(57)【要約】  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。
2019229914.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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。
【請求項２】
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。
【請求項３】
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。
【請求項４】
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。
【請求項５】
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。
【請求項６】
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。
【請求項７】
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。
【請求項８】
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。
【請求項９】
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。
【請求項１０】
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。
【請求項１１】
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１２】
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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−５４２９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
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。【０００５】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
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。
【発明の効果】
【０００７】
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。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施の形態１に係るモータ駆動装置を示す図である。
【図２】制御部の構成を示す機能ブロック図である。
【図３】（ａ）は、位相推定値、進み位相角、及び印加電圧位相の例を示す図であり、（ｂ）は、座標変換部で求められる電圧指令値の例を示す図であり、（ｃ）は、ＰＷＭ信号の例を示す図である。
【図４】電流進み角と磁石トルクとの関係、電流進み角とリラクタンストルクとの関係、及び電流進み角と合成トルクの関係を示すグラフである。
【図５】実施の形態２に係る室外機の内部構造を概略的に示す図である。
【図６】室外機の内部構造の他の一例を概略的に示す図である。
【図７】室外機の内部構造のさらに他の一例を概略的に示す図である。
【図８】第２のモータが停止しているときの室外機内の気流の流れの一例を示す図である。
【図９】第１のモータ及び第２のモータが駆動しているときの室外機内の気流の流れの他の一例を示す図である。
【図１０】室外機の内部構造のさらに他の一例を示す図である。
【図１１】室外機の内部構造のさらに他の一例を示す図である。
【図１２】コア内において、第１の導線に流れる電流の向き及び第２の導線に流れる電流の向きを示す図である。
【図１３】実施の形態３に係る冷凍サイクル装置の構成の一例を示す図である。
【図１４】図１３に示すヒートポンプ装置の冷媒の状態についてのモリエル線図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
第２の筐体４５ｂは、第２のモータ４２、熱交換器４３ｂを覆う。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
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。
【００７６】
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。
【００７７】
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。
【００７８】
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。
【００７９】
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。
【００８０】
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。
【００８１】
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。
【００８２】
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。
【００８３】
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。
【００８４】
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。
【００８５】
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。
【００８６】
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。
【００８７】
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。
【００８８】
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。
【００８９】
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。
【００９０】
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。
【００９１】
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。
【００９２】
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。
【００９３】
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。
【００９４】
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。
【００９５】
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。
【００９６】
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。
【００９７】
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。
【００９８】
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。
【００９９】
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。
【０１００】
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。
【０１０１】
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。
【０１０２】
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。
【０１０３】
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。
【０１０４】
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。
【０１０５】
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。
【０１０６】
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。
【０１０７】
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。
【０１０８】
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。
【０１０９】
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。
【０１１０】
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。
【０１１１】
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。
【０１１２】
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。
【０１１３】
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。
【０１１４】
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。
【０１１５】
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。
【０１１６】
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。
【０１１７】
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。
【０１１８】
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。
【０１１９】
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。
【０１２０】
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。
【０１２１】
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）。
【０１２２】
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。
【０１２３】
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。
【０１２４】
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。
【０１２５】
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。
【０１２６】
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。
【０１２７】
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。
【０１２８】
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。
【０１２９】
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。
【０１３０】
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。
【０１３１】
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。
【０１３２】
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。
【０１３３】
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。
【０１３４】
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。
【０１３５】
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。
【０１３６】
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。
【０１３７】
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。
【０１３８】
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。
【０１３９】
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。
【０１４０】
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。
【０１４１】
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。
【０１４２】
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。
【０１４３】
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。
【０１４４】
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。
【０１４５】
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。
【０１４６】
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。
【０１４７】
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。
【符号の説明】
【０１４８】
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。
【図１】
2019229914.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【手続補正書】
【提出日】令和2年6月8日(2020.6.8)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、
前記第１のファンによって生成された気流が通る経路は、前記室外機内の下側から上側に延在しており、
前記室外機内の下側から上側に延在する前記経路は、前記インバータ及び前記少なくとも１つの熱交換器を通り、
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。
【請求項２】
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。
【請求項３】
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。
【請求項４】
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。
【請求項５】
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。
【請求項６】
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。
【請求項７】
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。
【請求項８】
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。
【請求項９】
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。
【請求項１０】
前記インバータは、前記第１のモータ及び前記少なくとも１つの熱交換器の下方に配置されている請求項１から９のいずれか１項に記載の室外機。
【請求項１１】
前記制御部は、前記第１のモータ及び前記少なくとも１つの熱交換器の下方に配置されている請求項１から１０のいずれか１項に記載の室外機。
【請求項１２】
前記経路は、前記制御部を通る請求項１から１１のいずれか１項に記載の室外機。
【請求項１３】
前記第１のモータは、永久磁石を有する請求項１から１２のいずれか１項に記載の室外機。
【請求項１４】
前記第２のモータは、永久磁石を有する請求項１から１３のいずれか１項に記載の室外機。
【請求項１５】
請求項１から１４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。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
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、
前記第１のファンによって生成された気流が通る経路は、前記室外機内の下側から上側に延在しており、
前記室外機内の下側から上側に延在する前記経路は、前記インバータ及び前記少なくとも１つの熱交換器を通り、
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。
【国際調査報告】
2019229914.tif 000017
2019229914.tif 000018
2019229914.tif 000019
2019229914.tif 000020