JP2016099029A - Air conditioner - Google Patents
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Abstract
Description
本技術は、空気調和機の技術に関し、特にモータによって駆動される圧縮機を有する空気調和機の技術に関する。 The present technology relates to an air conditioner technology, and more particularly to an air conditioner technology including a compressor driven by a motor.
モータによって駆動される圧縮機を有する空気調和機が知られている。そして、たとえば、2.2以上4.0kw未満の冷凍能力を有する空気調和機のシリンダ容積は、9cc程度である。たとえば、4.0以上6.0kw未満の冷凍能力を有する空気調和機のシリンダ容積は、13cc程度である。たとえば、6.0以上8.0kw未満の冷凍能力を有する空気調和機のシリンダ容積は、15cc程度である。 An air conditioner having a compressor driven by a motor is known. For example, the cylinder volume of an air conditioner having a refrigeration capacity of 2.2 or more and less than 4.0 kw is about 9 cc. For example, the cylinder volume of an air conditioner having a refrigeration capacity of 4.0 or more and less than 6.0 kW is about 13 cc. For example, the cylinder volume of an air conditioner having a refrigerating capacity of 6.0 or more and less than 8.0 kw is about 15 cc.
また、近年では、圧縮機を高速回転させるための技術や、低速運転時と高速運転時の効率を向上させるため技術も提案されている。たとえば、特開2006−246674号公報(特許文献1)には、モータ駆動装置、モータ駆動方法及び圧縮機が開示されている。特開2006−246674号公報(特許文献1)によると、結線切替機構が、インバータが供給する駆動電圧を受けるモータの巻線の結線方式を、運転範囲が規定値以下の場合にはスター結線に切り替え、運転範囲が規定値以上の場合にはデルタ結線に切り替える。このとき、インバータは、スター結線運転範囲及びデルタ結線運転範囲のそれぞれにおける所定の運転範囲において弱め界磁制御による駆動を行う。 In recent years, a technique for rotating the compressor at high speed and a technique for improving the efficiency during low-speed operation and high-speed operation have also been proposed. For example, Japanese Patent Laying-Open No. 2006-246684 (Patent Document 1) discloses a motor driving device, a motor driving method, and a compressor. According to Japanese Patent Laying-Open No. 2006-246673 (Patent Document 1), the connection switching mechanism changes the connection method of the motor winding that receives the drive voltage supplied by the inverter to the star connection when the operating range is less than the specified value. Switch to the delta connection when the operating range is above the specified value. At this time, the inverter performs driving by field-weakening control in a predetermined operation range in each of the star connection operation range and the delta connection operation range.
さらに、たとえば、特開2010−17055号公報(特許文献2)には、モータ駆動装置が開示されている。特開2010−17055号公報(特許文献2)によると、U相において、低速領域では、巻線が、巻線切替部のスイッチのみがオンすることにより、直列接続された状態にある。このとき、巻線の端子と巻線の端子との間の巻線切替部と、巻線の端子と巻線の端子との間に接続された巻線切替部とは、夫々そのスイッチがオフすることにより、稼働しない。巻線の接続状態の切り替えは、インバータのスイッチングトランジスタがオフする期間中で行なわれ、高速領域での巻線が並列接続された状態となる。V,W相についても、同様である。 Furthermore, for example, Japanese Patent Laying-Open No. 2010-17055 (Patent Document 2) discloses a motor drive device. According to Japanese Patent Laying-Open No. 2010-17055 (Patent Document 2), in the U phase, in the low speed region, the windings are connected in series by turning on only the switch of the winding switching unit. At this time, each of the winding switching unit between the winding terminals and the winding switching unit connected between the winding terminals and the winding terminals is turned off. Do not operate. The connection state of the winding is switched during a period in which the switching transistor of the inverter is turned off, and the winding in the high speed region is connected in parallel. The same applies to the V and W phases.
しかしながら、従来の空気調和機に関しては、圧縮機を高速で回転させる際に大きな騒音が発生する可能性が高かった。 However, with respect to the conventional air conditioner, there is a high possibility that a large noise is generated when the compressor is rotated at a high speed.
本発明は、上記の点を鑑みてなされたもので、圧縮機を高速で回転させた際の効率を維持しつつ、従来よりも騒音を小さくすることを目的とする。 The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to reduce noise as compared with the prior art while maintaining efficiency when a compressor is rotated at high speed.
この発明のある態様に従うと、冷凍能力が2.2kw以上4.0kw未満の空気調和機が提供される。空気調和機は、モータと、圧縮機と、モータの巻線の結線方式を、少なくともスター結線とデルタ結線とに切り替えるための切換機構とを備える。圧縮機のシリンダ容積が11cc〜14ccである。 According to an aspect of the present invention, an air conditioner having a refrigeration capacity of 2.2 kw or more and less than 4.0 kw is provided. The air conditioner includes a motor, a compressor, and a switching mechanism for switching the connection method of the motor windings to at least a star connection and a delta connection. The cylinder volume of the compressor is 11 cc to 14 cc.
この発明の別の態様に従うと、冷凍能力が4.0kw以上6.0kw未満の空気調和機が提供される。空気調和機は、モータと、圧縮機と、モータの巻線の結線方式を、少なくともスター結線とデルタ結線とに切り替えるための切換機構とを備える。圧縮機のシリンダ容積が14cc〜16ccである。 According to another aspect of the present invention, an air conditioner having a refrigeration capacity of 4.0 kw or more and less than 6.0 kw is provided. The air conditioner includes a motor, a compressor, and a switching mechanism for switching the connection method of the motor windings to at least a star connection and a delta connection. The cylinder volume of the compressor is 14 cc to 16 cc.
この発明の別の態様に従うと、冷凍能力が6.0kw以上8.0kw未満の空気調和機が提供される。空気調和機は、モータと、圧縮機と、モータの巻線の結線方式を、少なくともスター結線とデルタ結線とに切り替えるための切換機構とを備える。圧縮機のシリンダ容積が16cc〜18ccである。 According to another aspect of the present invention, an air conditioner having a refrigerating capacity of 6.0 kw or more and less than 8.0 kw is provided. The air conditioner includes a motor, a compressor, and a switching mechanism for switching the connection method of the motor windings to at least a star connection and a delta connection. The cylinder volume of the compressor is 16 cc to 18 cc.
好ましくは、モータの最大回転数が7000rpm以下である。 Preferably, the maximum rotational speed of the motor is 7000 rpm or less.
好ましくは、モータのターン数が70以上である、および/または、モータのロータまたはステータの積厚が50以上である。 Preferably, the number of turns of the motor is 70 or more and / or the thickness of the rotor or stator of the motor is 50 or more.
好ましくは、モータのターン数が70以上である、および/または、モータのロータまたはステータの積厚が55以上である。 Preferably, the number of motor turns is 70 or more and / or the thickness of the rotor or stator of the motor is 55 or more.
好ましくは、モータのターン数が75以上である、および/または、モータのロータまたはステータの積厚が55以上である。 Preferably, the number of motor turns is 75 or more and / or the thickness of the rotor or stator of the motor is 55 or more.
以上のように、この発明によれば、本発明によれば、圧縮機を高速で回転させた際の効率を維持しつつ、従来よりも騒音が低減された空気調和機を提供することができる。 As described above, according to the present invention, according to the present invention, it is possible to provide an air conditioner in which noise is reduced as compared with the prior art while maintaining efficiency when the compressor is rotated at a high speed. .
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰り返さない。
<第1の実施の形態>
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description, the same parts are denoted by the same reference numerals. Their names and functions are also the same. Therefore, detailed description thereof will not be repeated.
<First Embodiment>
以下では、第1の実施の形態として、冷凍能力が2.2kw以上4.0未満の空気調和機に関して説明する。
<空気調和機の全体構成>
Below, as 1st Embodiment, the refrigerating capacity demonstrates 2.2 kw or more and less than 4.0 air conditioner.
<Overall configuration of air conditioner>
まず、本実施の形態にかかる空気調和機1の全体構成と動作概要とについて説明する。なお、図1は、第1の実施の形態にかかる空気調和機の冷房運転時の概略構成図である。また、図2は、第1の実施の形態にかかる空気調和機の暖房運転時の概略構成図である。
First, the overall configuration and operation overview of the
図1および図2を参照して、本実施の形態にかかる空気調和機1は、セパレート式の空気調和機であって、冷凍能力が2.2kw以上4.0kw未満のものである。空気調和機1は、主に、室外機10、室内機30およびリモートコントローラ50から構成されている。なお、空気調和機1は、室内機30と室外機10とが冷媒配管17および18を介して接続されることによって構成されている。以下、室外機10、室内機30、リモートコントローラ50、冷媒配管17および18について詳述する。
With reference to FIG. 1 and FIG. 2, the
(1)室外機
室外機10は、主に、筐体11、圧縮機12、四路切換弁13、室外熱交換器14、膨張弁15、室外送風機16、冷媒配管17、冷媒配管18、二方弁19、三方弁20、室外熱交換器温度センサ21、吐出温度センサ22、吸入温度センサ23、出口温度センサ24、外気温度センサ25および制御部100から構成されている。なお、この室外機10は、屋外に設置されている。
(1) Outdoor unit The
筐体11には、圧縮機12、四路切換弁13、室外熱交換器14、膨張弁15、室外送風機16、冷媒配管17、冷媒配管18、二方弁19、三方弁20、温度センサ21〜25および制御部100等が収納されている。
The
圧縮機12は、吐出管12aおよび吸入管12bを有している。吐出管12aおよび吸入管12bは、それぞれ、四路切換弁13の異なる接続口に接続されている。また、圧縮機12は、通信線を介して制御部100に通信接続されており、制御部100から送信される制御信号に従って動作する。圧縮機12は、運転時、吸入管12bから低圧の冷媒ガスを吸入し、その冷媒ガスを圧縮して高圧の冷媒ガスを生成した後、その高圧の冷媒ガスを吐出管12aから吐出する。
The
四路切換弁13は、冷媒配管を介して圧縮機12の吐出管12aおよび吸入管12b、室外熱交換器14ならびに室内熱交換器32に接続されている。そして、この四路切換弁13は、通信線を介して制御部100に通信接続されており、制御部100から送信される制御信号に従って動作する。これによって、四路切換弁13は、運転時、制御部100から送信される制御信号に従って、圧縮機12の吐出管12aを室外熱交換器14に連結させると共に圧縮機12の吸入管12bを室内熱交換器32に連結させる冷房運転状態(図1参照)と、圧縮機12の吐出管12aを室内熱交換器32に連結させると共に圧縮機12の吸入管12bを室外熱交換器14に連結させる暖房運転状態(図2参照)とを切り換える。
The four-
室外熱交換器14は、左右両端で複数回折り返された伝熱管(図示せず)に多数の放熱フィン(図示せず)が取り付けられたもの(フィン&チューブ型)であって、冷房運転時(図1参照)には凝縮器として機能し、暖房運転時(図2参照)には蒸発器として機能する。なお、熱交換器としてパラレルフロー型熱交換器やサーペン型熱交換器を用いてもよい。
The
膨張弁15は、後述するステッピングモータを介して開度制御が可能な電子膨張弁であって、一方が冷媒配管17を介して二方弁19に接続されると共に、他方が室外熱交換器14に接続されている。また、この膨張弁15のステッピングモータは、通信線を介して制御部100に通信接続されており、制御部100から送信される制御信号に従って動作する。膨張弁15は、運転時において、凝縮器(冷房時は室外熱交換器14であり、暖房時は室内熱交換器32である)から流出する高温高圧の液冷媒を蒸発しやすい状態に減圧すると共に、蒸発器(冷房時は室内熱交換器32であり、暖房時は室外熱交換器14である)への冷媒供給量を調節する役目を担っている。
The
室外送風機16は、主に、プロペラファンおよびモータから構成されている。プロペラファンは、モータによって回転駆動され、屋外の外気を室外熱交換器14に供給する。モータは、通信線を介して制御部100に通信接続されており、制御部100から送信される制御信号に従って動作する。
The
二方弁19は、冷媒配管17に配設されている。なお、二方弁19は、室外機10から冷媒配管17が取り外されるときに閉じられ、冷媒が室外機10から外部に漏れることを防ぐ。
The two-
三方弁20は、冷媒配管18に配設されている。なお、三方弁20は、室外機10から冷媒配管18が取り外されるときに閉じられ、冷媒が室外機10から外部に漏れることを防ぐ。また、室外機10から、あるいは室内機30を含めた冷凍サイクル全体から、冷媒を回収する必要があるときは、三方弁20を通じて冷媒の回収が行われる。
The three-
温度センサ21〜25は、サーミスタである。室外熱交換器温度センサ21は室外熱交換器14に配置されており、吐出温度センサ22は圧縮機12の吐出管12aに配置されており、吸入温度センサ23は圧縮機12の吸入管12bに配置されており、出口温度センサ24は室外熱交換器14の出口付近の冷媒配管17に配置されており、外気温度センサ25は外気温度測定用であって筐体11の内部の所定箇所に配置されている。これらの温度センサ21〜25は、全て、通信線を介して制御部100に通信接続されており、計測された温度に関する情報を制御部100に送信している。
The
制御部100は、通信線を介して圧縮機12、四路切換弁13、膨張弁15、室外送風機16および温度センサ21〜25に通信接続されている。たとえば、制御部100のプロセッサは、随時、温度センサ21〜25の出力情報や、メモリに記憶される種々の制御パラメータ等を演算処理して適切な制御パラメータを導出し、その制御パラメータを、圧縮機12や、四路切換弁13、膨張弁15、室外送風機16に送信する。また、プロセッサは、必要に応じて、制御パラメータ等を室内制御部35に送信したり、受信したりする。
The
(2)室内機
室内機30は、主に、筐体31、室内熱交換器32、室内送風機33、フラップ36、室内熱交換器温度センサ34、室内温度センサ37および室内制御部35から構成されている。なお、この室内機30は、一般的に室内の壁面に設置されている。
(2) Indoor unit The
筐体31には、室内熱交換器32、室内送風機33、室内熱交換器温度センサ34、室内温度センサ37および室内制御部35等が収納されている。フラップ36は、筐体31の一部を構成している。
The
室内熱交換器32は、3個の熱交換器32A、32B、32Cを、室内送風機33を覆う屋根のように組み合わせたものである。なお、各熱交換器32A、32B、32Cは、左右両端で複数回折り返された伝熱管(図示せず)に多数の放熱フィン(図示せず)が取り付けられたものであって、冷房運転時(図1参照)には蒸発器として機能し、暖房運転時(図2参照)には凝縮器として機能する。
The
室内送風機33は、主に、クロスフローファンおよびモータから構成されている。クロスフローファンは、モータによって回転駆動され、室内の空気を筐体31に吸い込んで室内熱交換器32に供給すると共に、室内熱交換器32で熱交換された空気を室内に送出する。モータは、通信線を介して室内制御部35に通信接続されており、室内制御部35から送信される制御信号に従って動作する。
The
フラップ36は、風向板およびモータから構成されている。フラップは、モータによって回動され、クロスフローファンによって室内に送出される空気の送出方向を調節する。モータは、通信線を介して室内制御部35に通信接続されており、室内制御部35から送信される制御信号に従って動作する。
The
温度センサ34,37は、サーミスタである。室内熱交換器温度センサ34は室内熱交換器32に配置されており、室内温度センサ37は、室内温度を測定するものであって筐体31内の吸込口付近に配置されている。温度センサ34,37は、通信線を介して室内制御部35に通信接続されており、計測された温度に関する情報を室内制御部35に送信している。
The
室内制御部35は、通信線を介して室内送風機33、フラップ36および温度センサ34,37に通信接続されている。室内制御部35のプロセッサは、随時、リモートコントローラ50からの制御信号や、温度センサ34,37の出力情報等を演算処理して適切な制御パラメータを導出し、その制御パラメータ等を、室内送風機33や、フラップ36に送信する。また、プロセッサは、必要に応じて、制御パラメータ等を制御部100に送信したり、制御パラメータ等を制御部100から受信したりする。赤外線受光部35aは、リモートコントローラ50から発生される点滅赤外線を受光するものである。この赤外線受光部35aは、点滅赤外線を信号化処理し、生成した信号を室内制御部35に受け渡す。
The
なお、室外機10の圧縮機12、四路切換弁13、室外熱交換器14および膨張弁15、ならびに室内機30の室内熱交換器32は、冷媒配管17,18によって順次接続され、冷媒回路を構成している。本実施の形態において、この冷媒回路、室外送風機16、室内送風機33およびフラップ36を併せて空気調和機構と称し、図1および図2中において符号2で示す。
The
(3)リモートコントローラ
リモートコントローラ50は、点滅赤外線を利用してユーザの様々な指令を室内機30の室内制御部35に伝達するためのものであって、主に、赤外線発光部、表示パネル、運転停止ボタン、モード切換ボタン、温度上昇ボタン、温度下降ボタン、風量上昇ボタン、風量下降ボタン、風向調節ボタン、自動運転ボタン等から構成されている。
(3) Remote controller The
(4)冷媒配管
冷媒配管17は、冷媒配管18よりも細い管であって、冷房運転時および除霜運転時に液冷媒が流れる。冷媒配管18は、冷媒配管17よりも太い管であって、冷房運転時にガス冷媒が流れる。なお、冷媒としては、例えば、HFC系のR410AやR32等が用いられる。
(4) Refrigerant pipe The
<空気調和機の動作概要>
以下、本実施の形態にかかる空気調和機1の冷房運転および暖房運転について詳述する。
<Outline of air conditioner operation>
Hereinafter, the cooling operation and the heating operation of the
(1)冷房運転
冷房運転では、四路切換弁13が図1に示される状態、すなわち、圧縮機12の吐出管12aが室外熱交換器14に接続され、かつ、圧縮機12の吸入管12bが室内熱交換器32に接続された状態となる。また、このとき、二方弁19および三方弁20は開状態とされている。この状態で、圧縮機12が起動されると、ガス冷媒が、圧縮機12に吸入され、圧縮された後、四路切換弁13を経由して室外熱交換器14に送られ、室外熱交換器14において冷却され、液冷媒となる。その後、この液冷媒は、膨張弁15に送られ、減圧されて気液二相状態となる。気液二相状態の冷媒は、二方弁19を経由して室内熱交換器32に供給され、室内空気を冷却するとともに蒸発されてガス冷媒となる。最後に、そのガス冷媒は、三方弁20および四路切換弁13を経由して、再び、圧縮機12に吸入される。
(1) Cooling operation In the cooling operation, the four-
(2)暖房運転
暖房運転では、四路切換弁13が図2に示される状態、すなわち、圧縮機12の吐出管12aが室内熱交換器32に接続され、かつ、圧縮機12の吸入管12bが室外熱交換器14に接続された状態となる。また、このとき、二方弁19および三方弁20は開状態とされている。この状態で、圧縮機12が起動されると、ガス冷媒が、圧縮機12に吸入され、圧縮された後、四路切換弁13および三方弁20を経由して室内熱交換器32に供給され、室内空気を加熱すると共に凝縮されて液冷媒となる。その後、この液冷媒は、二方弁19を経由して膨張弁15に送られ、減圧されて気液二相状態となる。気液二相状態の冷媒は、室外熱交換器14に送られて、室外熱交換器14において蒸発させられてガス冷媒となる。最後に、そのガス冷媒は、四路切換弁13を経由して、再び、圧縮機12に吸入される。
(2) Heating operation In the heating operation, the four-
<圧縮機12の構成>
ここで、本実施の形態にかかる圧縮機12について説明する。図3は、本実施の形態にかかる圧縮機12の構成を示す一部断面側面図である。そして、本実施の形態にかかる圧縮機12のシリンダの容積は、11cc以上14cc以下である。
<Configuration of
Here, the
なお、圧縮機12の種類は、ピストン・クランク式やピストン・斜板式などのような往復式であってもよいし、回転ピストン式やロータリーベーン式などのロータリー式であってもよいし、スクロール式であってもよいし、ツインロータやシングルロータなどのスクリュー型であってもよい。
The type of the
また、圧縮機12は、図3に示すように、モータと圧縮機を同じケーシングの中に入れる密閉型であってもよいし、モータと圧縮機を別々に配置して直結またはベルト掛けなどによって圧縮機を駆動する解放型であってもよい。
Further, as shown in FIG. 3, the
図3を参照して、本実施の形態にかかる圧縮機12は密閉型である。圧縮機12にはモータ121が直結されている。モータ121は、ステータ122と、ステータ122の内側に配置されるロータ123とを含む。ステータ122は、集中巻構造を取っており、絶縁材を介して巻線124が巻回されている。ロータ123の内部には、永久磁石が埋め込まれている。
Referring to FIG. 3, the
そして、冷凍能力が2.2kw以上4.0kw未満の本実施の形態にかかる空気調和機1に関しては、圧縮機12のモータ121のロータおよびステータの巻線124の積厚を50mmとしている。
And regarding the
また、冷凍能力が2.2kw以上4.0kw未満の本実施の形態にかかる空気調和機1に関しては、圧縮機12のモータ121の巻線124の巻数(ターン数)を70にしている。
In the
本実施の形態にかかるモータ121は、3相の永久磁石型のモータである。より詳細には、モータ121からは合計6本の引出線125が出ている。その6本の引出線125は、巻線124の端部から、圧縮機12のケーシング126に設けたガラス端子127を介して外部に導出される。ガラス端子127から引き出される6本の線は、結線切替機構130に接続される。
<結線切換構成>
The
<Connection switching configuration>
次に、本実施の形態にかかる結線切換構成について説明する。図4は、本実施の形態にかかる圧縮機12の駆動装置を構成するモータ121、インバータ131及び結線切替機構130との関係を示す結線図である。図5は、本実施の形態にかかる巻線の結線方式でえあるスター結線とデルタ結線とを示す模式図である。
Next, the connection switching structure according to the present embodiment will be described. FIG. 4 is a connection diagram illustrating a relationship between the
図4を参照して、上述したように、本実施の形態にかかるモータ121は、3相の永久磁石型モータである。モータ121は、モータ121には、3相「U、V、W」の各内部巻線の一端が接続される3つの端子132aと各内部巻線の他端が接続される3つの端子132bとが設けられている。3つの端子132aはインバータ131の出力端子に接続されている。そして、3つの端子132aと3つの端子132bとの間に結線切替機構130が設けられている。
Referring to FIG. 4, as described above,
結線切替機構130には、3個のスイッチを備えるスイッチ133a及びスイッチ133bが設けられている。スイッチ133aが備える3個のスイッチの各一端側端子は共通に接続され、各他端側の3端子がモータ121の3つの端子132bに接続されている。一方、スイッチ133bが備える3個のスイッチは、3つの端子132aと3つの端子132bとの間において、U相とV相の間を接離するスイッチと、V相とW相の間を接離するスイッチと、W相とU相の間を接離するスイッチとで構成されている。
The
したがって、スイッチ133aが備える3個のスイッチが一斉に閉路し、スイッチ133bが備える3個のスイッチが一斉に開路すると、モータ121の内部巻線は、図5(a)に示すスター結線となる。一方、スイッチ133aが備える3個のスイッチが一斉に開路し、スイッチ133bが備える3個のスイッチが一斉に閉路すると、モータ121の内部巻線は、図5(b)に示すデルタ結線となる。
Therefore, when the three switches included in the
制御部100は、インバータ131からの信号に基づいて、結線切替機構130に対して、モータ121の運転範囲に応じた結線切替指令を発行する。結線切替機構130は、スイッチ133aおよびスイッチ133bの閉路操作および開路操作によって、インバータ131から3相電圧の供給を受けるモータ121の巻線を、図5(a)に示すスター結線と、図5(b)に示すデルタ結線とに切り替える。
Based on the signal from the
ただし、インバータ131が、自身で、結線切替機構130に対して、モータ121の運転範囲に応じた結線切替指令を発行してもよい。
However, the
図6は、モータ121の内部結線を説明する模式図である。図6(a)に示すように直列結線を行う場合と、図6(b)に示すように並列結線を行う場合とがある。巻線の線径や巻線を複数本巻きすることで、どちらの結線でも等価設計ができる。結局、製造設備や巻線材料等の制約によってどちらかの結線が選択される。図3に示す引出線125は、各相巻線群(例えばU相巻線群であればU1巻線とU2巻線とU3巻線が直列結線または並列結線されたもの)の入口側と出口側から2本ずつ、合計6本引き出されている。図4では、3つの端子132aと3つの端子132bとに接続されている。
FIG. 6 is a schematic diagram for explaining the internal connection of the
なお、特許文献2や後述の第4の実施の形態において説明するように、結線切替機構130は、モータ121の巻線を直列につなぐ結線方式と、モータ121の巻線を直列につなぐ結線方式とを切り替えるものであってもよい。
<結線切換方法>
As described in
<Connection switching method>
次に、結線切換方法について説明する。まず、永久磁石型モータの諸特性について説明する。図7は、本実施の形態にかかるモータ121の回転速度に対する効率を説明する特性図である。
Next, the connection switching method will be described. First, various characteristics of the permanent magnet motor will be described. FIG. 7 is a characteristic diagram for explaining the efficiency with respect to the rotation speed of the
図7に示すように、モータ121の効率は、スター結線の場合は、モータ121の回転数が比較的低い場合に効率が良くなり、モータ121の回転数が比較的高い場合には効率が悪くなる。一方、デルタ結線の場合は、モータ121の回転数が比較的高い場合に効率が良くなり、モータ121の回転数が比較的低い場合に効率が悪くなる。
As shown in FIG. 7, in the case of star connection, the efficiency of the
そこで、本実施の形態においては、モータ121とインバータ131との間に結線切替機構130を設けて、モータ121の結線方式をスター結線とデルタ結線とに切り替え得るようし、低速運転時にはスター結線に切り替えることによって高効率を実現し、高速運転時にはデルタ結線に切り替えることによって高効率を実現する。
Therefore, in the present embodiment, a
より詳細には、結線切替機構130には、モータ121の回転数が所定値以上であるか否かに基づいて、制御部100から結線切替信号が入力される。結線切替機構130は、制御部100からの当該信号に応じて、スイッチ133aとスイッチ133bを開閉操作する。例えば、回転速度が所定の回転速度よりも遅い時には、スイッチ133aに閉路指示信号が入力され、スイッチ133bに開路指示信号が入力され、モータ121の結線は図5(a)に示すスター結線となる。また、回転速度がある回転速度よりも速い時には、スイッチ133aに開路指示信号が入力され、スイッチ133bに閉路指示信号が入力され、モータ121の結線は図5(b)に示すデルタ結線となる。
More specifically, a connection switching signal is input from the
図5(a)に示されるスター結線は、図5(b)に示されるデルタ結線に対し、線間誘起電圧が√3倍となるので、低速回転速度域での高効率化が達成できる。また、高速回転運転が必要になった場合は、デルタ結線に切り替えられるので、誘起電圧を低下させて高速回転運転も可能となる。 In the star connection shown in FIG. 5 (a), the induced voltage between the lines is √3 times that of the delta connection shown in FIG. 5 (b), so that high efficiency can be achieved in the low speed range. In addition, when high-speed rotation operation is necessary, switching to delta connection is possible, so that high-speed rotation operation can be performed by reducing the induced voltage.
図7のグラフに示すように、スター結線とデルタ結線のうちのモータ121の効率が良い方が選択されるように、制御部100がスター結線とデルタ結線との切り替えを実行することが好ましい。制御部は、回転速度が所定値X未満ではスター結線を選択し、回転速度が所定値X以上ではデルタ結線を選択する。
As shown in the graph of FIG. 7, it is preferable that the
空気調和機1の圧縮機12で用いる永久磁石型モータは、低速回転での効率を良くすることと、高速回転まで運転できることとを両立させることができないので、従来では、エアコンの冷暖房能力や運転に関する要求を充分に満足させることが困難であったが、この実施の形態によるモータ駆動法によれば、低速回転では、スター結線とし高効率運転を行い、高速回転ではデルタ結線に切り替えるので、エアコンの必要能力に応じた充分な回転速度で運転できるようになる。
<本実施の形態にかかる空気調和機の構成のまとめ>
Since the permanent magnet type motor used in the
<Summary of the configuration of the air conditioner according to the present embodiment>
以下では、本実施の形態にかかる空気調和機1の構成について、従来の空気調和機と比較しながら、説明する。
Below, the structure of the
以下の表1に示すように、従来の冷凍能力が2.2kw以上4.0kw未満の空気調和機は、シリンダ容積が9cc程度であった。
そして、以下の表2に示すように、従来の冷凍能力が2.2kw以上4.0kw未満の空気調和機は、冷凍中間の圧縮機12のモータ121の回転数が780rpm程度であり、暖房中間の圧縮機12のモータ121の回転数が1200rpm程度であり、最大回転数は7200rpm程度であった。そのため、従来の空気調和機のモータは、大きな騒音が生じる可能性が高かった。
一方、本実施の形態にかかる冷凍能力が2.2kw以上4.0kw未満の空気調和機1は、表1に示すように、シリンダ容積を11cc以上14cc以下のものを採用している。そのため、表2に示すように、冷凍中間の圧縮機12のモータ121の回転数を585rpm程度に抑えることができ、暖房中間の圧縮機12のモータ121の回転数を900rpm程度に抑えることができ、最大回転数も5400rpm程度に抑えることができるようになった。そのため、大きな騒音が生じる可能性を低減することができるようになる。本実施の形態にかかる空気調和機1では、制御部100が、回転数を7000rpm以下に抑える制御を行うことも可能である。
On the other hand, as shown in Table 1, the
さらに、圧縮機12のモータ121の回転数を低下させることによって、効率が低下する恐れがあるため、以下の表3に示すように、本実施の形態にかかるモータ121は、ロータおよびステータの巻線124の積厚を50mmとしている。圧縮機12のモータ121の巻線124のターン数は70にしている。
たとえば、ロータおよびステータの巻線124の積厚を50mm〜60mmとすることが好ましい。また、圧縮機12のモータ121の巻線124のターン数は70から80にすることが好ましい。
For example, the stack thickness of the rotor and
これによって、効率やAFP性能を維持しつつ、騒音を低減するために回転数を低下させることが可能になる。
<第2の実施の形態>
This makes it possible to reduce the rotational speed in order to reduce noise while maintaining efficiency and AFP performance.
<Second Embodiment>
以下では、第2の実施の形態として、冷凍能力が4.0kw以上6.0未満の空気調和機に関して説明する。なお、空気調和機1の全体構成と、空気調和機1の動作概要と、結線切換構成と、結線切換方法とについては、第1の実施の形態のそれらと同様であるため、ここでは説明を繰り返さない。以下では、本実施の形態にかかる空気調和機1の圧縮機12の構成について説明する。
<圧縮機12の構成>
ここで、本実施の形態にかかる圧縮機12について説明する。本実施の形態にかかる圧縮機12のシリンダの容積は、14cc以上16cc以下である。
Hereinafter, an air conditioner having a refrigerating capacity of 4.0 kw or more and less than 6.0 will be described as a second embodiment. In addition, about the whole structure of the
<Configuration of
Here, the
なお、本実施の形態においても、圧縮機12の種類は、ピストン・クランク式やピストン・斜板式などのような往復式であってもよいし、回転ピストン式やロータリーベーン式などのロータリー式であってもよいし、スクロール式であってもよいし、ツインロータやシングルロータなどのスクリュー型であってもよい。
Also in this embodiment, the type of the
また、圧縮機12は、図3に示すように、モータと圧縮機を同じケーシングの中に入れる密閉型であってもよいし、モータと圧縮機を別々に配置して直結またはベルト掛けなどによって圧縮機を駆動する解放型であってもよい。
Further, as shown in FIG. 3, the
図3を参照して、本実施の形態にかかる圧縮機12は密閉型である。圧縮機12にはモータ121が直結されている。モータ121は、ステータ122と、ステータ122の内側に配置されるロータ123とを含む。ステータ122は、集中巻構造を取っており、絶縁材を介して巻線124が巻回されている。ロータ123の内部には、永久磁石が埋め込まれている。
Referring to FIG. 3, the
そして、冷凍能力が4.0kw以上6.0kw未満の本実施の形態にかかる空気調和機1に関しては、圧縮機12のモータ121のロータおよびステータの巻線124の積厚を55mmとしている。
And about the
また、冷凍能力が4.0kw以上6.0kw未満の本実施の形態にかかる空気調和機1に関しては、圧縮機12のモータ121の巻線124のターン数を70にしている。
In the
本実施の形態にかかるモータ121は、3相の永久磁石型のモータである。より詳細には、モータ121からは合計6本の引出線125が出ている。その6本の引出線125は、巻線124の端部から、圧縮機12のケーシング126に設けたガラス端子127を介して外部に導出される。ガラス端子127から引き出される6本の線は、結線切替機構130に接続される。
<本実施の形態にかかる空気調和機の構成のまとめ>
The
<Summary of the configuration of the air conditioner according to the present embodiment>
以下では、本実施の形態にかかる空気調和機1の構成について、従来の空気調和機と比較しながら、説明する。
Below, the structure of the
上記の表1に示すように、従来の冷凍能力が4.0kw以上6.0kw未満の空気調和機は、シリンダ容積が13cc程度であった。 As shown in Table 1 above, the conventional air conditioner having a refrigerating capacity of 4.0 kw or more and less than 6.0 kw has a cylinder volume of about 13 cc.
そして、以下の表4に示すように、従来の冷凍能力が4.0kw以上6.0kw未満の空気調和機は、冷凍中間の圧縮機12のモータ121の回転数が1080rpm程度であり、暖房中間の圧縮機12のモータ121の回転数が1620rpm程度であり、最大回転数は7200rpm程度であった。そのため、従来の空気調和機のモータは、大きな騒音が生じる可能性が高かった。
一方、本実施の形態にかかる冷凍能力が4.0kw以上6.0kw未満の空気調和機1は、表1に示すように、シリンダ容積を14cc以上16cc以下のものを採用している。そのため、表4に示すように、冷凍中間の圧縮機12のモータ121の回転数を936rpm程度に抑えることができ、暖房中間の圧縮機12のモータ121の回転数を1404rpm程度に抑えることができ、最大回転数も6760rpm程度に抑えることができるようになった。そのため、大きな騒音が生じる可能性を低減することができるようになる。本実施の形態にかかる空気調和機1では、制御部100が、回転数を7000rpm以下に抑える制御を行うことも可能である。
On the other hand, as shown in Table 1, the
さらに、圧縮機12のモータ121の回転数を低下させることによって、効率が低下する恐れがあるため、以下の表5に示すように、本実施の形態にかかるモータ121は、ロータおよびステータの巻線124の積厚を55mmとしている。圧縮機12のモータ121の巻線124のターン数は70にしている。
たとえば、ロータおよびステータの巻線124の積厚を55mm〜65mmとすることが好ましい。また、圧縮機12のモータ121の巻線124のターン数は70から80にすることが好ましい。
For example, it is preferable that the stack thickness of the rotor and
これによって、効率やAFP性能を維持しつつ、騒音を低減するために回転数を低下させることが可能になる。
<第3の実施の形態>
This makes it possible to reduce the rotational speed in order to reduce noise while maintaining efficiency and AFP performance.
<Third Embodiment>
以下では、第3の実施の形態として、冷凍能力が6.0kw以上8.0kw未満の空気調和機に関して説明する。なお、空気調和機1の全体構成と、空気調和機1の動作概要と、結線切換構成と、結線切換方法とについては、第1の実施の形態のそれらと同様であるため、ここでは説明を繰り返さない。以下では、本実施の形態にかかる空気調和機1の圧縮機12の構成について説明する。
<圧縮機12の構成>
ここで、本実施の形態にかかる圧縮機12について説明する。本実施の形態にかかる圧縮機12のシリンダの容積は、16cc以上18cc以下である。
Hereinafter, as a third embodiment, an air conditioner having a refrigerating capacity of 6.0 kw to less than 8.0 kw will be described. In addition, about the whole structure of the
<Configuration of
Here, the
なお、本実施の形態においても、圧縮機12の種類は、ピストン・クランク式やピストン・斜板式などのような往復式であってもよいし、回転ピストン式やロータリーベーン式などのロータリー式であってもよいし、スクロール式であってもよいし、ツインロータやシングルロータなどのスクリュー型であってもよい。
Also in this embodiment, the type of the
また、圧縮機12は、図3に示すように、モータと圧縮機を同じケーシングの中に入れる密閉型であってもよいし、モータと圧縮機を別々に配置して直結またはベルト掛けなどによって圧縮機を駆動する解放型であってもよい。
Further, as shown in FIG. 3, the
図3を参照して、本実施の形態にかかる圧縮機12は密閉型である。圧縮機12にはモータ121が直結されている。モータ121は、ステータ122と、ステータ122の内側に配置されるロータ123とを含む。ステータ122は、集中巻構造を取っており、絶縁材を介して巻線124が巻回されている。ロータ123の内部には、永久磁石が埋め込まれている。
Referring to FIG. 3, the
そして、冷凍能力が6.0kw以上8.0kw未満の本実施の形態にかかる空気調和機1に関しては、圧縮機12のモータ121のロータおよびステータの巻線124の積厚を55mmとしている。
And about the
また、冷凍能力が4.0kw以上6.0kw未満の本実施の形態にかかる空気調和機1に関しては、圧縮機12のモータ121の巻線124のターン数を78にしている。
Moreover, regarding the
本実施の形態にかかるモータ121は、3相の永久磁石型のモータである。より詳細には、モータ121からは合計6本の引出線125が出ている。その6本の引出線125は、巻線124の端部から、圧縮機12のケーシング126に設けたガラス端子127を介して外部に導出される。ガラス端子127から引き出される6本の線は、結線切替機構130に接続される。
<本実施の形態にかかる空気調和機の構成のまとめ>
The
<Summary of the configuration of the air conditioner according to the present embodiment>
以下では、本実施の形態にかかる空気調和機1の構成について、従来の空気調和機と比較しながら、説明する。
Below, the structure of the
上記の表1に示すように、従来の冷凍能力が6.0kw以上8.0kw未満の空気調和機は、シリンダ容積が15cc程度であった。 As shown in Table 1 above, the conventional air conditioner having a refrigerating capacity of 6.0 kw or more and less than 8.0 kw has a cylinder volume of about 15 cc.
そして、以下の表6に示すように、従来の冷凍能力が6.0kw以上8.0kw未満の空気調和機は、冷凍中間の圧縮機12のモータ121の回転数が1600rpm程度であり、暖房中間の圧縮機12のモータ121の回転数が2200rpm程度であり、最大回転数は7800rpm程度であった。そのため、従来の空気調和機のモータは、大きな騒音が生じる可能性が高かった。
一方、本実施の形態にかかる冷凍能力が6.0kw以上8.0kw未満の空気調和機1は、表1に示すように、シリンダ容積を16cc以上18cc以下のものを採用している。そのため、表6に示すように、冷凍中間の圧縮機12のモータ121の回転数を1412rpm程度に抑えることができ、暖房中間の圧縮機12のモータ121の回転数を1941rpm程度に抑えることができ、最大回転数も6882rpm程度に抑えることができるようになった。そのため、大きな騒音が生じる可能性を低減することができるようになる。本実施の形態にかかる空気調和機1では、制御部100が、回転数を7000rpm以下に抑える制御を行うことも可能である。
On the other hand, as shown in Table 1, the
さらに、圧縮機12のモータ121の回転数を低下させることによって、効率が低下する恐れがあるため、以下の表7に示すように、本実施の形態にかかるモータ121は、ロータおよびステータの巻線124の積厚を55mmとしている。圧縮機12のモータ121の巻線124のターン数は78にしている。
たとえば、ロータおよびステータの巻線124の積厚を55mm〜65mmとすることが好ましい。また、圧縮機12のモータ121の巻線124のターン数は75から90にすることが好ましい。
For example, it is preferable that the stack thickness of the rotor and
これによって、効率やAFP性能を維持しつつ、騒音を低減するために回転数を低下させることが可能になる。
<第4の実施の形態>
This makes it possible to reduce the rotational speed in order to reduce noise while maintaining efficiency and AFP performance.
<Fourth embodiment>
上記の第1から第3の実施の形態においては、圧縮機12のモータ121が高速回転の場合にデルタ結線に切り替え、圧縮機12のモータ121が低速回転の場合にスター結線に切り替えるものであった。
In the first to third embodiments described above, the delta connection is switched when the
しかしながら、第4の実施の形態としては、特許文献2に記載の技術を利用することもできる。たとえば、制御部100またはインバータ131が、モータ121の回転速度が所定の回転速度よりも遅い時には、結線切替機構130に、モータ121の巻線を直列に結線させる。制御部は、モータ121の回転速度が所定の回転速度よりも早い時には、結線切替機構130に、モータ121の巻線を並列に結線させる。
However, the technique described in
なお、さらに他の、モータ121の稼働状態に応じた結線切換方式を利用することも可能である。
<上記の複数の実施の形態のまとめ>
It is also possible to use another connection switching method according to the operating state of the
<Summary of the above embodiments>
上記の第1の実施の形態においては、冷凍能力が2.2kw以上4.0kw未満の空気調和機1が提供される。空気調和機1は、モータ121と、圧縮機12と、モータの巻線の結線方式を、少なくともスター結線とデルタ結線とに切り替えるための切換機構130とを備える。圧縮機12のシリンダ容積は11cc〜14ccである。
In said 1st Embodiment, the
上記の第2の実施の形態においては、冷凍能力が4.0kw以上6.0kw未満の空気調和機1が提供される。空気調和機1は、モータ121と、圧縮機12と、モータの巻線の結線方式を、少なくともスター結線とデルタ結線とに切り替えるための切換機構130とを備える。圧縮機12のシリンダ容積は14cc〜16ccである。
In said 2nd Embodiment, the
上記の第3の実施の形態においては、冷凍能力が6.0kw以上8.0kw未満の空気調和機1が提供される。空気調和機1は、モータ121と、圧縮機12と、モータの巻線の結線方式を、少なくともスター結線とデルタ結線とに切り替えるための切換機構130とを備える。圧縮機12のシリンダ容積は16cc〜18ccである。
In said 3rd Embodiment, the
上記の第1から第4の実施の形態においては、モータ121の最大回転数が7000rpm以下である。
In the first to fourth embodiments, the maximum rotation speed of the
上記の第1の実施の形態においては、モータ121のターン数が70以上である、および/または、モータ121のロータ123またはステータ122の積厚が50以上である。
In the first embodiment, the number of turns of the
上記の第2の実施の形態においては、モータ121のターン数が70以上である、および/または、モータ121のロータ123またはステータ122の積厚が55以上である。
In the second embodiment described above, the number of turns of the
上記の第3の実施の形態においては、モータ121のターン数が75以上である、および/または、モータ121のロータ123またはステータ122の積厚が55以上である。
In the third embodiment, the number of turns of the
上記の第1の実施の形態の構成と第4の実施の形態の構成とを組み合わせると、冷凍能力が2.2kw以上4.0kw未満の空気調和機1が提供される。空気調和機1は、モータ121と、圧縮機12と、モータの巻線の結線方式を、少なくとも直列と並列とに切り替えるための切換機構130とを備える。圧縮機12のシリンダ容積は11cc〜14ccである。
When the configuration of the first embodiment and the configuration of the fourth embodiment are combined, the
上記の第1の実施の形態の構成と第4の実施の形態の構成とを組み合わせると、冷凍能力が4.0kw以上6.0kw未満の空気調和機1が提供される。空気調和機1は、モータ121と、圧縮機12と、モータの巻線の結線方式を、少なくとも直列と並列とに切り替えるための切換機構130とを備える。圧縮機12のシリンダ容積は14cc〜16ccである。
When the configuration of the first embodiment and the configuration of the fourth embodiment are combined, the
上記の第1の実施の形態の構成と第4の実施の形態の構成とを組み合わせると、冷凍能力が6.0kw以上8.0kw未満の空気調和機1が提供される。空気調和機1は、モータ121と、圧縮機12と、モータの巻線の結線方式を、少なくとも直列と並列とに切り替えるための切換機構130とを備える。圧縮機12のシリンダ容積は16cc〜18ccである。
Combining the configuration of the first embodiment and the configuration of the fourth embodiment provides 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。本発明の範囲は、上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許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 embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
1 :空気調和機
10 :室外機
11 :筐体
12 :圧縮機
12a :吐出管
12b :吸入管
13 :四路切換弁
14 :室外熱交換器
15 :膨張弁
16 :室外送風機
17 :冷媒配管
18 :冷媒配管
19 :二方弁
20 :三方弁
30 :室内機
31 :筐体
32 :室内熱交換器
33 :室内送風機
35 :室内制御部
35a :赤外線受光部
36 :フラップ
50 :リモートコントローラ
100 :制御部
121 :モータ
122 :ステータ
123 :ロータ
124 :巻線
125 :引出線
126 :ケーシング
127 :ガラス端子
130 :結線切替機構
131 :インバータ
132a :端子
132b :端子
133a :スイッチ
133b :スイッチ
X :所定値
1: Air conditioner 10: Outdoor unit 11: Housing 12:
Claims (4)
モータと、
圧縮機と、
前記モータの巻線の結線方式を、少なくともスター結線とデルタ結線とに切り替えるための切換機構とを備え、
前記圧縮機のシリンダ容積が11cc〜14ccである、空気調和機。 An air conditioner having a refrigerating capacity of 2.2 kw or more and less than 4.0 kw,
A motor,
A compressor,
A switching mechanism for switching the motor winding method to at least star connection and delta connection;
An air conditioner in which the cylinder volume of the compressor is 11 cc to 14 cc.
モータと、
圧縮機と、
前記モータの巻線の結線方式を、少なくともスター結線とデルタ結線とに切り替えるための切換機構とを備え、
前記圧縮機のシリンダ容積が14cc〜16ccである、空気調和機。 An air conditioner having a refrigerating capacity of 4.0 kw or more and less than 6.0 kw,
A motor,
A compressor,
A switching mechanism for switching the motor winding method to at least star connection and delta connection;
An air conditioner in which the cylinder volume of the compressor is 14 cc to 16 cc.
モータと、
圧縮機と、
前記モータの巻線の結線方式を、少なくともスター結線とデルタ結線とに切り替えるための切換機構とを備え、
前記圧縮機のシリンダ容積が16cc〜18ccである、空気調和機。 An air conditioner having a refrigerating capacity of 6.0 kw or more and less than 8.0 kw,
A motor,
A compressor,
A switching mechanism for switching the motor winding method to at least star connection and delta connection;
The air conditioner whose cylinder volume of the said compressor is 16cc-18cc.
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