JP2018063079A - ヒートポンプ装置 - Google Patents
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Abstract
Description
[空気調和機の全体構成]
図1は、空気調和機の全体構成を示すブロック図である。図1では、ヒートポンプ装置の一例として空気調和機1の全体構成が示されている。なお、実施の形態1では、ヒートポンプ装置の一例として、室内機と室外機とからなるセパレート型の空気調和機を例に挙げて説明するが、実施の形態1によって開示される技術は、これに限られるものでない。たとえば、室内機と室外機とに区分されていない一体型の空気調和機にも本技術を適用可能であるし、冷蔵庫、冷凍庫、給湯機などにも適用可能である。
図2は、図1の結線切替部の構成を示す回路図である。図2には、結線切替部35とともに、図1の圧縮機11の動力源となる3相モータ16と、インバータ回路34と、制御部36とが示されている。
図3は、3相モータの固定子巻線の結線方式の違いを説明するための図である。図3(A)はY結線の回路図を示し、図3(B)はΔ結線の回路図を示し、図3(C)は結線方式による電圧および電流の違いを表形式で示す。図3(A),(B)のノードN1,N2,N3は図2のインバータ回路34の出力ノードN1,N2,N3にそれぞれ対応する。
次に、上記構成の空気調和機1の動作、特に結線切替部および電源切替部の切替え手順について具体的に説明する。
以下、DC/DCコンバータでの損失を具体的に計算した結果について説明する。以下の損失計算では、DC/DCコンバータとして昇圧チョッパを用い、暖房運転において定格能力で空気調和機を運転した場合、冷房運転において定格能力で空気調和機を運転した場合、暖房運転において定格能力の半分程度の中間能力で空気調和機を運転した場合について比較した。
上記で説明した実施の形態1の空気調和機の効果をまとめると以下のとおりである。一般的に、直流電源の出力電圧の上限値は安全上の理由から商用交流電源に比べて低い値に制限されている。このため、従来の空気調和機において直流電源を用いた場合には、圧縮機の能力が制限されるという問題があった。DC/DCコンバータを用いた場合でも昇圧には限界があるので、交流電源を用いた場合に比べて圧縮機の能力には限界があった。
実施の形態2では、HEMS(Home Energy Management System)の中央管理装置からの指令に基づいてヒートポンプ装置が動作する場合について説明する。実施の形態2においても、ヒートポンプ装置として空気調和機を例に挙げて説明するが、実施の形態2において開示される技術は、冷蔵庫、冷凍庫、給湯機などにも適用可能である。
HEMSにおいて中央管理装置は、無線LAN(Local Area Network)を介して、インターネット、スマートメータと称される高機能の分電盤、太陽光発電装置および蓄電池などの電源装置、ならびに、給湯器、空気調和機、冷蔵庫、および洗濯機などの家電機器と接続される。中央管理装置は、太陽光発電装置の発電量および蓄電池の残量などの電源装置の動作状態に関する情報を取得するとともに、各家電装置の消費電力などの動作状態に関する情報を取得する。中央管理装置は、これらの情報に基づいて効率的な運転がなされるように各電源装置および各家電装置の動作を管理する。
図8は、実施の形態2の空気調和機の構成を示すブロック図である。図8の空気調和機2は、制御部36がHEMSの中央管理装置23からの指令に基づいて動作する点で図1の空気調和機1と異なる。図8のその他の点は図1の場合と同様であるので、同一または相当する部分には同一の参照符号を付して説明を繰り返さない。
以上の実施の形態2の空気調和機2においても、実施の形態1の場合と同様の作用効果を奏することができる。さらに、空気調和機2の消費電力ならびに蓄電池21Aの残量または太陽電池の発電電力などの直流電源21の動作状態に応じた中央管理装置23の指令に基づいて、効率的に空気調和機2を運転することができる。
実施の形態3では、電源回路30にDC/DCコンバータ33が設けられていない変形例について説明する。例えば寝室用など、比較的出力が小さい空気調和機であれば、DC/DCコンバータ33によって昇圧しなくても、圧縮機11用のモータの固定子巻線をΔ結線にすることによって必要十分な能力を得ることができる。以下、図面を参照して具体的に説明する。
図10は、実施の形態3の空気調和機の構成を示すブロック図である。図10の空気調和機3の電源回路30Aは、DC/DCコンバータ33を含まない点で図1の空気調和機1の電源回路30と異なる。図10の場合、切替器SW2は、蓄電池21Aとインバータ回路34の入力ノードとの間を接続する配線の途中に設けられ、オンオフスイッチとして機能する。図10のその他の点は図1の場合と同様であるので、同一または相当する部分には同一の参照符号を付して説明を繰返さない。
高能力での圧縮機の運転が必要でない場合には、上記のように電源回路30にDC/DCコンバータ33を設けない構成とすることができる。DC/DCコンバータ33を設けなくても、固定子巻線SU,SV,SWの結線方式をΔ結線にすることによって、必要な大きさの圧縮機11の運転周波数を得ることができる。
上記の実施の形態1〜3の開示内容の一部を要約すると次のようになる。
Claims (6)
- 冷媒を圧縮する圧縮機と、
前記圧縮された冷媒を凝縮させる第1の熱交換器と、
前記第1の熱交換器を通過した冷媒の流量を調整する膨張弁と、
前記膨張弁を通過した冷媒を蒸発させ、前記蒸発した冷媒を前記圧縮機に戻す第2の熱交換器と、
交流電源および直流電源の一方からの電力供給によって前記圧縮機用のモータを駆動するように電力供給経路を切替え可能な電源切替部を含む電源回路と、
前記モータの固定子巻線の結線方式をY結線とΔ結線とで切替え可能な結線切替部と、
前記電源切替部および前記結線切替部を制御する制御部とを備え、
前記制御部は、前記交流電源によって前記モータを駆動する場合には前記固定子巻線をY結線に切替え、前記直流電源によって前記モータを駆動する場合には前記固定子巻線をΔ結線に切替えるように構成されている、ヒートポンプ装置。 - 前記電源回路は、
前記交流電源からの交流電圧を整流するための整流回路と、
前記直流電源からの直流電圧または前記整流回路によって整流された電圧に基づいて交流電圧を生成し、生成した交流電圧によって前記モータを駆動するインバータ回路とをさらに含む、請求項1に記載のヒートポンプ装置。 - 前記電源回路は、前記直流電源からの直流電圧を昇圧するDC/DCコンバータをさらに含み、
前記電源切替部は、前記直流電源によって前記モータを駆動する場合には、前記直流電源からの直流電圧を前記インバータ回路に直接供給する場合と、前記DC/DCコンバータによって昇圧された直流電圧を前記インバータ回路に供給する場合とに切替え可能である、請求項2に記載のヒートポンプ装置。 - 前記制御部は、前記モータに供給すべき最大電力が閾値以上の場合に、前記DC/DCコンバータによって昇圧された直流電圧を前記インバータ回路に供給し、前記モータに供給すべき最大電力が前記閾値未満の場合に前記直流電源からの直流電圧を前記インバータ回路に直接供給するように構成される、請求項3に記載のヒートポンプ装置。
- 前記直流電源によって前記モータを駆動する場合、前記直流電源からの直流電圧は昇圧されることなく前記インバータ回路に直接供給される、請求項2に記載のヒートポンプ装置。
- 前記制御部は、HEMS(Home Energy Management System)の中央管理装置からの指令に基づいて前記電源切替部の電力供給経路を切り替える、請求項1〜5のいずれか1項に記載のヒートポンプ装置。
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JP2022125083A (ja) * | 2018-09-28 | 2022-08-26 | 三菱電機株式会社 | モータ駆動装置及び空気調和機 |
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JP2011058445A (ja) * | 2009-09-11 | 2011-03-24 | Daikin Industries Ltd | 圧縮機の運転方法および圧縮機の駆動装置 |
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