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.
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
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.
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。
<Configuration of refrigeration cycle device>
Fig. 1 is a circuit configuration diagram of a
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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-
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
<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
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
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
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
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
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
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
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
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。
In the first embodiment, an example is shown in which the output control mode and the speed control mode are switched by the
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
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
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
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。
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
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 (
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
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。
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
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
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
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
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
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).
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
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
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
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
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
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
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
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)
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.
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.
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.
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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