(57)【要約】【課題】インバータ過熱によるインバータ回路の損傷を防止し、またインバータ冷却のための専用の冷媒回路を廃止して省スペースおよびコストダウンを図る。【解決手段】圧縮機１０、凝縮器３、冷却器用膨張手段４、冷却器５が順次配管で環状に接続されて構成されたメインの冷媒回路内に、インバータ放熱部５０５を冷却する専用の冷媒回路（バイパス回路）及びインバータ放熱部温度検知手段５２０を設け、インバータ放熱部５０５の温度が事前に設定された一定値以上になったことをインバータ放熱部温度検知手段５２０が検知すると、このインバータ放熱部温度検知手段５２０の検知結果を受信した冷却器膨張手段制御手段４０４はインバータ放熱部５０５を通過する冷媒量を増加させるように、またはインバータ放熱部５０５を通過する冷媒量が減少するのを禁止させるようにインバータ冷却用膨張手段５１４を制御して、インバータ回路３が過熱するのを防止する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
インバータにより駆動され圧縮機構を有する圧縮機と、この圧縮機から吐出した冷媒を放熱して冷却する凝縮器と、この凝縮器から出た冷媒を減圧膨張する膨張手段と、この膨張手段から出た冷媒を蒸発させる冷却器とを配管により順次環状に接続して成る冷凍サイクル装置において、
前記インバータの発熱を前記冷媒によって放熱するインバータ放熱部と、
このインバータ放熱部の温度を検知する温度検知手段と、
この温度検知手段の検知結果に基づいて前記膨張手段に対して前記インバータ放熱部を通過する冷媒の流量を調整させる制御手段と、
を備えたことを特徴とする冷凍サイクル装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記温度検知手段の検知結果が事前に設定された一定値以上になると、前記膨張手段に対して前記インバータ放熱部を通過する冷媒流量を増加させる、または前記インバータ放熱部を通過する冷媒流量の減少を禁止させる、の少なくとも一方を行なうことを特徴とする請求項１記載の冷凍サイクル装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記温度検知手段の検知結果が事前に設定された一定値以下になると、前記膨張手段に対して前記インバータ放熱部を通過する冷媒流量を低下させる、または前記インバータ放熱部を通過する冷媒流量の増加を禁止させる、の少なくとも一方を行なうことを特徴とする請求項１記載の冷凍サイクル装置。
【請求項４】
前記インバータ放熱部は、前記圧縮機の吸込配管の経路中途に設けられ、インバータ発熱を圧縮機吸込冷媒で冷却することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の冷凍サイクル装置。
【請求項５】
前記インバータを全密閉容器に格納し、この全密閉容器を前記圧縮機と一体に構成し、かつ前記インバータ放熱部を前記圧縮機の圧縮機構吸込部またはこの圧縮機構吸込部より上流に設けたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の冷凍サイクル装置。
【請求項６】
圧縮機吸込配管の経路中途に設置されたアキュムレータを備え、
前記インバータを全密閉容器に格納し、この全密閉容器を前記アキュムレータと一体に構成し、前記全密閉容器と前記アキュムレータの境界に前記インバータ放熱部を形成したことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の冷凍サイクル装置。
【請求項７】
前記温度検知手段に代えて圧縮機吸込口の温度を検出する圧縮機吸込温度検出手段を備え、
さらに前記圧縮機吸込口の圧力を検出する圧縮機吸込圧力検出手段を備え、
前記インバータ放熱部を、前記圧縮機吸込口を含みそれより上流に取付け、
前記制御手段は、前記圧縮機吸込温度検出手段の検出結果と前記圧縮機吸込圧力検出手段の検出結果とに基づき前記圧縮機吸込口の過熱度を算出し、この圧縮機吸込口の過熱度が一定となるように前記膨張手段を制御することを特徴とする請求項５記載の冷凍サイクル装置。
【請求項８】
前記温度検知手段に代えて圧縮機構吸込部の温度を検出する圧縮機構吸込温度検出手段を備え、
さらに前記圧縮機構吸込部の圧力を検出する圧縮機構吸込圧力検出手段を備え、
前記インバータ放熱部を、前記圧縮機構吸込部を含みそれより上流に取付け、
前記制御手段は、前記圧縮機構吸込温度検出手段の検出結果と圧縮機構吸込圧力検出手段の検出結果とに基づき前記圧縮機構吸込部の過熱度を算出し、この過熱度が一定となるように前記膨張手段を制御することを特徴とする請求項５記載の冷凍サイクル装置。
【請求項９】
前記圧縮機の電動機にＤＣブラシレス形電動機を用いたことを特徴とする請求項７または請求項８に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項１０】
前記制御手段は、前記圧縮機吸込温度検出手段の検出結果または前記圧縮機構吸込温度検出手段の検出結果からＤＣブラシレス形電動機の永久磁石の温度を算出し、算出された永久磁石の温度が予め設定された永久磁石限界温度に達した場合、圧縮機吸込冷媒流量を低下させる、または圧縮機吸込冷媒流量の増加を防止させる、の少なくとも一方を行なうように前記膨張手段を制御することを特徴とする請求項９記載の冷凍サイクル装置。
【請求項１１】
前記制御手段は、前記永久磁石限界温度を前記圧縮機の回転数によって随時決定することを特徴とする請求項１０に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項１２】
前記全密閉容器を導電性の材質で構成し、かつ前記全密閉容器を接地することを特徴とする請求項５〜１１のいずれかに記載の冷凍サイクル装置。
【請求項１３】
前記インバータの充電露出部または基板表面の少なくとも一方をコーティングしたことを特徴とする請求項１〜１２のいずれかに記載の冷凍サイクル装置。
【請求項１４】
前記圧縮機構にスクリュー式を用いたことを特徴とする請求項１〜１３のいずれかに記載の冷凍サイクル装置。
【請求項１５】
前記圧縮機がゲートロータ蓋を備えている場合に、このゲートロータ蓋の代わりに前記インバータ放熱部を取付けたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の冷凍サイクル装置。
【請求項１６】
前記圧縮機構にターボ式を用いたことを特徴とする請求項１〜１５のいずれかに記載の冷凍サイクル装置。
【請求項１７】
前記圧縮機構に二段圧縮機構を用いたことを特徴とする請求項１〜１６のいずれかに記載の冷凍サイクル装置。
【請求項１８】
前記インバータの直流整流回路に１２パルス変換方式を用いたことを特徴とする請求項１〜１７のいずれかに記載の冷凍サイクル装置。
【請求項１９】
前記膨張手段として膨張機を用い、動力回収を行なうことを特徴とする請求項１〜１８のいずれかに記載の冷凍サイクル装置。
【請求項２０】
前記膨張機によって回収された動力を用いて発電することを特徴とする請求項１９記載の冷凍サイクル装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、インバータ駆動の圧縮機を用いた冷凍サイクル装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、部分負荷効率の向上を目的として、インバータによる圧縮機運転周波数制御を行なう冷凍サイクル装置が増えている。インバータにより周波数を変換する際に発生する整流回路、インバータ回路及び平滑コンデンサなどでの電気損失は、熱に変換される。（以下、インバータ発熱と称す。）
インバータ発熱を放散させるため、整流回路等にはヒートシンク等（以下、インバータ放熱部と称す。）が取付けられており、インバータ周囲の空気をインバータ放熱部に送風し、インバータ放熱部を冷却するのが一般的である。
しかしインバータ出力電力が増加すると、インバータ出力電力の増加に比例して、インバータ発熱が増加する。その結果、必要な冷却風量も増加する。このためインバータ出力電力が大きな冷凍機では、冷却風量を確保する為に、大きな送風ファンや大きな冷却風路が必要となり、冷凍機の設計上大きな制約となっている。
このような、設計上の制約を解消すべく、インバータ放熱部５０５を冷媒で冷却するインバータ冷却方法が知られている。（例えば、特許文献１参照）この方式ではファンや冷却風路が不要となり、冷凍機の設計上の制約を解消することができる。
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−２１４０６号公報（図１、段落００１９）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１で示される従来例では、インバータ冷却のために設けられた膨張手段の制御方法が明らかにされていない。このため、インバータ放熱部の冷媒温度が高い場合やインバータ冷却のための冷媒流量が少ない場合には、インバータ放熱部が冷却不足となり、直流整流回路、平滑コンデンサ及びインバータ回路が過熱する可能性があった。インバータ回路等は過熱すると損傷する恐れがある。
【０００５】
また、インバータを冷却するための専用の冷媒回路（以下、インバータ冷却回路と称す。）を設ける必要があった。
【０００６】
この発明は、前記のような課題を解決するためになされたものであり、主たる目的はインータ過熱によるインバータ回路の損傷を防止し、またインバータ冷却のための専用の冷媒回路を廃止して省スペースおよびコストダウンを図ることである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明に係る冷凍サイクル装置は、インバータにより駆動され圧縮機構を有する圧縮機と、圧縮機から吐出した冷媒を放熱して冷却する凝縮器と、凝縮器から出た冷媒を減圧膨張する膨張手段と、膨張手段から出た冷媒を蒸発させる冷却器とを配管により順次環状に接続して成り、インバータの発熱を冷媒によって放熱するインバータ放熱部と、インバータ放熱部の温度を検知する温度検知手段と、温度検知手段の検知結果に基づいて膨張手段に対してインバータ放熱部を通過する冷媒の流量を変化させる制御手段と、を備えたものである。
【発明の効果】
【０００８】
この発明によれば、制御手段は温度検出手段が検出したインバータ放熱部の温度に基づいて、膨張手段に対してインバータ放熱部を通過する冷媒の流量を調整させるので、インバータ回路の過熱を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
実施の形態１．
図１に本実施の形態１で用いられるインバータ５００の内部回路を示す。交流電源５０９よりインバータ５００に供給された交流電流は、整流回路５０１で直流電流に変換される。直流電流をさらに安定したものにするために高周波の交流成分を直流リアクトル５０４で除去するとともに、設定された周波数の交流電流に変換する際に発生するリップル電流を平滑コンデンサ５０２で吸収する。平滑コンデンサの出力はインバータ回路５０３で交流に変換され、圧縮機用電動機ＭＣ  １０Ｙの回転数を制御する。
また、インバータ回路５０３、及び平滑コンデンサ５０２は抵抗値が小さいため、電源投入時に大きな突入電流が発生し、回路が破損する可能性がある。このため、インバータの電源がＯＦＦの場合には、コンタクタ５０７をＯＦＦとし、電源投入時は並列に設置された抵抗５０８を介してインバータ回路５０３に電流が流れるようにしている。この抵抗５０８によってインバータ全体の抵抗が大きくなるので、突入電流が小さくなり、回路の破損を防止できる。そして一定時間継続後、即ち突入電流が完全になくなり回路が安定した後コンタクタ５０７を投入して、回路全体の抵抗値を減らす。
【００１０】
本実施の形態１では、インバータ放熱部５０５の冷却不足による回路損傷を防止するために、図２に示すように、圧縮機１０、凝縮器３、冷却器用膨張手段４、冷却器５が順次配管で環状に接続されて構成されたメインの冷媒回路内に、インバータ放熱部５０５を冷却する専用の冷媒回路（バイパス回路）及びインバータ放熱部温度検知手段５２０を設け、インバータ放熱部５０５の温度が事前に設定された一定値以上になったことをインバータ放熱部温度検知手段５２０が検知すると、このインバータ放熱部温度検知手段５２０の検知結果を受信した冷却器膨張手段制御手段４０４はインバータ放熱部５０５を通過する冷媒量を増加させるように、またはインバータ放熱部５０５を通過する冷媒量が減少するのを禁止させるようにインバータ冷却用膨張手段５１４を制御して、インバータ回路３が過熱するのを防止する。
これにより、本実施の形態１では、インバータ放熱部５０５の温度が一定値以下に保たれるため、回路過熱に起因する回路損傷を防止することができる。
また、平滑コンデンサ５０２は周囲温度が低下するに従い、吸収できるリップル電流が増加するという特性を有する。このため本実施の形態１において、インバータ放熱部５０５の温度を通常の場合より低い温度に制御することで、通常の場合より容量の小さい平滑コンデンサを選定することができるという利点も有する。
なお、冷却器用膨張手段４は膨張手段を構成し、冷却器膨張手段制御手段４０４は制御手段を構成し、インバータ放熱部温度検知手段５２０は温度検知手段を構成する。
【００１１】
実施の形態２．
実施の形態１では、インバータ放熱部５０５を冷却する専用の冷媒回路を設けて、インバータを冷却しているが、本実施の形態２では、図３の冷媒回路が示すように、インバータ放熱部５０５を圧縮機吸込配管（図３における冷却器５と圧縮器１０とを結ぶ配管）の経路の中途に設け、このインバータ放熱部５０５を冷却器５の出口から導かれた冷媒によって冷却する。この場合、インバータ放熱部５０５の温度が事前に設定された一定値以上になったことをインバータ放熱部温度検知手段５２０が検知すると、このインバータ放熱部温度検知手段５２０の検知結果を受信した冷却器膨張手段制御手段４０４はインバータ放熱部５０５を通過する冷媒量を増加させる、またはインバータ放熱部５０５を通過する冷媒量が減少するのを禁止させるように、冷却器膨張手段４を制御して、インバータ回路の過熱による損傷を防止する。
【００１２】
また、充電露出部、整流回路５０１やインバータ回路５０３など短絡を起こす可能性がある部品の表面に樹脂などを用いてコーティングを行なう。インバータ放熱部５０５を通過する冷媒量が多すぎる場合、インバータ放熱部５０５が過剰に冷却されて整流回路５０１、平滑コンデンサ５０２及びインバータ回路５０３の表面温度が低下し、充電露出部や回路表面に結露が発生する可能性がある。充電露出部や回路表面に結露が発生すると短絡が発生し、インバータが損傷する恐れがあるが、コーティングを行なうことで防止できる。
【００１３】
また、インバータ放熱部５０５の温度が事前に設定された一定値以下になると、冷却器用膨張手段制御手段４０４は吸込冷媒流量を減少させるようにインバータ冷却用膨張手段５１４または冷却器用膨張弁４を制御して、インバータ放熱部５０５を通過する冷媒量を減らし、またはインバータ放熱部５０５を通過する冷媒量が増加するのを禁止して、充電露出部や回路表面に結露が発生するのを防止する制御を行なっても良い。
これにより、インバータ放熱部５０５の温度が一定値以上に保たれるため、結露に起因する短絡を防止することができる。
【００１４】
実施の形態３．
実施の形態２では、インバータ放熱部５０５を吸込配管の経路の中途に設けたが、図４が示すように本実施の形態３では、インバータ５００を全密閉容器に格納し、該全密閉容器を圧縮機と一体に構成し、全密閉容器と圧縮機の接合部がインバータ放熱部５０５として機能するように、整流回路５０１、平滑コンデンサ５０２及びインバータ回路５０３などの発熱物をインバータ５００内に配置する。そして、インバータ放熱部５０５を圧縮機が吸入した低温の冷媒で冷却する。
図５に本実施の形態３の圧縮機の一例を示す。図５において、圧縮機１０は、圧縮機吐出口１０ａ、圧縮機吸込口１０ｂ、圧縮機構１０ｗ、圧縮機構吸込部１０Ｘ、電動機１０Ｙ、および異物を捕捉する吸込ストレーナ１０Ｚから成る機構部分と、整流回路５０１、平滑コンデンサ５０２、インバータ回路５０３、インバータ放熱部５０５、インバータ制御基板５０８から成るインバータ５００とで構成される。
【００１５】
なお、図５においては、インバータ放熱部５０５を圧縮機吸込口１０ｂに取付けているが、インバータ放熱部５０５を、圧縮機機構吸込部１０Ｘを含みこれより冷媒の流れに対して上流に位置する場所のいずれに取付けても良い。
また、インバータ放熱部５０５にフィンを取付けて、伝熱特性を向上させても良い。
【００１６】
本実施の形態３において、実施の形態１と同様にインバータ放熱部５０５の温度が事前に設定された一定値以上になると、冷却器用膨張手段制御手段４０４は、インバータ放熱部５０５を通過する冷媒量を増加させる、またはインバータ放熱部５０５を通過する冷媒量が減少するのを禁止させるように、冷却器用膨張手段４を制御する。
【００１７】
また、インバータ放熱部５０５の温度が事前に設定された一定値以下になると、冷却器用膨張手段制御手段４０４は吸込冷媒流量を減少させるように冷却器用膨張弁４を制御して、インバータ放熱部５０５を通過する冷媒量を減少させ、またはインバータ放熱部５０５を通過する冷媒量が増加するのを禁止して、充電露出部や回路表面に結露が発生するのを防止する制御を行なっても良い。
これにより、インバータ放熱部５０５の温度が一定値以上に保たれるため、結露に起因する短絡を防止することができる。
【００１８】
本実施の形態３によれば、第１にインバータと圧縮機を一体に構成するので、実施の形態２の冷媒回路で必要であったインバータ冷却回路は不要となり、冷凍サイクル装置が安価になるという効果を奏す。
第２にインバータ出力配線の距離が非常に短くなり、かつ全密閉容器によって格納されているため、放射ノイズが縮減するという効果を奏す。
第３にインバータを空冷する場合と比較して、空気流路の確保や雨水対策が不要となるため冷凍サイクル装置設計上の自由度が増し、装置寸法を小さく出来るという効果を奏す。また全密閉容器を用いているので、雨水等の侵入を考慮しなくても良いという長所を有する。
【００１９】
実施の形態４．
実施の形態３はインバータ放熱部の温度を用いて、冷却器膨張手段４の制御を行なったが、図６が示すように本実施の形態４は、インバータ放熱部５０５より下流側の位置、例えば圧縮機構吸込部１０ｘでの過熱度を、圧縮機構吸込過熱度算出部３１０ｘが圧縮機構吸込部圧力検知手段１１０ｘにより検知された圧縮機構吸込圧力、及び圧縮機構吸込部温度検知手段２１０ｘにより検知された圧縮機構吸込温度から算出し、インバータ放熱部５０５より下流側の位置での過熱度が一定になるように、冷却器用膨張手段制御手段４０４より冷却器用膨張手段４の制御を行なう。
この場合、インバータ放熱部５０５の温度が上昇すると、過熱度が上昇するので、冷却器膨張手段４は冷媒流量を増加させる。その結果、インバータ放熱部５０５の冷媒流量が増加して、インバータ放熱部の温度上昇が抑制される。
また、インバータ放熱部５０５の温度が低下すると、過熱度が低下するため、冷却器用膨張手段４は冷媒流量を減少させる。その結果、インバータ放熱部の冷媒流量が減少して、インバータ放熱部の温度低下が抑制される。
このためインバータ放熱部温度検知手段５２０を必要とせず、またインバータ放熱部５０５の温度制御のために、新たな冷却器膨張手段４の制御を開発する必要が無く、従来の過熱度一定制御をそのまま流用することができる。
なお、上記の例では、冷却器用膨張手段制御手段４０４が圧縮機構吸込部１０Ｘの過熱度に基づいてインバータ放熱部５０５の冷媒流量を調整するように制御したが、圧縮機吸込口１０ｂの過熱度に基づいてインバータ放熱部５０５の冷媒流量を調整するように制御してもよく、上記と同様の制御により同様の効果を奏する。
【００２０】
実施の形態５．
図７に本実施の形態５の冷媒回路図を示す。図７が示すように本実施の形態５では、圧縮機として二段圧縮機を用い、インバータ放熱部５０５を中間合流点１０ｃに設けたものである。
ニ段圧縮機は低い吸込圧力で運転することが多く、その場合、冷却能力は低い。このような運転状態において、実施の形態３のように圧縮機吸込冷媒によって、インバータ発熱を冷却すると、冷却能力の低下が著しくなる。この様な問題を解決するため、本実施の形態５では、図８に本実施の形態５の圧縮機断面図が示すように、中間合流点１０ｃにインバータ放熱部５０５を設け、中間合流点１０ｃに流入する冷媒によって、インバータ発熱を冷却する。
そして、冷却器用膨張手段４、過冷却器用膨張手段３４の少なくとも一方を用いて、インバータ放熱部５０５の温度が一定値以上にならないように中間合流点１０ｃに流入する冷媒流量の制御を行なう。
【００２１】
中間合流点１０ｃの冷媒圧力は、圧縮機吸込口１０ｂの冷媒圧力より高いため、中間合流点１０ｃの冷媒によってインバータ発熱を冷却する方式は、圧縮機吸込冷媒でインバータ発熱を冷却する方式より、効率的にインバータ発熱を冷却することができ、圧縮機の成績係数が向上するという効果を奏す。
【００２２】
実施の形態６．
本実施の形態６は、実施の形態３の冷凍サイクル装置の圧縮機電動機にＤＣブラシレス形電動機を用い、インバータ発熱を利用して圧縮機の温度低下を防止するものである。
ＤＣブラシレス電動機は電動機発熱が小さいため、電動機損失が減少し、成績係数が向上するという特徴を有する。しかしながら、圧縮機吸込口１０ｂに冷媒液バックが生じた際、電動機１０Ｙの発熱量が小さいため、液冷媒が蒸発せずそのまま圧縮機に吸い込まれることがあった。このような場合、圧縮機構１０ｗに異常な高圧が生じ、圧縮機を損傷する恐れがあった。
本実施の形態６では、液バックが生じた際、インバータ発熱により液冷媒を蒸発させることが出来るので、液バックによる圧縮機損傷の可能性を極めて低くすることが可能となるという効果を奏す。
【００２３】
実施の形態７．
実施の形態６の冷凍サイクル装置に用いられるＤＣブラシレス形電動機の回転子には、永久磁石がスロットに差込まれ、接着剤で動かないように保持されている。回転子の温度が低温（−４０℃近辺）になると永久磁石の靭性及び接着剤の保持力が低下する。このため、永久磁石の温度が低温（−４０℃以下）で運転すると回転子に働く遠心力に耐えることができず、回転子が損傷する可能性がある。（以下、回転子損傷の可能性がある永久磁石の温度を永久磁石限界温度と称す。）
【００２４】
そこで、本実施の形態７では、冷却器膨張手段制御手段４０４は低温での、回転子の損傷を防止するため、圧縮機吸込冷媒温度または圧縮機構吸込冷媒温度から永久磁石の温度を算出し、算出された永久磁石温度が永久磁石限界温度を下回りそうになった場合、圧縮機吸込冷媒流量を低下させるように、または圧縮機吸込冷媒流量の増加を禁止させるように膨張手段の制御を行なう。
【００２５】
また、回転子に作用する遠心力は回転数の二乗に比例するので、永久磁石限界温度は、回転数が低下するに伴い低くなる。
よって、永久磁石限界温度を圧縮機回転数に基づいて随時決定し、永久磁石温度が永久磁石限界温度を下回らないように膨張手段の制御を行なっても良い。
以上のように、この実施の形態７によれば、低温による永久磁石の靭性及び接着剤の保持力の低下を抑制することができ、回転子の損傷を防止することができる。
【００２６】
実施の形態８．
本実施の形態８は、実施の形態３の冷凍サイクル装置の圧縮機の圧縮方式としてスクリュー式、ターボ式を用いたものである。前記圧縮方式はレシプロ形より非常に振動が少ないため、圧縮機と一体に構成した際、振動によるインバータ損傷が極めて起こりにくいという特徴を有する。
【００２７】
実施の形態９．
実施の形態３では、インバータ放熱部５０５を圧縮機吸込口１０ｂに設けたが、本実施の形態９はスクリュー圧縮機のゲートロータ蓋にインバータ放熱部５０５を取付けたものである。
図９に従来のシングルスクリュー式圧縮機の構造の一例を示す。図１０にゲートロータ周辺の構成図を示す。
従来のシングルスクリュー圧縮機では、圧縮機本体シェル１０Ｔは、圧縮機構１０Ｗでの発熱を吸熱しているため、表面温度が高く、圧縮機本体シェル１０Ｔ内側に付着した液冷媒は蒸発するので、圧縮機本体シェル１０Ｔは着霜しにくい。
一方、ゲートロータ蓋１０Ｓ自体には発熱部がなく、またゲートロータ蓋１０Ｓはパッキン１０Ｕを介して圧縮機本体シェル１０Ｔと結合しているため、熱的に圧縮機本体シェル１０Ｔと切り離されている。このため、圧縮機本体シェル１０Ｔからの熱伝導がない。よって、ゲートロータ蓋１０Ｓの内側に付着した液冷媒は蒸発しにくい。
このため、ゲートロータ蓋１０Ｓの表面温度は、圧縮機本体シェル１０Ｔの表面温度より低く、着霜しやすい傾向があるという問題がある。
【００２８】
そこで、本実施の形態９ではゲートロータ蓋１０Ｓの代わりにインバータ放熱部５０５を取付ける。図１１にシングルスクリュー式圧縮機において、ゲートロータ蓋１０Ｓの代わりにインバータ放熱部５０５を取付けた例を示す。図１２にゲートロータ周辺の構成図を示す。
本実施の形態１５では、インバータ放熱部５０５をゲートロータ蓋１０Ｓの代わりに取り付け、このインバータ放熱部５０５の圧縮機ゲートロータ１０Ｖ側とは反対側の面に発熱体である整流回路５０１と、インバータ回路５０３とを配置し、インバータ放熱部５０５に付着した冷媒をインバータ発熱により加熱させて蒸発させるため、着霜を防止できるという効果を奏す。
【００２９】
実施の形態１０．
実施の形態２では、インバータ放熱部５０５を圧縮機吸込配管の経路の中途に設けたが、本実施の形態１０においては、インバータ５００を全密閉容器に格納し、該全密閉容器をアキュムレータ６００と一体に構成し、全密閉容器とアキュムレータ６００の接合部がインバータ放熱部５０５として機能するように、整流回路５０１及びインバータ回路５０３などの発熱物をインバータ内に配置する。そしてインバータ放熱部５０５をアキュムレータ６００に流入する冷媒で冷却する。
図１３に本実施の形態１０の冷媒配管図の一例を示す。図１４に本実施の形態１０のアキュムレータの一例を示す。
【００３０】
本実施の形態１０のアキュムレータ６００は第１にインバータとアキュムレータを一体に構成するので、専用のインバータ冷却回路が不要となるという効果を奏す。
第２にアキュムレータ６００を加熱することにより、アキュムレータ６００内の液冷媒を蒸発させ、アキュムレータ６００に液冷媒が滞留するのを防止することができる。
第３にインバータを空冷する場合と異なり、空気流路の確保や雨水対策が不要となるため機器配置上の自由度が増し、冷凍サイクル装置の寸法を小さく出来るという効果を奏す。また全密閉容器を用いているので、雨水等の侵入を考慮しなくても良い。
【００３１】
なお、液冷媒が溜まり易いアキュムレータ６００の下部に、インバータ放熱部５０５を設けても良い。この場合、液冷媒の蒸発を促進し、液バックによる圧縮機損傷を防止することが出来る。
【００３２】
インバータ放熱部５０５における放熱を促進するため、放熱部にフィンを取付けても良い。
【００３３】
実施の形態１１．
インバータは、交流を直流に変換、及び直流を交流に変換する際に電磁波ノイズを発生する。電磁波ノイズが発生するとインバータ周辺の電子機器が誤動作する可能性があった。
そこで本実施の形態１１は、実施の形態２から１０において、インバータを格納する全密閉容器を導電性の材質で構成し、かつ全密閉容器を接地したものである。
本実施の形態１１では、インバータは全密閉容器内に静電遮蔽されるので、全密閉容器外部への電磁波ノイズの放射を大幅に減少させることができる。
【００３４】
実施の形態１２．
インバータは交流を直流に整流する際、電源側に高調波を流出する。流出した高調波が進相コンデンサに流入すると、過熱して損傷する可能性があるという問題があった。
一般的にインバータの整流回路５０１は６パルス変換方式を用いるが、本実施の形態１２は、インバータの整流回路５０１に１２パルス変換方式を用いる。
１２パルス変換装置は、交流電圧の位相を３０度ずらせた交流電源を、２台の６パルス変換装置に入力し、そして２台の６パルス変換装置を直流側で直列または並列に接続して構成する。２台の６パルス変換器用の交流側電圧に含まれる５次及び７次調波電流の位相は１８０度異なるので、電源側では相殺される。
この結果、電源側への高調波流出量を減少させるという効果を奏す。特に電源高調波の流出量が大きくなり高調波流出量の削減を強く求められることの多い大容量電動機を用いた圧縮機において、その効果は大きい。
交流電圧の位相を３０度ずらす方法として、Δ−Δ変圧器と、Δ−Ｙ変圧器を組合せる方式が知られている。
【００３５】
実施の形態１３．
実施の形態１から１２において、膨張手段として膨張機を用い、動力回収を行なっても良い。この場合、動力回収が行なわれる分、電気入力が減少して、成績係数が向上するという効果を奏す。特に冷媒として密度の高い二酸化炭素を用いた場合、有効である。
また、冷媒回路に、冷媒の一部が膨張機を流れないバイパス回路を設けても良い。この場合、バイパス回路を設けることによって、圧縮機と膨張機の冷媒の質量流量が異なる運転が可能となり、低圧が低下した場合など運転条件が変化したときも、成績係数を向上させるという効果を奏す。
また、膨張機によって回収された動力を用いて発電を行なっても良い。また膨張機によって発電された電力を用いて圧縮機、送風機、ポンプ、制御回路、インバータなど冷凍装置本体機器や補機を駆動しても良い。
膨張機によって発電を行なう方法では、圧縮機と膨張機を別の場所に設置することができる、従来から用いられている圧縮機が使用可能となり圧縮機と膨張機が一体となった専用の流体機械が不要となる、という効果を奏す。
【００３６】
実施の形態１４．
実施の形態１から１２において、膨張手段としてエゼクタを用いて圧縮機吸込圧力の回復を行なっても良い。
この場合、圧縮機吸込圧力が上昇する分、冷却能力が向上して、成績係数が向上するという効果を奏す。特に圧縮機吸込圧力が低い場合有効である。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の実施の形態１におけるインバータの内部回路図である。
【図２】本発明の実施の形態１における冷凍サイクル装置の構成図である。
【図３】本発明の実施の形態２における冷凍サイクル装置の構成図である。
【図４】本発明の実施の形態３における冷凍サイクル装置の構成図である。
【図５】本発明の実施の形態３における圧縮機の構成図である。
【図６】本発明の実施の形態４における冷凍サイクル装置の構成図である。
【図７】本発明の実施の形態５における冷凍サイクル装置の構成図である。
【図８】本発明の実施の形態５における圧縮機の構成図である。
【図９】従来方式のシングルスクリュー式圧縮機の構造図である。
【図１０】従来方式のシングルスクリュー式圧縮機のゲートロータ周辺の構成図である。
【図１１】本発明の実施の形態９におけるシングルスクリュー式圧縮機の構成図である。
【図１２】本発明の実施の形態９におけるシングルスクリュー式圧縮機のゲートロータ周辺の構成図である。
【図１３】本発明の実施の形態１０における冷凍サイクル装置の構成図である。
【図１４】本発明の実施の形態１０におけるアキュムレータの構成図である。
【符号の説明】
【００３８】
３  凝縮器、４  冷却器用膨張手段、５  冷却器、５ａ  冷却器出口、５ｂ  冷却器入口、１０  圧縮機、１０ａ  圧縮機吐出口、１０ｂ  圧縮機吸込口、１０ｃ  圧縮機中間合流点、１０Ｓ  ゲートロータ蓋、１０Ｔ  圧縮機本体シェル、１０Ｕ  パッキン、１０Ｖ  圧縮機ゲートロータ、１０Ｗ  圧縮機構、１０Ｘ  圧縮機構吸込部、１０ＸＡ  低段側圧縮機構、１０ＸＢ  高段側圧縮機構、１０Ｙ  電動機、１０Ｚ  吸込ストレーナ、３４  過冷却器用膨張手段、３５  過冷却器、１１０ｂ  圧縮機吸込圧力検知手段、１１０ｘ  圧縮機構吸込圧力検知手段、２１０ｂ  圧縮機吸込温度検知手段、２１０ｘ  圧縮機構吸込温度検知手段、３１０ｂ  圧縮機吸込過熱度算出部、３１０ｘ  圧縮機構吸込過熱度算出部、４０４  冷却器用膨張手段制御手段、４０５  過冷却器用膨張手段制御手段、５００  インバータ、５０１  整流回路、５０２  平滑コンデンサ、５０３  インバータ回路、５０４  直流リアクトル、５０５  インバータ放熱部、５０６  抵抗、５０７  コンタクタ、５０８  インバータ制御基板、５０９  交流電源、５１４  インバータ冷却用膨張手段、５２０  インバータ放熱部温度検知手段、６００  アキュムレータ、６００ａ  アキュムレータ出口、６００ｂ  アキュムレータ入口、６０１  アキュムレータ出口配管、６０２  アキュムレータ入口配管。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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