｓ２１でＮＯ）、主制御ルーチンに制御を戻す。

制御装置１００は、冷凍サイクル装置１５が運転中である場合（Ｓ２１でＹＥＳ）、検知センサ５２から検知温度Ｔ３を取得する（Ｓ２２）。さらに、制御装置１００は、検知センサ５３から検知温度Ｔ４を取得する（Ｓ２３）。

制御装置１００は、検知温度Ｔ３が規定温度Ｔ１２以上であるか否かを判定する（Ｓ２４）。制御装置１００は、検知温度Ｔ３が規定温度Ｔ１２以上である場合（Ｓ２４でＹＥＳ）、第３膨張装置９を制御する（Ｓ２５）。具体的には、制御装置１００は、第３膨張装置９を開ける方向に制御する。

制御装置１００は、検知温度Ｔ３が規定温度Ｔ１２未満である場合（Ｓ２４でＮＯ）、検知温度Ｔ４が規定温度Ｔ１３でないか否かを判定する（Ｓ２６）。制御装置１００は、検知温度Ｔ４が規定温度Ｔ１３でない場合（Ｓ２６でＹＥＳ）、第３膨張装置９を制御する（Ｓ２７）。具体的には、制御装置１００は、検知温度Ｔ４が規定温度Ｔ１３よりも大きい場合、第３膨張装置９を開ける方向に制御する。一方、制御装置１００は、検知温度Ｔ４が規定温度Ｔ１３よりも小さい場合、第３膨張装置９を閉じる方向に制御する。

以上のように、冷凍サイクル装置１５は、冷却部６と第３膨張装置９との間を通る冷媒の温度Ｔ４を規定温度Ｔ１３とすることで、制御装置１００の温度を適温に保つことができ、制御装置１００の信頼性を確保することができる。

実施の形態２．
図１１および図１２を参照しながら、実施の形態２に係る冷凍サイクル装置１６を説明する。なお、以下では、冷凍サイクル装置１６について、実施の形態１に係る冷凍サイクル装置１１と異なる部分のみを説明する。

図１１は、実施の形態２に係る冷凍サイクル装置１６の構成を示す図である。図１１を参照して、冷凍サイクル装置１６は、第１点５において受液器（レシーバ）１０をさらに備える。

受液器１０は、第１膨張装置３から流出された液冷媒を貯留する。受液器１０内には、配管８３における第１点５側の第１端部８３ａと、配管８８における第１点５側の第２端部８８ａと、配管８４における第１点５側の第３端部８４ａとが接続されている。配管８４の第３端部８４ａは、受液器１０に貯留された冷媒の液面以下に接続されており、冷媒の液体部分を吸い上げて、冷媒を配管８４を介して第２膨張装置８へと流出させる。

図１２は、実施の形態２に係る冷凍サイクル装置１６における冷凍サイクルのｐ－ｈ線図である。図１２を参照して、実施の形態２に係る冷凍サイクル装置１６における冷凍サイクルでは、図２に示す実施の形態１に係る冷凍サイクル装置１１における冷凍サイクルと異なり、第２膨張装置８の流入口側の点ｄにおける冷媒が飽和液状態となる。

以上のように、冷凍サイクル装置１６は、第２膨張装置８の流入口側における冷媒が飽和液状態となるため、第２膨張装置８において適切に冷媒を減圧させることができる。これにより、冷凍サイクル装置１６は、冷凍サイクルの制御性を高くすることができるため、冷凍サイクル装置１６の信頼性を向上させることができる。

実施の形態２の変形例．
図１３および図１４を参照しながら、実施の形態２の変形例に係る冷凍サイクル装置を説明する。なお、以下では、実施の形態２の変形例に係る冷凍サイクル装置について、実施の形態２に係る冷凍サイクル装置１６と異なる部分のみを説明する。

図１３は、実施の形態２の変形例に係る冷凍サイクル装置における受液器１０の構成を示す図である。図１３を参照して、実施の形態２の変形例に係る冷凍サイクル装置においては、配管８８の第２端部８８ａと受液器１０の底部１０ａとの間の距離ｈ２が、配管８４の第３端部８４ａと受液器１０の底部１０ａとの間の距離ｈ１以下に設定されている。

図１４は、実施の形態２の変形例に係る冷凍サイクル装置における冷凍サイクルのｐ－ｈ線図である。図１４を参照して、実施の形態２の変形例に係る冷凍サイクル装置における冷凍サイクルでは、図１２に示す実施の形態２に係る冷凍サイクル装置１６における冷凍サイクルと異なり、冷却部６の流入口側の点ｇにおける冷媒が飽和液状態となる。

以上のように、実施の形態２の変形例に係る冷凍サイクル装置は、冷却部６の流入口側における冷媒が飽和液状態となる。このため、図１４に示す冷凍サイクルＣ２では、図１２に示す冷凍サイクルＣ２よりも、冷却部６の流入口側における点ｇの冷媒と冷却部６の流出口側における点ｈの冷媒との間のエンタルピー差を大きくとることができる。これにより、実施の形態２の変形例に係る冷凍サイクル装置は、実施の形態２に係る冷凍サイクル装置１６よりも、冷却部６における伝熱性能を高めることができ、熱交換のための冷媒の流量を少なくすることができる。

実施の形態３．
図１５を参照しながら、実施の形態３に係る冷凍サイクル装置１７を説明する。なお、以下では、冷凍サイクル装置１７について、実施の形態１に係る冷凍サイクル装置１１と異なる部分のみを説明する。

図１５は、実施の形態３に係る冷凍サイクル装置１７の構成を示す図である。図１５を参照して、冷凍サイクル装置１７は、四方弁７０をさらに備える。

四方弁７０は、第１ポート７１と、第２ポート７２と、第３ポート７３と、第４ポート７４とを有する。四方弁７０は、制御装置１００の制御に基づき、第１ポート７１と第２ポート７２とを連通し、かつ、第３ポート７３と第４ポート７４とを連通する第１状態、および、第１ポート７１と第４ポート７４とを連通し、かつ、第２ポート７２と第３ポート７３とを連通する第２状態のいずれかの状態に制御される。

第１ポート７１は、配管８６１を介して圧縮機１の吸入口側に接続されている。第２ポート７２は、配管８６２を介して第２熱交換器４の流出口側に接続されている。第３ポート７３は、配管８１１を介して圧縮機１の吐出口側に接続されている。第４ポート７４は、配管８１２を介して第１熱交換器２の流入口側に接続されている。

冷凍サイクル装置１７が冷房運転を行う場合、第１熱交換器２が凝縮器として機能し、第２熱交換器４が蒸発器として機能する。この場合、制御装置１００は、四方弁７０を第１状態に制御することで、第２熱交換器４から圧縮機１へと冷媒を流す。つまり、冷房運転時においては、圧縮機１、第１熱交換器２、第１膨張装置３、第２膨張装置８、および第２熱交換器４の順に冷媒が循環する。

冷凍サイクル装置１７が暖房運転を行う場合、第１熱交換器２が蒸発器として機能し、第２熱交換器４が凝縮器として機能する。この場合、制御装置１００は、四方弁７０を第２状態に制御することで、圧縮機１から第２熱交換器４へと冷媒を流す。つまり、暖房運転時においては、圧縮機１、第２熱交換器４、第２膨張装置８、第１膨張装置３、および第１熱交換器２の順に冷媒が循環する。

このように、冷凍サイクル装置１７においては、冷房運転と暖房運転とで冷媒の流れを切り替えることができるが、冷凍サイクル装置１７は、このような構成においても、第２経路を介して中温中圧の冷媒を冷却部６に流すことができる。

具体的には、冷房運転時では、冷凍サイクル装置１７は、第１熱交換器２から流出した冷媒を第１膨張装置３によって中圧にまで減圧し、その後、減圧した冷媒を分岐点である第１点５で分岐させて、一部は第１経路上の第２膨張装置８に流すとともに、一部は第２経路上の冷却部６に流す。そして、第２経路上において、冷凍サイクル装置１７は、冷媒を冷却部６に流した後に第３膨張装置９によって低圧にまで冷媒を減圧し、減圧した冷媒を、合流点である第２点７において第１経路上の冷媒と合流させる。

一方、暖房運転時では、冷凍サイクル装置１７は、第１熱交換器２から流出した冷媒を分岐点である第２点７で分岐させて、一部は第１経路上の圧縮機１に流すとともに、一部は第２経路上の第３膨張装置９に流す。そして、第２経路上において、冷凍サイクル装置１７は、第３膨張装置９によって中圧にまで減圧した冷媒を冷却部６に流し、その後、合流点である第１点５において第１経路上の冷媒と合流させる。

以上のように、冷凍サイクル装置１７は、冷房運転時および暖房運転時のいずれにおいても、中圧にまで減圧した冷媒を冷却部６に流すことで制御装置１００の基板を冷却することができる。これにより、冷凍サイクル装置１７は、冷房運転時および暖房運転時のいずれにおいても、制御装置１００ひいては冷凍サイクル装置１７全体の信頼性を極力低下させることなく制御装置１００の放熱を行うことができる。

（まとめ）
本開示は、冷凍サイクル装置１１～１７に関する。冷凍サイクル装置１１は、冷媒を循環させるように構成された冷媒回路２０と、冷媒回路２０を制御する制御装置１００とを備える。冷媒回路２０は、圧縮機１と、第１熱交換器２と、第１膨張装置３と、第２膨張装置８と、第３膨張装置９と、第２熱交換器４と、制御装置１００の基板を冷却する冷却部６とを備える。冷媒回路２０の第１経路において、圧縮機１と、第１熱交換器２と、第１膨張装置３と、第２膨張装置８と、第２熱交換器４とが順に接続されている。冷媒回路２０の第２経路において、第１膨張装置３と第２膨張装置８との間の第１点５から圧縮機１と第２熱交換器４との間の第２点７へと、冷却部６と、第３膨張装置９とが順に接続されている。

このような構成を備えることによって、冷媒回路２０の第１経路において、第１膨張装置３および第２膨張装置８の各々によって減圧された冷媒が第２熱交換器４に流入する一方で、冷媒回路２０の第２経路において、第１膨張装置３によって減圧された冷媒が制御装置１００の基板を冷却する冷却部６に流入する。このように、第１膨張装置３および第２膨張装置８の各々によって減圧された第１経路上の冷媒ではなく、第１膨張装置３によって減圧された第２経路上の冷媒によって制御装置１００の基板が冷却されるため、制御装置１００の基板において結露が生じることを極力防ぐことができ、制御装置１００ひいては冷凍サイクル装置１１全体の信頼性を極力低下させることなく制御装置１００の放熱を行うことができる。

好ましくは、制御装置１００は、第１点５と冷却部６との間を通る冷媒の温度Ｔ１が露点温度Ｔ１１よりも大きくかつ外気温度Ｔ１０以下となるように、第１膨張装置３および第２膨張装置８の少なくともいずれか一方を制御する。

このような構成を備えることによって、冷凍サイクル装置１２は、冷却部６に流入する冷媒の温度Ｔ１を、露点温度Ｔ１１よりも大きくかつ外気温度Ｔ１０以下とすることができるため、制御装置１００の基板および配管において結露が生じることをより効果的に防ぐことができる。

好ましくは、制御装置１００は、制御装置１００の温度Ｔ３が第１規定温度Ｔ１２未満となるように、第３膨張装置９を制御する。

このような構成を備えることによって、冷凍サイクル装置１４は、制御装置１００の温度を規定温度Ｔ１２未満とすることができるため、制御装置１００の信頼性を確保することができる。

好ましくは、制御装置１００は、冷却部６と第３膨張装置９との間を通る冷媒の温度Ｔ４が第２規定温度Ｔ１３となるように、第３膨張装置９をさらに制御する。

このような構成を備えることによって、冷凍サイクル装置１５は、冷却部６と第３膨張装置９との間を通る冷媒の温度Ｔ４を規定温度Ｔ１３とすることで、制御装置１００の温度を適温に保つことができ、制御装置１００の信頼性を確保することができる。

好ましくは、冷凍サイクル装置１６は、第１点５に設けられ、冷媒を貯留する受液器１０をさらに備える。第１膨張装置３と第１点５とを接続する配管８３における第１点５側の第１端部８３ａと、第１点５と冷却部６とを接続する配管８８における第１点５側の第２端部８８ａと、第１点５と第２膨張装置８とを接続する配管８４における第１点５側の第３端部８４ａとの各々が、受液器１０に接続されている。

このような構成を備えることによって、冷凍サイクル装置１６は、第２膨張装置８の流入口側における冷媒が飽和液状態となるため、第２膨張装置８において適切に冷媒を減圧させることができる。これにより、冷凍サイクル装置１６は、冷凍サイクルの制御性を高くすることができるため、冷凍サイクル装置１６の信頼性を向上させることができる。

好ましくは、第２端部８８ａと受液器１０の底部１０ａとの間の距離は、第３端部８４ａと受液器１０の底部１０ａとの間の距離以下である。

このような構成を備えることによって、冷凍サイクル装置は、冷却部６の流入口側における冷媒が飽和液状態となるため、冷却部６の流入口側における冷媒と冷却部６の流出口側における冷媒との間のエンタルピー差を大きくとることができる。これにより、冷凍サイクル装置は、冷却部６における伝熱性能を高めることができ、熱交換のための冷媒の流量を少なくすることができる。

好ましくは、冷凍サイクル装置１７は、第１ポート７１と第２ポート７２と第３ポート７３と第４ポート７４とを有する四方弁７０をさらに備える。四方弁７０は、第１ポート７１と第２ポート７２とを連通し、かつ、第３ポート７３と第４ポート７４とを連通する第１状態、および、第１ポート７１と第４ポート７４とを連通し、かつ、第２ポート７２と第３ポート７３とを連通する第２状態のいずれかの状態に制御される。第１ポート７１は、圧縮機１の吸入口側に接続される。第２ポート７２は、第２熱交換器４の流出口側に接続される。第３ポート７３は、圧縮機の吐出口側に接続される。第４ポート７４は、第１熱交換器２の流入口側に接続される。

このような構成を備えることによって、冷凍サイクル装置１７は、冷房運転時および暖房運転時のいずれにおいても、中圧にまで減圧した冷媒を冷却部６に流すことで制御装置１００の基板を冷却することができる。これにより、冷凍サイクル装置１７は、冷房運転時および暖房運転時のいずれにおいても、制御装置１００ひいては冷凍サイクル装置１７全体の信頼性を極力低下させることなく制御装置１００の放熱を行うことができる。

以上、冷凍サイクル装置を備える冷暖房機を例示して本実施の形態を説明したが、冷凍サイクル装置は、空気調和機などに利用されてもよい。

今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本開示の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ 圧縮機、２ 第１熱交換器、３ 第１膨張装置、４ 第２熱交換器、５ 第１点、６ 冷却部、７ 第２点、８ 第２膨張装置、９ 第３膨張装置、１０ 受液器、１０ａ 底部、１１，１２，１３，１４，１５，１６，１７ 冷凍サイクル装置、２０ 冷媒回路、２１ ファン、４０，５０，５１，５２，５３ 検知センサ、７０ 四方弁、７１ 第１ポート、７２ 第２ポート、７３ 第３ポート、７４ 第４ポート、８１，８２，８３，８４，８５，８６，８７，８８，８９，９０，８１１，８１２，８６１，８６２ 配管、８３ａ 第１端部、８４ａ 第３端部、８８ａ 第２端部、１００ 制御装置、１０２ メモリ。

Claims (6)

1. 冷媒を循環させるように構成された冷媒回路と、
   前記冷媒回路を制御する制御装置とを備え、
   前記冷媒回路は、圧縮機と、第１熱交換器と、第１膨張装置と、第２膨張装置と、第３膨張装置と、第２熱交換器と、前記制御装置の基板を冷却する冷却部とを備え、
   前記冷媒回路の第１経路において、前記圧縮機と、前記第１熱交換器と、前記第１膨張装置と、前記第２膨張装置と、前記第２熱交換器とが順に接続されており、
   前記冷媒回路の第２経路において、前記第１膨張装置と前記第２膨張装置との間の第１点から前記圧縮機と前記第２熱交換器との間の第２点へと、前記冷却部と、前記第３膨張装置とが順に接続されており、
   前記制御装置は、
   前記第１点と前記冷却部との間を通る冷媒の温度が露点温度以下である場合、前記第１膨張装置の弁を開ける方向に制御する一方で、前記第２膨張装置の弁を閉じる方向に制御し、
   前記第１点と前記冷却部との間を通る冷媒の温度が外気温度よりも大きい場合、前記第１膨張装置の弁を閉じる方向に制御する一方で、前記第２膨張装置の弁を開ける方向に制御する、冷凍サイクル装置。
2. 前記制御装置は、前記制御装置の温度が第１規定温度未満となるように、前記第３膨張装置を制御する、請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
3. 前記制御装置は、前記冷却部と前記第３膨張装置との間を通る冷媒の温度が第２規定温度となるように、前記第３膨張装置をさらに制御する、請求項２に記載の冷凍サイクル装置。
4. 前記第１点に設けられ、冷媒を貯留する受液器をさらに備え、
   前記第１膨張装置と前記第１点とを接続する配管における前記第１点側の第１端部と、前記第１点と前記冷却部とを接続する配管における前記第１点側の第２端部と、前記第１点と前記第２膨張装置とを接続する配管における前記第１点側の第３端部との各々が、前記受液器に接続されている、請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
5. 前記第２端部と前記受液器の底部との間の距離は、前記第３端部と前記受液器の底部との間の距離以下である、請求項４に記載の冷凍サイクル装置。
6. 第１ポートと第２ポートと第３ポートと第４ポートとを有する四方弁をさらに備え、
   前記四方弁は、前記第１ポートと前記第２ポートとを連通し、かつ、前記第３ポートと前記第４ポートとを連通する第１状態、および、前記第１ポートと前記第４ポートとを連通し、かつ、前記第２ポートと前記第３ポートとを連通する第２状態のいずれかの状態に制御され、
   前記第１ポートは、前記圧縮機の吸入口側に接続され、
   前記第２ポートは、前記第２熱交換器の流出口側に接続され、
   前記第３ポートは、前記圧縮機の吐出口側に接続され、
   前記第４ポートは、前記第１熱交換器の流入口側に接続される、請求項１に記載の冷凍サイクル装置。

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