(57)【要約】【課題】冷房運転時と暖房運転時とでパワーモジュールの冷却手段を切り替え、パワーモジュールの冷却能力を十分に確保しつつ、暖房運転時の熱交換量を増大する。【解決手段】暖房運転時に、主冷媒配管（11）を流通する冷媒とパワーモジュール（62）とを熱交換させることでパワーモジュール（62）を冷媒冷却する一方、冷房運転時に、冷却液配管（65）に液冷媒を流通させることで伝熱部材（64）を介してパワーモジュール（62）を液冷却する。【選択図】図１
2009264699.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒を循環させて冷凍サイクルを行うための冷媒回路（10）と、該冷媒回路（10）に接続された冷凍機器（20）を駆動制御するためのパワーモジュール（62）を有する制御装置（60）とを備え、冷媒の循環方向を変更することで冷房運転と暖房運転とを切り替え可能なヒートポンプ装置であって、
暖房運転時に、前記冷媒回路（10）を流通する冷媒と前記パワーモジュール（62）とを熱交換させることで該パワーモジュール（62）を冷媒冷却する一方、冷房運転時に、前記パワーモジュール（62）に対して冷却液を供給することで該パワーモジュール（62）を液冷却する冷却手段（61）を備えたことを特徴とするヒートポンプ装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記冷却手段（61）は、
前記冷媒回路（10）を構成し且つ前記パワーモジュール（62）が伝熱部材（64）を介して取り付けられた主冷媒配管（11）と、
前記伝熱部材（64）に取り付けられ、冷却液を流通させる冷却液配管（65）とを備え、
暖房運転時に、前記主冷媒配管（11）を流通する冷媒と前記パワーモジュール（62）とを熱交換させることで該パワーモジュール（62）を冷媒冷却する一方、冷房運転時に、前記冷却液配管（65）に液冷媒を流通させることで前記伝熱部材（64）を介して該パワーモジュール（62）を液冷却するように構成されていることを特徴とするヒートポンプ装置。
【請求項３】
請求項１又は２において、
前記冷却手段（61）は、冷房運転時に、前記パワーモジュール（62）を冷却液で液冷却するとともに、前記冷媒回路（10）を流通する冷媒と該パワーモジュール（62）とを熱交換させることで該パワーモジュール（62）を冷媒冷却するように構成されていることを特徴とするヒートポンプ装置。
【請求項４】
請求項１において、
前記冷却手段（61）は、
前記冷媒回路（10）を構成する主冷媒配管（11）にバイパス接続され且つ前記パワーモジュール（62）が伝熱部材（64）を介して取り付けられたバイパス配管（12）と、
前記バイパス配管（12）に取り付けられ、冷房運転時に該バイパス配管（12）の冷媒の流通を遮断する一方、暖房運転時に該バイパス配管（12）の冷媒の流通を許可するバイパス制御弁（14）と、
前記伝熱部材（64）に取り付けられ、冷却液を流通させる冷却液配管（65）とを備え、
暖房運転時に、前記バイパス制御弁（14）により前記バイパス配管（12）の冷媒の流通を許可して前記パワーモジュール（62）を冷媒冷却する一方、冷房運転時に、該バイパス制御弁（14）により該バイパス配管（12）の冷媒の流通を遮断するとともに前記冷却液配管（65）に冷却液を流通させることで前記伝熱部材（64）を介して該パワーモジュール（62）を液冷却するように構成されていることを特徴とするヒートポンプ装置。
【請求項５】
冷媒を循環させて冷凍サイクルを行うための冷媒回路（10）と、該冷媒回路（10）に接続された冷凍機器（20）を駆動制御するためのパワーモジュール（62）を有する制御装置（60）とを備え、冷媒の循環方向を変更することで冷房運転と暖房運転とを切り替え可能なヒートポンプ装置であって、
暖房運転時に、前記冷媒回路（10）を流通する冷媒と前記パワーモジュール（62）とを熱交換させることで該パワーモジュール（62）を冷媒冷却する一方、冷房運転時に、該パワーモジュール（62）に対して送風することで該パワーモジュール（62）を空気冷却する冷却手段（61）を備えたことを特徴とするヒートポンプ装置。
【請求項６】
請求項５において、
前記冷却手段（61）は、
前記冷媒回路（10）を構成し且つ前記パワーモジュール（62）が伝熱部材（64）を介して取り付けられた主冷媒配管（11）と、
前記伝熱部材（64）に対して送風する送風手段（70）とを備え、
暖房運転時に、前記主冷媒配管（11）を流通する冷媒と前記パワーモジュール（62）とを熱交換させることで該パワーモジュール（62）を冷媒冷却する一方、冷房運転時に、前記送風手段（70）で前記伝熱部材（64）に対して送風することで該伝熱部材（64）を介して該パワーモジュール（62）を空気冷却するように構成されていることを特徴とするヒートポンプ装置。
【請求項７】
請求項５又は６において、
前記冷却手段（61）は、冷房運転時に、前記パワーモジュール（62）を送風により空気冷却するとともに、前記冷媒回路（10）を流通する冷媒と該パワーモジュール（62）とを熱交換させることで該パワーモジュール（62）を冷媒冷却するように構成されていることを特徴とするヒートポンプ装置。
【請求項８】
請求項５において、
前記冷却手段（61）は、
前記冷媒回路（10）を構成する主冷媒配管（11）にバイパス接続され且つ前記パワーモジュール（62）が伝熱部材（64）を介して取り付けられたバイパス配管（12）と、
前記バイパス配管（12）に取り付けられ、冷房運転時に該バイパス配管（12）の冷媒の流通を遮断する一方、暖房運転時に該バイパス配管（12）の冷媒の流通を許可するバイパス制御弁（14）と、
前記伝熱部材（64）に対して送風する送風手段（70）とを備え、
暖房運転時に、前記バイパス制御弁（14）により前記バイパス配管（12）の冷媒の流通を許可して前記パワーモジュール（62）を冷媒冷却する一方、冷房運転時に、該バイパス制御弁（14）により該バイパス配管（12）の冷媒の流通を遮断するとともに前記送風手段（70）で前記伝熱部材（64）に対して送風することで、該伝熱部材（64）を介して該パワーモジュール（62）を空気冷却するように構成されていることを特徴とするヒートポンプ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヒートポンプ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ヒートポンプ装置等の冷媒回路を用いた空気調和装置では、圧縮機をインバータ制御することで空調性能の向上を図っている。ここで、圧縮機をインバータ制御するインバータ装置の回路基板には、スイッチング素子等を構成するパワーモジュールや、電解コンデンサ、リアクトル、制御回路用のＩＣ等の電装品が実装されており、このパワーモジュールは、例えばシリコン素子等で形成されるため、耐熱温度が比較的低く、熱による破損を招き易い。
【０００３】
そこで、特許文献１に記載の空気調和装置では、発熱したパワーモジュールを冷却する方法として、空気調和装置の冷媒回路上の高温部に密接させて熱交換を行うことが開示されている。具体的に、冷媒回路にバイパス路を設けてバイパス路にパワーモジュールを密接させ、このバイパス路に逆止弁を接続して暖房運転時のみにパワーモジュールと冷媒とを熱交換させることで、パワーモジュールを冷却するとともに、パワーモジュールの排熱を利用して冷媒を加熱し、暖房運転時の熱交換量を増大することができるようにしている。さらに、パワーモジュールにはヒートシンクが熱結合されているため、冷房運転時及び暖房運転時には空気冷却が行われるようになっている。
【０００４】
ここで、暖房運転時にのみパワーモジュールと冷媒とを熱交換させている理由は、暖房運転時はパワーモジュールの排熱が冷媒に吸収されて暖房能力が向上するが、冷房運転時にはパワーモジュールの排熱で冷媒が高温となって冷房能力が低下し、冷暖房トータルでの空調能力がほとんど変化しないか又は低下するからである。
【特許文献１】特開２００２−１５６１４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の空気調和装置では、暖房運転時にパワーモジュールに対して冷媒冷却及び空気冷却の両方を行っているから、パワーモジュールの排熱の一部が空気中に放熱されて冷媒への吸熱量が少なくなり、暖房運転時の熱交換量が減少してしまう。そこで、パワーモジュールの排熱を冷媒の加熱に有効利用できる技術の開発が望まれていた。
【０００６】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、冷房運転時と暖房運転時とでパワーモジュールの冷却手段を切り替え、パワーモジュールの冷却能力を十分に確保しつつ、暖房運転時の熱交換量を増大することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した目的を達成するため、本発明では、暖房運転時にパワーモジュールを冷媒と熱交換させて冷却するとともに、冷房運転時にパワーモジュールを液冷却又は空気冷却するようにした。
【０００８】
具体的に、本発明は、冷媒を循環させて冷凍サイクルを行うための冷媒回路（10）と、該冷媒回路（10）に接続された冷凍機器（20）を駆動制御するためのパワーモジュール（62）を有する制御装置（60）とを備え、冷媒の循環方向を変更することで冷房運転と暖房運転とを切り替え可能なヒートポンプ装置を対象とし、次のような解決手段を講じた。
【０００９】
すなわち、第１の発明は、暖房運転時に、前記冷媒回路（10）を流通する冷媒と前記パワーモジュール（62）とを熱交換させることで該パワーモジュール（62）を冷媒冷却する一方、冷房運転時に、前記パワーモジュール（62）に対して冷却液を供給することで該パワーモジュール（62）を液冷却する冷却手段（61）を備えたことを特徴とするものである。
【００１０】
第１の発明では、冷却手段（61）により、パワーモジュール（62）は、暖房運転時には冷媒回路（10）を流通する冷媒と熱交換して冷媒冷却され、冷房運転時には冷却液と熱交換して液冷却される。このため、暖房運転時には、冷媒回路（10）を流通する冷媒のみでパワーモジュール（62）の冷却が行われ、パワーモジュール（62）の排熱が全て冷媒に吸熱されるから、パワーモジュール（62）の排熱を利用して冷媒を加熱し、暖房運転時の熱交換量を増大させることができ、暖房能力が向上する。また、パワーモジュール（62）を冷媒で十分に冷却して熱による破損や熱暴走が生じることを抑制して信頼性を確保することができる。
【００１１】
さらに、冷房運転時には、パワーモジュール（62）に対して冷却液を供給することでパワーモジュール（62）を冷却液で十分に冷却して熱による破損や熱暴走が生じることを抑制して信頼性を確保することができる。
【００１２】
第２の発明は、第１の発明において、
前記冷却手段（61）は、
前記冷媒回路（10）を構成し且つ前記パワーモジュール（62）が伝熱部材（64）を介して取り付けられた主冷媒配管（11）と、
前記伝熱部材（64）に取り付けられ、冷却液を流通させる冷却液配管（65）とを備え、
暖房運転時に、前記主冷媒配管（11）を流通する冷媒と前記パワーモジュール（62）とを熱交換させることで該パワーモジュール（62）を冷媒冷却する一方、冷房運転時に、前記冷却液配管（65）に液冷媒を流通させることで前記伝熱部材（64）を介して該パワーモジュール（62）を液冷却するように構成されていることを特徴とするものである。
【００１３】
第２の発明では、パワーモジュール（62）は、暖房運転時には主冷媒配管（11）を流通する冷媒と伝熱部材（64）を介して熱交換して冷媒冷却され、冷房運転時には冷却液配管（65）を流通する冷却液と伝熱部材（64）を介して熱交換して液冷却される。このため、暖房運転時には、主冷媒配管（11）を流通する冷媒のみでパワーモジュール（62）の冷却が行われ、パワーモジュール（62）の排熱が全て冷媒に吸熱されるから、パワーモジュール（62）の排熱を利用して冷媒を加熱し、暖房運転時の熱交換量を増大させることができ、暖房能力が向上する。
【００１４】
第３の発明は、第１又は第２の発明において、
前記冷却手段（61）は、冷房運転時に、前記パワーモジュール（62）を冷却液で液冷却するとともに、前記冷媒回路（10）を流通する冷媒と該パワーモジュール（62）とを熱交換させることで該パワーモジュール（62）を冷媒冷却するように構成されていることを特徴とするものである。
【００１５】
第３の発明では、冷却手段（61）により、パワーモジュール（62）は、冷房運転時に冷却液で液冷却されるとともに、冷媒回路（10）を流通する冷媒と熱交換することで冷媒冷却される。このため、冷房運転時には、パワーモジュール（62）に対して冷媒冷却及び液冷却の両方が行われ、より確実にパワーモジュール（62）を冷却して熱による破損や熱暴走が生じることを抑制して信頼性を確保することができる。
【００１６】
第４の発明は、第１の発明において、
前記冷却手段（61）は、
前記冷媒回路（10）を構成する主冷媒配管（11）にバイパス接続され且つ前記パワーモジュール（62）が伝熱部材（64）を介して取り付けられたバイパス配管（12）と、
前記バイパス配管（12）に取り付けられ、冷房運転時に該バイパス配管（12）の冷媒の流通を遮断する一方、暖房運転時に該バイパス配管（12）の冷媒の流通を許可するバイパス制御弁（14）と、
前記伝熱部材（64）に取り付けられ、冷却液を流通させる冷却液配管（65）とを備え、
暖房運転時に、前記バイパス制御弁（14）により前記バイパス配管（12）の冷媒の流通を許可して前記パワーモジュール（62）を冷媒冷却する一方、冷房運転時に、該バイパス制御弁（14）により該バイパス配管（12）の冷媒の流通を遮断するとともに前記冷却液配管（65）に冷却液を流通させることで前記伝熱部材（64）を介して該パワーモジュール（62）を液冷却するように構成されていることを特徴とするものである。
【００１７】
第４の発明では、主冷媒配管（11）にバイパス接続されたバイパス配管（12）に伝熱部材（64）を介してパワーモジュール（62）が取り付けられる。この伝熱部材（64）には、冷却液を流通させる冷却液配管（65）が取り付けられている。また、バイパス配管（12）には、バイパス制御弁（14）が接続されており、暖房運転時にはバイパス配管（12）の冷媒の流通が許可されてパワーモジュール（62）が冷媒冷却される。また、冷房運転時にはバイパス配管（12）の冷媒の流通が遮断されるとともに冷却液配管（65）に冷却液が流通されて、伝熱部材（64）を介してパワーモジュール（62）が液冷却される。
【００１８】
このため、暖房運転時にのみパワーモジュール（62）と冷媒とが熱交換され、パワーモジュール（62）の排熱を利用して冷媒を加熱し、暖房運転時の熱交換量を増大させることができ、暖房能力が向上する。なお、このバイパス制御弁（14）は、一方向にのみ冷媒を流通可能な逆止弁や、冷暖房運転に応じて開閉可能な電磁弁等で構成することができる。
【００１９】
第５の発明は、冷媒を循環させて冷凍サイクルを行うための冷媒回路（10）と、該冷媒回路（10）に接続された冷凍機器（20）を駆動制御するためのパワーモジュール（62）を有する制御装置（60）とを備え、冷媒の循環方向を変更することで冷房運転と暖房運転とを切り替え可能なヒートポンプ装置であって、
暖房運転時に、前記冷媒回路（10）を流通する冷媒と前記パワーモジュール（62）とを熱交換させることで該パワーモジュール（62）を冷媒冷却する一方、冷房運転時に、該パワーモジュール（62）に対して送風することで該パワーモジュール（62）を空気冷却する冷却手段（61）を備えたことを特徴とするものである。
【００２０】
第５の発明では、冷却手段（61）により、パワーモジュール（62）は、暖房運転時には冷媒回路（10）を流通する冷媒と熱交換して冷媒冷却され、冷房運転時には空気冷却される。このため、暖房運転時には、冷媒回路（10）を流通する冷媒のみでパワーモジュール（62）の冷却が行われ、パワーモジュール（62）の排熱が全て冷媒に吸熱されるから、パワーモジュール（62）の排熱を利用して冷媒を加熱し、暖房運転時の熱交換量を増大させることができ、暖房能力が向上する。また、パワーモジュール（62）を冷媒で十分に冷却して熱による破損や熱暴走が生じることを抑制して信頼性を確保することができる。
【００２１】
第６の発明は、第５の発明において、
前記冷却手段（61）は、
前記冷媒回路（10）を構成し且つ前記パワーモジュール（62）が伝熱部材（64）を介して取り付けられた主冷媒配管（11）と、
前記伝熱部材（64）に対して送風する送風手段（70）とを備え、
暖房運転時に、前記主冷媒配管（11）を流通する冷媒と前記パワーモジュール（62）とを熱交換させることで該パワーモジュール（62）を冷媒冷却する一方、冷房運転時に、前記送風手段（70）で前記伝熱部材（64）に対して送風することで該伝熱部材（64）を介して該パワーモジュール（62）を空気冷却するように構成されていることを特徴とするものである。
【００２２】
第６の発明では、パワーモジュール（62）は、暖房運転時には主冷媒配管（11）を流通する冷媒と伝熱部材（64）を介して熱交換して冷媒冷却され、冷房運転時には送風手段（70）の送風により伝熱部材（64）を介して空気冷却される。このため、暖房運転時には、主冷媒配管（11）を流通する冷媒のみでパワーモジュール（62）の冷却が行われ、パワーモジュール（62）の排熱が全て冷媒に吸熱されるから、パワーモジュール（62）の排熱を利用して冷媒を加熱し、暖房運転時の熱交換量を増大させることができ、暖房能力が向上する。
【００２３】
第７の発明は、第５又は第６の発明において、
前記冷却手段（61）は、冷房運転時に、前記パワーモジュール（62）を送風により空気冷却するとともに、前記冷媒回路（10）を流通する冷媒と該パワーモジュール（62）とを熱交換させることで該パワーモジュール（62）を冷媒冷却するように構成されていることを特徴とするものである。
【００２４】
第７の発明では、冷却手段（61）により、パワーモジュール（62）は、冷房運転時に送風により空気冷却されるとともに、冷媒回路（10）を流通する冷媒と熱交換することで冷媒冷却される。このため、冷房運転時には、パワーモジュール（62）に対して冷媒冷却及び空気冷却の両方が行われ、より確実にパワーモジュール（62）を冷却して熱による破損や熱暴走が生じることを抑制して信頼性を確保することができる。
【００２５】
第８の発明は、第５の発明において、
前記冷却手段（61）は、
前記冷媒回路（10）を構成する主冷媒配管（11）にバイパス接続され且つ前記パワーモジュール（62）が伝熱部材（64）を介して取り付けられたバイパス配管（12）と、
前記バイパス配管（12）に取り付けられ、冷房運転時に該バイパス配管（12）の冷媒の流通を遮断する一方、暖房運転時に該バイパス配管（12）の冷媒の流通を許可するバイパス制御弁（14）と、
前記伝熱部材（64）に対して送風する送風手段（70）とを備え、
暖房運転時に、前記バイパス制御弁（14）により前記バイパス配管（12）の冷媒の流通を許可して前記パワーモジュール（62）を冷媒冷却する一方、冷房運転時に、該バイパス制御弁（14）により該バイパス配管（12）の冷媒の流通を遮断するとともに前記送風手段（70）で前記伝熱部材（64）に対して送風することで、該伝熱部材（64）を介して該パワーモジュール（62）を空気冷却するように構成されていることを特徴とするものである。
【００２６】
第８の発明では、主冷媒配管（11）にバイパス接続されたバイパス配管（12）に伝熱部材（64）を介してパワーモジュール（62）が取り付けられる。また、伝熱部材（64）に対して送風する送風手段（70）が設けられている。そして、バイパス配管（12）には、バイパス制御弁（14）が接続されており、暖房運転時にはバイパス配管（12）の冷媒の流通が許可されてパワーモジュール（62）が冷媒冷却される。また、冷房運転時にはバイパス配管（12）の冷媒の流通が遮断されるとともに送風手段（70）の送風により伝熱部材（64）を介してパワーモジュール（62）が空気冷却される。
【００２７】
このため、暖房運転時にのみパワーモジュール（62）と冷媒とが熱交換され、パワーモジュール（62）の排熱を利用して冷媒を加熱し、暖房運転時の熱交換量を増大させることができ、暖房能力が向上する。なお、このバイパス制御弁（14）は、一方向にのみ冷媒を流通可能な逆止弁や、冷暖房運転に応じて開閉可能な電磁弁等で構成することができる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、暖房運転時には、冷媒回路（10）を流通する冷媒のみでパワーモジュール（62）の冷却が行われ、パワーモジュール（62）の排熱が全て冷媒に吸熱されるから、パワーモジュール（62）の排熱を利用して冷媒を加熱し、暖房運転時の熱交換量を増大させることができ、暖房能力が向上する。また、パワーモジュール（62）を冷媒で十分に冷却することで、熱による破損や熱暴走が生じることを抑制して信頼性を確保することができる。
【００２９】
さらに、冷房運転時には、伝熱部材（64）に対して冷却液を供給したり送風を行うことで、伝熱部材（64）を介してパワーモジュール（62）を十分に液冷却又は空気冷却して熱による破損や熱暴走が生じることを抑制して信頼性を確保することができる。
【００３０】
また、冷房運転時にも、パワーモジュール（62）と冷媒とを熱交換させるようにすれば、冷媒冷却とともに液冷却や空気冷却を行うことで、より確実にパワーモジュール（62）を冷却することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。
【００３２】
＜実施形態１＞
本発明の実施形態１に係るヒートポンプ装置は、室内の冷房と暖房とを切り換えて行う空気調和装置（1）を構成している。図１はヒートポンプ装置の冷房運転時における冷媒の流通方向を示す冷媒回路図、図２は暖房運転時における冷媒の流通方向を示す冷媒回路図である。図１及び図２に示すように、空気調和装置（1）は、冷媒が循環して蒸気圧縮式の冷凍サイクルが行われる冷媒回路（10）を備えている。冷媒回路（10）には、冷媒としてのフルオロカーボンが充填されている。この冷媒回路（10）では、冷媒が循環することで蒸気圧縮式の冷凍サイクルが行われる。
【００３３】
−冷媒回路の構成−
冷媒回路（10）を構成する主冷媒配管（11）には、冷凍機器としての圧縮機（20）と、室内熱交換器（21）と、膨張弁（22）と、室外熱交換器（23）と、四路切換弁（24）とが接続されている。
【００３４】
前記圧縮機（20）は、容積型の圧縮機で構成されており、中空で密閉型のケーシング（30）を備えている。ケーシング（30）の下側寄りに吸入管（11b）が接続され、ケーシング（30）の天板に吐出管（11a）が接続されている。吐出管（11a）は、ケーシング（30）の天板を上下に貫通しており、その下端部がケーシング（30）の内部空間に開口している。なお、ケーシング（30）は、例えば鉄等の金属材料で構成されている。
【００３５】
前記圧縮機（20）のケーシング（30）内には、ロータリー型の圧縮機構（図示せず）と、圧縮機構を作動させる駆動モータ（図示せず）とが収容されている。この圧縮機（20）の圧縮機構では、ガス冷媒が凝縮圧力まで圧縮される。本実施形態１の圧縮機（20）は、ケーシング（30）の内部空間が高圧冷媒で満たされる、いわゆる高圧ドーム型の圧縮機を構成している。圧縮された冷媒は、圧縮機（20）の吐出側に設けられた吐出管（11a）を介して四路切換弁（24）に送り出される。
【００３６】
前記四路切換弁（24）は、第１から第４までの４つのポートを備えている。四路切換弁（24）は、第１ポートが圧縮機（20）の吐出側と、第２ポートが室内熱交換器（21）と、第３ポートが圧縮機（20）の吸入側と、第４ポートが室外熱交換器（23）とそれぞれ繋がっている。四路切換弁（24）は、図１に示すように第１ポートと第４ポートとが繋がると同時に第２ポートと第３ポートとが繋がる状態と、図２に示すように第１ポートと第２ポートとが繋がると同時に第３ポートと第４ポートとが繋がる状態とに設定が切り換わるように構成されている。
【００３７】
前記室内熱交換器（21）は、室内に設置されており、フィンアンドチューブ式の熱交換器で構成されている。室内熱交換器（21）では、冷媒と室内空気との間で熱交換が行われる。室外熱交換器（23）は、室外に設置されており、フィンアンドチューブ式の熱交換器で構成されている。室外熱交換器（23）では、冷媒と室外空気との間で熱交換が行われる。膨張弁（22）は、冷媒を減圧する減圧手段であり、例えば電子膨張弁で構成されている。
【００３８】
−インバータ装置の構成−
圧縮機（20）は、駆動モータを駆動制御するための制御装置としてのインバータ装置（60）を備えている。インバータ装置（60）は、スイッチング素子等を構成する炭化シリコン（ＳｉＣ）素子、シリコン（Ｓｉ）素子等で構成されたパワーモジュール（62）と、電解コンデンサ、リアクトル、制御回路用のＩＣ等の図示しない電装品とを備えている。
【００３９】
前記パワーモジュール（62）と圧縮機（20）とは、図示しない出力ラインを介して接続され、パワーモジュール（62）から出力される制御信号に基づいて駆動モータの駆動制御が行われるようになっている。
【００４０】
図１及び図２に示すように、前記パワーモジュール（62）は、膨張弁（22）と室外熱交換器（23）との間の主冷媒配管（11）に取り付けられている。具体的に、パワーモジュール（62）は、その実装面を主冷媒配管（11）側に対向させた状態で、伝熱部材（64）としての冷媒ジャケット（64a）を介して主冷媒配管（11）に取り付けられている。
【００４１】
ここで、例えば、主冷媒配管（11）が円筒状の配管である場合に、パワーモジュール（62）を主冷媒配管（11）に直接接触させた場合には、チップ面積の一部に主冷媒配管（11）と接触していない箇所が生じてしまい、熱交換効率が低下するおそれがあるが、冷媒ジャケット（64a）の形状を主冷媒配管（11）の外形形状に対応した円弧形状とし、パワーモジュール（62）側を平面とすることで、チップ表面全体が主冷媒配管（11）と密着した状態となることから、熱交換効率を向上させる上で有利となる。また、冷媒ジャケット（64a）としてアルミニウム等の熱伝導率の高い材料を用いるようにすれば、パワーモジュール（62）で生じた熱が確実に主冷媒配管（11）側に放熱されるため好ましい。
【００４２】
また、前記冷媒ジャケット（64a）には、伝熱部材（64）としての液冷ジャケット（64b）が熱結合されている。この液冷ジャケット（64b）には、水等の冷却液を流通させる冷却液配管（65）が取り付けられており、パワーモジュール（62）が冷媒ジャケット（64a）及び液冷ジャケット（64b）を介して冷却液配管（65）を流通する冷却液と熱交換するようになっている。ここで、冷却液配管（65）には、冷房運転時に冷却液配管（65）の冷媒の流通を許可する一方、暖房運転時に冷却液配管（65）の冷媒の流通を遮断する冷却液制御弁（66）が取り付けられている。
【００４３】
このように、前記主冷媒配管（11）及び冷却液配管（65）によって、暖房運転時に、主冷媒配管（11）を流通する冷媒とパワーモジュール（62）とを熱交換させることでパワーモジュール（62）を冷媒冷却する一方、冷房運転時に、パワーモジュール（62）に対して冷却液を供給することでパワーモジュール（62）を冷媒冷却及び液冷却する冷却手段（61）が構成されている。
【００４４】
−運転動作−
次に、この空気調和装置（1）の運転動作について説明する。この空気調和装置（1）は、冷房運転と暖房運転とが可能となっている。これらの運転では、インバータ装置（60）により、圧縮機（20）の駆動モータが駆動されることで圧縮室の容積が拡縮され、圧縮機構で冷媒の圧縮動作が行われる。
【００４５】
−冷房運転−
冷房運転では、四路切換弁（24）が図１に示す状態となる。また、膨張弁（22）の開度が適宜調節される。
【００４６】
前記圧縮機（20）で圧縮された冷媒が高圧冷媒となって吐出管（11a）を流通し、四路切換弁（24）を介して室外熱交換器（23）を流れる。室外熱交換器（23）では、冷媒が室外空気へ放熱する。
【００４７】
前記室外熱交換器（23）で放熱した後の冷媒は、膨張弁（22）に向かって流れる。ここで、室外熱交換器（23）と膨張弁（22）との間の主冷媒配管（11）にはパワーモジュール（62）が取り付けられているので、パワーモジュール（62）で発生した熱は、冷媒ジャケット（64a）を介して主冷媒配管（11）を流れる高圧冷媒へ付与される。
【００４８】
また、前記冷却液制御弁（66）により冷却液配管（65）の冷却液の流通が許可され、冷却液配管（65）に冷却液が流通する。冷却液配管（65）を流通する冷却液は、液冷ジャケット（64b）及び冷媒ジャケット（64a）を介してパワーモジュール（62）と熱交換される。このような制御を行うことで、パワーモジュール（62）が冷媒冷却及び液冷却される。
【００４９】
前記室外熱交換器（23）で放熱した後の冷媒は、膨張弁（22）を通過する際に減圧されて、室内熱交換器（21）を流れる。室内熱交換器（21）では、冷媒が室内空気から吸熱して蒸発する。その結果、室内の冷房が行われる。室内熱交換器（21）で蒸発した冷媒は、吸入管（11b）を介して圧縮機（20）の圧縮機構内へ吸入される。
【００５０】
−暖房運転−
暖房運転では、四路切換弁（24）が図２で示す状態となる。また、膨張弁（22）の開度が適宜調節される。また、冷却液制御弁（66）により冷却液配管（65）の冷媒の流通が遮断される。
【００５１】
前記圧縮機（20）で圧縮された冷媒が高圧冷媒となって吐出管（11a）を流通し、四路切換弁（24）を介して室内熱交換器（21）を流れる。室内熱交換器（21）では、冷媒が室内空気へ放熱する。その結果、室内の暖房が行われる。
【００５２】
前記室内熱交換器（21）で放熱した後の冷媒は、膨張弁（22）を通過する際に減圧される。ここで、冷却液制御弁（66）により冷却液配管（65）の冷却液の流通が遮断されているから、パワーモジュール（62）で発生した熱は、冷媒ジャケット（64a）を介して主冷媒配管（11）を流れる冷媒にのみ付与される。その結果、パワーモジュール（62）が冷却される。
【００５３】
前記パワーモジュール（62）の排熱が付与された冷媒は、室外熱交換器（23）を流れる。室外熱交換器（23）では、冷媒が室外空気から吸熱して蒸発する。室外熱交換器（23）で蒸発した冷媒は、吸入管（11b）を介して圧縮機（20）の圧縮機構内へ吸入される。
【００５４】
以上のように、本実施形態１に係るヒートポンプ装置（1）によれば、暖房運転時には、主冷媒配管（11）を流通する冷媒のみでパワーモジュール（62）の冷却が行われ、パワーモジュール（62）の排熱が全て冷媒に吸熱されるから、パワーモジュール（62）の排熱を利用して冷媒を加熱し、暖房運転時の熱交換量を増大させることができ、暖房能力が向上する。また、パワーモジュール（62）を冷媒で十分に冷却して熱による破損や熱暴走が生じることを抑制して信頼性を確保することができる。
【００５５】
さらに、冷房運転時には、冷却液配管（65）を流通する冷却液と伝熱部材（64）を介して熱交換して液冷却が行われるから、パワーモジュール（62）に対して冷媒冷却及び液冷却の両方が行われることとなり、より確実にパワーモジュール（62）を冷却して熱による破損や熱暴走が生じることを抑制して信頼性を確保することができる。
【００５６】
なお、本実施形態１では、伝熱部材（64）を冷媒ジャケット（64a）と液冷ジャケット（64b）との２つの部材を用いて構成しているが、この形態に限定するものではなく、冷媒ジャケット（64a）と液冷ジャケット（64b）とを一体の部材で構成してもよい。
【００５７】
また、本実施形態１では、冷却液配管（65）に冷却液制御弁（66）を取り付けて、冷房運転時に冷却液配管（65）の冷却液の流通を遮断する一方、暖房運転時に冷却液配管（65）の冷却液の流通を許可するように制御しているが、この形態に限定するものではなく、冷却液制御弁（66）を常時開放状態とするか、又は冷却液制御弁（66）を冷却液配管（65）から取り外すことにより、冷却液配管（65）に冷却液を常時流通させるようにしてもよい。このようにすれば、暖房運転時にもパワーモジュール（62）を冷却液で冷却することができ、暖房運転時の熱交換量が減少するのをできる限り抑制しつつ、パワーモジュール（62）をより確実に冷却する上で有利となる。
【００５８】
また、本実施形態１では、パワーモジュール（62）の取付位置を膨張弁（22）と室外熱交換器（23）との間に設定しているが、この形態に限定するものではなく、暖房運転時にパワーモジュール（62）の温度よりも低温の冷媒が流通する箇所であればよい。
【００５９】
また、本実施形態１では、ロータリー型の圧縮機について、本発明を適用している。しかしながら、例えばスクロール型の圧縮機や、揺動スイング型の圧縮機、さらに他の型式の圧縮機に本発明を適用しても良い。
【００６０】
＜変形例１＞
図３は、前記実施形態１の変形例１を示す冷媒回路図である。図３では、パワーモジュール（62）の取付部周辺を一部拡大して示している。図３に示すように、主冷媒配管（11）における膨張弁（22）と室外熱交換器（23）との間には、バイパス配管（12）がバイパス接続されている。
【００６１】
前記パワーモジュール（62）は、その実装面をバイパス配管（12）側に対向させた状態で、冷媒ジャケット（64a）を介してバイパス配管（12）に取り付けられている。ここで、バイパス配管（12）には、冷房運転時にバイパス配管（12）の冷媒の流通を遮断する一方、暖房運転時にバイパス配管（12）の冷媒の流通を許可するバイパス制御弁（14）が取り付けられている。なお、本変形例１では、バイパス制御弁（14）を逆止弁で構成しているが、この形態に限定するものではなく、例えば、電磁弁や膨張弁で構成しても良い。
【００６２】
−冷房運転−
次に、この空気調和装置（1）の運転動作について説明する。冷房運転では、圧縮機（20）で圧縮された冷媒が高圧冷媒となって吐出管（11a）を流通し、四路切換弁（24）を介して室外熱交換器（23）を流れる。室外熱交換器（23）では、冷媒が室外空気へ放熱する。
【００６３】
室外熱交換器（23）で放熱した後の冷媒は、膨張弁（22）に向かって流れる。また、冷却液制御弁（66）により冷却液配管（65）の冷却液の流通が許可され、冷却液配管（65）に冷却液が流通する。冷却液配管（65）を流通する冷却液は、液冷ジャケット（64b）及び冷媒ジャケット（64a）を介してパワーモジュール（62）と熱交換される。このような制御を行うことで、パワーモジュール（62）が液冷却される。
【００６４】
室外熱交換器（23）で放熱した後の冷媒は、膨張弁（22）を通過する際に減圧されて、室内熱交換器（21）を流れる。室内熱交換器（21）では、冷媒が室内空気から吸熱して蒸発する。その結果、室内の冷房が行われる。室内熱交換器（21）で蒸発した冷媒は、吸入管（11b）を介して圧縮機（20）の圧縮機構内へ吸入される。
【００６５】
−暖房運転−
暖房運転では、圧縮機（20）で圧縮された冷媒が高圧冷媒となって吐出管（11a）を流通し、四路切換弁（24）を介して室内熱交換器（21）を流れる。室内熱交換器（21）では、冷媒が室内空気へ放熱する。その結果、室内の暖房が行われる。
【００６６】
室内熱交換器（21）で放熱した後の冷媒は、膨張弁（22）を通過する際に減圧される。膨張弁（22）で減圧された冷媒の一部は主冷媒配管（11）を流通して室外熱交換器（23）に向かう一方、残りの冷媒はバイパス配管（12）に分岐する。ここで、冷却液制御弁（66）により冷却液配管（65）の冷却液の流通が遮断されているから、パワーモジュール（62）で発生した熱は、冷媒ジャケット（64a）を介してバイパス配管（12）を流れる冷媒にのみ付与される。その結果、パワーモジュール（62）が冷却される。
【００６７】
パワーモジュール（62）の排熱が付与された冷媒は、バイパス制御弁（14）を通って主冷媒配管（11）を流通する冷媒と合流して、室外熱交換器（23）を流れる。室外熱交換器（23）では、冷媒が室外空気から吸熱して蒸発する。室外熱交換器（23）で蒸発した冷媒は、吸入管（11b）を介して圧縮機（20）の圧縮機構内へ吸入される。
【００６８】
＜実施形態２＞
図４は、本発明の実施形態２に係るヒートポンプ装置の冷房運転時における冷媒の流通方向を示す冷媒回路図、図５は暖房運転時における冷媒の流通方向を示す冷媒回路図である。前記実施形態１との違いは、冷房運転時に、送風手段（70）としての送風ファン（71）によりパワーモジュール（62）を空気冷却するようにした点であるため、以下、実施形態１と同じ部分については同じ符号を付し、相違点についてのみ説明する。
【００６９】
図４及び図５に示すように、前記パワーモジュール（62）は、膨張弁（22）と室外熱交換器（23）との間の主冷媒配管（11）に取り付けられている。具体的に、パワーモジュール（62）は、その実装面を主冷媒配管（11）側に対向させた状態で、伝熱部材（64）としての冷媒ジャケット（64a）を介して主冷媒配管（11）に取り付けられている。
【００７０】
また、前記冷媒ジャケット（64a）には、伝熱部材（64）としてのヒートシンク（64c）が熱結合されている。そして、パワーモジュール（62）を冷却する送風手段（70）としての送風ファン（71）が設けられている。具体的に、この送風ファン（71）は、ヒートシンク（64c）に向かって開口する空気通路（75）内に配設されており、送風ファン（71）が回転駆動することで、空気通路（75）内の空気がヒートシンク（64c）に対して送風され、ヒートシンク（64c）及び冷媒ジャケット（64a）を介してパワーモジュール（62）が空気冷却されるようになっている。ここで、送風ファン（71）は、冷房運転時のみ回転駆動するように制御されている。
【００７１】
このように、前記主冷媒配管（11）によって、暖房運転時に、主冷媒配管（11）を流通する冷媒とパワーモジュール（62）とを熱交換させることでパワーモジュール（62）を冷媒冷却する一方、冷房運転時に、送風ファン（71）からパワーモジュール（62）に対して送風することでパワーモジュール（62）を冷媒冷却及び空気冷却する冷却手段（61）が構成されている。
【００７２】
なお、本実施形態２では、伝熱部材（64）を冷媒ジャケット（64a）とヒートシンク（64c）との２つの部材を用いて構成しているが、この形態に限定するものではなく、冷媒ジャケット（64a）とヒートシンク（64c）とを一体の部材で構成してもよい。
【００７３】
−冷房運転−
次に、この空気調和装置（1）の運転動作について説明する。冷房運転では、圧縮機（20）で圧縮された冷媒が高圧冷媒となって吐出管（11a）を流通し、四路切換弁（24）を介して室外熱交換器（23）を流れる。室外熱交換器（23）では、冷媒が室外空気へ放熱する。
【００７４】
前記室外熱交換器（23）で放熱した後の冷媒は、膨張弁（22）に向かって流れる。ここで、室外熱交換器（23）と膨張弁（22）との間の主冷媒配管（11）にはパワーモジュール（62）が取り付けられているので、パワーモジュール（62）で発生した熱は、冷媒ジャケット（64a）を介して主冷媒配管（11）を流れる高圧冷媒へ付与される。
【００７５】
また、送風ファン（71）が回転駆動し、空気通路（75）内の空気がヒートシンク（64c）に送風される。これにより、ヒートシンク（64c）及び冷媒ジャケット（64a）を介してパワーモジュール（62）が空気冷却される。
【００７６】
前記室外熱交換器（23）で放熱した後の冷媒は、膨張弁（22）を通過する際に減圧されて、室内熱交換器（21）を流れる。室内熱交換器（21）では、冷媒が室内空気から吸熱して蒸発する。その結果、室内の冷房が行われる。室内熱交換器（21）で蒸発した冷媒は、吸入管（11b）を介して圧縮機（20）の圧縮機構内へ吸入される。
【００７７】
−暖房運転−
暖房運転では、圧縮機（20）で圧縮された冷媒が高圧冷媒となって吐出管（11a）を流通し、四路切換弁（24）を介して室内熱交換器（21）を流れる。また、送風ファン（71）の回転駆動が停止される。室内熱交換器（21）では、冷媒が室内空気へ放熱する。その結果、室内の暖房が行われる。
【００７８】
前記室内熱交換器（21）で放熱した後の冷媒は、膨張弁（22）を通過する際に減圧される。ここで、送風ファン（71）による送風動作が停止しているから、パワーモジュール（62）で発生した熱は、冷媒ジャケット（64a）を介して主冷媒配管（11）を流れる冷媒にのみ付与される。その結果、パワーモジュール（62）が冷却される。
【００７９】
前記パワーモジュール（62）の排熱が付与された冷媒は、室外熱交換器（23）を流れる。室外熱交換器（23）では、冷媒が室外空気から吸熱して蒸発する。室外熱交換器（23）で蒸発した冷媒は、吸入管（11b）を介して圧縮機（20）の圧縮機構内へ吸入される。
【００８０】
以上のように、本実施形態２に係るヒートポンプ装置（1）によれば、暖房運転時には、主冷媒配管（11）を流通する冷媒のみでパワーモジュール（62）の冷却が行われ、パワーモジュール（62）の排熱が全て冷媒に吸熱されるから、パワーモジュール（62）の排熱を利用して冷媒を加熱し、暖房運転時の熱交換量を増大させることができ、暖房能力が向上する。また、パワーモジュール（62）を冷媒で十分に冷却して熱による破損や熱暴走が生じることを抑制して信頼性を確保することができる。
【００８１】
さらに、冷房運転時には、ヒートシンク（64c）に対して送風ファン（71）による送風が行われるから、パワーモジュール（62）に対して冷媒冷却及び空気冷却の両方が行われることとなり、より確実にパワーモジュール（62）を冷却して熱による破損や熱暴走が生じることを抑制して信頼性を確保することができる。
【００８２】
なお、本実施形態２では、パワーモジュール（62）を空気冷却するための送風手段（70）として、送風ファン（71）を用いた構成について説明したが、この形態に限定するものではなく、例えば、図６に示すように、暖房運転時に空気通路（75）内の空気の流通を許可する一方、冷房運転時に空気通路（75）内の空気の流通を遮断するダンパ（72）を用いても構わない。
【００８３】
＜変形例２＞
図７は、前記実施形態２の変形例２を示す冷媒回路図である。図７では、パワーモジュール（62）の取付部周辺を一部拡大して示している。図７に示すように、主冷媒配管（11）における膨張弁（22）と室外熱交換器（23）との間には、バイパス配管（12）がバイパス接続されている。
【００８４】
前記パワーモジュール（62）は、その実装面をバイパス配管（12）側に対向させた状態で、冷媒ジャケット（64a）を介してバイパス配管（12）に取り付けられている。ここで、バイパス配管（12）には、冷房運転時にバイパス配管（12）の冷媒の流通を遮断する一方、暖房運転時にバイパス配管（12）の冷媒の流通を許可するバイパス制御弁（14）が取り付けられている。
【００８５】
−冷房運転−
次に、この空気調和装置（1）の運転動作について説明する。冷房運転では、圧縮機（20）で圧縮された冷媒が高圧冷媒となって吐出管（11a）を流通し、四路切換弁（24）を介して室外熱交換器（23）を流れる。室外熱交換器（23）では、冷媒が室外空気へ放熱する。
【００８６】
前記室外熱交換器（23）で放熱した後の冷媒は、膨張弁（22）に向かって流れる。また、送風ファン（71）が回転駆動し、空気通路（75）内の空気がヒートシンク（64c）に送風される。これにより、ヒートシンク（64c）及び冷媒ジャケット（64a）を介してパワーモジュール（62）が空気冷却される。その結果、パワーモジュール（62）が空気冷却される。
【００８７】
前記室外熱交換器（23）で放熱した後の冷媒は、膨張弁（22）を通過する際に減圧されて、室内熱交換器（21）を流れる。室内熱交換器（21）では、冷媒が室内空気から吸熱して蒸発する。その結果、室内の冷房が行われる。室内熱交換器（21）で蒸発した冷媒は、吸入管（11b）を介して圧縮機（20）の圧縮機構内へ吸入される。
【００８８】
−暖房運転−
暖房運転では、圧縮機（20）で圧縮された冷媒が高圧冷媒となって吐出管（11a）を流通し、四路切換弁（24）を介して室内熱交換器（21）を流れる。また、送風ファン（71）の回転駆動が停止される。室内熱交換器（21）では、冷媒が室内空気へ放熱する。その結果、室内の暖房が行われる。
【００８９】
前記室内熱交換器（21）で放熱した後の冷媒は、膨張弁（22）を通過する際に減圧される。膨張弁（22）で減圧された冷媒の一部は主冷媒配管（11）を流通して室外熱交換器（23）に向かう一方、残りの冷媒はバイパス配管（12）に分岐する。ここで、送風ファン（71）による送風動作が停止しているから、パワーモジュール（62）で発生した熱は、冷媒ジャケット（64a）を介してバイパス配管（12）を流れる冷媒にのみ付与される。その結果、パワーモジュール（62）が冷却される。
【００９０】
前記パワーモジュール（62）の排熱が付与された冷媒は、バイパス制御弁（14）を通って主冷媒配管（11）を流通する冷媒と合流して、室外熱交換器（23）を流れる。室外熱交換器（23）では、冷媒が室外空気から吸熱して蒸発する。室外熱交換器（23）で蒸発した冷媒は、吸入管（11b）を介して圧縮機（20）の圧縮機構内へ吸入される。
【００９１】
なお、本変形例２では、パワーモジュール（62）を空気冷却するための送風手段（70）として、送風ファン（71）を用いた構成について説明したが、この形態に限定するものではなく、例えば、図８に示すように、暖房運転時に空気通路（75）の空気の流通を許可する一方、冷房運転時に空気通路（75）の空気の流通を遮断するダンパ（72）を用いても構わない。
【産業上の利用可能性】
【００９２】
以上説明したように、本発明は、冷房運転時と暖房運転時とでパワーモジュールの冷却手段を切り替え、パワーモジュールの冷却能力を十分に確保しつつ、暖房運転時の熱交換量を増大することができるという実用性の高い効果が得られることから、きわめて有用で産業上の利用可能性は高い。
【図面の簡単な説明】
【００９３】
【図１】本発明の実施形態１に係るヒートポンプ装置の冷房運転時における冷媒の流通方向を示す冷媒回路図である。
【図２】暖房運転時における冷媒の流通方向を示す冷媒回路図である。
【図３】本変形例１におけるパワーモジュールの取付部周辺を一部拡大して示す冷媒回路図である。
【図４】本実施形態２に係るヒートポンプ装置の冷房運転時における冷媒の流通方向を示す冷媒回路図である。
【図５】暖房運転時における冷媒の流通方向を示す冷媒回路図である。
【図６】本実施形態２における送風手段の別の構成を示す冷媒回路図である。
【図７】本変形例２におけるパワーモジュールの取付部周辺を一部拡大して示す冷媒回路図である。
【図８】本変形例２における送風手段の別の構成を示す冷媒回路図である。
【符号の説明】
【００９４】
1    空気調和装置（ヒートポンプ装置）
10    冷媒回路
11    主冷媒配管
12    バイパス配管
14    バイパス制御弁
20    圧縮機（冷凍機器）
60    インバータ装置（制御装置）
61    冷却手段
62    パワーモジュール
64    伝熱部材
65    冷却液配管
70    送風手段
【図１】
2009264699.tif 000003
【図２】
2009264699.tif 000004
【図３】
2009264699.tif 000005
【図４】
2009264699.tif 000006
【図５】
2009264699.tif 000007
【図６】
2009264699.tif 000008
【図７】
2009264699.tif 000009
【図８】
2009264699.tif 000010