JPWO2018037458A1 - Refrigeration cycle device, air conditioner and heat pump water heater - Google Patents
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Abstract
本発明にかかる冷凍サイクル装置は、2以上の整数である第1の数の巻線部(3,4)を有する二重三相モータ(2)を備えた圧縮機(1)を含む冷凍サイクル回路と、第1の数の巻線部のいずれか1つと1対1で接続された第2の数のインバータ(11,12)と、を備え、巻線部は、三相のそれぞれに対応する3つの巻線を備え、第1の数と第2の数が同じであり、冷凍サイクル回路が対象物の温度調整を行い、対象物の温度と目標温度との差の絶対値がしきい値以下の場合、第3の数のインバータの運転を停止し、第3の数は1以上前記第2の数未満である。A refrigeration cycle apparatus according to the present invention includes a compressor (1) including a dual three-phase motor (2) having a first number of winding parts (3, 4) which is an integer of 2 or more. A circuit and a second number of inverters (11, 12) connected one-to-one with any one of the first number of windings, wherein the windings correspond to each of the three phases And the first number and the second number are the same, the refrigeration cycle circuit adjusts the temperature of the object, and the absolute value of the difference between the temperature of the object and the target temperature is the threshold If it is less than or equal to the value, the operation of the third number of inverters is stopped, and the third number is one or more and less than the second number.
Description
本発明は、冷凍サイクル装置、空気調和装置およびヒートポンプ冷温水発生装置に関する。 The present invention relates to a refrigeration cycle apparatus, an air conditioner, and a heat pump cold / hot water generating apparatus.
冷凍サイクル装置に適用可能な従来の同期電動機を備えた同期電動機駆動システムが特許文献1に記載されている。特許文献1に記載の同期電動機駆動システムは同期電動機および駆動装置を備えている。同期電動機は、回転子と固定子とを備え、少なくとも一組の隣接する2個の固定子ティースは、それぞれ先端にスリットを有し、複数の固定子ティースには、それぞれ集中巻に巻回された主巻線が配設され、さらに、各固定子ティースのスリットには、隣接する2個の固定子ティース間を架け渡すように巻回された副巻線が配設されている。駆動装置は、前記主巻線に流す電流と前記副巻線に流す電流とを個別に制御し、要求トルクが所定値未満の場合には前記主巻線のみに電流を流し、要求トルクが所定値以上の場合には前記主巻線および前記副巻線の両方に電流を流すように制御する。
特許文献1に記載の同期電動機駆動システムにおいては、要求トルクに応じて主巻線のみに電流を流すか主巻線および副巻線の両方に電流を流すかを決めており、低回転かつ高トルクの場合、主巻線および副巻線の両方に電流を流している。空気調和装置などに搭載される冷凍サイクル装置では、冷凍サイクル負荷が安定している状態、例えば、空気調和装置における暖房中間条件および冷房中間条件のような条件では、低回転かつ高トルクになる場合がある。そのため、この条件で圧縮機モータを駆動すると、主巻線および副巻線の両方に電流を流す場合があり、モータで発生する鉄損が大きくなる。すなわち、主巻線および副巻線の両方に電流を流す方が、主巻線のみに電流を流す場合よりも損失が大きくなってしまうという問題があった。
In the synchronous motor drive system described in
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、巻線を複数備えたモータで発生する損失を小さくすることが可能な冷凍サイクル装置を得ることを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and it is an object of the present invention to obtain a refrigeration cycle apparatus capable of reducing the loss generated by a motor provided with a plurality of windings.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる冷凍サイクル装置は、2以上の整数である第1の数の巻線部を有する三相モータを備えた圧縮機を含む冷凍サイクル回路と、第1の数の巻線部のいずれか1つと1対1で接続された第2の数のインバータと、を備える。巻線部は、三相のそれぞれに対応する3つの巻線を備え、第1の数と第2の数が同じであり、冷凍サイクル回路が対象物の温度調整を行い、対象物の温度と目標温度との差の絶対値がしきい値以下の場合、第3の数のインバータの運転を停止し、第3の数は1以上第2の数未満である。 In order to solve the problems described above and to achieve the object, a refrigeration cycle apparatus according to the present invention includes a compressor including a three-phase motor having a first number of winding portions that is an integer of 2 or more. A cycle circuit and a second number of inverters connected one-to-one with any one of the first number of winding parts. The winding portion includes three windings corresponding to each of three phases, the first number and the second number are the same, and the refrigeration cycle circuit adjusts the temperature of the object, and the temperature of the object and When the absolute value of the difference from the target temperature is equal to or less than the threshold value, the operation of the third number of inverters is stopped, and the third number is one or more and less than the second number.
本発明にかかる冷凍サイクル装置は、巻線を複数備えたモータで発生する損失を小さくすることができるという効果を奏する。 ADVANTAGE OF THE INVENTION The refrigeration cycle apparatus concerning this invention is effective in the ability to make the loss which generate | occur | produces with the motor provided with multiple winding small.
以下に、本発明の実施の形態にかかる冷凍サイクル装置、空気調和装置およびヒートポンプ冷温水発生装置を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。 Hereinafter, a refrigeration cycle apparatus, an air conditioning apparatus, and a heat pump cold / hot water generating apparatus according to an embodiment of the present invention will be described in detail based on the drawings. The present invention is not limited by the embodiment.
実施の形態1.
図1は、本発明の実施の形態1にかかる冷凍サイクル装置を備えた空気調和装置の構成例を示す図である。
FIG. 1 is a view showing a configuration example of an air conditioner provided with a refrigeration cycle apparatus according to a first embodiment of the present invention.
図1に示した空気調和装置100は、屋外に設置される室外機15と、屋内に設置される室内機16と、室外機15および室内機16により形成された空気調和装置本体に対する指示を外部すなわちユーザーから受け付けるコントローラ19と、を備える。
The
室外機15は、冷凍サイクル回路を形成する圧縮機1、電子膨張弁5、室外熱交換器6および四方弁8と、室外熱交換器6に対して送風を行う室外ファン9と、室外機15の各部を制御する室外制御基板14と、を備える。
The
圧縮機1は、電気的に独立した第1巻線部3および第2巻線部4の2つの巻線部を有する三相モータである二重三相モータ2を備える。第1巻線部3および第2巻線部4の各巻線部は、三相、すなわちU相、V相およびW相のそれぞれに対応する3つの巻線を備えて構成されている。
The
室外制御基板14は、二重三相モータ2の第1巻線部3に接続された第1のインバータ11と、二重三相モータ2の第2巻線部4に接続された第2のインバータ12と、第1のインバータ11および第2のインバータ12を制御する制御部として動作するとともに室外機15内の各部を制御する室外機制御部13と、を備える。
The outdoor control board 14 has a
ここで、第1のインバータ11を構成しているスイッチング素子およびダイオード素子といった半導体素子を、GaN(Gallium Nitride、窒化ガリウム)、SiC(Silicon Carbide、シリコンカーバイド)又はダイヤモンドといったワイドバンドギャップ半導体により形成する。ワイドバンドギャップ半導体によって形成されたスイッチング素子およびダイオード素子は、耐電圧性が高く、許容電流密度も高い。そのため、スイッチング素子およびダイオード素子の小型化が可能であり、これら小型化されたスイッチング素子およびダイオード素子を用いることにより、これらの素子を組み込んだ半導体モジュール、すなわち第1のインバータ11の小型化が可能となる。
Here, semiconductor elements such as switching elements and diode elements constituting the
ワイドバンドギャップ半導体によって形成されたスイッチング素子およびダイオード素子は、耐熱性も高い。そのため、ヒートシンクの放熱フィンの小型化、水冷部の空冷化が可能であるので、半導体モジュールの一層の小型化が可能になる。 The switching element and the diode element formed of the wide band gap semiconductor also have high heat resistance. Therefore, the size of the heat dissipating fins of the heat sink can be reduced, and the air cooling of the water cooling portion can be performed, so that the size of the semiconductor module can be further reduced.
さらに、このようなワイドバンドギャップ半導体によって形成されたスイッチング素子およびダイオード素子は、電力損失が低い。そのため、スイッチング素子およびダイオード素子の高効率化が可能であり、延いては半導体モジュールの高効率化が可能になる。 Furthermore, switching elements and diode elements formed by such wide band gap semiconductors have low power loss. Therefore, the efficiency of the switching element and the diode element can be increased, and thus the efficiency of the semiconductor module can be increased.
一方、第2のインバータ12を構成しているスイッチング素子およびダイオード素子については、Si(Silicon、珪素)半導体により形成する。
On the other hand, the switching element and the diode element constituting the
また、室内機16は、冷凍サイクル回路を形成する室内熱交換器7と、室内熱交換器7に対して送風を行う室内ファン10と、室内機16の各部を制御する室内制御基板17と、を備える。室内制御基板17は、コントローラ19および室外機制御部13と通信を行うとともに室内ファン10を制御する室内機制御部18を備える。
Further, the
室内機制御部18と室外機制御部13は有線の通信回路で通信できるようになっている。なお、室内機制御部18と室外機制御部13が無線で通信する構成としてもよい。
The
コントローラ19は、赤外線通信またはワイヤレスLAN(Local Area Network)といった無線通信を使用して室内機制御部18と通信可能に構成されている。なお、コントローラ19と室内機制御部18は有線の通信回路で接続されてもよい。コントローラ19は、室温を設定するための機能を含む各種機能をユーザーに対して提供し、室温設定およびその他の各種設定を受け付ける。
The
また、圧縮機1、電子膨張弁5、室外熱交換器6、室内熱交換器7および四方弁8は冷媒配管により接続されて冷凍サイクルを形成し、これらの各部を冷媒が循環するように構成されている。なお、図1に示した室外機15の各部および室内機16の各部が実施の形態1にかかる冷凍サイクル装置50を形成する。
In addition, the
また、二重三相モータ2の図示を省略しているロータおよびステータで発生する銅損および鉄損は、空気調和装置100の中間負荷条件において、ロータおよびステータの鉄損が銅損の2倍になるように設計されている。中間負荷条件とは、空気調和装置100の出力が定格能力の中間値すなわち中間能力となる条件である。このような二重三相モータ2では、第1のインバータ11および第2のインバータ12のいずれか一方のインバータで運転した場合に、第1のインバータ11および第2のインバータ12の双方で運転した場合よりも鉄損が小さくなる。なお、二重三相モータ2のロータおよびステータの鉄損が銅損の2倍以上になるように設計されていればよく、鉄損が銅損の2倍になるロータおよびステータに限定するものではない。
Further, the copper loss and iron loss generated in the rotor and the stator, which are not shown in the double three-phase motor 2, are twice the iron loss of the rotor and stator under the intermediate load condition of the
次に、空気調和装置100の動作について説明する。実施の形態1にかかる空気調和装置100の室外機15において、室外機制御部13は、第1のインバータ11および第2のインバータ12を制御することにより二重三相モータ2を駆動させる。これにより、二重三相モータ2を備えた圧縮機1が動作して冷媒を圧縮する。また、室外機制御部13は室外ファン9を動作させて室外熱交換器6に送風を行い、室外熱交換器6が熱を交換する。また、室内機16において、室内機制御部18は、室内ファン10を動作させて室内熱交換器7に送風を行い、室内熱交換器7が熱を交換する。なお、図1では、室内機が1台の場合の構成を示しているが、この構成に限定するものではなく、室内機を複数備えた構成としてもよい。室内機の数に応じて冷凍サイクル回路上の部品を複数備えてもよい。また、ストレーナ、アキュームレーターおよびマフラーといった部品を備えた構成としてもよいことは言うまでもない。
Next, the operation of the
また、室外機制御部13は、室外熱交換器6および室内熱交換器7の温度と、冷媒の流量および圧力とを調整するように電子膨張弁5の弁を開閉する。また、室外機制御部13は、冷房運転の場合と暖房運転の場合とで冷媒が流れる向きが逆となるように四方弁8の弁を制御する。
Further, the outdoor
次に、室外機制御部13が第1のインバータ11および第2のインバータ12の運転を制御する動作について、図2を参照しながら説明する。なお、図2は、実施の形態1にかかる室外機制御部13が実行するインバータ制御動作の一例を示すフローチャートである。
Next, an operation of the
室外機制御部13は、図2に示した動作を開始すると、室内機制御部18からの定時通信または割り込みの通信といった室内機制御部18との通信が発生するのを待つ。室外機制御部13は、室内機制御部18との通信が発生すると、室内制御装置18から空調運転停止指示を受けたか否かを確認する(ステップS1)。室外機制御部13は、空調運転停止指示を受けた場合(ステップS1:Yes)、第1のインバータ11および第2のインバータ12を停止させる(ステップS10)。室外機制御部13は、空調運転停止指示とは異なる指示、例えば、空調運転の開始指示、運転モードの変更指示など、運転の開始または継続を示す内容の指示を受けた場合(ステップS1:No)、第1のインバータ11が停止中か否かを確認する(ステップS2)。
When the outdoor
室外機制御部13は、第1のインバータ11が停止中の場合(ステップS2:Yes)、第1のインバータ11の運転を開始させ(ステップS3)、室温および設定温度のデータを取得する(ステップS4)。一方、室外機制御部13は、第1のインバータ11が停止中ではない、すなわち動作中の場合(ステップS2:No)、室温および設定温度のデータを取得する(ステップS4)。なお、室外機制御部13は、ステップS4において、室内機制御部18からの定時通信および割り込みの通信等で送信されてくるデータの中から、設定温度および現在の室内温度のデータを取得する。室外機制御部13は、設定温度および現在の室内温度のデータを送信するように室内機制御部18に要求し、これらのデータを取得するようにしてもよい。
When the
次に、室外機制御部13は、ステップS4で取得した設定温度と現在の室内温度との差を算出し、算出した差が±2℃以下か否かを確認する(ステップS5)。このステップS5の処理は、室内温度が目標温度である設定温度に近づいた状態か否かを室外機制御部13が判断する処理である。室内温度が目標温度である設定温度に近づくと冷凍サイクル回路は軽負荷状態になる。よって、ステップS5の処理は、冷凍サイクル回路が軽負荷状態か否かを判別するための処理といえる。なお、室外機制御部13は、上記のステップS4において、設定温度と現在の室内温度との差のデータを取得してもよい。すなわち、室内機制御部18が設定温度と現在の室内温度との差を算出し、算出した差のデータを室外機制御部13へ送信するようにしてもよい。
Next, the
室外機制御部13は、設定温度と現在の室内温度との差が±2℃以下の場合(ステップS5:Yes)、第2のインバータ12が運転中か否かを確認する(ステップS6)。室外機制御部13は、第2のインバータ12が運転中の場合(ステップS6:Yes)、第2のインバータ12を停止させ(ステップS7)、ステップS1に戻る。すなわち、室外機制御部13は、次の室内機制御部18との通信が発生するのを待つ。室外機制御部13は、第2のインバータ12が運転中ではない、すなわち停止中の場合(ステップS6:No)、ステップS1に戻る。
If the difference between the set temperature and the current indoor temperature is ± 2 ° C. or less (step S5: Yes), the
また、室外機制御部13は、設定温度と現在の室内温度との差が±2℃以下ではない場合(ステップS5:No)、第2のインバータ12が停止中か否かを確認する(ステップS8)。室外機制御部13は、第2のインバータ12が停止中の場合(ステップS8:Yes)、第2のインバータ12の運転を開始させ(ステップS9)、ステップS1に戻る。室外機制御部13は、第2のインバータ12が停止中ではない、すなわち運転中の場合(ステップS8:No)、ステップS1に戻る。
In addition, when the difference between the set temperature and the current indoor temperature is not ± 2 ° C. or less (step S5: No), the
以上のように、室外機制御部13は、図2に示した制御動作では、設定温度と、温度調整対象物の温度である室内温度との差に基づいて、第2のインバータ12の運転状態を変更する。具体的には、室外機制御部13は、設定温度と室内温度との差の絶対値が予め決められたしきい値以下の場合は第2のインバータ12を停止させ、設定温度と室内温度との差の絶対値が予め決められたしきい値よりも大きい場合は第2のインバータ12を動作させる。
As described above, in the control operation illustrated in FIG. 2, the outdoor
また、図3に示すように、空気調和装置100の空調負荷条件が中間負荷条件、すなわち冷房中間条件または暖房中間条件の場合に、第2のインバータ12の運転状態を変更する制御としてもよい。中間負荷条件は、空気調和装置100の出力が定格能力の中間値となる条件である。
Further, as shown in FIG. 3, when the air conditioning load condition of the
図3は、実施の形態1にかかる室外機制御部13が実行するインバータ制御動作の他の例を示すフローチャートである。図3に示したフローチャートは、図2に示したフローチャートのステップS4およびS5をステップS4aおよびS5aに置き換えたものである。その他の各ステップは図2の同じステップ番号を付したステップと同様であるため、それらの各ステップの処理の説明は省略する。
FIG. 3 is a flowchart showing another example of the inverter control operation performed by the
図3に示したインバータ制御動作のステップS4aにおいて、室外機制御部13は、空気調和装置100の空調条件のデータを取得する。具体的には、室外機制御部13は、室内機制御部18からの定時通信および割り込みの通信等で送信されてくるデータの中から、空調条件のデータを取得する。室外機制御部13は、空調条件のデータを送信するように室内機制御部18に要求し、このデータを取得するようにしてもよい。
In step S4a of the inverter control operation shown in FIG. 3, the outdoor
ステップS5aにおいて、室外機制御部13は、空気調和装置100の空調条件が、冷房運転中であれば冷房中間条件以下か否かを確認し、暖房運転中であれば暖房中間条件以下か否かを確認する。冷房中間条件以下か否かの確認では、冷房定格条件の中間値以下か否か、すなわち、冷房定格能力の中間値以下の能力で冷房を行うか否かを確認する。また、暖房中間条件以下か否かの確認では、暖房定格条件の中間値以下か否か、すなわち、暖房定格能力の中間値以下の能力で暖房を行うか否かを確認する。
In step S5a, the outdoor
室外機制御部13は、空調条件が中間条件以下の場合、すなわち、冷房中間条件以下または暖房中間条件以下の場合(ステップ5a:Yes)、ステップS6へ進む。一方、室外機制御部13は、空調条件が中間条件以下ではない、すなわち、冷房中間条件よりも大きいまたは暖房中間条件よりも大きい場合(ステップS5a:No)、ステップS8へ進む。
The outdoor
また、図2に示した設定温度と室温との差に基づくインバータ制御動作、図3に示した空調負荷条件に基づくインバータ制御動作に代えて、使用者の省エネ要求に基づくインバータ制御動作を行うようにしてもよい。例えば、使用者が快適性よりも省エネ性、すなわち電気代の節約を優先させる省エネモードを選択するための機能をコントローラ19に設けておき、使用者が省エネモードを選択したか否かに応じて、室内機制御部18は、第2のインバータの動作を変更する。この制御動作とする場合のフローチャートを図4に示す。
Also, instead of the inverter control operation based on the difference between the set temperature and the room temperature shown in FIG. 2 and the air conditioning load condition shown in FIG. 3, the inverter control operation based on the energy saving request of the user is performed. You may For example, the
図4は、実施の形態1にかかる室外機制御部13が実行するインバータ制御動作の他の例を示すフローチャートである。図4に示したフローチャートは、図2に示したフローチャートのステップS4およびS5をステップS4bおよびS5bに置き換えたものである。その他の各ステップは図2の同じステップ番号を付したステップと同様であるため、それらの各ステップの処理の説明は省略する。
FIG. 4 is a flowchart showing another example of the inverter control operation performed by the
図4に示したインバータ制御動作のステップS4bにおいて、室外機制御部13は、空気調和装置100の運転モードのデータを取得する。具体的には、室外機制御部13は、室内機制御部18からの定時通信および割り込みの通信等で送信されてくるデータの中から、運転モードのデータを取得する。室外機制御部13は、運転モードのデータを送信するように室内機制御部18に要求し、このデータを取得するようにしてもよい。
In step S4b of the inverter control operation shown in FIG. 4, the outdoor
ステップS5bにおいて、室外機制御部13は、空気調和装置100の運転モードが省エネモードか否かを確認し、省エネモードの場合(ステップS5b:Yes)、ステップS6へ進み、省エネモードではない場合(ステップS5b:No)、ステップS8へ進む。
In step S5b, the outdoor
なお、図2から図4に示した制御動作においては、第1のインバータ11を常時運転させ、規定の条件を満たした場合に第2のインバータ12を停止させる例を説明したが、第2のインバータ12を常時運転させ、規定の条件を満たした場合に第1のインバータ11を停止させるようにしてもよい。また、規定の条件を満たした場合に第1のインバータ11を停止させるのか第2のインバータ12を停止させるのか、すなわち、常時動作させるインバータと停止させることがあるインバータとをある条件で入れ替えるようにしてもよい。また、インバータが3台以上ある構成、すなわち、圧縮機1が備えている三相モータの巻線部の数が3以上であり、三相モータの複数の巻線部のそれぞれにインバータが個別に接続されている構成であっても同様に、空調負荷に合わせて運転するインバータの台数を損失が低減するように制御してもよい。三相モータの巻線の数を第1の数、インバータの数を第2の数とした場合、第1の数と第2の数が同じであり、空調負荷が軽負荷状態の場合、1台以上かつ第2の数未満のインバータを停止させればよい。
In the control operation shown in FIG. 2 to FIG. 4, the example has been described in which the
本実施の形態では、第1のインバータ11を構成する半導体素子をSiC半導体といったワイドバンドギャップ半導体で構成し、第2のインバータ12を構成する半導体素子をSi半導体で構成しているため、インバータ1台で運転する場合に、第1のインバータ11を運転するようにしているが、これに限定するわけではなく、第2のインバータ12の半導体素子もワイドバンドギャップ半導体で構成するようにしてもよい。
In the present embodiment, the semiconductor element constituting the
また、本実施の形態では冷凍サイクル装置50が空気調和装置100を構成する場合の例について説明したが、冷凍サイクル装置50が、ヒートポンプ給湯機およびチラーなどのヒートポンプ冷温水発生装置を構成する場合であっても同様の制御が可能である。具体的には、目標温度と、現在の冷温水の温度、すなわち温度調整対象物の温度との差に基づいて、差の絶対値が予め決められたしきい値以下の場合に第2のインバータ12を停止させ、差の絶対値がしきい値よりも大きい場合に第2のインバータ12を動作させるなどの制御運転が可能である。
Moreover, although the example in the case where the refrigerating
以上のように、本実施の形態にかかる空気調和装置100の冷凍サイクル装置50は、冷凍サイクル回路の負荷に応じて、具体的には、冷凍サイクル回路が軽負荷の場合には第1のインバータ11だけを動作させて第2のインバータ12を停止させるようにしたので、冷凍サイクル回路の負荷が軽負荷で安定している状態において、二重三相モータ2で発生する損失を小さくすることができる。
As described above, the
実施の形態2.
図5は、本発明の実施の形態2にかかる冷凍サイクル装置を備えた空気調和装置の構成例を示す図である。Second Embodiment
FIG. 5 is a view showing a configuration example of an air conditioning apparatus provided with a refrigeration cycle apparatus according to a second embodiment of the present invention.
実施の形態2にかかる空気調和装置100aは、実施の形態1にかかる空気調和装置100の冷凍サイクル装置50を冷凍サイクル装置50aに置き換えたものである。冷凍サイクル装置50aは、冷凍サイクル50の室外機15を室外機15aに置き換えたものである。また、室外機15aは、実施の形態1で説明した室外機15の室外制御基板14を室外制御基板14aに置き換えたものである。そのため、本実施の形態では、実施の形態1にかかる空気調和装置100と異なる構成である室外制御基板14aについて説明を行い、空気調和装置100と同じ構成要素については説明を省略する。
The
室外制御基板14aは、実施の形態1で説明した室外制御基板14の室外機制御部13を室外機制御部13aに置き換え、さらに記憶部21を追加したものである。ただし、第1のインバータ11および第2のインバータ12は同じ半導体で構成されているものとする。すなわち、第1のインバータ11がワイドバンドギャップ半導体で構成されている場合、第2のインバータ12も同じワイドバンドギャップ半導体で構成されているものとする。
The
室外機制御部13aは、第1のインバータ11および第2のインバータ12を制御する制御部として動作するとともに室外機15内の各部を制御する。また、室外機制御部13aは、さらに、カウンタ部20を使用して第1のインバータ11および第2のインバータ12の運転時間を個別に計測する機能と、第1のインバータ11の運転時間および第2のインバータ12の運転時間に基づいて一方のインバータを停止させる機能と、を有する。なお、室外制御基板14aは、室外機制御部13aの外部に記憶部21を備える構成としたが、室外機制御部13aの内部に記憶部21を備える構成としてもよい。カウンタ部20は複数のカウンタを含んで構成されているものとする。記憶部21は、第1のインバータ11の累積運転時間および第2のインバータ12の累積運転時間を記憶する。
The
図5に示した空気調和装置100aの室外機15aにおいては、第1のインバータ11および第2のインバータ12の各インバータの累積運転時間に応じてインバータの運転方法を変更する。具体的には、室外機制御部13aは、第1のインバータ11および第2のインバータ12のうちの一方を停止させる条件を満たした場合、累積運転時間が長い方のインバータを停止させる。なお、第1のインバータ11および第2のインバータ12のうちの一方を停止させる条件は、実施の形態1にかかる空気調和装置100において第2のインバータ12を停止させる条件と同じ条件とする。すなわち、図2のステップS5に示した条件、図3のステップS5aに示した条件、または、図4のステップS5bに示した条件とする。
In the outdoor unit 15a of the
図6は、実施の形態2にかかる室外機制御部13aが第1のインバータ11の累積運転時間を計測する動作の一例を示すフローチャートである。
FIG. 6 is a flowchart showing an example of an operation of the outdoor
室外機制御部13aは、例えば、一定時間ごとに割り込みを発生させ、図6に示したステップS21〜S25までの一連の処理を実行する。処理の割込の時間間隔については、精度にもよるが、比較的長い例えば10秒毎でもよい。なお、第1のインバータ11の運転時間カウンタの初期値は0である。
The outdoor
室外機制御部13aは、まず、第1のインバータ11が停止中か否かを確認し(ステップS21)、第1のインバータ11が停止中の場合(ステップS21:Yes)、第1のインバータの運転時間カウンタを停止する(ステップS22)。なお、室外機制御部13aは、カウンタ部20を構成している複数のカウンタの中の1つを第1のインバータの運転時間カウンタとして使用する。
The
室外機制御部13aは、第1のインバータ11が動作中の場合(ステップS21:No)、第1のインバータの運転時間カウンタが停止中か否かを確認する(ステップS25)。室外機制御部13aは、第1のインバータの運転時間カウンタが停止中の場合(ステップS25:Yes)、第1のインバータの運転時間カウンタによるカウントを開始し(ステップS26)、処理を終了する。
When the
室外機制御部13aは、ステップS22で第1のインバータの運転時間カウンタを停止すると、次に、第1のインバータ11の累積運転時間を算出する(ステップS23)。具体的には、室外機制御部13aは、第1のインバータの運転時間カウンタのカウント値を、それまでの第1のインバータ11の累積運転時間、すなわち記憶部21が記憶している第1のインバータ11の累積運転時間に加算し、第1のインバータ11の累積運転時間を更新する。室外機制御部13aは、更新後の第1のインバータ11の累積運転時間を記憶部21へ出力し、記憶させる。
After stopping the operation time counter of the first inverter in step S22, the outdoor
室外機制御部13aは、ステップS23で第1のインバータ11の累積運転時間を算出すると、次に、第1のインバータ11の運転時間カウンタをクリア、すなわち初期化し(ステップS24)、処理を終了する。なお、室外機制御部13aは、上述したステップS26においてカウントを開始する際に、第1のインバータ11の運転時間カウンタをクリアしてからカウントを開始するようにしてもよい。この場合、室外機制御部13aは、ステップS23を実行後、ステップS24を実行することなく処理を終了する。
After calculating the accumulated operation time of the
第1のインバータ11の累積運転時間を算出する処理について説明したが、室外機制御部13aは、同様の手順により、第2のインバータ12の累積運転時間についても算出する。図6に示した第1のインバータ11の累積運転時間の算出方法は一例であり、他の方法により算出するようにしてもよい。
Although the process of calculating the cumulative operation time of the
上述したように、室外機制御部13aは、第1のインバータ11および第2のインバータ12のどちらか一方を運転させ、他方を停止させる場合、第1のインバータ11の累積運転時間と、第2のインバータ12の累積運転時間とを比べて、累積運転時間が長い方のインバータを停止して、圧縮機1を運転させる。このような運転とする理由は、インバータの運転に伴い発生する熱により半導体チップが劣化する温度サイクル寿命を延ばすとともに、半導体チップおよび周辺の部品などが熱膨張し、半導体チップ周辺のワイヤおよびはんだが応力等を受けて劣化するのを先延ばしにするためである。複数のインバータで多重三相モータを駆動して圧縮機を動作させる場合、インバータの運転および停止の回数が、1台のインバータで三相モータを駆動して圧縮機を動作させる場合よりも多くなり、劣化が早まる。そのため、室外機制御部13aは、各インバータの累積運転時間を考慮し、停止させるインバータを決定する。
As described above, when the outdoor
また、複数のインバータの入力に接続されるそれぞれの電解コンデンサおよびフィルムコンデンサの寿命は、通電電流の大きさ、通電時間および周辺温度の影響を受けて変化する。そのため、複数のインバータの累積運転時間を平準化することにより、電解コンデンサおよびフィルムコンデンサ等の電子部品の寿命を長くすることができ、第1のインバータ11および第2のインバータ12、すなわち室外制御基板14の信頼性を向上させることができる。また、適切に寿命設計することで、寿命部品のコストを低減することができる。
In addition, the life of each electrolytic capacitor and film capacitor connected to the inputs of the plurality of inverters changes under the influence of the magnitude of the current flow, the current flow time, and the ambient temperature. Therefore, by equalizing the accumulated operation time of the plurality of inverters, the life of the electronic components such as the electrolytic capacitor and the film capacitor can be extended, and the
次に、室外機制御部13aが第1のインバータ11および第2のインバータ12の運転を制御する動作について、図7を参照しながら説明する。なお、図7は、実施の形態2にかかる室外機制御部13aが実行するインバータ制御動作の一例を示すフローチャートである。
Next, the operation of the
室外機制御部13aは、規定の割り込みが発生すると図7に示した動作を実行する。図7に示した動作を開始するトリガとなる規定の割り込みは一定時間ごとに発生する。すなわち、室外機制御部13aは、図7に示した動作を一定時間ごとに繰り返し実行する。なお、図7に示した動作で使用する、規定時間が経過したか否かを示す最長運転時間インバータ確定フラグの初期値、および、規定時間をカウントするための最長運転時間インバータ確定時間カウンタの初期値は、共に0である。
The
室外機制御部13aは、図7に示した動作を開始すると、まず、一部のインバータを停止させる条件である一部インバータ停止条件を満たしているか否かを確認する(ステップS31)。室外機制御部13aは、一部インバータ停止条件を満たしている場合(ステップS31:Yes)、最長運転時間インバータ確定フラグを確認する(ステップS32)。室外機制御部13aは、最長運転時間インバータ確定フラグが0(最長運転時間インバータ確定フラグ=0)の場合(ステップS32:Yes)、最長運転時間インバータ確定フラグを1に設定(最長運転時間インバータ確定フラグ=1)する(ステップS33)。ここで、最長時間運転インバータ確定フラグを設けているのは、複数のインバータ(第1のインバータ11,第2のインバータ12)の運転時間を比べるだけだと、複数のインバータの累積運転時間が近い場合に、停止するインバータの入れ替えがハンチングしてしまうので、各インバータの累積運転時間の比較を規定時間毎に行うものとして、一方のインバータが規定時間にわたって運転し続けるようにするためである。
When the operation shown in FIG. 7 is started, the outdoor
次に、室外機制御部13aは、最長運転時間インバータ確定時間カウンタによるカウントを開始し(ステップS34)、第1のインバータ11の累積運転時間と第2のインバータ12の累積運転時間とを比較する(ステップS35)。
Next, the
室外機制御部13aは、「(第1のインバータ11の累積運転時間)≧(第2のインバータ12の累積運転時間)」の場合(ステップS35:Yes)、累積運転時間が短い第2のインバータ12を運転させ、第1のインバータ11の運転を停止させることに決定してステップS36〜S39の処理を実行する。すなわち、室外機制御部13aは、第2のインバータ12が停止中か否かを確認し(ステップS36)、第2のインバータ12が停止中の場合(ステップS36:Yes)、第2のインバータ12の運転を開始させ(ステップS37)、第1のインバータ11が運転中か否かを確認する(ステップS38)。また、室外機制御部13aは、第2のインバータ12が運転中の場合(ステップS36:No)、第1のインバータ11が運転中か否かを確認する(ステップS38)。
In the case of “(cumulative operating time of first inverter 11) ≧ (cumulative operating time of second inverter 12)” (step S35: Yes), the
室外機制御部13aは、第1のインバータ11が運転中の場合(ステップS38:Yes)、第1のインバータ11を停止させ(ステップS39)、処理を終了する。室外機制御部13aは、第1のインバータ11が停止中の場合(ステップS38:No)、処理を終了する。
When the
これに対して、室外機制御部13aは、「(第1のインバータ11の累積運転時間)<(第2のインバータ12の累積運転時間)」の場合(ステップS35:No)、累積運転時間が短い第1のインバータ11を運転させ、第2のインバータ12の運転を停止させることに決定してステップS40〜S43の処理を実行する。すなわち、室外機制御部13aは、第1のインバータ11が停止中か否かを確認し(ステップS40)、第1のインバータ11が停止中の場合(ステップS40:Yes)、第1のインバータ11の運転を開始させ(ステップS41)、第2のインバータ12が運転中か否かを確認する(ステップS42)。また、室外機制御部13aは、第1のインバータ11が運転中の場合(ステップS40:No)、第2のインバータ12が運転中か否かを確認する(ステップS42)。
On the other hand, in the case of “(cumulative operating time of first inverter 11) <(cumulative operating time of second inverter 12)” (step S35: No), the
室外機制御部13aは、第2のインバータ12が運転中の場合(ステップS42:Yes)、第2のインバータ12を停止させ(ステップS43)、処理を終了する。室外機制御部13aは、第2のインバータ12が停止中の場合(ステップS42:No)、処理を終了する。
When the
なお、図7は、インバータが2台の場合の動作例を示したものであるが、インバータが3台以上の場合、累積運転時間が最も長いインバータから順番に停止させるようにすればよい。 Although FIG. 7 shows an operation example in the case of two inverters, in the case of three or more inverters, the operation may be stopped sequentially from the inverter with the longest cumulative operation time.
また、室外機制御部13aは、最長運転時間インバータ確定フラグが0ではない場合(最長運転時間インバータ確定フラグ=1)の場合(ステップS32:No)、最長運転時間インバータ確定時間カウンタが規定時間以上を示しているか否かを確認する(ステップS44)。
In the case where the longest operation time inverter determination flag is not 0 (the longest operation time inverter determination flag = 1) (step S32: No), the outdoor
室外機制御部13aは、「(最長運転時間インバータ確定時間カウンタ)≧(規定時間)」の場合(ステップS44:Yes)、最長運転時間インバータ確定時間カウンタをクリアし(ステップS45)、最長運転時間インバータ確定フラグを0に設定して(ステップS46)処理を終了し、「(最長運転時間インバータ確定時間カウンタ)<(規定時間)」の場合(ステップS44:No)、処理を終了する。これらのステップS44〜S46を設けた理由は、一方のインバータで運転を開始後、長い時間同じ条件が続いた場合、一方のインバータのみで運転し続けてしまうが、この処理を設けることで、規定時間が経過する毎に累積運転時間を確認し、累積運転時間が長いインバータを停止することができる。一般的に、空気調和装置は24時間圧縮機を停止させずに連続運転することもあるため、例えば、規定時間を24時間とする。この値は一例であり、規定時間は24時間よりも短い時間としてもよいし、長い時間としてもよい。
The
また、室外機制御部13aは、一部インバータ停止条件を満たしていない場合、すなわち、全てのインバータを運転させる場合(ステップS31:No)、最長運転時間インバータ確定時間カウンタをクリア、すなわち停止させるとともに最長運転時間インバータ確定時間カウンタを0にする(ステップS47)。次に、室外機制御部13aは、最長運転時間インバータ確定フラグを0に設定(最長運転時間インバータ確定時間カウンタ=0)し(ステップS48)、第1のインバータ11が停止中か否かを確認する(ステップS49)。
In addition, when the outdoor
室外機制御部13aは、第1のインバータ11が停止中の場合(ステップS49:Yes)、第1のインバータ11の運転を開始させ(ステップS50)、第2のインバータ12が停止中か否かを確認する(ステップS51)。室外機制御部13aは、第1のインバータ11が運転中の場合(ステップS49:No)、第2のインバータ12が停止中か否かを確認する(ステップS51)。
If the
室外機制御部13aは、第2のインバータ12が停止中の場合(ステップS51:Yes)、第2のインバータ12の運転を開始させ(ステップS52)、処理を終了する。室外機制御部13aは、第2のインバータ12が運転中の場合(ステップS51:No)、処理を終了する。なお、図7は、インバータが2台の場合の動作例を示したものであるが、インバータが3台以上の場合、ステップS49〜S52と同様の処理を全てのインバータを対象として実行し、全てのインバータを動作させるようにする。
When the
また、図7はインバータが2台の場合の動作例を示したものであり、一部インバータ停止条件を満たしている場合に累積運転時間が最長のインバータ1台を停止させているが、インバータが3台以上の場合にも同様の制御を実施してもよい。例えば、空気調和装置がインバータをN台備え(Nは3以上の整数)、一部インバータ停止条件を満たした場合、累積運転時間が最も長いインバータから順番に、1台〜N−1台のインバータを停止させるようにしてもよい。 Further, FIG. 7 shows an operation example in the case of two inverters, and when one part of the inverter stop condition is satisfied, one inverter having the longest cumulative operation time is stopped, but the inverter Similar control may be performed in the case of three or more. For example, when the air conditioning apparatus includes N inverters (N is an integer of 3 or more) and partially satisfies the inverter stop condition, one to N-1 inverters are sequentially arranged from the inverter with the longest cumulative operation time May be stopped.
以上のように、本実施の形態にかかる空気調和装置100aの冷凍サイクル装置50aは、冷凍サイクル回路の負荷に応じて、具体的には、軽負荷の場合には一部のインバータだけを動作させ、残りのインバータを停止させる。また、動作させるインバータを、各インバータの累積運転時間に基づいて決定する、具体的には、累積運転時間が短いインバータを動作させることに決定する。これにより、実施の形態1にかかる冷凍サイクル装置50と同様の効果が得られるとともに、機器の寿命を延ばすことができ、信頼性の向上およびコストの削減を実現できる。
As described above, the
ここで、実施の形態1で説明した室外機制御部13および実施の形態2で説明した室外機制御部13aのハードウェア構成について説明する。図8は、室外機制御部13および室外機制御部13aのハードウェア構成例を示す図である。室外機制御部13および室外機制御部13aは、図8に示した制御回路200、すなわちプロセッサ201およびメモリ202により実現することができる。プロセッサ201は、CPU(Central Processing Unit、中央処理装置、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、プロセッサ、DSPともいう)、システムLSI(Large Scale Integration)などである。メモリ202は、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)、フラッシュメモリー、EPROM(Erasable Programmable Read Only Memory)、EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory)等の、不揮発性または揮発性の半導体メモリ、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスクまたはDVD(Digital Versatile Disc)等である。
Here, hardware configurations of the outdoor
室外機制御部13および室外機制御部13aは、プロセッサ201が、メモリ202で記憶されている、室外機制御部13または室外機制御部13aとして動作するためのプログラムを読み出して実行することにより実現される。メモリ202は、プロセッサ201が各種処理を実行する際の一時メモリとしても使用される。また、メモリ202は記憶部21を実現する。
The outdoor
また、室外機制御部13、室外機制御部13aおよび記憶部21を専用のハードウェアで実現してもよい。図9は、室外機制御部13、室外機制御部13aおよび記憶部21を専用のハードウェアで実現する場合のハードウェア構成例を示す図である。図9に示した処理回路203は、図8に示したプロセッサ201およびメモリ202と同様の機能を実現する専用のハードウェアである。処理回路203は、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)、FPGA(Field Programmable Gate Array)、またはこれらを組み合わせたものが該当する。
In addition, the
以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、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、構成の一部を省略、変更することも可能である。 The configuration shown in the above embodiment shows an example of the contents of the present invention, and can be combined with another known technique, and one of the configurations is possible within the scope of the present invention. Parts can be omitted or changed.
1 圧縮機、2 二重三相モータ、3 第1巻線部、4 第2巻線部、5 電子膨張弁、6 室外熱交換器、7 室内熱交換器、8 四方弁、9 室外ファン、10 室内ファン、11 第1のインバータ、12 第2のインバータ、13,13a 室外機制御部、14,14a 室外制御基板、15,15a 室外機、16 室内機、17 室内制御基板、18 室内機制御部、19 コントローラ、20 カウンタ部、21 記憶部、50,50a 冷凍サイクル装置、100,100a 空気調和装置。
DESCRIPTION OF
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる冷凍サイクル装置は、2以上の整数である第1の数の巻線部を有する三相モータを備えた圧縮機を含む冷凍サイクル回路と、第1の数の巻線部のいずれか1つと1対1で接続された第2の数のインバータと、を備える。巻線部は、三相のそれぞれに対応する3つの巻線を備え、第1の数と第2の数が同じであり、定格能力の中間値以下の能力で空気調和を行う場合、第3の数のインバータの運転を停止し、ワイドバンドギャップ半導体で構成されていないインバータの運転を停止し、ワイドバンドギャップ半導体で構成されているインバータの運転を継続する。 In order to solve the problems described above and to achieve the object, a refrigeration cycle apparatus according to the present invention includes a compressor including a three-phase motor having a first number of winding portions that is an integer of 2 or more. A cycle circuit and a second number of inverters connected one-to-one with any one of the first number of winding parts. The winding portion has three windings corresponding to each of the three phases, and the first number and the second number are the same, and when performing air conditioning with a capacity equal to or less than the median rated capacity , the third The operation of the number of inverters is stopped, the operation of the inverter not composed of the wide band gap semiconductor is stopped, and the operation of the inverter composed of the wide band gap semiconductor is continued .
Claims (9)
前記第1の数の巻線部のいずれか1つと1対1で接続された第2の数のインバータと、
を備え、
前記巻線部は、三相のそれぞれに対応する3つの巻線を備え、
前記第1の数と前記第2の数が同じであり、
前記冷凍サイクル回路が対象物の温度調整を行い、前記対象物の温度と目標温度との差の絶対値がしきい値以下の場合、第3の数の前記インバータの運転を停止し、
前記第3の数は1以上前記第2の数未満である、
冷凍サイクル装置。A refrigeration cycle circuit including a compressor provided with a three-phase motor having a first number of windings that is an integer greater than or equal to 2;
A second number of inverters connected one-to-one with any one of the first number of windings;
Equipped with
The winding part comprises three windings corresponding to each of three phases,
The first number and the second number are the same,
The refrigeration cycle circuit adjusts the temperature of the object, and when the absolute value of the difference between the temperature of the object and the target temperature is equal to or less than a threshold, the operation of a third number of the inverters is stopped.
The third number is one or more and less than the second number.
Refrigeration cycle equipment.
請求項1に記載の冷凍サイクル装置。The accumulated operation time of the inverter is calculated for each inverter, and the inverter to be stopped is determined based on the accumulated operation time of each inverter.
The refrigeration cycle apparatus according to claim 1.
請求項1に記載の冷凍サイクル装置。At least one of the inverters is configured of a wide band gap semiconductor,
The refrigeration cycle apparatus according to claim 1.
請求項2に記載の冷凍サイクル装置。Each of the inverters is comprised of a wide band gap semiconductor,
The refrigeration cycle apparatus according to claim 2.
前記第1の数の巻線部のいずれか1つと1対1で接続された第2の数のインバータと、
を備えた空気調和装置であって、
前記巻線部は、三相のそれぞれに対応する3つの巻線を備え、
前記第1の数と前記第2の数が同じであり、
定格能力の中間値以下の能力で空気調和を行う場合、第3の数の前記インバータの運転を停止し、
前記第3の数は1以上前記第2の数未満である、
空気調和装置。A refrigeration cycle circuit including a compressor provided with a three-phase motor having a first number of windings that is an integer greater than or equal to 2;
A second number of inverters connected one-to-one with any one of the first number of windings;
An air conditioner provided with
The winding part comprises three windings corresponding to each of three phases,
The first number and the second number are the same,
When air conditioning is performed at a capacity equal to or less than the rated capacity, the operation of the third number of the inverters is stopped,
The third number is one or more and less than the second number.
Air conditioner.
前記第1の数の巻線部のいずれか1つと1対1で接続された第2の数のインバータと、
を備えた空気調和装置であって、
前記巻線部は、三相のそれぞれに対応する3つの巻線を備え、
前記第1の数と前記第2の数が同じであり、
空気調和の快適性よりも省エネ性を優先させる省エネモードで空気調和を行う場合、第3の数の前記インバータの運転を停止し、
前記第3の数は1以上前記第2の数未満である、
空気調和装置。A refrigeration cycle circuit including a compressor provided with a three-phase motor having a first number of windings that is an integer greater than or equal to 2;
A second number of inverters connected one-to-one with any one of the first number of windings;
An air conditioner provided with
The winding part comprises three windings corresponding to each of three phases,
The first number and the second number are the same,
When air conditioning is performed in the energy saving mode in which energy saving performance is prioritized over air conditioning comfort, the operation of the third number of the inverters is stopped,
The third number is one or more and less than the second number.
Air conditioner.
請求項6または7に記載の空気調和装置。The accumulated operation time of the inverter is calculated for each inverter, and the inverter to be stopped is determined based on the accumulated operation time of each inverter.
The air conditioner according to claim 6 or 7.
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