WO2019229914A1 - 室外機及び冷凍サイクル装置 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to an outdoor unit and a refrigeration cycle apparatus including the same.
- a technique for driving a plurality of motors with a single inverter is used. Thereby, even when the load is concentrated on a specific motor, the current supplied to each motor can be easily controlled, and each motor can be driven stably (for example, Patent Document 1). ).
- the drive of each fan can be controlled by one inverter by attaching the fan to each motor. That is, the airflow generated by each fan can be controlled by one inverter.
- the present invention has been made to solve the above-described problems, and aims to improve the heat exchange efficiency on the second fan side of the heat exchanger.
- the outdoor unit of the present invention is An outdoor unit for a refrigeration cycle apparatus, At least one heat exchanger; A first motor having a first rotor and a first fan that rotates with the first rotor; A second motor having a second rotor and a second fan that rotates with the second rotor; A first conductor electrically connected to the first motor; A second conducting wire electrically connected to the second motor; An inverter for applying a voltage to each of the first motor and the second motor through the first conductor and the second conductor; A connection switching unit that is electrically connected to the second conducting wire and switches on and off the voltage applied to the second motor; A control unit for controlling the inverter and the connection switching unit, The inverter is disposed closer to the first motor than to the second motor.
- the heat exchange efficiency on the second fan side of the heat exchanger can be improved.
- FIG. 1 It is a figure which shows the motor drive device which concerns on Embodiment 1 of this invention. It is a functional block diagram which shows the structure of a control part.
- A is a figure which shows the example of a phase estimated value, a lead phase angle, and an applied voltage phase
- (b) is a figure which shows the example of the voltage command value calculated
- (c) These are figures which show the example of a PWM signal. It is a graph which shows the relationship between a current advance angle and a magnet torque, the relationship between a current advance angle and a reluctance torque, and the relationship between a current advance angle and a combined torque. It is a figure which shows schematically the internal structure of the outdoor unit which concerns on Embodiment 2.
- FIG. It is a figure which shows roughly another example of the internal structure of an outdoor unit. It is a figure which shows roughly another example of the internal structure of an outdoor unit. It is a figure which shows an example of the flow of the airflow in an outdoor unit when the 2nd motor has stopped. It is a figure which shows another example of the flow of the airflow in an outdoor unit when the 1st motor and the 2nd motor are driving. It is a figure which shows another example of the internal structure of an outdoor unit. It is a figure which shows another example of the internal structure of an outdoor unit. It is a figure which shows the direction of the electric current which flows into a 1st conducting wire, and the direction of the electric current which flows into a 2nd conducting wire in a core. It is a figure which shows an example of a structure of the refrigeration cycle apparatus which concerns on Embodiment 3.
- FIG. It is a Mollier diagram about the state of the refrigerant
- FIG. FIG. 1 is a diagram showing a motor drive device 50 according to Embodiment 1 of the present invention.
- the motor driving device 50 is for driving the first motor 41 and the second motor 42.
- the first motor 41 and the second motor 42 are, for example, permanent magnet synchronous motors.
- the first motor 41 and the second motor 42 have permanent magnets, and the rotor of the first motor 41 and the rotor of the second motor 42 are each provided with a permanent magnet.
- the motor driving device 50 includes a rectifier 2, a smoothing unit 3, an inverter 4, an inverter current detection unit 5, a motor current detection unit 6, an input voltage detection unit 7, a connection switching unit 8, and a control unit 10. Is provided.
- the rectifier 2 rectifies AC power from the AC power source 1 to generate DC power.
- the smoothing unit 3 is composed of a capacitor or the like, smoothes the DC power from the rectifier 2 and supplies it to the inverter 4.
- the AC power supply 1 is single-phase in the example of FIG. 1, but may be a three-phase power supply. If the AC power supply 1 is three-phase, a three-phase rectifier is also used as the rectifier 2.
- an aluminum electrolytic capacitor having a large electrostatic capacity is often used as the capacitor of the smoothing unit 3, but a film capacitor having a long life may be used. Furthermore, a harmonic current of the current flowing in the AC power supply 1 may be suppressed by using a capacitor having a small capacitance.
- a reactor (not shown) may be inserted between the AC power source 1 and the smoothing unit 3 in order to suppress harmonic current or improve the power factor.
- the inverter 4 receives the voltage of the smoothing unit 3 and outputs three-phase AC power having a variable frequency and voltage value.
- a first motor 41 and a second motor 42 are connected in parallel to the output of the inverter 4.
- the connection switching unit 8 includes a single opening / closing unit 9 in the example shown in FIG.
- the opening / closing part 9 can connect or disconnect the second motor 42 and the inverter 4, and can switch the number of motors operated simultaneously by opening / closing the opening / closing part 9.
- the inverter 4 is configured by at least one of a semiconductor switching element and a free-wheeling diode, for example.
- a semiconductor switching element constituting the inverter 4 an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) or a MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) is often used.
- a parasitic diode of the semiconductor switching element may be used as the freewheeling diode.
- MOSFET it is possible to realize a function similar to that of a freewheeling diode by turning on the MOSFET at a reflux timing.
- the material constituting the semiconductor switching element is not limited to silicon Si, and silicon carbide (SiC), gallium nitride (GaN), gallium oxide (Ga 2 O 3 ), diamond, etc., which are wide band gap semiconductors, can be used. In addition, by using a wide band gap semiconductor, it is possible to realize low loss and high speed switching.
- the material constituting the free-wheeling diode is not limited to silicon Si, and silicon carbide (SiC), gallium nitride (GaN), gallium oxide (Ga 2 O 3 ), diamond, and the like, which are wide band gap semiconductors, may be used. It is possible to achieve low loss and high speed switching by using a wide band gap semiconductor.
- an electromagnetic contactor such as a mechanical relay or a contactor may be used instead of the semiconductor switching element. In short, anything having a similar function may be used.
- the opening / closing part 9 is provided between the second motor 42 and the inverter 4, but the opening / closing part 9 may be provided between the first motor 41 and the inverter 4.
- the connection switching unit 8 may have two opening / closing units. In this case, one opening / closing part may be provided between the first motor 41 and the inverter 4, and the other opening / closing part may be provided between the second motor 42 and the inverter 4. When two opening / closing parts are used, the connection switching part 8 is configured by the two opening / closing parts.
- connection switching unit 8 is configured by a plurality of opening / closing units.
- the inverter current detection unit 5 detects the current flowing through the inverter 4. For example, the inverter current detector 5, on the basis of the resistance R u to each of the three switching elements of the lower arm of inverter 4 connected in series, R v, the voltage across V Ru of R w, V Rv, the V Rw, The currents (inverter currents) i u_all , i v_all , i w_all of the respective phases of the inverter 4 are obtained .
- the motor current detection unit 6 detects the current of the first motor 41.
- the motor current detection unit 6 includes three current transformers that detect three phase currents (phase currents) i u_m , i v_m , and i w_m , respectively.
- the input voltage detector 7 detects the input voltage (DC bus voltage) V dc of the inverter 4.
- the control unit 10 operates the inverter 4 based on the current value detected by the inverter current detection unit 5, the current value detected by the motor current detection unit 6, and the voltage value detected by the input voltage detection unit 7. Signal for output.
- the inverter current detection unit 5 detects the current of each phase of the inverter 4 by three resistors connected in series to the switching element of the lower arm of the inverter 4, but instead, The current of each phase of the inverter 4 may be detected by a resistor connected between the common connection point of the switching elements of the lower arm and the negative electrode of the smoothing unit 3.
- a motor current detection unit that detects the current of the second motor may be provided in the motor driving device 50.
- a Hall element may be used instead of using a current transformer, and a configuration in which the current is calculated from the voltage across the resistor may be used.
- a current transformer, a Hall element, or the like may be used instead of the configuration for calculating the current from the voltage across the resistor.
- the control unit 10 can be realized by a processing circuit.
- the processing circuit may be configured with dedicated hardware, may be configured with software, or may be configured with a combination of hardware and software.
- the control unit 10 includes a microcomputer including a CPU (Central Processing Unit), a DSP (Digital Signal Processor), and the like.
- the control unit 10 may include a memory as a computer-readable recording medium in addition to the CPU. In this case, the software can be stored in this memory as a program.
- FIG. 2 is a functional block diagram showing the configuration of the control unit 10.
- the control unit 10 includes an operation command unit 101, a subtraction unit 102, coordinate conversion units 103 and 104, a first motor speed estimation unit 105, a second motor speed estimation unit 106, integration units 107 and 108, The voltage command generation unit 109, the pulsation compensation control unit 110, the coordinate conversion unit 111, and the PWM signal generation unit 112 are included.
- the operation command unit 101 generates and outputs a motor rotation speed command value ⁇ m * .
- the operation command unit 101 also generates and outputs a switching control signal Sw for controlling the connection switching unit 8.
- the subtractor 102 subtracts the phase currents i u_m , i v_m , i w_m of the first motor 41 from the phase currents i u_all , iv_all , i w_all of the inverter 4 detected by the inverter current detector 5.
- the phase currents i u — sl , i v — sl , i w — sl of the second motor 42 are obtained .
- the coordinate conversion unit 103 uses the phase estimation value (magnetic pole position estimation value) ⁇ m of the first motor 41, which will be described later, to convert the phase currents i u_m , i v_m , i w_m of the first motor 41 into a stationary three-phase coordinate system. Is converted to a rotating two-phase coordinate system to obtain dq-axis currents i d_m and i q_m of the first motor 41.
- phase estimation value magnetic pole position estimation value
- Coordinate conversion unit 104 a second phase estimate of the motor 42 (magnetic pole position estimation value) the phase current i U_sl the second motor 42 with ⁇ sl, i v_sl, stationary three-phase coordinate system i W_sl below Are converted to a rotating two-phase coordinate system to obtain the dq-axis currents i d_sl and i q_sl of the second motor 42.
- the first motor speed estimation unit 105 obtains the estimated rotational speed value ⁇ m of the first motor 41 based on the dq-axis currents i d_m , i q_m and dq-axis voltage command values v d * , v q * described later. .
- the second motor speed estimator 106 determines the rotational speed estimated value ⁇ of the second motor 42 based on the dq-axis currents i d_sl and i q_sl and dq-axis voltage command values v d * and v q * to be described later. Find sl .
- the integrating unit 107 obtains the estimated phase value ⁇ m of the first motor 41 by integrating the estimated rotational speed value ⁇ m of the first motor 41.
- the integrating unit 108 obtains the phase estimation value ⁇ sl of the second motor 42 by integrating the rotation speed estimation value ⁇ sl of the second motor 42.
- the method shown in Japanese Patent No. 4672236 can be used, but any method can be used as long as the rotational speed and the phase can be estimated. Also good. Further, a method of directly detecting the rotation speed or phase may be used.
- the voltage command generation unit 109 is based on the dq-axis currents i d_m , i q_m of the first motor 41, the estimated rotational speed value ⁇ m of the first motor 41, and a pulsation compensation current command value i sl * described later. Then, dq axis voltage command values v d * and v q * are calculated.
- the coordinate conversion unit 111 obtains the applied voltage phase ⁇ v from the phase estimation value ⁇ m of the first motor 41 and the dq axis voltage command values v d * and v q *, and based on the applied voltage phase ⁇ v ,
- the dq-axis voltage command values v d * , v q * are coordinate-transformed from the rotating two-phase coordinate system to the stationary three-phase coordinate system, and the voltage command values v u * , v v * , v w on the stationary three-phase coordinate system are converted. * Ask for.
- FIG. 3A is a diagram illustrating an example of the phase estimation value ⁇ m , the advance phase angle ⁇ f , and the applied voltage phase ⁇ v .
- FIG. 3B is a diagram illustrating an example of voltage command values v u * , v v * , and v w * obtained by the coordinate conversion unit 111.
- FIG. 3C is a diagram illustrating an example of the PWM signals UP, VP, WP, UN, VN, and WN.
- the PWM signal generator 112 generates the PWM signals UP, VP, WP, UN, VN, WN shown in FIG. 3C from the input voltage V dc and the voltage command values v u * , v v * , v w * . Is generated.
- the PWM signals UP, VP, WP, UN, VN, WN are supplied to the inverter 4 and used for controlling the switching elements.
- the inverter 4 is provided with a drive circuit (not shown) that generates drive signals for driving the switching elements of the corresponding arms based on the PWM signals UP, VP, WP, UN, VN, and WN.
- the control unit 10 outputs an AC voltage having a variable frequency and voltage value from the inverter 4 by controlling on / off of the switching element of the inverter 4 based on the PWM signals UP, VP, WP, UN, VN, and WN. Let Thereby, the control unit 10 can control the inverter 4 such that the AC voltage is applied to the first motor 41 and the second motor 42.
- the voltage command values v u * , v v * , and v w * are sine waves in the example shown in FIG. 3B, but the voltage command values may be superimposed with a third harmonic. As long as it is possible to drive the first motor 41 and the second motor 42, any waveform may be used.
- the voltage command generation unit 109 is configured to generate a voltage command based only on the dq-axis currents i d_m , i q_m and the estimated rotational speed ⁇ m of the first motor 41, the first motor 41 While properly controlled, the second motor 42 only operates in response to the voltage command value generated for the first motor 41 and is not directly controlled.
- the first motor 41 and the second motor 42 operate in a state where there is an error in the phase estimation value ⁇ m and the phase estimation value ⁇ sl, and the error appears particularly remarkably in a low speed region.
- an error occurs, current pulsation of the second motor 42 occurs, and there is a risk of loss deterioration due to out-of-step of the second motor 42 and heat generation due to excessive current. Further, the circuit is interrupted in response to the excessive current, the motor is stopped, and the load may not be driven.
- the pulsation compensation controller 110 is provided to solve such a problem, and the q-axis current i q_sl of the second motor 42, the phase estimation value ⁇ m of the first motor 41, and the second The pulsation compensation current command value i sl * for suppressing the current pulsation of the second motor 42 is output using the estimated phase value ⁇ sl of the motor 42.
- the pulsation compensation current command value i sl * is calculated from the phase estimation value ⁇ m of the first motor 41 and the phase estimation value ⁇ sl of the second motor 42 by the first motor 41 and the second motor 42.
- the phase relationship is determined, and based on the determination result, it is determined to suppress the pulsation of the q-axis current i q_sl corresponding to the torque current of the second motor 42.
- the voltage command generation unit 109 performs a proportional integration operation on the deviation between the rotation speed command value ⁇ m * of the first motor 41 from the operation command unit 101 and the rotation speed estimation value ⁇ m of the first motor 41.
- the q-axis current command value I q_m * of the first motor 41 is obtained.
- the d-axis current of the first motor 41 is an exciting current component, and by changing the value, the current phase is controlled, and the first motor 41 is driven with a strong magnetic flux or a weak magnetic flux. Is possible.
- the current phase is controlled by reflecting the pulsation compensation current command value i sl * described above in the d-axis current command value I d_m * of the first motor 41, and thereby the pulsation is controlled. It is possible to reduce.
- the voltage command generation unit 109 calculates the dq axis voltage based on the dq axis current command values I d_m * and I q_m * obtained as described above and the dq axis currents i d_m and i q_m obtained by the coordinate conversion unit 103.
- the command values v d * and v q * are obtained.
- proportional-integral calculation is performed on the deviation between the d-axis current command value I d_m * and the d-axis current i d_m to obtain the d-axis voltage command value v d *
- the q-axis current command value I q_m * and the q-axis is obtained by performing a proportional integral operation on the deviation from the current i q — m .
- the voltage command generation unit 109 and the pulsation compensation control unit 110 may have any configuration as long as the same function can be realized.
- the first motor 41 and the second motor 42 can be driven by a single inverter 4 so that the second motor 42 does not pulsate. .
- FIG. 4 is a graph showing the relationship between the current advance angle ⁇ and the magnet torque, the relationship between the current advance angle ⁇ and the reluctance torque, and the relationship between the current advance angle ⁇ and the combined torque.
- the embedded magnet synchronous motor generates reluctance torque due to the difference between the d-axis inductance and the q-axis inductance in addition to the magnet torque generated by the magnet.
- the relationship between the current advance angle ⁇ and the magnet torque and the reluctance torque is, for example, as shown in FIG. 4, and the combined torque becomes maximum at a certain angle between 0 [deg] and 90 [deg].
- the current advance angle ⁇ is the direction of the counter electromotive force, that is, the phase angle of the current with reference to the + q axis, and the q axis current is constant in the range of 0 [deg] to 90 [deg]. If so, the current advance angle ⁇ is increased by increasing the absolute value of the d-axis current.
- FIG. FIG. 5 is a diagram schematically showing the internal structure of the outdoor unit 100 according to the second embodiment.
- the outdoor unit 100 is an outdoor unit for a refrigeration cycle apparatus.
- the outdoor unit 100 is used with an indoor unit in a refrigeration cycle apparatus.
- the outdoor unit 100 may have the motor drive device 50 described in the first embodiment. Thereby, the outdoor unit 100 can obtain the advantages of the motor drive device 50 described in the first embodiment.
- the first motor 41, the second motor 42, the inverter 4, the connection switching unit 8, and the control unit 10 are included in the motor driving device 50 according to the first embodiment. Indicated.
- the outdoor unit 100 includes a first motor 41, a second motor 42, at least one heat exchanger (for example, heat exchangers 43a and 43b), a first conductor 44a, and a second conductor 44b.
- the outdoor unit 100 further includes a substrate 46 and a partition plate 47.
- the inverter 4, the connection switching unit 8, and the control unit 10 are attached to the substrate 46.
- FIG. 6 is a diagram schematically illustrating another example of the internal structure of the outdoor unit 100. As shown in FIG. 6, the outdoor unit 100 may not have the partition plate 47.
- the housing 45 is divided into a first housing 45a and a second housing 45b.
- the first housing 45a and the second housing 45b may be separated or may be integrated with each other.
- the first housing 45a covers the first motor 41, the heat exchanger 43a, and the inverter 4. In the example shown in FIG. 5, the first housing 45 a covers the substrate 46. Therefore, in the example illustrated in FIG. 5, the first housing 45 a also covers the connection switching unit 8 and the control unit 10.
- the second housing 45b covers the second motor 42 and the heat exchanger 43b.
- the housing 45 has at least one first suction port 451a, at least one second suction port 451b, at least one first discharge port 452a, and at least one second discharge port 452b. .
- the first housing 45a has at least one first inlet 451a and at least one first outlet 452a
- the second housing 45b has at least one second outlet.
- a unit including the first motor 41 is referred to as a first unit 141, and a unit including the second motor 42 is referred to. This is called a second unit 142.
- the first unit 141 includes a first housing 45a, a first motor 41, a heat exchanger 43a, a first conductor 44a, an inverter 4, and a connection switching unit. 8 and the control unit 10, and the second unit 142 includes a second housing 45b, a second motor 42, and a heat exchanger 43b.
- the partition plate 47 When the outdoor unit 100 is separated into the first unit 141 and the second unit 142, the partition plate 47 is a boundary between the first unit 141 and the second unit 142. However, the partition plate 47 may be a component of the first unit 141 or a component of the second unit 142. As shown in FIG. 6, the partition plate 47 may not be provided in the outdoor unit 100.
- the first motor 41 has a first fan 41a and a first rotor 41b. Further, the first motor 41 has a shaft fixed to the first rotor 41b, and this shaft is also fixed to the first fan 41a.
- the first rotor 41b has a permanent magnet.
- the first motor 41 is driven, the first fan 41a rotates together with the first rotor 41b. Thereby, the 1st fan 41a produces
- the second motor 42 has a second fan 42a and a second rotor 42b. Further, the second motor 42 has a shaft fixed to the second rotor 42b, and this shaft is also fixed to the second fan 42a.
- the second rotor 42b has a permanent magnet.
- the second motor 42 is driven, the second fan 42a rotates together with the second rotor 42b. Thereby, the 2nd fan 42a produces
- the first conductive wire 44 a is electrically connected to the first motor 41 and the inverter 4.
- the second conducting wire 44 b is electrically connected to the second motor 42 and the connection switching unit 8.
- a hole 47a is formed in the partition plate 47, and the second conductor 44b is connected to the second motor 42 and the connection switching unit 8 through the hole 47a.
- the first conducting wire 44a is shorter than the second conducting wire 44b, but the length of the first conducting wire 44a may be the same as the second conducting wire 44b.
- connection switching unit 8 is electrically connected to the second conducting wire 44b, the inverter 4, and the control unit 10. Specifically, the connection switching unit 8 is disposed between the inverter 4 and the second motor 42. The connection switching unit 8 switches on / off the voltage applied from the inverter 4 to the second motor 42 in accordance with an instruction from the control unit 10.
- the connection switching unit 8 is made of, for example, a wide band gap semiconductor. Thereby, low loss and high speed switching can be realized.
- connection switching unit 8 may be configured with an electromagnetic contactor. Also in this case, it is possible to realize low loss and high speed switching.
- FIG. 7 is a diagram schematically showing still another example of the internal structure of the outdoor unit 100.
- the “at least one heat exchanger” in the outdoor unit 100 may be one heat exchanger or two or more heat exchangers.
- the heat exchangers 43a and 43b are integrated with each other.
- the heat exchanger 43a is on the first fan 41a side of the heat exchanger
- the heat exchanger 43b is on the second fan 42a side of the heat exchanger.
- the first fan 41a side of the heat exchanger is also referred to as “first unit 141 side of heat exchanger” or “first side of heat exchanger”
- the second fan 42a side of the heat exchanger is referred to as “heat exchange”.
- second unit 142 side or “second side of heat exchanger”.
- At least one heat exchanger exchanges heat with the refrigerant.
- the heat exchanger 43a exchanges heat with the refrigerant
- the heat exchanger 43b also exchanges heat with the refrigerant.
- the inverter 4 can drive a plurality of motors.
- the inverter 4 can apply voltages to the first motor 41 and the second motor 42 through the first conductor 44a and the second conductor 44b, respectively. That is, the inverter 4 can drive the first motor 41 and the second motor 42.
- the inverter 4 can drive the three or more motors.
- the inverter 4 is disposed closer to the first motor 41 than the second motor 42. As long as the inverter 4 is closer to the first motor 41 than the second motor 42, the arrangement of the inverter 4 is not limited to the present embodiment.
- control unit 10 controls the inverter 4 and the connection switching unit 8.
- the control unit 10 is disposed closer to the first motor 41 than the second motor 42.
- a device including the inverter 4 and the control unit 10 is also referred to as a “motor control device”.
- the motor control device is disposed closer to the first motor 41 than the second motor 42.
- the substrate 46 is disposed closer to the first motor 41 than the second motor 42. Therefore, the connection switching unit 8 is also arranged closer to the first motor 41 than the second motor 42.
- FIG. 8 is a diagram illustrating an example of the flow of airflow in the outdoor unit 100 when the second motor 42 is stopped.
- a motor driven by the control unit 10 among a plurality of motors is called a master motor or a main motor, and a motor stopped by the control unit 10 is called a slave motor or a sub motor. .
- the control unit 10 controls the inverter 4 and the connection switching unit 8 to drive the first motor 41 and stop the second motor 42.
- the second fan 42a stops.
- the first fan 41a rotates and an air flow A1 is generated in the first unit 141. Specifically, air flows into the first unit 141 from the first suction port 451a, and is discharged to the outside of the outdoor unit 100 (specifically, the first unit 141) from the first discharge port 452a. Is done.
- the route through which the airflow A1 passes is the first route P1.
- the airflow A1 flows from the lower side to the upper side in the first unit 141. Therefore, in the example shown in FIG. 8, the first path P ⁇ b> 1 extends from the lower side to the upper side in the first unit 141. That is, the first path P1 passes through the inverter 4 and the heat exchanger 43a. It is desirable that the first path P1 passes through the control unit 10 in addition to the inverter 4 and the heat exchanger 43a.
- Airflow A1 passes through inverter 4 and heat exchanger 43a. Thereby, the inverter 4 and the heat exchanger 43a are cooled.
- FIG. 9 is a diagram illustrating another example of the flow of airflow in the outdoor unit 100 when the first motor 41 and the second motor 42 are driven.
- the first motor 41 and the second motor 42 are driven.
- the control unit 10 controls the inverter 4 and the connection switching unit 8 to control the first motor 41 and the second motor.
- the motor 42 is driven.
- the first fan 41a rotates and an air flow A1 is generated in the first unit 141. Specifically, air flows into the first unit 141 from the first suction port 451a, and is discharged to the outside of the outdoor unit 100 (specifically, the first unit 141) from the first discharge port 452a. Is done.
- the second fan 42a rotates and an airflow A2 is generated in the second unit 142. Specifically, air flows into the second unit 142 from the second suction port 451b and is discharged from the second discharge port 452b to the outside of the outdoor unit 100 (specifically, the second unit 142). Is done.
- the route through which the airflow A2 passes is the second route P2.
- the airflow A ⁇ b> 2 flows from the lower side to the upper side in the second unit 142. Therefore, in the example illustrated in FIG. 9, the second path P ⁇ b> 2 extends from the lower side to the upper side in the second unit 142.
- Airflow A1 passes through inverter 4 and heat exchanger 43a. Thereby, the inverter 4 and the heat exchanger 43a are cooled.
- the airflow A2 passes through the heat exchanger 43b. Thereby, the heat exchanger 43b is cooled.
- the inverter 4 is arranged closer to the first motor 41 than the second motor 42. Specifically, the inverter 4 is in the first path P1, and the inverter 4 is not in the second path P2.
- the second unit 142 side of the heat exchanger (in this embodiment, the heat exchanger 43 b) Less susceptible to heat. Therefore, even when the second motor 42 is stopped, the heat exchange efficiency on the second unit 142 side (in this embodiment, the heat exchanger 43b) of the heat exchanger is prevented from being lowered. be able to.
- the heat exchange efficiency on the second unit 142 side of the heat exchanger in this embodiment, the heat exchanger 43b
- the heat exchange efficiency on the second unit 142 side of the heat exchanger (in this embodiment, the heat exchanger 43b) can be improved as compared with the conventional technique.
- the control unit 10 is disposed closer to the first motor 41 than the second motor 42. Specifically, the control unit 10 is in the first path P1, and the control unit 10 is not in the second path P2. In this case, the airflow A1 passes through the control unit 10 and the heat exchanger 43a. Since the heat of the control unit 10 is mainly released into the first unit 141, the second unit 142 side of the heat exchanger (in this embodiment, the heat exchanger 43 b) is the heat from the control unit 10. It is hard to be affected by. Therefore, even when the second motor 42 is stopped, the heat exchange efficiency on the second unit 142 side (in this embodiment, the heat exchanger 43b) of the heat exchanger is prevented from being lowered. be able to. As a result, the heat exchange efficiency on the second unit 142 side of the heat exchanger (in this embodiment, the heat exchanger 43b) can be improved as compared with the conventional technique.
- the substrate 46 be disposed closer to the first motor 41 than the second motor 42.
- the airflow A1 passes through the substrate 46 and the heat exchanger 43a. Since heat from the substrate 46 is mainly released into the first unit 141, the second unit 142 side of the heat exchanger (in this embodiment, the heat exchanger 43 b) takes heat from the substrate 46. Not easily affected. Therefore, even when the second motor 42 is stopped, the heat exchange efficiency on the second unit 142 side (in this embodiment, the heat exchanger 43b) of the heat exchanger is prevented from being lowered. be able to.
- the heat exchange efficiency on the second unit 142 side of the heat exchanger (in this embodiment, the heat exchanger 43b) can be improved as compared with the conventional technique.
- the substrate 46 is not disposed in the second unit 142 but is disposed in the first unit 141, whereby the second unit 142 side of the heat exchanger (this embodiment). Then, the heat exchange efficiency of the heat exchanger 43b) can be further improved.
- the outdoor unit 100 even when the second motor 42 is stopped, the inside of the outdoor unit 100 can be efficiently cooled, and as a result, The heat exchange efficiency of the heat exchanger, in particular, the second unit 142 side of the heat exchanger (in this embodiment, the heat exchanger 43b) can be improved.
- FIG. 10 is a diagram illustrating still another example of the internal structure of the outdoor unit 100.
- the inverter 4 is arranged closer to the first motor 41 than to the second motor 42.
- the length of the 1st conducting wire 44a can be made shorter than the 2nd conducting wire 44b.
- the noise current passing through the first conductor 44a may be superimposed on the signal current passing through the second conductor 44b.
- the signal current flowing through the second conducting wire 44b is affected by noise from the first conducting wire 44a.
- the noise current passing through the second conductor 44b may be superimposed on the signal current passing through the first conductor 44a.
- the signal current flowing through the first conducting wire 44a is affected by noise from the second conducting wire 44b.
- the outdoor unit 100 includes a core 48 that reduces noise current.
- the core 48 is, for example, a ferrite core.
- the core 48 is also referred to as a noise filter.
- the core 48 is attached to the second conductor 44b. Therefore, the core 48 reduces the noise current flowing through the second conducting wire 44b. Thereby, even when the 1st conducting wire 44a is shorter than the 2nd conducting wire 44b, the noise from the 2nd conducting wire 44b can be reduced.
- the core 48 may be attached to the first conductive wire 44a. In this case, noise from the first conducting wire 44a can be reduced. Thereby, appropriate control of the 1st motor 41 and the 2nd motor 42 is attained.
- FIG. 11 is a diagram illustrating still another example of the internal structure of the outdoor unit 100.
- FIG. 12 is a diagram showing the direction of the current I1 flowing through the first conducting wire 44a and the direction of the current I2 flowing through the second conducting wire 44b in the core 48. As shown in FIG.
- the length of the first conducting wire 44a is the same as that of the second conducting wire 44b, and the current flowing through the first conducting wire 44a (specifically, the signal current) is the second conducting wire. It is synchronized with the current flowing through 44b (specifically, the signal current).
- the same current is supplied from the inverter 4 to the first conducting wire 44a and the second conducting wire 44b. That is, the first motor 41 and the second motor 42 are operated synchronously.
- the signal current flowing through the first conducting wire 44a may be affected by noise from the second conducting wire 44b
- the signal current flowing through the second conducting wire 44b may be affected by noise from the first conducting wire 44a. May be affected.
- the outdoor unit 100 includes a core 48 that reduces noise current.
- the core 48 is attached to the first conducting wire 44a and the second conducting wire 44b.
- the core 48 has the first current I1 flowing in the first conductive wire 44a and the current I2 flowing in the second conductive wire 44b in opposite directions.
- the first conductor 44a and the second conductor 44b are attached.
- the current I1 includes a signal current and a noise current.
- the current I2 includes a signal current and a noise current.
- the currents I1 and I2 are opposite to each other, and the current (specifically, the signal current) flowing through the first conductor 44a is the current (specifically, the signal current) flowing through the second conductor 44b.
- the magnetic flux generated by the current I1 and the magnetic flux generated by the current I2 cancel each other.
- the noise from the 1st conducting wire 44a and the noise from the 2nd conducting wire 44b cancel each other.
- the influence of noise on the first conductive wire 44a and the second conductive wire 44b can be reduced.
- appropriate control of the 1st motor 41 and the 2nd motor 42 is attained.
- FIG. A refrigeration cycle apparatus 800 according to Embodiment 3 will be described.
- the refrigeration cycle apparatus 800 is also referred to as a refrigeration cycle application device.
- FIG. 13 is a diagram illustrating an example of a configuration of a refrigeration cycle apparatus 800 according to Embodiment 3.
- the refrigeration cycle apparatus 800 includes a heat pump apparatus 900.
- some components of heat pump apparatus 900 form outdoor unit 800a of refrigeration cycle apparatus 800.
- the refrigeration cycle apparatus 800 includes an indoor unit (not shown) in addition to the outdoor unit 800a.
- the outdoor unit 100 described in Embodiment 2 can be applied to the outdoor unit 800a.
- the refrigeration cycle apparatus 800 can obtain the advantages of the outdoor unit 100 described in the second embodiment.
- the heat exchanger 907 corresponds to the heat exchangers 43a and 43b of the outdoor unit 100 according to the second embodiment
- the fans 910a and 910b are the first of the outdoor unit 100 according to the second embodiment. This corresponds to the fan 41a and the second fan 42a.
- FIG. 14 is a Mollier diagram of the refrigerant state of the heat pump apparatus 900 shown in FIG.
- the horizontal axis represents specific enthalpy and the vertical axis represents refrigerant pressure.
- An example of the circuit configuration of the heat pump apparatus 900 will be described.
- a compressor 901, a heat exchanger 902, an expansion mechanism 903, a receiver 904, an internal heat exchanger 905, an expansion mechanism 906, and a heat exchanger 907 are sequentially connected by piping, Is provided with a main refrigerant circuit 908 that circulates.
- a four-way valve 909 is provided on the discharge side of the compressor 901 so that the refrigerant circulation direction can be switched.
- the outdoor unit 800a of the refrigeration cycle apparatus 800 includes a compressor 901, an expansion mechanism 903, a receiver 904, an internal heat exchanger 905, an expansion mechanism 906, a heat exchanger 907, and a four-way valve 909 of the heat pump apparatus 900. And an expansion mechanism 911, a fan 910a, and a fan 910b.
- the configuration of the outdoor unit 800a is not limited to the present embodiment.
- the heat exchanger 907 has a first part 907a and a second part 907b, to which a valve (not shown) is connected, and the flow of the refrigerant is controlled according to the load of the heat pump device 900. For example, when the load of the heat pump device 900 is relatively large, the refrigerant flows through both the first portion 907a and the second portion 907b, and when the load of the heat pump device 900 is relatively small, the first portion 907a. And only one of the 2nd part 907b, for example, a refrigerant
- coolant is poured only into the 1st part 907a.
- fans 910a and 910b are provided in the vicinity thereof in correspondence with the respective portions.
- Fans 910a and 910b are each driven by a driving force of a separate motor.
- the fan 910a is the first fan 41a of the first motor 41 described in the first or second embodiment
- the fan 910b is the second of the second motor 42 described in the first or second embodiment. Fan 42a.
- the heat pump apparatus 900 includes an injection circuit 912 that connects a connection point between the receiver 904 and the internal heat exchanger 905 to an injection pipe of the compressor 901 by piping.
- An expansion mechanism 911 and an internal heat exchanger 905 are sequentially connected to the injection circuit 912.
- a water circuit 913 through which water circulates is connected to the heat exchanger 902.
- the water circuit 913 is connected to a device that uses water such as a water heater, a radiator, a radiator such as floor heating.
- the heat pump device 900 during the heating operation will be described.
- the four-way valve 909 is set in the solid line direction.
- the heating operation includes not only heating used for air conditioning but also heating of water for hot water supply.
- the gas-phase refrigerant (point 1 in FIG. 14) that has become high-temperature and high-pressure in the compressor 901 is discharged from the compressor 901, and is heat-exchanged and liquefied in a heat exchanger 902 that is a condenser and a radiator (FIG. 14). Point 2). At this time, the water circulating in the water circuit 913 is warmed by the heat radiated from the refrigerant and used for heating, hot water supply, and the like.
- the liquid-phase refrigerant liquefied by the heat exchanger 902 is decompressed by the expansion mechanism 903 and becomes a gas-liquid two-phase state (point 3 in FIG. 14).
- the refrigerant in the gas-liquid two-phase state by the expansion mechanism 903 is heat-exchanged with the refrigerant sucked into the compressor 901 by the receiver 904, cooled, and liquefied (point 4 in FIG. 14).
- the liquid phase refrigerant liquefied by the receiver 904 branches and flows into the main refrigerant circuit 908 and the injection circuit 912.
- the liquid-phase refrigerant flowing through the main refrigerant circuit 908 is heat-exchanged by the internal heat exchanger 905 with the refrigerant flowing through the injection circuit 912 that has been decompressed by the expansion mechanism 911 and is in a gas-liquid two-phase state, and further cooled (FIG. 14). Point 5).
- the liquid-phase refrigerant cooled by the internal heat exchanger 905 is decompressed by the expansion mechanism 906 and becomes a gas-liquid two-phase state (point 6 in FIG. 14).
- the refrigerant that has been in the gas-liquid two-phase state by the expansion mechanism 906 is heat-exchanged with the outside air by the heat exchanger 907 serving as an evaporator and heated (point 7 in FIG. 14).
- the refrigerant heated by the heat exchanger 907 is further heated by the receiver 904 (point 8 in FIG. 14) and sucked into the compressor 901.
- the refrigerant flowing through the injection circuit 912 is decompressed by the expansion mechanism 911 (point 9 in FIG. 14) and is heat-exchanged by the internal heat exchanger 905 (point 10 in FIG. 14).
- the gas-liquid two-phase refrigerant (injection refrigerant) heat-exchanged by the internal heat exchanger 905 flows into the compressor 901 from the injection pipe of the compressor 901 in the gas-liquid two-phase state.
- the refrigerant sucked from the main refrigerant circuit 908 (point 8 in FIG. 14) is compressed and heated to an intermediate pressure (point 11 in FIG. 14).
- the refrigerant that has been compressed and heated to the intermediate pressure joins the injection refrigerant (point 10 in FIG. 14), and the temperature drops (point 12 in FIG. 14).
- coolant (point 12 of FIG. 14) in which temperature fell is further compressed and heated, becomes high temperature high pressure, and is discharged (point 1 of FIG. 14).
- the opening of the expansion mechanism 911 is fully closed. That is, when performing the injection operation, the opening degree of the expansion mechanism 911 is larger than a certain value, but when not performing the injection operation, the opening degree of the expansion mechanism 911 is made smaller than the above certain value. . As a result, the refrigerant does not flow into the injection pipe of the compressor 901.
- the opening degree of the expansion mechanism 911 is electronically controlled by a control unit configured by a microcomputer or the like.
- the four-way valve 909 is set in a broken line direction.
- This cooling operation includes not only cooling used in air conditioning but also cooling of water, freezing of food, and the like.
- the gas-phase refrigerant (point 1 in FIG. 14) that has become high-temperature and high-pressure in the compressor 901 is discharged from the compressor 901 and is heat-exchanged and liquefied in a heat exchanger 907 that is a condenser and a radiator (FIG. 14).
- Point 2 The liquid-phase refrigerant liquefied by the heat exchanger 907 is decompressed by the expansion mechanism 906 and becomes a gas-liquid two-phase state (point 3 in FIG. 14).
- the refrigerant in the gas-liquid two-phase state by the expansion mechanism 906 is heat-exchanged by the internal heat exchanger 905, cooled and liquefied (point 4 in FIG. 14).
- the refrigerant that has become a gas-liquid two-phase state by the expansion mechanism 906 and the liquid-phase refrigerant that has been liquefied by the internal heat exchanger 905 have been decompressed by the expansion mechanism 911 and have become a gas-liquid two-phase state.
- Heat is exchanged with the refrigerant (point 9 in FIG. 14).
- the liquid refrigerant (point 4 in FIG. 14) exchanged by the internal heat exchanger 905 flows into the main refrigerant circuit 908 and the injection circuit 912.
- the liquid-phase refrigerant flowing through the main refrigerant circuit 908 is heat-exchanged with the refrigerant sucked into the compressor 901 by the receiver 904 and further cooled (point 5 in FIG. 14).
- the liquid-phase refrigerant cooled by the receiver 904 is decompressed by the expansion mechanism 903 and becomes a gas-liquid two-phase state (point 6 in FIG. 14).
- the refrigerant in the gas-liquid two-phase state by the expansion mechanism 903 is heat-exchanged and heated by the heat exchanger 902 serving as an evaporator (point 7 in FIG. 14).
- the water circulating in the water circuit 913 is cooled and used for cooling, cooling, freezing and the like.
- the refrigerant heated by the heat exchanger 902 is further heated by the receiver 904 (point 8 in FIG. 14) and sucked into the compressor 901.
- the refrigerant flowing through the injection circuit 912 is decompressed by the expansion mechanism 911 (point 9 in FIG. 14), and is heat-exchanged by the internal heat exchanger 905 (point 10 in FIG. 14).
- the gas-liquid two-phase refrigerant (injection refrigerant) heat-exchanged by the internal heat exchanger 905 flows from the injection pipe of the compressor 901 in the gas-liquid two-phase state.
- the compression operation in the compressor 901 is the same as in the heating operation.
- the opening of the expansion mechanism 911 is fully closed so that the refrigerant does not flow into the injection pipe of the compressor 901, as in the heating operation.
- the heat exchanger 902 has been described as a heat exchanger such as a plate heat exchanger that exchanges heat between the refrigerant and the water circulating in the water circuit 913.
- the heat exchanger 902 is not limited to this, and may exchange heat between the refrigerant and the air.
- the water circuit 913 may be a circuit in which other fluid circulates instead of a circuit in which water circulates.
- the heat exchanger 907 has the first part 907a and the second part 907b, but instead or in addition, the heat exchanger 902 may have two parts.
- the heat exchanger 902 exchanges heat between the refrigerant and the air
- each of the above two parts has a fan, and these fans are driven by a separate motor driving force. There is also.
- the compressor 901 has a first part (first compression mechanism) and a second part. You may have a part (2nd compression mechanism). In that case, when the load of the heat pump device 900 is relatively large, both the first portion and the second portion perform the compression operation, and when the load of the heat pump device 900 is relatively small, the first portion and the second portion. Only one of these parts, for example, only the first part, is controlled to perform the compression operation.
- the first part and the second part of the compressor 901 are provided with separate motors for driving them.
- the first motor 41 and the second motor 42 described in the first or second embodiment are used for driving the first portion and the second portion, respectively.
- At least one of the heat exchangers 902 and 907 has two parts and two fans are provided for at least one of the heat exchangers 902 and 907 has been described. May have three or more portions.
- at least one of the heat exchangers 902 and 907 may have a plurality of parts, and a fan may be provided corresponding to each part.
- a plurality of motors can be driven by a single inverter 4 as described in the first or second embodiment.
- the compressor 901 may have three or more parts.
- the compressor 901 may have a plurality of parts, and a motor may be provided for each part.
- a plurality of motors can be driven by a single inverter 4 as described in the first or second embodiment.
- the heat pump device 900 described in the third embodiment may be combined with the motor driving device 50 described in the first embodiment.
- a plurality of motors can be driven using one inverter 4, and the heat pump device 900 and the refrigeration cycle device 800 can be reduced in cost and size and weight.
- the size of the heat exchanger can be increased by the size of the motor driving device 50, which further increases the heat exchange efficiency. It is also possible to increase the efficiency.
- the number of motors driven by the inverter 4 can be adjusted by operating the open / close sections (9, 9-1 to 9-4), for example, when the load is relatively small, Only a part of the motors, for example, the first motor 41 is operated, and when the load is relatively large, more motors, for example, both the first motor 41 and the second motor 42 are operated.
- the number of drives according to the load in this way, it becomes possible to always operate only the minimum necessary number, and it is possible to further increase the efficiency of the heat pump device.
- Embodiment 4 FIG.
- a refrigeration cycle apparatus for example, refrigeration cycle apparatus 800 according to Embodiment 3 configured by a combination of motor drive apparatus 50 of Embodiment 1 and heat pump apparatus 900 of Embodiment 3, the load of the refrigeration cycle apparatus That is, in response to a change in the load of the heat pump device, the operation mode of the heat pump device 900 is switched, and accordingly, the portion of the compressor or heat exchanger that performs the compression operation or heat exchange operation is switched, Correspondingly, the number of motors driven can be changed.
- the heat exchanger has n parts, and n motors are provided corresponding to the n parts, and the heat of the n parts depends on the load of the refrigeration cycle apparatus. It is assumed that the part that performs the exchange operation is switched, and each of the n motors is driven by the inverter 4 when the corresponding part performs the heat exchange operation.
- the driving of each of the n motors by the inverter may be started after the heat exchanger corresponding to the motor starts the heat exchanging operation.
- the drive of a motor will be started after the effect of the heat pump effect
- the driving of each of the n motors by the inverter may be started before the portion of the heat exchanger corresponding to the motor starts the heat exchanging operation.
- the driving of each of the n motors by the inverter may be stopped after the portion of the heat exchanger corresponding to the motor stops the heat exchanging operation. By doing so, it is possible to effectively use the effect of the heat pump action.
- the driving of each of the n motors by the inverter may be stopped before the portion of the heat exchanger corresponding to the motor stops the heat exchange operation. By doing so, it becomes possible to reduce the power consumption by the motor.
- the configuration shown in the above embodiment is an example of the configuration of the present invention, and can be combined with another known technique, and a part thereof is omitted without departing from the gist of the present invention. It is also possible to change and configure it.
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Abstract
室外機(100)は、少なくとも1つの熱交換器(43a,43b)と、第1のファン(41a)を有する第1のモータ(41)と、第2のファン(42a)を有する第2のモータ(42)と、第1のモータ(41)及び第2のモータ(42)にそれぞれ電圧を印加するインバータ(4)と、第2のモータ(42)に印加される電圧のオンオフを切り替える接続切替部(8)と、インバータ(4)及び接続切替部(8)を制御する制御部(10)とを有する。インバータ(4)は、第2のモータ(42)よりも第1のモータ(41)の近くに配置されている。
Description
本発明は、室外機及びそれを備えた冷凍サイクル装置に関する。
一般に、複数のモータを1つのインバータで駆動させる技術が用いられている。これにより、特定のモータに負荷が集中した場合であっても、各モータに供給される電流を容易に制御することができ、各モータを安定して駆動させることができる(例えば、特許文献1)。この技術を冷凍サイクル装置用の室外機に適用した場合、各モータにファンを取り付けることにより、各ファンの駆動を1つのインバータで制御することができる。すなわち、各ファンによって生成される気流を1つのインバータで制御することができる。
冷凍サイクル装置用の室外機において、第1のファンの駆動を継続させ、第2のファンの駆動を停止した場合、インバータからの熱が第2のファンによって生成される気流によって排出されにくくなるので、室外機内の熱交換器の第2のファン側に対する冷却効率が低下し、熱交換器の第2のファン側における熱交換効率が低下するという問題がある。
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたものであり、熱交換器の第2のファン側における熱交換効率を向上させることを目的とする。
本発明の室外機は、
冷凍サイクル装置用の室外機であって、
少なくとも1つの熱交換器と、
第1の回転子及び前記第1の回転子と共に回転する第1のファンを有する第1のモータと、
第2の回転子及び前記第2の回転子と共に回転する第2のファンを有する第2のモータと、
前記第1のモータに電気的に接続された第1の導線と、
前記第2のモータに電気的に接続された第2の導線と、
前記第1の導線及び前記第2の導線を通して、前記第1のモータ及び前記第2のモータにそれぞれ電圧を印加するインバータと、
前記第2の導線に電気的に接続されており、前記第2のモータに印加される電圧のオンオフを切り替える接続切替部と、
前記インバータ及び前記接続切替部を制御する制御部と
を備え、
前記インバータは、前記第2のモータよりも前記第1のモータの近くに配置されている。
冷凍サイクル装置用の室外機であって、
少なくとも1つの熱交換器と、
第1の回転子及び前記第1の回転子と共に回転する第1のファンを有する第1のモータと、
第2の回転子及び前記第2の回転子と共に回転する第2のファンを有する第2のモータと、
前記第1のモータに電気的に接続された第1の導線と、
前記第2のモータに電気的に接続された第2の導線と、
前記第1の導線及び前記第2の導線を通して、前記第1のモータ及び前記第2のモータにそれぞれ電圧を印加するインバータと、
前記第2の導線に電気的に接続されており、前記第2のモータに印加される電圧のオンオフを切り替える接続切替部と、
前記インバータ及び前記接続切替部を制御する制御部と
を備え、
前記インバータは、前記第2のモータよりも前記第1のモータの近くに配置されている。
本発明によれば、第2のファンによって生成される気流が通る第2の経路にインバータがないので、熱交換器の第2のファン側における熱交換効率を向上させることができる。
実施の形態1.
図1は、本発明の実施の形態1に係るモータ駆動装置50を示す図である。このモータ駆動装置50は、第1のモータ41及び第2のモータ42を駆動するためのものである。第1のモータ41及び第2のモータ42は、例えば、永久磁石同期モータである。この場合、第1のモータ41及び第2のモータ42は永久磁石を有し、第1のモータ41の回転子及び第2のモータ42の回転子には、それぞれ永久磁石が備えられている。
図1は、本発明の実施の形態1に係るモータ駆動装置50を示す図である。このモータ駆動装置50は、第1のモータ41及び第2のモータ42を駆動するためのものである。第1のモータ41及び第2のモータ42は、例えば、永久磁石同期モータである。この場合、第1のモータ41及び第2のモータ42は永久磁石を有し、第1のモータ41の回転子及び第2のモータ42の回転子には、それぞれ永久磁石が備えられている。
モータ駆動装置50は、整流器2と、平滑部3と、インバータ4と、インバータ電流検出部5と、モータ電流検出部6と、入力電圧検出部7と、接続切替部8と、制御部10とを備える。
整流器2は、交流電源1からの交流電力を整流して直流電力を生成する。
平滑部3は、コンデンサ等で構成され、整流器2からの直流電力を平滑してインバータ4に供給する。
平滑部3は、コンデンサ等で構成され、整流器2からの直流電力を平滑してインバータ4に供給する。
なお、交流電源1は、図1の例では単相であるが、三相電源でも良い。交流電源1が三相であれば、整流器2としても三相の整流器が用いられる。
平滑部3のコンデンサとしては、一般的には静電容量の大きなアルミ電解コンデンサを用いることが多いが、長寿命であるフィルムコンデンサを用いても良い。さらに静電容量の小さなコンデンサを用いることで、交流電源1に流れる電流の高調波電流を抑制するよう構成しても良い。
また、交流電源1から平滑部3までの間に高調波電流の抑制或いは力率の改善のためにリアクトル(図示せず)を挿入しても良い。
インバータ4は平滑部3の電圧を入力とし、周波数及び電圧値が可変の三相交流電力を出力する。インバータ4の出力には、第1のモータ41及び第2のモータ42が並列に接続されている。
接続切替部8は、図1に示される例では単一の開閉部9から成る。開閉部9は、第2のモータ42とインバータ4とを接続したり切り離したりすることが可能であり、開閉部9の開閉により同時に運転されるモータの台数を切替えることができる。
インバータ4は、例えば、半導体スイッチング素子及び環流ダイオードの少なくとも一方で構成されている。インバータ4を構成する半導体スイッチング素子としては、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)或いはMOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)が用いられることが多い。
なお、半導体スイッチング素子のスイッチングによるサージ電圧を抑制する目的で環流ダイオード(図示せず)を半導体スイッチング素子に並列に接続した構成としても良い。
半導体スイッチング素子の寄生ダイオードを還流ダイオードとして用いても良い。MOSFETを用いた場合、環流のタイミングでMOSFETをON状態とすることにより還流ダイオードと同様の機能を実現することが可能である。
半導体スイッチング素子の寄生ダイオードを還流ダイオードとして用いても良い。MOSFETを用いた場合、環流のタイミングでMOSFETをON状態とすることにより還流ダイオードと同様の機能を実現することが可能である。
半導体スイッチング素子を構成する材料はケイ素Siに限定されず、ワイドバンドギャップ半導体である炭化ケイ素(SiC)、窒化ガリウム(GaN)、酸化ガリウム(Ga2O3)、ダイヤモンド等を用いることが可能であり、ワイドバンドギャップ半導体を用いることで、低損失化及び高速スイッチング化を実現することが可能となる。
同様に、還流ダイオードを構成する材料はケイ素Siに限定されず、ワイドバンドギャップ半導体である炭化ケイ素(SiC)、窒化ガリウム(GaN)、酸化ガリウム(Ga2O3)、ダイヤモンド等を用いることが可能であり、ワイドバンドギャップ半導体を用いることで、低損失化及び高速スイッチング化を実現することが可能となる。
開閉部9としては、半導体スイッチング素子の代わりに、機械的なリレー、コンタクタなどの電磁接触器を用いても良い。要するに、同様の機能を有するものであれば何を用いても良い。
図1に示される例では、第2のモータ42とインバータ4との間に開閉部9を設けているが、第1のモータ41とインバータ4との間に開閉部9を設けても良い。接続切替部8は、2つの開閉部を有しても良い。この場合、1つの開閉部を第1のモータ41とインバータ4との間に設け、他の開閉部を第2のモータ42とインバータ4との間に設けても良い。2つの開閉部を用いる場合には、2つの開閉部により接続切替部8が構成される。
図1に示される例では、インバータ4に2台のモータが接続されているが、3台以上のモータがインバータ4に接続されていても良い。3台以上のモータをインバータ4に接続する場合、開閉部9と同様の開閉部を全てのモータの各々とインバータ4との間に設けても良い。複数のモータの内の一部のモータに対してのみ、その各々とインバータ4との間に開閉部9と同様の開閉部を設けても良い。これらの場合、複数の開閉部により接続切替部8が構成される。
インバータ電流検出部5は、インバータ4に流れる電流を検出する。例えば、インバータ電流検出部5は、インバータ4の3つの下アームのスイッチング素子にそれぞれ直列に接続された抵抗Ru,Rv,Rwの両端電圧VRu,VRv,VRwに基づいて、インバータ4のそれぞれの相の電流(インバータ電流)iu_all、iv_all、iw_allを求める。
モータ電流検出部6は、第1のモータ41の電流を検出する。モータ電流検出部6は、3つの相の電流(相電流)iu_m、iv_m、iw_mをそれぞれ検出する3つのカレントトランスを含む。
入力電圧検出部7は、インバータ4の入力電圧(直流母線電圧)Vdcを検出する。
入力電圧検出部7は、インバータ4の入力電圧(直流母線電圧)Vdcを検出する。
制御部10は、インバータ電流検出部5で検出された電流値、モータ電流検出部6で検出された電流値、及び入力電圧検出部7で検出された電圧値に基づいて、インバータ4を動作させるための信号を出力する。
なお、上記の例では、インバータ電流検出部5が、インバータ4の下アームのスイッチング素子に直列に接続された3つの抵抗により、インバータ4のそれぞれの相の電流を検出するが、この代わりに、下アームのスイッチング素子の共通接続点と平滑部3の負側電極との間に接続された抵抗により、インバータ4のそれぞれの相の電流を検出するものであっても良い。
また、第1のモータ41の電流を検出するモータ電流検出部6に加えて、第2のモータの電流を検出するモータ電流検出部を、モータ駆動装置50に設けても良い。
モータ電流の検出には、カレントトランスを用いる代わりに、ホール素子を用いても良く、抵抗の両端電圧から電流を算出する構成を用いても良い。
同様に、インバータ電流の検出には、抵抗の両端電圧から電流を算出する構成の代わりに、カレントトランス、ホール素子等を用いても良い。
同様に、インバータ電流の検出には、抵抗の両端電圧から電流を算出する構成の代わりに、カレントトランス、ホール素子等を用いても良い。
制御部10は、処理回路で実現可能である。処理回路は、専用のハードウェアで構成されていても良く、ソフトウェアで構成されていても良く、ハードウェアとソフトウェアの組合せで構成されていても良い。ソフトウェアで構成される場合、制御部10は、CPU(Central Processing Unit)を備えたマイクロコンピュータ、DSP(Digital Signal Processor)等で構成される。制御部10は、CPUに加えて、コンピュータで読み取り可能な記録媒体としてのメモリを有しても良い。この場合、ソフトウェアはプログラムとしてこのメモリに格納することができる。
図2は制御部10の構成を示す機能ブロック図である。
制御部10は、運転指令部101と、減算部102と、座標変換部103,104と、第1のモータ速度推定部105と、第2のモータ速度推定部106と、積分部107,108と、電圧指令生成部109と、脈動補償制御部110と、座標変換部111と、PWM信号生成部112とを有する。
制御部10は、運転指令部101と、減算部102と、座標変換部103,104と、第1のモータ速度推定部105と、第2のモータ速度推定部106と、積分部107,108と、電圧指令生成部109と、脈動補償制御部110と、座標変換部111と、PWM信号生成部112とを有する。
運転指令部101は、モータの回転数指令値ωm
*を生成して出力する。運転指令部101はまた、接続切替部8を制御するための切替制御信号Swを生成して出力する。
減算部102は、インバータ電流検出部5で検出されたインバータ4の相電流iu_all,iv_all,iw_allから第1のモータ41の相電流iu_m,iv_m,iw_mを減算することで第2のモータ42の相電流iu_sl,iv_sl,iw_slを求める。
これは、第1のモータ41の相電流iu_m,iv_m,iw_mと第2のモータ42の相電流iu_sl,iv_sl,iw_slの和がインバータの相電流iu_all,iv_all,iw_allに等しいという関係を利用したものである。
これは、第1のモータ41の相電流iu_m,iv_m,iw_mと第2のモータ42の相電流iu_sl,iv_sl,iw_slの和がインバータの相電流iu_all,iv_all,iw_allに等しいという関係を利用したものである。
座標変換部103は、後述の第1のモータ41の位相推定値(磁極位置推定値)θmを用いて第1のモータ41の相電流iu_m,iv_m,iw_mを静止三相座標系から回転二相座標系に座標変換して、第1のモータ41のdq軸電流id_m,iq_mを求める。
座標変換部104は、後述の第2のモータ42の位相推定値(磁極位置推定値)θslを用いて第2のモータ42の相電流iu_sl,iv_sl,iw_slを静止三相座標系から回転二相座標系に座標変換して第2のモータ42のdq軸電流id_sl,iq_slを求める。
第1のモータ速度推定部105は、dq軸電流id_m,iq_m及び後述のdq軸電圧指令値vd
*,vq
*に基づいて第1のモータ41の回転数推定値ωmを求める。
同様に、第2のモータ速度推定部106は、dq軸電流id_sl,iq_sl及び後述のdq軸電圧指令値vd *,vq *に基づいて第2のモータ42の回転数推定値ωslを求める。
同様に、第2のモータ速度推定部106は、dq軸電流id_sl,iq_sl及び後述のdq軸電圧指令値vd *,vq *に基づいて第2のモータ42の回転数推定値ωslを求める。
積分部107は、第1のモータ41の回転数推定値ωmを積分することで、第1のモータ41の位相推定値θmを求める。
同様に、積分部108は、第2のモータ42の回転数推定値ωslを積分することで、第2のモータ42の位相推定値θslを求める。
同様に、積分部108は、第2のモータ42の回転数推定値ωslを積分することで、第2のモータ42の位相推定値θslを求める。
なお、回転数及び位相の推定には、例えば特許第4672236号明細書に示されている方法を用いることができるが、回転数及び位相が推定可能な方法であればどのような方法を用いても良い。また、回転数或いは位相を直接検出する方法を用いても良い。
電圧指令生成部109は、第1のモータ41のdq軸電流id_m,iq_mと、第1のモータ41の回転数推定値ωmと、後述の脈動補償電流指令値isl
*とに基づいて、dq軸電圧指令値vd
*,vq
*を算出する。
座標変換部111は、第1のモータ41の位相推定値θmと、dq軸電圧指令値vd
*,vq
*とから、印加電圧位相θvを求め、印加電圧位相θvに基づき、dq軸電圧指令値vd
*,vq
*を回転二相座標系から静止三相座標系に座標変換して、静止三相座標系上の電圧指令値vu
*,vv
*,vw
*を求める。
印加電圧位相θvは、例えば、dq軸電圧指令値vd
*,vq
*から
θf=tan-1(vq */vd *)
により得られる進み位相角θfを、第1のモータ41の位相推定値θmに加算することで得られる。
θf=tan-1(vq */vd *)
により得られる進み位相角θfを、第1のモータ41の位相推定値θmに加算することで得られる。
図3(a)は、位相推定値θm、進み位相角θf、及び印加電圧位相θvの例を示す図である。
図3(b)は、座標変換部111で求められる電圧指令値vu *,vv *,vw *の例を示す図である。
図3(c)は、PWM信号UP,VP,WP,UN,VN,WNの例を示す図である。
図3(b)は、座標変換部111で求められる電圧指令値vu *,vv *,vw *の例を示す図である。
図3(c)は、PWM信号UP,VP,WP,UN,VN,WNの例を示す図である。
PWM信号生成部112は、入力電圧Vdcと、電圧指令値vu
*,vv
*,vw
*とから図3(c)に示されるPWM信号UP,VP,WP,UN,VN,WNを生成する。
PWM信号UP,VP,WP,UN,VN,WNはインバータ4に供給され、スイッチング素子の制御に用いられる。
PWM信号UP,VP,WP,UN,VN,WNはインバータ4に供給され、スイッチング素子の制御に用いられる。
インバータ4には、PWM信号UP,VP,WP,UN,VN,WNに基づいて、それぞれ対応するアームのスイッチング素子を駆動する駆動信号を生成する、図示しない駆動回路が設けられている。
制御部10は、上記のPWM信号UP,VP,WP,UN,VN,WNに基づいてインバータ4のスイッチング素子のオンオフを制御することで、インバータ4から周波数及び電圧値が可変の交流電圧を出力させる。これにより、制御部10は、第1のモータ41及び第2のモータ42にその交流電圧が印加されるように、インバータ4を制御することができる。
電圧指令値vu
*,vv
*,vw
*は、図3(b)に示される例では正弦波であるが、電圧指令値は、三次高調波を重畳させたものであっても良く、第1のモータ41及び第2のモータ42を駆動することが可能であればどのような波形のものであっても良い。
電圧指令生成部109が、dq軸電流id_m,iq_m及び第1のモータ41の回転数推定値ωmのみに基づいて電圧指令を生成する構成であるとすれば、第1のモータ41が適切に制御される一方、第2のモータ42は、第1のモータ41のために生成された電圧指令値に応じて動作するだけであり、直接的には制御されていない状態にある。
そのため、第1のモータ41及び第2のモータ42は、位相推定値θm及び位相推定値θslに誤差を伴う状態で動作し、特に低速域で誤差が顕著に現れる。
誤差が発生すると第2のモータ42の電流脈動が発生し、第2のモータ42の脱調、過大電流による発熱による損失悪化の恐れがある。さらに、過大電流に応じて回路遮断が行われて、モータが停止し、負荷の駆動ができなくなる恐れがある。
誤差が発生すると第2のモータ42の電流脈動が発生し、第2のモータ42の脱調、過大電流による発熱による損失悪化の恐れがある。さらに、過大電流に応じて回路遮断が行われて、モータが停止し、負荷の駆動ができなくなる恐れがある。
脈動補償制御部110はこのような問題を解決するために設けられたものであり、第2のモータ42のq軸電流iq_slと、第1のモータ41の位相推定値θmと、第2のモータ42の位相推定値θslとを用いて、第2のモータ42の電流脈動を抑制するための脈動補償電流指令値isl
*を出力する。
脈動補償電流指令値isl
*は、第1のモータ41の位相推定値θmと、第2のモータ42の位相推定値θslとから、第1のモータ41と第2のモータ42との位相関係を判定し、判定結果に基づいて、第2のモータ42のトルク電流に該当するq軸電流iq_slの脈動を抑制するように定められる。
電圧指令生成部109は、運転指令部101からの第1のモータ41の回転数指令値ωm
*と第1のモータ41の回転数推定値ωmとの偏差に対して比例積分演算を行って、第1のモータ41のq軸電流指令値Iq_m
*を求める。
一方、第1のモータ41のd軸電流は、励磁電流成分であり、その値を変化させることで、電流位相を制御すること、及び第1のモータ41を強め磁束又は弱め磁束で駆動させることが可能となる。その特性を利用し、先に述べた脈動補償電流指令値isl
*を、第1のモータ41のd軸電流指令値Id_m
*に反映させることで、電流位相を制御し、これにより脈動を低減することが可能である。
電圧指令生成部109は、上記のようにして求めたdq軸電流指令値Id_m
*,Iq_m
*と、座標変換部103で求めたdq軸電流id_m,iq_mとに基づいてdq軸電圧指令値vd
*,vq
*を求める。即ち、d軸電流指令値Id_m
*とd軸電流id_mとの偏差に対して比例積分演算を行ってd軸電圧指令値vd
*を求め、q軸電流指令値Iq_m
*とq軸電流iq_mとの偏差に対して比例積分演算を行ってq軸電圧指令値vq
*を求める。
なお、電圧指令生成部109及び脈動補償制御部110については同様の機能を実現可能であれば、どのような構成のものであっても良い。
上述のような制御を行うことで、第1のモータ41と第2のモータ42とを、第2のモータ42に脈動が生じないように、1台のインバータ4で駆動することが可能となる。
次に、第1のモータ41と第2のモータ42が埋込磁石同期モータである場合の問題について説明する。
図4は、電流進み角βと磁石トルクとの関係、電流進み角βとリラクタンストルクとの関係、及び電流進み角βと合成トルクの関係を示すグラフである。
埋込磁石同期モータは、磁石による磁石トルクに加えて、d軸インダクタンスとq軸インダクタンスの差によるリラクタンストルクを発生する。電流進み角βと磁石トルク及びリラクタンストルクとの関係は例えば図4に示す如くであり、合成トルクは電流進み角βが0[deg]から90[deg]の間のある角度で最大となる。
埋込磁石同期モータは、磁石による磁石トルクに加えて、d軸インダクタンスとq軸インダクタンスの差によるリラクタンストルクを発生する。電流進み角βと磁石トルク及びリラクタンストルクとの関係は例えば図4に示す如くであり、合成トルクは電流進み角βが0[deg]から90[deg]の間のある角度で最大となる。
ここで、電流進み角βとは、逆起電力の方向、即ち、+q軸を基準とした電流の位相角であり、0[deg]から90[deg]の範囲では、q軸電流が一定であれば、d軸電流の絶対値を大きくすることで、電流進み角βが増加する。
表面磁石同期モータの場合には磁石トルクのみであるため、電流進み角βが0[deg]であるときに合成トルクが最大となる。
実施の形態2.
図5は、実施の形態2に係る室外機100の内部構造を概略的に示す図である。
室外機100は、冷凍サイクル装置用の室外機である。例えば、室外機100は、冷凍サイクル装置において室内機と共に用いられる。室外機100は、実施の形態1で説明したモータ駆動装置50を有してもよい。これにより、室外機100は、実施の形態1で説明したモータ駆動装置50の利点が得られる。図5に示される室外機100では、実施の形態1に係るモータ駆動装置50の内、第1のモータ41、第2のモータ42、インバータ4と、接続切替部8と、及び制御部10が示される。
図5は、実施の形態2に係る室外機100の内部構造を概略的に示す図である。
室外機100は、冷凍サイクル装置用の室外機である。例えば、室外機100は、冷凍サイクル装置において室内機と共に用いられる。室外機100は、実施の形態1で説明したモータ駆動装置50を有してもよい。これにより、室外機100は、実施の形態1で説明したモータ駆動装置50の利点が得られる。図5に示される室外機100では、実施の形態1に係るモータ駆動装置50の内、第1のモータ41、第2のモータ42、インバータ4と、接続切替部8と、及び制御部10が示される。
室外機100は、第1のモータ41と、第2のモータ42と、少なくとも1つの熱交換器(例えば、熱交換器43a及び43b)と、第1の導線44aと、第2の導線44bと、インバータ4と、接続切替部8と、制御部10と、これらの構成要素を覆う筐体45とを有する。
室外機100は、さらに、基板46と、仕切り板47とを有する。インバータ4、接続切替部8、及び制御部10は、基板46に取り付けられている。
図6は、室外機100の内部構造の他の一例を概略的に示す図である。
図6に示されるように、室外機100は、仕切り板47を有していなくてもよい。
図6に示されるように、室外機100は、仕切り板47を有していなくてもよい。
本実施の形態では、筐体45は、第1の筐体45aと第2の筐体45bとに分けられている。第1の筐体45a及び第2の筐体45bは、分離されていてもよく、互いに一体化されていてもよい。
第1の筐体45aは、第1のモータ41、熱交換器43a、及びインバータ4を覆う。図5に示される例では、第1の筐体45aは、基板46を覆う。したがって、図5に示される例では、第1の筐体45aは、接続切替部8及び制御部10も覆う。
第2の筐体45bは、第2のモータ42、熱交換器43bを覆う。
筐体45は、少なくとも1つの第1の吸入口451aと、少なくとも1つの第2の吸入口451bと、少なくとも1つの第1の排出口452aと、少なくとも1つの第2の排出口452bとを有する。
本実施の形態では、第1の筐体45aが、少なくとも1つの第1の吸入口451a及び少なくとも1つの第1の排出口452aを有し、第2の筐体45bが、少なくとも1つの第2の吸入口451b及び少なくとも1つの第2の排出口452bを有する。
筐体45が第1の筐体45a及び第2の筐体45bに分離されている場合、第1のモータ41を含むユニットを第1のユニット141と呼び、第2のモータ42を含むユニットを第2のユニット142と呼ぶ。
図5に示される例では、第1のユニット141は、第1の筐体45aと、第1のモータ41と、熱交換器43aと、第1の導線44aと、インバータ4と、接続切替部8と、制御部10とを有し、第2のユニット142は、第2の筐体45bと、第2のモータ42と、熱交換器43bとを有する。
室外機100が、第1のユニット141と第2のユニット142とに分離されているとき、仕切り板47は、第1のユニット141と第2のユニット142との境界である。ただし、仕切り板47は、第1のユニット141の構成要素であってもよく、第2のユニット142の構成要素であってもよい。図6に示されるように、仕切り板47が室外機100に備えられていなくてもよい。
第1のモータ41は、第1のファン41aと、第1の回転子41bとを有する。さらに、第1のモータ41は、第1の回転子41bに固定されたシャフトを有し、このシャフトは第1のファン41aにも固定されている。第1の回転子41bは、永久磁石を有する。第1のモータ41が駆動しているとき、第1のファン41aは、第1の回転子41bと共に回転する。これにより、第1のファン41aは気流(すなわち、後述する気流A1)を生成する。
第2のモータ42は、第2のファン42aと、第2の回転子42bとを有する。さらに、第2のモータ42は、第2の回転子42bに固定されたシャフトを有し、このシャフトは第2のファン42aにも固定されている。第2の回転子42bは、永久磁石を有する。第2のモータ42が駆動しているとき、第2のファン42aは、第2の回転子42bと共に回転する。これにより、第2のファン42aは気流(すなわち、後述する気流A2)を生成する。
第1の導線44aは、第1のモータ41及びインバータ4に電気的に接続されている。第2の導線44bは、第2のモータ42及び接続切替部8に電気的に接続されている。具体的には、図5に示されるように、仕切り板47に孔47aが形成されており、第2の導線44bは、この孔47aを通して第2のモータ42及び接続切替部8に接続されている。図5に示される例では、第1の導線44aは第2の導線44bよりも短いが、第1の導線44aの長さは第2の導線44bと同じでもよい。
接続切替部8は、第2の導線44b、インバータ4、及び制御部10に電気的に接続されている。具体的には、接続切替部8は、インバータ4と第2のモータ42との間に配置されている。接続切替部8は、制御部10からの指示に従って、インバータ4から第2のモータ42に印加される電圧のオンオフを切り替える。接続切替部8は、例えば、ワイドバンドギャップ半導体で構成されている。これにより、低損失化及び高速スイッチング化を実現することが可能となる。
接続切替部8は、電磁接触器で構成されていてもよい。この場合も、低損失化及び高速スイッチング化を実現することが可能となる。
図7は、室外機100の内部構造のさらに他の一例を概略的に示す図である。
室外機100における、「少なくとも1つの熱交換器」は、1台の熱交換器でもよく、2台以上の熱交換器でもよい。室外機100における熱交換器が1台のとき、図7に示されるように、熱交換器43a及び43bは、互いに一体化されている。この場合、熱交換器43aは、熱交換器の第1のファン41a側であり、熱交換器43bは、熱交換器の第2のファン42a側である。熱交換器の第1のファン41a側を「熱交換器の第1のユニット141側」又は「熱交換器の第1側」とも呼び、熱交換器の第2のファン42a側を「熱交換器の第2のユニット142側」又は「熱交換器の第2側」とも呼ぶ。
室外機100における、「少なくとも1つの熱交換器」は、1台の熱交換器でもよく、2台以上の熱交換器でもよい。室外機100における熱交換器が1台のとき、図7に示されるように、熱交換器43a及び43bは、互いに一体化されている。この場合、熱交換器43aは、熱交換器の第1のファン41a側であり、熱交換器43bは、熱交換器の第2のファン42a側である。熱交換器の第1のファン41a側を「熱交換器の第1のユニット141側」又は「熱交換器の第1側」とも呼び、熱交換器の第2のファン42a側を「熱交換器の第2のユニット142側」又は「熱交換器の第2側」とも呼ぶ。
少なくとも1つの熱交換器は、冷媒と熱交換を行う。本実施の形態では、熱交換器43aは冷媒と熱交換を行い、熱交換器43bも冷媒と熱交換を行う。
上述のように、インバータ4は、複数のモータを駆動することができる。本実施の形態では、インバータ4は、第1の導線44a及び第2の導線44bを通して、第1のモータ41及び第2のモータ42にそれぞれ電圧を印加することができる。すなわち、インバータ4は、第1のモータ41及び第2のモータ42を駆動することができる。ただし、室外機100が3台以上のモータを有する場合、インバータ4は、その3台以上のモータを駆動することができる。
インバータ4は、第2のモータ42よりも第1のモータ41の近くに配置されている。インバータ4は、第2のモータ42よりも第1のモータ41の近くにあれば、インバータ4の配置は本実施の形態に限定されない。
上述のように、制御部10は、インバータ4及び接続切替部8を制御する。制御部10は、第2のモータ42よりも第1のモータ41の近くに配置されている。
室外機100において、インバータ4及び制御部10を含む装置を、「モータ制御装置」ともいう。本実施の形態では、モータ制御装置は、第2のモータ42よりも第1のモータ41の近くに配置されている。
本実施の形態では、基板46は、第2のモータ42よりも第1のモータ41の近くに配置されている。したがって、接続切替部8も第2のモータ42よりも第1のモータ41の近くに配置されている。
図8は、第2のモータ42が停止しているときの室外機100内の気流の流れの一例を示す図である。
冷凍サイクル装置が空調能力を下げる場合、複数のモータの内、制御部10によって駆動されるモータを、マスターモータ又はメインモータと呼び、制御部10によって停止されるモータを、スレーブモータ又はサブモータと呼ぶ。
冷凍サイクル装置が空調能力を下げる場合、複数のモータの内、制御部10によって駆動されるモータを、マスターモータ又はメインモータと呼び、制御部10によって停止されるモータを、スレーブモータ又はサブモータと呼ぶ。
本実施の形態では、冷凍サイクル装置が空調能力を下げる場合、第1のモータ41及び第2のモータ42のうちの一方が停止する。図8に示される例では、冷凍サイクル装置が空調能力を下げる場合、第1のモータ41が駆動し、第2のモータ42の駆動が停止する。この場合、制御部10は、インバータ4及び接続切替部8を制御し、第1のモータ41を駆動させ、第2のモータ42を停止させる。これにより、第2のファン42aが停止する。
第1のモータ41が駆動している間、第1のファン41aが回転し、第1のユニット141内において気流A1が発生する。具体的には、空気が第1の吸入口451aから第1のユニット141内に流入し、第1の排出口452aから室外機100(具体的には、第1のユニット141)の外部へ排出される。
気流A1が通る経路は、第1の経路P1である。図8に示される例では、気流A1は、第1のユニット141内の下側から上側へ流れる。したがって、図8に示される例では、第1の経路P1は、第1のユニット141内の下側から上側に延在する。すなわち、第1の経路P1は、インバータ4及び熱交換器43aを通る。第1の経路P1は、インバータ4及び熱交換器43aに加えて制御部10を通ると望ましい。
気流A1は、インバータ4及び熱交換器43aを通過する。これにより、インバータ4及び熱交換器43aが冷却される。
図9は、第1のモータ41及び第2のモータ42が駆動しているときの室外機100内の気流の流れの他の一例を示す図である。
図9に示される例では、第1のモータ41及び第2のモータ42が駆動している。例えば、冷凍サイクル装置を通常の空調能力に維持する場合、又は冷凍サイクル装置の空調能力を上げる場合、制御部10は、インバータ4及び接続切替部8を制御し、第1のモータ41及び第2のモータ42を駆動させる。
図9に示される例では、第1のモータ41及び第2のモータ42が駆動している。例えば、冷凍サイクル装置を通常の空調能力に維持する場合、又は冷凍サイクル装置の空調能力を上げる場合、制御部10は、インバータ4及び接続切替部8を制御し、第1のモータ41及び第2のモータ42を駆動させる。
第1のモータ41が駆動している間、第1のファン41aが回転し、第1のユニット141内において気流A1が発生する。具体的には、空気が第1の吸入口451aから第1のユニット141内に流入し、第1の排出口452aから室外機100(具体的には、第1のユニット141)の外部へ排出される。
同様に、第2のモータ42が駆動している間、第2のファン42aが回転し、第2のユニット142内において気流A2が発生する。具体的には、空気が第2の吸入口451bから第2のユニット142内に流入し、第2の排出口452bから室外機100(具体的には、第2のユニット142)の外部へ排出される。
気流A2が通る経路は、第2の経路P2である。図9に示される例では、気流A2は、第2のユニット142内の下側から上側へ流れる。したがって、図9に示される例では、第2の経路P2は、第2のユニット142内の下側から上側に延在する。
気流A1は、インバータ4及び熱交換器43aを通過する。これにより、インバータ4及び熱交換器43aが冷却される。気流A2は、熱交換器43bを通過する。これにより、熱交換器43bが冷却される。
仮に、第2の経路P2上にインバータ4及び制御部10がある場合、基板46からの熱、特に、インバータ4及び制御部10の熱が第2のユニット142内に放出される。この状態において、第2のモータ42が停止すると、第2のユニット142内の熱が室外機100(具体的には、第2のユニット142)の外部へ排出されにくい。これにより、熱交換器の第2のユニット142側(本実施の形態では、熱交換器43b)に対する冷却効率が低下し、熱交換器の第2のユニット142側(本実施の形態では、熱交換器43b)の熱交換効率が低下する。
一方、本実施の形態では、インバータ4は、第2のモータ42よりも第1のモータ41の近くに配置されている。具体的には、インバータ4は、第1の経路P1にあり、第2の経路P2にはインバータ4がない。この場合、インバータ4の熱は主に第1のユニット141内に放出されるので、熱交換器の第2のユニット142側(本実施の形態では、熱交換器43b)は、インバータ4からの熱の影響を受けにくい。したがって、第2のモータ42が停止している場合であっても、熱交換器の第2のユニット142側(本実施の形態では、熱交換器43b)の熱交換効率が低下することを防ぐことができる。その結果、従来の技術に比べて熱交換器の第2のユニット142側(本実施の形態では、熱交換器43b)の熱交換効率を向上させることができる。
さらに、本実施の形態では、制御部10は、第2のモータ42よりも第1のモータ41の近くに配置されている。具体的には、制御部10は、第1の経路P1にあり、第2の経路P2には制御部10がない。この場合、気流A1は、制御部10及び熱交換器43aを通過する。制御部10の熱は主に第1のユニット141内に放出されるので、熱交換器の第2のユニット142側(本実施の形態では、熱交換器43b)は、制御部10からの熱の影響を受けにくい。したがって、第2のモータ42が停止している場合であっても、熱交換器の第2のユニット142側(本実施の形態では、熱交換器43b)の熱交換効率が低下することを防ぐことができる。その結果、従来の技術に比べて熱交換器の第2のユニット142側(本実施の形態では、熱交換器43b)の熱交換効率を向上させることができる。
さらに、本実施の形態のように、基板46が第2のモータ42よりも第1のモータ41の近くに配置されていることが望ましい。この場合、気流A1は、基板46及び熱交換器43aを通過する。基板46からの熱は主に第1のユニット141内に放出されるので、熱交換器の第2のユニット142側(本実施の形態では、熱交換器43b)は、基板46からの熱の影響を受けにくい。したがって、第2のモータ42が停止している場合であっても、熱交換器の第2のユニット142側(本実施の形態では、熱交換器43b)の熱交換効率が低下することを防ぐことができる。その結果、従来の技術に比べて熱交換器の第2のユニット142側(本実施の形態では、熱交換器43b)の熱交換効率を向上させることができる。本実施の形態のように、基板46を、第2のユニット142内に配置せずに第1のユニット141内に配置することにより、熱交換器の第2のユニット142側(本実施の形態では、熱交換器43b)の熱交換効率をさらに改善することができる。
以上に説明したように、本実施の形態に係る室外機100では、第2のモータ42を停止した場合であっても、室外機100内の冷却を効率的に行うことができ、その結果、熱交換器、特に、熱交換器の第2のユニット142側(本実施の形態では、熱交換器43b)の熱交換効率を向上させることができる。
次に、第1の導線44aの構造及び第2の導線44bの構造について説明する。
図10は、室外機100の内部構造のさらに他の一例を示す図である。
図10は、室外機100の内部構造のさらに他の一例を示す図である。
上述のように、インバータ4は、第2のモータ42よりも第1のモータ41の近くに配置されている。これにより、第1の導線44aの長さを第2の導線44bよりも短くすることができる。しかしながら、第1の導線44aの長さ及び第2の導線44bの長さが互いに異なる場合、第1の導線44aを通るノイズ電流が第2の導線44bを通る信号電流に重畳する場合がある。この場合、第2の導線44bに流れる信号電流は、第1の導線44aからのノイズの影響を受ける。同様に、第1の導線44aの長さ及び第2の導線44bの長さが互いに異なる場合、第2の導線44bを通るノイズ電流が第1の導線44aを通る信号電流に重畳する場合がある。この場合、第1の導線44aに流れる信号電流は、第2の導線44bからのノイズの影響を受ける。
図10に示される例では、室外機100は、ノイズ電流を低減するコア48を有する。コア48は、例えば、フェライトコアである。コア48をノイズフィルタともいう。
図10に示される例では、コア48は第2の導線44bに取り付けられている。したがって、コア48は、第2の導線44bに流れるノイズ電流を低減する。これにより、第1の導線44aが第2の導線44bよりも短い場合でも、第2の導線44bからのノイズを低減することができる。コア48は第1の導線44aに取り付けられていてもよい。この場合、第1の導線44aからのノイズを低減することができる。これにより、第1のモータ41及び第2のモータ42の適切な制御が可能になる。
図11は、室外機100の内部構造のさらに他の一例を示す図である。
図12は、コア48内において、第1の導線44aに流れる電流I1の向き及び第2の導線44bに流れる電流I2の向きを示す図である。
図12は、コア48内において、第1の導線44aに流れる電流I1の向き及び第2の導線44bに流れる電流I2の向きを示す図である。
図11に示される例では、第1の導線44aの長さは第2の導線44bと同じであり、第1の導線44aに流れる電流(具体的には、信号電流)は、第2の導線44bに流れる電流(具体的には、信号電流)と同期している。例えば、インバータ4から第1の導線44a及び第2の導線44bに同一の電流が供給される。すなわち、第1のモータ41及び第2のモータ42は同期運転をする。この場合、第1の導線44aに流れる信号電流が、第2の導線44bからのノイズの影響を受ける場合があり、第2の導線44bに流れる信号電流が、第1の導線44aからのノイズの影響を受ける場合がある。
そこで、図11に示される例では、室外機100は、ノイズ電流を低減するコア48を有する。コア48は、第1の導線44a及び第2の導線44bに取り付けられている。具体的には、図12に示されるように、コア48内において、第1の導線44aに流れる電流I1及び第2の導線44bに流れる電流I2が互いに逆向きになるように、コア48が第1の導線44a及び第2の導線44bに取り付けられている。電流I1は、信号電流及びノイズ電流を含む。同様に、電流I2は、信号電流及びノイズ電流を含む。
コア48内において電流I1及びI2が互いに逆向きであり、且つ第1の導線44aに流れる電流(具体的には、信号電流)は、第2の導線44bに流れる電流(具体的には、信号電流)と同期しているので、電流I1によって発生する磁束及び電流I2によって発生する磁束が互いに打ち消し合う。これにより、第1の導線44aからのノイズ及び第2の導線44bからのノイズが互いに打ち消し合う。その結果、第1の導線44a及び第2の導線44bにおけるノイズの影響を低減することができる。これにより、第1のモータ41及び第2のモータ42の適切な制御が可能になる。
実施の形態3.
実施の形態3に係る冷凍サイクル装置800について説明する。冷凍サイクル装置800を冷凍サイクル適用機器ともいう。
実施の形態3に係る冷凍サイクル装置800について説明する。冷凍サイクル装置800を冷凍サイクル適用機器ともいう。
図13は、実施の形態3に係る冷凍サイクル装置800の構成の一例を示す図である。
冷凍サイクル装置800は、ヒートポンプ装置900を有する。本実施の形態では、ヒートポンプ装置900の一部の構成要素は、冷凍サイクル装置800の室外機800aを形成する。冷凍サイクル装置800は、室外機800aに加えて室内機(図示せず)を有する。
冷凍サイクル装置800は、ヒートポンプ装置900を有する。本実施の形態では、ヒートポンプ装置900の一部の構成要素は、冷凍サイクル装置800の室外機800aを形成する。冷凍サイクル装置800は、室外機800aに加えて室内機(図示せず)を有する。
室外機800aには、実施の形態2で説明した室外機100を適用することができる。これにより、冷凍サイクル装置800は、実施の形態2で説明した室外機100の利点を得られる。図13に示される例では、熱交換器907が実施の形態2に係る室外機100の熱交換器43a,43bに対応し、ファン910a及び910bが実施の形態2に係る室外機100の第1のファン41a及び第2のファン42aに対応する。
図14は、図13に示すヒートポンプ装置900の冷媒の状態についてのモリエル線図である。図14において、横軸は比エンタルピ、縦軸は冷媒圧力を示す。
ヒートポンプ装置900の回路構成の一例について説明する。
ヒートポンプ装置900は、圧縮機901と、熱交換器902と、膨張機構903と、レシーバ904と、内部熱交換器905と、膨張機構906と、熱交換器907とが配管により順次接続され、冷媒が循環する主冷媒回路908を備える。なお、主冷媒回路908において、圧縮機901の吐出側には、四方弁909が設けられ、冷媒の循環方向が切り替え可能となっている。
ヒートポンプ装置900の回路構成の一例について説明する。
ヒートポンプ装置900は、圧縮機901と、熱交換器902と、膨張機構903と、レシーバ904と、内部熱交換器905と、膨張機構906と、熱交換器907とが配管により順次接続され、冷媒が循環する主冷媒回路908を備える。なお、主冷媒回路908において、圧縮機901の吐出側には、四方弁909が設けられ、冷媒の循環方向が切り替え可能となっている。
冷凍サイクル装置800の室外機800aは、ヒートポンプ装置900の圧縮機901と、膨張機構903と、レシーバ904と、内部熱交換器905と、膨張機構906と、熱交換器907と、四方弁909と、膨張機構911と、ファン910aと、ファン910bとを有する。ただし、室外機800aの構成は、本実施の形態に限定されない。
熱交換器907は第1の部分907a及び第2の部分907bを有し、これらには図示しない弁が接続されており、ヒートポンプ装置900の負荷に応じて冷媒の流れが制御される。例えば、ヒートポンプ装置900の負荷が比較的大きいときは、第1の部分907a及び第2の部分907bの双方に冷媒が流され、ヒートポンプ装置900の負荷が比較的小さいときは、第1の部分907a及び第2の部分907bの一方のみ、例えば、第1の部分907aにのみ冷媒が流される。
第1の部分907a及び第2の部分907bには、それらの近傍に、それぞれの部分に対応してファン910a及び910bが設けられている。ファン910a及び910bはそれぞれ別個のモータの駆動力によって駆動される。例えば、ファン910aは、実施の形態1又は2で説明した第1のモータ41の第1のファン41aであり、ファン910bは、実施の形態1又は2で説明した第2のモータ42の第2のファン42aである。
さらに、ヒートポンプ装置900は、レシーバ904と内部熱交換器905との間の接続点から、圧縮機901のインジェクションパイプまでを配管により繋ぐインジェクション回路912を備える。インジェクション回路912には、膨張機構911、内部熱交換器905が順次接続される。
熱交換器902には、水が循環する水回路913が接続される。なお、水回路913には、給湯器、ラジエータ、床暖房等の放熱器等の水を利用する装置が接続される。
まず、ヒートポンプ装置900の暖房運転時の動作について説明する。暖房運転時には、四方弁909は実線方向に設定される。なお、この暖房運転は、空調で使われる暖房だけでなく、給湯のための水の加熱をも含む。
圧縮機901で高温高圧となった気相冷媒(図14の点1)は、圧縮機901から吐出され、凝縮器であり放熱器となる熱交換器902で熱交換されて液化する(図14の点2)。このとき、冷媒から放熱された熱により、水回路913を循環する水が温められ、暖房、給湯等に利用される。
熱交換器902で液化された液相冷媒は、膨張機構903で減圧され、気液二相状態になる(図14の点3)。膨張機構903で気液二相状態になった冷媒は、レシーバ904で圧縮機901へ吸入される冷媒と熱交換され、冷却されて液化される(図14の点4)。レシーバ904で液化された液相冷媒は、主冷媒回路908と、インジェクション回路912とに分岐して流れる。
主冷媒回路908を流れる液相冷媒は、膨張機構911で減圧され気液二相状態となったインジェクション回路912を流れる冷媒と内部熱交換器905で熱交換されて、さらに冷却される(図14の点5)。内部熱交換器905で冷却された液相冷媒は、膨張機構906で減圧されて気液二相状態になる(図14の点6)。膨張機構906で気液二相状態になった冷媒は、蒸発器となる熱交換器907で外気と熱交換され、加熱される(図14の点7)。そして、熱交換器907で加熱された冷媒は、レシーバ904でさらに加熱され(図14の点8)、圧縮機901に吸入される。
一方、インジェクション回路912を流れる冷媒は、上述したように、膨張機構911で減圧されて(図14の点9)、内部熱交換器905で熱交換される(図14の点10)。内部熱交換器905で熱交換された気液二相状態の冷媒(インジェクション冷媒)は、気液二相状態のまま圧縮機901のインジェクションパイプから圧縮機901内へ流入する。
圧縮機901では、主冷媒回路908から吸入された冷媒(図14の点8)が、中間圧まで圧縮、加熱される(図14の点11)。中間圧まで圧縮、加熱された冷媒(図14の点11)に、インジェクション冷媒(図14の点10)が合流して、温度が低下する(図14の点12)。そして、温度が低下した冷媒(図14の点12)が、さらに圧縮、加熱され高温高圧となり、吐出される(図14の点1)。
なお、インジェクション運転を行わない場合には、膨張機構911の開度を全閉にする。つまり、インジェクション運転を行う場合には、膨張機構911の開度がある値よりも大きくなっているが、インジェクション運転を行わない際には、膨張機構911の開度を上記のある値より小さくする。これにより、圧縮機901のインジェクションパイプへ冷媒が流入しない。膨張機構911の開度は、マイクロコンピュータ等で構成された制御部により電子制御される。
次に、ヒートポンプ装置900の冷房運転時の動作について説明する。冷房運転時には、四方弁909は破線方向に設定される。なお、この冷房運転は、空調で使われる冷房だけでなく、水の冷却、食品の冷凍等をも含む。
圧縮機901で高温高圧となった気相冷媒(図14の点1)は、圧縮機901から吐出され、凝縮器であり放熱器となる熱交換器907で熱交換されて液化する(図14の点2)。熱交換器907で液化された液相冷媒は、膨張機構906で減圧され、気液二相状態になる(図14の点3)。膨張機構906で気液二相状態になった冷媒は、内部熱交換器905で熱交換され、冷却され液化される(図14の点4)。内部熱交換器905では、膨張機構906で気液二相状態になった冷媒と、内部熱交換器905で液化された液相冷媒を膨張機構911で減圧させて気液二相状態になった冷媒(図14の点9)とを熱交換させている。内部熱交換器905で熱交換された液相冷媒(図14の点4)は、主冷媒回路908と、インジェクション回路912とに分岐して流れる。
主冷媒回路908を流れる液相冷媒は、レシーバ904で圧縮機901に吸入される冷媒と熱交換されて、さらに冷却される(図14の点5)。レシーバ904で冷却された液相冷媒は、膨張機構903で減圧されて気液二相状態になる(図14の点6)。膨張機構903で気液二相状態になった冷媒は、蒸発器となる熱交換器902で熱交換され、加熱される(図14の点7)。このとき、冷媒が吸熱することにより、水回路913を循環する水が冷やされ、冷房、冷却、冷凍等に利用される。そして、熱交換器902で加熱された冷媒は、レシーバ904でさらに加熱され(図14の点8)、圧縮機901に吸入される。
一方、インジェクション回路912を流れる冷媒は、上述したように、膨張機構911で減圧されて(図14の点9)、内部熱交換器905で熱交換される(図14の点10)。内部熱交換器905で熱交換された気液二相状態の冷媒(インジェクション冷媒)は、気液二相状態のまま圧縮機901のインジェクションパイプから流入する。
圧縮機901内での圧縮動作については、暖房運転時と同様である。
圧縮機901内での圧縮動作については、暖房運転時と同様である。
なお、インジェクション運転を行わない際には、暖房運転時と同様に、膨張機構911の開度を全閉にして、圧縮機901のインジェクションパイプへ冷媒が流入しないようにする。
また、上記の例では、熱交換器902は、冷媒と、水回路913を循環する水とを熱交換させるプレート式熱交換器のような熱交換器であるとして説明した。熱交換器902は、これに限らず、冷媒と空気を熱交換させるものであってもよい。水回路913は、水が循環する回路ではなく、他の流体が循環する回路であってもよい。
上記の例では、熱交換器907が第1の部分907a及び第2の部分907bを有するが、代わりに、或いはそれに加えて、熱交換器902が2つの部分を有してもよい。そして、熱交換器902が冷媒と空気を熱交換させるものである場合、上記の2つの部分がそれぞれファンを有し、これらのファンが別個のモータの駆動力で駆動される構成とされることもある。
上述のように、熱交換器902又は907が2つの部分を有する構成について説明したが、代わりに、或いはそれに加えて、圧縮機901が第1の部分(第1の圧縮機構)及び第2の部分(第2の圧縮機構)を有してもよい。その場合、ヒートポンプ装置900の負荷が比較的大きいときには、第1の部分及び第2の部分の双方が圧縮動作を行い、ヒートポンプ装置900の負荷が比較的小さいときは、第1の部分及び第2の部分の一方のみ、例えば、第1の部分のみが圧縮動作を行うように制御される。
このような構成の場合、圧縮機901の第1の部分及び第2の部分には、それらを駆動する別個のモータが設けられる。例えば、実施の形態1又は2で説明した第1のモータ41及び第2のモータ42がそれぞれ第1の部分及び第2の部分の駆動に用いられる。
上述のように、熱交換器902及び907の少なくとも一方が2つの部分を有し、熱交換器902及び907の少なくとも一方に対しファンが2台設けられている構成について述べたが、熱交換器が3以上の部分を有してもよい。一般化して言えば、熱交換器902及び907の少なくとも一方は複数の部分を有することがあり、それぞれの部分に対応してファンが設けられていてもよい。そのような場合、実施の形態1又は2で説明したように、複数のモータを1台のインバータ4で駆動することが可能である。
また、圧縮機901が2つの部分を有する構成について述べたが、圧縮機901が3以上の部分を有してもよい。一般化して言えば、圧縮機901は複数の部分を有することがあり、それぞれの部分に対応してモータが設けられていてもよい。そのような場合、実施の形態1又は2で説明したように、複数のモータを1台のインバータ4で駆動することが可能である。
実施の形態3で説明したヒートポンプ装置900と、実施の形態1で説明したモータ駆動装置50とを組み合わせてもよい。
上記のように、実施の形態3の圧縮機901、或いは熱交換器902又は907のファンを駆動するモータが複数台ある場合に、実施の形態1又は2で説明した構成を適用することで、1台のインバータ4を用いて複数台のモータを駆動することが可能となり、ヒートポンプ装置900及び冷凍サイクル装置800の低コスト化及び小型軽量化を図ることが可能となる。
また、モータが熱交換器のファンの駆動に用いられるものである場合、モータ駆動装置50が小型化した分、熱交換器のサイズを大きくすることができ、これにより、さらに熱交換効率が上がり、高効率化を図ることも可能となる。
また、開閉部(9,9-1~9-4)を動作させることで、インバータ4により駆動されるモータの台数を調整することが可能となるため、例えば負荷が比較的小さいときには、複数台のモータのうちの一部のモータ、例えば第1のモータ41のみ運転を行い、負荷が比較的大きいときには、より多くのモータ、例えば第1のモータ41と第2のモータ42の双方を運転させることができ、このように負荷に応じて駆動台数を変えることで、常に必要最小限の台数のみ運転を行うことが可能となり、ヒートポンプ装置の効率をさらに高めることが可能である。
また、実施の形態1又は2で説明した制御を圧縮機901の駆動用モータに適用した場合には、脱調の恐れが無くなるため、安定した圧縮動作を継続できるだけでなく、電流脈動による振動の抑制が可能となるため、騒音の低減だけでなく主冷媒回路908を構成する配管などの振動による破損を抑制することができる。
さらに、実施の形態1又は2で説明した制御を熱交換器902又は907のファンの駆動用モータに適用した場合には、脱調の恐れが無くなるため、安定した熱交換動作を継続できるだけでなく、電流脈動による振動の抑制が可能となるだけでなく、ファン相互間の速度差に起因した差音の発生を防止できるため、騒音を低減させることが可能となる。
実施の形態4.
実施の形態1のモータ駆動装置50と実施の形態3のヒートポンプ装置900との組合せによって構成される冷凍サイクル装置(例えば、実施の形態3に係る冷凍サイクル装置800)においては、冷凍サイクル装置の負荷、即ち、ヒートポンプ装置の負荷の変化に対応して、ヒートポンプ装置900の動作モードが切換えられ、これに伴って圧縮機或いは熱交換器のうちの圧縮動作或いは熱交換動作をする部分が切り替えられ、それに対応して駆動されるモータの数が変えられる。
実施の形態1のモータ駆動装置50と実施の形態3のヒートポンプ装置900との組合せによって構成される冷凍サイクル装置(例えば、実施の形態3に係る冷凍サイクル装置800)においては、冷凍サイクル装置の負荷、即ち、ヒートポンプ装置の負荷の変化に対応して、ヒートポンプ装置900の動作モードが切換えられ、これに伴って圧縮機或いは熱交換器のうちの圧縮動作或いは熱交換動作をする部分が切り替えられ、それに対応して駆動されるモータの数が変えられる。
熱交換器のうちの熱交換動作を行う部分の切替えと、熱交換器のそれぞれの部分に送風するファンを駆動するモータの切替えとは以下に述べるように若干の時間差があっても良い。
例えば、熱交換器がn個の部分を有し、n台のモータが上記n個の部分に対応して設けられており、冷凍サイクル装置の負荷に応じて、n個の部分のうちの熱交換動作を行う部分が切り替えられ、n台のモータの各々は対応する部分が熱交換動作を行うときにインバータ4により駆動される構成を想定する。
その場合、n台のモータの各々の上記インバータによる駆動は当該モータに対応する熱交換器の部分が熱交換動作を開始した後で開始されるようにしても良い。そうすることで、ヒートポンプ装置のヒートポンプ作用の効果が現れた後にモータの駆動が開始されることになり、モータによる電力消費を少なくすることができる。
逆に、n台のモータの各々の上記インバータによる駆動は当該モータに対応する熱交換器の部分が熱交換動作を開始する前に開始されるようにしても良い。そうすることで、ヒートポンプ装置のヒートポンプ作用の効果が現れるときにはモータの駆動が開始されているので、ヒートポンプ作用の結果を有効に利用することが可能になる。
また、n台のモータの各々の上記インバータによる駆動は当該モータに対応する熱交換器の部分が熱交換動作を停止した後で停止されるようにしても良い。そうすることで、ヒートポンプ作用の効果を有効に利用することが可能になる。
逆に、上記n台のモータの各々の上記インバータによる駆動は当該モータに対応する熱交換器の部分が熱交換動作を停止する前に停止されるようにしても良い。そうすることで、モータによる電力消費を少なくすることが可能になる。
なお、以上の実施の形態に示した構成は、本発明の構成の一例であり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、一部を省略する等、変更して構成することも可能である。
4 インバータ、 8 接続切替部、 10 制御部、 41 第1のモータ、 41a 第1のファン、 41b 第1の回転子、 42 第2のモータ、 42a 第2のファン、 42b 第2の回転子、 43a,43b 熱交換器、 44a 第1の導線、 44b 第2の導線、 45 筐体、 46 基板、 47 仕切り板、 50 モータ駆動装置、 100 室外機、 141 第1のユニット、 142 第2のユニット、 451a 第1の吸入口、 451b 第2の吸入口、 452a 第1の排出口、 452b 第2の排出口、 800 冷凍サイクル装置、 800a 室外機、 900 ヒートポンプ装置。
Claims (12)
- 冷凍サイクル装置用の室外機であって、
少なくとも1つの熱交換器と、
第1の回転子及び前記第1の回転子と共に回転する第1のファンを有する第1のモータと、
第2の回転子及び前記第2の回転子と共に回転する第2のファンを有する第2のモータと、
前記第1のモータに電気的に接続された第1の導線と、
前記第2のモータに電気的に接続された第2の導線と、
前記第1の導線及び前記第2の導線を通して、前記第1のモータ及び前記第2のモータにそれぞれ電圧を印加するインバータと、
前記第2の導線に電気的に接続されており、前記第2のモータに印加される電圧のオンオフを切り替える接続切替部と、
前記インバータ及び前記接続切替部を制御する制御部と
を備え、
前記インバータは、前記第2のモータよりも前記第1のモータの近くに配置されている
室外機。 - 前記制御部は、前記第2のモータよりも前記第1のモータの近くに配置されている請求項1に記載の室外機。
- 前記第2の導線を通るノイズ電流を低減するコアをさらに備え、
前記第1の導線は前記第2の導線よりも短く、
前記コアが前記第2の導線に取り付けられている
請求項1又は2に記載の室外機。 - 前記第1の導線を通るノイズ電流及び前記第2の導線を通るノイズ電流を低減するコアをさらに備え、
前記第1の導線の長さは前記第2の導線と同じであり、
前記第1の導線に流れる電流は、前記第2の導線に流れる電流と同期しており、
前記コア内において、前記第1の導線に流れる電流及び前記第2の導線に流れる電流が互いに逆向きになるように、前記コアが前記第1の導線及び前記第2の導線に取り付けられている
請求項1又は2に記載の室外機。 - 前記接続切替部は、ワイドバンドギャップ半導体で構成されている請求項1から4のいずれか1項に記載の室外機。
- 前記接続切替部は、電磁接触器で構成されている請求項1から4のいずれか1項に記載の室外機。
- 前記インバータは、半導体スイッチング素子及び環流ダイオードの少なくとも一方で構成されている請求項1から6のいずれか1項に記載の室外機。
- 前記半導体スイッチング素子は、ワイドバンドギャップ半導体で構成されている請求項7に記載の室外機。
- 前記環流ダイオードは、ワイドバンドギャップ半導体で構成されている請求項7に記載の室外機。
- 前記第1のモータは、永久磁石を有する請求項1から9のいずれか1項に記載の室外機。
- 前記第2のモータは、永久磁石を有する請求項1から10のいずれか1項に記載の室外機。
- 請求項1から11のいずれか1項に記載の室外機を備える冷凍サイクル装置。
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