JP7479560B2 - Refrigeration Cycle Equipment - Google Patents

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Description

本開示は、冷凍サイクル装置に関する。 The present disclosure relates to a refrigeration cycle device.

冷凍サイクル装置では、蒸発器として働く熱源側の熱交換器に霜がついた際に生じる冷凍能力または空調能力の低下を回復させるため、運転中に熱源側の熱交換器を加熱して霜を溶かす除霜運転が行なわれる。除霜運転では、熱源側の熱交換器を加熱するため、熱源側の熱交換器において熱エネルギーが消費される。In a refrigeration cycle device, in order to recover from the drop in refrigeration or air conditioning capacity that occurs when frost forms on the heat exchanger on the heat source side that functions as an evaporator, a defrosting operation is performed during operation to heat the heat exchanger on the heat source side and melt the frost. In the defrosting operation, the heat exchanger on the heat source side is heated, and thermal energy is consumed in the heat exchanger on the heat source side.

除霜運転中には、熱エネルギーを消費し冷却された液冷媒が熱源側の熱交換器で大量に発生する。一部の液冷媒は、アキュムレータを経由して圧縮機に到達する。このような、液冷媒が圧縮機に戻る「液バック」と呼ばれる現象が発生することが知られている。特許文献１には、除霜運転中の液バック現象を防止するため、電力を圧縮機に供給する電力変換装置により冷媒を加熱する方法が開示されている。During defrosting operation, a large amount of liquid refrigerant is generated in the heat exchanger on the heat source side, consuming thermal energy and cooled. Some of the liquid refrigerant reaches the compressor via the accumulator. It is known that such a phenomenon called "liquid back" occurs, in which the liquid refrigerant returns to the compressor. Patent Document 1 discloses a method of heating the refrigerant with a power conversion device that supplies power to the compressor in order to prevent the liquid back phenomenon during defrosting operation.

国際公開第２０２０／００８６２０号International Publication No. 2020/008620

除霜運転では、熱源側の熱交換器を加熱するために熱エネルギーが消費されることとなるため、利用側の熱交換器の温度は低下する。本来、冷凍サイクル装置は、たとえば、暖房運転時において、熱源側の熱交換器を蒸発器として温度を低下させ、利用側の熱交換器を凝縮器として温度を上昇させるヒートポンプとして機能するものである。したがって、利用側の熱交換器の温度を低下させる除霜運転は、ヒートポンプとしての機能を一時後退させることとなり、利用者には望ましくない状態である。そのため、除霜運転は、できるだけ短時間であり、かつ、温度変化が少ないことが望まれる。In defrosting operation, thermal energy is consumed to heat the heat exchanger on the heat source side, so the temperature of the heat exchanger on the user side drops. Originally, a refrigeration cycle device functions as a heat pump, for example during heating operation, in which the heat exchanger on the heat source side acts as an evaporator to lower the temperature, and the heat exchanger on the user side acts as a condenser to raise the temperature. Therefore, defrosting operation, which lowers the temperature of the heat exchanger on the user side, temporarily reduces the function as a heat pump, which is undesirable for users. For that reason, it is desirable for the defrosting operation to be as short as possible and for there to be as little change in temperature as possible.

これまで、除霜に関する技術については多く検討されているものの、冷媒に対する加熱量増加と結びつけられたものは少ない。たとえば、特許文献１の方法は、除霜運転中の液バック現象という特殊な環境条件を防止するために電力変換装置を加熱する方法であり、一般的な除霜条件において、冷凍サイクル装置の性能を改善しようとするものではない。Although many defrosting technologies have been studied to date, few have been linked to increasing the amount of heat applied to the refrigerant. For example, the method in Patent Document 1 is a method for heating a power conversion device to prevent a special environmental condition called liquid backflow during defrosting operation, and is not intended to improve the performance of a refrigeration cycle device under general defrosting conditions.

本開示は、上記課題を解決するためになされたものであり、除霜により暖房能力が低下している時間を短縮することができる冷凍サイクル装置を提供することを目的とする。 The present disclosure has been made to solve the above-mentioned problems, and aims to provide a refrigeration cycle device that can shorten the time during which heating capacity is reduced due to defrosting.

本開示は、冷凍サイクル装置に関する。冷凍サイクル装置は、圧縮機、室外熱交換器、絞り装置、室内熱交換器、および、四方弁を含み、冷媒が循環するように構成された冷媒回路と、圧縮機を可変速制御するインバータと、圧縮機の温度を計測する温度センサとを備える。冷媒回路は、四方弁の方向切り替えによって圧縮機から吐出された冷媒が室外熱交換器に導入される除霜運転を行なうことが可能に構成される。圧縮機は、圧縮部と、圧縮部を駆動するモータとを含む。インバータは、運転モードとして、指令値に対応する回転速度に近づくようにモータを制御する速度制御モードと、モータに流れる電流を検出してモータの出力が目標値に近づくようにモータの回転速度を制御する出力制御モードとを有する。The present disclosure relates to a refrigeration cycle device. The refrigeration cycle device includes a refrigerant circuit including a compressor, an outdoor heat exchanger, a throttling device, an indoor heat exchanger, and a four-way valve, configured to circulate a refrigerant, an inverter that controls the compressor at a variable speed, and a temperature sensor that measures the temperature of the compressor. The refrigerant circuit is configured to be able to perform a defrosting operation in which the refrigerant discharged from the compressor is introduced into the outdoor heat exchanger by switching the direction of the four-way valve. The compressor includes a compression unit and a motor that drives the compression unit. The inverter has, as operation modes, a speed control mode in which the motor is controlled to approach a rotation speed corresponding to a command value, and an output control mode in which the current flowing through the motor is detected and the rotation speed of the motor is controlled to approach a target value.

本開示に係る冷凍サイクル装置によれば、速度制御モードと出力制御モードを使い分けることが可能となる。このため、除霜により暖房能力が低下している時間を短縮することが可能となる。 The refrigeration cycle device according to the present disclosure makes it possible to selectively use the speed control mode and the output control mode. This makes it possible to shorten the time during which the heating capacity is reduced due to defrosting.

実施の形態１に係る冷凍サイクル装置１００の回路構成図である。1 is a circuit configuration diagram of a refrigeration cycle device 100 according to a first embodiment. 除霜時の冷媒の流れ方向を示した図である。FIG. 4 is a diagram showing the flow direction of the refrigerant during defrosting. 圧縮機１の構造を示す断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view showing the structure of the compressor 1. インバータ２０の一構成例を示す機能ブロック図である。FIG. 2 is a functional block diagram showing a configuration example of an inverter 20. 制御装置１５の構成を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing the configuration of a control device 15. 制御回路４１の構成を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a configuration of a control circuit 41. 出力制御モードにおける動作を説明するための図である。FIG. 11 is a diagram for explaining an operation in an output control mode. 制御装置１５における暖房および除霜運転時の運転モードの制御方法を示すフローチャートである。4 is a flowchart showing a method of controlling an operation mode during heating and defrosting operations in the control device 15. 実施の形態１に係る冷凍サイクル装置１００の動作を示すタイムチャートである。4 is a time chart showing the operation of the refrigeration cycle apparatus 100 according to the first embodiment. 図４のインバータの変形例を示す機能ブロック図である。FIG. 5 is a functional block diagram showing a modified example of the inverter in FIG. 4 . 圧縮機用の埋め込み磁石型モータの断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view of an interior magnet motor for a compressor. ロータコア薄肉部に加わる応力を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing stress applied to a thin-walled portion of the rotor core. 圧縮機のモータの回転速度とブリッジ部の応力との関係を示す図である。FIG. 11 is a diagram showing the relationship between the rotation speed of a compressor motor and the stress of a bridge portion. インバータの出力する周波数と電圧および電流との関係を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing the relationship between the frequency, voltage, and current output by an inverter. 実施の形態４に適用される速度制御部５２の構成を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing a configuration of a speed control unit 52 applied to the fourth embodiment.

以下、本実施の形態に係る冷凍サイクル装置について図面を参照して説明する。なお、以下の図面では各構成部材の大きさの関係が実際のものとは異なる場合がある。また、以下の図面において、同一の符号を付したものは、同一またはこれに相当するものであり、このことは明細書の全文において共通することとする。さらに、明細書全文に表わされている構成要素の形態は、あくまでも例示であって、これらの記載に限定されるものではない。 The refrigeration cycle device according to this embodiment will be described below with reference to the drawings. Note that the size relationships between the components in the drawings may differ from the actual relationships. Also, in the drawings, the same reference numerals are used to denote the same or equivalent components, and this applies throughout the entire specification. Furthermore, the forms of the components shown in the entire specification are merely examples, and are not limited to these descriptions.

実施の形態１．
＜冷凍サイクル装置の構成＞
図１は、実施の形態１に係る冷凍サイクル装置１００の回路構成図である。図１に示すように、冷凍サイクル装置１００は、室外機１０３と、室内機１０４とを備える。室外機１０３と室内機１０４とは、延長配管１０１，１０２によって接続される。 Embodiment 1.
<Configuration of refrigeration cycle device>
Fig. 1 is a circuit configuration diagram of a refrigeration cycle apparatus 100 according to embodiment 1. As shown in Fig. 1, the refrigeration cycle apparatus 100 includes an outdoor unit 103 and an indoor unit 104. The outdoor unit 103 and the indoor unit 104 are connected by extension pipes 101 and 102.

冷凍サイクル装置１００は、冷媒回路１０５と、インバータ２０と、制御装置１５と、温度センサ３０とを備える。The refrigeration cycle device 100 comprises a refrigerant circuit 105, an inverter 20, a control device 15, and a temperature sensor 30.

冷媒回路１０５は、配管により結合された、圧縮機１、室外熱交換器２、絞り装置３、室内熱交換器４、四方弁５、および、アキュムレータ６を含み、冷媒が循環するように構成される。The refrigerant circuit 105 includes a compressor 1, an outdoor heat exchanger 2, a throttling device 3, an indoor heat exchanger 4, a four-way valve 5, and an accumulator 6, which are connected by piping, and are configured to circulate the refrigerant.

圧縮機１は、冷媒を吸入し、圧縮して、高温および高圧の状態にして吐出する。圧縮機１には、圧縮機構部１２とモータ１１とが内蔵されている。モータ１１は、圧縮機１の圧縮機構部１２を駆動させるための動力を発生させるものである。モータ１１は、インバータ２０と電気的に接続されている。モータ１１は、インバータ２０により駆動制御されている。The compressor 1 draws in refrigerant, compresses it, and discharges it at a high temperature and high pressure. The compressor 1 has a built-in compression mechanism 12 and a motor 11. The motor 11 generates power to drive the compression mechanism 12 of the compressor 1. The motor 11 is electrically connected to the inverter 20. The motor 11 is driven and controlled by the inverter 20.

図３は、圧縮機１の構造を示す断面図である。圧縮機１は、筐体１３と、モータ１１と、圧縮機構部１２とを含む。 Figure 3 is a cross-sectional view showing the structure of the compressor 1. The compressor 1 includes a housing 13, a motor 11, and a compression mechanism 12.

圧縮機１は、冷媒を吸入管１ｂから吸入し、圧縮して、高温および高圧の状態にして吐出管１ａから吐出する。圧縮機１の筐体１３には、圧縮機構部１２とモータ１１とが収容されている。The compressor 1 draws in refrigerant through the suction pipe 1b, compresses it, and discharges it from the discharge pipe 1a at high temperature and pressure. The housing 13 of the compressor 1 houses the compression mechanism 12 and the motor 11.

モータ１１は、吸入管１ｂから吸入された冷媒と接触している巻線１１ａおよび鉄心１１ｂを有する。巻線１１ａおよび鉄心１１ｂは、各々冷媒との間で熱的エネルギーを収受する構成となっている。The motor 11 has a winding 11a and an iron core 11b that are in contact with the refrigerant drawn in from the suction pipe 1b. The winding 11a and the iron core 11b are each configured to receive thermal energy from the refrigerant.

再び図１を参照して、説明を続ける。室外熱交換器２および室内熱交換器４は、冷媒と、空気などの熱媒体との間で熱交換をさせるものである。室外熱交換器２および室内熱交換器４としては、たとえば、フィンチューブ型の熱交換器を使用することができる。 The explanation will be continued with reference to Fig. 1 again. The outdoor heat exchanger 2 and the indoor heat exchanger 4 are used to exchange heat between the refrigerant and a heat medium such as air. For example, a fin-tube type heat exchanger can be used as the outdoor heat exchanger 2 and the indoor heat exchanger 4.

冷凍サイクル装置１００が冷房運転をしている時は、室外熱交換器２が凝縮器として機能する。冷凍サイクル装置１００が暖房運転をしている時は、室外熱交換器２が蒸発器として機能する。なお、冷凍サイクル装置の中には冷凍機など凝縮器／蒸発器の役割が空調機と逆転する装置もあるが、以下は空調機を代表例として説明する。When the refrigeration cycle device 100 is in cooling operation, the outdoor heat exchanger 2 functions as a condenser. When the refrigeration cycle device 100 is in heating operation, the outdoor heat exchanger 2 functions as an evaporator. Note that among refrigeration cycle devices, there are devices such as refrigerators in which the roles of the condenser/evaporator are reversed with the air conditioner, but the following explanation will be given using an air conditioner as a representative example.

絞り装置３は、冷媒を膨張および減圧させるものである。絞り装置３は、たとえば、電子式膨張弁など開度を任意に制御することができる装置である。絞り装置３の開度は、たとえば、制御装置１５により制御されている。絞り装置３は、室外熱交換器２と、室内熱交換器４との間に接続されている。The throttling device 3 expands and reduces the pressure of the refrigerant. The throttling device 3 is, for example, a device whose opening degree can be controlled as desired, such as an electronic expansion valve. The opening degree of the throttling device 3 is controlled, for example, by a control device 15. The throttling device 3 is connected between the outdoor heat exchanger 2 and the indoor heat exchanger 4.

絞り装置３は、室外熱交換器２、または、室内熱交換器４のうち、凝縮器として機能している一方の熱交換器から流出した冷媒を低温および低圧の状態として蒸発器として機能している他方の熱交換器に流入させる。冷凍サイクル装置１００が冷房運転をしている時は、室外熱交換器２から流出した冷媒が絞り装置３に流入し、低温および低圧の状態となって、室内熱交換器４に流入する。The throttling device 3 allows the refrigerant flowing out of either the outdoor heat exchanger 2 or the indoor heat exchanger 4, whichever functions as a condenser, to flow into the other heat exchanger, which functions as an evaporator, at a low temperature and pressure. When the refrigeration cycle device 100 is in cooling operation, the refrigerant flowing out of the outdoor heat exchanger 2 flows into the throttling device 3, where it flows into the indoor heat exchanger 4 at a low temperature and pressure.

四方弁５は、暖房時の冷媒の流れ方向と、冷房時の冷媒の流れ方向とを切り替える機能を有する。四方弁５の動作は、たとえば、制御装置１５により制御されている。四方弁５は、圧縮機１の吐出側が、室外熱交換器２と室内熱交換器４とのうち、凝縮器として機能させる熱交換器に接続するように冷媒の流路を切り替える。アキュムレータ６は、余剰冷媒を貯留するものである。 The four-way valve 5 has the function of switching the refrigerant flow direction during heating and cooling. The operation of the four-way valve 5 is controlled, for example, by the control device 15. The four-way valve 5 switches the refrigerant flow path so that the discharge side of the compressor 1 is connected to the heat exchanger that functions as a condenser, either the outdoor heat exchanger 2 or the indoor heat exchanger 4. The accumulator 6 stores surplus refrigerant.

図１に示した冷媒の流れ方向は暖房時を示しており、圧縮機１から吐出された高温・高圧冷媒は室内熱交換器４に流入する。また、除霜時には、冷媒の流通方向が反転する。図２は、除霜時の冷媒の流れ方向を示した図である。図２に示すように四方弁５が切り替わると、圧縮機１から吐出した高圧冷媒は、室外熱交換器２に流入し、室外熱交換器２を加熱する。 The refrigerant flow direction shown in Figure 1 indicates the time of heating, when the high-temperature, high-pressure refrigerant discharged from the compressor 1 flows into the indoor heat exchanger 4. In addition, during defrosting, the flow direction of the refrigerant is reversed. Figure 2 is a diagram showing the refrigerant flow direction during defrosting. When the four-way valve 5 switches as shown in Figure 2, the high-pressure refrigerant discharged from the compressor 1 flows into the outdoor heat exchanger 2 and heats it.

制御装置１５は、現行の運転状態（通常時または除霜時）に基づきインバータ２０の運転モードを速度制御モードと出力制御モードのいずれとするかを判断するモード判断部２２と、通常時の圧縮機１の速度指令値を生成する冷凍サイクル制御部２３とを有する。なお、圧縮機１の運転速度（ｒｐｓ）は、周波数（Ｈｚ）で表わされることも多いので、速度指令値は周波数指令値とも呼ばれる。The control device 15 has a mode determination unit 22 that determines whether the operation mode of the inverter 20 should be a speed control mode or an output control mode based on the current operating state (normal or defrosting), and a refrigeration cycle control unit 23 that generates a speed command value for the compressor 1 in normal operation. Note that the operating speed (rps) of the compressor 1 is often expressed in frequency (Hz), so the speed command value is also called a frequency command value.

温度センサ３０は、圧縮機１から吐出される冷媒の温度を検出する。温度センサ３０は、たとえば、圧縮機１の吐出管１ａに取り付けられている。温度センサ３０で計測された温度の情報は、制御装置１５のモード判断部２２に入力される。The temperature sensor 30 detects the temperature of the refrigerant discharged from the compressor 1. The temperature sensor 30 is attached, for example, to the discharge pipe 1a of the compressor 1. Information on the temperature measured by the temperature sensor 30 is input to the mode determination unit 22 of the control device 15.

次にインバータ２０内の詳細構成について図４に基づき説明する。図４は、インバータ２０の一構成例を示す機能ブロック図である。Next, the detailed configuration of the inverter 20 will be described with reference to Figure 4. Figure 4 is a functional block diagram showing an example configuration of the inverter 20.

インバータ２０は、制御回路４１と、電力変換部４０とを備える。制御回路４１は、外部の上位の制御装置１５から速度指令値ω＊１を受け、電流センサ４２ａ，４２ｂで検出された電流検出信号Ｉｕ，Ｉｗを受け、電力変換部４０に３相電圧指令値Ｖｕｖｗ＊を出力する。 The inverter 20 includes a control circuit 41 and a power conversion unit 40. The control circuit 41 receives a speed command value ω* 1 from an external higher-level control device 15, and current detection signals Iu and Iw detected by current sensors 42a and 42b, and outputs a three-phase voltage command value Vuvw* to the power conversion unit 40.

制御回路４１は、出力制御部２１と、セレクタ６１と、ｄｑ変換部５０と、速度推定部５１と、速度制御部５２と、ｄｑ逆変換部５５とを備える。本実施の形態では、インバータ２０には、出力電力を略一定に制御する出力制御部２１が設けられる。The control circuit 41 includes an output control unit 21, a selector 61, a dq conversion unit 50, a speed estimation unit 51, a speed control unit 52, and a dq inverse conversion unit 55. In this embodiment, the inverter 20 is provided with an output control unit 21 that controls the output power to be approximately constant.

ｄｑ変換部５０は、電流検出信号Ｉｕ，Ｉｗおよび位相推定値θに基づいてｄ軸電流値Ｉｄおよびｑ軸電流値Ｉｑを生成する。The dq conversion unit 50 generates the d-axis current value Id and the q-axis current value Iq based on the current detection signals Iu, Iw and the phase estimation value θ.

速度推定部５１は、ｄ軸電圧指令値Ｖｄ＊、ｑ軸電圧指令値Ｖｑ＊、ｄ軸電流値Ｉｄ、ｑ軸電流値Ｉｑに基づいて速度推定値ωｅｓｔを生成する。 The speed estimator 51 generates a speed estimate ω est based on the d-axis voltage command value Vd*, the q-axis voltage command value Vq*, the d-axis current value Id, and the q-axis current value Iq.

速度制御部５２は、速度指令値ω＊、速度推定値ωｅｓｔ、ｄ軸電流値Ｉｄおよびｑ軸電流値Ｉｑに基づいて、ｄ軸電圧指令値Ｖｄ＊、ｑ軸電圧指令値Ｖｑ＊を生成する。 The speed control unit 52 generates a d-axis voltage command value Vd* and a q-axis voltage command value Vq* based on the speed command value ω*, the speed estimate value ω est , the d-axis current value Id, and the q-axis current value Iq.

ｄｑ逆変換部５５は、ｄ軸電圧指令値Ｖｄ＊、ｑ軸電圧指令値Ｖｑ＊に基づいて３相電圧指令値Ｖｕｖｗ＊を生成し、３相電圧指令値Ｖｕｖｗ＊を電力変換部４０に出力して、ＰＷＭ制御を行なう。The dq inverse conversion unit 55 generates a three-phase voltage command value Vuvw* based on the d-axis voltage command value Vd* and the q-axis voltage command value Vq*, and outputs the three-phase voltage command value Vuvw* to the power conversion unit 40 to perform PWM control.

図５は、制御装置１５の構成を示す図である。図１、図２および図４では、制御装置１５は、機能ブロックとしてモード判断部２２と冷凍サイクル制御部２３とを含んでいるが、実際のハードウエア構成については、たとえば、マイクロコンピュータを含む。 Figure 5 is a diagram showing the configuration of the control device 15. In Figures 1, 2 and 4, the control device 15 includes a mode determination unit 22 and a refrigeration cycle control unit 23 as functional blocks, but the actual hardware configuration includes, for example, a microcomputer.

具体的には、制御装置１５は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１５１と、メモリ（ＲＯＭ（Read Only Memory）およびＲＡＭ（Random Access Memory））１５２と、各種信号を入力するための図示しない入出力装置等を含んで構成される。ＣＰＵ１５１は、ＲＯＭに格納されているプログラムをＲＡＭ等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１５の処理手順が記されたプログラムである。制御装置１５は、これらのプログラムに従って、冷凍サイクル装置の制御を実行する。すなわち、ＣＰＵ１５１はメモリ１５２が記憶するプログラムに従って、モード判断部２２と冷凍サイクル制御部２３とに相当する処理を実行する。この処理については、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。 Specifically, the control device 15 is composed of a CPU (Central Processing Unit) 151, memory (ROM (Read Only Memory) and RAM (Random Access Memory)) 152, and an input/output device (not shown) for inputting various signals. The CPU 151 deploys a program stored in the ROM into the RAM, etc. and executes it. The program stored in the ROM is a program in which the processing procedures of the control device 15 are written. The control device 15 executes control of the refrigeration cycle device in accordance with these programs. That is, the CPU 151 executes processing equivalent to the mode determination unit 22 and the refrigeration cycle control unit 23 in accordance with the program stored in the memory 152. This processing is not limited to processing by software, but can also be processed by dedicated hardware (electronic circuitry).

図６は、制御回路４１の構成を示す図である。図４では、制御回路４１は、機能ブロックとして、出力制御部２１、セレクタ６１、速度制御部５２、速度推定部５１、ｄｑ逆変換部５５、ｄｑ変換部５０を含んでいるが、実際のハードウエア構成については、たとえば、マイクロコンピュータを含む。 Figure 6 is a diagram showing the configuration of the control circuit 41. In Figure 4, the control circuit 41 includes, as functional blocks, an output control unit 21, a selector 61, a speed control unit 52, a speed estimation unit 51, a dq inverse transformation unit 55, and a dq transformation unit 50, but the actual hardware configuration includes, for example, a microcomputer.

具体的には、制御回路４１は、ＣＰＵ４１１と、メモリ（ＲＯＭおよびＲＡＭ）４１２と、各種信号を入力するための図示しない入出力装置等を含んで構成される。ＣＰＵ４１１は、ＲＯＭに格納されているプログラムをＲＡＭ等に展開して実行する。ＲＯＭに格納されるプログラムは、制御回路４１の処理手順が記されたプログラムである。制御回路４１は、これらのプログラムに従って、インバータのＰＷＭ制御を実行する。すなわち、ＣＰＵ４１１はメモリ４１２が記憶するプログラムに従って、出力制御部２１、セレクタ６１、速度制御部５２、速度推定部５１、ｄｑ逆変換部５５、ｄｑ変換部５０に相当する処理を実行する。この処理については、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。Specifically, the control circuit 41 includes a CPU 411, a memory (ROM and RAM) 412, and an input/output device (not shown) for inputting various signals. The CPU 411 expands a program stored in the ROM into the RAM and executes it. The program stored in the ROM is a program in which the processing procedure of the control circuit 41 is written. The control circuit 41 executes PWM control of the inverter according to these programs. That is, the CPU 411 executes processing equivalent to the output control unit 21, the selector 61, the speed control unit 52, the speed estimation unit 51, the dq inverse conversion unit 55, and the dq conversion unit 50 according to the program stored in the memory 412. This processing is not limited to processing by software, and can also be processed by dedicated hardware (electronic circuitry).

なお、各機能ブロックは、同じＣＰＵが制御する１つの制御部であっても良いが、異なるＣＰＵによって制御される別々の制御部であっても良い。Each functional block may be a single control unit controlled by the same CPU, or may be separate control units controlled by different CPUs.

再び図４を参照して、説明を続ける。インバータ２０は、制御装置１５が判断した運転モードＭＯＤＥに基づき運転を行なう。通常の運転モードである速度制御モードでは、セレクタ６１は、圧縮機１の速度指令値ω＊１が速度制御部５２に与えられる速度指令値ω＊となるように設定される。これにより、インバータ２０は、速度指令値ω＊１に基づいて出力周波数を制御するととともに、インバータ２０およびモータ１１の損失が略最小化されるように３相電圧指令値Ｖｕｖｗ＊を制御する。これにより、通常時は効率の良い運転がなされる。 The description will be continued with reference to Fig. 4 again. The inverter 20 operates based on the operation mode MODE determined by the control device 15. In the speed control mode, which is the normal operation mode, the selector 61 is set so that the speed command value ω* 1 of the compressor 1 becomes the speed command value ω* given to the speed control unit 52. As a result, the inverter 20 controls the output frequency based on the speed command value ω* 1 , and also controls the three-phase voltage command value Vuvw* so that losses in the inverter 20 and the motor 11 are substantially minimized. As a result, efficient operation is performed during normal operation.

一方、出力制御モードでは、インバータ２０内の出力制御部２１は、モータ１１の出力（電力）Ｐと出力Ｐの上限値Ｐ＊とを逐次演算し、出力ＰがＰ＊に近づくよう速度指令値ω＊２を制御する。セレクタ６１は、速度指令値ω＊２が速度制御部５２に与えられる速度指令値ω＊となるように設定される。 On the other hand, in the output control mode, the output control unit 21 in the inverter 20 sequentially calculates the output (power) P of the motor 11 and the upper limit value P* of the output P, and controls the speed command value ω* 2 so that the output P approaches P*. The selector 61 is set so that the speed command value ω* 2 becomes the speed command value ω* given to the speed control unit 52.

なおＰ＊は電力の指令値であるが、ここでは運転範囲を拡大するように最大値Ｐmaxを採用する例で説明する。最大値Ｐmaxはモータの特性を表すモータ定数と直流電圧Ｖdcにより一意に決定される出力電力の最大値である。また、出力Ｐおよび速度指令値ω＊２は、たとえば下式（１）、（２）によって計算される。ここで、ｋは定数、ωは回転速度、Ｉｑはトルク電流を示す。
Ｐ＝ｋ×ω×Ｉｑ …（１）
ω＊２＝Ｐ＊／Ｉｑ／ｋ …（２）
次に負荷トルクが変化した場合の運転モードによる動作の差異について図７を用いて説明する。図７は、出力制御モードにおける動作を説明するための図である。図７においてＴmax［Ｎｍ］は圧縮機１の機械的なトルクの上限値、ｆmaxはトルク上限での最大周波数を示す。また点Ｂおよび点Ｂ’を各々の頂点とするハッチングされた２つの四角形の面積は、モータの出力の大きさを示している。暖房および除霜運転では、モータ出力が大きいことは、暖房能力および除霜能力が高いことに対応する。 Note that P* is the power command value, but here, an example will be described in which the maximum value Pmax is adopted to expand the operating range. The maximum value Pmax is the maximum value of the output power that is uniquely determined by the motor constants that represent the motor characteristics and the DC voltage Vdc. The output P and the speed command value ω* 2 are calculated, for example, by the following formulas (1) and (2). Here, k is a constant, ω is the rotation speed, and Iq is the torque current.
P = k × ω × Iq ... (1)
ω* 2 = P*/Iq/k ... (2)
Next, the difference in operation depending on the operation mode when the load torque changes will be described with reference to Fig. 7. Fig. 7 is a diagram for explaining the operation in the output control mode. In Fig. 7, Tmax [Nm] indicates the upper limit of the mechanical torque of the compressor 1, and fmax indicates the maximum frequency at the upper torque limit. The areas of the two hatched rectangles with points B and B' as their vertices indicate the magnitude of the motor output. In the heating and defrosting operations, a large motor output corresponds to a high heating capacity and a high defrosting capacity.

初期状態として点Ａ（ｆmax，Ｔmax）における運転状態を考える。除霜運転等で負荷トルクが急速に減少した場合、速度制御モードの場合は負荷トルクに因らず回転速度は一定で変化しないので、トルクＴmaxに対応する最大周波数ｆmaxでモータ１１が運転される。このため図７において、動作点は点Ａから点Ｂ’に移動し、モータ出力は負荷トルクの低減分に比例して低下してしまう。Consider the operating state at point A (fmax, Tmax) as the initial state. When the load torque is rapidly reduced due to defrosting operation, etc., in the speed control mode, the rotation speed remains constant regardless of the load torque, so the motor 11 is operated at the maximum frequency fmax corresponding to the torque Tmax. For this reason, in Figure 7, the operating point moves from point A to point B', and the motor output decreases in proportion to the reduction in the load torque.

一方、出力制御モードの場合は出力Ｐmaxが維持されるように速度が増加するようにモータ１１が制御されるため、動作点が点Ｂに移動し、モータ１１の出力は変化しない。すなわち出力制御モードは、圧縮機１が吸入する冷媒の温度低下、圧力低下、乾き度低下などの変化に因る除霜能力または暖房能力の低下が起きにくい運転モードである。On the other hand, in the output control mode, the motor 11 is controlled to increase its speed so as to maintain the output Pmax, so the operating point moves to point B and the output of the motor 11 does not change. In other words, the output control mode is an operation mode in which a decrease in the defrosting capacity or heating capacity due to changes such as a decrease in temperature, pressure, or dryness of the refrigerant sucked into the compressor 1 is unlikely to occur.

＜冷凍サイクル装置の動作＞
次に、本発明の特徴である除霜および暖房運転時の動作について説明する。 <Operation of the refrigeration cycle device>
Next, the operation during defrosting and heating operation, which is a feature of the present invention, will be described.

まず、制御装置１５における運転モードの設定方法について図８を用いて説明する。図８は、制御装置１５における暖房および除霜運転時の運転モードの制御方法を示すフローチャートである。なお、以降、ステップをＳと略記する。制御装置１５は、現在の運転状態が除霜中あり（Ｓ１でＹＥＳ）、かつ除霜開始から一定時間が経過している場合は（Ｓ２でＹＥＳ）、運転モードを出力制御モードに設定する（Ｓ４）。First, a method for setting the operation mode in the control device 15 will be described with reference to FIG. 8. FIG. 8 is a flowchart showing a method for controlling the operation mode during heating and defrosting operations in the control device 15. In the following, steps are abbreviated as S. If the current operation state is defrosting (YES in S1) and a certain amount of time has passed since the start of defrosting (YES in S2), the control device 15 sets the operation mode to the output control mode (S4).

また、現在の運転状態が暖房中であり（Ｓ１でＮＯ）、かつ吐出温度が判定値以下である場合（Ｓ３でＹＥＳ）も同様に運転モードを出力制御モードに設定する（Ｓ４）。 Similarly, if the current operating state is heating (NO in S1) and the discharge temperature is below the judgment value (YES in S3), the operating mode is set to output control mode (S4).

なお、制御装置１５は、現在の運転状態が除霜中であり（Ｓ１でＹＥＳ）、かつ除霜開始から一定時間が経過していない場合は（Ｓ２でＮＯ）、運転モードを速度制御モードに設定する（Ｓ５）。 If the current operating state is defrosting (YES in S1) and a certain period of time has not elapsed since the start of defrosting (NO in S2), the control device 15 sets the operating mode to the speed control mode (S5).

また、現在の運転状態が暖房中であり（Ｓ１でＮＯ）、かつ吐出温度が判定値より高い場合（Ｓ３でＮＯ）も同様に、運転モードを速度制御モードに設定する（Ｓ５）。Similarly, if the current operating state is heating (NO in S1) and the discharge temperature is higher than the judgment value (NO in S3), the operating mode is set to the speed control mode (S5).

次に、装置全体の動作について図９を用いて説明する。図９は、実施の形態１に係る冷凍サイクル装置１００の動作を示すタイムチャートである。本実施の形態の動作を実線の波形Ｔ１，Ｆ１を参照して説明する。Next, the operation of the entire device will be described with reference to Figure 9. Figure 9 is a time chart showing the operation of the refrigeration cycle device 100 according to embodiment 1. The operation of this embodiment will be described with reference to the solid line waveforms T1 and F1.

制御装置１５は、除霜運転を行なう際、圧縮機１の吐出ガスの行き先が室内熱交換器４から室外熱交換器２へ変更されるよう、時刻ｔＡに示すように四方弁５を切り替える。その結果、図１に示す方向から図２に示す方向に冷媒の流れ方向は変更される。切り替え当初は圧縮機１の吐出ガスは高温かつ高圧である。しかし、高温の冷媒は、着霜している室外熱交換器２に流入して冷却かつ減圧される。したがって、除霜運転を継続すると、波形Ｔ１に示すように圧縮機１に吸入される冷媒の温度および圧力も低下し、これに伴い時刻ｔＢに示すように吐出温度が低下する。When performing defrosting operation, the control device 15 switches the four-way valve 5 as shown at time tA so that the destination of the discharge gas from the compressor 1 is changed from the indoor heat exchanger 4 to the outdoor heat exchanger 2. As a result, the flow direction of the refrigerant is changed from the direction shown in Figure 1 to the direction shown in Figure 2. At the beginning of the switch, the discharge gas from the compressor 1 is at high temperature and high pressure. However, the high-temperature refrigerant flows into the frosted outdoor heat exchanger 2 and is cooled and decompressed. Therefore, if the defrosting operation is continued, the temperature and pressure of the refrigerant drawn into the compressor 1 also decrease as shown in waveform T1, and the discharge temperature decreases accordingly as shown at time tB.

時刻ｔＢにおいて、制御装置１５は、波形Ｔ１に示す吐出温度の低下を検出してインバータ２０の運転モードを速度制御モードから出力制御モードに切り替える。At time tB, the control device 15 detects the decrease in discharge temperature shown in waveform T1 and switches the operation mode of the inverter 20 from the speed control mode to the output control mode.

出力制御モードでは、波形Ｆ１に示すように、インバータ２０は出力ＰがＰ＝Ｐmaxとなるような運転周波数で圧縮機１を運転する。この時、圧縮機１の周辺の冷媒の温度および冷媒の圧力は比較的高いため、圧縮機１の負荷トルクも高い。このため、出力制御モードでは、インバータ２０において、速度指令値ω＊２は、比較的低い値に設定される。この時、室外熱交換器２には除霜のための高温の冷媒が流入するが、霜に熱を奪われるため熱交換器出口では冷媒温度は低下する。一方で、除霜運転中は、室内熱交換器４は送風停止などにより熱交換しないように制御されるため、結果として、冷媒配管で接続される冷媒回路１０５全体での熱エネルギーおよび圧力は低下し、これに伴って圧縮機１を運転するための負荷トルクも低下していく。 In the output control mode, as shown by the waveform F1, the inverter 20 operates the compressor 1 at an operating frequency such that the output P is P=Pmax. At this time, the temperature and pressure of the refrigerant around the compressor 1 are relatively high, so the load torque of the compressor 1 is also high. For this reason, in the output control mode, the speed command value ω* 2 is set to a relatively low value in the inverter 20. At this time, high-temperature refrigerant for defrosting flows into the outdoor heat exchanger 2, but the refrigerant temperature drops at the heat exchanger outlet because heat is taken away by the frost. On the other hand, during the defrosting operation, the indoor heat exchanger 4 is controlled not to exchange heat by stopping the blowing of air, etc., so that as a result, the thermal energy and pressure in the entire refrigerant circuit 105 connected by the refrigerant piping decrease, and the load torque for operating the compressor 1 also decreases accordingly.

出力制御部２１は、ｑ軸電流を検出して、この負荷トルクの低下を認識し、速度指令値ω＊２を式（２）に基づき増加させる。回転速度の増加により除霜運転中の冷媒回路１０５内の冷媒の流速が増加し、流速に応じて上昇する流路圧損が上昇し、圧損に応じて冷媒の熱エネルギー、すなわち温度および圧力が上昇し、室外熱交換器２における除霜能力が増加する。以上の動作を繰り返すことで除霜を速やかに終了することができる（図９時刻ｔＣ）。 The output control unit 21 detects the q-axis current, recognizes this decrease in the load torque, and increases the speed command value ω* 2 based on equation (2). The increase in rotation speed increases the flow rate of the refrigerant in the refrigerant circuit 105 during defrosting operation, increasing the flow path pressure loss that increases according to the flow rate, and the thermal energy of the refrigerant, i.e., the temperature and pressure, increases according to the pressure loss, thereby increasing the defrosting capacity in the outdoor heat exchanger 2. By repeating the above operations, the defrosting can be quickly completed (time tC in FIG. 9).

制御装置１５は、時刻ｔＣにおいて、除霜が終了するとインバータ２０を停止するとともに四方弁５を動作し冷媒の循環方向を切り替えて暖房運転を開始し、再度インバータ２０を起動する。時刻ｔＣ～ｔＤでは、暖房開始後も出力制御モードが継続するためＰ＝Ｐmaxの出力上限運転が行なわれる。この時モータ１１は最大出力で運転されるため、暖房能力としても高い能力が得られ、除霜時の冷媒温度低下および室内側での温度低下状態からの早期回復が実現される（図９時刻ｔＤ）。 When defrosting is completed at time tC, the control device 15 stops the inverter 20 and operates the four-way valve 5 to switch the refrigerant circulation direction to start heating operation and start the inverter 20 again. From time tC to tD, the output control mode continues even after heating starts, so output upper limit operation of P = Pmax is performed. At this time, the motor 11 operates at maximum output, so high heating capacity is obtained and the drop in refrigerant temperature during defrosting and the temperature drop on the indoor side are quickly recovered (time tD in Figure 9).

比較例として、速度制御モードのみで制御した場合のタイムチャートを図９の破線の波形Ｔ２，Ｆ２に示す。比較例では、実線で示した場合と異なり、除霜時の吐出温度低下に伴う運転周波数の増加がなされない。このため、除霜時間（時刻ｔＢ～ｔＣ’）が長く、さらには暖房に切り替えた後での冷媒の温度回復も遅いため、吐出温度が上がらない。したがって、時刻ｔＣ’～ｔＤ’の波形Ｔ２に示すように、室内の温度低下状態が長く解消されない。つまり、比較例では冷凍サイクル装置の除霜時間および暖房の立ち上がり時間が長くなり、ユーザの快適性が損なわれることが示される。As a comparative example, the dashed waveforms T2 and F2 in Figure 9 show a time chart in the case of control only in the speed control mode. In the comparative example, unlike the case shown by the solid line, the operating frequency is not increased in accordance with the drop in discharge temperature during defrosting. As a result, the defrosting time (time tB to tC') is long, and the refrigerant temperature recovery after switching to heating is also slow, so the discharge temperature does not increase. Therefore, as shown in the waveform T2 from time tC' to tD', the drop in temperature in the room is not resolved for a long time. In other words, in the comparative example, the defrosting time of the refrigeration cycle device and the start-up time of heating are long, which indicates that user comfort is impaired.

実施の形態２．
実施の形態１では、出力制御モードと速度制御モードとを制御装置１５から切り替える例を示した。実施の形態２では、インバータ内部で運転モードの切り替えを行なう例を説明する。図１０は、図４のインバータの変形例を示す機能ブロック図である。 Embodiment 2.
In the first embodiment, an example is shown in which the output control mode and the speed control mode are switched by the control device 15. In the second embodiment, an example is described in which the operation mode is switched inside the inverter. Fig. 10 is a functional block diagram showing a modified example of the inverter in Fig. 4.

図１０に示すインバータ２０Ａは、制御回路４１Ａと、電力変換部４０とを備える。制御回路４１Ａは、図４に示した制御回路４１の構成において、出力制御部２１とセレクタ６１に代えて、最小値選択部１２０と速度上限演算部１２１とを含む。制御回路４１Ａの他の構成は、図４に示した制御回路４１と同様であり、説明は繰り返さない。The inverter 20A shown in Figure 10 includes a control circuit 41A and a power conversion unit 40. The control circuit 41A includes a minimum value selection unit 120 and a speed upper limit calculation unit 121 instead of the output control unit 21 and the selector 61 in the configuration of the control circuit 41 shown in Figure 4. The other configuration of the control circuit 41A is the same as that of the control circuit 41 shown in Figure 4, and the description will not be repeated.

次に動作について説明する。速度上限演算部１２１は回転速度上限値ωｍａｘを下式（３）、（４）に基づいて計算する。 Next, the operation will be described. The upper speed limit calculation unit 121 calculates the upper rotation speed limit value ω max based on the following expressions (3) and (4).

Figure 0007479560000001
Figure 0007479560000001

Figure 0007479560000002
Figure 0007479560000002

なお、Ｔｅは、出力トルクを示し、Ｐmaxは、最大出力トルクを示す。
最小値選択部１２０は、速度制御モードの指令値ω＊１と出力制御モードの回転速度上限値ωｍａｘとを比較し、小さい方を実際の制御の速度指令値ω＊として出力する。最小値選択部１２０により、自動的に出力制御モードと速度制御モードとの間の切り替えが可能となり、制御装置１５からの制御信号の追加は不要となる。制御装置１５が出力制御モードを要求する場合は回転速度上限値ωｍａｘより十分高い回転速度を指定すればよい。すると、速度指令値ω＊は、回転速度上限値ωｍａｘに設定されるので、インバータ２０Ａの運転モードは出力制御モードとなる。 It should be noted that Te indicates the output torque, and Pmax indicates the maximum output torque.
The minimum value selection unit 120 compares the command value ω* 1 in the speed control mode with the rotation speed upper limit value ωmax in the output control mode, and outputs the smaller one as the speed command value ω* for actual control. The minimum value selection unit 120 enables automatic switching between the output control mode and the speed control mode, and does not require an additional control signal from the control device 15. When the control device 15 requests the output control mode, it is sufficient to specify a rotation speed that is sufficiently higher than the rotation speed upper limit value ωmax . Then, the speed command value ω* is set to the rotation speed upper limit value ωmax , and the operation mode of the inverter 20A becomes the output control mode.

実施の形態３．
以下、本実施の形態において主要な動作である高速運転時の増速動作に関する好適なモータ仕様について図１１および図１２を用いて説明する。図１１は、圧縮機用の埋め込み磁石型モータの断面図である。図１２は、ロータコア薄肉部に加わる応力を示す図である。 Embodiment 3.
In the following, preferred motor specifications for the acceleration operation during high-speed operation, which is the main operation in this embodiment, will be described with reference to Figures 11 and 12. Figure 11 is a cross-sectional view of an embedded magnet motor for a compressor. Figure 12 is a diagram showing the stress applied to the thin wall portion of the rotor core.

図１１に示すように、モータ１１は、回転子（ロータ）６６と、固定子（ステータ）６７とを備える。モータ１１の回転子６６は、複数の永久磁石７１と鉄心（ロータコア）７０とを含む。固定子６７は、鉄心（ステータコア）７３と、コイルの巻線７４とを含む。図１２に示すように、鉄心７０は、複数の永久磁石７１のうち隣接する磁石７１Ａ，７１Ｂ同士の間に位置するｑ軸上においてラジアル方向に延伸し、隣接する磁石７１Ａ，７１Ｂの位置保持を行なうブリッジ部７２Ａを有する。As shown in Figure 11, the motor 11 includes a rotor 66 and a stator 67. The rotor 66 of the motor 11 includes a plurality of permanent magnets 71 and an iron core (rotor core) 70. The stator 67 includes an iron core (stator core) 73 and a coil winding 74. As shown in Figure 12, the iron core 70 extends in the radial direction on the q-axis located between adjacent magnets 71A, 71B among the plurality of permanent magnets 71, and has a bridge portion 72A that holds the position of the adjacent magnets 71A, 71B.

埋め込み磁石型の永久磁石モータ（ＩＰＭＳＭ：Interior Permanent Magnet Synchronous Motor）は、磁石の飛散防止構造が容易であるため、圧縮機モータの構成形態として広く採用されている。Interior permanent magnet synchronous motors (IPMSMs) are widely used as a compressor motor configuration because it is easy to create a structure that prevents magnets from scattering.

一般に、圧縮機の最大回転速度は、最大定格能力を発揮する回転速度に対応する運転周波数（ｆnom）で規定される。実施の形態１では出力制御モードの制御指令値を固定値（Ｐmax）として説明したが、除霜時の負荷トルクが小さい条件下では、最大周波数ｆnomを超える運転周波数となるように制御すれば、除霜性能の向上が実現される。In general, the maximum rotation speed of a compressor is specified by the operating frequency (fnom) corresponding to the rotation speed at which the maximum rated capacity is exerted. In the first embodiment, the control command value of the output control mode is described as a fixed value (Pmax), but under conditions where the load torque during defrosting is small, if the operating frequency is controlled to exceed the maximum frequency fnom, the defrosting performance can be improved.

ＩＰＭＳＭは、磁石端部のロータコア（図１２のブリッジ部７２Ａ）を薄肉とすることによって、ロータ内での漏れ磁束が低減し高出力かつ高効率となるが、一方で遠心力に対する応力が低下する。実施の形態１，２で説明した軽負荷かつ高速運転となる制御はＩＰＭＳＭにおいて特に有効であることを説明しておく。磁石端部のｑ軸近傍は、効率面での要請によりコアを最も薄肉とせざるを得ない。この磁石端部のｑ軸近傍の強度にＩＰＭＳＭのロータコアの機械的強度は依存する。以下、ｑ軸近傍部に回転中にかかる応力を下式（５）～（７）および図１２に示す。
Ｆ2＝Ｆr2＋Ｆt2 …（５）
Ｆr＝Ｍω2 …（６）
Ｆt＝ｋ１×ＴL …（７）
ここで、Ｆrは遠心力、Ｆtはコアにかかる周方向の応力、Ｍはコア外周部慣性モーメント、ωは角速度、ｋ１は比例係数、ＴLは負荷トルク、Ｆはブリッジ部にかかる応力を示す。従来ブリッジ部の応力は遠心力に耐えうるように設計されてきたが、図１２のブリッジ部７２Ａの幅はモータの高出力化を図る中で周方向の幅がより細くなるように設計されている。その結果、円周方向の応力との合成力Ｆが設計指標となるべきであることがわかった。これが式（５）の関係を導出するに至った経緯である。 In the IPMSM, by thinning the rotor core at the magnet end (bridge portion 72A in FIG. 12), leakage flux in the rotor is reduced, resulting in high output and high efficiency, but on the other hand, stress against centrifugal force is reduced. It should be noted that the control for light-load and high-speed operation described in the first and second embodiments is particularly effective in the IPMSM. The core must be made thinnest near the q-axis at the magnet end due to requirements in terms of efficiency. The mechanical strength of the rotor core of the IPMSM depends on the strength of this portion near the q-axis at the magnet end. The stress acting on the portion near the q-axis during rotation is shown below in Equations (5) to (7) and in FIG. 12.
F2 = Fr2 + Ft2 ... (5)
Fr = Mω2 ... (6)
Ft = k1 × T L ... (7)
Here, Fr is centrifugal force, Ft is circumferential stress applied to the core, M is the moment of inertia of the outer periphery of the core, ω is angular velocity, k1 is a proportionality coefficient, T L is load torque, and F is stress applied to the bridge portion. Conventionally, the stress of the bridge portion has been designed to withstand centrifugal force, but the width of the bridge portion 72A in FIG. 12 is designed to be narrower in the circumferential direction in order to increase the output of the motor. As a result, it was found that the combined force F with the circumferential stress should be the design index. This is how the relationship in equation (5) was derived.

応力Ｆには、ロータの機械的強度に基づき機器固有の最大値Ｆmaxが存在する。ここにＦ＝Ｆmaxの条件を考えると、角速度ωと負荷トルクＴLとの関係式（５）～（７）から、負荷トルクＴLが小さい場合は角速度ωを大きくとることが可能であることがわかる。そこで最大定格トルクをＴLmaxとし、ＴL＝ＴLmax、応力Ｆ＝Ｆmax条件での角速度、すなわち定格負荷時の角速度を最大角速度ωnomと定義する。圧縮機のモータの回転速度とブリッジ部の応力の関係図を図１３に示す。 The stress F has a maximum value Fmax specific to the equipment based on the mechanical strength of the rotor. If we consider the condition of F = Fmax, it can be seen from the relational expressions (5) to (7) between the angular velocity ω and the load torque T L that it is possible to make the angular velocity ω large when the load torque T L is small. Therefore, the maximum rated torque is defined as T L max, and the angular velocity under the condition of T L = T L max and stress F = Fmax, i.e., the angular velocity at the rated load, is defined as the maximum angular velocity ωnom. A diagram showing the relationship between the rotational speed of the compressor motor and the stress in the bridge section is shown in Figure 13.

一方、圧縮機では負荷トルクＴLは冷媒ガス圧力の関数であり、圧力が低いほど負荷トルクは小さい。この場合、すなわち除霜時の負荷トルクをＴLdef、最大角速度をωdefと定義する。まずＴLmax＞ＴLdefが成立し、さらにはトルク減少分だけ周方向の応力Ｆｔは減少する。式（５）～（７）から、応力Ｆｔが減少する分、遠心力方向の応力Ｆｒを大きくしても全体の応力Ｆは変化しないようにすることができる。 On the other hand, in the compressor, the load torque T L is a function of the refrigerant gas pressure, and the lower the pressure, the smaller the load torque. In this case, the load torque during defrosting is defined as T L def, and the maximum angular velocity is defined as ωdef. First, T L max > T L def is established, and the circumferential stress Ft is reduced by the amount of torque reduction. From equations (5) to (7), it is possible to prevent the overall stress F from changing even if the centrifugal stress Fr is increased by the amount of stress Ft reduced.

すなわち、除霜運転時はその出力トルクが定格より小さくなることを利用して、トルクロータコア強度を上げることなく上限周波数を拡大することができる。実施の形態１，２では、負荷トルクが小さくなる運転状態である除霜運転時に高速運転を行なうため、ロータコアへの応力が過度に増加しないことは明らかである。すなわち、実施の形態３では、高速化により除霜時間を短時間としつつ、かつ遠心力増加による破壊に対する強度面の負担の少ない圧縮機を提供することが可能となる。That is, by utilizing the fact that the output torque during defrosting operation is smaller than the rated torque, the upper limit frequency can be expanded without increasing the torque rotor core strength. In the first and second embodiments, high-speed operation is performed during defrosting operation, which is an operating state in which the load torque is small, so it is clear that the stress on the rotor core does not increase excessively. That is, in the third embodiment, it is possible to provide a compressor that shortens the defrosting time by increasing the speed, while also reducing the burden on the strength side against destruction due to increased centrifugal force.

実施の形態４．
除霜時には、室外熱交換器２で冷却され液化した冷媒が圧縮機まで到達する現象（以下液バックと称する）が発生する恐れがある。液バックは圧縮機内部の潤滑油を発泡させて潤滑不良を生じる要因となるが、実施の形態１～３のように除霜時に高速運転を行なう場合には、液バックがさらに起きやすくなることが懸念される。以下、液バックへの対処法について図１４に基づき説明する。 Embodiment 4.
During defrosting, there is a risk of a phenomenon (hereinafter referred to as liquid back) occurring in which the refrigerant that has been cooled and liquefied in the outdoor heat exchanger 2 reaches the compressor. Liquid backflow causes the lubricating oil inside the compressor to foam, resulting in poor lubrication. However, when high-speed operation is performed during defrosting as in the first to third embodiments, there is concern that liquid backflow may occur more easily. Below, a method for dealing with liquid backflow will be described with reference to FIG. 14.

図１４は、インバータの出力する周波数と電圧および電流との関係を示す図である。図１４において実線は出力電圧を示し、一点鎖線は電流を示す。ここで最大定格周波数をｆmax、出力電圧の最大値をＶmax、最大効率で動作できる最大周波数をｆnomで表わす。最大周波数ｆnomを超えた周波数に相当する回転速度でモータを運転する場合は、一般に弱め励磁運転とするが、省エネルギーの観点から効率よく運転することが一般的であるため、電圧は最大値Ｖmaxを維持して運転する。すなわち電圧、電流は、図１４に示すＶａ，Ｉａでモータが運転される。 Figure 14 shows the relationship between the frequency and the voltage and current output by the inverter. In Figure 14, the solid line indicates the output voltage, and the dashed line indicates the current. Here, the maximum rated frequency is represented by fmax, the maximum value of the output voltage is represented by Vmax, and the maximum frequency at which the motor can operate with maximum efficiency is represented by fnom. When operating a motor at a rotational speed equivalent to a frequency that exceeds the maximum frequency fnom, it is generally operated in weakened excitation mode, but since efficient operation is common from the perspective of energy conservation, the voltage is operated while maintaining the maximum value Vmax. In other words, the motor is operated with voltage and current at Va and Ia as shown in Figure 14.

ここで、より高い周波数（ｆmax＋Δｆ）に相当する回転速度でモータを運転することを考えると、特に問題ない限り電圧は最大値Ｖmaxを維持した運転を行なうことが通例となる。しかしながら、除霜運転では液バックによる機械的損傷のリスクを低下する必要があるため、実施の形態４ではあえて最大値Ｖmaxよりも低い電圧（Ｖmax－ΔＶ）をインバータに出力させる。こうすることで電流はＩｂからＩｃへと増加し、電流増加に伴ってモータは発熱する。これにより圧縮機の圧縮機構に流入する冷媒を加熱できるため、液バックに対する耐力を改善することが可能となる。 Now, when considering operating the motor at a rotational speed equivalent to a higher frequency (fmax + Δf), it is customary to operate the motor with the voltage maintained at the maximum value Vmax unless there are particular problems. However, in defrosting operation, it is necessary to reduce the risk of mechanical damage due to liquid backflow, so in embodiment 4, a voltage (Vmax - ΔV) lower than the maximum value Vmax is deliberately output to the inverter. In this way, the current increases from Ib to Ic, and the motor generates heat as the current increases. This allows the refrigerant flowing into the compression mechanism of the compressor to be heated, making it possible to improve resistance to liquid backflow.

図１５は、実施の形態４に適用される速度制御部５２の構成を示す図である。実施の形態３では、図１５に示す速度制御部５２が、図４または図１０における速度制御部５２として用いられる。速度制御部５２は、ｑ軸電流指令演算部１１０と、ｄ軸電流指令演算部１１１と、電圧指令演算部１１２と、位相演算部１１３と、減算器１１４～１１６とを備える。制御装置１５は、圧縮機吐出温度Ｔｄと運転モードＭＯＤＥとに基づき加熱制御のＯＮ／ＯＦＦを制御する加熱判断部１１７を備える。ＨＥＡＴは、制御装置１５内の加熱判断部１１７から与えられる加熱制御信号を示す。 Figure 15 is a diagram showing the configuration of the speed control unit 52 applied to embodiment 4. In embodiment 3, the speed control unit 52 shown in Figure 15 is used as the speed control unit 52 in Figure 4 or Figure 10. The speed control unit 52 includes a q-axis current command calculation unit 110, a d-axis current command calculation unit 111, a voltage command calculation unit 112, a phase calculation unit 113, and subtractors 114 to 116. The control device 15 includes a heating determination unit 117 that controls ON/OFF of heating control based on the compressor discharge temperature Td and the operation mode MODE. HEAT indicates a heating control signal provided from the heating determination unit 117 in the control device 15.

加熱判断部１１７は、圧縮機吐出温度Ｔｄと運転モードＭＯＤＥとを監視する。運転モードが出力制御モードでかつ吐出温度Ｔｄが判定温度以下の場合は、圧縮機を加熱する必要が有りと判断され、加熱判断部１１７は、加熱制御信号をＯＮに設定する。それ以外の場合は、加熱判断部１１７は、加熱制御信号をＯＦＦに設定する。The heating judgment unit 117 monitors the compressor discharge temperature Td and the operation mode MODE. If the operation mode is the output control mode and the discharge temperature Td is equal to or lower than the judgment temperature, it is determined that the compressor needs to be heated, and the heating judgment unit 117 sets the heating control signal to ON. In other cases, the heating judgment unit 117 sets the heating control signal to OFF.

ｄ軸電流指令演算部は外部より与えられる加熱制御信号ＨＥＡＴがＯＦＦの場合は、通常のｄ軸電流制御に従ってｄ軸電流指令Ｉｄ＊を出力する。この場合、下式（８）、（９）によってｄ軸電流指令Ｉｄ＊が定められる。
Ｖ＜Ｖmaxの場合
Ｉｄ＊＝０ …（８）
Ｖ＝Ｖmaxの場合 When the external heating control signal HEAT is OFF, the d-axis current command calculation unit outputs the d-axis current command Id* according to normal d-axis current control. In this case, the d-axis current command Id* is determined by the following equations (8) and (9).
If V<Vmax, Id*=0 (8)
When V = Vmax

Figure 0007479560000003
Figure 0007479560000003

ここで、Ｒは、相抵抗、Ｌｄは、ｄ軸インダクタンス、Ｌｑはｑ軸インダクタンス、Φｆは誘起電圧定数、ωは電気角速度、Ｉｄ＊はｄ軸電流指令、Ｉｑ＊はｑ軸電流指令をそれぞれ示す。Here, R is the phase resistance, Ld is the d-axis inductance, Lq is the q-axis inductance, Φf is the induced voltage constant, ω is the electrical angular velocity, Id* is the d-axis current command, and Iq* is the q-axis current command.

一方、加熱制御信号ＨＥＡＴがＯＮの場合は、下式（１０）に従いＩｄ＊が定められる。 On the other hand, when the heating control signal HEAT is ON, Id* is determined according to the following equation (10).

Figure 0007479560000004
Figure 0007479560000004

ここで、Ｉmaxは、最大電流定格を示す。
なお、最大電流定格値Ｉmaxは、減磁電流限界により定まるモータに固有の値である。すなわち、電流はモータが許容できる最大の電流値である最大電流定格値Ｉmaxで制御される。これにより、モータの損失は増加し、発熱を増加させることができる。なお、式（１０）ではＩｄ＊は負の値としたが、これはインバータの電圧上限ではｄ軸電流指令は増加できないことを考慮しているためであり、インバータの電圧上限が十分高い場合は正の値を用いても加熱は可能である。 Here, Imax denotes the maximum current rating.
The maximum rated current value Imax is a value specific to the motor that is determined by the demagnetization current limit. In other words, the current is controlled at the maximum rated current value Imax, which is the maximum current value that the motor can tolerate. This increases the motor loss and can increase heat generation. In addition, Id* is a negative value in equation (10), but this is because it is considered that the d-axis current command cannot be increased at the inverter voltage upper limit. If the inverter voltage upper limit is sufficiently high, heating is possible even if a positive value is used.

なお、上記においては電流限界を減磁電流限界で定まるものとしたが、インバータの電流定格またはモータの脱調限界が減磁電流限界を下回る場合はこれらを上限として設定しモータを制御しても良い。 In the above, the current limit is determined by the demagnetization current limit, but if the inverter current rating or motor detuning limit is lower than the demagnetization current limit, these may be set as upper limits to control the motor.

本開示に係る冷凍サイクル装置によれば、圧縮機の周波数を上昇させる制御を行なうことにより、冷媒回路内での圧損および圧縮機の機械損、鉄損および銅損がそれぞれ増加し、冷媒温度ないし冷媒圧力の上昇が促進される。このため、室外熱交換器における除霜運転を早期に完了させ、且つ、除霜運転後、室内熱交換器において暖房能力が低下した状態の時間を短縮させることができる。According to the refrigeration cycle device of the present disclosure, by controlling the compressor frequency to increase, the pressure loss in the refrigerant circuit and the mechanical loss, iron loss, and copper loss of the compressor increase, promoting an increase in the refrigerant temperature or refrigerant pressure. This allows the defrosting operation of the outdoor heat exchanger to be completed early, and the time during which the heating capacity of the indoor heat exchanger is reduced after the defrosting operation can be shortened.

また、除霜時間短縮は、暖房運転時のユーザの冷風感の解消のみならず、平均的な暖房能力の改善に効果がある。 In addition, shortening the defrosting time not only eliminates the feeling of cold air that users experience during heating operation, but also has the effect of improving the average heating capacity.

（まとめ）
最後に、本実施の形態について、再び図面を参照して総括する。図１に示す本実施の形態の冷凍サイクル装置１００は、冷媒回路１０５と、インバータ２０とを備える。冷媒回路１０５は、圧縮機１、室外熱交換器２、絞り装置３、室内熱交換器４、および、四方弁５を含み、冷媒が循環するように構成される。インバータ２０は、圧縮機１を可変速制御するように構成される。冷媒回路１０５は、四方弁５の切り替えによって図２に示すように圧縮機１から吐出された冷媒が室外熱交換器２に導入される除霜運転を行なうことが可能なように構成される。圧縮機１は、圧縮機構部１２と、圧縮機構部１２を駆動するモータ１１とを含む。インバータ２０は、運転モードとして、指令値に対応する回転速度に近づくようにモータ１１を制御する速度制御モードと、モータ１１に流れる電流を検出してモータ１１の出力が目標値に近づくようにモータ１１の回転速度を制御する出力制御モードとを有する。 (summary)
Finally, the present embodiment will be summarized with reference to the drawings again. The refrigeration cycle device 100 of the present embodiment shown in FIG. 1 includes a refrigerant circuit 105 and an inverter 20. The refrigerant circuit 105 includes a compressor 1, an outdoor heat exchanger 2, a throttling device 3, an indoor heat exchanger 4, and a four-way valve 5, and is configured to circulate a refrigerant. The inverter 20 is configured to perform variable speed control of the compressor 1. The refrigerant circuit 105 is configured to perform a defrosting operation in which the refrigerant discharged from the compressor 1 is introduced into the outdoor heat exchanger 2 by switching the four-way valve 5 as shown in FIG. 2. The compressor 1 includes a compression mechanism 12 and a motor 11 that drives the compression mechanism 12. The inverter 20 has, as operation modes, a speed control mode in which the motor 11 is controlled to approach a rotation speed corresponding to a command value, and an output control mode in which the current flowing through the motor 11 is detected and the rotation speed of the motor 11 is controlled to approach a target value.

このような構成とすることによって、四方弁５の切り替えによって変化する冷媒状態に応じてインバータ２０の運転モードを速度制御モードと出力制御モードとで使い分けることが可能となる。このため、短時間に冷媒状態が変化する場合でも自動的に回転速度の追従が可能で、能力向上が可能な冷凍サイクル装置が提供できる。 This configuration makes it possible to switch between the speed control mode and the output control mode of the inverter 20 in response to the refrigerant state that changes as a result of switching the four-way valve 5. This allows the rotation speed to automatically follow changes in the refrigerant state in a short period of time, providing a refrigeration cycle device that can improve capacity.

インバータ２０は、除霜運転において、出力制御モードを用いて動作することが可能に構成される。これにより、ヒートポンプの弱点である除霜時間を短縮できる冷凍サイクル装置が提供できる。The inverter 20 is configured to operate using the output control mode during defrosting operation. This provides a refrigeration cycle device that can shorten the defrosting time, which is a weakness of heat pumps.

図１０に示した例では、出力制御モードは、外部から与えられる指令値ω＊１が示す値が、インバータ２０の直流電圧とモータ１１の特性値とモータ１１の電流とによって定まる回転速度上限値ωｍａｘ以上になった場合に使用される。したがって、外部から与えられる指令値ω＊１のみで出力制御モードが適用されるため、インタフェースの変更点が少なく実現性において優れた冷凍サイクル装置が提供できる。 10, the output control mode is used when the value indicated by the command value ω* 1 given from the outside becomes equal to or greater than the upper limit value ωmax of the rotation speed determined by the DC voltage of the inverter 20, the characteristic value of the motor 11, and the current of the motor 11. Therefore, since the output control mode is applied only by the command value ω* 1 given from the outside, a refrigeration cycle device with excellent feasibility and few changes to the interface can be provided.

図８に示すように、運転モードは、除霜運転において（Ｓ１でＹＥＳ）、除霜開始時には速度制御モードに設定され（Ｓ５）、除霜開始から一定時間が経過した後に（Ｓ２でＹＥＳ）、速度制御モードから出力制御モードに切り替えられる（Ｓ４）。As shown in FIG. 8, during defrosting operation (YES in S1), the operating mode is set to speed control mode when defrosting starts (S5), and after a certain time has elapsed since the start of defrosting (YES in S2), the operating mode is switched from speed control mode to output control mode (S4).

図１に示す冷凍サイクル装置１００は、圧縮機１が吐出する冷媒の吐出温度Ｔｄを計測する温度センサ３０をさらに備える。図８に示すように、運転モードは、圧縮機１の吐出温度Ｔｄが判定値より高い場合には（Ｓ３でＮＯ）、速度制御モードに設定され（Ｓ５）、圧縮機１の吐出温度Ｔｄが判定値より低い場合には（Ｓ３でＹＥＳ）、出力制御モードに設定される（Ｓ４）。The refrigeration cycle device 100 shown in Fig. 1 further includes a temperature sensor 30 that measures the discharge temperature Td of the refrigerant discharged by the compressor 1. As shown in Fig. 8, the operation mode is set to the speed control mode (S5) when the discharge temperature Td of the compressor 1 is higher than the judgment value (NO in S3), and is set to the output control mode (S4) when the discharge temperature Td of the compressor 1 is lower than the judgment value (YES in S3).

図１１に示すように、モータ１１の回転子６６は、複数の永久磁石７１と鉄心７０とを含む。図１２に示すように、鉄心７０は、複数の永久磁石７１のうち隣接する磁石７１Ａ，７１Ｂ同士の間に位置するｑ軸上においてラジアル方向に延伸し、隣接する磁石７１Ａ，７１Ｂの位置保持を行なうブリッジ部７２Ａを有する。このような構成とすることによって、高回転化に伴うモータ剛性への影響が小さく、実現性において優れたモータとインバータとの組み合わせとなる冷凍サイクル装置が提供できる。As shown in Figure 11, the rotor 66 of the motor 11 includes a plurality of permanent magnets 71 and an iron core 70. As shown in Figure 12, the iron core 70 extends in the radial direction on the q-axis between adjacent magnets 71A, 71B among the plurality of permanent magnets 71, and has a bridge portion 72A that holds the position of the adjacent magnets 71A, 71B. This configuration makes it possible to provide a refrigeration cycle device that is a combination of a motor and an inverter that is highly feasible and has little effect on the motor rigidity due to high speed rotation.

図１５に示すように、インバータ２０は、モータ１１の電流の振幅と位相を制御するｄ軸電流指令演算部１１１を有する。ｄ軸電流指令演算部１１１は、出力制御モード中は、モータ１１の電流が最大定格値Ｉmaxになるように電流指令値Ｉｄ＊を制御する。このような構成とすることによって、高回転化に伴う液バックの懸念をモータの発熱量増加により解消するため、より信頼性の高い冷凍サイクル装置が提供できる。 As shown in Figure 15, the inverter 20 has a d-axis current command calculation unit 111 that controls the amplitude and phase of the current of the motor 11. During the output control mode, the d-axis current command calculation unit 111 controls the current command value Id* so that the current of the motor 11 becomes the maximum rated value Imax. With this configuration, the concern of liquid backflow due to high speed rotation is eliminated by increasing the heat generation of the motor, and a more reliable refrigeration cycle device can be provided.

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。The embodiments disclosed herein should be considered to be illustrative and not restrictive in all respects. The scope of the present disclosure is indicated by the claims, not by the description of the embodiments above, and is intended to include all modifications within the meaning and scope of the claims.

１ 圧縮機、１ａ 吐出管、１ｂ 吸入管、２ 室外熱交換器、４ 室内熱交換器、３ 絞り装置、５ 四方弁、６ アキュムレータ、１１ モータ、１１ａ，７４ 巻線、１１ｂ，７０ 鉄心、１２ 圧縮機構部、１３ 筐体、１５ 制御装置、２０，２０Ａ インバータ、２１ 出力制御部、２２ モード判断部、２３ 冷凍サイクル制御部、３０ 温度センサ、４０ 電力変換部、４１，４１Ａ 制御回路、４２ａ，４２ｂ 電流センサ、５０ ｄｑ変換部、５１ 速度推定部、５２ 速度制御部、５５ ｄｑ逆変換部、６１ セレクタ、６６ 回転子、６７ 固定子、７１ 永久磁石、７１Ａ，７１Ｂ 磁石、７２Ａ ブリッジ部、１００ 冷凍サイクル装置、１０１，１０２ 延長配管、１０３ 室外機、１０４ 室内機、１０５ 冷媒回路、１１０，１１１ 軸電流指令演算部、１１２ 電圧指令演算部、１１３ 位相演算部、１２０ 最小値選択部、１２１ 速度上限演算部、１５２，４１２ メモリ。1 Compressor, 1a Discharge pipe, 1b Suction pipe, 2 Outdoor heat exchanger, 4 Indoor heat exchanger, 3 Throttle device, 5 Four-way valve, 6 Accumulator, 11 Motor, 11a, 74 Winding, 11b, 70 Iron core, 12 Compression mechanism, 13 Housing, 15 Control device, 20, 20A Inverter, 21 Output control unit, 22 Mode determination unit, 23 Refrigeration cycle control unit, 30 Temperature sensor, 40 Power conversion unit, 41, 41A Control circuit, 42a, 42b Current sensor, 50 dq conversion unit, 51 Speed estimation unit, 52 Speed control unit, 55 dq inverse conversion unit, 61 Selector, 66 Rotor, 67 Stator, 71 Permanent magnet, 71A, 71B Magnet, 72A Bridge unit, 100 Refrigeration cycle device, 101, 102 Extension pipe, 103 Outdoor unit, 104 Indoor unit, 105 Refrigerant circuit, 110, 111 Axial current command calculation section, 112 Voltage command calculation section, 113 Phase calculation section, 120 Minimum value selection section, 121 Speed upper limit calculation section, 152, 412 Memory.

Claims (6)

圧縮機、室外熱交換器、絞り装置、室内熱交換器、および、四方弁を含み、冷媒が循環するように構成された冷媒回路と、
前記圧縮機を可変速制御するインバータとを備え、
前記冷媒回路は、前記四方弁の切り替えによって前記圧縮機から吐出された冷媒が前記室外熱交換器に導入される除霜運転を行なうことが可能なように構成され、
前記圧縮機は、圧縮機構部と、前記圧縮機構部を駆動するモータとを含み、
前記インバータは、運転モードとして、指令値に対応する回転速度に近づくように前記モータを制御する速度制御モードと、前記モータに流れる電流を検出して前記モータの出力が目標値に近づくように前記モータの回転速度を制御する出力制御モードとを有し、
前記インバータは、前記除霜運転において、前記出力制御モードを用いて動作することが可能に構成され、
前記出力制御モードは、外部から与えられる指令値が示す値が、前記インバータの直流電圧と前記モータの特性値と前記モータの電流とによって定まる回転速度上限値以上になった場合に選択される、冷凍サイクル装置。 a refrigerant circuit including a compressor, an outdoor heat exchanger, a throttling device, an indoor heat exchanger, and a four-way valve, the refrigerant being circulated;
an inverter that variably controls the speed of the compressor,
The refrigerant circuit is configured to be able to perform a defrosting operation in which the refrigerant discharged from the compressor is introduced into the outdoor heat exchanger by switching the four-way valve,
The compressor includes a compression mechanism and a motor that drives the compression mechanism.
the inverter has, as operation modes, a speed control mode in which the motor is controlled so as to approach a rotation speed corresponding to a command value, and an output control mode in which a current flowing through the motor is detected and the rotation speed of the motor is controlled so that an output of the motor approaches a target value;
The inverter is configured to be able to operate using the output control mode in the defrosting operation,
The output control mode is selected when an externally applied command value indicates a value equal to or greater than an upper rotation speed limit determined by a DC voltage of the inverter, a characteristic value of the motor, and a current of the motor. 圧縮機、室外熱交換器、絞り装置、室内熱交換器、および、四方弁を含み、冷媒が循環するように構成された冷媒回路と、
前記圧縮機を可変速制御するインバータとを備え、
前記冷媒回路は、前記四方弁の切り替えによって前記圧縮機から吐出された冷媒が前記室外熱交換器に導入される除霜運転を行なうことが可能なように構成され、
前記圧縮機は、圧縮機構部と、前記圧縮機構部を駆動するモータとを含み、
前記インバータは、運転モードとして、指令値に対応する回転速度に近づくように前記モータを制御する速度制御モードと、前記モータに流れる電流を検出して前記モータの出力が目標値に近づくように前記モータの回転速度を制御する出力制御モードとを有し、
前記インバータは、前記除霜運転において、前記出力制御モードを用いて動作することが可能に構成され、
前記運転モードとして、前記除霜運転において、除霜開始時には前記速度制御モードが選択され、除霜開始から一定時間が経過した後に、前記速度制御モードから前記出力制御モードに切り替えられる、冷凍サイクル装置。 a refrigerant circuit including a compressor, an outdoor heat exchanger, a throttling device, an indoor heat exchanger, and a four-way valve, the refrigerant being circulated;
an inverter that variably controls the speed of the compressor,
The refrigerant circuit is configured to be able to perform a defrosting operation in which the refrigerant discharged from the compressor is introduced into the outdoor heat exchanger by switching the four-way valve,
The compressor includes a compression mechanism and a motor that drives the compression mechanism.
the inverter has, as operation modes, a speed control mode in which the motor is controlled so as to approach a rotation speed corresponding to a command value, and an output control mode in which a current flowing through the motor is detected and the rotation speed of the motor is controlled so that an output of the motor approaches a target value;
The inverter is configured to be able to operate using the output control mode in the defrosting operation,
In the defrosting operation, as the operation mode, the speed control mode is selected at the start of defrosting , and after a certain time has elapsed from the start of defrosting, the speed control mode is switched to the output control mode. 圧縮機、室外熱交換器、絞り装置、室内熱交換器、および、四方弁を含み、冷媒が循環するように構成された冷媒回路と、
前記圧縮機を可変速制御するインバータとを備え、
前記冷媒回路は、前記四方弁の切り替えによって前記圧縮機から吐出された冷媒が前記室外熱交換器に導入される除霜運転を行なうことが可能なように構成され、
前記圧縮機は、圧縮機構部と、前記圧縮機構部を駆動するモータとを含み、
前記インバータは、運転モードとして、指令値に対応する回転速度に近づくように前記モータを制御する速度制御モードと、前記モータに流れる電流を検出して前記モータの出力が目標値に近づくように前記モータの回転速度を制御する出力制御モードとを有し、
前記インバータは、前記除霜運転において、前記出力制御モードを用いて動作することが可能に構成され、
前記圧縮機が吐出する冷媒の吐出温度を計測する温度センサをさらに備え、
前記運転モードとして、前記吐出温度が判定値より高い場合には前記速度制御モードが選択され、前記吐出温度が前記判定値より低い場合には前記出力制御モードが選択される、冷凍サイクル装置。 a refrigerant circuit including a compressor, an outdoor heat exchanger, a throttling device, an indoor heat exchanger, and a four-way valve, the refrigerant being circulated;
an inverter that variably controls the speed of the compressor,
The refrigerant circuit is configured to be able to perform a defrosting operation in which the refrigerant discharged from the compressor is introduced into the outdoor heat exchanger by switching the four-way valve,
The compressor includes a compression mechanism and a motor that drives the compression mechanism.
the inverter has, as operation modes, a speed control mode in which the motor is controlled so as to approach a rotation speed corresponding to a command value, and an output control mode in which a current flowing through the motor is detected and the rotation speed of the motor is controlled so that an output of the motor approaches a target value;
The inverter is configured to be able to operate using the output control mode in the defrosting operation,
The compressor further includes a temperature sensor for measuring a discharge temperature of the refrigerant discharged from the compressor.
The refrigeration cycle apparatus, wherein, as the operation mode, the speed control mode is selected when the discharge temperature is higher than a judgment value, and the output control mode is selected when the discharge temperature is lower than the judgment value. 圧縮機、室外熱交換器、絞り装置、室内熱交換器、および、四方弁を含み、冷媒が循環するように構成された冷媒回路と、
前記圧縮機を可変速制御するインバータとを備え、
前記冷媒回路は、前記四方弁の切り替えによって前記圧縮機から吐出された冷媒が前記室外熱交換器に導入される除霜運転を行なうことが可能なように構成され、
前記圧縮機は、圧縮機構部と、前記圧縮機構部を駆動するモータとを含み、
前記インバータは、運転モードとして、指令値に対応する回転速度に近づくように前記モータを制御する速度制御モードと、前記モータに流れる電流を検出して前記モータの出力が目標値に近づくように前記モータの回転速度を制御する出力制御モードとを有し、
前記インバータは、前記除霜運転において、前記出力制御モードを用いて動作することが可能に構成され、
前記インバータは、前記出力制御モードにおいてｑ軸電流を検出し、前記圧縮機の負荷トルクの低下を認識し、前記モータの速度指令値を以下の式（２）に基づき増加させる、冷凍サイクル装置、
ω＊２＝Ｐ＊／Ｉｑ／ｋ …（２）
ただし、式（２）において、ω＊２は、モータの速度指令値を示し、
Ｐ＊は、モータの出力の上限値を示し、
Ｉｑは、ｑ軸電流を示し、
ｋは、定数を示す。 a refrigerant circuit including a compressor, an outdoor heat exchanger, a throttling device, an indoor heat exchanger, and a four-way valve, the refrigerant being circulated;
an inverter that variably controls the speed of the compressor,
The refrigerant circuit is configured to be able to perform a defrosting operation in which the refrigerant discharged from the compressor is introduced into the outdoor heat exchanger by switching the four-way valve,
The compressor includes a compression mechanism and a motor that drives the compression mechanism.
the inverter has, as operation modes, a speed control mode in which the motor is controlled so as to approach a rotation speed corresponding to a command value, and an output control mode in which a current flowing through the motor is detected and the rotation speed of the motor is controlled so that an output of the motor approaches a target value;
The inverter is configured to be able to operate using the output control mode in the defrosting operation,
the inverter detects a q-axis current in the output control mode, recognizes a decrease in the load torque of the compressor , and increases a speed command value of the motor based on the following equation (2):
ω* 2 = P*/Iq/k ... (2)
In the formula (2), ω* 2 indicates a speed command value of the motor,
P* indicates the upper limit of the motor output,
Iq indicates the q-axis current,
k denotes a constant. 前記モータの回転子は、複数の永久磁石と鉄心とを含み、
前記鉄心は、前記複数の永久磁石のうち隣接する磁石同士の間に位置するｑ軸上においてラジアル方向に延伸し前記隣接する磁石の位置保持を行なうブリッジ部を有する、請求項１～４のいずれか１項に記載の冷凍サイクル装置。 The rotor of the motor includes a plurality of permanent magnets and an iron core.
The refrigeration cycle device according to any one of claims 1 to 4 , wherein the iron core has a bridge portion extending in a radial direction on the q axis located between adjacent magnets among the plurality of permanent magnets and holding the adjacent magnets in position. 前記インバータは、前記モータの電流の振幅と位相を制御するｄ軸電流指令演算部を有し、
前記ｄ軸電流指令演算部は、前記出力制御モード中は、前記モータの電流が最大定格値になるように電流指令値を制御する、請求項１～５のいずれか１項に記載の冷凍サイクル装置。 The inverter has a d-axis current command calculation unit that controls the amplitude and phase of a current of the motor,
The refrigeration cycle apparatus according to any one of claims 1 to 5, wherein the d-axis current command calculation unit controls a current command value during the output control mode so that a current of the motor becomes a maximum rated value.
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